JP2013022940A - 液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板からの反射による露光パターンへの影響を抑制し、吐出口パターンを安定的に形成できる、印字品位の優れた液体吐出ヘッドの製造方法を提供すること。
【解決手段】明細書中に定義される構造を有する液体吐出ヘッドの製造方法であり、１）エネルギー発生素子２が設けられた基板１上に工程６において溶解可能な樹脂からなる液体流路型４を形成する工程と、２）液体流路型４を工程４の露光波長に対する屈折率がｎの感光性樹脂層５ａで被覆する工程と、３）感光性樹脂層５ａの上に工程４の露光波長に対する屈折率が√ｎ−０．２以上√ｎ＋０．２以下の反射防止膜８を形成する工程と、４）感光性樹脂層５ａ及び反射防止膜８を露光及び現像して、吐出口７を形成する工程と、５）基板１に液体供給口９を形成する工程と、６）液体流路型４を溶解して液体供給口９から除去する工程とを含む液体吐出ヘッドの製造方法。
【選択図】図１
【解決手段】明細書中に定義される構造を有する液体吐出ヘッドの製造方法であり、１）エネルギー発生素子２が設けられた基板１上に工程６において溶解可能な樹脂からなる液体流路型４を形成する工程と、２）液体流路型４を工程４の露光波長に対する屈折率がｎの感光性樹脂層５ａで被覆する工程と、３）感光性樹脂層５ａの上に工程４の露光波長に対する屈折率が√ｎ−０．２以上√ｎ＋０．２以下の反射防止膜８を形成する工程と、４）感光性樹脂層５ａ及び反射防止膜８を露光及び現像して、吐出口７を形成する工程と、５）基板１に液体供給口９を形成する工程と、６）液体流路型４を溶解して液体供給口９から除去する工程とを含む液体吐出ヘッドの製造方法。
【選択図】図１
Description
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。
液体を吐出する液体吐出ヘッドを用いる例としては、インクを被記録媒体に吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドが挙げられる。従来、インクジェット記録ヘッドを作製する方法としては、特許文献１に記載の方法がある。
次に、特許文献１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法を簡単に述べる。この方法では、まず、液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子として電気熱変換素子を含む基板上に、反射防止膜を形成する。その際、反射防止膜としてはＳｉＮを用いることが好ましく、ＳｉＮ膜はプラズマＣＶＤ、常温ＣＶＤ等にて形成することができる。さらに、ＳｉＮ膜の波長６３３ｎｍにおける屈折率ｎを２．０５＜ｎの範囲にすることが好ましい。波長６３３ｎｍにおける屈折率ｎが前記範囲にあるＳｉＮ膜は、ｉ線露光によるインク吐出口形成時に下地からの反射光をより低減することができるため、インク吐出口の変形を抑制できる。
次いで、反射防止膜上に溶解可能な樹脂をパターニングし、液体流路を形成するための型となる液体流路型を形成する。次いで、この液体流路型をマスクとして反射防止膜をドライエッチングし、液体流路型の下のみに反射防止膜を形成する。
次いで、液体流路型上に感光性樹脂層を形成し、フォトリソグラフィーにてインク吐出口を形成する。このとき、露光の際に起きる基板からの反射を反射防止膜で抑制することで吐出口を精度良くパターニングできる。最後に、溶剤によって液体流路型を溶出し、インクジェット記録ヘッドを作製する。
次いで、液体流路型上に感光性樹脂層を形成し、フォトリソグラフィーにてインク吐出口を形成する。このとき、露光の際に起きる基板からの反射を反射防止膜で抑制することで吐出口を精度良くパターニングできる。最後に、溶剤によって液体流路型を溶出し、インクジェット記録ヘッドを作製する。
特許文献１は、露光の反射光がレジストパターンに与える影響をレジストの下地（基板上）に反射防止膜を形成することで抑えている。レジストパターンに与える影響としては、基板で乱反射した光がパターンに影響するハレーションやノッチング、基板からの反射光と露光機からの照射光とが互いに干渉を起こす定在波効果が知られている。
しかしながら、特許文献１のように、液体流路の下部のみに反射防止膜を形成するだけでは、液体流路の幅が狭い高密度配列等の、発泡室壁と吐出口との距離が短い構造の記録ヘッドにおいては、基板からの反射防止が不十分な場合があった。また、液体流路型をエッチングマスクとして用いるので液体流路高さがエッチングによってばらつくことがあった。
そこで、本発明は、基板からの反射による露光パターンへの影響を抑制し、吐出口パターンを安定的に形成できる、印字品位の優れた液体吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
即ち、本発明は、液体を吐出する吐出口、および前記吐出口に連通する液体流路を有するオリフィスプレートと、
