JP2014069353A

JP2014069353A - インク吐出ヘッドの製造方法

Info

Publication number: JP2014069353A
Application number: JP2012215164A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Makino; 正宏牧野
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2014-04-21

Abstract

【課題】インクを吐出するノズルの円形断面の半径方向への歪みを低減することができるインク吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】基板の一方の面のインク流路となる部分に、犠牲層を形成すると共に、犠牲層の前記一方の面から離間する離間方向の端部に形成されるテーパ部がインク流路の前記離間方向における端部よりも前記一方の面から離間するように形成する犠牲層形成工程と、犠牲層の前記離間方向の端部がインク流路の前記離間方向の端部に達するまで、犠牲層を前記一方の面に近づく接近方向に削除して、インクを吐出するノズルを前記一方の面に対して前記接近方向に投影した場合の面積よりも大きな面積を有する平坦面を当該犠牲層の前記離間方向の端部に形成する犠牲層削除工程と、前記犠牲層削除工程の後に、犠牲層を囲んでインク流路壁及びノズル層を形成するインク室部形成工程と、を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、インクジェットプリンタ等に用いられるインク吐出ヘッドの製造方法に関するものである。

従来より、インクジェットプリンタ等に用いられるインク吐出ヘッドの製造方法に関して種々提案されている。
例えば、インク供給口が形成されたシリコン基板上に、酸化シリコン層等を介してインク吐出圧発生素子が配置されている。次いで、スピンコート等によりシリコン基板上に樹脂層を成膜し、パターニングしてインク流路の部分に犠牲層を形成する。その後、犠牲層の上側に感光性の被覆樹脂層を形成した後、この被覆樹脂上にインク吐出口をフォトリソグラフィ技術によって形成し、次いで、犠牲層を溶出してインク流路パターンを形成するインクジェットヘッドの製造方法がある（例えば、特許文献１参照。）。

特開平９−１１４７９号公報

前記した特許文献１に記載されたインクジェットヘッドの製造方法では、例えば、図１９に示すように、インク吐出ヘッド１０１のシリコン製の基板１０２上には、インクを吐出するためのエネルギー発生素子であるヒータ１０３等が形成され、その上側に犠牲層１０５が形成される。そして、この犠牲層１０５を囲んでインク流路壁１０６及びノズル層１０７が感光性樹脂材料で形成された後、フォトマスクを介して露光し現像することによって、ノズル１０８が形成される。

しかしながら、実際に犠牲層１０５を形成する場合には、図１９に示すように、犠牲層１０５の外周部の上端部、つまり、基板１０２から離間する離間方向の端部には、内側に傾く各テーパ部１０５Ａが形成されることが、本発明者によって確認された。そのため、図２０に示すように、ノズル１０８の内周面が、各テーパ部１０５Ａ上で半径方向内側へ歪むため、当該ノズル１０８の円形断面が歪んで吐出性能が不安定になり、印字品質が低下するという問題がある。

そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、インクを吐出するノズルの円形断面の半径方向への歪みを低減することができるインク吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため請求項１に係るインク吐出ヘッドの製造方法は、インク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が一方の面に設けられた板状の基板を準備する準備工程と、前記一方の面のインク流路となる部分に、犠牲層を形成すると共に、前記犠牲層の前記一方の面から離間する離間方向の端部に形成されるテーパ部が前記インク流路の前記離間方向における端部よりも前記一方の面から離間するように形成する犠牲層形成工程と、前記犠牲層の前記離間方向の端部が前記インク流路の前記離間方向の端部に達するまで、前記犠牲層を前記一方の面に近づく接近方向に削除して、インクを吐出するノズルを前記一方の面に対して前記接近方向に投影した場合の面積よりも大きな面積を有する平坦面を当該犠牲層の前記離間方向の端部に形成する犠牲層削除工程と、前記犠牲層削除工程の後に、インクを収容するインク室を区画するインク流路壁及び前記インク流路壁の前記離間方向側に設けられるノズル層を、前記犠牲層を囲んで形成するインク室部形成工程と、前記インク室部形成工程の後に、少なくとも前記ノズル層を露光し現像することによって前記ノズル層に前記ノズルを形成するノズル形成工程と、前記ノズル形成工程の後に、前記犠牲層を除去する犠牲層除去工程と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項２に係るインク吐出ヘッドの製造方法は、請求項１に記載のインク吐出ヘッドの製造方法において、前記犠牲層形成工程の後に、前記犠牲層を囲んで支持するサポート層を形成するサポート層形成工程を備え、前記犠牲層削除工程において、前記サポート層の前記離間方向の端部及び前記犠牲層の前記離間方向の端部を削除することを特徴とする。

