JP2004322488A - 液体吐出ヘッドの作製方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】安定して高密度かつ高精度に液体を吐出することができる液体吐出ヘッドを、高い生産性で作製することができる液体吐出ヘッドの作製方法を提供する。
【解決手段】先端に先鋭部２４を有し、先鋭部２４が溶液の液面から突出している液体吐出ヘッドの溶液ガイド部材を作製する工程において、絶縁体基板３２上に形成された感光性樹脂層３４の表面に別途作製された型部材７０を押圧し、感光性樹脂層３４表面に最先端部が先鋭な凸部３８を形成する。この後、凸部３８の形成された感光性樹脂層３４を部分的に感光し、現像することで、高アスペクト比構造の溶液ガイド部材を高密度高精度に一括して作製する。
【選択図】図５
【解決手段】先端に先鋭部２４を有し、先鋭部２４が溶液の液面から突出している液体吐出ヘッドの溶液ガイド部材を作製する工程において、絶縁体基板３２上に形成された感光性樹脂層３４の表面に別途作製された型部材７０を押圧し、感光性樹脂層３４表面に最先端部が先鋭な凸部３８を形成する。この後、凸部３８の形成された感光性樹脂層３４を部分的に感光し、現像することで、高アスペクト比構造の溶液ガイド部材を高密度高精度に一括して作製する。
【選択図】図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶媒中に帯電粒子を分散させた溶液を静電気力により吐出させる液体吐出ヘッドの作製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日、インクを加熱してインクに発生した気泡の膨張力でインク滴を吐出するサーマルタイプのインクジェットヘッドや、圧電素子によりインクに圧力を与えてインク滴を吐出するピエゾタイプのインクジェットヘッドが提案されている。サーマルタイプのインクジェットヘッドではインクを部分的に３００℃以上に加熱するためインクの材質が限定されるという問題があり、またピエゾタイプのインクジェットヘッドでは構造が複雑でコストが高いといった問題点ある。これらの問題を解決するインクジェットヘッドとして帯電粒子を分散させた溶液を静電気力により吐出する液体吐出ヘッドが提案されている（例えば、特許文献１または特許文献２参照）。
【０００３】
図１７に特許文献１に示される画像記録装置のインク吐出手段の一例の概略構成図を示す。インク吐出手段１００は、ヘッド基板１０２と、少なくとも表面が導電性を有しその表面に電圧を印加する、ヘッド基板１０２上に突出するように設けられた個別電極１０４と、個別電極１０４の配置位置に対応して上蓋貫通孔１０６ａが開口され個別電極１０４の少なくとも先端が上蓋貫通孔１０６ａから突出した構成の上蓋１０６と、個別電極１０４の先端に対向し、表面に記録媒体１０８が配置された対向電極１１０と、を備えている。個別電極１０４は、図中上下方向にインク案内溝１０３となる切り欠きが形成され、インクを先端側に導くインクガイドとして機能する。個別電極１０４の先端は傾斜面を備えてテーパー形状を成し先端が先鋭化されて、インク滴を飛翔させるインク滴飛翔位置となっている。
【０００４】
ヘッド基板１０２と上蓋１０６は所定の間隔を離して配置され、両者の間隙には帯電性の色材成分粒子（帯電粒子）が分散されたインク１１２が循環した構成となっている。個別電極１０４は少なくとも先端が上蓋貫通孔１０６ａを貫通し、対向電極１１０側に突出している。インク１１２の一部は毛細管現象によりインク案内溝１０３を伝ってインク滴吐出位置に到達し、インク１１２中の帯電粒子もインク滴吐出位置に到達する。
【０００５】
ここで、帯電粒子が正に帯電しているのであれば個別電極１０４が高電位、対向電極１１０が低電位となるように電圧を印加する。また、帯電粒子が負に帯電しているのであれば、個別電極１０４が低電位、対向電極１１０が高電位となるように個別電極１０４と対向電極１１０に電圧を印加する。この電圧の印加により、個別電極１０４と対向電極１１０間に電界が形成され、インク滴吐出位置にある帯電粒子が対向電極１１０側に引き付けられることで、インク滴吐出位置から帯電粒子を含むインク滴を対向電極１１０に向けて吐出することができる。特許文献１ではこのようにしてインクを吐出し記録媒体１０８上にインクを付着させている。
【０００６】
ここで、より小さなインク滴を安定して効率良く吐出するためには個別電極１０４であるインクガイド部材はより細く尖った先鋭部を有するのが望まれる。また、高密度高精細に複数の液体吐出ヘッドから安定して液体を吐出するためには、インクガイド部材のアスペクト比（インクガイド部材の断面あるいは横幅に対する高さの比）を高くして、高密度高精細にヘッド基板に設けることが望まれる。さらに、インクガイド部材の先鋭部の形状も均一に加工されることが望まれる。すなわち、先端が細く尖った先鋭部を備えるアスペクト比の高いインクガイド部材を高密度高精細に、しかも均一に作製することが望まれる。
【０００７】
このようなインクガイド部材の作製方法として、上記特許文献１ではプラスティック樹脂により成型し、所定のピッチ及び間隔で複数列に配列し作製する方法
が開示されている（特許文献１
【００１６】
【００２３】参照）。
【０００８】
また、下記特許文献２では別の方法としてＳｉ半導体微細加工技術を利用した作製方法が開示されている。以下、図１８（ａ）〜（ｇ）を参照し特許文献２に示されるインクガイド部材の作製方法の概略を説明する。
【０００９】
図１８（ａ）〜（ｇ）は特許文献２に示されるＳｉ半導体微細加工技術を利用したインクガイド部材の作製方法の工程を示す図である。まず図１８（ａ）に示すようにＳｉ単結晶基板２０２の表面に熱酸化層２０４が形成され、その上にレジスト層２０６が形成される。次に、図１８（ｂ）に示すように表面に例えば正方形状のマスクパターンが得られるように露光、現像等によりレジスト層２０６がパターニングされ、レジスト層２０６をマスクとして用いて熱酸化層２０４がエッチングされる。次にレジスト層２０６が除去された後、図１８（ｃ）に示すようにＳｉ単結晶基板が異方性エッチングされ、逆ピラミッド型の凹部２０５が形成される。次に図１８（ｄ）に示すように熱酸化層２０４が一旦除去された後、全体に熱酸化層２０８が形成される。次に熱酸化層２０８の凹部２０５の内面上に筋状の凸部２０７が例えばガラスを用いた気相成長法により形成される。次いで図示されない選択マスクを用いて選択的に導電体が図１８（ｅ）に示すようにスパッタリングされ凹部２０５内部を埋めるように電極層２１０が形成される。次いで図１８（ｆ）に示すようにガラス基板２２０が例えば静電接着法を用いて、電極層２１０に接着される。次いで、図１８（ｇ）に示すようにＳｉ単結晶基板２０２がエッチング除去され、先端が先鋭で側面にインクを先端に導くインク案内溝２１４を有するインクガイド部材２００が形成される。
【００１０】
このような作製方法により、フォトリソグラフィーで一括してパターニングし凹部を形成することで、位置精度の高い複数のインクガイド部材を基板上に作製することができ、また、凹部の形成にＳｉ単結晶基板の異方性エッチングを利用することで、精度・均一性・再現性に優れたインクガイド部材を形成することができる。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０−２３０６０７号公報
【特許文献２】
特開平９−７６５０５号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述したプラスティック樹脂を別途作製された型に流し込み成型し、固まったプラスティックを抜き取るといった特許文献１の作製方法では、成型する構造物が高アスペクト比構造になると、前記型からプラスティックを抜き取る際に、プラスティックが型から抜けずに断裂し、所望の形状にできないといった不具合が生じる。この為、高アスペクト比のインクガイド部材を作製することが困難である。またこの方法では、成型された複数のインクガイド部材を基板上に位置精度を高くして配列する必要がある。しかし、インクガイド部材の配置の位置精度を高めるにも限界があり、また、配列の為の工数も増加するといった問題がある。
【００１３】
また、前述のＳｉ半導体微細加工技術を利用した特許文献２の作製方法では、電極層２１０を選択マスクを用いたスパッタリング法により形成するために、ある程度の厚い膜を形成する必要があるが、この厚い膜は応力の問題等によりゆがんだり反ったりして所望の形状に形成することが難しい。また、マスクを用いてある程度の厚い膜を選択的に形成する場合、形成しようとする膜厚に応じて基板から選択マスクを離して行う必要がある。このため、インクガイド部材として機能する厚い電極層２１０を得ようとするほど、この選択マスクの開口に対する電極層２１０の断面形状の広がりは大きくなり、高アスペクト比の電極層が形成できず、したがって高アスペクト比のインクガイド部材を形成することができない。また、この方法では電極層２１０の形状の設計自由度が低く、工程も複雑でありコストも多くかかるといった問題がある。
【００１４】
本発明は、上記の問題を解決すべくなされたもので、帯電粒子の分散した溶液の液面から突出した先鋭部を有し、この先鋭部から静電気力で液滴を飛翔させるインクガイド部材等の溶液ガイド部材を備える液体吐出ヘッドの作製方法であって、溶液ガイド部材の横幅に比べて高さの高い高アスペクト比の溶液ガイド部材を高密度かつ高精度に形成することができ、しかも生産性に富んだ液体吐出ヘッドの作製方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、ヘッド基板に設けられた突出部材であって、このヘッド基板上を流れる帯電粒子の分散した溶液の液面から前記突出部材の先端に備える先鋭部が少なくとも突出し、この先鋭部から静電気力により前記溶液が吐出するように前記溶液を前記先鋭部に導く溶液ガイド部材を有する液体吐出ヘッドの作製方法であって、前記ヘッド基板に感光性樹脂層を形成する工程と、形成された前記感光性樹脂層の表面に型部材を押圧し、前記感光性樹脂層の表面上に前記先鋭部を成す凸部を成型する工程と、この凸部の成型された前記感光性樹脂層の領域の少なくとも一部を、あるいは前記領域の少なくとも一部を囲んだ周辺領域を露光して、前記感光性樹脂層を感光させる工程と、感光された前記感光性樹脂層を現像して、前記ヘッド基板に設けられた前記溶液ガイド部材を作製する工程と、を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの作製方法を提供する。
【００１６】
前記型部材は、単結晶基板の表面に異方性エッチングにより前記凸部に対応した凹部が設けられた型基板から構成されているとよい。
【００１７】
前記感光性樹脂層を感光させる工程は、前記凸部の成型された前記感光性樹脂層の前記型部材で押圧された側から光を照射して前記感光性樹脂層を感光させるとよい。
【００１８】
前記感光性樹脂層を感光させる工程は、前記感光性樹脂層の表面にマッチングオイル層を形成し、所定のパターン形状の露光用マスクを前記マッチングオイル層に密着させて前記感光性樹脂層を感光させることが好ましい。
【００１９】
前記ヘッド基板は透明性を有する基板であって、前記感光性樹脂層を感光させる工程は、前記感光性樹脂層の形成された前記ヘッド基板の面と反対の面の側から前記ヘッド基板を介して光を照射して前記感光性樹脂層を感光させるものであってもよい。
【００２０】
前記型部材は、樹脂フィルムの表面に前記凸部に対応した凹部が設けられた型フィルムから構成されているものであってもよい。
【００２１】
また、前記型フィルムは透明性を有し、前記感光性樹脂層を感光させる工程は、前記凸部を成型する工程で用いた前記型フィルムを残したまま、前記型フィルムを介して前記感光性樹脂層に光を照射して前記感光性樹脂層を感光させることが好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に示す実施形態に基づいて、本発明の液体吐出ヘッドの作製方法を説明する。図１は本発明の液体吐出ヘッドの作製方法により作製される一実施形態であるインク吐出ヘッド１の概略斜視図である。図１に示すようにインク吐出ヘッド１は、ヘッド基板１２、上蓋１４、駆動電極１６、対向電極１７、およびインクガイド部材２０を有して構成されている。また、ヘッド基板１２と上蓋１４の間隙にはインク１８が循環されており、対向電極１７には吐出した液体を受けて所定の画像等を記録する、記録媒体１９が載置されている。
【００２３】
図１に示すように、ヘッド基板１２上には複数のインクガイド部材（溶液ガイド部材）２０が所定の位置に規則的に配置されている。また、ヘッド基板１２と一定の間隔で離間して上蓋１４が配置されており、上蓋１４のヘッド基板１２上のインクガイド部材２０に対応する位置には上蓋貫通孔１４ａが開口している。この、上蓋貫通孔１４ａからはインクガイド部材２０の先端が先鋭化された先鋭部２４（図２参照）を含むインクガイド部材２０の一部が突出している。また、上蓋１４の表面には上蓋貫通孔１４ａの周囲を囲むようにリング状の駆動電極１６が設けられている。ヘッド基板１２と上蓋１４の間隙には帯電した色材成分粒子が分散されたインク１８が図示しないポンプ等のインク循環機構によって循環され、インク流が作られている。このインク１８は正に帯電した帯電性の色材成分粒子を帯電制御剤やバインダーなどともに、１０８ Ωｃｍ以上の抵抗率を持つ絶縁性溶媒中に分散させた溶液である。図１においてインクガイド部材２０及び上蓋１４の上方には、インクガイド部材２０の上蓋貫通孔１４ａから突出した先鋭部２４と対向するように、対向電極１７が配置され、この対向電極１７の表面には例えば記録紙等の記録媒体１９が載置されている。
