(57)【要約】【課題】基部から突出し、帯電粒子を含むインク等の溶液を突出側の先端に導き、この導かれた溶液を静電力を利用して吐出する溶液ガイドを有する静電型の液滴吐出ヘッド基板において、複数の溶液ガイドが正確に一定の間隔で２次元配列されたヘッド基板を効率よく作製する。【解決手段】ヘッド基板を作製する際、複数のインクガイドが基部から突出し、一列状に形成された複数のインクガイド列のインクガイド２２と犠牲層４０とを交互に積層した後、犠牲層４０を除去する。また、ヘッド基板を作製する際、インクガイドの形成予定領域と犠牲層７０とを交互に積層した積層部材を、１度のエッチング処理で所定の形状にパターニングした後、犠牲層７０を除去する。【選択図】図１
2005041046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板から突出し、帯電粒子を含む溶液を静電力を利用して吐出させるために前記溶液を突出側の先端に導く溶液ガイドを２次元配列した液滴吐出ヘッド基板の作製方法であって、
前記溶液ガイドおよび前記溶液ガイドの基部となる溶液ガイド形成層と所定の厚さを有するスペーサ層とを交互に積層して積層部材を形成するステップと、
前記積層部材の所定の領域を積層方向にエッチングすることで、積層された複数の前記溶液ガイド形成層を溶液ガイドが列状に配列された溶液ガイド列の形状に形状加工するステップと、
形状加工された前記溶液ガイド形成層の各層間に残存するスペーサ層を選択的に除去するステップと、を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド基板の作製方法。
【請求項２】
前記スペーサ層は、前記溶液ガイド形成層とともにエッチングする第１のスペーサ層と、この第１のスペーサ層と厚さが同じであって、エッチングされない第２のスペーサ層を有し、
前記第１のスペーサ層は、エッチング後、前記残存するスペーサ層として除去され、前記第２のスペーサ層は、前記溶液ガイドの基板の一部として残される請求項１に記載の液滴吐出ヘッド基板の作製方法。
【請求項３】
基板から突出し、帯電粒子を含む溶液を静電力を利用して吐出させるために前記溶液を突出側の先端に導く溶液ガイドを２次元配列した液滴吐出ヘッド基板の作製方法であって、
前記溶液ガイドが列状に配列された溶液ガイド列およびこの溶液ガイド列の基部を形成するように形状加工した溶液ガイド部材を作製するステップと、
作製された溶液ガイド部材の前記溶液ガイド列の領域に第１のスペーサ層を、前記溶液ガイドの基部の領域に第２のスペーサ層を、前記第１および第２のスペーサ層の表面が面一となるように形成し、この後、前記表面のうち、前記第１のスペーサ層の領域に別の溶液ガイド部材の溶液ガイド列を、前記第２のスペーサ層の領域に前記別の溶液ガイド部材の溶液ガイド列の基部をそれぞれ積層することで、複数の溶液ガイド部材が前記第１および第２のスペーサ層を介して複数積層された積層部材を形成するステップと、
前記積層部材のうち前記第１のスペーサ層を選択的に除去するステップと、を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド基板の作製方法。
【請求項４】
前記積層部材を形成するステップにおいて、前記溶液ガイド部材の溶液ガイドの配置位置を、前記溶液ガイド部材の積層方向からみて、前記溶液ガイド部材の隣り合う層間でずらして前記積層部材を形成する請求項３に記載の液滴吐出ヘッド基板の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板より突出し、帯電粒子を含むインク等の溶液を静電力を利用して吐出させるために溶液を突出側の先端に導く溶液ガイドが２次元配列した液滴吐出ヘッド基板の作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インク滴を吐出して記録媒体等に情報を記録するインクジェット記録装置として、発熱ヒータや圧電素子を利用したインクジェットプリンタが普及している。一方において、静電力を利用してインクを液滴として吐出する静電型インクジェット記録装置も提案されている。
【０００３】
下記特許文献１には、溶剤中に帯電した色剤成分を分散させたインクに静電力を作用させることにより、少なくとも色剤成分を含むインク滴を記録媒体に向けて飛翔させて記録媒体上に記録を行うインクジェット記録装置が開示されている。
【０００４】
