JP4784677B2 - 液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体に対して液体を吐出する液体吐出ヘッドの製造方法に関する。

液体吐出ヘッドの一例であるインクジェットヘッドにおいて、複数の吐出口とこれにそれぞれ対応する複数の圧力室とを含むインク流路が形成され且つ複数の圧力室が表面に開口した流路ユニットと、圧力室内のインクに圧力を付加するアクチュエータを複数有すると共に当該アクチュエータが圧力室のそれぞれに対応するよう複数の圧力室に跨りつつ流路ユニットの表面に固定された圧電式のアクチュエータユニットとを有するものがある。このような構成においては、アクチュエータユニットの圧電シートが圧力室の開口を覆うため、圧力室内にあるインクが圧電シートに接触する。したがって、圧電シートに圧力室内のインクが浸透可能な微小クラック等の損傷がある場合、クラック内にインクが浸透し、アクチュエータユニットを構成する電極間に電気的短絡が生じる場合がある。

そこで、上記のような電気的短絡を防止するため、特許文献１において、流路ユニット（キャビティプレート）とアクチュエータユニット（圧電アクチュエータ）との間に合成樹脂等からなる接着剤シートを介在させ、圧電シートが圧力室内のインクと直接接触しないようにすることが提案されている。

特開２００２−５９５４７号公報

流路ユニットとアクチュエータユニットとの間に介在させる部材は、アクチュエータユニットの駆動時における変形を阻害しないよう、できるだけ薄くすることが望まれる。また、流路ユニットとアクチュエータユニットとの良好な接着を実現するため、上記部材における流路ユニット及びアクチュエータユニットに対向する面は、できる限り凹凸のない平滑な面であることが望まれる。しかしながら、上記特許文献１では、上記部材を薄く且つ平滑に形成するための手法は提示されていない。

本発明の目的は、アクチュエータユニットの電気的短絡を防止するために流路ユニットとアクチュエータユニットとの間に介在させる部材をできるだけ薄く且つ平滑に形成することが可能な、液体吐出ヘッドの製造方法を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の観点によると、複数の吐出口と前記複数の吐出口にそれぞれ対応する複数の圧力室とを含む液体流路が形成され且つ前記複数の圧力室が表面に開口した流路ユニットと、前記圧力室内の液体に圧力を付与するアクチュエータを複数有し、前記複数の圧力室に跨りつつ前記流路ユニットの前記表面に対向して配置された圧電式のアクチュエータユニットとを含む液体吐出ヘッドの製造方法において、支持部材の平滑面上に、前記流路ユニットの前記表面における前記複数の圧力室の開口に対応する領域を含むパターンで、液体に対する非浸透性を有する第１膜を形成する第１膜形成工程と、前記第１膜形成工程の後、前記第１膜よりも液体に対する耐食性の高い第２膜を前記第１膜における前記支持部材とは反対側の面上に形成する第２膜形成工程と、前記第２膜形成工程の後、前記支持部材を、前記第１膜における前記支持部材とは反対側の面が前記複数の圧力室の開口を覆いつつ前記流路ユニットの前記表面に対向するように、且つ、前記流路ユニットの前記表面と前記第１膜との間に前記第２膜が介在するように、前記流路ユニット上に載置し、前記流路ユニットの前記表面に前記第１膜及び前記第２膜を固定する膜固定工程と、前記膜固定工程の後、前記流路ユニットの前記表面に固定された前記第１膜及び前記第２膜から前記支持部材を剥離する支持部材剥離工程と、前記流路ユニットの前記表面に固定された前記第１膜における前記支持部材剥離工程により前記支持部材が剥離された面に、前記複数の圧力室に跨って、前記アクチュエータが前記複数の圧力室のそれぞれに対応するように、前記アクチュエータユニットを接着するアクチュエータ接着工程とを備え、前記第１膜形成工程において、前記流路ユニットの前記表面よりも大きな領域に亘った前記第１膜を形成すると共に、前記流路ユニットの前記表面の外周縁に対応する貫通溝を前記第１膜に形成し、前記膜固定工程において、前記第１膜の前記貫通溝と前記流路ユニットの前記表面の外周縁とを一致させ、前記第１膜における前記貫通溝よりも内側の領域を前記流路ユニットの前記表面に固定し、前記支持部材剥離工程において、前記第１膜における前記貫通溝よりも外側の領域が前記支持部材に支持された状態で、前記支持部材を剥離することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法が提供される。

上記構成によると、アクチュエータユニットにおける圧力室の開口を覆う部分に第１膜及び第２膜が形成されるため、圧力室内にある液体がアクチュエータユニットに直接接触しない。したがって、アクチュエータユニットに圧力室内の液体が浸透可能な損傷があっても、第１膜及び第２膜により液体の浸透が防止され、電気的短絡を回避することができる。さらに、流路ユニット上に直接第１膜及び第２膜を形成するのではなく、予め支持部材上に第１膜及び第２膜を形成した上で支持部材ごと流路ユニット上に載置し、支持部材から流路ユニットへと第１膜及び第２膜を転移させるという方法を採用したことにより、第１膜及び第２膜を薄く、且つ、皺・ズレ・気泡の入り込み等なく形成することができる。また、支持部材剥離工程において第１膜における支持部材が剥離された面は、支持部材の平滑面と同様の平滑な面であり、アクチュエータ接着工程においてアクチュエータユニットが接着される面である。したがって、第１膜におけるアクチュエータユニットと接着される面をできる限り凹凸のない平滑な面にすることができると共に、（例えば当該第１膜の平滑な面上に接着剤を塗布する場合、接着剤をムラなく均一に塗布することができることから、）流路ユニットとアクチュエータユニットとの良好な接着が実現される。また、第１膜におけるアクチュエータユニットと接着される面が平滑な面であるため、アクチュエータ接着工程における加圧等により生じ得るアクチュエータユニットのクラックの発生を防止することができる。第１膜におけるアクチュエータユニットと接着される面が凹凸を有している場合、加圧の際に力の付加が不均等となることや、凹部に異物が入り込んだ状態で加圧を行うこと等により、クラックが発生する可能性があるが、上記構成ではこのような問題が軽減される。さらには、流路ユニットとアクチュエータユニットとの間に介在する第１膜及び第２膜が薄く且つ平滑に形成されることから、アクチュエータユニットの駆動の安定化、即ち、吐出性能の安定化が実現される。

