(57)【要約】【課題】簡便なプロセスで液体噴射ヘッドを製造する方法を提供すること。【解決手段】本発明にかかる液体噴射ヘッド１００の製造方法は、基板１０を準備する工程と、基板１０の上方に犠牲層２０を形成する工程と、犠牲層２０の上方に振動板３０を形成する工程と、振動板３０の上方に圧電素子４０を形成する工程と、振動板３０の上方に封止板５０を設け、圧電素子４０を封止する工程と、基板１０を剥離する工程と、振動板３０の封止板５０が設けられた面と反対側の面に、液相プロセスによって圧力室７２の側壁となる側壁部材７０を形成する工程と、側壁部材７０の下方にノズル板９０を設け、圧力室７２を形成する工程と、を含む。【選択図】図１０
2010184422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を準備する工程と、
前記基板の上方に犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層の上方に振動板を形成する工程と、
前記振動板の上方に圧電素子を形成する工程と、
前記振動板の上方に封止板を設け、前記圧電素子を封止する工程と、
前記基板を剥離する工程と、
前記振動板の前記封止板が設けられた面と反対側の面に、液相プロセスによって圧力室の側壁となる側壁部材を形成する工程と、
前記側壁部材の下方にノズル板を設け、前記圧力室を形成する工程と、
を含む、液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記側壁部材を形成する工程は、ナノインプリント法によって行われる、液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記側壁部材を形成する工程は、印刷法によって行われる、液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記側壁部材を形成する工程は、凸版印刷法、凹版印刷法、転写印刷法、スクリーン印刷法、およびマイクロコンタクトプリント法から選ばれる少なくとも一種によって行われる、液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項において、
前記側壁部材は、ガラス、酸化シリコン、シリコン、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ノボラック樹脂およびポリイミド樹脂から選ばれる少なくとも一種によって形成される、液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項において、
前記基板を剥離する工程は、前記犠牲層を変質させて行われる、液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記犠牲層は、非晶質シリコンで形成され、
前記基板を剥離する工程は、前記犠牲層にレーザー光を照射して行われる、液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項８】
請求項６において、
前記犠牲層は、樹脂で形成され、
前記基板を剥離する工程は、前記犠牲層を熱で溶融させ、または、溶媒に溶解させて行われる、液体噴射ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドは、たとえば、インクの液滴を飛翔させ、該液滴を記録媒体に付着させて情報の記録を行う方式のインクジェットプリンター等に用いられている。インクジェットプリンターは、比較的小規模な装置構成で、高解像度、高品位な画像を高速で印刷することができるという特徴を有する。
【０００３】
液体噴射ヘッドの例としては、液体を噴射するノズル孔を備えたノズルプレート、圧電素子等により駆動される振動板、振動板によって体積が変化する圧力室、および圧電素子を保護する封止板を備えたものが挙げられる。液体噴射ヘッドは、プリンター等に用いる場合、印刷される画像の解像度を高めるために、ノズル孔の間隔を狭くすることが要求され、これに伴って圧力室や圧電素子も小さく形成してより高密度化することが求められている。
【０００４】
このような高密度の液体噴射ヘッドを、たとえば、ＭＥＭＳ（ｍｉｃｒｏ  ｅｌｅｃｔｒｏ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）として、半導体の製造技術を適用して製造する試みがなされている。たとえば、特開２００４−６７２２号公報には、シリコン基板上に圧電素子や配線などを形成し、その後、当該シリコン基板を加工して圧力室を形成し、液体噴射ヘッドを製造することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−００６７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
液体噴射ヘッドの高密度化には、半導体装置の製造技術を適用することは、極めて有効である。しかしながら、液体噴射ヘッドは、一般の半導体装置に比較して規模の大きい構造となる部位を有している。したがって、液体噴射ヘッドの製造に半導体装置の製造技術をそのまま適用すると、たとえばエッチング等で長時間を要する工程が生じる場合があった。その例として、たとえば、液体噴射ヘッドの圧力室を形成する工程がある。また、プロセス時間が長い場合は、異物の混入等も危惧される。