【００２４】
図２は本発明の液体吐出ヘッドの作製方法によって作製される複数のインクガイド部材２０のうちの一つのインクガイド部材２０を拡大して表した概略断面図である。また、図３は図２に示すインクガイド部材２０の概略斜視図である。図２及び図３に示すように、インクガイド部材２０は先鋭部２４、インク案内溝２８を有して構成されている。
ヘッド基板１２は例えばガラス基板などの絶縁性基板であり、ヘッド基板１２上には先端に高さｈ１ の三角形状の凸状の先鋭部２４を備え、全体の高さがｈ３ のインクガイド部材２０が形成されている。インクガイド部材２０の先鋭部２４はヘッド基板１２から離れ先端に近づくにつれ、この方向と直交する平面で切断した時の断面が狭くなるような傾斜面２６が形成されて最先端部が先鋭化している。インクガイド部材２０の中央にはヘッド基板１２から先端まで貫通して切り欠きとなったインク案内溝２８が設けられている。インクガイド部材２０のヘッド基板１２から先鋭部２４に至るまでの高さｈ２ の部分は側面がヘッド基板１２に対し略垂直に形成された基部となっている。ヘッド基板１２の上部には図２に示すように、所定の間隔を離して配置された例えばガラス基板などの絶縁性基板からなる上蓋１４が配置されている。なお、インクガイド部材２０はそれ自体が絶縁性の感光性樹脂材料で形成されたものである。
【００２５】
ここで、本実施形態における液体吐出ヘッドの液体吐出動作について図２を参照し説明する。例えば、正に帯電した帯電性粒子を分散させたインク１８をヘッド基板１２と上蓋１４との間隙で循環させると、インク１８は毛細管現象により、ヘッド基板１２から先端まで貫通しているインク案内溝２８を伝って、インクガイド部材２０の先鋭部２４まで上昇する。
【００２６】
ここで、対向電極１７をグランドとし、図示しない電圧印加手段により所望のインクガイド部材２０の周囲に設けられた駆動電極１６に、駆動電極１６が高電位となるように電圧が印加される。この電圧により駆動電極１６と対向電極１７との間に電界が発生し、先鋭部２４にある溶液中の帯電性粒子が静電力を受けて対向電極１７側に引っ張られて液滴として対向電極１７に向けて吐出する。吐出された帯電性粒子である色材成分粒子は対向電極１７上に配置された記録媒体１９の表面に付着する。
【００２７】
本実施形態によると、インクガイド部材２０はその最先端部が先鋭化された先鋭部２４を有しているので、帯電性粒子がその先鋭部２４から小さい液滴で安定して飛翔することができる。また、電界が最先端部に集中することにより吐出のための印加電界を低くすることが可能になる。これにより、配線耐電圧余裕度の向上や、制御装置のコストダウンを図ることができる。
【００２８】
本実施形態において、インクガイド部材２０は複数配置されており、所望のインクガイド部材２０を囲む駆動電極１６に電圧が印加されることで、上述のように所望のインクガイド部材２０の先鋭部２４からインクをインク滴として吐出することができる。この際、横幅または断面がなるべく小さい高アスペクト比の構造のインクガイド部材２０を高密度高精細に配置し、インク滴を高密度高精細に吐出することで、記録媒体１９上に高密度高精細に画像を記録することができる。
【００２９】
このような高アスペクト比で、先端が高精細な先鋭形状を成したインクガイド部材２０をヘッド基板１２上に高密度に配置したインク吐出ヘッド１は以下のように作製される。
図４（ａ）〜（ｇ）及び図５（ａ）〜（ｇ）は本発明のインク吐出ヘッドの作製方法の第１の実施形態であるインクガイド部材の作製方法を説明する図で、図４（ａ）〜（ｇ）は、インクガイド部材の作製される絶縁性基板の基板面の上方からみた平面図で、図５（ａ）〜（ｇ）は、図４（ａ）〜（ｇ）中Ｖ−Ｖ’線に沿って切断したときの図４（ａ）〜（ｇ）に対応した工程中の絶縁性基板を含む断面図である。
【００３０】
まず、図５（ａ）に示すように例えばガラス基板などの絶縁性基板３２が用意され、その表面に例えばＭｉｃｒｏＣｈｅｍ 社製ＮＡＮＯ ＳＵ−８等の感光性樹脂材料がスピンコート法により厚さがｈ３ 以上になるように例えば２００μｍ〜１ｍｍの厚さに塗布される。その後ホットプレートあるいはクリーンオーブンで例えば５０℃〜９０℃以上に加熱され溶媒が除去され、図４（ａ）および図５（ａ）に示すように厚膜の感光性樹脂層３４が形成される。本実施形態にて使用する感光性樹脂材料は感光した部分が架橋するネガ型レジストとして説明する。
【００３１】
次に、図４（ｂ）及び図５（ｂ）で示されるように、基板の周辺部分に高さｈ２ のスペーサ３６が配置され、深さがｈ１ のＶ溝状の凹部７４の形成された型部材である基板型部材７０（図１０（ａ）参照。）が、その凹部７４が感光性樹脂層３４の表面に対向するように感光性樹脂層３４上に配置される。本実施形態で用いられる基板型部材７０は、図１０（ａ）に示されるようにＳｉ単結晶基板の表面に異方性エッチングにより凹部７４が形成された型基板７２の表面に剥離層７５が形成された構成になっている。ここで用いられる基板型部材７０については後に詳述する。この後、基板型部材７０が配置された絶縁性基板３２が加熱プレス機にセットされ例えばＳＵ−８ガラス転移点の５０℃〜６０℃以上に加熱され、基板型部材７０と感光性樹脂層３４の間隙を真空ポンプで脱気しながら基板型部材７０と絶縁性基板３２が例えば０．１ＭＰａ以上の圧力で押圧される。これにより、感光性樹脂層３４の表面が基板型部材７０の凹部７４の形状に対応する凸形状に成型される。このとき、基板型部材７０と絶縁性基板３２との距離は高さｈ２ のスペーサ３６に規制され、絶縁性基板３２の表面から基板型部材７０のＶ溝状の凹部７４の最深部までの距離はｈ３ となる。なお、基板型部材７０の表面の所定の位置にはＶ溝状の凹部７４とは別に、所望のアライメント用ターゲット形成マーク７６が少なくとも一箇所形成されており、基板型部材７０による成型の際ターゲット形成マーク７６も感光性樹脂層３４の表面に転写される。
【００３２】
次に、図４（ｃ）及び図５（ｃ）に示されるように、全体が室温まで冷却され基板型部材７０が感光性樹脂層３４から取り外されて、厚さｈ２ の感光性樹脂層３４の一部分に断面形状が高さｈ１ の三角形状を成した凸部３８が形成される。また、この表面には少なくとも基板型部材７０のターゲット形成マーク７６が転写され形成されたターゲットマーク６３が少なくとも一箇所形成される。
【００３３】
次に、図４（ｄ）及び図５（ｄ）に示されるように、感光性樹脂層３４上に感光性樹脂層３４と略同等の屈折率のマッチングオイル層４４が形成される。その後、図４（ｅ）及び図５（ｅ）に示されるように、透明なガラス板５２の表面に例えばＣｒなどからなる遮光層５４が形成されたフォトマスク５０が、その遮光層５４とマッチングオイル層４４とが密着するように配置される。ここで、遮光層５４の所定の位置には図４（ｅ）に示すような四角形形状の開口パターン５５が形成されている。また、フォトマスク５０をマッチングオイル層４４に密着させる際、フォトマスク５０の遮光層５４の所定の位置に形成されているアライメント用キーマーク５３と、感光性樹脂層３４の表面に形成されているターゲットマーク６３とがアライメントされ、感光性樹脂層３４が成型された凸部３８とフォトマスクの開口パターン５５とが一致するように位置決めされ配置される。この状態で、基板全体にフォトマスク５０の表面と垂直に例えば波長３５０〜４００ｎｍの紫外線が照射され、開口パターン５５に従って露光部４６が得られる。その後ホットプレートあるいはクリーンオーブンで例えば５０℃〜９０℃以上に加熱される。
【００３４】
次に、図４（ｆ）及び図５（ｆ）に示されるようにフォトマスク５０及びマッチングオイル層４４が取り除かれ、全体が例えば５０〜１００℃に加熱され感光性樹脂層３４の露光部４６が硬化される。その後絶縁性基板３２が露光部４６を含む感光性樹脂層３４とともにダイシング等により所定のインク吐出ヘッドのサイズに切断される。
【００３５】
次に、図４（ｇ）及び図５（ｇ）に示されるように、表面の感光性樹脂層３４ごと切断された絶縁性基板３２が現像液に浸され、露光部４６以外の感光性樹脂層３４の未露光部が溶解される。その後純水リンスで全体が洗浄され現像液が取り除かれた後、露光部４６が例えば１００℃から２００℃で硬化処理され、インクガイド部材２０が得られる。
【００３６】
以上の工程により、絶縁性基板３２（ヘッド基板１２）上に先端に高さｈ１ の凸状の先鋭部２４が設けられ、先鋭部２４を含めた全体の高さが高さｈ３ となった高アスペクト比のインクガイド部材２０がヘッド基板１２上に複数配置された構成部材が得られる。
【００３７】
このようにインクガイド部材２０が形成されたヘッド基板１２に、図１で示されるように上蓋１４及び記録媒体１９が表面に載置される対向電極１７が設置されインク吐出ヘッドが作製される。
【００３８】
本実施形態においては感光性樹脂層３４を部分的に露光する際に、感光性樹脂層３４と略同等の屈折率を有するマッチングオイル層４４を感光性樹脂層３４上に形成し、そのマッチングオイル層４４とフォトマスク５０とを密着して露光する密着露光方式により行われる。本発明における作製方法では、マッチングオイル層４４の屈折率は感光性樹脂層３４と略同等である以外にも、フォトマスク５０のガラス板５２と略同等であっても構わない。また、マッチングオイル層４４が形成されずにフォトマスク５０をある一定間隔離した状態で露光するプロキシミティ露光方式により、すなわち、感光性樹脂層３４とある一定の厚さの空気の層を介してフォトマスク５０が配置された状態で、感光性樹脂層３４を露光しても構わない。しかし、照射された紫外線がガラス板５２の表面や感光性樹脂層３４の表面で屈折や回折することをより確実に抑制し、高精度に感光性樹脂層を感光させ、高精度の先鋭部を備えるインクガイド部材を作製するためには、本実施形態のように感光性樹脂層と略同等のマッチングオイル層を形成し密着露光することが好ましい。また、露光の際、投影露光方式を用いて露光すれば、露光マスク及びマッチングオイルを用いずに所定の位置に所定の形状で露光することも可能である。
【００３９】
また、本発明におけるインク吐出ヘッド１の作製方法は以下のように行ってもよい。
図６（ａ）〜（ｉ）及び図７（ａ）〜（ｉ）は本発明のインク吐出ヘッドの作製方法の第２の実施形態であるインクガイド部材の作製方法を説明する図で、図６（ａ）〜（ｉ）は、インクガイド部材の作成される絶縁性基板の基板面の上方からみた平面図で、図７（ａ）〜（ｉ）は、図６（ａ）〜（ｉ）中Ｗ−Ｗ’線に沿って切断したときの図６（ａ）〜（ｉ）に対応した工程中の絶縁性基板を含む断面図である。以下第１の実施形態と重複する部分については同じ符号を用いて記述する。
【００４０】
まず、図７（ａ）に示す例えばガラス基板などの、透明性を有する絶縁性基板６２に、その表面にスパッタなどにより例えばＣｒなどが成膜され遮光層６４が図６（ａ）および図７（ａ）に示すように形成される。その後、図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示すように遮光層６４の上にレジスト層６５がスピンコートにより形成される。ここで透明性を有するとは、後述する感光性樹脂層３４（図７（ｆ）参照）の露光において、照射された光が絶縁性基板６２を透過した際、絶縁性基板６２に形成された感光性樹脂層３４を光の進行方向全体に渡って感光させることができる程度の光強度を有するように光を透過することをいう。
【００４１】
次に、フォトリソグラフィーにより図６（ｃ）及び図７（ｃ）に示すようにレジスト層６５の所定の位置に四角形状の開口パターン６７が形成される。この後、例えばＣｒ専用エッチング液により遮光層６４を開口パターン６７に従ってエッチングする。この際、同時に遮光層６４の表面のインク吐出ヘッド作製範囲外の少なくとも一箇所にアライメント用キーマーク６８がエッチングされ形成される。
【００４２】
次に、図６（ｄ）及び図７（ｄ）に示すようにレジスト層６５が剥離液により除去され、開口パターン６７及びキーマーク６８をもつ遮光層６４が形成されたマスク基板６０が形成される。
【００４３】
次に、図６（ｅ）及び図７（ｅ）に示すようにマスク基板６０の表面に例えばＭｉｃｒｏＣｈｅｍ 社製ＮＡＮＯ ＳＵ−８等の感光性樹脂材料がスピンコート法により厚さｈ３ 以上になるように塗布される。その後ホットプレートあるいはクリーンオーブンで例えば５０℃〜９０℃以上に加熱され溶媒が除去され、厚膜の感光性樹脂層３４が形成される。本実施形態にて使用する感光性樹脂材料は感光した部分が架橋するネガ型レジストとして説明する。
【００４４】
次に、図６（ｆ）及び図７（ｆ）で示すように、マスク基板６０の周辺部分に高さがｈ２ のスペーサ３６が配置される。この後、深さがｈ１ のＶ溝状の凹部が表面に形成された基板型部材７０（図１０（ａ）参照）が、その凹部７４が感光性樹脂層３４の表面に対向するように感光性樹脂層３４上に配置される。本実施形態で用いられる基板型部材７０は、図１０（ａ）に示されるようにＳｉ単結晶基板の表面に異方性エッチングにより凹部７４が形成された型基板７２の表面に剥離層７５が形成された構成になっている。なお、基板型部材７０にはＶ溝状の凹部７４とは別の所望のアライメント用ターゲット形成マーク７６が少なくとも一箇所形成されている。基板型部材７０を感光性樹脂層３４上に配置する際、マスク基板６０に形成されているアライメント用キーマーク６８とこのターゲット形成マーク７６とがアライメントされ、Ｖ溝状の凹部７４とマスク基板６０の開口パターン６７とが一致するように配置される。ここで用いられる基板型部材７０については後に詳述する。
