JP6201584B2 - 液滴噴射装置及び液滴噴射装置の製造方法 - Google Patents

液滴噴射装置及び液滴噴射装置の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、ノズルから液滴を噴射する液滴噴射装置、及び、液滴噴射装置の製造方法に関する。
特許文献１に記載のインクジェット式記録ヘッドでは、流路形成基板に、ノズルと連通する圧力室と、圧力室にインクを供給するとともに圧力室に流れ込むインクの量を制限するためのインク供給路と、インク供給路とリザーバ部とを連通させるための連通部とが設けられている。また、特許文献１では、圧力室とインク供給路とが、流路形成基板の面方向と平行な一方向に並んでいる。
特許第３４２２３６４号公報
ここで、特許文献１では、上述したように、圧力室１とインク供給路とが、流路形成基板の面方向と平行な一方向に並んでいる。そのため、特許文献１では、インクジェット式記録ヘッドが上記一方向に大型化してしまう虞がある。
本発明の目的は、圧力室を含む液体流路が形成された流路形成体の面方向と平行な方向への大型化を抑えることが可能な液滴噴射装置及び液滴噴射装置の製造方法を提供することである。
本発明に係る液滴噴射装置は、ノズルが形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートと積層され、前記ノズルに連通する圧力室を含む液体流路が形成された第１流路形成体と、前記第１流路形成体の前記ノズルプレートと反対側の面に配置された、前記圧力室内の液体に圧力を付与するための圧電素子と、前記第１流路形成体の前記ノズルプレートと反対側に、前記圧電素子を避けるように配置された第２流路形成体と、を備え、前記第２流路形成体には、液体を貯留するための液体貯留室と、前記圧力室と前記液体貯留室との間に配置され、前記圧力室と前記液体貯留室とを接続するとともに、前記液体貯留室から前記圧力室に流れ込む液体の量を制限する絞り流路と、が形成され、前記第１流路形成体の面方向と直交する方向に関して、前記ノズル、前記圧力室、前記絞り流路、前記液体貯留室がこの順に並んでおり、前記絞り流路は、前記第１流路形成体の面方向と直交する方向から見て、前記圧力室と重なっており、前記第２流路形成体が、感光性樹脂が硬化することによって形成されたものであって、前記第１流路形成体の前記ノズルプレートと反対側に配置され、前記絞り流路が形成された樹脂層と、前記樹脂層の前記第１流路形成体と反対側の面に配置され、前記液体貯留室が形成された貯留室形成部材と、を備え、前記第１流路形成体に複数の前記圧力室が形成され、前記第１流路形成体の前記ノズルプレートと反対側の面に、互いに積層されるように成膜された複数の層を備え、前記複数の層は、圧電材料からなり、複数の前記圧力室と重なるように配置された、複数の前記圧電素子を構成する圧電層と、複数の前記圧力室と重なるように配置された、複数の前記圧電素子を構成する複数の電極と、前記複数の電極と接続された複数の配線と、を含み、前記樹脂層の、前記第１流路形成体の面方向と直交する方向から見て、前記圧電素子と重なる部分には貫通部が形成され、前記複数の配線が、前記第１流路形成体の面方向と直交する方向から見て前記貫通部と重ならない位置まで延び、前記樹脂層は、前記複数の層が成膜された前記第１流路形成体の前記ノズルプレートと反対側の面に配置された、感光性樹脂を含む第１レジストを硬化させることによって形成された第１樹脂層と、前記第１樹脂層の前記第１流路形成体と反対側の面に配置された、第１樹脂層に含まれる感光性樹脂とは種類の異なる感光性樹脂を含む第２レジストを硬化させることによって形成された第２樹脂層と、を有する。
また、本発明に係る液滴噴射装置の製造方法は、ノズルが形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートと積層され、前記ノズルに連通する圧力室を含む液体流路が形成された第１流路形成体と、前記第１流路形成体の前記ノズルプレートと反対側の面に配置された、前記圧力室内の液体に圧力を付与するための圧電素子と、前記第１流路形成体の前記ノズルプレートと反対側に配置された第２流路形成体と、を備え、前記第２流路形成体が、前記第１流路形成体の前記ノズルプレートと反対側に配置され、前記絞り流路が形成された樹脂層と、前記樹脂層の前記第１流路形成体と反対側の面に配置され、前記液体貯留室が形成された貯留室形成部材と、を備えた液滴噴射装置の製造方法であって、前記第１流路形成体となる基板上に、前記圧電素子を形成する圧電素子形成工程と、前記圧電素子が形成された前記基板上に、前記樹脂層となる、感光性樹脂材料を含むレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、前記レジスト層の一部分に光を照射することで、前記レジスト層に、光が照射された照射部と、光が照射されていない非照射部とを形成する露光工程と、前記照射部及び前記非照射部のうち一方の部分を除去する除去工程と、前記除去工程の後、前記レジスト層の前記基板と反対側の面に、前記貯留室形成部材を接合する貯留室形成部材接合工程と、を備え、前記露光工程において、前記レジストの前記絞り流路が形成される部分を、前記照射部及び前記非照射部のうち前記一方の部分とし、それ以外の部分を前記照射部及び前記非照射部のうち他方の部分とし、前記除去工程において、前記レジスト層の前記照射部及び前記非照射部のうち前記一方の部分を除去することで、前記レジスト層に前記絞り流路を形成し、前記圧電素子形成工程は、前記基板上に前記圧電素子を形成するための互いに積層された複数の層を成膜する成膜工程を含み、前記複数の層は、圧電材料からなり、複数の前記圧力室と重なるように配置された、複数の前記圧電素子を構成する圧電層と、複数の前記圧力室と重なるように配置された、複数の前記圧電素子を構成する複数の電極と、前記複数の電極と接続された複数の配線と、を含み、前記レジスト層形成工程が、前記複数の層が成膜された前記基板上に、前記圧電素子及び前記複数の配線を覆うように第１レジスト層を形成する第１レジスト層形成工程と、前記第１レジスト層の前記基板と反対側の面に第２レジスト層を形成する第２レジスト層形成工程と、を備え、前記露光工程において、前記第１レジスト層と第２レジスト層とに一度に光を照射し、第１レジスト層を構成する第１レジストは、第２レジスト層を構成する第２レジストよりも、硬化前の状態における粘度が低い。