【０００７】
本発明のいくつかの態様にかかる目的の一つは、簡便なプロセスで液体噴射ヘッドを製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる液体噴射ヘッドの製造方法の一態様は、
基板を準備する工程と、
前記基板の上方に犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層の上方に振動板を形成する工程と、
前記振動板の上方に圧電素子を形成する工程と、
前記振動板の上方に封止板を設け、前記圧電素子を封止する工程と、
前記基板を剥離する工程と、
前記振動板の前記封止板が設けられた面と反対側の面に、液相プロセスによって圧力室の側壁となる側壁部材を形成する工程と、
前記側壁部材の下方にノズル板を設け、前記圧力室を形成する工程と、
を含む。
【０００９】
このようにすれば、簡便なプロセスで液体噴射ヘッドを製造することができる。
【００１０】
なお、本発明において、特定のＡ層（以下、「Ａ層」という。）の上方に設けられた特定のＢ層（以下、「Ｂ層」という。）というとき、Ａ層の上に直接Ｂ層が設けられた場合と、Ａ層の上に他の層を介してＢ層が設けられた場合とを含む意味である。
【００１１】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記側壁部材を形成する工程は、ナノインプリント法によって行われることができる。
【００１２】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記側壁部材を形成する工程は、印刷法によって行われることができる。
【００１３】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記側壁部材を形成する工程は、凸版印刷法、凹版印刷法、転写印刷法、スクリーン印刷法、およびマイクロコンタクトプリント法から選ばれる少なくとも一種によって行われることができる。
【００１４】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記側壁部材は、ガラス、酸化シリコン、シリコン、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ノボラック樹脂およびポリイミド樹脂から選ばれる少なくとも一種によって形成されることができる。
【００１５】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記基板を剥離する工程は、前記犠牲層を変質させて行われることができる。
【００１６】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記犠牲層は、非晶質シリコンで形成されることができ、
前記基板を剥離する工程は、前記犠牲層にレーザー光を照射して行われることができる。
【００１７】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記犠牲層は、樹脂で形成されることができ、
前記基板を剥離する工程は、前記犠牲層を溶媒に溶解させ、または、熱で溶融させて行われることができる。
【００１８】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、圧力室を効率よく形成することができ、液体噴射ヘッドを簡便なプロセスで製造することができるという特徴を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態の液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図２】第１実施形態の液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図３】第１実施形態の液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図４】第１実施形態の液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図５】第１実施形態の液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図６】第１実施形態の液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図７】第１実施形態の液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図８】第１実施形態の液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図９】第１実施形態の液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１０】第１実施形態の液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１１】第１実施形態の液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１２】第１実施形態の液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１３】第１実施形態の液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１４】第１実施形態の液体噴射ヘッドを模式的に示す断面図。