【００４５】
この後、基板型部材７０が配置されたマスク基板６０が加熱プレス機にセットされ、例えばＳＵ−８のガラス転移点の５０℃〜６０℃以上に加熱され、基板型部材７０と感光性樹脂層３４の間隙を真空ポンプで脱気しつつ、基板型部材７０とマスク基板６０とが例えば０．１ＭＰａ以上の圧力で押圧される。このとき、基板型部材７０とマスク基板６０との距離は高さｈ２ のスペーサ３６によって規制され、マスク基板６０から基板型部材７０のＶ溝状の凹部７４の最深部までの距離はｈ３ となる。ここで用いられる基板型部材７０については後に詳述する。
【００４６】
次に、図６（ｇ）及び図７（ｇ）に示すように、全体が室温まで冷却され基板型部材７０が感光性樹脂層３４から取り外されると、表面に断面形状が高さｈ１ の三角形状の凸部３８が設けられた感光性樹脂層３４が得られる。
【００４７】
次に、図６（ｈ）及び図７（ｈ）に示すように、マスク基板６０の感光性樹脂層３４が形成されている面と反対側の面からマスク基板６０に対して垂直に波長３５０〜４００ｎｍの紫外線が照射され、開口パターン５５に対応して露光部４６が得られる。その後、ホットプレートあるいはクリーンオーブンで例えば５０℃〜９０℃以上に加熱され、その後、マスク基板６０が露光部４６を含む感光性樹脂層３４とともにダイシング等により所定の液体吐出ヘッドのサイズに切断される。
【００４８】
この後、図６（ｉ）及び図７（ｉ）に示すように、切断されたマスク基板６０が現像液に浸され、感光性樹脂層の未露光部が溶解された後、純水リンスで全体が洗浄され現像液が取り除かれた後、露光部４６が例えば１００℃から２００℃で硬化処理され、インクガイド部材２０が得られる。その後、全体が例えばＣｒ専用エッチング液に浸され、マスク基板６０の表面の遮光層６４が除去される。
【００４９】
以上の工程により、絶縁性基板６２（ヘッド基板１２）上に先端に高さｈ１ の先鋭部２４が設けられた、先鋭部２４を含めた全体の高さが高さｈ３ となった高アスペクト比のインクガイド部材２０がヘッド基板１２上に複数配置された構成部材が得られる。
【００５０】
この後、第１の実施形態と同様に、インクガイド部材２０が形成されたヘッド基板１２上に、図１で示されるように上蓋１４及び記録媒体１９が配置される対向電極１７が設置されインク吐出ヘッドが作製される。なお、本実施形態では遮光層６４をエッチングにより除去したが、遮光層６４を除去せず残留させたまま上蓋１４及び記録媒体１５が配置される対向電極１７が配置され、インク吐出ヘッドが作製されても構わない。
【００５１】
また、本発明におけるインク吐出ヘッド１の作製方法は以下のように行ってもよい。
図８（ａ）〜（ｆ）及び図９（ａ）〜（ｆ）は本発明のインク吐出ヘッドの作製方法の第３の実施形態であるインクガイド部材の作製方法を説明する図で、図８（ａ）〜（ｆ）は、インクガイド部材の作成される絶縁性基板の基板面の上方からみた平面図で、図９（ａ）〜（ｆ）は、図８（ａ）〜（ｆ）中Ｘ−Ｘ’線に沿って切断したときの図８（ａ）〜（ｆ）に対応した工程中の絶縁性基板を含む断面図である。以下第１の実施形態と重複する部分については同じ符号を用いて記述する。
【００５２】
まず、図９（ａ）に示すように例えばガラス基板などの絶縁性基板３２が用意され、第１の実施形態と同様に例えばＭｉｃｒｏＣｈｅｍ 社製ＮＡＮＯ ＳＵ−８等の感光性樹脂材料からなる、図８（ａ）および図９（ａ）に示すような厚膜の感光性樹脂層３４が形成される。本実施形態にて使用する感光性樹脂材料は感光した部分が架橋するネガ型レジストとして説明する。
【００５３】
次に、図８（ｂ）及び図９（ｂ）で示されるように、基板の周辺部分に高さｈ２ のスペーサ３６が配置され、深さがｈ１ のＶ溝状の凹部７４の形成された型部材であるフィルム型部材８０（図１０（ａ）参照）が、その凹部７４が感光性樹脂層３４と対向するように感光性樹脂層３４上に配置される。本実施形態で用いられるフィルム型部材８０は、透明性を有する樹脂フィルムの一方の面に凸部３８に対応するＶ溝状の凹部７４が形成された型フィルム８２（図１３（ｅ），図１４（ｅ）参照）の表面に剥離層７５が形成された構成になっている。この後、第１の実施形態と同様に、このフィルム型部材８０が押圧されて感光性樹脂層３４の表面がフィルム型部材８０の凹部７４の形状に対応する凸形状に成型され、フィルム型部材８０のターゲット形成マーク７６も感光性樹脂層３４の表面に転写される。ここで用いられるフィルム型部材８０については後に詳述する。この後、全体が室温まで冷却され、厚さｈ２ の感光性樹脂層の一部分に断面形状が高さｈ１ の三角形状を成した凸部３８が形成される。また、この表面には少なくともフィルム型部材８０のターゲット形成マーク７６が転写されて形成されたターゲットマーク６３が少なくとも一箇所形成される。
【００５４】
次に、図８（ｃ）及び図９（ｃ）に示されるように、透明なガラス板５２の表面に例えばＣｒなどからなる遮光層５４が形成されたフォトマスク５０が、その遮光層５４とフィルム型部材８０とが密着するように配置される。この状態で、第１の実施形態と同様に、感光性樹脂層３４が成型された凸部３８とフォトマスクの開口パターン５５が一致するように位置決めされ、開口パターン５５に従って露光部４６が得られる。その後ホットプレートあるいはクリーンオーブンで例えば５０℃〜９０℃以上に加熱される。
【００５５】
次に、図８（ｄ）及び図９（ｄ）に示されるようにフォトマスク５０が取り除かれ、第１の実施形態と同様に感光性樹脂層３４の露光部分４６が硬化され、図８（ｅ）及び図９（ｅ）に示されるようにフィルム型部材８０が感光性樹脂層３４の表面から取り外される。この後、絶縁性基板３２が感光性性樹脂層３４ごと所定のインク吐出ヘッドのサイズに切断される。
【００５６】
次に、図８（ｆ）及び図９（ｆ）に示されるように、第１の実施形態と同様に感光性樹脂層３４ごと絶縁性基板３２が現像液に浸され、純水リンスで全体が洗浄された後、露光部４６が硬化処理され、インクガイド部材２０が得られる。
【００５７】
以上の工程により、絶縁性基板３２（ヘッド基板１２）上に先端に高さｈ１ の凸状の先鋭部２４が設けられ、先鋭部２４を含めた全体の高さが高さｈ３ となった高アスペクト比のインクガイド部材２０がヘッド基板１２上に複数配置された構成部材が得られる。
この後、第１の実施形態と同様に、インクガイド部材２０が形成されたヘッド基板１２上に、図１で示されるように上蓋１４及び記録媒体１９が配置される対向電極１７が設置されインク吐出ヘッドが作製される。
【００５８】
第１〜３の実施形態においては感光性樹脂材料としてネガ型のレジストが用いられたが感光性樹脂材料はポジ型のレジストであっても構わない。この場合、本実施形態とは異なり、感光性樹脂層３４の露光において最終的にインクガイド部材とする領域が遮光され、これ以外の部分が露光されることで所望の位置及び形状にインクガイド部材が形成される。
【００５９】
次に、第１〜３の実施形態で使用される型部材である、基板型部材７０およびフィルム型部材８０について詳細に説明する。
基板型部材７０およびフィルム型部材８０は略同一な形状および構成となっている。図１０（ａ）は本発明のインク吐出ヘッドの作製方法で用いる基板型部材７０およびフィルム型部材８０の一例を示す概略構成図である。
基板型部材７０は、型基板７２の図１０（ａ）中上側の面である第１の面の表面に、例えばフッ化樹脂からなる剥離層７５が形成された構成になっている。フィルム型部材８０は基板型部材７０と略同一形状で、型フィルム８２の図１０（ａ）中上側の面である第１の面の表面に、基板型部材７０と同様に例えばフッ化樹脂からなる剥離層７５が形成された構成になっている。
【００６０】
型基板７２は（１００）結晶面を表面にもつｐ型のＳｉ単結晶基板であり、第１の面には、基板表面からその最深部の深さがｈ１ の、斜面が（１１１）結晶面より形成されたＶ溝が高精度に複数形成されている。また、基板表面の所定の位置にはアライメント用ターゲット形成マーク７６が少なくとも一箇所形成されている。型フィルム８２は透明性を有する樹脂フィルムであり、この型フィルム８２第１の面は、型基板７２の第１の面と略同一の形状になっている。
【００６１】
以下型基板７２および型フィルム８２の作製方法について詳細に説明する。
図１１（ａ）〜（ｅ）及び図１２（ａ）〜（ｅ）は本発明による型基板の作製方法を説明する図で、図１１（ａ）〜（ｅ）は、型基板の第１の面の上方からみた平面図で、図１２（ａ）〜（ｅ）は、図１１（ａ）〜（ｅ）中Ｙ−Ｙ’線に沿って切断したときの図１１（ａ）〜（ｅ）に対応した工程中の型基板の断面図である。
【００６２】
まず、図１１（ａ）及び図１２（ａ）に示すように、ｐ型の（１００）結晶面のＳｉ単結晶基板７２の表面に熱酸化層７１が例えばドライ酸化により形成される。その後、図１１（ｂ）及び図１２（ｂ）に示すように、その上にレジスト層７３が例えばスピンコート法により塗布される。
【００６３】
次に、図１１（ｃ）及び図１２（ｃ）に示すようにレジスト層７３が露光・現像され溝状のレジスト開口パターン５６及び十字状レジスト開口パターン５７が形成される。
【００６４】
次に、図１１（ｄ）及び図１２（ｄ）に示すように熱酸化層７１が、例えばＲＩＥ装置（反応性イオンエッチング装置）によりドライエッチングされた後、レジストが除去され、溝状の酸化膜の開口パターン５８及び十字状の酸化膜の開口パターン５９が形成される。
【００６５】
次に、図１１（ｅ）及び図１２（ｅ）に示すように酸化膜の開口パターン５８及び十字状の酸化膜の開口パターン５９をエッチングマスクとし、例えば３０ｗｔ％のＫＯＨ水溶液により異方性エッチングされた後、酸化膜層７１が除去される。以上の方法により、斜面が（１１１）結晶面より形成された断面がＶ溝状の凹部７４とターゲット形成マーク７６とが第１の面に形成された型基板７２が作製される。
【００６６】
以上の方法により作製された型基板７２は、フォトリソグラフィーおよびドライエッチングにより高精度の形状・配置に形成された開口パターン５８を用い、異方性エッチングにより高精度の形状・配置のＶ溝状の凹部７４が形成されている。この型基板７２に、図１０（ａ）に示すように表面に例えばフッ素樹脂コーティング材料がスプレーされて剥離層７５が形成され、基板型部材７０が作製される。
この基板型部材７０を上述の第１の実施形態及び第２の実施形態に示されるように感光性樹脂層３４に押圧することで、高精度な配置・形状の、高さｈ１ で断面が三角形状を成した凸部３８を感光性樹脂層３４の表面に高密度・高精度に形成することができる。
【００６７】
型基板の作製方法としては、上述のＳｉ単結晶の異方性エッチングを利用する作製方法以外に、マイクロ放電加工や超音波加工によっても任意の形状の型基板を作製することができる。ただし、高密度・高精度に位置決めされた高精度な形状の凹部が一括に形成可能な点で型基板の作製にはＳｉ単結晶の異方性エッチングを利用することが好ましい。
【００６８】
次に、型基板７２を用いて作製される型フィルム８２の作製方法について説明する。
図１３（ａ）〜（ｅ）は本発明による型フィルムの作製方法の工程を説明する概略平面図で、図１４（ａ）〜（ｅ）は、型フィルムの第１の面の上方からみた平面図で、図１３（ａ）〜（ｅ）は、図１４（ａ）〜（ｅ）中Ｚ−Ｚ’に沿って切断したときの図１４（ａ）〜（ｅ）に対応した工程中の概略断面図である。
【００６９】
まず、前述のＳｉ単結晶の異方性エッチングを利用する作製方法で作製された型基板７２の表面に例えばＮｉが蒸着され、図１３（ａ）及び図１４（ａ）に示すように金属層８３が形成される。次に、図１３（ｂ）及び図１４（ｂ）に示すように金属層８３をシード層としＮｉを電鋳し、Ｎｉからなる母型基板９２が形成される。この母型基板９２の表面には、図１３（ｃ）及び図１４（ｃ）に示すように型基板７２の表面の凹部７４に対応した形状の凸部９４、および凹部７６に対応した形状の凸部９６が形成されている。
【００７０】
この母型基板９２を型基板７２から取り外し、表面に例えばフッ素樹脂コーティング材料がスプレーされて、高さがｈ１ で断面が三角形状の凸部９４が設けられた母型部材９０が得られる。
【００７１】
この母型部材９０の表面に紫外線硬化樹脂を例えば３０〜１００μｍの膜厚になるよう塗布し、全面に紫外線を照射して硬化させ、母型部材９０より剥離させると、図１３（ｅ）及び図１４（ｅ）に示すように第１の面が型基板７２と略同一な形状を有する型フィルム８２が得られる。この型フィルム８２に例えばフッ素樹脂をスプレーコーティングして剥離層７５を形成しフィルム型部材８０を作製することができる。
【００７２】
以上の方法により作製されたフィルム型部材８０の第１の面は、異方性エッチングにより高精度の形状・配置のＶ溝状の凹部７４が形成されている基板型部材７０と略同一な形状を有している。
このフィルム型部材８０を上述の第３の実施形態に示されるように感光性樹脂層３４に押圧することで、高精度な配置・形状の、高さｈ１ で断面が三角形状を成した凸部３８を感光性樹脂層３４の表面に高密度・高精度に形成することができる。
【００７３】