また、請求項３に係るインク吐出ヘッドの製造方法は、請求項２に記載のインク吐出ヘッドの製造方法において、前記犠牲層削除工程の後に、前記サポート層を除去するサポート層除去工程を備え、前記サポート層除去工程で前記サポート層を除去した後に、前記インク室部形成工程を行うことを特徴とする。

また、請求項４に係るインク吐出ヘッドの製造方法は、請求項２に記載のインク吐出ヘッドの製造方法において、前記犠牲層削除工程の後に、前記インク室部形成工程で前記サポート層を前記インク流路壁として用いて、前記サポート層の前記離間方向側に前記ノズル層を形成することを特徴とする。

更に、請求項５に係るインク吐出ヘッドの製造方法は、請求項２乃至請求項４のいずれかに記載のインク吐出ヘッドの製造方法において、前記犠牲層削除工程は、切削により行われることを特徴とする。

請求項１に係るインク吐出ヘッドの製造方法では、犠牲層は、基板のエネルギー発生素子が設けられる一方の面から離間する離間方向の端部が、インク流路の離間方向の端部に達するまで、基板の一方の面に近づく接近方向に削除される。そして、インクを吐出するノズルを基板の一方の面に近づく接近方向に投影した場合の面積よりも大きな面積を有する平坦面が、当該犠牲層の離間方向の端部に形成される。

これにより、ノズル層に形成されたノズルのインク流路側の端部を、全周に渡って犠牲層の基板の一方の面から離間する離間方向の端部に形成された平坦面内に位置させることができ、ノズルの円形断面の半径方向への歪みを低減することができる。従って、ノズルの円形断面の精度を向上させて、インクの吐出性能を安定化させ、印字品質の高精度化を図ることができる。

また、請求項２に係るインク吐出ヘッドの製造方法では、犠牲層はサポート層によって囲まれて支持された状態で、サポート層及び犠牲層の基板の一方の面から離間する離間方向の端部が平坦に削除されるため、犠牲層の倒れや傾きを防止することができると共に、犠牲層の一部分が欠損することを防止することができる。

また、請求項３に係るインク吐出ヘッドの製造方法では、サポート層除去工程でサポート層を除去した後に、犠牲層を囲んでインクを収容するインク室を区画するインク流路壁及び該インク流路壁の基板の一方の面から離間する離間方向側に設けられるノズル層が形成される。これにより、感光性樹脂によりインク流路壁及びノズル層を同時に形成することが可能となり、成膜精度やエネルギー発生素子とノズルとの位置精度の高精度化を図ることができると共に、製造工程の時間の短縮化を図ることができる。

また、請求項４に係るインク吐出ヘッドの製造方法では、サポート層をインク流路壁として用いて、該サポート層の基板の一方の面から離間する離間方向側にノズル層を形成するため、サポート層の除去工程を行うことなくノズル層を形成でき、製造工程の時間の短縮化を図ることができる。また、サポート層として感光性樹脂材料だけでなく非感光性樹脂材料も用いることが可能となり、インク流路壁と基板との密着性の更なる向上を図ることができると共に、製造コストの削減化を図ることができる。

更に、請求項５に係るインク吐出ヘッドの製造方法では、犠牲層削除工程は、切削により行われるため、研磨・研削により犠牲層削除工程を行う場合と比較して、工具の砥粒粉が犠牲層に混入することを防止でき、犠牲層の上端面における平坦度の向上を図ることができる。

