JP2018024211A - 液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】流路形成部材及び吐出口形成部材を形成するための材料の選択幅を狭めることなく、流路形成部材及び吐出口形成部材の強度を向上させ、かつ精度よく流路及び吐出口が形成された液体吐出ヘッドを提供すること。【解決手段】基板上に設けた流路形成部材と吐出口形成部材の最終加熱硬化処理時におけるこれらの熱硬化収縮率差を制御することで、吐出口形成部材の有する吐出口の開口縁部の形状を制御する。【選択図】図２

Description

本発明は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の代表例としては、インクを記録媒体に吐出して記録を行うインクジェット記録方式に適用されるインク吐出ヘッドが挙げられる。インク吐出ヘッドは一般に、インクを吐出するための吐出口と、吐出口と連通する液室及び流路と、液室にインクの吐出口からの吐出のためのエネルギーを付与するエネルギー発生素子と、を具備する。
インク吐出ヘッドは、エネルギー発生素子を駆動させることによって吐出口からインクを液滴として吐出させて記録を行う。このため、吐出口のサイズ及び形状がインクの吐出性能に影響を与える。近年ではインク吐出ヘッドの微細化が進み、５ｐｌ以下のインクを吐出できる高精細な吐出口や、流路高さを低くした低流路や、吐出口長を短くした薄厚の吐出口形成部材が使用されている。
近年では、流路及び吐出口の製造工程も多様化している。例えば、流路形成部材に流路を形成した後に、吐出口を形成したプレート部材を流路形成部材に接合する方法や、ネガ型材料でポジ型材料からなる流路型材を被覆し、ネガ型材料に吐出口を形成した後に、ポジ型材料の流路型材を除去する方法などが挙げられる。

特許文献１には、流路を形成する第１感光性樹脂層と、吐出口を形成する第２感光性樹脂層に露光に対する感度差を持たせ、露光及び一括現像を行う記録ヘッドの流路及び吐出口の製造方法が開示されている。この製造方法においては、基板上に流路形成用の第１感光性樹脂層を設けた後に露光を行い、流路のパターンを潜像させる。第１感光性樹脂層の上に吐出口形成部材形成用の第２感光性樹脂層を設けた後に露光を行い、吐出口のパターンを潜像させる。これらの２つの感光性樹脂層は露光に対する感度差を有しており、一方の感光性樹脂層が感光する露光量において、もう一方の感光性樹脂層は感光しないという特徴がある。そのため、未現像においてもそれぞれのパターンをそれぞれの感光性樹脂層に潜像させることが可能となる。これらの感光性樹脂層を潜像形成後に一括現像し、所望の流路形成部材及び吐出口形成部材によって流路及び吐出口の形状を得る。

特開平４−２１６９５１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、流路形成部材及び吐出口形成部材の薄厚化が進むとこれらの部材の強度が低下し、これらの部材の加工工程においてこれらの部材の変形が生じる場合がある。これらの部材の強度を高めるには、熱硬化性を有する材料を用いてこれらの部材を形成し、加熱処理によってこれらの部材の硬度を上げる方法が考えられる。しかしながら、引用文献１のように露光感度の異なる２種の感光性樹脂を積層して流路形成部材及び吐出口形成部材を形成する場合に、これらの硬度を上げると、熱硬化時の収縮率の差が大きくなる場合がある。これらの部材の熱硬化時の収縮率の差が大きくなると、これらの部材の少なくとも一方に変形が生じ、基板にそりが発生する場合がある。
このような変形やそりを抑えるには、露光感度の異なる感光性樹脂層の熱硬化収縮率を揃える方法が挙げられるが、それぞれが異なる所望の感光性等の特性と、同等の熱硬化収縮率を有する感光性樹脂を用意することは困難である。
また、ネガ型の感光性樹脂においては、吐出口の潜像パターンを形成する際の露光量を増やすことによる吐出口形成部材の強度向上が挙げられる。ただし、流路形成部材形成用の感光性樹脂層の露光感度を低下させる必要があり、流路形成部材形成用の感光性樹脂材料を変更しなければならない。さらに、吐出口の潜像パターン形成時の必要露光量が増加するため、タクトが増加する。
また、ポジ型・ネガ型共に吐出口形成部材形成用の感光性樹脂層に、熱硬化性のバインダー樹脂を添加することによって強度を増加させることも可能であるが、バインダー樹脂の添加量によっては解像性が低下するため微細な加工が困難になる場合がある。
一方、液体吐出ヘッドの微細化に伴って、吐出口の微細構造を種々変更することによって液体吐出ヘッドの機能の更なる向上や製造歩留りの向上を図ることができる。しかしながら、特許文献１に記載の方法では、吐出口形成部材を単層の感光性樹脂層から形成しており、吐出口の形状を種々変更しようとすると、そのための複雑な工程の追加が必要となる場合がある。
本発明の目的は、流路形成部材及び吐出口形成部材を形成するための材料の選択枝を狭めることなく、流路形成部材及び吐出口形成部材の強度の向上や微細化に対応し得る液体吐出ヘッドの製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、吐出口形成部材を形成するための材料の選択枝を狭めることなく、かつ工程を複雑化することなく、吐出口の形状を目的に応じて変更可能な液体吐出ヘッドの製造方法を提供することにある。