本発明の液滴噴射装置では、絞り流路が、第１流路形成体の面方向と直交する方向から見て圧力室と重なるように配置されているため、圧力室と絞り流路とが第１流路形成体の面方向と平行な方向に並ぶように配置される場合よりも、第１流路形成体の面方向と平行な方向における第１流路形成体の長さを短くすることができる。これにより、液滴噴射装置の、第１流路形成体の面方向と平行な方向への大型化を抑えることができる。
また、本発明の液滴噴射装置の製造方法では、感光性樹脂を含むレジスト層を形成し、レジスト層の絞り流路が形成される部分を光が照射された照射部及び光が照射されない非照射部のうち一方の部分とし、その後、レジスト層上記一方の部分を除去することによってレジスト層に絞り流路を形成する。これにより、絞り流路が形成された部材を基板に接合する場合等と比較して、圧力室に対する絞り流路の位置精度を高くすることができる。
本発明の実施の形態に係るプリンタの概略構成図である。 図１のインクジェットヘッドの平面図である。 図２から貯留室形成体を除いた図である。 図３から樹脂層を除いた図である。 図２〜図４のＶ−Ｖ線断面図である。 図５の部分拡大図である。 インクジェットヘッドの製造手順を示すフローチャートである。 （ａ）がシリコン基板に薄膜積層体を形成した状態を示す図であり、（ｂ）がシリコン基板にレジスト層を形成した状態を示す図であり、（ｃ）がレジスト層を露光させるときの状態を示す図であり、（ｄ）がレジスト層の照射部を除去した後の状態を示す図である。 （ａ）が樹脂層に下部部材を接合した状態を示す図であり、（ｂ）がシリコン基板に圧力室を形成した後の状態を示す図であり、（ｃ）がノズルプレートを接合した後の状態を示す図であり、（ｄ）が中間部材及び上部部材を接合した後の状態を示す図である。 変形例１の図５相当の図である。 変形例１の図７相当のフローチャートである。 （ａ）が変形例１で、第１レジスト層を形成した後の状態を示す図であり、（ｂ）が変形例１で、第２レジスト層を形成した後の状態を示す図であり、（ｃ）が変形例１で第１、第２レジスト層を露光させるときの状態を示す図である。 （ａ）が変形例２において、樹脂層に下部部材を接合した状態を示す図であり、（ｂ）が変形例２において、シリコン基板の研磨を行った後の状態を示す図である。
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係るプリンタ１は、キャリッジ２、インクジェットヘッド３、搬送ローラ４などを備えている。
キャリッジ２は走査方向に延びた２本のガイドレール５に支持され、ガイドレール５に沿って走査方向に往復移動する。なお、以下では、図１に示すように走査方向の右側及び左側を定義して説明を行う。インクジェットヘッド３は、キャリッジ２に搭載され、その下面に形成された複数のノズル３０からインク滴を噴射する。搬送ローラ４は、走査方向と直交する搬送方向におけるキャリッジ２の両側に配置され、記録用紙Ｐを搬送方向に搬送する。
そして、プリンタ１では、搬送ローラ４により記録用紙Ｐを搬送方向に搬送しつつ、キャリッジ２とともに走査方向に移動するインクジェットヘッド３からインク滴を噴射させることにより、記録用紙Ｐに印刷を行う。
次に、インクジェットヘッド３について説明する。インクジェットヘッド３は、図２〜図６に示すように、ノズルプレート１１、流路形成基板１２、薄膜積層体１３、樹脂層１４及びリザーバユニット１５を備えている。なお、図２では、内部に形成される流路のうち、後述のインク貯留室３７のみを図示している。また、図３では、内部に形成される流路のうち、後述の接続流路３２のみを図示している。また、図３では、樹脂層１４にハッチングを付している。また、図４では、位置関係をわかりやすくするために、後述のインク貯留室３７及び絞り流路３３を二点鎖線で図示している。
ノズルプレート１１は、ポリイミド等の合成樹脂材料からなる。ノズルプレート１１には、複数のノズル３０が形成されている。複数のノズル３０は、搬送方向に配列されることによってノズル列９を形成しており、ノズルプレート１１には、走査方向に並んだ２つのノズル列９が形成されている。
流路形成基板１２は、シリコンからなる基板である。流路形成基板１２には、複数のノズル３０に対応する複数の圧力室３１が形成されている。圧力室３１は、走査方向に長尺な略長方形の平面形状を有している。また、複数の圧力室３１は、２つのノズル列９に対応して搬送方向に配列されている。そして、右側のノズル列９を構成する複数のノズル３０は、平面視で、対応する圧力室３１の右端部と重なっている。また、左側のノズル列９を構成する複数のノズル３０は、平面視で、対応する圧力室３１の左端部と重なっている。
ここで、本実施の形態では、圧力室３１が走査方向に長尺な形状を有しているため、圧力室３１が平面視で正方形の形状を有する場合等と比較して、複数の圧力室３１及び複数の圧力室３１に連通する複数のノズル３０を搬送方向に高密度に配置することができる。
薄膜積層体１３は、インク分離層２１、共通電極２２、圧電層２３、複数の個別電極２４、保護層２５、２６、複数の配線２７、保護層２８を備えている。
インク分離層２１は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）等によって構成され、流路形成基板１２の上面の全域にわたって延びている。また、インク分離層２１の、平面視で走査方向における圧力室３１のノズル３０と反対側の端部と重なる部分には、貫通孔２１ａが形成されている。
共通電極２２は、金属材料からなり、インク分離層２１の上面に形成されている。共通電極２２は、複数の圧力室３１にまたがって連続的に延びている。また、共通電極２２は、常にグランド電位に保持されている。
