JP2007168394A - 液滴吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】積層体の接合時の、加熱による撥水膜の膜質の劣化を防止することが可能な、液滴吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】液体を吐出するノズル２ａを有するとともに、表面に撥水膜１０が形成されたノズルプレート１と、ノズルプレート１の裏面に接合され、ノズル２ａに連通する連通孔３ａおよび液プール３ｂを有するプールプレート３とを備えた第１の積層体Ｓ１を準備する第１の工程と、複数の板４、５、６、７を接合して構成され、連通孔３ａを介してノズル２ａに液体を供給する圧力発生室６ａを有する第２の積層体Ｓ２を準備する第２の工程と、第１の積層体Ｓ１の裏面に第２の積層体Ｓ２を撥水膜１０の耐熱温度以下の温度で接合する第３の工程とを含む製造方法により液滴吐出ヘッド１を製造する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ノズルを有するノズルプレートの表面に撥水膜が形成された積層体を加熱下で他の積層体と接合する工程を含む、インクジェットヘッド等の液滴吐出ヘッドの製造方法に関する。さらに詳しくは、積層体の接合時の、加熱による撥水膜の膜質の劣化を防止することが可能な、液滴吐出ヘッドの製造方法に関する。

液滴吐出ヘッド（例えば、ノズルから、インクを微細な液滴状にして吐出することにより画像記録を行うためのインクジェットヘッド）は、ノズルを有するノズルプレートの吐滴側表面に、撥水性を付与すべく撥水膜を形成して、液滴の付着を防止し、ノズルプレートの表面の均一性を高め、液滴の吐出方向性の安定化を図ることが行われているが、このような撥水膜を、保護部材によって被覆した後、ノズルの形成を行う場合に、保護部材とノズルプレート材料表面との間の密着性を高め、ノズル形成後の撥水膜の剥離を防止することが要請される。このような要請に対応して、ノズルプレート材料表面におけるインク吐出口が形成される部位の周辺に凹部を形成する工程と、ノズルプレート材料表面に撥インク膜を形成する工程と、撥インク膜の表面に保護部材を加熱及び加圧することにより密着させて貼付する工程と、保護部材が貼付されたノズルプレート材料にインク吐出口を形成する工程と、保護部材を除去する工程と、を有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法が開示されている（特許文献１参照）。
特開２００３−２７６２０４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された発明には、以下のような問題があった。すなわち、特許文献１に開示された発明の場合、ノズルプレートにテーパをもった段差を設け、その上に撥水膜を形成した後、撥水膜を保護膜で被覆してレーザー加工によりノズルを形成しているが、このようなノズルの形成後、ノズルプレートをインクマニュホールド（インク供給中継部材）やアクチュエータ基板に接着する必要がある。しかし、ノズルプレートをポリイミド樹脂等から構成し、接着剤や樹脂自体の融着性を利用してインクマニュホールドやアクチュエータ基板と接着する場合、ノズルプレート（ポリイミド樹脂）とインクマニュホールドやアクチュエータ基板との密着性が低いため、ＳＵＳ同士を接着剤で接着する場合に比べて高温で加熱しなければならず、このような高温加熱によって撥水膜の膜質が劣化してしまうという問題があった。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであって、積層体の接合時の、加熱による撥水膜の膜質の劣化を有効に防止することが可能な、液滴吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様は、以下の液滴吐出ヘッドの製造方法を提供する。

［１］液体を吐出するノズルを有するとともに、表面に撥水膜が形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートの裏面に接合され、前記ノズルに連通する連通孔を有するプールプレートとを備えた第１の積層体を準備する第１の工程と、複数の板を接合して構成され、前記連通孔を介して前記ノズルに前記液体を供給する圧力発生室を有する第２の積層体を準備する第２の工程と、前記第１の積層体の裏面に前記第２の積層体を前記撥水膜の耐熱温度以下の温度で接合する第３の工程とを含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。

