特許 7601088 インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-09

(45)【発行日】2024-12-17

(54)【発明の名称】インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/14 20060101AFI20241210BHJP

   B41J 2/16 20060101ALI20241210BHJP

【ＦＩ】

B41J2/14 607

B41J2/14 613

B41J2/14 305

B41J2/16 307

B41J2/16 301

B41J2/16 507

B41J2/16 517

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022507971

(86)(22)【出願日】2020-03-19

(86)【国際出願番号】 JP2020012361

(87)【国際公開番号】W WO2021186682

(87)【国際公開日】2021-09-23

【審査請求日】2022-12-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000001270

【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001254

【氏名又は名称】弁理士法人光陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中島 晃治

(72)【発明者】

【氏名】江口 秀幸

【審査官】高松 大治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０５１０７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０３０３３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１４３１６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２３７５２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０７１７２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０６４９７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０８０９４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／０１－２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

インクを吐出する複数のノズル孔を有するノズル板と、
前記複数のノズル孔に各々連通する複数のインク室を分離する隔壁部と、
前記複数のインク室の一面をなす振動板と、
前記振動板の前記複数のインク室の外側にそれぞれ接する圧電素子と、
を備え、
前記隔壁部の前記インク室の壁面が前記振動板と接する位置の所定の基準位置からのずれ量は、前記複数のインク室の基準幅に対して１．０％以下であり、
前記ノズル板は、前記インク室の前記振動板と対向する面をなし、
前記隔壁部は金属であり、
前記インク室は、前記ノズル板の側から前記振動板の側への高さ方向に、当該高さ方向に垂直な断面視での形状が一様かつ前記断面視でサイズ又は形状が互いに異なる複数の領域を有し、
前記複数の領域は、最も前記振動板の側の領域の高さが最小である、
インクジェットヘッド。

【請求項2】

前記金属には、少なくともニッケルが含まれる請求項１記載のインクジェットヘッド。

【請求項3】

前記隔壁部は、電気めっき厚膜である請求項１又は２記載のインクジェットヘッド。

【請求項4】

基板上に、第１導電膜と、圧電体膜と、複数のインク室にそれぞれ応じた開口部分を有する絶縁パターンと、第２導電膜を含む振動板層とを順番に形成する第１形成ステップ、
前記基板に垂直な方向から見た平面視で、前記開口部分の内側に第１めっきレジストパターンにより第１領域を規定し、規定された前記第１領域上を少なくとも一部含む範囲に第２めっきレジストパターンにより第２領域を規定して、前記第１領域及び前記第２領域をそれぞれ含む前記複数のインク室の間を隔てる隔壁部をめっきにより形成する第２形成ステップ、
前記基板を除去した後、前記第１導電膜及び前記圧電体膜をそれぞれパターンエッチングして、前記複数のインク室に応じた圧電素子を形成する第３形成ステップ、
を含む、インクジェットヘッドの製造方法。

【請求項5】

前記第２形成ステップでは、規定された前記第１領域の周囲に前記隔壁部の第１層を形
成した後、規定された前記第２領域の周囲に前記隔壁部の第２層を形成する、請求項４記載のインクジェットヘッドの製造方法。

【請求項6】

前記第２形成ステップでは、前記第１めっきレジストパターンの範囲が露光されたネガ型の第１レジスト膜上にネガ型の第２レジスト膜を形成し、平面視で前記第１めっきレジストパターンの範囲に内包される範囲を前記第２めっきレジストパターンの範囲として露光し、現像された前記第１めっきレジストパターン及び前記第２めっきレジストパターンのいずれにも被覆されていない部分に対して前記隔壁部を形成する、請求項４記載のインクジェットヘッドの製造方法。

【請求項7】

前記第２形成ステップでは、前記第１めっきレジストパターンの範囲を残して露光されたポジ型の第１レジスト膜上にポジ型の第２レジスト膜を形成し、平面視で前記第１めっきレジストパターンの範囲を内包する範囲を前記第２めっきレジストパターンの範囲として残して前記第２レジスト膜を露光し、現像された前記第１めっきレジストパターン及び前記第２めっきレジストパターンのいずれにも被覆されていない部分に対して前記隔壁部を形成する、請求項４記載のインクジェットヘッドの製造方法。

【請求項8】

前記第１めっきレジストパターン及び前記第２めっきレジストパターンは、ドライフィルムレジストにより形成される、請求項４～７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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

多数のノズルを有し、各々インクを吐出させるインクジェットヘッドがある。ノズルに連通する圧力室に貯留されたインクに対し、圧力変動を付与することでインクを射出する。インクジェットヘッドとしては、圧力室の壁面を変形させる圧電素子を備え、当該圧電素子に対して所望の変形量に応じた電圧を印加することで、変形量に応じた分量及び速度でインクを射出させるものがある。

