JP2007237525A - 液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出口面の表面粗さを、液室等の液路を形成する金属壁の電鋳処理の工程で制御する。
【解決手段】基板（第１の基板）１上に、下電極４ｃ、圧電体薄膜４ｂ、上電極４ａからなる圧電素子と、振動板４ｄを積層し、パターニングして圧電振動部４を形成し、その上に、液室６等の形状を有する型材を形成する。一方、図示しない第２の基板に撥液層９ａ、導電層９ｂからなる撥液導電層９を積層し、基板１上の型材に当接して固定する。第２の基板上の導電層９ｂに電圧をかけて、電鋳処理によって金属壁８を形成した後、エッチングによって基板１にインク供給口２および空間部３を形成する。金属壁８上に撥液導電層９を残して第２の基板を分離し、型材を溶出することで、液室６や吐出口５を開口させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体に外部からエネルギーを加えることによって液滴を吐出する液体吐出ヘッドの製造方法に関するものである。

液体に外部からエネルギーを加えることによって液滴を吐出する液体吐出ヘッドは、転写ローラーなどによる接触なしに所望の液滴を対象物に与えることが可能なので様々な用途に使われている。中でも特に良く使われているのはインクジェット記録装置であり、印字性能が良く、低コストなので広く利用されるようになっている。このインクジェット記録装置のヘッドには、熱エネルギーによりインクに気泡を発生させ生じた圧力波によりインク滴を吐出させるものや、静電気力によりインク滴を吸引吐出させるもの、圧電素子のような振動子による圧力波を利用したものなど様々な方式がある。

従来例による圧電素子方式の液体吐出ヘッドであるインクジェットヘッドの構成を図１２の（ａ）に示す。これは、インクの吐出孔（ノズル）１０５が形成されたノズル板１０９と、液室１０６等の流路を構成する側壁１０８と、振動板１０４ｄおよび圧電素子１０４が配設された基板１０１とで構成される。ノズル板１０９の複数の吐出口１０５は、それぞれが１つの液室１０６に対応するように配置される。ノズル板１０９と側壁１０８と基板１０１は別々に製造され、最後に接着剤１１０によって接合する。

この接着剤による接合方法で最も広く用いられている方法はスクリーン印刷法である。この方法は、接着剤をパターニングしようとする部分にのみ微細な孔の空いたメッシュ状のマスクを使用し、そのメッシュ状のマスクの上から接着剤を接着しようとする部材に塗布する方法である。接着工程で要求されることは、接着剤層をできる限り薄くして液室や吐出口にはみ出さないようにすることと、各液室のインクが他の液室と導通しないように接着剤が液室をしっかり密封していることである。

しかしながら、スクリーン印刷法においては、接着剤のパターニング幅および接着剤層の厚みはマスクに設けられた微細な孔の大きさで決まるため、数十〜百μｍといったパターニング幅になると接着剤量の制御が非常に難しくなる。そのため、接着剤の液室内へのはみ出しや接着剤不足による液室の未密封が発生していた。また、接着剤層が液室で発生した圧力を緩和してしまうという問題もあった。さらに、ノズル板と側壁と振動板が別々の部品に形成されているため、接合時に位置合わせが必要であるが、接着剤層を介しているために、精度の高い位置合わせが困難であり量産性に欠けるという点にも問題があった。これらの問題に対処するために、特許文献１、特許文献２および非特許文献１に開示されたように電鋳処理による金属壁を用いる構成が知られている。
特開平１１−１１５１８２号公報 特開平８−１４２３３９号公報 Jae-Duk Lee,"A Thermal Inkjet Printhead with a Monolithically Fabricated Nozzle Plate and Self-Aligned Ink Feed Hole,"J.Micro electromechanical Sys., Vol.8,No.3, Sep1999,229-236.

