JP6573825B2 - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、被記録媒体に液滴を噴射して記録する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。

近年、記録紙等にインク滴を吐出して文字や図形を記録する、或いは素子基板の表面に液体材料を吐出して機能性薄膜を形成するインクジェット方式の液体噴射ヘッドが利用されている。この方式は、インクや液体材料などの液体を液体タンクから供給管を介して液体噴射ヘッドのチャンネルに供給し、チャンネルの液体に圧力を印加してチャンネルに連通するノズルから液滴として吐出する。液滴の吐出の際には、液体噴射ヘッドや被記録媒体を移動させて文字や図形を記録する、或いは所定形状の機能性薄膜や三次元構造を形成する。

例えば特許文献１には、この種の液体噴射ヘッドの製造方法が記載される。第一の製造方法では、まず、圧電体基板の表面に複数の溝からなるインク流路を形成する。次に、蒸着法又はメッキ法により溝の内面及び溝と溝の間の隔壁の上端面に電極を形成する。次に、溝の内面および隔壁の上端面の全面にフォトレジスト膜を塗布する。次に、露光現像により隔壁の上端面のフォトレジスト膜を除去する。フォトレジスト膜の除去の際には隔壁の上端面の外周部にフォトレジスト膜を残す。次に、電極をエッチングし隔壁の上端面に露出する電極を除去する。そして、隔壁の上端面にガラス蓋を設置し、溝が開口する圧電体基板の側面にノズル板を設置して液体噴射ヘッドが完成する。

第二の製造方法では、まず、圧電体基板の表面にフォトレジスト膜を塗布する。次に、圧電体基板の表面に複数の溝からなるインク流路を形成する。次に、露光現像により隔壁の上端面のフォトレジスト膜を除去する。フォトレジスト膜の除去の際には隔壁の上端面の外周部にフォトレジスト膜を残す。次に、溝の内面及び隔壁の上端面に電極を形成する。次に、フォトレジスト膜を除去して、リフトオフ法によりフォトレジスト膜の上面に堆積した電極を除去する。次に、隔壁の上端面にガラス蓋を設置し、溝が開口する圧電体基板の側面にノズル板を設置して液体噴射ヘッドが完成する。

特許文献２には、隔壁の側面に無電解メッキ法により電極を形成する液体噴射ヘッドの製造方法が記載される。まず、圧電体基板の上面にフォトレジスト膜を形成する。次に、圧電体基板の表面に複数の溝を形成する。溝と溝の間には隔壁が形成される。次に、無電解メッキの前処理としてセンシタイジング・アクチベーション処理を行う。まず、溝の内表面（隔壁の側面）及びフォトレジスト膜の表面にＳｎを吸着させる。次に、Ｓｎが吸着する圧電体基板を、硝酸銀を含む液に浸漬してＳｎをＡｇに置換する。次に、塩化パラジウムを含む溶液に圧電体基板を浸漬して、ＡｇをＰｄに置換する。次に、圧電体基板の上面からフォトレジスト膜を除去する。次に、無電解メッキ法により触媒核としてのＰｄが吸着する基板表面に電極を形成する。圧電体基板の表面（隔壁の上端面）には触媒核が無いのでメッキ層が形成されず、溝の内表面（隔壁の側面）には触媒角が有るのでメッキ層が形成される。

特許文献３には、液体噴射ヘッドの主要部の構造が記載される。液体噴射ヘッドの主要部は、絶縁基板と、絶縁基板の上部にインク圧力室を隔てて配置される圧電部材からなる隔壁と、インク圧力室に対向するノズル穴を有し、隔壁の上端面に接着剤を介して接着されるノズルプレートと、を備える。隔壁は、インク圧力室の側の側面とノズルプレートが接着される上端面との間の角部が凹形状に面取りされる。詳しくは、絶縁基板の表面と隔壁の側面は略直交し、隔壁の面取り部、即ち隔壁の側面と上端面とを繋ぐ角部を凹形状に面取りする。次に、隔壁の露出面の全面に電極を形成する。次に、隔壁の上端面の電極を除去する。次に、隔壁の上端面に接着剤を介してノズルプレートを接着する。このように、隔壁の側面と上端面の角部に凹部を形成して、上端面とノズルプレートの間からはみ出した接着剤を凹部に収容し、接着剤がノズル穴に流れ込むのを防止することが記載されている。

特開平１０−２４４６６８号公報 特開平１０−２４４６７７号公報 特開２０１２−３５６０７号公報

特許文献１に記載の第一の製造方法では、圧電体基板の溝の内面及び溝と溝の間の隔壁の上端面に電極を形成し、次にフォトレジスト膜を塗布する。即ち、隔壁が配列し凹凸差の大きな表面にフォトレジスト膜を塗布するのでフォトレジスト膜の膜厚が不均一となり、隔壁の上端面のフォトレジスト膜を高精度にパターニングすることができない。その結果、上端面の外周部に均一幅の電極パターンを形成できず、隔壁の側面まで電極が除去される等のパターン不良が発生しやすい。また、第二の製造方法では、隔壁の上端面に電極を形成し、リフトオフ法によりパターニングする。そのため、電極のエッジ部にバリが発生しやすく、組み立て工程でバリが剥離し製造歩留まりを低下させる原因となる。