前記液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子、および前記液体流路に連通する液体供給口を有する基板と、を少なくとも含む液体吐出ヘッドの製造方法であって、
（１）前記エネルギー発生素子が設けられた基板上に、工程６において溶解可能な樹脂からなる液体流路型を形成する工程と、
（２）前記液体流路型を、工程４の露光波長に対する屈折率がｎの感光性樹脂層で被覆する工程と、
（３）前記感光性樹脂層の上に、工程４の露光波長に対する屈折率が√ｎ−０．２以上√ｎ＋０．２以下の反射防止膜を形成する工程と、
（４）前記感光性樹脂層および前記反射防止膜を露光および現像して、吐出口を形成する工程と、
（５）前記基板に液体供給口を形成する工程と、
（６）前記液体流路型を溶解して前記液体供給口から除去する工程と、
を含む。
前記液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子、および前記液体流路に連通する液体供給口を有する基板と、を少なくとも含む液体吐出ヘッドの製造方法であって、
（１）前記エネルギー発生素子が設けられた基板上に、工程６において溶解可能な樹脂からなる液体流路型を形成する工程と、
（２）前記液体流路型を、工程４の露光波長に対する屈折率がｎの感光性樹脂層で被覆する工程と、
（３）前記感光性樹脂層の上に、工程４の露光波長に対する屈折率が√ｎ−０．２以上√ｎ＋０．２以下の反射防止膜を形成する工程と、
（４）前記感光性樹脂層および前記反射防止膜を露光および現像して、吐出口を形成する工程と、
（５）前記基板に液体供給口を形成する工程と、
（６）前記液体流路型を溶解して前記液体供給口から除去する工程と、
を含む。
また、本発明は、液体を吐出する吐出口、および前記吐出口に連通する液体流路を有するオリフィスプレートと、
前記液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子、および前記液体流路に連通する液体供給口を有する基板と、を少なくとも含む液体吐出ヘッドの製造方法であって、
（ｉ）前記エネルギー発生素子が設けられた基板上に、液体流路壁を形成する工程と、
（ｉｉ）前記液体流路壁の上に、工程ｉｖの露光波長に対する屈折率がｎ’の感光性樹脂層を形成し、液体流路を形成する工程と、
（ｉｉｉ）前記感光性樹脂層の上に、工程ｉｖの露光波長に対する屈折率が√ｎ’−０．２以上√ｎ’＋０．２以下の反射防止膜を形成する工程と、
（ｉｖ）前記感光性樹脂層および前記反射防止膜を露光および現像して、吐出口を形成する工程と、
（ｖ）前記基板に液体供給口を形成する工程と、
を含む。
前記液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子、および前記液体流路に連通する液体供給口を有する基板と、を少なくとも含む液体吐出ヘッドの製造方法であって、
（ｉ）前記エネルギー発生素子が設けられた基板上に、液体流路壁を形成する工程と、
（ｉｉ）前記液体流路壁の上に、工程ｉｖの露光波長に対する屈折率がｎ’の感光性樹脂層を形成し、液体流路を形成する工程と、
（ｉｉｉ）前記感光性樹脂層の上に、工程ｉｖの露光波長に対する屈折率が√ｎ’−０．２以上√ｎ’＋０．２以下の反射防止膜を形成する工程と、
（ｉｖ）前記感光性樹脂層および前記反射防止膜を露光および現像して、吐出口を形成する工程と、
（ｖ）前記基板に液体供給口を形成する工程と、
を含む。
以上の構成によれば、基板からの反射による露光パターンへの影響を抑制し、吐出口パターンを安定的に形成できる、印字品位の優れた液体吐出ヘッドの製造方法を提供できる。
本発明は、感光性樹脂層の上に、この感光性樹脂層に対して特定の屈折率を有する反射防止膜を設けることで、上記課題を解決することができる。なお、本発明より得られる液体吐出ヘッドは、インクを被記録媒体に吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドや、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として使用することができる。以下に、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。
なお、以下の説明では、同一の機能を有する構成には図面中同一の番号を付与し、その説明を省略する場合がある。
なお、以下の説明では、同一の機能を有する構成には図面中同一の番号を付与し、その説明を省略する場合がある。
図３は、本発明より得られる液体吐出ヘッドの一例の模式的斜視図である。この液体吐出ヘッドは、オリフィスプレート２２と、基板２１とを少なくとも含む。また、図１（Ｈ）や図２（Ｆ）に示すように、このオリフィスプレート２２は、液体を吐出する吐出口７、および吐出口７に連通する液体流路３を有する。また、基板２１は、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、および液体流路に連通する液体供給口９を有する。さらに、この液体吐出ヘッドは、エネルギー発生素子２の紙面上方に、吐出口７が形成されている。