以上の方法により作製された型フィルム８２は母型部材９０の表面に紫外線硬化樹脂を塗布し、これを硬化させて作製されている。本発明ではこれに限定されず、樹脂の表面を射出成型やエンボスなどの公知の技術を利用して母型部材９０をを用い成型し、型フィルムを作製することもできる。
【００７４】
また、インクガイド部材の作製にこのフィルム型部材８０を用いた場合、型フィルム８２は樹脂フィルムでありフィルム型部材８０は柔軟性を持っているので、フィルム型部材８０を感光性樹脂層３４から剥離する際の感光性樹脂層３４の変形が抑制され、フィルム型部材８０を感光性樹脂層３４から剥離する際の感光性樹脂層３４の破損を防ぐことができるという利点がある。また、マッチングオイル層を形成しなくとも感光性樹脂層を感光させる光の屈折や回折を抑制することができ、少ない工程で高精度形状のインクガイド部材を作製することができる。また、母型部材９０の表面形状を転写して型フィルム８２を形成するので、同じ形状の型フィルム８２を安価に複製することができ、インクジェットヘッドの生産性を高めることができるという利点がある。
【００７５】
第１〜３の実施形態では、型基板７２および型フィルム８２の表面に剥離層７５が形成されたものを型部材として用いている。本発明においては、型基板７２および型フィルム８２の表面に剥離層が形成されないまま、型基板７２および型フィルム８２を型部材として用いても構わない。ただし、この場合、感光性樹脂層３４から型部材が剥離される際に、感光性樹脂材料と型部材の表面が粘着し剥離できないか、部分的に感光性樹脂が型に付着した状態で付着され形状不良を生じる場合もある。このため、容易に剥離可能で剥離不良による形状不良の発生をより確実に抑える点で型部材の表面には剥離層が形成されていることが好ましい。
【００７６】
なお、基板型部材７０およびフィルム型部材８０は図１０（ａ）示されるように斜面が（１１１）結晶面より形成された、断面がＶ溝状の凹部が複数形成された形状となっているが、本発明において用いられる型部材は、型基板７２の作製において例えば、フォトリソグラフィー工程でのパターンを四角形とすることで図１０（ｂ）に示されるように斜面が（１１１）結晶面で形成された逆ピラミッド状の凹部４２が高密度に複数配列された型部材４０を用いてもよい。型部材４０を用いた場合、上記第１の実施形態及び第２の実施形態により形成されるインクガイド部材２０は図１５のように、先鋭部２４がピラミッド状となる。
【００７７】
また、第１〜３の実施形態において感光性樹脂層を露光する露光パターン、すなわちインクガイド部材２０の個々の断面形状となるパターンは、四角形が所定の間隔をもって対向したパターンであるが、本発明の作製方法における上記パタ−ンはこれに限定されず、感光性樹脂の露光パターンの形状を任意に変更することにより、例えば図１６（ａ）にインクガイド部材の断面図を示すように、断面形状が円形で中央にインク案内溝３５が形成された形状であったり、図１６（ｂ）に示すように断面形状が四角形で一部に切り欠きが設けられてインク案内溝３７が形成された形状など種々の形状のインクガイド部材２０を形成することができる。
【００７８】
また、第１〜３の実施形態においてインクガイド部材２０はその表面に何も形成されておらず、感光性樹脂材料のみで形成されている。本発明による作製方法はこれに限定されず、成型された感光性樹脂材料表面の先鋭部を少なくとも含む部分に、例えばマスク蒸着等の方法により金属や誘電体膜を形成してインクガイド部材を作製しても構わない。これにより耐久性や電気特性を適宜改善し液体吐出ヘッドを作製することが可能である。
【００７９】
また、本実施形態で作製されたインク吐出ヘッド１は、インクガイド部材２０の貫通する上蓋貫通孔１４ａの周囲に設けられた駆動電極１６に電圧が印加され、駆動電極１６と対向電極１７との間に電界が発生するものであるが、本発明により作製されるインク吐出ヘッドとしてはこれに限定されず、例えば駆動電極１６を設けず、インクガイド部材の表面に導電体膜を被覆して形成し、この導電体膜に直接電圧を印加することで、先鋭部２４と対向電極１７間に形成された電界により帯電性粒子を対向電極１７に向けて吐出してもよい。この場合もインクガイド部材２０はその先端が先鋭化された先鋭部２４を有しているので、電界が先鋭部２４に集中して発生し、帯電性粒子をその先鋭部２４より小さい液滴で安定して吐出することができる。
【００８０】
また、本発明で作製される液体吐出ヘッドは、色材粒子を含むインクの吐出に限定されず溶媒中に分散させた帯電性粒子を含む溶液を吐出するヘッドであればよく、溶液の種類は限定されない。
【００８１】
本発明のインク吐出ヘッド作製方法は、基本的に以上のようなものである。以上、インク吐出ヘッド作製方法ついて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【００８２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、ヘッド基板上に感光性樹脂層を形成し、この表面に別途作製された型基板の押圧により感光性樹脂層表面に最先端部が先鋭な凸部を形成し、この凸部を含んだ領域が部材の一部として残るように感光性樹脂層の一部を感光させ現像することで溶液ガイド部材を形成する。このため、先端に型基板で成型された先鋭部が設けられた溶液ガイド部材を、従来の液体吐出ヘッド製造方法に比べ高いアスペクト比で、高密度かつ高精度に配置し形成することができる。これにより、従来に比べ、溶液を小さな液滴として高密度に精度良く飛翔させることができる液体吐出ヘッドを作製することができる。また、従来の作製方法に比べ工程が簡略化でき溶液ガイド部材の形状不良も発生しにくい。このため、従来の作製方法に比べ、液体吐出ヘッドを高い生産性で作製することができる。また、フォトリソグラフィー法を用いて溶液ガイド部材を形成することができるので溶液ガイド部材の断面形状も自由に設計でき、様々な形状の溶液ガイド部材を作製できる。このため液体吐出ヘッドの用途や吐出しようとする溶液の特徴に応じた種々の形状の溶液ガイド部材からなる液体吐出ヘッドを作製することができる。
【００８３】
なお、型部材として半導体加工プロセスを利用した異方性エッチングにより形成した型基板を用いることにより、溶液ガイド部材の先鋭部に対応する凹部が、型基板表面にばらつきなく高精度な形状・配置で作製することができる。このため、型基板を押圧し形成される溶液ガイド部材の先端の先鋭部が、ばらつきなく高精度な形状・配置で作製することができる。このため、液滴を高い均一性で高精度に安定して吐出可能な液体吐出ヘッドを作製することができる。
【００８４】
なお、凸部の形成された感光性樹脂層の表面側から感光性樹脂層に光を照射して、感光性樹脂層の所定の部分を露光させる場合、ヘッド基板は平坦な基板であればいかなる材質の基板であってもよく、また基板表面上に配線等種々の加工が施されていてもよい。このため、液体吐出ヘッドの用途や吐出しようとする溶液の特徴に応じた、種々の材質からなる種々の加工を施されたヘッド基板からなる液体吐出ヘッドを作製することができる。
【００８５】
また、感光性樹脂層表面にマッチングオイル層を形成し、所定のパターン形状の露光用マスクをマッチングオイル層に密着させて感光性樹脂層を部分的に感光させることにより、露光マスクや感光性樹脂層の表面部分で光の屈折や回折等が生じないので感光性樹脂層表面部分の形状不良が生じにくくなり高い形状精度で溶液ガイド部材を作製することができる。これにより、液滴を高い均一性で高精度に安定して吐出させることのできる液体吐出ヘッドを作製することができる。
【００８６】
また、本発明において、感光性樹脂層の形成された面と反対側の面からヘッド基板を介し感光性樹脂層を感光させることにより、マッチングオイルを用いなくても感光性樹脂層に入射する光の屈折や回折等が生じず、高い形状精度で溶液ガイド部材を作製することができる。このため、高い生産性で、液滴を高い均一性で高精度に安定して吐出させることのできる液体吐出ヘッドを作製することができる。
【００８７】
また、型部材として樹脂フィルムの表面に凹部にの設けられた樹脂フィルムからなる型フィルムを用いることで柔軟性を有する型部材が形成できる。この柔軟性を有する型部材を用いることで、感光性樹脂層の表面から型部材を剥離する際の感光性樹脂層の変形が抑制され、感光性樹脂層の破損を防止できる。これにより高い形状精度の溶液ガイド部材を安定して作製することができる。このため、液滴を高い均一性で高精度に安定して吐出させることのできる液体吐出ヘッドを高い生産性で作製することができる。
【００８８】
また、感光性樹脂層の露光において、型フィルムを介して感光性樹脂層に光を照射して感光性樹脂層を感光させることで、マッチングオイル層を形成しなくとも感光性樹脂層を感光させる光の屈折や回折を抑制することができる。また、前述のように感光性樹脂層から型フィルムを剥離する際の感光性樹脂層の破損も抑制づることができる。これにより高い形状精度の溶液ガイド部材を安定して作製することができる。このため、高い生産性で、液滴を高い均一性で高精度に安定して吐出させることのできる液体吐出ヘッドを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液体吐出ヘッドの作製方法により作製される液体吐出ヘッドの一実施形態であるインク吐出ヘッドの概略斜視図である。
【図２】図１に示すインク吐出ヘッドにおけるインクガイド部材周辺の構成を示す概略断面図である。
【図３】図１に示すインク吐出ヘッドにおけるインクガイド部材の形状を示す概略斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｇ）は、本発明のインク吐出ヘッドの作製方法の第１の実施形態であるインクガイド部材の作製方法を説明する図である。
【図５】（ａ）〜（ｇ）は、本発明のインク吐出ヘッドの作製方法の第１の実施形態であるインクガイド部材の作製方法を説明する図で、図４と異なる方向からみた断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｉ）は、本発明のインク吐出ヘッドの作製方法の第２の実施形態であるインクガイド部材の作製方法を説明する図である。
【図７】（ａ）〜（ｉ）は、本発明のインク吐出ヘッドの作製方法の第２の実施形態であるインクガイド部材の作製方法を説明する図で、図６と異なる方向からみた断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｆ）は、本発明のインク吐出ヘッドの作製方法の第３の実施形態であるインクガイド部材の作製方法を説明する図である。
【図９】（ａ）〜（ｆ）は、本発明のインク吐出ヘッドの作製方法の第３の実施形態であるインクガイド部材の作製方法を説明する図で、図８と異なる方向からみた断面図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は本発明のインク吐出ヘッドの作製方法で用いる型部材の一例を示す概略構成図である。
【図１１】（ａ）〜（ｅ）は、本発明による型基板の作製方法を説明する図である。
【図１２】（ａ）〜（ｅ）は、本発明による型基板の作製方法を説明する図で、図１１と異なる方向からみた断面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｅ）は、本発明による型フィルムの作製方法を説明する図である。
【図１４】（ａ）〜（ｅ）は、本発明による型フィルムの作製方法を説明する図で、図１３と異なる方向からみた断面図である。
【図１５】本発明で作製される溶液ガイド部材の他の形状の概略斜視図である。
【図１６】（ａ）および（ｂ）は本発明で作製される溶液ガイド部材の他の形状の概略平面図である。
【図１７】従来の画像記録装置におけるインク吐出手段の一例の概略構成図である。
【図１８】従来のインク吐出ヘッドの作製方法の一例の工程を説明する図である。
【符号の説明】
１ インク吐出装置
１２，１０２ ヘッド基板
１４，１０６ 上蓋
１４ａ，１０６ａ 上蓋貫通孔
１６ 駆動電極
１８，１１２ インク
１９，１０８ 記録媒体
２０，２００ インクガイド部材
２４ 先鋭部
２６ 傾斜部
２８，１０３，２１４ インク案内溝
３２，６２ 絶縁性基板
３４ 感光性樹脂層
３６ スペーサ
４４ マッチングオイル層
５０ フォトマスク
５２ ガラス板
５３，６８ キーマーク
５４，６４ 遮光層
７２ 型基板
７５ 剥離層
７６ ターゲット形成マーク
８２ 型フィルム
９０ 母型部材
９２ 母型基板
１００ インク吐出手段
１０４ 個別電極
１１０ 対向電極
２１０ 電極層
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶媒中に帯電粒子を分散させた溶液を静電気力により吐出させる液体吐出ヘッドの作製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日、インクを加熱してインクに発生した気泡の膨張力でインク滴を吐出するサーマルタイプのインクジェットヘッドや、圧電素子によりインクに圧力を与えてインク滴を吐出するピエゾタイプのインクジェットヘッドが提案されている。サーマルタイプのインクジェットヘッドではインクを部分的に３００℃以上に加熱するためインクの材質が限定されるという問題があり、またピエゾタイプのインクジェットヘッドでは構造が複雑でコストが高いといった問題点ある。これらの問題を解決するインクジェットヘッドとして帯電粒子を分散させた溶液を静電気力により吐出する液体吐出ヘッドが提案されている（例えば、特許文献１または特許文献２参照）。
