液体吐出ヘッド、画像形成装置、及び液体吐出ヘッドの製造方法
【課題】吐出面の平坦性を向上させ、不良の少ない液体吐出ヘッド、この液体吐出ヘッドを備えるが形成装置及び液体吐出ヘッドの製造方法を提供することにある。
【解決手段】導電層７上のメッキ層によって形成された液室３を有する流路層と、この流路層へのメッキによって形成されかつ前記液室３の天板１１となる天板層を有する液体吐出ヘッドにおいて、前記天板１１の前記液室３内壁面には前記メッキ層とは異なる導電層８が形成され、この導電層８は複数の前記液室３間で連続して形成されている液体吐出ヘッド。
【解決手段】導電層７上のメッキ層によって形成された液室３を有する流路層と、この流路層へのメッキによって形成されかつ前記液室３の天板１１となる天板層を有する液体吐出ヘッドにおいて、前記天板１１の前記液室３内壁面には前記メッキ層とは異なる導電層８が形成され、この導電層８は複数の前記液室３間で連続して形成されている液体吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギーを液体に作用させることによって液体を吐出する液体吐出ヘッド、この液体吐出ヘッドを用いた画像形成装置、及び液体吐出ヘッドの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサ等の装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業用記録装置においては、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の被記録媒体に対して記録を行なう。
なお、ここで「記録」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけでなく、全面あるいはパターン等の意味を持たない画像を被記録媒体に付与することをも意味し、画像形成、印写、印字、印刷も同義語で使用する。
産業用記録装置において、これらの画像を被記録媒体に付与するためにはこの被記録媒体に液体を吐出する液体吐出ヘッドを使用することが知られており、かかる液体吐出ヘッドの構成も種々提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００３】
特許文献１には、基板上に第１の導電層を形成し、基板上に流路のパターン状に型材を形成し、続いて第１の導電層に接触しないように、型材上に第２の導電層を形成し、第１の導電層及び前記第２の導電層を利用して、メッキ処理による金属膜を型材の周囲に形成することによって、基板上に吐出口と吐出口に連通する流路を貼り合せ工程なしで製造する技術が開示されている。
特許文献２には、電気機械変換素子の変位で変形されるダイヤフラム部を有する振動板あるいはインク液室に連通するノズル孔を有するノズル板と、ダイヤフラム部に対応するインク液室を形成する液室隔壁とを、電鋳金属で一体的に形成する技術が開示されている。
また、本出願人は公開前の技術であるが、特願２００６−０２９８４において、流路板と別部材を接合する時に問題となる流路板の偏肉量を低減するための技術として、流路が形成された流路板がメッキ金属で形成され、複数の流路が並ぶ流路列領域の外側に、この流路列に沿って金属がない複数の肉抜き部を設けることを提案している。
パターンの或る面に電気メッキを行なう場合、細いパターンあるいは面積の小さいパターンに電界が集中し、その部分の成長速度が他に比べて大きくなる。特許文献１に記載の第２の導電層にメッキ層を成長させる場合、メッキ層が成長する部分である型材の溝部の幅によって、メッキ層の成長速度が異なる。
【０００４】
溝の細い部分で電界強度が大きくなり、メッキ層は速く成長する。そのため、パターンによって高さのバラツキが生じる。その結果、第２の導電層に第２のメッキ層を成長させる時点で、第２のメッキ層の成長の始点が、パターンにより差が生じて、第２のメッキ層の厚さにバラツキが生じる。
かかる第２のメッキ層を振動板に応用した場合、振動板の厚さは吐出性能に大きく影響するので、振動板の厚さがばらつくと吐出バラツキが生じてしまう。振動板の厚さに求められる精度は非常に高く、従来の方法によれば振動板を実用に耐えうる均一性で作製することはできない。また、第２のメッキ層に吐出口を形成した場合、吐出面がフラットにならない問題が生じる。
また、第１の導電層から成長したメッキ層が第２の導電層に到達するのはパターンによって異なることになる。第１の導電層から成長したメッキ層がどこかで第２の導電層に到達すると、導通している第２の導電層上にメッキ層が成長し始め、それによってメッキ面積が増加し、メッキ層成長速度は低下する。
第２の導電層に到達していないメッキ層の成長速度も低下し、パターンやメッキ条件によっては第２の導電層に到達した部分と到達していない部分が生じ、液室が封止できなく不良となることがある。
さらに、第１の導電層上のメッキ層から第２の導電層上のメッキ層と連続して行なう場合、第１の導電層上のメッキ層から第２の導電層上のメッキ層へ変わるところでメッキ面積が変化する。そのため、第１の導電層上のメッキ層と第２の導電層上のメッキ層で電流密度が異なることになる。しかし、第１の導電層上のメッキ層内、あるいは第２の導電層上のメッキ層内では同じ電流密度であり、各層の面内では均一である。
【特許文献１】特開２００６−６９２０３公報
【特許文献２】特開平１１−１０５２８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、この場合、第１の導電層上のメッキ層が面内で厚さムラを生じていたら、徐々に電鋳面積が変わっていき、それに伴い電流密度が時間的に変化していく。
そのため、第１の導電層上のメッキ層、あるいは第２の導電層上のメッキ層のぞれぞれで面内における電流密度が異なり、電流密度に依存する表面性、結晶構造などに面内ムラが生じることになる。表面性、結晶構造などにムラが生じると、液体との接触抵抗、液体に対する耐液性などにムラが生じたり、制御できなくなったりして、液体吐出ヘッドとしてバラツキや不良の原因となる。
また、第１の導電層上のメッキ層から第２の導電層上のメッキ層へ変わる時に、第１の導電上のメッキ層と第２の導電層上のメッキ層の表面性、結晶構造、メッキ層成長速度などを補正するため、第１の導電層上へのメッキから第２の導電層上へ変わる時に、電流値を変えることもあり得る。
この場合も、第１の導電層上のメッキ層が面内で厚さムラが生じていたら、電流値を切り換えるタイミングを設定できないという問題が生じる。電流値を切り換えたとしても、上記と同様に徐々に面積が変わっていってしまい、電流密度が徐々に変わるので、電鋳の表面性、結晶構造などに面内ムラが生じることになる。
徐々に変化する面積に伴い、電流値を調整するのは現実的ではない。第１の導電層上へのメッキから第２の導電層上へのメッキは連続して行なうので、第１の導電層上でのメッキ層の厚さムラを研磨などの方法で均一にすることもできない。
特許文献２では、ダイヤフラム部に対応するインク液室を形成する液室隔壁と、電気機械変換素子の変位で変形されるダイヤフラム部を有する振動板とを、電鋳金属で一体的に形成しているが、液室隔壁層の厚さムラにより上記と同様の問題が生じるが、対策は示されていない。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、吐出面の平坦性を向上させ、不良の少ない液体吐出ヘッド、この液体吐出ヘッドを備えるが形成装置及び液体吐出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】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、導電層上のメッキ層によって形成された液室を有する流路層と、該流路層へのメッキによって形成されかつ前記液室の天板となる天板層と、を備え、前記天板の前記液室内壁面には前記メッキ層とは異なる導電層が形成され、前記導電層は複数の前記液室間で連続して形成されていることを特徴とする。
また請求項２に記載の発明は、前記天板層には変形可能な振動板が形成されている請求項１の液体吐出ヘッドを特徴とする。
また請求項３に記載の発明は、前記天板層には液体を吐出する吐出口が形成されている請求項１の液体吐出ヘッドを特徴とする。
また請求項４に記載の発明は、複数の前記液室が配列された液室列が複数設けられ、前記導電層は複数の液室列間で連続している請求項１乃至３の何れか１項記載の液体吐出ヘッドを特徴とする。
また請求項５に記載の発明は、複数の液室が流体抵抗部を介して共通して連通する共通液室を、前記流路層に設けた請求項１乃至４の何れか１項記載の液体吐出ヘッドを特徴とする。
また請求項６に記載の発明は、前記流路層には前記液室に連通しないパターンが設けられており、前記パターン間の隔壁の間隔は前記液室間の隔壁の幅と略同一である請求項１乃至５の何れか１項記載の液体吐出ヘッドを特徴とする。
また請求項７に記載の発明は、前記パターンは形状と間隔が液室と類似したパターンである請求項６の液体吐出ヘッドを特徴とする。
また請求項８に記載の発明は、給紙部から送られた記録媒体上に画像を印字形成する画像形成装置において、印字部の液体吐出ヘッドとして請求項１乃至７の何れか１項記載の液体吐出ヘッドを搭載する画像形成装置を特徴とする。
また請求項９に記載の発明は、少なくとも２層以上のメッキ層からなり、前記メッキ層のうち少なくとも１層は液室が形成された流路層であり、別のメッキ層は液室の天板となる天板層であり、天板の液室内壁面にメッキ層とは別の導電層が形成されている液体吐出ヘッドの製造方法おいて、基板上に液室形状に型材を形成する工程と、前記型材上に複数の前記型材間で連続する導電層を形成する工程と、メッキ処理による流路層を前記型材の周囲に形成する工程と、前記流路層上と前記導電層が電気的に接続した後にさらにメッキ処理を行ない、前記天板層を形成する工程と、所定の厚さで前記天板層のメッキ処理を停止する工程と、前記型材を除去して前記液室を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、導電層は複数の前記液室間で連続しているので、液室間の隔壁を形成するためのメッキ層の成長速度が場所によってばらついていたとしても、或る１部分でメッキ層が導電層に達した時点で、すべての液室上の導電層に通電され、液室上の天板となるメッキ層の成長が同時に始まる。これによって、すべての液室上の天板の厚さは同じ液体吐出ヘッドが得られる。
また、本発明による液体吐出ヘッドを搭載する画像形成装置は、吐出バラツキの小さいヘッドによって、記録媒体に正確な液滴の大きさや着弾位置で液滴を着弾させることができ、画像を印字形成した場合には高品質な画像を得ることができる。
また、本発明による製造方法によれば、液室間の隔壁を形成するためのメッキ層の成長速度が場所によってばらついていたとしても、或る１部分でメッキ層が導電層に達した時点で、すべての液室上の導電層に通電され、液室上の天板となるメッキ層の成長が同時に始まる。これによって、すべての液室上の天板の厚さが同じ液体吐出ヘッドを作製できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態である熱エネルギーを利用したサーマルインクジェット方式の液体吐出ヘッドを示す図である。図１（ａ）は平面透視図、図１（ｂ）は（ａ）のＡＡ’断面図、図１（ｃ）は（ａ）のＢＢ’断面図、そして図１（ｄ）は（ａ）のＣＣ’断面図である。
図１（ａ）〜（ｄ）を参照して、液体吐出ヘッド１は、液室３と液体吐出口となる貫通口２とを備えた流路構造体（流路層）を有している。図１では、基板１０を貫通する開口部５から液体が液室３に供給され、供給された液体は、液室３内の基板１０上に形成されたヒーター１４で加熱されて発泡し、生じた圧力によって液体吐出口２となる貫通口から吐出される。
後で詳細に説明するように、液室３の隔壁９、９ｂは基板１０の上方に形成されたメッキ層６によって形成される。このメッキ層６は金属層（導電層）７の上方に形成される。液室３の上面を形成する天板１１は、導電層８とメッキ層６の積層構造となっている。
【０００９】
図１において、複数の液室３が配列され、液室３よりも幅の狭くなった流体抵抗部１２や共通液室４などの流路を持ち、共通液室４から流体抵抗部１２を介して液室３へ液体が供給される。
本発明の液体吐出ヘッド１では、導電層８は複数の液室３間で連続していることが特徴となっている。後で製造方法に関して詳細に説明するように、導電層８が複数の液室３間で連続することによって、すべての液室３上の天板１１の厚さｄは同じものが得られる。
また、本発明の液体吐出ヘッド１では液室３に連通しないパターン２５が形成されており、流路の周辺の隔壁９は、液室３間の隔壁９ｂとほぼ同じ幅となるようになっている。流路の周辺の隔壁９の幅は、液室３間の隔壁幅と流体抵抗部１２間の隔壁幅の間に設定すればよい。
【００１０】
図２は熱エネルギーを利用した液体吐出ヘッドの製造工程を模式的に示す工程断面図である。次に、図１に示した第１の実施の形態の熱エネルギーを利用した液体吐出ヘッドを例として、製造方法の概念を説明する。以下、図１（ａ）〜（ｌ）の各工程について、図面を用いて説明する。
図２（ａ）では、基板１０の表面に、ヒーターとなる発熱素子（ここでは図示せず）と基板１０とを絶縁する絶縁膜１５を形成する。基板１０の裏面、絶縁膜１５と反対の側の表面に、この基板１０を貫通する開口部を形成する際に所定の部分以外の基板１０がエッチングされることを防止するための保護膜１６を形成する。裏面に形成された保護膜１６の開口部に対応する部位の保護膜１６を除去する。
ここで、基板１０の材料としては、シリコン基板やガラス基板、プラスチック基板などを用いることができる。所望の強度があればどの基板を用いても構わないが、微細加工技術による高集積・高密度な駆動回路を形成し易い点や酸化して良質な絶縁膜を形成し易い点からシリコン基板を用いることが好ましい。
基板１０がシリコン基板の場合、絶縁膜１５及び保護膜１６は、微細加工が容易なので、酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜や酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）膜等のシリコン系の絶縁膜が好ましい。
