液体吐出ヘッドの製造方法
【課題】 吐出口面の平坦性の向上と、基板上の電気回路部の保護を両立した液体吐出ヘッドを製造すること。
【解決手段】 第１の層を有する基板を用意する工程と、前記第１の層から、流路を形成するための流路の型と、前記型の外側に間隙を介して位置する部材とを形成する工程と、前記間隙を充填し、かつ前記型と前記型の外側に間隙を介して位置する部材と被覆するように、第２の層を設ける工程と、前記第２の層から、吐出口を形成するための吐出口形成部材を形成する工程と、前記型の外側に間隙を介して位置する部材を除去する工程と、前記吐出口形成部材の外側に少なくとも一部は間隙を介して位置する壁部材を形成する工程と、を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【解決手段】 第１の層を有する基板を用意する工程と、前記第１の層から、流路を形成するための流路の型と、前記型の外側に間隙を介して位置する部材とを形成する工程と、前記間隙を充填し、かつ前記型と前記型の外側に間隙を介して位置する部材と被覆するように、第２の層を設ける工程と、前記第２の層から、吐出口を形成するための吐出口形成部材を形成する工程と、前記型の外側に間隙を介して位置する部材を除去する工程と、前記吐出口形成部材の外側に少なくとも一部は間隙を介して位置する壁部材を形成する工程と、を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を吐出する液体吐出ヘッドの代表例として、インクを記録媒体に吐出して記録を行うインクジェット記録方式に適用されるインクジェット記録ヘッドを挙げることができる。インクジェット記録ヘッドは、一般に、インクの流路と、該流路の一部に設けられたエネルギー発生素子と、エネルギー発生素子で発生するエネルギーによってインクを吐出するための吐出口とを備えている。
【０００３】
液体吐出ヘッドを製造するための方法が、特許文献１に開示されている。かかる方法においては、エネルギー発生素子を有する基板上に感光性材料を用いて流路の型を形成するとともに、流路の型の周辺に周辺部型材を形成する。次に、これらの上に被覆層を塗布し、被覆層のエネルギー発生素子と対向する位置に吐出口となる開口を形成する。そして、流路の型を除去することにより流路となる空間を形成し、液体吐出ヘッドを製造する。特許文献１の方法によれば、周辺部型材を設けることにより、流路の型の角部での被覆層の被覆性を向上させることができる。
【０００４】
周辺部型材は、流路の型と同様に、ヘッド製造工程での加熱耐性、ヘッド使用時のインク耐性を考慮し、吐出口と同様にして形成した開口から除去されることが一般的である。開口から周辺部型材を除去した空間（除去部）内には、エネルギー発生素子を駆動するための電気回路部が配置されている場合がある。よって、インクによる配線等の腐食を抑制する為、電気回路部を保護部材にて保護することが求められる。
【０００５】
一方で、ヘッド使用時には、インクミスト等が発生し、吐出口が開口する吐出口面（ヘッドフェイス面）にインクが付着することがある。付着したインクは、一般的に記録装置に設置されたワイピングブレード等による拭き取り機構により拭き取られる。このとき、吐出口面に撥液性能の異なる部分、あるいは凹形状等がないと、拭き取られたインクの逃げ場がなく、付着したインクを吐出口周辺から除去できない場合がある。上述の周辺部型材の除去された除去部は、この拭き取られたインクを吐出口面から一旦逃がす機能を有している。除去部内に集められたインクは、記録装置による吸引回復動作によって回収する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年では、記録装置に対して、より高いレベルでの高画質化、記録の高速化が要求されるため、吐出口とそれに連通する流路とを高密度に配置するとともに、吐出される液滴の体積をさらに均一化することが要求されてきている。そのため、エネルギー発生素子と吐出口との距離をより均一な状態となるように、吐出口が開口する吐出口面の平坦化が求められる。
【０００８】
特許文献１の方法を利用して、吐出口面を平坦化する場合、周辺部型材を大きくし、周辺部型材の基板表面と平行した面の面積を大きくすることが考えられる。
【０００９】
しかしながら、周辺部型材を大きくし、周辺部型材の基板表面と平行した面の面積を大きくした場合には、上述の電気回路部の露出面積が大きくなり、例えば被覆層等で電気回路部を被覆したとしても、インクに対する保護が十分にできない場合がある。また、ワイピングブレードや紙詰まり時の紙等が、電気回路部に直接接触し、液体吐出ヘッドとしての信頼性が低下する場合がある。一方で、必要以上に被覆層で覆うと、拭き取られたインクの逃げ場がなくなってしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、吐出口面の平坦性の向上と、基板上の電気回路部の保護を両立した液体吐出ヘッドを製造する製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題は、以下の本発明によって解決される。即ち本発明は、液体を吐出する吐出口に連通する流路を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、第１の層を有する基板を用意する工程と、前記第１の層から、前記流路を形成するための流路の型と、前記型の外側に間隙を介して位置する部材とを形成する工程と、前記間隙を充填し、かつ前記型と前記型の外側に間隙を介して位置する部材と被覆するように、第２の層を設ける工程と、前記第２の層から、吐出口を形成するための吐出口形成部材を形成する工程と、前記型の外側に間隙を介して位置する部材を除去する工程と、前記吐出口形成部材の外側に少なくとも一部は間隙を介して位置する壁部材を形成する工程と、をこの順に有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、吐出口面の平坦性の向上と、基板上の電気回路部の保護を両立した液体吐出ヘッドを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明により製造される液体吐出ヘッドの一例を示す図である。
【図２】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の一例を示す図である。
【図３】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の一例を示す図である。
【図４】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の一例を説明するための図である。
【図５】液体吐出ヘッドの製造方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明を説明する。
【００１５】
液体吐出ヘッドは、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記録装置に搭載可能である。例えば、バイオッチップ作成や電子回路印刷、薬物を噴霧状に吐出すること等の用途にも用いることができる。
【００１６】
図１は、本発明により製造される液体吐出ヘッドの一例を示す図である。図１に示す液体吐出ヘッドは、インク等の液体を吐出するために用いられるエネルギーを発生するエネルギー発生素子２が所定のピッチで形成された基板１を有する。基板１のエネルギー発生素子２の２つの列の間には、液体を供給する供給口３が設けられている。基板１上には、エネルギー発生素子２の上方に開口する吐出口５と、供給口３から各吐出口５に連通する個別の液体の流路６が形成されている。流路６は、吐出口形成部材で覆われており、吐出口形成部材と間隙を介して位置する壁部材４が形成されている。
【００１７】
（第１の実施形態）
図２を用いて、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の第１の実施形態について説明する。図２は、図１のＡ−Ａ’を通り、基板１に垂直な位置で切断した場合の各工程での切断面を表わす図である。以降の説明では、１つの液体吐出ヘッド（１つのチップ）単位を図示して説明を行うが、基板１として６〜１２インチのウェハを使用して、複数の液体吐出ヘッドを１枚のウェハ上で製造して、最後に切り分けることで１つの液体吐出ヘッドを得ることもできる。
【００１８】