また、特許文献２に記載の方法では、隔壁の側面と上端面との角部に電極パターンを形成するので、製造工程中に角部の電極が欠けたり剥がれたりしやすく、製造歩留まりを低下させる原因となる。また、フォトレジスト膜が形成される圧電体基板の表面に触媒核を吸着させる。しかし、フォトレジスト膜は撥水性を有するので塩化パラジウム溶液を弾き、フォトレジスト膜の微細パターンを触媒核のパターンに転写することが難しい。加えて、フォトレジスト膜が付着した圧電体基板を塩化パラジウム溶液に浸漬するので、塩化パラジウム溶液の劣化が早く、溶液管理が難しい。

特許文献３に記載される圧電体からなる隔壁は、ノズルプレート側の上端面とインク圧力室側の側面との角部が凹形状に面取りされる。隔壁の露出面の全面に電極を形成し、次に、隔壁の上端面の電極を研磨あるいはレーザー光照射などの手法により除去する。そのため、凹部上端には角張った電極が露出し、組み立て工程の途中で欠けて、製造歩留まりを低下させる原因となる。

本発明の液体噴射ヘッドは、隣接する溝を分離する隔壁と、前記隔壁の下部を固定する下基板と、前記隔壁の上端面に設置される上基板と、を備え、前記隔壁は前記上端面より下方の表面に電極層を有し、前記電極層は前記上端面に対して略直交する外側面を有し、前記外側面は外側に凸の第一凸曲面を介して前記上端面に連続することとした。

また、前記電極層は前記外側面から前記上端面に向けて膜厚が次第に薄くなることとした。

また、前記隔壁は、前記上端面に対して略直交する内側面と、前記内側面と前記上端面とを繋ぎ外側に凸の第二凸曲面とを有することとした。

また、前記第一凸曲面は、複数の前記溝が配列する配列方向の幅が０．４μｍ〜１５μｍの範囲であり、前記配列方向に直交する上下方向の幅が０．４μｍ〜１０μｍの範囲であることとした。

本発明の液体噴射装置は、上記の液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させる移動機構と、前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備えることとした。

本発明による液体噴射ヘッドは、隣接する溝を分離する隔壁と、隔壁の下部を固定する下基板と、隔壁の上端面に設置される上基板と、を備え、隔壁は上端面より下方の表面に電極層を有し、電極層は上端面に対して略直交する外側面を有し、外側面は外側に凸の第一凸曲面を介して上端面に連続する。これにより、電極層の端部が剥離し難く、剥離する電極ダストによって製造歩留まりが低下するのを防止することができる。

本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドの断面模式図である。 本発明の第一実施形態の変形例に係る液体噴射ヘッド１の領域Ｒの拡大図である。 本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を表す工程図である。 本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を説明するための断面模式図である。 本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を説明するための断面模式図である。 本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法により製造する液体噴射ヘッドの模式的な分解斜視図である。 本発明の第三実施形態に係る液体噴射装置の模式的な斜視図である。

（第一実施形態）
図１は本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッド１の断面模式図である。図１（ａ）は液体噴射ヘッド１の部分断面模式図であり、図１（ｂ）は角部Ｃを含む領域Ｒの拡大図である。なお、以下の説明において、上及び下（±ｚ方向）は液体噴射ヘッド１が実際に使用されるときの重力方向とは無関係である。

図１に示すように、液体噴射ヘッド１は、隣接する溝３を分離する隔壁２と、隔壁２の下部を固定する下基板４と、隔壁２の上端面ＵＳに設置される上基板５とを備える。隔壁２は上端面ＵＳより下方（−ｚ方向）の表面に電極層６を有する。電極層６は上端面ＵＳに対して略直交する外側面ＯＳを有する、外側面ＯＳは外側に凸の第一凸曲面７ａを介して上端面ＵＳに連続する。上端面ＵＳと外側面ＯＳを繋ぐ外表面が外側に凸の第一凸曲面７ａを成すので、電極層６の上端部が剥離し難く、剥離する電極ダストによって製造歩留まりが低下するのを防止できる。