基板１０を貫通する開口部は、シリコン基板の場合、ＴＭＡＨ（テトラ・メチル・アンモニウム・ハイドライド）、ＫＯＨ（水酸化カリウム）などのアルカリ系エッチング液による異方性エッチングや、ＲＩＥ、ＤｅｅｐＲＩＥ（ＩＣＰ）などのドライエッチング、サンドブラストなどによる方法が可能である。
しかし、アルカリ系エッチング液による異方性エッチングやＤｅｅｐＲＩＥ（ＩＣＰ）は微細加工が容易なので、これらを用いることが好ましく、一度に多数の基板の処理を行なえるので、アルカリ系エッチング液を用いた異方性エッチングを採用することがより好ましい。
【００１１】
アルカリ系エッチング液による異方性エッチングやＤｅｅｐＲＩＥ（ＩＣＰ）を用いて基板１０をエッチングする場合、酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜や酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）膜等のシリコン系の絶縁膜１５は、これらのエッチングに耐性があるので好ましく用いられる。
保護膜１６にシリコン系の絶縁膜を用いた場合、開口部に対応する保護膜１６は、フォトリソグラフィー法を用い、フォトレジストからなるパターンをマスクに、通常のドライエッチングにより除去することができる。
膜応力の調整や密着性の向上のために、絶縁膜１５及び保護膜１６は、例えば、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜の積層膜のように２種以上の膜を積層した積層膜を使用しても良い。
【００１２】
次に、図２（ｂ）では、絶縁膜１５上に発熱抵抗素子１４を形成する。発熱抵抗素子１４は、ヒーター、電極及び配線等を通常の半導体プロセスを用いて製造することができる。
発熱抵抗素子１４は、例えば、ＨｆＢ２、ＺｒＢ２、ＴａＮ２及びＴａＳｉ等の耐熱抵抗材上に、中間層（例えば、Ｔｉ、Ｃｒ等）を介して形成される。この場合に、発熱抵抗素子１４は、電気良導体である金属からなる配線部（例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ等）を上記中間層が露出するように積層して形成され、その露出した部分がヒーター１４となる。
また、吐出する液体による電食、酸化を防ぐための保護膜等が必要に応じてヒーター及び電極上に形成される。図では、ヒーターとしてヒーター１４の一部となる耐熱抵抗体のみを図示している。
例えば、耐熱抵抗材は、絶縁膜１５上にスパッター法を用いて、ＨｆＢ２からなる膜を形成し、フォトリソグラフィー法を用い、フォトレジストからなる所望のパターンをマスクとして、通常のドライエッチングにより形成することができる。
【００１３】
図２（ｃ）では、次に、基板１０上に、メッキのシード膜となる導電層（第１の導電層）１７（図１の金属層７に相当）を形成する。この導電層１７としては、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ等を使用することができる。
導電層１７としては、低抵抗の材質が好ましく、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ等を用いるのが好ましい。なお、絶縁膜１５との密着性を向上させるためにバインダーメタルとしてＴｉとの積層構造にすることも可能である。
メッキにより液室の壁面を形成するので、導電層１７は、液室の内部となる領域に形成される必要がない。導電層１７の液室の内部となる領域は、フォトリソグラフィー法を用い、フォトレジストからなる所望のパターンをマスクに、通常のドライエッチングにより導電層１７をエッチング除去することで形成することができる。
通常、ヒーター１４上に保護膜となる絶縁膜が形成されているがこの説明では省略してある。
なお、導電層１７は、メッキのシード膜となるので、導電層１７の一箇所から電圧を供給することによってメッキのシード層全体に電圧が供給されることが好ましい。このため、導電層１７は、基板１０上で不連続な部分がないようにすることが好ましい。
【００１４】
図２（ｄ）では、次に、基板１０上に、液室の形状を構成する第１のパターン２２（後述）を形成するための、溶媒により溶解可能な樹脂層１８を形成する。所望の樹脂膜を用いて所望のパターンを得る方法として、印刷法やフォトリソグラフィー法等がある。しかし、微細な形状を得るためには感光性樹脂を用い、フォトリソグラフィー法を用いることが好ましい。
本工程において、後で除去することによって液室となる第１のパターン２２を形成する溶解可能な樹脂層１８は、例えば、スピン塗布法を用いて塗布した後、乾燥することで形成される。
図２（ｅ）では、溶解可能な樹脂層１８上に導電層（第２の導電層）１９（図１の導電層８に相当）を形成する。この導電層としては、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ等を使用することができる。
基板１０上の導電層としては低抵抗で、メッキ液に耐性がある材質が好ましく、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇなどのイオン化傾向の小さい材料が好適に用いられる。この工程においては、後工程における型材除去時に貫通口を形成するのが容易になるので、第２のパターンを形成する領域の導電層をレーザーなどで除去しておいてもよい。
【００１５】
図２（ｆ）では、後で除去することで液室の吐出口となる第２のパターンを形成する溶解可能な樹脂層２０を、樹脂層１８と同様の樹脂を同様の方法で塗布して乾燥する。液室の吐出口はテーパー形状を有しているのが好ましく、ポジ型の感光性樹脂を用いるのが好ましい。
図２（ｇ）では、第１のパターン２２上の導電層をパターニングするために、第２のパターンを形成する溶解可能な樹脂層２０を液室の上面となる部分を残すようにマスクを用いて露光・現像する。この樹脂パターンをマスクとして第２の導電層１９を除去する。
第２の導電層１９がＰｔの場合は、イオンミーリング法を、Ａｕ及びＡｇの場合は、イオンミーリングあるいはウェットエッチング法を用いてエッチング除去することができる。
ここで、本発明の特徴でもあるが、第２の導電層１９は液室間で連続している（図中、奥行き方向に配列された複数の液室間で連続している）。
【００１６】
次に、図２（ｈ）では、第２の導電層１９上に残った樹脂層２０に、吐出口となる第２のパターン２１を形成するためにマスクを用いて露光する。その後、樹脂層１８を露光した後、現像して吐出口となる第２のパターン２１及び液室を形成する樹脂層１８と第２の導電層１９の積層膜からなる第１のパターン２２を形成することによって液室と吐出口とが一体形成された流路パターン２２ａが形成される。
ここで、本発明の液体吐出ヘッドでは、樹脂層１８に流路パターン２２ａとは別のパターン２２ｂが形成されている。なお、液室で発生した吐出圧力を効率良く液体の吐出に変換するために、第２のパターン２１は、順テーパー形状であることが好ましい。
つまり、第２のパターン２１は、第１のパターン２２側の面積より上面側の面積を小さくすることが好ましい。この形状は、露光においてプロジェクション・アライナを使用した場合にはフォーカスをずらしたり、プロキシミティ・アライナを使用した場合にはフォトマスクと基板のギャップを広げたりすることで実現することができる。
また、現像においてオーバーエッチングを行なったり、フォトマスクにグラデーションマスクを使用したり、レーザーによる露光を行なうなどしても順テーパー形状にすることができる。
第１のパターン２２ａ、２２ｂを示している、図２（ｉ）では、導電層１７の液室の壁面を形成する領域のみが露出するようにフォトリソグラフィー法を用いてフォトレジストからなるマスク２３を形成する。
【００１７】
図２（ｊ）では、メッキ処理により液室・貫通口を覆うように導電層１７をシード膜として液室の壁面となるメッキ層２４を形成する。メッキの種類としてはＣｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｕなどの単金属メッキ、合金メッキ、ＰＴＦＥなどを析出させる複合メッキなどがあげられる。耐薬品性、強度、コストの点からＮｉを用いること好ましい。
電解メッキ法でメッキ層２４を形成する場合、このメッキ層２４が第１のパターン２２の上面に形成されている第２の導電層１９に達するまでは第１のパターン２２の壁面にメッキ層２４が形成される。
メッキ層２４が第１のパターン２２の上面に形成された第２の導電層１９に達すると、第２の導電層１９上と、その外周囲に形成されているメッキ層２４上とにメッキ層２４が形成される。よって、メッキ層２４が第２の導電層１９に達する以前と達した後では、第２の導電層１９の面積分だけメッキ面積が増加する。
【００１８】
本発明では、第２の導電層１９は液室列の液室間で連続するように構成されている。図２（ｋ）では、共通液室が流路層２２ａに設けられており、共通液室は各液室に連通している。共通液室上にも第２の導電層１９が形成されており、共通液室上の第２の導電層１９を介して、各液室上の第２の導電層１９が導通している。
これによって、液室間の隔壁を形成するためのメッキ層の成長速度が場所によってばらついていたとしても、或る１部分でメッキ層が第２の導電層１９に達した時点で、すべての液室上と共通液室上の導電膜に通電され、液室上の天板となるメッキ層２４は同時に成長が始まる。これによって、すべての液室上の天板は同じ厚さで得られる。
前述のように吐出口をテーパー形状とした場合、天板の厚さによって、吐出口径が異なることになる。吐出口径は液吐出速度や液滴の大きさに大きな影響を与える。
そこで、本発明のように導電膜（導電層）を液室配列間で導通させることにより、均一な吐出口が得られる。また、共通液室を流路層２２ａに設けたことにより、特別なパターンや構成を設けることなく、第２の導電層１９を液室間で連続するように作製することができる。
【００１９】
また、図２（ｌ）では、図１（ｂ）と同じである液体吐出ヘッド１の完成品を示している。流路以外に液室に連通しないパターン２５（２２ｂ）が形成されている。流路の周辺の隔壁９（図１）は、液室間の隔壁９ｂ（２５（２２ｂ））とほぼ同じ幅となるようになっているので、メッキ面積の差による電界の差が緩和され、メッキ層成長速度が面内で均一になる。そのため、電流密度に依存する表面性、結晶構造などに面内ムラが小さい。
表面性、結晶構造などにムラが生じると、液体との接触抵抗、液体に対する耐液性などにムラが生じたり、制御できなくなったりして、液体吐出ヘッドとしてバラツキや不良の原因となることがあるが、そのようなバラツキや不良を防止することができる。
また、上述した工程で、第１の導電層１７上のメッキ層から第２の導電層１９上のメッキ層へ変わる時、第１の導電層１７上のメッキ層と第２の導電層１９上のメッキ層の表面性、結晶構造、メッキ層成長速度などを補正するため、第１の導電層１７上のメッキから第２の導電層１９上のメッキへ変わる時に、電流値を変えることも可能である。
この場合も、第１の導電層１７上のメッキ層が面内で厚さムラが生じていたら、電流値を切り換えるタイミングを設定できないという問題が生じる。しかし、本発明では、メッキ層厚さの面内バラツキが小さいので、第２の導電層１９上のメッキ層は面内でほぼ同時に開始し、その時点で電流値を切り換えることができる。
【００２０】
図３は比較のために示す従来の構成の製造過程を示す図である。図３（ａ）は平面透視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡＢＣにおける断面図である。
本発明による液体吐出ヘッドの製造工程において作成した、液室に連通しないパターン２２ｂを形成した別の効果を説明する。図３は、本発明の製造工程を示している図２（ｉ）の工程に対応する構成を示している。
液室、流体抵抗部や共通液室の周辺の隔壁の幅（図に示す工程では第１のパターン４０９の溝幅）は本発明とは異なり、液室間隔壁となる部分の溝４２０と、液室や共通液室周囲の隔壁となる部分の溝４２０ｂの幅が異なる。図３には、さらに、第１の導電層４０４、第２の導電層４０６、吐出口を形成するための第２のパターン４０８、マスク４１０が示されている。
【００２１】
図４は比較のために示す従来の構成の製造過程を示す図である。図４は図３の構成で前述のように電界メッキを施し、液室、共通液室や吐出口を形成する過程を示している。
図４（ａ）は電気メッキの初期段階を示す断面図、図４（ｂ）は電気メッキが導電層に達した状態を示す断面図、そして図４（ｃ）はメッキ工程終盤を示す断面図である。
図４（ａ）の電気メッキの初期段階において、電界は細いパターンに集中するという性質があるので、電気メッキの初期段階において、溝の細いパターン部分（Ａ）で電界強度が大きくなり、メッキ層は速く成長し、溝の太いパターン部分（Ｂ）では電界強度が小さく、メッキ層の成長は遅い。
図４（ｂ）では、電気メッキが導電層４０６に達し、導電層４０６上に形成され始めると、細いパターンへの電界集中は緩和される。しかし、初期段階でのパターン幅によるメッキ層成長速度差により、メッキ厚にバラツキが生じる。
図４（ｃ）のメッキ工程終盤では、第２のパターン４０８の上面を超えないあたりでメッキを終了する。しかし、上述したように、パターン幅の太い部分（Ｂ）である４２０ｂはメッキ層成長速度が小さく、薄くなったり、最悪の場合には、液室が閉じられないといった不具合が生じる。図４には、さらに、導電層４０４、４０６、マスク４１０を示している。
【００２２】
本発明の構成では、流路周辺の隔壁は、液室間の隔壁とほぼ同じ幅で形成されているので、液室周囲の隔壁の高さにバラツキが生じて、吐出口面の高さがばらついたり、液室が閉じられないといった不具合を防止することができる。
また、メッキを行なう面積が小さくなるので、メッキ層成長速度が大きくなり、製造スループットが向上する。さらに、メッキ面積が小さくなることによって、材料となるペレット材の消耗が少なくなり、製造コストを下げることができる。
流路層の厚さの面内バラツキが小さいので、第２の導電層４０６（１９）上のメッキ層厚さも均一になる。よって吐出口２（図１）部分の厚さも各吐出口間で均一となり、バラツキのない液吐出性能が得られる。