図１では、感光性樹脂層５ａ（流路形成部材）および反射防止膜８を用いてオリフィスプレート２２を形成しており、図２では、液体流路壁１３、感光性樹脂層５ｂおよび反射防止膜８を用いてオリフィスプレート２２を形成している。具体的に、図１では、一体化させた層５ａと膜８とを露光および現像して吐出口を形成し、基板１と、層５ａとによって吐出口に連通する液体流路を形成している。図２では、一体化させた層５ｂと膜８とを露光および現像して吐出口を形成し、基板１、壁１３および層５ｂによって液体流路を形成している。
なお、図１及び図２は、図３のＡ−Ａ’に沿って液体吐出ヘッドを切断した際の断面を用いて本発明の製造方法の各工程を説明した図である。
以下に、図１及び図２を用いて、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の実施形態における各工程を詳しく説明する。
（実施形態１）
・工程１
まず、図１（Ａ）に示すように、エネルギー発生素子が設けられた基板上に、液体流路の型となり、後述する工程６において溶解可能な樹脂からなる液体流路型を形成する。具体的には、例えば、エネルギー発生素子２が設けられた基板１上に、溶解可能な樹脂を堆積し、この溶解可能な樹脂をパターニングすることで、液体流路を形成するための型となる液体流路型４を形成することができる。
・工程１
まず、図１（Ａ）に示すように、エネルギー発生素子が設けられた基板上に、液体流路の型となり、後述する工程６において溶解可能な樹脂からなる液体流路型を形成する。具体的には、例えば、エネルギー発生素子２が設けられた基板１上に、溶解可能な樹脂を堆積し、この溶解可能な樹脂をパターニングすることで、液体流路を形成するための型となる液体流路型４を形成することができる。
基板としては、例えば結晶軸（１００）のＳｉウエハを用いることができる。
エネルギー発生素子としては、例えば電気熱変換素子や圧電素子を用いることができる。例えば、電気熱変換素子を用いる場合は、この素子が近傍の液体（例えば、インク）を加熱することにより、液体に状態変化を起こさせ吐出エネルギーを発生させることができる。溶解可能な樹脂は、工程６において溶解し、液体供給口から除去できる樹脂であれば必要に応じて選択することができるが、エネルギー発生素子２との位置関係を精度良くパターニングする観点から、感光性樹脂を用いることが望ましい。溶解可能な樹脂としては、例えばポリメチルイソプロペニルケトン（ＰＭＩＰＫ）（ポジ型感光性樹脂）を使用できる。なお、ＰＭＩＰＫは、工程６において、例えば、溶剤（酢酸メチル）を用いて溶解させることができる。
エネルギー発生素子としては、例えば電気熱変換素子や圧電素子を用いることができる。例えば、電気熱変換素子を用いる場合は、この素子が近傍の液体（例えば、インク）を加熱することにより、液体に状態変化を起こさせ吐出エネルギーを発生させることができる。溶解可能な樹脂は、工程６において溶解し、液体供給口から除去できる樹脂であれば必要に応じて選択することができるが、エネルギー発生素子２との位置関係を精度良くパターニングする観点から、感光性樹脂を用いることが望ましい。溶解可能な樹脂としては、例えばポリメチルイソプロペニルケトン（ＰＭＩＰＫ）（ポジ型感光性樹脂）を使用できる。なお、ＰＭＩＰＫは、工程６において、例えば、溶剤（酢酸メチル）を用いて溶解させることができる。
溶解可能な樹脂を基板上に堆積する方法としては、例えば、適宜選択した溶剤にこれらの樹脂を溶解し、スピンコート法などで被膜を形成する方法がある。例えば樹脂として、ＰＭＩＰＫを用いた場合、溶剤としては、シクロヘキサノンを用いることができる。
なお、液体流路型は基板表面に直接形成しても良く、基板と液体流路型との間に他の層（例えば、密着層や平坦化層）を設けても良い。
・工程２
次いで、図１（Ｂ）に示すように、液体流路型４を、工程４の露光波長に対する屈折率がｎの感光性樹脂層５ａで被覆する。なお、この屈折率ｎは、工程２より得られる露光前の感光性樹脂層５ａの屈折率である。一般的によく用いられる感光性樹脂の工程４における露光波長に対する屈折率ｎは、１．５以上１．７以下である。
次いで、図１（Ｂ）に示すように、液体流路型４を、工程４の露光波長に対する屈折率がｎの感光性樹脂層５ａで被覆する。なお、この屈折率ｎは、工程２より得られる露光前の感光性樹脂層５ａの屈折率である。一般的によく用いられる感光性樹脂の工程４における露光波長に対する屈折率ｎは、１．５以上１．７以下である。
感光性樹脂層５ａは、感光性樹脂材料を含む溶液を、例えばスピンコート法で液体流路型４上に塗布することにより形成することができる。なお、感光性樹脂層５ａは、液体流路型４に直接形成しても良いし、層５ａと型４との間に他の層（例えば、相溶防止層やスカム防止層）を設けても良い。
