吐出口部材の製造方法および液体吐出ヘッドの製造方法
【課題】本発明は、凹部を有し、形状精度よい吐出口部材が歩留まりよく得られる吐出口部材の製造方法を提供することである。
【解決手段】本発明は、吐出口を形成するための絶縁性の第１のレジストと、流路壁の凹部を形成するための絶縁性の第２のレジストと、を表面に備えた、少なくとも前記表面が導電性の基体を用意する工程と、前記第１のレジストと前記第２のレジストとをマスクとして利用してめっきを行い、吐出口部材の一部分となるめっき層を形成する工程と、前記第２のレジストを除去する工程と、前記第１のレジストをマスクとしてめっきを行い、前記壁の凹部となるめっき層を形成する工程と、前記第１のレジスト及び前記基体を除去する工程と、をこの順に有する吐出口部材の製造方法である。
【解決手段】本発明は、吐出口を形成するための絶縁性の第１のレジストと、流路壁の凹部を形成するための絶縁性の第２のレジストと、を表面に備えた、少なくとも前記表面が導電性の基体を用意する工程と、前記第１のレジストと前記第２のレジストとをマスクとして利用してめっきを行い、吐出口部材の一部分となるめっき層を形成する工程と、前記第２のレジストを除去する工程と、前記第１のレジストをマスクとしてめっきを行い、前記壁の凹部となるめっき層を形成する工程と、前記第１のレジスト及び前記基体を除去する工程と、をこの順に有する吐出口部材の製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体の吐出口を備えた吐出口部材の製造方法と、液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出ヘッドは、吐出口部材に設けられた微細な吐出口と、それに連通する流路と、を有し、流路から供給された液体を被記録媒体に向かって吐出することにより記録を行う。
【０００３】
特許文献１には、吐出口部材の流路の天井部を構成する部分に凹部を設ける吐出口部材の製造方法が開示されている。この方法は、吐出口に対応する第１のレジストが設けられた導電性の基板にメッキにより１層目のメッキ層を形成し、そのメッキ層の上に新たに第２のレジストを形成し、再度メッキを行って２層目のメッキ層の形成を行うものである。第２のレジストをそれぞれ除去すると、第２のレジストが除去された部分が吐出口に対応した部分が凹部となる。この凹部を形成しない場合と比較して、凹部が形成されることにより、流路の容積が大きくなり、液体のリフィルには有利であると考えられる。
【０００４】
しかしながら、第２のレジストを形成するために露光してパターニングする際、１層目のメッキ表面で第２のレジストを透過した光が反射する場合がある。その反射光により露光しない第２のレジスト部分が露光される場合がある。レジスト形状が所望の通りとならないことで、メッキ層により所望の流路形状を形成することができない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１０３６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明は上述の問題を解決することを目的とし、凹部を有し、形状精度よい吐出口部材が歩留まりよく得られる吐出口部材の製造方法を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、
液体を吐出する液体吐出ヘッドに使用され、液体を吐出する吐出口と、凹部を有し、前記吐出口と連通する液体の流路の壁の一部と、を有する吐出口部材の製造方法であって、
（１）前記吐出口を形成するための絶縁性の第１のレジストと、前記流路の壁の前記凹部を形成するための絶縁性の第２のレジストと、を表面に備えた、少なくとも前記表面が導電性の基体を用意する工程と、
（２）前記第１のレジストと前記第２のレジストとをマスクとして利用してめっきを行うことにより、前記吐出口部材の一部分となるめっき層を前記表面に形成する第１のめっき工程と、
（３）前記第２のレジストを除去する工程と、
（４）前記第１のレジストをマスクとしてめっきを行うことにより、前記基体の前記第２のレジストが除去されたことで露出した部分に前記壁の凹部となるめっき層を形成する第２のめっき工程と、
（５）前記第１のレジストを除去して前記吐出口を形成することと、前記基体を除去することと、を行うことにより前記吐出口部材を形成する工程と、
をこの順に有する吐出口部材の製造方法である。
【０００８】
また、本発明は、
前記吐出口部材の製造方法により製造された吐出口部材を用意する工程と、
前記吐出口部材の前記凹部を内側にして、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を備えた基板と、前記吐出口部材と、を接合する工程と、
を有する液体吐出ヘッドの製造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、凹部を有し、形状精度が高く形成された吐出口部材が歩留まりよく得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態により製造される液体吐出ヘッドの吐出口部材周辺を示す模式的上面図である。
【図２】図１に示した液体吐出ヘッドにおける吐出口周辺を示す模式的断面図である。
【図３】本実施形態の吐出口部材の形成工程を説明するための概略工程断面図である。
【図４】本実施形態の吐出口部材の形成工程を説明するための概略工程断面図である。
【図５】吐出口部材の撥水処理工程を説明するための概略工程断面図である。
【図６】本実施形態の吐出口部材の形成工程を説明するための概略工程断面図である。
【図７】本実施形態により製造される液体吐出ヘッドの吐出口部材周辺を示す模式的上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について詳しく説明する。また、以下の説明では、本発明の適用例として、インクジェット記録ヘッドを例に挙げて説明するが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、バイオチップ作製や電子回路印刷用途の液体吐出ヘッドの製造にも適用できる。液体吐出ヘッドとしては、インクジェット記録ヘッドの他にも、例えばカラーフィルター製造用ヘッド等も挙げられる。
【００１２】
なお、以下の各実施形態で示される数値は一例であり、本発明はこれらに限定されるものではない。また、本発明は、各実施形態に限らず、これらをさらに組み合わせるものであってもよく、この明細書の特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるべき他の技術にも応用することができる。
【００１３】
（実施形態１）
図１及び２に、本実施形態により製造される液体吐出ヘッドの構成例を示す。
【００１４】
図１（Ａ）は液体吐出ヘッドの模式的上面図を、図１（Ｂ）はそのＡ部の拡大図を示す。また、図２（Ａ）は、図１（Ｂ）のＢＢ’断面の模式的断面図を、図２（Ｂ）はそのＣＣ’断面の模式的断面図を示す。
【００１５】
図１において、シリコン（Ｓｉ）の基板１には、１つ以上のインク供給口１０が形成されている。インク供給口１０が複数形成される場合は、それぞれが並列して形成されている。また、図１においては、吐出口が千鳥形状に配列されている。
【００１６】
図１及び２において、インク供給口１０を挟んでその両側の基板１上に、複数のエネルギー発生素子２が列をなして配置されている。また、基板１上には樹脂などからなる流路壁３が配置され、さらに流路壁３上には接着剤６を用いて吐出口部材５が接合されている。吐出口部材５は、液室７及び吐出口４がエネルギー発生素子２の上に位置するように、流路壁３上に接合されている。また、液室７とインク供給口１０を連通するように吐出口部材５、流路壁３及び素子基板１により流路９が形成されている。吐出口部材５は、流路９の上壁を形成するが、その流路９に対応する一部分に凹部８が設けられている。この凹部８により、インク充填時等に気泡が滞留することを抑制し、安定したインク吐出性能を確保することができる。
【００１７】
また、液室７は、流路壁３、素子基板１及び吐出口部材５で囲まれた領域であってエネルギー発生素子の上側の領域である。この液室７には、流路９およびインク供給口１０とともにインクが充填される。また、エネルギー発生素子２が発するエネルギーによって液室７内のインクはインク滴となり、吐出口部材５の吐出口４から飛翔して印字用紙に付着する（不図示）。
【００１８】
なお、本実施形態においては、吐出口部材５に形成する凹部は１段で形成したが、２段以上で凹部を形成してもよい。また、流路形状に応じて凹部の形状を適宜選択することもでき、例えば、凹部の深さや幅を変えることができる。また、インクを吐出する際に効率が良い形状を考慮した凹部形状とすることもできる。