【００２３】
図２（ｈ）で説明したように、吐出口２（第２のパターン２１）の形状を順テーパーとした場合は、吐出口部の厚さのバラツキが吐出口２の大きさのバラツキとなり、吐出バラツキに大きな影響を与える。本発明では吐出口部分の厚さが面内均一となるので、吐出口の大きさも均一となり、吐出バラツキの小さい液体吐出ヘッドの作製が可能となる。
また、液体が貫通口周辺で濡れ拡がると、液体の吐出方向に乱れを生じるので、メッキ層２４の表面は撥水性であることが好ましい。このために、少なくとも金属膜（メッキ層２４）の最上面は、ＰＴＦＥなどを析出させる複合メッキを行ない、撥液性を高めることが好ましい。また、添加剤を加えてメッキ処理を行なうことで硬さや表面粗さを制御することもできる。
【００２４】
メッキによって形成される金属膜は第２のパターン２１の上面を超えないことが好ましい。メッキによる金属膜が第２のパターン２１の上面を超えた場合、貫通口断面形状の角が丸まってしまい、着弾精度が下がってしまう。これを防ぐために研磨などの工程を行なわなければならない。
ここで第２のパターン２１上面の高さとは、第２のパターン２１を形成する溶解可能な樹脂の塗布・乾燥を行なった際の表面がパターニング後に残った領域から基板までの距離の最小値を指す。
例えば、Ｎｉ電気メッキを行なう場合、メッキ前処理として５％の希硫酸に浸漬し、所望の濃度と温度のスルファミン酸Ｎｉ電鋳浴に入れ、電気メッキ処理を行なう。金属膜の最大厚さが３０μｍで電気メッキ処理を止める。
その後、スルファミン酸Ｎｉ、塩化Ｎｉ、ホウ酸、ＰＴＦＥの微粒子（粒径０．３μｍ）などを所望の配合で混ぜ、所望の濃度と温度にした電鋳浴に入れ、電気メッキ処理を行なう。Ｎｉ−ＰＴＦＥ層が２μｍで電気メッキを止め、水洗、乾燥する。
【００２５】
図２（ｋ）では、基板の裏面に形成された保護膜１６の開口部を介してアルカリ系エッチング液による異方性エッチングやＤｅｅｐＲＩＥ（ＩＣＰ）法によるエッチングを利用して基板１０をエッチング除去する。基板表面に形成された絶縁膜１５は、このエッチングエッチング停止層の役割を果たし、絶縁膜１５に達すると停止する。
その後、絶縁膜１５をドライエッチング法あるいはウェットエッチング法を用いて除去することで溶媒により溶解可能な樹脂膜１８が露出した開口部５が形成される。この開口部５は熱エネルギーを利用した液体吐出ヘッドの場合、液室への液体の供給口となる。
アルカリ系エッチング液による異方性エッチングやＤｅｅｐＲＩＥ（ＩＣＰ）法によるエッチングから基板表面を保護するために、後に除去可能な樹脂を基板表面に塗布したり、裏面側のみ処理可能な治具に基板を装着したりする（図示せず）。
【００２６】
図２（ｌ）では、最後に、図２（ｆ）に示すような、溶媒により溶解可能な樹脂膜１８、２０からなる第１のパターン２２及び第２のパターン２１を溶媒により溶解して取り除く。
その後、液体の吐出口となる第２のパターン２１が除去された後の開口部の底面に露出する第２の導電層１９を、ドライエッチングあるいはウェットエッチングなどで除去して吐出口２、液室３及び共通液室４を形成し、図１と同様な液体吐出ヘッド１が完成する。
ここで、第１のパターン２２のうちメッキ隔壁の間の溝である２２ｂは、溶媒で除去できないが、機能上、とくに問題はなく、除去する必要はない。除去しないことによって、中空部分がなくなるので、剛性を向上させることができる。
流路層には液室に連通しないパターン２２ｂが設けられており、このパターン間の隔壁の間隔は液室間の隔壁の幅と略同一であるので、液室周囲の隔壁の高さにばらつきが生じて、吐出口面の高さがばらついたり、液室が閉じられないといった不具合を防止することができる。
また、メッキを行う面積が小さくなるので、メッキ層成長速度が大きくなり、製造スループットが向上する。さらに、メッキ面積が小さくなることにより、材料となるペレット材の消耗が少なくなり、製造コストを下げることができる。
後述するように、液室と貫通口を備えた流路構造体を有する圧電素子をアクチュエータに持つ液体吐出ヘッドの場合も、ヒーターでなく圧電素子を形成する点が異なるだけで、液室と貫通口を備えた流路構造体を製造する方法は上記と同様に製造できることは言うまでもない。
【００２７】
図５は本発明の液体吐出ヘッドの第２の実施の形態を示す平面透視図である。この第２の実施の形態では、１つの共通液室４から２列の吐出口列１１０ａ、１１０ｂを千鳥状に配置したものである。一列の吐出口列のピッチを６００ｄｐｉ（約４２．３μｍ）に配列した場合、２列の千鳥状では１２００ｄｐｉの印字が１パスで可能となる。
天板の液室内壁面の導電層（図示せず）は液室３間、及び２列の液室列間で共通液室４内壁面の導電層を介して連続している。そのため、各液室３、及び共通液室４上の天板の厚さは均一なものが得られる。
また、本実施の形態では、液室３、共通液室４等の流路以外にパターン２５が形成されており、周辺の隔壁９は、液室３間の隔壁９ｂとほぼ同じ幅で、複数形成されている。図５には、さらに、吐出口２、ヒーター１４を示している。
このような構成により、電気メッキによりメッキ層を成長させた隔壁の幅は液体吐出ヘッドの全体に渡りほぼ同じものとなり、電気メッキ時の電界は、液体吐出ヘッド全体で均一となる。
よって、電気メッキによるメッキ層の成長速度が均一となり、完成した液体吐出ヘッドの吐出口面は高さバラツキの少ないものが得られる。そのため、吐出口面の余剰液を拭き取るワイピングの特性も良くなり、吐出バラツキの少ない液体吐出ヘッドを得ることができる。
【００２８】
図６は本発明の液体吐出ヘッドの第３の実施の形態を示す平面透視図である。第３の実施の形態の液室配列では、流路以外のパターン２５が第２の実施の形態とは異なるっている。図６に示す第３の実施の形態は、液室３との擬似パターン２５を並べたものである。１つの共通液室４から２列の吐出口列１１０ａ、１１０ｂを千鳥状に配置している。
パターン２５の間の隔壁幅は、液室３間の隔壁９ｂの幅とほぼ同一としている。本実施の形態のパターンでは、液室３部分と、液室３周辺部分のパターンが同一であるので、パターンによるメッキ層の成長速度の差はより小さくすることができる。
図７は本発明の液体吐出ヘッドの第３の実施の形態の変形例を示す平面透視図である。この変形例は、液室３、流体抵抗部と共通液室４との擬似パターン２５を並べたものである。
本変形例のパターンでは、共通液室４も含めた擬似パターンを設けているので、液室周辺部のパターンによるメッキ層の成長速度の差はなくすことができる。この変形例でも、１つの共通液室４から２列の吐出口列１１０ａ、１１０ｂを千鳥状に配置している。
【００２９】
図８は圧電アクチュエータを有する液体吐出ヘッドを示す模式的断面図である。図８の液体吐出ヘッドでは、フレーム５０、圧電素子５１、フレーム５０に形成された、圧電素子５１が収まる開口部５２及び液体の供給口となる液体供給口５３、フレーム５０に接合された振動板５４を有している。
圧電素子５１の力による振動板５４の変形で生じた圧力によって液体供給口より液室５５に供給された液体は吐出口５６から吐出される。図８には、天板５７、導電層５８、導電層（金属膜）５９が示されている。
図９は圧電素子を用いた本発明の液体吐出ヘッドの第２の実施の形態を示す模式的断面図である。フレーム５０、圧電素子５１、フレーム５０に形成された圧電素子５１が収まる開口部５２、液体の供給口となる液体供給口５３、及びフレーム５０上に接合された振動板６０を有している。
圧電素子５１の力による振動板６０の変形で生じた圧力によって液体供給口５３から液室５５に供給された液体は吐出口５６から吐出される。本実施の形態では、振動板６０と、液室５５の隔壁６１を電鋳で作製している。吐出口５６が設けられた吐出口板６２は別部材で作製し、天板５７を含む隔壁６１に接着接合される。
【００３０】
図１０は振動板と液室隔壁の作製方法を示す模式的工程断面図である。次に、図９に示した第２の実施の形態の液体吐出ヘッドの振動板６０と液室隔壁６１の各作成工程（ａ）〜（ｈ）について、図面を用いて説明する。
図１０（ａ）では、図１の実施の形態の製造方法を示す図２と同様に、基板１０上に、メッキのシード膜となる導電層（第１の導電層）１７、液室の形状を構成する第１のパターンを形成するための溶媒により溶解可能な樹脂膜１８、導電層（第２の導電層）１９、後に除去することで液室への液供給口となる第２パターンを形成する溶解可能な樹脂２０を順に積層形成する。
図１０（ｂ）では、第１のパターン上の導電層１９をパターニングするために、第２パターン２１を形成する溶解可能な樹脂２０を、液室の上面となる部分を残すようにマスクを用いて露光・現像する。この樹脂パターンをマスクとして導電層１９を除去する。
【００３１】
次に、図１０（ｃ）では、導電層１９上に残った樹脂膜２０に、液供給口となる第２のパターン２１を形成するためにマスクを用いて露光する。その後、樹脂膜１８を露光した後、現像して液供給口となる２１及び液室を形成する樹脂膜１８と導電層１９の積層膜からなる第１のパターン２２を形成することで液室と吐出口とが一体形成された流路パターンが形成される。本実施の形態においても導電層１９は液室列の液室間で連続するように構成されている。
図１０（ｄ）では、第１のパターン２２の周囲にメッキ処理により液室を覆うように導電層１７をシード膜として液室の壁面となるメッキ層２４を形成する。本実施の形態の構成においても、流路周辺の隔壁は、液室間の隔壁とほぼ同じ幅で形成されているので、液室周囲の隔壁の高さにバラツキが生じて、液供給口面の高さがばらついたり、液室が閉じられないといった不具合を防止することができる。
図１０（ｅ）では、第１のパターン２２の上方に溶解可能な樹脂を塗布し、フォトリソにより第３の樹脂パターン６３を形成する。図１０（ｆ）では、導電層１７をシード膜とするメッキ処理によりメッキ層２４上に振動板の凸形状となるメッキ層６４を形成する。
【００３２】
図１０（ｇ）では、基板１０（図１０（ａ））から第１のパターン２２及びメッキ層２４を剥離する。最後に、図１０（ｈ）では、溶媒により溶解可能な樹脂膜からなる第１のパターン２２、第２のパターン２０及び第３のパターン６３（図１０（ａ）、（ｅ））を溶媒により溶解して取り除く。
その後、図９に示すように、図１０（ｈ）の製品を、上下を逆にして吐出口板６２、圧電素子５１、フレーム５０を隔壁６１に接合接着することによって組み立てることにより、圧電素子５１を用いた本発明の液体吐出ヘッドの第２の実施の形態が完成する。
図９及び図１０の本実施の形態においても、導電層１９は液室列の液室５５間で連続するように構成されている。これによって、液室５５間の隔壁６１を形成するためのメッキ層の成長速度が場所によって僅かにばらついていたとしても、或る１部分でメッキ層が導電層１９に達した時点で、すべての液室５５上と共通液室上の導電層に通電され、図１０（ｈ）で、液室５５上の振動板６０のメッキ層は同時に成長が始まる。
従って、すべての液室５５上の振動板６０の同じ厚さで得られる。振動板６０の厚さは吐出性能に大きく影響を与えるものであるので、各液室５５に対応する振動板６０の厚さは高精度に均一にする必要がある。従来のような構成においては、このように高精度な均一性を得ることは不可能であった。
本実施の形態によれば、各液室５５に対応する振動板６０のメッキ層の成長は同時に開始されるので、高精度に厚さの制御が可能となる。よって、高精度な均一性の要求される振動板の形成にも適用が可能となる。
また、本実施の形態では、流路層には、液室以外のパターンが形成されており、流路層の厚さの面内バラツキが小さいので、導電層１９上のメッキ層厚さも均一になる。よって振動板６０の厚さも面内均一となり、バラツキのない液吐出性能が得られる。
【００３３】
図１１は圧電素子を用いた本発明の液体吐出ヘッドの第３の実施の形態を示す模式的断面図である。図１２は吐出口板、流路、振動板をメッキで形成する作製方法を示す模式的工程断面図である。
図１１及び図１２は、圧電素子を用いた本発明の液体吐出ヘッドの第２の実施の形態の吐出口板６２、流路、振動板６０をメッキで形成する構成及び製造方法を示している。
図１１の液体吐出ヘッドは、フレーム５０、圧電素子５１、液体の供給口となる液体供給口５３、液室５５、吐出口５６、天板５７、金属層５８、フレーム５０上に接合された振動板６０、吐出口板６２を有している。
図１２（ａ）では、基板１０上に、メッキのシード膜となる導電層（第１の導電層）６５、液室の形状を構成する第１のパターンを形成するための溶媒により溶解可能な樹脂膜６６を形成する。
【００３４】
次に、図１２（ｂ）では、導電層６５上に残った樹脂膜６６に、吐出口となる第２のパターン６７を形成するためにマスクを用いて露光、現像する。
図１２（ｃ）では、メッキ処理により、導電層６５をシード膜として吐出口板６２となるメッキ層を形成する。メッキ層６２がパターン６７の厚さより厚くなった後は、メッキ層６２はパターン６７の上にも成長する。パターン６７の大きさは、吐出口５６となる開口の大きさと、このパターン６７上へのメッキ層６２の成長を加味して設計する。
図１２（ｄ）では、吐出口板６２となるメッキ層の上に、液室の形状を構成する第１のパターン２０を形成するための溶媒により溶解可能な樹脂膜１８、導電層（第２の導電層）１９、後で除去することで液室への液供給口となる第２パターン２１を形成する溶解可能な樹脂２０を順に積層形成する。
この後は、第２の実施の形態の（ｂ）〜（ｈ）と同じ工程により、図１２（ｅ）に示すような吐出口板６２、流路、振動板５４を一体にメッキで形成したものが得られる。図１に示すように、圧電素子５１、及びフレーム５０を振動板５４に接合接着することによって組み立てることにより、液体吐出ヘッドが完成する。
【００３５】
本発明で用いることができる液体吐出ヘッドは、電歪素子に電圧を印加して電歪素子を変形させることでインクを吐出する、いわゆるピエゾ方式であっても良いし、電熱変換素子に電流を流すことで発熱させて、発熱によりインクを発泡させることでインクを吐出する、いわゆるサーマルインクジェット方式であっても良い。
ピエゾ方式を用いる場合、ピエゾ（圧電）素子を拡張させたり縮小したり、ピエゾ素子の変形量を調整したりしてそれらの駆動波形を調整することで、様々な大きさのインク滴を吐出させることができる。そのため、階調性が良好な画像を形成するのに有利である。
