JP7001099B2 - インクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関する。

従来、ノズルからインクを吐出させて画像などを形成するインクジェット記録装置がある。インクジェット記録装置のインクジェットヘッドは、ノズルが設けられたノズル基板を備え、このノズル基板としては、ノズルの開口が設けられたインク吐出面（開口形成面）に撥液層が形成されたものが広く用いられている。

撥液層の形成方法の一つに、導電性を有するノズル基板に対して複合めっきにより撥液層を形成する方法がある（例えば、特許文献１及び特許文献２）。この方法では、ノズル基板のノズルを樹脂などの充填部材で埋めてノズルの内壁面をマスクした後に、フッ素を含有する樹脂粒子の縣濁液をめっき液として用いて湿式めっき処理を行うことで、金属の基材層と、当該基材層の表面から一部が露出した状態で当該基材層中に分散されている樹脂粒子と、を有する撥液層を形成する。

特開２００８－５５７０１号公報 特開２００２－１９６６号公報

しかしながら、上記従来の技術では、撥液層の形成後にノズルから充填部材を除去するステップが必要であり手間がかかるという課題がある。

この発明の目的は、より簡易にインクジェットヘッドを製造することができるインクジェットヘッドの製造方法、当該インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法の発明は、
ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記ノズル用の貫通孔が形成された金属の有孔基板における前記貫通孔の開口が設けられた開口形成面の一方を、被覆部材により被覆された状態とする被覆ステップ、
前記貫通孔の内壁面に保護層を形成することで、当該保護層を内壁面とする前記ノズルを前記有孔基板に形成する保護層形成ステップ、
前記一方の開口形成面から前記被覆部材を除去する被覆部材除去ステップ、
フッ素を含有する樹脂粒子の一部が表面から露出している金属の基材層を有する撥液層を、前記有孔基板を構成する金属の表面に選択的に金属を析出させる湿式めっきにより前記一方の開口形成面上に形成する撥液層形成ステップ、
を含み、
前記被覆ステップは、
導電性を有する平板状の前記被覆部材上における前記貫通孔を設ける位置を含む範囲に、絶縁性を有するパターニング部材を設けるパターニングステップ、
前記被覆部材の前記パターニング部材が設けられた面上に、湿式めっきにより前記有孔基板を形成する有孔基板形成ステップ、
を含み、
前記有孔基板形成ステップでは、前記被覆部材上から前記パターニング部材上の一部に亘る範囲に前記有孔基板を形成し、
前記被覆部材除去ステップでは、前記被覆部材及び前記パターニング部材を前記有孔基板の前記一方の開口形成面から除去し、
前記パターニングステップでは、前記被覆部材の表面からの高さが０．１μｍより大きくかつ１μｍ未満である前記パターニング部材を設け、
前記樹脂粒子の直径の最大値が０．１μｍ以下である。

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、前記保護層形成ステップでは、絶縁性を有する前記保護層を形成する。

請求項３に記載の発明は、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、
前記保護層形成ステップは、
前記貫通孔の内壁面に金属層を形成する金属層形成ステップ、
前記金属層の表面を酸化させて金属酸化膜を形成する金属酸化膜形成ステップ、
を含む。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記金属層形成ステップでは、湿式めっきにより前記金属層を形成する。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記金属酸化膜形成ステップでは、酸素を含有する雰囲気中で前記金属層を乾燥させる。

請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記撥液層形成ステップでは、前記保護層の厚さ以下の厚さの前記撥液層を形成する。

請求項７に記載の発明は、請求項３に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記金属層形成ステップでは、蒸着により前記金属層を形成する。

請求項８に記載の発明は、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、
前記保護層形成ステップでは、蒸着により前記貫通孔の内壁面に金属酸化膜を形成する。

請求項９に記載の発明は、請求項２から８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、
前記撥液層形成ステップでは、電解めっきにより前記撥液層を形成する。

請求項１０に記載の発明は、請求項１から８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、
前記撥液層形成ステップでは、無電解めっきにより前記撥液層を形成する。

請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０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、
前記撥液層形成ステップでは、前記撥液層を形成する前に、前記一方の開口形成面と前記撥液層との密着性よりも前記撥液層との密着性が高い中間層を前記一方の開口形成面に形成する。

また、上記目的を達成するため、請求項１２に記載のインクジェットヘッドの発明は、
ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドであって、
前記ノズル用の貫通孔が設けられている導電性を有する有孔基板と、
前記貫通孔の内壁面に設けられ、前記ノズルの内壁面を構成する保護層と、
前記有孔基板における前記貫通孔の開口が設けられた開口形成面の一方に設けられており、フッ素を含有する樹脂粒子の一部が表面から露出している金属の基材層を有する撥液層と、
を備え、
前記一方の開口形成面は、前記貫通孔の開口が底面に設けられている凹部を有し、
前記凹部の深さが０．１μｍより大きくかつ１μｍ未満であり、
前記樹脂粒子の直径の最大値が０．１μｍ以下である。

請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記保護層は、絶縁性を有する。

請求項１４に記載の発明は、請求項１２又は１３に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記撥液層の厚さは、前記保護層の厚さ以下である。

請求項１５に記載の発明は、請求項１２から１４のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記一方の開口形成面と前記撥液層との間に、前記一方の開口形成面と前記撥液層との密着性よりも前記撥液層との密着性が高い中間層が設けられている。

また、上記目的を達成するため、請求項１６に記載のインクジェット記録装置の発明は、
請求項１２から１５のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドを備える。

本発明に従うと、より簡易にインクジェットヘッドを製造することができるという効果がある。

インクジェット記録装置の概略構成を示す図である。 インクジェットヘッドを側面側から見た断面図である。 ノズル基板の構成を示す断面図である。 撥液層の構成を示す断面図であり、図３Ａにおける範囲Ａの拡大図である。 ノズル基板の製造方法を示す断面図である。 変形例１のノズル基板の製造方法を示す断面図である。 変形例２のノズル基板の製造方法を示す断面図である。 変形例４のノズル基板の構成を示す断面図である。