【００１９】
以下、図１及び図２に示した構成の液体吐出ヘッドにおいて、図１（Ｂ）のＣＣ’断面図における製造工程について図３を参照して詳細に説明する。
【００２０】
まず、図３（Ａ）に示すように、少なくとも表面が導電性の基板１１上に吐出口に相当する部分（吐出口を形成しようとする部分）第１のレジスト層１６を形成する。この第１のレジスト層１６は、吐出口の先端部の型材となる。また、図３（Ｂ）に示すように、凹部に相当する部分（凹部を形成しようとする部分）の基板１１上に第２のレジスト層１７を形成する。基板１１の表面は、めっき形成のシード層として機能するように導電性となっている。基板１１が全体として導電性であってもよいし、シリコンなどの母材と、表面をシード層として機能させるための導電体と、で基板１１が構成されていてもよい。
【００２１】
ここで、第１のレジスト層１６の材料としては、絶縁性を有する材料であり、例えば、レジスト材料やケイ素含有化合物等を用いることができる。ケイ素含有化合物としては、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ）、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）等が挙げられる。レジスト材料としては、例えばポジ型レジスト又はネガ型レジスト等が挙げられる。
【００２２】
第２のレジスト層１７としては、例えばポジ型レジスト又はネガ型レジスト等が挙げられる。
【００２３】
また、第１のレジスト層１６として、レジスト材料を用いる場合、絶縁層及び第２のレジスト層のうち、先に形成する方をネガ型レジストとし、後に形成する方をポジ型レジストとすることが好ましい。特に、第１のレジスト層１６をネガ型レジスト、第２のレジスト層１７をポジ型レジストとすることが好ましい。
【００２４】
また、第１のレジスト層１６の膜厚は、例えば、０．０１〜１０μｍとすることができ、０．０１〜３μｍとすることが好ましく、０．１〜２μｍとすることがより好ましい。
【００２５】
また、第２のレジスト層１７の膜厚は、例えば、１．５〜３０００μｍとすることができ、６〜２５０μｍとすることが好ましく、６〜１５０μｍとすることがより好ましい。
【００２６】
また、第２のレジスト層１７の幅は、形成する流路幅に応じて適宜選択される。
【００２７】
導電性基板の材料としては、導電性を有するものであればよく、例えば、金属基板、また、樹脂、セラミック、ガラス等の材料上に導電層を形成したものを用いることができる。導電層は、例えば、銅、ニッケル、クロム、鉄等の導電性金属を素材にして、スパッタリング法、蒸着法、メッキ、イオンプレーティング法等の薄膜形成法によって形成することができる。
【００２８】
次に、図３（Ｃ）に示すように、第１のレジスト層１６および第２のレジスト層１７を形成した基板１１の露出面に電鋳法を用いてニッケル（Ｎｉ）等の金属材料を析出させ、第１のメッキ層１８を形成する。第１のレジスト層１６は第１のメッキ層１８の開口から露出している。また、第２のレジスト層１７の表面は露出している。その際、第１のメッキ層は、その上面高さが第２のレジスト層１７の上面以下となるようにする。また、第１のレジスト層１６の上面以上とすることが好ましく、第２のレジスト層１７の１／３以上の高さとなるように形成することがより好ましい。また、第１のメッキ層は、第１のレジスト層１６の上にオーバーハングし、第１のレジスト層１６の上に開口を有するように形成される。
【００２９】
吐出口部材の材料としては、ニッケルの他に、パラジウム、銅、金若しくはロジウム又はそれらの複合材料等を用いても構わない。
【００３０】
ここで、第１のメッキ層の膜厚は、例えば、１〜１０００μｍとすることができ、５〜７５０μｍとすることが好ましく、５〜４００μｍとすることがより好ましい。
【００３１】
次に、図３（Ｄ）に示すように、第２のレジスト層１７を除去する。第２のレジスト層１７が除去されたことにより導電性基板の一部が露出面２１として露出する。
【００３２】
次に、図３（Ｅ）に示すように、導電性基板の露出面と第１のメッキ層１８の周りに、電鋳法を用いて第２のメッキ層１９を形成し、吐出口部材５を形成する。第２のメッキ層は、第１のレジスト層１６の上に開口を有するように形成される。
【００３３】
第２のメッキ層の膜厚は、例えば、１〜２００μｍとすることができ、２〜１００μｍとすることが好ましく、２〜５０μｍとすることがより好ましい。
【００３４】
第２のレジスト層１７は例えば現像処理することで除去できる。
【００３５】
次に、図３（Ｆ）に示すように、吐出口部材５を基板１１から外し、吐出口部材５を得る。
【００３６】
この吐出口部材５を、吐出口４とエネルギー発生素子２とが対応するように、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子２を備えた基板１に接合することで図２に示すような液体吐出ヘッドが得られる。
【００３７】
本発明は従来方法のようにメッキ層の上に第２のレジストを形成することはないため、１層目と２層目のメッキ界面部分や吐出口近傍などの場所においてパターン変形がなく、所望の形状で電鋳法を用いて容易に形成することができる。
【００３８】
（実施形態２）
本実施形態では、図７（Ａ）及び（Ｂ）に記載の液体吐出ヘッドの製造工程について説明する。図７（Ａ）には、液体吐出ヘッドの一構成例における吐出口部材の模式的上面図を、図７（Ｂ）はそのＡ部の拡大図を示す。
【００３９】
以下、図７（Ａ）および（Ｂ）に示した構成の液体吐出ヘッドにおいて、図７（Ｂ）のＤＤ’断面図における製造工程について図４を参照して詳細に説明する。
【００４０】
まず、図４（Ａ）に示すように、吐出口に相当する部分（吐出口を形成しようとする部分）の基板１１上に第１のレジスト層１６を形成する。この第１のレジスト層１６は吐出口の先端部の型材となる。また、図４（Ｂ）に示すように、凹部に相当する部分（凹部を形成しようとする部分）の基板１１上に第２のレジスト層１７を形成する。図４（Ｂ）において、第２のレジスト層１７は逆テーパ状となるように形成されている。つまり、第２のレジスト層１７は、その液体流路方向に沿った垂直断面が逆テーパ状に形成されている。このような形状とすることにより、形成される液体流路の流抵抗を少なくすることができる。
【００４１】
次に、図４（Ｃ）に示すように、第１のレジスト層１６および第２のレジスト層１７を形成した基板１１の露出面に電鋳法を用いてニッケル（Ｎｉ）を析出させ、第１のメッキ層１８を形成する。その際、第１のメッキ層は、その上面高さが第２のレジスト層１７の上面以下となるように形成する。また、その上面高さが第１のレジスト層１６の上面以上となるように形成することが好ましく、第２のレジスト層１７の１／３以上の高さとなるように形成することが好ましい。また、第１のメッキ層は、第１のレジスト層１６の上にオーバーハングし、開口を有するように形成される。
【００４２】
次に、第２のレジスト層１７を除去し、図４（Ｄ）に示すように、基板１１の露出面と第１のメッキ層１８の周りに、電鋳法を用いて第２のメッキ層１９を形成し、吐出口部材５を形成する。第２のメッキ層は、第１のレジスト層１６の上に開口を有するように形成される。
【００４３】
次に、図４（Ｅ）に示すように、吐出口部材５を基板１１から外し、吐出口部材５を得る。
【００４４】
このようにして得られる吐出口部材５の凹部はテーパ形状であり、凹部の側壁がほぼ垂直な場合に比べ、インクの流抵抗が小さく、さらに気泡などもたまりにくい構造となる。このように本実施形態で製造される吐出口部材５を流路壁に貼り合わせて得られる液体吐出ヘッドは、連続吐出させても、インクのリフィル不足による不吐などの印字不良がなく、良好な印字性能を有する。
【００４５】
（実施形態３）
本実施形態では、図７（Ａ）及び（Ｃ）に記載の液体吐出ヘッドの製造工程について説明する。図７（Ａ）には、液体吐出ヘッドの一構成例における吐出口部材の模式的上面図を、図７（Ｃ）はそのＡ部の拡大図を示す。
【００４６】
以下、図７（Ａ）及び（Ｃ）に示した構成の液体吐出ヘッドにおいて、図７（Ｃ）のＥＥ’断面図における製造工程について詳細に説明する。
【００４７】
まず、図６（Ａ）に示すように、吐出口に相当する部分（吐出口を形成しようとする部分）の基板１１上に絶縁材料からなる第１のレジスト層１６を形成する。また、図６（Ｂ）に示すように、第１のレジスト層１６の上に第３のレジスト層２０と、凹部に相当する部分（凹部を形成しようとする部分）の基板１１上に、第２のレジスト層１７を形成する。また、図６（Ｂ）に示すように、第１のレジスト層１６の上には、第３のレジスト層２０が第１のレジスト層１６を覆うように形成されている。つまり、面方向において第１のレジスト層１６の形状よりも第３のレジスト層２０の形状の方が大きく、レジスト層が第１のレジスト層１６を覆うような構造となっている。ここで、面方向とは、基板の面方向のことを指し、例えば基板が水平に設置されている場合は水平方向のことをいう。
