JP2018069649A - 樹脂層の形成方法と液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】開口と開口の周囲を覆う樹脂層を、貫通孔または凹部への樹脂層の侵入を制限しつつ設ける。【解決手段】樹脂層の形成方法は、貫通孔４の開口９が形成された第１の面２ａを有する基板２の第１の面２ａに、開口９と開口９の周囲を覆う第１の樹脂層２１ａを形成することと、第１の樹脂層２１ａを基板２に第１の圧力Ｐ１で押し付けることと、を有している。第１の樹脂層２１ａが基板２に第１の圧力Ｐ１で押し付けられている際に、貫通孔４の内圧である第２の圧力Ｐ２が第１の圧力Ｐ１以上にされる。【選択図】図３

Description

本発明は、樹脂層の形成方法とこれを用いた液体吐出ヘッドの製造方法に関し、特に、貫通孔または凹部の開口が形成された面に、開口と開口の周囲を覆う樹脂層を形成する方法に関する。

インクなどの液体を吐出する液体吐出ヘッドは一般に、圧力室と、圧力室に設けられ、液体に吐出のためのエネルギーを与えるエネルギー発生素子と、液体が吐出する吐出口と、を備えている。エネルギー発生素子として液体を加熱する発熱抵抗素子を用いた液体吐出ヘッドは、サーマル液体吐出ヘッドと呼ばれることがある。
サーマル液体吐出ヘッドは、概ね以下の手順で形成される（特許文献１）。まず、エネルギー発生素子が形成された基板上に、樹脂で圧力室の型材が形成される。次に、型材が圧力室壁部材及び吐出口形成部材となる樹脂で被覆される。吐出口形成部材に型材と連通する吐出口を形成した後、型材が溶剤で溶解されて除去され、圧力室が形成される。この製造方法は型材や吐出口の形成にフォトリソグラフィーを用いるため、圧力室や吐出口を高精度で形成することができる。

近年、印字の高画質化や記録の高速化の要求に応えるため、吐出口と圧力室が高密度に配置されるとともに、液滴の吐出性能をさらに向上させることが要求されている。しかし、基板の表面には、液体の吐出を制御するための様々な配線による凹凸が形成されている。凹凸のある基板上に形成された樹脂の表面には通常、基板の形状に倣った凹凸が生じる。このような凹凸は圧力室や吐出口形成部材の形状のばらつきの原因となり、吐出性能の低下につながる。
そのため、型材や吐出口形成部材となる樹脂は、その表面を平坦化することが望まれる。特許文献２には、様々なパターンの形成されている基板上に形成された樹脂を平坦な押え板で押圧して平坦化する方法が開示されている。この方法によれば、流動性のある樹脂の表面が押え板で均されることで平坦化される。

特公平６−４５２４２号公報 米国特許第６７１６７６７号明細書

液体吐出ヘッドの基板には通常、インク供給路となる貫通孔や凹部が形成されている。このため、特許文献２に記載の方法で樹脂の表面を平坦化した場合、押え板の押し付け力により樹脂がこれらの貫通孔や凹部に侵入しやすくなり、型材（圧力室）の形成精度が低下する可能性がある。また、型材の一部が貫通孔や凹部に落ち込むことでその上に形成される吐出口形成部材にも凹部が生じやすくなることから、吐出口の向きがばらつきやすくなる。これらの結果、液滴の吐出性能が低下する可能性がある。
本発明は、貫通孔または凹部の開口が形成された面に、樹脂層を、貫通孔または凹部への侵入を制限しつつ設ける方法を提供することを目的とする。

本発明の樹脂層の形成方法は、貫通孔または凹部の開口が形成された第１の面を有する基板の第１の面に、開口と開口の周囲を覆う第１の樹脂層を形成することと、第１の樹脂層を基板に第１の圧力で押し付けることと、を有している。第１の樹脂が基板に第１の圧力で押し付けられている際に、貫通孔または凹部の内圧である第２の圧力が第１の圧力以上にされる。

本発明によれば、貫通孔または凹部の内圧である第２の圧力が、第１の樹脂層を第１の面に押し付ける第１の圧力以上にされるため、第１の樹脂層の貫通孔または凹部への侵入を制限することができる。よって、本発明によれば、貫通孔または凹部の開口が形成された面に、樹脂層を、貫通孔または凹部への侵入を制限しつつ設けることができる。

インクジェットヘッドの素子基板の模式的斜視図である。 基板に樹脂層を形成するためのチャンバーの模式的構成図である。 基板に樹脂層を形成する手順を示す模式図である。 本発明の課題を説明する模式図である。 実施例２の手順を示す模式図である。