具体的に説明する。隔壁２はＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）セラミックス材料等からなる圧電体材料を使用することができる。例えば、上方向と下方向（±ｚ方向）に分極処理を施した２枚のＰＺＴセラミックスを重ねて接着した圧電体材料を使用することができる。隔壁２は溝３を挟んでｙ方向に多数配列する。下基板４は隔壁２の下部を固定し、例えば隔壁２と同じ圧電体材料を使用することができる。上基板５は隔壁２の上端面ＵＳに接着剤により固定され、例えば隔壁２と同じ圧電体材料を使用することができる。溝３は２つの隔壁２と下基板４及び上基板５により囲まれ、吐出溝や非吐出溝を構成する。電極層６は、隔壁２の上端面ＵＳより下方であり下基板４に達する表面に設置される。隔壁２の上下方向の高さは３００μｍ〜４００μｍであり、隔壁２の配列方向（ｙ方向）の厚さ及び溝３の配列方向の幅は３０μｍ〜１００μｍであり、隔壁２及び溝３の紙面手前方向（ｘ方向）の幅は１ｍｍ〜５ｍｍである。

電極層６は、例えばメッキ法により形成することができる。隔壁２を挟む２つの電極層６に駆動電圧を印加することにより、隔壁２がくの字状に変形し、溝３に充填される液体に圧力波を生成する。この圧力波が溝３に連通する図示しないノズル孔に達し、液滴が吐出される。なお、上基板５又は下基板４に溝３と連通する液室を形成し、上基板５又は下基板４をカバープレートとすることができる。また、上基板５又は下基板４に溝３に連通するノズル孔を形成し、上基板５又は下基板４をノズルプレートとすることができる。また、一枚の圧電体基板から隔壁２と下基板４を構成することができる。即ち、一枚の圧電体基板の上部の表面に多数の溝３を形成し、溝３と溝３の間の圧電体基板を隔壁２とし、隔壁２より下部の圧電体基板を下基板４としてもよい。

電極層６は、上端面ＵＳに対して略直交する外側面ＯＳを有し、外側面ＯＳは外側に凸の第一凸曲面７ａを介して上端面ＵＳに連続する。上端面ＵＳと第一凸曲面７ａは接続点Ｐ１において接続し第一凸曲面７ａと外側面ＯＳは接続点Ｐ２において接続する。なお、図１（ｂ）は溝３の配列方向であるｙ方向と上下方向であるｚ方向により作られるｙｚ平面における断面を表す。接続点Ｐ１、Ｐ２はｙｚ平面に直交するｘ方向を考慮すればｘ方向に延在する線として考えることができ、これらの線はｘ方向の電極層６が形成される領域又はその近傍に位置する。第一凸曲面７ａは、ｙｚ平面の断面において、接続点Ｐ１と接続点Ｐ２を結ぶ直線ＳＬ１よりも外側に位置する。第一凸曲面７ａは、ｙｚ平面の断面において円弧形状である必要はなく凹凸があってもよいが、直線ＳＬ１よりも内側に位置する箇所が無く、角張った突起の無い曲面形状を有する。電極層６の外側面ＯＳにおける厚さは、０．２μｍ〜５μｍとするのが好ましい。電極層６が０．２μｍよりも薄いと抵抗が高くなり、５μｍよりも厚いと内部応力が大きくなって剥がれやすくなる。

隔壁２は、上端面ＵＳに対して略直交する内側面ＩＳと、内側面ＩＳと上端面ＵＳとを繋ぎ外側に凸の第二凸曲面７ｂとを有する。上端面ＵＳと第二凸曲面７ｂは接続点Ｐ１において接続し第二凸曲面７ｂと内側面ＩＳは接続点Ｐ３において接続する。接続点Ｐ１、接続点Ｐ３は、ｘ方向を考慮すればｘ方向に延在する線として考えることができ、これらの線はｙｚ平面に直交するｘ方向の隔壁２が形成される領域に位置する。第二凸曲面７ｂは、ｙｚ平面の断面において、接続点Ｐ１と接続点Ｐ３を結ぶ直線ＳＬ２よりも外側に位置する。第二凸曲面７bは、ｙｚ平面において円弧形状である必要はなく凹凸があってもよいが、直線ＳＬ２よりも内側に位置する箇所が無い。

第一凸曲面７ａのｙｚ平面におけるｙ方向の幅、つまり接続点Ｐ１と接続点Ｐ２のｙ方向の間隔Ｍｙは０．４μｍ〜１５μｍの範囲とするのが好ましい。間隔Ｍｙが０．４μｍよりも小さいと電極層６の厚さが薄くなって抵抗が高くなる。間隔Ｍｙを１５μｍよりも大きくしようとすると、電極層６の好ましい膜厚である５μｍよりも１０μｍ以上大きくする必要がある。しかし、第二凸曲面７ｂのｙｚ平面におけるｙ方向の幅、つまり接続点Ｐ１と接続点Ｐ３のｙ方向の間隔Ｄｙを１０μｍよりも大きく形成するのは、後に説明するエッチング法では難しく、研削法等の他の方法を用いなければならず、製造方法が複雑になる。従って第一凸曲面７ａの間隔Ｍｙは１５μｍよりも小さく形成することが好ましい。第一凸曲面７ａのｙｚ平面におけるｚ方向（上下方向）の幅、つまり接続点Ｐ１と接続点Ｐ２のｚ方向の間隔Ｍｚは０．４μｍ〜１０μｍの範囲とするのが好ましい。間隔Ｍｚが０．４μｍよりも小さいと電極層６が角張って作業途中で剥がれやすく、間隔Ｍｚが１０μｍよりも大きいと形成方法が難しくなる。第一凸曲面７ａの上記要件は電極層６が形成されるｘ方向の領域に亘って満たされる。