このように構成することによって、積層体の接合時の、加熱による撥水膜の膜質の劣化を防止することができる。ノズルプレートの表面のノズル周辺に撥水膜を形成することにより、ノズルから吐出される液滴がノズルに対して垂直方向に吐出されるようになる。

［２］前記ノズルプレートとして、前記ノズルプレートの表面の前記ノズルの周囲部分に凸部が形成されるとともに、前記撥水膜が前記ノズルプレートの表面、および前記凸部の表面および側面に形成されたものを用いることを特徴とする前記［１］に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。このように構成することによって、凸部を設けることにより、撥水膜をワイピング等による機械的な磨耗から保護することができる。

［３］前記凸部は、ＳＵＳから構成されたことを特徴とする前記［２］に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。これにより、ノズルプレートの剛性が高くなって、各工程での取り扱いが容易になる他、用紙ジャムによって凸部へ用紙が接触した場合でも、凸部の損傷が無く、高い信頼性が得られる。

［４］前記凸部は、樹脂から構成されたことを特徴とする前記［２］に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。これにより、ノズルプレートと第２の積層体を接合させる際、前記凸部が樹脂であった場合は、樹脂の弾性によって接合時にノズルプレートにかかる応力が緩和されるため、接合時の高温高圧下でもノズルプレートのクラックやシワの発生が抑制される。従って、ノズルプレートのクラックやシワに起因した吐出特性の低下が抑えられるという効果が得られる。

［５］前記撥水膜として、蒸着により形成されたフッ素系撥水膜を用いることを特徴とする前記[１]又は[２]に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。このように構成することによって、撥水膜の密着性を向上させることができる。

［６］前記撥水膜として、前記ノズルプレートの表面上に形成された下地層と、前記下地層上に形成された撥水層とからなるものを用いるとともに、前記下地層をスパッタリングにより、前記撥水層を蒸着により形成することを特徴とする前記［５］に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。このように構成することによって、撥水膜の密着性をさらに向上させることができる。

[７]前記下地層として、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を用いることを特徴とする前記［６］に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。このように構成することによって、耐インク性を向上させることができるとともに、ノズルプレートとして用いるポリイミドのような樹脂及びフッ素系撥水材料との密着性を向上させることができる。

［８］前記下地層の形成前に、前記ノズルプレートの前記表面上を逆スパッタを施すことを特徴とする前記[６]に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。これにより、下地層とノズルプレートとの密着性を向上させることができる。

［９］前記撥水層の形成前に、前記下地層をＵＶ洗浄することを特徴とする前記［６］に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。これにより、下地層形成後にチャンバーから取り出した場合には、下地層をＵＶ洗浄することで、下地層の表面状態を良好なものに回復させることができる。

［１０］前記ノズルプレートとして、樹脂から構成されたものを用い、前記プールプレートとして、金属から構成されたものを用い、前記第２の積層体を構成する前記複数の板のうち少なくとも前記ノズルプレートと接合される板として、金属から構成されたものを用いることを特徴とする前記［１］に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。このように構成することによって、積層体の接合時の、加熱による撥水膜の膜質の劣化を有効に防止することができる。

［１１］前記ノズルプレートとして、自己融着型のポリイミド樹脂から構成されたものを用い、前記ノズルプレートと金属からなる前記少なくとも前記ノズルプレートと接合される前記板とは、前記加熱加圧によって接合することを特徴とする前記［１０］に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。この構成によれば、接着剤を用いずにノズルプレートと板とを接合することができる。

本発明によって、積層体の接合時の、加熱による撥水膜の膜質の劣化を防止することが可能な、液滴吐出ヘッドの製造方法が提供される。

（液滴吐出ヘッドの構成）
図１および図２は、本発明の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドを示し、図１は平面図、図２（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ部詳細図である。