本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、
エネルギー発生素子が設けられた基板と、流路を形成する流路形成部材と、該流路から供給される液体を前記エネルギー発生素子からのエネルギーにより吐出する吐出口が設けられた吐出口面を有する吐出口形成部材と、を備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、
基板上にネガ型の第一の感光性樹脂層を設ける工程と
前記第一の感光性樹脂層を選択的に露光して、前記流路のパターンを潜像させる工程と、
前記第一の感光性樹脂層上にネガ型の第二の感光性樹脂層を設ける工程と、
前記第二の感光性樹脂層上にネガ型の第三の感光性樹脂層を設ける工程と、
前記第二及び第三の感光性樹脂層を選択的に露光して、前記吐出口のパターンを潜像させる工程と、
前記第一、第二及び第三の感光性樹脂層を一括現像する工程と、
前記現像された第一、第二及び第三の感光性樹脂層を熱硬化させる工程と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、流路形成部材及び吐出口形成部材を形成するための材料の選択枝を狭めることなく、流路形成部材及び吐出口形成部材の強度の向上や微細化にも対応できる吐出ヘッドを提供することができる。

液体吐出ヘッドの構成の一例を示す模式的断面図である。 液体吐出ヘッドの構成の一例を示す模式的部分断面図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一例を示す模式的部分断面図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの構成の一例を示す模式的部分断面図である。

本発明にかかる液体吐出ヘッドは、エネルギー発生素子が設けられた基板と、流路を形成する流路形成部材と、吐出口面を有する吐出口形成部材と、を備える。吐出口面には、流路から供給される液体をエネルギー発生素子からのエネルギーにより吐出する吐出口が設けられている。
吐出口形成部材の吐出口面は、液体吐出ヘッドの液体が吐出する側の面である。吐出口は吐出口形成部材の基板側の面から吐出口面へその厚さ方向に貫通しており、吐出口面に開口を形成している。この吐出口面に形成された吐出口の開口から、エネルギー発生素子からのエネルギーにより液体が吐出される。吐出口面は平坦な面からなる平坦部と、平坦部と接し、吐出口の開口を取り囲む開口縁部とを有する。

本発明にかかる液体吐出ヘッドの製造方法は、以下の各工程を有する。
（１）基板上にネガ型の第一の感光性樹脂層を設ける工程。
（２）第一の感光性樹脂層を選択的に露光して、流路のパターンを潜像させる工程。
（３）第一の感光性樹脂層上にネガ型の第二の感光性樹脂層を設ける工程。
（４）第二の感光性樹脂層上にネガ型の第三の感光性樹脂層を設ける工程。
（５）第二及び第三の感光性樹脂層を選択的に露光して、吐出口のパターンを潜像させる工程。
（６）第一、第二及び第三の感光性樹脂層を一括現像する工程。
（７）現像された第一、第二及び第三の感光性樹脂層を熱硬化させる工程。
本発明によれば、流路形成部材及び吐出口形成部材の形成を第一乃至第三の感光性樹脂層の一括現像により行うことで、各感光性樹脂層の形成材料を選択してこれらの部材の強度を向上させ、微細化にも対応可能な液体吐出ヘッドの製造方法を提供することができる。
更に、本発明によれば、吐出口形成部材の形成を第二及び第三の感光性樹脂層の一括露光により行うことで、これらの層の形成材料を選択して吐出口の形状を種々変更する場合に対応可能な液体吐出ヘッドの製造方法を提供することができる。
また、第一乃至第三の感光性樹脂層の各層を形成するための材料を、市販のあるいは公知の各種の材料から広く選択して、上記の各効果を得ることができる。
工程（６）の一括現像後に熱硬化を行う工程（７）によって、現像された第一、第二及び第三の感光性樹脂層の硬度を更に高めることができる。その結果、液体吐出ヘッドの微細化、例えば、流路形成部材及び吐出口形成部材の薄厚化を進めた場合でもこれらの強度不足による変形、各層間での剥がれ、基板の変形等を防ぐことができる。

第二の感光性樹脂層及び第三の感光性樹脂層を形成する材料として、熱硬化収縮率の異なる材料の組み合わせを用いることによって、工程（６）と工程（７）の間に以下の工程（６−１）を追加することができる。
（６−１）現像された第二及び第三の感光性樹脂層の少なくとも一方に、活性エネルギー線を照射して、前記第二及び第三の感光性樹脂層の少なくとも一方の熱硬化収縮率を制御する工程。
第二の感光性樹脂層と第三の感光性樹脂層はこれらの界面において連続的に接触して隣接する２層を形成している。これらの熱硬化収縮率の差は工程（６−１）における活性エネルギー線の露光量によって制御することができる。
工程（６−１）と工程（７）は別工程とし、工程（６−１）を行った後に工程（７）を行うことができる。あるいは、工程（６−１）と工程（７）を同時進行させることもできる。
更に、第二及び第三の感光性樹脂層の熱硬化収縮率を活性エネルギー線の照射によって制御して、吐出口の形状を以下のように種々変更することができる。
（Ｉ）第二及び第三の感光性樹脂層の熱硬化収縮率を揃えることによって、吐出形成部材での変形を防止することができる。その結果、吐出口の開口縁部を含む吐出口面を平坦な面とすることができる。なお、この平坦な面は、目的とする液体吐出ヘッドの性能が得られる程度の平坦性を有するものであればよい。平坦性の目安としては、吐出口面の平坦部の平面方向のレベルに対する開口縁部の吐出口形成部材の厚さ方向における位置が±０．２μｍの範囲内であることが好ましい。
（ＩＩ）活性エネルギー線の照射により、第二の感光性樹脂層よりも第三の感光性樹脂層の熱硬化収縮率を大きくする制御を行うこともできる。このような熱硬化収縮率差をこれらの層に持たせることによって、吐出口面の平坦部よりも開口縁部が吐出口形成部材の厚さ方向に突き出た構造を得ることができる。
（ＩＩＩ）活性エネルギー線の照射により、第二の感光性樹脂層よりも前記第三の感光性樹脂層の熱硬化収縮率を小さくする制御を行うこともできる。このような熱硬化収縮率差をこれらの層に持たせることによって、吐出口面の平坦部よりも開口縁部が吐出口形成部材の厚さ方向に落ち込んだ構造を得ることができる。
なお、本発明にかかる液体吐出ヘッドの製造方法では、流路形成部材形成用の第一の感光性樹脂層と、吐出口形成部材形成用の第二及び第三の感光性樹脂層の少なくとも３層が用いられる。これらの３層が互いに接触して積層された部分では、硬度を上げるための硬化条件での熱硬化収縮率の差が３層間にあっても、目的とする平坦性を有する平坦部を吐出口形成部材の第二の面に得ることができる。その理由として、熱硬化収縮時に発生する応力が３層構造により緩和され、更に、第一の感光性樹脂層が基板と第二の感光性層の両方に密着していることが考えられる。