しかしながら、特許文献１に開示された構成では、電鋳処理によるＮｉ材からなる一体式のノズルおよび液室を形成し、圧電素子の形成された基板を貼り合わせるという工程が必要であり、この時に接着剤を使用するので精度の高い位置合わせを困難にしている。また犠牲層として形成したＣｕはＮｉと合金化してしまいＣｕのみを除去するのが困難になるおそれがある。

特許文献２および非特許文献１では、図１２の（ａ）に示す圧電素子方式ではなく、同図の（ｂ）に示すように電気熱変換素子２０４を用いたインクジェット方式において、吐出口１０５を有する側壁１０８を一体で形成する方法を挙げている。前者は、図１１に示すように、基板１０１上に第１および第２の溶解可能樹脂１２１、１２２による型材１２０を形成し、その全面に導電層１０８ａを形成して、電鋳処理によって所定の膜厚の金属膜からなる側壁１０８を形成する。その後、型材１２０を除去する。また後者では、図１０に示すように、導電層１０８ａを形成した基板１０１に、溶解可能樹脂による型材１２０を形成する工程と、電鋳処理によって所定の膜厚の金属膜からなる側壁１０８を形成する工程とを有する。

しかし、前者の場合には、第２の溶解可能樹脂による型材はテーパーがないかもしくは逆テーパーである必要があり、パターニングの制御が難しい。後者においては、吐出口付近にアールが着いてしまいインクが吐出する方向を一定にするのが困難になるという課題がある。

さらに上述の方式全てについて吐出口面の粗さを制御するのが難しいため、研磨などの別工程による表面処理が必要になるという問題があった。

本発明は、上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、簡易なプロセスで精度良く吐出口や液室を形成し、しかも吐出口が開口する吐出口面の粗さを容易に制御できる液体吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明による液体吐出ヘッドの製造方法は、吐出口に連通する流路と、前記流路の液体に吐出圧を発生させる吐出圧発生手段と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、第１の基板に前記流路の形状を有する型材を形成する工程と、導電性表面を有する第２の基板と第１の基板を、第２の基板の導電性表面と第１の基板の型材が向き合うように対向保持する工程と、第２の基板に電圧をかけて電鋳処理を行い、対向保持された第１の基板との間に金属壁を形成する電鋳処理工程と、第１の基板上の金属壁から第２の基板を分離する工程と、第１の基板上の金属壁から型材を除去する工程と、を有することを特徴とする。

電鋳処理によって精度良く吐出口を形成し、しかも、転写基板として用いる第２の基板の表面層を金属壁に残すことで、平坦な吐出口面を形成することができる。

型材が感光性樹脂によって形成されていれば、吐出口や液室の形状を高精細に形成することが可能となる。

発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１に示すように、基板１にはインク供給口２および空間部３が形成されている。また、基板表面には、上電極４ａ、圧電体薄膜４ｂ、下電極４ｃからなる圧電素子および振動板４ｄが形成され、この圧電振動部（吐出圧発生手段）４の下に、自由空間として基板１の空間部３が配設されている。

さらにこれらの上に、吐出口５、液室６および連通口７等の流路を形成する金属壁８が配設され、圧電素子による振動板４ｄの変形で生じた圧力によって、吐出口５からインク等液体が吐出される。金属壁８は後述する電鋳処理によって形成されたものである。

なお、圧電体薄膜、上電極、下電極の替わりに電気熱変換素子を用いる液体吐出ヘッドにおいても、同様の方法で電気熱変換素子を有する基板上に、吐出口や液室等の流路を金属壁によって形成することができる。電鋳処理は以下のように行われる。

図２の（ａ）に示すように第１の基板である基板１を用意する。基板１としてはＳｉ基板やガラス基板、プラスチック基板などを用いることができる。所望の強度があればどの基板を用いても構わないが、微細加工技術による高集積・高密度な駆動回路を作製しやすい点や酸化して良質な絶縁膜を形成しやすい点からＳｉ基板を用いるのが好ましい。Ｓｉ基板に後述するようにインク供給口２や空間部３等を形成する方法としては、ＴＭＡＨ（テトラ・メチル・アンモニウム・ハイドライド）、ＫＯＨ（水酸化カリウム）などのアルカリ系エッチング液による異方性エッチングを用いる。ＲＩＥ・ＤｅｅｐＲＩＥ（ＩＣＰ）などのドライエッチング、サンドブラストなどによる方法が可能であるが、微細加工が容易であり、かつ一度に多数の基板を処理することが可能な異方性エッチングが好適である。