この液滴吐出ヘッド１は、図１に示すように、略平行四辺形の振動板７と、振動板７上に配置された複数の圧電素子８と、複数の圧電素子８に対向する位置に形成された複数のノズル２ａとを有し、圧電素子８を駆動することにより、内部に貯留されている液体がノズル２ａから液滴として吐出するように構成されている。なお、７ａは、振動板７に設けられ、図示しない液体タンクから液体がヘッド１内部に供給される供給孔である。

また、液滴吐出ヘッド１は、図２（ａ）に示すように、ノズル２ａが形成されたノズルプレート２を有し、このノズルプレート２の吐出側と反対側の面（裏面）に、連通孔３ａおよび液プール３ｂを有するプールプレート３と、連通孔４ａおよび供給孔４ｂを有する供給孔プレート４と、連通孔５ａおよび供給路５ｂを有する供給路プレート５と、圧力発生室６ａを有する圧力発生室プレート６と、上記振動板７と、上記圧電素子８とを順次積層して構成されている。また、液プール３ｂからは、供給孔４ｂおよび供給路５ｂを介して圧力発生室６ａに連通し、圧力発生室６ａからは連通孔５ａ，４ａ，３ａを介してノズル２ａに連通している。

さらに、液滴吐出ヘッド１は、図２（ｂ）に示すように、ノズルプレート２の吐出側の面（表面）に、ノズル２ａ周辺に凸部９ａが形成されるように凸部プレート９が接合されており、ノズルプレート２のノズル２ａ周辺の表面、および凸部９ａの表面および側面に下地層１０ａおよび撥水層１０ｂからなる撥水膜１０を形成している。ノズル２ａの周辺に撥水膜１０を形成することにより、ノズル２ａから吐出する液滴がノズル２ａに対して垂直方向に吐出されるようになる。また、ノズル２ａの周辺に凸部９ａを設けることにより、ノズル２ａ周辺の撥水膜１０をワイピング等による機械的な摩耗から保護することができる。

圧電素子８は、上面と下面に電極がスパッタリング等により形成されており、下面の電極は、導電性接着剤により振動板７に電気的に接続され、振動板７を介して接地されている。圧電素子８の上面の電極は、ハンダにより図示しないフレキシブルプリント基板の導電パターンに接続されている。また、圧電素子８は、圧力発生室６ａに対応する振動板７の部分に接合されている。

なお、図１、図２では、１つの液滴吐出ヘッド１を示すが、複数の液滴吐出ヘッド１を組み合わせて液滴吐出ヘッドユニット（図示せず）として、また、複数の液滴吐出ヘッドユニットを配列して液滴吐出ヘッドアレイ（図示せず）として用いることができる。

（液滴吐出ヘッドの製造方法）
図３は、本液滴吐出ヘッド１の全体の製造工程を示す。本液滴吐出ヘッド１の全体の製造工程は、ノズル２ａを有するノズルプレート２、連通孔３ａおよび液プール３ｂを有するプールプレート３、凸部９ａを有する凸部プレート９、および撥水膜１０から構成された第１の積層体Ｓ１を準備する第１の工程（図２（ａ）、図４（ａ）〜（ｆ）参照）と、供給孔プレート４、供給路プレート５、圧力発生室プレート６、振動板７および圧電素子８から構成された第２の積層体Ｓ２を準備する第２の工程（図２（ａ）、図４（ｇ）参照）と、第１の積層体Ｓ１と第２の積層体Ｓ２とを接合する第３の工程（図２（ａ）、図４（ｈ）参照）とを含むものである。以下、第１乃至第３の工程を詳細に説明する。

（１）第１の工程
図４Ａ（ａ）に示すように、ノズル２ａが形成されることとなるノズルプレート２の吐出側の面（表面）に凸部９ａを形成する。

ノズルプレート２としては、ノズル２ａの形成が容易である点から合成樹脂から構成されたものが好ましく、例えば、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、液晶ポリマー、アロマティックポリアミド樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリサルフォン樹脂等を挙げることができる。中でも、自己融着型のポリイミド樹脂が好ましい。ノズルプレート２の厚さは、５〜５０μｍであることが好ましい。

