JP6844444B2 - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェットヘッドの製造方法に関する。

従来、インクジェットヘッドに設けられている複数の微細なノズルからインクを射出して記録媒体に画像を形成するインクジェット記録装置が知られている。また、このようなインクジェットヘッドにおけるインクの射出は、例えば、インクジェットヘッド内に設けられた圧力室内部に、圧電素子等によって圧力変化を生じさせることで行われる。

ところで、近年、インクジェットヘッドの小型化の要請により、多数のノズルを二次元的に高密度かつ高精度に配列したインクジェットヘッドを製造することが求められている。また、このようなインクジェットヘッドでは、圧電素子も高密度かつ高精度に二次元的に配列させて設ける必要がある。

圧電素子を高密度に二次元的に配列させて設ける方法としては、基板に圧電プレートを接着し、当該圧電プレートに対してサンドブラスト加工を施すことで形成する方法が知られている。
しかし、サンドブラスト加工により二次元的に配列された圧電素子を形成する場合、最外周に配置された圧電素子の形状精度が悪くなるという問題があった。
具体的には、図１６に示すように、基板３００上に二次元的に配列された圧電素子６３を形成する過程において、サンドブラスト用ノズル４００の位置が圧電素子６３を設ける領域の外側に位置するときに、最外周に配置された圧電素子６３の側面に研磨剤が吹き付けられ、当該圧電素子６３の形状精度が悪化するという問題があった。

そこで、特許文献１には、サンドブラスト加工する際に、圧電素子と同形状のダミー部を、圧電素子の外周部に、圧電素子間隔と同間隔で配置することで、圧電素子の形状精度を向上させる方法が提案されている。

特開２００３−４８３２３号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている方法であっても、圧電素子を圧電素子の配列方向に直交する方向に対して傾斜するように並べて配置する場合や、圧電素子形状自体を平面視した際に丸形状としたような場合には、サンドブラスト加工する際に、ダミー部間の隙間から研磨剤が吹き付けられることがあり、最外周に配置された圧電素子の形状精度が悪くなるという問題を解決できない場合があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、圧電素子を高密度かつ高精度に設けることができ、各ノズルからのインクの射出のばらつきを抑えることができるインクジェットヘッドの製造方法を提供することである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
インクを射出する複数のノズルと、インクが供給される複数の圧力室と、振動板と、前記複数の圧力室に供給されたインクに前記振動板を介して圧力を発生させることにより、前記ノズルからインクを射出させる複数の圧電素子と、を備えるインクジェットヘッドの製造方法であって、
基板上に圧電プレートを接着する工程と、
前記圧電プレート表面にレジスト層を形成する工程と、
前記レジスト層をパターニングすることにより、前記複数の圧電素子が二次元的に配列された圧電素子ユニットを形成するための圧電素子マスクパターンと、当該圧電素子ユニットの外周部に設けられたダミー部を形成するためのダミーマスクパターンと、を有するマスクパターンを形成する工程と、
前記マスクパターン上からサンドブラスト加工を施し、前記圧電プレートをパターニングして、前記圧電素子ユニット及び前記ダミー部を形成する工程と、
前記圧電素子ユニットの各圧電素子を前記振動板に接着する工程と、
前記基板を前記圧電素子ユニットの各圧電素子から剥離する工程と、を有し、
前記基板上において、前記圧電素子の配列方向及び当該配列方向に直交する方向のそれぞれに対し、前記圧電素子ユニットの外周部と前記ダミー部との距離が、前記圧電素子ユニットにおける圧電素子間距離よりも大きいことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記ダミー部のうち、前記サンドブラスト加工する際のサンドブラストの主走査方向に交差する方向に設けられたダミー部は、少なくとも前記圧電素子ユニットの一端部から他端部までに対応する部分が覆われるように一続きで形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記ダミー部は、前記圧電素子ユニットの外周部を全て覆うように設けられていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記サンドブラスト加工する際のサンドブラストの主走査方向が、前記圧電素子ユニットにおける前記複数の圧電素子が二次元的に配列する方向のうち、当該圧電素子の配列数の多い方向と平行であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記ダミー部の厚さが、前記圧電素子ユニットの厚さよりも厚いことを特徴とする。

本発明によれば、圧電素子を高密度かつ高精度に設けることができ、各ノズルからのインクの射出のばらつきを抑えることができるインクジェットヘッドの製造方法を提供することができる。

インクジェット記録装置の概略構成を示す斜視図 インクジェットヘッドの上側からの斜視図 インクジェットヘッドの下側からの斜視図 インクジェットヘッドの要部を示す図２ＡのIII-III部分で切断した断面図 図３のヘッドチップの一部を拡大した断面図 スペーサー基板と圧電素子との位置関係を示す平面図 基板上に設けられた圧電素子ユニット及びダミー部を示す平面図 基板に圧電プレートを接着した後を示す断面図 圧電プレート表面にレジスト層を形成した後を示す断面図 露光によりマスクのパターンを転写した後を示す断面図 現像によりマスクパターンを形成した後を示す断面図 サンドブラスト加工後を示す断面図 レジスト層除去後を示す断面図 圧電素子ユニット及びダミー部の変形例を示す平面図 圧電素子ユニット及びダミー部の他の変形例を示す平面図 圧電素子ユニット及びダミー部の他の変形例を示す平面図 基板上の圧電素子表面に接着剤を塗布した後を示す断面図 圧電素子を振動板に接着固定させた後を示す断面図 圧電素子から基板を剥離した後を示す断面図 スペーサー基板に接着剤を塗布した後、スペーサー基板に振動板を接着する直前を示す断面図 スペーサー基板に振動板を接着した後、両面から加圧した状態を示す断面図 スペーサー基板から接着用保持部材を剥離した後を示す断面図 スペーサー基板に接着剤を塗布し、配線基板を接着する直前を示す断面図 従来のサンドブラスト加工による圧電素子の形成を説明するための平面図 圧電素子ユニットの外周部とダミー部との距離が近い場合において、サンドブラスト加工時に、圧電素子ユニットの最外周に位置する圧電素子に研磨剤が吹き付けられることを説明するための説明図