以下、プリンタに用いられるインクジェットヘッドを例に、本発明の樹脂層の形成方法を説明する。液体吐出ヘッドは複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わされた産業記録装置に搭載可能である。液体吐出ヘッドは、インクを吐出する用途だけでなく、インク以外の液体を吐出する用途、例えばバイオッチップの作成、電子回路の印刷、薬物を噴霧状に吐出する用途などにも適用することができる。また、本発明はインクジェットヘッドの製造の他、貫通孔または凹部の開口が形成された面を有する基板の当該面に、開口と開口の周囲を覆う樹脂層を設ける工程に広く適用することができる。

図１は、本発明を用いて製造されるインクジェットヘッドの素子基板の模式的部分破断斜視図である。インクジェットヘッドの素子基板１はエネルギー発生素子３が所定のピッチで形成された基板２を有している。基板２は第１の面２ａとその裏面である第２の面２ｂとを有し、エネルギー発生素子３は基板２の第１の面２ａに形成されている。エネルギー発生素子３はインクを吐出するためのエネルギーを発生させる発熱抵抗素子である。基板２には、基板２を厚さ方向に（すなわち第１の面２ａから第２の面２ｂまで）貫通する複数の貫通孔４が設けられている。貫通孔４はインク供給路として機能する。基板２上には吐出口形成部材５と、圧力室壁部材６と、が設けられている。吐出口形成部材５と圧力室壁部材６は、基板２とともに圧力室７を形成する。吐出口形成部材５は圧力室７の天板を形成しており、圧力室７と連通しインクを吐出する吐出口８を備えている。吐出口８は、吐出口形成部材５の、対応するエネルギー発生素子３から基板２の第１の面２ａと垂直な方向に引いた線上に設けられている。圧力室壁部材６は基板２と吐出口形成部材５の間に位置しており、圧力室７の側壁を形成している。吐出口形成部材５と圧力室壁部材６はレジストからなり、一体形成される。貫通孔４は圧力室７と連通しており、圧力室７側の開口９、すなわち基板２の第１の面２ａに形成された開口９が圧力室７に面するインク供給路となっている。インクはインク供給路から圧力室７に供給され、エネルギー発生素子３で加熱され、吐出口８から吐出する。

次に、以上説明した液体吐出ヘッドの製造方法について説明する。本実施形態は流路を形成する型材２２とその上に形成される吐出口形成部材５の作成方法に特徴があるため、他のステップの説明は省略する。図３〜５は図１のＡ−Ａを通る断面図である。

（第１の実施形態）
図２は、第１の実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法に用いられる製造装置を示している。製造装置１１はチャンバー１２を有し、チャンバー１２の内部にステージ１３とプレス装置１４が収容されている。基板２は第２の面２ｂがステージ１３の支持面と対向する向きで平板状のステージ１３に支持されており、貫通孔４の第２の面２ｂ側の開口はステージ１３で閉鎖されている。ステージ１３の内部には管路１８が設けられており、管路１８はチャンバー１２の外部に設けられた第１の圧力調整装置１５と接続されている。管路１８はステージ１３の内部で分岐しており、分岐した管路１８のそれぞれが基板２の貫通孔４と連通する。これにより、各貫通孔４の開口９がドライフィルム２１で覆われたときに、貫通孔４の内部の圧力をチャンバー１２の圧力と独立して調整することができる。プレス装置１４はチャンバー１２の上部に、ステージ１３と対向して設けられている。プレス装置１４は型材となる樹脂層を保持し基板２に転写する押え板１６を有している。押え板１６は基板２に転写された樹脂層を押圧し（樹脂層に圧力を加え）、樹脂層を平坦化する。プレス装置１４はさらに、型材の上に形成されて吐出口形成部材５となる樹脂層に圧力を加え、樹脂層を平坦化することができる。チャンバー１２は、チャンバー１２内部の圧力を調整するための第２の圧力調整装置１７に接続されている。

図３は液体吐出ヘッドの製造方法を概略的に示している。各工程は図２に示すチャンバー１２の内部で行われるが、図３ではチャンバー１２とステージ１３の図示は省略している。基板２の第１の面２ａには上述したエネルギー発生素子３（図示せず）が設けられ、基板２を貫通する貫通孔４が設けられている。基板２は第２の面２ｂがステージ１３と対向する向きでステージ１３に支持され、各貫通孔４はステージ１３の内部を通る管路１８を介して第１の圧力調整装置１５と接続されている。

まず、図３（ａ）に示すように、ドライフィルム２１をプレス装置１４の押え板１６に保持させる。ドライフィルム２１は、ベースフィルム２１ｂと、ベースフィルム２１ｂに支持された第１の樹脂層（以下、樹脂層２１ａという）と、からなる。樹脂層２１ａは、圧力室７の型材２２となるポジ型レジスト層である。ベースフィルム２１ｂは、樹脂層２１ａが基板２に転写された後に樹脂層２１ａから剥離され、基板２には樹脂層２１ａだけが形成される。