ノズルプレート２の表面に凸部９ａを形成する方法としては、例えば、自己融着型のポリイミドフィルムから構成されたノズルプレート２にＳＵＳ等の金属から構成された平板状の凸部プレート９を加熱加圧（３００〜３５０℃、２５０〜４５０ｋｇｆ）することによって接合し、次いで、凸部プレート９上にフォトリソグラフィ法によって、所望の形状となるようレジストをパターニングし、このパターニングされたレジストをマスクとして凸部プレート９をエッチングし、ノズルプレート２の表面に凸部９ａを形成する方法を挙げることができる。凸部９ａの高さは、１０〜２０μｍが好ましい。なお、ノズルプレート２として自己融着型のポリイミドフィルムを用いない場合は、接合に接着剤等を用いてもよい。

また、ノズルプレート２の表面に凸部９ａを形成する別の方法としては、自己融着型のポリイミドフィルムから構成されたノズルプレートに、ポリイミドあるいはエポキシ等の感光性樹脂から構成されたフィルムを常圧もしくは低圧中で加熱加圧（８０〜１５０℃、５〜１０ｋｇｆ）で貼り合わせ、次いでフォトリソグラフィ法によって、所望の形状となるようフィルムをパターニングし、ノズルプレート２の表面に凸部９ａを形成する方法を挙げることもできる。

次に、図４Ａ（ｂ）に示すように、ノズルプレート２の凸部９ａを形成した側の面とは反対側の面（裏面）に連通孔３ａおよび液プール３ｂを有するプールプレート３を形成する。なお、図２Ａ（ｂ）では、連通孔３ａの周辺のみを図示する。

プールプレート３としては、連通孔３ａおよび液プール３ｂを有し、材質が、耐インク性等の点からＳＵＳから構成されたものを好適例として挙げることができる。プールプレート３の厚さは、２５〜１５０μｍであることが好ましい。

ノズルプレート２の裏面とプールプレート３の表面とを接合する具体的な方法としては、例えば、自己融着型のポリイミドフィルムから構成されたノズルプレート２の裏面に、プールプレート３の表面を加熱加圧（２８０〜３５０℃、２５０〜４５０ｋｇｆ）することにより接合する方法を挙げることができる。ノズルプレート２として自己融着型のポリイミドフィルムを用いない場合は、接着剤等を用いてもよい。

上記ノズルプレート２と凸部プレート９、およびノズルプレート２とプールプレート３とを接着剤により接合する場合は、接着剤として、ポリイミド，ポリスチレン等の熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂，エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。

次に、図４Ａ（ｃ）に示すように、ノズルプレート２および凸部プレート９の表面に撥水膜１０を形成する。

撥水膜１０としては、例えば、フッ素系撥水膜、シリコーン系撥水膜、プラズマ重合保護膜、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）ニッケル共析めっき等を挙げることができる。撥水膜１０の厚さは、耐摩耗性や加工性の点で１５〜１００ｎｍであることが好ましい。

撥水膜１０を形成する具体的な方法としては、例えば、含フッ素樹脂溶液を蒸着又は塗布する方法、含フッ素樹脂分散液を蒸着又は塗布した後、加熱溶融処理を施す方法、シリコーン含有樹脂を塗布する方法、プラズマ重合保護膜を形成する方法、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）ニッケル共析めっきを施す方法等を挙げることができる。中でも、含フッ素樹脂を蒸着することによって形成したものが、撥水膜１０の密着性を向上させることができる点で好ましい。なお、含フッ素樹脂としては、例えば、ナノス（株式会社ティーアンドケー社製）を挙げることができる。