さらに、上記構成によると、液体に対する耐食性が比較的高い第２膜を流路ユニットの表面と第１膜との間に介在させることで、例えば第１膜が比較的耐食性の低い場合であっても、膜全体としての耐食性を向上させ、アクチュエータユニットの電気的短絡防止をより確実に実現することができる。
また、支持部材上に形成された第１膜のうち、外周縁の領域は、内側領域に比べて厚くなり易いが、上記構成の場合、第１膜における貫通溝よりも外側の領域（即ち、厚みが大きくなり易い部分）は、支持部材に支持された状態で、流路ユニットの表面には固定されないまま、支持部材と共に流路ユニットから離隔される。流路ユニット表面に固定される第１膜の部分は、貫通溝よりも内側の部分であるため、比較的均一の厚みの薄い膜を流路ユニット表面に形成することができる。

前記第２膜は、貴金属の少なくとも１つで形成され、前記第１膜より小さい厚みを有することが好ましい。この場合、高価であるが比較的耐食性の高い金（Ａｕ）、プラチナ（Ｐｔ）等の貴金属から形成される第２膜を、第１膜より薄くすることで、製造コストの増加を抑制しつつ、耐食性の向上を実現することができる。例えば、第１膜を比較的耐食性が低いが安価であるニッケルで形成し、第２膜を比較的耐食性が高いが高価である貴金属で薄く形成すれば、製造コストの増加を抑制しつつ耐食性を向上させると共に、第１膜と第２膜との付着力の安定化をも実現することができる。

前記第１膜形成工程において、前記液体流路内に液体を導入するよう前記流路ユニットの前記表面に形成された開口を覆うフィルタを、前記第１膜に形成してよい。この場合、別工程としてフィルタ単体を形成し流路ユニットに固定する場合に比べ、工程の簡略化及び製造コストの低減を図ることができる。

前記第１膜形成工程において、台形形状の前記アクチュエータユニットにおける上底及び下底を結ぶ各斜辺に沿って複数対応させた位置決め孔を、前記第１膜に形成し、前記膜固定工程において、前記流路ユニットの前記表面に形成された前記アクチュエータユニットの配置領域の位置決めマークと前記位置決め孔とを対応させつつ、前記流路ユニットの前記表面に前記第１膜を固定してよい。この場合、膜固定工程において、流路ユニットに対する第１膜の位置決めを効率よく且つ精度よく行うことができる。また、膜固定工程後に、第１膜に形成された位置決め孔の位置を確認することで、第１膜が皺・ズレ等なく形成されたか否かを容易に検査することができる。さらに、アクチュエータ接着工程においても、第１膜に形成された位置決め孔を利用して、流路ユニットに対するアクチュエータユニットの位置決めを効率よく且つ精度よく行うことができる。

前記第１膜形成工程において、ニッケル電鋳法により前記第１膜を形成することが好ましい。この場合、第１膜の厚みの調整が容易であり、極めて薄い第１膜を容易に形成することができる。

前記第１膜形成工程において、前記支持部材としてシリコンウェハーを用いることが好ましい。この場合、シリコンウェハーはそもそも平滑面を有する部材であるため、支持部材に平滑面を形成する等の特別な処理を施す必要がない。

前記アクチュエータ接着工程において、前記第１膜と前記アクチュエータユニットとを接着させる接着剤を前記第１膜及び前記アクチュエータユニットのいずれかに転写法により塗布してよい。この場合、より確実に、接着剤をムラなく均一に塗布することができる。

複数の前記アクチュエータユニットが、前記流路ユニットの前記表面における一方向に沿った長尺な領域に亘って配置されており、前記第１膜形成工程において、前記流路ユニットの前記表面における前記複数のアクチュエータユニットの配置領域に対応する長尺なパターンで、前記第１膜を形成してよい。このように長尺なパターンで第１膜を形成する場合、第１膜を薄く且つ皺等なく形成することが困難になり易いが、このような場合でも、本発明によれば、第１膜を薄く且つ皺等なく形成することができる。

前記第１膜形成工程において、厚み５〜２０μｍの前記第１膜を形成してよい。

前記第２膜形成工程において、厚み０．５〜２μｍの前記第２膜を形成してよい。

本発明によると、アクチュエータユニットに圧力室内の液体が浸透可能な損傷があっても、第１膜により液体の浸透が防止されるため、電気的短絡を回避することができる。さらに、流路ユニット上に直接第１膜を形成するのではなく、予め支持部材上に第１膜を形成した上で支持部材ごと流路ユニット上に載置し、支持部材から流路ユニットへと第１膜を転移させるという方法を採用したことにより、第１膜を薄く、且つ、皺・ズレ・気泡の入り込み等なく形成することができる。また、支持部材剥離工程において第１膜における支持部材が剥離された面は、支持部材の平滑面と同様の平滑な面であり、アクチュエータ接着工程においてアクチュエータユニットが接着される面である。したがって、第１膜におけるアクチュエータユニットと接着される面をできる限り凹凸のない平滑な面にすることができる。