圧電層２３は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料からなり、共通電極２２が形成されたインク分離層２１の上面に配置されている。また、圧電層２３は、各ノズル列９に対応する複数の圧力室３１にまたがって連続的に延びている。
複数の個別電極２４は、走査方向を長手方向とする略長方形の平面形状を有し、圧電層２３の上面の、平面視で各圧力室３１と重なる部分に形成されている。
保護層２５は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ケイ素等によって構成されている。保護層２５は、共通電極２２、圧電層２３及び複数の個別電極２４が形成されたインク分離層２１の上面に形成され、共通電極２２、圧電層２３及び複数の個別電極２４を覆っている。また、保護層２５の、平面視で貫通孔２１ａと重なる部分には、貫通孔２５ａが形成されている。また、保護層２５の、平面視で圧電膜の中央部を含む大部分と重なる部分には、貫通孔２５ｂが形成されている。また、保護層２５の、平面視で個別電極２４の走査方向におけるノズル３０と反対側の端部と重なる部分には、貫通孔２５ｃが形成されている。
保護層２６は、二酸化ケイ素等によって構成されている。保護層２６は、保護層２５の上面に形成され、保護層２５とともに共通電極２２、圧電層２３及び複数の個別電極２４を覆っている。また、保護層２６の、平面視で貫通孔２５ａと重なる部分には、貫通孔２６ａが形成されている。また、保護層２６の、平面視で貫通孔２５ｂと重なる部分には、貫通孔２６ｂが形成されている。また、保護層２６の、平面視で貫通孔２５ｃと重なる部分には、貫通孔２６ｃが形成されている。これにより、複数の個別電極２４は、貫通孔２５ｂ、２６ｂ及び貫通孔２５ｃ、２６ｃからそれぞれ露出している。なお、２層の保護層２５、２６の代わりに、二酸化ケイ素によって構成される１層の保護層が設けられていてもよい。
複数の配線２７は、保護層２６の上面に形成されている。複数の配線２７は、複数の個別電極２４に対応して設けられたものであり、対応する個別電極２４の貫通孔２５ｃ、２６ｃから露出した部分に接続されている。また、複数の配線２７は、個別電極２４との接続部分から、走査方向におけるノズル３０と反対側に、流路形成基板１２の走査方向の端部まで延びている。複数の配線２７の個別電極２４との接続部分と反対側の端部は、接続端子２７ａとなっている。接続端子２７ａは、図示しない配線部材を介して図示しないドライバＩＣと接続されている。これにより、複数の個別電極２４には、ドライバＩＣにより個別に、グランド電位及び所定の駆動電位のうちいずれかの電位が選択的に付与される。
保護層２８は、複数の配線２７が形成された保護層２６の上面に形成され、複数の配線２７を覆っている。また、保護層２８の、平面視で貫通孔２６ａと重なる部分には、貫通孔２８ａが形成されている。また、保護層２８の、平面視で貫通孔２６ｂと重なる部分には、貫通孔２８ｂが形成されている。
ここで、薄膜積層体１３を構成するインク分離層２１、共通電極２２、複数の圧電層２３、複数の個別電極２４、保護層２５、２６、複数の配線２７及び保護層２８の厚みは、それぞれ、１〜３μｍ程度となっている。また、本実施の形態では、貫通孔２１ａ、２５ａ、２６ａ、２８ａが互いに上下に重なることで、薄膜積層体１３を上下方向に貫通し、圧力室３１に接続された接続流路３２が形成されている。また、薄膜積層体１３のうち、インク分離層２１、共通電極２２、圧電層２３及び個別電極２４の、平面視で各圧力室３１と重なる部分が、圧電素子１９となっている。
ここで、圧電素子１９の動作について説明する。圧電素子１９においては、予め、個別電極２４が共通電極２２と同じグランド電位に保持されている。個別電極２４の電位をグランド電位から上記駆動電位に切り換えると、個別電極２４と共通電極２２との電位差により、圧電層２３のこれらの電極に挟まれた部分に、厚み方向の電界が発生する。この電界の向きは、圧電層２３の分極方向と平行であるので、圧電層２３の上記部分は面方向に収縮し、これに伴って、圧電層２３及びインク分離層２１が、全体として圧力室３１側に凸となるように変形する。これにより、圧力室３１の容積が小さくなって圧力室３１内のインクの圧力が増加し、圧力室３１に連通するノズル３０からインク滴が噴射される。
樹脂層１４は、エポキシ系樹脂などの合成樹脂材料からなる、３０〜５０μｍ程度の厚みを有する部材である。樹脂層１４は、保護層２８の上面の走査方向における両端部を除いた部分に配置されている。
また、樹脂層１４には、平面視で接続流路３２と重なる部分に、樹脂層１４を上下に貫通する絞り流路３３が形成されている。これにより、絞り流路３３は、平面視で、圧力室３１の走査方向におけるノズル３０と反対側の端部と重なっている。絞り流路３３は、後述のインク貯留室３７から圧力室３１に至るインク流路の中で、最も流路抵抗の大きい部分となっており、インク貯留室３７から圧力室３１に流れ込むインクの量を制限している。
また、本実施の形態では、絞り流路３３が平面視で圧力室３１と重なっていることから、流路形成基板１２に絞り流路３３が形成され、圧力室３１と絞り流路３３とが走査方向に並んでいる場合と比較して、走査方向における流路形成基板１２の長さを短くすることができる。これにより、インクジェットヘッド３の走査方向への大型化を抑えることができる。
ここで、圧力室３１が上述したように平面視で走査方向に長尺な形状を有する場合、流路形成基板１２は走査方向に長くなりやすく、インクジェットヘッド３は走査方向に大型化しやすい。したがって、本実施の形態では、上述したように、絞り流路３３を平面視で圧力室３１の長尺方向の端部と重なるように配置することで、インクジェットヘッド３の走査方向への大型化を抑制する意義は大きい。