【0003】

吐出させるインクの速度及び分量を正確に定めるには、各部が正確に形成される必要がある。特許文献１には、複数の圧力室を区分する隔壁と、圧電素子の変形に応じて振動する振動板の隔壁との接触部分とを同一の主成分として、隔壁を電気めっき法によって形成する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－０４５８７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、隔壁を電気めっき法で形成するには、非常に大きな膜厚のレジストパターンを必要とするため、当該レジストパターンの精度を十分に得るのが難しく、インクの吐出特性がばらつきやすいという課題がある。

【0006】

この発明の目的は、より精度よく安定してインクを吐出させることができるインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
インクを吐出する複数のノズル孔を有するノズル板と、
前記複数のノズル孔に各々連通する複数のインク室を分離する隔壁部と、
前記複数のインク室の一面をなす振動板と、
前記振動板の前記複数のインク室の外側にそれぞれ接する圧電素子と、
を備え、
前記隔壁部の前記インク室の壁面が前記振動板と接する位置の所定の基準位置からのずれ量は、前記複数のインク室の基準幅に対して１．０％以下であり、
前記ノズル板は、前記インク室の前記振動板と対向する面をなし、
前記隔壁は金属であり、
前記インク室は、前記ノズル板の側から前記振動板の側への高さ方向に、当該高さ方向に垂直な断面視での形状が一様かつ前記断面視でサイズ又は形状が互いに異なる複数の領域を有し、
前記複数の領域は、最も前記振動板の側の領域の高さが最小である、
インクジェットヘッドである。

【0011】

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記金属には、少なくともニッケルが含まれる。

【0012】

また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記隔壁部は、電気めっき厚膜である。

【0013】

また、請求項４記載の発明は、
基板上に、第１導電膜と、圧電体膜と、複数のインク室にそれぞれ応じた開口部分を有する絶縁パターンと、第２導電膜を含む振動板層とを順番に形成する第１形成ステップ、
前記基板に垂直な方向から見た平面視で、前記開口部分の内側に第１めっきレジストパターンにより第１領域を規定し、規定された前記第１領域上を少なくとも一部含む範囲に第２めっきレジストパターンにより第２領域を規定して、前記第１領域及び前記第２領域をそれぞれ含む前記複数のインク室の間を隔てる隔壁部をめっきにより形成する第２形成ステップ、
前記基板を除去した後、前記第１導電膜及び前記圧電体膜をそれぞれパターンエッチングして、前記複数のインク室に応じた圧電素子を形成する第３形成ステップ、
を含む、インクジェットヘッドの製造方法である。

【0014】

また、請求項５記載の発明は、請求項４記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記第２形成ステップでは、規定された前記第１領域の周囲に前記隔壁部の第１層を形成した後、規定された前記第２領域の周囲に前記隔壁部の第２層を形成する。

【0015】

また、請求項６記載の発明は、請求項４記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記第２形成ステップでは、前記第１めっきレジストパターンの範囲が露光されたネガ型の第１レジスト膜上にネガ型の第２レジスト膜を形成し、平面視で前記第１めっきレジストパターンの範囲に内包される範囲を前記第２めっきレジストパターンの範囲として露光し、現像された前記第１めっきレジストパターン及び前記第２めっきレジストパターンのいずれにも被覆されていない部分に対して前記隔壁部を形成する。

【0016】

また、請求項７記載の発明は、請求項４記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記第２形成ステップでは、前記第１めっきレジストパターンの範囲を残して露光されたポジ型の第１レジスト膜上にポジ型の第２レジスト膜を形成し、平面視で前記第１めっきレジストパターンの範囲を内包する範囲を前記第２めっきレジストパターンの範囲として残して前記第２レジスト膜を露光し、現像された前記第１めっきレジストパターン及び前記第２めっきレジストパターンのいずれにも被覆されていない部分に対して前記隔壁部を形成する。

【0017】

また、請求項８記載の発明は、請求項４～７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、
前記第１めっきレジストパターン及び前記第２めっきレジストパターンは、ドライフィルムレジストにより形成される。

【発明の効果】

【0018】

本発明に従うと、インクジェットヘッドからより精度よく安定してインクを吐出させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本実施形態のインクジェットヘッドの構造を示す断面図である。

【図2A】隔壁部と振動板との境界部分について説明する図である。

【図2B】隔壁部と振動板との境界部分について説明する図である。

【図2C】隔壁部と振動板との境界部分について説明する図である。

【図3A】インクジェットヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図3B】インクジェットヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図3C】インクジェットヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図4A】インクジェットヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図4B】インクジェットヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図4C】インクジェットヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図4D】インクジェットヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図5A】インクジェットヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図5B】インクジェットヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図5C】インクジェットヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図5D】インクジェットヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図6A】インクジェットヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図6B】インクジェットヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図6C】インクジェットヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図7A】インクジェットヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図7B】インクジェットヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図8A】インクジェットヘッドの製造方法の一部の変形例１を示す断面図である。