本発明の一実施形態に係る製造方法により製造されたインクジェットヘッドを示す斜視図である。 インクジェットヘッドの流路ユニットを示す平面図である。 図２において一点鎖線で囲まれた領域ＩＩＩの拡大図である。 図３におけるＩＶ‐ＩＶ線断面図である。 （ａ）は、図４に示す領域Ｖの拡大図である。（ｂ）は、個別電極を示す平面図である。 インクジェットヘッドの製造方法を示す工程図である。 インクジェットヘッドの製造方法における保護膜作製工程を説明するための平面図及び対応する平面図におけるＸ−Ｘ線に沿った部分断面図であり、（ａ）はレジスト形成工程、（ｂ）はニッケル膜形成工程における状況をそれぞれ示す。 インクジェットヘッドの製造方法における保護膜作製工程を説明するための平面図及び対応する平面図におけるＸ−Ｘ線に沿った部分断面図であり、（ａ）は貴金属膜形成工程、（ｂ）はレジスト除去工程における状況をそれぞれ示す。 インクジェットヘッドの製造方法における保護膜固定工程を説明するための図であり、（ａ）は、固定前におけるシリコンウェハー上面及び流路ユニット上面を示す平面図、（ｂ）は、流路ユニット上面への載置前にシリコンウェハーを位置合わせした状態を示す斜視図、（ｃ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断面に対応する、接着剤を介してシリコンウェハーを流路ユニット上面に載置した状態を示す部分断面図である。 インクジェットヘッドの製造方法におけるシリコンウェハー剥離工程を説明するための図であり、（ａ）は、（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面に対応する、シリコンウェハーが剥離される状態を示す部分断面図、（ｂ）は、シリコンウェハー剥離後における、保護膜が形成された流路ユニット上面を示す平面図である。 インクジェットヘッドの製造方法におけるアクチュエータ接着工程の状況を示す、図１０（ａ）に対応する部分断面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

先ず、図１〜図５を参照し、本発明の一実施形態に係る製造方法により製造されたインクジェットヘッド１０の構成について説明する。

図１に示すように、インクジェットヘッド１０は、全体として一方向に長尺な略直方体形状を有する。インクジェットヘッド１０は、プリンタ等の装置内において、その長手方向が主走査方向に沿って配置されると共に、固定された状態で搬送されてきた記録媒体に記録を行うライン式ヘッドである。例えば１のプリンタ内において、それぞれ異なる色（マゼンタ、シアン、イエロー、ブラック）を吐出する４つのヘッド１０が副走査方向に沿って並設されている。

ヘッド１０は、下から順に、流路ユニット１０ａ、流路ユニット１０ａの上面に配置された台形形状のアクチュエータユニット２１（図２参照）、及び、流路ユニット１０ａ上におけるアクチュエータユニット２１が配置されない領域（図２において二点鎖線で区画された開口１０５ｂを含む領域）に固定されたリザーバユニット１０ｂを有する。リザーバユニット１０ｂは、僅かな隙間を介してアクチュエータユニット２１と対向し、アクチュエータユニット２１は、上下方向に関して、流路ユニット１０ａとリザーバユニット１０ｂとに挟まれている。

後に詳述するように、流路ユニット１０ａの上面は、位置決め孔１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ，１０１ｅ（図９（ａ）参照）を除く全領域（即ち、アクチュエータユニット２１の配置領域を含む領域）に亘って、ニッケル膜５１及び貴金属膜５２からなる保護膜５０（図５参照）により覆われている。したがって、アクチュエータユニット２１は、流路ユニット１０ａの上面に、直接固定されるのではなく、保護膜５０を介して固定されている。保護膜５０における流路ユニット１０ａの開口１０５ｂに対応する部分には、メッシュ状のフィルタ５０ｆ（図９（ａ）及び図１０（ｂ）参照）が形成されている。

リザーバユニット１０ｂは、図１に示すように、その上面における主走査方向一端近傍に設けられたジョイント９１を介して、メインタンク等のインク供給源から供給されたインクを一時的に貯留し、当該一時的に貯溜したインクを、保護膜５０のフィルタ５０ｆ（図９（ａ）及び図１０（ｂ）参照）を介して、開口１０５ｂ（図２参照）から流路ユニット１０ａに供給する流路部材である。リザーバユニット１０ｂの上面における主走査方向他端近傍に設けられたジョイント９２には、パージ等のメンテナンス時において、リザーバユニット１０ｂ内のインクがジョイント９２を介して外部に排出されるようになっている。

流路ユニット１０ａは、図２〜図４に示すように、その上面に形成された開口１０５ｂから供給されたインクを、その内部に形成された共通インク通路（マニホールド流路１０５及び副マニホールド流路１０５ａ）と個別インク流路３２とを介して、その下面に形成された多数の吐出口１８のそれぞれに分配する流路部材である。

流路ユニット１０ａ及びリザーバユニット１０ｂは、平面視において、主走査方向に細長な、略同一サイズの略矩形形状を有する。流路ユニット１０ａは、図４に示すように、略同一サイズの略矩形状の９枚の金属プレート２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０を互いに位置合わせしつつ積層・固定することにより構成された積層体である。各金属プレート２２〜３０には、共通インク通路等のインク流路を構成する貫通孔が形成されている。リザーバユニット１０ｂは、図示は省略するが、樹脂等の材料による一体成型品である上部リザーバと、数枚の金属プレートを互いに位置合わせしつつ積層・固定することにより構成された下部リザーバとの積層体である。リザーバユニット１０ｂの内部にはインクリザーバ及びインク流路が形成されている。

流路ユニット１０ａの下面（インク吐出面）における、アクチュエータユニット２１の配置領域に対応する台形領域には、図３及び図４に示すように、吐出口１８がマトリクス状に多数形成されている。また、流路ユニット１０ａの上面において、アクチュエータユニット２１の配置領域には、各吐出口１８に対応した圧力室３３が吐出口１８と同様マトリクス状に多数開口している。圧力室３３は、それぞれ平面視において略菱形形状を有する。

流路ユニット１０ａの上面には、図２に示すように、圧力室３３の他、８つのアクチュエータユニット２１の配置領域を避けるようにして、１８個の開口１０５ｂが形成されている。流路ユニット１０ａの内部には、開口１０５ｂに連通したマニホールド流路１０５、マニホールド流路１０５から分岐して主走査方向に沿って延在する副マニホールド流路１０５ａ、及び、副マニホールド流路１０５ａから分岐した多数の個別インク流路３２（図４参照）が形成されている。個別インク流路３２は、吐出口１８毎に設けられており、副マニホールド流路１０５ａの出口から、絞りとして機能するアパーチャ３４、さらに圧力室３３を経て、吐出口１８へと至る流路である。

なお、図３では、流路構成を明瞭に示すため、流路ユニット１０ａ上に配置されたアクチュエータユニット２１を一点鎖線で描くと共に、それぞれ流路ユニット１０ａの内部及び下面に形成されていて破線で描くべきアパーチャ３４及び吐出口１８を実線で描いている。