感光性樹脂層５ａとしては、液体流路壁を構成する材料として高い機械的強度や、基板との密着性、耐溶剤性が望まれる。また、吐出口７とエネルギー発生素子２との位置関係を精度良くパターニングするために、フォトリソグラフィーにて形成できる感光性の樹脂を用いることが望ましい。さらに、液体流路型４を被覆することから、感光性樹脂層５ａは、それ相応の厚さでコーティングすることが望ましい。具体的には、層５ａの基板表面からの厚さ（図１（Ｂ）では、基板１と、反射防止膜８との間の距離に対応）は、吐出の観点から２０μｍ以上とすることが好ましく、１００μｍ以下とすることが好ましい。なお、液体流路型４の厚み及び後述する液体流路壁１３の厚みはいずれも、リフィルの観点から５μｍ以上、吐出効率の観点から２０μｍ以下とすることが好ましい。
また、感光性樹脂層５ａの層厚は、吐出口７とエネルギー発生素子２との距離を決定する重要な因子であるため、精度良く形成可能である材料を用いて層５ａを形成することが望ましい。これらの観点から、感光性樹脂層５ａは、感光性樹脂層形成用材料としてエポキシ樹脂を用いることが好ましい。エポキシ樹脂としては、例えばビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂を挙げることができる。
また、エポキシ樹脂に光カチオン重合開始剤を添加した材料を感光性樹脂層形成用材料として用いることが好ましい。この材料を用いて感光性樹脂層５ａを形成し、工程４においてこの層５ａを露光することにより得られるエポキシ樹脂のカチオン重合硬化物は、優れた強度、密着性、耐溶剤性を有し、かつ優れたパターニング特性を有する。
また、感光性樹脂層５ａの樹脂材料を溶かす溶媒は、上記溶解可能な樹脂からなる液体流路型４を変形させない等の特性が望まれる。すなわち、感光性樹脂層５ａの樹脂材料を溶剤に溶解し、これをスピンコートなどで液体流路型４上に塗布形成する場合、感光性樹脂材料を溶かす溶剤は、液体流路型４を溶解しない溶剤から選択することが望まれる。例えば、層５ａの感光性樹脂材料としてエポキシ樹脂を用いた場合、この樹脂材料を溶かす溶媒としては、キシレンとメチルイソブチルケトンの混合液を用いることができる。
・工程３
さらに、感光性樹脂層５ａの上に、工程４の露光波長に対する屈折率が√ｎ−０．２以上√ｎ＋０．２以下の反射防止膜８を、例えば、カーテンコート法で形成する。なお、この屈折率は、工程３より得られる露光前の反射防止膜８の屈折率である。屈折率ｎの感光性樹脂層５ａに対して、反射防止膜８の屈折率を√ｎ±０．２の範囲内とすることで、反射防止膜における反射率係数を小さくすることができ、多重干渉を弱めることができる。なお、例えば、工程４の露光波長が３６５ｎｍの場合、層５ａおよび膜８の屈折率は、波長３６５ｎｍに対する屈折率を意味する。層５ａおよび膜８の屈折率は、分光エリプソメトリーにより特定することができる。
さらに、感光性樹脂層５ａの上に、工程４の露光波長に対する屈折率が√ｎ−０．２以上√ｎ＋０．２以下の反射防止膜８を、例えば、カーテンコート法で形成する。なお、この屈折率は、工程３より得られる露光前の反射防止膜８の屈折率である。屈折率ｎの感光性樹脂層５ａに対して、反射防止膜８の屈折率を√ｎ±０．２の範囲内とすることで、反射防止膜における反射率係数を小さくすることができ、多重干渉を弱めることができる。なお、例えば、工程４の露光波長が３６５ｎｍの場合、層５ａおよび膜８の屈折率は、波長３６５ｎｍに対する屈折率を意味する。層５ａおよび膜８の屈折率は、分光エリプソメトリーにより特定することができる。
上述したように、感光性樹脂層５ａの工程４における露光波長に対する屈折率は通常１．５以上１．７以下であるため、工程４の露光波長に対する屈折率が１．１以上１．４以下の反射防止膜を用いれば本発明の効果を得ることができる。なお、この際、実用性を考慮して、反射防止膜の屈折率を例えば１．２以上１．４以下とすることができる。
反射防止膜は、感光性樹脂層５ａの表面、より具体的には感光性樹脂層５ａの工程４において露光する面全体を覆うように形成することができる。
また、カーテンコート法を用いて膜８を形成する際、膜８の材料を溶解する溶媒は、膜８の材料と層５ａに影響を与えない溶媒から選択することが望まれる。なお、膜８の材料としては、例えば、パーフルオロアルキルアクリレート等のパーフルオロアルキル化合物を用いることができる。また、溶媒としては、例えば、キシレンを用いることができる。
・工程４および型版プレス工程
次いで、感光性樹脂層５ａおよび反射防止膜８を露光および現像して吐出口を形成する（工程４）。具体的には、図１（Ｃ）のように、マスク１０を介してパターン露光を行うことにより、感光性樹脂層５ａ及び反射防止膜８に吐出口７となる潜像１１を形成する。なお、図１では、層５ａと膜８にネガ型レジスト（例えば、化薬マイクロケム社の商品名：ＳＵ−８や東京応化工業社の商品名：ＴＭＭＲ）を用いた場合のマスク１０が記載されており、未露光部に潜像１１が形成されている。
次いで、感光性樹脂層５ａおよび反射防止膜８を露光および現像して吐出口を形成する（工程４）。具体的には、図１（Ｃ）のように、マスク１０を介してパターン露光を行うことにより、感光性樹脂層５ａ及び反射防止膜８に吐出口７となる潜像１１を形成する。なお、図１では、層５ａと膜８にネガ型レジスト（例えば、化薬マイクロケム社の商品名：ＳＵ−８や東京応化工業社の商品名：ＴＭＭＲ）を用いた場合のマスク１０が記載されており、未露光部に潜像１１が形成されている。