第１実施形態に係るインク吐出ヘッドを示す斜視図である。第１実施形態に係るインク吐出ヘッドの製造方法を示す工程断面図で、基板上にヒータと耐キャビテーション膜と密着層を形成した状態を模式的に示す図である。図２に続いて、犠牲層を形成した状態を模式的に示す工程断面図である。図３に続いて、ワックスでサポート層を形成した状態を模式的に示す工程断面図である。図４に続いて、犠牲層及びサポート層を切削した状態を模式的に示す工程断面図である。図５に続いて、サポート層を除去した状態を模式的に示す工程断面図である。図６に続いて、インク室形成層を形成した状態を模式的に示す工程断面図である。図７に続いて、フォトマスクを介して露光した状態を模式的に示す工程断面図である。図８に続いて、現像してノズルを形成した状態を模式的に示す工程断面図である。図９のノズルを示す平面図である。図９に続いて、犠牲層を除去してインク流路を形成した状態を模式的に示す工程断面図である。第２実施形態に係るインク吐出ヘッドの製造方法を示す工程断面図で、感光性樹脂材料でサポート層を形成した状態を模式的に示す工程断面図である。図１２に続いて、犠牲層及びサポート層を切削した状態を模式的に示す工程断面図である。図１３に続いて、ノズル層を形成した状態を模式的に示す工程断面図である。図１４に続いて、フォトマスクを介して露光した状態を模式的に示す工程断面図である。図１５に続いて、現像してノズルを形成した状態を模式的に示す工程断面図である。図１６のノズルを示す平面図である。図１６に続いて、犠牲層を除去してインク流路を形成した状態を模式的に示す工程断面図である。従来の製造方法を用いて、現像してノズルを形成した状態を模式的に示す工程断面図である。図１９のノズルを示す平面図である。

（第１実施形態）
以下、本発明に係るインク吐出ヘッドの製造方法について具体化した第１実施形態及び第２実施形態に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。先ず、第１実施形態に係るインク吐出ヘッド１の概略構成について図１及び図１１に基づいて説明する。尚、以下の説明において、図１の上方向、下方向が、それぞれインク吐出ヘッド１の上方向、下方向である。

［インク吐出ヘッド１の概略構成］
図１及び図１１に示すように、インク吐出ヘッド１は、インクを吐出する複数のノズル２が、所定のピッチで一方向に２列に並んで形成されている。断面円形の各ノズル２は、それぞれインク室３に連通している。各インク室３内には、インクを吐出するためのエネルギー発生素子として機能するヒータ５がそれぞれ設けられ、保護膜６が積層されてノズル２に対応する部分に耐キャビテーション膜７が形成されている。

また、一対のインク供給口８が、インク吐出ヘッド１の下面からシリコン製の基板１１の表裏面を貫通して、２列に並んで形成されたインク室３の各列に沿って開口し、各インク室３へインクが供給される。各インク室３に供給されたインクは、ヒータ５の加熱によりその一部が気泡となって、インク室３内のインクを押し出し、ノズル２から吐出される。

図１１に示すように、インク吐出ヘッド１の層構造は、各ヒータ５等が形成された基板１１と、ヒータ５と、インク室部１２とから主に構成されている。インク室部１２は、基板１１の一方の面（例えば、上面）に形成される。インク室部１２は、基板１１から上方に立設されてインク室３を区画するインク流路壁１５と、このインク流路壁１５の上端から横方向に延出されてインク流路１６の天井部を形成するノズル層１７とから構成されている。

インク流路壁１５は各ヒータ５及び各耐キャビテーション膜７を含み、エポキシ樹脂からなる密着層１８を介してヒータ５上に形成された保護膜６に接合されている。また、ノズル層１７に形成された各ノズル２は、ヒータ５の直上に設けられた耐キャビテーション膜７のほぼ真上に設けられている。尚、インク流路壁１５は、ヒータ５及びインク供給口８を全周に渡って囲む態様であっても、一部や一辺が開口した状態で囲む態様であっても、どちらでも差し支えない。

基板１１は、結晶方位が＜１００＞面のシリコンからなる。但し、結晶方位は＜１００＞面に限定されるわけではなく、例えば、＜１１０＞面等の他の結晶方位でもよい。各ヒータ５は、上下に不図示の電極が積層され、基板１１に形成された駆動回路（不図示）から駆動電流が供給され発熱駆動される。

［インク吐出ヘッド１の製造方法］
以下、インク吐出ヘッド１の製造方法を図２乃至図１１に基づいて説明する。
先ず、図２に示すように、シリコン製の基板１１の上に不図示の駆動回路等を形成する。続いて、プラズマＣＶＤ（ＣｈｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて、駆動回路等の上側に、絶縁膜となる酸化シリコン（ＳｉＯ₂）や窒化シリコン（ＳｉＮｘ）を、１μｍ〜５μｍの厚さになるように形成する。また、プラズマＣＶＤ法を用いて、基板１１の裏面の全面に、酸化膜となる酸化シリコン（ＳｉＯ₂）を１μｍ〜５μｍの厚さになるように形成する。