まず、図２（ａ）に示されるように、第１の層７を有する基板１を用意する。第１の層７は、表面にエネルギー発生素子２を備える。第１の層７は、基板上に、ポジ型感光性樹脂等の樹脂材料を塗布したり、或いは樹脂材料をフィルム化したものをラミネートしたりすることで設ける。第１の層は、後の工程で基板１上から除去する為、溶剤等の溶解液に対して溶解可能なものが好ましい。その為、ポジ型感光性樹脂を含有することが好ましい。例えば、ポリメチルイソプロペニルケトン、メタクリル酸とメタクリレートとの共重合体等が好ましい。これら化合物は、溶剤で簡単に除去することが可能であり、また単純な組成であるので、構成成分が後述する第２の層１０に対して与える影響が小さい為である。
【００１９】
次いで、図２（ｂ）に示されるように、第１の層７から、その一部を除去することで、液体の流路を形成するための流路の型８と、型８の外側に間隙３０を介して位置する部材（Ａ）９とを形成する。このように、型８と部材（Ａ）９との間には、間隙（幅の長さ；Ｌ）が存在する。第１の層７が平坦であれば、型８と部材（Ａ）９とは同じ高さとなる。第１の層７に感光性樹脂を使用した場合には、第１の層７を露光、現像してその一部を除去することで形成する。他には、第１の層７にドライエッチングを行う方法でもよい。尚、型８の外側とは、型８の中心に対して外側を意味する。
【００２０】
図４は、図２（ｂ）に示される状態において、型８、部材（Ａ）９を上面から見た図である。図４（ａ）に示されるように、部材（Ａ）９は、型８を囲むようにして型８の外側に設けられる。図４（ａ）において、部材（Ａ）９の外郭９ａは１つの液体吐出ヘッドの単位の領域に相当する。後の工程で、第２の層１０を、型８と部材（Ａ）９との上に平坦に塗布できるように、型８と部材（Ａ）９との間隙３０の幅は、１０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。基板表面に平行な方向の長さＬを５０μｍ以下とすることが好ましい。また、吐出口形成部材の強度の点から、１０μｍ以上とすることが好ましい。同様の観点から、１つの液体吐出ヘッド単位において、基板の表面と平行な断面において、部材（Ａ）の面積は型８の面積よりも大きいことが好ましい。さらに、基板の表面と平行な断面において、部材（Ａ）の面積を型８の面積の３倍以上とすることが好ましい。また、通常の液体吐出ヘッドの設計上の点から、１００倍以下とすることが好ましい。
【００２１】
複数の液体吐出ヘッド単位を一括して設ける場合には、図４（ｂ）に示されるように、１つの液体吐出ヘッド単位に対応した型８ａと型８ｂとの間に部材（Ａ）９を設けることになる。部材（Ａ）９は、液体吐出ヘッド単位の境目１００（点線）をまたいで設けられる。境目１００は、実際に基板に凹凸をつけることでできる線である場合もあれば、仮想線である場合もある。境目１００に沿って基板を切断して１つの液体吐出ヘッド単位を取り出すことができる。
【００２２】
次いで、図２（ｃ）に示されるように、間隙３０を充填し、かつ型８と部材（Ａ）９とを被覆するように、第２の層１０を設ける。第２の層１０を設ける方法としては、例えばスピンコート法、カーテンコート法、ラミネート法等が挙げられる。第２の層１０は、ネガ型感光性樹脂を含有することが好ましい。ネガ型感光性樹脂を含有する組成物として、好ましくは、エポキシ基、オキセタン基、ビニル基等の重合基を有する樹脂と、かかる樹脂に対応する重合開始剤と、を含むネガ型感光性樹脂組成物を用いる。この理由は、上記の官能基を含む樹脂は重合反応性が高く、吐出口形成部材から機械的強度が高い吐出口形成部材を形成することができる為である。
【００２３】
第１の層７の厚さと第２の層１０の厚さとはそれぞれ適宜設定することができる。１０ｐｌ以下の微小液滴を吐出する吐出口と、それに対応した液体の流路とを形成する場合には、第１の層７は３μｍ以上１５μｍ以下、第２の層１０は型８の上面から３μｍ以上１０μｍ以下の厚さとすることが好ましい。
【００２４】
上述のように間隙３０を非常に小さく形成すると、第２の層１０は型８と部材（Ａ）９の上にほぼ平坦に設けることができる。第２の層１０は間隙３０に入り込んで間隙３０を充填し、その部分は吐出口形成部材の一部となる。
【００２５】
次いで、第２の層１０から吐出口を形成するための吐出口形成部材１１を形成する。吐出口形成部材１１には、吐出口となる開口が設けられるが、この開口は以下のようにフォトリソグラフィーによって微小にかつ高い位置精度で設けられることが好ましい。
【００２６】
まず、図２（ｄ）に示されるように、第２の層１０に対してパターン露光を行う。第２の層１０に対してマスク２０１を介して露光し、第２の層１０がネガ型感光性樹脂組成物である場合には露光が行われた部分２１を硬化させる。ここで、必要に応じて加熱を行って硬化を促進してもよい。
【００２７】
次いで、図２（ｅ）に示されるように、第２の層１０に対して現像を行い、第２の層１０の未露光部分を除去して吐出口形成部材１１を形成する。このとき、その一部が吐出口となる開口２２も同時に形成することが好ましい。開口２２は、エネルギー発生素子２のエネルギー発生面に対向する位置に形成されるのが好ましい。
【００２８】
以上のようにして、型８及び部材（Ａ）９上に第２の層１０を平坦に形成することができ、第２の層１０から厚さのばらつきを抑制した吐出口形成部材１１が得られる。
【００２９】
次いで、図２（ｆ）に示されるように、型８の外側に間隙を介して位置する部材（Ａ）９を除去する（Ｅ工程）。部材（Ａ）９の除去は、溶解液で部材（Ａ）９を溶解させる等の方法で行う。吐出口形成部材１１が硬化している為、部材（Ａ）９とともに型８を除去してもかまわないが、後述する第３の層が流路となる空間内に入るのを抑制する為に、このタイミングでは型８は除去しないことが好ましい。部材（Ａ）９が樹脂から形成されている場合には、部材（Ａ）９に選択的に紫外線等の光を照射して、光が照射されなかった型８との溶解液に対する溶解選択比を大きくした後、部材（Ａ）９を溶解液で溶解し、部材（Ａ）９を選択的に除去することができる。
【００３０】
次いで、前記吐出口形成部材の外側に少なくとも一部は間隙を介して位置する壁部材を形成する。壁部材は、パターニングされた部材を設置してもよいし、フォトリソグラフィーによって形成してもよい。ここでは、好ましい形態を用いて説明する。まず、図２（ｇ）に示されるように、部材（Ａ）９が除去された後の基板１に、吐出口形成部材１１を被覆するように第３の層１２を設ける。第３の層１２は、ネガ型感光性樹脂を含有することが好ましい。また、第２の層１０と同一の組成のネガ型感光性樹脂を含有することがより好ましい。さらに、第３の層１２と第２の層１０とが含有している化合物が同じであり、組成が同じであることが好ましい。第３の層１２の厚みは、その上面（表面）位置が吐出口形成部材１１の上面の位置よりも高くとも（厚くとも）、同じであっても、低くとも（薄くとも）よい。図２（ｇ）では高い状態を示している。ここで、基板１の第３の層１２が設けられる部分３００は、エネルギー発生素子２を駆動させるための駆動回路に使用されるトランジスタ等が設けられている回路部である。この回路部３００を第３の層１２により被覆する。
【００３１】
次いで、図２（ｈ）に示されるように、第３の層１２に対してマスク２０２を介して露光を行い、露光部分２３を硬化させる。第３の層１２のうち、吐出口となる開口２２内とその上部は除去する必要があるため、マスク２０２により遮光する。露光が行われなかった部分２４は硬化しない。ここで回路部３００は、露光部分２３によりほぼ被覆されることにより、保護されることになる。この際、吐出口形成部材１１と第３の層１２の間には、間隙３１を形成するようにする。間隙３１の幅（Ｗ）は、回路部保護の観点からはより小さく形成することが好ましい。一方で、吐出口面ワイピングによるクリーニング時のインクの逃げ場としての観点からは、間隔（Ｗ）はある程度大きさを確保しておくことが好ましい。従って、間隙の幅（Ｗ）は、その液体吐出ヘッドのインク吐出体積、吐出口の総数、インクの物性等といった観点から適宜設定される。好ましくは、間隔（Ｗ）を、吐出口の直径以上、吐出口の直径の５倍以下とする。そして、図２（ｉ）に示されるように、例えば液体現像法により露光が行われなかった部分２４を除去することで、第３の層から、吐出口形成部材１１の外側に少なくとも一部は間隙を介して位置する壁部材４を形成することができる。間隙は、吐出口形成部材１１と壁部材４との間の少なくとも一部に形成されていればよい。即ち、一部では吐出口形成部材１１と壁部材４とはつながっていてもよい。しかし、壁部材は、全ての領域で吐出口形成部材と間隙を介して設けられていることが好ましい。尚、吐出口形成部材１１の外側とは、吐出口形成部材１１の中心に対して外側である。図２では、吐出口形成部材１１の左右側となる。ネガ型感光性樹脂を溶解液により除去する場合は、ネガ型感光性樹脂の組成に応じて溶解液としてキシレン等の適切な溶媒を用いればよい。また、型８は開口２２を通じて露出する。
【００３２】
次いで、図２（ｊ）に示されるように、基板１にドライエッチング、ウェットエッチング等で供給口３を形成し、型８を基板裏面から外部と連通させ、型８を適切な溶解液で溶解させる等して除去し、吐出口５と連通する液体流路６を形成する。