【図１５】第２実施形態の液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１６】第２実施形態の液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１７】第２実施形態の液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１８】第３実施形態の液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の例を説明するものである。
【００２１】
１．第１実施形態
図１〜図１４は、本実施形態にかかる液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図である。本実施形態にかかる液体噴射ヘッドの製造方法は、基板を準備する工程と、振動板を形成する工程と、圧電素子を形成する工程と、圧電素子を封止する工程と、基板を剥離する工程と、側壁部材を形成する工程と、圧力室を形成する工程と、を含む。
【００２２】
１．１．基板を準備する工程
まず、基板１０を準備する（図１）。基板１０は、後の工程で取り外される。取り外された基板１０を、再度、本工程の基板１０として用いることもできる。このようにすれば新たな基板を準備しなくてもよい。基板１０の厚みは、基板１０を板として取り扱うことができる程度の強度を有する程度であればよく、たとえば、１００〜１０００μｍとすることができる。基板１０の機能の一つとしては、後に封止板５０が設けられるまでの工程における支持体となることが挙げられる。基板１０としては、特に限定されず、ガラス基板、半導体基板、金属板などを挙げることができる。
【００２３】
１．２．犠牲層を形成する工程
次に、基板１０の上方に犠牲層２０を形成する。犠牲層２０は、基板１０と振動板３０との間に形成され、基板１０と振動板３０との間には他の層が形成されてもよい。犠牲層２０の厚みは、たとえば１０〜１０００ｎｍとすることができる。犠牲層２０の機能の一つとしては、後述する基板１０を剥離する工程における基板１０の剥離を容易にすることが挙げられる。犠牲層２０の材質としては、非晶質シリコン、可溶性材料、熱可塑性樹脂材料などが挙げられる。犠牲層２０の材質を非晶質シリコンとする場合は、犠牲層２０は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｕｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などのような気相成膜法により、または、非晶質シリコンの前駆体（シリコンインク、たとえば、シクロペンタシリコンをトルエンに溶解させたインク等）をスピンコート法、インクジェット法によって塗布し、変性処理等を行う液相成膜法によって形成することができる。犠牲層２０の材質を可溶性材料や熱可塑性樹脂とする場合は、犠牲層２０は、適当な溶媒に溶解した可溶性材料や熱可塑性樹脂をスピンコート法、インクジェット法によって塗布し、乾燥処理等を行う液相成膜法によって形成することができる。
【００２４】
犠牲層２０に用いうる可溶性材料としては、ポリビニルアルコール、水溶性ポリウレタン樹脂、レジスト材料などが挙げられる。また、犠牲層２０に用いうる熱可塑性樹脂としては、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂などを挙げることができる。
【００２５】
１．３．振動板を形成する工程
次に、図２に示すように、犠牲層２０の上方に振動板３０を形成する。振動板３０は、たとえば、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、および酸化アルミニウムから選ばれる少なくとも一種の層、または該層の積層体とすることができる。また、振動板３０には、たとえば、ステンレス鋼等の金属の層が積層されていてもよい。振動板３０は、圧電素子４０が駆動することによって振動する機能を有することができる。振動板３０は、圧力室７０が形成された後、圧電素子４０の動作によって変形し、圧力室７２の体積を変化させる機能を有する。すなわち、液体が充填された圧力室７２の体積が小さくなれば、圧力室７２内部の圧力が大きくなり、ノズル板９０のノズル孔９２より液体が噴射される。振動板３０は、基板１０の上に、スパッタ法、真空蒸着、ＣＶＤ法などの方法で形成することができる。図２の例では、基板１０の上に犠牲層２０が形成され、その上に振動板３０が形成されている。
【００２６】
１．４．圧電素子を形成する工程