続いて、絶縁膜の上に、スパッタリング法によって、ヒータ５の発熱抵抗体となるタンタルアルミニウム（ＴａＡｌ）を３０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さに形成し、その後、ヒータ５の電極となるアルミ銅（ＡｌＣｕ）を２００ｎｍ〜１０００ｎｍの厚さに形成する。そして、フォトリソグラフィ法によって、タンタルアルミニウム層とアルミ銅層とを予め定められた形状にパターニングする。そして、ドライエッチングによって、タンタルアルミニウム層とアルミ銅層とを同時に配線パターンの形状にする。

その後、フォトリソグラフィ法によって、ヒータ５の配置部分等をパターニングする。そして、ウエットエッチングによって、ヒータ５の配置部分等に対応するアルミ銅層を除去して、ヒータ５の配置部分をパターニングした形状にする。

更に、プラズマＣＶＤ法によって、保護膜６となる窒化シリコン（ＳｉＮｘ）を２００ｎｍ〜１０００ｎｍの厚さに形成する。その後、保護膜６の上に、スパッタリング法によって、耐キャビテーション膜７となるタンタル（Ｔａ）を１００ｎｍ〜５００ｎｍの厚さに形成する。そして、フォトリソグラフィ法によって、タンタル膜及び保護膜６をパターニングした後、ドライエッチングによって、耐キャビテーション膜７を形成すると共に、電極パッドの配置部分に対応する保護膜６を除去する。続いて、ボールバンプ等によって、不図示の電極パッドを形成する。

続いて、保護膜６の上に、例えば、スピンコートによって、密着層１８となるエポキシ樹脂をベースとして感光した部分が残るネガ型レジスト（例えば、日本化薬株式会社製の光硬化エポキシ樹脂ＳＵ−８等である。）を１μｍ〜３μｍの厚さに形成し、加熱（以下、「ベーク」という。）により硬化して接合する。そして、フォトリソグラフィ法によって、密着層１８に対応する予め定められた形状にパターニングした後、ドライエッチング等によりネガ型レジストを除去して、密着層１８を形成する。

次に、図３に示すように、保護膜６及び密着層１８の上に、例えば、スピンコートによって、犠牲層２１となる感光した部分が溶解するポジ型レジスト（例えば、東京応化工業株式会社製のＰＭＥＲやＰ−ＬＡ９００ＰＭ等である。）を２０μｍ〜４０μｍの厚さＨ１に形成し、つまり、インク流路壁１５の厚さＴ１よりも１０μｍ〜２０μｍ程度厚くなるように形成し、ベークにより硬化する。

そして、フォトリソグラフィ法により、ポジ型レジストをインク流路となる形状にパターニングした後、弱アルカリ水溶液で現像して犠牲層２１を形成する。これにより、犠牲層２１の外周部の上端部、つまり、基板１１から離間する離間方向の端部に形成された内側に傾く各テーパ部２１Ａは、インク流路壁１５の厚さＴ１よりも上端部側の位置に形成される。

次に、図４に示すように、犠牲層２１の上に、例えば、スピンコートによって、サポート層２２となる炭化水素系のワックスを犠牲層２１の上端面から１０μｍ〜２０μｍの厚さになるように形成して、真空乾燥、若しくは、約７０℃程度の低温で乾燥し、保護膜６及び密着層１８の全面を覆うように形成する。従って、ワックスで形成されたサポート層２２は犠牲層２１を囲んで、当該犠牲層２１を支持することができる。また、犠牲層２１の外周部の上端部に形成された各テーパ部２１Ａは、確実にサポート層２２内に埋まっている。

次に、図５に示すように、切削による機械加工によって、サポート層２２及び犠牲層２１を上側表面部から基板１１の上側面に接近する接近方向に削除して、当該サポート層２２及び犠牲層２１の厚さをインク流路壁１５の厚さＴ１に等しい厚さに形成する。従って、犠牲層２１の上端面は、インク流路１６の基板１１から離間する離間方向の端部、つまり、インク流路１６の上側方向の天井部に達するまで、基板１１の上側面に接近する接近方向、つまり、下側方向に向かって切削され、各テーパ部２１Ａが削除されて、平坦な面に形成される。

また、犠牲層２１の上端面は、平坦になるように切削によって削除されると共に、ノズル２を基板１１の上側面に対して近づく接近方向へ投影した場合の面積よりも大きな面積を有する平坦面２１Ｂに形成される。例えば、平坦面２１Ｂはノズル２の直径よりも半径方向外側へ１μｍ〜２μｍ大きくなるように形成される。

