(57)【要約】【課題】液体吐出ヘッドの耐久性、耐液性等を改善する。【解決手段】液体吐出ヘッドの素子基板１１上には吐出エネルギー発生手段である発熱抵抗体１２および絶縁層１１ａが設けられる。絶縁層１１ａ上に液体流路である液体加圧室１４および吐出口１６を形成する液体加圧室構造部材１３は、有機物を含有しない金属酸化物の成形材料による塗布層を、常温または５００℃以下の加熱によって硬化させたものである。金属酸化物はシリコン基板等に対する密着性が良好で、有機物を含まないために耐久性に優れており、また、インク等液体の種類を限定しないために、液体吐出ヘッドの適用範囲を拡大できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー発生手段と、該エネルギー発生手段に対応して液体流路を構成する液体流路構造部材とを有し、前記エネルギー発生手段が発生するエネルギーによって前記液体流路内の液体を吐出口から吐出する液体吐出ヘッドであって、前記液体流路構造部材が、金属酸化物を主成分とし有機物含有量が５ｗｔ％以下である層からなることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記層の熱膨張係数が０．５×１０-6〜２０×１０-6／℃の範囲であることを特徴とする請求項１記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
エネルギー発生手段が、電気熱変換素子または電気機械変換素子であることを特徴とする請求項１または２記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
金属酸化物が、シリコン、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、およびマグネシウムのうちのいずれか１つの金属酸化物、あるいはそれらの混合物であることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
液体流路構造部材に近接している部材の少なくとも１つがシリコン基板であることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
エネルギー発生手段が発生するエネルギーによって液体流路内の液体を吐出口から吐出する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
除去可能な樹脂層を設ける工程と、
除去可能な樹脂層をパターニングすることで液体流路形状のパターンを形成する工程と、
パターン上に、金属酸化物を主成分とする成形材料を塗布して層を形成する工程と、
前記層を硬化させて、金属酸化物を主成分とし有機物含有量が５ｗｔ％以下である液体流路構造部材を形成する工程と、
液体流路構造部材内のパターンを除去して液体流路を形成する工程と、を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記パターンは溶出または燃焼によって除去することを特徴とする請求項６記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出データに基づいて液体を吐出し画像を形成するインクジェットプリンタ等の液体吐出記録装置に搭載される液体吐出ヘッドおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出ヘッドの一般的な使用形態として、パソコンなどの印刷装置として用いられるインクジェットプリンタがある。
【０００３】
インクジェットプリンタは印字性能がよく、取り扱いが簡単、構成が簡単であるため低コストで製造できるなどの理由から広く普及している。このインクジェットプリンタには、熱エネルギーによってインク等の液体中に気泡を発生させ、その気泡による圧力波により液滴を吐出させるもの、静電力により液滴を吸引吐出させるもの、圧電素子のような振動子による圧力波を利用したもの等、種々の方式がある。
【０００４】
近時、カラーのインクジェットプリンタが普及してきたが、その画像形成性能の向上、その中でも特に高解像度化および高速画像形成などの性能の向上が求められており、例えば液体吐出ヘッドのノズル（吐出口）の高密度化や液体吐出ヘッドの長尺化により、これらの課題を解決するということが盛んに行われている。さらには、液体吐出ヘッドの高密度化、長尺化の極限の形態として、画像形成幅に対して同等以上の画像形成可能な幅を持つマルチノズルタイプの液体吐出ヘッド構造を目指すことが行われている。
【０００５】
電気熱変換素子に熱エネルギを発生させることで熱作用面に膜沸騰を生じさせ、液体内に気泡を形成し、液体を吐出させるサーマルインクジェット方式の液体吐出ヘッドの構成は、シリコン基板などで形成された素子基板上に電気熱変換素子である発熱抵抗体が形成され、発熱抵抗体上には保護膜として無機絶縁層が設けられ、さらに、密着性を向上させるための密着層を介して、液体加圧室を形成する樹脂層等によって液体加圧室構造部材が形成されている。
