JP2005096333A - 静電式液体吐出ヘッドの作製方法 - Google Patents

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】絶縁性基板に所定の厚さのネガ型の感光性樹脂層を塗布し、透過率の異なる階調部を備えたフォトマスクを介して、絶縁性基板の裏面から所定露光量露光することにより、溶液ガイドとなる架橋部を形成することで、先端部分が尖鋭な３次元形状を備える高アスペクト比の溶液ガイドを作製する。
【選択図】図３

Description

本発明は、溶媒中に荷電粒子を分散させた溶液を静電力により飛翔させ、記録媒体上へ付着させることにより画像を形成する静電式液体吐出ヘッドの作製方法に関する。

今日、インクジェットヘッドの一例として、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がある。
これらの問題を解決する液体吐出ヘッドとして荷電粒子を分散させた溶液を静電力により吐出するインクジェットヘッドが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

図９に特許文献１に示される画像記録装置のインクジェットヘッドの一例の概略構成図を示す。インクジェットヘッド１００は、ヘッド基板１０６と、ヘッド基板１０６上に突出するように設けられ、その導電性を有する表面に電圧が印加され、個別電極１０２と、個別電極１０２の配置位置に対応して上蓋貫通孔１１２が開口された上蓋１１０と、個別電極１０２の先端に対向する位置に配置され、その表面に記録媒体Ｐが配置された対向電極１１４と、を備えている。個別電極１０２は、図中上下方向にインク案内溝１０４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部材として機能する。個別電極１０２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。

ヘッド基板１０６と上蓋１１０は所定の間隔を離して配置され、両者の間隙は帯電性の色材成分粒子（荷電粒子）が分散されたインクＱの循環路となっている。個別電極１０２はその先端が上蓋貫通孔１１２を貫通し、対向電極１１４側に突出している。インクＱの一部は毛細管現象によりインク案内溝１０４を伝ってインク滴飛翔位置に到達し、インクＱ中の荷電粒子もインク滴飛翔位置に到達する。

ここで、荷電粒子が正に帯電しているのであれば、個別電極１０２が高電位、対向電極１１４が低電位となるように電圧を印加する。また、荷電粒子が負に帯電しているのであれば、個別電極１０２が低電位、対向電極１１４が高電位となるように個別電極１０２と対向電極１１４に電圧を印加する。この電圧の印加により、個別電極１０２と対向電極１１４間に電界が形成され、インク滴飛翔位置にある荷電粒子が対向電極１１４側に引き付けられることで、インク滴飛翔位置から荷電粒子を含むインク滴を対向電極１１４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Ｐ上にインクを付着させている。

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１０２であるインクガイド部材はより細く尖った先端部を有することが望まれる。また、高密度高精細に複数のインクジェットヘッドから安定して液体を吐出するためには、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）の高いインクガイド部材を、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端部の形状も均一に加工されることが望まれる。すなわち、細く尖った先端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。

このようなインクガイド部材の作製方法として、特許文献１にはプラスティック樹脂によりインクガイド部材を成型し、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。

また、特許文献２には、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が開示されている。以下、図１０（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。

図１０（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１０（ａ）に示すように、Ｓｉ単結晶基板１２０の表面に熱酸化層１２２が形成され、その上にレジスト層１２４が形成される。次に、図１０（ｂ）に示すように、その表面に例えば正方形状の開口部を持つ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１２４がパターニングされ、レジスト層１２４をマスクとして用いて熱酸化層１２２がエッチングされる。レジスト層１２４が除去された後、図１０（ｃ）に示すように、Ｓｉ単結晶基板１２０が異方性エッチングされ、逆ピラミッド型の凹部１２６が形成される。次に、図１０（ｄ）に示すように、熱酸化層１２２が一旦除去された後、全体に熱酸化層１３０が形成される。次に、図１０（ｅ）に示すように、熱酸化層１３０の凹部１２６の内面上に筋状の凸部１２８が例えばガラスを用いた気相成長法により形成され、次いで、図示されてない選択マスクを用いて導電体が選択的にスパッタリングされ、凹部１２６内部を埋めるように電極層１３２が形成される。次いで、図１０（ｆ）に示すように、ガラス基板１３６が例えば静電接着法を用いて、電極層１３２に接着される。次いで、図１０（ｇ）に示すように、Ｓｉ単結晶基板１２０、熱酸化層１３０、筋状の凸部１２８がエッチング除去され、先端が尖鋭で側面にインクを先端に導くインク案内溝１３４を有するインクガイド１３８が形成される。