【０００３】
図１７に特許文献１に示される画像記録装置のインク吐出手段の一例の概略構成図を示す。インク吐出手段１００は、ヘッド基板１０２と、少なくとも表面が導電性を有しその表面に電圧を印加する、ヘッド基板１０２上に突出するように設けられた個別電極１０４と、個別電極１０４の配置位置に対応して上蓋貫通孔１０６ａが開口され個別電極１０４の少なくとも先端が上蓋貫通孔１０６ａから突出した構成の上蓋１０６と、個別電極１０４の先端に対向し、表面に記録媒体１０８が配置された対向電極１１０と、を備えている。個別電極１０４は、図中上下方向にインク案内溝１０３となる切り欠きが形成され、インクを先端側に導くインクガイドとして機能する。個別電極１０４の先端は傾斜面を備えてテーパー形状を成し先端が先鋭化されて、インク滴を飛翔させるインク滴飛翔位置となっている。
【０００４】
ヘッド基板１０２と上蓋１０６は所定の間隔を離して配置され、両者の間隙には帯電性の色材成分粒子（帯電粒子）が分散されたインク１１２が循環した構成となっている。個別電極１０４は少なくとも先端が上蓋貫通孔１０６ａを貫通し、対向電極１１０側に突出している。インク１１２の一部は毛細管現象によりインク案内溝１０３を伝ってインク滴吐出位置に到達し、インク１１２中の帯電粒子もインク滴吐出位置に到達する。
【０００５】
ここで、帯電粒子が正に帯電しているのであれば個別電極１０４が高電位、対向電極１１０が低電位となるように電圧を印加する。また、帯電粒子が負に帯電しているのであれば、個別電極１０４が低電位、対向電極１１０が高電位となるように個別電極１０４と対向電極１１０に電圧を印加する。この電圧の印加により、個別電極１０４と対向電極１１０間に電界が形成され、インク滴吐出位置にある帯電粒子が対向電極１１０側に引き付けられることで、インク滴吐出位置から帯電粒子を含むインク滴を対向電極１１０に向けて吐出することができる。特許文献１ではこのようにしてインクを吐出し記録媒体１０８上にインクを付着させている。
【０００６】
ここで、より小さなインク滴を安定して効率良く吐出するためには個別電極１０４であるインクガイド部材はより細く尖った先鋭部を有するのが望まれる。また、高密度高精細に複数の液体吐出ヘッドから安定して液体を吐出するためには、インクガイド部材のアスペクト比（インクガイド部材の断面あるいは横幅に対する高さの比）を高くして、高密度高精細にヘッド基板に設けることが望まれる。さらに、インクガイド部材の先鋭部の形状も均一に加工されることが望まれる。すなわち、先端が細く尖った先鋭部を備えるアスペクト比の高いインクガイド部材を高密度高精細に、しかも均一に作製することが望まれる。
【０００７】
このようなインクガイド部材の作製方法として、上記特許文献１ではプラスティック樹脂により成型し、所定のピッチ及び間隔で複数列に配列し作製する方法
が開示されている（特許文献１
【００１６】
【００２３】参照）。
【０００８】
また、下記特許文献２では別の方法としてＳｉ半導体微細加工技術を利用した作製方法が開示されている。以下、図１８（ａ）〜（ｇ）を参照し特許文献２に示されるインクガイド部材の作製方法の概略を説明する。
【０００９】
図１８（ａ）〜（ｇ）は特許文献２に示されるＳｉ半導体微細加工技術を利用したインクガイド部材の作製方法の工程を示す図である。まず図１８（ａ）に示すようにＳｉ単結晶基板２０２の表面に熱酸化層２０４が形成され、その上にレジスト層２０６が形成される。次に、図１８（ｂ）に示すように表面に例えば正方形状のマスクパターンが得られるように露光、現像等によりレジスト層２０６がパターニングされ、レジスト層２０６をマスクとして用いて熱酸化層２０４がエッチングされる。次にレジスト層２０６が除去された後、図１８（ｃ）に示すようにＳｉ単結晶基板が異方性エッチングされ、逆ピラミッド型の凹部２０５が形成される。次に図１８（ｄ）に示すように熱酸化層２０４が一旦除去された後、全体に熱酸化層２０８が形成される。次に熱酸化層２０８の凹部２０５の内面上に筋状の凸部２０７が例えばガラスを用いた気相成長法により形成される。次いで図示されない選択マスクを用いて選択的に導電体が図１８（ｅ）に示すようにスパッタリングされ凹部２０５内部を埋めるように電極層２１０が形成される。次いで図１８（ｆ）に示すようにガラス基板２２０が例えば静電接着法を用いて、電極層２１０に接着される。次いで、図１８（ｇ）に示すようにＳｉ単結晶基板２０２がエッチング除去され、先端が先鋭で側面にインクを先端に導くインク案内溝２１４を有するインクガイド部材２００が形成される。
【００１０】
このような作製方法により、フォトリソグラフィーで一括してパターニングし凹部を形成することで、位置精度の高い複数のインクガイド部材を基板上に作製することができ、また、凹部の形成にＳｉ単結晶基板の異方性エッチングを利用することで、精度・均一性・再現性に優れたインクガイド部材を形成することができる。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０−２３０６０７号公報
【特許文献２】
特開平９−７６５０５号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述したプラスティック樹脂を別途作製された型に流し込み成型し、固まったプラスティックを抜き取るといった特許文献１の作製方法では、成型する構造物が高アスペクト比構造になると、前記型からプラスティックを抜き取る際に、プラスティックが型から抜けずに断裂し、所望の形状にできないといった不具合が生じる。この為、高アスペクト比のインクガイド部材を作製することが困難である。またこの方法では、成型された複数のインクガイド部材を基板上に位置精度を高くして配列する必要がある。しかし、インクガイド部材の配置の位置精度を高めるにも限界があり、また、配列の為の工数も増加するといった問題がある。
【００１３】
また、前述のＳｉ半導体微細加工技術を利用した特許文献２の作製方法では、電極層２１０を選択マスクを用いたスパッタリング法により形成するために、ある程度の厚い膜を形成する必要があるが、この厚い膜は応力の問題等によりゆがんだり反ったりして所望の形状に形成することが難しい。また、マスクを用いてある程度の厚い膜を選択的に形成する場合、形成しようとする膜厚に応じて基板から選択マスクを離して行う必要がある。このため、インクガイド部材として機能する厚い電極層２１０を得ようとするほど、この選択マスクの開口に対する電極層２１０の断面形状の広がりは大きくなり、高アスペクト比の電極層が形成できず、したがって高アスペクト比のインクガイド部材を形成することができない。また、この方法では電極層２１０の形状の設計自由度が低く、工程も複雑でありコストも多くかかるといった問題がある。
【００１４】
本発明は、上記の問題を解決すべくなされたもので、帯電粒子の分散した溶液の液面から突出した先鋭部を有し、この先鋭部から静電気力で液滴を飛翔させるインクガイド部材等の溶液ガイド部材を備える液体吐出ヘッドの作製方法であって、溶液ガイド部材の横幅に比べて高さの高い高アスペクト比の溶液ガイド部材を高密度かつ高精度に形成することができ、しかも生産性に富んだ液体吐出ヘッドの作製方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、ヘッド基板に設けられた突出部材であって、このヘッド基板上を流れる帯電粒子の分散した溶液の液面から前記突出部材の先端に備える先鋭部が少なくとも突出し、この先鋭部から静電気力により前記溶液が吐出するように前記溶液を前記先鋭部に導く溶液ガイド部材を有する液体吐出ヘッドの作製方法であって、前記ヘッド基板に感光性樹脂層を形成する工程と、形成された前記感光性樹脂層の表面に型部材を押圧し、前記感光性樹脂層の表面上に前記先鋭部を成す凸部を成型する工程と、この凸部の成型された前記感光性樹脂層の領域の少なくとも一部を、あるいは前記領域の少なくとも一部を囲んだ周辺領域を露光して、前記感光性樹脂層を感光させる工程と、感光された前記感光性樹脂層を現像して、前記ヘッド基板に設けられた前記溶液ガイド部材を作製する工程と、を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの作製方法を提供する。
【００１６】
前記型部材は、単結晶基板の表面に異方性エッチングにより前記凸部に対応した凹部が設けられた型基板から構成されているとよい。
【００１７】
前記感光性樹脂層を感光させる工程は、前記凸部の成型された前記感光性樹脂層の前記型部材で押圧された側から光を照射して前記感光性樹脂層を感光させるとよい。
【００１８】
前記感光性樹脂層を感光させる工程は、前記感光性樹脂層の表面にマッチングオイル層を形成し、所定のパターン形状の露光用マスクを前記マッチングオイル層に密着させて前記感光性樹脂層を感光させることが好ましい。
【００１９】
前記ヘッド基板は透明性を有する基板であって、前記感光性樹脂層を感光させる工程は、前記感光性樹脂層の形成された前記ヘッド基板の面と反対の面の側から前記ヘッド基板を介して光を照射して前記感光性樹脂層を感光させるものであってもよい。
【００２０】
前記型部材は、樹脂フィルムの表面に前記凸部に対応した凹部が設けられた型フィルムから構成されているものであってもよい。
【００２１】
また、前記型フィルムは透明性を有し、前記感光性樹脂層を感光させる工程は、前記凸部を成型する工程で用いた前記型フィルムを残したまま、前記型フィルムを介して前記感光性樹脂層に光を照射して前記感光性樹脂層を感光させることが好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に示す実施形態に基づいて、本発明の液体吐出ヘッドの作製方法を説明する。図１は本発明の液体吐出ヘッドの作製方法により作製される一実施形態であるインク吐出ヘッド１の概略斜視図である。図１に示すようにインク吐出ヘッド１は、ヘッド基板１２、上蓋１４、駆動電極１６、対向電極１７、およびインクガイド部材２０を有して構成されている。また、ヘッド基板１２と上蓋１４の間隙にはインク１８が循環されており、対向電極１７には吐出した液体を受けて所定の画像等を記録する、記録媒体１９が載置されている。
【００２３】
図１に示すように、ヘッド基板１２上には複数のインクガイド部材（溶液ガイド部材）２０が所定の位置に規則的に配置されている。また、ヘッド基板１２と一定の間隔で離間して上蓋１４が配置されており、上蓋１４のヘッド基板１２上のインクガイド部材２０に対応する位置には上蓋貫通孔１４ａが開口している。この、上蓋貫通孔１４ａからはインクガイド部材２０の先端が先鋭化された先鋭部２４（図２参照）を含むインクガイド部材２０の一部が突出している。また、上蓋１４の表面には上蓋貫通孔１４ａの周囲を囲むようにリング状の駆動電極１６が設けられている。ヘッド基板１２と上蓋１４の間隙には帯電した色材成分粒子が分散されたインク１８が図示しないポンプ等のインク循環機構によって循環され、インク流が作られている。このインク１８は正に帯電した帯電性の色材成分粒子を帯電制御剤やバインダーなどともに、１０８ Ωｃｍ以上の抵抗率を持つ絶縁性溶媒中に分散させた溶液である。図１においてインクガイド部材２０及び上蓋１４の上方には、インクガイド部材２０の上蓋貫通孔１４ａから突出した先鋭部２４と対向するように、対向電極１７が配置され、この対向電極１７の表面には例えば記録紙等の記録媒体１９が載置されている。
【００２４】
図２は本発明の液体吐出ヘッドの作製方法によって作製される複数のインクガイド部材２０のうちの一つのインクガイド部材２０を拡大して表した概略断面図である。また、図３は図２に示すインクガイド部材２０の概略斜視図である。図２及び図３に示すように、インクガイド部材２０は先鋭部２４、インク案内溝２８を有して構成されている。
ヘッド基板１２は例えばガラス基板などの絶縁性基板であり、ヘッド基板１２上には先端に高さｈ１ の三角形状の凸状の先鋭部２４を備え、全体の高さがｈ３ のインクガイド部材２０が形成されている。インクガイド部材２０の先鋭部２４はヘッド基板１２から離れ先端に近づくにつれ、この方向と直交する平面で切断した時の断面が狭くなるような傾斜面２６が形成されて最先端部が先鋭化している。インクガイド部材２０の中央にはヘッド基板１２から先端まで貫通して切り欠きとなったインク案内溝２８が設けられている。インクガイド部材２０のヘッド基板１２から先鋭部２４に至るまでの高さｈ２ の部分は側面がヘッド基板１２に対し略垂直に形成された基部となっている。ヘッド基板１２の上部には図２に示すように、所定の間隔を離して配置された例えばガラス基板などの絶縁性基板からなる上蓋１４が配置されている。なお、インクガイド部材２０はそれ自体が絶縁性の感光性樹脂材料で形成されたものである。
【００２５】
ここで、本実施形態における液体吐出ヘッドの液体吐出動作について図２を参照し説明する。例えば、正に帯電した帯電性粒子を分散させたインク１８をヘッド基板１２と上蓋１４との間隙で循環させると、インク１８は毛細管現象により、ヘッド基板１２から先端まで貫通しているインク案内溝２８を伝って、インクガイド部材２０の先鋭部２４まで上昇する。
【００２６】