以下に、露光の反射光がレジストパターンに与える影響について説明する。
図４（Ａ）に示すように、従来、基板１からの反射光がレジスト６と空気との界面で再び反射してレジスト内に向かう反射光が、新たに露光機から照射される光と互いに干渉し合う多重干渉効果が起こり、レジストパターンが安定的に形成されない場合があった。
図４（Ａ）に示すように、従来、基板１からの反射光がレジスト６と空気との界面で再び反射してレジスト内に向かう反射光が、新たに露光機から照射される光と互いに干渉し合う多重干渉効果が起こり、レジストパターンが安定的に形成されない場合があった。
一方、本発明では、図４（Ｂ）に示すようにレジスト６（感光性樹脂層に対応）の表面に、レジストに対して特定の屈折率を有する反射防止膜８を形成するため、レジスト内に向かう反射光を低減させ、多重干渉を弱めることができる。
具体的に、感光性樹脂層の露光波長３６５ｎｍに対する屈折率ｎが１．５４の場合を例に説明する。図６は、図４（Ｂ）に示すレジスト６（屈折率ｎ：１．５４）及び反射防止膜８を有する基板１において、反射防止膜の露光波長３６５ｎｍに対する屈折率と、反射率係数との関係とを示すグラフである。なお、反射率係数は、反射率に比例した係数である。図６に示すように、レジスト６、即ち感光性樹脂層の屈折率ｎが１．５４の場合、反射防止膜の屈折率を１．０４（√ｎ−０．２に対応）〜１．４４（√ｎ＋０．２に対応）の範囲内にすることで、反射防止膜における反射率係数を小さくすることができ、多重干渉を弱めることができる。
なお、本発明では撥水性の観点から、工程４の露光後の潜像状態時に、感光性樹脂層５ａおよび反射防止膜８を、凹凸構造を有する型版でプレスする工程を含むことが好ましい。具体的には、図１（Ｄ）のように、凹凸構造を有する型版（モールド）１２を反射防止膜８と感光性樹脂層にプレスする。また、凹凸構造は撥水性を得るための微小な段差で構成されていることが好ましい。具体的には、モールド１２は、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の幅を有する柱状突起を少なくとも５個／μｍ2以上の密度で配列した型板であることが好ましい。なお、この柱状突起としては、例えば円柱や四角柱形状の突起を用いることができる。また、感光性樹脂層の潜像の一部を表面に露出させ、容易に現像を行うためにも、柱状突起の高さ（基板１に垂直な方向の柱状突起の厚み）が、反射防止膜の厚みよりも大きいことが好ましい。
次いで、図１（Ｅ）のように、感光性樹脂層および反射防止膜８からモールドを離型する。このとき、離型しやすいように事前にモールドの凹凸面にフッ素処理を行うと良い。
次いで、図１（Ｆ）のように、感光性樹脂層５ａおよび反射防止膜８の未露光部（潜像１１）を、例えば現像液に浸すことで現像し、吐出口７を形成することができる。現像液としては、例えばキシレンを用いることができる。
・工程５
次いで、図１（Ｇ）に示すように、液体供給のための開口部である液体供給口９を基板１に、例えば、ドライエッチングやウエットエッチングなどの異方性エッチングにより形成する。シリコン基板のエッチング液としては例えば水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を用いることができる。
次いで、図１（Ｇ）に示すように、液体供給のための開口部である液体供給口９を基板１に、例えば、ドライエッチングやウエットエッチングなどの異方性エッチングにより形成する。シリコン基板のエッチング液としては例えば水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を用いることができる。
・工程６
最後に、図１（Ｈ）に示すように、溶剤によって溶解可能な液体流路型４を溶解して、液体供給口９から除去、即ち溶出させる。溶出は、溶剤に浸漬したり、溶剤をスプレーにて拭きつけたりすることによって容易に行うことができる。また、超音波等を併用すれば、さらに溶出時間を短縮できる。また、溶解可能な樹脂の種類によっては光を照射させるとより溶解されやすくなる。また、液体流路型４を溶出した後、感光性樹脂層５ａを液体流路壁の構造材料としてプリンタの使用環境に容易に耐えうるため、更に光又は熱で硬化させることができる。
最後に、図１（Ｈ）に示すように、溶剤によって溶解可能な液体流路型４を溶解して、液体供給口９から除去、即ち溶出させる。溶出は、溶剤に浸漬したり、溶剤をスプレーにて拭きつけたりすることによって容易に行うことができる。また、超音波等を併用すれば、さらに溶出時間を短縮できる。また、溶解可能な樹脂の種類によっては光を照射させるとより溶解されやすくなる。また、液体流路型４を溶出した後、感光性樹脂層５ａを液体流路壁の構造材料としてプリンタの使用環境に容易に耐えうるため、更に光又は熱で硬化させることができる。
以上より、液体流路３および吐出口７を有するオリフィスプレート２２と、インク供給口９および素子２を有する基板２１とからなるインクジェット記録ヘッドを得ることができる。このようにして形成されたインクジェット記録ヘッドに対して、さらに、インク供給のためのインク供給部材の取り付けや、電気熱変換素子２を駆動するための電気配線部材の電気的接合（図示せず）を行うことができる。