特許文献１で開示されているインクジェット記録装置のインクジェットヘッド１は、図３に示すように制御電極基板４を有し、この制御電極基板４には基板貫通孔４ａが形成され、この基板貫通孔４ａの開口部の周りに制御電極５が形成されている。一方、基板貫通孔４ａのほぼ中心位置に、少なくとも先端部表面が導電性を有した突起状インクガイド３がヘッド基板２から突出するように配置され、インクＱを、表面張力により突起状インクガイド３の表面に沿って先端位置まで運ぶ。一方、制御電極５にはバイアス電圧源７および信号電圧源８が接続されており、バイアス電圧源７のバイアス電圧に信号電圧源８の電圧が加算された制御電圧が制御電極５に印加されると、インクガイド３の先端位置にあるインクが静電力の作用によりインク滴Ｒとして分離して、対向電極６上に配置された記録媒体Ｐに向けて吐出し、飛翔する。
当該文献では、図３に示す構成を１つのインク液滴を吐出するユニットとし、このユニットを２次元配列した構成を開示している。この場合、突起状インクガイド３は、図４や図５に示すように、２次元配列されて構成される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２３０６０８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に示すようなインクジェット記録装置は、突起状インクガイドを２次元配列したヘッド基板を有するが、このヘッド基板を１つの部材から切削、研磨等を行って形成することは、製造コストの点で量産化に適用できるものではない。
上記特許文献１では、図４に示すように、複数のインクガイド１０が共通する基部から突出して一方向に配列したインクガイド列１１〜１４を複数個並設することで、インクガイドを２次元配列することが開示されている。
しかし、この２次元配列のインクガイドを１次元配列されたインクガイド列からどのように組み立てるかについては開示されていない。特に、インクガイドからインク滴を吐出させて記録媒体上に所定の記録密度で記録するものであるため、インクガイド列間の間隔を正確に設定して配列することが要求される。
【０００７】
また、上記特許文献１では、図５に示すように、２次元配列されるインクガイド１０の基部は平板状の基板１５で構成され、基板１５が基部として複数のインクガイド１０によって共通化された構成を開示している。この場合、インクガイド１０は、基板１５に植設して形成される（特許文献１の  ［００３５］  ）。
しかし、インクガイドの、基板１５からの突出高さは数１０μ〜数１００μｍであり、このような小さなサイズのインクガイドを数１００〜数１０００個、基板１５の所定の位置に植設してヘッド基板を作製する方法は、長大な時間がかかり、しかも煩雑な作業となるため、量産化に適用できるものではない。
【０００８】
そこで、本発明は、基部から突出した突起状部分であって、帯電粒子を含むインク等の溶液を突出側の先端に導き、この導かれた溶液を静電力を利用して吐出する溶液ガイドを、有する静電型の液滴吐出ヘッド基板において、複数の溶液ガイドが正確に一定の間隔で２次元配列されたヘッド基板を効率よく作製することのできる液滴吐出ヘッド基板の作製方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、基板から突出し、帯電粒子を含む溶液を静電力を利用して吐出させるために前記溶液を突出側の先端に導く溶液ガイドを２次元配列した液滴吐出ヘッド基板の作製方法であって、前記溶液ガイドおよび前記溶液ガイドの基部となる溶液ガイド形成層と所定の厚さを有するスペーサ層とを交互に積層して積層部材を形成するステップと、前記積層部材の所定の領域を積層方向にエッチングすることで、積層された複数の前記溶液ガイド形成層を溶液ガイドが列状に配列された溶液ガイド列の形状に形状加工するステップと、形状加工された前記溶液ガイド形成層の各層間に残存するスペーサ層を選択的に除去するステップと、を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド基板の作製方法を提供する。
【００１０】
その際、前記スペーサ層は、例えば、前記溶液ガイド形成層とともにエッチングする第１のスペーサ層と、この第１のスペーサ層と厚さが同じであって、エッチングされない第２のスペーサ層を有し、前記第１のスペーサ層は、エッチング後、前記残存するスペーサ層として除去され、前記第２のスペーサ層は、前記溶液ガイドの基板の一部として残される。
【００１１】
さらに、本発明は、基板から突出し、帯電粒子を含む溶液を静電力を利用して吐出させるために前記溶液を突出側の先端に導く溶液ガイドを２次元配列した液滴吐出ヘッド基板の作製方法であって、前記溶液ガイドが列状に配列された溶液ガイド列およびこの溶液ガイド列の基部を形成するように形状加工した溶液ガイド部材を作製するステップと、作製された溶液ガイド部材の前記溶液ガイド列の領域に第１のスペーサ層を、前記溶液ガイドの基部の領域に第２のスペーサ層を、前記第１および第２のスペーサ層の表面が面一となるように形成し、この後、前記表面のうち、前記第１のスペーサ層の領域に別の溶液ガイド部材の溶液ガイド列を、前記第２のスペーサ層の領域に前記別の溶液ガイド部材の溶液ガイド列の基部をそれぞれ積層することで、複数の溶液ガイド部材が前記第１および第２のスペーサ層を介して複数積層された積層部材を形成するステップと、前記積層部材のうち前記第１のスペーサ層を選択的に除去するステップと、を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド基板の作製方法を提供する。