【図8B】インクジェットヘッドの製造方法の一部の変形例１を示す断面図である。

【図8C】インクジェットヘッドの製造方法の一部の変形例１を示す断面図である。

【図8D】インクジェットヘッドの製造方法の一部の変形例１を示す断面図である。

【図9A】インクジェットヘッドの製造方法の一部の変形例１を示す断面図である。

【図9B】インクジェットヘッドの製造方法の一部の変形例１を示す断面図である。

【図9C】インクジェットヘッドの製造方法の一部の変形例１を示す断面図である。

【図10A】インクジェットヘッドの製造方法の一部の変形例２を示す断面図である。

【図10B】インクジェットヘッドの製造方法の一部の変形例２を示す断面図である。

【図10C】インクジェットヘッドの製造方法の一部の変形例２を示す断面図である。

【図10D】インクジェットヘッドの製造方法の一部の変形例２を示す断面図である。

【図11A】インクジェットヘッドの製造方法の一部の変形例２を示す断面図である。

【図11B】インクジェットヘッドの製造方法の一部の変形例２を示す断面図である。

【図11C】インクジェットヘッドの製造方法の一部の変形例２を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態のインクジェットヘッド１００の構造を示す断面図である。なお、ここでは、１つのノズル孔２１に対応する部分のみを示すが、インクジェットヘッド１００は、複数のノズル孔２１を有し、適宜な配置間隔及び配列パターンで並んでいる。

【0021】

インクジェットヘッド１００は、圧電素子１１と、絶縁パターン１３と、振動板１４と、隔壁部１５と、保護膜１６と、ノズル板２０などを備える。

【0022】

ノズル板２０は、インクを吐出するノズル孔２１を有する。ノズル板２０の材質は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）であるが、これに限られない。例えば、ＳＵＳ、シリコン（Ｓｉ）基板、又はＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板などであってもよい。

【0023】

振動板１４、隔壁部１５及びノズル板２０で囲まれる範囲が圧力室１５５（インク室）をなす。以下では、図１に合わせて振動板１４が圧力室１５５の上面（一面）、ノズル板２０が圧力室１５５の下面、隔壁部１５が圧力室１５５の側面として説明する。各圧力室１５５は、ノズル板２０のいずれかのノズル孔２１に連通する。また、図１の断面に垂直な方向には、図示略のインク流路があり、圧力室１５５に連通している。振動板１４が図１の上下方向に振動することで、圧力室１５５内のインクに圧力変動を付与する。

【0024】

隔壁部１５は、複数の圧力室１５５を各々分離する。ここでは、隔壁部１５は、金属であり、例えば、Ｎｉめっき層である。あるいは、隔壁部１５は、Ｎｉとコバルト（Ｃｏ）、プラチナ（Ｐｔ）、又は鉄（Ｆｅ）などとの合金であってもよい。これらによる隔壁部１５は、例えば、電気めっき厚膜である。また、隔壁部１５は、圧力室１５５のサイズ又は形状、ここでは、図１の左右方向についての幅が互いに異なる複数（ここでは２つ）の領域が、上下方向（高さ方向）に重なった形状である。ここでは、圧力室１５５の振動板１４の側（上側）の第１領域１５５１が狭く（隔壁部１５の第１層１５１の隙間が狭く）、ノズル板２０の側（下側）の第２領域１５５２が広く（隔壁部１５の第２層１５２の隙間が広く）なっているが、これに限られない。また、第１層１５１（最も振動板１４の側）の上下方向についての厚みは狭く（第１領域１５５１の厚みが最小）、第２層１５２の厚みは、圧力室１５５の必要な厚みに応じて適宜定められてよい。圧力室１５５の形状は、特には限られないが、第１層１５１及び第２層１５２が中心位置の等しい円柱形状であってもよい。あるいは、圧力室１５５は、半円柱の間に角柱部分が組み合わされた形状などであってもよい。

【0025】

振動板１４は、下部電極層１４１と、絶縁層１４２と、Ｎｉシード層１４３とを有する積層構造である。振動板１４は、圧力室１５５を挟んでノズル板２０と対向して位置する。下部電極層１４１は、上部電極１１１とで圧電部材１１２を挟み込み、両電極間の電位差に応じて圧電部材１１２を変形させる。下部電極層１４１は、導電性部材であり、例えば、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、Ｎｉ、イリジウム（Ｉｒ）、プラチナ（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）などが挙げられる。下部電極層１４１は、複数の圧電部材１１２に対して共通に広がる膜状構造であり、共通の電位が印加される共通電極である。

【0026】

絶縁層１４２は、例えば、Ｓｉの酸化物層や各種樹脂層などであり、下部電極層１４１と隔壁部１５とを電気的に分離する。Ｎｉシード層１４３は、振動板１４に対して隔壁部１５を後述のように電気めっきで生成する際の電極となり、隔壁部１５を適切に固着させながら形成するための薄膜層である。