以下、本発明のインクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態であるインクジェット記録装置１００の概略構成を示す図である。
インクジェット記録装置１００は、搬送ベルト１０１、搬送ローラー１０２、ヘッドユニット１０３などを備える。

搬送ローラー１０２は、図示しない搬送モーターの駆動によって、図１のＸ方向に平行な回転軸を中心に回転する。搬送ベルト１０１は、一対の搬送ローラー１０２により内側が支持された輪状のベルトであり、搬送ローラー１０２が回転動作するのに従って一対の搬送ローラー１０２の回りを周回移動する。インクジェット記録装置１００は、搬送ベルト１０１上に記録媒体Ｍが載置された状態で、搬送ローラー１０２の回転速度に応じた速度で搬送ベルト１０１が周回移動することで記録媒体Ｍを搬送ベルト１０１の移動方向（図１のＹ方向）に搬送する搬送動作を行う。

ヘッドユニット１０３は、搬送ベルト１０１により搬送される記録媒体Ｍに対して画像データに基づいてノズルからインクを吐出して記録媒体Ｍ上に画像を記録する。本実施形態のインクジェット記録装置１００では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のインクにそれぞれ対応する４つのヘッドユニット１０３が記録媒体Ｍの搬送方向上流側から順に所定の間隔で並ぶように配列されている。

各ヘッドユニット１０３は、平板状の基部１０３ａと、当該基部１０３ａを貫通する孔部に篏合した状態で基部１０３ａに固定された複数の（ここでは７つの）インクジェットヘッド１とを有する。

インクジェットヘッド１では、インクを吐出する複数のノズルが記録媒体Ｍの搬送方向と交差する方向（本実施形態では搬送方向と直交する幅方向、すなわちＸ方向）に配列されている。また、各インクジェットヘッド１では、Ｘ方向に一次元配列されたノズルからなるノズル列が複数（例えば４列）設けられており、当該複数のノズル列は、ノズルの位置が互いにＸ方向にずれる位置関係で設けられている。

各ヘッドユニット１０３における７つのインクジェットヘッド１は、ノズルのＸ方向についての配置範囲が、搬送ベルト１０１上の記録媒体Ｍのうち画像が記録可能な領域のＸ方向についての幅をカバーするように千鳥格子状に配置されている。このようにインクジェットヘッド１が配置されることで、インクジェット記録装置１００では、ヘッドユニット１０３を固定した状態でインクジェットヘッド１から画像データに応じた適切なタイミングでインクを吐出することで、搬送される記録媒体Ｍ上に画像を記録することができる。すなわち、インクジェット記録装置１００は、シングルパス方式で画像を記録する。

図２は、インクジェットヘッド１を側面側（－Ｘ方向側）から見た断面図である。図２では、４つのノズル列に含まれる４つのノズル１２を含む面でのインクジェットヘッド１の断面が示されている。
インクジェットヘッド１は、ヘッドチップ２と、共通インク室７０と、支持基板８０と、配線部材３と、駆動部４などを備える。

ヘッドチップ２は、ノズル１２からインクを吐出させるための構成であり、複数、ここでは、４枚の板状の基板が積層形成されている。ヘッドチップ２における最下方の基板は、ノズル基板１０である。ノズル基板１０には複数のノズル１２が設けられて、当該ノズル１２のインク吐出口からノズル基板１０の露出面（開口形成面）に対して略垂直にインクが吐出可能とされる。ノズル基板１０の開口形成面とは反対側には、上方（図２のＺ方向）に向かって順番に圧力室基板２０（チャンバープレート）、スペーサー基板４０及び配線基板５０が接着されて積層されている。以下では、これらノズル基板１０、圧力室基板２０、スペーサー基板４０及び配線基板５０の各基板を各々又はまとめて積層基板１０、２０、４０、５０などとも記す。

これらの積層基板１０、２０、４０、５０には、ノズル１２に連通するインク流路が設けられており、配線基板５０の露出される側（＋Ｚ方向側）の面で開口されている。この配線基板５０の露出面上には、全ての開口を覆うように共通インク室７０が設けられている。共通インク室７０のインク室形成部材７０ａ内に貯留されるインクは、配線基板５０の開口から各ノズル１２へ供給される。

インク流路の途中には、圧力室２１（インク貯留部）が設けられている。圧力室２１は、圧力室基板２０を上下方向（Ｚ方向）に貫通して設けられており、圧力室２１の上面は、圧力室基板２０とスペーサー基板４０との間に設けられた振動板３０により構成されている。圧力室２１内のインクには、振動板３０を介して圧力室２１と隣り合って設けられている格納部４１内の圧電素子６０の変位（変形）によって振動板３０（圧力室２１）が変形することで、圧力変化が付与される。圧力室２１内のインクに適切な圧力変化が付与されることで、圧力室２１に連通するノズル１２からインク流路内のインクが液滴として吐出される。

支持基板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のインク室形成部材７０ａを保持している。支持基板８０には、インク室形成部材７０ａの下面の開口とほぼ同じ大きさ及び形状の開口が設けられており、共通インク室７０内のインクは、インク室形成部材７０ａの下面の開口、及び支持基板８０の開口を通ってヘッドチップ２の上面に供給される。

配線部材３は、例えば、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）などであり、配線基板５０の配線に接続されている。この配線を介して格納部４１内の配線５１及び接続部５２（導電部材）に伝えられる駆動信号により圧電素子６０が変位動作する。配線部材３は、支持基板８０を貫通して引き出されて駆動部４に接続される。