以下、図面を参照して本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は、図示例に限定されるものではない。

［インクジェット記録装置の概略］
インクジェット記録装置１００は、プラテン１０１、搬送ローラー１０２、ラインヘッド１０３，１０４，１０５，１０６等を備える（図１）。
プラテン１０１は、上面に記録媒体Ｍを支持しており、搬送ローラー１０２が駆動されると、記録媒体Ｍを搬送方向に搬送する。
ラインヘッド１０３，１０４，１０５，１０６は、記録媒体Ｍの搬送方向の上流側から下流側にかけて、搬送方向に直交する幅方向に並列して設けられている。そして、ラインヘッド１０３，１０４，１０５，１０６の内部には、後述するインクジェットヘッド１が少なくとも一つ設けられており、例えば、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、又は黒（Ｋ）のインクを記録媒体Ｍに向けて吐出する。
なお、ラインヘッドを用いた記録媒体の搬送のみで描画を行う１パス描画方式での実施形態を例にして説明したが、適宜の描画方式に適用可能であり、例えば、スキャン方式を用いた描画方式を採用しても良い。

［インクジェットヘッド］
インクジェットヘッド１は、ヘッドチップ２、共通インク室７０、保持基板８０、接続部材４及び駆動部５等を備えている（図２Ａ、図２Ｂ、図３）。
以下、複数のノズルＮが設けられた平面をＸ−Ｙ平面とし、当該平面に沿う方向であって、互いに直交する方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向とする。また、Ｘ−Ｙ平面に直交する方向をＺ方向とする。

ヘッドチップ２は、Ｚ方向に複数の基板が積層されて構成されており、ヘッドチップ２の最下部に位置するノズル基板１０と最上部に位置する配線基板５０とは平行になるように配置されている。また、ヘッドチップ２の内部には、各ノズルＮに対応して、インクが供給される圧力室２１と、当該圧力室２１内のインクに圧力を付与する圧力発生手段としての圧電素子６３とが設けられている。圧力室２１内部に貯留されたインクは、圧電素子６３の変位によって加圧されると、圧力室２１に連通するノズルＮからインクの液滴が射出される。

共通インク室７０は、ヘッドチップ２の上部に設けられたインク室形成部材７０ａの内部に形成され、ヘッドチップ２の内部に供給するインクを貯留している。インク室形成部材７０ａの上部には、共通インク室７０にインクを供給するインク供給部７１と、共通インク室７０のインクを排出するインク排出部７２とがそれぞれ設けられている（図２Ａ）。また、共通インク室７０は、下面においてヘッドチップ２の導通路５１、４１、３１（図４参照）と連通している。

保持基板８０は、ヘッドチップ２の上面に接合されており、共通インク室７０を形成するインク室形成部材７０ａを保持している。

接続部材４は、例えばＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）等からなる配線部材であり、ヘッドチップ２のＸ方向の両端部で、それぞれ配線基板５０の上面の配線５７（図４参照）に接続されている。また、配線５７と接続された接続部材４は、保持基板８０のＸ方向両端部付近に設けられた貫通孔から保持基板８０の上面に引き出されている。

駆動部５は、ＩＣ（Integrated Circuit）等で構成されており、圧電素子６３に供給する駆動電流を出力する給電側の端子と、電流が流れ込む接地された接地側の端子と、を有している。駆動部５は、接続部材４に接続しており、接続部材４と配線５７とを通じて、圧電素子６３に電気（駆動電位）を供給し、圧電素子６３を変位させる。

［ヘッドチップ］
次に、ヘッドチップ２について詳細に説明する。
ヘッドチップ２は、複数の基板が積層されて形成されており、例えば、ノズル基板１０、圧力室基板２０、振動板３０、スペーサー基板４０、及び配線基板５０がＺ方向に沿って下側から順に積層されている（図４）。
なお、Ｚ方向に沿う方向のうち、ノズル基板１０を基準として、インクが吐出される所定の方向を下方と記載し、その反対方向を上方と記載する。

ノズル基板１０は、例えば、シリコン製の基板であり、複数のノズルＮが形成されている。ノズルＮは、例えば、ノズル基板１０に対するドライエッチングにより形成することで、ノズルＮが形成される位置や径の精度をより高精度に形成できる。また、ノズルＮは、ノズルの配列方向（圧電素子の配列方向Ｄ１）に直交する方向Ｄ２に対して、複数列で設けられている。

圧力室基板２０は、例えば、シリコン製の基板であり、ノズル基板１０の上面に積層されている。圧力室基板２０には、ノズルＮに連通してインクが供給される圧力室２１が形成されている。

振動板３０は、例えば、シリコン製の基板であり、圧力室２１の上面に設けられ、圧力室２１の一面（上面）を構成する。即ち、振動板３０は、圧力室２１に対して、インクが吐出される所定の方向（下方）の反対側（上方）に設けられている。また、振動板３０の上面には、圧力発生手段としての圧電素子６３が設けられている。