【００４８】
第１のレジスト層１６が設けられた基体上に、第１のレジスト層１６を被覆するようにレジスト材料層を設けた後に、このレジスト材料から一部が除去されるようにパターニングを行って、第２のレジスト層１７と第３のレジスト層２０とを一つのレジスト材料から一括に形成することができる。
【００４９】
ここで、第１のレジスト層１６にレジストを用いる場合、第１のレジスト層１６としてネガ型レジストを用い、第２のレジスト層１７としてはポジ型レジストを用いることが好ましい。
【００５０】
また、第１のレジスト層１６の膜厚は、例えば、０．１〜１０μｍとすることができ、０．０１〜３μｍとすることが好ましく、０．１〜２μｍとすることがより好ましい。
【００５１】
また、第２のレジスト層１７の膜厚は、例えば、１．５〜３０００μｍとすることができ、６〜２５０μｍとすることが好ましく、６〜１５０μｍとすることがより好ましい。
【００５２】
次に、図６（Ｃ）に示すように、基板１１の露出面に、電鋳法にて第１のメッキ層１８を形成する。その際、第１のメッキ層は、その上面高さが第２のレジスト層１７の上面以下となるようにする。また、その上面が第１のレジスト層１６の上面以上となるように形成することが好ましく、第２のレジスト層１７の１／３以上の高さとなるように形成することがより好ましい。
【００５３】
また、第１のメッキ層の膜厚は、例えば、１〜１０００μｍとすることができ、５〜７５０μｍとすることが好ましく、５〜４００μｍとすることがより好ましい。
【００５４】
次に、第２のレジスト層１７と第３のレジスト層２０とを除去し、さらに、図６（Ｄ）に示すように、基板１１の露出面と第１のメッキ層１８の周りに、電鋳法を用いて第２のメッキ層１９を形成し、吐出口部材５を形成する。第２のメッキ層は、第１のレジスト層１６の上にオーバーハングし、第１のレジスト層１６の上に開口を有するように形成される。
【００５５】
また、第２のメッキ層の膜厚は、例えば、１〜２００μｍとすることができ、２〜２００μｍとすることが好ましく、２〜５０μｍとすることがより好ましい。
【００５６】
次に、図６（Ｅ）に示すように、吐出口部材５を基板１１から外し、吐出口部材５を得る。
【００５７】
本実施形態により製造される吐出口部材５は、液体流路から吐出口にかけてエッジを有さず、またその断面が直線部分を有する吐出口を形成することができる。吐出口が直線部分を有するため、吐出するインクの直進性を向上することができる。また、本実施形態は、吐出口を高密度に形成する場合も、必要な吐出口部材の厚さを確保しつつ、良好な吐出性能を有する吐出口部材を電鋳法を用いて容易に製造することができる。
【００５８】
本実施形態において作製する吐出口部材５を流路壁３に貼り合わせて出来た液体吐出ヘッドは、連続吐出させてもインクのリフィル不足による不吐などの印字不良がない、良好な印字性能を有し、インク滴の良好な直進性を有する。
【００５９】
（実施形態４）
実施形態３では、図６（Ｂ）に示す工程において、面方向において第１のレジスト層１６の形状よりも第３のレジスト層２０の形状の方が大きく、レジスト層が第１のレジスト層１６を覆うような構造としている。
【００６０】
この第１のレジスト層１６と第３のレジスト層２０の構造において、他にも、たとえば、面が一致して重なり合う積層構造とすることもできる。つまり、第１のレジスト層１６と第３のレジスト層２０が面方向において同一形状となるように積層構造を形成することができる。
【００６１】
また、面方向において第３のレジスト層２０の形状よりも第１のレジスト層１６の形状の方が大きく、第３のレジスト層２０は第１のレジスト層１６の内側に形成されている積層構造とすることもできる。第１のレジスト層１６と第３のレジスト層２０とからなる構造をどのようなものとするかは、目的とする吐出口の形状を考慮して適宜選択することができる。
【００６２】
（実施例１）
以下、本発明の実施例を説明する。本実施例では、図１及び図２に示した液体吐出ヘッドを電鋳法を用いて製造する。なお、本実施例は、吐出口間ピッチが１２００ｄｐｉであり、吐出口４が千鳥配列に並んだ場合について例を示している。また、本実施例では、穴径ｄが１０μｍの吐出口、及び幅５μｍ、長さ６０μｍ、深さ８μｍの凹部を有する吐出口部材を用意した。
【００６３】
以下、図３は、図１（Ｂ）のＣＣ’断面図における製造工程を示す図である。
【００６４】
まず、図３（Ａ）に示すように、ステンレス板などからなる基板１１上に絶縁層の材料となるネガ型レジストを厚さ１μｍでコーティングした。そして、このレジストの吐出口に相当する部分（吐出口を設けようとする部分）に、直径３０μｍのネガ型レジスト部分が残るようにパターニングされたマスクを置き、フォトリソ工程を用いて第１のレジスト（絶縁層に相当）１６を形成した。ネガ型レジストとしては、化薬マイクロケム製ＳＵ−８ ２０００を使用した。
【００６５】
次に、基板１１及び第１のレジスト１６の上に、レジスト層の材料となるポジ型レジストを厚さ２０μｍでコーティングした。そして、図３（Ｂ）に示すように、幅１１μｍ、長さが６６μｍのレジスト部分が凹部を形成しようとする部分に残るようにパターニング形成されたマスクをポジ型レジストの上に置き、フォトリソ工程を用いて第２のレジスト（レジスト層に相当）１７を形成した。本実施例では、ポジ型レジストとして東京応化工業（株）製ＰＭＥＲ Ｐ−ＬＡ９００ＰＭを使用した。
【００６６】
次に、図３（Ｃ）に示すように、第１のレジスト１６および第２のレジスト１７を形成した基板１１に、電鋳法を用いて、ニッケル（Ｎｉ）を厚さ８μｍとなるようにメッキし、第１のメッキ層１８を形成した。その際、吐出口に相当する部分には、直径１６μｍの穴が形成された。
【００６７】
次に、図３（Ｄ）に示すように、メッキ成長面側から全面に露光し現像することで、第２のレジスト１７を除去した。さらに、図３（Ｅ）に示すように、導電性基板の露出面と第１のメッキ層の周りに、電鋳法を用いてニッケルを厚さ３μｍとなるようにメッキし、第２のメッキ層１９を形成した。
【００６８】
これらの工程により、直径１０μｍの吐出口と、幅５μｍ、長さ６０μｍ、深さ８μｍの凹部を有する吐出口部材５を作製した。
【００６９】
次に、図３（Ｆ）に示すように、吐出口部材５を基板１１から遊離させて、第１のレジストを剥離除去することにより、吐出口部材５を得た。
【００７０】
従来の２層電鋳の手法では、１層目のメッキ上に第２のレジストをパターニングしている。その際、第２のレジストのパターン先端や形状の細い部分におけるレジストの浮きを防止するため、第２のレジストの形状を大きくして共通の流路と連通させたり、ダミーのパターンを形成したりする必要があった。本発明では、従来例の第２のレジストに相当する凹部を形成するためのレジスト層を導電性基板上にパターニングしている。導電性基板は、レジストとの密着性を考慮して選択することが可能であるため、密着性はメッキ上とレジストとの間よりも良く、ダミーパターンやレジスト形状を大きくする必要もない。
【００７１】
（実施例２）
以下、本発明の実施例を説明する。本実施例では、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示した液体吐出ヘッドを電鋳法を用いて製造する。なお、本実施例は、吐出口４が吐出口間ピッチ１２００ｄｐｉの一列で並んだ吐出口部材を形成する。また、穴径ｄが５μｍの吐出口、流路に幅５μｍ、長さ６０μｍ、深さ８μｍの凹部を有する吐出口部材を形成した。本実施例においては、吐出量を少なくするため、吐出口の穴径を小さく形成する場合を示している。
【００７２】
以下、図４は、図７（Ｂ）のＤＤ’断面図における製造工程を示す図である。
【００７３】
まず、図４（Ａ）に示すように、ステンレス板などからなる基板１１に絶縁材料からなる第１のレジスト層１６を形成した。本実施例では、窒化ケイ素（ＳｉＮ）を用い、厚さ０．１μｍでコーティングし、吐出口に相当する部分に直径１７μｍの窒化ケイ素膜が残るようにパターニングし、第１のレジスト層１６を形成した。
【００７４】
次に、図４（Ｂ）に示すように、第１のレジスト層１６を形成した上に、レジスト層の材料としてネガ型レジストを厚さ２０μｍでコーティングした。さらに、幅１１μｍ、長さが６６μｍのネガ型レジストが凹部を形成したい部分に残るようにパターニングされたマスクを置き、フォトリソ工程を用いて第２のレジスト層１７を形成した。さらに、この第２のレジスト層１７を逆テーパ形状となるようにパターニングを行った。
【００７５】