撥水膜１０は、図４Ａ（ｃ）に示すように、ノズルプレート２の表面側に形成される下地層１０ａと、下地層１０ａ上に形成される撥水層１０ｂとからなるものを用いることが撥水膜の密着性をさらに向上させることができることから好ましい。

具体的には、下地層１０ａとして、例えば、厚さが３０〜１００μｍの、ＳｉＯ、ＳｉＯ_２、ＳｉＯ_ｘ等のシリコン酸化膜、又はＳｉ_２Ｎ_３、ＳｉＮ_ｘ等のシリコン窒化膜を用いることが、耐インク性に優れるとともに、ノズルプレート２として用いるポリイミドのような樹脂及び撥水層１０ｂに用いるフッ素系撥水材料との密着性にも優れていることから好ましい。撥水層１０ｂとしては、上述の撥水膜１０におけるものと同様のものを用いることができる。

このような撥水膜１０、又は下地層１０ａ及び撥水層１０ｂを形成する具体的な方法としては、例えば、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等を挙げることができる。中でも、撥水膜１０、又は下地層１０ａ及び撥水層１０ｂとして、蒸着により形成されたものを用いることが、撥水膜等の密着性を向上させることができることから好ましい。スパッタリング法によって下地層１０ａを形成する場合、下地層１０ａを形成する前に、スパッタリング装置内で逆スパッタリングによりノズルプレート２の表面を処理することによってノズルプレート２と下地層１０ａとの間の密着性を向上させることができる。また、下地層１０ａを形成した後、同一チャンバー内で撥水層１０ｂとしての、例えば、フッ素系撥水層を形成することが好ましい。ただし、撥水層１０ｂを形成する前に、特に、下地層１０ａ形成後にチャンバーから取り出した場合には、紫外線洗浄（ＵＶ照射による処理）をすることによって、下地層１０ａの表面状態を良好なものに回復させることができる。

次に、図４Ａ（ｄ）に示すように、撥水膜１０の表面に、保護層１１を被覆する。

保護層１１としては、例えば、シート状の粘着テープ類、熱可塑性樹脂類等からなる層を挙げることができる。粘着テープ類としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリイミド樹脂等からなる基材上に、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤等の粘着剤を塗布したものを挙げることができる。また、熱可塑性樹脂類としては、ポリエステル樹脂、エチレンアクリル酸共重合物、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂等を挙げることができ、これらを単独で用いてもよく、基材フィルムに塗布したものを用いてもよい。保護層１１の厚さは、１０〜２００μｍであることが好ましい。

撥水膜１０の表面に、保護層１１を被覆する具体的な方法としては、撥水膜１０の表面に、シート状とした上述の粘着テープ類を真空中で貼付する方法、上述の熱可塑性樹脂類を塗布する方法等を挙げることができる。この場合、真空中で貼付、塗布することによって被覆することが好ましい。また、貼付する場合は加熱加圧（８０〜１５０℃、５〜１０ｋｇｆ）した状態であることがさらに好ましい。

次に、図４Ａ（ｅ）に示すように、ノズルプレート２の裏面側から、貫通孔を穿設してノズル２ａを形成する。

本実施の形態において、貫通孔を穿設する（ノズル２ａを形成する）具体的な方法としては、例えば、微細な加工が可能であることからレーザーＲの照射によるレーザー加工を好適例として挙げることができる。このようなレーザー加工に用いられるレーザーとしては、ガスレーザーでも固体レーザーでもよい。ガスレーザーとしては、エキシマレーザーを挙げることができ、固体レーザーとしてはＹＡＧレーザーを挙げることができる。中でも、エキシマレーザーを用いることがノズルの加工品質の点から好ましい。

なお、貫通孔を穿設する（ノズル２ａを形成する）タイミングとしては、ノズルプレート２にノズル２ａを形成してから、ノズルプレート２とプールプレート３とを接合してもよい。