ここで、対向電極１７をグランドとし、図示しない電圧印加手段により所望のインクガイド部材２０の周囲に設けられた駆動電極１６に、駆動電極１６が高電位となるように電圧が印加される。この電圧により駆動電極１６と対向電極１７との間に電界が発生し、先鋭部２４にある溶液中の帯電性粒子が静電力を受けて対向電極１７側に引っ張られて液滴として対向電極１７に向けて吐出する。吐出された帯電性粒子である色材成分粒子は対向電極１７上に配置された記録媒体１９の表面に付着する。
【００２７】
本実施形態によると、インクガイド部材２０はその最先端部が先鋭化された先鋭部２４を有しているので、帯電性粒子がその先鋭部２４から小さい液滴で安定して飛翔することができる。また、電界が最先端部に集中することにより吐出のための印加電界を低くすることが可能になる。これにより、配線耐電圧余裕度の向上や、制御装置のコストダウンを図ることができる。
【００２８】
本実施形態において、インクガイド部材２０は複数配置されており、所望のインクガイド部材２０を囲む駆動電極１６に電圧が印加されることで、上述のように所望のインクガイド部材２０の先鋭部２４からインクをインク滴として吐出することができる。この際、横幅または断面がなるべく小さい高アスペクト比の構造のインクガイド部材２０を高密度高精細に配置し、インク滴を高密度高精細に吐出することで、記録媒体１９上に高密度高精細に画像を記録することができる。
【００２９】
このような高アスペクト比で、先端が高精細な先鋭形状を成したインクガイド部材２０をヘッド基板１２上に高密度に配置したインク吐出ヘッド１は以下のように作製される。
図４（ａ）〜（ｇ）及び図５（ａ）〜（ｇ）は本発明のインク吐出ヘッドの作製方法の第１の実施形態であるインクガイド部材の作製方法を説明する図で、図４（ａ）〜（ｇ）は、インクガイド部材の作製される絶縁性基板の基板面の上方からみた平面図で、図５（ａ）〜（ｇ）は、図４（ａ）〜（ｇ）中Ｖ−Ｖ’線に沿って切断したときの図４（ａ）〜（ｇ）に対応した工程中の絶縁性基板を含む断面図である。
【００３０】
まず、図５（ａ）に示すように例えばガラス基板などの絶縁性基板３２が用意され、その表面に例えばＭｉｃｒｏＣｈｅｍ 社製ＮＡＮＯ ＳＵ−８等の感光性樹脂材料がスピンコート法により厚さがｈ３ 以上になるように例えば２００μｍ〜１ｍｍの厚さに塗布される。その後ホットプレートあるいはクリーンオーブンで例えば５０℃〜９０℃以上に加熱され溶媒が除去され、図４（ａ）および図５（ａ）に示すように厚膜の感光性樹脂層３４が形成される。本実施形態にて使用する感光性樹脂材料は感光した部分が架橋するネガ型レジストとして説明する。
【００３１】
次に、図４（ｂ）及び図５（ｂ）で示されるように、基板の周辺部分に高さｈ２ のスペーサ３６が配置され、深さがｈ１ のＶ溝状の凹部７４の形成された型部材である基板型部材７０（図１０（ａ）参照。）が、その凹部７４が感光性樹脂層３４の表面に対向するように感光性樹脂層３４上に配置される。本実施形態で用いられる基板型部材７０は、図１０（ａ）に示されるようにＳｉ単結晶基板の表面に異方性エッチングにより凹部７４が形成された型基板７２の表面に剥離層７５が形成された構成になっている。ここで用いられる基板型部材７０については後に詳述する。この後、基板型部材７０が配置された絶縁性基板３２が加熱プレス機にセットされ例えばＳＵ−８ガラス転移点の５０℃〜６０℃以上に加熱され、基板型部材７０と感光性樹脂層３４の間隙を真空ポンプで脱気しながら基板型部材７０と絶縁性基板３２が例えば０．１ＭＰａ以上の圧力で押圧される。これにより、感光性樹脂層３４の表面が基板型部材７０の凹部７４の形状に対応する凸形状に成型される。このとき、基板型部材７０と絶縁性基板３２との距離は高さｈ２ のスペーサ３６に規制され、絶縁性基板３２の表面から基板型部材７０のＶ溝状の凹部７４の最深部までの距離はｈ３ となる。なお、基板型部材７０の表面の所定の位置にはＶ溝状の凹部７４とは別に、所望のアライメント用ターゲット形成マーク７６が少なくとも一箇所形成されており、基板型部材７０による成型の際ターゲット形成マーク７６も感光性樹脂層３４の表面に転写される。
【００３２】
次に、図４（ｃ）及び図５（ｃ）に示されるように、全体が室温まで冷却され基板型部材７０が感光性樹脂層３４から取り外されて、厚さｈ２ の感光性樹脂層３４の一部分に断面形状が高さｈ１ の三角形状を成した凸部３８が形成される。また、この表面には少なくとも基板型部材７０のターゲット形成マーク７６が転写され形成されたターゲットマーク６３が少なくとも一箇所形成される。
【００３３】
次に、図４（ｄ）及び図５（ｄ）に示されるように、感光性樹脂層３４上に感光性樹脂層３４と略同等の屈折率のマッチングオイル層４４が形成される。その後、図４（ｅ）及び図５（ｅ）に示されるように、透明なガラス板５２の表面に例えばＣｒなどからなる遮光層５４が形成されたフォトマスク５０が、その遮光層５４とマッチングオイル層４４とが密着するように配置される。ここで、遮光層５４の所定の位置には図４（ｅ）に示すような四角形形状の開口パターン５５が形成されている。また、フォトマスク５０をマッチングオイル層４４に密着させる際、フォトマスク５０の遮光層５４の所定の位置に形成されているアライメント用キーマーク５３と、感光性樹脂層３４の表面に形成されているターゲットマーク６３とがアライメントされ、感光性樹脂層３４が成型された凸部３８とフォトマスクの開口パターン５５とが一致するように位置決めされ配置される。この状態で、基板全体にフォトマスク５０の表面と垂直に例えば波長３５０〜４００ｎｍの紫外線が照射され、開口パターン５５に従って露光部４６が得られる。その後ホットプレートあるいはクリーンオーブンで例えば５０℃〜９０℃以上に加熱される。
【００３４】
次に、図４（ｆ）及び図５（ｆ）に示されるようにフォトマスク５０及びマッチングオイル層４４が取り除かれ、全体が例えば５０〜１００℃に加熱され感光性樹脂層３４の露光部４６が硬化される。その後絶縁性基板３２が露光部４６を含む感光性樹脂層３４とともにダイシング等により所定のインク吐出ヘッドのサイズに切断される。
【００３５】
次に、図４（ｇ）及び図５（ｇ）に示されるように、表面の感光性樹脂層３４ごと切断された絶縁性基板３２が現像液に浸され、露光部４６以外の感光性樹脂層３４の未露光部が溶解される。その後純水リンスで全体が洗浄され現像液が取り除かれた後、露光部４６が例えば１００℃から２００℃で硬化処理され、インクガイド部材２０が得られる。
【００３６】
以上の工程により、絶縁性基板３２（ヘッド基板１２）上に先端に高さｈ１ の凸状の先鋭部２４が設けられ、先鋭部２４を含めた全体の高さが高さｈ３ となった高アスペクト比のインクガイド部材２０がヘッド基板１２上に複数配置された構成部材が得られる。
【００３７】
このようにインクガイド部材２０が形成されたヘッド基板１２に、図１で示されるように上蓋１４及び記録媒体１９が表面に載置される対向電極１７が設置されインク吐出ヘッドが作製される。
【００３８】
本実施形態においては感光性樹脂層３４を部分的に露光する際に、感光性樹脂層３４と略同等の屈折率を有するマッチングオイル層４４を感光性樹脂層３４上に形成し、そのマッチングオイル層４４とフォトマスク５０とを密着して露光する密着露光方式により行われる。本発明における作製方法では、マッチングオイル層４４の屈折率は感光性樹脂層３４と略同等である以外にも、フォトマスク５０のガラス板５２と略同等であっても構わない。また、マッチングオイル層４４が形成されずにフォトマスク５０をある一定間隔離した状態で露光するプロキシミティ露光方式により、すなわち、感光性樹脂層３４とある一定の厚さの空気の層を介してフォトマスク５０が配置された状態で、感光性樹脂層３４を露光しても構わない。しかし、照射された紫外線がガラス板５２の表面や感光性樹脂層３４の表面で屈折や回折することをより確実に抑制し、高精度に感光性樹脂層を感光させ、高精度の先鋭部を備えるインクガイド部材を作製するためには、本実施形態のように感光性樹脂層と略同等のマッチングオイル層を形成し密着露光することが好ましい。また、露光の際、投影露光方式を用いて露光すれば、露光マスク及びマッチングオイルを用いずに所定の位置に所定の形状で露光することも可能である。
【００３９】
また、本発明におけるインク吐出ヘッド１の作製方法は以下のように行ってもよい。
図６（ａ）〜（ｉ）及び図７（ａ）〜（ｉ）は本発明のインク吐出ヘッドの作製方法の第２の実施形態であるインクガイド部材の作製方法を説明する図で、図６（ａ）〜（ｉ）は、インクガイド部材の作成される絶縁性基板の基板面の上方からみた平面図で、図７（ａ）〜（ｉ）は、図６（ａ）〜（ｉ）中Ｗ−Ｗ’線に沿って切断したときの図６（ａ）〜（ｉ）に対応した工程中の絶縁性基板を含む断面図である。以下第１の実施形態と重複する部分については同じ符号を用いて記述する。
【００４０】
まず、図７（ａ）に示す例えばガラス基板などの、透明性を有する絶縁性基板６２に、その表面にスパッタなどにより例えばＣｒなどが成膜され遮光層６４が図６（ａ）および図７（ａ）に示すように形成される。その後、図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示すように遮光層６４の上にレジスト層６５がスピンコートにより形成される。ここで透明性を有するとは、後述する感光性樹脂層３４（図７（ｆ）参照）の露光において、照射された光が絶縁性基板６２を透過した際、絶縁性基板６２に形成された感光性樹脂層３４を光の進行方向全体に渡って感光させることができる程度の光強度を有するように光を透過することをいう。
【００４１】
次に、フォトリソグラフィーにより図６（ｃ）及び図７（ｃ）に示すようにレジスト層６５の所定の位置に四角形状の開口パターン６７が形成される。この後、例えばＣｒ専用エッチング液により遮光層６４を開口パターン６７に従ってエッチングする。この際、同時に遮光層６４の表面のインク吐出ヘッド作製範囲外の少なくとも一箇所にアライメント用キーマーク６８がエッチングされ形成される。
【００４２】
次に、図６（ｄ）及び図７（ｄ）に示すようにレジスト層６５が剥離液により除去され、開口パターン６７及びキーマーク６８をもつ遮光層６４が形成されたマスク基板６０が形成される。
【００４３】
次に、図６（ｅ）及び図７（ｅ）に示すようにマスク基板６０の表面に例えばＭｉｃｒｏＣｈｅｍ 社製ＮＡＮＯ ＳＵ−８等の感光性樹脂材料がスピンコート法により厚さｈ３ 以上になるように塗布される。その後ホットプレートあるいはクリーンオーブンで例えば５０℃〜９０℃以上に加熱され溶媒が除去され、厚膜の感光性樹脂層３４が形成される。本実施形態にて使用する感光性樹脂材料は感光した部分が架橋するネガ型レジストとして説明する。
【００４４】
次に、図６（ｆ）及び図７（ｆ）で示すように、マスク基板６０の周辺部分に高さがｈ２ のスペーサ３６が配置される。この後、深さがｈ１ のＶ溝状の凹部が表面に形成された基板型部材７０（図１０（ａ）参照）が、その凹部７４が感光性樹脂層３４の表面に対向するように感光性樹脂層３４上に配置される。本実施形態で用いられる基板型部材７０は、図１０（ａ）に示されるようにＳｉ単結晶基板の表面に異方性エッチングにより凹部７４が形成された型基板７２の表面に剥離層７５が形成された構成になっている。なお、基板型部材７０にはＶ溝状の凹部７４とは別の所望のアライメント用ターゲット形成マーク７６が少なくとも一箇所形成されている。基板型部材７０を感光性樹脂層３４上に配置する際、マスク基板６０に形成されているアライメント用キーマーク６８とこのターゲット形成マーク７６とがアライメントされ、Ｖ溝状の凹部７４とマスク基板６０の開口パターン６７とが一致するように配置される。ここで用いられる基板型部材７０については後に詳述する。
【００４５】
この後、基板型部材７０が配置されたマスク基板６０が加熱プレス機にセットされ、例えばＳＵ−８のガラス転移点の５０℃〜６０℃以上に加熱され、基板型部材７０と感光性樹脂層３４の間隙を真空ポンプで脱気しつつ、基板型部材７０とマスク基板６０とが例えば０．１ＭＰａ以上の圧力で押圧される。このとき、基板型部材７０とマスク基板６０との距離は高さｈ２ のスペーサ３６によって規制され、マスク基板６０から基板型部材７０のＶ溝状の凹部７４の最深部までの距離はｈ３ となる。ここで用いられる基板型部材７０については後に詳述する。
【００４６】
次に、図６（ｇ）及び図７（ｇ）に示すように、全体が室温まで冷却され基板型部材７０が感光性樹脂層３４から取り外されると、表面に断面形状が高さｈ１ の三角形状の凸部３８が設けられた感光性樹脂層３４が得られる。
【００４７】
次に、図６（ｈ）及び図７（ｈ）に示すように、マスク基板６０の感光性樹脂層３４が形成されている面と反対側の面からマスク基板６０に対して垂直に波長３５０〜４００ｎｍの紫外線が照射され、開口パターン５５に対応して露光部４６が得られる。その後、ホットプレートあるいはクリーンオーブンで例えば５０℃〜９０℃以上に加熱され、その後、マスク基板６０が露光部４６を含む感光性樹脂層３４とともにダイシング等により所定の液体吐出ヘッドのサイズに切断される。
【００４８】
この後、図６（ｉ）及び図７（ｉ）に示すように、切断されたマスク基板６０が現像液に浸され、感光性樹脂層の未露光部が溶解された後、純水リンスで全体が洗浄され現像液が取り除かれた後、露光部４６が例えば１００℃から２００℃で硬化処理され、インクガイド部材２０が得られる。その後、全体が例えばＣｒ専用エッチング液に浸され、マスク基板６０の表面の遮光層６４が除去される。