一方、サーマルインクジェット方式は、吐出口の高集積化が容易であるため、多ノズルヘッドの作製に向いている。そのため、解像度が高い画像を高速で印刷するのに有利である。
本発明で用いることができるインクジェットヘッドは、インク流路から吐出口にかけての形状が直線的であるエッジシューター方式であっても良いし、インク流路の向きと吐出口の向きが異なるサイドシューター方式であっても良い。
【００３６】
図１３はエッジシューター方式の液体吐出ヘッドの例を示す概略図である。この液体吐出ヘッドは、ヒーター等の吐出エネルギー発生体４を有する基板に、液室３の側壁及び吐出口２を構成する壁材６８及び液室３の覆いを構成する天板１１を積層した構成を有する。吐出エネルギー発生体４に吐出信号を印加する電極及び吐出エネルギー発生体４に必要に応じて設けられる保護層などは省略してある。
この液体吐出ヘッドにおいては、インクが貯えられている共通液室（図示せず）からインクの流れ方向６８ｂで液室３にインクが充填された状態で、図示してない電極を介して記録信号を吐出エネルギー発生体４に印加する。
この時、吐出エネルギー発生体４から発生した吐出エネルギーが液室３内のインクに吐出エネルギー発生体４上方（吐出エネルギー作用部）で作用し、その結果、インクが吐出口２から液滴として吐出される。吐出されたインク滴は吐出口２前方に送り込まれた紙などの被記録材に付着される。
【００３７】
図１３に示したようなエッジシューター方式の液体吐出ヘッドにおいては、各部分の精度良い微細化や吐出口のマルチ化、あるいは小型化が極めて容易であり、また、量産性に富むという利点を有する。その一方で、インク滴吐出の際の応答周波数やインク滴の飛行速度に限界がある。
また、電熱変換素子が発熱することによってインク中に気泡が発生するが、この気泡が温度低下により収縮し、吐出エネルギー発生体４近辺で消滅する際の衝撃により吐出エネルギー発生体４は徐々に破壊される。この現象は、いわゆるキャビテーション現象と呼ばれ、エッジシューター方式において顕著である。そのため、エッジシューター方式の記録ヘッドは寿命が比較的短い。
【００３８】
図１４はサイドシューター方式の液体吐出ヘッドの例を示す概略図である。図１４において、この液体吐出ヘッドは、天板１１に吐出口２を設け、破線６８ｃで示されたように液室３内の吐出エネルギー作用部へのインクの流れ方向と吐出口２の開口中心軸とを直角となした構成を有する。
このような構成とすることによって、吐出エネルギー発生体４からのエネルギーを、より効率良くインク滴の形成とその飛行の運動エネルギーへと変換できる。また、インクの供給によるメニスカスの復帰も速いという構造上の利点を有し、吐出エネルギー発生体４に発熱素子を用いた場合にとくに効果的である。
また、図１３に示したエッジシューター方式の液体吐出ヘッドにおいて問題となる気泡が消滅する際の衝撃により吐出エネルギー発生体４を徐々に破壊する、いわゆるキャビテーション現象は、サイドシューター方式であれば回避することができる。つまり、サイドシューターにおいて気泡が成長し、その気泡が吐出口２に達すれば、気泡が大気に通じることになり、温度低下による気泡の収縮が起こらない。そのため、液体吐出ヘッドの寿命が長いという長所を有する。
【００３９】
図１５は本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載したインクジェット記録装置の一例を示す概略斜視図である。図１６は図１５のインクジェット記録装置の機構部を説明する側面図である。
図１５及び図１６を参照して、このインクジェット記録装置Ａは、記録装置本体８１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ９３、このキャリッジ９３に搭載した本発明を実施したインクジェットヘッドからなる液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部８２等を収納している。
装置本体８１の下方部には前方側から多数枚の記録媒体（用紙）８３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）８４を抜き差し自在に装着することができる。また、記録媒体８３を手差しで給紙するための手差しトレイ８５を開倒することができる。
給紙カセット８４或いは手差しトレイ８５から給送される記録媒体８３を取り込み、印字機構部８２によって所要の画像を記録した後、記録媒体８３を後面側に装着された排紙トレイ８６に排紙する。
【００４０】
印字機構部８２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド９１と従ガイドロッド９２とでキャリッジ９３を主走査方向（図１６で紙面垂直方向）に摺動自在に保持している。
このキャリッジ９３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する本発明に係るインクジェットヘッドからなるヘッド９４を複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。またキャリッジ９３には、ヘッド９４に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ９５を交換可能に装着している。
インクカートリッジ９５は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有している。
この多孔質体の毛管力によってインクジェットヘッドへ供給されるインクを僅かな負圧に維持している。また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド９４を用いているが、各色のインク滴を吐出する吐出口を有する１個のヘッドでもよい。
【００４１】
ここで、キャリッジ９３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド９１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド９２に摺動自在に載置している。
そして、このキャリッジ９３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ９７で回転駆動される駆動プーリ９８と従動プーリ９９との間にタイミングベルト１００を張装している。このタイミングベルト１００はキャリッジ９３に固定しており、主走査モータ９７の正／逆回転によりキャリッジ９３が往復駆動される。
一方、給紙カセット８４にセットした記録媒体８３をヘッド９４の下方側に搬送するために、給紙カセット８４から記録媒体８３を分離給装する給紙ローラ１０１及びフリクションパッド１０２と、記録媒体８３を案内するガイド部材１０３と、給紙された記録媒体８３を反転させて搬送する搬送ローラ１３４と、この搬送ローラ１３４の周面に押し付けられる搬送コロ１０５及び搬送ローラ１３４からの記録媒体８３の送り出し角度を規定する先端コロ１０６とを設けている。この場合、搬送ローラ１３４は副走査モータ１０７によってギヤ列を介して回転駆動される。
そして、キャリッジ９３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１３４から送り出された記録媒体８３を記録ヘッド９４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材１０９を設けている。
【００４２】
この印写受け部材１０９の用紙搬送方向下流側には、記録媒体８３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１１１、拍車１１２を設け、さらに、記録媒体８３を排紙トレイ８６に送り出す排紙ローラ１１３及び拍車１１４と、排紙経路を形成するガイド部材１１５、１１６とを配設している。
記録時には、キャリッジ９３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド９４を駆動することにより、停止している記録媒体８３にインクを吐出して１行分を記録し、記録媒体８３を所定量搬送後次の行の記録を行なう。記録終了信号または、記録媒体８３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ、記録媒体８３を排紙する。
【００４３】
また、キャリッジ９３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド９４の吐出不良を回復するための回復装置１１７を配置している。回復装置１１７はキャッピング手段と吸引手段とクリーニング手段を含んでいる。
キャリッジ９３は印字待機中にはこの回復装置１１７側に移動されてキャッピング手段でヘッド９４をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド９４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され、吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（図示せず）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施の形態である熱エネルギーを利用したサーマルインクジェット方式の液体吐出ヘッドを示す図である。
【図２】熱エネルギーを利用した液体吐出ヘッドの製造工程を模式的に示す工程断面図である。
【図３】比較のために示す従来の構成の製造過程を示す図である。
【図４】比較のために示す従来の構成の製造過程を示す図である。
【図５】本発明の液体吐出ヘッドの第２の実施の形態を示す平面透視図である。
【図６】本発明の液体吐出ヘッドの第３の実施の形態を示す平面透視図である。
【図７】本発明の液体吐出ヘッドの第３の実施の形態の変形例を示す平面透視図である。
【図８】圧電アクチュエータを有する液体吐出ヘッドを示す模式的断面図である。
【図９】圧電素子を用いた本発明の液体吐出ヘッドの第２の実施の形態を示す模式的断面図である。
【図１０】振動板と液室隔壁の作製方法を示す模式的工程断面図である。
【図１１】圧電素子を用いた本発明の液体吐出ヘッドの第３の実施の形態を示す模式的断面図である。
【図１２】吐出口板、流路、振動板をメッキで形成する作製方法を示す模式的工程断面図である。
【図１３】エッジシューター方式の液体吐出ヘッドの例を示す概略図である。
【図１４】サイドシューター方式の液体吐出ヘッドの例を示す概略図である。
【図１５】本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載したインクジェット記録装置の一例を示す概略斜視図である。
【図１６】図１５のインクジェット記録装置の機構部を説明する側面図である。
【符号の説明】
【００４５】
Ａ 画像形成装置、１ 液体吐出ヘッド、２ 流路層（吐出口）、３ 流路層（液室）、４ 流路層（共通液室）、６ メッキ層、７ 導電層（第１の導電層）、８ 導電層（第２の導電層）、９ 隔壁、１０ 基板、１１ 天板、１２ 流体抵抗部、１４ ヒーター、１７ 導電層（第１の導電層）、１８ 樹脂膜（第１のパターン２２）、１９ 導電層（第２の導電層）、２０ 樹脂膜（第２のパターン２１）、２４ メッキ層、５１ 圧電素子、５４ 振動板、８１ 記録装置本体、８２ 印字部（印字機構部）、８４ 給紙部（給紙カセット）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギーを液体に作用させることによって液体を吐出する液体吐出ヘッド、この液体吐出ヘッドを用いた画像形成装置、及び液体吐出ヘッドの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサ等の装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業用記録装置においては、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の被記録媒体に対して記録を行なう。
なお、ここで「記録」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけでなく、全面あるいはパターン等の意味を持たない画像を被記録媒体に付与することをも意味し、画像形成、印写、印字、印刷も同義語で使用する。
産業用記録装置において、これらの画像を被記録媒体に付与するためにはこの被記録媒体に液体を吐出する液体吐出ヘッドを使用することが知られており、かかる液体吐出ヘッドの構成も種々提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００３】
特許文献１には、基板上に第１の導電層を形成し、基板上に流路のパターン状に型材を形成し、続いて第１の導電層に接触しないように、型材上に第２の導電層を形成し、第１の導電層及び前記第２の導電層を利用して、メッキ処理による金属膜を型材の周囲に形成することによって、基板上に吐出口と吐出口に連通する流路を貼り合せ工程なしで製造する技術が開示されている。
特許文献２には、電気機械変換素子の変位で変形されるダイヤフラム部を有する振動板あるいはインク液室に連通するノズル孔を有するノズル板と、ダイヤフラム部に対応するインク液室を形成する液室隔壁とを、電鋳金属で一体的に形成する技術が開示されている。
また、本出願人は公開前の技術であるが、特願２００６−０２９８４において、流路板と別部材を接合する時に問題となる流路板の偏肉量を低減するための技術として、流路が形成された流路板がメッキ金属で形成され、複数の流路が並ぶ流路列領域の外側に、この流路列に沿って金属がない複数の肉抜き部を設けることを提案している。
パターンの或る面に電気メッキを行なう場合、細いパターンあるいは面積の小さいパターンに電界が集中し、その部分の成長速度が他に比べて大きくなる。特許文献１に記載の第２の導電層にメッキ層を成長させる場合、メッキ層が成長する部分である型材の溝部の幅によって、メッキ層の成長速度が異なる。
【０００４】