また、後工程で異方性エッチングの際に基板を保護するための図示しないエッチングストップ層を設ける。エッチングストップ層としては、アルカリ系エッチング液に耐えられるものであれば良く、ＳｉＯ₂ 膜（シリコン酸化膜）やＳｉＮ膜（窒化シリコン）等が主に用いられる。あるいは、ポリエーテルアミド樹脂のようにアルカリ系エッチング液に耐性のある樹脂で形成された膜でも構わない。また、エッチングマスクは、膜応力の調整や密着性の向上のために２種以上の膜を積層してもよい。パターニングはフォトリソグラフィー技術を用いる。

圧電素子を作製する方法には、以下の方法がある。まずＰｔやＴｉ等の金属で下電極４ｃを形成し、下電極４ｃ上にスパッタリング等を用いてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電材料を成膜し、圧電体薄膜４ｂを形成する。その上にＰｔやＴｉなどの高温に耐える金属で上電極４ａを形成し、圧電素子の形状にパターニングする。最後にＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法などにより振動板４ｄとなるＳｉＯ₂ 膜やＳｉＮ膜などを形成する。

また、図示しない駆動回路等も一般的な半導体技術により形成する。

図２の（ｂ）に示すように導電性表面を有する第２の基板１０を用意する。第２の基板１０としては、Ｓｉ基板やガラス基板、プラスチック基板、金属板、樹脂フィルムなどを用いて、その表面に撥液層９ａを形成する。金属板以外の導電性のないＳｉ基板等においては撥液層９ａと導電層９ｂからなる表面層である撥液導電層９を形成する必要がある。導電層９ｂとしてはＰｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ等を使用することができる。導電層９ｂを形成する領域は、基板１０の全体面を覆っている必要はなく、少なくとも吐出口や液室等流路を形成するための隔壁を形成することができればよい。導電層９ｂを形成する方法としてはスパッタリング・蒸着などのドライプロセスや無電解メッキなどのウェットプロセスがある。

導電層９ｂにおいて、吐出口５に対応する部分をフォトリソグラフィー技術などを用いてパターニングしておけば、後工程で吐出口面側から吐出口のパターニングをしなくてもよい。撥液層９ａを劣化させる現像液を使うようなフォトリソグラフィーも可能となる。しかし一方で後述する貼り合わせの際に高精度な位置合わせが必要になる。

導電層９ｂを形成する前に撥液層９ａを形成しておくと、電鋳処理の後に撥液層を形成する場合に比べて、平坦性の良い吐出口面を形成することが可能である。さらに撥液層９ａを形成する前に、離型剤の塗布やトリアチンジオールによる蒸着などの表面処理を行うことで、後工程で行われる第２の基板１０の剥離をスムーズに行うことができる。

第２の基板１０の表面粗さは、液体吐出ヘッドの吐出口面の表面粗さとなるため、第２の基板１０の表面粗さを化学的、物理的に制御することで、吐出口面の表面粗さを向上させることができる。

図２の（ｃ）に示すように、吐出口や、液室などの流路を形成するためのパターンとなる型材２０を形成する。型材２０を形成する前に後工程で第１の基板１に電圧をかけるための導電層を形成してもよい。型材２０の形成方法としては印刷技術やフォトリソグラフィー技術を利用することができる。感光性樹脂を利用したフォトリソグラフィー技術を利用すれば微細パターンを形成できる。型材２０の材料としては厚い膜のパターニングが可能で、後にアルカリ溶液や有機溶剤で除去可能なものが好適に用いられる。例えば、商標名・ＴＨＢシリーズ（ＪＳＲ製）、ＰＭＥＲシリーズ（東京応化工業製）、ＳＵ−８（化薬マイクロケム）などの市販材料が使用できる。

感光性樹脂材料によって段差形状を有する型材２０を作製する方法としては、図８および図９に示す方法が知られている。

図８に示す方法は、まず、型材２０の一番厚い膜厚と等しいポジ型感光性樹脂２０ａを塗布・乾燥し、同図の（ａ）、（ｂ）に示すように、吐出口と液室等の流路をマスクＭ₁ 、Ｍ₂ を用いて２重露光し、（ｃ）に示すように現像する。

図９に示す方法は、まず同図の（ａ）に示すように、液室等の流路となる型部２１を第１の感光性樹脂で形成し、その後、同図の（ｂ）に示すように、第１の感光性樹脂と相溶しないような第２の感光性樹脂を用いて吐出口となる型部２２を形成する。