スペーサー基板４０は、インクの流路となる導通路４１と、振動板３０と配線基板５０との間で、圧電素子６３を格納する部分としての第１格納部４２Ｎと、ダミー部６３Ｄを格納する部分としての第２格納部４２Ｄと、を有している（図４及び図５）。導通路４１、第１格納部４２Ｎ及び第２格納部４２Ｄは、スペーサー基板４０をＺ方向に貫通している。
第１格納部４２Ｎは、振動板３０上に二次元的に配列された圧電素子６３を格納する。第１格納部４２Ｎは、圧電素子６３を格納できれば形状は特に限られないが、例えば、図５に示すように、圧電素子６３の配列方向Ｄ１に沿って並べられた複数の圧電素子６３が全て格納できるような略直方体形状で、圧電素子の配列方向Ｄ１に直交する方向Ｄ２に対して、複数列となるように形成されている。
また、第２格納部４２Ｄは、二次元的に配列された圧電素子６３の外周部に設けられたダミー部６３Ｄを格納する。ダミー部６３Ｄは、二次元的に配列された圧電素子６３を形成する際に同時に形成されたものであり、詳細については、後述するインクジェットヘッド１の製造方法で説明する。
また、第２格納部４２Ｄも、ダミー部６３Ｄが格納できれば形状は特に限られない。例えば、図５に示すように、ダミー部６３Ｄの形状に沿って、ダミー部６３Ｄよりもやや大きな形状となるように設けられている。

また、スペーサー基板４０は、振動板３０及び配線基板５０と熱膨張係数の近い材料によって形成されていることが好ましい。例えば、振動板３０及び配線基板５０がシリコン製である場合には、スペーサー基板４０は、シリコン、４２アロイ、又はガラス等によって形成することが好ましい。
また、スペーサー基板４０の第１格納部４２Ｎ及び第２格納部４２Ｄは、サンドブラスト加工によって形成することができる。サンドブラスト加工に適するという観点からは、スペーサー基板４０はガラス製であることが好ましい。また、ガラス製の透明基板は、部材の位置合わせのしやすさの観点からも好ましい。

また、スペーサー基板４０には、表面処理が施されていることが好ましい。表面処理としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）によるメッキ処理が施されている好ましい。表面処理は、スペーサー基板４０に、導通路４１や、第１格納部４２Ｎ及び第２格納部４２Ｄ等の形状加工が行われた後に施される。
スペーサー基板４０は、表面処理により、防錆性や溶剤に対する耐性を得ることができることから、スペーサー基板４０の耐久性をより向上させることができる。特に、スペーサー基板４０には導通路４１が設けられているので、インクに含まれている溶剤等に対する耐性を確保するため、表面処理は有効に機能する。
なお、表面処理は、ニッケル（Ｎｉ）によるメッキ処理に限らず、防錆性や溶剤に対する耐性を得られる表面処理であればよい。表面処理の他の具体例として、例えば、ＴＥＯＳ（Tetraethyl orthosilicate）のような珪酸エチルによる膜や、パリレン（登録商標）等のパラキシリレン系ポリマーによる膜をスペーサー基板４０の表面に形成するための処理が挙げられる。当該膜を形成するための具体的な処理としては、例えば、スパッタリング等の蒸着処理を用いることができる。表面処理に係るこれらの例示はあくまで一例であり、これに限られるものでない。

圧電素子６３は、例えば、振動板３０を変形させるためのＰＺＴ(lead zirconium titanate)からなるアクチュエーターであり、圧力室２１に供給されたインクに、振動板３０を介して圧力を発生させることができる。また、圧電素子６３は、圧電体６０の上面に第１電極６１及び下面に第２電極６２が設けられている。

第１電極６１は、図４に示すように、接続部９０を介して、配線基板５０の下面側に設けられた配線５２と電気的に接続されている。接続部９０は、第１電極６１と配線５２とをＺ方向に沿って接続するよう設けられている。
接続部９０は、配線基板５０に形成されたバンプ９１を有する。具体的には、バンプ９１は、例えば、金を材料としたワイヤーボンディングにより形成される。また、バンプ９１は、例えば、配線５２の下面に形成される。配線５２は、例えば、少なくとも下面が平坦な面となるよう設けられた導電性を有する金属（例えば、アルミニウム）製の板により構成されている。
また、バンプ９１の下端側には導電性材料９２が塗布されている。具体的には、導電性材料９２は、例えば、導電性接着材である。導電性接着剤とは、導電性を有する金属粉末（例えば、銀粉等）が混入された接着剤であり、導電性を有する。
このように、接続部９０は、配線基板５０に形成されたバンプ９１とバンプ９１に塗布された導電性材料９２を介して配線基板５０と圧電素子６３とを電気的に接続する。

ここで、スペーサー基板４０の厚さは、圧電素子６３及び接続部９０のＺ方向の厚さの和に対応する。より具体的には、スペーサー基板４０の厚さは、例えば、５０μｍ以上２００μｍ以下のように薄く形成することが好ましい。このように、スペーサー基板４０をより薄く設けることで、スペーサー基板４０の熱膨張の度合いを最低限に抑えることができることから、基板どうしの熱膨張係数の差による基板の反りや基板間の剥離による問題の発生をより確実に防止することができる。

配線基板５０は、例えば、シリコン製の基板である板状のインターポーザー５３を備えている。インターポーザー５３の上面及び下面には、それぞれ絶縁層５４及び絶縁層５５が被覆されている。また、配線基板５０は、Ｚ方向に貫通する貫通孔に設けられた貫通電極５６と、絶縁層５４の上面に設けられて貫通電極５６の上側の端部と電気的に接続された配線５７と、配線５７の上面及び配線５７が設けられていない絶縁層５４の上面を被覆する絶縁層５８と、絶縁層５５の下面に設けられて貫通電極５６の下側の端部と電気的に接続された配線５２と、配線５２のうちバンプ９１が形成されない部分の下面及び絶縁層５５のうち配線５２が設けられていない下面を被覆する絶縁層５９と、を有する。
配線５２は、貫通電極５６、配線５７を介して、圧電素子６３への電圧の印加に係る図示しない制御部に接続されている。