駆動部４は、インクジェット記録装置の制御部からの制御信号や、電力供給部からの電力供給などを受けて、各ノズル１２からのインク吐出動作や非吐出動作に応じて、圧電素子６０の適切な駆動信号を配線部材３に出力する。駆動部４は、ＩＣ（Integrated Circuit）などで構成されている。

図３Ａは、ノズル基板１０の構成を示す断面図である。図３Ａでは、ノズル基板１０のうちノズル１２の近傍部分の断面が拡大して示されている。

ノズル基板１０は、ノズル１２のインク流路となる貫通孔１１１が設けられている有孔基板１１と、貫通孔１１１の内壁面から有孔基板１１の上面にかけて設けられた保護層１３と、有孔基板１１の貫通孔１１１の開口１１１ａが設けられている面に形成された撥液層１４と、を備える。

有孔基板１１は、導電性を有する金属（本実施形態では、ニッケル）の板状部材である。有孔基板１１には、上面及び下面の間を貫通する、平面視で円形状の貫通孔１１１が設けられている。また、貫通孔１１１が形成された一対の開口形成面の一方（図３Ａの下面）（以下では、符号「１１ａ」を付して開口形成面１１ａと記す）のうち、開口１１１ａの近傍範囲には、平面視で円形状の底面を有する凹部１１２が設けられている。開口１１１ａは、凹部１１２の底面の中心に設けられている。後述するように、有孔基板１１は、湿式めっき（本実施形態では、電解めっき（電鋳））により形成される。本実施形態の有孔基板１１の材質はニッケルであるが、クロム、銅、タングステン等、湿式めっきにより形成できる他の金属が用いられても良い。

保護層１３は、貫通孔１１１の内壁面から、開口形成面１１ａとは反対側の面にかけて設けられている絶縁性を有する層（絶縁体層）である。ここで、絶縁性を有するとは、外部に露出した表面の電気伝導率が、湿式めっきにより表面に金属が析出する範囲の下限値未満であることをいう。保護層１３は、表面に金属酸化膜が形成された金属層（ここでは、表面にクロム酸化膜が形成されたクロムの層）である。なお、保護層１３の全体が金属酸化膜から構成されていても良い。
内壁面に保護層１３が形成された貫通孔１１１により、ノズル１２が構成される。

撥液層１４は、有孔基板１１の開口形成面１１ａ（ノズル基板１０のインク吐出面）に撥液性を持たせて、開口形成面１１ａへのインクや異物の付着を抑制するために設けられている層である。撥液層１４を設けることで、ノズル１２の開口にインクや異物が付着することによるインク吐出不良の発生を抑制することができる。

図３Ｂは、撥液層１４の構成を示す断面図であり、図３Ａにおける範囲Ａの拡大図である。
撥液層１４は、金属からなる基材層１４１と、当該基材層１４１の表面から一部が露出した状態で当該基材層１４１中に分散されている樹脂粒子１４２と、を備える。ここで、樹脂粒子１４２は、フッ素を含有し表面が撥液性を有する粒子である。撥液層１４は、このように樹脂粒子１４２が基材層１４１の表面に露出していることで表面が撥液性を有している。

撥液層１４は、樹脂粒子の縣濁液をめっき液として用いた湿式めっき（本実施形態では、電解めっき）によって、樹脂粒子１４２を分散させた状態で金属の基材層１４１を開口形成面１１ａに析出させることで（すなわち、樹脂粒子１４２との複合めっきにより）形成される。
本実施形態では、基材層１４１としてニッケルが用いられているが、クロム、銅、タングステン等、湿式めっきにより形成できる他の金属が用いられても良い。また、基材層１４１には、各種公知の添加剤が含まれていても良い。
また、本実施形態では、樹脂粒子１４２としてＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）が用いられている。樹脂粒子１４２は、ＰＴＦＥに限られず、フッ素を含有し撥液性を有するものであれば任意のものを用いることができる。具体的には、樹脂粒子１４２としては、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＥＣＴＦＥ（クロロトリフルオエチレン・エチレン共重合体）などを用いることができる。

ノズル基板１０の各部の寸法は、特には限られないが、例えば以下の範囲内とすることができる。
貫通孔１１１の直径Ｒ１：約１０～３００μｍ
ノズル１２の直径Ｒ２：約１０～１００μｍ
凹部１１２の直径Ｒ３：数１０～数１００μｍ
凹部１１２の深さＬ（＝後述するレジストパターン９２の厚さ）：約０．１～１０μｍ
保護層１３の厚さｔ１：約１～１００μｍ
撥液層１４の厚さｔ２：約１～１０μｍ
樹脂粒子１４２の直径ｄ：約０．１μｍ以下

また、保護層１３の厚さｔ１は、撥液層１４の厚さｔ２以上とされている。これにより、撥液層１４を形成する際に撥液層１４がノズル１２の内部に回り込んでノズル１２のインク吐出口が狭くなる不具合が抑制される。
また、凹部１１２の深さＬは、樹脂粒子１４２の直径ｄの最大値より大きくなっている。これにより、開口形成面１１ａを拭ってインクや異物などを取り除くワイピングを行う場合に、凹部１１２内において（すなわち、ノズル１２のインク吐出口の近傍において）樹脂粒子１４２が剥がれ落ちて撥液層１４の撥液性が低下する不具合の発生が抑制される。

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、ノズル基板１０の製造方法を中心に説明する。
図４は、ノズル基板１０の製造方法を示す断面図である。
この製造方法では、まず、導電性を有する平板状の保持基板９１（被覆部材）の表面に、フォトリソグラフィー法などにより、貫通孔１１１の形成位置を含む範囲に、平面視で円形状の絶縁性を有するレジストパターン９２（パターニング部材）が設けられる（図４のステップＳ１０１：パターニングステップ）。なお、図３Ａにおける凹部１１２の深さＬは、ここで形成されるレジストパターン９２の保持基板９１の表面からの高さと等しくなる。