【０００６】
発熱抵抗体は、液体吐出データに基づいて電圧を印加されることにより、発熱し、接触している液体に膜沸騰を生じさせて、液体内に気泡を形成し、液体加圧室内にある液体を押圧し、吐出口より液体を吐出させる。
【０００７】
このサーマルインクジェット方式の液体吐出ヘッドの製造方法は、例えば、特許文献１において開示されているように、発熱抵抗体が配設された素子基板上に液体加圧室等の流路形状を形成するための第１のネガ型感光性樹脂材料層を形成した後、第１のネガ型感光性樹脂材料と吸収波長の異なる第２のネガ型感光性樹脂材料を用いて液体加圧室等の流路を形成する構造部材を作成する。しかしながら、このような構成の液体吐出ヘッドにおいては、液体加圧室等の流路の構造部材として、上記のような樹脂材料が使用されているため、樹脂材料の耐液性の問題から、吐出可能な液体の種類が制限され、また、製造工程において、素子基板と液体加圧室等の構造部材である樹脂材料の熱膨張率の違いから、素子基板と樹脂材料との接合部に内部応力が発生し、製品の使用期間中に接合部の剥離等によるトラブルが発生してしまうという問題点がある。
【０００８】
図８は、電気機械変換素子である圧電／電歪素子を用いたタイプの液体吐出ヘッドを示すもので、液体供給室２０５に連通した液体加圧室２０４を有する流路基板２０３と、液体加圧室２０４に連通した吐出口２０６を有するノズルプレート２０７とを備え、液体加圧室２０４上に振動板２０１および圧電／電歪素子２０２が積層されている。このような構成において、圧電／電歪素子２０２に所定の電圧を印加して振動板２０１に振動を発生させて液体加圧室２０４内のインク等の液体を圧縮することにより、ノズルプレート２０７の吐出口２０６から液滴を吐出させる。
【０００９】
流路基板２０３は、シリコン基板、ガラス、金属板、あるいは樹脂材料などを用いて、機械加工、金型加工、半導体製造プロセスのエッチング加工等により液体加圧室２０４や液体供給室２０５の溝形状を加工したものである。
【００１０】
流路基板２０３には、振動板２０１と、下部電極２０２ａ、圧電／電歪膜２０２ｂ、上部電極２０２ｃで構成された圧電／電歪素子２０２が、接合または直接成膜などにより形成されており、液体加圧室２０４は、液体の流路抵抗を調整する絞り流路２０８を介して液体供給室２０５に繋がっている。
【００１１】
圧電／電歪素子２０２は、液体吐出データに基づいて上部電極２０２ｃと下部電極２０２ａとの間に印加された電界により、振動板２０１、流路基板２０３の上壁を介して液体加圧室２０４内の液体を加圧し、吐出口２０６より吐出する。その後液体加圧室２０４には、液体供給室２０５より絞り流路２０８を通って液体が供給され再び液体吐出が可能な状態となり、吐出データに基づいた液体吐出が繰り返されることで画像形成が可能な構成となっている。
【００１２】
このような圧電／電歪素子を用いたタイプの液体吐出ヘッドにおいてノズルの高密度化等を実現するために、例えば、特許文献２には、液体加圧室を構成する液体加圧室構造部材として、結晶方位（１１０）面を表面とし、これと直交する第１の（１１１）面と、該第１の（１１１）面と約７０度の傾きを持つ第２の（１１１）面と、前記表面の（１１０）面と約３５度の傾きを持つ第３の（１１１）面とで構成されるシリコン基板を用いたものが開示されている。
【００１３】
このようにシリコン基板等の、半導体製造プロセスを用いて加工できる基板材料を用いたときには、一般的には、ノズルプレートまたは振動板などの近接部材との接合部において、有機系接着材を用いた接合や拡散接合、または静電接合などによる接合が行われることとなる。これらの接合方法は、例えば、有機系接着材による接合においては、その耐熱性に問題があり、接合後に行われる製造工程に対して有機材料の熱的分解温度はもとより、その軟化温度に達してしまうと、製造工程中に接合部のずれや剥離を起こしてしまうことがあり、また製品の使用時においても、有機系接着材の耐薬品性の問題から液体吐出ヘッドで吐出できる液体が制限されてしまい、さらには、使用耐久性においても、他の構造部材に対するヤング率の違いから応力が接合部に集中してしまうことや、有機系接着材の耐久性の問題から充分であるとはいえなかった。
【００１４】
また、拡散接合については、装置が大型化することと、処理条件が高温になるため、素材間の熱膨張係数を合わせなければならないなどの制約があり、静電接合についても、これと同様の制約がある。
【００１５】