（実施形態２）
本発明の実施形態２では、実施形態１と異なり液体流路型４を用いずに、基板１、液体流路壁１３及び感光性樹脂層５ｂによって液体流路３を作製する。以下、詳しく説明する。
本発明の実施形態２では、実施形態１と異なり液体流路型４を用いずに、基板１、液体流路壁１３及び感光性樹脂層５ｂによって液体流路３を作製する。以下、詳しく説明する。
・工程ｉ
まず、図２（Ａ）に示すように、エネルギー発生素子２が設けられた基板上に、液体流路壁１３を形成する。具体的には、例えば、エネルギー発生素子２を含むシリコン製の基板１上に、液体流路壁となる樹脂を堆積し、パターニングすることで、液体流路壁１３を形成することができる。液体流路壁に用いる樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂を挙げることができる。なお、感光性樹脂層５ｂと液体流路壁１３とは異なる材料を用いても良いし、同一材料を用いても良い。
まず、図２（Ａ）に示すように、エネルギー発生素子２が設けられた基板上に、液体流路壁１３を形成する。具体的には、例えば、エネルギー発生素子２を含むシリコン製の基板１上に、液体流路壁となる樹脂を堆積し、パターニングすることで、液体流路壁１３を形成することができる。液体流路壁に用いる樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂を挙げることができる。なお、感光性樹脂層５ｂと液体流路壁１３とは異なる材料を用いても良いし、同一材料を用いても良い。
・工程ｉｉ
次いで、図２（Ｂ）に示すように、液体流路壁の上に、工程ｉｖの露光波長に対する屈折率がｎ’の感光性樹脂層５ｂを例えばラミネート法にて形成し、液体流路３を形成する。一般的な感光性樹脂５の屈折率は１．５以上１．７以下の範囲であることが多い。感光性樹脂層５ｂの材料としては、例えば東京応化工業社製ＴＭＭＦ（商品名）のドライフィルムを挙げることができる。
次いで、図２（Ｂ）に示すように、液体流路壁の上に、工程ｉｖの露光波長に対する屈折率がｎ’の感光性樹脂層５ｂを例えばラミネート法にて形成し、液体流路３を形成する。一般的な感光性樹脂５の屈折率は１．５以上１．７以下の範囲であることが多い。感光性樹脂層５ｂの材料としては、例えば東京応化工業社製ＴＭＭＦ（商品名）のドライフィルムを挙げることができる。
なお、感光性樹脂層５ｂは、液体流路壁１３に直接形成しても良いし、層５ｂと、壁１３との間に他の層（例えば、密着層や平坦化層）を設けても良い。また、感光性樹脂層５ｂをラミネートする際にテント性を良くする観点から、実施形態１で用いる溶解可能な樹脂を、液体流路３部分に埋め込んでも良い。埋め込み方法としては、例えば、工程ｉｉの前に、液体流路壁１３を被覆するように溶解可能な樹脂をスピンコート法などで形成してから、図２（Ｂ）において感光性樹脂層５ｂと接触する液体流路壁１３の表面が現れるまで研磨する方法がある。
吐出の観点から、液体流路壁１３及び感光性樹脂層５ｂの合計の厚みは、２０μｍ以上、１００μｍ以下とすることが好ましい。
以降、工程ｉｉｉ〜ｖは、上述した工程３〜５と同様に行うことができる。その際、反射防止膜の屈折率は、工程ｉｖの露光波長に対して√ｎ’−０．２以上√ｎ’＋０．２以下とする。これにより、反射防止膜における反射率係数を小さくすることができ、多重干渉を弱めることができる。また、工程ｉｖは、工程４と同様に、撥水性の観点から露光後の潜像状態時に、上述した型版プレス工程を含むことが好ましい。
なお、上述した２つの実施形態において、基板からの反射による露光パターンへの影響を抑制する観点から、感光性樹脂層の屈折率と、反射防止膜の屈折率とは、吐出口を形成する際の露光波長に対する、露光前の屈折率とする。
なお、反射防止膜は、屈折率の観点から、パーフルオロアルキル化合物を含むことが好ましく、さらに、所望の屈折率を容易に得るために反射防止膜８に別種のフッ素化合物からなる調整剤を添加しても良い。その際、反射防止膜中のパーフルオロアルキル化合物の含有量は所望の屈折率に応じて適宜調整することができ、反射防止膜はパーフルオロアルキル化合物からなることもできる。パーフルオロアルキル化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルアクリレートやパーフルオロアルキルメタクリレートを挙げることができ、調整剤としてのフッ素化合物は、例えば、パーフルオロポリエーテルを挙げることができる。
本発明の液体吐出ヘッドの製造方法により、基板からの反射を上層部（反射防止膜）で抑制することで吐出口形成工程において安定した液体吐出ヘッドを作製することができる。また、オリフィスプレート表面に微小な凹凸構造を設けることで所望の撥水性を容易に得ることができる。
（実施例１）
図１に従ってインクジェット記録ヘッドを作製した。
図１に従ってインクジェット記録ヘッドを作製した。