第二凸曲面７ｂのｙｚ平面におけるｙ方向の幅、つまり接続点Ｐ１と接続点Ｐ２のｙ方向の間隔Ｄｙは、１０μｍを超えない大きさとするのが好ましい。間隔Ｄｙを１０μｍよりも大きく形成しようとすると、すでに説明したように製造方法が複雑となる。同様の理由から、第二凸曲面７ｂのｙｚ平面におけるｚ方向の幅、つまり接続点Ｐ１と接続点Ｐ３のｚ方向の間隔Ｄｚは１０μｍを超えない大きさとするのが好ましい。間隔Ｄｚを１０μｍよりも大きく形成しようとすると、製造方法が複雑となる。第二凸曲面７ｂの上記要件は電極層６が形成されるｘ方向の領域に亘って満たされる。

（変形例）
図２は本発明の第一実施形態の変形例に係る液体噴射ヘッド１の領域Ｒの拡大図である。図２（ａ）は変形例１に係る液体噴射ヘッド１の領域Ｒの拡大図である。変形例１では電極層６の上端部が隔壁２の上端面ＵＳに達しない。その他の構成は第一実施形態と同様である。図２（ｂ）は変形例２に係る液体噴射ヘッド１の領域Ｒの拡大図である。変形例２では隔壁２の内側面ＩＳと上端面ＵＳの間に第二凸曲面７ｂを有しない。変形例１、２はいずれも本発明の範囲に含まれる。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

図２（ａ）に示すように、第一凸曲面７ａは、電極層６の表面と隔壁２の表面が滑らかに連続する。従って、隔壁２の第二凸曲面７ｂは、電極層６の上端部よりも上部が第一凸曲面７ａと重なる。この場合でも、第一凸曲面７ａはｙｚ平面の断面において円弧形状である必要はなく凹凸があってもよいが、直線ＳＬ１よりも内側に位置する箇所が無く、角張った突起の無い曲面形状を有する。その他は第一実施形態と同様なので、説明を省略する。

図２（ｂ）に示すように、隔壁２は内側面ＩＳと上端面ＵＳが略直交し第二凸曲面７ｂを有しない。この場合でも、第一凸曲面７ａはｙｚ平面の断面において円弧形状である必要はなく凹凸があってもよいが、直線ＳＬ１よりも内側に位置する箇所が無く、角張った突起の無い曲面形状を有する。第一凸曲面７ａのｙ方向の間隔Ｍｙは０．４μｍ〜５μｍの範囲とするのが好ましい。その他の構成は第一実施形態と同様なので、説明を省略する。

（第二実施形態）
図３は、本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッド１の製造方法を表す工程図である。図４及び図５は、本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッド１の製造方法を説明するための断面模式図である。図６は本発明の第二実施形態に係る製造方法により製造する液体噴射ヘッド１の模式的な分解斜視図である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

本発明の液体噴射ヘッド１の製造方法は、感光性樹脂層形成工程Ｓ２と、溝形成工程Ｓ４と、エッチング工程Ｓ５と、表面処理工程Ｓ６と、感光性樹脂層除去工程Ｓ７と、無電解メッキ工程Ｓ８とを備える。感光性樹脂層形成工程Ｓ２において、分極した圧電体基板１１の表面に感光性樹脂層１２を設置する。次に、溝形成工程Ｓ４において、圧電体基板１１に溝３を形成し、溝３と溝３の間に圧電体基板１１からなる隔壁２を形成する。次に、エッチング工程Ｓ５において、圧電体基板１１の露出面をエッチングして、隔壁２の上端面ＵＳと、この上端面ＵＳに略直交する内側面ＩＳとを繋ぎ、外側に凸の第二凸曲面７ｂを形成する。

次に、表面処理工程Ｓ６の内の第一表面処理工程Ｓ６ａにおいて、例えば、圧電体基板１１の表面にＳｎとＰｄのコロイド粒子、又は、Ｓｎを付着させる表面処理を行う。次に、感光性樹脂層除去工程Ｓ７において、圧電体基板１１の表面から感光性樹脂層１２を除去する。次に、表面処理工程Ｓ６の内の第二表面処理工程Ｓ６ｂにおいて、例えば、圧電体基板１１の表面を酸処理、又は、表面にＰｄを付着させる表面処理を行う。次に、無電解メッキ工程Ｓ８において、圧電体基板１１の表面に無電解メッキにより電極層６を形成する。これにより、無電解メッキ法により形成する電極層６にバリが発生せず、また、電極層６の端部が剥離し難いので、バリや剥離した電極がダストとなって製造歩留まりが低下するのを防止する。