次に、保持基板９１のレジストパターン９２が設けられた面に、湿式めっきにより（ここでは、電解めっきにより、すなわち電鋳法で）ニッケルの層を析出させることで有孔基板１１が形成される（図４のステップＳ１０２：有孔基板形成ステップ）。このステップでは、レジストパターン９２上では、レジストパターン９２の端部からレジストパターン９２上の一部に回り込むようにニッケルが析出する。レジストパターン９２上でニッケルが析出する範囲は、レジストパターン９２の端部からの距離が所定距離以下となる範囲であり、レジストパターン９２の中心を通る断面では、ほぼ、レジストパターン９２の端部を中心とする円の範囲内となる。このようにニッケルを析出させることで、保持基板９１上からレジストパターン９２上の一部に亘る範囲に有孔基板１１が形成される。また、レジストパターン９２上では、レジストパターン９２からの距離が増大するに従って保持基板９１の面に平行な断面の面積が逓増するような形状の貫通孔１１１が形成される。このステップＳ１０２により、開口形成面１１ａが保持基板９１により被覆された状態の有孔基板１１が得られる。
なお、有孔基板１１は、無電解めっきにより形成されても良い。
上記のステップＳ１０１のパターニングステップ、及びステップＳ１０２の有孔基板形成ステップにより、有孔基板１１における開口形成面１１ａを、保持基板９１により被覆された状態とする被覆ステップが構成される。

次に、有孔基板１１を乾燥させる前に、貫通孔１１１の内壁面を含む有孔基板１１の表面（有孔基板１１のうち保持基板９１との接触面を除いた表面）に、湿式めっき（ここでは電解めっき）によりクロムからなる金属層１３ａが形成される（図４のステップＳ１０３：金属層形成ステップ）。ここでは、有孔基板１１の開口形成面１１ａは、保持基板９１及びレジストパターン９２によって被覆されているため、金属層１３ａを、有孔基板１１のうち貫通孔１１１の内壁面及び上面に対してのみ選択的に形成することができる。
なお、金属層１３ａは、無電解めっきにより形成されても良い。

次に、有孔基板１１の開口形成面１１ａから保持基板９１及びレジストパターン９２が除去される。これにより、深さＬの凹部１１２が設けられた有孔基板１１の開口形成面１１ａが露出する。また、酸素を含有する雰囲気中で金属層１３ａを乾燥させることで、表面に金属酸化膜（ここでは、クロム酸化膜）が形成された保護層１３が形成される。これにより、保護層１３が内壁面に形成されたノズル１２が得られる（図４のステップＳ１０４：被覆部材除去ステップ、金属酸化膜形成ステップ）。
金属酸化膜の形成は、低圧及び／又は高温環境下で行われることが好ましいが、大気圧及び／又は常温環境下で行われても良い。
上記のステップＳ１０３の金属層形成ステップ及びステップＳ１０４の金属酸化膜形成ステップにより、保護層形成ステップが構成される。

次に、有孔基板１１の開口形成面１１ａに、複合めっきにより撥液層１４が形成される（図４のステップＳ１０５：撥液層形成ステップ）。詳しくは、撥液層１４は、フッ素を含有する樹脂粒子１４２の懸濁液をめっき液として用いた電解めっきにより、樹脂粒子１４２を分散させた状態でニッケルをインク吐出面に析出させる（すなわち、ニッケルと樹脂粒子１４２とを共析させる）ことにより形成される。このとき、有孔基板１１の表面のうち導電性を有する金属（ニッケル）が露出しているのは開口形成面１１ａのみであり、ノズル１２の内壁面を含む他の表面は、絶縁性を有する保護層１３により覆われている。電解めっきでは、金属表面に選択的に金属を析出させることができるため、電解めっきを用いた複合めっきにより、自己組織化的に開口形成面１１ａに対してのみ撥液層１４を形成することができる。
以上のステップＳ１０１からステップＳ１０５により、ノズル基板１０が製造される。

このようにして製造されたノズル基板１０と、圧力室基板２０、スペーサー基板４０及び配線基板５０とを積層させてヘッドチップ２を製造し、共通インク室７０等と組み合わせて所定の筐体に組み込むことで、インクジェットヘッド１が製造される。

（変形例１）
次に、上記実施形態の変形例１について説明する。本変形例は、有孔基板１１の形成方法が上記実施形態と異なる。以下では、上記実施形態との相違点について説明する。

図５は、本変形例のノズル基板１０の製造方法を示す断面図である。
本変形例のノズル基板１０の製造方法では、まず、保持基板９１の表面における貫通孔１１１を形成する位置に、形成される有孔基板１１よりも保持基板９１からの高さが大きいレジストパターン９２が設けられる（図５のステップＳ２０１：パターニングステップ）。

次に、保持基板９１のレジストパターン９２が設けられた面に、湿式めっきにより、保持基板９１の表面からの高さがレジストパターン９２よりも低い有孔基板１１が形成され（図５のステップＳ２０２：有孔基板形成ステップ）、その後、レジストパターン９２が除去される（図５のステップＳ２０３：パターニング部材除去ステップ）。これにより、保持基板９１上に、貫通孔１１１が形成された有孔基板１１が形成される。
本変形例では、ステップＳ２０１のパターニングステップ、ステップＳ２０２の有孔基板形成ステップ、及びステップＳ２０３のパターニング部材除去ステップにより被覆ステップが構成される。