次に振動板３０の上方に圧電素子４０を形成する。図５に示すように、圧電素子４０は、少なくとも下部電極４２と、圧電体層４４と、上部電極４６と、を有する。図３および図４は、振動板３０の上に圧電素子４０を形成する工程の一例を示している。
【００２７】
図３に示すように、振動板３０の上に下部電極４２を形成する。下部電極４２は、上部電極４６と対になり、圧電体層４４を挟む一方の電極として機能する。下部電極４２は、たとえば、複数の圧電素子４０の共通電極とすることができる。図５の例では、下部電極４２は、４つの圧電素子４０の共通電極として描かれている。下部電極４２は、図示せぬ外部回路と電気的に接続されることができる。下部電極４２の厚みは、たとえば１００〜３００ｎｍとすることができる。下部電極４２の材質は、導電性を有する限り特に限定されず、たとえば、ニッケル、イリジウム、白金などの各種の金属、それらの導電性酸化物（たとえば酸化イリジウムなど）、ストロンチウムとルテニウムの複合酸化物、ランタンとニッケルの複合酸化物などを用いることができる。また、下部電極４２は、前記例示した材料の単層でもよいし、複数の材料を積層した構造であってもよい。
【００２８】
下部電極４２は、振動板３０の上面の全面に、スパッタ法、真空蒸着、ＣＶＤ法などの方法で導電体の層を形成した後、フォトリソグラフィー等によりパターニングして形成されることができる。また、下部電極４２は、印刷法などのパターニングが不要な方法によって形成されてもよい。
【００２９】
圧電体層４４は、下部電極４２の上方に設けられる。圧電体層４４の厚みは、５００〜１５００ｎｍとすることができる。圧電体層４４は、下部電極４２および、上部電極４６によって電界が印加されることで伸縮変形し、これにより変形して機械的な出力を行うことができる。圧電体層４４には、圧電性を有する材料を用いることができる。圧電体層４４の材質としては、一般式ＡＢＯ３で示されるペロブスカイト型酸化物（たとえば、Ａは、Ｐｂを含み、Ｂは、ＺｒおよびＴｉを含む。）を好適に用いることができる。このような材質の具体的な例としては、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）（以下、本明細書において「ＰＺＴ」と略すことがある。）、ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ，Ｎｂ）Ｏ３）（以下、本明細書において「ＰＺＴＮ」と略すことがある。）、およびチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、ニオブ酸カリウムナトリウム（（Ｋ，Ｎａ）ＮｂＯ３）などが挙げられる。これらのうち、圧電体層４４の材質としては、ＰＺＴおよびＰＺＴＮが、圧電性能が特に良好であるためさらに好適である。
【００３０】
圧電体層４４は、ゾルゲル法やＣＶＤ法などによって形成されることができる。ゾルゲル法においては、原料溶液塗布、予備加熱、結晶化アニールの一連の作業を複数回繰り返して所望の膜厚にしてもよい。図４は、パターニング前の圧電体層４４ａを全面に形成した状態を示している。
【００３１】
上部電極４６は、圧電体層４４の上に形成される。上部電極４６は、下部電極４２と対になり、圧電体層４４を挟む一方の電極として機能する。上部電極４６の厚みは、圧電素子４０の動作に悪影響を与えない範囲であれば限定されない。上部電極４６の厚みは、たとえば５０〜２００ｎｍとすることができる。上部電極４６の材質および形成方法は、下部電極４２と同様である。図４は、パターニング前の上部電極４６ａを全面に形成した状態を示している。
【００３２】
圧電素子４０は、図４および図５に示すように、圧電体層４４ａおよび上部電極４６ａを積層した後、パターニングして形成されることができる。上部電極４６ａおよび圧電体層４４ａのパターニングは、フォトリソグラフィー等の方法を用いマスク等を形成して行うことができる。またこの工程では、フォトリソグラフィー等を複数回行ってもよい。本工程のエッチングは、たとえばドライエッチング等の方法により行うことができる。なお、圧電体層４４の結晶化アニールは、上部電極４６を形成した後に行ってもよい。
【００３３】
また、圧電素子４０は、保護層を含むことができる（図示せず）。保護層は、少なくとも圧電体層４４の側面に形成されることができる。保護層は、外部から拡散してくる水分、水素、および還元性の気体などの不純物が圧電体層４４へ侵入あるいは拡散し、圧電体層４４が劣化することを防止する機能を有する。すなわち保護層は、水分等の不純物のバリア性を有している。この機能により、圧電体層４４が不純物から保護され、圧電体層４４の側面を伝わって流れる漏れ電流を低減するなどの効果を奏することができる。保護層の厚みは、材質に依存するが、１〜２０００ｎｍとすることが好ましい。保護層の厚みが１ｎｍよりも小さいと、不純物のバリア性能が十分に得られないことがあり２０００ｎｍよりも大きいと、圧電素子４０の機械的な動作を拘束してしまう場合がある。
【００３４】