なお、逆テーパを形成する手法としては、複数のレジストを積層してパターニングにより形成したり、ネガ型レジストの露光の際にグラデーションのついたマスクを使用してパターニングしたりする手法など、一般的な手法を用いて構わない。グラデーションマスクを用いてレジスト層を逆テーパ形状とする場合、逆テーパの傾斜を形成したい部分にグラデーションが形成されているマスクを用いる。このグラデーションは、逆テーパの傾斜が始まる部分からレジスト層の端部に進むに従って露光量が少なくなるように形成されている。露光量が少なくなると、レジスト層の上方部分は硬化するが、レジスト層内で露光光が減衰するため、露光光があまり到達しない基板１１に近い部分は硬化しなくなる。そのため、レジスト層を逆テーパ状に形成することができる。
【００７６】
その後の工程は、実施例１と同様の工程で吐出口部材５を形成した。
【００７７】
このように作製した吐出口部材５の凹部は、テーパ形状となった。そのため、凹部の側壁がほぼ垂直な場合に比べ、インクの流抵抗が小さくなり、さらに気泡などもたまりにくい構造となっている。本実施例で得られた吐出口部材５を流路壁３に貼り合わせて得られた液体吐出ヘッドは、連続吐出させても、インクのリフィル不足による不吐などの印字不良は確認されず、非常に良好な印字性能を示した。
【００７８】
（実施例３）
以下、本発明の実施例を説明する。本実施例では、図７（Ａ）及び（Ｃ）に示した液体吐出ヘッドを電鋳法を用いて製造する。なお、本実施例は、吐出口４が吐出口間ピッチ１２００ｄｐｉの一列で並んだ吐出口部材を作製する。また、穴径ｄが１０μｍの吐出口、幅５μｍ、長さ６０μｍ、深さ８μｍの凹部を有する吐出口部材を形成した。
【００７９】
以下、図６は、図７（Ｃ）のＥＥ’断面図における製造工程を示す図である。
【００８０】
まず、図６（Ａ）に示すように、ステンレス板などからなる基板１１に絶縁材料からなる第１のレジスト層１６を形成した。本実施例では、チッ化ケイ素（ＳｉＮ）を用い、厚さ０．１μｍでコーティングし、吐出口に相当する部分に直径１６μｍの部分が残るようにパターニングした。
【００８１】
次に、図６（Ｂ）に示すように、第１のレジスト層１６及び基板１１の上に、レジスト層の材料としてポジ型レジストを厚さ２０μｍでコーティングした。さらに、フォトリソ工程により、凹部を形成したい部分に第２のレジスト層１７を、第１のレジスト層１６の上に第３のレジスト層２０を形成した。より具体的には、凹部を形成したい部分に幅１１μｍ、長さが６６μｍのパターン、また、第１のレジスト層１６を覆う部分にφ１６μｍのパターンが残るようにフォトリソ工程を用いて第２のレジスト層１７および第３のレジスト層２０を形成した。
【００８２】
次に、図６（Ｃ）に示すように、第１のレジスト層１６、第２のレジスト層１７および第３のレジスト層２０を形成した基板１１に、電鋳法にてニッケル（Ｎｉ）を厚さ８μｍとなるようにメッキし、第１のメッキ層１８を形成した。その際、第１のメッキ層の吐出口に相当する部分は、直径１６μｍの穴が形成された。
【００８３】
次に、全面に露光して現像処理することで、第２のレジスト層１７と第３のレジスト層２０とを除去した。さらに、図６（Ｄ）に示すように、電鋳法にてニッケルを厚さ３μｍとなるように導電性基板の露出面と第１のメッキ層をメッキし、第２のメッキ層１９を形成した。
【００８４】
以上の工程により、直径１０μｍの吐出口と、幅５μｍ、長さ６０μｍ、深さ８μｍの凹部を有する吐出口部材５を形成した。
【００８５】
次に、図６（Ｅ）に示すように、吐出口部材を基板１１および第１のレジスト層１６を剥離除去することにより、吐出口部材５を得た。
【００８６】
本実施形態により製造される吐出口部材５は、高密度な吐出口密度であっても必要な吐出口部材の厚さを確保できる。吐出口４が、流路側から吐出口４先端に向けた角度が垂直に近く形成されていた。このように本実施例において作成した吐出口部材５を流路壁３に貼り合わせて出来た液体吐出ヘッドは、連続吐出させても、インクのリフィル不足による不吐などの印字不良は確認されず、非常に良好な印字であった。また、吐出状態の観察において、吐出口から吐出したインク滴は、ヨレなどはみられず、直進性がよいことも確認できた。
【００８７】
（実施例４）
液体吐出ヘッドでインク滴の吐出特性を良好にするために、インク滴が形成される吐出口の外周部に位置する表面に撥水層を形成し、インクとの撥水性が高めることが行われている。そこで、本実施例では、吐出口部材のインク吐出側の表面に撥水層を形成した。
【００８８】
まず、図５（Ａ）に示すように、厚さ７０μｍのネガ型ドライフィルムレジスト２２を吐出口部材５の下側（図中では上側）から熱圧着ローラ（温度６０℃）によりラミネートして、ネガ型ドライフィルムレジスト２２を吐出口４内へ潜り込ませた。以下、ネガ型ドライフィルムレジストをネガ型ＤＦＲと称す。さらに、厚さ２０μｍのネガ型ＤＦＲ２２を吐出口部材５の上側（図中では下側）から熱圧着ローラ（温度６０℃）によりラミネートして、吐出口部材５をネガ型ＤＦＲ２２でサンドイッチした。その後、吐出口部材５の下側（図中では上側）からＵＶ等を照射して全面露光を行った。本実施例では、ネガ型ＤＦＲとしてデュポン製リストンＦＲＡ０６３を使用した。
【００８９】
次に、図５（Ｂ）に示すように、現像・リンスを行い、未露光部分を除去した。露光された吐出口部材５の上側のネガ型ＤＦＲ２２と吐出口４から突出した円柱状のネガ型ＤＦＲ２２が残存した。
【００９０】
次に、図５（Ｃ）に示すように、フッ素系樹脂からなる撥水層を吐出口部材の表面に形成した。より具体的には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の粒子を含有したニッケル（Ｎｉ）の電鋳液中にて、電解共析メッキ法により、ネガ型ＤＦＲの残存していない吐出口部材５の吐出口４以外の上面（吐出面）にのみＰＴＦＥ−Ｎｉ層を２μｍの厚さで形成した。
【００９１】
次に、ネガ型ＤＦＲを剥離した後、洗浄工程を経て熱処理（３５０℃１時間）を行い、図５（Ｄ）に示すように、吐出口部材５の吐出口４以外の吐出面にのみ、良好な撥水性を示すＰＴＦＥ−Ｎｉ層である撥水層２３を形成した。
【００９２】
本実施例において作製した吐出口部材５を流路壁３に貼り合わせて得られた液体吐出ヘッドは、周波数を変更させたり連続吐出させたりしても、インクのリフィル不足による不吐などの印字不良は確認されず、非常に良好な印字であった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体の吐出口を備えた吐出口部材の製造方法と、液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出ヘッドは、吐出口部材に設けられた微細な吐出口と、それに連通する流路と、を有し、流路から供給された液体を被記録媒体に向かって吐出することにより記録を行う。
【０００３】
特許文献１には、吐出口部材の流路の天井部を構成する部分に凹部を設ける吐出口部材の製造方法が開示されている。この方法は、吐出口に対応する第１のレジストが設けられた導電性の基板にメッキにより１層目のメッキ層を形成し、そのメッキ層の上に新たに第２のレジストを形成し、再度メッキを行って２層目のメッキ層の形成を行うものである。第２のレジストをそれぞれ除去すると、第２のレジストが除去された部分が吐出口に対応した部分が凹部となる。この凹部を形成しない場合と比較して、凹部が形成されることにより、流路の容積が大きくなり、液体のリフィルには有利であると考えられる。
【０００４】
しかしながら、第２のレジストを形成するために露光してパターニングする際、１層目のメッキ表面で第２のレジストを透過した光が反射する場合がある。その反射光により露光しない第２のレジスト部分が露光される場合がある。レジスト形状が所望の通りとならないことで、メッキ層により所望の流路形状を形成することができない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１０３６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明は上述の問題を解決することを目的とし、凹部を有し、形状精度よい吐出口部材が歩留まりよく得られる吐出口部材の製造方法を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、
液体を吐出する液体吐出ヘッドに使用され、液体を吐出する吐出口と、凹部を有し、前記吐出口と連通する液体の流路の壁の一部と、を有する吐出口部材の製造方法であって、
（１）前記吐出口を形成するための絶縁性の第１のレジストと、前記流路の壁の前記凹部を形成するための絶縁性の第２のレジストと、を表面に備えた、少なくとも前記表面が導電性の基体を用意する工程と、