次に、図６に示すように、ワックスにより形成されたサポート層２２をキシレンやトルエン等の有機溶剤で除去する。これにより、犠牲層２１が、インク流路壁１５の厚さＴ１と等しい厚さに形成されると共に、上端部にノズル２を基板１１の上側面に対して近づく接近方向へ投影した場合の面積よりも大きな面積を有する平坦面２１Ｂが形成される。

次に、図７に示すように、犠牲層２１の上に、例えば、スピンコートによって、ネガ型レジスト（例えば、日本化薬株式会社製の光硬化エポキシ樹脂ＳＵ−８等である。）を犠牲層２１の上端面、つまり、平坦面２１Ｂから１０μｍ〜２０μｍの厚さになるように形成して、ベークにより硬化し、インク流路壁１５及びノズル層１７となるインク室形成層２３を保護膜６及び密着層１８の全面を覆うように形成する。従って、ノズル層１７の厚さＴ２は、犠牲層２１の上端面、つまり、平坦面２１Ｂから１０μｍ〜２０μｍの厚さに形成される。

次に、図８に示すように、フォトマスク２５をインク室形成層２３の上に載置し、紫外線露光を行って、各インク室部１２を構成するインク流路壁１５及びノズル層１７と各ノズル２をパターニングする。このフォトマスク２５は、インク室部１２よりも外側の部分を遮光する遮光部２５Ａと、各ノズル２に対応する部分を遮光する円形の遮光部２５Ｂとから構成されている。また、光透過部分の露光量は、インク室形成層２３を形成するネガ型レジストの全厚さ（Ｔ１＋Ｔ２）が感光する露光量以上である。

これにより、インク室形成層２３の各遮光部２５Ｂに対応する部分、つまり、各ノズル２に対応する部分は、紫外線が遮光され、感光されない。また、インク室形成層２３の各遮光部２５Ｂの外周に対応する部分から、遮光部２５Ａの内側に対応する部分までは、犠牲層２１及び密着層１８に達する深さまで紫外線によって感光される。更に、インク室形成層２３の遮光部２５Ａに対応する部分は、紫外線が遮光され、感光されない。

次に、図９及び図１０に示すように、インク室形成層２３をキシレンを用いて現像した後、１００℃前後でベークすることによって、犠牲層２１を囲んでインク室３を区画するインク流路壁１５、及びこのインク流路壁１５と犠牲層２１との上側にノズル層１７が形成される。また、ノズル層１７には、犠牲層２１の上端部に形成された平坦面２１Ｂの上側に、各ノズル２が形成される。

従って、基板１１の上面に、インク流路壁１５及びノズル層１７から構成されたインク室部１２が形成される。また、各ノズル２の基板１１側の下端部は、全周に渡って犠牲層２１の上端部に形成された平坦面２１Ｂ上に位置しているため、各ノズル２の円形断面の半径方向への歪みを低減することができる。

次に、基板１１の下面の酸化膜上に、例えば、スピンコートによって、ポジ型レジスト（例えば、東京応化工業株式会社製のＰＭＥＲやＰ−ＬＡ９００ＰＭ等である。）を１μｍ〜３μｍの厚さに形成し、ベークにより硬化する。そして、フォトリソグラフィ法により、ポジ型レジストをインク供給口８に対応する形状にパターニングした後、現像し、酸化膜をドライエッチング等によってインク供給口８に対応する形状にパターニングした後、ポジ型レジストを除去する。

続いて、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液やテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）水溶液等のアルカリ溶液を用いたウエットエッチングによって、酸化膜から基板１１の上面に向かって異方性エッチング（化学的エッチング）を行う。基板１１の異方性は＜１００＞又は＜１１０＞であるため、基板１１の裏面から進行する異方性エッチングは、基板１１の上面に形成された犠牲層２１に容易に到達し、インク供給口８が形成される。

その後、図１１に示すように、全体をアセトンやプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）等の有機溶剤に浸すことによって、犠牲層２１を有機溶剤に溶解させ、インク供給口８から流出させて除去し、乾燥する。これにより、インク室部１２内に、各インク室３及び各インク室３とインク供給口８とを連通するインク流路１６が形成される。その後、基板１１をダイシングソーなどによって切断分離することによって、インク吐出ヘッド１がチップ化される。