次に、図４Ｂ（ｆ）に示すように、保護層８を剥離する。以上のようにして第１の積層体Ｓ１が形成される。

（２）第２の工程
図４Ｂ（ｇ）に示すように、供給孔プレート４、供給路プレート５、圧力発生室プレート６、振動板７および圧電素子８を接合して第２の積層体Ｓ２を形成する。

第２の積層体Ｓ２を構成する供給孔プレート４、供給路プレート５、圧力発生室プレート６、振動板７および圧電素子８のうち少なくとも、第１の積層体Ｓ１を構成するプールプレート３と接合される供給孔プレート４は、ＳＵＳ等の金属から構成されたものであることが、後述する第３の工程において、第１及び第２の積層体Ｓ１、Ｓ２の接合時（具体的には、撥水膜１０の形成された第１の積層体Ｓ１におけるプールプレート３と、第２の積層体Ｓ２の供給孔プレート４との接合時）の温度を、撥水膜１０の耐熱温度以下の温度とすることが容易であり、撥水膜１０の膜質の劣化を有効に防止することができることから好ましい。

供給孔プレート４、供給路プレート５、圧力発生室プレート６、および振動板７を接合して第２の積層体Ｓ２を形成する方法としては、例えば、ポリイミド，ポリスチレン等の熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂，エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等の接着剤を用いることができる。

（３）第３の工程
次に、図４Ｂ（ｈ）に示すように、第１の積層体Ｓ１のプールプレート３と第２の積層体Ｓ２の供給孔プレート４を撥水膜１０の耐熱温度以下の温度で接着剤を用いて接合して、液滴吐出ヘッド１を得る。

撥水膜１０の耐熱温度は、撥水膜１０を構成する材料によって異なるが、例えば、材料がナノスの場合は２５０℃、ＮＲ−１００（ダイキン工業製）の場合は３００℃である。従って、撥水膜１０を構成する材料に対応して、それぞれの耐熱温度以下の温度で接合することが好ましい。

（液滴吐出ヘッドの動作）
次に、液滴吐出ヘッドをインクジェットヘッドに適用した場合の動作について説明する。液プール３ｂは、図示しないインクタンク（液タンク）から供給されたインクで満たされており、液プール３ｂからインクが供給孔４ｂおよび供給路５ｂを介して圧力発生室６ａに供給され、圧力発生室６ａにインクが貯留している。画像信号に応じて複数の圧電素子８を選択的に駆動すると、振動板１３は圧電素子８の変形に伴ってたわみ、これにより、圧力発生室６ａ内の容積が変化し、圧力発生室６ａに貯留しているインクが連通孔５ａ，４ａ，３ａを介してノズル２ａから液滴として紙、布、フィルム等の被印刷物上に吐出し、被印刷物に画像を記録する。

複数の液滴吐出ヘッド１を図１の紙面の横方向に配列して被印刷物の幅に対応した長さの液滴吐出ヘッドユニットを用いることにより、液滴吐出ヘッドユニットを固定し、被印刷物をヘッドユニットの長手方向に直交する方向に移動させて被印刷物全体に画像を記録することができる。なお、被印刷物を移動させずに液滴吐出ヘッドユニットを移動させてもよい。

また、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）に対応したインク滴を吐出する４つの液滴吐出ヘッドユニットをヘッドユニットの長手方向に直交する方向に配列した液滴吐出ヘッドアレイを用いることにより、被印刷物にカラー画像を記録することができる。