このような作製方法により、特許文献２によれば、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。
特開平１０−２３０６０７号公報 特開平９−７６５０５号公報

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。

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１３２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、インクガイドとして機能する厚い電極層１３２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１３２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を形成することができない。また、この方法では電極層１３２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。

本発明は、上記の問題を解決すべくなされたもので、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。

上記課題を解決するために、本発明は、溶液ガイドを有する複数の吐出部を備え、前記溶液ガイドの先端部分に凝集された荷電粒子を含む溶液に静電力を作用させて前記溶液の液滴を吐出する液体吐出ヘッドの作製方法であって、透過性のある絶縁性基板の一方の表面に、前記溶液ガイドの高さ以上の膜厚のネガ型の感光性樹脂層を塗布し、前記絶縁性基板の他方の表面に、前記吐出部の溶液ガイドの配置に応じた位置に所定形状の開口部を持ち、この開口部内の透過率が前記溶液ガイドの先端部分の形状に応じて部分的に異なるグレースケールマスクを配置し、前記絶縁性基板の他方の表面から、前記グレースケールマスクを介して前記ネガ型の感光性樹脂層を所定露光量露光し、前記グレースケールマスクの開口部に対応する前記ネガ型の感光性樹脂層の内部に、前記グレースケールマスクの開口部の透過率に応じたテーパー形状の先端部分を持つ、所定高さの前記溶液ガイドとなる架橋部を形成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。

また、溶液ガイドを有する複数の吐出部を備え、前記溶液ガイドの先端部分に凝集された荷電粒子を含む溶液に静電力を作用させて前記溶液の液滴を吐出する液体吐出ヘッドの作製方法であって、透過性のある絶縁性基板の一方の表面に、前記吐出部の溶液ガイドの配置に応じた位置に所定形状の開口部を持ち、この開口部のサイズが異なる少なくとも２層の所定透過率の遮光性マスクを形成し、前記遮光性マスクが形成された前記絶縁性基板の一方の表面に、前記溶液ガイドの高さ以上の膜厚のネガ型の感光性樹脂層を塗布し、前記絶縁性基板の他方の表面から、前記遮光性マスクを介して前記ネガ型の感光性樹脂層を所定露光量露光し、前記遮光性マスクの開口部に対応する前記ネガ型の感光性樹脂層の内部に、その先端部分が前記少なくとも２層の遮光性マスクの透過率に応じて段階的に小さくなる、所定高さの前記溶液ガイドとなる架橋部を形成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。

さらに、溶液ガイドを有する複数の吐出部を備え、前記溶液ガイドの先端部分に凝集された荷電粒子を含む溶液に静電力を作用させて前記溶液の液滴を吐出する液体吐出ヘッドの作製方法であって、透過性のある絶縁性基板の一方の表面に、前記吐出部の溶液ガイドの配置に応じた位置に所定形状の開口部を持つ遮光性マスクを形成し、前記遮光性マスクが形成された前記絶縁性基板の一方の表面に、前記溶液ガイドの高さ以上の膜厚のネガ型の感光性樹脂層を塗布し、前記絶縁性基板の他方の表面から、前記遮光性マスクを介して前記ネガ型の感光性樹脂層を所定露光量露光し、前記露光性マスクの開口部に対応する前記ネガ型の感光性樹脂層の内部に、前記所定露光量に応じたテーパー形状の先端部分を持つ、所定高さの前記溶液ガイドとなる架橋部を形成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。