以下、具体的に説明する。準備工程Ｓ１において、図４（ａ）に示すように、圧電体基板１１を準備する。圧電体基板１１は、基板面の法線方向に分極処理が施されているＰＺＴセラミックス板を用いることができる。例えば、法線方向に分極Ｐを有する圧電体基板１１ａと、反対方向に分極（−Ｐ）を有する圧電体基板１１ｂとを分極境界Ｂの位置で積層接着されるシュブロン型の圧電体基板１１を使用することができる。なお、本発明はシュブロン型の圧電体基板１１に限定されない。

次に、感光性樹脂層形成工程Ｓ２において、図４（ｂ）に示すように、圧電体基板１１の表面に感光性樹脂層１２を設置する。感光性樹脂層１２としてレジスト膜を使用することができる。圧電体基板１１の表面にフィルム状レジストをラミネートして感光性樹脂層１２とすることができる。また、圧電体基板１１の表面にデスペンサーやコーターによりレジストを塗布し、乾燥して感光性樹脂層１２としてもよい。感光性樹脂層１２の膜厚は２０μｍ〜５０μｍの範囲である。

次に、パターン形成工程Ｓ３において、図４（ｃ）に示すように、感光性樹脂層１２のパターンを形成する。フォトリソグラフィにより、外部駆動回路と電気的接続用の電極端子や電極配線を形成する領域から感光性樹脂層１２を除去する。なお、パターン形成工程S３は、圧電体基板１１の上端面ＵＳに溝パターンや電極パターンを形成する必要が無ければ省略することができる。

次に、溝形成工程Ｓ４において、図４（ｄ）に示すように、ダイシングブレードＤやダイヤモンドカッター等を用いて圧電体基板１１の上端面ＵＳを研削し、複数の溝３を形成することにより隣接する溝３の間に隔壁２を形成する。なお、図４（ｄ）は図４（ｃ）と異なる断面を描いている。図４（ｃ）は電極端子や電極配線を設置する領域の断面であり、図４（ｄ）は多数の溝３が配列する領域の断面を描いている。図４（ｅ）及び図５（ｆ）〜（ｈ）も同様に多数の溝３が配列する領域の断面を描いている。溝３及び隔壁２の配列方向（ｙ方向）の幅は３０μｍ〜１００μｍであり、溝３の上端面ＵＳからの深さは３００μｍ〜４００μｍであり、溝３及び隔壁２の紙面手前方向（ｘ方向）の幅は１ｍｍ〜５ｍｍである。シュブロン型の圧電体基板１１を用いる場合には、分極境界Ｂの位置が溝３の深さの略１／２となるようにする。溝３は２００本以上形成する。

次に、エッチング工程Ｓ５において、図４（ｅ）に示すように、隔壁２を含む圧電体基板１１の露出面をエッチングする。具体的には隔壁２の露出面をエッチングする。圧電体基板１１としてＰＺＴセラミックスを使用する場合には、隔壁２の露出面を濃度１．５ｗｔ％以下のフッ化アンモニウム水溶液に所定時間浸漬する。隔壁２の露出面はエッチング液によりエッチングされる他に、エッチング液は感光性樹脂層１２と隔壁２の上端面ＵＳの間に浸み込み、隔壁２の上端面ＵＳと内側面ＩＳの角部Ｃがエッチングされて第二凸曲面７ｂが形成される。第二凸曲面７ｂは、隔壁２の上端面ＵＳと、この上端面ＵＳに対して略直交する内側面ＩＳとの間を繋いでいる。エッチングはソフトに（軽く）行って、隔壁２にクラックが生じたり、結晶粒界が脱落したりするのを防ぐ。第二凸曲面７ｂは、溝３の配列方向と上下方向により作られるｙｚ平面において、溝３の配列方向（ｙ方向）の幅、及び、上下方向（ｚ方向）の幅を最大１０μｍとするのが好ましい。各幅が１０μｍよりも大きく形成しようとすると、隔壁２にクラックが生じたり結晶粒界が脱落したりする。

次に、第一表面処理工程Ｓ６ａにおいて、図５（ｆ）に示すように、隔壁２を含む圧電体基板１１の露出面をＳｎとＰｄのコロイド溶液に浸漬して、露出面にＳｎとＰｄのコロイド粒子を付着させる。具体的には、溝３の内側面ＩＳ及び底面にコロイド粒子１３を付着させる。コロイド溶液は感光性樹脂層１２と第二凸曲面７ｂの間にも浸入して、第二凸曲面７ｂにもコロイド粒子１３が付着する。