【００１２】
その際、前記積層部材を形成するステップにおいて、例えば、前記溶液ガイド部材の溶液ガイドの配置位置を、前記溶液ガイド部材の積層方向からみて、前記溶液ガイド部材の隣り合う層間でずらして前記積層部材を形成する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液滴吐出ヘッド基板の一実施例であるインクジェットヘッド基板の作製方法およびインクジェットヘッド基板について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
【００１４】
図１（ａ）〜（ｆ）は、インクガイドが８個基板に２次元配列したインクジェットヘッド基板の作製方法の一実施例を示す工程斜視図である。
図１（ａ）〜（ｆ）に示すインクジェットヘッド基板の作製方法で作製されるヘッド基板は、図５に示すように、先端が先鋭化されたインクガイド１０を基板１５上に一方向に配列したインクガイド列を、この配列方向と直交する方向に一定の間隔をあけて並設して一体的に形成したものである。
インクガイド１０は、例えば、突出高さが数１０〜数１００μｍであり、インクジェットヘッド基板は、互いに直交する２方向に、数１０〜数１００μｍの一定の間隔で規則的に配列されたものである。
【００１５】
このインクジェットヘッド基板の上方には、前述した図３に示すような、各インクガイド（３）の周りを囲むように基板貫通孔（４ａ）が設けられた制御電極板（４）が配置され、この基板貫通孔（４ａ）から各インクガイド（３）の先端が突出している。制御電極基板（４）の基板貫通孔（４ａ）の周りには、各インクガイド１０の先端に表面張力によって導かれてインクのメニスカスが形成される。そして、このインクを静電力を用いて吐出させるように基板貫通孔（４ａ）の周りに制御電極（５）が設けられている。
【００１６】
図５に示すようなインクガイドが２次元配列したインクジェットヘッド基板の作製は、まず、図１（ａ）に示すように、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂またはセラミック等からなるシート状の板部材をフォトリソグラフィ等を用いて形状加工することで、またはプレス成形することによって、所定の形状に加工したインクガイド部材２０を作製する。具体的には、先鋭部２２ａを持った複数のインクガイド２２を一方向に等間隔で配列したインクガイド列と、各インクガイドの突出する基部を共通化した基部２１とを形成するように形状加工される。必要に応じて、インクガイド２２の表面には導電性を付与する導電膜が被着される。基部２１は、以降で述べる処理が終了すると基板５０（図１（ｆ）参照）の一部となる部分である。
図１（ａ）では、３つのインクガイド２２がインクガイド列として形成されるが、本発明においては、インクガイド列中のインクガイドの列数は限定されない。
【００１７】
次に、図１（ｂ）に示すように、基部２１の領域に基部２１と同一材料で形成された基板形成層３０（第２のスペーサ層）を積層し一体化するとともに、インクガイド２２の領域に、基板形成層３０の表面と面一となるように犠牲層４０（第１のスペーサ層）を積層する。犠牲層４０は、例えば、感光性レジスト等の樹脂系レジストが用いられ、例えば、スクリーン印刷法を用いて積層される。また、感光性レジストがドライフィルムレジストである場合、貼り合わせによって行う。一方、基板形成層３０は、例えばセラミックス材料が用いられる場合、基板形成層３０となる板状部材の貼り合わせによって積層する。この場合、積層される犠牲層４０および基板形成層３０の厚さは、特に正確に設定される。これは、インクガイド２２を配列したインクガイド列の間隔を正確に定めることで、インクガイドを正確に２次元配置するためである。
【００１８】
次に、図１（ｃ）に示すように、面一となった基板形成層３０と犠牲層４０の表面に別途作製されたインクガイド部材２０を、インクガイド２２の列が犠牲層３０の領域に、基部２１が基板形成層３０の領域に来るように載置する。このとき、載置されるインクガイド２２は、積層方向からみて、インクガイド２２の配置位置が下層にあるインクガイド部材２０のインクガイド２２の配置位置とずれるように設定される。
【００１９】
さらに、図１（ｄ）に示すように、配置されたインクガイド部材２０の上に、基板形成層３０および犠牲層４０を積層する。積層方法は、図１（ｂ）に示す方法と同様であり、基部２１の領域に基部２１と同一材料で形成された基板形成層３０を積層し一体化するとともに、インクガイド２２の領域に、基板形成層３０の表面と面一となるように犠牲層４０を積層する。