また、露光した前記感光性樹脂層を加熱して硬化処理し、前記絶縁性基板を所定のヘッドサイズに切断した後、現像処理して未露光部分の前記感光性樹脂層を除去することが好ましい。
さらに、前記感光性樹脂層に光吸収剤を混合することが好ましい。

本発明では、上記のような方法で液体吐出ヘッドを作製することにより、従来よりも、高アスペクト比であり、先端部分が尖鋭な３次元形状である溶液ガイドが製作可能になり、基板に直接形成することが可能なので、位置合わせの精度が従来の方法と比較して、格段に向上し、高精度での２次元配置が可能となる。また、工程が簡単になり、安価で大量に液体吐出ヘッドが作製できる。

また、露光量を小さくし調整することより、透過光量が変化するように制御されたフォトマスクを使用せずに、感光性樹脂層の吸収により先端部分が尖鋭な３次元形状を示す溶液ガイドを作製することができる。

さらに、感光性樹脂層に染料を混入することにより、光の透過率を下げ、感光性樹脂層の吸収効果を向上させることができる。

また、現像前にヘッド基板切断を行うことにより溶液ガイドの欠損を防ぐことができる。

以下に、添付の図面に示す実施形態に基づいて、本発明の静電式液体吐出ヘッドの作製方法を詳細に説明する。
図１は本発明の液体吐出ヘッドの作製方法を適用して作製された静電式液体吐出ヘッドの一例となるインクジェットヘッドの構成断面図である。同図に示すインクジェットヘッド１０は、インクジェットヘッドの１つの吐出部のみを示した模式図である。

同図に示すインクジェットヘッド１０は、インクガイド１２、ヘッド基板１６、吐出電極１８、制御基板２０、対向電極２４で構成される。
インクガイド１２は、絶縁性を備えたヘッド基板１６の上に配置され、その先端部分１４には、対向電極２２側に向かうに従って次第に細くなるようにテーパー形状に形成されている。また、インクガイド１２には図中上下方向に沿ってインク案内溝２８が形成されている。
制御基板２０は、ヘッド基板１６と所定間隔離間した位置に配置されており、制御基板２０には、インクガイド１２の位置に対応する位置に吐出孔２２が開孔されている。
また、制御基板２０に対向した位置には対向電極２４が配置されており、対向電極２４のインクガイド１２側の表面には、記録媒体Ｐが配置されている。すなわち、対向電極２４は記録媒体Ｐのプラテンとして機能する。制御基板２０の吐出孔２２の周囲の表面には、所定の電圧印加手段によって電圧が印加される吐出電極１８が配置されている。
また、インクガイド１２の先端部分１４は吐出電極１８の表面よりも対向電極２４側に突出しており、インクガイド１２の全体の高さはｈである。また、ヘッド基板１６と制御基板２０との所定間隔はインク流路２６となっている。

インクジェットヘッド１０では、記録媒体Ｐ上に画像を形成するに際し、吐出電極１８に印加される電圧極性と同極性に帯電した色剤成分を含むインクが図示しないインクの循環手段により、一方向（例えば、図中右から左）に向かって流される。吐出電極１８がオフ状態の時、インクの流動エネルギーおよび吐出孔２２における毛細管現象の力を受けて、吐出電極１８の表面から突出したインクガイド１２の先端部分１４にインクが上昇し、所定のメニスカスを形成する。

この状態で、画像データに応じて、吐出電極１８に所定の電圧が印加されると、インクガイド１２の先端部分１４に位置するインクは帯電した色剤成分に作用する静電力によりインク滴として吐出される。吐出された帯電した色剤成分を含むインク滴は、対向電極２４に引き寄せられ、記録媒体Ｐに着弾する。このようにして、インクジェットヘッド１０と、対向電極２４上に配置された記録媒体Ｐとを、相対的に移動させながら記録媒体Ｐに所望の画像を記録することができる。