【００３３】
吐出口形成部材１１の形成以降、その後の工程によって吐出口形成部材１１の平坦性は損なわれないので、基板内において、基板１のエネルギー発生面と吐出口５（吐出口面１４）との距離Ｄは均一となる。よって、複数の吐出口から吐出される液体の量を一定にすることができる。また、基板と壁部材との間には、電気回路部が形成されており、電気回路部を良好に保護することができる。
【００３４】
（第２の実施形態）
図３を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。図３は、各工程での切断面を示す切断面図である。なお、図３は図２と同様の位置での断面図である。
【００３５】
本実施形態では、図２（ｃ）に示される工程（Ｃ工程）までは第１の実施形態と同様に行うが、第２の層を設ける工程の後に、第２の層の表面に撥液用材料を付与する。具体的には、図３（ａ）に示されるように、第２の層１０の表面に撥液性を付与するための撥液用材料１５を付与する。撥液用材料１５は、少なくとも一部を第２の層１０に浸透させてもよい。吐出に用いる液体が水性または油性のインクである場合は、撥液性が付与される部分の基板１に垂直な方向の厚さは２μｍあればよい。第２の層上に撥液用材料を積層させる場合、第１の層７や第２の層１０と同様、撥液用材料１５は基板に平坦に形成される。撥液用材料１５としては、フッ素を含有する化合物を用いる。例えば感光性のフッ素含有エポキシ樹脂フィルムや、フッ素含有シランと重合基を含有するシランとの縮合物を含む組成物等を用いる。
【００３６】
次いで、図３（ｂ）に示されるように、第２の層１０と撥液用材料１５に対して、マスク２０１を介して吐出口形成部材１１を形成するための露光を行う。撥液用材料１５と第２の層１０とは、フォトリソグラフィーにより一括してパターニングすることができる。さらに、露光が行われた部分を硬化させた後に現像を行い、第２の層１０と撥液用材料１５の未露光部分を除去する。以上により、図３（ｃ）に示されるように、吐出口形成部材１１の吐出口となる開口２２の周辺に撥液処理がされた撥液部分１７を設けることができる。また、開口２２の周辺以外の部分（例えば第２の層１０の未露光部分上）の撥液用材料は除去されるので、その部分には撥液性は付与されない。
【００３７】
この後は、第１の実施形態の図２（ｆ）〜（ｉ）と同様にする。例えば、まず部材（Ａ）９を除去した後、吐出口形成部材１１を被覆するように、第３の層１２を設ける。吐出口形成部材１１の撥液部分１７では、第３の層１２がはじかれる可能性があるが、吐出口形成部材１１と第３の層１２とは間隔（Ｗ）の間隙３１が存在する。これにより、第３の層１２が壁部材４上に付与されることを抑制できる。その後、第３の層１２の必要個所を硬化させ、硬化が行われなかった部分を除去する。そして、基板１に供給口３を形成し、型８を除去して流路６を形成する。このようにして、図３（ｄ）に示される液体吐出ヘッドが得られる。好ましい寸法等は、第１の実施形態と同様である。
【００３８】
図３（ｄ）に示されるように、第２の実施形態により製造された液体吐出ヘッドでは、吐出口形成部材１１の吐出口５が開口する開口面に撥液部分１７が存在する。即ち、吐出口形成部材上には撥液処理がされている。そのため、流路内に充填された吐出用の液体は、開口面上には滞留せず、吐出口５とほぼ等しい位置にメニスカスを形成することができる。吐出された液体の一部がミスト状に浮遊して吐出口面に付着した場合でも、ミストが吐出口面に固定されることが抑制され、液体吐出装置に備えられているワイピングブレード等によるクリーニングにより間隙３１内に移動させることができる。一方、壁部材４上には撥液部分が存在していない。即ち、壁部材上は撥液処理がされていない為、クリーニング後、吐出された液体のミストが間隙３１の中とともに壁部材４上にも移動しやすくなる。よって、その後、記録装置に備えられている吸引機構による吸引回復動作によって、移動した液体を容易に除去することができる。このように、本発明では吐出口形成部材と壁部材とを別工程によって製造するので、
吐出口形成部材上には撥液処理がされており、壁部材上には撥液処理がされていない液体吐出ヘッドを製造することができる。
【実施例】
【００３９】
以下に実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。尚、以下「部」とあるのはいずれも質量基準である。
【００４０】
＜実施例１＞
図２を用いて、実施例１を説明する。まず、第１の層７が設けられた基板１（６インチウェハ）を用意した（図２（ａ））。第１の層７は、ポジ型感光性樹脂であるＯＤＵＲ−１０１０（東京応化工業製）をスピンコート法により塗布した後、１２０℃で乾燥して形成した。形成後の第１の層７の厚さの平均値は７μｍで、基板１（６インチウェハ）内での第１の層７の厚さの標準偏差は０．１μｍ以下であった（いずれも６インチウェハ内の３５０箇所で測定）。
【００４１】
次いで、マスクを用いて第１の層７を露光し、露光された部分を除去して、型８と、型８の外側に間隙３０を介して位置する部材（Ａ）９とを形成した（図２（ｂ））。このとき、間隙３０の幅の長さＬは３０μｍとした。
【００４２】
次いで、以下の表１に示す成分からなる組成物を、スピンコート法にて、間隙３０を充填し、かつ部材（Ａ）９と型８を被覆するように塗布し、９０℃で３分間乾燥させて第２の層１０を形成した（図２（ｃ））。第２の層１０の型８の上面から厚さの平均値は５μｍで、厚さの標準偏差（いずれも６インチウェハ内の３５０箇所で測定）は０．２μｍであった。
【００４３】
【表１】
【００４４】
次いで、ＭＰＡ−６００Ｓｕｐｅｒ（製品名：キヤノン（株）製）を使用して、第２の層１０に露光を行った（図２（ｄ））。さらに、第２の層１０に対してポストベークと現像とを行い、第２の層１０から、開口２２が設けられた吐出口形成部材１１を形成した（図２（ｅ））。尚、露光量は１Ｊ／ｃｍ２であり、現像液としてはメチルイソブチルケトン／キシレン＝２／３の混合液を使用し、現像後のリンス液にはキシレンを使用した。開口２２の直径は１２μｍである。
【００４５】
次いで、マスクアライナーＵＸ−３０００ＳＣ（製品名：ウシオ電機（株）製）を使用して、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光（波長２２０ｎｍ〜４００ｎｍ）を１０Ｊ／ｃｍ２の条件で部材（Ａ）９に照射した後、メチルイソブチルケトンで部材（Ａ）９を溶解させて除去した。（図２（ｆ））。
【００４６】
次いで、表１に示される組成物を、吐出口形成部材１１を被覆するように塗布して、基板１の表面から第３の層１２の吐出口形成部材１１上の上面までの厚さが１８μｍとなるように、第３の層１２を形成した（図２（ｇ））。
【００４７】
次いで、ＭＰＡ−６００Ｓｕｐｅｒ（製品名：キヤノン（株）製）により、第３の層１２に対して露光（露光量＝１Ｊ／ｃｍ２）を行い（図２（ｈ））、ポストベーク、現像、リンスを行い、第３の層１２の露光部分２３と吐出口形成部材１１との間に間隙３１を形成した。間隙３１の幅Ｗは３０μｍとした。露光部分２３は壁部材４となる。これにより、第３の層から、吐出口形成部材の外側に間隙を介して位置する壁部材４を形成した（図２（ｉ））。間隙は、吐出口形成部材と壁部材との間の全ての領域で形成した。尚、現像液としてはメチルイソブチルケトン／キシレン＝２／３の混合液を使用し、現像後のリンス液にはキシレンを使用した。
【００４８】
次いで、８０℃の水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液をエッチング液として使用して、シリコンの基板１に異方性エッチングを行い、供給口３を形成した。その後、型８を乳酸メチルで溶解して除去し、直径１２μｍの吐出口５を形成した。（図２（ｊ））。
【００４９】
基板（６インチウェハ）内で、距離Ｄの平均値は１２μｍ、距離Ｄの標準偏差は０．２５μｍであった（いずれも６インチウェハ内の３５０箇所で測定）。
【００５０】
最後に、６インチウェハをダイシングソーにより切断し、液体吐出ヘッドを製造した。
【００５１】
＜実施例２＞
実施例１の第２の層を設ける工程の後、具体的には図２（ｃ）の工程の次に、第２の層１０の表面に撥液用材料を付与した。撥液用材料としては、グリシジルプロピルトリエトキシシラン２８グラム（０．１モル）、メチルトリエトキシシラン１８グラム（０．１モル）、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルトリエトキシシラン６．６グラム（０．０１３モル）、水１７．３グラムおよびエタノール３７ｇを室温で撹拌し、続いて２４時間還流することによって得た材料を用いた。これ以外は、実施例１と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。