また、第２電極６２は、振動板３０に当接している。振動板３０は、導電体であり、第２電極６２と制御部とを電気的に接続する電極として機能している。具体的には、第２電極６２は、例えば、振動板３０及び振動板３０に接続された図示しない配線を介して制御部に接続されている。
圧電素子６３は、第１電極６１が、接続部９０、配線５２、貫通電極５６、配線５７を介して制御部に接続されるとともに、第２電極６２が、振動板３０及び図示しない配線を介して制御部に接続されることで、制御部の制御下で動作する。

また、振動板３０、スペーサー基板４０及び配線基板５０には、それぞれ圧力室２１に連通する導通路３１、４１、５１が設けられている。導通路３１、４１、５１により形成されるインク流路は、圧力室２１と、配線基板５０の上方に設けられた共通インク室７０とを接続する。

共通インク室７０は、例えば、配線基板５０の上方に立設するインク室形成部材７０ａ内に設けられており、共通インク室７０は図示しないインクの供給機構に接続されている。そして、当該インクの供給機構から共通インク室７０に供給されたインクは、共通インク室７０、導通路５１、４１、３１を通って圧力室２１に供給される。そして、圧力室２１に供給されたインクは、圧電素子６３の動作に応じて振動板３０が振動することで圧力室２１内のインクに圧力が付与され、ノズルＮから射出される。

［インクジェットヘッドの製造方法］
次に、本実施形態のインクジェットヘッド１の製造方法について説明する。
本実施形態のインクジェットヘッド１の製造方法は、（１）基板３００上に圧電プレート３０２を接着する工程と、（２）圧電プレート３０２表面にレジスト層３０３を形成する工程と、（３）レジスト層３０３をパターニングすることによりマスクパターンを３０３ｐ形成する工程と、（４）マスクパターン３０３ｐ上からサンドブラスト加工を施し、圧電素子ユニット６３Ｕ及びダミー部６３Ｄを形成する工程と、（５）圧電素子ユニット６３Ｕの各圧電素子６３を振動板３０に接着する工程と、（６）基板３００を各圧電素子６３から剥離する工程と、を有する。図６には、基板３００上に形成した圧電素子ユニット６３Ｕ及びダミー部６３Ｄを示す。

また、本発明でいう「圧電素子ユニット」とは、ヘッドチップ２内に二次元的に所定間隔で配列された圧電素子６３の集合体のことをいう。また、本発明では、二次元的に配列された圧電素子６３の並ぶ方向のうち、より数の多くの圧電素子６３が一列で並ぶ方向を「圧電素子の配列方向Ｄ１」という。
また、本発明でいう「ダミー部」とは、ノズルＮからインクを射出する圧力発生手段としては使用しない圧電素子のことをいう。本実施形態におけるダミー部６３Ｄは、圧電素子ユニット６３Ｕの外周部に設けられており（図６）、サンドブラスト用ノズルが圧電素子ユニット６３Ｕの外側に位置するときに、当該サンドブラスト用ノズルから吹き出される研磨剤を遮る役割を果たす。

以下、これらの工程について図７を用いて説明する。図７は、図６に示す圧電素子ユニット６３Ｕ及びダミー部６３ＤのVII−VII部分に対応する位置の各工程における断面図を示す。

まず、基板３００上に、例えば剥離可能な粘着剤３０１を介して、圧電プレート３０２を接着する（図７Ａ）。
基板３００としては、例えば、後の工程で行うサンドブラスト加工する際の好適な基板であるガラス基板が用いられる。
また、剥離可能な粘着剤３０１としては、適宜公知の粘着剤を使用可能であり、例えば、加熱発泡剤を含有する粘着剤や、紫外線の照射処理によって粘着力が低下する粘着剤等を使用することができる。

次に、公知のフォトリソグラフィー技術により、まず圧電プレート３０２表面にレジスト層３０３を形成する（図７Ｂ）。次に、露光によりマスク３０４のパターンを転写した後（図７Ｃ）、現像を行うことで本実施形態に係るマスクパターン３０３ｐを形成する（図７Ｄ）。
次に、マスクパターン３０３ｐ上からサンドブラスト加工を施し、圧電プレート３０２をパターニングして、圧電素子ユニット６３Ｕを構成する各圧電素子６３と、ダミー部６３Ｄとを形成し（図７Ｅ）、レジスト層３０３（マスクパターン３０３ｐ）を除去する（図７Ｆ）。

ここで、本実施形態のマスクパターン３０３ｐは、複数の圧電素子６３が二次元的に配列された圧電素子ユニット６３Ｕを形成するための圧電素子マスクパターン３０３ｎと、当該圧電素子ユニット６３Ｕの外周部に設けられたダミー部６３Ｄを形成するためのダミーマスクパターン３０３ｄと、を有する（図７Ｄ）。

ここで、圧電素子マスクパターン３０３ｎによって圧電素子ユニット６３Ｕを設ける部分をマスクし、かつダミーマスクパターン３０３ｄによってダミー部６３Ｄを設ける部分をマスクすることで、後述するサンドブラスト加工において、基板３００上に圧電素子ユニット６３Ｕとダミー部６３Ｄとを形成することができる（図７Ｅ及び図６参照）。

また、基板３００上の圧電素子ユニット６３Ｕ及びダミー部６３Ｄは、圧電素子６３の配列方向Ｄ１及び当該配列方向Ｄ１に直交する方向Ｄ２のそれぞれにおいて、圧電素子ユニット６３Ｕの外周部とダミー部６３Ｄとの距離Ａ１，Ａ２が、圧電素子ユニット６３Ｕにおける圧電素子間距離Ｂ１，Ｂ２よりも大きくなっている（図６）。