（２）前記第１のレジストと前記第２のレジストとをマスクとして利用してめっきを行うことにより、前記吐出口部材の一部分となるめっき層を前記表面に形成する第１のめっき工程と、
（３）前記第２のレジストを除去する工程と、
（４）前記第１のレジストをマスクとしてめっきを行うことにより、前記基体の前記第２のレジストが除去されたことで露出した部分に前記壁の凹部となるめっき層を形成する第２のめっき工程と、
（５）前記第１のレジストを除去して前記吐出口を形成することと、前記基体を除去することと、を行うことにより前記吐出口部材を形成する工程と、
をこの順に有する吐出口部材の製造方法である。
【０００８】
また、本発明は、
前記吐出口部材の製造方法により製造された吐出口部材を用意する工程と、
前記吐出口部材の前記凹部を内側にして、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を備えた基板と、前記吐出口部材と、を接合する工程と、
を有する液体吐出ヘッドの製造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、凹部を有し、形状精度が高く形成された吐出口部材が歩留まりよく得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態により製造される液体吐出ヘッドの吐出口部材周辺を示す模式的上面図である。
【図２】図１に示した液体吐出ヘッドにおける吐出口周辺を示す模式的断面図である。
【図３】本実施形態の吐出口部材の形成工程を説明するための概略工程断面図である。
【図４】本実施形態の吐出口部材の形成工程を説明するための概略工程断面図である。
【図５】吐出口部材の撥水処理工程を説明するための概略工程断面図である。
【図６】本実施形態の吐出口部材の形成工程を説明するための概略工程断面図である。
【図７】本実施形態により製造される液体吐出ヘッドの吐出口部材周辺を示す模式的上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について詳しく説明する。また、以下の説明では、本発明の適用例として、インクジェット記録ヘッドを例に挙げて説明するが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、バイオチップ作製や電子回路印刷用途の液体吐出ヘッドの製造にも適用できる。液体吐出ヘッドとしては、インクジェット記録ヘッドの他にも、例えばカラーフィルター製造用ヘッド等も挙げられる。
【００１２】
なお、以下の各実施形態で示される数値は一例であり、本発明はこれらに限定されるものではない。また、本発明は、各実施形態に限らず、これらをさらに組み合わせるものであってもよく、この明細書の特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるべき他の技術にも応用することができる。
【００１３】
（実施形態１）
図１及び２に、本実施形態により製造される液体吐出ヘッドの構成例を示す。
【００１４】
図１（Ａ）は液体吐出ヘッドの模式的上面図を、図１（Ｂ）はそのＡ部の拡大図を示す。また、図２（Ａ）は、図１（Ｂ）のＢＢ’断面の模式的断面図を、図２（Ｂ）はそのＣＣ’断面の模式的断面図を示す。
【００１５】
図１において、シリコン（Ｓｉ）の基板１には、１つ以上のインク供給口１０が形成されている。インク供給口１０が複数形成される場合は、それぞれが並列して形成されている。また、図１においては、吐出口が千鳥形状に配列されている。
【００１６】
図１及び２において、インク供給口１０を挟んでその両側の基板１上に、複数のエネルギー発生素子２が列をなして配置されている。また、基板１上には樹脂などからなる流路壁３が配置され、さらに流路壁３上には接着剤６を用いて吐出口部材５が接合されている。吐出口部材５は、液室７及び吐出口４がエネルギー発生素子２の上に位置するように、流路壁３上に接合されている。また、液室７とインク供給口１０を連通するように吐出口部材５、流路壁３及び素子基板１により流路９が形成されている。吐出口部材５は、流路９の上壁を形成するが、その流路９に対応する一部分に凹部８が設けられている。この凹部８により、インク充填時等に気泡が滞留することを抑制し、安定したインク吐出性能を確保することができる。
【００１７】
また、液室７は、流路壁３、素子基板１及び吐出口部材５で囲まれた領域であってエネルギー発生素子の上側の領域である。この液室７には、流路９およびインク供給口１０とともにインクが充填される。また、エネルギー発生素子２が発するエネルギーによって液室７内のインクはインク滴となり、吐出口部材５の吐出口４から飛翔して印字用紙に付着する（不図示）。
【００１８】
なお、本実施形態においては、吐出口部材５に形成する凹部は１段で形成したが、２段以上で凹部を形成してもよい。また、流路形状に応じて凹部の形状を適宜選択することもでき、例えば、凹部の深さや幅を変えることができる。また、インクを吐出する際に効率が良い形状を考慮した凹部形状とすることもできる。
【００１９】
以下、図１及び図２に示した構成の液体吐出ヘッドにおいて、図１（Ｂ）のＣＣ’断面図における製造工程について図３を参照して詳細に説明する。
【００２０】
まず、図３（Ａ）に示すように、少なくとも表面が導電性の基板１１上に吐出口に相当する部分（吐出口を形成しようとする部分）第１のレジスト層１６を形成する。この第１のレジスト層１６は、吐出口の先端部の型材となる。また、図３（Ｂ）に示すように、凹部に相当する部分（凹部を形成しようとする部分）の基板１１上に第２のレジスト層１７を形成する。基板１１の表面は、めっき形成のシード層として機能するように導電性となっている。基板１１が全体として導電性であってもよいし、シリコンなどの母材と、表面をシード層として機能させるための導電体と、で基板１１が構成されていてもよい。
【００２１】
ここで、第１のレジスト層１６の材料としては、絶縁性を有する材料であり、例えば、レジスト材料やケイ素含有化合物等を用いることができる。ケイ素含有化合物としては、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ）、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）等が挙げられる。レジスト材料としては、例えばポジ型レジスト又はネガ型レジスト等が挙げられる。
【００２２】
第２のレジスト層１７としては、例えばポジ型レジスト又はネガ型レジスト等が挙げられる。
【００２３】
また、第１のレジスト層１６として、レジスト材料を用いる場合、絶縁層及び第２のレジスト層のうち、先に形成する方をネガ型レジストとし、後に形成する方をポジ型レジストとすることが好ましい。特に、第１のレジスト層１６をネガ型レジスト、第２のレジスト層１７をポジ型レジストとすることが好ましい。
【００２４】
また、第１のレジスト層１６の膜厚は、例えば、０．０１〜１０μｍとすることができ、０．０１〜３μｍとすることが好ましく、０．１〜２μｍとすることがより好ましい。
【００２５】
また、第２のレジスト層１７の膜厚は、例えば、１．５〜３０００μｍとすることができ、６〜２５０μｍとすることが好ましく、６〜１５０μｍとすることがより好ましい。
【００２６】
また、第２のレジスト層１７の幅は、形成する流路幅に応じて適宜選択される。
【００２７】
導電性基板の材料としては、導電性を有するものであればよく、例えば、金属基板、また、樹脂、セラミック、ガラス等の材料上に導電層を形成したものを用いることができる。導電層は、例えば、銅、ニッケル、クロム、鉄等の導電性金属を素材にして、スパッタリング法、蒸着法、メッキ、イオンプレーティング法等の薄膜形成法によって形成することができる。
【００２８】
次に、図３（Ｃ）に示すように、第１のレジスト層１６および第２のレジスト層１７を形成した基板１１の露出面に電鋳法を用いてニッケル（Ｎｉ）等の金属材料を析出させ、第１のメッキ層１８を形成する。第１のレジスト層１６は第１のメッキ層１８の開口から露出している。また、第２のレジスト層１７の表面は露出している。その際、第１のメッキ層は、その上面高さが第２のレジスト層１７の上面以下となるようにする。また、第１のレジスト層１６の上面以上とすることが好ましく、第２のレジスト層１７の１／３以上の高さとなるように形成することがより好ましい。また、第１のメッキ層は、第１のレジスト層１６の上にオーバーハングし、第１のレジスト層１６の上に開口を有するように形成される。
【００２９】
吐出口部材の材料としては、ニッケルの他に、パラジウム、銅、金若しくはロジウム又はそれらの複合材料等を用いても構わない。
【００３０】
ここで、第１のメッキ層の膜厚は、例えば、１〜１０００μｍとすることができ、５〜７５０μｍとすることが好ましく、５〜４００μｍとすることがより好ましい。
【００３１】