【００５２】
基板（６インチウェハ）内で、距離Ｄの平均値は１２μｍ、距離Ｄの標準偏差は０．２５μｍであった（いずれも６インチウェハ内の３５０箇所で測定）。
【００５３】
＜比較例１＞
図５を用いて、比較例の液体吐出ヘッドの作成方法について説明する。図５は、比較例の液体吐出ヘッドを作成する各工程での断面を表している。
【００５４】
エネルギー発生素子１０２を備えたシリコン基板１０１（６インチウェハ）上に、ＯＤＵＲ−１０１０（商品名 東京応化工業製）を塗布し、乾燥を行って、厚さが７μｍのポジ型感光性樹脂の層１０３を形成した（図５（ａ））。
【００５５】
次いで、ポジ型感光性樹脂の層１０３に対して、露光及び現像を行って、流路の型１０４を形成した（図５（ｂ））。
【００５６】
次いで、表１に記載の組成物を型１０４上にスピンコート法を使用して塗布し、９０℃で３分間乾燥して、被覆層１０５の型１０４の上面に設けられた部分の膜厚が７μｍとなるように、被覆層１０５を形成した（図５（ｃ））。
【００５７】
次いで、マスク１１０を使用して被覆層１０５に露光を行い、露光が行われた部分１０６を硬化させた（図５（ｄ））。現像を行って被覆層１０５の未露光部分を除去して、流路の壁を形成する部材１１１と、直径１２μｍの吐出口１０７とを形成した（図５（ｅ））。
【００５８】
次いで、基板１０１に供給口１０９を形成した後、型１０４を除去して流路１０８を形成した（図５（ｆ））。
【００５９】
基板（６インチウェハ）内で、エネルギー発生素子１０２のエネルギー発生面から吐出口１０７までの距離ｈの平均値は１２μｍ、距離ｈの標準偏差は０．６０μｍであった（いずれも６インチウェハ内の３５０箇所で測定）。
【００６０】
最後に、６インチウェハをダイシングソーにより切断して、液体吐出ヘッドを製造した。
【００６１】
＜評価＞
上述の通り、実施例１、２の液体吐出ヘッドの距離Ｄの標準偏差と、比較例１に係る液体吐出ヘッドの距離ｈの標準偏差とでは、大きく差があることが分かる。
【００６２】
実施例１、２において距離Ｄの標準偏差が０．２５μｍと小さい原因は、平坦に形成された第２の層１０から、厚さのばらつきが極めて小さい吐出口形成部材１１を得ることができたためであると考えられる。
【００６３】
一方、距離ｈの標準偏差が０．６０μｍと大きい原因の一つとしては、被覆層１０５の下に型１０４がある部分とない部分とでは、被覆層１０５の上面の高さに差がでてしまった為であると考えられる。また、比較例１においては、６インチウェハの最外周部分に設けられた型１０４のさらに外側には型１０４が存在ないため、ウェハの外周部での被覆層１０５の上面の高さは、中央部分と比較して低く形成されてしまったことも原因として考えられる。
【００６４】
次に、実施例１、２、比較例１の液体吐出ヘッドについて保存耐久試験を実施した。液体吐出ヘッドをキヤノン製インクＢＣＩ‐６Ｃ中に浸漬し、１２１℃、２気圧、の下、１００時間放置した。その後、液体吐出ヘッドをインク中から取り出した。各液体吐出ヘッドについて、基板１と壁部材との界面を観察したところ、実施例１、２、比較例１の液体吐出ヘッドのいずれも、基板１と壁部材４との剥れ、変形は確認されなかった。
【００６５】
また、実施例１、２、比較例１の液体吐出ヘッドを使用して印字耐久試験を行った。１つの６インチウェハ内から切り出された複数の液体吐出ヘッドについて印字記録を行った。尚、液体としてはキヤノン製インクＢＣＩ‐６Ｃを使用し、吐出体積Ｖｄ＝１ｐｌ、吐出周波数ｆ＝１５ｋＨｚ、吐出回数３×１０８回の記録を、実使用時と同様のヘッドクリーニングを含めて行った。記録により得られた画像を目視にて観察したところ、実施例１、２の液体吐出ヘッドを使用して記録を行った場合には、非常に高品位な記録画像が得られていた。また、１つの６インチウェハ内から得られた複数の液体吐出ヘッドいずれについても同等に高品位であった。一方、比較例１の液体吐出ヘッドを使用して記録を行った場合には、実施例１、２の記録画像と比較して、記録画像にムラが観られた。また、同じ６インチウェハ内から得られた複数の液体吐出ヘッドを使用して得られた記録画像それぞれについて、ムラの状態がわずかながら異なっていた。
【００６６】
これらは、距離Ｄの標準偏差が距離ｈの標準偏差より小さいため、実施例１、２に係る液体吐出ヘッドから吐出されるインクの体積のばらつきは、比較例１に係る液体吐出ヘッドより吐出されるインクの体積のばらつきより小さい為と考えられる。また、実施例１、２、比較例１の液体吐出ヘッドともに、回路部の配線等の断線に伴う印字記録の乱れは発生せず、信頼性の十分高い、液体吐出ヘッドとなっていた。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を吐出する液体吐出ヘッドの代表例として、インクを記録媒体に吐出して記録を行うインクジェット記録方式に適用されるインクジェット記録ヘッドを挙げることができる。インクジェット記録ヘッドは、一般に、インクの流路と、該流路の一部に設けられたエネルギー発生素子と、エネルギー発生素子で発生するエネルギーによってインクを吐出するための吐出口とを備えている。
【０００３】
液体吐出ヘッドを製造するための方法が、特許文献１に開示されている。かかる方法においては、エネルギー発生素子を有する基板上に感光性材料を用いて流路の型を形成するとともに、流路の型の周辺に周辺部型材を形成する。次に、これらの上に被覆層を塗布し、被覆層のエネルギー発生素子と対向する位置に吐出口となる開口を形成する。そして、流路の型を除去することにより流路となる空間を形成し、液体吐出ヘッドを製造する。特許文献１の方法によれば、周辺部型材を設けることにより、流路の型の角部での被覆層の被覆性を向上させることができる。
【０００４】
周辺部型材は、流路の型と同様に、ヘッド製造工程での加熱耐性、ヘッド使用時のインク耐性を考慮し、吐出口と同様にして形成した開口から除去されることが一般的である。開口から周辺部型材を除去した空間（除去部）内には、エネルギー発生素子を駆動するための電気回路部が配置されている場合がある。よって、インクによる配線等の腐食を抑制する為、電気回路部を保護部材にて保護することが求められる。
【０００５】
一方で、ヘッド使用時には、インクミスト等が発生し、吐出口が開口する吐出口面（ヘッドフェイス面）にインクが付着することがある。付着したインクは、一般的に記録装置に設置されたワイピングブレード等による拭き取り機構により拭き取られる。このとき、吐出口面に撥液性能の異なる部分、あるいは凹形状等がないと、拭き取られたインクの逃げ場がなく、付着したインクを吐出口周辺から除去できない場合がある。上述の周辺部型材の除去された除去部は、この拭き取られたインクを吐出口面から一旦逃がす機能を有している。除去部内に集められたインクは、記録装置による吸引回復動作によって回収する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年では、記録装置に対して、より高いレベルでの高画質化、記録の高速化が要求されるため、吐出口とそれに連通する流路とを高密度に配置するとともに、吐出される液滴の体積をさらに均一化することが要求されてきている。そのため、エネルギー発生素子と吐出口との距離をより均一な状態となるように、吐出口が開口する吐出口面の平坦化が求められる。
【０００８】
特許文献１の方法を利用して、吐出口面を平坦化する場合、周辺部型材を大きくし、周辺部型材の基板表面と平行した面の面積を大きくすることが考えられる。
【０００９】
しかしながら、周辺部型材を大きくし、周辺部型材の基板表面と平行した面の面積を大きくした場合には、上述の電気回路部の露出面積が大きくなり、例えば被覆層等で電気回路部を被覆したとしても、インクに対する保護が十分にできない場合がある。また、ワイピングブレードや紙詰まり時の紙等が、電気回路部に直接接触し、液体吐出ヘッドとしての信頼性が低下する場合がある。一方で、必要以上に被覆層で覆うと、拭き取られたインクの逃げ場がなくなってしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、吐出口面の平坦性の向上と、基板上の電気回路部の保護を両立した液体吐出ヘッドを製造する製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題は、以下の本発明によって解決される。即ち本発明は、液体を吐出する吐出口に連通する流路を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、第１の層を有する基板を用意する工程と、前記第１の層から、前記流路を形成するための流路の型と、前記型の外側に間隙を介して位置する部材とを形成する工程と、前記間隙を充填し、かつ前記型と前記型の外側に間隙を介して位置する部材と被覆するように、第２の層を設ける工程と、前記第２の層から、吐出口を形成するための吐出口形成部材を形成する工程と、前記型の外側に間隙を介して位置する部材を除去する工程と、前記吐出口形成部材の外側に少なくとも一部は間隙を介して位置する壁部材を形成する工程と、をこの順に有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、吐出口面の平坦性の向上と、基板上の電気回路部の保護を両立した液体吐出ヘッドを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明により製造される液体吐出ヘッドの一例を示す図である。