以下、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一態様について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明に係る製造方法により製造し得る液体吐出ヘッドの一例を示す模式的斜視図である。図１に示す液体吐出ヘッドでは、エネルギー発生素子１０が設けられた基板１上に、流路及び吐出口を形成する部材６が設けられている。基板１は、厚さ方向に基板１を貫通する液体の供給路９を有し、液体は更に供給路９から部材６に形成された流路８を経由して吐出口７に供給される。基板１には、エネルギー発生素子１０を駆動するための配線（不図示）や、エネルギー発生素子及び配線を絶縁保護する保護層（不図示）等が設けられている。

次に、図２及び図３を用いて、本発明に係るインク吐出ヘッドの製造方法の一態様について説明する。なお、本発明に係る方法は以下に説明する方法に限定されない。図２は、図１に示す液体吐出ヘッドのＡ−Ａ線での断面における１つのエネルギー発生素子に対応する流路が形成された部分を示す模式的部分断面図である。
図２に示す通り、図１に示す部材６は、流路形成部材２ｂと吐出口形成部材３ｂからなる。吐出口形成部材３ｂは更に基板１側からその厚さ方向に順に積層された層３−１ｂ及び層３−２ｂの２層からなる。
基板１に流路形成部材２ｂによって流路８のパターンが形成されている。吐出口形成部材３ｂのエネルギー発生素子１０の設置部分に対応する位置には吐出口７が設けられている。吐出口形成部材３ｂは、基板１側の第一の面とこの面に対向する第二の面としての吐出口面１１を有する。吐出口７は、吐出口形成部材３ｂの第一の面から、第二の面としての吐出口面１１に渡って吐出口形成部材３ｂをその厚さ方向に貫通している。吐出口面１１には、吐出口７の開口が設けられており、吐出口７の内壁と吐出口面１１とが接続するエッジ部７−１を含む開口縁部１１−１が形成されている。
基板１には、エネルギー発生素子１０を駆動するための配線等（不図示）が設けられている。エネルギー発生素子１０を駆動して、流路８内に供給された液体に吐出用のエネルギーを付与することで、吐出口形成部材３ｂの吐出口面１１側の吐出口７の開口から液体を吐出させることができる。

まず、図３（ａ）に示すように、エネルギー発生素子１０が形成されたシリコンからなる基板１上に、ネガ型の第一の感光性樹脂組成物により第一の感光性樹脂層２を形成する。エネルギー発生素子１０としては、電気熱変換素子、圧電素子等が挙げられる。図２では基板１上には保護層５も形成されているが、図３及び図４では保護層５を省略している。保護層５の材料としては、ＳｉＯ_２等を用いることができる。なお、エネルギー発生素子１０及びそれに接続する配線（不図示）を構成する材料によって、保護層５は基板１上に形成してもよく、形成しなくてもよい。
第一の感光性樹脂層２を形成するための第一の感光性樹脂組成物としては熱硬化性を有する化学増幅型レジストを用いることができる。第一の感光性樹脂組成物に含まれる樹脂成分としては、エポキシ樹脂、シリコン系高分子化合物、α−位に水素原子を有するビニル系高分子化合物等から選択される少なくとも１種を用いることができる。
これらの中でも、樹脂成分としてはエポキシ樹脂が好ましい。
エポキシ樹脂としては、フェノールノボラック樹脂；クレゾールノボラック樹脂；エポキシ化ポリブタジエン等のエポキシ化ゴム等が挙げられる。これらは一種以上を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
第一の感光性樹脂組成物は光酸発生剤を含むことができる。光酸発生剤としては、トリアリールスルホニウム塩、オニウム塩等を用いることができる。これらは一種以上を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
さらに、第一の感光性樹脂組成物は溶媒を含むことができる。溶媒としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（以下、ＰＧＭＥＡと示す）、γ−ブチロラクトン等を用いることができる。これらは一種以上を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。溶媒または混合溶媒の沸点は、１００℃以上、２５０℃以下であることが好ましい。なお、沸点としては文献値を利用することができる。

