JP2017064930A - 液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】液体吐出ヘッドにおいて吐出エネルギー発生素子とオリフィスプレートの吐出口面との距離の変動を低減する。【解決手段】基板1の表面上に型部31と、型部31に隣接した土台部32を含む複数の土台部を形成し、型部および土台部の表面を被覆するように液状の樹脂組成物を塗布して被覆樹脂層23を形成する。土台部の一端部とこれに隣接する型部との間隔をδ1、土台部の間隔をδ2、吐出口の中心と土台部の他端部との距離をL、土台部の表面と型部の表面との間に生じる段差の高さをΔH、被覆樹脂層の厚さをH2としたとき、土台部をδ2≦30μmとする場合には、δ1≦30μm、かつΔH=0μmまたはH2/ΔH≧3の関係を満たすように土台部および被覆樹脂層を形成し、土台部をδ2>30μmとする場合には、δ1≦30μm、L≧300μm、かつΔH=0μmまたはH2/ΔH≧3の関係を満たすように土台部および被覆樹脂層を形成する。【選択図】図5

Description

本発明は、吐出口から液体を吐出する液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
インクジェット方式の記録装置に用いられる液体吐出ヘッドには、液体を吐出するための吐出エネルギー発生素子等が設けられたシリコンなどからなる基板上に、複数の吐出口および流路が形成されたオリフィスプレートが設けられている。この液体吐出ヘッドの製造方法としては、基板上に溶解可能な樹脂層によって流路形成用の型となるパターンを形成し、そのパターン上にオリフィスプレートとなる被覆樹脂層を形成した後、パターンを溶解・除去して流路を形成する方法が知られている。
特許文献1には、上記のような製造方法において、被覆樹脂を塗布してオリフィスプレートを形成するに先立ち、基板上に流路を形成するための型部を形成すると共に、その型部の周囲に土台部を形成する技術が開示されている。このように、流路となる型部の周囲に土台部を形成することにより、被覆樹脂を塗布した際に、流路となる型部と基板表面との段差に沿って、被覆樹脂層の膜厚が低下するのを抑制することが可能となる。このため、特許文献1に開示の製造方法によれば、吐出エネルギー発生素子とオリフィスプレートの吐出口面との距離(以下、OH距離と称す)の低下、および極端なオリフィスプレート厚の薄化が抑制される。従って、土台部を形成しない場合に比べ、液体吐出ヘッドの信頼性を向上させることができる。
特開2007−216630号公報
しかしながら、流路となる型部の外周部に土台部を設ける場合、配置される土台部の位置、および土台部の幅によっては、吐出口の配列方向におけるOH距離のばらつきが十分に改善されないことがある。例えば、特許文献1に図示されるように、流路の型部と土台部とに広い間隙がある場合や土台部の幅が狭い場合には、吐出口と段差が近距離に位置するため、OH距離のバラツキが顕著になる。特に、基板上にオリフィスプレートとなる樹脂をスピンコートした場合、スピン伸展方向に沿った段差の周辺において、オリフィスプレートとなる樹脂層の膜厚にばらつきが生じることがある。
本発明は、液体吐出ヘッドにおいて、吐出エネルギー発生素子とオリフィスプレートの吐出口面との距離の変動を低減することを目的とする。
本発明は、液体を吐出する吐出口および該吐出口に連通する流路を有するオリフィスプレートを基板の表面に形成した液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記基板の表面上に、前記流路を形成するための型部と、該型部に隣接した土台部を含む複数の土台部を形成する第1の工程と、前記基板の表面上に、前記型部の表面、および前記土台部の表面を被覆するように液状の樹脂組成物を塗布することによって前記オリフィスプレートを形成するための被覆樹脂層を形成する第2の工程と、を備え、前記基板の表面と平行方向において、前記土台部の一端部とこれに隣接する前記型部との間隔をδ1、前記土台部の間隔をδ2、前記吐出口の中心と前記土台部の他端部との距離をLとし、前記基板の表面と垂直方向において、前記土台部の表面と前記型部の表面との間に生じる段差の高さをΔH、前記被覆樹脂層の厚さをH2としたとき、前記土台部をδ2≦30μmとなるように形成する場合には、δ1≦30μm、かつΔH=0μmまたはH2/ΔH≧3の関係を満たすように前記土台部および前記被覆樹脂層を形成し、前記土台部をδ2>30μmとなるように形成する場合には、δ1≦30μm、L≧300μm、かつΔH=0μmまたはH2/ΔH≧3の関係を満たすように前記土台部および前記被覆樹脂層を形成することを特徴とする。
本発明によれば、液体吐出ヘッドにおいて、吐出エネルギー発生素子とオリフィスプレートの吐出口面との距離の変動を低減減することが可能になり、液体吐出ヘッドの信頼性を向上させることが可能になる。
本発明に係る製造方法により製造される液体吐出ヘッドの一部を示す図である。 第1の実施形態により製造される液体吐出ヘッドの模式的平面図である。 本発明に用いられるウエハを示す平面図である。 第1の実施形態における各製造工程を模式的に示す縦断側面図である。 液体吐出ヘッドの一部を模式的に示す縦断側面図である。 第1の実施形態における第1、第2のパターンを示す模式的平面図である。 第2の実施形態における各製造工程を模式的に示す縦断側面図である。 第2の実施形態により製造される液体吐出ヘッドの模式的平面図である。 第3の実施形態における各製造工程を模式的に示す縦断側面図である。 本発明の他の実施形態を模式的に示す縦断側面図である。 実施例1における各製造工程を示す縦断側面図である。 液体吐出ヘッドにおける土台部と型部との位置関係を示す縦断側面図である。
以下、本発明の実施形態を説明する。
(第1の実施形態)