また、例えば特許文献３には、型材としてノズル孔、液体流通路、液体圧力室、液体供給口等の形状を感光性樹脂で成型し、グリーンシートを複数枚積層させ、焼成工程を経てノズル孔と液体流通路と液体圧力室と液体供給口の形状を形成するセラミック部品の製造方法が提案されている。しかしながらこの方法では、グリーンシートの焼成温度が１０００℃以上と高温であり、焼成後の収縮率が大きくて、微細な高密度ノズルを有する液体吐出ヘッドには向かないという問題がある。
【特許文献１】特許第２６９４０５４号公報
【特許文献２】特開平７−２７６６２６号公報
【特許文献３】特公平７−８５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、液体流路の構造材が、いかなる使用状況においても素子基板などの接合部において剥離等の不良を発生することなく、従って吐出性能の信頼性が高く耐久性に優れており、しかもノズルの高密度化や長尺化等にも低コストで対応できる液体吐出ヘッドおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するため、本発明の液体吐出ヘッドは、エネルギー発生手段と、該エネルギー発生手段に対応して液体流路を構成する液体流路構造部材とを有し、前記エネルギー発生手段が発生するエネルギーによって前記液体流路内の液体を吐出口から吐出する液体吐出ヘッドであって、前記液体流路構造部材が、金属酸化物を主成分とし有機物含有量が５ｗｔ％以下である層からなることを特徴とする。
【００１８】
前記層の熱膨張係数が０．５×１０-6〜２０×１０-6／℃の範囲であるとよい。
【００１９】
エネルギー発生手段が、電気熱変換素子または電気機械変換素子であるとよい。
【００２０】
金属酸化物が、シリコン、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、およびマグネシウムのうちのいずれか１つの金属酸化物、あるいはそれらの混合物であるとよい。
【００２１】
液体流路構造部材に近接している部材の少なくとも１つがシリコン基板であるとよい。
【００２２】
本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、エネルギー発生手段が発生するエネルギーによって液体流路内の液体を吐出口から吐出する液体吐出ヘッドの製造方法であって、除去可能な樹脂層を設ける工程と、除去可能な樹脂層をパターニングすることで液体流路形状のパターンを形成する工程と、パターン上に、金属酸化物を主成分とする成形材料を塗布して層を形成する工程と、前記層を硬化させて、金属酸化物を主成分とし有機物含有量が５ｗｔ％以下である液体流路構造部材を形成する工程と、液体流路構造部材内のパターンを除去して液体流路を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００２３】
前記パターンは溶出または燃焼によって除去するとよい。
【発明の効果】
【００２４】
金属酸化物を主成分とする成形材料を、液体流路形状のパターンを形成した素子基板等に塗布し、常温または５００℃以下の温度で熱硬化させることで、金属酸化物塗布層からなる液体流路構造部材を形成する。
【００２５】
このように実質的に有機物を含まない金属酸化物塗布層からなる液体流路構造部材は、素子基板等に用いるシリコン基板との密着性が良好でしかもそれ自体の機械的強度が高く、従って耐久性に優れており、しかもインク等液体の種類を限定しないため液体吐出ヘッドの適用範囲を拡大することができる。
【００２６】
また、一般的なコーティング法を用いて液体流路構造部材を形成することができるため、低コストであり、かつ、塗布量を調整するだけで、液体吐出ヘッドの小型化のために液体流路構造部材の厚さを薄くすることも自在である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は第１の実施の形態による液体吐出ヘッドを示すもので、シリコン基板などを母材とする素子基板１１上に電気熱変換素子（吐出エネルギー発生手段）である発熱抵抗体１２が形成されている。発熱抵抗体１２上には保護膜として絶縁層１１ａが設けられており、さらに、密着性を向上させるための密着層を介して液体流路構造部材である液体加圧室構造部材１３が設けられている。液体加圧室構造部材１３に形成された液体流路である液体加圧室１４には、素子基板１の液体供給路１５からインク等液体が供給される。
【００２８】
発熱抵抗体１２は、液体吐出データに基づいて電圧を印加されることにより、発熱し、接触している液体に膜沸騰を生じさせて、液体内に気泡を形成し、液体加圧室１４の液体を押圧し、吐出手段である吐出口１６より液体を吐出させる。その後液体加圧室１４には、液体供給路１５から新たな液体が供給され、再び液体吐出が可能な状態となり、吐出データに基づいた液体吐出が繰り返されることで画像形成が可能な構成となっている。
【００２９】