ここで、本発明でいう「圧電素子ユニットの外周部とダミー部との距離」とは、圧電素子ユニット６３Ｕの最外周に位置する圧電素子６３から、ダミー部６３Ｄまでの距離をいう。ここで、図６に一例を示すように、圧電素子６３の配列方向Ｄ１における「圧電素子ユニットの外周部とダミー部との距離」をＡ１、圧電素子の配列方向Ｄ１に直交する方向Ｄ２における「圧電素子ユニットの外周部とダミー部との距離」をＡ２として示している。
また、本発明でいう「圧電素子間距離」とは、図６に一例を示すように、圧電素子６３の配列方向Ｄ１においては、隣接する圧電素子６３同士の間の距離Ｂ１を意味し、電素子の配列方向Ｄ１に直交する方向Ｄ２においては、圧電素子の配列間の距離Ｂ２を意味する。

したがって、図６に示した一例の場合、圧電素子の配列方向Ｄ１においては、圧電素子ユニット６３Ｕの外周部とダミー部との距離をＡ１が、圧電素子間距離Ｂ１よりも大きくなっている。さらに、圧電素子の配列方向Ｄ１に直交する方向Ｄ２においては、圧電素子ユニット６３Ｕの外周部とダミー部６３Ｄとの距離Ａ２が、圧電素子間距離Ｂ２よりも大きくなっている。

このような本実施形態のインクジェットヘッド１の製造方法では、サンドブラスト加工する際に、サンドブラスト用ノズルがダミー部６３Ｄの外側まで走査されることとなる。ここで、当該サンドブラスト用ノズルがダミー部６３Ｄの外側に位置するときには、ダミー部６３Ｄが防御壁の役割を果たすこととなる。より詳細には、サンドブラスト用ノズルが圧電素子ユニット６３Ｕの外側に位置するときに、当該サンドブラスト用ノズルから吹き出される研磨剤が、ダミー部６３Ｄによって遮られる。したがって、圧電素子ユニット６３Ｕの最外周に位置する圧電素子６３の形状精度を向上させることができる。
また、圧電素子の配列方向Ｄ１及び当該方向Ｄ１に直交する方向Ｄ２において、圧電素子ユニット６３Ｕの外周部とダミー部６３Ｄとの距離Ａ１，Ａ２を、圧電素子間距離Ｂ１，Ｂ２より大きくすることで、サンドブラスト加工する際にサンドブラスト用ノズルを圧電素子ユニット６３Ｕの外周部からより遠くの位置まで走査させることができる。これにより、サンドブラスト用ノズルがダミー部６３Ｄの外側に位置するときに、サンドブラスト用ノズルから圧電素子ユニット６３Ｕまでの距離がより遠くなり、研磨剤が圧電素子ユニット６３Ｕに吹き付けられにくくなるので、圧電素子ユニット６３Ｕの最外周に位置する圧電素子６３の形状精度を向上させることができる。

また、仮に、圧電素子ユニット６３Ｕの外周部とダミー部６３Ｄとの距離Ａ１，Ａ２が近い場合には、図１７に破線の矢印で示すように、ダミー部６３Ｄの側面で反射した研磨剤が、圧電素子ユニット６３Ｕの最外周に位置する圧電素子６３に吹き付けられて、当該圧電素子６３の形状精度が悪くなるという問題が生じる。
これに対し、本実施形態のインクジェットヘッド１の製造方法では、圧電素子ユニット６３Ｕの外周部とダミー部６３Ｄとの距離Ａ１，Ａ２を、圧電素子間距離Ｂ１，Ｂ２より大きくすることで、当該距離Ａ１，Ａ２を大きくしているので、図６に破線の矢印で示すように、ダミー部６３Ｄの側面で反射した研磨剤が、圧電素子ユニット６３Ｕの最外周に位置する圧電素子６３に吹き付けられにくく、当該圧電素子６３の形状精度を向上させることができる。

また、圧電素子ユニット６３Ｕの外周部とダミー部６３Ｄとの距離Ａ１，Ａ２は、圧電素子間距離Ｂ１，Ｂ２よりも大きくすれば本発明の効果は得られるので、本発明の効果が得られればその上限は特に限られない。ただし、製造効率の観点からは、圧電素子ユニット６３Ｕの外周部との距離Ａ１，Ａ２が、それぞれ、圧電素子間距離Ｂ１，Ｂ２の３倍よりも小さくすることが好ましく、圧電素子間距離Ｂ１，Ｂ２の２倍よりも小さくすることがより好ましい。

また、図６には、ダミー部６３Ｄが、圧電素子ユニット６３Ｕの外周部において、圧電素子の配列方向Ｄ１にそれぞれ１つずつ、かつ圧電素子の配列方向Ｄ１に直交する方向Ｄ２にそれぞれ１つずつ、計４つ設けた例を示しているが、これに限られない。
ダミー部６３Ｄ、例えば、図８に示すように複数に分割したものとしてもよいし（図８）、圧電素子の配列方向Ｄ１については複数に分割したものとし、当該方向Ｄ１に直交する方向Ｄ２については一続きで形成したものとしてもよいし（図９）、圧電素子ユニット６３Ｕの外周部を全て覆うように設けてもよい（図１０）。
また、ダミー部６３Ｄを複数に分割する場合は、当該ダミー部６３Ｄと平行な位置の圧電素子ユニット６３Ｕを８割以上覆うように設けることが、本発明の効果を得る観点から好ましい。