以下、上記実施形態と同様に、貫通孔１１１の内壁面を含む有孔基板１１の表面に、湿式めっきによりクロムからなる金属層１３ａが形成される（図５のステップＳ２０４：金属層形成ステップ）。また、有孔基板１１から保持基板９１が除去され、金属層１３ａを乾燥させることで、表面に金属酸化膜が形成された保護層１３が形成される（図５のステップＳ２０５：被覆部材除去ステップ、金属酸化膜形成ステップ）。なお、本変形例では、有孔基板１１の厚さよりも高いレジストパターン９２が形成されるため、有孔基板１１の開口形成面１１ａには凹部が形成されない。

最後に、有孔基板１１の開口形成面１１ａに、複合めっきにより撥液層１４が形成されて（図５のステップＳ２０６：撥液層形成ステップ）、ノズル基板１０が完成する。

（変形例２）
次に、上記実施形態の変形例２について説明する。本変形例は、有孔基板１１の形成方法が上記実施形態と異なる。以下では、上記実施形態との相違点について説明する。

図６は、本変形例のノズル基板１０の製造方法を示す断面図である。
本変形例のノズル基板１０の製造方法では、まず、金属板にプレス加工といった各種公知の孔加工技術により貫通孔１１１を開けて有孔基板１１を製造する（図６のステップＳ３０１：有孔基板製造ステップ）。有孔基板１１を構成する金属板としては、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ６３１といったステンレス鋼を用いることができる。

次に、有孔基板１１の開口形成面１１ａに、絶縁性を有する被覆部材９３を接合する（図６のステップＳ３０２：被覆ステップ）。ここでは、次の金属層１３ａの形成工程において開口形成面１１ａと保持基板９１との間にめっき液が侵入しないように密着させた状態で、かつ、金属層１３ａの形成後に被覆部材９３を剥離できるような態様で、被覆部材９３を開口形成面１１ａに接合する。本変形例の被覆部材９３としては、各種の樹脂基板などを用いることができる。

以下、上記実施形態と同様に、貫通孔１１１の内壁面を含む有孔基板１１の表面に、湿式めっきによりクロムからなる金属層１３ａが形成される（図６のステップＳ３０３：金属層形成ステップ）。また、有孔基板１１から被覆部材９３が除去され、金属層１３ａを乾燥させることで、表面に金属酸化膜が形成された保護層１３が形成される（図６のステップＳ３０４：被覆部材除去ステップ、金属酸化膜形成ステップ）。

最後に、有孔基板１１の開口形成面１１ａに、複合めっきにより撥液層１４が形成されて（図６のステップＳ３０５：撥液層形成ステップ）、ノズル基板１０が完成する。

（変形例３）
次に、上記実施形態の変形例３について説明する。本変形例は、上記の変形例１、２と組み合わされても良い。本変形例は、保護層１３の形成方法が上記実施形態と異なる。以下では、上記実施形態との相違点について説明する。

本変形例では、保護層１３となる金属層１３ａを、湿式めっきに代えて、各種の蒸着法により形成する。蒸着法としては、例えば、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、レーザーアブレーションといったＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）や、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）などを用いることができる。これらの各種蒸着法のいずれかにより形成された金属層１３ａの表面に金属酸化膜を形成することで、保護層１３を形成することができる。本変形例によれば、形成される保護層１３の厚さｔ１を、上記実施形態よりも小さく（例えば、約０．１～数１０μｍ）することができる。

また、貫通孔１１１の内壁面に蒸着により直接金属酸化膜を形成することで保護層１３を形成しても良い。この場合には、酸素を含有する雰囲気中で、酸素と反応させながら蒸着により金属層を形成すれば良い。これにより、金属層の形成と、当該金属層を酸化させることによる金属酸化膜の形成とを並行して進行させて、蒸着により直接金属酸化膜を形成することができる。

（変形例４）
次に、上記実施形態の変形例４について説明する。本変形例は、上記の変形例１～３と組み合わされても良い。
図７は、本変形例に係るノズル基板１０の構成を示す断面図である。
本変形例のノズル基板１０は、有孔基板１１の開口形成面１１ａと撥液層１４との間に設けられた中間層１５を備える。中間層１５は、撥液層１４との密着性が、有孔基板１１（開口形成面１１ａ）と撥液層１４との密着性よりも高い材料からなる層である。撥液層１４の基材層１４１としてニッケルを用いる場合には、中間層１５として銅やアルミを用いることができる。
本変形例のノズル基板１０の製造方法では、開口形成面１１ａに撥液層１４を形成する前に、蒸着などにより開口形成面１１ａに中間層１５が形成され、その後、中間層１５に重ねて複合めっきにより撥液層１４が形成される。

（変形例５）
次に、上記実施形態の変形例４について説明する。本変形例は、上記の変形例１～４と組み合わされても良い。
上記実施形態では、電解めっきを用いた複合めっきにより有孔基板１１の開口形成面１１ａに撥液層１４を形成したが、本変形例では、無電解めっきを用いた複合めっきにより撥液層１４を形成する。無電解めっきによっても、所定の金属（ここでは、有孔基板１１を構成するニッケル）の表面に選択的に金属（基材層１４１）を析出させて撥液層１４を形成することができる。

このような無電解めっきの例としては、置換めっきや触媒化学めっき（自己触媒めっき）がある。
置換めっきでは、めっきがなされる金属の被めっき物を、当該金属よりイオン化傾向が小さい金属イオンを含むめっき液中に浸すことで、被めっき物表面の金属をイオン化させるとともにめっき液中の金属イオンを被めっき物表面に析出させる（すなわち、被めっき物の表面の金属をめっき液中の金属に置換する）。置換めっきを用いる場合には、保護層１３として、絶縁体の他、表面がめっき液中の金属イオンに置換されない金属（イオン化傾向がめっき液中の金属イオンより小さい金属）を用いても良い。
また、触媒化学めっきでは、被めっき物表面の金属が触媒として作用することでめっき液中の還元剤の酸化し、これによりめっき液中の金属イオンが被めっき物の表面に析出する。以降、析出した金属自体が触媒として作用することで継続して金属を析出させることができる。触媒化学めっきを用いる場合には、保護層１３として、表面が触媒として作用しない任意の材料を用いることができる。