８つのアクチュエータユニット２１は、図２に示すように、それぞれ同一の形状及びサイズを有すると共に、流路ユニット１０ａの上面において、流路ユニット１０ａの長手方向である主走査方向に沿って、互いに隣接して配置されている。隣接するアクチュエータユニット２１同士は、副走査方向に関して、上底及び下底が互いに逆向きであり、互いに偏倚した位置に（下底側がより流路ユニット１０ａの副走査方向端部近傍に位置し、下底の辺と流路ユニット１０ａの副走査方向端部との間隔が上底の辺と流路ユニット１０ａの副走査方向端部との間隔よりも小さくなるように）配置されている。隣接する２つのアクチュエータユニット２１は、斜辺が互いに平行で且つ近接するように配置されると共に、当該斜辺と下底とで形成される鋭角部を含む略三角形の領域２１ｘにおいて副走査方向及び主走査方向に関して互いに部分的に重複している。また、隣接する２つのアクチュエータユニット２１は、流路ユニット１０ａの上面において、これらを含む領域の中心（即ち、当該２つのアクチュエータユニット２１の対向する斜辺間において流路ユニット１０ａの幅方向中央を通る点であって、例えば図２に示す上方の２つのアクチュエータユニット２１においては中心Ｏ）に関して点対称の位置関係にある。

各アクチュエータユニット２１は、多数の圧力室３３に跨るように配置されており、当該対応する多数の圧力室３３内のインクにそれぞれ圧力を付与する、多数の圧電アクチュエータを含む。

アクチュエータユニット２１は、図５（ａ）に示すように、互いに積層された３枚の圧電セラミック層４１,４２，４３、最上層の圧電セラミック層４１の上面において各圧力室３３に対応して形成された個別電極１３５、個別電極１３５と電気的に接続された個別ランド１３６、及び、圧電セラミック層４１とその下側の圧電セラミック層４２との間に全面に亘って形成された内部共通電極１３４を含む。圧電セラミック層４２と圧電セラミック層４３との間に電極は配置されていない。圧電セラミック層４１〜４３は、共に、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミック材料からなり、１５μｍ程度の厚みを有する。なお、圧電セラミック層４１の表面には、共通電極用のランドも配置されており、スルーホールを介して内部共通電極１３４と導通している。共通電極用ランドは、個別ランド１３６と同じサイズ及び形状を有している。

圧電セラミック層４１の各個別電極１３５と内部共通電極１３４とで挟まれた活性部が、各圧力室３３内のインクに圧力を付加するアクチュエータとして機能する。

各アクチュエータユニット２１の個別ランド１３６及び共通電極用ランドには、図１に示すフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）８０の一端が接続されている。ＦＰＣ８０は、流路ユニット１０ａとリザーバユニット１０ｂとの間から上方に引き出され、他端において制御基板（図示せず）と接続されている。ＦＰＣ８０の途中部分に、ドライバＩＣ８１が実装されている。ＦＰＣ８０は、制御基板から出力された画像信号をドライバＩＣ８１に伝達し、ドライバＩＣ８１から出力された駆動電圧をアクチュエータユニット２１に供給する。ドライバＩＣ８１は、図１に示すように、１のＦＰＣ８０に対して１つずつ設けられている。

リザーバユニット１０ｂから、開口１０５ｂを介して流路ユニット１０ａ内に供給されたインクは、共通インク通路を通って、各個別インク流路３２へと流れる。このとき、図９（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、開口１０５ｂに配置された保護膜５０のフィルタ５０ｆにより、インクに含まれた異物が除去される。そしてドライバＩＣ８１からの駆動電圧にしたがってアクチュエータユニット２１の各アクチュエータが駆動すると、圧力室３３の容積変化に伴って当該圧力室３３内のインクに圧力が付与され、対応する吐出口１８からインクが吐出される。

次いで、図６〜図１１を参照し、ヘッド１０の製造方法について説明する。

ヘッド１０は、流路ユニット１０ａ、保護膜５０、８つのアクチュエータユニット２１、及びリザーバユニット１０ｂをそれぞれ別々に作製した後、これらを互いに組み付けることにより製造される。図６に示す流路ユニットの作製（Ｓ１）、保護膜の作製（Ｓ２）、アクチュエータユニットの作製（Ｓ３）、及びリザーバユニットの作製（Ｓ４）は、それぞれ独立に行われるものであり、いずれを先に行ってもよいし、並行して行ってもよい。

流路ユニット作製工程（Ｓ１）では、先ず、９枚のステンレス鋼等の金属プレートにフォトリソ法を用いたエッチング加工を施して孔を形成し、プレート２２〜３０（図４参照）を作製する。その後、プレート２２〜３０を、個別インク流路３２等のインク流路が形成されるように接着剤を介して積層し、加熱しながら加圧する。これにより、接着剤が硬化してプレート２２〜３０が互いに固着され、流路ユニット１０ａが完成する。このとき接着剤としては、熱硬化性のエポキシ系接着剤を用いる。

アクチュエータユニット作製工程（Ｓ３）では、アクチュエータユニット２１毎に、先ず、圧電セラミック層４１〜４３（図５（ａ）参照）となるグリーンシートを３枚用意する。そして、圧電セラミック層４１となるグリーンシート上には個別電極１３５のパターンで、圧電セラミック層４２となるグリーンシート上には内部共通電極１３４のパターンで、それぞれＡｇ−Ｐｄ系の導電性ペーストをスクリーン印刷する。その後、治具を用いて位置合わせしつつ、印刷がされていない圧電セラミック層４３となるグリーンシート上に、圧電セラミック層４２となるグリーンシートを重ね、さらにその上に、圧電セラミック層４１となるグリーンシートを重ねる。ここで、グリーンシートの積層は、電極印刷面がシート間に挟まれるようにして行われる。そして、グリーンシートの積層体を、公知のセラミックと同様に脱脂し、所定の温度で焼成する。その後、各個別電極１３５の延出部上に、個別ランド１３６となるガラスフリットを含むＡｕ系の導電性ペーストを印刷する。このとき、共通電極用ランドも同様に印刷する。これにより、アクチュエータユニット２１が完成する。