【0027】

振動板１４は、圧電素子１１（圧電部材１１２）の変形に応じて変形して振動を生じる。隔壁部１５の剛性が大きいので、振動板１４の振動は、隔壁部１５の縁を節としたものとなる。

【0028】

絶縁パターン１３は、振動、変形していない状態の振動板１４（後述の基板５０）に対して垂直にインクジェットヘッド１００の上方（図１の上側）から見た平面視で、圧力室１５５の第１領域１５５１を内包する範囲に対応する開口パターンを有する。絶縁パターン１３は、例えば、シリコン酸化物層（ＳｉＯ_２）や各種樹脂層である。

【0029】

圧電素子１１は、上部電極１１１、圧電部材１１２及び下部電極層１４１を有する。すなわち、下部電極層１４１は、圧電素子１１及び振動板１４の両方に含まれる。圧電素子１１は、振動板１４上（下部電極層１４１が境界）、すなわち、振動板１４に対し、圧力室１５５の反対側に接する。

【0030】

圧電部材１１２は、上部電極１１１及び下部電極層１４１の間で印加される電圧に応じて変形する。圧電部材１１２としては、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などが挙げられる。圧電部材１１２は、絶縁パターン１３の開口パターン内で、かつ平面視で圧力室１５５の第１領域１５５１に内包される範囲に各々位置している。

【0031】

上部電極１１１は、圧電部材１１２の上側面に接して各々位置する導電性部材であり、各圧電部材１１２に個別に電圧を印加する個別電極である。上部電極１１１は、平面視で圧電部材１１２と略同一か又は小さいサイズの相似形状であってよい。上部電極１１１は、例えば、ＩｒやＰｔなどである。圧電部材１１２及び上部電極１１１の形状は、例えば、上記圧力室１５５の形状と相似かつ中心位置の等しい円板形状であってよい。

【0032】

保護膜１６は、インクジェットヘッド１００の圧電部材１１２及び上部電極１１１の上方及び各圧電部材１１２の間の領域を埋め込んで保護する。保護膜１６は、例えば、樹脂などである。

【0033】

ここで、上述のように、隔壁部１５の第１層１５１の縁が振動板１４の振動の節となるので、この位置精度が低いと共振周波数などが変化して精度のよい振動が生じない。そこで、本実施形態のインクジェットヘッド１００の製造方法では、隔壁部１５の第１層１５１の縁を精度よく定める。

【0034】

図２Ａ～図２Ｃは、隔壁部１５と振動板１４との境界部分について説明する図である。
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、振動板１４上の圧力室基板に厚い隔壁部１５を残すようにエッチングを行う場合、隔壁部１５の圧力室１５５の側壁（壁面）が振動板１４と接触する位置（角部）まで一様な平面にならず、図２Ａのように削り残しによる裾引き１５０１が生じたり、図２Ｂのように底面に沿って側壁が削りすぎとなる底括れ１５０２が生じたりする。その結果、振動板１４の振動の両端が設計位置からずれて、振動特性、すなわちノズルごとのインク吐出特性が均一にならない。

【0035】

本実施形態のインクジェットヘッド１００では、上述したように隔壁部１５が２層構造となっており（図２Ｃ）、各層の厚み、特に振動板１４と接する第１層１５１の厚みを全体の厚みと比較して薄くすることで、隔壁部１５の形状、特に、角部の位置の精度を向上させる。すなわち、角部の位置の本来設計された隔壁位置ｎ０（所定の基準位置）からのずれ量やばらつきを低下させ、これにより、両端の隔壁位置ｎ０間の距離（基準幅）に対する両端の隔壁位置間の距離のずれ量も減少させる。

【0036】

次に、インクジェットヘッド１００の製造方法について説明する。
上述のように、隔壁部１５の第１層１５１の縁が振動板１４の振動の節となるので、この位置精度が低いと共振周波数などが変化して精度のよい振動が生じない。そこで、本実施形態のインクジェットヘッド１００の製造方法では、隔壁部１５の第１層１５１の縁を精度よく定める。

【0037】

図３Ａ～図７Ｂは、本実施形態のインクジェットヘッド１００の製造工程を示す断面図である。この断面は、図１に示したインクジェットヘッド１００の断面と同一である。

【0038】

図３Ａに示すように、まず、基板５０上に導電体層５１１（第１導電膜）を形成し、次いで、導電体層５１１上に圧電体層５１２（圧電体膜）を形成する。導電体層５１１は、上部電極１１１となる部分であり、上部電極１１１の材料、例えば、Ｉｒ、Ｐｔなどである。圧電体層５１２は、圧電部材１１２となる部分である。