また、ダミー部６３Ｄのうち、少なくともサンドブラスト加工する際のサンドブラストの主走査方向ＭＤに交差する方向に設けられたダミー部６３Ｄが、少なくとも圧電素子ユニット６３Ｕの一端部から他端部までに対応する部分が覆われるように一続きで形成されていることが好ましい。
また、本発明でいう「サンドブラストの主走査方向」とは、サンドブラスト加工を複数のラインに分割して行う際に、当該ライン方向と平行な方向をいう。また、本発明では、次のラインに移動することを副走査といい、その移動方向である主走査方向と直交する方向を副走査方向という。
また、サンドブラスト加工は、基板３００を固定してサンドブラスト用ノズルを移動してもよく、サンドブラスト用ノズルを固定して基板３００側を移動させることとしてもよい。

また、図９には、基板３００上のサンドブラスト加工する際のサンドブラストの主走査方向ＭＤ及び副走査方向ＳＤの一例を示す。また、図９では、サンドブラストの主走査方向ＭＤに交差する方向の１つである直交する方向（副走査方向）において、ダミー部６３Ｄが、少なくとも圧電素子ユニット６３Ｕの一端部から他端部まで覆うように一続きで形成したものとなっている。なお、図９に示した例では、サンドブラストの主走査方向ＭＤと圧電素子の配列方向Ｄ１が平行となる例を示している。
サンドブラスト加工を行う際には、サンドブラストの主走査方向ＭＤに交差する方向に設けられたダミー部６３Ｄの外側にサンドブラスト用ノズルが留まる時間が長くなる。ここで、サンドブラスト加工する際のサンドブラストの主走査方向ＭＤに交差する方向に設けられたダミー部６３Ｄが、圧電素子ユニット６３Ｕの一端部から他端部までに対応する部分が覆われるように一続きで形成されていると、ダミー部６３Ｄの外側にサンドブラスト用ノズルが留まっているときに、研磨剤が圧電素子ユニット６３Ｕには吹き付けられにくくなる。したがって、圧電素子ユニット６３Ｕの最外周に位置する圧電素子６３の形状精度をより向上させることができる。

また、本発明の効果を有効に得る観点からは、ダミー部６３Ｄは、圧電素子ユニット６３Ｕの外周部を全て覆うように設けられていることが好ましい（図１０）。これにより、ダミー部６３Ｄ間の隙間がなく、ダミー部６３Ｄでより防御しやすくなるので、圧電素子ユニット６３Ｕの最外周に位置する圧電素子６３の形状精度をより向上させることができる。

また、サンドブラスト加工する際のサンドブラストの主走査方向ＭＤが、圧電素子ユニット６３Ｕにおける複数の圧電素子６３が二次元的に配列する方向のうち、配列数の多い方向（圧電素子の配列方向Ｄ１）と平行であることが好ましい（図９）。これにより、サンドブラスト加工時に、サンドブラストの主走査方向ＭＤに交差する方向に設けられたダミー部６３Ｄの外側にサンドブラスト用ノズルが留まるとき、サンドブラスト用ノズルから近くに位置する圧電素子６３の数が少なくなるので、圧電素子ユニット６３Ｕの形状精度をより向上させることができる。

また、ダミー部６３Ｄの厚さが、圧電素子ユニット６３Ｕの厚さよりも厚いことが好ましい。これにより、ダミー部６３Ｄの防御能力が向上するので、圧電素子ユニット６３Ｕの最外周に位置する圧電素子６３の形状精度をより向上させることができる。
また、ダミー部６３Ｄの厚さを、圧電素子ユニット６３Ｕの厚さよりも厚くするためには、例えば、ダミー部６３Ｄを形成する部分を厚くした圧電プレート３０２を用いることで製造することができる。

次に、基板３００上に形成した圧電素子ユニット６３Ｕの各圧電素子６３表面に、接着剤３１０を塗布する（図１１Ａ）。次に、当該接着剤３１０が塗布された圧電素子６３表面を、ノズル基板１０、圧力室基板２０及び振動板３０が積層された基板の振動板３０上に接着させ（図１１Ｂ）、両面から加圧することで圧電素子６３と振動板３０とを密着させる。
ここで、ダミー部６３Ｄについても、圧電素子ユニット６３Ｕを構成する各圧電素子６３と同様の方法で振動板３０に接着させることができる。ただし、ダミー部６３Ｄはインクの射出には使用しないので、ダミー部６３Ｄ部分を切り取った後で、圧電素子ユニット６３Ｕのみを振動板３０に接着させてもよい。
また、図５には、ダミー部６３Ｄも振動板３０に接着する場合の、スペーサー基板４０とダミー部Ｄの位置関係を示している。

次に、基板３００を圧電素子６３から剥離する（図１１Ｃ）。基板３００に剥離可能な粘着剤３０１を介して圧電素子６３が接着されているので、例えば、剥離可能な粘着剤として加熱発泡剤を含有する粘着剤を用いた場合には、加熱することで、基板３００を各圧電素子６３から剥離することができる。

次に、圧電素子６３を格納する第１格納部４２Ｎを有するスペーサー基板４０を準備する（図１２）。なお、図５に示すように、ダミー部６３Ｄも振動板３０に接着する場合には、スペーサー基板４０には第２格納部４２Ｄも形成しておく必要がある。

次に、スペーサー基板４０を、基板２０１上に剥離可能な粘着剤２００を介して接着し、スペーサー基板４０の表面に接着剤２１０を塗布する（図１２）。なお、図１２では、スペーサー基板４０の表面に有する接着剤２１０のうち、スペーサー基板４０の切断面の下面に有する接着剤２１０ａと、導通路４１及び第１格納部４２Ｎの奥のスペーサー基板４０の下面に有する接着剤２１０ｂとをそれぞれ別の符号を付して示している。
次に、スペーサー基板４０を振動板３０に接着させ、スペーサー基板４０と振動板３０とが密着するように加圧（例えば、両面から加圧）する（図１３）。