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の第1の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図1は、本実施形態の製造方法によって製造される液体吐出ヘッドの一部を示す図であり、図1(a)は液体を吐出する吐出口5が形成された液体吐出ヘッド10の吐出口面10aを模式的に示す平面図である。また、図1(b)は図1(a)のIA−IA’線断面を示す斜視図である。液体吐出ヘッド10は、インク等の液体を吐出するためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子2が配置されたシリコン基板(以下、単に基板という)1を有している。また、基板1には液体を供給する共通液室3が設けられている。基板1の表面(図1(b)における上面)には、流路形成部材4が設けられている。
流路形成部材4には、吐出エネルギー発生素子2と対向する位置に形成された吐出口5と、複数の吐出口に対応して設けられた複数の流路7と、複数の流路7を共通液室3に個別に連通させる複数の液体供給口6とが形成されている。そして共通液室3に供給された液体は、液体供給口6を経て流路7に達し、吐出口5内に充填される。なお、本実施形態における流路形成部材4は、液体供給口6から各吐出口5に連通する個別の流路7を形成する壁7aと、吐出口5が設けられたオリフィプレートとを分割して形成したものとなっている。
図2は本実施形態により製造されるチップ化された液体吐出ヘッドの全体構成を示す平面図である。図示のように、1つのチップ化された液体吐出ヘッド10の中には、図1で示した吐出口列51がx方向において複数列(図では4列)並設されている。これらの吐出口列51を含んだチップ101が、図3に示すようにウエハ100内に複数配列されている。なお、図1および図2において、y方向は各吐出口列51における吐出口5の配列方向を示している。
次に、上記構成を有する液体吐出ヘッド10の製造方法を、図4を用いて説明する。図4(a)〜(f)は第1の実施形態における各製造工程を模式的に示す縦断側面図であり、図2のIIA−IIA’線に沿った位置で切断した状態を示している。基板1の表面上には、第1の層21である感光性樹脂層を設け、マスク41を介して感光波長の光42を照射し(図4(a))、流路7を形成するための型部となる第1のパターン31を形成する(図4(b))。
第1の層21である感光性樹脂としては、例えば、ポリメチルイソプロペニルケトン、ポリビニルケトン等の主鎖分解型のポジ型感光性樹脂が挙げられる。また、メタクリル酸エステルを主成分とする高分子の主鎖分解型ポジ型感光性樹脂も挙げられる。例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート等のホモポリマー、メタクリル酸メチルとメタクリル酸、アクリル酸、グリシジルメタクリレート、フェニルメタクリレート等との共重合体を挙げることができる。
次に、基板1および第1のパターン31の上に感光性樹脂を塗布し、第2の層であるネガ型の感光性の樹脂層22を形成する。この後、マスク41を介して感光波長の光42を照射し(図4(c))、第1のパターン31上に塗布された感光性樹脂を除去することにより、土台部となる第2のパターン32が形成される(図4(d))。第2の層22となる感光性樹脂としては、例えば光酸発生剤を含んだ化学増幅型のネガ型感光性樹脂が挙げられる。第2のパターン32は複数あり、土台部となる。このようにして、基板1の表面上に、流路を形成するための型部と、型部に隣接した土台部とを形成する。
次に、前記土台部となる第2のパターン32上に、型部の表面および土台部の表面を被覆するように液状の樹脂組成物を塗布し、オリフィスプレートとなる第3の層(被覆樹脂層)23を形成する。この後、マスク41を介して感光波長の光42を照射し(図4(e))、光42が照射されていない部分を除去することにより、吐出口5が形成される(図4(f))。樹脂組成物としては、感光性樹脂を含有した感光性樹脂組成物が挙げられる。第3の層23である感光性樹脂としては、例えば光酸発生剤を含んだ化学増幅型のネガ型感光性樹脂が挙げられる。この第3の層23に用いられる樹脂は、第2の層22と溶媒量のみが異なる類似の構成材料を含んだものとなっている。
次に、液体吐出ヘッド10の裏面側(図1および図4における下面側)から、共通液室3を形成するためにSi異方性エッチングを行う。さらに、独立した液体供給口6を形成するためにドライエッチングを行うことにより型部31を除去した後、キュア工程を行う。これにより、図1(b)に示す構成を有する液体吐出ヘッド10が製造される。
上記のように、本実施形態では、第2パターン31の位置および幅とOH距離(吐出エネルギー発生素子2と吐出口面10aとの距離)のばらつきを低減するため、流路7を形成するための型部31の側部に土台部となる第2のパターン32を形成している。但し、土台部となる第2のパターン32の形成位置および幅によっては、OH距離のばらつきが十分に低減できない、あるいはOH距離のばらつきが増大することがある。そこで、さらに本実施形態では土台部となる第2のパターン32の形成位置および幅を、OH距離のばらつきを抑制し得るように設定している。
ここで、液体吐出ヘッド10におけるOH距離のばらつきの発現について図5を用いて説明する。図5は、図3に示すウエハ100の直径方向に配置された複数のチップ(図3の斜線にて示すチップ)の中の一つのチップにおいて第3の層23である感光性樹脂が塗布された直後の状態を示している。なお、この図5は図2のIIB−IIB’線断面に対応している。
スピンコートによって液状の樹脂組成物を塗布した場合、図5(a)〜(d)に示すように、塗布された樹脂組成物の表面(図中、上面)には、スピン中の乾燥分布に依存してストライエーションが発生する。このストライエーションと称する現象は、スピン伸展方向(図5の紙面と直交する方向)に沿って筋状に膜厚が変動する現象である。図中、Stはこのストライエーションによって形成される凹凸を示している。また、スピン伸展方向に対して平行な段差がある基板に対してスピンコートを行った場合には、ストライエーションによる凹凸Stが増幅されるという現象が発生する。この状態を図5(a)に示す。図5(a)に示す基板1には、流路7を形成するための型部31のみが形成され、土台部32が形成されておらず、基板1の表面と型部31との間に段差部Dが形成されている。