図４は第２の実施の形態による液体吐出ヘッドを示すもので、同図の（ａ）に示す構成では、液体流路である液体加圧室５４を備えた液体流路構造部材である液体加圧室構造部材５３に吐出口５６が形成され、液体加圧室５４に面して振動板５１および圧電／電歪素子５２が配設されている。このような構成において、圧電／電歪素子５２に所定の電圧を印加して振動板５１に振動を発生させ、液体加圧室５４内のインク等の液体を圧縮することにより吐出口５６から液滴を吐出させる。あるいは図４の（ｂ）に示すように、吐出口５６を有するノズルプレート５７を液体加圧室構造部材５３と別体とし、液体加圧室構造部材５３を作成後に接合する構成でもよい。
【００３０】
圧電／電歪素子５２の圧電／電歪膜５２ｂは、液体吐出データに基づいて上部電極５２ｃと下部電極５２ａとの間に印加された電界により、振動板５１を介して液体加圧室５４内の液体を加圧し、吐出口５６より吐出する。その後液体加圧室５４には、絞り流路５８を通って液体が供給され再び液体吐出が可能な状態となり、吐出データに基づいた液体吐出が繰り返されることで画像形成が可能な構成となっている。
【００３１】
上記の液体吐出ヘッドにおいて、液体加圧室構造部材１３、５３は、金属酸化物を主成分とする成形材料を用いて塗布工程と硬化工程とによって形成されたものであり、硬化工程後の有機物の含有量が５ｗｔ％以下、より好ましくは１ｗｔ％以下、さらに好ましくは０．５ｗｔ％以下であって、実質的に有機物を含まない、耐久性に優れた金属酸化物塗布層である。
【００３２】
このように、液体流路である液体加圧室を構成する構造材が、塗布工程と硬化工程とによって形成され、硬化後の成分が実質的に有機物を含まない金属酸化物であるため、近接する他の構造部材との密着力に優れており、製品の使用期間中において液体流路構造部材である液体加圧室構造部材の剥離が発生することのない優れた液体吐出ヘッドを提供できる。また、その製造工程においても、より低温で寸法精度のよい液体加圧室構造部材を簡便に製作することが可能となる。
【００３３】
液体加圧室構造部材とは、図１に示すサーマルインクジェットタイプの液体吐出ヘッドにおいては、素子基板と近接して吐出する液体を囲む構造部材をさす。図１に示したサーマルインクジェットタイプの液体吐出ヘッド以外にも、例えば、吐出口を別途形成するために、ＳＵＳ基板などに吐出口を設けた、いわゆるノズルプレートを用いた構成もある。この場合は、ノズルプレートと素子基板、またそれら２つの部材に近接し、液体加圧室を形成する部材であって、ヘッド構造体の機械的強度を決める構造部材がそれにあたる。
【００３４】
液体加圧室構造部材に接合される部材としては、例えば、前述したサーマルインクジェットタイプの液体吐出ヘッドにおける素子基板、圧電／電歪素子を用いたタイプの液体吐出ヘッドにおける振動板や、あらゆるタイプの液体吐出ヘッドにおけるノズルプレートなどが挙げられる。
【００３５】
塗布工程と硬化工程とによって形成可能な、セラミックの成形材料の主成分である金属酸化物としては、例えば、シリコン、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、鉄、コバルト、ニツケル、リチウムなどのいずれか１つの金属酸化物、あるいはアルミノシリケート（珪酸アルミナ）などの多元金属化合物、またはそれらの混合物を用いることができる。好ましくは、シリコン、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、あるいはマグネシウムのいずれか１つの金属酸化物、あるいはそれらの混合物である。
【００３６】
液体加圧室構造部材の有機物含有量の測定方法としては、加熱重量分析装置（ＴＧＡ）を用いて行うことができる。測定条件としては、２５℃（室温）から４００℃までの昇温を５℃／ｍｉｎのレートで行い、その重量減少分で有機物含有量の測定を行うことができる。
【００３７】
また、液体加圧室構造部材の成形後の熱膨張係数が０．５×１０-6〜２０×１０-6／℃であることが好ましい。これによって、液体加圧室構造部材の形成時、または形成後の製造プロセスにおける加熱工程を経ても、近接する構造部材との剥がれが発生することなく、その使用耐久性においても優れた液体吐出ヘッドを提供することが可能となる。
【００３８】
本発明は、様々なタイプの液体吐出ヘッドにおいて適用可能であるが、前述したサーマルインクジェットタイプの液体吐出ヘッド、圧電／電歪素子を用いたタイプの液体吐出ヘッド以外にも、液体を加圧可能な液体加圧室を持ち、その液体加圧室内を加圧し、吐出を行うタイプの液体吐出ヘッドであれば適応可能であり、たとえば静電方式の液体吐出ヘッドにおいても適応可能であるが、特にサーマルインクジェット方式の液体吐出ヘッドにおいては、液体加圧室構造部材の塗布工程における塗布厚みを薄くできるため、より小型化が容易となり、また、圧電／電歪素子を用いたタイプの液体吐出ヘッドにおいては、他の方式と比較して液体加圧室構造部材の機械的強度や、近接する部材との接合力がより重要であるため、本発明を好適に適用できる。