次に、スペーサー基板４０から基板２０１を剥離する（図１４）。剥離可能な粘着剤２００として加熱発泡剤を含有する粘着剤を用いた場合には、加熱することで、基板２０１をスペーサー基板４０から剥離することができる。

次に、スペーサー基板４０の上面に接着剤２２０を塗布し（図１５）、スペーサー基板４０の上面に配線基板５０を接着固定し、導電性材料９２によって配線基板５０と圧電素子６３を接続することで、本実施形態のヘッドチップ２を製造することができる（図４）。
なお、図１５では、スペーサー基板４０の表面に有する接着剤２２０のうち、スペーサー基板４０の切断面の上面に有する接着剤２２０ａと、導通路４１及び第１格納部４２Ｎの奥のスペーサー基板４０の上面に有する接着剤２２０ｂとをそれぞれ別の符号を付して示している。

［本発明の技術的効果］
以上、説明した通り、本発明に係るインクジェットヘッド１は、インクを射出する複数のノズルＮと、インクが供給される複数の圧力室２１と、振動板３０と、複数の圧力室２１に供給されたインクに振動板３０を介して圧力を発生させることにより、ノズルＮからインクを射出させる複数の圧電素子６３と、を備える。そして、本発明のインクジェットヘッド１の製造方法では、基板３００上に圧電プレート３０２を接着する工程と、圧電プレート３０２表面にレジスト層３０３を形成する工程と、レジスト層３０３をパターニングすることにより、複数の圧電素子６３が二次元的に配列された圧電素子ユニット６３Ｕを形成するための圧電素子マスクパターン３０３ｎと、当該圧電素子ユニット６３Ｕの外周部に設けられたダミー部６３Ｄを形成するためのダミーマスクパターン３０３ｄと、を有するマスクパターン３０３ｐを形成する工程と、当該マスクパターン３０３ｐ上からサンドブラスト加工を施し、圧電プレート３０２をパターニングして、圧電素子ユニット６３Ｕ及びダミー部６３Ｄを形成する工程と、圧電素子ユニット６３Ｕの各圧電素子６３を振動板３０に接着する工程と、基板３００を圧電素子ユニット６３Ｕの各圧電素子６３から剥離する工程と、を有する。また、基板３００上において、圧電素子６３の配列方向Ｄ１及び当該配列方向Ｄ１に直交する方向Ｄ２のそれぞれに対し、圧電素子ユニット６３Ｕの外周部とダミー部６３Ｄとの距離Ａ１，Ａ２が、圧電素子ユニット６３Ｕにおける圧電素子間距離Ｂ１，Ｂ２よりも大きくなっている。
このような本実施形態のインクジェットヘッド１の製造方法では、サンドブラスト加工する際に、サンドブラスト用ノズルがダミー部６３Ｄの外側まで走査されることとなる。ここで、当該サンドブラスト用ノズルがダミー部６３Ｄの外側に位置するときには、ダミー部６３Ｄが防御壁の役割を果たすこととなる。より詳細には、サンドブラスト用ノズルが圧電素子ユニット６３Ｕの外側に位置するときに、当該サンドブラスト用ノズルから吹き出される研磨剤が、ダミー部６３Ｄによって遮られる。したがって、圧電素子ユニット６３Ｕの最外周に位置する圧電素子６３の形状精度を向上させることができる。
また、圧電素子の配列方向Ｄ１及び当該方向Ｄ１に直交する方向Ｄ２において、圧電素子ユニット６３Ｕの外周部とダミー部６３Ｄとの距離Ａ１，Ａ２を、圧電素子間距離Ｂ１，Ｂ２より大きくすることで、サンドブラスト加工する際にサンドブラスト用ノズルを圧電素子ユニット６３Ｕの外周部からより遠くの位置まで走査させることができる。これにより、サンドブラスト用ノズルがダミー部６３Ｄの外側に位置するときに、サンドブラスト用ノズルから圧電素子ユニット６３Ｕまでの距離がより遠くなり、研磨剤が圧電素子ユニット６３Ｕに吹き付けられにくくなるので、圧電素子ユニット６３Ｕの最外周に位置する圧電素子６３の形状精度を向上させることができる。
さらに、圧電素子ユニット６３Ｕの外周部とダミー部６３Ｄとの距離Ａ１，Ａ２を、圧電素子間距離Ｂ１，Ｂ２より大きくすることで、当該距離Ａ１，Ａ２を大きくしているので、ダミー部６３Ｄの側面で反射した研磨剤が、圧電素子ユニット６３Ｕの最外周に位置する圧電素子６３に吹き付けられにくく、当該圧電素子６３の形状精度を向上させることができる。

また、本実施形態のインクジェットヘッド１の製造方法では、ダミー部６３Ｄのうち、サンドブラスト加工する際のサンドブラストの主走査方向ＭＤに交差する方向に設けられたダミー部６３Ｄは、少なくとも圧電素子ユニット６３Ｕの一端部から他端部までに対応する部分が覆われるように一続きで形成されていることが好ましい。
サンドブラスト加工を行う場合、サンドブラストの主走査方向ＭＤに交差する方向に設けられたダミー部６３Ｄの外側にサンドブラスト用ノズルが留まる時間が長くなる。ここで、サンドブラスト加工する際のサンドブラストの主走査方向ＭＤに交差する方向に設けられたダミー部６３Ｄが、圧電素子ユニット６３Ｕの一端部から他端部までに対応する部分が覆われるように一続きで形成されていると、ダミー部６３Ｄの外側にサンドブラスト用ノズルが留まっているときに、研磨剤が圧電素子ユニット６３Ｕには吹き付けられにくくなる。したがって、圧電素子ユニット６３Ｕの最外周に位置する圧電素子６３の形状精度をより向上させることができる。