以上詳細に説明した通り、第１実施形態に係るインク吐出ヘッド１の製造方法では、犠牲層２１は、基板１１のヒータ５が設けられる上面（一方の面）から離間する離間方向の端部、つまり、上側方向の端部が、インク流路１６の上側方向の天井部に達するまで、基板１１の上側面に近づく接近方向、つまり、下側方向に向かってサポート層２２と共に切削される。そして、犠牲層２１の上端部には、ノズル２を基板１１の上側面に対して近づく接近方向へ投影した場合の面積よりも大きな面積を有する平坦面２１Ｂが形成される。

これにより、ノズル層１７に形成された各ノズル２のインク流路１６側の下端部を、全周に渡って犠牲層２１の上端部に形成された平坦面２１Ｂ内に位置させることができ、各ノズル２の円形断面の半径方向への歪みを低減することができる。従って、各ノズル２の円形断面の精度を向上させて、インクの吐出性能を安定化させ、印字品質の高精度化を図ることができる。

また、犠牲層２１は、ワックスにより形成されたサポート層２２によって囲まれて支持された状態で、サポート層２２及び犠牲層２１が上側表面部から基板１１の上側面に接近する接近方向に切削されるため、犠牲層２１の倒れや傾きを防止することができると共に、犠牲層２１の一部分が欠損することを防止することができる。

また、ワックスにより形成されたサポート層２２を除去した後に、ネガ型レジストによってインク流路壁１５及びノズル層１７となるインク室形成層２３が形成される。これにより、ネガ型レジストによってインク流路壁１５及びノズル層１７を同時に形成することが可能となり、成膜精度やヒータ５とノズル２との位置精度の高精度化を図ることができると共に、製造工程の時間の短縮化を図ることができる。

更に、サポート層２２及び犠牲層２１を上側表面部から基板１１の上側面に接近する接近方向に切削により削除するため、研磨・研削によりサポート層２２及び犠牲層２１を削除する場合と比較して、工具の砥粒粉が犠牲層２１に混入することを防止でき、犠牲層２１の平坦面２１Ｂにおける平坦度の向上を図ることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るインク吐出ヘッド３１について図１２乃至図１８に基づいて説明する。尚、以下の説明において上記図１乃至図１１の第１実施形態に係るインク吐出ヘッド１の構成等と同一符号は、第１実施形態に係るインク吐出ヘッド１の構成等と同一あるいは相当部分を示すものである。

第２実施形態に係るインク吐出ヘッド３１の構成及び製造方法は、第１実施形態に係るインク吐出ヘッド１の構成及び製造方法とほぼ同じである。但し、図１２及び図１３に示すように、第２実施形態に係るインク吐出ヘッド３１の製造方法は、ワックスによって形成されるサポート層２２に替えて、感光性樹脂材料（例えば、ネガ型レジストである。）によってサポート層３２を形成する点で異なっている。

（インク吐出ヘッド３１の製造方法）
図１２に示すように、インク流路壁１５の厚さＴ１よりも１０μｍ〜２０μｍ程度厚くなるように形成された犠牲層２１の上に、例えば、スピンコートによって、サポート層３２となるネガ型レジスト（例えば、日本化薬株式会社製の光硬化エポキシ樹脂ＳＵ−８等である。）を犠牲層２１の上端面から１０μｍ〜２０μｍの厚さになるように形成して、ベークにより硬化し、保護膜６及び密着層１８の全面を覆うように形成する。従って、ネガ型レジストで形成されたサポート層３２は犠牲層２１を囲んで、当該犠牲層２１を支持することができる。また、犠牲層２１の外周部の上端部に形成された各テーパ部２１Ａは、確実にサポート層３２内に埋まっている。

次に、図１３に示すように、切削による機械加工によって、サポート層３２及び犠牲層２１を上側表面部から基板１１の上側面に接近する接近方向に削除して、当該サポート層３２及び犠牲層２１の厚さをインク流路壁１５の厚さＴ１に等しい厚さに形成する。従って、犠牲層２１及びサポート層３２の上端面は、インク流路１６の基板１１から離間する離間方向の端部、つまり、インク流路１６の上側方向の天井部に達するまで、基板１１の上側面に接近する接近方向、つまり、下側方向に向かって切削され、各テーパ部２１Ａが削除されて、平坦な面に形成される。