ここで、絞り流路３３が圧力室３１の長尺方向の端部と重なっている場合、圧電素子１９を、平面視で圧力室３１の長尺方向の端部と重なる位置まで延ばすことができない。しかしながら、圧力室３１が平面視で一方向に長尺な形状を有するものである場合、圧電素子１９が、平面視で圧力室３１の長尺方向の端部と重なる位置まで延びている場合と延びていない場合とで、圧電素子１９を駆動したときの圧電層２３及びインク分離層２１の変形量はそれほど変わらない。
また、絞り流路３３の径は、接続流路３２の径よりも若干小さい。例えば、接続流路３２の径が３２μｍ程度であるのに対して、絞り流路３３の径が３０μｍである。また、絞り流路３３は、平面視で、全体が接続流路３２と重なっている。これにより、薄膜積層体１３の接続流路３２の壁となる部分が、樹脂層１４に完全に覆われることとなる。したがって、薄膜積層体１３を構成するインク分離層２１、保護層２５、２６、２８が破損してしまうのを防止することができる。なお、インク分離層２１、保護層２５、２６、２８が破損した場合には、その破片が異物として圧力室３１側に流れ、問題となる。また、平面視で、接続流路３２の壁が絞り流路３３と重ならないため、絞り流路３３から圧力室３１に向かうインクの流れが接続流路３２の壁によって妨げられることがなく、絞り流路３３から圧力室３１へのインクの流れがスムーズになる。
また、樹脂層１４には、平面視で圧電素子１９と重なる部分に貫通孔３４が形成されている。そして、上述の複数の配線２７は、平面視で、貫通孔３４と重なる個別電極２４との接続部分から、樹脂層１４の貫通孔３４が形成されていない部分と重なる部分を経由して、樹脂層１４と重ならない接続端子２７ａまで延びている。
リザーバユニット１５は、下部部材４１、中間部材４２及び上部部材４３を備えている。下部部材４１は、金属材料、ケイ素などからなる板状の部材であって樹脂層１４の上面に配置されている。また、下部部材４１には、平面視で絞り流路３３と重なる部分に、絞り流路３３よりも径の大きい貫通孔３５が形成されている。また、下部部材４１がこのように配置されることにより、圧電素子１９は、樹脂層１４の貫通孔３４の壁となる部分と下部部材４１とに覆われて保護される。
中間部材４２は、下部部材４１と同じ材料からなる板状の部材であり、下部部材４１の上面に配置されている。中間部材４２には、そのほぼ全域に貫通孔３６が形成されている。そして、本実施の形態では、貫通孔３５と貫通孔３６とによって形成される空間が、インクを貯留するためのインク貯留室３７となっている。
上部部材４３は、下部部材４１及び中間部材４２と同じ材料からなる板状の部材であり、中間部材４２の上面に配置されている。上部部材４３の略中央部には、上部部材４３を貫通するインク供給流路３８が設けられている。これにより、インク供給流路３８の下端部はインク貯留室３７に接続される。また、インク供給流路３８の上端部は、図示しないチューブ等を介して図示しないインクカートリッジに接続されている。これにより、インクカートリッジに貯留されたインクが、インク供給流路３８からインク貯留室３７に供給される。
そして、本実施の形態では、ノズル３０、圧力室３１、絞り流路３３及びインク貯留室３７が上述したような位置関係にあることにより、上下方向に関して、ノズル３０、圧力室３１、絞り流路３３、インク貯留室３７が、下からこの順に並んでいる。また、本実施の形態では、樹脂層１４に貫通孔が形成されていることにより、リザーバユニット１５は、圧電素子１９を避けるように配置されている。
次に、インクジェットヘッド３の製造方法について図７のフローチャートを用いて説明する。図７に示すように、インクジェットヘッド３を製造するためには、まず、図８（ａ）に示すように、流路形成基板１２となるシリコン基板１１２の上面に、圧電素子１９を含む薄膜積層体１３を形成する（ステップＳ１０１）。なお、以下では、ステップＳ１０１を単にＳ１０１とする等、「ステップ」を省略して説明する。また、図８、図９では、図面を見やすくするために、図５、６よりも、薄膜積層体１３の各層の厚みを大きく図示している。
ここで、薄膜積層体１３の形成方法は、従来と同様であるので詳細な説明は省略する。簡単に説明すると、例えば、ゾルゲル法やスパッタ法等の公知の成膜法により、薄膜積層体１３の各層となる膜を順に成膜し、適宜のタイミングでエッチング等により成膜した膜の不要な部分を除去することによって、薄膜積層体１３を形成する。
次に、スピンコート法等の成膜法により、薄膜積層体１３が形成されたシリコン基板１１２の上面に感光性樹脂を含む液状のレジストを塗布する（Ｓ１０２）。そして、塗布したレジストを乾燥させる（Ｓ１０３）。これにより、図８（ｂ）に示すように、薄膜積層体１３が形成されたシリコン基板１１２の上面にレジスト層１１４が形成される。
次に、レジスト層１１４の露光を行う（Ｓ１０４）。より詳細に説明すると、図８（ｃ）に示すように、レジスト層１１４の上方に、フォトマスクＭを配置する。フォトマスクＭは、平面視でレジスト層１１４の絞り流路３３及び貫通孔３４が形成される部分と重なる部分に光を遮る遮光部Ｍａを有するものである。そして、フォトマスクＭの上方からレジスト層１１４に向けて紫外線Ｕを照射する。これにより、レジスト層１１４は、平面視で遮光部Ｍａと重なる部分以外の部分が、紫外線が照射された照射部Ａ１となる。また、レジスト層１１４は、平面視で遮光部Ｍａと重なる部分が、紫外線が照射されない非照射部Ａ２となる。ここで、レジスト層１１４を形成するレジストは、いわゆるネガ型のレジストである。そのため、レジスト層１１４は、露光によって照射部Ａ１及び非照射部Ａ２のうち、非照射部Ａ２のみがアルカリ水溶液や有機溶媒等の現像液によって除去可能となる。また、この場合には、上記Ｓ１０４の工程でレジスト層１１４に紫外線Ｕが照射されたときに、照射部Ａ１が硬化する。
次に、図８（ｄ）に示すように、現像液を用いて、レジスト層１１４の非照射部Ａ２を除去する（Ｓ１０５）。これにより、レジスト層１１４は、絞り流路３３及び貫通孔３４が形成された樹脂層１４となる。
このように、本実施の形態では、薄膜積層体１３が形成されたシリコン基板１１２の上面にレジスト層１１４を形成し、レジスト層１１４に光を照射することで照射部Ａ１と非照射部Ａ２とを形成し、現像液により非照射部Ａ２を除去することで、絞り流路３３が形成された樹脂層１４を形成している。したがって、予め絞り流路３３が形成された部材を薄膜積層体１３が形成されたシリコン基板１１２の上面に接合する場合などと比較して、圧力室３１に対する絞り流路３３の位置精度を高くすることができる。