第一の感光性樹脂組成物は、少なくとも、樹脂成分、光酸発生剤及び溶媒成分を用いて調製することができる。これらの３成分に関する組成は以下の範囲から選択することができる。
樹脂成分の割合としては、例えば１９．９質量％以上、７０．０質量％以下とすることができる。光酸発生剤の割合としては、例えば０．１質量％以上、２．５質量％以下とすることができる。溶媒成分としての、溶媒または混合溶媒の割合としては、例えば２９．９質量％以上、８０．０質量％以下とすることができる。
第一の感光性樹脂層２の形成方法としては、ソルベントコート法、ドライフィルムを作製し基板上に転写する方法等が挙げられる。ソルベントコート法とは、レジスト溶液をスピンコーター、ロールコーター又はワイヤーバー等により基板上に感光性樹脂組成物を塗布した後、溶媒を乾燥して除去し、感光性樹脂層を形成する方法である。例えば、先に挙げた樹脂成分と、光酸発生剤と、溶媒成分とを含む溶液を基板１上にスピンコート法により塗布し、乾燥することにより、第一の感光性樹脂層２を形成することができる。第一の感光性樹脂層２の厚さは特に限定されないが、例えば５μｍ以上、３０μｍ以下とすることができる。
ネガ型である第一の感光性樹脂層２の溶解度パラメータ（ＳＰ値）は、５以上、１３以下であることが好ましい。なお、本発明においてＳＰ値は物性値から推算した値である。具体的には、溶解度パラメータδは、蒸発エンタルピーをΔＨ、モル体積をＶとおくと、δ＝√（ΔＨ−ＲＴ）／Ｖで定義されるため、各材料の物性値を文献から引用して推算できる。
次に、図３（ｂ）に示すように、マスク１２を介して第一の感光性樹脂層２を選択的に露光して流路のパターンを潜像させ、その後露光後ベーク（以下、ＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）と示す）を行う。これにより、第一の感光性樹脂層２内に硬化部２ａを形成する。こうして光を照射していない部分からなる流路のパターンの潜像を形成する。
露光には紫外線や電離放射線等を用いることができる。露光量は所望のパターンが形成できれば特に限定されないが、例えば３０００Ｊ／ｍ^２以上、１００００Ｊ／ｍ^２以下とすることができる。ＰＥＢの温度及び時間についても、所望のパターンが形成できれば特に限定されないが、例えば４０℃以上、１０５℃以下で３分以上、１５分以下の範囲から選択することができる。

次に、図３（ｃ）に示すように、第一の感光性樹脂層２上に、ネガ型の第二の感光性樹脂層３−１を形成する。第二の感光性樹脂層３−１の形成用である第二の感光性樹脂組成物としては、熱硬化性を有する化学増幅型レジストを用いることができる。第二の感光性樹脂組成物に含まれる樹脂成分としては、第一の感光性樹脂組成物用として挙げた樹脂材料の少なくとも１種を用いることができる。また、第二の感光性樹脂組成物に含まれる樹脂成分として、第一の感光性樹脂層及び／または第三の感光性樹脂層に含まれる樹脂成分と同じ樹脂材料を用いることもできる。また、第二の感光性樹脂組成物は光酸発生剤を含むことができる。光酸発生剤としては、所望のパターンを形成できるものであれば特に限定されず、第一の感光性樹脂組成物用として挙げた光酸発生剤の少なくとも１種を用いることができる。また、第二の感光性樹脂組成物に含まれる光酸発生剤として、第一の感光性樹脂層及び／または第三の感光性樹脂層に含まれる酸発生剤と同じ酸発生剤を用いることもできる。
さらに、第二の感光性樹脂組成物は溶媒を含むことができる。溶媒としては、ＰＧＭＥＡ、γ−ブチロラクトン等を用いることができる。これらは一種以上を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。溶媒または混合溶媒の沸点は、１００℃以上、２５０℃以下であることが好ましい。なお、溶媒または混合溶媒は、第一の感光性樹脂組成物に含まれる溶媒及び／または第三の感光性樹脂組成物に含まれる溶媒と同一であってもよい。
第二の感光性樹脂組成物は、少なくとも、樹脂成分、光酸発生剤及び溶媒成分を用いて調製することができる。これらの３成分に関する組成は以下の範囲から選択することができる。
樹脂成分の割合としては、例えば１９．９質量％以上、７０．０質量％以下とすることができる。光酸発生剤の割合としては、例えば０．１質量％以上、２．５質量％以下とすることができる。溶媒成分としての、溶媒または混合溶媒の割合としては、例えば２９．９質量％以上、８０．０質量％以下とすることができる。
第二の感光性樹脂層３−１の形成方法としては、ソルベントコート法、ドライフィルムを作製し基板上に転写する方法等が挙げられる。しかし、ソルベントコート法で塗布すると第二の感光性樹脂組成物に含まれる溶媒が第一の感光性樹脂層２を溶解してしまう可能性がある場合、第二の感光性樹脂組成物のドライフィルムを作製し基板上の第一の感光性樹脂層２の表面に転写する方法が好ましい。
第二の感光性樹脂層３−１の厚さは特に限定されないが、例えば３μｍ以上、６０μｍ以下とすることができる。