この基板1に対して液状の樹脂組成物が塗布された場合、塗布当初は、段差部Dのエッジを被覆する被覆樹脂層の厚みが薄くなる。このため、エッジを被覆している樹脂組成物の固形分濃度が乾燥によって局所的に増加して表面張力が増大し、液体を引っ張る方向(図5の矢印Fに示す方向)に、樹脂組成物中の樹脂のマクロ的な流動が起こる。その結果、塗布された樹脂組成物のうち、段差部Dのエッジを覆う範囲R1では、ストライエーションにより形成された凹凸Stがさらに増幅されてSt1に示すようになり、被覆樹脂層の膜厚が大きく変動する。そして、段差部Dが吐出口5に近い位置に存在する場合には、前述のような樹脂の大きな膜厚変動の影響が吐出口5にまで達し、OH距離にばらつきを生じさせることとなる。
一方、本実施形態では、基板1上の段差部Dとなる型部(第1のパターン)31に対し、土台部となる第2のパターン32の形成位置および厚さを以下のように設定することで、基板1上に塗布された樹脂の膜厚変動を抑制している。
まず、基板1の表面と平行方向において、第1のパターン31と第2のパターン32との距離δ1(図5(b))、即ち、土台部の一端部とこれに隣接する型部との間隔δ1を30μm以内に設定している。ここでの土台部の一端部とは、土台部の端部のうち型部に最も近い端部である。このとき、第2のパターン32は、図6に示すように、隣接する吐出口列51の流路7を形成するための型部となる第1のパターン31の近傍まで延在する幅広(300μm以上)のパターンとする。また、基板1上に形成される第1のパターン31が図5(c)に示すように、途中で途切れる場合には、その途切れたパターンの間隔δ2、即ち土台部の間隔δ2が30μm以内となるようにする。但し、途切れたパターンの間隔δ2を30μm以上にする必要がある場合には、段差で発生する膜厚変動の影響が吐出口5にまで及ぶことを抑制する為に、吐出口5の中心から土台部の他端部(段差部)までの距離L(図5(c))を300μm以上に設定する。ここでの土台部の他端部とは、上記一端部と反対側の端部である。なお、図5(b)では、第2のパターン32の表面(図中、上面)の高さが、第1のパターン31の表面と同一の高さになるような厚さで形成される場合を示している。高さとは、基板1の表面と垂直方向における高さである。この場合、ΔH=0μmとなる。
このように、土台部となる第2のパターン32を、流路7を形成するための型部となる第1のパターン31に近接させることにより、第1のパターン31と第2のパターン32とは、連続した平面に近い状態となる。即ち、第3の層23を形成する液状の樹脂が塗布された場合にも、その樹脂は両パターンの僅かな間隙に侵入するのみであり、第1のパターン31のエッジにおいて薄くなることが抑制され、両パターンの上に塗布された被覆樹脂層の高さ(膜厚)には殆ど影響しない。従ってスピンコートによってストライエーションが生じたとしても、そのストライエーションによる凹凸Stが第1のパターン31のエッジにおいて増幅されることが抑制され、被覆樹脂層である第3の層23の膜厚を図5(b)に示すように略均一に形成できる。これにより、OH距離の変動を軽減することができる。
また、流路7を形成るための型部となる第1のパターン31と土台部となる第2のパターン32との高さは、図5(b)に示すように同一であることが好ましい。但し、図5(d)に示すように、第1のパターン31の表面と第2のパターン32の表面との間に、段差(基板1の表面方向における高さの差)を形成することが求められる場合もある。この場合には、上記のように第1のパターン31と第2のパターン32との間に生じる段差の高さΔHと、オリフィスプレート厚H2との関係をH2/ΔH≧3とする。これによれば、段差の高さΔHが形成される場合にも、それより3倍以上の厚さで被覆樹脂層が形成されることとなり、段差の高さΔHが膜厚に大きく影響することはなくなり、OH距離の変動を抑制することができる。
以上のことをまとめると、土台部をδ2≦30μmとなるように形成する場合には、δ1≦30μm、かつΔH=0μmまたはH2/ΔH≧3の関係を満たすように土台部および被覆樹脂層を形成する。一方、土台部をδ2>30μmとなるように形成する場合には、δ1≦30μm、L≧300μm、かつΔH=0μmまたはH2/ΔH≧3の関係を満たすように土台部および被覆樹脂層を形成する。本実施形態によれば、段差が形成された基板1上に流路形成部材4を形成するための液状の樹脂が塗布された場合にも、流路形成部材4の膜厚変動を抑制することができ、吐出性能および耐久性に優れた液体吐出ヘッドを製造することが可能になる。また、均一な膜厚の樹脂によって基板1上に形成された配線および電気回路を保護することが可能となるため、液体耐久性および信頼性に優れた液体吐出ヘッド10を得ることができる。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態を、図7および図8を参照しつつ説明する。なお、図7は図8に示す液体吐出ヘッドのVII−VII’線に沿った位置で切断した状態を示す模式的断面図、図8はこの第2の実施形態によって製造される液体吐出ヘッド10を示す平面図である。なお、図7において、図4に示したものと同一もしくは相当部分には同一符号を付す。
この第2の実施形態は、オリフィスプレートとなる第3のパターン53を形成する際の硬化収縮力によって基板1が変形するのを防止するための部分(変形防止部分)を設けることを特徴とする。具体的には、流路形成部材4を形成するための第2のパターン32を形成した後、第3のパターン53を形成する工程において、吐出口5の形成と同時に複数の吐出口列51の間に、変形防止部分として第3のパターンを貫通するスリット(貫通部)18を形成する。また、基板1上に流路7を形成するための型部となる第1のパターン31および土台となる第2のパターン32を形成する工程(図7(a)〜(d))は、上記第1の実施形態における工程(図4(a)〜(d))と同様である。従って、この第2の実施形態においても、第1の実施形態と同様に第3のパターン53を形成するための第3の層23の膜厚は均一に形成される。