保護層は、不純物のバリア性が高く、ヤング率のできるだけ小さい材質で形成されることが好ましい。このような材質としては、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、および酸化アルミニウムなどの無機化合物、パラキシリレン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アリル樹脂、アルキド樹脂、エポキシアクリレート樹脂およびシリコーン樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種あるいはそれらの変性体、などの有機化合物、および有機／無機ハイブリッド系材料が挙げられる。保護層は、また、上記例示した材料から選ばれる少なくとも１種によって形成されることができる。
【００３５】
また、圧電素子４０には、必要に応じて、上部電極４６に電気的に接続する配線を設けることができる（図示せず）。たとえば、配線は、上部電極４６と電気的に接続し延出して設けることができる。配線は、回路素子等に接続されることができる。圧電素子４０が保護層を有する場合は、保護層にスルーホールを形成し、配線２５０および上部電極４６を接続してもよい。
【００３６】
以上のようにして、図５に示すような圧電素子４０が形成される。圧力室７２が形成されたあと、圧電素子４０を動作させると、振動板３０を変形させることができる。これにより、圧力室７２の体積を変化させることができる。
【００３７】
１．５．圧電素子を封止する工程
次に、振動板３０の上方に封止板５０を設け、圧電素子４０を封止する。図６は、圧電素子４０を封止する工程を模式的に示す断面図である。本工程では、振動板３０の上方に、封止板５０を設け、圧電素子４０を封止板５０と振動板３０との間に形成される空洞５２内に封止する。
【００３８】
封止板５０は、圧電素子４０を覆うことができる形状を有する。封止板５０は、図示の例では複数の圧電素子４０を覆っているが、１つの圧電素子４０を覆う形状であってもよい。封止板５０は、圧電素子４０と接することなく設けられる。封止板５０が設けられると、封止板５０と振動板３０との間に空洞５２が形成される。空洞５２の形状は、図示の例では矩形の断面を有しているがこれに限定されない。
【００３９】
空洞５２は、密閉空間とすることができる。空洞５２内は、大気圧よりも低い圧力を有していてもよい。また、空洞５２には、窒素、アルゴン等の不活性ガスが封入されていてもよい。封止板５０の機能としては、圧電素子４０が異物と接触すること等から保護すること、および、後の工程で基板１０が剥離された際に、アクチュエーター構造体６０の取り扱いを容易にすること、などが挙げられる。封止板５０の材質としては、金属、セラミックス、シリコン、ガラス等が挙げられる。
【００４０】
封止板５０を振動板３０の上方に設ける方法としては、接着剤を介して接着する方法、陽極接合による方法、および常温接合による方法などを挙げることができる。振動板３０および封止板５０の接合は、減圧チャンバー内で行われてもよく、また、加圧チャンバー内で行われてもよい。さらに、振動板３０および封止板５０の接合は、加熱または冷却された環境で行われてもよい。封止板５０が設けられると、図６に示すように、アクチュエーター構造体６０が形成される。
【００４１】
１．６．基板を剥離する工程
次に、基板１０を剥離する。基板１０は、剥離された後、必要に応じ洗浄を行えば、再利用することができる。基板１０の剥離は、犠牲層２０の性質に応じて行うことができる。基板１０は、犠牲層２０の接着力が小さい場合には、機械的に剥離されてもよい。また、基板１０は、犠牲層２０を変質させて剥離されてもよい。
【００４２】
犠牲層２０を変質させて剥離する場合、犠牲層２０を変質させる具体的な方法としては、犠牲層２０が非晶質シリコンで形成された場合は、犠牲層２０に、たとえばエキシマレーザー（ＸｅＣｌ）光を照射することにより、非晶質シリコンを変性させることができる。これにより、犠牲層２０の接着力が小さくなって基板１０の剥離を容易化することができる。また、犠牲層２０が熱可塑性樹脂で形成された場合は、加熱することにより、熱可塑性樹脂を軟化させることができる。これにより、基板１０の剥離を容易化することができる。さらに、犠牲層２０が可溶性樹脂で形成された場合は、可溶性樹脂を溶解可能な溶媒に剥離前の基板１０を浸漬するなどして、可溶性樹脂を溶解することができる。これにより、基板１０の剥離を容易化することができる。
【００４３】
本工程を経て基板１０が剥離されると、図７に示すような、振動板３０の上方に圧電素子４０が形成され、該圧電素子４０が封止板５０によって封止された構造の、アクチュエーター構造体６０が得られる。アクチュエーター構造体６０は、封止板５０を備えており、以降の工程で一枚の板として取り扱うことができる。
【００４４】
１．７．側壁部材を形成する工程
次に、振動板３０の封止板５０が設けられた面と反対側の面に、液相プロセスによって圧力室７２の側壁となる側壁部材７０を形成する。本実施形態では、本工程はいわゆるナノインプリント法を用いて行われる。図８〜図１２は、本工程を模式的に示す断面図である。なお、図８〜図１２は、アクチュエーター構造体６０を図７とは上下逆にして描いてある。
【００４５】