【図２】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の一例を示す図である。
【図３】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の一例を示す図である。
【図４】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の一例を説明するための図である。
【図５】液体吐出ヘッドの製造方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明を説明する。
【００１５】
液体吐出ヘッドは、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記録装置に搭載可能である。例えば、バイオッチップ作成や電子回路印刷、薬物を噴霧状に吐出すること等の用途にも用いることができる。
【００１６】
図１は、本発明により製造される液体吐出ヘッドの一例を示す図である。図１に示す液体吐出ヘッドは、インク等の液体を吐出するために用いられるエネルギーを発生するエネルギー発生素子２が所定のピッチで形成された基板１を有する。基板１のエネルギー発生素子２の２つの列の間には、液体を供給する供給口３が設けられている。基板１上には、エネルギー発生素子２の上方に開口する吐出口５と、供給口３から各吐出口５に連通する個別の液体の流路６が形成されている。流路６は、吐出口形成部材で覆われており、吐出口形成部材と間隙を介して位置する壁部材４が形成されている。
【００１７】
（第１の実施形態）
図２を用いて、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の第１の実施形態について説明する。図２は、図１のＡ−Ａ’を通り、基板１に垂直な位置で切断した場合の各工程での切断面を表わす図である。以降の説明では、１つの液体吐出ヘッド（１つのチップ）単位を図示して説明を行うが、基板１として６〜１２インチのウェハを使用して、複数の液体吐出ヘッドを１枚のウェハ上で製造して、最後に切り分けることで１つの液体吐出ヘッドを得ることもできる。
【００１８】
まず、図２（ａ）に示されるように、第１の層７を有する基板１を用意する。第１の層７は、表面にエネルギー発生素子２を備える。第１の層７は、基板上に、ポジ型感光性樹脂等の樹脂材料を塗布したり、或いは樹脂材料をフィルム化したものをラミネートしたりすることで設ける。第１の層は、後の工程で基板１上から除去する為、溶剤等の溶解液に対して溶解可能なものが好ましい。その為、ポジ型感光性樹脂を含有することが好ましい。例えば、ポリメチルイソプロペニルケトン、メタクリル酸とメタクリレートとの共重合体等が好ましい。これら化合物は、溶剤で簡単に除去することが可能であり、また単純な組成であるので、構成成分が後述する第２の層１０に対して与える影響が小さい為である。
【００１９】
次いで、図２（ｂ）に示されるように、第１の層７から、その一部を除去することで、液体の流路を形成するための流路の型８と、型８の外側に間隙３０を介して位置する部材（Ａ）９とを形成する。このように、型８と部材（Ａ）９との間には、間隙（幅の長さ；Ｌ）が存在する。第１の層７が平坦であれば、型８と部材（Ａ）９とは同じ高さとなる。第１の層７に感光性樹脂を使用した場合には、第１の層７を露光、現像してその一部を除去することで形成する。他には、第１の層７にドライエッチングを行う方法でもよい。尚、型８の外側とは、型８の中心に対して外側を意味する。
【００２０】
図４は、図２（ｂ）に示される状態において、型８、部材（Ａ）９を上面から見た図である。図４（ａ）に示されるように、部材（Ａ）９は、型８を囲むようにして型８の外側に設けられる。図４（ａ）において、部材（Ａ）９の外郭９ａは１つの液体吐出ヘッドの単位の領域に相当する。後の工程で、第２の層１０を、型８と部材（Ａ）９との上に平坦に塗布できるように、型８と部材（Ａ）９との間隙３０の幅は、１０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。基板表面に平行な方向の長さＬを５０μｍ以下とすることが好ましい。また、吐出口形成部材の強度の点から、１０μｍ以上とすることが好ましい。同様の観点から、１つの液体吐出ヘッド単位において、基板の表面と平行な断面において、部材（Ａ）の面積は型８の面積よりも大きいことが好ましい。さらに、基板の表面と平行な断面において、部材（Ａ）の面積を型８の面積の３倍以上とすることが好ましい。また、通常の液体吐出ヘッドの設計上の点から、１００倍以下とすることが好ましい。
【００２１】
複数の液体吐出ヘッド単位を一括して設ける場合には、図４（ｂ）に示されるように、１つの液体吐出ヘッド単位に対応した型８ａと型８ｂとの間に部材（Ａ）９を設けることになる。部材（Ａ）９は、液体吐出ヘッド単位の境目１００（点線）をまたいで設けられる。境目１００は、実際に基板に凹凸をつけることでできる線である場合もあれば、仮想線である場合もある。境目１００に沿って基板を切断して１つの液体吐出ヘッド単位を取り出すことができる。
【００２２】
次いで、図２（ｃ）に示されるように、間隙３０を充填し、かつ型８と部材（Ａ）９とを被覆するように、第２の層１０を設ける。第２の層１０を設ける方法としては、例えばスピンコート法、カーテンコート法、ラミネート法等が挙げられる。第２の層１０は、ネガ型感光性樹脂を含有することが好ましい。ネガ型感光性樹脂を含有する組成物として、好ましくは、エポキシ基、オキセタン基、ビニル基等の重合基を有する樹脂と、かかる樹脂に対応する重合開始剤と、を含むネガ型感光性樹脂組成物を用いる。この理由は、上記の官能基を含む樹脂は重合反応性が高く、吐出口形成部材から機械的強度が高い吐出口形成部材を形成することができる為である。
【００２３】
第１の層７の厚さと第２の層１０の厚さとはそれぞれ適宜設定することができる。１０ｐｌ以下の微小液滴を吐出する吐出口と、それに対応した液体の流路とを形成する場合には、第１の層７は３μｍ以上１５μｍ以下、第２の層１０は型８の上面から３μｍ以上１０μｍ以下の厚さとすることが好ましい。
【００２４】
上述のように間隙３０を非常に小さく形成すると、第２の層１０は型８と部材（Ａ）９の上にほぼ平坦に設けることができる。第２の層１０は間隙３０に入り込んで間隙３０を充填し、その部分は吐出口形成部材の一部となる。
【００２５】
次いで、第２の層１０から吐出口を形成するための吐出口形成部材１１を形成する。吐出口形成部材１１には、吐出口となる開口が設けられるが、この開口は以下のようにフォトリソグラフィーによって微小にかつ高い位置精度で設けられることが好ましい。
【００２６】
まず、図２（ｄ）に示されるように、第２の層１０に対してパターン露光を行う。第２の層１０に対してマスク２０１を介して露光し、第２の層１０がネガ型感光性樹脂組成物である場合には露光が行われた部分２１を硬化させる。ここで、必要に応じて加熱を行って硬化を促進してもよい。
【００２７】
次いで、図２（ｅ）に示されるように、第２の層１０に対して現像を行い、第２の層１０の未露光部分を除去して吐出口形成部材１１を形成する。このとき、その一部が吐出口となる開口２２も同時に形成することが好ましい。開口２２は、エネルギー発生素子２のエネルギー発生面に対向する位置に形成されるのが好ましい。
【００２８】
以上のようにして、型８及び部材（Ａ）９上に第２の層１０を平坦に形成することができ、第２の層１０から厚さのばらつきを抑制した吐出口形成部材１１が得られる。
【００２９】
次いで、図２（ｆ）に示されるように、型８の外側に間隙を介して位置する部材（Ａ）９を除去する（Ｅ工程）。部材（Ａ）９の除去は、溶解液で部材（Ａ）９を溶解させる等の方法で行う。吐出口形成部材１１が硬化している為、部材（Ａ）９とともに型８を除去してもかまわないが、後述する第３の層が流路となる空間内に入るのを抑制する為に、このタイミングでは型８は除去しないことが好ましい。部材（Ａ）９が樹脂から形成されている場合には、部材（Ａ）９に選択的に紫外線等の光を照射して、光が照射されなかった型８との溶解液に対する溶解選択比を大きくした後、部材（Ａ）９を溶解液で溶解し、部材（Ａ）９を選択的に除去することができる。