次に、図３（Ｄ）に示すように、第２のレジスト層１７を除去する。第２のレジスト層１７が除去されたことにより導電性基板の一部が露出面２１として露出する。
【００３２】
次に、図３（Ｅ）に示すように、導電性基板の露出面と第１のメッキ層１８の周りに、電鋳法を用いて第２のメッキ層１９を形成し、吐出口部材５を形成する。第２のメッキ層は、第１のレジスト層１６の上に開口を有するように形成される。
【００３３】
第２のメッキ層の膜厚は、例えば、１〜２００μｍとすることができ、２〜１００μｍとすることが好ましく、２〜５０μｍとすることがより好ましい。
【００３４】
第２のレジスト層１７は例えば現像処理することで除去できる。
【００３５】
次に、図３（Ｆ）に示すように、吐出口部材５を基板１１から外し、吐出口部材５を得る。
【００３６】
この吐出口部材５を、吐出口４とエネルギー発生素子２とが対応するように、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子２を備えた基板１に接合することで図２に示すような液体吐出ヘッドが得られる。
【００３７】
本発明は従来方法のようにメッキ層の上に第２のレジストを形成することはないため、１層目と２層目のメッキ界面部分や吐出口近傍などの場所においてパターン変形がなく、所望の形状で電鋳法を用いて容易に形成することができる。
【００３８】
（実施形態２）
本実施形態では、図７（Ａ）及び（Ｂ）に記載の液体吐出ヘッドの製造工程について説明する。図７（Ａ）には、液体吐出ヘッドの一構成例における吐出口部材の模式的上面図を、図７（Ｂ）はそのＡ部の拡大図を示す。
【００３９】
以下、図７（Ａ）および（Ｂ）に示した構成の液体吐出ヘッドにおいて、図７（Ｂ）のＤＤ’断面図における製造工程について図４を参照して詳細に説明する。
【００４０】
まず、図４（Ａ）に示すように、吐出口に相当する部分（吐出口を形成しようとする部分）の基板１１上に第１のレジスト層１６を形成する。この第１のレジスト層１６は吐出口の先端部の型材となる。また、図４（Ｂ）に示すように、凹部に相当する部分（凹部を形成しようとする部分）の基板１１上に第２のレジスト層１７を形成する。図４（Ｂ）において、第２のレジスト層１７は逆テーパ状となるように形成されている。つまり、第２のレジスト層１７は、その液体流路方向に沿った垂直断面が逆テーパ状に形成されている。このような形状とすることにより、形成される液体流路の流抵抗を少なくすることができる。
【００４１】
次に、図４（Ｃ）に示すように、第１のレジスト層１６および第２のレジスト層１７を形成した基板１１の露出面に電鋳法を用いてニッケル（Ｎｉ）を析出させ、第１のメッキ層１８を形成する。その際、第１のメッキ層は、その上面高さが第２のレジスト層１７の上面以下となるように形成する。また、その上面高さが第１のレジスト層１６の上面以上となるように形成することが好ましく、第２のレジスト層１７の１／３以上の高さとなるように形成することが好ましい。また、第１のメッキ層は、第１のレジスト層１６の上にオーバーハングし、開口を有するように形成される。
【００４２】
次に、第２のレジスト層１７を除去し、図４（Ｄ）に示すように、基板１１の露出面と第１のメッキ層１８の周りに、電鋳法を用いて第２のメッキ層１９を形成し、吐出口部材５を形成する。第２のメッキ層は、第１のレジスト層１６の上に開口を有するように形成される。
【００４３】
次に、図４（Ｅ）に示すように、吐出口部材５を基板１１から外し、吐出口部材５を得る。
【００４４】
このようにして得られる吐出口部材５の凹部はテーパ形状であり、凹部の側壁がほぼ垂直な場合に比べ、インクの流抵抗が小さく、さらに気泡などもたまりにくい構造となる。このように本実施形態で製造される吐出口部材５を流路壁に貼り合わせて得られる液体吐出ヘッドは、連続吐出させても、インクのリフィル不足による不吐などの印字不良がなく、良好な印字性能を有する。
【００４５】
（実施形態３）
本実施形態では、図７（Ａ）及び（Ｃ）に記載の液体吐出ヘッドの製造工程について説明する。図７（Ａ）には、液体吐出ヘッドの一構成例における吐出口部材の模式的上面図を、図７（Ｃ）はそのＡ部の拡大図を示す。
【００４６】
以下、図７（Ａ）及び（Ｃ）に示した構成の液体吐出ヘッドにおいて、図７（Ｃ）のＥＥ’断面図における製造工程について詳細に説明する。
【００４７】
まず、図６（Ａ）に示すように、吐出口に相当する部分（吐出口を形成しようとする部分）の基板１１上に絶縁材料からなる第１のレジスト層１６を形成する。また、図６（Ｂ）に示すように、第１のレジスト層１６の上に第３のレジスト層２０と、凹部に相当する部分（凹部を形成しようとする部分）の基板１１上に、第２のレジスト層１７を形成する。また、図６（Ｂ）に示すように、第１のレジスト層１６の上には、第３のレジスト層２０が第１のレジスト層１６を覆うように形成されている。つまり、面方向において第１のレジスト層１６の形状よりも第３のレジスト層２０の形状の方が大きく、レジスト層が第１のレジスト層１６を覆うような構造となっている。ここで、面方向とは、基板の面方向のことを指し、例えば基板が水平に設置されている場合は水平方向のことをいう。
【００４８】
第１のレジスト層１６が設けられた基体上に、第１のレジスト層１６を被覆するようにレジスト材料層を設けた後に、このレジスト材料から一部が除去されるようにパターニングを行って、第２のレジスト層１７と第３のレジスト層２０とを一つのレジスト材料から一括に形成することができる。
【００４９】
ここで、第１のレジスト層１６にレジストを用いる場合、第１のレジスト層１６としてネガ型レジストを用い、第２のレジスト層１７としてはポジ型レジストを用いることが好ましい。
【００５０】
また、第１のレジスト層１６の膜厚は、例えば、０．１〜１０μｍとすることができ、０．０１〜３μｍとすることが好ましく、０．１〜２μｍとすることがより好ましい。
【００５１】
また、第２のレジスト層１７の膜厚は、例えば、１．５〜３０００μｍとすることができ、６〜２５０μｍとすることが好ましく、６〜１５０μｍとすることがより好ましい。
【００５２】
次に、図６（Ｃ）に示すように、基板１１の露出面に、電鋳法にて第１のメッキ層１８を形成する。その際、第１のメッキ層は、その上面高さが第２のレジスト層１７の上面以下となるようにする。また、その上面が第１のレジスト層１６の上面以上となるように形成することが好ましく、第２のレジスト層１７の１／３以上の高さとなるように形成することがより好ましい。
【００５３】
また、第１のメッキ層の膜厚は、例えば、１〜１０００μｍとすることができ、５〜７５０μｍとすることが好ましく、５〜４００μｍとすることがより好ましい。
【００５４】
次に、第２のレジスト層１７と第３のレジスト層２０とを除去し、さらに、図６（Ｄ）に示すように、基板１１の露出面と第１のメッキ層１８の周りに、電鋳法を用いて第２のメッキ層１９を形成し、吐出口部材５を形成する。第２のメッキ層は、第１のレジスト層１６の上にオーバーハングし、第１のレジスト層１６の上に開口を有するように形成される。
【００５５】
また、第２のメッキ層の膜厚は、例えば、１〜２００μｍとすることができ、２〜２００μｍとすることが好ましく、２〜５０μｍとすることがより好ましい。
【００５６】
次に、図６（Ｅ）に示すように、吐出口部材５を基板１１から外し、吐出口部材５を得る。
【００５７】
本実施形態により製造される吐出口部材５は、液体流路から吐出口にかけてエッジを有さず、またその断面が直線部分を有する吐出口を形成することができる。吐出口が直線部分を有するため、吐出するインクの直進性を向上することができる。また、本実施形態は、吐出口を高密度に形成する場合も、必要な吐出口部材の厚さを確保しつつ、良好な吐出性能を有する吐出口部材を電鋳法を用いて容易に製造することができる。
【００５８】
本実施形態において作製する吐出口部材５を流路壁３に貼り合わせて出来た液体吐出ヘッドは、連続吐出させてもインクのリフィル不足による不吐などの印字不良がない、良好な印字性能を有し、インク滴の良好な直進性を有する。
【００５９】
（実施形態４）
実施形態３では、図６（Ｂ）に示す工程において、面方向において第１のレジスト層１６の形状よりも第３のレジスト層２０の形状の方が大きく、レジスト層が第１のレジスト層１６を覆うような構造としている。
【００６０】
この第１のレジスト層１６と第３のレジスト層２０の構造において、他にも、たとえば、面が一致して重なり合う積層構造とすることもできる。つまり、第１のレジスト層１６と第３のレジスト層２０が面方向において同一形状となるように積層構造を形成することができる。
【００６１】