また、本実施の形態では、薄膜積層体１３が複数の配線２７を備えているため、薄膜積層体１３の上面の、平面視で複数の配線２７と重なる部分には、配線２７の厚み程度の凹凸ができる。一方、複数の配線２７は、平面視で、樹脂層１４の絞り流路３３及び貫通孔３４が形成されていない部分と重なっている。これに対して、本実施の形態では、薄膜積層体１３が形成されたシリコン基板１１２の上面に感光性樹脂を含む液状のレジストを塗布し、レジストを乾燥させることで、レジスト層１１４を形成している。したがって、液状のレジストを塗布したときに、液状のレジストが薄膜積層体１３の上面の凹凸に沿って流れ、レジスト層１１４と薄膜積層体１３との間に隙間ができない。これにより、薄膜積層体１３と樹脂層１４との間に隙間ができず、インクが漏れ出してしまうのを防止することができる。
このとき、レジスト層１１４の下面は、薄膜積層体１３の上面の凹凸に対応して凹凸を有するものとなっている。しかしながら、本実施の形態では、上述したように、樹脂層１４及び樹脂層１４となるレジスト層１１４の厚みが配線２７の厚みの１０倍以上となっている。したがって、樹脂層１４の上面は、凹凸のない平坦な面となる。
次に、図９（ａ）に示すように、樹脂層１４の上面に、予め作製した下部部材４１を接着剤などによって接合する（Ｓ１０６）。続いて、シリコン基板１１２の下面を研磨することでシリコン基板１１２の厚みを調整し、図９（ａ）に示すように、
エッチングなどにより、シリコン基板１１２に圧力室３１を形成する（Ｓ１０７）。これにより、シリコン基板１１２は、圧力室３１が形成された流路形成基板１２となる。続いて、図９（ｃ）に示すように、流路形成基板１２の下面に、予め作製したノズルプレート１１を接合する（Ｓ１０８）。続いて、図９（ｄ）に示すように、下部部材４１の上面に予め作製した中間部材４２を接合し、さらに、中間部材４２の上面に予め作製した上部部材４３を接合する（Ｓ１０９）。
ここで、本実施の形態では、Ｓ１０６、Ｓ１１０ように、樹脂層１４の上面に部材４１〜４３を順に接合することによって、絞り流路３３に比べて容積の大きいインク貯留室３７が形成されたリザーバユニット１５を容易に形成することができる。ここで、絞り流路３３は、圧力室３１に流れ込むインクの量を調整するものであるため、圧力室３１に対して比較的高い位置精度が要求されるが、インク貯留室３７は、圧力室３１に供給するためのインクを一時的に貯留するためのものであるので、絞り流路３３ほど高い位置精度は要求されない。そのため、部材４１〜４３の接合時に多少の位置ずれが生じたとしても問題はない。
また、本実施の形態では、上述したように、樹脂層１４の上面が凹凸のない平坦な面となっているため、樹脂層１４の上面に下部部材４１を接合するときに、樹脂層１４と下部部材４１との間に隙間ができるのを防止することができる。
そして、以上Ｓ１０１〜Ｓ１０９の工程により、インクジェットヘッド３が製造される。
なお、本実施の形態では、インクジェットヘッド３が本発明の液滴噴射装置に相当する。また、流路形成基板１２が、本発明の第１流路形成体に相当する。また、薄膜積層体１３を形成する、インク分離層２１、共通電極２２、圧電層２３、個別電極２４、保護層２５、２６、配線２７、インク分離層２１が、本発明の複数の層に相当する。また、インク貯留室３７が本発明の液体貯留室に相当する。また、リザーバユニット１５が、本発明の貯留室形成部材に相当し、下部部材４１が本発明に係る第１貯留室形成部材に相当し、中間部材４２及び上部部材４３が本発明に係る第２貯留室形成部材に相当する。また、樹脂層１４とリザーバユニット１５とを合わせたものが、本発明の第２流路形成体に相当する。
また、本実施の形態では、Ｓ１０１の工程が本発明の圧電素子形成工程に相当する。また、Ｓ１０２とＳ１０３の工程を合わせたものが、本発明のレジスト層形成工程に相当する。また、Ｓ１０４の工程が本発明の露光工程に相当する。また、Ｓ１０５の工程が本発明の除去工程に相当する。また、Ｓ１０６の工程が本発明の第１貯留室形成部材接合工程に相当し、Ｓ１０９の工程が本発明の第２貯留室形成部材接合工程に相当し、これら２つの工程を合わせたものが本発明の貯留室形成部材接合工程に相当する。また、非照射部Ａ２が本発明の一方の部分に相当し、照射部Ａ１が本発明の他方の部分に相当する
次に、本実施の形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。
上述の実施の形態では、樹脂層１４が硬化した１つのレジスト層によって形成されていたが、これには限られない。一変形例（変形例１）では、図１０に示すように、樹脂層１４が、薄膜積層体１３が形成された流路形成基板１２の上面に配置された第１樹脂層１４ａと、第１樹脂層１４ａの上面に配置された第２樹脂層１４ｂとが一体となったものとなっている。第１樹脂層１４ａ及び第２樹脂層１４ｂは、いずれも感光性樹脂が硬化することによって形成されたものである。ここで、第１樹脂層１４ａと第２樹脂層１４ｂとは、同じ樹脂材料によって構成されたものであってもよいし、異なる樹脂材料によって構成されたものであってもよい。
そして、この場合には、図１１に示すように、上記Ｓ１０１の工程の後、スピンコート法等の成膜法により、薄膜積層体１３が形成されたシリコン基板１１２の上面に感光性樹脂を含む液状の第１レジストを塗布し（Ｓ２０１）、塗布した第１レジストを乾燥させる（Ｓ２０２）。これにより、図１２（ａ）に示すように、薄膜積層体１３が形成されたシリコン基板１１２の上面に第１レジスト層１１４ａが形成される。
次に、スピンコート法等の成膜法により、第１レジスト層１１４ａの上面に、感光性樹脂を含む液状の第２レジストを塗布し（Ｓ２０３）、塗布した第２レジストを乾燥させる（Ｓ２０４）。これにより、図１２（ｂ）に示すように、第１レジスト層１１４ａの上面に第２レジスト層１１４ｂが形成される。なお、図１２では、図１０よりも、薄膜積層体１３の各層及びレジスト層１１４の厚みを大きく図示している。