【００３９】
上記の液体吐出ヘッドの製造方法は、溶解可能または燃焼可能な樹脂層を設ける工程と、前記樹脂層をパターニングして液体加圧室形状のパターンを形成する工程とを有し、金属酸化物を主成分とする成形材料をパターン上に塗布して硬化させ、前記液体加圧室形状のパターンを溶出または燃焼させて液体加圧室を形成する。
【００４０】
溶解可能または燃焼可能な樹脂層を設ける工程とは、サーマルインクジェット方式では、発熱部を有する素子基板に樹脂層を塗布あるいはラミネート処理等により作製する工程である。
【００４１】
使用される溶解可能または燃焼可能な樹脂としては、パターニング可能な感光性樹脂が好適に使用できる。パターニング可能な感光性樹脂としては、一般的にポジ型、ネガ型、またはポジ、ネガ両性型に分類することができる。ポジ型感光性材料としては、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）およびその誘導体、ポリオレフィンスルホン、ニトロセルローズ、ＰＭＩＰＫ（ポリメチルイソプロピルキトン）、ノボラック樹脂、ポリ（ｔ−Ｂｏｃスチレン）、などが挙げられる。またネガ型感光性材料としては、ＣＭＳ（クロロメチル化ポリスチレン）、ＣＰＭＳ（ポリクロロメチルスチレン）、ＣＰＳ（ポリ（ｐ−クロロスチレン））環化ゴム樹脂、ポリエポキシ、ポリビニルフェノールなどが挙げられる。
【００４２】
また、溶解可能または燃焼可能な樹脂層を設ける方法としては、スピンコート法、ロールコート法、静電スプレー法、スクリーン印刷法などの、コート法のほかに、感光性材料を塗布したドライフィルムを作製し転写するラミネート法などを用いることができる。
【００４３】
溶解可能または燃焼可能な樹脂層をパターニングして液体加圧室形状のパターンを形成する工程とは、上記樹脂層に露光処理等により潜像を形成し、現像する工程である。ここで、潜像とは、樹脂層中に作製される溶解性の差を有する目視出来ない像あるいは、粘弾性の差を有する目視出来ない像などを意味し、後の現像処理によりパターンが作成できる像である。現像工程は、現像液を用いたウェット処理あるいはピールアパート処理、サンドブラスト処理、ボッシュプロセス等のドライ処理を用いることができる。
【００４４】
金属酸化物を主成分とする成形材料とは、金属酸化物が分散・溶解された溶液である。塗布方法としては、上記樹脂層を形成する場合の塗布方法と同じ方法を選択することができる。用いられる金属酸化物としては、前述した材料で粒子状あるいは板状のもの等が好適に用いられる。
【００４５】
塗布された金属酸化物の成形材料は、５０℃から５００℃の範囲で加熱し熱硬化させる。硬化工程の前に乾燥工程として２５℃（室温）から１５０℃の範囲で加熱を行っても構わない。また、室温状態で硬化可能な場合もあり、このときには塗布工程後の室温放置により成形材料の硬化が行われる。
【００４６】
前記金属酸化物塗布層による液体加圧室構造部材を形成した後に、溶解可能な樹脂のパターンであれば、有機溶剤、酸またはアルカリ溶液などの液体を用いて樹脂層を溶解除去して、液体加圧室を形成し、必要であればさらにその後溶解した前記樹脂をよりよく液体加圧室から除去するために、前記樹脂を溶解させた液体と同一または異なる液体によるリンス処理を行う。燃焼可能な樹脂のパターンであれば、大気中または酸素を多く含む雰囲気中において、２００℃以上で加熱して燃焼、除去し、液体加圧室を形成し、必要であれば、燃焼残渣を取り除くために、エアブローを行ったり、有機溶剤、酸またはアルカリ溶液または水などの液体を用いたリンス処理を行う。この工程は、金属酸化物の成形材料を硬化する工程中に行われてもよい。
【実施例１】
【００４７】
図１に示す液体吐出ヘッドを図２に示す方法で製造する。図１の液体吐出ヘッドは、素子基板１１、素子基板１１上に形成された発熱抵抗体１２、発熱抵抗体１２と図示しない信号配線間の絶縁のための絶縁層１１ａ、および液体加圧室構造部材１３を備えており、液体加圧室構造部材１３は、液体加圧室１４および吐出口１６を有し、素子基板１１には液体供給路１５が形成されている。
【００４８】
まず、図２の（ａ）に示すシリコン基板からなる素子基板１１に、（ｂ）に示すように、液体を吐出するエネルギーを発生させる発熱抵抗体１２と配線が形成される。すなわち、シリコン基板上に熱酸化膜（二酸化シリコン）を熱酸化法で形成し、発熱抵抗体層（ハフニウムボライド）と配線層（アルミ）を順次スパッタや蒸着等で成膜し、フォトリソグラフィ技術を使用して、発熱抵抗体層および配線層（アルミ）をパターニングし、液体吐出ヘッドの発熱抵抗体１２と配線とを形成する。
【００４９】
次に、図２の（ｃ）に示すように、絶縁層１１ａとして二酸化シリコン膜や窒化シリコン膜をスパッタで形成し、フォトリソグラフィ技術を使用して、絶縁保護膜を形成する。