【0039】

次に、圧電体層５１２上に絶縁パターン１３が形成される（図３Ｂ）。上述のように絶縁パターン１３は、後で圧電体層５１２をパターンエッチングして形成される圧電部材１１２を内包する位置に合うように配置される。絶縁パターン１３は、周知の技術、例えば、圧電体層５１２上にシリコン酸化物層を形成した後、レジスト層を塗布し、開口パターンに合わせて露光及び現像して生じた開口部分のシリコン酸化物をパターンエッチングするなどにより得られてよい。または、絶縁パターン１３は、感光性永久レジストを開口パターンに合わせて露光現像し、硬化することで得られてもよい。開口の縁は傾斜面となっていてもよい。これにより、この後に形成される下部電極層１４１、絶縁層１４２及びＮｉシード層１４３が連続的に形成されやすい。

【0040】

絶縁パターン１３及び開口内の圧電体層５１２の表面に沿って、順番に下部電極層１４１（第２導電膜）、絶縁層１４２及びＮｉシード層１４３が形成される（図３Ｃ）。振動板１４をなすこれら３層（まとめて、第２導電膜を含む振動板層）は、複数の絶縁パターン１３の開口部分の位置をまたいで連続的な層構造であってよい。図３Ａ～図３Ｃが本実施形態の製造方法の第１形成ステップを構成する。

【0041】

振動板１４のＮｉシード層１４３上にフォトレジスト膜６３１が形成される。フォトレジスト膜６３１には、ここでは、所定の厚さのネガ型のドライフィルムレジストが利用され、第１領域１５５１の高さに応じた所望の厚さになるように、複数枚が積層されてもよい。また、圧力室１５５の第１領域１５５１に合わせてマスクパターン７３１が定められる（図４Ａ）。フォトレジスト膜６３１が露光、現像されて、露光部分が第１領域１５５１に対応する（規定する）第１めっきレジストパターン３１として生成される（図４Ｂ）。

【0042】

第１めっきレジストパターン３１が残っていない部分（第１めっきレジストパターン３１の周囲）に対して隔壁部１５の第１層１５１が形成される（図４Ｃ）。第１層１５１は、第１めっきレジストパターン３１の厚さと同一厚さとなるように、例えば、電気めっきにより金属膜が形成される。その後、第１めっきレジストパターン３１が除去される（図４Ｄ）。

【0043】

その後、第１めっきレジストパターン３１が除去された部分を埋め込み、さらに、第１層１５１上の厚みが適宜定められたフォトレジスト膜６３２が形成されて、圧力室１５５の第２領域１５５２に対応する部分に合わせたマスクパターン７３２が定められる（図５Ａ）。マスクパターン７３２の開口範囲は、マスクパターン７３１の開口範囲を内包（平面視で少なくとも一部を含む）する。例えば、マスクパターン７３２の開口範囲は、マスクパターン７３１の開口範囲と中心位置が等しく半径の大きい円形である。フォトレジスト膜６３２が露光、現像されて露光部分が第１領域１５５１及び第２領域１５５２に対応する（規定する）第２めっきレジストパターン３２として生成される（図５Ｂ）。

【0044】

第２めっきレジストパターン３２が残っていない部分（第２めっきレジストパターン３２の周囲）に対して隔壁部１５の第２層１５２が形成される（図５Ｃ）。第２層１５２は、第２めっきレジストパターン３２の厚さと同一の厚さとなるように、例えば、電気めっきにより金属厚膜が形成される。ここでは、第２層１５２の方が第１層１５１よりも厚い。その後、第２めっきレジストパターン３２が除去される（図５Ｄ）。これら図４Ａ～図５Ｄの各処理が、本実施形態の製造方法の第２形成ステップを構成し、隔壁部１５が形成される。

【0045】

上記の構造物から基板５０が除去される（図６Ａ）。この図６Ａ以降では、構造物の上下が図５Ｄまでと反転されている。露出された導電体層５１１をパターンエッチングして、各上部電極１１１を形成する（図６Ｂ）。上部電極１１１の範囲として、圧力室１５５の第１層部分に内包されるようにパターンエッチングが行われればよい。次いで、圧電体層５１２がパターンエッチングされて圧電部材１１２とされる。これにより、圧電素子１１が得られる（図６Ｃ）。図６Ｂ及び図６Ｃが本実施形態の製造方法の第３形成ステップを構成する。

【0046】

上部電極１１１、圧電部材１１２及び絶縁パターン１３が完全に覆われるように保護膜１６が形成される（図７Ａ）。ノズル板２０が隔壁部１５の第２層１５２に接合される（図７Ｂ）。ノズル板２０の接合は、接着部材、例えば、樹脂系のものなどにより行われてよい。その後、適宜上部電極１１１及び下部電極層１４１への電気配線の接合や、図示略のインク流路へインクを供給するインク室などの接合が従来周知の技術に従って行われてよい。