【００３０】
次いで、前記吐出口形成部材の外側に少なくとも一部は間隙を介して位置する壁部材を形成する。壁部材は、パターニングされた部材を設置してもよいし、フォトリソグラフィーによって形成してもよい。ここでは、好ましい形態を用いて説明する。まず、図２（ｇ）に示されるように、部材（Ａ）９が除去された後の基板１に、吐出口形成部材１１を被覆するように第３の層１２を設ける。第３の層１２は、ネガ型感光性樹脂を含有することが好ましい。また、第２の層１０と同一の組成のネガ型感光性樹脂を含有することがより好ましい。さらに、第３の層１２と第２の層１０とが含有している化合物が同じであり、組成が同じであることが好ましい。第３の層１２の厚みは、その上面（表面）位置が吐出口形成部材１１の上面の位置よりも高くとも（厚くとも）、同じであっても、低くとも（薄くとも）よい。図２（ｇ）では高い状態を示している。ここで、基板１の第３の層１２が設けられる部分３００は、エネルギー発生素子２を駆動させるための駆動回路に使用されるトランジスタ等が設けられている回路部である。この回路部３００を第３の層１２により被覆する。
【００３１】
次いで、図２（ｈ）に示されるように、第３の層１２に対してマスク２０２を介して露光を行い、露光部分２３を硬化させる。第３の層１２のうち、吐出口となる開口２２内とその上部は除去する必要があるため、マスク２０２により遮光する。露光が行われなかった部分２４は硬化しない。ここで回路部３００は、露光部分２３によりほぼ被覆されることにより、保護されることになる。この際、吐出口形成部材１１と第３の層１２の間には、間隙３１を形成するようにする。間隙３１の幅（Ｗ）は、回路部保護の観点からはより小さく形成することが好ましい。一方で、吐出口面ワイピングによるクリーニング時のインクの逃げ場としての観点からは、間隔（Ｗ）はある程度大きさを確保しておくことが好ましい。従って、間隙の幅（Ｗ）は、その液体吐出ヘッドのインク吐出体積、吐出口の総数、インクの物性等といった観点から適宜設定される。好ましくは、間隔（Ｗ）を、吐出口の直径以上、吐出口の直径の５倍以下とする。そして、図２（ｉ）に示されるように、例えば液体現像法により露光が行われなかった部分２４を除去することで、第３の層から、吐出口形成部材１１の外側に少なくとも一部は間隙を介して位置する壁部材４を形成することができる。間隙は、吐出口形成部材１１と壁部材４との間の少なくとも一部に形成されていればよい。即ち、一部では吐出口形成部材１１と壁部材４とはつながっていてもよい。しかし、壁部材は、全ての領域で吐出口形成部材と間隙を介して設けられていることが好ましい。尚、吐出口形成部材１１の外側とは、吐出口形成部材１１の中心に対して外側である。図２では、吐出口形成部材１１の左右側となる。ネガ型感光性樹脂を溶解液により除去する場合は、ネガ型感光性樹脂の組成に応じて溶解液としてキシレン等の適切な溶媒を用いればよい。また、型８は開口２２を通じて露出する。
【００３２】
次いで、図２（ｊ）に示されるように、基板１にドライエッチング、ウェットエッチング等で供給口３を形成し、型８を基板裏面から外部と連通させ、型８を適切な溶解液で溶解させる等して除去し、吐出口５と連通する液体流路６を形成する。
【００３３】
吐出口形成部材１１の形成以降、その後の工程によって吐出口形成部材１１の平坦性は損なわれないので、基板内において、基板１のエネルギー発生面と吐出口５（吐出口面１４）との距離Ｄは均一となる。よって、複数の吐出口から吐出される液体の量を一定にすることができる。また、基板と壁部材との間には、電気回路部が形成されており、電気回路部を良好に保護することができる。
【００３４】
（第２の実施形態）
図３を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。図３は、各工程での切断面を示す切断面図である。なお、図３は図２と同様の位置での断面図である。
【００３５】
本実施形態では、図２（ｃ）に示される工程（Ｃ工程）までは第１の実施形態と同様に行うが、第２の層を設ける工程の後に、第２の層の表面に撥液用材料を付与する。具体的には、図３（ａ）に示されるように、第２の層１０の表面に撥液性を付与するための撥液用材料１５を付与する。撥液用材料１５は、少なくとも一部を第２の層１０に浸透させてもよい。吐出に用いる液体が水性または油性のインクである場合は、撥液性が付与される部分の基板１に垂直な方向の厚さは２μｍあればよい。第２の層上に撥液用材料を積層させる場合、第１の層７や第２の層１０と同様、撥液用材料１５は基板に平坦に形成される。撥液用材料１５としては、フッ素を含有する化合物を用いる。例えば感光性のフッ素含有エポキシ樹脂フィルムや、フッ素含有シランと重合基を含有するシランとの縮合物を含む組成物等を用いる。
【００３６】
次いで、図３（ｂ）に示されるように、第２の層１０と撥液用材料１５に対して、マスク２０１を介して吐出口形成部材１１を形成するための露光を行う。撥液用材料１５と第２の層１０とは、フォトリソグラフィーにより一括してパターニングすることができる。さらに、露光が行われた部分を硬化させた後に現像を行い、第２の層１０と撥液用材料１５の未露光部分を除去する。以上により、図３（ｃ）に示されるように、吐出口形成部材１１の吐出口となる開口２２の周辺に撥液処理がされた撥液部分１７を設けることができる。また、開口２２の周辺以外の部分（例えば第２の層１０の未露光部分上）の撥液用材料は除去されるので、その部分には撥液性は付与されない。
【００３７】
この後は、第１の実施形態の図２（ｆ）〜（ｉ）と同様にする。例えば、まず部材（Ａ）９を除去した後、吐出口形成部材１１を被覆するように、第３の層１２を設ける。吐出口形成部材１１の撥液部分１７では、第３の層１２がはじかれる可能性があるが、吐出口形成部材１１と第３の層１２とは間隔（Ｗ）の間隙３１が存在する。これにより、第３の層１２が壁部材４上に付与されることを抑制できる。その後、第３の層１２の必要個所を硬化させ、硬化が行われなかった部分を除去する。そして、基板１に供給口３を形成し、型８を除去して流路６を形成する。このようにして、図３（ｄ）に示される液体吐出ヘッドが得られる。好ましい寸法等は、第１の実施形態と同様である。
【００３８】
図３（ｄ）に示されるように、第２の実施形態により製造された液体吐出ヘッドでは、吐出口形成部材１１の吐出口５が開口する開口面に撥液部分１７が存在する。即ち、吐出口形成部材上には撥液処理がされている。そのため、流路内に充填された吐出用の液体は、開口面上には滞留せず、吐出口５とほぼ等しい位置にメニスカスを形成することができる。吐出された液体の一部がミスト状に浮遊して吐出口面に付着した場合でも、ミストが吐出口面に固定されることが抑制され、液体吐出装置に備えられているワイピングブレード等によるクリーニングにより間隙３１内に移動させることができる。一方、壁部材４上には撥液部分が存在していない。即ち、壁部材上は撥液処理がされていない為、クリーニング後、吐出された液体のミストが間隙３１の中とともに壁部材４上にも移動しやすくなる。よって、その後、記録装置に備えられている吸引機構による吸引回復動作によって、移動した液体を容易に除去することができる。このように、本発明では吐出口形成部材と壁部材とを別工程によって製造するので、
吐出口形成部材上には撥液処理がされており、壁部材上には撥液処理がされていない液体吐出ヘッドを製造することができる。
【実施例】
【００３９】
以下に実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。尚、以下「部」とあるのはいずれも質量基準である。
【００４０】
＜実施例１＞
図２を用いて、実施例１を説明する。まず、第１の層７が設けられた基板１（６インチウェハ）を用意した（図２（ａ））。第１の層７は、ポジ型感光性樹脂であるＯＤＵＲ−１０１０（東京応化工業製）をスピンコート法により塗布した後、１２０℃で乾燥して形成した。形成後の第１の層７の厚さの平均値は７μｍで、基板１（６インチウェハ）内での第１の層７の厚さの標準偏差は０．１μｍ以下であった（いずれも６インチウェハ内の３５０箇所で測定）。
【００４１】
次いで、マスクを用いて第１の層７を露光し、露光された部分を除去して、型８と、型８の外側に間隙３０を介して位置する部材（Ａ）９とを形成した（図２（ｂ））。このとき、間隙３０の幅の長さＬは３０μｍとした。
【００４２】