本発明を適用して作製されたインクジェットヘッド１０では、インクガイド１２が尖鋭化された先端部分１４を有しているので、その先端部より帯電性粒子を小さい液滴で安定して吐出（飛翔）させることができる。

また、図２は複数の吐出部を２次元的に配置したものである。このように、吐出部の個数や、その配列などは何ら限定されず、必要に応じて必要数の吐出部を所望の配列に配置して、インクジェットヘッドを構成すればよい。
本実施形態のインクジェットヘッドでは、所望のインクガイド１２を囲む吐出電極１８に所定の電圧が印加されることで前述のように所望のインクガイド１２の先端部分１４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１２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Ｐに高画質な画像を形成することができる。

このような高アスペクト比、かつ、先端部が尖鋭なインクガイド１２をヘッド基板１６に高密度に配置したインクジェットヘッド１０は、本発明に従って以下のように作製される。

図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明を適用するインクジェットヘッドの作製方法の各工程を表す第１実施形態の断面図である。
図３（ａ）に示すように、絶縁性基板３０の表面に、例えばＭｉｃｏＣｈｅｍ社製ＮＡＮＯ ＳＵ−８等の感光性樹脂材料を図１に示す高さｈ以上になるように、例えば２００μｍ〜１ｍｍの厚さを、スピンコート法により塗布し、感光性樹脂層３２を形成する。ここで、絶縁性基板３０は透明性を有する例えばガラス基板である。透明性を有するとは、感光性樹脂層３２の露光において、照射された光が絶縁性基板３０を透過した際、絶縁性基板３０に形成された感光性樹脂層３２を光の進行方向全体に渡って感光させることのできる程度の光を透過することをいう。また、感光性樹脂材料は紫外線等の照射により、重合または架橋して現像液に難溶性となり、現像後まで基板表面に残る特性を持つネガ型の感光性材料である。

次に、図３（ｂ）に示すように、絶縁性基板３０の裏面、即ち、感光性樹脂層３２が塗布されていない面の表面に密着するようにフォトマスク３４を配置し、絶縁性基板３０の裏面、即ち、フォトマスク３４が配置されている側から、波長が３５０〜４００ｎｍの紫外線３８を照射して感光性樹脂層３２を露光する。これにより、感光性樹脂層３２は感光され、感光性樹脂層３２の内部にインクガイド１２となる架橋部３６が形成される。ここで、フォトマスク３４は、透過光量が変化するように制御されたフォトマスクであり、図４に示すように、遮光部４０、グレースケール部４２を備えている。遮光部４０は露光の際に照射された光が透過しない材料で構成されており、グレースケール部４２は露光の際に照射された光が階調を取るように透過する材料で構成されている。
なお、紫外線３８は絶縁性基板３０の図中下側の表面に対して垂直に照射される平行光であることが好ましい。また、架橋部３６とは、感光性樹脂層３２の露光された部分が、ポリマーを形成したものである。また、架橋部３６の図中上側の先端部は露光する際に露光量を調節することにより、テーパー形状などの３次元的な先鋭化された形状に形成される。ここで露光量を調節するとは、透過光量が変化するように制御されたフォトマスク３４を通して感光性樹脂層３２に露光する露光量が所定の量になるように調節することをいう。

また、架橋部３６は第１実施形態では厚みが一定の平板の先端を三角形に切り出した形状になっているが、フォトマスク３４の形状を変えることにより、例えば先端を台形のような形状などにすることも可能である。さらに、架橋部３６にインク案内溝２８となる溝がある形状になっているが、溝のない形状にすることも可能である。また、架橋部３６は図中水平方向の断面の形状が四角形になっているが、グレースケール部４２の形状に応じて、例えば円形や半円等の任意の形状にすることも可能である。