【0047】

なお、上記では、図４Ｄで第１めっきレジストパターン３１が除去されてからフォトレジスト膜６３２が形成されて、第２層１５２が形成されたが、第１めっきレジストパターン３１を除去せずにフォトレジスト膜６３２が形成され、第２層１５２が形成された後に、第１めっきレジストパターン３１と第２めっきレジストパターン３２とがまとめて除去されてもよい。

【0048】

図８Ａ～図９Ｃは、インクジェットヘッドの製造方法の一部の変形例１を示す断面図である。これらの図８Ａ～図９Ｃは、上記実施形態の図４Ａ～図５Ｄの部分の変形例である。

【0049】

図８Ａ及び図８Ｂは、それぞれ図４Ａ及び図４Ｂと同一である。マスクパターン７３１によりフォトレジスト膜６３１（第１レジスト膜）のうち第１めっきレジストパターン３１の範囲を露光した後、露光されなかった部分のフォトレジスト膜６３１を現像除去せずにフォトレジスト膜６３２（第２レジスト膜）を形成し、マスクパターン７３２ａを定める（図８Ｃ）。この場合のマスクパターン７３２ａの開口範囲（すなわち、第２めっきレジストパターン３２の範囲）は、上記実施形態とは反対に、マスクパターン７３１による露光範囲（開口範囲、すなわち第１めっきレジストパターン３１の範囲）より小さく、内包される。第１めっきレジストパターン３１と積層した第２めっきレジストパターン３２ａの領域が露光される（図８Ｄ）。第１めっきレジストパターン３１及び第２めっきレジストパターン３２ａの領域以外の非露光部分がまとめて現像除去される（図９Ａ）。

【0050】

振動板１４（Ｎｉシード層１４３）のうち現像された第１めっきレジストパターン３１及び第２めっきレジストパターン３２ａのいずれにも被覆されていない部分に隔壁部１５ａの第１層部分と第２層部分とがまとめて形成される（図９Ｂ）。第１めっきレジストパターン３１及び第２めっきレジストパターン３２ａが除去されて、圧力室１５５ａが得られる（図９Ｃ）。

【0051】

図１０Ａ～図１１Ｃは、インクジェットヘッドの製造方法の一部の変形例２を示す断面図である。これらの図１０Ａ～図１１Ｃは、変形例１と同様に、上記実施形態の図４Ａ～図５Ｄの部分の変形例であり、ポジ型のフォトレジスト（ドライフィルムレジストなど）を利用した場合のものである。

【0052】

ポジ型のフォトレジスト膜６３１ｂ（第１レジスト膜）が形成された上に、第１めっきレジストパターン３１の位置を覆うようにマスクパターン７３１ｂが定められる（図１０Ａ）。マスクパターン７３１ｂに覆われた部分（第１めっきレジストパターン３１の範囲）を残して露光がなされることにより、第１めっきレジストパターン３１以外の範囲は、現像による除去が可能とされる（図１０Ｂ）。

【0053】

露光されたフォトレジスト膜６３１ｂ上に、更にフォトレジスト膜６３２ｂ（第２レジスト膜）が形成され、第２めっきレジストパターン３２ｂの位置を覆うようにマスクパターン７３２ｂが定められる（図１０Ｃ）。この場合のマスクパターン７３２ｂが覆う範囲は、マスクパターン７３１ｂが覆う範囲より広く、これを内包する。マスクパターン７３１ｂが覆う範囲とマスクパターン７３２ｂが覆う範囲は、平面視で同心円状であってよい。マスクパターン７３２ｂに覆われた部分（第２めっきレジストパターン３２ｂの範囲）を残して露光がなされることにより、第２めっきレジストパターン３２ｂ以外の範囲は、現像による除去が可能とされる（図１０Ｄ）。

【0054】

第１めっきレジストパターン３１及び第２めっきレジストパターン３２ｂがまとめて現像され、露光部分のフォトレジスト膜６３１ｂ、６３２ｂが除去される（図１１Ａ）。振動板１４（Ｎｉシード層１４３）のうち第１めっきレジストパターン３１及び第２めっきレジストパターン３２ｂのいずれにも被覆されていない部分に隔壁部１５ｂの第１層部分と第２層部分とがまとめて形成される（図１１Ｂ）。第１めっきレジストパターン３１及び第２めっきレジストパターン３２ｂが除去されて、圧力室１５５ｂが形成される（図１１Ｃ）。

【0055】

上記実施の形態及び両変形例のいずれでも、第１めっきレジストパターン３１が従来より薄く形成されるので、隔壁部１５、１５ａ、１５ｂの圧力室１５５、１５５ａ、１５５ｂの側壁と振動板１４との間の角部における形状の精度が向上する。精度の向上の度合は、第１めっきレジストパターン３１の厚さにもよるが、例えば、複数の圧力室１５５について、第１層１５１が振動板１４に接する位置での第１領域１５５１の幅（円の直径）のずれを、第１領域１５５１の幅（円の直径）の平均値（基準幅）に対していずれも１．０％以下に低減させることができる。