溝の細い部分で電界強度が大きくなり、メッキ層は速く成長する。そのため、パターンによって高さのバラツキが生じる。その結果、第２の導電層に第２のメッキ層を成長させる時点で、第２のメッキ層の成長の始点が、パターンにより差が生じて、第２のメッキ層の厚さにバラツキが生じる。
かかる第２のメッキ層を振動板に応用した場合、振動板の厚さは吐出性能に大きく影響するので、振動板の厚さがばらつくと吐出バラツキが生じてしまう。振動板の厚さに求められる精度は非常に高く、従来の方法によれば振動板を実用に耐えうる均一性で作製することはできない。また、第２のメッキ層に吐出口を形成した場合、吐出面がフラットにならない問題が生じる。
また、第１の導電層から成長したメッキ層が第２の導電層に到達するのはパターンによって異なることになる。第１の導電層から成長したメッキ層がどこかで第２の導電層に到達すると、導通している第２の導電層上にメッキ層が成長し始め、それによってメッキ面積が増加し、メッキ層成長速度は低下する。
第２の導電層に到達していないメッキ層の成長速度も低下し、パターンやメッキ条件によっては第２の導電層に到達した部分と到達していない部分が生じ、液室が封止できなく不良となることがある。
さらに、第１の導電層上のメッキ層から第２の導電層上のメッキ層と連続して行なう場合、第１の導電層上のメッキ層から第２の導電層上のメッキ層へ変わるところでメッキ面積が変化する。そのため、第１の導電層上のメッキ層と第２の導電層上のメッキ層で電流密度が異なることになる。しかし、第１の導電層上のメッキ層内、あるいは第２の導電層上のメッキ層内では同じ電流密度であり、各層の面内では均一である。
【特許文献１】特開２００６−６９２０３公報
【特許文献２】特開平１１−１０５２８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、この場合、第１の導電層上のメッキ層が面内で厚さムラを生じていたら、徐々に電鋳面積が変わっていき、それに伴い電流密度が時間的に変化していく。
そのため、第１の導電層上のメッキ層、あるいは第２の導電層上のメッキ層のぞれぞれで面内における電流密度が異なり、電流密度に依存する表面性、結晶構造などに面内ムラが生じることになる。表面性、結晶構造などにムラが生じると、液体との接触抵抗、液体に対する耐液性などにムラが生じたり、制御できなくなったりして、液体吐出ヘッドとしてバラツキや不良の原因となる。
また、第１の導電層上のメッキ層から第２の導電層上のメッキ層へ変わる時に、第１の導電上のメッキ層と第２の導電層上のメッキ層の表面性、結晶構造、メッキ層成長速度などを補正するため、第１の導電層上へのメッキから第２の導電層上へ変わる時に、電流値を変えることもあり得る。
この場合も、第１の導電層上のメッキ層が面内で厚さムラが生じていたら、電流値を切り換えるタイミングを設定できないという問題が生じる。電流値を切り換えたとしても、上記と同様に徐々に面積が変わっていってしまい、電流密度が徐々に変わるので、電鋳の表面性、結晶構造などに面内ムラが生じることになる。
徐々に変化する面積に伴い、電流値を調整するのは現実的ではない。第１の導電層上へのメッキから第２の導電層上へのメッキは連続して行なうので、第１の導電層上でのメッキ層の厚さムラを研磨などの方法で均一にすることもできない。
特許文献２では、ダイヤフラム部に対応するインク液室を形成する液室隔壁と、電気機械変換素子の変位で変形されるダイヤフラム部を有する振動板とを、電鋳金属で一体的に形成しているが、液室隔壁層の厚さムラにより上記と同様の問題が生じるが、対策は示されていない。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、吐出面の平坦性を向上させ、不良の少ない液体吐出ヘッド、この液体吐出ヘッドを備えるが形成装置及び液体吐出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】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、導電層上のメッキ層によって形成された液室を有する流路層と、該流路層へのメッキによって形成されかつ前記液室の天板となる天板層と、を備え、前記天板の前記液室内壁面には前記メッキ層とは異なる導電層が形成され、前記導電層は複数の前記液室間で連続して形成されていることを特徴とする。
また請求項２に記載の発明は、前記天板層には変形可能な振動板が形成されている請求項１の液体吐出ヘッドを特徴とする。
また請求項３に記載の発明は、前記天板層には液体を吐出する吐出口が形成されている請求項１の液体吐出ヘッドを特徴とする。
また請求項４に記載の発明は、複数の前記液室が配列された液室列が複数設けられ、前記導電層は複数の液室列間で連続している請求項１乃至３の何れか１項記載の液体吐出ヘッドを特徴とする。
また請求項５に記載の発明は、複数の液室が流体抵抗部を介して共通して連通する共通液室を、前記流路層に設けた請求項１乃至４の何れか１項記載の液体吐出ヘッドを特徴とする。
また請求項６に記載の発明は、前記流路層には前記液室に連通しないパターンが設けられており、前記パターン間の隔壁の間隔は前記液室間の隔壁の幅と略同一である請求項１乃至５の何れか１項記載の液体吐出ヘッドを特徴とする。
また請求項７に記載の発明は、前記パターンは形状と間隔が液室と類似したパターンである請求項６の液体吐出ヘッドを特徴とする。
また請求項８に記載の発明は、給紙部から送られた記録媒体上に画像を印字形成する画像形成装置において、印字部の液体吐出ヘッドとして請求項１乃至７の何れか１項記載の液体吐出ヘッドを搭載する画像形成装置を特徴とする。
また請求項９に記載の発明は、少なくとも２層以上のメッキ層からなり、前記メッキ層のうち少なくとも１層は液室が形成された流路層であり、別のメッキ層は液室の天板となる天板層であり、天板の液室内壁面にメッキ層とは別の導電層が形成されている液体吐出ヘッドの製造方法おいて、基板上に液室形状に型材を形成する工程と、前記型材上に複数の前記型材間で連続する導電層を形成する工程と、メッキ処理による流路層を前記型材の周囲に形成する工程と、前記流路層上と前記導電層が電気的に接続した後にさらにメッキ処理を行ない、前記天板層を形成する工程と、所定の厚さで前記天板層のメッキ処理を停止する工程と、前記型材を除去して前記液室を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、導電層は複数の前記液室間で連続しているので、液室間の隔壁を形成するためのメッキ層の成長速度が場所によってばらついていたとしても、或る１部分でメッキ層が導電層に達した時点で、すべての液室上の導電層に通電され、液室上の天板となるメッキ層の成長が同時に始まる。これによって、すべての液室上の天板の厚さは同じ液体吐出ヘッドが得られる。
また、本発明による液体吐出ヘッドを搭載する画像形成装置は、吐出バラツキの小さいヘッドによって、記録媒体に正確な液滴の大きさや着弾位置で液滴を着弾させることができ、画像を印字形成した場合には高品質な画像を得ることができる。
また、本発明による製造方法によれば、液室間の隔壁を形成するためのメッキ層の成長速度が場所によってばらついていたとしても、或る１部分でメッキ層が導電層に達した時点で、すべての液室上の導電層に通電され、液室上の天板となるメッキ層の成長が同時に始まる。これによって、すべての液室上の天板の厚さが同じ液体吐出ヘッドを作製できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態である熱エネルギーを利用したサーマルインクジェット方式の液体吐出ヘッドを示す図である。図１（ａ）は平面透視図、図１（ｂ）は（ａ）のＡＡ’断面図、図１（ｃ）は（ａ）のＢＢ’断面図、そして図１（ｄ）は（ａ）のＣＣ’断面図である。
図１（ａ）〜（ｄ）を参照して、液体吐出ヘッド１は、液室３と液体吐出口となる貫通口２とを備えた流路構造体（流路層）を有している。図１では、基板１０を貫通する開口部５から液体が液室３に供給され、供給された液体は、液室３内の基板１０上に形成されたヒーター１４で加熱されて発泡し、生じた圧力によって液体吐出口２となる貫通口から吐出される。
後で詳細に説明するように、液室３の隔壁９、９ｂは基板１０の上方に形成されたメッキ層６によって形成される。このメッキ層６は金属層（導電層）７の上方に形成される。液室３の上面を形成する天板１１は、導電層８とメッキ層６の積層構造となっている。
【０００９】
図１において、複数の液室３が配列され、液室３よりも幅の狭くなった流体抵抗部１２や共通液室４などの流路を持ち、共通液室４から流体抵抗部１２を介して液室３へ液体が供給される。
本発明の液体吐出ヘッド１では、導電層８は複数の液室３間で連続していることが特徴となっている。後で製造方法に関して詳細に説明するように、導電層８が複数の液室３間で連続することによって、すべての液室３上の天板１１の厚さｄは同じものが得られる。
また、本発明の液体吐出ヘッド１では液室３に連通しないパターン２５が形成されており、流路の周辺の隔壁９は、液室３間の隔壁９ｂとほぼ同じ幅となるようになっている。流路の周辺の隔壁９の幅は、液室３間の隔壁幅と流体抵抗部１２間の隔壁幅の間に設定すればよい。
【００１０】
図２は熱エネルギーを利用した液体吐出ヘッドの製造工程を模式的に示す工程断面図である。次に、図１に示した第１の実施の形態の熱エネルギーを利用した液体吐出ヘッドを例として、製造方法の概念を説明する。以下、図１（ａ）〜（ｌ）の各工程について、図面を用いて説明する。
図２（ａ）では、基板１０の表面に、ヒーターとなる発熱素子（ここでは図示せず）と基板１０とを絶縁する絶縁膜１５を形成する。基板１０の裏面、絶縁膜１５と反対の側の表面に、この基板１０を貫通する開口部を形成する際に所定の部分以外の基板１０がエッチングされることを防止するための保護膜１６を形成する。裏面に形成された保護膜１６の開口部に対応する部位の保護膜１６を除去する。
ここで、基板１０の材料としては、シリコン基板やガラス基板、プラスチック基板などを用いることができる。所望の強度があればどの基板を用いても構わないが、微細加工技術による高集積・高密度な駆動回路を形成し易い点や酸化して良質な絶縁膜を形成し易い点からシリコン基板を用いることが好ましい。
基板１０がシリコン基板の場合、絶縁膜１５及び保護膜１６は、微細加工が容易なので、酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜や酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）膜等のシリコン系の絶縁膜が好ましい。
基板１０を貫通する開口部は、シリコン基板の場合、ＴＭＡＨ（テトラ・メチル・アンモニウム・ハイドライド）、ＫＯＨ（水酸化カリウム）などのアルカリ系エッチング液による異方性エッチングや、ＲＩＥ、ＤｅｅｐＲＩＥ（ＩＣＰ）などのドライエッチング、サンドブラストなどによる方法が可能である。
しかし、アルカリ系エッチング液による異方性エッチングやＤｅｅｐＲＩＥ（ＩＣＰ）は微細加工が容易なので、これらを用いることが好ましく、一度に多数の基板の処理を行なえるので、アルカリ系エッチング液を用いた異方性エッチングを採用することがより好ましい。
【００１１】
アルカリ系エッチング液による異方性エッチングやＤｅｅｐＲＩＥ（ＩＣＰ）を用いて基板１０をエッチングする場合、酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜や酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）膜等のシリコン系の絶縁膜１５は、これらのエッチングに耐性があるので好ましく用いられる。
保護膜１６にシリコン系の絶縁膜を用いた場合、開口部に対応する保護膜１６は、フォトリソグラフィー法を用い、フォトレジストからなるパターンをマスクに、通常のドライエッチングにより除去することができる。
膜応力の調整や密着性の向上のために、絶縁膜１５及び保護膜１６は、例えば、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜の積層膜のように２種以上の膜を積層した積層膜を使用しても良い。
【００１２】
次に、図２（ｂ）では、絶縁膜１５上に発熱抵抗素子１４を形成する。発熱抵抗素子１４は、ヒーター、電極及び配線等を通常の半導体プロセスを用いて製造することができる。
発熱抵抗素子１４は、例えば、ＨｆＢ２、ＺｒＢ２、ＴａＮ２及びＴａＳｉ等の耐熱抵抗材上に、中間層（例えば、Ｔｉ、Ｃｒ等）を介して形成される。この場合に、発熱抵抗素子１４は、電気良導体である金属からなる配線部（例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ等）を上記中間層が露出するように積層して形成され、その露出した部分がヒーター１４となる。
また、吐出する液体による電食、酸化を防ぐための保護膜等が必要に応じてヒーター及び電極上に形成される。図では、ヒーターとしてヒーター１４の一部となる耐熱抵抗体のみを図示している。
例えば、耐熱抵抗材は、絶縁膜１５上にスパッター法を用いて、ＨｆＢ２からなる膜を形成し、フォトリソグラフィー法を用い、フォトレジストからなる所望のパターンをマスクとして、通常のドライエッチングにより形成することができる。
【００１３】
図２（ｃ）では、次に、基板１０上に、メッキのシード膜となる導電層（第１の導電層）１７（図１の金属層７に相当）を形成する。この導電層１７としては、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ等を使用することができる。
導電層１７としては、低抵抗の材質が好ましく、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ等を用いるのが好ましい。なお、絶縁膜１５との密着性を向上させるためにバインダーメタルとしてＴｉとの積層構造にすることも可能である。
メッキにより液室の壁面を形成するので、導電層１７は、液室の内部となる領域に形成される必要がない。導電層１７の液室の内部となる領域は、フォトリソグラフィー法を用い、フォトレジストからなる所望のパターンをマスクに、通常のドライエッチングにより導電層１７をエッチング除去することで形成することができる。