次に、フォトマスク３４を取り除き、全体を５０〜１００℃に加熱することにより、架橋部３６を硬化させる。さらに、絶縁性基板３０を例えばダイシング・ソーにより、所定のヘッドサイズに切断する。続いて、表面に感光性樹脂層３２を残した状態で絶縁性基板３０を現像液に浸し、未露光部分の感光性樹脂材料を溶解して除去する。その後全体を洗浄し、現像液を取り除いた後、架橋部３６を例えば１００℃から２００℃で再度硬化処理する。

以上の工程により、図３（ｃ）に示すように、その上に先端部分がテーパー状の３次元形状を持つ高アスペクト比のインクガイド１２が規則的、かつ、高密度高精度に複数配置された、所定の大きさのヘッド基板１６が得られる。その後、制御基板２０、吐出電極１８、対向電極２２、図示しないインクの循環手段等を設置することによりインクジェットヘッド１０が得られる。

上記の作製方法によってインクジェットヘッドを作製することによって、フォトマスクによってインクガイドの配置が決定するため、精度が高く、また、複数のインクジェットヘッドを一括して作製することが可能となるため、生産性が向上する。さらに、現像後の段階で、マスク蒸着等の方法により金属や誘電体膜を先端部分１４に形成することも可能であるため、耐久性や電気的特性を適宜改善することが可能である。

次に、図５、図６は、本発明を適用するインクジェットヘッドの作製方法の各工程を表す第２実施形態の図である。図５（ａ）〜（ｄ）は、絶縁性基板上にフォトマスク４４を作製する各工程の横断面図と、その上面図を示し、図６（ａ）〜（ｃ）は、図５で示したフォトマスク４４を使用するインクジェットヘッドの作製方法の各工程の断面図を示す。

図５（ａ）に示すように、例えばガラス基板等の透明性を有する絶縁性基板３０の表面に、例えばＣｒ等をスパッタリング法により厚さ５０ｎｍの遮光性マスク４６として成膜する。次に、図５（ｂ）に示すように、例えば５０〜２００μｍの所定開口になるように例えばフォトリソグラフィ法などにより、インクガイドの配置に合わせて、成膜した遮光性マスク４６に矩形状の開口部４７を形成する。
次に、図５（ｃ）示すように、遮光性マスク４６の上に、例えばＣｒ等をスパッタリング法により、厚さ３０ｎｍの遮光性マスク４８として成膜する。この成膜した遮光性マスク４８を前記遮光性マスク４６の開口部４７の中心部に例えばその１辺が５〜２０μｍの所定開口になるようにフォトリソグラフィ法により図５（ｄ）に示すように矩形状の開口部４９形成する。
なお、遮光膜４６の開口部４７を開口するときに、遮光性マスク４６の表面のインクジェットヘッド作製範囲外の少なくとも１ヶ所に、遮光性マスク４８の開口部４９をフォトリソグラフィー法により形成する際に位置合わせとして使用するアライメント用キーマークをエッチングにより形成しておくことが好ましい。また、遮光性マスク４６及び開口部４７と、遮光性マスク４８及び開口部４９との作製順序は逆でもよい。

以上の工程により、図５（ｄ）示すフォトマスク４４が作製される。フォトマスク４４は遮光性マスクの膜厚に応じて遮光部５１、階調部５０、透過部５２で構成される。遮光性マスク４６及び遮光性マスク４８の重なった部分が遮光部５１となり、露光の際に照射された光を透過しない部分を構成する。また、開口部４７と開口部４９との間の遮光性マスク４８のみの部分が階調部５０となり、露光の際に照射された光を所定量吸収して透過させる部分を構成する。開口部４９の内側は透過部５２となり、露光の際に照射された光をそのまま透過させる部分を構成する。

次に、図６（ａ）に示すように、絶縁性基板３０のフォトマスク４４が形成された側の表面上に、例えばＭｉｃｏＣｈｅｍ社製ＮＡＮＯ ＳＵ−８等の感光性樹脂材料をスピンコート法により厚さがｈ以上になるように塗布することで、感光性樹脂層３２を形成する。同様に、感光性樹脂材料は、紫外線等の照射により重合または架橋して現像液に難溶性となり、現像後まで基板表面に残る特性を持つネガ型の感光性材料である。