（液滴吐出ヘッドの効果）
上述した本実施の形態の液滴吐出ヘッドによれば、以下の効果が得られる。
（イ）本実施の形態においては、第１の工程で、例えば、ノズルプレート２として自己融着性のポリイミド樹脂を用い、プールプレート３としてＳＵＳ等の金属を用いて、ノズルプレート２を構成するポリイミド樹脂の自己融着性を利用して接合した場合、接合時にノズルプレート２の表面に撥水膜１０は形成されていないから、撥水膜１０の熱的ダメージを考慮する必要がなく、接合温度を高温とすることができる。
（ロ）また、撥水膜１０の形成後は、第３の工程で、例えば、供給孔プレート４としてＳＵＳ等の金属を用いて、第１の積層体Ｓ１と第２の積層体Ｓ２とを接合する場合、金属プレート同士（プールプレート３及び供給孔プレート４）を接着剤で接合するが、この時の接合温度は、ポリイミド樹脂の自己融着性を利用してポリイミド樹脂から構成されたノズルプレート２とＳＵＳ等の金属から構成されたプールプレート３とを接合する場合に比べて、５０℃以上低い温度とすることができる（撥水膜１０の耐熱温度以下で接合することができる）ため、撥水膜１０に対する熱的ダメージを抑制することができる。

以下、図４を参照しつつ、本発明の実施例に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を説明する。

図４Ａ（ａ）に示すように、凸部９ａを形成するため、まず、自己融着型のポリイミドフィルムから構成された厚さが５０μｍのノズルプレート２に、厚さが１０μｍのＳＵＳから構成された凸部プレート９を加熱加圧（３００℃、３００ｋｇｆ）により接合した。次に、凸部プレート９上にフォトリソグラフィ法により凸部９ａを形成した。

次に、図４Ａ（ｂ）に示すように、ノズルプレート２の裏面に、連通孔３ａを有した厚さが８０μｍのＳＵＳから構成されたプールプレート３を加熱加圧（３００℃、３００ｋｇｆ）によって接合した。

次に、図４Ａ（ｃ）に示すように、ノズルプレート２の表面及び凸部９ａの表面及び側面に、下地層１０ａとしてスパッタリング法により二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を着膜させて、その後、蒸着法によってＳｉＯ_Ｘから構成された撥水層１０ｂ（耐熱温度：２５０℃）を着膜させた。

次に、図４Ａ（ｄ）に示すように、撥水層１０ｂの表面を真空中において保護層１１で被覆した。

次に、図４Ａ（ｅ）に示すように、プールプレート３側からエキシマレーザーを照射することによって貫通孔を穿設してノズル２ａを形成した。

次に、図４Ｂ（ｆ）に示すように、保護層１１を剥離して、第１の積層体Ｓ１を得た。

次に、図４Ｂ（ｇ）に示すように、ＳＵＳから構成された供給孔プレート４、供給路プレート５および圧力発生室プレート６を、接着剤を用いて、加熱加圧（２００℃、４３０ｋｇｆ）により接合し、さらに振動板７および圧電素子８を接着剤により接合して第２の積層体Ｓ２を得た。

次に、図４Ｂ（ｈ）に示すように、上述のようにして得られた第１の積層体Ｓ１と第２の積層体Ｓ２とを、接着剤を用いて、撥水膜１０の耐熱温度（２５０℃）より低い加熱加圧（２００℃、４３０ｋｇｆ）で接合し、液滴吐出ヘッド１を得た。

（撥水膜の熱的ダメージ評価）
得られた液滴吐出ヘッド１の、撥水膜１０に対する熱的ダメージを、インクの接触角を測定することによって撥水性を評価した。

なお、本発明は、上記実施の形態および上記実施例に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。

例えば、上記実施の形態および上記実施例では、ノズルプレート２の表面に凸部９ａを形成し、それらの表面に撥水層１０を形成したが、ノズルプレート２の表面に凸部９ａを形成せずにノズルプレート２の表面に撥水層１０を形成してもよい。

また、ノズルプレートに放電加工、フォトエッチング、ポンチによるプレス加工、レーザ加工等の加工を施してノズルの周囲に凸部を形成してもよい。これにより、ノズルプレートと凸部を一体的に形成することができるので、接合工程等を省略することができる。