次いで、以下の表１に示す成分からなる組成物を、スピンコート法にて、間隙３０を充填し、かつ部材（Ａ）９と型８を被覆するように塗布し、９０℃で３分間乾燥させて第２の層１０を形成した（図２（ｃ））。第２の層１０の型８の上面から厚さの平均値は５μｍで、厚さの標準偏差（いずれも６インチウェハ内の３５０箇所で測定）は０．２μｍであった。
【００４３】
【表１】
【００４４】
次いで、ＭＰＡ−６００Ｓｕｐｅｒ（製品名：キヤノン（株）製）を使用して、第２の層１０に露光を行った（図２（ｄ））。さらに、第２の層１０に対してポストベークと現像とを行い、第２の層１０から、開口２２が設けられた吐出口形成部材１１を形成した（図２（ｅ））。尚、露光量は１Ｊ／ｃｍ２であり、現像液としてはメチルイソブチルケトン／キシレン＝２／３の混合液を使用し、現像後のリンス液にはキシレンを使用した。開口２２の直径は１２μｍである。
【００４５】
次いで、マスクアライナーＵＸ−３０００ＳＣ（製品名：ウシオ電機（株）製）を使用して、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光（波長２２０ｎｍ〜４００ｎｍ）を１０Ｊ／ｃｍ２の条件で部材（Ａ）９に照射した後、メチルイソブチルケトンで部材（Ａ）９を溶解させて除去した。（図２（ｆ））。
【００４６】
次いで、表１に示される組成物を、吐出口形成部材１１を被覆するように塗布して、基板１の表面から第３の層１２の吐出口形成部材１１上の上面までの厚さが１８μｍとなるように、第３の層１２を形成した（図２（ｇ））。
【００４７】
次いで、ＭＰＡ−６００Ｓｕｐｅｒ（製品名：キヤノン（株）製）により、第３の層１２に対して露光（露光量＝１Ｊ／ｃｍ２）を行い（図２（ｈ））、ポストベーク、現像、リンスを行い、第３の層１２の露光部分２３と吐出口形成部材１１との間に間隙３１を形成した。間隙３１の幅Ｗは３０μｍとした。露光部分２３は壁部材４となる。これにより、第３の層から、吐出口形成部材の外側に間隙を介して位置する壁部材４を形成した（図２（ｉ））。間隙は、吐出口形成部材と壁部材との間の全ての領域で形成した。尚、現像液としてはメチルイソブチルケトン／キシレン＝２／３の混合液を使用し、現像後のリンス液にはキシレンを使用した。
【００４８】
次いで、８０℃の水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液をエッチング液として使用して、シリコンの基板１に異方性エッチングを行い、供給口３を形成した。その後、型８を乳酸メチルで溶解して除去し、直径１２μｍの吐出口５を形成した。（図２（ｊ））。
【００４９】
基板（６インチウェハ）内で、距離Ｄの平均値は１２μｍ、距離Ｄの標準偏差は０．２５μｍであった（いずれも６インチウェハ内の３５０箇所で測定）。
【００５０】
最後に、６インチウェハをダイシングソーにより切断し、液体吐出ヘッドを製造した。
【００５１】
＜実施例２＞
実施例１の第２の層を設ける工程の後、具体的には図２（ｃ）の工程の次に、第２の層１０の表面に撥液用材料を付与した。撥液用材料としては、グリシジルプロピルトリエトキシシラン２８グラム（０．１モル）、メチルトリエトキシシラン１８グラム（０．１モル）、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルトリエトキシシラン６．６グラム（０．０１３モル）、水１７．３グラムおよびエタノール３７ｇを室温で撹拌し、続いて２４時間還流することによって得た材料を用いた。これ以外は、実施例１と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。
【００５２】
基板（６インチウェハ）内で、距離Ｄの平均値は１２μｍ、距離Ｄの標準偏差は０．２５μｍであった（いずれも６インチウェハ内の３５０箇所で測定）。
【００５３】
＜比較例１＞
図５を用いて、比較例の液体吐出ヘッドの作成方法について説明する。図５は、比較例の液体吐出ヘッドを作成する各工程での断面を表している。
【００５４】
エネルギー発生素子１０２を備えたシリコン基板１０１（６インチウェハ）上に、ＯＤＵＲ−１０１０（商品名 東京応化工業製）を塗布し、乾燥を行って、厚さが７μｍのポジ型感光性樹脂の層１０３を形成した（図５（ａ））。
【００５５】
次いで、ポジ型感光性樹脂の層１０３に対して、露光及び現像を行って、流路の型１０４を形成した（図５（ｂ））。
【００５６】
次いで、表１に記載の組成物を型１０４上にスピンコート法を使用して塗布し、９０℃で３分間乾燥して、被覆層１０５の型１０４の上面に設けられた部分の膜厚が７μｍとなるように、被覆層１０５を形成した（図５（ｃ））。
【００５７】
次いで、マスク１１０を使用して被覆層１０５に露光を行い、露光が行われた部分１０６を硬化させた（図５（ｄ））。現像を行って被覆層１０５の未露光部分を除去して、流路の壁を形成する部材１１１と、直径１２μｍの吐出口１０７とを形成した（図５（ｅ））。
【００５８】
次いで、基板１０１に供給口１０９を形成した後、型１０４を除去して流路１０８を形成した（図５（ｆ））。
【００５９】
基板（６インチウェハ）内で、エネルギー発生素子１０２のエネルギー発生面から吐出口１０７までの距離ｈの平均値は１２μｍ、距離ｈの標準偏差は０．６０μｍであった（いずれも６インチウェハ内の３５０箇所で測定）。
【００６０】
最後に、６インチウェハをダイシングソーにより切断して、液体吐出ヘッドを製造した。
【００６１】
＜評価＞
上述の通り、実施例１、２の液体吐出ヘッドの距離Ｄの標準偏差と、比較例１に係る液体吐出ヘッドの距離ｈの標準偏差とでは、大きく差があることが分かる。
【００６２】
実施例１、２において距離Ｄの標準偏差が０．２５μｍと小さい原因は、平坦に形成された第２の層１０から、厚さのばらつきが極めて小さい吐出口形成部材１１を得ることができたためであると考えられる。
【００６３】
一方、距離ｈの標準偏差が０．６０μｍと大きい原因の一つとしては、被覆層１０５の下に型１０４がある部分とない部分とでは、被覆層１０５の上面の高さに差がでてしまった為であると考えられる。また、比較例１においては、６インチウェハの最外周部分に設けられた型１０４のさらに外側には型１０４が存在ないため、ウェハの外周部での被覆層１０５の上面の高さは、中央部分と比較して低く形成されてしまったことも原因として考えられる。
【００６４】
次に、実施例１、２、比較例１の液体吐出ヘッドについて保存耐久試験を実施した。液体吐出ヘッドをキヤノン製インクＢＣＩ‐６Ｃ中に浸漬し、１２１℃、２気圧、の下、１００時間放置した。その後、液体吐出ヘッドをインク中から取り出した。各液体吐出ヘッドについて、基板１と壁部材との界面を観察したところ、実施例１、２、比較例１の液体吐出ヘッドのいずれも、基板１と壁部材４との剥れ、変形は確認されなかった。
【００６５】
また、実施例１、２、比較例１の液体吐出ヘッドを使用して印字耐久試験を行った。１つの６インチウェハ内から切り出された複数の液体吐出ヘッドについて印字記録を行った。尚、液体としてはキヤノン製インクＢＣＩ‐６Ｃを使用し、吐出体積Ｖｄ＝１ｐｌ、吐出周波数ｆ＝１５ｋＨｚ、吐出回数３×１０８回の記録を、実使用時と同様のヘッドクリーニングを含めて行った。記録により得られた画像を目視にて観察したところ、実施例１、２の液体吐出ヘッドを使用して記録を行った場合には、非常に高品位な記録画像が得られていた。また、１つの６インチウェハ内から得られた複数の液体吐出ヘッドいずれについても同等に高品位であった。一方、比較例１の液体吐出ヘッドを使用して記録を行った場合には、実施例１、２の記録画像と比較して、記録画像にムラが観られた。また、同じ６インチウェハ内から得られた複数の液体吐出ヘッドを使用して得られた記録画像それぞれについて、ムラの状態がわずかながら異なっていた。
【００６６】
これらは、距離Ｄの標準偏差が距離ｈの標準偏差より小さいため、実施例１、２に係る液体吐出ヘッドから吐出されるインクの体積のばらつきは、比較例１に係る液体吐出ヘッドより吐出されるインクの体積のばらつきより小さい為と考えられる。また、実施例１、２、比較例１の液体吐出ヘッドともに、回路部の配線等の断線に伴う印字記録の乱れは発生せず、信頼性の十分高い、液体吐出ヘッドとなっていた。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出する吐出口に連通する流路を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、
第１の層を有する基板を用意する工程と、
前記第１の層から、前記流路を形成するための流路の型と、前記型の外側に間隙を介して位置する部材とを形成する工程と、
前記間隙を充填し、かつ前記型と前記型の外側に間隙を介して位置する部材と被覆するように、第２の層を設ける工程と、
前記第２の層から、吐出口を形成するための吐出口形成部材を形成する工程と、