次に、感光性樹脂層除去工程Ｓ７において、図５（ｇ）に示すように、隔壁２を含む圧電体基板１１の表面から感光性樹脂層１２を除去する。具体的には、感光性樹脂層１２を、水酸化ナトリウム溶液等のアルカリ溶液、ＮＭＰ（Ｎメチルピロリドン）等の有機溶媒、或いはエタノール等のアルコール溶液により溶解、又は剥離して、隔壁２の上端面ＵＳから除去する。感光性樹脂層１２は電極材料等により覆われていないので、容易に除去することができる。次に、第二表面処理工程Ｓ６ｂにおいて、圧電体基板１１の露出面を酸処理する。例えば、圧電体基板１１の露出面を塩酸溶液に浸漬し、露出面からＳｎを除去し、露出面に金属Ｐｄを析出させる。金属Ｐｄはメッキ触媒１４として機能する。

次に、無電解メッキ工程Ｓ８において、図５（ｈ）に示すように、隔壁２を含む圧電体基板１１の表面に無電解メッキにより電極層６を形成する。具体的には、メッキ触媒１４が付着した溝３の内側面ＩＳ、底面ＢＳ及び第二凸曲面７ｂに無電解メッキにより電極層６を形成する。電極層６として、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ等を形成することができる。例えば、隔壁２を含む圧電体基板１１をＮｉメッキ液に浸漬し、圧電体基板１１を搖動させながらメッキ触媒が付着する表面に電極層６を形成する。圧電体基板１１を搖動させて電極層６の析出時に発生する水素が溝３に付着するのを防ぐ。電極層６は０．２μｍ〜５μｍの範囲の厚さとするのが好ましい。電極層６が０．２μｍよりも薄いと電気抵抗が高くなり、５μｍより厚いと電極層６の内部応力が高くなって電極剥がれが起きやすくなる。

電極層６は、メッキ触媒１４が付着する溝３の底面ＢＳ、隔壁２の内側面ＩＳ、第二凸曲面７ｂ及び上端面ＵＳ（図４（ｃ）に示すように、感光性樹脂層１２が除去される上端面ＵＳの領域）に形成され、メッキ触媒１４が付着していない隔壁２の上端面ＵＳには電極層６が形成されない。電極層６は、隔壁２の上端面ＵＳに対して略直交する外側面ＯＳを有し、外側面ＯＳは外側に凸の第一凸曲面７ａを介して上端面ＵＳに連続する。電極層６は、外側面ＯＳから上端面ＵＳに向けて膜厚が次第に薄くなる。第一凸曲面７ａは、ｙｚ平面におけるｙ方向の幅を０．４μｍ〜１５μｍの範囲とするのが好ましい。ｙ方向の幅が０．４μｍよりも小さいと電極層６の厚さが薄くなって抵抗が高くなる。また、電極層６の好ましい膜厚が５μｍまであり、第二凸曲面７ｂのｙ方向の好ましい幅が１０μｍまでであることから、第一凸曲面７ａのｙ方向の幅を１５μｍ以下とするのが好ましい。また、第一凸曲面７ａのｚ方向の幅を０．４μｍ〜１０μｍの範囲とするのが好ましい。ｚ方向の幅が０．４μｍよりも小さいと電極層６が角張って作業途中で剥がれやすく、ｚ方向の幅が１０μｍよりも大きいと、形成方法が難しくなる。

次に、ヘッド組立工程Ｓ９において、図６に示すように、隔壁２を含む圧電体基板１１の上端面ＵＳにカバープレート９を接着剤により接着し、圧電体基板１１及びカバープレート９の前方の端面にノズルプレート８を接着剤により接着して液体噴射ヘッド１を構成する。

このように、電極層６は、隔壁２の内側面ＩＳの他に第二凸曲面７ｂにも形成される。そのため、電極層６は剥離し難く、剥離した電極ダストによる製造歩留まりの低下を防ぐことができる。また、感光性樹脂層１２を除去した後に無電解メッキにより電極層６を形成するので、電極層６の微細パターンを容易に形成することができる。本発明とは異なり、例えば、第一表面処理工程Ｓ６ａの後に続けて第二表面処理工程Ｓ６ｂを行って圧電体基板１１の露出面にメッキ触媒を付着させ、次に無電解メッキ工程Ｓ８を行って隔壁２の露出面及び感光性樹脂層１２の表面に電極材料を堆積させ、次にリフトオフ法によって感光性樹脂層１２とその上の電極材料を除去して、隔壁２の内側面ＩＳ及び第二凸曲面７ｂに電極層６することができる。しかし、感光性樹脂層１２は撥水性を有するので、感光性樹脂層１２と上端面ＵＳの隙間に無電解メッキ液が浸入し難く、電極層６の上端部にバリが残る、或いは上端部が角張って電極ダストが発生しやすい形状となる。また、感光性樹脂層１２の上に電極材料が堆積するので、感光性樹脂層１２の除去が難くなる。