ここで、塗布時の第１レジストは、塗布時の第２レジストよりも粘度の低いものとなっている。例えば、第１レジスト及び第２レジストに含まれる感光性樹脂が同じ種類のものであって、塗布時の第１レジストの感光性樹脂の濃度が、塗布時の第２レジストの感光性樹脂の濃度よりも低くなっている。あるいは、第１レジストに含まれる感光性樹脂と第２レジストに含まれる感光性樹脂の種類が異なっていることで、上述したような粘度の差が生じていてもよい。
次に、第１レジスト層１１４ａ及び第２レジスト層１１４ｂを露光させる（Ｓ２０５）。より詳細に説明すると、図１２（ｃ）に示すように、第１レジスト層１１４ａと第２レジスト層１１４ｂとが積層されることによって形成されたレジスト層１１４の上方に、上述の実施の形態と同様のフォトマスクＭを配置する。そして、フォトマスクＭの上方からレジスト層１１４に向けて紫外線Ｕを照射する。これにより、第１レジスト層１１４ａ及び第２レジスト層１１４ｂの、平面視で遮光部Ｍａと重なる部分以外の部分が、紫外線が照射されることによって硬化した照射部Ａ１となる。また、第１レジスト層１１４ａ及び第２レジスト層１１４ｂの、平面視で遮光部Ｍａと重なる部分が、紫外線が照射されない非照射部Ａ２となる。
そして、この後、上述の実施の形態と同様、Ｓ１０５〜Ｓ１０９の工程でインクジェットヘッド３の製造工程が進められる。
変形例１では、塗布時の第１レジストが、塗布時の第２レジストよりも粘度の低いものとなっているため、液状の第１レジストを塗布したときに、液状の第１レジストが、確実に薄膜積層体１３の上面の凹凸に沿って流れ、第１レジスト層１１４ａと薄膜積層体１３との間に隙間ができない。これにより、薄膜積層体１３と樹脂層１４との間に隙間ができず、インクが漏れ出してしまうのを防止することができる。
一方、塗布時の第２レジストは、塗布時の第１レジストよりも粘度が高いため、第１レジスト層１１４ａの上面に第２レジストを塗布する際に第１レジストを塗布するよりも、レジストの高さを高くすることができる。これにより、第１レジストのみでレジスト層１１４全体を形成する場合よりもレジスト層１１４全体の厚みを大きくすることができる。
なお、変形例１では、Ｓ２０１とＳ２０２の工程を合わせたものが本発明の第１レジスト層形成工程に相当する。また、Ｓ２０３とＳ２０４の工程を合わせたものが本発明の第２レジスト層形成工程に相当する。
また、上述の実施の形態では、樹脂層１４の厚みが、配線２７の厚みの１０倍以上であったが、樹脂層１４の厚みは、配線２７の厚みの１０倍未満であってもよい。この場合、に、樹脂層１４の上面に凹凸ができることがあるが、樹脂層１４と下部部材４１とを接合する際に塗布する接着剤の量を多くする、樹脂層１４と下部部材４１とを互いに十分に強く押し付けるなどすることにより、樹脂層１４と下部部材４１との間に隙間ができないようにすることは可能である。
また、上述の実施の形態では、絞り流路３３の径が接続流路３２の径よりも小さく、平面視で、絞り流路３３の全体が、接続流路３２と重なっていたが、これには限られない。絞り流路３３の径は、接続流路３２の径以下であってもよい。また、絞り流路３３と接続流路３２の径の大小関係によらず、絞り流路３３の一部分は平面視で接続流路３２と重なっていなくてもよい。
また、上述の実施の形態では、平面視で、絞り流路３３が圧力室３１の長尺方向の端部と重なるように配置されていたが、これには限られない。例えば、絞り流路３３は、平面視で、圧力室３１の長尺方向の端部以外の他の部分と重なっていてもよい。さらには、圧力室３１は、平面視で長尺な形状であることにも限られず、正方形の平面形状などを有するものであってもよい。
また、上述の実施の形態では、薄膜積層体１３が形成された流路形成基板１２の上面に樹脂層１４が配置され、樹脂層１４に絞り流路３３が形成されていたが、これには限られない。例えば、薄膜積層体１３が形成された流路形成基板１２の上面に、金属材料やシリコンなどからなる部材が配置され、この部材の平面視で圧力室３１と重なる部分に絞り流路３３が形成されていてもよい。なお、この場合には、予め絞り流路３３が形成された上記部材を、薄膜積層体１３が形成された流路形成基板１２の上面に接合するなどして、薄膜積層体１３が形成された流路形成基板１２の上面に絞り流路３３が形成された部材を配置する。
また、上述の実施の形態では、レジスト層１１４を構成するレジストが、非照射部Ａ２が、アルカリ水溶液等の現像液によって除去可能となる、いわゆるネガ型のレジストであったが、これには限られない。レジスト層１１４を構成するレジストは、照射部Ａ１が現像液によって除去可能となる、いわゆるポジ型のレジストであってもよい。この場合には、上記Ｓ１０４の工程で、上記フォトマスクＭを、平面視で絞り流路３３及び貫通孔３４と重なる部分以外の部分に遮光部Ｍａが設けられたものとする。これにより、レジスト層１１４の、平面視で絞り流路３３及び貫通孔３４と重なる部分が照射部Ａ１となる。また、レジスト層１１４の、平面視で絞り流路３３及び貫通孔３４と重なる部分以外の部分が非照射部Ａ２となる。そして、Ｓ１０５の工程で現像液により照射部Ａ１を除去すれば、絞り流路３３及び貫通孔３４が形成された樹脂層１４となる。また、この場合には、レジスト層１１４の露光及び照射部Ａ１の除去の後、レジスト層１１４を加熱することでレジスト層１１４を硬化させる。なお、この場合には、照射部Ａ１が本発明の一方の部分に相当し、非照射部Ａ２が本発明の他方の部分に相当する。
また、上述の実施の形態では、樹脂層１４の上面に下部部材４１を接合した後、圧力室３１の形成、及び、ノズルプレート１１の接合を行い、その後に、下部部材４１に部材４２、４３を接合したがこれには限られない。例えば、樹脂層１４の上面に部材４１〜４３を接合した後に、圧力室３１の形成及びノズルプレート１１の接合を行ってもよい。また、この場合には、リザーバユニット１５が３つの部材４１〜４３によって構成されていることには限られない。例えば、リザーバユニット１５が、下部部材４１に対応する部分と中間部材４２に対応する部分とを含む１つの部材と上部部材４３とによって構成されていてもよい。あるいは、リザーバユニット１５が、部材４１〜４３に対応する部分を有する１つの部材によって構成されていてもよい。