【００５０】
本実施例においては、シリコン基板を用いたが、素子基板１１を形成する材料については、その他の発熱抵抗体層等の機能部を形成可能であれば、半導体基板等いかなる材料を用いてもかまわない。ただし、液体吐出ヘッドの長尺化への対応、発熱抵抗体層等の形成方法、コスト等を考慮すればシリコン基板が好ましい。また、発熱抵抗体、配線、絶縁層の材料、製造方法についても、本発明において限定されるものではなく、その性能を発現できるものであればいかなる材料、製造方法を用いてもかまわない。
【００５１】
なお、図１および図２においては、１個の液体吐出ヘッドの素子基板１１を断面で示しているが、実際の素子基板は複数のノズルが並んだヘッドチップが大判のシリコン基板上に複数作り込まれている。
【００５２】
次に、図２の（ｄ）に示すように、発熱抵抗体１２、絶縁層１１ａが形成された素子基板１１上に、液体加圧室１４のパターンを形成する溶解可能な樹脂としてのポジ型感光性材料を以下のように処方し、溶液をＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シート上に塗布し乾燥させて１０μｍ厚のドライフィルムとしたものをラミネートにより転写し、樹脂層Ｒ1 を形成した。
【００５３】
・末端がアセチル化されたｏ−フタルアルデヒド樹脂    １００部
・トリスルホニウム・ヘキサフルオロアセネート            ２部
・メチルイソブチルケトン                            ６００部
【００５４】
次いで、図２の（ｅ）に示すように、キヤノン製マスクアライナーＰＬＡ５２０（コールドミラーＣＭ２９０）にてマスクＭ1 を介して液体加圧室形状のパターンの形成のための露光を行ったあと減圧乾燥を行い、同図の（ｆ）に示すように、露光部の樹脂をガス化し、パターン樹脂Ｐ1 を形成した。感光性材料を使用する場合においては、液体加圧室形状のパターンを形成する樹脂は溶解可能であるため、ポジ型レジストあるいは溶解性変化型のネガ型レジストの使用が可能である。
【００５５】
樹脂層Ｒ1 の形成方法としては、上記のように、感光性樹脂材料を適当な溶剤に溶解し、ＰＥＴ等のフィルム上に塗布、乾燥してドライフィルムを作成し、これをラミネートすることにより形成することが好ましいが、他の塗工方法としては、スピンコートやスクリーン印刷法等の手段にて形成することが可能である。
【００５６】
次に、図２の（ｇ）に示すように、金属酸化物であるアルミナを主成分とするセラミック成形材料であるアロンセラミックスＤ（東亜合成株式会社製）を用い、スピンコート法により金属酸化物層１３ａを１５μｍ厚に塗布し、８０℃で１時間乾燥処理し、さらに１２０℃で１時間３０分加熱処理したあと放冷した。さらに、図２の（ｈ）に示すように、マスクＭ2 としてＮｉ膜を用い、同図の（ｉ）に示すように、ドライエッチング法により、吐出口１６を形成した。マスクＭ2 として使用したＮｉ膜はそのままであってもよいし、図２の（ｊ）に示すように、除去してもかまわない。
【００５７】
次に、図２の（ｋ）に示すように、素子基板１１にウェットエッチングにより、液体供給路１５を形成した後、同図の（ｌ）に示すように、溶解可能なパターン樹脂Ｐ1 をメチルイソブチルケトンで溶解し、液体加圧室１４を形成した。このようにして、サーマルインクジェットタイプの液体吐出ヘッドを作成した。
【００５８】
本実施例で作成したサーマルインクジェットタイプの液体吐出ヘッドについて、その使用耐久性を見るため、以下に示す処方のインクを用い吐出耐久試験を行った。また液体加圧室構造部材の有機物含有量を調べるため、成分分析を加熱重量分析装置（ＴＧＡ）で行った。これらの結果を末尾の表１に示す。表１のインク吐出耐久試験結果の欄においては、吐出耐久試験において液体加圧室構造部材の剥がれについての実用レベルに対する評価として、優れているものに○、実用レベルに達していないものに×の記号を付記している。
【００５９】
フードブラック            ２ｗｔ％
ジエチレングリコール    １０ｗｔ％
チオジグリコール          ５ｗｔ％
エタノール                ５ｗｔ％
水                      ７８ｗｔ％
【実施例２】
【００６０】
本実施例は、図１に示す液体吐出ヘッドを図３に示す工程によって製造したものである。
【００６１】
図３の（ａ）〜（ｃ）に示す工程は、実施例１と同様に行った。次に、図３の（ｄ）に示すように、発熱抵抗体１２、絶縁層１１ａが形成された素子基板１１上に、液体加圧室１４のパターンを形成する溶解可能な樹脂として、以下に示す処方のネガ型感光性材料をスピンコート法により塗布し、次いで、１２０℃にて２０分間プリベークした後、樹脂層Ｒ2 を1０μｍ厚に形成した。
【００６２】
・塩素化ゴム（バーロンＳ−５、ハーキュレス製）    ２０  部