通常、ヒーター１４上に保護膜となる絶縁膜が形成されているがこの説明では省略してある。
なお、導電層１７は、メッキのシード膜となるので、導電層１７の一箇所から電圧を供給することによってメッキのシード層全体に電圧が供給されることが好ましい。このため、導電層１７は、基板１０上で不連続な部分がないようにすることが好ましい。
【００１４】
図２（ｄ）では、次に、基板１０上に、液室の形状を構成する第１のパターン２２（後述）を形成するための、溶媒により溶解可能な樹脂層１８を形成する。所望の樹脂膜を用いて所望のパターンを得る方法として、印刷法やフォトリソグラフィー法等がある。しかし、微細な形状を得るためには感光性樹脂を用い、フォトリソグラフィー法を用いることが好ましい。
本工程において、後で除去することによって液室となる第１のパターン２２を形成する溶解可能な樹脂層１８は、例えば、スピン塗布法を用いて塗布した後、乾燥することで形成される。
図２（ｅ）では、溶解可能な樹脂層１８上に導電層（第２の導電層）１９（図１の導電層８に相当）を形成する。この導電層としては、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ等を使用することができる。
基板１０上の導電層としては低抵抗で、メッキ液に耐性がある材質が好ましく、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇなどのイオン化傾向の小さい材料が好適に用いられる。この工程においては、後工程における型材除去時に貫通口を形成するのが容易になるので、第２のパターンを形成する領域の導電層をレーザーなどで除去しておいてもよい。
【００１５】
図２（ｆ）では、後で除去することで液室の吐出口となる第２のパターンを形成する溶解可能な樹脂層２０を、樹脂層１８と同様の樹脂を同様の方法で塗布して乾燥する。液室の吐出口はテーパー形状を有しているのが好ましく、ポジ型の感光性樹脂を用いるのが好ましい。
図２（ｇ）では、第１のパターン２２上の導電層をパターニングするために、第２のパターンを形成する溶解可能な樹脂層２０を液室の上面となる部分を残すようにマスクを用いて露光・現像する。この樹脂パターンをマスクとして第２の導電層１９を除去する。
第２の導電層１９がＰｔの場合は、イオンミーリング法を、Ａｕ及びＡｇの場合は、イオンミーリングあるいはウェットエッチング法を用いてエッチング除去することができる。
ここで、本発明の特徴でもあるが、第２の導電層１９は液室間で連続している（図中、奥行き方向に配列された複数の液室間で連続している）。
【００１６】
次に、図２（ｈ）では、第２の導電層１９上に残った樹脂層２０に、吐出口となる第２のパターン２１を形成するためにマスクを用いて露光する。その後、樹脂層１８を露光した後、現像して吐出口となる第２のパターン２１及び液室を形成する樹脂層１８と第２の導電層１９の積層膜からなる第１のパターン２２を形成することによって液室と吐出口とが一体形成された流路パターン２２ａが形成される。
ここで、本発明の液体吐出ヘッドでは、樹脂層１８に流路パターン２２ａとは別のパターン２２ｂが形成されている。なお、液室で発生した吐出圧力を効率良く液体の吐出に変換するために、第２のパターン２１は、順テーパー形状であることが好ましい。
つまり、第２のパターン２１は、第１のパターン２２側の面積より上面側の面積を小さくすることが好ましい。この形状は、露光においてプロジェクション・アライナを使用した場合にはフォーカスをずらしたり、プロキシミティ・アライナを使用した場合にはフォトマスクと基板のギャップを広げたりすることで実現することができる。
また、現像においてオーバーエッチングを行なったり、フォトマスクにグラデーションマスクを使用したり、レーザーによる露光を行なうなどしても順テーパー形状にすることができる。
第１のパターン２２ａ、２２ｂを示している、図２（ｉ）では、導電層１７の液室の壁面を形成する領域のみが露出するようにフォトリソグラフィー法を用いてフォトレジストからなるマスク２３を形成する。
【００１７】
図２（ｊ）では、メッキ処理により液室・貫通口を覆うように導電層１７をシード膜として液室の壁面となるメッキ層２４を形成する。メッキの種類としてはＣｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｕなどの単金属メッキ、合金メッキ、ＰＴＦＥなどを析出させる複合メッキなどがあげられる。耐薬品性、強度、コストの点からＮｉを用いること好ましい。
電解メッキ法でメッキ層２４を形成する場合、このメッキ層２４が第１のパターン２２の上面に形成されている第２の導電層１９に達するまでは第１のパターン２２の壁面にメッキ層２４が形成される。
メッキ層２４が第１のパターン２２の上面に形成された第２の導電層１９に達すると、第２の導電層１９上と、その外周囲に形成されているメッキ層２４上とにメッキ層２４が形成される。よって、メッキ層２４が第２の導電層１９に達する以前と達した後では、第２の導電層１９の面積分だけメッキ面積が増加する。
【００１８】
本発明では、第２の導電層１９は液室列の液室間で連続するように構成されている。図２（ｋ）では、共通液室が流路層２２ａに設けられており、共通液室は各液室に連通している。共通液室上にも第２の導電層１９が形成されており、共通液室上の第２の導電層１９を介して、各液室上の第２の導電層１９が導通している。
これによって、液室間の隔壁を形成するためのメッキ層の成長速度が場所によってばらついていたとしても、或る１部分でメッキ層が第２の導電層１９に達した時点で、すべての液室上と共通液室上の導電膜に通電され、液室上の天板となるメッキ層２４は同時に成長が始まる。これによって、すべての液室上の天板は同じ厚さで得られる。
前述のように吐出口をテーパー形状とした場合、天板の厚さによって、吐出口径が異なることになる。吐出口径は液吐出速度や液滴の大きさに大きな影響を与える。
そこで、本発明のように導電膜（導電層）を液室配列間で導通させることにより、均一な吐出口が得られる。また、共通液室を流路層２２ａに設けたことにより、特別なパターンや構成を設けることなく、第２の導電層１９を液室間で連続するように作製することができる。
【００１９】
また、図２（ｌ）では、図１（ｂ）と同じである液体吐出ヘッド１の完成品を示している。流路以外に液室に連通しないパターン２５（２２ｂ）が形成されている。流路の周辺の隔壁９（図１）は、液室間の隔壁９ｂ（２５（２２ｂ））とほぼ同じ幅となるようになっているので、メッキ面積の差による電界の差が緩和され、メッキ層成長速度が面内で均一になる。そのため、電流密度に依存する表面性、結晶構造などに面内ムラが小さい。
表面性、結晶構造などにムラが生じると、液体との接触抵抗、液体に対する耐液性などにムラが生じたり、制御できなくなったりして、液体吐出ヘッドとしてバラツキや不良の原因となることがあるが、そのようなバラツキや不良を防止することができる。
また、上述した工程で、第１の導電層１７上のメッキ層から第２の導電層１９上のメッキ層へ変わる時、第１の導電層１７上のメッキ層と第２の導電層１９上のメッキ層の表面性、結晶構造、メッキ層成長速度などを補正するため、第１の導電層１７上のメッキから第２の導電層１９上のメッキへ変わる時に、電流値を変えることも可能である。
この場合も、第１の導電層１７上のメッキ層が面内で厚さムラが生じていたら、電流値を切り換えるタイミングを設定できないという問題が生じる。しかし、本発明では、メッキ層厚さの面内バラツキが小さいので、第２の導電層１９上のメッキ層は面内でほぼ同時に開始し、その時点で電流値を切り換えることができる。
【００２０】
図３は比較のために示す従来の構成の製造過程を示す図である。図３（ａ）は平面透視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡＢＣにおける断面図である。
本発明による液体吐出ヘッドの製造工程において作成した、液室に連通しないパターン２２ｂを形成した別の効果を説明する。図３は、本発明の製造工程を示している図２（ｉ）の工程に対応する構成を示している。
液室、流体抵抗部や共通液室の周辺の隔壁の幅（図に示す工程では第１のパターン４０９の溝幅）は本発明とは異なり、液室間隔壁となる部分の溝４２０と、液室や共通液室周囲の隔壁となる部分の溝４２０ｂの幅が異なる。図３には、さらに、第１の導電層４０４、第２の導電層４０６、吐出口を形成するための第２のパターン４０８、マスク４１０が示されている。
【００２１】
図４は比較のために示す従来の構成の製造過程を示す図である。図４は図３の構成で前述のように電界メッキを施し、液室、共通液室や吐出口を形成する過程を示している。
図４（ａ）は電気メッキの初期段階を示す断面図、図４（ｂ）は電気メッキが導電層に達した状態を示す断面図、そして図４（ｃ）はメッキ工程終盤を示す断面図である。
図４（ａ）の電気メッキの初期段階において、電界は細いパターンに集中するという性質があるので、電気メッキの初期段階において、溝の細いパターン部分（Ａ）で電界強度が大きくなり、メッキ層は速く成長し、溝の太いパターン部分（Ｂ）では電界強度が小さく、メッキ層の成長は遅い。
図４（ｂ）では、電気メッキが導電層４０６に達し、導電層４０６上に形成され始めると、細いパターンへの電界集中は緩和される。しかし、初期段階でのパターン幅によるメッキ層成長速度差により、メッキ厚にバラツキが生じる。
図４（ｃ）のメッキ工程終盤では、第２のパターン４０８の上面を超えないあたりでメッキを終了する。しかし、上述したように、パターン幅の太い部分（Ｂ）である４２０ｂはメッキ層成長速度が小さく、薄くなったり、最悪の場合には、液室が閉じられないといった不具合が生じる。図４には、さらに、導電層４０４、４０６、マスク４１０を示している。
【００２２】
本発明の構成では、流路周辺の隔壁は、液室間の隔壁とほぼ同じ幅で形成されているので、液室周囲の隔壁の高さにバラツキが生じて、吐出口面の高さがばらついたり、液室が閉じられないといった不具合を防止することができる。
また、メッキを行なう面積が小さくなるので、メッキ層成長速度が大きくなり、製造スループットが向上する。さらに、メッキ面積が小さくなることによって、材料となるペレット材の消耗が少なくなり、製造コストを下げることができる。
流路層の厚さの面内バラツキが小さいので、第２の導電層４０６（１９）上のメッキ層厚さも均一になる。よって吐出口２（図１）部分の厚さも各吐出口間で均一となり、バラツキのない液吐出性能が得られる。
【００２３】
図２（ｈ）で説明したように、吐出口２（第２のパターン２１）の形状を順テーパーとした場合は、吐出口部の厚さのバラツキが吐出口２の大きさのバラツキとなり、吐出バラツキに大きな影響を与える。本発明では吐出口部分の厚さが面内均一となるので、吐出口の大きさも均一となり、吐出バラツキの小さい液体吐出ヘッドの作製が可能となる。
また、液体が貫通口周辺で濡れ拡がると、液体の吐出方向に乱れを生じるので、メッキ層２４の表面は撥水性であることが好ましい。このために、少なくとも金属膜（メッキ層２４）の最上面は、ＰＴＦＥなどを析出させる複合メッキを行ない、撥液性を高めることが好ましい。また、添加剤を加えてメッキ処理を行なうことで硬さや表面粗さを制御することもできる。
【００２４】
メッキによって形成される金属膜は第２のパターン２１の上面を超えないことが好ましい。メッキによる金属膜が第２のパターン２１の上面を超えた場合、貫通口断面形状の角が丸まってしまい、着弾精度が下がってしまう。これを防ぐために研磨などの工程を行なわなければならない。
ここで第２のパターン２１上面の高さとは、第２のパターン２１を形成する溶解可能な樹脂の塗布・乾燥を行なった際の表面がパターニング後に残った領域から基板までの距離の最小値を指す。
例えば、Ｎｉ電気メッキを行なう場合、メッキ前処理として５％の希硫酸に浸漬し、所望の濃度と温度のスルファミン酸Ｎｉ電鋳浴に入れ、電気メッキ処理を行なう。金属膜の最大厚さが３０μｍで電気メッキ処理を止める。
その後、スルファミン酸Ｎｉ、塩化Ｎｉ、ホウ酸、ＰＴＦＥの微粒子（粒径０．３μｍ）などを所望の配合で混ぜ、所望の濃度と温度にした電鋳浴に入れ、電気メッキ処理を行なう。Ｎｉ−ＰＴＦＥ層が２μｍで電気メッキを止め、水洗、乾燥する。
【００２５】
図２（ｋ）では、基板の裏面に形成された保護膜１６の開口部を介してアルカリ系エッチング液による異方性エッチングやＤｅｅｐＲＩＥ（ＩＣＰ）法によるエッチングを利用して基板１０をエッチング除去する。基板表面に形成された絶縁膜１５は、このエッチングエッチング停止層の役割を果たし、絶縁膜１５に達すると停止する。
その後、絶縁膜１５をドライエッチング法あるいはウェットエッチング法を用いて除去することで溶媒により溶解可能な樹脂膜１８が露出した開口部５が形成される。この開口部５は熱エネルギーを利用した液体吐出ヘッドの場合、液室への液体の供給口となる。
アルカリ系エッチング液による異方性エッチングやＤｅｅｐＲＩＥ（ＩＣＰ）法によるエッチングから基板表面を保護するために、後に除去可能な樹脂を基板表面に塗布したり、裏面側のみ処理可能な治具に基板を装着したりする（図示せず）。
【００２６】
図２（ｌ）では、最後に、図２（ｆ）に示すような、溶媒により溶解可能な樹脂膜１８、２０からなる第１のパターン２２及び第２のパターン２１を溶媒により溶解して取り除く。
その後、液体の吐出口となる第２のパターン２１が除去された後の開口部の底面に露出する第２の導電層１９を、ドライエッチングあるいはウェットエッチングなどで除去して吐出口２、液室３及び共通液室４を形成し、図１と同様な液体吐出ヘッド１が完成する。
ここで、第１のパターン２２のうちメッキ隔壁の間の溝である２２ｂは、溶媒で除去できないが、機能上、とくに問題はなく、除去する必要はない。除去しないことによって、中空部分がなくなるので、剛性を向上させることができる。
流路層には液室に連通しないパターン２２ｂが設けられており、このパターン間の隔壁の間隔は液室間の隔壁の幅と略同一であるので、液室周囲の隔壁の高さにばらつきが生じて、吐出口面の高さがばらついたり、液室が閉じられないといった不具合を防止することができる。