また、上記実施の形態では、圧電素子を用いて液滴を吐出したが、本発明は、熱エネルギーの作用で液滴を吐出する熱インクジェットヘッド等の液滴吐出ヘッドにも適用することができる。

また、上記実施の形態および上記実施例では、供給孔プレート４、供給路プレート５、圧力発生室プレート６を一旦接合した後、第1の積層体Ｓ１と接合したが、実際には供給孔プレート４、供給路プレート５、圧力発生室プレート６、第1の積層体Ｓ１を一括して接合してもよい。

本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出することによって高精細な画像情報のパターンを形成することが要請される各種産業分野、例えば、高分子フィルムやガラス表面上にインクジェット法を用いてインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルタを形成したり、半田ペーストを基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成したり、回路基板の配線を形成する等の電気・電子工業分野、ガラス基板等に反応試薬を吐出してサンプルとの反応を検査するバイオチップを製造する医療分野等で有効に利用される。

本発明の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの平面図である。 （ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ部詳細図である。 本発明の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの全体の製造方法を示す工程図である。 （ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図である。 （ｆ）〜（ｈ）は、本発明の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１ 液滴吐出ヘッド
２ ノズルプレート
２ａ ノズル
３ プールプレート
３ａ 連通孔
３ｂ 液プール
４ 供給孔プレート
４ａ 連通孔
４ｂ 供給孔
５ 供給路プレート
５ａ 連通孔
５ｂ 供給路
６ 圧力発生室プレート
６ａ 圧力発生室
７ 振動板
７ａ 供給孔
８ 圧電素子
９ 凸部プレート
９ａ 凸部
１０ 撥水膜
１０ａ 下地層
１０ｂ 撥水層
１１ 保護層
Ｓ１ 第１の積層体
Ｓ２ 第２の積層体

Claims (11)

1. 液体を吐出するノズルを有するとともに、表面に撥水膜が形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートの裏面に接合され、前記ノズルに連通する連通孔を有するプールプレートとを備えた第１の積層体を準備する第１の工程と、
   複数の板を接合して構成され、前記連通孔を介して前記ノズルに前記液体を供給する圧力発生室を有する第２の積層体を準備する第２の工程と、
   前記第１の積層体の裏面に前記第２の積層体を前記撥水膜の耐熱温度以下の温度で接合する第３の工程とを含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
2. 前記ノズルプレートとして、前記ノズルプレートの表面の前記ノズルの周囲部分に凸部が形成されるとともに、前記撥水膜が前記ノズルプレートの表面、および前記凸部の表面および側面に形成されたものを用いることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
3. 前記凸部は、ＳＵＳから構成されたことを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
4. 前記凸部は、樹脂から構成されたことを特徴とする請求項２に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
5. 前記撥水膜として、蒸着により形成されたフッ素系撥水膜を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
6. 前記撥水膜として、前記ノズルプレートの表面上に形成された下地層と、前記下地層上に形成された撥水層とからなるものを用いるとともに、前記下地層をスパッタリングにより、前記撥水層を蒸着により形成することを特徴とする請求項５に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
7. 前記下地層として、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を用いることを特徴とする請求項６に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
8. 前記下地層の形成前に、前記ノズルプレートの前記表面上を逆スパッタを施すことを特徴とする請求項６に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
9. 前記撥水層の形成前に、前記下地層をＵＶ洗浄することを特徴とする請求項６に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
10. 前記ノズルプレートとして、樹脂から構成されたものを用い、
    前記プールプレートとして、金属から構成されたものを用い、
    前記第２の積層体を構成する前記複数の板のうち少なくとも前記ノズルプレートと接合される板として、金属から構成されたものを用いることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
11. 前記ノズルプレートとして、自己融着型のポリイミド樹脂から構成されたものを用い、
    前記ノズルプレートと金属からなる前記少なくとも前記ノズルプレートと接合される前記板とは、前記加熱加圧によって接合することを特徴とする請求項１０に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。

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