以上のように、本実施形態に係るインクジェットヘッド１の製造方法は、ノズル１２用の貫通孔１１１が形成された金属の有孔基板１１における貫通孔１１１の開口が形成された開口形成面１１ａの一方を、保持基板９１（被覆部材）により被覆された状態とする被覆ステップ、貫通孔１１１の内壁面に保護層１３を形成することで、当該保護層１３を内壁面とするノズル１２を有孔基板１１に形成する保護層形成ステップ、上記一方の開口形成面１１ａから保持基板９１を除去する被覆部材除去ステップ、フッ素を含む樹脂粒子１４２の一部が表面から露出している金属の基材層１４１を有する撥液層１４を、有孔基板１１を構成する金属の表面に選択的に金属を析出させる湿式めっきにより開口形成面１１ａ上に形成する撥液層形成ステップ、を含む。
このような方法によれば、有孔基板１１の開口形成面１１ａが保持基板９１により被覆された状態で保護層１３を形成することにより、貫通孔１１１の内壁面に対して過不足なく正確に保護層１３を形成することができる。また、保持基板９１を除去した後に、上記のように保護層１３が形成された状態で有孔基板１１を構成する金属の表面に選択的に金属を析出させる湿式（樹脂粒子１４２との複合めっき）により撥液層１４を形成することで、有孔基板１１の開口形成面１１ａに対してのみ、自己組織化的に正確に撥液層１４を形成することができる。すなわち、撥液層１４を貫通孔１１１（ノズル１２）の内部に撥液層１４を成長（形成）させることなく、正確に開口形成面１１ａ上においてのみ成長させることができる。
また、ノズル１２内に撥液層１４を形成させないためのマスクとして機能した保護層１３を、そのままノズル１２のインク流路を保護するための部材（ノズルの内壁面）として用いることができる。よって、撥液層１４の形成後に保護層１３を除去する必要がないため、より簡易にノズル基板１０及びインクジェットヘッド１を製造することができる。
また、保護層１３により、ノズル１２のインク流路がインクにより腐食したり異物により損傷したりするのを抑制することができる。
また、貫通孔１１１の内壁面に対して過不足なく保護層１３を形成することができるため、ノズル１２のインク流路の全体を効果的に保護層１３により保護することができる。また、ノズル１２内に均質な保護層１３を形成できるため、ノズル１２からのインクの吐出特性（吐出方向、吐出速度、吐出量など）を安定させることができる。

また、保護層形成ステップでは、絶縁性を有する保護層１３を形成する。これにより、より効果的にノズル１２のインク流路の腐食を抑制することができる。すなわち、従来の構成のようにインク流路の壁面がニッケルといった金属で構成されていても、酸性のインクが用いられる場合などでは当該壁面がインクにより腐食し得るが、絶縁性を有する保護層１３を形成することでノズル１２の壁面の腐食を効果的に抑制することができる。

また、保護層形成ステップは、貫通孔１１１の内壁面に金属層１３ａを形成する金属層形成ステップ、金属層１３ａの表面を酸化させて金属酸化膜を形成する金属酸化膜形成ステップ、を含む。これにより、簡易な方法で所望の範囲に正確に保護層１３を形成することができる。

また、金属層形成ステップでは、湿式めっきにより金属層１３ａを形成する。このような方法によれば、貫通孔１１１の内壁面の全体を正確に隙間なく保護層１３で覆うことができる。よって、貫通孔を充填部材で埋めて貫通孔の内壁面を覆う従来の方法と比較して、内壁面の一部が被覆されない状態となりにくく、内壁面の一部に撥液層１４が形成されてしまう不具合の発生をより確実に抑制することができる。また、貫通孔１１１の壁面内の各位置での金属層１３ａの厚さのばらつきや、貫通孔１１１の内部と外部（有孔基板１１の上面）との間の金属層１３ａの厚さのばらつきを抑えることができる。また、蒸着法と比較して低コストで金属層１３ａを形成することができる。

また、金属酸化膜形成ステップでは、酸素を含有する雰囲気中で金属層１３ａを乾燥させる。これにより、十分な絶縁性を有した保護層１３を形成することができる。

撥液層形成ステップでは、保護層１３の厚さｔ１以下の厚さｔ２の撥液層１４を形成する。これにより、複合めっきにより撥液層１４がノズル１２の内壁面に回り込んで形成されてしまうのを抑制することができる。よって、ノズル１２内に撥液層１４が形成されることによるインクの吐出特性の変動を抑制することができる。

また、金属層形成ステップでは、蒸着により金属層１３ａを形成する。このような方法によっても、貫通孔１１１の内壁面の全体を正確に隙間なく保護層１３で覆うことができる。

また、保護層形成ステップでは、蒸着により貫通孔１１１の内壁面に金属酸化膜を形成することで、より簡易な方法で保護層１３を形成することができる。

また、貫通孔１１１の内壁面に絶縁性を有する保護層１３が形成された状態で、撥液層形成ステップにおいて電解めっき（樹脂粒子１４２との複合めっき）により撥液層１４を形成することで、有孔基板１１の開口形成面１１ａに対してのみ、自己組織化的に正確に撥液層１４を形成することができる。

また、変形例５のように、撥液層形成ステップにおいて、有孔基板１１の金属に対して選択的に金属を析出させる無電解めっき（樹脂粒子１４２との複合めっき）により撥液層１４を形成することによっても、有孔基板１１の開口形成面１１ａに対してのみ、自己組織化的に正確に撥液層１４を形成することができる。