【0056】

以上のように、本実施形態のインクジェットヘッド１００は、インクを吐出する複数のノズル孔２１を有するノズル板２０と、複数のノズル孔２１に各々連通する複数の圧力室１５５を分離する隔壁部１５と、複数の圧力室１５５の一面をなす振動板１４と、振動板１４の複数の圧力室１５５の外側にそれぞれ接する圧電素子１１と、を備える。
隔壁部１５の圧力室１５５の側壁が振動板１４と接する位置の設計された基準位置からのずれ量は、複数の圧力室１５５の基準幅に対して１．０％以下である。
このように、隔壁部１５の側壁と振動板１４が接する位置のばらつきを低減し、より精度よく振動板１４の振動の両端（節）を固定することで、インクジェットヘッド１００では、インクの吐出特性をより精度よく安定させ、所望のインク量及び速度のインクを吐出させることができる。特に、多数のノズルを有するインクジェットヘッドにおいて、全ノズルの構造のばらつきが低減され、これに伴って各ノズルの特性も均一に近くなるので、ばらつきの大きい初期吐出不良ノズルの発生が抑制され、また、ノズル単位での駆動調整などの手間も簡略化することができる。

【0057】

また、ノズル板２０は、圧力室１５５の振動板１４と対向する面をなし、圧力室１５５は、サイズ又は形状（ここでは幅）が互いに異なる複数の領域、すなわち、第１領域１５５１及び第２領域１５５２がノズル板２０の側から振動板１４の側への高さ方向について重なっている。これにより、圧力室１５５と振動板１４とが接する部分を含む第１領域１５５１の高さを従来より小さくすることができるので、フォトリソグラフィーの精度を向上させることができ、より精度の高い第１領域１５５１を形成することができる。

【0058】

また、第１領域１５５１及び第２領域１５５２では、最も振動板１４の側の第１領域１５５１の高さが最小である。すなわち、振動板１４と接する第１領域１５５１の高さをより小さくすることで、さらにフォトリソグラフィーの精度を向上させて、正確な形状の第１領域１５５１を形成し、振動板１４の振動を正確に定めることができる。

【0059】

また、隔壁部１５は金属である。通常、金属の剛性は高いので、振動板１４の振動の節として適切に機能する。

【0060】

また、金属には、少なくともニッケルが含まれる。ニッケルの剛性は高く、インクに対して安定しているので、適切に隔壁部１５として用いることができる。

【0061】

また、隔壁部１５は、電気めっき厚膜である。すなわち、Ｎｉなどの金属がＮｉシード層１４３と安定かつ強固に接合されている状態であるので、構造の強度を安定して保つことができる。また、接着剤などの剥離、充填不足やはみだしなどの心配がなく、精度よく振動板１４の節を定めることができる。

【0062】

また、本実施形態のインクジェットヘッド１００の製造方法は、基板５０上に、導電体層５１１と、圧電体層５１２と、複数の圧力室１５５にそれぞれ応じた開口部分を有する絶縁パターン１３と、下部電極層１４１を含む振動板１４とを順番に形成する第１形成ステップ、基板５０に垂直な方向から見た平面視で、絶縁パターン１３の開口部分の内側に第１めっきレジストパターン３１により第１領域１５５１を規定し、規定された第１領域１５５１上を少なくとも一部含む範囲に第２めっきレジストパターン３２により第２領域１５５２を規定して、第１領域１５５１及び第２領域１５５２をそれぞれ含む複数の圧力室１５５の間を隔てる隔壁部１５をめっきにより形成する第２形成ステップ、基板５０を除去した後、導電体層５１１及び圧電体層５１２をそれぞれパターンエッチングして、複数の圧力室１５５に応じた圧電素子１１を形成する第３形成ステップ、を含む。
このように、振動板１４上に２層に分けてめっきにより隔壁部１５を積層形成するので、各層、特に第１層１５１のフォトリソグラフィーの精度を向上させ、また、当該精度のよいフォトリソグラフィーに従った精度のよい形状で安定して、隔壁部１５の特に振動板１４との接合部分を形成することができる。

【0063】

また、第２形成ステップでは、規定された第１領域１５５１の周囲に隔壁部１５の第１層１５１を形成した後、規定された第２領域１５５２の周囲に隔壁部１５の第２層１５２を形成する。このように、同様の隔壁の形成を２回繰り返すことで容易かつ簡便により精度のよい隔壁部１５を得ることができる。これにより、振動板１４をより小さいばらつきで振動させて、安定したインクの吐出を行わせることができる。