まず、溶解可能な樹脂であるＰＭＩＰＫを溶剤（シクロヘキサノン）に溶解させた溶液をエネルギー発生素子２として発熱抵抗体が設けられたシリコン製の基板１上にスピンコート法で塗布し、樹脂膜を形成した。そして、この樹脂膜をパターニングして、図１（Ａ）に示すように液体流路型４を形成した（工程１）。
次いで、工程４において吐出口を形成する際の露光波長３６５ｎｍに対する屈折率が１．５４のエポキシ樹脂を溶剤（キシレン）に溶解させた溶液を、液体流路型４上にスピンコート法で塗布し、感光性樹脂層５ａを形成した（工程２）。なお、感光性樹脂層５ａの厚み（基板１と層８との間の距離に対応）は２５μｍであった。
さらに、図１（Ｂ）に示すように、波長３６５ｎｍに対する屈折率が１．３４のパーフルオロアルキルアクリレートを溶剤（キシレン）に溶解させた溶液を、感光性樹脂層５ａ上にカーテンコート法で塗布し、反射防止膜８を形成した（工程３）。なお、反射防止膜の厚さは０．８３μｍとした。
次いで、図１（Ｃ）のように、マスク１０を介してパターン露光（露光波長：３６５ｎｍ）を行うことにより、感光性樹脂層５ａ及び反射防止膜８に未露光部が吐出口７となる潜像１１を形成した。
次に、図１（Ｄ）のように、凹凸構造を有するモールド１２として、高さ１μｍ、２００ｎｍ角のドットパターンを縦横に２００ｎｍピッチに配列したナノインプリント用モールドを反射防止膜８と感光性樹脂層５ａにプレスした（型版プレス工程）。なお、離型しやすいようにモールドの凹凸面には、予めフッ素処理を行っておいた。そして、図１（Ｅ）のように、層５ａおよび膜８からモールドを離型し、膜８の表面にモールド１２の凹凸面が転写された基板が得られた。
次いで、図１（Ｆ）のように、感光性樹脂層５ａ及び反射防止膜８の未露光部を現像液であるキシレンとメチルイソブチルケトンの混合液に浸すことで吐出口７を形成した（工程４）。
さらに、図１（Ｇ）に示すように、エッチング液としてＴＭＡＨを用いた異方性エッチングにより、基板１にインク供給口９を形成した（工程５）。
最後に、図１（Ｈ）に示すように、溶剤（酢酸メチル）によって溶解可能な液体流路型４をインク供給口９から溶出させ、液体流路３を形成した（工程６）。以上より、液体流路３および吐出口７を有するオリフィスプレート２２と、インク供給口９および素子２を有する基板２１とからなるインクジェット記録ヘッドを得た。
（実施例２）
図２に従ってインクジェット記録ヘッドを作製した。
図２に従ってインクジェット記録ヘッドを作製した。
まず、図２（Ａ）に示すように、エネルギー発生素子２として発熱抵抗体が設けられたシリコン製の基板１上に、液体流路壁となる樹脂であるＰＭＩＰＫを堆積し、パターニングすることで、液体流路壁１３を形成した（工程ｉ）。なお、液体流路壁１３の厚みは、１４μｍであった。
次いで、図２（Ｂ）に示すように、エポキシ樹脂からなる感光性樹脂層５ｂをラミネート法にて形成し（工程ｉｉ）、さらに、パーフルオロアルキル化合物からなる反射防止膜８をカーテンコート法で形成した（工程ｉｉｉ）。なお、工程ｉｖにおいて吐出口を形成する際の露光波長３６５ｎｍに対する感光性樹脂層５ｂの屈折率は、１．５４であり、反射防止膜８の屈折率は、１．３４であった。また、感光性樹脂層５ｂの厚みは、２５μｍであり、反射防止膜の厚みは、０．８３μｍであった。
次いで、図２（Ｃ）のように、マスク１０を介してパターン露光（露光波長：３６５ｎｍ）を行うことにより、感光性樹脂層５ｂ及び反射防止膜８に未露光部が吐出口７となる潜像１１を形成した。次いで、図２（Ｄ）のように、実施例１で用いたのと同じモールド１２を反射防止膜８と感光性樹脂層５ｂにプレスした（型版プレス工程）。そして、図２（Ｅ）のように、感光性樹脂層５ｂ及び反射防止膜８の未露光部を現像液であるキシレンとメチルイソブチルケトンの混合液に浸すことで吐出口７を形成した（工程ｉｖ）。
最後に、図２（Ｆ）に示すように、液体供給のための開口部であるインク供給口９を基板１に、エッチング液としてＴＭＡＨを用いた異方性エッチングにより形成した（工程ｖ）。以上より、オリフィスプレート２２と、基板２１とからなるインクジェット記録ヘッドを得た。
（実施例３及び４）
反射防止膜の波長３６５ｎｍに対する屈折率を１．４０に変更した以外は、実施例１及び２とそれぞれ同様にしてインクジェット記録ヘッドを作製した。
反射防止膜の波長３６５ｎｍに対する屈折率を１．４０に変更した以外は、実施例１及び２とそれぞれ同様にしてインクジェット記録ヘッドを作製した。
実施例１〜４では、図５（Ａ）に示すように、基板からの反射光による影響を抑制することができ、良好な吐出口パターンを得ることができた。
（比較例１及び２）
反射防止膜８の波長３６５ｎｍに対する屈折率を１．４９に変更した以外は、実施例１及び２とそれぞれ同様にしてインクジェット記録ヘッドを作製した。比較例１及び２では、図５（Ｂ）に示すように、基板からの反射光による吐出口パターンへの影響が見られた。
反射防止膜８の波長３６５ｎｍに対する屈折率を１．４９に変更した以外は、実施例１及び２とそれぞれ同様にしてインクジェット記録ヘッドを作製した。比較例１及び２では、図５（Ｂ）に示すように、基板からの反射光による吐出口パターンへの影響が見られた。