リザーバユニット作製工程（Ｓ４）では、先ず、樹脂等の材料による一体成型により上部リザーバを作製し、さらに、それぞれ流路を構成する貫通孔が形成された数枚の金属プレートを互いに位置合わせしつつ積層・固定することにより、下部リザーバを作製する。そしてこれらを互いに組み付けることで、リザーバユニット１０ｂが完成する。

保護膜作製工程（Ｓ２）では、先ず、平面視において流路ユニット１０ａよりも一回り大きな略矩形の板状のシリコンウェハー２００を用意する。そして、図７（ａ）に示すように、シリコンウェハー２００の上面２００ａに、例えばパターニングされたフォトマスクを介して露光・現像を行うことにより、レジスト２０１を形成する（Ｓ２１）。その後、図７（ｂ）に示すように、シリコンウェハー２００の上面２００ａにおけるレジスト２０１が形成されていない部分に、ニッケル電鋳法により、ニッケル膜５１を形成する（Ｓ２２）。ニッケル膜５１は、インクに対する非浸透性を有する薄膜である。

ここで、シリコンウェハー２００の上面（即ち、レジスト２０１及びニッケル膜５１が形成される面）２００ａは、鏡面に研磨された平滑面（表面粗さが０．１μｍ以下である面）である。

レジスト２０１は、外枠部２０１ａ、位置決め部２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄ，２０１ｅ、及び、フィルタ部２０１ｆを有する。外枠部２０１ａは、流路ユニット１０ａ上面の外周縁に対応するよう、シリコンウェハー２００の外周縁から所定距離離隔しつつ外周に亘って環状に形成されたレジストである。位置決め部２０１ｂ，２０１ｃは、流路ユニット１０ａ上面の長手方向両端近傍に形成された位置決め孔１０１ｂ，１０１ｃ（図２参照）にそれぞれ対応するレジストであり、対応する位置決め孔１０１ｂ，１０１ｃよりもそれぞれ平面視におけるサイズが一回り大きい。位置決め部２０１ｄは、流路ユニット１０ａ上面に形成された位置決め孔１０１ｄ（図９（ａ）参照）にそれぞれ対応するレジストであり、流路ユニット１０ａ上面に隣接配置されるアクチュエータユニット２１同士の斜辺間の間隙に沿って２つずつ形成されている。位置決め部２０１ｅは、流路ユニット１０ａ上面に形成された位置決め孔１０１ｅ（図９（ａ）参照）にそれぞれ対応するレジストであり、流路ユニット１０ａ上面において主走査方向両端近傍に位置するアクチュエータユニット２１の主走査方向外側の斜辺に対応するよう形成されている。フィルタ部２０１ｆは、流路ユニット１０ａ上面の開口１０５ｂ（図２参照）に対応する位置において、メッシュ状に形成されたレジストである。

ニッケル膜形成工程（Ｓ２２）は、例えばスルファミン酸浴（組成条件：スルファミン酸ニッケル４５０〜６００ｇ／ｌ，ホウ酸３０〜４５ｇ／ｌ，塩化ニッケル５〜１０ｇ／ｌ；液温４０〜６０℃；陰極電流密度０．５〜１０Ａ／ｄｍ^２）により行う。

ニッケル膜５１は、レジスト２０１が各アクチュエータユニット２１の配置領域に対応する部分に形成されていないことから、流路ユニット１０ａ上面における多数の圧力室３３の開口に対応する領域を含むパターンで形成される。また、ニッケル膜５１は、平面視において流路ユニット１０ａよりも一回り大きいシリコンウェハー２００の略全体に亘って形成されるため、ニッケル膜５１のシリコンウェハー２００上における占有領域は、流路ユニット１０ａの上面よりも大きい。

ここで、外枠部２０１ａの外側領域において、ニッケル膜５１が環状に形成されることになる。この領域は、Ｓ２２のニッケル電鋳時に電流が集中する部分であるため、他の領域に比べ、ニッケルの成長が早く、ニッケル膜５１の厚みが大きくなる傾向にある。これに対し、外枠部２０１ａの内側領域は、場所によらず、流入する電流が一定で、ニッケルの成長も均一であり、ニッケル膜５１の厚みも均一になる傾向にある。このように、外枠部２０１ａは、ニッケル膜５１の厚みの不均一な領域と均一な領域との境界ともなっている。

ニッケル膜形成工程（Ｓ２２）の後、図８（ａ）に示すように、ニッケル膜５１上に貴金属膜５２を形成する（Ｓ２３）。貴金属膜５２は、ニッケル膜５１の表面（即ち、ニッケル膜５１におけるシリコンウェハー２００とは反対側の面）の全域に亘って形成される。

貴金属膜５２の材料としては、金（Ａｕ）、プラチナ（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケルパラジウム（Ｎｉ−Ｐｄ）等を用いてよい。貴金属膜形成工程（Ｓ２３）は、例えばシアン化金メッキ浴（組成条件：シアン化金カリウム８〜１２ｇ／ｌ，シアン化カリウム５〜３０ｇ／ｌ，リン酸水素カリウム２０〜３０ｇ／ｌ，炭酸カリウム１０〜２０ｇ／ｌ；液温６０〜７０℃；陰極電流密度０．１〜１Ａ／ｄｍ^２）、プラチナメッキ浴（組成条件：プラチナ１２ｇ／ｌ；液温７５〜８０℃；陰極電流密度０．１〜１Ａ／ｄｍ^２）等により行う。

本実施形態において、ニッケル膜５１の厚みは５〜２０μｍ（より好ましくは厚み５〜１０μｍ）、貴金属膜５２の厚みは０．５〜２μｍであり、レジスト２０１の厚みはニッケル膜５１及び貴金属膜５２を含む保護膜５０全体の厚みより若干大きい。