次に、図６（ｂ）に示すように、絶縁性基板３０の裏面、即ちフォトマスク４４が形成されていない面から、波長が３５０〜４００ｎｍの紫外線３８を照射して感光性樹脂層３２を所定露光量露光する。露光量を調節することにより、感光性樹脂材層３２の内部に、その先端部分が、段階的に小さくなる３次元的な形状の架橋５４が形成される。

以下、上記第１実施形態と同様に感光性樹脂層３２を加熱し、絶縁性基板３０を切断し、現像、洗浄、硬化処理をすることにより、図６（ｃ）のようにインクガイド５５を備えたヘッド基板５６を作製することができる。なお、フォトマスク４４は除去工程を設け、除去してもよいし、除去しなくてもよい。

以上の工程により、絶縁性基板３０上に先端形状が段階的に小さくなる３次元構造を持つ高アスペクト比のインクガイド５５が規則的、かつ高密度、高精度に複数配置されたヘッド基板５６を得られる。その後、制御基板２０、吐出電極１８、対向電極２４、図示しないインク循環手段等を設置することによりインクジェットヘッドが得られる。

上記の第２実施形態では、フォトマスク４４は２層の構造であるが、３層以上のフォトマスクを用い、遮光性マスク及び開口部の形成工程を繰り返し階調を取るように開口部を形成することにより、滑らかなテーパ形状を形成することも可能である。また、遮光性マスクの厚さを変えることによりインクガイド５５の段差形成部分の高さを制御することが可能となる。また、本実施形態では、架橋部５４は図中水平方向の断面の形状が四角形になっているが、上記実施形態と同様に、フォトマスク４４の形状を変えることによってインクガイドの形状を変えることができる。

上記方法によって、第１実施形態で使用するグレースケールマスクを使用せずに先端部分が尖鋭な構造を作製することが可能となる。
また、上記のように遮光性マスクの層数を増やし階調を取るようにすることで、なめらかなテーパー形状の先端部分を作製することも可能である。また、露光量を調節することにより、感光性樹脂層の光の吸収を利用し、テーパー形状を作製することも可能である。

次に、図７（ａ）〜（ｄ）は、本発明におけるインクジェットヘッド作製方法の第３実施形態を示す図である。
図７（ａ）に示すように例えばガラス基板等の透明性を有する絶縁性基板３０の表面に、例えばＣｒ等をスパッタリングにより厚さ１００ｎｍの遮光性マスク５８として成膜する。その後、例えばその１辺が５０〜２００μｍの所定開口になるようにフォトリソグラフィ法により、インクガイドの配置に合わせて成膜した遮光性マスク５８に、開口部５９を開口してフォトマスク６２を形成する。ここで、図８に示すように、本実施形態におけるフォトマスク６２は遮光部（開口部５９以外）６４、および透過部（開口部５９）６６で構成されている。

次に、図７（ｂ）に示すように、絶縁性基板３０のフォトマスク６２が形成された側の表面に、例えばＭｉｃｏＣｈｅｍ社製ＮＡＮＯ ＳＵ−８等の感光性樹脂材料をスピンコート法により厚さがｈ以上になるように例えば２００μｍ〜１ｍｍの厚さ塗布し、感光性樹脂層３２を形成する。同様に、感光性樹脂材料は紫外線等の照射により、重合または架橋して現像液に難溶性となり、現像後まで基板表面に残る特性を持つネガ型の感光性材料である。

次に、図７（ｃ）に示すように、絶縁性基板３０の裏面つまり、フォトマスク６２が形成されていない側から、波長が３５０〜４００ｎｍの紫外線３８を照射して感光性樹脂層を露光する。この際、露光量を調節し、例えばフォトレジストの標準的な露光時間よりも少なくすることで、感光性樹脂材料による光の吸収によって、テーパー形状の架橋部６０を形成する。また、本実施形態においても、架橋部６０は図中水平方向の断面の形状が四角形になっているが、フォトマスク６２の形状により、例えば円形や半円等にすることも可能である。