また、被覆ステップは、導電性を有する平板状の保持基板９１上における貫通孔１１１を設ける位置を含む範囲に、絶縁性を有するレジストパターン９２を設けるパターニングステップ、保持基板９１のレジストパターン９２が設けられた面上に、湿式めっきにより有孔基板１１を形成する有孔基板形成ステップ、を含み、有孔基板形成ステップでは、保持基板９１上からレジストパターン９２上の一部に亘る範囲に有孔基板１１を形成し、被覆部材除去ステップでは、保持基板９１及びレジストパターン９２を有孔基板１１の上記一方の開口形成面１１ａから除去する。これにより、保持基板９１によって開口形成面１１ａのみが過不足なく正確に被覆された状態の有孔基板１１が得られる。このように開口形成面１１ａが被覆された有孔基板１１の貫通孔１１１の内壁面に保護層１３を形成することで、貫通孔１１１の内壁面に対して過不足なく正確に保護層１３を形成することができる。

また、パターニングステップでは、保持基板９１の表面からの高さＬが樹脂粒子１４２の直径ｄの最大値よりも大きいレジストパターン９２を設ける。これにより、開口形成面１１ａを拭ってインクや異物などを取り除くワイピングを行う場合に、レジストパターン９２に対応する凹部１１２内において（すなわち、ノズル１２のインク吐出口の近傍において）樹脂粒子１４２が剥がれ落ちて撥液層１４の撥液性が低下する不具合の発生を抑制することができる。

また、変形例１に係るインクジェットヘッド１の製造方法では、被覆ステップは、導電性を有する平板状の保持基板９１上における貫通孔１１１を設ける位置に、絶縁性を有するレジストパターン９２を設けるパターニングステップ、保持基板９１のレジストパターン９２が形成された面上に、湿式めっきにより、保持基板９１の表面からの高さがレジストパターン９２よりも低い有孔基板１１を形成する有孔基板形成ステップ、保持基板９１上からレジストパターン９２を除去するパターニング部材除去ステップを含む。このような方法によっても、保持基板９１によって開口形成面１１ａのみが過不足なく正確に被覆された状態の有孔基板１１が得られる。

また、変形例２に係るインクジェットヘッド１の製造方法では、被覆ステップの前に、金属板に貫通孔１１１を開けて有孔基板１１を製造する有孔基板製造ステップを含み、被覆ステップでは、有孔基板１１の上記一方の開口形成面１１ａを保持基板９１により被覆する。このような方法によっても、保持基板９１によって開口形成面１１ａが被覆された状態の有孔基板１１が得られる。

また、変形例４に係る撥液層形成ステップでは、撥液層１４を形成する前に、上記一方の開口形成面１１ａと撥液層との密着性よりも撥液層１４との密着性が高い中間層１５を上記一方の開口形成面１１ａに形成する。これにより、撥液層１４が開口形成面１１ａから剥離して撥液性が低下する不具合の発生を抑制することができる。

また、上記実施形態のインクジェットヘッド１は、ノズル１２用の貫通孔１１１が設けられている導電性を有する有孔基板１１と、貫通孔１１１の内壁面に設けられ、ノズル１２の内壁面を構成する保護層１３と、有孔基板１１における貫通孔１１１の開口が設けられた開口形成面１１ａの一方に設けられており、フッ素を含有する樹脂粒子１４２の一部が表面から露出している金属の基材層１４１を有する撥液層１４と、を備える。このような構成によれば、貫通孔１１１の内壁面の保護層１３によって、ノズル１２のインク流路がインクにより腐食したり異物により損傷したりするのを抑制することができる。また、開口形成面１１ａに撥液層１４が設けられていることで、ノズル１２の開口にインクや異物が付着することによるインク吐出不良の発生を抑制することができる。

また、保護層１３が絶縁性を有する構成とすることで、ノズル１２の壁面の腐食を効果的に抑制することができる。

また、撥液層１４の厚さを、保護層１３の厚さ以下とすることにより、撥液層１４がノズル１２の内壁面に回り込んでいない構造とすることができる。よって、ノズル１２内に撥液層１４が形成されることによるインクの吐出特性の変動を抑制することができる。

また、変形例４に係るノズル基板１０では、上記一方の開口形成面１１ａと撥液層１４との間に、開口形成面１１ａと撥液層１４との密着性よりも撥液層１４との密着性が高い中間層１５が設けられている。これにより、撥液層１４が開口形成面１１ａから剥離して撥液性が低下する不具合の発生を抑制することができる。

また、上記一方の開口形成面１１ａは、貫通孔１１１の開口が底面に設けられている凹部１１２を有し、凹部１１２の深さＬは、樹脂粒子１４２の直径ｄより大きい。これにより、開口形成面１１ａを拭ってインクや異物などを取り除くワイピングを行う場合に、凹部１１２内において（すなわち、ノズル１２のインク吐出口の周辺において）樹脂粒子１４２が剥がれ落ちて撥液層１４の撥液性が低下する不具合の発生を抑制することができる。

また、上記のインクジェットヘッド１を用いることで、インクジェットヘッド１において、ノズル１２の腐食、及びノズル１２の開口へのインクや異物の付着といった不具合の発生しにくいインクジェット記録装置１００を実現することができる。

なお、本発明は、上記実施形態及び各変形例に限られるものではなく、様々な変更が可能である。
例えば、上記実施形態及び各変形例では、貫通孔１１１の内壁面から有孔基板１１の上面にかけて保護層１３を形成する例を用いて説明したが、保護層１３は、少なくとも貫通孔１１１の内壁面に設けられていれば良く、有孔基板１１の上面には必ずしも設けられていなくても良い。

また、保護層１３の形成方法として、金属層１３ａを酸化させて金属酸化膜を形成する方法を例に挙げて説明したが、これに限られず、絶縁性を有する被膜の層を貫通孔１１１の内壁面に直接形成しても良い。