第3の層23に吐出口5およびスリット18を形成する工程には、マスク41aを用いる。マスク41aには、吐出口5を形成するためのパターンと、スリット18を形成するパターンとが形成されている。このマスク41aを介して感光波長の光42を第3の層23に照射し(図7(e))、光が照射された樹脂を除去することによって複数の吐出口5と、それらの吐出口5からなる複数の吐出口列51の間に複数のスリット18が形成される(図7(f)、図8参照)。これにより、本実施形態における第3のパターン53が形成される。この後、基板1の裏面にインクを供給するための共通液室3を形成することで、図1および図8に示す構成を備えた液体吐出ヘッド10が製造される。
以上のように、この第2の実施形態では、オリフィスプレートとなる第3のパターン53にスリット18が形成されるため、第3のパターン53を形成する樹脂の硬化収縮力はスリット18によって分散され、基板1に作用する力は低減される。このため、樹脂の硬化収縮による基板1の変形を抑制することが可能となり、より確実にOH距離のばらつきを抑制することができる。また、この第2の実施形態においても、上記第1の実施形態と同様に均一な膜厚の樹脂によって基板1の配線および電気回路を保護することが可能となるため、液体耐久性および信頼性に優れた液体吐出ヘッド10を得ることができる。
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態を、図9を参照しつつ説明する。図9は図2のIIA−IIA’に沿って切断した状態を示す模式的断面図である。この第3の実施形態では、土台となる第2のパターン32と基板1との密着性を確保するために密着助剤を塗布して密着層24を形成する処理を行う。具体的には、上記第1の実施形態と同様に、基板1上に第1の層21である感光性の樹脂層21を設け、マスク41を介して感光波長の光42を照射し(図9(a))、流路7を形成するための型部となる第1のパターン31を形成する(図9(b))。第1の層21である感光性樹脂は、第1の実施形態と同様の樹脂を用いることができる。
図9(b)に示すように基板1上に流路7を形成するための型部となる第1のパターン31を形成した後、基板1の表面(図中、上面)と第1のパターン31の表面に密着助剤を塗布して密着層24を形成する(図9(c))。この密着層24は、図9(d)および(e)に示す工程によって形成される第2のパターン32と基板1との密着性を向上するためのものである。密着助剤としては、シラン剤を含むエタノール溶液が挙げられる。
次いで、ネガ型の感光性樹脂層を塗布することにより、土台部を形成するための第2の層22を形成し、マスク41を介して感光波長の光42を照射し(図9(d))、土台部となる第2のパターン32を形成する(図9(e))。第2の層22である感光性樹脂についても、第1の実施形態と同様の樹脂を用いることができる。また、土台部となる第2のパターン32については、第1実施形態に記載した配置、膜厚の条件を満たすように形成する。
次いで、オリフィスプレートとなる第3の層23を形成し、マスク41を介して感光波長の光42を照射し(図9(f))、現像によって吐出口5を形成する(図9(g))。なお、第3の層23を形成する前に密着助剤を塗布した場合には、土台部となる第2のパターン32の硬化が不十分であったとすると、第2のパターン32が密着助剤に含まれる溶媒により若干溶解し、膜厚の均一性が損なわれることがある。このため、本実施形態では、第3の層23の形成直前には、密着助剤は塗布していない。このようにして、オリフィスプレートである第3のパターン33を形成する。
次いで、裏面にインクを供給するための共通液室3を形成するために、Si異方性エッチング、及び液体供給口6を形成するためにドライエッチングを行い、流路7を形成するための型部31を除去した後にキュア工程を行う。これにより、図1に示す構成を有する液体吐出ヘッド10を製造することができる。
以上のように、この第3の本実施形態によれば、密着層24を基板1上に形成するようにしたため、基板1と第2のパターン32との密着性が向上し、より耐久性および信頼性に優れた液体吐出ヘッドを製造することができる。また、この第3の実施形態においても、第1の実施形態と同様に均一な膜厚の樹脂を形成することが可能なため、OH距離のばらつきを抑制することができる。
(他の実施形態)
上記各実施形態では、第1のパターン31を形成することによって型部を形成し、その後、第2のパターン32を形成することによって土台部を形成するようにしたが、第1のパターン31によって、型部と土台部とを同時に形成するようにしてもよい。例えば、図10(a)に示すように、基板1の表面に感光性樹脂にて第1の樹脂層21を形成し、図10(b)に示すようにマスク41bを介して露光を行なった後、現像によって不要な樹脂を除去する。このようにして第1のパターン31を形成することにより、流路7を形成するための型部71と土台部72とを同時に形成することができる。
さらに、電気配線等によって基板1上に高さの異なる領域が存在する場合には、領域毎に土台部の膜厚を変更することにより、オリフィスプレートを形成するための被覆樹脂層における膜厚変動を抑制することが可能になる。また、隣接する型部の間に分割して土台部を形成する場合、その分割された土台部を、それぞれ異なる厚さに形成することも可能である。
また、上記各実施形態では、スピンコートによって樹脂を塗布する場合を例にとり説明した。しかし、スピンコート以外の方法によって樹脂を塗布する場合にも、基板上に形成されている段差によって膜厚変動が生じる可能性がある。この場合にも本発明に係る製造方法を実施することによって、段差を覆うように塗布した被覆樹脂層の膜厚変動を抑制することができる。
なお、上記実施形態の第1、第2および第3の層の形成に用いられる樹脂材料は、液体吐出ヘッドにおいて一般的に用いられるものであり、他の一般的な樹脂材料を用いた液体吐出ヘッドに対しても本実施形態は有効である。即ち、一般的な樹脂材料を用いた液体吐出ヘッドであれば、上述のδ1、δ2、L、およびH2/ΔHを設定することにより、OH距離の変動を抑えることが可能になる。