以下、上記第１実施形態と同様に感光性樹脂層３２を加熱し、絶縁性基板３０を切断し、現像、洗浄、硬化処理をすることにより、図７（ｄ）に示すように、インクガイド６８を備えたヘッド基板７０を作製することができる。

以上の工程により、絶縁性基板３０上に先端部分が尖鋭な３次元形状を持つ高アスペクト比のインクガイド６８が規則的、かつ高密度、高精度に複数配置されたヘッド基板７０を得ることができる。その後、制御基板２０、吐出電極１８、対向電極２４、図示しないインク循環手段等を設置することによりインクジェットヘッドが得られる。
上記作製方法により、感光性樹脂材料の光の吸収を利用することにより、開口部に階調を持たないフォトマスクを使用し、尖鋭な先端形状を備えたインクガイドを作製することが可能となる。

また、上記いずれの実施形態においても感光性樹脂材料に光を吸収する光吸収剤、例えば染料を混合することにより、感光性樹脂材料の透過率を低下させ感光性樹脂材料の吸収効果を向上させることも可能である。これにより、インクガイドの尖鋭化の効果を向上させることが可能となる。

さらに、上記いずれの実施形態においても、現像後にマスク蒸着等の方法で金属や誘電体膜をインクガイドに形成することも可能であり、耐久性や電気的特性を適宜改善することが可能である。

また、形成されるインクガイドが高アスペクト比であるため、現像後に基板を所定サイズに、例えばダイシングソーで切断すると、インクガイドが欠損してしまう場合があるが、基板を所定サイズに切断する工程を現像前に行うことで、切断時に形成されたインクガイドを破損することなくアスペクト比の高いインクガイドを備えたインクジェットヘッドを作製することが可能になるという利点がある。したがって、現像後に切断してもよいが、現像前に切断する方が好ましい。

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れ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。

本発明の液体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、液体吐出ヘッドの作製方法に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、本発明の趣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。

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ジェットヘッドの１つの吐出部を示した模式図である。 図１のインクジェットヘッドを２次元配列した一例の概略斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の液体吐出ヘッドの作製方法の第１実施形態であるインクジェットヘッドの作製方法を説明する図である。 本発明の液体吐出ヘッドの作製方法の第１実施形態で用いるフォトマスクの模式的上面図である。 （ａ）〜（ｄ）は本発明の液体吐出ヘッドの作製方法の第２実施形態に使用するフォトマスクの作製方法を説明する模式的断面図、および、上面図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明の液体吐出ヘッドの作製方法の第２実施形態のであるインクジェットヘッドの作製方法を説明する模式的断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は本発明の液体吐出ヘッドの作製方法の第３実施形態のであるインクジェットヘッドの作製方法を説明する図の模式的断面図である。 本発明の液体吐出ヘッドの作製方法の第３実施形態で用いるフォトマスクの模式的上面図である。 従来の画像形成装置におけるインクジェットヘッドの一例の概略構成図である。 従来の液体吐出装置のインクジェット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

１０、１００ インクジェットヘッド
１２、５５、６８、１３８ インクガイド
１４ 先端部分
１６、５６、７０、１０６ ヘッド基板
１８ 吐出電極
２０ 制御基板
２２ 吐出孔
２４、１１４ 対向電極
２６ インク流路
２８、１０４、１３４ インク案内溝
３０ 絶縁性基板
３２ 感光性樹脂層
３４、４４、６２ フォトマスク
３６、５４、６０ 架橋部
３８ 紫外線
４０、６４ 遮光部
４２ グレースケール部
４６、４８、５８ 遮光性マスク
４７、４９、５９ 開口部
５０ 階調部
５２、６６ 透過部
１０２ 個別電極
１１０ 上蓋
１１２ 上蓋貫通孔
１２０ Ｓｉ単結晶基板
１２２、１３０ 熱酸化層
１２４ レジスト層
１２６ 凹部
１２８ 凸部
１３２ 電極層
１３６ ガラス基板
Ｐ 記録媒体
Ｑ インク