【0064】

また、変形例１の製造方法において、第２形成ステップでは、第１めっきレジストパターン３１の範囲が露光されたネガ型のフォトレジスト膜６３１上にネガ型のフォトレジスト膜６３２を形成し、平面視で第１めっきレジストパターン３１の範囲に内包される範囲を第２めっきレジストパターン３２ａの範囲として露光し、現像された第１めっきレジストパターン３１及び第２めっきレジストパターン３２ａのいずれにも被覆されていない部分に対して隔壁部１５を形成する。このように、現像処理を１度にまとめても上記と同様に精度のよい隔壁部１５を得ることができる。

【0065】

また、変形例２の製造方法において、第２形成ステップでは、第１めっきレジストパターン３１の範囲を残して露光されたポジ型のフォトレジスト膜６３１ｂ上にポジ型のフォトレジスト膜６３２ｂを形成し、平面視で第１めっきレジストパターン３１の範囲を内包する範囲を第２めっきレジストパターン３２ｂの範囲として残してフォトレジスト膜６３２ｂを露光し、現像された第１めっきレジストパターン３１及び第２めっきレジストパターン３２ｂのいずれにも被覆されていない部分に対して隔壁部１５ｂを形成する。
このように、ポジ型のフォトレジストを利用する場合でも、変形例１と同様に現像処理を１度にまとめて手間を削減しつつ、精度のよい隔壁部１５ｂを得ることができる。

【0066】

第１めっきレジストパターン３１及び第２めっきレジストパターン３２は、ドライフィルムレジストにより形成される。このように、レジストパターンを薄膜レジストを用いて形成することで、位置精度のよいレジストパターンの形成及びこれに応じた隔壁部１５の形成が可能になり、振動板１４の振動特性のばらつきを低減させて、安定したインク吐出を可能とすることができる。

【0067】

なお、本発明は、上記実施の形態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、上記実施の形態では、第１領域１５５１が第２領域１５５２よりも薄いものといて説明したが、これに限るものではない。

【0068】

また、上記実施の形態では、圧力室１５５が互いに幅の異なる第１領域１５５１と第２領域１５５２とに区分されるものとして説明したが、これに限られない。インクの吐出に悪影響を及ぼさない形状であれば、３つ以上の幅の領域に区分が可能であってもよい。

【0069】

また、圧力室１５５の高さが十分に小さい構造である場合には、２つ以上の幅の領域に区分しなくてもよい。

【0070】

また、上記実施の形態では、各領域の中心位置が平面視で同一になるように定めることとして説明したが、これに限られない。中心位置がずれていてもよく、また、幅の小さい領域が幅の大きい領域に平面視で内包される位置関係でなくてもよい。あるいは、同サイズの領域が２つ積層されてもよい。

【0071】

また、上記実施の形態では、圧力室１５５の各領域が円柱形状又は半円柱と角柱とを組み合わせた形状であるものとして説明したが、その他の形状、例えば、角柱形状、角柱形状の角の少なくとも一部を丸めた形状、楕円形状などであってもよい。あるいは、圧力室１５５の隔壁部１５が傾斜した円錐台形状などであってもよい。円錐台形状の場合、振動板１４と接する部分の基準幅は、隔壁部１５の傾斜に応じて振動板１４と接する部分で定まる設計上の幅とされてよい。角柱や楕円などの点対称ではない形状の場合には、向きによって基準幅が異なってもよいし、基準幅が各方向の設計幅の平均値に固定されてもよい。また、実用上としては、平均的な第１層１５５１の側壁の位置を基準位置として、この基準位置に対する裾引きの突出量や底括れのくぼみ量などがずれ量として評価されてもよい。

【0072】

また、上記実施の形態では、電気めっきにより隔壁部１５がＮｉシード層１４３上に形成されるものとして説明したが、これに限られない。無電解めっきなどの他のめっき方法で形成されてもよい。
その他、上記実施の形態で示した具体的な構成、処理動作の内容及び手順などは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。本発明の範囲は、特許請求の範囲に記載した発明の範囲とその均等の範囲を含む。

【産業上の利用可能性】

【0073】

この発明は、インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法に利用することができる。

【符号の説明】

【0074】

１１ 圧電素子
１１１ 上部電極
１１２ 圧電部材
１３ 絶縁パターン
１４ 振動板
１４１ 下部電極層
１４２ 絶縁層
１４３ Ｎｉシード層
１５、１５ａ、１５ｂ 隔壁部
１５１ 第１層
１５２ 第２層
１５５、１５５ａ、１５５ｂ 圧力室
１５０１ 裾引き
１５０２ 底括れ
１５５１ 第１領域
１５５２ 第２領域
１６ 保護膜
２０ ノズル板
２１ ノズル孔
３１、３２、３２ａ、３２ｂ レジストパターン
５０ 基板
１００ インクジェットヘッド
５１１ 導電体層
５１２ 圧電体層
６３１、６３１ｂ、６３２、６３２ｂ フォトレジスト膜
７３１、７３１ｂ、７３２、７３２ａ、７３２ｂ マスクパターン

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図10D】

【図11A】

【図11B】

【図11C】