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法を、以下の実施例および比較例に基づき、より具体的に説明する。
(実施例1)
図11に、実施例1における液体吐出ヘッドの製造方法を示す。なお、図11は図2のIIA−IIA’に沿って切断した状態を示す模式的断面図である。
まず、吐出エネルギー発生素子2と、その駆動・制御を行うための半導体素子とが設けられた基板1の表面上に、ポジ型感光性樹脂を塗布し、第1の層21(図11(a))を形成した。ポジ型感光性樹脂としては、ODUR−1010(東京応化工業(株)製)を用い、これをスピンコートにより6μm塗布した後、乾燥させて第1の層21を形成した。
次に、第1の層21に感光波長領域の紫外線を照射した(図11(a))。この紫外線の照射にはウシオ製マスクアライナーUX−3000SC(商品名)を用い、Deep−UV光を20J/cm2でパターン照射した。この後CDS−8000にてメチルイソブチルケトン現像を行い、イソプロピルアルコールによってリンスして流路7を形成するための型部となる第1のパターン31を形成した(図11(b))。
次に、第1のパターン31が形成された基板1上に、ネガ型感光性樹脂をスピンコートによって6μmの厚さに塗布した後、乾燥して第2の層22を形成した。ネガ型感光性樹脂としては、EHPE−3150(ダイセル化学工業(株)製):100質量部、A−187(日本ユニカー(株)製):5部、SP−170(旭電化工業(株)製):2質量部、キシレン:150質量部、からなる樹脂を用いた。この後、キヤノン(株)製ステッパーFPA−3000i5+(製品名)を使用して、第2の層22に紫外線露光を行った(図11(c))。続いて、ポストベークと、メチルイソブチルケトン/キシレン=2/3の混合液にて現像を行い、土台部となる第2のパターン32を形成した(図11(d))。この実施例1では、流路7を形成するための型部となる第1のパターン31の表面の高さ(基板の表面から垂直方向における距離)と土台部となる第2のパターン32の表面の高さを揃え、かつ基板の表面と平行方向において型部31と土台部32の一端部との距離(δ1)を30μmとした。隣接する型部31の間には、連続した土台部32を形成した。この連続した土台部32の他端部から吐出口の中心までの距離Lは、300μmとした。尚、土台部は連続しており土台部の間に間隔はないことから、δ2=0μmである。
次に、基板1の表面上に、第1、第2のパターン31、32を被覆するように、液状の樹脂組成物としてネガ型感光性樹脂を、スピンコートによって、型部31上に6μmの厚さに塗布した。その後、乾燥させてオリフィスプレートとなる第3の層23を形成した。ネガ型感光性樹脂としては、EHPE−3150(ダイセル化学工業(株)製):100質量部、A−187(日本ユニカー(株)製):5質量部、SP−170(旭電化工業(株)製):2質量部、キシレン:150質量部、からなる樹脂を用いた。この後、キヤノン(株)製ステッパーFPA−3000i5+(製品名)を使用して、第3層に紫外線露光を行った後(図11(e))、ポストベークと、メチルイソブチルケトン/キシレン=2/3の混合液にて現像を行い、未露光部を除去した。これにより、吐出口5が形成されたオリフィスプレートである第3のパターン33が形成された(図11(f))。第1、第2のパターン31、32の表面の高さは揃えたので、両表面の段差(ΔH)=0μmであった。
その後、オリフィスプレートを保護するため、基板表面およびその周囲に、不図示のゴム樹脂をコーティングした。また、ケミカルドライエッチングによりポリエーテルアミドをマスクとし、22wt%の水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)をエッチャントとしてSi異方性エッチングを行った。さらに、吐出口毎に独立した2つの液体供給口6を形成するためにドライエッチングを行った。次いで、感光波長領域の紫外線を照射して、乳酸メチルで型部31を除去した後、200℃、1時間のキュア工程を行った。以上の工程により、被覆樹脂層である第3の層23の基板の表面と垂直方向における厚さ(H2)が6μm、OH距離が12μmの液体吐出ヘッド10を製造した(図11(g))。
以上のようにして製造された液体吐出ヘッドのうち、図3に示すウエハ100内の斜線を付したチップに相当する液体吐出ヘッドについて吐出口列内でのOH距離のばらつきを評価したところ、良好な結果が得られた。
(実施例2)
実施例1と同様に、吐出エネルギー発生素子2が設けられた基板1に対し、流路7を形成するための型部となる第1のパターン31を形成した後、土台部となる第2のパターン32を形成し、さらにオリフィスプレートとなる第3の層23を形成した。この際、第3の層23の厚さ(H2)は6μmとし、型部31の表面の高さと土台部32の表面の高さは揃え(両表面の段差(ΔH)=0μm)、型部31と土台部32の一端部との距離(δ1)は30μmとした。但し、ここでは隣接する型部31の間に形成する土台部32を図12に示すように2分割しており、両土台部32の間の距離(土台部間距離)(δ2)は50μm、吐出口5の中心と土台部32の他端部との距離(L)は500μmとした。これ以外は実施例1と同様にして、その後、吐出口5の形成、コーティング、共通液室3の形成、および型部31などの処理工程を行うことで液体吐出ヘッド10を製造した。
以上のようにして製造された液体吐出ヘッドのうち、図3に示すウエハ100内の斜線を付したチップに相当する液体吐出ヘッドについて、吐出口列内でのOH距離のばらつきを評価したところ、良好な結果が得られた。
(実施例3)
実施例1と同様に、吐出エネルギー発生素子2が設けられた基板1に対し、流路7を形成するための型部となる第1のパターン31を形成した後、土台部となる第2のパターン32を形成し、さらにオリフィスプレートとなる第3の層23を形成した。この際、第3の層23の厚さ(H2)は6μmとし、型部31の表面の高さと土台部32の表面の高さは揃え(両表面の段差(ΔH)=0μm)、型部31と土台部32の一端部との距離(δ1)は30μmとした。本実施例においても隣接する型部31の間に形成する土台部32を図12に示すように2分割しており、両土台部32の間の距離(土台部間距離)(δ2)は50μmとし、吐出口5の中心と土台部32の他端部との距離(L)は300μmとした。これ以外は実施例1と同様にして、その後、吐出口5の形成、コーティング、共通液室3の形成、および型部31などの処理工程を行うことで液体吐出ヘッド10を製造した。