また、上述の実施の形態では、上記Ｓ１０１の成膜を行う段階で、シリコン基板１１２が圧力室３１の高さに対応した厚みを有するものとなっていたが、これには限られない。例えば、上記Ｓ１０１の成膜を行う段階で、シリコン基板１１２の厚みが、圧力室３１の高さに対応した厚みよりも大きくなっている。そして、上述の実施の形態と同様、上記Ｓ１０１〜Ｓ１０５のように薄膜積層体１３及び樹脂層１４を形成した後、図１３（ａ）に示すように、Ｓ１０６と同様にして、樹脂層１４の上面に下部部材４１を接合する。次に、樹脂層１４と接合された下部部材４１を支持した状態でシリコン基板１１２の下面を研磨することにより、図１３（ｂ）に示すように、シリコン基板１１２の厚みを圧力室３１の高さに対応したものに調整する。
変形例２では、このように、樹脂層１４の上面に下部部材４１を接合した後に、下部部材４１を支持した状態でシリコン基板１１２の研磨を行う。そのため、下部部材４１を、シリコン基板１１２の研磨時にシリコン基板１１２を支持するための支持部材として利用することができる。これにより、シリコン基板１１２の研磨を容易に行うことができる。また、シリコン基板１１２の破損を防止することができる。
また、以上では、ノズルからインク滴を吐出するインクジェットヘッドに本発明を適用した例について説明したが、これには限られない。インク以外の液滴を噴射するインクジェットヘッド以外の液滴噴射装置に本発明を適用することも可能である。
３ インクジェットヘッド
１１ ノズルプレート
１２ 流路形成基板
１４ 樹脂層
１４ａ 第１樹脂層
１４ｂ 第２樹脂層
１５ リザーバユニット
１９ 圧電素子
２３ 圧電層
２４ 個別電極
２７ 配線
３０ ノズル
３１ 圧力室
３２ 接続流路
３３ 絞り流路
３４ 貫通孔
３８ インク貯留室
４１ 下部部材
４２ 中間部材
４３ 上部部材
１１２ シリコン基板
１１４ レジスト層
１１４ａ 第１レジスト層
１１４ｂ 第２レジスト層
Ａ１ 照射部
Ａ２ 非照射部

Claims (7)

  1. ノズルが形成されたノズルプレートと、
    前記ノズルプレートと積層され、前記ノズルに連通する圧力室を含む液体流路が形成された第１流路形成体と、
    前記第１流路形成体の前記ノズルプレートと反対側の面に配置された、前記圧力室内の液体に圧力を付与するための圧電素子と、
    前記第１流路形成体の前記ノズルプレートと反対側に、前記圧電素子を避けるように配置された第２流路形成体と、を備え、
    前記第２流路形成体には、
    液体を貯留するための液体貯留室と、
    前記圧力室と前記液体貯留室との間に配置され、前記圧力室と前記液体貯留室とを接続するとともに、前記液体貯留室から前記圧力室に流れ込む液体の量を制限する絞り流路と、が形成され、
    前記第１流路形成体の面方向と直交する方向に関して、前記ノズル、前記圧力室、前記絞り流路、前記液体貯留室がこの順に並んでおり、
    前記絞り流路は、前記第１流路形成体の面方向と直交する方向から見て、前記圧力室と重なっており、
    前記第２流路形成体が、
    感光性樹脂が硬化することによって形成されたものであって、前記第１流路形成体の前記ノズルプレートと反対側に配置され、前記絞り流路が形成された樹脂層と、
    前記樹脂層の前記第１流路形成体と反対側の面に配置され、前記液体貯留室が形成された貯留室形成部材と、を備え、
    前記第１流路形成体に複数の前記圧力室が形成され、
    前記第１流路形成体の前記ノズルプレートと反対側の面に、互いに積層されるように成膜された複数の層を備え、
    前記複数の層は、
    圧電材料からなり、複数の前記圧力室と重なるように配置された、複数の前記圧電素子を構成する圧電層と、
    複数の前記圧力室と重なるように配置された、複数の前記圧電素子を構成する複数の電極と、
    前記複数の電極と接続された複数の配線と、を含み、
    前記樹脂層の、前記第１流路形成体の面方向と直交する方向から見て、前記圧電素子と重なる部分には貫通部が形成され、
    前記複数の配線が、前記第１流路形成体の面方向と直交する方向から見て前記貫通部と重ならない位置まで延び、
    前記樹脂層は、
    前記複数の層が成膜された前記第１流路形成体の前記ノズルプレートと反対側の面に配置された、感光性樹脂を含む第１レジストを硬化させることによって形成された第１樹脂層と、
    前記第１樹脂層の前記第１流路形成体と反対側の面に配置された、前記第１樹脂層に含まれる感光性樹脂とは種類の異なる感光性樹脂を含む第２レジストを硬化させることによって形成された第２樹脂層と、を有することを特徴とする液滴噴射装置。
  2. 前記第１流路形成体に複数の前記圧力室が形成され、
    前記複数の圧力室は、前記第１流路形成体の面方向と平行な所定の一方向に長尺であり、前記一方向と直交する方向に配列され、
    前記絞り流路は、前記第１流路形成体の面方向と直交する方向から見て、前記圧力室の長尺方向の端部と重なっていることを特徴とする請求項１に記載の液滴噴射装置。
  3. 前記第１流路形成体に複数の前記圧力室が形成され、
    前記第１流路形成体の前記ノズルプレートと反対側の面に、互いに積層されるように成膜された複数の層を備え、
    前記複数の層は、
    圧電材料からなり、複数の前記圧力室と重なるように配置された、複数の前記圧電素子を構成する圧電層と、
    複数の前記圧力室と重なるように配置された、複数の前記圧電素子を構成する複数の電極と、
    前記複数の電極と接続された複数の配線と、を含み、
    前記樹脂層の、前記第１流路形成体の面方向と直交する方向から見て、前記圧電素子と重なる部分には貫通部が形成され、