あるいは、グラデーションマスクを使用して吐出口と流路の形状を同時に露光する方法も知られている。この場合はパターニングのための露光・現像は一度で済み、また吐出口のテーパー形状の制御も容易である。

なお、吐出口をテーパー形状にすることで、圧電素子等の駆動力を効率よく吐出圧に変換することが可能である。テーパー形状にする方法としては、露光・現像の条件をテーパー形状になるように最適化したり、グラデーションマスクを利用したり、レーザーによる露光を行う方法などがあげられる。

型材２０を形成した後、図２の（ｄ）に示すように、第１の基板１と第２の基板１０を対向保持し、基板１上の型材２０と第２の基板１０の撥液導電層９が向き合って、型材２０の吐出口部と撥液導電層９が密着するように冶具などを使って固定する。

次に、図３の（ａ）に示すように、第２の基板１０に電圧をかけて、型材２０を覆うように電鋳による金属壁８を形成する。電鋳のためのメッキの種類としてはＣｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｕなどの単金属メッキ、合金メッキなどがあげられる。そのなかでも、耐薬品性、強度、コストの点からＮｉを好適に用いる。

金属壁が第１の基板に達する前に電鋳処理を止め、洗浄・乾燥後、金属壁と基板の間に型材の融点よりも低い融点を持つ低融点金属を流し込むことで接合層を形成する方法でもよい。低粘度金属としてはスズを主成分とするものが挙げられる。接着力、強度、耐溶剤性など所望の特性を持つものであればどのようなものでも構わない。

あるいは、第１の基板上にも導電層を形成し、金属壁が第１の基板に接触すると同時に基板の導電性表面からも金属を析出させることで接合することも可能である。また、金属壁が第１の基板に達する前に、基板上の導電層に電圧をかけることで電鋳処理を短縮することも可能である。

続いて、図３の（ｂ）に示すように、第２の基板１０を剥離し、第１の基板１に自由空間である空間部３を形成する。前述したように様々な方法があるが、微細加工が容易かつ一度に多数の基板を処理することが可能なのでＴＭＡＨ（テトラ・メチル・アンモニウム・ハイドライド）、ＫＯＨ（水酸化カリウム）による異方性エッチングを好適に用いる。特に安全性、環境への影響を考慮してＴＭＡＨによる異方性エッチングが好ましく使用される。この工程においてインク供給口２を同時に形成してもよい。

異方性エッチングを行う前に基板表面側にエッチング保護膜を形成する。この保護膜の特性は、エッチングにおける耐アルカリ性がよく、エッチング後容易に除去可能なものであることが好ましい。例えば、環化ゴム系の樹脂やワックス等を用いることができる。環化ゴム系の樹脂は、常温でコーティングでき、アルカリ系エッチング液に対する耐性が良いため特に好ましい。環化ゴム系の樹脂としては、従来からフォトリソグラフィーで用いられているネガ型のフォトレジストや、それから感光基を除いたもの等を用いることができる。例えば、商標名・ＯＭＲ−８３やＯＢＣ（東京応化工業製）の市販レジストを挙げることができる。

基板表面側のエッチング保護膜を除去し、必要であればフォトリソグラフィー技術により吐出口５をあける。最後に、図３の（ｃ）に示すように、型材２０を樹脂除去液で取り除く。

なお、製造工程順は上記に限るものではなく、第２の基板１０を剥離する前にエッチング保護膜を形成し、エッチングを行ってもよい。

圧電素子の替わりに電気熱変換素子を用いる場合は、基板１に自由空間となる空間部３を形成しない点以外は、同様の方法で製造することができる。

また、第２の基板の表面に撥液層と導電層を設ける替わりに、撥液性と導電性の両方の性質を持つ層、例えば、フッ素樹脂を含有するニッケルからなる表面層を設けてもよい。これにより、第２の基板に対して撥液層を形成する必要がなくなり撥液層形成時の不良を回避できる。

前述のように、金属壁が第１の基板に達する前に電鋳処理を停止し、第１の基板と金属壁の間に型材の融点よりも低い融点を持つ低融点金属層を形成することにより、液室にはみ出すことなく接合層を形成することができる。