前記型の外側に間隙を介して位置する部材を除去する工程と、
前記吐出口形成部材の外側に少なくとも一部は間隙を介して位置する壁部材を形成する工程と、
をこの順に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２】
前記壁部材を形成する工程が、
前記吐出口形成部材を被覆するように第３の層を設ける工程と、
前記第３の層から前記壁部材を形成する工程と、
を有する請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記第１の層がポジ型感光性樹脂を含有する請求項１または２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記第２の層がネガ型感光性樹脂を含有する請求項１〜３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記第３の層がネガ型感光性樹脂を含有する請求項１〜４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記基板の表面と平行な断面において、前記部材の面積は前記型の面積よりも大きい請求項１〜５のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記基板の表面と平行な断面において、前記部材の面積は前記型の面積の３倍以上、１００倍以下である請求項１〜６のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記型と前記部材との間の間隙の幅が、１０μｍ以上５０μｍ以下である請求項１〜７のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記吐出口形成部材と前記壁部材との間の間隙の幅が、吐出口の直径以上、吐出口の直径の５倍以下である請求項１〜８のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記第２の層を設ける工程の後に、
前記第２の層の表面に撥液用材料を付与する請求項１〜９のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記基板と前記壁部材との間には、電気回路部が形成されている請求項１〜１０のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記壁部材は、全ての領域で前記吐出口形成部材と間隙を介して設けられている請求項１〜１１のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
基板と、該基板上に、吐出口形成部材と、該吐出口形成部材の外側に少なくとも一部は間隙を介して位置する壁部材と、を有する液体吐出ヘッドであって、
前記吐出口形成部材上には撥液処理がされており、前記壁部材上には撥液処理がされていないことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１４】
前記吐出口形成部材と前記壁部材との間の間隙の幅が、吐出口の直径以上、吐出口の直径の５倍以下である請求項１３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１５】
前記基板と前記壁部材との間には、電気回路部が形成されている請求項１３または１４に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１６】
前記壁部材は、全ての領域で前記吐出口形成部材と間隙を介して設けられている請求項１３〜１５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１】
液体を吐出する吐出口に連通する流路を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、
第１の層を有する基板を用意する工程と、
前記第１の層から、前記流路を形成するための流路の型と、前記型の外側に間隙を介して位置する部材とを形成する工程と、
前記間隙を充填し、かつ前記型と前記型の外側に間隙を介して位置する部材と被覆するように、第２の層を設ける工程と、
前記第２の層から、吐出口を形成するための吐出口形成部材を形成する工程と、
前記型の外側に間隙を介して位置する部材を除去する工程と、
前記吐出口形成部材の外側に少なくとも一部は間隙を介して位置する壁部材を形成する工程と、
をこの順に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２】
前記壁部材を形成する工程が、
前記吐出口形成部材を被覆するように第３の層を設ける工程と、
前記第３の層から前記壁部材を形成する工程と、
を有する請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記第１の層がポジ型感光性樹脂を含有する請求項１または２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記第２の層がネガ型感光性樹脂を含有する請求項１〜３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記第３の層がネガ型感光性樹脂を含有する請求項１〜４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記基板の表面と平行な断面において、前記部材の面積は前記型の面積よりも大きい請求項１〜５のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記基板の表面と平行な断面において、前記部材の面積は前記型の面積の３倍以上、１００倍以下である請求項１〜６のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記型と前記部材との間の間隙の幅が、１０μｍ以上５０μｍ以下である請求項１〜７のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記吐出口形成部材と前記壁部材との間の間隙の幅が、吐出口の直径以上、吐出口の直径の５倍以下である請求項１〜８のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記第２の層を設ける工程の後に、
前記第２の層の表面に撥液用材料を付与する請求項１〜９のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記基板と前記壁部材との間には、電気回路部が形成されている請求項１〜１０のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記壁部材は、全ての領域で前記吐出口形成部材と間隙を介して設けられている請求項１〜１１のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
基板と、該基板上に、吐出口形成部材と、該吐出口形成部材の外側に少なくとも一部は間隙を介して位置する壁部材と、を有する液体吐出ヘッドであって、
前記吐出口形成部材上には撥液処理がされており、前記壁部材上には撥液処理がされていないことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１４】
前記吐出口形成部材と前記壁部材との間の間隙の幅が、吐出口の直径以上、吐出口の直径の５倍以下である請求項１３に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１５】
前記基板と前記壁部材との間には、電気回路部が形成されている請求項１３または１４に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項１６】
前記壁部材は、全ての領域で前記吐出口形成部材と間隙を介して設けられている請求項１３〜１５のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−８２２０１（Ｐ２０１３−８２２０１Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１６５８７９（Ｐ２０１２−１６５８７９）
【出願日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【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２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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