この後、図１（ｅ）に示すように、面一となった基板形成層３０と犠牲層４０の表面に別途作製されたインクガイド部材２０を、インクガイド２２の列が犠牲層３０に、基部２１が基板形成層３０に来るように載置する。このとき、載置されるインクガイド２２の配置位置は、積層される部材の厚さ方向からみて、第１の層として配置されたインクガイド２０の配置位置と重なっており（同一の位置にあり）、第２の層として配置されたインクガイド部材２０のインクガイド２２の配置位置とずれている。すなわち、千鳥配列状にインクガイド２２が配置されている。
このようにして、インクガイド部材２０と、基板形成層３０および犠牲層４０とが交互に積層された積層部材が作製される。本実施例では、インクガイド部材２０を３層に積層するものであるが、本発明では、３層に限定されず、４層、５層・・・等複数の層に積層することができる。
【００２０】
最後に、インクガイド列の形成領域に位置する犠牲層４０を、基板形成層３０を保持したまま選択的に除去する。例えば、犠牲層４０に感光性レジストを用いる場合、エッチング液に浸すことにより容易に除去することができる。
こうして、図１（ｆ）に示すように、基板５０から突出したインクガイド２２が複数配列されたインクガイド列が、このインクガイド列におけるインクガイドの配列方向と直交する方向に一定の間隔で正確に並列配置されたヘッド基板を効率よく作製することができる。
【００２１】
上記実施例では、インクガイド部材２０をインクガイド列に形状加工後、この形状加工されたインクガイド部材２０を基板形成層３０および犠牲層４０の上に積層するものである。しかし、本発明においては、形状加工前の板状のインクガイド部材を基板形成層３０および犠牲層４０に積層後、この板状のインクガイド部材に対して形状加工を行って、インクガイド２１の列および基部２１を形成してもよい。形状加工は、例えば、サンドブラストやレーザ加工等を用いる。
【００２２】
このように、複数のインクガイド２２からなるインクガイド列を備えるインクガイド部材２０を一定の厚さを有する犠牲層４０をスペーサとして挟みながら積層するので、インクガイド列を一定の間隔で正確に配置することができ、インクガイドの２次元配置が正確に実現できる。また、犠牲層４０および基板形成層３０の厚さを変えるだけで、インクガイド列の列間隔を容易に調整することもできる。しかも、インクガイドの配置位置をインクガイド部材の各層間でずらすことができるので、隣り合うインクガイドの距離を自由に変えることができ、インク滴の吐出密度を自在に変更することができる。
【００２３】
図２（ａ）〜（ｈ）は、本発明の液滴吐出ヘッド基板の作製方法の別の実施例であって、インクガイドが９個基板に２次元配列したインクジェットヘッド基板の作製方法を示す工程斜視図である。以下、図２（ａ）〜（ｈ）を用いて具体的に説明する。
【００２４】
まず、図２（ａ）に示すように、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂またはセラミック等からなる板部材６０を用意する。板部材６０は、複数のインクガイドが基部から突出したインクガイド列を形成する部材である。
次に、図２（ｂ）に示すように、板部材６０の基板形成予定領域に板部材６０と同一材料で形成された基板形成層（第２のスペーサ）３０を積層し、板部材６０と一体化する。一方、インクガイド形成予定領域に犠牲層（第１のスペーサ層）７０を積層する。このとき基板形成層３０と犠牲層７０の表面が面一となるように積層する。犠牲層７０は、例えば、感光性レジスト等の樹脂系レジストが用いられる。積層は、例えば、スクリーン印刷法によって行う。シート状部材を積層する場合、シート状部材の貼り合わせによって行う。積層される犠牲層７０および基板形成層３０の厚さは、特に正確に設定される。これは、後述する形状加工により形成されるインクガイド列の列間隔を正確に設定するためである。
【００２５】
次に、図２（ｃ）に示すように、面一となった犠牲層７０と基板形成層３０の表面に、板部材６０を積層する。
さらに、図２（ｄ）に示すように、板部材６０の基板形成予定領域に基板形成層３０を、インクガイド形成予定領域に犠牲層７０を積層し、基板形成層３０と犠牲層７０の表面が面一となるように積層する。この積層は、図２（ｂ）に示す積層と同様のものである。積層された基板形成層３０は板部材６０と一体化される。
さらに、面一となった基板形成層３０と犠牲層７０の表面に、図２（ｅ）に示すように、板部材６０を形成する。こうして、板部材６０と、基板形成層３０および犠牲層７０とを交互に積層して積層部材を作製する。
この後、図２（ｆ）に示すように、インクガイド列の形状を成した突出部９２ａを有するマスク層９０を載置する。
【００２６】