まず、図８に示すように、側壁部材７０の原料液を塗布して原料層７０ａを形成する。側壁部材７０の原料液は、流動性を有するため、本工程は液相プロセスの一種である。原料液の塗布は、原料液の液滴を滴下する方法、スピンコート法、インクジェット法などによって行うことができる。塗布される原料液の量は、適宜調節されることができるが、形成される側壁部材７０の体積よりも多いことが好ましい。図示の例では、塗布された原料層７０ａは、平坦な層状に形成されているが、液滴状に形成されてもよい。
【００４６】
次に、図９に示すように、あらかじめ準備されたテンプレート８０を、アクチュエーター構造体６０の原料層７０ａが形成された面に押しつける。テンプレート８０は、凹凸形状を有しており、図示の例では、突部８２が圧力室７２の形状となるように形成されている。テンプレート８０の凹凸は、圧力室７２が、圧電素子４０に対応するようにして形成されている。また、圧力室７０の深さ、すなわち、テンプレート８０の凸部と凹部との段差は、たとえば、１０〜１５０μｍが好ましい。テンプレート８０は、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）などの高分子材料や、ガラス、金属などで形成されることができる。本工程によって、塗布されている原料層７０ａは、テンプレート８０の形状にしたがって流動、変形し、図１２に示すような形状の側壁部材７０が成形される。
【００４７】
図１０の例では、テンプレート８０は、振動板３０に接触するように押しつけられている。また、図１１に示す例では、テンプレート８０と振動板３０とを接触させないように押しつけられている。図１１に示すようなテンプレート８０と振動板３０との間の原料層７０ａは、硬化された後、振動板３０の一部となることができ、振動板３０とともに振動することができる。このようにすれば、振動板３０が液体噴射ヘッド１００に導入される液体と接触しないようにすることができ、振動板３０の信頼性を高めることができる。
【００４８】
次に、成形された原料層７０に熱、光等を加えて、硬化させる。側壁部材７０の材質としては、ガラス、シリコーン樹脂などが挙げられ、原料液としては、それぞれ、低融点ガラス、シリコーン樹脂（たとえば、信越化学工業株式会社製：型番ＳＣＲ−１０１５など）が挙げられる。原料液として、低融点ガラスを用いる場合は、加熱して溶融化させた後、冷却することにより硬化させることができる。原料液としてシリコーン樹脂を用いる場合は、図１０または図１１に示したような、テンプレート８０をアクチュエーター構造体６０に押しつけた状態で、加熱することにより硬化することができる。また、原料液として、光によって硬化するものを用いた場合は、テンプレート８０を透明材料で形成されたものとし、テンプレート８０側から光を照射して硬化させることができる。
【００４９】
以上のようにして、アクチュエーター構造体６０の振動板３０側に、側壁部材７０が形成される（図１２）。上記のようないわゆるナノインプリント法は、エッチング等の工程が不要で、非常に簡便である。そのため、いわゆるナノインプリント法によれば、液体噴射ヘッド１００の製造工程を従来のフォトリソグラフィー法による場合より大幅に簡略化できる。なお、本明細書では、ナノインプリント法の名称を用いているが、この名称は、テンプレート８０の凹凸のサイズ等がナノメートルオーダーであることに限定するものではない。
【００５０】
１．８．圧力室を形成する工程
次に、側壁部材７０の下方にノズル板９０を設け、圧力室７２を形成する。図１３は、本工程を模式的に示す断面図である。本工程の前までに、図１２に示すような、側壁部材７０の間に圧力室７２となる空間が形成されている。本工程では、図１３に示すように側壁部材７０の下方にノズル板９０を設ける。ノズル板９０が側壁部材７０の下方に設けられると、圧力室７２が形成される。圧力室７２は、振動板３０、側壁部材７０およびノズル板９０によって区画された空間となる。圧力室７２は、図示せぬリザーバー等に連通することができる。
【００５１】
ノズル板９０は、ノズル孔９２を有する。ノズル板９０には、複数のノズル孔９２が形成されていてもよい。ノズル孔９２は、圧力室７２に連通するように形成される。ノズル板９０は、たとえば、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、シリコン等で形成することができる。ノズル板９０にノズル孔９２を形成する方法としては、機械的にパンチによる方法や、イオンエッチング法またはドライエッチング法をフォトリソグラフィーなどと組み合わせた方法を用いることができる。
【００５２】
ノズル板９０と側壁部材７０との接合は、たとえば、接着剤を用いて接合する方法を用いることができる。
【００５３】
ノズル板９０が設けられた後、たとえば、図１３に示すように、ダイシングライン１に沿ってダイシングを行うことにより、個片化された液体噴射ヘッド１００を製造することができる。以上のようにして、図１４に示すような、液体噴射ヘッド１００を製造することができる。
【００５４】
本実施形態の液体噴射ヘッドの製造方法は、圧力室７０の形成において、ナノインプリント法を用いている。そのため、非常に簡便なプロセスで液体噴射ヘッドを形成することができる。しかも、ナノインプリント法を用いるためエッチング等の工程がない。そのため、ノズル板９０を設ける際の、側壁部材７０の下面は、非常に清浄な状態となっている。したがって本実施形態の液体噴射ヘッドの製造方法によれば、信頼性の高い液体噴射ヘッドを提供することができる。