次に、図３（ｄ）に示すように、第二の感光性樹脂層３−１上にネガ型の第三の感光性樹脂層３−２を形成する。第三の感光性樹脂層３−２の形成に用いる感光性樹脂組成物に含まれる樹脂成分としては、第一の感光性樹脂組成物用として挙げた樹脂材料の少なくとも１種を用いることができる。また、第三の感光性樹脂組成物に含まれる樹脂材料として、第一の感光性樹脂層及び／または第二の感光性樹脂層に含まれる樹脂材料と同じ樹脂材料を用いることもできる。
また、第三の感光性樹脂組成物は光酸発生剤を含むことができる。光酸発生剤としては、所望のパターンを形成できるものであれば特に限定されず、第一の感光性樹脂組成物用として挙げた光酸発生剤の少なくとも１種を用いることができる。また、第三の感光性樹脂組成物に含まれる光酸発生剤として、第一の感光性樹脂層及び／または第二の感光性樹脂層に含まれる酸発生剤と同じ酸発生剤を用いることもできる。
さらに、第三の感光性樹脂組成物は溶媒を含むことができる。溶媒としては、エタノールやブタノール等を用いることができる。これらの一種または二種以上の混合溶媒を用いることができる。溶媒または混合溶媒の沸点は、１５０℃以下であることが好ましい。溶媒または混合溶媒の沸点が１５０℃以上の場合、溶媒または混合溶媒が第一の感光性樹脂層２まで浸透し、吐出口形状を変形させるおそれがあるため、１５０℃以下であることが好ましい。なお、溶媒または混合溶媒は、第一の感光性樹脂組成物及び／または第二の感光性樹脂組成物に含まれる溶媒と同一であってもよい。
第三の感光性樹脂組成物は、少なくとも、樹脂成分、光酸発生剤及び溶媒成分を用いて調製することができる。これらの３成分に関する組成は以下の範囲から選択することができる。
樹脂成分の割合としては、例えば１．０質量％以上、７０．０質量％以下とすることができる。光酸発生剤の割合としては、例えば０．１質量％以上、２．５質量％以下とすることができる。溶媒成分としての、溶媒または混合溶媒の割合としては、例えば２９．９質量％以上、９８．９質量％以下とすることができる。
第三の感光性樹脂層３−２の形成方法としては、ソルベントコート法、ドライフィルムを作製し基板上に転写する方法等が挙げられる。
第三の感光性樹脂層３−２の厚さは特に限定されないが、例えば０．１μｍ以上、３μｍ以下とすることができる。
第二及び第三の感光性樹脂組成物に含まれる樹脂成分の熱硬化収縮率の差は、各樹脂成分の種類の選択並びに感度の差の少なくとも一方によって生じさせることができる。

第一の感光性樹脂層２内の硬化部２ａによって形成される流路のパターンを潜像として維持するという観点から、第二の感光性樹脂層３−１及び第三の感光性樹脂層３−２の露光に対する感度が、第一の感光性樹脂層２の露光に対する感度よりも高いことが好ましい。これらの層の感度差は、種々の方法により形成することができる。例えば、光に対する感度差を有する光酸発生剤によってこれらの層の露光感度に差を付与する方法や、光酸発生剤の添加量によってこれらの層の露光感度に差を付与する方法が利用できる。また、これらの方法を併用することもできる。具体的には、第二及び第三の感光性樹脂組成物の方が、第一の感光性樹脂組成物よりも高感度な光酸発生剤を含む、もしくは光酸発生剤を多く含む組成とすることが好ましい。
酸発生剤の添加量によって感光性を調節する場合には、第二及び第三の感光性樹脂層に吐出口の潜像を形成する際の露光において第二及び第三の感光性樹脂層が感光し、第一の感光性樹脂層が感光しないように酸発生剤の含有割合をこれらの層で調節する。
また、第一乃至第三の感光性樹脂層中に配合する酸発生剤の量は、これらの層への選択露光工程においてその一部が使用され、残部の少なくとも一部が後述する熱硬化収縮率の制御工程において使用可能な量に、設定しておくことが好ましい。このような酸発生剤の添加量を用いることによって、選択的露光工程において一部未反応であった酸発生剤が、一括現像後の活性エネルギー線の照射時に酸を発生させ、熱硬化重合を促進させ、熱硬化物の強度を更に向上させることが可能となる。

次に、図３（ｅ）に示すように、マスク１３を介して第二の感光性樹脂層３−１及び第三の感光性樹脂層３−２を選択的に一括露光して吐出口のパターンを潜像させ、その後ＰＥＢを行い、これらの層内に硬化部３−１ａ及び３−２ａを形成する。こうして第二の感光性樹脂層３−１及び第三の感光性樹脂層３−２の光を照射していない部分からなる吐出口のパターンの潜像を形成する。露光条件及びＰＥＢ条件は、所望のインク吐出口パターンの潜像が形成できれば特に制限されるものではない。露光には、例えば紫外線や電離放射線等を用いることができる。露光量は、例えば４００Ｊ／ｍ^２以上、３０００Ｊ／ｍ^２以下とすることができる。ＰＥＢの温度及び時間については、例えば７０℃以上、１０５℃以下で３分以上、１０分以下の範囲から選択することができる。
次に、図３（ｆ）に示すように、第一の感光性樹脂層２、第二の感光性樹脂層３−１及び第三の感光性樹脂層３−２を一括現像して吐出口７及び流路８を形成する。現像はＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）等を用いて行うことができる。
次に、図３（ｇ）に示すように、吐出口７及び流路８を含む領域を露光する。
露光には、第二の感光性樹脂層及び第三の感光性樹脂層の組成に応じてこれらの熱硬化収縮率を制御できる、例えば紫外線や電離放射線等の活性エネルギー線を用いることができる。露光量は、例えば４００Ｊ／ｍ^２以上、３０００Ｊ／ｍ^２以下とすることができる。この露光処理によって、後述の熱硬化処理工程によって発生する、第二の感光性樹脂層３−１の現像後の硬化部３−１ａ及び第三の感光性樹脂層３−２の現像後の硬化部３−２ａの少なくとも一方の熱硬化収縮の割合を制御することができる。