次に、図１４に示すように、犠牲層２１及びサポート層３２の上に、例えば、スピンコートによって、ネガ型レジスト（例えば、日本化薬株式会社製の光硬化エポキシ樹脂ＳＵ−８等である。）を犠牲層２１の上端面、つまり、平坦面２１Ｂから１０μｍ〜２０μｍの厚さになるように形成して、ベークにより硬化し、ノズル層３３を当該犠牲層２１及びサポート層３２の全面を覆うように形成する。従って、ノズル層３３の厚さＴ３は、犠牲層２１の上端面、つまり、平坦面２１Ｂから１０μｍ〜２０μｍの厚さに形成される。

次に、図１５に示すように、フォトマスク２５をノズル層３３の上に載置し、紫外線露光を行って、各インク室部１２を構成するサポート層３２及びノズル層３３と各ノズル２をパターニングする。このフォトマスク２５は、インク室部１２よりも外側の部分を遮光する遮光部２５Ａと、各ノズル２に対応する部分を遮光する円形の遮光部２５Ｂとから構成されている。また、光透過部分の露光量は、ネガ型レジストで形成されたサポート層３２及びノズル層３３の全厚さ（Ｔ１＋Ｔ３）が感光する露光量以上である。

これにより、ノズル層３３の各遮光部２５Ｂに対応する部分、つまり、各ノズル２に対応する部分は、紫外線が遮光され、感光されない。また、サポート層３２及びノズル層３３の各遮光部２５Ｂの外周に対応する部分から、遮光部２５Ａの内側に対応する部分までは、犠牲層２１及び密着層１８に達する深さまで紫外線によって感光される。更に、サポート層３２及びノズル層３３の遮光部２５Ａに対応する部分は、紫外線が遮光され、感光されない。

次に、図１６及び図１７に示すように、ノズル層３３及びサポート層３２をキシレンを用いて現像した後、１００℃前後でベークすることによって、犠牲層２１を囲んでインク室３を区画するインク流路壁１５、及びこのインク流路壁１５と犠牲層２１との上側にノズル層３３が形成される。また、ノズル層３３には、犠牲層２１の上端部に形成された平坦面２１Ｂの上側に、各ノズル２が形成される。

従って、基板１１の上面に、インク流路壁１５及びノズル層３３から構成されたインク室部１２が形成される。また、各ノズル２の基板１１側の下端部は、全周に渡って犠牲層２１の上端部に形成された平坦面２１Ｂ上に位置しているため、各ノズル２の円形断面の半径方向への歪みを低減することができる。

その後、図１８に示すように、全体をアセトンやプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）等の有機溶剤に浸すことによって、犠牲層２１を有機溶剤に溶解させ、インク供給口８から流出させて除去し、乾燥する。これにより、インク室部１２内に、各インク室３及び各インク室３とインク供給口８とを連通するインク流路１６が形成される。その後、基板１１をダイシングソーなどによって切断分離することによって、インク吐出ヘッド３１がチップ化される。

以上詳細に説明した通り、第２実施形態に係るインク吐出ヘッド３１の製造方法では、犠牲層２１は、基板１１のヒータ５が設けられる上面（一方の面）から離間する離間方向の端部、つまり、上側方向の端部が、インク流路１６の上側方向の天井部に達するまで、基板１１の上側面に近づく接近方向、つまり、下側方向に向かってサポート層３２と共に切削される。そして、犠牲層２１の上端部には、ノズル２を基板１１の上側面に対して近づく接近方向へ投影した場合の面積よりも大きな面積を有する平坦面２１Ｂが形成される。

これにより、ノズル層３３に形成された各ノズル２のインク流路１６側の下端部を、全周に渡って犠牲層２１の上端部に形成された平坦面２１Ｂ内に位置させることができ、各ノズル２の円形断面の半径方向への歪みを低減することができる。従って、各ノズル２の円形断面の精度を向上させて、インクの吐出性能を安定化させ、印字品質の高精度化を図ることができる。

また、犠牲層２１は、ネガ型レジストにより形成されたサポート層３２によって囲まれて支持された状態で、サポート層３２及び犠牲層２１が上側表面部から基板１１の上側面に接近する接近方向に切削されるため、犠牲層２１の倒れや傾きを防止することができると共に、犠牲層２１の一部分が欠損することを防止することができる。

また、サポート層３２をインク流路壁１５として用いて、該サポート層３２の上側にノズル層３３を形成するため、サポート層３２の除去工程を行うことなく、ノズル層３３を形成でき、製造工程の時間の短縮化を図ることができる。また、ネガ型レジストによってサポート層３２及びノズル層３３を形成した後、露光、現像することが可能となり、成膜精度やヒータ５とノズル２との位置精度の高精度化を図ることができると共に、製造工程の時間の短縮化を図ることができる。