【００５５】
２．第２実施形態
本実施形態にかかる液体噴射ヘッドの製造方法は、側壁部材を形成する工程が異なる以外は、第１実施形態と同様である。したがって、側壁部材を形成する工程以外の工程は、同一の部材に同一の名称および符号を付すこととし、説明を省略する。
【００５６】
本実施形態では、側壁部材を形成する工程に、転写印刷法を用いる場合を例示する。図１５〜図１７は、本実施形態の液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図である。なお図１７では、アクチュエーター構造体６０を図７とは上下逆にして描いてある。本工程の前までに、第１実施形態と同様にして、図７に示すようなアクチュエーター構造体６０が形成されている。なお、本実施形態においても側壁部材７０の原料液は、第１実施形態と同様に流動性を有するため、本工程は液相プロセスの一種である。
【００５７】
本実施形態では、まず、図１５に示すように、フラット版２００に側壁部材７０の原料液を塗布して原料層７０ａを形成する。原料層７０ａの厚みは、側壁部材７０の厚みと同じか、溶媒等の蒸発を見込んで大きく形成されることができる。この工程は、スピンコート法、インクジェット法、スリットコート法、スプレーコート法などを用いて行うことができる。フラット版２００の材質としては、たとえばＰＤＭＳを用いることができる。
【００５８】
次に、図１５に示すように、マスター版２１０をフラット版２００の上の原料層７０ａに接触させる。そして、マスター版２１０を離間させると、図１６に示すように、フラット版２００から、原料層７０ａの不要部が除去される。取り除かれた原料層７０ａは、マスター版２１０の凸部に吸着されている。この例では、フラット版２００における原料層７０ａが除去された部分が圧力室７２となる。マスター版２１０の材質としては、各種樹脂、ガラス、シリコン、ニッケルなどを用いることができる。マスター版２１０の材質は、例示した中でも、原料液との親和性の高いものを用いることがさらに好ましい。本実施形態では、側壁部材７０の材質としては、シリコン、酸化シリコン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ノボラック樹脂およびポリイミド樹脂とすることができる。
【００５９】
次に、図１７に示すように、フラット版２００をアクチュエーター構造体６０の振動板３０の面に接触させる。そして、フラット版２００を剥離すると、アクチュエーター構造体６０に原料層７０ａが転写され、適宜加熱、光照射などを行えば、図１２に示すような側壁部材７０が形成される。
【００６０】
本実施形態の側壁部材７０を形成する工程において、アクチュエーター構造体６０に原料層７０ａを設ける前に、原料層７０ａに含まれる溶媒等の予備乾燥を行ってもよい。予備乾燥を行うと、たとえば原料層７０ａの変形等が抑制され、側壁部材７０の寸法精度をさらに高めることができる。また、予備乾燥を行うことにより原料層７０ａを加熱または光照射等によって側壁部材７０とする際の、形状の変化をより小さくすることができる。
【００６１】
なお、本実施形態では、転写印刷法について例示しているが、本工程は、同様にして凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、およびマイクロコンタクトプリント法の少なくとも一種によって行われることができ、いずれの場合も上記と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
本実施形態では、印刷法によって側壁部材７０が形成される。そのため、側壁部材７０の厚みを調節するために、本工程を複数回行うことができる。すなわち、本実施形態では、側壁部材７０を積層して、側壁部材７０の厚みを増加させることを容易に行うことができる。このようにすれば、アスペクト比の大きい、すなわち、より深い圧力室７２を形成することが容易である。
【００６３】
以上のようにして、図１２に示すようなアクチュエーター構造体６０の振動板３０側に、側壁部材７０が形成される。上記のような印刷法は、エッチング等の工程が不要で、非常に簡便である。そのため、印刷法によれば、液体噴射ヘッドの製造工程を従来のフォトリソグラフィー法による場合より大幅に簡略化できる。
【００６４】
この後、第１実施形態と同様にして、液体噴射ヘッド１００が製造される。
【００６５】
本実施形態の液体噴射ヘッドの製造方法は、圧力室７０の形成において、印刷法を用いている。そのため、非常に簡便なプロセスで液体噴射ヘッドを形成することができる。しかも、印刷法を用いるためエッチング等の工程がない。そのため、封止板９０を設ける際の、側壁部材７０の下面は、非常に清浄な状態となっている。したがって本実施形態の液体噴射ヘッドの製造方法によれば、信頼性の高い液体噴射ヘッドを提供することができる。
【００６６】
３．第３実施形態