    前記複数の配線が、前記第１流路形成体の面方向と直交する方向から見て前記貫通部と重ならない位置まで延び、
    前記樹脂層は、感光性樹脂を含む液状のレジストを硬化させることによって形成されたものであり、前記配線の１０倍以上の厚みを有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴噴射装置。
  4. 前記第１流路形成体の前記ノズルプレートと反対側の面に互いに積層されるように成膜された複数の層を備え、
    前記複数の層の一部分によって、前記圧電素子が形成され、
    前記複数の層のうち一部の層が、前記絞り流路と重なる位置まで延び、
    前記一部の層の、前記絞り流路と重なる部分に、前記圧力室と前記絞り流路とを接続する接続流路が形成され、
    前記第１流路形成体の面方向と直交する方向から見て、前記接続流路が前記絞り流路よりも径が大きく、且つ、前記絞り流路の全体が前記接続流路と重なっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液滴噴射装置。
  5. ノズルが形成されたノズルプレートと、
    前記ノズルプレートと積層され、前記ノズルに連通する圧力室を含む液体流路が形成された第１流路形成体と、
    前記第１流路形成体の前記ノズルプレートと反対側の面に配置された、前記圧力室内の液体に圧力を付与するための圧電素子と、
    前記第１流路形成体の前記ノズルプレートと反対側に配置された第２流路形成体と、を備え、
    前記第２流路形成体が、
    前記第１流路形成体の前記ノズルプレートと反対側に配置され、前記絞り流路が形成された樹脂層と、
    前記樹脂層の前記第１流路形成体と反対側の面に配置され、前記液体貯留室が形成された貯留室形成部材と、を備えた液滴噴射装置の製造方法であって、
    前記第１流路形成体となる基板上に、前記圧電素子を形成する圧電素子形成工程と、
    前記圧電素子が形成された前記基板上に、前記樹脂層となる、感光性樹脂材料を含むレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、
    前記レジスト層の一部分に光を照射することで、前記レジスト層に、光が照射された照射部と、光が照射されていない非照射部とを形成する露光工程と、
    前記照射部及び前記非照射部のうち一方の部分を除去する除去工程と、
    前記除去工程の後、前記レジスト層の前記基板と反対側の面に、前記貯留室形成部材を接合する貯留室形成部材接合工程と、を備え、
    前記露光工程において、前記レジストの前記絞り流路が形成される部分を、前記照射部及び前記非照射部のうち前記一方の部分とし、それ以外の部分を前記照射部及び前記非照射部のうち他方の部分とし、
    前記除去工程において、前記レジスト層の前記照射部及び前記非照射部のうち前記一方の部分を除去することで、前記レジスト層に前記絞り流路を形成し、
    前記圧電素子形成工程は、前記基板上に前記圧電素子を形成するための互いに積層された複数の層を成膜する成膜工程を含み、
    前記複数の層は、
    圧電材料からなり、複数の前記圧力室と重なるように配置された、複数の前記圧電素子を構成する圧電層と、
    複数の前記圧力室と重なるように配置された、複数の前記圧電素子を構成する複数の電極と、
    前記複数の電極と接続された複数の配線と、を含み、
    前記レジスト層形成工程が、
    前記複数の層が成膜された前記基板上に、前記圧電素子及び前記複数の配線を覆うように第１レジスト層を形成する第１レジスト層形成工程と、
    前記第１レジスト層の前記基板と反対側の面に第２レジスト層を形成する第２レジスト層形成工程と、を備え、
    前記露光工程において、前記第１レジスト層と第２レジスト層とに一度に光を照射し、
    第１レジスト層を構成する第１レジストは、第２レジスト層を構成する第２レジストよりも、硬化前の状態における粘度が低いことを特徴とする液滴噴射装置の製造方法。
  6. 前記圧電素子形成工程は、前記基板上に前記圧電素子を形成するための、互いに積層された複数の層を成膜する成膜工程を含み、
    前記複数の層は、
    圧電材料からなり、複数の前記圧力室と重なるように配置された、複数の前記圧電素子を構成する圧電層と、
    複数の前記圧力室と重なるように配置された、複数の前記圧電素子を構成する複数の電極と、
    前記複数の電極と接続された複数の配線と、を含み、
    前記露光工程において、前記レジスト層の前記圧電素子と重なる部分を、さらに、前記照射部及び前記非照射部のうち前記一方の部分とし、
    前記除去工程において、前記感光性樹脂層の前記照射部及び前記非照射部のうち前記一方の部分を除去することによって、前記感光性樹脂層に貫通部をさらに形成し、
    前記配線は、前記基板の面方向と直交する方向から見て、前記貫通部と重ならない位置まで延び、
    前記レジスト層は、前記配線の１０倍以上の厚みを有していることを特徴とする請求項５に記載の液滴噴射装置の製造方法。
  7. 前記基板の前記絞り流路と反対側の面を研磨することで、前記基板の厚みを調整する厚み調整工程を、さらに備え、
    前記貯留室形成部材接合工程が、
    前記厚み調整工程の前に、前記レジスト層の前記基板と反対側の面に、前記貯留室形成部材の一部分を構成する板状の第１貯留室形成部材を接合する第１貯留室形成部材接合工程と、
    前記厚み調整工程の後に、前記第１貯留室形成部材の前記レジスト層と反対側の面に、前記貯留室形成部材のうち、前記第１貯留室形成部材以外の部分を構成する第２貯留室形成部材を接合する第２貯留室形成部材接合工程と、を備え、
    前記厚み調整工程において、前記第１貯留室形成部材を支持した状態で、前記基板の前記絞り流路と反対側の面を研磨することを特徴とする請求項５又は６に記載の液滴噴射装置の製造方法。
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