【００４９】
以上の工程により、絶縁性基板６２（ヘッド基板１２）上に先端に高さｈ１ の先鋭部２４が設けられた、先鋭部２４を含めた全体の高さが高さｈ３ となった高アスペクト比のインクガイド部材２０がヘッド基板１２上に複数配置された構成部材が得られる。
【００５０】
この後、第１の実施形態と同様に、インクガイド部材２０が形成されたヘッド基板１２上に、図１で示されるように上蓋１４及び記録媒体１９が配置される対向電極１７が設置されインク吐出ヘッドが作製される。なお、本実施形態では遮光層６４をエッチングにより除去したが、遮光層６４を除去せず残留させたまま上蓋１４及び記録媒体１５が配置される対向電極１７が配置され、インク吐出ヘッドが作製されても構わない。
【００５１】
また、本発明におけるインク吐出ヘッド１の作製方法は以下のように行ってもよい。
図８（ａ）〜（ｆ）及び図９（ａ）〜（ｆ）は本発明のインク吐出ヘッドの作製方法の第３の実施形態であるインクガイド部材の作製方法を説明する図で、図８（ａ）〜（ｆ）は、インクガイド部材の作成される絶縁性基板の基板面の上方からみた平面図で、図９（ａ）〜（ｆ）は、図８（ａ）〜（ｆ）中Ｘ−Ｘ’線に沿って切断したときの図８（ａ）〜（ｆ）に対応した工程中の絶縁性基板を含む断面図である。以下第１の実施形態と重複する部分については同じ符号を用いて記述する。
【００５２】
まず、図９（ａ）に示すように例えばガラス基板などの絶縁性基板３２が用意され、第１の実施形態と同様に例えばＭｉｃｒｏＣｈｅｍ 社製ＮＡＮＯ ＳＵ−８等の感光性樹脂材料からなる、図８（ａ）および図９（ａ）に示すような厚膜の感光性樹脂層３４が形成される。本実施形態にて使用する感光性樹脂材料は感光した部分が架橋するネガ型レジストとして説明する。
【００５３】
次に、図８（ｂ）及び図９（ｂ）で示されるように、基板の周辺部分に高さｈ２ のスペーサ３６が配置され、深さがｈ１ のＶ溝状の凹部７４の形成された型部材であるフィルム型部材８０（図１０（ａ）参照）が、その凹部７４が感光性樹脂層３４と対向するように感光性樹脂層３４上に配置される。本実施形態で用いられるフィルム型部材８０は、透明性を有する樹脂フィルムの一方の面に凸部３８に対応するＶ溝状の凹部７４が形成された型フィルム８２（図１３（ｅ），図１４（ｅ）参照）の表面に剥離層７５が形成された構成になっている。この後、第１の実施形態と同様に、このフィルム型部材８０が押圧されて感光性樹脂層３４の表面がフィルム型部材８０の凹部７４の形状に対応する凸形状に成型され、フィルム型部材８０のターゲット形成マーク７６も感光性樹脂層３４の表面に転写される。ここで用いられるフィルム型部材８０については後に詳述する。この後、全体が室温まで冷却され、厚さｈ２ の感光性樹脂層の一部分に断面形状が高さｈ１ の三角形状を成した凸部３８が形成される。また、この表面には少なくともフィルム型部材８０のターゲット形成マーク７６が転写されて形成されたターゲットマーク６３が少なくとも一箇所形成される。
【００５４】
次に、図８（ｃ）及び図９（ｃ）に示されるように、透明なガラス板５２の表面に例えばＣｒなどからなる遮光層５４が形成されたフォトマスク５０が、その遮光層５４とフィルム型部材８０とが密着するように配置される。この状態で、第１の実施形態と同様に、感光性樹脂層３４が成型された凸部３８とフォトマスクの開口パターン５５が一致するように位置決めされ、開口パターン５５に従って露光部４６が得られる。その後ホットプレートあるいはクリーンオーブンで例えば５０℃〜９０℃以上に加熱される。
【００５５】
次に、図８（ｄ）及び図９（ｄ）に示されるようにフォトマスク５０が取り除かれ、第１の実施形態と同様に感光性樹脂層３４の露光部分４６が硬化され、図８（ｅ）及び図９（ｅ）に示されるようにフィルム型部材８０が感光性樹脂層３４の表面から取り外される。この後、絶縁性基板３２が感光性性樹脂層３４ごと所定のインク吐出ヘッドのサイズに切断される。
【００５６】
次に、図８（ｆ）及び図９（ｆ）に示されるように、第１の実施形態と同様に感光性樹脂層３４ごと絶縁性基板３２が現像液に浸され、純水リンスで全体が洗浄された後、露光部４６が硬化処理され、インクガイド部材２０が得られる。
【００５７】
以上の工程により、絶縁性基板３２（ヘッド基板１２）上に先端に高さｈ１ の凸状の先鋭部２４が設けられ、先鋭部２４を含めた全体の高さが高さｈ３ となった高アスペクト比のインクガイド部材２０がヘッド基板１２上に複数配置された構成部材が得られる。
この後、第１の実施形態と同様に、インクガイド部材２０が形成されたヘッド基板１２上に、図１で示されるように上蓋１４及び記録媒体１９が配置される対向電極１７が設置されインク吐出ヘッドが作製される。
【００５８】
第１〜３の実施形態においては感光性樹脂材料としてネガ型のレジストが用いられたが感光性樹脂材料はポジ型のレジストであっても構わない。この場合、本実施形態とは異なり、感光性樹脂層３４の露光において最終的にインクガイド部材とする領域が遮光され、これ以外の部分が露光されることで所望の位置及び形状にインクガイド部材が形成される。
【００５９】
次に、第１〜３の実施形態で使用される型部材である、基板型部材７０およびフィルム型部材８０について詳細に説明する。
基板型部材７０およびフィルム型部材８０は略同一な形状および構成となっている。図１０（ａ）は本発明のインク吐出ヘッドの作製方法で用いる基板型部材７０およびフィルム型部材８０の一例を示す概略構成図である。
基板型部材７０は、型基板７２の図１０（ａ）中上側の面である第１の面の表面に、例えばフッ化樹脂からなる剥離層７５が形成された構成になっている。フィルム型部材８０は基板型部材７０と略同一形状で、型フィルム８２の図１０（ａ）中上側の面である第１の面の表面に、基板型部材７０と同様に例えばフッ化樹脂からなる剥離層７５が形成された構成になっている。
【００６０】
型基板７２は（１００）結晶面を表面にもつｐ型のＳｉ単結晶基板であり、第１の面には、基板表面からその最深部の深さがｈ１ の、斜面が（１１１）結晶面より形成されたＶ溝が高精度に複数形成されている。また、基板表面の所定の位置にはアライメント用ターゲット形成マーク７６が少なくとも一箇所形成されている。型フィルム８２は透明性を有する樹脂フィルムであり、この型フィルム８２第１の面は、型基板７２の第１の面と略同一の形状になっている。
【００６１】
以下型基板７２および型フィルム８２の作製方法について詳細に説明する。
図１１（ａ）〜（ｅ）及び図１２（ａ）〜（ｅ）は本発明による型基板の作製方法を説明する図で、図１１（ａ）〜（ｅ）は、型基板の第１の面の上方からみた平面図で、図１２（ａ）〜（ｅ）は、図１１（ａ）〜（ｅ）中Ｙ−Ｙ’線に沿って切断したときの図１１（ａ）〜（ｅ）に対応した工程中の型基板の断面図である。
【００６２】
まず、図１１（ａ）及び図１２（ａ）に示すように、ｐ型の（１００）結晶面のＳｉ単結晶基板７２の表面に熱酸化層７１が例えばドライ酸化により形成される。その後、図１１（ｂ）及び図１２（ｂ）に示すように、その上にレジスト層７３が例えばスピンコート法により塗布される。
【００６３】
次に、図１１（ｃ）及び図１２（ｃ）に示すようにレジスト層７３が露光・現像され溝状のレジスト開口パターン５６及び十字状レジスト開口パターン５７が形成される。
【００６４】
次に、図１１（ｄ）及び図１２（ｄ）に示すように熱酸化層７１が、例えばＲＩＥ装置（反応性イオンエッチング装置）によりドライエッチングされた後、レジストが除去され、溝状の酸化膜の開口パターン５８及び十字状の酸化膜の開口パターン５９が形成される。
【００６５】
次に、図１１（ｅ）及び図１２（ｅ）に示すように酸化膜の開口パターン５８及び十字状の酸化膜の開口パターン５９をエッチングマスクとし、例えば３０ｗｔ％のＫＯＨ水溶液により異方性エッチングされた後、酸化膜層７１が除去される。以上の方法により、斜面が（１１１）結晶面より形成された断面がＶ溝状の凹部７４とターゲット形成マーク７６とが第１の面に形成された型基板７２が作製される。
【００６６】
以上の方法により作製された型基板７２は、フォトリソグラフィーおよびドライエッチングにより高精度の形状・配置に形成された開口パターン５８を用い、異方性エッチングにより高精度の形状・配置のＶ溝状の凹部７４が形成されている。この型基板７２に、図１０（ａ）に示すように表面に例えばフッ素樹脂コーティング材料がスプレーされて剥離層７５が形成され、基板型部材７０が作製される。
この基板型部材７０を上述の第１の実施形態及び第２の実施形態に示されるように感光性樹脂層３４に押圧することで、高精度な配置・形状の、高さｈ１ で断面が三角形状を成した凸部３８を感光性樹脂層３４の表面に高密度・高精度に形成することができる。
【００６７】
型基板の作製方法としては、上述のＳｉ単結晶の異方性エッチングを利用する作製方法以外に、マイクロ放電加工や超音波加工によっても任意の形状の型基板を作製することができる。ただし、高密度・高精度に位置決めされた高精度な形状の凹部が一括に形成可能な点で型基板の作製にはＳｉ単結晶の異方性エッチングを利用することが好ましい。
【００６８】
次に、型基板７２を用いて作製される型フィルム８２の作製方法について説明する。
図１３（ａ）〜（ｅ）は本発明による型フィルムの作製方法の工程を説明する概略平面図で、図１４（ａ）〜（ｅ）は、型フィルムの第１の面の上方からみた平面図で、図１３（ａ）〜（ｅ）は、図１４（ａ）〜（ｅ）中Ｚ−Ｚ’に沿って切断したときの図１４（ａ）〜（ｅ）に対応した工程中の概略断面図である。
【００６９】
まず、前述のＳｉ単結晶の異方性エッチングを利用する作製方法で作製された型基板７２の表面に例えばＮｉが蒸着され、図１３（ａ）及び図１４（ａ）に示すように金属層８３が形成される。次に、図１３（ｂ）及び図１４（ｂ）に示すように金属層８３をシード層としＮｉを電鋳し、Ｎｉからなる母型基板９２が形成される。この母型基板９２の表面には、図１３（ｃ）及び図１４（ｃ）に示すように型基板７２の表面の凹部７４に対応した形状の凸部９４、および凹部７６に対応した形状の凸部９６が形成されている。
【００７０】
この母型基板９２を型基板７２から取り外し、表面に例えばフッ素樹脂コーティング材料がスプレーされて、高さがｈ１ で断面が三角形状の凸部９４が設けられた母型部材９０が得られる。
【００７１】
この母型部材９０の表面に紫外線硬化樹脂を例えば３０〜１００μｍの膜厚になるよう塗布し、全面に紫外線を照射して硬化させ、母型部材９０より剥離させると、図１３（ｅ）及び図１４（ｅ）に示すように第１の面が型基板７２と略同一な形状を有する型フィルム８２が得られる。この型フィルム８２に例えばフッ素樹脂をスプレーコーティングして剥離層７５を形成しフィルム型部材８０を作製することができる。
【００７２】
以上の方法により作製されたフィルム型部材８０の第１の面は、異方性エッチングにより高精度の形状・配置のＶ溝状の凹部７４が形成されている基板型部材７０と略同一な形状を有している。
このフィルム型部材８０を上述の第３の実施形態に示されるように感光性樹脂層３４に押圧することで、高精度な配置・形状の、高さｈ１ で断面が三角形状を成した凸部３８を感光性樹脂層３４の表面に高密度・高精度に形成することができる。
【００７３】
以上の方法により作製された型フィルム８２は母型部材９０の表面に紫外線硬化樹脂を塗布し、これを硬化させて作製されている。本発明ではこれに限定されず、樹脂の表面を射出成型やエンボスなどの公知の技術を利用して母型部材９０をを用い成型し、型フィルムを作製することもできる。
【００７４】
また、インクガイド部材の作製にこのフィルム型部材８０を用いた場合、型フィルム８２は樹脂フィルムでありフィルム型部材８０は柔軟性を持っているので、フィルム型部材８０を感光性樹脂層３４から剥離する際の感光性樹脂層３４の変形が抑制され、フィルム型部材８０を感光性樹脂層３４から剥離する際の感光性樹脂層３４の破損を防ぐことができるという利点がある。また、マッチングオイル層を形成しなくとも感光性樹脂層を感光させる光の屈折や回折を抑制することができ、少ない工程で高精度形状のインクガイド部材を作製することができる。また、母型部材９０の表面形状を転写して型フィルム８２を形成するので、同じ形状の型フィルム８２を安価に複製することができ、インクジェットヘッドの生産性を高めることができるという利点がある。
【００７５】
第１〜３の実施形態では、型基板７２および型フィルム８２の表面に剥離層７５が形成されたものを型部材として用いている。本発明においては、型基板７２および型フィルム８２の表面に剥離層が形成されないまま、型基板７２および型フィルム８２を型部材として用いても構わない。ただし、この場合、感光性樹脂層３４から型部材が剥離される際に、感光性樹脂材料と型部材の表面が粘着し剥離できないか、部分的に感光性樹脂が型に付着した状態で付着され形状不良を生じる場合もある。このため、容易に剥離可能で剥離不良による形状不良の発生をより確実に抑える点で型部材の表面には剥離層が形成されていることが好ましい。
【００７６】
なお、基板型部材７０およびフィルム型部材８０は図１０（ａ）示されるように斜面が（１１１）結晶面より形成された、断面がＶ溝状の凹部が複数形成された形状となっているが、本発明において用いられる型部材は、型基板７２の作製において例えば、フォトリソグラフィー工程でのパターンを四角形とすることで図１０（ｂ）に示されるように斜面が（１１１）結晶面で形成された逆ピラミッド状の凹部４２が高密度に複数配列された型部材４０を用いてもよい。型部材４０を用いた場合、上記第１の実施形態及び第２の実施形態により形成されるインクガイド部材２０は図１５のように、先鋭部２４がピラミッド状となる。