また、第１の基板の表面に導電層が形成されていれば、電鋳処理した金属壁が第１の基板に達すると同時に金属壁と第１の基板が接着される。そして、第２の基板に電圧をかけて電鋳処理する工程において、第１の基板にも電圧をかけることで、電鋳時間を減らすことが可能である。

図４および図５は実施例１による液体吐出ヘッドの製造方法を示す工程図である。図４の（ａ）に示すように、第１の基板１として厚さ６３５μｍの面方位（１１０）を持つ６インチのＳｉ基板を用いた。基板１の表裏面にそれぞれ厚さ６０００ÅのＳｉＯ₂ 層１ａ、１ｂを熱ＣＶＤ法により形成した。フォトリソグラフィー技術により所望のエッチングマスク層を形成した。ＬＰＣＶＤ法（Low Pressure Chemical Vapor Deposition）によりエッチングストップ層となるＳｉＮ層１ｃを厚さ１μｍ形成した。圧電振動部４の圧電素子の下電極はＰｔを厚さ１５００Å、圧電体薄膜はＰＺＴを厚さ３μｍ、上電極はＰｔを厚さ１５００Åでスパッタリングにより成膜し、パターニングした。圧電振動部４の振動板としてＳｉＯ₂ をプラズマＣＶＤ法により４μｍの厚さに成膜しパターニングした。その他の駆動回路等は一般的な半導体技術により作製するのでここでは省略する。

図４の（ｂ）に示すように、第１の基板１上に液室等の流路の型材２０となるＰＭＥＲ（商標名・ＨＭ−３０００ＰＭ 東京応化工業製）をスピンナで６０μｍに形成し乾燥後、グラデーションマスクを利用して露光し、その後現像してパターニングした。この時、吐出口部の高さは２０μｍ、上部半径は１５μｍ、下部半径は３５μｍ、液室部の高さは４０μｍになるように露光した。その後、第１の基板１をチップ毎に切断した。

図４の（ｃ）に示すように、第２の基板１０としてＳｉ基板を用いた。表面粗さＲａは０．０２μｍ以下である。まず、第２の基板１０上にフッ素を含有した撥液層９ａを１μｍ形成した。その後、導電層９ｂとなるＴｉ／Ｃｕをそれぞれ２５０Å／７５０Åの厚さにスパッタリングにより成膜した。Ｔｉは撥液層９ａと導電層９ｂの密着性の向上のために形成した。その後、フォトリソグラフィー技術により所望のパターニングを施した。

図４の（ｄ）に示すように、チップサイズに分割された第１の基板１と第２の基板１０を冶具を用いて固定した。電鋳前処理として５％の希硫酸に浸漬して酸化銅を除去し、所望の濃度と温度のスルファミン酸Ｎｉ電鋳浴に入れ電鋳処理を行った。図４の（ｅ）に示すように、金属壁８が第１の基板１に達しない程度の電鋳処理を行った後、水洗、乾燥した。その後、図５の（ａ）に示すように、スズを主成分とする融点１２０℃の低融点金属８ａをディスペンサーにて流し込んだ。

第２の基板１０を剥離した後、図５の（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー技術を用いて吐出口の一部を形成し、基板１の表面側をエッチング液から保護するために環化ゴム系樹脂（商標名・ＯＢＣ 東京応化工業製）の保護層を形成した。その後、基板１に対してＴＭＡＨ２２ｗｔ％、８０℃にて所定の時間、異方性エッチングを行った。異方性エッチング後ＯＢＣをキシレンで除去した。その後、図５の（ｃ）に示すように、エッチングストップ層であるＳｉＮ層１ｃをドライエッチングし、樹脂除去液（商標名・ダイレクトパス 荒川化学工業製）を使って型材２０を除去した。この時、溶剤（商標名・パインアルファＳＴ−３８０ 荒川化学工業株式会社製）を使用した。

完成した液体吐出ヘッドの吐出口面の表面粗さＲａは０．０２μｍ以下であった。また十分な撥液性を持っていた。液室等の側壁は一体に形成されていて、接合層も樹脂ではないので高い剛性が得られた。また、従来のように接着剤の厚みやはみ出し量の管理をする必要がないため、吐出特性に関して従来よりも高い信頼性が得られた。接着剤の劣化問題が無いため耐久性に関する信頼性も高かった。