なお、本実施形態では、第一表面処理工程Ｓ６ａにおいて圧電体基板１１の露出面をＳｎとＰｄのコロイド溶液に浸漬し、第二表面処理工程Ｓ６ｂにおいて圧電体基板１１の露出面を酸処理して、表面に金属Ｐｄを析出させるキャタリスト・アクセレーター法を用いている。これに代えて、第一表面処理工程Ｓ６ａにおいて圧電体基板１１の露出面にＳｎを付着させ、第二表面処理工程Ｓ６ｂにおいて圧電体基板１１の露出面に付着するＳｎを金属Ｐｄに置換するセンシタイザー・アクチベーター法を用いることができる。具体的には、第一表面処理工程Ｓ６ａにおいて、隔壁２を含む圧電体基板１１を塩化第一錫溶液に浸漬する。そして感光性樹脂層除去工程Ｓ７の後に、第二表面処理工程Ｓ６ｂにおいて、圧電体基板１１を塩化パラジウム水溶液に浸漬する。塩化錫と塩化パラジウムの酸化還元反応により、塩化錫が付着する圧電体基板１１の表面に金属Ｐｄを析出させる。

センシタイザー・アクチベーター法を用いる場合は、溝３の内表面（底面ＢＳ、内側面ＩＳ、第二凸曲面７ｂ）や、隔壁２及び圧電体基板１１の上端面ＵＳに正確なパターンでメッキ触媒１４や電極層６を形成することができる。また、第一表面処理工程Ｓ６ａにおいて感光性樹脂層１２の撥水性の影響を受けずに圧電体基板１１の露出面にＳｎを付着させることができる。そのため、第二表面処理工程Ｓ６ｂにおいて感光性樹脂層１２のパターンの形状に正確にメッキ触媒１４を付着させ、無電解メッキ工程Ｓ８において第二凸曲面７ｂ及び上端面ＵＳに電極層６の正確なパターンを形成することができる。また、第一表面処理工程Ｓ６ａにおいて感光性樹脂層１２の表面に付着する触媒前処理物質（例えば塩化第一錫溶液の塩化第一錫）を、第二表面処理工程Ｓ６ｂの触媒付与溶液（例えば塩化パラジウム溶液）に持ち込むことが無いので、触媒付与溶液の触媒付与反応を進めることが無く、触媒付与溶液の劣化を抑制することができる。

図６に示す液体噴射ヘッド１の構成を説明する。液体噴射ヘッド１は、圧電体基板１１と、圧電体基板１１の上端面ＵＳに接着されるカバープレート９と、カバープレート９及び圧電体基板１１の前方の端面に接着されるノズルプレート８とを備える。圧電体基板１１は、上端面ＵＳに交互に配列する吐出溝３ａと非吐出溝３ｂを備える。吐出溝３ａは圧電体基板１１の前方の端面ＦＰから後方の端面ＢＰの手前まで形成され、非吐出溝３ｂは前方の端面ＦＰから後方の端面ＢＰにかけて形成される。吐出溝３ａ及び非吐出溝３ｂの側面（隔壁２の内側面ＩＳ）及び底面ＢＳには上記方法により析出した電極層６が設置される。なお、非吐出溝３ｂの一方の側面（一方の隔壁２の内側面ＩＳ）の電極層６と他方の側面（他方の隔壁２の内側面ＩＳ）の電極層６とは電気的に分離される。電気的分離は、例えば、無電解メッキ工程Ｓ８により電極層６を形成した後に、非吐出溝３ｂの底面にレーザー光を照射して底面の電極層６を除去することができる。圧電体基板１１は上端面ＵＳの後方の端面ＢＰの側に個別端子１０ｂ、個別端子１０ｂより前方側に共通端子１０ａを備える。個別端子１０ｂは、吐出溝３ａを挟んで隣接する２つの非吐出溝３ｂの吐出溝３ａ側の電極層６を電気的に接続する。共通端子１０ａは吐出溝３ａの電極層６と電気的に接続する。

カバープレート９は、前方の端面が圧電体基板１１の前方の端面ＦＰと面一となるように、また、共通端子１０ａ及び個別端子１０ｂが露出するように圧電体基板１１の上端面ＵＳに接着される。カバープレート９は後方側に液室９ａを備え、液室９ａは、その底面から圧電体基板１１の側に貫通するスリット９ｂを備える。スリット９ｂは液室９ａと吐出溝３ａの後方端とを連通し、液室９ａから吐出溝３ａに液体を供給する。ノズルプレート８は、圧電体基板１１及びカバープレート９の前方の端面に接着される。ノズルプレート８はノズル孔８ａを備え、ノズル孔８ａは吐出溝３ａに連通する。

液体噴射ヘッド１は次にように動作する。まず、液室９ａに液体を供給し、スリット９ｂを介して吐出溝３ａに液体を充填する。共通端子１０ａと個別端子１０ｂに駆動信号を与えて吐出溝３ａを挟む両隔壁２を厚み滑り変形させる。具体的には、吐出溝３ａの容積が拡大する方向に両隔壁２を変形させて液室９ａから吐出溝３ａに液体を引き込み、次に、吐出溝３ａの容積が縮小する方向に両隔壁２を変形させて、ノズル孔８ａから液滴を吐出させる。なお、図６に示す液体噴射ヘッド１は一例である。本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、エッジシュート型の液体噴射ヘッドの他にサイドシュート型や液体循環型の液体噴射ヘッドに適用することができる。