また、本実施形態のインクジェットヘッド１の製造方法では、ダミー部６３Ｄが、圧電素子ユニット６３Ｕの外周部を全て覆うように設けられていることが好ましい。これにより、ダミー部６３Ｄ間の隙間がなく、ダミー部６３Ｄでより防御しやすくなるので、圧電素子ユニット６３Ｕの最外周に位置する圧電素子６３の形状精度をより向上させることができる。

また、本実施形態のインクジェットヘッド１の製造方法では、サンドブラスト加工する際のサンドブラストの主走査方向ＭＤが、圧電素子ユニット６３Ｕにおける複数の圧電素子６３が二次元的に配列する方向のうち、圧電素子の配列数の多い方向Ｄ１と平行であることが好ましい。これにより、サンドブラスト加工時に、サンドブラストの主走査方向ＭＤに交差する方向に設けられたダミー部６３Ｄの外側にサンドブラスト用ノズルが留まるとき、サンドブラスト用ノズルから近くに位置する圧電素子６３の数が少なくなるので、圧電素子ユニット６３Ｕの形状精度をより向上させることができる。

また、本実施形態のインクジェットヘッド１の製造方法では、ダミー部６３Ｄの厚さが、圧電素子ユニット６３Ｕの厚さよりも厚いことが好ましい。これにより、ダミー部６３Ｄの防御能力が向上するので、圧電素子ユニット６３Ｕの最外周に位置する圧電素子６３の形状精度をより向上させることができる。

［その他］
なお、本発明の実施の形態は、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

例えば、ヘッドチップ２の層構成としては、ノズル基板１０と圧力室基板２０との間に、さらに、別の基板（以下、中間基板という。）が設けられていてもよい。中間基板には、例えば、ノズルＮと圧力室２１とを連通する導通路を形成し、その導通路をインクが通過する経路の径を絞る形状とする等によって、インクの吐出に係りインクに加えられる運動エネルギーを調整してもよい。

また、本実施形態のヘッドチップ２では、圧力室基板２０と振動板３０とが個別に設けられて積層された例を示したが、これに限られず、圧力室基板２０と振動板３０とが一体形成されていてもよい。

１ インクジェットヘッド
２ ヘッドチップ
１０ ノズル基板
２０ 圧力室基板
２１ 圧力室
３０ 振動板
４０ スペーサー基板
４２ 格納部
５０ 配線基板
６３ 圧電素子
６３Ｄ ダミー部
６３Ｕ 圧電素子ユニット
１００ インクジェット記録装置
３００ 基板
３０２ 圧電プレート
３０３ レジスト層
３０３ｄ ダミーマスクパターン
３０３ｎ 圧電素子マスクパターン
３０３ｐ マスクパターン
Ｎ ノズル
ＭＤ サンドブラストの主走査方向
Ｄ１ 圧電素子の配列方向
Ａ１ 圧電素子ユニットの外周部とダミー部との距離（圧電素子の配列方向）
Ａ２ 圧電素子ユニットの外周部とダミー部との距離（圧電素子の配列方向に直交する方向）
Ｂ１ 圧電素子ユニットにおける圧電素子間距離（圧電素子の配列方向）
Ｂ２ 圧電素子ユニットにおける圧電素子間距離（圧電素子の配列方向に直交する方向）

Claims (5)

1. インクを射出する複数のノズルと、インクが供給される複数の圧力室と、振動板と、前記複数の圧力室に供給されたインクに前記振動板を介して圧力を発生させることにより、前記ノズルからインクを射出させる複数の圧電素子と、を備えるインクジェットヘッドの製造方法であって、
   基板上に圧電プレートを接着する工程と、
   前記圧電プレート表面にレジスト層を形成する工程と、
   前記レジスト層をパターニングすることにより、前記複数の圧電素子が二次元的に配列された圧電素子ユニットを形成するための圧電素子マスクパターンと、当該圧電素子ユニットの外周部に設けられたダミー部を形成するためのダミーマスクパターンと、を有するマスクパターンを形成する工程と、
   前記マスクパターン上からサンドブラスト加工を施し、前記圧電プレートをパターニングして、前記圧電素子ユニット及び前記ダミー部を形成する工程と、
   前記圧電素子ユニットの各圧電素子を前記振動板に接着する工程と、
   前記基板を前記圧電素子ユニットの各圧電素子から剥離する工程と、を有し、
   前記基板上において、前記圧電素子の配列方向及び当該配列方向に直交する方向のそれぞれに対し、前記圧電素子ユニットの外周部と前記ダミー部との距離が、前記圧電素子ユニットにおける圧電素子間距離よりも大きいことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
2. 前記ダミー部のうち、前記サンドブラスト加工する際のサンドブラストの主走査方向に交差する方向に設けられたダミー部は、少なくとも前記圧電素子ユニットの一端部から他端部までに対応する部分が覆われるように一続きで形成されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
3. 前記ダミー部は、前記圧電素子ユニットの外周部を全て覆うように設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
4. 前記サンドブラスト加工する際のサンドブラストの主走査方向が、前記圧電素子ユニットにおける前記複数の圧電素子が二次元的に配列する方向のうち、当該圧電素子の配列数の多い方向と平行であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
5. 前記ダミー部の厚さが、前記圧電素子ユニットの厚さよりも厚いことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。

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