貴金属膜形成工程（Ｓ２３）の後、上面２００ａにレジスト２０１及び膜５１，５２が形成されたシリコンウェハー２００をレジスト剥離液に浸漬させることにより、図８（ｂ）に示すように、レジスト２０１を除去する（Ｓ２４）。これにより、シリコンウェハー２００の上面２００ａにおいて、レジスト２０１が形成されていた各部が孔や溝となり、保護膜５０（ニッケル膜５１及び貴金属膜５２の積層体）が完成する。保護膜５０には、レジスト２０１の各部２０１ａ〜２０１ｆにそれぞれ対応した貫通溝５０ａ、位置決め孔５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅ、及び、フィルタ５０ｆが形成されている。

次に、Ｓ２１〜Ｓ２４の工程により作製された保護膜５０を、流路ユニット１０ａの上面に固定する（Ｓ５）。このとき、先ず流路ユニット１０ａの上面全体に接着剤７１（図９（ｃ）参照）を塗布する。そして図９（ａ），（ｂ）に示すように、保護膜５０の貫通溝５０ａと流路ユニット１０ａ上面の外周縁とを一致させつつ、シリコンウェハー２００を流路ユニット１０ａ上に載置する。このとき、保護膜５０はシリコンウェハー２００の上面２００ａと流路ユニット１０ａ上面とに挟まれ、保護膜５０の位置決め孔５０ｂ〜５０ｅと流路ユニット１０ａの位置決め孔１０１ｂ〜１０１ｅとがそれぞれ一致する。そして図９（ｃ）に示すように、治具を用いてシリコンウェハー２００と流路ユニット１０ａとの積層体を加圧しつつ、接着剤７１を硬化させる。ここで、接着剤７１として熱硬化性接着剤を用い、加圧しつつ接着剤７１の硬化温度以上に加熱して、接着剤７１を硬化させてよい。

これにより、保護膜５０は、シリコンウェハー２００の上面２００ａに支持された状態で、流路ユニット１０ａの上面に固定される。このときニッケル膜５１におけるシリコンウェハー２００とは反対側の面、及び、貴金属膜５２におけるニッケル膜５１及びシリコンウェハー２００とは反対側の面が、流路ユニット１０ａの上面に対向する。保護膜５０のうち、貫通溝５０ａよりも外側の領域は流路ユニット１０ａに固定されず、貫通溝５０ａよりも内側の領域が流路ユニット１０ａ上面に固定される。保護膜５０は、上記内側の部分において、多数の圧力室３３に跨って各圧力室３３の開口を覆うように配置される（図５（ａ）参照）。

保護膜固定工程（Ｓ５）の後、図１０（ａ）に示すように、流路ユニット１０ａの上面に固定された保護膜５０から、シリコンウェハー２００を剥離する（Ｓ６）。このときシリコンウェハー２００は、保護膜５０のうち貫通溝５０ａ（図９（ｃ）参照）よりも外側の領域を上面２００ａに固定・支持したまま、剥離される。シリコンウェハー２００とニッケル膜５１との密着力は、ニッケル膜５１と貴金属膜５２との密着力、接着剤７１の接着力、流路ユニット１０ａを構成する各プレート２２〜３０間の接着力よりも弱く、当該工程Ｓ６は手作業等によって容易に行うことができる。

これにより、流路ユニット１０ａの上面は、図１０（ｂ）に示すように位置決め孔１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ，１０１ｅを除く全領域に亘って、当該上面から近い方から順に貴金属膜５２とニッケル膜５１とによって、覆われる。ここで、ニッケル膜５１の表面は、シリコンウェハー２００との積層面であった面であり、シリコンウェハー２００の上面２００ａと同様の、鏡面に研磨された平滑面となっている。

シリコンウェハー剥離工程（Ｓ６）の後、図１１に示すように、流路ユニット１０ａの上面に固定された保護膜５０の表面（即ち、剥離工程Ｓ６によりシリコンウェハー２００が剥離されたニッケル膜５１の面）に、接着剤７２を介して、Ｓ３で作製した８つのアクチュエータユニット２１を接着する（Ｓ７）。このとき接着剤７２は、予めアクチュエータユニット２１の裏面に、転写法により塗布される。各アクチュエータユニット２１は、対応する配置領域に形成された多数の圧力室３３に跨りつつ、個別電極１３５がそれぞれ圧力室３３に対応するように、接着される。

アクチュエータ接着工程（Ｓ７）の後、個別ランド１３６（図５参照）及び共通電極用ランド上に導電性接着剤を塗布する等して、各アクチュエータユニット２１にＦＰＣ８０（図１参照）の一端を接合する。そして、流路ユニット１０ａ上に、Ｓ４で作製したリザーバユニット１０ｂを接着剤で固定する（Ｓ８）。なお、流路ユニット１０ａの上面は、アクチュエータユニット２１の配置領域のみならず、リザーバユニット１０ｂが固定される部分も、保護膜５０で覆われているため、リザーバユニット１０ｂは保護膜５０を介在しつつ流路ユニット１０ａの上面に固定される。また、保護膜５０におけるリザーバユニット１０ｂが固定される部分にはフィルタ５０ｆが形成されており、リザーバユニット１０ｂからのインクがフィルタ５０ｆを介して流路ユニット１０ａ内に供給されることになる。

上記工程Ｓ１〜Ｓ８を経て、ヘッド１０が完成する。

以上に述べたように、本実施形態によると、アクチュエータユニット２１における圧力室３３の開口を覆う部分（図５（ａ）に示す圧電シート４３における圧力室３３に対向する部分）に保護膜５０が形成されるため、圧力室３３内にあるインクがアクチュエータユニット２１（即ち、図５（ａ）に示す圧電シート４３）に直接接触しない。したがって、アクチュエータユニット２１に圧力室３３内のインクが浸透可能な損傷があっても、保護膜５０によりインクの浸透が防止され、電気的短絡を回避することができる。

さらに、流路ユニット１０ａ上に直接保護膜５０を形成するのではなく、予めシリコンウェハー２００上に保護膜５０を形成した上でシリコンウェハー２００ごと流路ユニット１０ａ上に載置し、シリコンウェハー２００から流路ユニット１０ａへと保護膜５０を転移させるという方法を採用したことにより、保護膜５０を薄く、且つ、皺・ズレ・気泡の入り込み等なく形成することができる。