（第三実施形態）
図７は、本発明の第三実施形態に係る液体噴射装置１５の模式的な斜視図である。液体噴射装置１５は、液体噴射ヘッド１、１’を往復移動させる移動機構４０と、液体噴射ヘッド１、１’に液体を供給し、液体噴射ヘッド１、１’から液体を排出する流路部３５、３５’と、流路部３５、３５’に連通する液体ポンプ３３、３３’及び液体タンク３４、３４’とを備えている。液体噴射ヘッド１、１’は既に説明した第一実施形態の液体噴射ヘッド１又は第二実施形態により製造する液体噴射ヘッド１を使用する。

液体噴射装置１５は、紙等の被記録媒体４４を主走査方向に搬送する一対の搬送手段４１、４２と、被記録媒体４４に液体を吐出する液体噴射ヘッド１、１’と、液体噴射ヘッド１、１’を載置するキャリッジユニット４３と、液体タンク３４、３４’に貯留した液体を流路部３５、３５’に押圧して供給する液体ポンプ３３、３３’と、液体噴射ヘッド１、１’を主走査方向と直交する副走査方向に走査する移動機構４０とを備えている。図示しない制御部は液体噴射ヘッド１、１’、移動機構４０、搬送手段４１、４２を制御して駆動する。

一対の搬送手段４１、４２は副走査方向に延び、ローラ面を接触しながら回転するグリッドローラとピンチローラを備えている。図示しないモータによりグリッドローラとピンチローラを軸周りに移転させてローラ間に挟み込んだ被記録媒体４４を主走査方向に搬送する。移動機構４０は、副走査方向に延びた一対のガイドレール３６、３７と、一対のガイドレール３６、３７に沿って摺動可能なキャリッジユニット４３と、キャリッジユニット４３を連結し副走査方向に移動させる無端ベルト３８と、この無端ベルト３８を図示しないプーリを介して周回させるモータ３９とを備えている。

キャリッジユニット４３は、複数の液体噴射ヘッド１、１’を載置し、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種類の液滴を吐出する。液体タンク３４、３４’は対応する色の液体を貯留し、液体ポンプ３３、３３’、流路部３５、３５’を介して液体噴射ヘッド１、１’に供給する。各液体噴射ヘッド１、１’は駆動信号に応じて各色の液滴を吐出する。液体噴射ヘッド１、１’から液体を吐出させるタイミング、キャリッジユニット４３を駆動するモータ３９の回転及び被記録媒体４４の搬送速度を制御することにより、被記録媒体４４上に任意のパターンを記録することできる。

なお、本実施形態は、移動機構４０がキャリッジユニット４３と被記録媒体４４を移動させて記録する液体噴射装置１５であるが、これに代えて、キャリッジユニットを固定し、移動機構が被記録媒体を２次元的に移動させて記録する液体噴射装置であってもよい。つまり、移動機構は液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させるものであればよい。

１ 液体噴射ヘッド
２ 隔壁
３ 溝、３ａ 吐出溝、３ｂ 非吐出溝
４ 下基板、５ 上基板
６ 電極層
７ａ 第一凸曲面、７ｂ 第二凸曲面
８ ノズルプレート、８ａ ノズル孔、９ カバープレート、９ａ 液室、９ｂ スリット
１０ａ 共通端子、１０ｂ 個別端子
１１ 圧電体基板、１２ 感光性樹脂層、１３ コロイド粒子、１４ メッキ触媒
ＵＳ 上端面、ＯＳ 外側面、ＩＳ 内側面、Ｃ 角部、ＢＳ 底面
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 接続点、ＳＬ１、ＳＬ２ 直線、Ｂ 分極境界

Claims (5)

1. 隣接する溝を分離する隔壁と、
   前記隔壁の下部を固定する下基板と、
   前記隔壁の上端面に設置される上基板と、
   を備え、
   前記隔壁は前記上端面より下方の表面に電極層を有し、
   前記電極層は前記上端面に対して略直交する外側面を有し、
   前記外側面は外側に凸の第一凸曲面を介して前記上端面に連続する
   液体噴射ヘッド。
2. 前記電極層は前記外側面から前記上端面に向けて膜厚が次第に薄くなる
   請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記隔壁は、前記上端面に対して略直交する内側面と、前記内側面と前記上端面とを繋ぎ外側に凸の第二凸曲面とを有する
   請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッド。
4. 前記第一凸曲面は、複数の前記溝が配列する配列方向の幅が０．４μｍ〜１５μｍの範囲であり、前記配列方向に直交する上下方向の幅が０．４μｍ〜１０μｍの範囲である
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドと、
   前記液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させる移動機構と、
   前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、
   前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、
   を備える液体噴射装置。

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