また、面方向において第３のレジスト層２０の形状よりも第１のレジスト層１６の形状の方が大きく、第３のレジスト層２０は第１のレジスト層１６の内側に形成されている積層構造とすることもできる。第１のレジスト層１６と第３のレジスト層２０とからなる構造をどのようなものとするかは、目的とする吐出口の形状を考慮して適宜選択することができる。
【００６２】
（実施例１）
以下、本発明の実施例を説明する。本実施例では、図１及び図２に示した液体吐出ヘッドを電鋳法を用いて製造する。なお、本実施例は、吐出口間ピッチが１２００ｄｐｉであり、吐出口４が千鳥配列に並んだ場合について例を示している。また、本実施例では、穴径ｄが１０μｍの吐出口、及び幅５μｍ、長さ６０μｍ、深さ８μｍの凹部を有する吐出口部材を用意した。
【００６３】
以下、図３は、図１（Ｂ）のＣＣ’断面図における製造工程を示す図である。
【００６４】
まず、図３（Ａ）に示すように、ステンレス板などからなる基板１１上に絶縁層の材料となるネガ型レジストを厚さ１μｍでコーティングした。そして、このレジストの吐出口に相当する部分（吐出口を設けようとする部分）に、直径３０μｍのネガ型レジスト部分が残るようにパターニングされたマスクを置き、フォトリソ工程を用いて第１のレジスト（絶縁層に相当）１６を形成した。ネガ型レジストとしては、化薬マイクロケム製ＳＵ−８ ２０００を使用した。
【００６５】
次に、基板１１及び第１のレジスト１６の上に、レジスト層の材料となるポジ型レジストを厚さ２０μｍでコーティングした。そして、図３（Ｂ）に示すように、幅１１μｍ、長さが６６μｍのレジスト部分が凹部を形成しようとする部分に残るようにパターニング形成されたマスクをポジ型レジストの上に置き、フォトリソ工程を用いて第２のレジスト（レジスト層に相当）１７を形成した。本実施例では、ポジ型レジストとして東京応化工業（株）製ＰＭＥＲ Ｐ−ＬＡ９００ＰＭを使用した。
【００６６】
次に、図３（Ｃ）に示すように、第１のレジスト１６および第２のレジスト１７を形成した基板１１に、電鋳法を用いて、ニッケル（Ｎｉ）を厚さ８μｍとなるようにメッキし、第１のメッキ層１８を形成した。その際、吐出口に相当する部分には、直径１６μｍの穴が形成された。
【００６７】
次に、図３（Ｄ）に示すように、メッキ成長面側から全面に露光し現像することで、第２のレジスト１７を除去した。さらに、図３（Ｅ）に示すように、導電性基板の露出面と第１のメッキ層の周りに、電鋳法を用いてニッケルを厚さ３μｍとなるようにメッキし、第２のメッキ層１９を形成した。
【００６８】
これらの工程により、直径１０μｍの吐出口と、幅５μｍ、長さ６０μｍ、深さ８μｍの凹部を有する吐出口部材５を作製した。
【００６９】
次に、図３（Ｆ）に示すように、吐出口部材５を基板１１から遊離させて、第１のレジストを剥離除去することにより、吐出口部材５を得た。
【００７０】
従来の２層電鋳の手法では、１層目のメッキ上に第２のレジストをパターニングしている。その際、第２のレジストのパターン先端や形状の細い部分におけるレジストの浮きを防止するため、第２のレジストの形状を大きくして共通の流路と連通させたり、ダミーのパターンを形成したりする必要があった。本発明では、従来例の第２のレジストに相当する凹部を形成するためのレジスト層を導電性基板上にパターニングしている。導電性基板は、レジストとの密着性を考慮して選択することが可能であるため、密着性はメッキ上とレジストとの間よりも良く、ダミーパターンやレジスト形状を大きくする必要もない。
【００７１】
（実施例２）
以下、本発明の実施例を説明する。本実施例では、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示した液体吐出ヘッドを電鋳法を用いて製造する。なお、本実施例は、吐出口４が吐出口間ピッチ１２００ｄｐｉの一列で並んだ吐出口部材を形成する。また、穴径ｄが５μｍの吐出口、流路に幅５μｍ、長さ６０μｍ、深さ８μｍの凹部を有する吐出口部材を形成した。本実施例においては、吐出量を少なくするため、吐出口の穴径を小さく形成する場合を示している。
【００７２】
以下、図４は、図７（Ｂ）のＤＤ’断面図における製造工程を示す図である。
【００７３】
まず、図４（Ａ）に示すように、ステンレス板などからなる基板１１に絶縁材料からなる第１のレジスト層１６を形成した。本実施例では、窒化ケイ素（ＳｉＮ）を用い、厚さ０．１μｍでコーティングし、吐出口に相当する部分に直径１７μｍの窒化ケイ素膜が残るようにパターニングし、第１のレジスト層１６を形成した。
【００７４】
次に、図４（Ｂ）に示すように、第１のレジスト層１６を形成した上に、レジスト層の材料としてネガ型レジストを厚さ２０μｍでコーティングした。さらに、幅１１μｍ、長さが６６μｍのネガ型レジストが凹部を形成したい部分に残るようにパターニングされたマスクを置き、フォトリソ工程を用いて第２のレジスト層１７を形成した。さらに、この第２のレジスト層１７を逆テーパ形状となるようにパターニングを行った。
【００７５】
なお、逆テーパを形成する手法としては、複数のレジストを積層してパターニングにより形成したり、ネガ型レジストの露光の際にグラデーションのついたマスクを使用してパターニングしたりする手法など、一般的な手法を用いて構わない。グラデーションマスクを用いてレジスト層を逆テーパ形状とする場合、逆テーパの傾斜を形成したい部分にグラデーションが形成されているマスクを用いる。このグラデーションは、逆テーパの傾斜が始まる部分からレジスト層の端部に進むに従って露光量が少なくなるように形成されている。露光量が少なくなると、レジスト層の上方部分は硬化するが、レジスト層内で露光光が減衰するため、露光光があまり到達しない基板１１に近い部分は硬化しなくなる。そのため、レジスト層を逆テーパ状に形成することができる。
【００７６】
その後の工程は、実施例１と同様の工程で吐出口部材５を形成した。
【００７７】
このように作製した吐出口部材５の凹部は、テーパ形状となった。そのため、凹部の側壁がほぼ垂直な場合に比べ、インクの流抵抗が小さくなり、さらに気泡などもたまりにくい構造となっている。本実施例で得られた吐出口部材５を流路壁３に貼り合わせて得られた液体吐出ヘッドは、連続吐出させても、インクのリフィル不足による不吐などの印字不良は確認されず、非常に良好な印字性能を示した。
【００７８】
（実施例３）
以下、本発明の実施例を説明する。本実施例では、図７（Ａ）及び（Ｃ）に示した液体吐出ヘッドを電鋳法を用いて製造する。なお、本実施例は、吐出口４が吐出口間ピッチ１２００ｄｐｉの一列で並んだ吐出口部材を作製する。また、穴径ｄが１０μｍの吐出口、幅５μｍ、長さ６０μｍ、深さ８μｍの凹部を有する吐出口部材を形成した。
【００７９】
以下、図６は、図７（Ｃ）のＥＥ’断面図における製造工程を示す図である。
【００８０】
まず、図６（Ａ）に示すように、ステンレス板などからなる基板１１に絶縁材料からなる第１のレジスト層１６を形成した。本実施例では、チッ化ケイ素（ＳｉＮ）を用い、厚さ０．１μｍでコーティングし、吐出口に相当する部分に直径１６μｍの部分が残るようにパターニングした。
【００８１】
次に、図６（Ｂ）に示すように、第１のレジスト層１６及び基板１１の上に、レジスト層の材料としてポジ型レジストを厚さ２０μｍでコーティングした。さらに、フォトリソ工程により、凹部を形成したい部分に第２のレジスト層１７を、第１のレジスト層１６の上に第３のレジスト層２０を形成した。より具体的には、凹部を形成したい部分に幅１１μｍ、長さが６６μｍのパターン、また、第１のレジスト層１６を覆う部分にφ１６μｍのパターンが残るようにフォトリソ工程を用いて第２のレジスト層１７および第３のレジスト層２０を形成した。
【００８２】
次に、図６（Ｃ）に示すように、第１のレジスト層１６、第２のレジスト層１７および第３のレジスト層２０を形成した基板１１に、電鋳法にてニッケル（Ｎｉ）を厚さ８μｍとなるようにメッキし、第１のメッキ層１８を形成した。その際、第１のメッキ層の吐出口に相当する部分は、直径１６μｍの穴が形成された。
【００８３】
次に、全面に露光して現像処理することで、第２のレジスト層１７と第３のレジスト層２０とを除去した。さらに、図６（Ｄ）に示すように、電鋳法にてニッケルを厚さ３μｍとなるように導電性基板の露出面と第１のメッキ層をメッキし、第２のメッキ層１９を形成した。
【００８４】
以上の工程により、直径１０μｍの吐出口と、幅５μｍ、長さ６０μｍ、深さ８μｍの凹部を有する吐出口部材５を形成した。
【００８５】
次に、図６（Ｅ）に示すように、吐出口部材を基板１１および第１のレジスト層１６を剥離除去することにより、吐出口部材５を得た。
【００８６】
本実施形態により製造される吐出口部材５は、高密度な吐出口密度であっても必要な吐出口部材の厚さを確保できる。吐出口４が、流路側から吐出口４先端に向けた角度が垂直に近く形成されていた。このように本実施例において作成した吐出口部材５を流路壁３に貼り合わせて出来た液体吐出ヘッドは、連続吐出させても、インクのリフィル不足による不吐などの印字不良は確認されず、非常に良好な印字であった。また、吐出状態の観察において、吐出口から吐出したインク滴は、ヨレなどはみられず、直進性がよいことも確認できた。