以上のように製造された液体吐出ヘッドのうち、図3に示すウエハ100内の斜線を付したチップに相当する液体吐出ヘッドについて、吐出口列内でのOH距離のばらつきを評価したところ、良好な結果が得られた。
(実施例4)
実施例1と同様に、吐出エネルギー発生素子2が設けられた基板1に対し、流路7を形成するための型部となる第1のパターン31を形成した後、土台部となる第2のパターン32を形成し、さらにオリフィスプレートとなる第3の層23を形成した。この際、第3の層23の厚さ(H2)は6μmとし、型部31の表面の高さと土台部32の表面の高さは揃え(両表面の段差(ΔH)=0μm)、型部31と土台部32の一端部との距離(δ1)は30μmとした。本実施例においても隣接する型部31の間に形成する土台部32を図11に示すように2分割しており、両土台部32の間の距離(土台部間距離)(δ2)は30μmとし、吐出口5の中心と土台部32の他端部との距離(L)は150μmとした。これ以外は実施例1と同様にして、その後、実施例1と同様に吐出口5の形成、コーティング、共通液室3の形成、および型部31などの処理工程を行うことで液体吐出ヘッド10を製造した。
以上のように製造された液体吐出ヘッドのうち、図3に示すウエハ100内の斜線を付したチップにおける吐出口列内でのOH距離のばらつきを評価したところ、良好な結果が得られた。
(実施例5)
実施例1と同様に、吐出エネルギー発生素子2が設けられた基板1に対し、流路7を形成するための型部となる第1のパターン31を形成した後、土台部となる第2のパターン32を形成し、さらにオリフィスプレートとなる第3の層23を形成した。この際、第3の層23の厚さ(H2)は6μmとし、型部31の表面の高さと土台部32の表面の高さとの間には2μmの段差(ΔH)を設け、これにより第3の層23の厚さ(H2)と段差(ΔH)との比(H2/ΔH)を3とした。また、型部31と土台部32の一端部との距離(δ1)は30μmとした。また、隣接する型部31の間には、実施例1と同様に連続した土台部32を形成した。即ち、δ2=0μmである。この連続した土台部32の他端部から吐出口の中心までの距離Lは、300μmとした。これ以外は実施例1と同様にして、その後、実施例1と同様に吐出口5の形成、コーティング、共通液室3の形成、および型部31などの処理工程を行うことで液体吐出ヘッド10を製造した。
以上のように製造された液体吐出ヘッドのうち、図3に示すウエハ100内の斜線を付したチップにおける吐出口列内でのOH距離のばらつきを評価したところ、良好な結果が得られた。
(実施例6)
実施例1と同様に、吐出エネルギー発生素子2が設けられた基板1に対し、流路7を形成するための型部となる第1のパターン31を形成した後、土台部となる第2のパターン32を形成し、さらにオリフィスプレートとなる第3の層23を形成した。この際、第3の層23の厚さ(H2)は18μmとし、型部31の表面の高さと土台部32の表面の高さとの間には6μmの段差(ΔH)を設け、これによって第3の層23の厚さ(H2)と段差(ΔH)との比(H2/ΔH)を3とした。型部31と土台部32の一端部との距離(δ1)を30μmとした。また、隣接する型部31の間には、実施例1と同様に連続した土台部32を形成した。即ち、δ2=0μmである。この連続した土台部32の他端部から吐出口の中心までの距離Lは、300μmとした。これ以外は実施例1と同様にして、その後、実施例1と同様に吐出口5の形成、コーティング、共通液室3の形成、および型部31などの処理工程を行うことで液体吐出ヘッド10を製造した。
以上のように製造された液体吐出ヘッドのうち、図3に示すウエハ100内の斜線を付したチップにおける吐出口列内でのOH距離のばらつきを評価したところ、良好な結果が得られた。
(比較例1)
実施例1と同様に吐出エネルギー発生素子2が設けられた基板1に対し、流路7を形成するための型部となる第1のパターン31を形成した。その後、土台部となる第2のパターン32を形成することなく、オリフィスプレートとなる第3の層23を形成した。これ以外は実施例1と同様にして、その後、実施例1と同様に吐出口5の形成、コーティング、共通液室3の形成、および型部31などの処理工程を行うことで液体吐出ヘッド10を製造した。
以上のように製造された液体吐出ヘッドでは、土台部となる第2のパターンがないため、段差(ΔH)が6μm存在する状態で被覆樹脂層である第3の層23を形成することとなり、第3の層23の厚さH2と段差ΔHの比も1(<3)となる。その結果、図3に示すウエハ100内での斜線を付したチップにおける吐出口列内でのOH距離のばらつきを評価したところ、大きなばらつきが見られた。
(比較例2)
実施例1と同様に、吐出エネルギー発生素子2が設けられた基板1に対し、流路7を形成するための型部となる第1のパターン31を形成した後、土台部となる第2のパターン32を形成し、さらにオリフィスプレートとなる第3の層23を形成した。この際、第3の層23の厚さ(H2)は6μmとし、流路の型部31の表面の高さと土台部32の表面の高さは揃え(両表面の段差(ΔH)=0μm)、流路の型部31と土台部32の一端部との距離(δ1)は40μmとした。また、隣接する型部31の間には、土台部間の間隔を設けず(δ2=0μm)、実施例1と同様に連続した土台部32を形成した。この連続した土台部32の他端部から吐出口の中心までの距離Lは、300μmとした。これ以外は実施例1と同様にして、その後、実施例1と同様に吐出口5の形成、コーティング、共通液室3の形成、および型部31などの処理工程を行うことで液体吐出ヘッド10を製造した。
以上のように製造された液体吐出ヘッドのうち、図3に示すウエハ100内の斜線を付したチップにおける吐出口列内でのOH距離のばらつきを評価したところ、OH距離に若干ばらつきが見られた。
(比較例3)