この液体吐出ヘッドを使って、粘度３ｍＰａ・ｓ（＝３ｃＰ）の水性インクを用いて、２５ＫＨｚで１２ｐｌの液滴で不吐出のない高品位な印字物が得られた。

第２の基板上にフッ素を含有した撥液層を設け、その上に導電層となるＴｉ／Ｃｕを成膜する工程の替わりに、無電解メッキにより撥液導電層であるＮｉ−ＰＴＦＥ複合メッキ層を形成した以外は、実施例１と同様に液体吐出ヘッドを作製した。完成した液体吐出ヘッドの性能は実施例１と同じ程度であった。

第２の基板に表面粗さ０．２μｍ程度のプラスチック基板を使用した以外は実施例１と同様に作製した。完成した液体吐出ヘッドの吐出口面の表面粗さＲａは０．２μｍ程度であり、表面粗さを第２の基板の表面粗さで制御できた。完成した液体吐出ヘッドの性能は実施例１と同じ程度であった。

図６および図７は実施例４による液体吐出ヘッドの製造方法を示す工程図である。図６の（ａ）に示すように、第１の基板１として厚さ６３５μｍの面方位（１１０）を持つ６インチのＳｉ基板を用いた。基板１の表裏面にそれぞれ厚さ６０００ÅのＳｉＯ₂ 層１ａ、１ｂを熱ＣＶＤ法により形成し、フォトリソグラフィー技術により所望のエッチングマスク層を形成した。ＬＰＣＶＤ法によりエッチングストップ層となるＳｉＮ層１ｃを厚さ１μｍ形成した。圧電素子の下電極はＰｔを厚さ１５００Å、圧電体薄膜はＰＺＴを厚さ３μｍ、上電極はＰｔを厚さ１５００Åでスパッタリングにより成膜し、パターニングして形成した。振動板としてＳｉＯ₂ をプラズマＣＶＤ法により４μｍの厚さに成膜し、パターニングした。

その後、吐出口、液室等の流路を形成する金属壁８に対応する部分に、Ｃｕの導電層１ｄを７５０Å形成した。その方法としてはＣｕをスパッタリングにより７５０Å形成し、フォトリソグラフィー技術でパターニングした。さらに液室等の流路間に溝１ｅをＤｅｅｐＲＩＥ（ＩＣＰ）で形成した。

図６の（ｂ）に示すように、第１の基板１上に液室等の流路の型材２０となるＰＭＥＲ（商標名・ＨＭ−３０００ＰＭ 東京応化工業製）をスピンナで６０μｍに形成し乾燥後、２重露光し現像してパターニングして型材２０を形成した。この時、吐出口部の露光にはテーパーがつくようフォーカスをずらして露光した。吐出口部の高さは２０μｍ、上部半径１５μｍ、下部半径２５μｍ、液室部の高さは４０μｍになるように露光した。その後、第１の基板１をチップ毎に切断した。

図６の（ｃ）に示すように、第２の基板１０として、表面粗さＲａ０．０２μｍ以下のＳｉ基板を用いた。まず、第２の基板１０上にフッ素を含有した撥液層９ａを１μｍ形成した。その後、導電層９ｂとなるＴｉ／Ｃｕをそれぞれ２５０Å／７５０Åの厚さにスパッタリングにより成膜した。Ｔｉは撥液層９ａと導電層９ｂの密着性の向上のために形成した。その後、フォトリソグラフィー技術により所望のパターニングを施した。

図６の（ｄ）に示すように、チップサイズに分割された第１の基板１を第２の基板１０に冶具を用いて固定した。電鋳前処理として５％の希硫酸に浸漬し酸化銅を除去し、所望の濃度と温度のスルファミン酸Ｎｉ電鋳浴に入れ電鋳処理を行った。図６の（ｅ）に示すように、金属壁８が第１の基板１に達し所望の時間経過後電鋳処理を停止した。水洗、乾燥した後、図７の（ａ）に示すように、溝１ｅにスズを主成分とする融点１２０℃の低融点金属８ａをディスペンサーにて流し込んだ。