また、シリコンウェハー剥離工程（Ｓ６）において保護膜５０におけるシリコンウェハー２００が剥離された面（図１０（ａ）に示すニッケル膜５１における貴金属膜５２とは反対側の面）は、シリコンウェハー２００の上面２００ａと同様の平滑面であり、アクチュエータ接着工程（Ｓ７）においてアクチュエータユニット２１が接着される面である。したがって、保護膜５０におけるアクチュエータユニット２１と接着される面をできる限り凹凸のない平滑な面にすることができると共に、（例えば図１１に示すようにニッケル膜５１の平滑な面上に接着剤７２を塗布する場合、接着剤７２をムラなく均一に塗布することができることから、）流路ユニット１０ａとアクチュエータユニット２１との良好な接着が実現される。

しかも、保護膜５０におけるアクチュエータユニット２１と接着される面（ニッケル膜５１における貴金属膜５２とは反対側の面）が平滑な面であるため、アクチュエータ接着工程（Ｓ７）における加圧等により生じ得るアクチュエータユニット２１のクラックの発生を防止することができる。保護膜５０におけるアクチュエータユニット２１と接着される面が凹凸を有している場合、加圧の際に力の付加が不均等となることや、凹部に異物が入り込んだ状態で加圧を行うこと等により、クラックが発生する可能性があるが、本実施形態ではこのような問題が軽減される。

さらには、流路ユニット１０ａとアクチュエータユニット２１との間に介在する保護膜５０が薄く且つ平滑に形成されることから、アクチュエータユニット２１の駆動の安定化、即ち、吐出性能の安定化が実現される。

保護膜５０は、ニッケル膜５１と貴金属膜５２との積層体である。ニッケル膜５１はインクに対する耐食性が比較的低いが、耐食性の比較的高い貴金属膜５２を流路ユニット１０ａの上面とニッケル膜５１との間に介在させることで、保護膜５０全体としての耐食性が向上する。これにより、アクチュエータユニット２１の電気的短絡防止をより確実に実現することができる。

流路ユニット１０ａの上面とニッケル膜５１との間に、貴金属の少なくとも１つで形成され且つニッケル膜５１よりも厚みの小さい貴金属膜５２を介在させることにより、製造コストの増加を抑制しつつ、耐食性の向上を実現することができる。また、本実施形態では、比較的耐食性が低いが安価であるニッケル膜５１と、比較的耐食性が高いが高価である貴金属膜５２との組み合わせにより、これら膜５１，５２同士の付着力の安定化をも実現することができる。

保護膜作製工程（Ｓ２：Ｓ２１〜Ｓ２４）において、流路ユニット１０ａの上面に形成された開口１０５ｂを覆うフィルタ５０ｆを、保護膜５０に形成したことにより、別工程としてフィルタ単体を形成し流路ユニット１０ａに固定する場合に比べ、工程の簡略化及び製造コストの低減を図ることができる。

保護膜作製工程（Ｓ２：Ｓ２１〜Ｓ２４）において、台形形状のアクチュエータユニット２１における上底及び下底を結ぶ各斜辺に沿って２つずつ対応させた位置決め孔５０ｄを、保護膜５０に形成し、保護膜固定工程（Ｓ５）において、流路ユニット１０ａの上面に形成されたアクチュエータユニット２１の配置領域の位置決め孔１０１ｄと保護膜５０の位置決め孔５０ｄとを対応させつつ、流路ユニット１０ａの上面に保護膜５０を固定する。これにより、流路ユニット１０ａに対する保護膜５０の位置決めを効率よく且つ精度よく行うことができる。また、保護膜固定工程（Ｓ５）後に、保護膜５０に形成された位置決め孔５０ｄの位置を確認することで、保護膜５０が皺・ズレ等なく形成されたか否かを容易に検査することができる。さらに、アクチュエータ接着工程（Ｓ７）においても、保護膜５０に形成された位置決め孔５０ｄを利用して、流路ユニット１０ａに対するアクチュエータユニット２１の位置決めを効率よく且つ精度よく行うことができる。

シリコンウェハー２００上に形成された保護膜５０のうち、外周縁の領域は内側領域に比べて厚くなり易い。そこで、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、保護膜５０に貫通溝５０ａを形成した上で、シリコンウェハー剥離工程（Ｓ６）において、貫通溝５０ａよりも外側の領域（即ち、厚みが大きくなり易い部分）を、シリコンウェハー２００に支持させた状態で、シリコンウェハー２００と共に流路ユニット１０ａから離隔する。これにより、流路ユニット１０ａ上面に固定される保護膜５０の部分は、貫通溝５０ａよりも内側の部分となるため、比較的均一の厚みの薄い膜を流路ユニット１０ａ上面に形成することができる。

ニッケル膜形成工程（Ｓ２２）において、ニッケル電鋳法を採用することで、ニッケル膜５１の厚みの調整が容易になり、極めて薄いニッケル膜５１を容易に形成することができる。

保護膜５０の作製にあたり、シリコンウェハー２００を用いたことで、平滑面を形成する等の特別な処理を施す必要がない。

アクチュエータ接着工程（Ｓ７）において、ニッケル膜５１とアクチュエータユニット２１とを接着させる接着剤７２を、予めアクチュエータユニット２１に転写法により塗布することで、より確実に、接着剤７２をムラなく均一に塗布することができる。

８つのアクチュエータユニット２１が、流路ユニット１０ａの上面における一方向に沿った長尺な領域に亘って配置されており、保護膜５０は、流路ユニット１０ａの上面における当該８つのアクチュエータユニット２１の配置領域に対応する長尺なパターンで形成される。このように長尺なパターンで保護膜５０を形成する場合、保護膜５０を薄く且つ皺等なく形成することが困難になり易いが、このような場合でも、本実施形態によれば、保護膜５０を薄く且つ皺等なく形成することができる。また、薄い保護膜５０の取り扱い性・使用性が高い。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態及び変形例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。

例えば、第１膜は、ニッケルから形成することに限定されず、液体に対する非浸透性を有する限り、任意の材料（例えばＣｕ等の他の金属、樹脂等）から形成してよい。また、第１膜の形成方法は、ニッケル電鋳法以外の任意の方法であってよい。