熱硬化収縮率の制御は、目的とする吐出口の形状に応じて行うことができる。たとえば、以下の各制御方法を挙げることができる。
（Ａ）第二の感光性樹脂層３−１の現像後の硬化部３−１ａ及び第三の感光性樹脂層３−２の現像後の硬化部３−２ａの熱硬化収縮率の差を低減して揃える。
（Ｂ）第二の感光性樹脂層３−１の現像後の硬化部３−１ａの熱硬化収縮率を第三の感光性樹脂層３−２の現像後の硬化部３−２ａの熱硬化収縮率よりも大きくする。
（Ｃ）第二の感光性樹脂層３−１の現像後の硬化部３−１ａの熱硬化収縮率を第三の感光性樹脂層３−２の現像後の硬化部３−２ａの熱硬化収縮率よりも小さくする。
（Ａ）の方法によれば、例えば図４（ａ）に示すように、吐出口面１１を、平坦な面からなる平坦部から開口縁部１１−１までを、平坦部の平面レベルＬで平坦化した平坦面とすることができる。
（Ｂ）の方法によれば、例えば図４（ｂ）に示すように、吐出口面１１の平坦面からなる平坦部に対して開口縁部１１−１が平坦部の平面レベルＬよりも落ち込んだ構造を得ることができる。
（Ｃ）の方法によれば、例えば図４（ｃ）に示すように、吐出口面１１の平坦面からなる平坦部に対して開口縁部１１−１が平坦部の平面レベルＬよりも突き出た構造を得ることができる。
現像後の第二の感光性樹脂層と第三の感光性樹脂層からの硬化物の熱硬化収縮率差は、目的とする吐出口形状が得られる範囲に設定することができる。この熱硬化収縮率差の範囲は、第二の感光性樹脂層と第三の感光性樹脂層を形成する材料と、熱硬化条件等から理論的に、あるいは実験値から求めることができる。
上述した熱硬化収縮率の制御は、活性エネルギー線の露光量によって行うことが好ましい。
感光性樹脂組成物の成分としてエポキシ樹脂と光酸発生剤を用いた場合には、活性エネルギー線の照射によって感光性樹脂層中にその時点で残存するエポキシ基の開環が生じ、露光量に応じて開環するエポキシ基の量が増加し、加熱重合時の硬化収縮が促進される。従って、活性エネルギー線を照射しない場合に対して、活性エネルギー線を照射することで加熱硬化収縮の割合を高くすることができる。すなわち、露光量を制御することによってエポキシ基の開環量を制御し、吐出口形成部材の吐出口の開口縁部の形状を制御することができる。
熱硬化収縮率の制御のための活性エネルギー線の露光量は、現像後の第二及び第三の感光性樹脂層からの硬化物の熱硬化収縮率差の変化と活性エネルギー線の露光量との関係から、熱硬化収縮率の差が上記（Ａ）〜（Ｃ）の関係のいずれかとなるように選択することができる。また、熱硬化収縮率差の変化と活性エネルギー線の露光量との関係は、理論的に、あるいは実験値として求めることができる。
熱硬化収縮率の制御のための活性エネルギー線は、吐出口７及び流路８の周辺領域のみに対して、あるいは、第二及び第三の感光性樹脂層の選択的露光部３−１ａ、３−２ａからなる積層構造３ａ全体に対して照射することができる。
例えば、図１に示すような多数の吐出口を設けた液体吐出ヘッドの場合や、多数の液体吐出ヘッドを共通の基板上で作製し、各液体吐出ヘッドを分割する多数個採りを行う場合は、目的に応じて活性エネルギー線の照射位置を選択することができる。多数の吐出口の全部の吐出口７において目的とする熱硬化収縮率の制御を一括して行う場合は、基板上に形成された積層構造３ａ全体に活性エネルギー線の照射を行う。一部の吐出口において目的とする熱硬化収縮率の制御を行う場合は、一部の吐出口の周辺（第一の感光性樹脂層の硬化部２ａ及び硬化部３−１ａ、３−２ａからなる積層構造の流路８の周辺部分）のみを選択的に露光する。
なお、第二の感光性樹脂層と第三の感光性樹脂層は、目的に応じた形状での吐出口形成を行う上でこれらの界面で密着している必要がある。また、第一の感光性樹脂層と第二の感光性樹脂層は目的に応じた形状での吐出口形成に必要な領域においてはこれらの界面で密着している必要があるが、その他の領域においては、中間層等の他の層を介在して積層されていてもよい。

次に、加熱硬化収縮率を制御する活性エネルギー線の照射処理を行った後に硬化部２ａ、３ａ（３−１ａ及び３−２ａ）に熱処理を加える。熱処理の温度及び時間は、所望の性能を有するインク吐出ヘッドが形成できれば特に制限されるものではない。熱処理の温度及び時間については、例えば１６０℃以上２５０℃以下で３０分以上５時間以下行う事ができる。
なお、第三の感光性樹脂層からの熱処理を経た最終硬化物は、記録装置内においてクリーニング処理される液体吐出ヘッドの吐出口面を形成する。そのため、必要に応じて第三の感光性樹脂層からの熱処理を経た最終硬化物が撥水性を有するように、第三の感光性樹脂層の形成に用いる第三の感光性樹脂組成物の樹脂成分及び／または組成を選択してもよい。撥水性を有する組成としては、カチオン重合性を有するパーフルオロアルキル組成物やパーフルオロポリエーテル組成物を少なくとも含む、樹脂成分及び／または組成を選択することができる。