・ペンタエリストールトリアクリレート              ２０  部
・２−ｔ−ブチルアントラキノン                    ２．０部
・ジクロロメタン                                ２００  部
【００６３】
次に、図３の（ｅ）に示すように、液体加圧室形状のパターンを形成する部分にマスクＭ3 を施し、潜像形成を行ったあと、ジクロロメタンで現像を行い、同図の（ｆ）に示すように液体加圧室形状のパターン樹脂Ｐ2 を形成した。
【００６４】
次に、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シート上に、上記と同じネガ型感光性材料をスピンコート法により塗布し、乾燥させて５μｍ厚のドライフィルムとしたものを、ラミネートにより転写し、図３の（ｇ）に示す樹脂層Ｒ3 を形成し、同図の（ｈ）、（ｉ）に示すように、液体加圧室形状のパターンの形成と同様に、マスクＭ4 を介して、パターン露光、現像を行い、吐出口形状の溶解可能なパターン樹脂Ｐ3 を形成した。
【００６５】
次に、図３の（ｊ）に示すように、金属酸化物であるマイカ（主成分  珪酸アルミナ）を主成分とするセラミック成形材料であるレズボンド９０７（CONTRONICS社社製）の希釈液を用い、スピンコート法により塗布した後、常温で放置し、乾燥、硬化させ金属酸化物層２３ａを２０μｍ厚に形成した。次に、金属酸化物層２３ａの上面を研磨加工し、図３の（ｋ）に示すように、吐出口形状のパターン樹脂Ｐ3 を露出させた。
【００６６】
それ以降は、実施例１と同様に、図３の（ｌ）に示す液体供給路１５の形成後、７０℃に加熱しながら３規定塩酸水溶液を用いて、液体加圧室形状および吐出口形状のパターン樹脂Ｐ2 、Ｐ3 を溶解した後、ジクロロメタンを用いてリンス処理を行い、同図の（ｍ）に示すように液体吐出ヘッドを形成した。
【００６７】
本実施例によるサーマルインクジェットタイプの液体吐出ヘッドについて、その使用耐久性を見るため、実施例１で示した処方のインクを用い吐出耐久試験を行い、また、液体加圧室構造部材の有機物含有量を調べるため、成分分析を加熱重量分析装置（ＴＧＡ）で行なった結果を表１に示す。
【実施例３】
【００６８】
図４の（ａ）に示す圧電／電歪材料を用いたタイプの液体吐出ヘッドを図５に示す方法で製造した。
【００６９】
図４の（ａ）において、吐出エネルギー発生手段である圧電／電歪素子５２は、振動板５１に積層された下部電極５２ａ、圧電／電歪膜５２ｂ、上部電極５２ｃで構成されている。振動板５１上には、液体加圧室構造部材５３が配設され、液体加圧室５４、吐出口５６等が形成されている。
【００７０】
図５の（ａ）に示すように、圧電／電歪膜５２ｂ等を成膜するための成膜基板５０として、０．５ｍｍ厚のＭｇＯ（酸化マグネシウム）基板を用い、同図の（ｂ）に示すように、圧電／電歪膜５２ｂとなるＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）をスパッタ法により３μｍ厚に成膜した後、同図の（ｃ）に示すように、下部電極５２ａおよび図示しない信号線となるＰｔ（白金）をスパッタ法により２００ｎｍ厚に成膜した。その後、図５の（ｄ）に示すように、振動板５１として、ＺｒＯ2 （酸化ジルコニウム）をスパッタ法により５μｍ厚に成膜した。
【００７１】
次に、図５の（ｅ）〜（ｍ）において、液体加圧室５４のパターンを形成するための溶解可能な樹脂層Ｒ4 の膜厚を８０μｍ、吐出口５６のパターンを形成するための溶解可能な樹脂層Ｒ5 の膜厚を２０μｍ、金属酸化物層５３ａの膜厚を１２０μｍとしたこと以外は、実施例２による図３の（ｄ）〜（ｌ）までの工程と同様にして、液体加圧室形状、吐出口形状を有するパターン樹脂Ｐ4 、Ｐ5 を形成し、図５の（ｍ）に示す液体加圧室構造部材５３を形成した。
【００７２】
図５の（ｎ）に示すように、ＭｇＯ基板からなる成膜基板５０をリン酸酸性溶液でエッチング除去した後、同図の（ｏ）に示すように、上部電極５２ｃを２００ｎｍ厚に成膜した。次に、図５の（ｐ）に示すように、圧電／電歪素子５２のパターニングを行い、同図の（ｑ）に示すように、絞り流路５８を形成した。
【００７３】
そして図５の（ｒ）に示すように、溶解可能なパターン樹脂Ｐ4 、Ｐ5 を除去して液体加圧室５４および吐出口５６を形成し、液体吐出ヘッドを作成した。
【００７４】
本実施例で作成した圧電／電歪膜を用いたタイプの液体吐出ヘッドについて、その使用耐久性を見るため、実施例１で示した処方のインクを用い吐出耐久試験を行い、また、液体加圧室構造部材の有機物含有量を調べるため、成分分析を加熱重量分析装置（ＴＧＡ）で行なった結果を表１に示す。
【実施例４】
【００７５】
図４の（ｂ）に示す圧電／電歪膜を用いたタイプの液体吐出ヘッドを図６に示す方法で製造した。