第２膜は、貴金属からなることに限定されず、第１膜よりも液体に対する耐食性が高い限り、貴金属以外の材料から形成してもよい。

第１膜及び第２膜の厚みは任意に設定可能である。

上述の実施形態では、保護膜固定工程（Ｓ５）において、流路ユニット１０ａの上面に接着剤７１を塗布しているが、保護膜５０に接着剤を塗布してよい。また、保護膜５０自体が接着性を有する場合、接着剤を介在させなくてもよい。

上述の実施形態では、アクチュエータ接着工程（Ｓ７）において、接着剤７２をアクチュエータユニット２１に転写法により塗布するが、その他様々な方法により塗布してよいし、アクチュエータユニット２１ではなく保護膜５０に接着剤７２を塗布してよい。

保護膜５０にフィルタ５０ｆを形成すること、保護膜５０に位置決め孔５０ｄを形成することは、必須要件ではない。

支持部材は、平滑面を有する限り、その他の性質は任意であってよく（例えば板状であることや導電性、剛性等を有することに限定されず）、シリコンウェハー２００以外にも様々なものを適用可能である。

アクチュエータユニットは、複数に限定されず、また、その平面形状も台形に限定されない。

液体吐出ヘッドは、インク以外の液体を吐出してよい。また、シリアル式のヘッドにも適用可能である。

本発明に係る製造方法により製造された液体吐出ヘッドは、プリンタ、ファクシミリ、コピー機等の様々な装置に適用可能である。

１０ インクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）
１０ａ 流路ユニット
１０ｂ リザーバユニット
１８ 吐出口
２１ アクチュエータユニット
３２ 個別インク流路（液体流路）
３３ 圧力室
５０ 保護膜
５０ａ 貫通溝
５０ｄ 位置決め孔
５０ｆ フィルタ
５１ ニッケル膜（第１膜）
５２ 貴金属膜（第２膜）
７１，７２ 接着剤
１０１ｄ，１０１ｅ 位置決め孔（位置決めマーク）
２００ シリコンウェハー（支持部材）
２００ａ 上面（平滑面）

Claims (10)

1. 複数の吐出口と前記複数の吐出口にそれぞれ対応する複数の圧力室とを含む液体流路が形成され且つ前記複数の圧力室が表面に開口した流路ユニットと、前記圧力室内の液体に圧力を付与するアクチュエータを複数有し、前記複数の圧力室に跨りつつ前記流路ユニットの前記表面に対向して配置された圧電式のアクチュエータユニットとを含む液体吐出ヘッドの製造方法において、
   支持部材の平滑面上に、前記流路ユニットの前記表面における前記複数の圧力室の開口に対応する領域を含むパターンで、液体に対する非浸透性を有する第１膜を形成する第１膜形成工程と、
   前記第１膜形成工程の後、前記第１膜よりも液体に対する耐食性の高い第２膜を前記第１膜における前記支持部材とは反対側の面上に形成する第２膜形成工程と、
   前記第２膜形成工程の後、前記支持部材を、前記第１膜における前記支持部材とは反対側の面が前記複数の圧力室の開口を覆いつつ前記流路ユニットの前記表面に対向するように、且つ、前記流路ユニットの前記表面と前記第１膜との間に前記第２膜が介在するように、前記流路ユニット上に載置し、前記流路ユニットの前記表面に前記第１膜及び前記第２膜を固定する膜固定工程と、
   前記膜固定工程の後、前記流路ユニットの前記表面に固定された前記第１膜及び前記第２膜から前記支持部材を剥離する支持部材剥離工程と、
   前記流路ユニットの前記表面に固定された前記第１膜における前記支持部材剥離工程により前記支持部材が剥離された面に、前記複数の圧力室に跨って、前記アクチュエータが前記複数の圧力室のそれぞれに対応するように、前記アクチュエータユニットを接着するアクチュエータ接着工程と
   を備え、
   前記第１膜形成工程において、前記流路ユニットの前記表面よりも大きな領域に亘った前記第１膜を形成すると共に、前記流路ユニットの前記表面の外周縁に対応する貫通溝を前記第１膜に形成し、
   前記膜固定工程において、前記第１膜の前記貫通溝と前記流路ユニットの前記表面の外周縁とを一致させ、前記第１膜における前記貫通溝よりも内側の領域を前記流路ユニットの前記表面に固定し、
   前記支持部材剥離工程において、前記第１膜における前記貫通溝よりも外側の領域が前記支持部材に支持された状態で、前記支持部材を剥離することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
2. 前記第２膜が、貴金属の少なくとも１つで形成され、前記第１膜より小さい厚みを有することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
3. 前記第１膜形成工程において、前記液体流路内に液体を導入するよう前記流路ユニットの前記表面に形成された開口を覆うフィルタを、前記第１膜に形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
4. 前記第１膜形成工程において、台形形状の前記アクチュエータユニットにおける上底及び下底を結ぶ各斜辺に沿って複数対応させた位置決め孔を、前記第１膜に形成し、
   前記膜固定工程において、前記流路ユニットの前記表面に形成された前記アクチュエータユニットの配置領域の位置決めマークと前記位置決め孔とを対応させつつ、前記流路ユニットの前記表面に前記第１膜を固定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
5. 前記第１膜形成工程において、ニッケル電鋳法により前記第１膜を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
6. 前記第１膜形成工程において、前記支持部材としてシリコンウェハーを用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
7. 前記アクチュエータ接着工程において、前記第１膜と前記アクチュエータユニットとを接着させる接着剤を前記第１膜及び前記アクチュエータユニットのいずれかに転写法により塗布することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
8. 複数の前記アクチュエータユニットが、前記流路ユニットの前記表面における一方向に沿った長尺な領域に亘って配置されており、
   前記第１膜形成工程において、前記流路ユニットの前記表面における前記複数のアクチュエータユニットの配置領域に対応する長尺なパターンで、前記第１膜を形成することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
9. 前記第１膜形成工程において、厚み５〜２０μｍの前記第１膜を形成することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
10. 前記第２膜形成工程において、厚み０．５〜２μｍの前記第２膜を形成することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。

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