この後、図２（ｇ）に示すように、作製された積層部材の所定の領域を積層方向にサンドブラスト加工によりエッチングすることで、犠牲層７０を介して積層された複数の板部材６０をインクガイド列の形状に形状加工する。
サンドブラスト加工の替わりに、レーザ加工によってインクガイド列を形状加工してもよい。少なくとも、犠牲層７０を介して積層された板状部材６０を一度のエッチング加工するものであればよく、エッチングの種類は特に制限されない。
【００２７】
最後に、形状加工されたインクガイドの間に残存する犠牲層７０を、基板形成層３０を保持したまま選択的に除去する。例えば、犠牲層７０に感光性レジストを用いる場合、エッチング液に浸すことにより犠牲層７０を容易に除去することができる。
こうして、図２（ｈ）に示すように、基部から複数のインクガイドが突出したインクガイド列が、このインクガイド列におけるインクガイドの配列方向と直交する方向に一定の間隔で正確に並列配置されたヘッド基板を作製することができる。本実施例では、基板およびインクガイドとなる板部材６０を複数層積層して、一度にエッチング加工によりインクガイドの形状加工を行うので、一定の間隔で配置されたインクガイド列を並設することができ、この結果インクガイドを所定の位置に正確に２次元配置することができる。
さらに、必要に応じて、インクガイド２２の表面に導電性を付与する導電膜がメッキ等により被着される。
【００２８】
図２（ａ）〜（ｈ）では、３つのインクガイドをインクガイド列として形成したものであるが、本発明においては、インクガイド列中のインクガイドの数は限定されない。
また、本実施例では、インクガイドを形成するためにシート状の板状部材をインクガイド形成層として用いたが、インクガイドを形成する部材はスクリーン印刷等を用いてインクガイド形成層を形成してもよい。
【００２９】
このように、本実施例では、インクガイド形成層となる板部材を犠牲層を介して積層することで積層部材を作製し、この積層部材の所定の領域を積層方向に一度にエッチングすることで、積層された複数の板状部材６０の層をインクガイド列の形状に形状加工する。さらに、形状加工された板状部材６０の層の各層間に残存する犠牲層７０を選択的に除去し、インクジェットヘッド基板を作製する。このため、従来のように別個に作製された一方向に並ぶインクガイド列を正確に位置合わせを行って組み立てる組み立て工程が不要となる。この結果、複数のインクガイドが正確に一定の間隔で２次元配列されたヘッド基板を効率よく作製することができる。また、犠牲層７０および基板形成層３０の厚さを変えるだけで、インクガイド列の列間隔も容易に調整することができる。
【００３０】
以上、本発明の液滴吐出ヘッド基板の作製方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。例えば、本発明は、溶液として画像等を記録するインクの他に、様々な溶液を用いることもできる。
【００３１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明は、溶液ガイド層とスペーサ層（犠牲層）を交互に積層して溶液ガイド列の列間隔を定めることができるので、インクガイド等の複数の溶液ガイドが正確な位置に、しかも一定の間隔で２次元配列されたヘッド基板を効率よく作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の液滴吐出ヘッド基板の作製方法の一例であるインクジェットヘッド基板の作製方法の一例を示す工程斜視図である。
【図２】（ａ）〜（ｈ）は、本発明の液滴吐出ヘッド基板の作製方法の一例であるインクジェットヘッド基板の作製方法の他の例を示す工程斜視図である。
【図３】従来のインクジェット記録装置のインクジェットヘッドの概略構成図である。
【図４】従来のインクジェットヘッドにおけるインクガイドを示す斜視図である。
【図５】従来のインクジェットヘッドおよび本発明の液滴吐出ヘッド基板の作製方法を用いて作製されるインクガイドヘッド基板を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  インクジェットヘッド
２  ヘッド基板
３  インクガイド
４  制御電極基板
５  制御電極
６  対向電極
７  バイアス電圧源
８  信号電圧源
１０，２２  インクガイド
１１〜１４  インクガイド列
１５，５０  基板
２０  インクガイド部材
２１  基部
２２ａ  先鋭部
３０  基板形成層
４０，７０  犠牲層
６０  板状部材
９０  マスク層
【図１】
2005041046.tif 000003
【図２】
2005041046.tif 000004
【図３】
2005041046.tif 000005
【図４】
2005041046.tif 000006
【図５】
2005041046.tif 000007