更に、サポート層３２及び犠牲層２１を上側表面部から基板１１の上側面に接近する接近方向に切削により削除するため、研磨・研削によりサポート層３２及び犠牲層２１を削除する場合と比較して、工具の砥粒粉が犠牲層２１に混入することを防止でき、犠牲層２１の平坦面２１Ｂにおける平坦度の向上を図ることができる。

尚、本発明は前記第１実施形態及び第２実施形態に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。

例えば、第２実施形態に係るインク吐出ヘッド３１において、ネガ型レジストで形成されたサポート層３２に替えて、インク流路壁１５の厚さＴ１よりも１０μｍ〜２０μｍ程度厚くなるように形成された犠牲層２１の上に、例えば、スピンコートによって、サポート層３２となる非感光性樹脂材料である熱可塑性エポキシ樹脂を犠牲層２１の上端面から１０μｍ〜２０μｍの厚さになるように形成して、ベークにより硬化し、保護膜６及び密着層１８の全面を覆うように形成してもよい。そして、切削による機械加工によって、サポート層３２及び犠牲層２１を上側表面部から基板１１の上側面に接近する接近方向に削除して、当該サポート層３２及び犠牲層２１の厚さをインク流路壁１５の厚さＴ１に等しい厚さに形成するようにしてもよい。

これにより、上記第２実施形態に係るインク吐出ヘッド３１の製造方法の奏する効果に加えて、サポート層３２として感光性樹脂材料だけでなく非感光性樹脂材料も用いることが可能となり、インク流路壁１５と基板１１との密着性の更なる向上を図ることができると共に、製造コストの削減化を図ることができる。

１、３１、１０１インク吐出ヘッド
２、１０８ノズル
３インク室
５、１０３ヒータ
１１、１０２基板
１２インク室部
１５、１０６インク流路壁
１６インク流路
１７、３３、１０７ノズル層
２１、１０５犠牲層
２１Ａ、１０５Ａテーパ部
２１Ｂ平坦面
２２、３２サポート層

Claims

インク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が一方の面に設けられた板状の基板を準備する準備工程と、
前記一方の面のインク流路となる部分に、犠牲層を形成すると共に、前記犠牲層の前記一方の面から離間する離間方向の端部に形成されるテーパ部が前記インク流路の前記離間方向における端部よりも前記一方の面から離間するように形成する犠牲層形成工程と、
前記犠牲層の前記離間方向の端部が前記インク流路の前記離間方向の端部に達するまで、前記犠牲層を前記一方の面に近づく接近方向に削除して、インクを吐出するノズルを前記一方の面に対して前記接近方向に投影した場合の面積よりも大きな面積を有する平坦面を当該犠牲層の前記離間方向の端部に形成する犠牲層削除工程と、
前記犠牲層削除工程の後に、インクを収容するインク室を区画するインク流路壁及び前記インク流路壁の前記離間方向側に設けられるノズル層を、前記犠牲層を囲んで形成するインク室部形成工程と、
前記インク室部形成工程の後に、少なくとも前記ノズル層を露光し現像することによって前記ノズル層に前記ノズルを形成するノズル形成工程と、
前記ノズル形成工程の後に、前記犠牲層を除去する犠牲層除去工程と、
を備えたことを特徴とするインク吐出ヘッドの製造方法。
前記犠牲層形成工程の後に、前記犠牲層を囲んで支持するサポート層を形成するサポート層形成工程を備え、
前記犠牲層削除工程において、前記サポート層の前記離間方向の端部及び前記犠牲層の前記離間方向の端部を削除することを特徴とする請求項１に記載のインク吐出ヘッドの製造方法。
前記犠牲層削除工程の後に、前記サポート層を除去するサポート層除去工程を備え、
前記サポート層除去工程で前記サポート層を除去した後に、前記インク室部形成工程を行うことを特徴とする請求項２に記載のインク吐出ヘッドの製造方法。
前記犠牲層削除工程の後に、前記インク室部形成工程で前記サポート層を前記インク流路壁として用いて、前記サポート層の前記離間方向側に前記ノズル層を形成することを特徴とする請求項２に記載のインク吐出ヘッドの製造方法。
前記犠牲層削除工程は、切削により行われることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載のインク吐出ヘッドの製造方法。