こうして、基板１上の加熱により更に硬化した硬化部２ｂからなる流路形成部材と、硬化部３−１ｂ及び３−２ｂからなる吐出口形成部材３ｂと、をこの順に積層した構造を有する液体吐出ヘッドを得ることができる。
一括現像後の先に説明した（Ａ）〜（Ｃ）のいずれかの活性エネルギー線の露光工程と、熱処理工程によって、所望の形状を有するインク吐出口を形成することができる。
図４（ａ）に示す形状の吐出口の形成は、吐出口面１１の平坦性が要求される場合に対応することができる。
図４（ｂ）に示す形状の吐出口の形成は、クリーニングブレードによるクリーニング処理を行う場合におけるクリーニングブレードとの接触を防止する効果が要求される場合に対応することができる。
図４（ｃ）に示す形状の吐出口の形成は、多数の吐出口を同一基板上に形成する場合における、基板及び積層構造からなる部分のそりや剥がれの防止が要求される場合に対応することができる。このそりや剥がれの防止効果は、第一乃至第三の感光性樹脂層の選択的露光による硬化部において一括現像後の熱硬化時に発生する応力が緩和されることによるものと考えられる。この効果を利用して、例えば、基板上に形成した多数の吐出口の一部において意図的に図４（ｃ）となる箇所を配置することで、基板でのそりの発生や各層間での剥がれを防止することができる。
次に、基板１に流路８に連通する液体供給口を形成し、基板１をダイシングソー等により切断分離してチップ化する。その後、吐出エネルギー発生素子１０を駆動させるための電気的接合を行う。さらに、液体供給のためのチップタンク部材を接続して、液体吐出ヘッドが完成する。
吐出用の液体としては、記録や印刷用のインクや各種表面処理用の液体が利用できる。

［実施例１］
図３を用いて、本実施例１に係るインク吐出ヘッドの製造方法を説明する。
図３（ａ）〜（ｈ）は本実施例に係るインク吐出ヘッドの製造方法を示す模式的部分断面図である。
まず、図３（ａ）に示すように、基板１上に第一の感光性樹脂層としてのネガ型感光性レジスト２（以下、レジスト２と示す）を形成した。
基板１にはシリコン基板を用いた。基板１には、電気熱変換素子であるエネルギー発生素子１０と、ＳｉＯ_２を含む保護層（不図示）とが設けられている。基板１には更にエネルギー発生素子１０を駆動するための配線等（不図示）が設けられている。第一の感光性樹脂層としてのレジスト２は、エポキシ樹脂（商品名：ＳＵ−８、日本化薬製）からなる樹脂成分と、ＰＧＭＥＡからなる溶媒と、トリアリールスルホニウム塩からなる光酸発生剤と、アミン化合物からなる酸失活剤とを含む溶液をスピンコート法により塗布し、乾燥して形成した。
酸失活剤は、酸発生剤から発生した強酸と反応し、弱酸を発生させることで相対的に反応を抑制する成分である。
レジスト２の膜厚は７μｍであった。レジスト２に含まれる樹脂成分の割合は６０質量％、光酸発生剤の割合は０．７５質量％、酸失活剤の割合は０．２５質量％、溶媒の割合は３９質量％であった。即ち、レジスト２の残留溶媒量は３９質量％である。また、レジスト２の軟化点は約７０℃であった。
次に、図３（ｂ）に示すように、マスク１２を介してレジスト２に対して流路のパターンを選択的に露光し、その後ＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）を行った。露光には紫外線を用いた。露光量は１００００（Ｊ／ｍ^２）とした。ＰＥＢは６０℃で１０分間行った。こうして、レジスト２の光照射されていない部分からなる流路パターンの潜像を形成した。
次に、図３（ｃ）に示すように、レジスト２上に第二の感光性樹脂層３−１としてのネガ型感光性レジスト３（以下レジスト３と示す）を形成した。レジスト３は、エポキシ樹脂（前記レジスト２と同じ）からなる樹脂成分と、ＰＧＭＥＡからなる溶媒と、トリアリールスルホニウム塩からなる光酸発生剤とを含むレジストをドライフィルムとしたものである。ドライフィルムにする前のレジストに含まれる樹脂成分の割合は５０質量％、溶媒の割合は４９質量％、光酸発生剤の割合は１質量％であった。このレジストを乾燥させてドライフィルムとした。レジスト３の溶媒量、即ち残留溶媒量は０．１質量％であった。また、レジスト３の軟化点は約７０℃であった。レジスト３はラミネートによるドライフィルム転写により形成した。転写温度は５５℃、転写時間は１分とした。レジスト３の膜厚は４μｍであった。

次に、図３（ｄ）に示すように、レジスト３上に第三の感光性樹脂層３−２としてのレジスト４を形成した。レジスト４にはエポキシ樹脂からなる樹脂成分と、エタノールからなる溶媒と、トリアリールスルホニウム塩からなる光酸発生剤と、フッ素系の撥水成分を含むレジストである。レジスト４用のエポキシ樹脂としては、油化シェル製エポキシ（エピコート８２８）、ＥＨＰＥ(ダイセル化学工業製)等を用いることができる。
レジスト４に含まれる樹脂成分の割合は１０質量％、溶媒の割合は８９質量％、光酸発生剤の割合は１質量％であった。
なお、本実施例ではレジスト２を低感度とし、レジスト３及び４を高感度として潜像による流路及び吐出口パターン形成を行うために、レジスト２よりもレジスト３及び４の方が光酸発生剤を多量に含むようにした。
レジスト４はダイコーターを用いたソルベントコート法により形成した。乾燥温度は６０℃、時間は１０分とした。レジスト４の膜厚は０．６μｍであった。尚、本実施例で使用するレジスト３に含まれる樹脂と、レジスト４に含まれる樹脂は熱硬化収縮率が異なる。熱硬化収縮率を表す指標を、同温度で同時間熱処理する前後の、単位体積あたりの収縮率（収縮前の単位体積に対する収縮後の体積の割合（％））とする。
今回２２０℃で２時間の熱処理を加える条件下において、レジスト３に含まれる樹脂の収縮率は９９％であり、レジスト４に含まれる樹脂の収縮率は８９％であった。
なお、樹脂成分の熱硬化収縮率の指標として、樹脂材料の有する収縮前の単位長さに対する収縮後の長さの割合（％）である線膨張係数（負膨張）を利用することもできる。
次に、図３（ｅ）に示すように、マスク１３を介してレジスト３及び４に対して吐出口パターンを選択的に一括露光し、その後ＰＥＢを行った。露光には紫外線を用いた。露光量は１０００（Ｊ／ｍ^２）とした。ＰＥＢは１０５℃で１０分間行った。こうして、レジスト３及び４の光照射されていない部分からなる吐出口のパターンの潜像を形成した。
次に、図３（ｆ）に示すように、レジスト２〜４を一括現像した。現像はＰＧＭＥＡを用いて行った。これによって、吐出口７及び流路８が形成された。
次に、図３（ｇ）に示すように、一括現像後のレジスト２〜４を一括露光して、これらの熱硬化収縮率を調整した。露光には紫外線を用いた。露光量は８００（Ｊ／ｍ^２）とした。
次に、レジスト２〜４から得られた硬化部２ａ、３−１ａ及び３−２ａからなる部分に熱処理を加えた。熱処理は熱風乾燥炉を使用し、２２０℃の処理を２時間行い、流路形成部材２ｂ、吐出口形成部材３ｂを得た。
以上の露光による熱硬化収縮率の調整後の熱硬化処理によって、吐出口形成部材３ｂの第二の面（吐出口面）１１を、図３（ｈ）及び図４（ａ）に示すような平坦な面とすることができた。この平坦面は、吐出口のエッジ部７−１の落ち込みもしくは持ち上がりの変位量が０．２μｍ以下の開口縁部１１−１を有していた。
次に、基板１に、基板１を貫通し、流路８に連通する供給口（不図示）を形成後、基板１をダイシングソーにより切断分離してチップ化し、インク吐出エネルギー発生素子１０を駆動させるための電気的接合を行った。その後、液体供給のためのチップタンク部材を接続して、液体吐出ヘッドを完成させた。