【００７６】
図４の（ｂ）に示す液体吐出ヘッドは、吐出エネルギー発生手段である圧電／電歪素子５２を有し、振動板５１上に積層された下部電極５２ａ、圧電／電歪膜５２ｂ、上部電極５２ｃで構成されている。圧電／電歪膜５２ｂ、上部電極５２ｃ等は複数の液体加圧室５４に対応してそれぞれパターニングされている。液体加圧室構造部材５３は液体加圧室５４の主な構成部材であり、吐出口５６はノズルプレート５７に形成されている。
【００７７】
図６の（ａ）〜（ｇ）の工程は、実施例３における図５の（ａ）〜（ｇ）と同様に行った。次に、図６の（ｈ）に示すように、液体加圧室構造部材５３となる、金属酸化物の成形材料として、シリカを主成分とするセラミック成形材料であるアロンセラミックスＣ（東亜合成株式会社製）を用いて、スピンコート法により塗布し、８０℃で１時間乾燥処理し、さらに１２０℃で１時間３０分加熱処理させたあと放冷し、金属酸化物層５３ａを１００μｍ厚に形成した。
【００７８】
次に、図６の（ｉ）に示すように、金属酸化物層５３ａの上面を研磨加工し、液体加圧室形状のパターン樹脂Ｐ4 を露出させ、同図の（ｊ）に示すように、上記セラミック成形材料を２μｍの厚さで塗工したＳＵＳ製の吐出口５６が形成されたノズルプレート５７を貼り合わせ、８０℃で１時間乾燥処理し、さらに１２０℃で１時間３０分加熱処理したあと放冷し、接合を行った。
【００７９】
図６の（ｋ）〜（ｏ）の工程は、実施例３による図５の（ｎ）〜（ｒ）に示す工程と同様に行い、液体吐出ヘッドを作成した。
【００８０】
本実施例で作成した圧電／電歪膜を用いたタイプの液体吐出ヘッドについて、その使用耐久性を見るため、実施例１で示した処方のインクを用い吐出耐久試験を行い、また、液体加圧室構造部材の有機物含有量を調べるため、成分分析を加熱重量分析装置（ＴＧＡ）で行った結果を表１に示す。
【００８１】
（比較例）
実施例４における構成の液体吐出ヘッドを製造する工程で、溶解可能な樹脂層として、実施例１において使用した樹脂を使い、液体加圧室構造材料として、以下に示す処方の樹脂材料を用いて、ノズルプレートを接合する接着剤にはエポキシ樹脂接着剤を用いたこと以外は、実施例４と同様にして圧電／電歪膜を用いたタイプの液体吐出ヘッドを作成した。
【００８２】
本比較例で作成した液体吐出ヘッドについて、その使用耐久性を見るため、実施例１で示した処方のインクを用い吐出耐久試験を行った結果を表１に示す。
【００８３】
・エポキシ樹脂（ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂）    １００部
・光カチオン重合開始剤（４，４−ジ−ブチルフェニルヨード
ニウムヘキサフルオロアンチモネート）                          １部
・シランカップリング剤（日本ユニカー社製Ａ−１８７）          １０部
・メチルイソブチルケトン／キシレン混合溶媒                  １１０部
【００８４】
【表１】
2005186528.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００８５】
表１から実施例１〜４の液体吐出ヘッドは、シリコン基板と液体加圧室構造部材との密着性が良好で耐久性に優れた液体吐出ヘッドであることが判る。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】第１の実施の形態による液体吐出ヘッドを示す模式断面図である。
【図２】図１の液体吐出ヘッドを製造するための製造方法を示す工程図である。
【図３】図１の液体吐出ヘッドを製造するための別の製造方法を示す工程図である。
【図４】第２の実施の形態による液体吐出ヘッドとその変形例を示す模式断面図である。
【図５】図４の（ａ）に示す液体吐出ヘッドを製造するための製造方法を示す工程図である。
【図６】図４の（ｂ）に示す液体吐出ヘッドを製造するための製造方法を示す工程図である。
【図７】一従来例による液体吐出ヘッドを示すもので、（ａ）はその一部を破断して示す部分斜視図、（ｂ）は断面図である。
【符号の説明】
【００８７】
１１、５１    素子基板
１２    発熱抵抗体
１３、２３、５３    液体加圧室構造部材
１４、５４    液体加圧室
１５    液体供給路
１６、５６    吐出口
５１    振動板
５２    圧電素子
５７    ノズルプレート
５８    絞り流路
【図１】
2005186528.tif 000004
【図２】
2005186528.tif 000005
【図３】
2005186528.tif 000006
【図４】
2005186528.tif 000007
【図５】
2005186528.tif 000008
【図６】
2005186528.tif 000009
【図７】
2005186528.tif 000010