また、上記実施形態及び変形例では、シングルパス方式のインクジェット記録装置１００を例に挙げて説明したが、ヘッドユニットやインクジェットヘッドを走査させながら画像の記録を行うインクジェット記録装置に本発明を適用しても良い。

また、上記実施形態及び変形例では、圧電素子６０を用いたピエゾ方式のインクジェット記録装置１００を例に挙げて説明したが、これに限られず、例えば、加熱によりインクに気泡を生じさせてインクを吐出するサーマル方式のインクジェット記録装置といった他の方式のインクジェット記録装置にも本発明を適用することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。

本発明は、インクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に利用することができる。

１ インクジェットヘッド
２ ヘッドチップ
３ 配線部材
４ 駆動部
１０ ノズル基板
１１ 有孔基板
１１ａ 開口形成面
１１１ 貫通孔
１１１ａ 開口
１１２ 凹部
１２ ノズル
１３ 保護層
１３ａ 金属層
１４ 撥液層
１４１ 基材層
１４２ 樹脂粒子
１５ 中間層
２０ 圧力室基板
２１ 圧力室
３０ 振動板
４０ スペーサー基板
５０ 配線基板
６０ 圧電素子
７０ 共通インク室
８０ 支持基板
９１ 保持基板
９２ レジストパターン
９３ 被覆部材
１００ インクジェット記録装置
１０１ 搬送ベルト
１０２ 搬送ローラー
１０３ ヘッドユニット
Ｍ 記録媒体

Claims (16)

1. ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドの製造方法であって、
   前記ノズル用の貫通孔が形成された金属の有孔基板における前記貫通孔の開口が設けられた開口形成面の一方を、被覆部材により被覆された状態とする被覆ステップ、
   前記貫通孔の内壁面に保護層を形成することで、当該保護層を内壁面とする前記ノズルを前記有孔基板に形成する保護層形成ステップ、
   前記一方の開口形成面から前記被覆部材を除去する被覆部材除去ステップ、
   フッ素を含有する樹脂粒子の一部が表面から露出している金属の基材層を有する撥液層を、前記有孔基板を構成する金属の表面に選択的に金属を析出させる湿式めっきにより前記一方の開口形成面上に形成する撥液層形成ステップ、
   を含み、
   前記被覆ステップは、
   導電性を有する平板状の前記被覆部材上における前記貫通孔を設ける位置を含む範囲に、絶縁性を有するパターニング部材を設けるパターニングステップ、
   前記被覆部材の前記パターニング部材が設けられた面上に、湿式めっきにより前記有孔基板を形成する有孔基板形成ステップ、
   を含み、
   前記有孔基板形成ステップでは、前記被覆部材上から前記パターニング部材上の一部に亘る範囲に前記有孔基板を形成し、
   前記被覆部材除去ステップでは、前記被覆部材及び前記パターニング部材を前記有孔基板の前記一方の開口形成面から除去し、
   前記パターニングステップでは、前記被覆部材の表面からの高さが０．１μｍより大きくかつ１μｍ未満である前記パターニング部材を設け、
   前記樹脂粒子の直径の最大値が０．１μｍ以下である、インクジェットヘッドの製造方法。
2. 前記保護層形成ステップでは、絶縁性を有する前記保護層を形成する請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
3. 前記保護層形成ステップは、
   前記貫通孔の内壁面に金属層を形成する金属層形成ステップ、
   前記金属層の表面を酸化させて金属酸化膜を形成する金属酸化膜形成ステップ、
   を含む請求項２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
4. 前記金属層形成ステップでは、湿式めっきにより前記金属層を形成する請求項３に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
5. 前記金属酸化膜形成ステップでは、酸素を含有する雰囲気中で前記金属層を乾燥させる請求項４に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
6. 前記撥液層形成ステップでは、前記保護層の厚さ以下の厚さの前記撥液層を形成する請求項４又は５に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
7. 前記金属層形成ステップでは、蒸着により前記金属層を形成する請求項３に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
8. 前記保護層形成ステップでは、蒸着により前記貫通孔の内壁面に金属酸化膜を形成する請求項２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
9. 前記撥液層形成ステップでは、電解めっきにより前記撥液層を形成する請求項２から８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。
10. 前記撥液層形成ステップでは、無電解めっきにより前記撥液層を形成する請求項１から８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。
11. 前記撥液層形成ステップでは、前記撥液層を形成する前に、前記一方の開口形成面と前記撥液層との密着性よりも前記撥液層との密着性が高い中間層を前記一方の開口形成面に形成する請求項１から１０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。
12. ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドであって、
    前記ノズル用の貫通孔が設けられている導電性を有する有孔基板と、
    前記貫通孔の内壁面に設けられ、前記ノズルの内壁面を構成する保護層と、
    前記有孔基板における前記貫通孔の開口が設けられた開口形成面の一方に設けられており、フッ素を含有する樹脂粒子の一部が表面から露出している金属の基材層を有する撥液層と、
    を備え、
    前記一方の開口形成面は、前記貫通孔の開口が底面に設けられている凹部を有し、
    前記凹部の深さが０．１μｍより大きくかつ１μｍ未満であり、
    前記樹脂粒子の直径の最大値が０．１μｍ以下である、インクジェットヘッド。
13. 前記保護層は、絶縁性を有する請求項１２に記載のインクジェットヘッド。
14. 前記撥液層の厚さは、前記保護層の厚さ以下である請求項１２又は１３に記載のインクジェットヘッド。
15. 前記一方の開口形成面と前記撥液層との間に、前記一方の開口形成面と前記撥液層との密着性よりも前記撥液層との密着性が高い中間層が設けられている請求項１２から１４のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
16. 請求項１２から１５のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドを備えるインクジェット記録装置。

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