図７の（ｂ）に示すように、第２の基板１０を剥離した後にフォトリソグラフィー技術を用いて吐出口の一部を開口させ、第１の基板１の表面側をエッチング液から保護するために環化ゴム系樹脂（商標名・OBC 東京応化工業製）のエッチング保護層を形成した。その後、第１の基板１に対してＴＭＡＨ２２ｗｔ％、８０℃にて所定の時間、異方性エッチングを行い、エッチング後に保護層をキシレンで除去した。最後に、図７の（ｃ）に示すように、エッチングストップ層であるＳｉＮ層１ｃをドライエッチングで除去し、樹脂除去液（商標名・ダイレクトパス 荒川化学工業製）を使って型材２０を除去した。この時、溶剤（商標名・パインアルファＳＴ−３８０ 荒川化学工業株式会社製）を使用した。

完成した液体吐出ヘッドの吐出口面の表面粗さＲａは０．０２μｍ以下であった。また十分な撥液性を持っていた。液室等の側壁は一体に形成されていて、接合層も樹脂ではないので高い剛性が得られた。また、従来のように接着剤の厚みやはみ出し量の管理をする必要がないので吐出特性に関して従来よりも高い信頼性が得られた。接着剤の劣化問題が無いため耐久性に関する信頼性も高かった。

この液体吐出ヘッドを使って、粘度３ｍＰａ・ｓ（＝３ｃＰ）の水性インクを用いて、２５ＫＨｚで１２ｐｌの液滴で不吐出のない高品位な印字物が得られた。

電鋳処理において第１の基板にも電圧をかけた以外は実施例４と同様に作製した。電鋳処理の時間を短くすることができた。完成した液体吐出ヘッドの性能は実施例４と同じ程度であった。

一実施の形態による液体吐出ヘッドの構成を示す模式断面図である。 図１の液体吐出ヘッドの製造工程の前半を示す工程図である。 図１の液体吐出ヘッドの製造工程の後半を示す工程図である。 実施例１による液体吐出ヘッドの製造工程の前半を示す工程図である。 実施例１による液体吐出ヘッドの製造工程の後半を示す工程図である。 実施例４による液体吐出ヘッドの製造工程の前半を示す工程図である。 実施例４による液体吐出ヘッドの製造工程の後半を示す工程図である。 型材を形成する方法を説明する図である。 型材を形成する別の方法を説明する図である。 一従来例による液体吐出ヘッドの製造方法を説明する図である。 別の従来例による液体吐出ヘッドの製造方法を説明する図である。 従来例による液体吐出ヘッドの構成を説明する図である。

符号の説明

１ 基板（第１の基板）
２ インク供給口
３ 空間部
４ 圧電振動部
５ 吐出口
６ 液室
８ 金属壁
９ 撥液導電層
１０ 基板（第２の基板）
２０ 型材

Claims (9)

1. 吐出口に連通する流路と、前記流路の液体に吐出圧を発生させる吐出圧発生手段と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、
   第１の基板に前記流路の形状を有する型材を形成する工程と、
   導電性表面を有する第２の基板と第１の基板を、第２の基板の導電性表面と第１の基板の型材が向き合うように対向保持する工程と、
   第２の基板に電圧をかけて電鋳処理を行い、対向保持された第１の基板との間に金属壁を形成する電鋳処理工程と、
   第１の基板上の金属壁から第２の基板を分離する工程と、
   第１の基板上の金属壁から型材を除去する工程と、を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
2. 型材が感光性樹脂によって形成されていることを特徴とする請求項１記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
3. 第２の基板が、撥液層および導電層を積層した表面層を有することを特徴とする請求項１または２記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
4. 第２の基板が、撥液性および導電性を持つ表面層を有することを特徴とする請求項１または２記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
5. 表面層が、フッ素樹脂を含有するニッケルからなることを特徴とする請求項４記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
6. 金属壁が第１の基板に達する前に電鋳処理を停止し、第１の基板と金属壁の間に型材の融点よりも低い融点を持つ低融点金属層を形成する工程を有することを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
7. 第１の基板が導電性表面を有することを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
8. 第２の基板に電圧をかけて金属壁を形成する電鋳処理工程において、第１の基板にも電圧をかけることを特徴とする請求項７記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
9. 請求項１ないし８いずれか１項記載の液体吐出ヘッドの製造方法によって製造されたことを特徴とする液体吐出ヘッド。

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