【００８７】
（実施例４）
液体吐出ヘッドでインク滴の吐出特性を良好にするために、インク滴が形成される吐出口の外周部に位置する表面に撥水層を形成し、インクとの撥水性が高めることが行われている。そこで、本実施例では、吐出口部材のインク吐出側の表面に撥水層を形成した。
【００８８】
まず、図５（Ａ）に示すように、厚さ７０μｍのネガ型ドライフィルムレジスト２２を吐出口部材５の下側（図中では上側）から熱圧着ローラ（温度６０℃）によりラミネートして、ネガ型ドライフィルムレジスト２２を吐出口４内へ潜り込ませた。以下、ネガ型ドライフィルムレジストをネガ型ＤＦＲと称す。さらに、厚さ２０μｍのネガ型ＤＦＲ２２を吐出口部材５の上側（図中では下側）から熱圧着ローラ（温度６０℃）によりラミネートして、吐出口部材５をネガ型ＤＦＲ２２でサンドイッチした。その後、吐出口部材５の下側（図中では上側）からＵＶ等を照射して全面露光を行った。本実施例では、ネガ型ＤＦＲとしてデュポン製リストンＦＲＡ０６３を使用した。
【００８９】
次に、図５（Ｂ）に示すように、現像・リンスを行い、未露光部分を除去した。露光された吐出口部材５の上側のネガ型ＤＦＲ２２と吐出口４から突出した円柱状のネガ型ＤＦＲ２２が残存した。
【００９０】
次に、図５（Ｃ）に示すように、フッ素系樹脂からなる撥水層を吐出口部材の表面に形成した。より具体的には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の粒子を含有したニッケル（Ｎｉ）の電鋳液中にて、電解共析メッキ法により、ネガ型ＤＦＲの残存していない吐出口部材５の吐出口４以外の上面（吐出面）にのみＰＴＦＥ−Ｎｉ層を２μｍの厚さで形成した。
【００９１】
次に、ネガ型ＤＦＲを剥離した後、洗浄工程を経て熱処理（３５０℃１時間）を行い、図５（Ｄ）に示すように、吐出口部材５の吐出口４以外の吐出面にのみ、良好な撥水性を示すＰＴＦＥ−Ｎｉ層である撥水層２３を形成した。
【００９２】
本実施例において作製した吐出口部材５を流路壁３に貼り合わせて得られた液体吐出ヘッドは、周波数を変更させたり連続吐出させたりしても、インクのリフィル不足による不吐などの印字不良は確認されず、非常に良好な印字であった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出する液体吐出ヘッドに使用され、液体を吐出する吐出口と、凹部を有し、前記吐出口と連通する液体の流路の壁の一部と、を有する吐出口部材の製造方法であって、
（１）前記吐出口を形成するための絶縁性の第１のレジストと、前記流路の壁の前記凹部を形成するための絶縁性の第２のレジストと、を表面に備えた、少なくとも前記表面が導電性の基体を用意する工程と、
（２）前記第１のレジストと前記第２のレジストとをマスクとして利用してめっきを行うことにより、前記吐出口部材の一部分となるめっき層を前記表面に形成する第１のめっき工程と、
（３）前記第２のレジストを除去する工程と、
（４）前記第１のレジストをマスクとしてめっきを行うことにより、前記基体の前記第２のレジストが除去されたことで露出した部分に前記壁の凹部となるめっき層を形成する第２のめっき工程と、
（５）前記第１のレジストを除去して前記吐出口を形成することと、前記基体を除去することと、を行うことにより前記吐出口部材を形成する工程と、
をこの順に有する吐出口部材の製造方法。
【請求項２】
前記第１のめっき工程において形成されるめっき層は、ニッケル、パラジウム、銅、金およびロジウムから選ばれる少なくとも一つを含む請求項１に記載の吐出口部材の製造方法。
【請求項３】
前記第２のめっき工程において形成されるめっき層は、前記第１のめっき工程で形成されるめっき層と同じ材料を使用して形成される請求項２に記載の吐出口部材の製造方法。
【請求項４】
前記基体を用意する工程において、前記第１のレジストを被覆するように第３のレジストが設けられている前記基体を用意し、
前記第１のめっき工程において、前記第１のレジストと前記第２のレジストと前記第３のレジストとをマスクとして利用してめっき層の形成を行う請求項１乃至３のいずれかに記載の吐出口部材の製造方法。
【請求項５】
前記基体を用意する工程において、前記第１のレジストが設けられた基体上に、前記第１のレジストを被覆するようにレジスト材料層を形成し、前記レジスト材料層の一部を除去して前記第３のレジストと前記第２のレジストとを形成する請求項４に記載の吐出口部材の製造方法。
【請求項６】
前記第２のレジストを除去する工程において、前記２のレジストと前記第３のレジストとを一括して除去する請求項５に記載の吐出口部材の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の吐出口部材の製造方法により製造された吐出口部材を用意する工程と、
前記吐出口部材の前記凹部を内側にして、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を備えた基板と、前記吐出口部材と、を接合する工程と、
を有する液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１】
液体を吐出する液体吐出ヘッドに使用され、液体を吐出する吐出口と、凹部を有し、前記吐出口と連通する液体の流路の壁の一部と、を有する吐出口部材の製造方法であって、
（１）前記吐出口を形成するための絶縁性の第１のレジストと、前記流路の壁の前記凹部を形成するための絶縁性の第２のレジストと、を表面に備えた、少なくとも前記表面が導電性の基体を用意する工程と、
（２）前記第１のレジストと前記第２のレジストとをマスクとして利用してめっきを行うことにより、前記吐出口部材の一部分となるめっき層を前記表面に形成する第１のめっき工程と、
（３）前記第２のレジストを除去する工程と、
（４）前記第１のレジストをマスクとしてめっきを行うことにより、前記基体の前記第２のレジストが除去されたことで露出した部分に前記壁の凹部となるめっき層を形成する第２のめっき工程と、
（５）前記第１のレジストを除去して前記吐出口を形成することと、前記基体を除去することと、を行うことにより前記吐出口部材を形成する工程と、
をこの順に有する吐出口部材の製造方法。
【請求項２】
前記第１のめっき工程において形成されるめっき層は、ニッケル、パラジウム、銅、金およびロジウムから選ばれる少なくとも一つを含む請求項１に記載の吐出口部材の製造方法。
【請求項３】
前記第２のめっき工程において形成されるめっき層は、前記第１のめっき工程で形成されるめっき層と同じ材料を使用して形成される請求項２に記載の吐出口部材の製造方法。
【請求項４】
前記基体を用意する工程において、前記第１のレジストを被覆するように第３のレジストが設けられている前記基体を用意し、
前記第１のめっき工程において、前記第１のレジストと前記第２のレジストと前記第３のレジストとをマスクとして利用してめっき層の形成を行う請求項１乃至３のいずれかに記載の吐出口部材の製造方法。
【請求項５】
前記基体を用意する工程において、前記第１のレジストが設けられた基体上に、前記第１のレジストを被覆するようにレジスト材料層を形成し、前記レジスト材料層の一部を除去して前記第３のレジストと前記第２のレジストとを形成する請求項４に記載の吐出口部材の製造方法。
【請求項６】
前記第２のレジストを除去する工程において、前記２のレジストと前記第３のレジストとを一括して除去する請求項５に記載の吐出口部材の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の吐出口部材の製造方法により製造された吐出口部材を用意する工程と、
前記吐出口部材の前記凹部を内側にして、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を備えた基板と、前記吐出口部材と、を接合する工程と、
を有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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１４３７１６（Ｐ２０１１−１４３７１６Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７６９４８（Ｐ２０１０−２７６９４８）
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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