また、メッキを行う面積が小さくなるので、メッキ層成長速度が大きくなり、製造スループットが向上する。さらに、メッキ面積が小さくなることにより、材料となるペレット材の消耗が少なくなり、製造コストを下げることができる。
後述するように、液室と貫通口を備えた流路構造体を有する圧電素子をアクチュエータに持つ液体吐出ヘッドの場合も、ヒーターでなく圧電素子を形成する点が異なるだけで、液室と貫通口を備えた流路構造体を製造する方法は上記と同様に製造できることは言うまでもない。
【００２７】
図５は本発明の液体吐出ヘッドの第２の実施の形態を示す平面透視図である。この第２の実施の形態では、１つの共通液室４から２列の吐出口列１１０ａ、１１０ｂを千鳥状に配置したものである。一列の吐出口列のピッチを６００ｄｐｉ（約４２．３μｍ）に配列した場合、２列の千鳥状では１２００ｄｐｉの印字が１パスで可能となる。
天板の液室内壁面の導電層（図示せず）は液室３間、及び２列の液室列間で共通液室４内壁面の導電層を介して連続している。そのため、各液室３、及び共通液室４上の天板の厚さは均一なものが得られる。
また、本実施の形態では、液室３、共通液室４等の流路以外にパターン２５が形成されており、周辺の隔壁９は、液室３間の隔壁９ｂとほぼ同じ幅で、複数形成されている。図５には、さらに、吐出口２、ヒーター１４を示している。
このような構成により、電気メッキによりメッキ層を成長させた隔壁の幅は液体吐出ヘッドの全体に渡りほぼ同じものとなり、電気メッキ時の電界は、液体吐出ヘッド全体で均一となる。
よって、電気メッキによるメッキ層の成長速度が均一となり、完成した液体吐出ヘッドの吐出口面は高さバラツキの少ないものが得られる。そのため、吐出口面の余剰液を拭き取るワイピングの特性も良くなり、吐出バラツキの少ない液体吐出ヘッドを得ることができる。
【００２８】
図６は本発明の液体吐出ヘッドの第３の実施の形態を示す平面透視図である。第３の実施の形態の液室配列では、流路以外のパターン２５が第２の実施の形態とは異なるっている。図６に示す第３の実施の形態は、液室３との擬似パターン２５を並べたものである。１つの共通液室４から２列の吐出口列１１０ａ、１１０ｂを千鳥状に配置している。
パターン２５の間の隔壁幅は、液室３間の隔壁９ｂの幅とほぼ同一としている。本実施の形態のパターンでは、液室３部分と、液室３周辺部分のパターンが同一であるので、パターンによるメッキ層の成長速度の差はより小さくすることができる。
図７は本発明の液体吐出ヘッドの第３の実施の形態の変形例を示す平面透視図である。この変形例は、液室３、流体抵抗部と共通液室４との擬似パターン２５を並べたものである。
本変形例のパターンでは、共通液室４も含めた擬似パターンを設けているので、液室周辺部のパターンによるメッキ層の成長速度の差はなくすことができる。この変形例でも、１つの共通液室４から２列の吐出口列１１０ａ、１１０ｂを千鳥状に配置している。
【００２９】
図８は圧電アクチュエータを有する液体吐出ヘッドを示す模式的断面図である。図８の液体吐出ヘッドでは、フレーム５０、圧電素子５１、フレーム５０に形成された、圧電素子５１が収まる開口部５２及び液体の供給口となる液体供給口５３、フレーム５０に接合された振動板５４を有している。
圧電素子５１の力による振動板５４の変形で生じた圧力によって液体供給口より液室５５に供給された液体は吐出口５６から吐出される。図８には、天板５７、導電層５８、導電層（金属膜）５９が示されている。
図９は圧電素子を用いた本発明の液体吐出ヘッドの第２の実施の形態を示す模式的断面図である。フレーム５０、圧電素子５１、フレーム５０に形成された圧電素子５１が収まる開口部５２、液体の供給口となる液体供給口５３、及びフレーム５０上に接合された振動板６０を有している。
圧電素子５１の力による振動板６０の変形で生じた圧力によって液体供給口５３から液室５５に供給された液体は吐出口５６から吐出される。本実施の形態では、振動板６０と、液室５５の隔壁６１を電鋳で作製している。吐出口５６が設けられた吐出口板６２は別部材で作製し、天板５７を含む隔壁６１に接着接合される。
【００３０】
図１０は振動板と液室隔壁の作製方法を示す模式的工程断面図である。次に、図９に示した第２の実施の形態の液体吐出ヘッドの振動板６０と液室隔壁６１の各作成工程（ａ）〜（ｈ）について、図面を用いて説明する。
図１０（ａ）では、図１の実施の形態の製造方法を示す図２と同様に、基板１０上に、メッキのシード膜となる導電層（第１の導電層）１７、液室の形状を構成する第１のパターンを形成するための溶媒により溶解可能な樹脂膜１８、導電層（第２の導電層）１９、後に除去することで液室への液供給口となる第２パターンを形成する溶解可能な樹脂２０を順に積層形成する。
図１０（ｂ）では、第１のパターン上の導電層１９をパターニングするために、第２パターン２１を形成する溶解可能な樹脂２０を、液室の上面となる部分を残すようにマスクを用いて露光・現像する。この樹脂パターンをマスクとして導電層１９を除去する。
【００３１】
次に、図１０（ｃ）では、導電層１９上に残った樹脂膜２０に、液供給口となる第２のパターン２１を形成するためにマスクを用いて露光する。その後、樹脂膜１８を露光した後、現像して液供給口となる２１及び液室を形成する樹脂膜１８と導電層１９の積層膜からなる第１のパターン２２を形成することで液室と吐出口とが一体形成された流路パターンが形成される。本実施の形態においても導電層１９は液室列の液室間で連続するように構成されている。
図１０（ｄ）では、第１のパターン２２の周囲にメッキ処理により液室を覆うように導電層１７をシード膜として液室の壁面となるメッキ層２４を形成する。本実施の形態の構成においても、流路周辺の隔壁は、液室間の隔壁とほぼ同じ幅で形成されているので、液室周囲の隔壁の高さにバラツキが生じて、液供給口面の高さがばらついたり、液室が閉じられないといった不具合を防止することができる。
図１０（ｅ）では、第１のパターン２２の上方に溶解可能な樹脂を塗布し、フォトリソにより第３の樹脂パターン６３を形成する。図１０（ｆ）では、導電層１７をシード膜とするメッキ処理によりメッキ層２４上に振動板の凸形状となるメッキ層６４を形成する。
【００３２】
図１０（ｇ）では、基板１０（図１０（ａ））から第１のパターン２２及びメッキ層２４を剥離する。最後に、図１０（ｈ）では、溶媒により溶解可能な樹脂膜からなる第１のパターン２２、第２のパターン２０及び第３のパターン６３（図１０（ａ）、（ｅ））を溶媒により溶解して取り除く。
その後、図９に示すように、図１０（ｈ）の製品を、上下を逆にして吐出口板６２、圧電素子５１、フレーム５０を隔壁６１に接合接着することによって組み立てることにより、圧電素子５１を用いた本発明の液体吐出ヘッドの第２の実施の形態が完成する。
図９及び図１０の本実施の形態においても、導電層１９は液室列の液室５５間で連続するように構成されている。これによって、液室５５間の隔壁６１を形成するためのメッキ層の成長速度が場所によって僅かにばらついていたとしても、或る１部分でメッキ層が導電層１９に達した時点で、すべての液室５５上と共通液室上の導電層に通電され、図１０（ｈ）で、液室５５上の振動板６０のメッキ層は同時に成長が始まる。
従って、すべての液室５５上の振動板６０の同じ厚さで得られる。振動板６０の厚さは吐出性能に大きく影響を与えるものであるので、各液室５５に対応する振動板６０の厚さは高精度に均一にする必要がある。従来のような構成においては、このように高精度な均一性を得ることは不可能であった。
本実施の形態によれば、各液室５５に対応する振動板６０のメッキ層の成長は同時に開始されるので、高精度に厚さの制御が可能となる。よって、高精度な均一性の要求される振動板の形成にも適用が可能となる。
また、本実施の形態では、流路層には、液室以外のパターンが形成されており、流路層の厚さの面内バラツキが小さいので、導電層１９上のメッキ層厚さも均一になる。よって振動板６０の厚さも面内均一となり、バラツキのない液吐出性能が得られる。
【００３３】
図１１は圧電素子を用いた本発明の液体吐出ヘッドの第３の実施の形態を示す模式的断面図である。図１２は吐出口板、流路、振動板をメッキで形成する作製方法を示す模式的工程断面図である。
図１１及び図１２は、圧電素子を用いた本発明の液体吐出ヘッドの第２の実施の形態の吐出口板６２、流路、振動板６０をメッキで形成する構成及び製造方法を示している。
図１１の液体吐出ヘッドは、フレーム５０、圧電素子５１、液体の供給口となる液体供給口５３、液室５５、吐出口５６、天板５７、金属層５８、フレーム５０上に接合された振動板６０、吐出口板６２を有している。
図１２（ａ）では、基板１０上に、メッキのシード膜となる導電層（第１の導電層）６５、液室の形状を構成する第１のパターンを形成するための溶媒により溶解可能な樹脂膜６６を形成する。
【００３４】
次に、図１２（ｂ）では、導電層６５上に残った樹脂膜６６に、吐出口となる第２のパターン６７を形成するためにマスクを用いて露光、現像する。
図１２（ｃ）では、メッキ処理により、導電層６５をシード膜として吐出口板６２となるメッキ層を形成する。メッキ層６２がパターン６７の厚さより厚くなった後は、メッキ層６２はパターン６７の上にも成長する。パターン６７の大きさは、吐出口５６となる開口の大きさと、このパターン６７上へのメッキ層６２の成長を加味して設計する。
図１２（ｄ）では、吐出口板６２となるメッキ層の上に、液室の形状を構成する第１のパターン２０を形成するための溶媒により溶解可能な樹脂膜１８、導電層（第２の導電層）１９、後で除去することで液室への液供給口となる第２パターン２１を形成する溶解可能な樹脂２０を順に積層形成する。
この後は、第２の実施の形態の（ｂ）〜（ｈ）と同じ工程により、図１２（ｅ）に示すような吐出口板６２、流路、振動板５４を一体にメッキで形成したものが得られる。図１に示すように、圧電素子５１、及びフレーム５０を振動板５４に接合接着することによって組み立てることにより、液体吐出ヘッドが完成する。
【００３５】
本発明で用いることができる液体吐出ヘッドは、電歪素子に電圧を印加して電歪素子を変形させることでインクを吐出する、いわゆるピエゾ方式であっても良いし、電熱変換素子に電流を流すことで発熱させて、発熱によりインクを発泡させることでインクを吐出する、いわゆるサーマルインクジェット方式であっても良い。
ピエゾ方式を用いる場合、ピエゾ（圧電）素子を拡張させたり縮小したり、ピエゾ素子の変形量を調整したりしてそれらの駆動波形を調整することで、様々な大きさのインク滴を吐出させることができる。そのため、階調性が良好な画像を形成するのに有利である。
一方、サーマルインクジェット方式は、吐出口の高集積化が容易であるため、多ノズルヘッドの作製に向いている。そのため、解像度が高い画像を高速で印刷するのに有利である。
本発明で用いることができるインクジェットヘッドは、インク流路から吐出口にかけての形状が直線的であるエッジシューター方式であっても良いし、インク流路の向きと吐出口の向きが異なるサイドシューター方式であっても良い。
【００３６】
図１３はエッジシューター方式の液体吐出ヘッドの例を示す概略図である。この液体吐出ヘッドは、ヒーター等の吐出エネルギー発生体４を有する基板に、液室３の側壁及び吐出口２を構成する壁材６８及び液室３の覆いを構成する天板１１を積層した構成を有する。吐出エネルギー発生体４に吐出信号を印加する電極及び吐出エネルギー発生体４に必要に応じて設けられる保護層などは省略してある。
この液体吐出ヘッドにおいては、インクが貯えられている共通液室（図示せず）からインクの流れ方向６８ｂで液室３にインクが充填された状態で、図示してない電極を介して記録信号を吐出エネルギー発生体４に印加する。
この時、吐出エネルギー発生体４から発生した吐出エネルギーが液室３内のインクに吐出エネルギー発生体４上方（吐出エネルギー作用部）で作用し、その結果、インクが吐出口２から液滴として吐出される。吐出されたインク滴は吐出口２前方に送り込まれた紙などの被記録材に付着される。
【００３７】
図１３に示したようなエッジシューター方式の液体吐出ヘッドにおいては、各部分の精度良い微細化や吐出口のマルチ化、あるいは小型化が極めて容易であり、また、量産性に富むという利点を有する。その一方で、インク滴吐出の際の応答周波数やインク滴の飛行速度に限界がある。
また、電熱変換素子が発熱することによってインク中に気泡が発生するが、この気泡が温度低下により収縮し、吐出エネルギー発生体４近辺で消滅する際の衝撃により吐出エネルギー発生体４は徐々に破壊される。この現象は、いわゆるキャビテーション現象と呼ばれ、エッジシューター方式において顕著である。そのため、エッジシューター方式の記録ヘッドは寿命が比較的短い。
【００３８】
図１４はサイドシューター方式の液体吐出ヘッドの例を示す概略図である。図１４において、この液体吐出ヘッドは、天板１１に吐出口２を設け、破線６８ｃで示されたように液室３内の吐出エネルギー作用部へのインクの流れ方向と吐出口２の開口中心軸とを直角となした構成を有する。
このような構成とすることによって、吐出エネルギー発生体４からのエネルギーを、より効率良くインク滴の形成とその飛行の運動エネルギーへと変換できる。また、インクの供給によるメニスカスの復帰も速いという構造上の利点を有し、吐出エネルギー発生体４に発熱素子を用いた場合にとくに効果的である。
また、図１３に示したエッジシューター方式の液体吐出ヘッドにおいて問題となる気泡が消滅する際の衝撃により吐出エネルギー発生体４を徐々に破壊する、いわゆるキャビテーション現象は、サイドシューター方式であれば回避することができる。つまり、サイドシューターにおいて気泡が成長し、その気泡が吐出口２に達すれば、気泡が大気に通じることになり、温度低下による気泡の収縮が起こらない。そのため、液体吐出ヘッドの寿命が長いという長所を有する。
【００３９】
図１５は本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載したインクジェット記録装置の一例を示す概略斜視図である。図１６は図１５のインクジェット記録装置の機構部を説明する側面図である。