【００７７】
また、第１〜３の実施形態において感光性樹脂層を露光する露光パターン、すなわちインクガイド部材２０の個々の断面形状となるパターンは、四角形が所定の間隔をもって対向したパターンであるが、本発明の作製方法における上記パタ−ンはこれに限定されず、感光性樹脂の露光パターンの形状を任意に変更することにより、例えば図１６（ａ）にインクガイド部材の断面図を示すように、断面形状が円形で中央にインク案内溝３５が形成された形状であったり、図１６（ｂ）に示すように断面形状が四角形で一部に切り欠きが設けられてインク案内溝３７が形成された形状など種々の形状のインクガイド部材２０を形成することができる。
【００７８】
また、第１〜３の実施形態においてインクガイド部材２０はその表面に何も形成されておらず、感光性樹脂材料のみで形成されている。本発明による作製方法はこれに限定されず、成型された感光性樹脂材料表面の先鋭部を少なくとも含む部分に、例えばマスク蒸着等の方法により金属や誘電体膜を形成してインクガイド部材を作製しても構わない。これにより耐久性や電気特性を適宜改善し液体吐出ヘッドを作製することが可能である。
【００７９】
また、本実施形態で作製されたインク吐出ヘッド１は、インクガイド部材２０の貫通する上蓋貫通孔１４ａの周囲に設けられた駆動電極１６に電圧が印加され、駆動電極１６と対向電極１７との間に電界が発生するものであるが、本発明により作製されるインク吐出ヘッドとしてはこれに限定されず、例えば駆動電極１６を設けず、インクガイド部材の表面に導電体膜を被覆して形成し、この導電体膜に直接電圧を印加することで、先鋭部２４と対向電極１７間に形成された電界により帯電性粒子を対向電極１７に向けて吐出してもよい。この場合もインクガイド部材２０はその先端が先鋭化された先鋭部２４を有しているので、電界が先鋭部２４に集中して発生し、帯電性粒子をその先鋭部２４より小さい液滴で安定して吐出することができる。
【００８０】
また、本発明で作製される液体吐出ヘッドは、色材粒子を含むインクの吐出に限定されず溶媒中に分散させた帯電性粒子を含む溶液を吐出するヘッドであればよく、溶液の種類は限定されない。
【００８１】
本発明のインク吐出ヘッド作製方法は、基本的に以上のようなものである。以上、インク吐出ヘッド作製方法ついて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【００８２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、ヘッド基板上に感光性樹脂層を形成し、この表面に別途作製された型基板の押圧により感光性樹脂層表面に最先端部が先鋭な凸部を形成し、この凸部を含んだ領域が部材の一部として残るように感光性樹脂層の一部を感光させ現像することで溶液ガイド部材を形成する。このため、先端に型基板で成型された先鋭部が設けられた溶液ガイド部材を、従来の液体吐出ヘッド製造方法に比べ高いアスペクト比で、高密度かつ高精度に配置し形成することができる。これにより、従来に比べ、溶液を小さな液滴として高密度に精度良く飛翔させることができる液体吐出ヘッドを作製することができる。また、従来の作製方法に比べ工程が簡略化でき溶液ガイド部材の形状不良も発生しにくい。このため、従来の作製方法に比べ、液体吐出ヘッドを高い生産性で作製することができる。また、フォトリソグラフィー法を用いて溶液ガイド部材を形成することができるので溶液ガイド部材の断面形状も自由に設計でき、様々な形状の溶液ガイド部材を作製できる。このため液体吐出ヘッドの用途や吐出しようとする溶液の特徴に応じた種々の形状の溶液ガイド部材からなる液体吐出ヘッドを作製することができる。
【００８３】
なお、型部材として半導体加工プロセスを利用した異方性エッチングにより形成した型基板を用いることにより、溶液ガイド部材の先鋭部に対応する凹部が、型基板表面にばらつきなく高精度な形状・配置で作製することができる。このため、型基板を押圧し形成される溶液ガイド部材の先端の先鋭部が、ばらつきなく高精度な形状・配置で作製することができる。このため、液滴を高い均一性で高精度に安定して吐出可能な液体吐出ヘッドを作製することができる。
【００８４】
なお、凸部の形成された感光性樹脂層の表面側から感光性樹脂層に光を照射して、感光性樹脂層の所定の部分を露光させる場合、ヘッド基板は平坦な基板であればいかなる材質の基板であってもよく、また基板表面上に配線等種々の加工が施されていてもよい。このため、液体吐出ヘッドの用途や吐出しようとする溶液の特徴に応じた、種々の材質からなる種々の加工を施されたヘッド基板からなる液体吐出ヘッドを作製することができる。
【００８５】
また、感光性樹脂層表面にマッチングオイル層を形成し、所定のパターン形状の露光用マスクをマッチングオイル層に密着させて感光性樹脂層を部分的に感光させることにより、露光マスクや感光性樹脂層の表面部分で光の屈折や回折等が生じないので感光性樹脂層表面部分の形状不良が生じにくくなり高い形状精度で溶液ガイド部材を作製することができる。これにより、液滴を高い均一性で高精度に安定して吐出させることのできる液体吐出ヘッドを作製することができる。
【００８６】
また、本発明において、感光性樹脂層の形成された面と反対側の面からヘッド基板を介し感光性樹脂層を感光させることにより、マッチングオイルを用いなくても感光性樹脂層に入射する光の屈折や回折等が生じず、高い形状精度で溶液ガイド部材を作製することができる。このため、高い生産性で、液滴を高い均一性で高精度に安定して吐出させることのできる液体吐出ヘッドを作製することができる。
【００８７】
また、型部材として樹脂フィルムの表面に凹部にの設けられた樹脂フィルムからなる型フィルムを用いることで柔軟性を有する型部材が形成できる。この柔軟性を有する型部材を用いることで、感光性樹脂層の表面から型部材を剥離する際の感光性樹脂層の変形が抑制され、感光性樹脂層の破損を防止できる。これにより高い形状精度の溶液ガイド部材を安定して作製することができる。このため、液滴を高い均一性で高精度に安定して吐出させることのできる液体吐出ヘッドを高い生産性で作製することができる。
【００８８】
また、感光性樹脂層の露光において、型フィルムを介して感光性樹脂層に光を照射して感光性樹脂層を感光させることで、マッチングオイル層を形成しなくとも感光性樹脂層を感光させる光の屈折や回折を抑制することができる。また、前述のように感光性樹脂層から型フィルムを剥離する際の感光性樹脂層の破損も抑制づることができる。これにより高い形状精度の溶液ガイド部材を安定して作製することができる。このため、高い生産性で、液滴を高い均一性で高精度に安定して吐出させることのできる液体吐出ヘッドを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液体吐出ヘッドの作製方法により作製される液体吐出ヘッドの一実施形態であるインク吐出ヘッドの概略斜視図である。
【図２】図１に示すインク吐出ヘッドにおけるインクガイド部材周辺の構成を示す概略断面図である。
【図３】図１に示すインク吐出ヘッドにおけるインクガイド部材の形状を示す概略斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｇ）は、本発明のインク吐出ヘッドの作製方法の第１の実施形態であるインクガイド部材の作製方法を説明する図である。
【図５】（ａ）〜（ｇ）は、本発明のインク吐出ヘッドの作製方法の第１の実施形態であるインクガイド部材の作製方法を説明する図で、図４と異なる方向からみた断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｉ）は、本発明のインク吐出ヘッドの作製方法の第２の実施形態であるインクガイド部材の作製方法を説明する図である。
【図７】（ａ）〜（ｉ）は、本発明のインク吐出ヘッドの作製方法の第２の実施形態であるインクガイド部材の作製方法を説明する図で、図６と異なる方向からみた断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｆ）は、本発明のインク吐出ヘッドの作製方法の第３の実施形態であるインクガイド部材の作製方法を説明する図である。
【図９】（ａ）〜（ｆ）は、本発明のインク吐出ヘッドの作製方法の第３の実施形態であるインクガイド部材の作製方法を説明する図で、図８と異なる方向からみた断面図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は本発明のインク吐出ヘッドの作製方法で用いる型部材の一例を示す概略構成図である。
【図１１】（ａ）〜（ｅ）は、本発明による型基板の作製方法を説明する図である。
【図１２】（ａ）〜（ｅ）は、本発明による型基板の作製方法を説明する図で、図１１と異なる方向からみた断面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｅ）は、本発明による型フィルムの作製方法を説明する図である。
【図１４】（ａ）〜（ｅ）は、本発明による型フィルムの作製方法を説明する図で、図１３と異なる方向からみた断面図である。
【図１５】本発明で作製される溶液ガイド部材の他の形状の概略斜視図である。
【図１６】（ａ）および（ｂ）は本発明で作製される溶液ガイド部材の他の形状の概略平面図である。
【図１７】従来の画像記録装置におけるインク吐出手段の一例の概略構成図である。
【図１８】従来のインク吐出ヘッドの作製方法の一例の工程を説明する図である。
【符号の説明】
１ インク吐出装置
１２，１０２ ヘッド基板
１４，１０６ 上蓋
１４ａ，１０６ａ 上蓋貫通孔
１６ 駆動電極
１８，１１２ インク
１９，１０８ 記録媒体
２０，２００ インクガイド部材
２４ 先鋭部
２６ 傾斜部
２８，１０３，２１４ インク案内溝
３２，６２ 絶縁性基板
３４ 感光性樹脂層
３６ スペーサ
４４ マッチングオイル層
５０ フォトマスク
５２ ガラス板
５３，６８ キーマーク
５４，６４ 遮光層
７２ 型基板
７５ 剥離層
７６ ターゲット形成マーク
８２ 型フィルム
９０ 母型部材
９２ 母型基板
１００ インク吐出手段
１０４ 個別電極
１１０ 対向電極
２１０ 電極層
Claims (7)
- ヘッド基板に設けられた突出部材であって、このヘッド基板上を流れる帯電粒子の分散した溶液の液面から前記突出部材の先端に備える先鋭部が少なくとも突出し、この先鋭部から静電気力により前記溶液が吐出するように前記溶液を前記先鋭部に導く溶液ガイド部材を有する液体吐出ヘッドの作製方法であって、
前記ヘッド基板に感光性樹脂層を形成する工程と、
形成された前記感光性樹脂層の表面に型部材を押圧し、前記感光性樹脂層の表面上に前記先鋭部を成す凸部を成型する工程と、
この凸部の成型された前記感光性樹脂層の領域の少なくとも一部を、あるいは前記領域の少なくとも一部を囲んだ周辺領域を露光して、前記感光性樹脂層を感光させる工程と、
感光された前記感光性樹脂層を現像して、前記ヘッド基板に設けられた前記溶液ガイド部材を作製する工程と、を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの作製方法。 - 前記型部材は、単結晶基板の表面に異方性エッチングにより前記凸部に対応した凹部が設けられた型基板から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの作製方法。
- 前記感光性樹脂層を感光させる工程は、前記凸部の成型された前記感光性樹脂層の前記型部材で押圧された側から光を照射して前記感光性樹脂層を感光させることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッドの作製方法。
- 前記感光性樹脂層を感光させる工程は、前記感光性樹脂層の表面にマッチングオイル層を形成し、所定のパターン形状の露光用マスクを前記マッチングオイル層に密着させて前記感光性樹脂層を感光させることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッドの作製方法。
- 前記ヘッド基板は透明性を有する基板であって、前記感光性樹脂層を感光させる工程は、前記感光性樹脂層の形成された前記ヘッド基板の面と反対の面の側から前記ヘッド基板を介して光を照射して前記感光性樹脂層を感光させることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッドの作製方法。
- 前記型部材は、樹脂フィルムの表面に前記凸部に対応した凹部が設けられた型フィルムから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの作製方法。
- 前記型フィルムは透明性を有し、前記感光性樹脂層を感光させる工程は、前記凸部を成型する工程で用いた前記型フィルムを残したまま、前記型フィルムを介して前記感光性樹脂層に光を照射して前記感光性樹脂層を感光させることを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッドの作製方法。
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