図６に示すように、実施例１〜４は、比較例１及び２と比較して反射防止膜における反射率係数が小さくなるため、感光性樹脂層５ａ内の全体的な反射率が低減し、吐出口７となる潜像１１は図５（Ａ）に示すような良好なパターンが得られた。
１ 基板
２ エネルギー発生素子
３ 液体流路
４ 液体流路型
５ａ、５ｂ 感光性樹脂層
７ 吐出口
８ 反射防止膜
９ 液体供給口
１３ 液体流路壁
２１ エネルギー発生素子及び液体供給口を有する基板
２２ オリフィスプレート
２ エネルギー発生素子
３ 液体流路
４ 液体流路型
５ａ、５ｂ 感光性樹脂層
７ 吐出口
８ 反射防止膜
９ 液体供給口
１３ 液体流路壁
２１ エネルギー発生素子及び液体供給口を有する基板
２２ オリフィスプレート
Claims (10)
- 液体を吐出する吐出口、および前記吐出口に連通する液体流路を有するオリフィスプレートと、
前記液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子、および前記液体流路に連通する液体供給口を有する基板と、を少なくとも含む液体吐出ヘッドの製造方法であって、
（１）前記エネルギー発生素子が設けられた基板上に、工程６において溶解可能な樹脂からなる液体流路型を形成する工程と、
（２）前記液体流路型を、工程４の露光波長に対する屈折率がｎの感光性樹脂層で被覆する工程と、
（３）前記感光性樹脂層の上に、工程４の露光波長に対する屈折率が√ｎ−０．２以上√ｎ＋０．２以下の反射防止膜を形成する工程と、
（４）前記感光性樹脂層および前記反射防止膜を露光および現像して、吐出口を形成する工程と、
（５）前記基板に液体供給口を形成する工程と、
（６）前記液体流路型を溶解して前記液体供給口から除去する工程と、
を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記反射防止膜が、パーフルオロアルキル化合物を含むことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 工程４が、前記反射防止膜および前記感光性樹脂層を、露光後の潜像状態時に凹凸構造を有する型版でプレスする工程を含む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製造方法。
- 前記凹凸構造を有する型版が、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の幅を有する柱状突起を少なくとも５個／μｍ2以上の密度で配列した型版であ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製造方法。
- 前記柱状突起の高さが、前記反射防止膜の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 液体を吐出する吐出口、および前記吐出口に連通する液体流路を有するオリフィスプレートと、
前記液体を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子、および前記液体流路に連通する液体供給口を有する基板と、を少なくとも含む液体吐出ヘッドの製造方法であって、
（ｉ）前記エネルギー発生素子が設けられた基板上に、液体流路壁を形成する工程と、
（ｉｉ）前記液体流路壁の上に、工程ｉｖの露光波長に対する屈折率がｎ’の感光性樹脂層を形成し、液体流路を形成する工程と、
（ｉｉｉ）前記感光性樹脂層の上に、工程ｉｖの露光波長に対する屈折率が√ｎ’−０．２以上√ｎ’＋０．２以下の反射防止膜を形成する工程と、
（ｉｖ）前記感光性樹脂層および前記反射防止膜を露光および現像して、吐出口を形成する工程と、
（ｖ）前記基板に液体供給口を形成する工程と、
を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記反射防止膜が、パーフルオロアルキル化合物を含むことを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 工程ｉｖが、前記反射防止膜および前記感光性樹脂層を、露光後の潜像状態時に凹凸構造を有する型版でプレスする工程を含むことを特徴とする請求項６または７に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記凹凸構造を有する型版が、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の幅を有する柱状突起を少なくとも５個／μｍ2以上の密度で配列した型版であることを特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記柱状突起の高さが、前記反射防止膜の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項９に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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