図１５及び図１６を参照して、このインクジェット記録装置Ａは、記録装置本体８１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ９３、このキャリッジ９３に搭載した本発明を実施したインクジェットヘッドからなる液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部８２等を収納している。
装置本体８１の下方部には前方側から多数枚の記録媒体（用紙）８３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）８４を抜き差し自在に装着することができる。また、記録媒体８３を手差しで給紙するための手差しトレイ８５を開倒することができる。
給紙カセット８４或いは手差しトレイ８５から給送される記録媒体８３を取り込み、印字機構部８２によって所要の画像を記録した後、記録媒体８３を後面側に装着された排紙トレイ８６に排紙する。
【００４０】
印字機構部８２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド９１と従ガイドロッド９２とでキャリッジ９３を主走査方向（図１６で紙面垂直方向）に摺動自在に保持している。
このキャリッジ９３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する本発明に係るインクジェットヘッドからなるヘッド９４を複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。またキャリッジ９３には、ヘッド９４に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ９５を交換可能に装着している。
インクカートリッジ９５は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有している。
この多孔質体の毛管力によってインクジェットヘッドへ供給されるインクを僅かな負圧に維持している。また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド９４を用いているが、各色のインク滴を吐出する吐出口を有する１個のヘッドでもよい。
【００４１】
ここで、キャリッジ９３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド９１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド９２に摺動自在に載置している。
そして、このキャリッジ９３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ９７で回転駆動される駆動プーリ９８と従動プーリ９９との間にタイミングベルト１００を張装している。このタイミングベルト１００はキャリッジ９３に固定しており、主走査モータ９７の正／逆回転によりキャリッジ９３が往復駆動される。
一方、給紙カセット８４にセットした記録媒体８３をヘッド９４の下方側に搬送するために、給紙カセット８４から記録媒体８３を分離給装する給紙ローラ１０１及びフリクションパッド１０２と、記録媒体８３を案内するガイド部材１０３と、給紙された記録媒体８３を反転させて搬送する搬送ローラ１３４と、この搬送ローラ１３４の周面に押し付けられる搬送コロ１０５及び搬送ローラ１３４からの記録媒体８３の送り出し角度を規定する先端コロ１０６とを設けている。この場合、搬送ローラ１３４は副走査モータ１０７によってギヤ列を介して回転駆動される。
そして、キャリッジ９３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１３４から送り出された記録媒体８３を記録ヘッド９４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材１０９を設けている。
【００４２】
この印写受け部材１０９の用紙搬送方向下流側には、記録媒体８３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１１１、拍車１１２を設け、さらに、記録媒体８３を排紙トレイ８６に送り出す排紙ローラ１１３及び拍車１１４と、排紙経路を形成するガイド部材１１５、１１６とを配設している。
記録時には、キャリッジ９３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド９４を駆動することにより、停止している記録媒体８３にインクを吐出して１行分を記録し、記録媒体８３を所定量搬送後次の行の記録を行なう。記録終了信号または、記録媒体８３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ、記録媒体８３を排紙する。
【００４３】
また、キャリッジ９３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド９４の吐出不良を回復するための回復装置１１７を配置している。回復装置１１７はキャッピング手段と吸引手段とクリーニング手段を含んでいる。
キャリッジ９３は印字待機中にはこの回復装置１１７側に移動されてキャッピング手段でヘッド９４をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド９４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され、吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（図示せず）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施の形態である熱エネルギーを利用したサーマルインクジェット方式の液体吐出ヘッドを示す図である。
【図２】熱エネルギーを利用した液体吐出ヘッドの製造工程を模式的に示す工程断面図である。
【図３】比較のために示す従来の構成の製造過程を示す図である。
【図４】比較のために示す従来の構成の製造過程を示す図である。
【図５】本発明の液体吐出ヘッドの第２の実施の形態を示す平面透視図である。
【図６】本発明の液体吐出ヘッドの第３の実施の形態を示す平面透視図である。
【図７】本発明の液体吐出ヘッドの第３の実施の形態の変形例を示す平面透視図である。
【図８】圧電アクチュエータを有する液体吐出ヘッドを示す模式的断面図である。
【図９】圧電素子を用いた本発明の液体吐出ヘッドの第２の実施の形態を示す模式的断面図である。
【図１０】振動板と液室隔壁の作製方法を示す模式的工程断面図である。
【図１１】圧電素子を用いた本発明の液体吐出ヘッドの第３の実施の形態を示す模式的断面図である。
【図１２】吐出口板、流路、振動板をメッキで形成する作製方法を示す模式的工程断面図である。
【図１３】エッジシューター方式の液体吐出ヘッドの例を示す概略図である。
【図１４】サイドシューター方式の液体吐出ヘッドの例を示す概略図である。
【図１５】本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載したインクジェット記録装置の一例を示す概略斜視図である。
【図１６】図１５のインクジェット記録装置の機構部を説明する側面図である。
【符号の説明】
【００４５】
Ａ 画像形成装置、１ 液体吐出ヘッド、２ 流路層（吐出口）、３ 流路層（液室）、４ 流路層（共通液室）、６ メッキ層、７ 導電層（第１の導電層）、８ 導電層（第２の導電層）、９ 隔壁、１０ 基板、１１ 天板、１２ 流体抵抗部、１４ ヒーター、１７ 導電層（第１の導電層）、１８ 樹脂膜（第１のパターン２２）、１９ 導電層（第２の導電層）、２０ 樹脂膜（第２のパターン２１）、２４ メッキ層、５１ 圧電素子、５４ 振動板、８１ 記録装置本体、８２ 印字部（印字機構部）、８４ 給紙部（給紙カセット）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電層上のメッキ層によって形成された液室を有する流路層と、該流路層へのメッキによって形成されかつ前記液室の天板となる天板層と、を備え、前記天板の前記液室内壁面には前記メッキ層とは異なる導電層が形成され、前記導電層は複数の前記液室間で連続して形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記天板層には変形可能な振動板が形成されていることを特徴とする請求項１の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記天板層には液体を吐出する吐出口が形成されていることを特徴とする請求項１の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
複数の前記液室が配列された液室列が複数設けられ、前記導電層は複数の液室列間で連続していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
複数の液室が流体抵抗部を介して共通して連通する共通液室を、前記流路層に設けたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記流路層には前記液室に連通しないパターンが設けられており、前記パターン間の隔壁の間隔は前記液室間の隔壁の幅と略同一であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記パターンは形状と間隔が液室と類似したパターンであることを特徴とする請求項６の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
給紙部から送られた記録媒体上に画像を印字形成する画像形成装置において、印字部の液体吐出ヘッドとして請求項１乃至７の何れか１項記載の液体吐出ヘッドを搭載することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
少なくとも２層以上のメッキ層からなり、前記メッキ層のうち少なくとも１層は液室が形成された流路層であり、別のメッキ層は液室の天板となる天板層であり、天板の液室内壁面にメッキ層とは別の導電層が形成されている液体吐出ヘッドの製造方法おいて、
基板上に液室形状に型材を形成する工程と、前記型材上に複数の前記型材間で連続する導電層を形成する工程と、メッキ処理による流路層を前記型材の周囲に形成する工程と、前記流路層上と前記導電層が電気的に接続した後にさらにメッキ処理を行ない、前記天板層を形成する工程と、所定の厚さで前記天板層のメッキ処理を停止する工程と、前記型材を除去して前記液室を形成する工程と、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１】
導電層上のメッキ層によって形成された液室を有する流路層と、該流路層へのメッキによって形成されかつ前記液室の天板となる天板層と、を備え、前記天板の前記液室内壁面には前記メッキ層とは異なる導電層が形成され、前記導電層は複数の前記液室間で連続して形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記天板層には変形可能な振動板が形成されていることを特徴とする請求項１の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記天板層には液体を吐出する吐出口が形成されていることを特徴とする請求項１の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
複数の前記液室が配列された液室列が複数設けられ、前記導電層は複数の液室列間で連続していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
複数の液室が流体抵抗部を介して共通して連通する共通液室を、前記流路層に設けたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記流路層には前記液室に連通しないパターンが設けられており、前記パターン間の隔壁の間隔は前記液室間の隔壁の幅と略同一であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の液体吐出ヘッド。
【請求項７】
前記パターンは形状と間隔が液室と類似したパターンであることを特徴とする請求項６の液体吐出ヘッド。
【請求項８】
給紙部から送られた記録媒体上に画像を印字形成する画像形成装置において、印字部の液体吐出ヘッドとして請求項１乃至７の何れか１項記載の液体吐出ヘッドを搭載することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
少なくとも２層以上のメッキ層からなり、前記メッキ層のうち少なくとも１層は液室が形成された流路層であり、別のメッキ層は液室の天板となる天板層であり、天板の液室内壁面にメッキ層とは別の導電層が形成されている液体吐出ヘッドの製造方法おいて、
基板上に液室形状に型材を形成する工程と、前記型材上に複数の前記型材間で連続する導電層を形成する工程と、メッキ処理による流路層を前記型材の周囲に形成する工程と、前記流路層上と前記導電層が電気的に接続した後にさらにメッキ処理を行ない、前記天板層を形成する工程と、所定の厚さで前記天板層のメッキ処理を停止する工程と、前記型材を除去して前記液室を形成する工程と、を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００９−１２４３４（Ｐ２００９−１２４３４Ａ）
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８０３００（Ｐ２００７−１８０３００）
【出願日】平成１９年７月９日（２００７．７．９）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月９日（２００７．７．９）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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