実施例1と同様に、吐出エネルギー発生素子2が設けられた基板1に対し、流路7を形成するための型部となる第1のパターン31を形成した後、土台部となる第2のパターン32を形成し、さらにオリフィスプレートとなる第3の層23を形成した。この際、第3の層23の厚さ(H2)は6μmとし、型部31の表面の高さと土台部32の表面の高さは揃え(両表面の段差(ΔH)=0μm)、型部31と土台部32の一端部との距離(δ1)は50μmとした。また、隣接する型部31の間には、実施例1と同様に連続した土台部32を形成した(δ2=0μm)。この連続した土台部32の他端部から吐出口の中心までの距離Lは、300μmとした。これ以外は実施例1と同様にして、その後、実施例1と同様に吐出口5の形成、コーティング、共通液室3の形成、および型部31などの処理工程を行うことで液体吐出ヘッド10を製造した。
以上のように製造された液体吐出ヘッドのうち、図3に示すウエハ100内の斜線を付したチップにおける吐出口列内でのOH距離のばらつきを評価したところ、OH距離に若干ばらつきが見られた。
(比較例4)
実施例1と同様に、吐出エネルギー発生素子2が設けられた基板1に対し、流路7を形成するための型部となる第1のパターン31を形成した後、土台部となる第2のパターン32を形成し、さらにオリフィスプレートとなる第3の層23を形成した。この際、第3の層23の厚さ(H2)は6μmとし、型部31の表面の高さと土台部32の表面の高さは揃え(両表面の段差(ΔH)=0μm)、型部31と土台部32の一端部との距離(δ1)は30μmとした。但し、ここでは隣接する型部31の間に形成する土台部32を図11に示すように2分割しており、両土台部32の間の間隔(土台部間距離)(δ2)は50μmとし、吐出口5の中心と各土台部32の他端部との距離(L)は250μmとした。これ以外は実施例1と同様にして、その後、実施例1と同様に吐出口5の形成、コーティング、共通液室3の形成、および型部31などの処理工程を行うことで液体吐出ヘッド10を製造した。
以上のように製造された液体吐出ヘッドのうち、図3に示すウエハ100内の斜線を付したチップにおける吐出口列内でのOH距離のばらつきを評価したところ、OH距離に大きなばらつきが見られた。
(比較例5)
実施例1と同様に、吐出エネルギー発生素子2が設けられた基板1に対し、流路7を形成するための型部となる第1のパターン31を形成した後、土台部となる第2のパターン32を形成し、さらにオリフィスプレートとなる第3の層23を形成した。この際、第3の層23の厚さ(H2)は6μmとし、型部31の表面の高さと土台部32の表面の高さは揃え(両表面の段差(ΔH)=0μm)、型部31と土台部32の一端部との距離(δ1)は30μmとした。但し、ここでは隣接する型部31の間に形成する土台部32を図11に示すように2分割しており、両土台部32の間の距離(土台部間距離)(δ2)は40μmとし、吐出口5の中心と土台部32の他端部との距離(L)は150μmとした。これ以外は実施例1と同様にして、その後、実施例1と同様に吐出口5の形成、コーティング、共通液室3の形成、および型部31などの処理工程を行うことで液体吐出ヘッド10を製造した。
以上のように製造された液体吐出ヘッドのうち、図3に示すウエハ100内の斜線を付したチップにおける吐出口列内でのOH距離のばらつきを評価したところ、OH距離に若干ばらつきが見られた。
(比較例6)
実施例1と同様に、吐出エネルギー発生素子2が設けられた基板1に対し、流路7を形成するための型部となる第1のパターン31を形成した後、土台部となる第2のパターン32を形成し、さらにオリフィスプレートとなる第3の層23を形成した。この際、第3の層23の厚さ(H2)は6μmとし、型部31の表面の高さと土台部32の表面の高さは揃え(両表面の段差(ΔH)=0μm)、型部31と土台部32の一端部との距離(δ1)は30μmとした。但し、ここでは隣接する型部31の間に形成する土台部32を図11に示すように2分割しており、両土台部32の間の距離(土台部間距離)(δ2)は50μmとし、吐出口5の中心と土台部32の他端部との距離(L)は150μmとした。これ以外は実施例1と同様にして、その後、実施例1と同様に吐出口5の形成、コーティング、共通液室3の形成、および型部31などの処理工程を行うことで液体吐出ヘッド10を製造した。
以上のように製造された液体吐出ヘッドのうち、図3に示すウエハ100内の斜線を付したチップにおける吐出口列内でのOH距離のばらつきを評価したところ、OH距離に大きなばらつきが見られた。
(比較例7)
実施例1と同様に、吐出エネルギー発生素子2が設けられた基板1に対し、流路7を形成するための型部となる第1のパターン31を形成した後、土台部となる第2のパターン32を形成し、さらにオリフィスプレートとなる第3の層23を形成した。この際、第3の層23の厚さ(H2)は6μmとし、型部31の表面の高さと土台部32の表面の高さとの間には3μmの段差(ΔH)を設け、これにより第3の層23の厚さ(H2)と段差(ΔH)との比(H2/ΔH)を2(<3)とした。また、型部31と土台部32の一端部との距離(δ1)は30μmとした。また、隣接する型部31の間には、実施例1と同様に連続した土台部32を形成した。この連続した土台部32の他端部から吐出口の中心までの距離Lは、300μmとした。これ以外は実施例1と同様にして、その後、実施例1と同様に吐出口5の形成、コーティング、共通液室3の形成、および型部31などの処理工程を行うことで液体吐出ヘッド10を製造した。
以上のように製造された液体吐出ヘッドのうち、図3に示すウエハ100内の斜線を付したチップにおける吐出口列内でのOH距離のばらつきを評価したところ、OH距離に若干のばらつきが見られた。
(比較例8)
実施例1と同様に、吐出エネルギー発生素子2が設けられた基板1に対し、流路7を形成するための型部となる第1のパターン31を形成した後、土台部となる第2のパターン32を形成し、さらにオリフィスプレートとなる第3の層23を形成した。この際、第3の層23の厚さ(H2)は6μmとし、型部31の表面の高さと土台部32の表面の高さとの間には4μmの段差(ΔH)を設け、これにより第3の層23の厚さ(H2)と段差(ΔH)との比(H2/ΔH)を1.5(<3)とした。また、型部31と土台部32との距離(δ1)は30μmとした。また、隣接する型部31の間には、実施例1と同様に連続した土台部32を形成した。この連続した土台部32の他端部から吐出口の中心までの距離Lは、300μmとした。