［実施例２］
実施例１の図２（ｇ）に示した熱硬化収縮率を調整するための露光における露光量を４００（Ｊ／ｍ^２）とする以外は、実施例１と同様にして液体吐出ヘッドを作製した。その結果、図４（ｂ）に示すようなエッジ部７−１が１．２μｍ落ち込んだ開口縁部１１−１の形状が得られた。
［実施例３］
実施例１の図２（ｇ）に示した露光量を２２００（Ｊ／ｍ^２）とする以外は、実施例１と同様にして液体吐出ヘッドを作製した。その結果、図４（ｃ）に示すようなエッジ部７−１が１．１μｍ持ち上がった開口縁部１１−１の形状が得られた。

１ 基板
２ 第一の感光性樹脂層
２ａ 第一の感光性樹脂層（硬化部）
２ｂ 第一の感光性樹脂層（最終熱硬化部）
３ａ 第二及び第三の感光性樹脂層（硬化部）
３−１ｂ 第二の感光性樹脂層（最終熱硬化部）
３−２ｂ 第一の感光性樹脂層（最終熱硬化部）
５ 保護層
６ 吐出口及び流路を形成する部材
１０ エネルギー発生素子
１２、１３ マスク
７ 吐出口
８ 流路
９ インク供給口

Claims (13)

1. エネルギー発生素子が設けられた基板と、流路を形成する流路形成部材と、該流路から供給される液体を前記エネルギー発生素子からのエネルギーにより吐出する吐出口が設けられた吐出口面を有する吐出口形成部材と、を備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、
   基板上にネガ型の第一の感光性樹脂層を設ける工程と
   前記第一の感光性樹脂層を選択的に露光して、前記流路のパターンを潜像させる工程と、
   前記第一の感光性樹脂層上にネガ型の第二の感光性樹脂層を設ける工程と、
   前記第二の感光性樹脂層上にネガ型の第三の感光性樹脂層を設ける工程と、
   前記第二及び第三の感光性樹脂層を選択的に露光して、前記吐出口のパターンを潜像させる工程と、
   前記第一、第二及び第三の感光性樹脂層を一括現像する工程と、
   前記現像された第一、第二及び第三の感光性樹脂層を熱硬化させる工程と、
   を有することを特徴とする液体及び吐出ヘッドの製造方法。
2. 前記第二の感光性樹脂層と前記第三の感光性樹脂層が異なる熱硬化収縮率を有し、これらの熱硬化収縮率を制御する工程を有する請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
3. 前記熱硬化収縮率の制御を、活性エネルギー線の照射により行う請求項２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
4. 前記活性エネルギー線の照射による露光量によって、前記異なる熱硬化収縮率の差を制御する請求項３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
5. 前記活性エネルギー線の照射により、前記第二の感光性樹脂層と前記第三の感光性樹脂層の間の熱硬化収縮率の差を低減する請求項４に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
6. 前記吐出口面を平坦な面として形成する請求項５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
7. 前記活性エネルギー線の照射により、前記第二の感光性樹脂層よりも前記第三の感光性樹脂層の熱硬化収縮率を大きくする請求項４に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
8. 前記吐出口面が、平坦な面と、該平坦な面から該吐出口形成部材の厚さ方向に突き出た前記吐出口の開口縁部からなる請求項７に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
9. 前記活性エネルギー線の照射により、前記第二の感光性樹脂層よりも前記第三の感光性樹脂層の熱硬化収縮率を小さくする請求項４に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
10. 前記吐出口面が、平坦な面と、該平坦な面から該吐出口形成部材の厚さ方向に沈み込んだ前記吐出口の開口縁部からなる請求項９に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
11. 前記熱硬化の工程と、前記活性エネルギー線を照射する工程を同時に行う請求項３乃至１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
12. 前記第一の感光性樹脂層は、前記第二及び第三の感光性樹脂層よりも露光感度が低い請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
13. 前記第三の感光性樹脂層の硬化物は、撥水性を有する請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。

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