Claims (5)

1. 溶液ガイドを有する複数の吐出部を備え、前記溶液ガイドの先端部分に凝集された荷電粒子を含む溶液に静電力を作用させて前記溶液の液滴を吐出する液体吐出ヘッドの作製方法であって、
   透過性のある絶縁性基板の一方の表面に、前記溶液ガイドの高さ以上の膜厚のネガ型の感光性樹脂層を塗布し、
   前記絶縁性基板の他方の表面に、前記吐出部の溶液ガイドの配置に応じた位置に所定形状の開口部を持ち、この開口部内の透過率が前記溶液ガイドの先端部分の形状に応じて部分的に異なるグレースケールマスクを配置し、
   前記絶縁性基板の他方の表面から、前記グレースケールマスクを介して前記ネガ型の感光性樹脂層を所定露光量露光し、前記グレースケールマスクの開口部に対応する前記ネガ型の感光性樹脂層の内部に、前記グレースケールマスクの開口部の透過率に応じたテーパー形状の先端部分を持つ、所定高さの前記溶液ガイドとなる架橋部を形成することを特徴とする液体吐出ヘッドの作製方法。
2. 溶液ガイドを有する複数の吐出部を備え、前記溶液ガイドの先端部分に凝集された荷電粒子を含む溶液に静電力を作用させて前記溶液の液滴を吐出する液体吐出ヘッドの作製方法であって、
   透過性のある絶縁性基板の一方の表面に、前記吐出部の溶液ガイドの配置に応じた位置に所定形状の開口部を持ち、この開口部のサイズが異なる少なくとも２層の所定透過率の遮光性マスクを形成し、
   前記遮光性マスクが形成された前記絶縁性基板の一方の表面に、前記溶液ガイドの高さ以上の膜厚のネガ型の感光性樹脂層を塗布し、
   前記絶縁性基板の他方の表面から、前記遮光性マスクを介して前記ネガ型の感光性樹脂層を所定露光量露光し、前記遮光性マスクの開口部に対応する前記ネガ型の感光性樹脂層の内部に、その先端部分が前記少なくとも２層の遮光性マスクの透過率に応じて段階的に小さくなる、所定高さの前記溶液ガイドとなる架橋部を形成することを特徴とする液体吐出ヘッドの作製方法。
3. 溶液ガイドを有する複数の吐出部を備え、前記溶液ガイドの先端部分に凝集された荷電粒子を含む溶液に静電力を作用させて前記溶液の液滴を吐出する液体吐出ヘッドの作製方法であって、
   透過性のある絶縁性基板の一方の表面に、前記吐出部の溶液ガイドの配置に応じた位置に所定形状の開口部を持つ遮光性マスクを形成し、
   前記遮光性マスクが形成された前記絶縁性基板の一方の表面に、前記溶液ガイドの高さ以上の膜厚のネガ型の感光性樹脂層を塗布し、
   前記絶縁性基板の他方の表面から、前記遮光性マスクを介して前記ネガ型の感光性樹脂層を所定露光量露光し、前記露光性マスクの開口部に対応する前記ネガ型の感光性樹脂層の内部に、前記所定露光量に応じたテーパー形状の先端部分を持つ、所定高さの前記溶液ガイドとなる架橋部を形成することを特徴とする液体吐出ヘッドの作製方法。
4. 露光した前記感光性樹脂層を加熱して硬化処理し、前記絶縁性基板を所定のヘッドサイズに切断した後、現像処理して未露光部分の前記感光性樹脂層を除去することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの作製方法。
5. 前記感光性樹脂層に光吸収剤を混合することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの作製方法。

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