図１８は、本実施形態の液体噴射ヘッドの製造工程を模式的に示す断面図である。本実施形態にかかる液体噴射ヘッドの製造方法は、側壁部材を形成する工程が異なる以外は、第１実施形態と同様である。したがって、側壁部材を形成する工程以外の工程は、同一の部材に同一の名称および符号を付すこととし、説明を省略する。
【００６７】
本実施形態では、側壁部材を形成する工程に、感光性樹脂または感光性接着剤を用いる場合を例示する。なお、図１８は、アクチュエーター構造体６０を図７とは上下逆にして描いてある。本工程の前までに、第１実施形態と同様にして、図７に示すようなアクチュエーター構造体６０を形成されている。なお、感光性樹脂または感光性接着剤は、第１実施形態と同様に流動性を有するため、本工程は液相プロセスの一種である。
【００６８】
本実施形態では、まず、図１７に示すように、アクチュエーター構造体６０の振動板３０に感光性樹脂または感光性接着剤を塗布して原料層７０ａを形成する。原料層７０ａの厚みは、側壁部材７０の厚みと同じか、溶媒等の蒸発を見込んで大きく形成されることができる。この工程はスピンコート法やインクジェット法を用いて行うことができる。
【００６９】
次に、感光性樹脂または感光性接着剤にマスク８２等を用いてパターンを形成する。形成されるパターンは、側壁部材７０となり、原料層７０ａに圧力室７２となる領域が形成される。この工程は、フォトリソグラフィー法と同様にして行うことができる。感光性樹脂または感光性接着剤は、ポジ型およびネガ型のいずれでもよい。感光性樹脂としては、たとえば、ノボラック系の樹脂を用いることができ、市販品としては、東京応化工業株式会社の商品名ＴＭＭＲ−Ｓ２０００等を用いることができる。感光性接着剤としては、たとえば、エポキシ樹脂、エポキシ−アクリレート樹脂、アクリレート樹脂、ポリイミドシリコーン樹脂系などの接着剤を用いることができ、市販品としては、太陽インキ株式会社の商品名Ｕ−１００等を用いることができる。また、現像液としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を挙げることができる。
【００７０】
本工程を経ると、アクチュエーター構造体６０の上で感光性樹脂または感光性接着剤がパターニングされ、適宜加熱、光照射などを行って、図１２に示すような側壁部材７０が形成される。なお、側壁部材７０が感光性接着剤で形成される場合は、次の圧力室７２を形成する工程において、接着剤等を用いることなく、側壁部材７０とノズル板９０とを接合することができる。
【００７１】
また、本実施形態の側壁部材７０を形成する工程において、感光性接着剤に代えて、感光性接着シートを用いてもよい。この場合は、アクチュエーター構造体６０の振動板３０に感光性接着シートを貼付することにより、図１８の原料層７０ａと同様の層を形成することができる。感光性接着シート３６０としては、エポキシなどの材質で形成されたシートを挙げることができ、市販品としては、日東電工株式会社製の商品名Ｐ−３Ｙなどを挙げることができる。
【００７２】
以上のようにして、図１２に示すようなアクチュエーター構造体６０の振動板３０側に、側壁部材７０が形成される。上記のような感光性樹脂または感光性接着剤を用いる方法は、エッチング等の工程が不要で、非常に簡便である。そのため、液体噴射ヘッドの製造工程を従来のフォトリソグラフィー法による場合より簡略化できる。
【００７３】
この後、第１実施形態と同様にして、液体噴射ヘッド１００が製造される。
【００７４】
本実施形態の液体噴射ヘッドの製造方法は、圧力室７０の形成において、感光性樹脂または感光性接着剤を用いている。そのため、簡便なプロセスで液体噴射ヘッドを形成することができる。しかも、感光性接着剤を用いる場合は、封止板９０を設ける際の、側壁部材７０との間に接着剤等を設ける必要がない。したがって本実施形態の液体噴射ヘッドの製造方法によれば、信頼性の高い液体噴射ヘッドを提供することができる。
【００７５】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。たとえば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（たとえば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【００７６】
本発明にかかる液体噴射ヘッドの製造方法は、非常に簡便に圧力室を形成することができ、極めて効率よく液体噴射ヘッドを形成することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１…ダイシングライン、１０…基板、２０…犠牲層、３０…振動板、４０…圧電素子、
４２…下部電極、４４，４４ａ…圧電体層、４６，４６ａ…上部電極、５０…封止板、
５２…空洞、６０…アクチュエーター構造体、７０…側壁部材、７０ａ…原料層、
７２…圧力室、８０…テンプレート、８２…マスク、９０…ノズル板、９２…ノズル孔、
１００…液体噴射ヘッド、２００…フラット版、２１０…マスター版
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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