これ以外は実施例1と同様にして、その後、実施例1と同様に吐出口5の形成、コーティング、共通液室3の形成、および型部31などの処理工程を行うことで液体吐出ヘッド10を製造した。
以上のように製造された液体吐出ヘッドのうち、図3に示すウエハ100内の斜線を付したチップにおける吐出口列内でのOH距離のばらつきを評価したところ、OH距離に大きなばらつきが見られた。
(比較例9)
実施例1と同様に、吐出エネルギー発生素子2が設けられた基板1に対し、流路7を形成するための型部となる第1のパターン31を形成した後、土台部となる第2のパターン32を形成し、さらにオリフィスプレートとなる第3の層23を形成した。この際、第3の層23の厚さ(H2)は18μmとし、流路7の型部31の表面の高さと土台部32の表面の高さとの間には12μmの段差(ΔH)を設け、これにより第3の層23の厚さ(H2)と段差(ΔH)との比(H2/ΔH)を1.5(<3)とした。また、型部31と土台部32との距離(δ1)は30μmとした。また、隣接する型部31の間には、実施例1と同様に連続した土台部32を形成した。この連続した土台部32の他端部から吐出口の中心までの距離Lは、300μmとした。
これ以外は実施例1と同様にして、その後、実施例1と同様に吐出口5の形成、コーティング、共通液室3の形成、および型部31などの処理工程を行うことで液体吐出ヘッド10を製造した。
以上のように製造された液体吐出ヘッドのうち、図3に示すウエハ100内の斜線を付したチップにおける吐出口列内でのOH距離のばらつきを評価したところ、OH距離に大きなばらつきが見られた。
以上の実施例1〜6と、比較例1〜9の評価の結果を表1に示す。
1 基板
2 吐出エネルギー発生素子
3 共通液室
4 流路形成部材
5 吐出口
6 液体供給口
7 流路
10 液体吐出ヘッド
21 第1の層
22 第2の層
23 第3の層(被覆樹脂層)
24 密着層
31 第1のパターン(型部)
32 第2のパターン(土台部)
33,53 第3のパターン(オリフィスプレート)

Claims (9)

  1. 液体を吐出する吐出口および該吐出口に連通する流路を有するオリフィスプレートを基板の表面に形成した液体吐出ヘッドの製造方法であって、
    前記基板の表面上に、前記流路を形成するための型部と、該型部に隣接した土台部を含む複数の土台部を形成する第1の工程と、
    前記基板の表面上に、前記型部の表面、および前記土台部の表面を被覆するように液状の樹脂組成物を塗布することによって前記オリフィスプレートを形成するための被覆樹脂層を形成する第2の工程と、を備え、
    前記基板の表面と平行方向において、前記土台部の一端部とこれに隣接する前記型部との間隔をδ1、前記土台部の間隔をδ2、前記吐出口の中心と前記土台部の他端部との距離をLとし、前記基板の表面と垂直方向において、前記土台部の表面と前記型部の表面との間に生じる段差の高さをΔH、前記被覆樹脂層の厚さをH2としたとき、
    前記土台部をδ2≦30μmとなるように形成する場合には、δ1≦30μm、かつΔH=0μmまたはH2/ΔH≧3の関係を満たすように前記土台部および前記被覆樹脂層を形成し、
    前記土台部をδ2>30μmとなるように形成する場合には、δ1≦30μm、L≧300μm、かつΔH=0μmまたはH2/ΔH≧3の関係を満たすように前記土台部および前記被覆樹脂層を形成することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
  2. 前記第1の工程は、前記基板の表面に、前記流路を形成するための型となる複数の型部と、隣接する2つの前記型部の間に2つの分割された土台部を形成する、請求項1に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  3. 前記土台部および前記型部を同一の厚さに形成する、請求項1または2に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  4. 前記型部の間に分割して形成する前記土台部を、それぞれ異なる厚さに形成する、請求項2または3に記載の液体吐出ヘッドの製造方法 。
  5. 前記被覆樹脂層に、複数の前記吐出口を配列してなる複数の吐出口列を形成すると共に、前記吐出口列の間に前記被覆樹脂層を貫通する貫通部を形成する、請求項1ないし4のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法 。
  6. 前記型部を形成する前に、少なくとも前記基板の表面に密着層を形成する、請求項1ないし5のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  7. 前記土台部と前記被覆樹脂層とが溶媒量のみを変更した同一の構成材料のネガ型感光性樹脂で形成される、請求項1ないし6のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  8. 前記第1の工程は、前記基板の表面に樹脂からなる第1のパターンを形成することによって前記型部を形成した後、前記基板の表面に樹脂からなる前記第2のパターンを形成することによって前記土台部を形成する、請求項1ないし7のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  9. 前記第1の工程は、前記基板の表面に樹脂からなる第1のパターンを形成することによって、前記型部と、前記土台部とを共に形成する、請求項1ないし8のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
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