次に、図３（ｂ）に示すように、ドライフィルム２１を、樹脂層２１ａが基板２と対向する向きで、貫通孔４の開口９とその周囲を覆うように基板２に配置する。貫通孔４の開口９は樹脂層２１ａで完全に覆われる。具体的には、予めチャンバー１２を加熱し、ドライフィルム２１を保持したプレス装置１４を下降させ、ドライフィルム２１の樹脂層２１ａを基板２の第１の面２ａに密着させる。樹脂層２１ａは当該樹脂層２１ａを構成する樹脂のガラス転移温度ＴＧを上回る温度まで加熱され、この結果、樹脂層２１ａは、粘度が低下し流動化する。この状態で、ドライフィルム２１をプレス装置１４で一定時間、基板２に押し付ける。これによりプレス装置１４に支持された樹脂層２１ａが基板２の第１の面２ａに転写される。液体吐出ヘッドに使用される基板２には、貫通孔４以外にも配線段差などの様々な大きさの凹凸が存在している。この凹凸の影響により、形成された樹脂層２１ａの膜厚にばらつきが発生する。しかし、プレス装置１４の押し付け力（以下、第１の圧力Ｐ１という）によって樹脂層２１ａの表面が平坦化される。

押え板１６のドライフィルム２１の保持面は、ドライフィルム２１の基板２への片当たりを防止するため、基板２と平行に配置することが好ましい。押え板１６は、樹脂層２１ａの転写中に変形しないように、十分に剛性のある材質のものを用いるか、加圧中の変形が抑制される範囲内で使用することが好ましい。また、樹脂層２１ａが基板２上を流動して膜厚が均一化されるように、ドライフィルム２１は均一な荷重で押し付けることが好ましい。荷重分布は、ステージ１３の平面度、平坦度、押え板１６の厚みなどの加工精度や、押え板１６のエッジ効果などによりばらつくことがある。荷重分布のばらつきを抑制するため、押え板１６とプレス装置１４の間に、比較的弾性係数の高いゴムシート、スポンジシート、グラファイトシートなどの弾性体を挟むことも有効である。押え板１６のドライフィルム２１との接触面に、ドライフィルム２１の押え板１６からの離型を促進するための離型材を配置してもよい。基板２の凹凸や樹脂層２１ａの膜厚分布のばらつきにより転写の不十分な部位がある場合は、微調整を加えながら転写工程を繰り返すこともできる。

樹脂層２１ａの表面を平坦化する手法としては、ローラーで樹脂層２１ａの表面を均す方法、樹脂層２１ａを加熱して流動させる方法、樹脂層２１ａの溶媒含有量を調整して平坦化する方法などがある。しかし、プレス装置１４で樹脂層２１ａを転写しながら押え板１６で押し付ける（押圧する）方法は簡便であり、様々な樹脂材料に適用可能であり、かつ樹脂層２１ａの高い表面平坦度が得られる。また、転写と平坦化を同時に行うため、工程数の削減につながる。樹脂層２１ａの表面を平坦化する方法は上記の方法に限定されない。

本実施形態では、樹脂層２１ａを基板２に転写する際、各貫通孔４に第１の圧力以上、すなわち第１の圧力Ｐ１と同程度またはそれ以上の内圧（以下、第２の圧力Ｐ２という）を作用させる。第２の圧力Ｐ２は、第１の圧力調整装置１５からステージ１３の管路１８を介して気体を送ることで、貫通孔４内に印加される。これにより、貫通孔４への樹脂層２１ａの落ち込みないし流入を抑制することができる。

第１の圧力Ｐ１はチャンバー１２の内圧（以下、第３の圧力Ｐ３という）から独立して制御できる。貫通孔４はドライフィルム２１で封鎖されているため、第２の圧力Ｐ２も第３の圧力Ｐ３から独立して制御できる。従って、チャンバー１２を減圧しても第１の圧力Ｐ１と第２の圧力Ｐ２は影響を受けない。ただし、第３の圧力Ｐ３が第１の圧力Ｐ１より大きい場合、第３の圧力Ｐ３が第１の圧力Ｐ１に重畳されるため、第３の圧力Ｐ３＜第１の圧力Ｐ１とすることが好ましい。

第１の圧力Ｐ１と第２の圧力Ｐ２は、樹脂層２１ａのもち上がりや貫通孔４への落ち込みが抑えられるように、樹脂層２１ａの厚み、形状、材質に応じて設定することができる。第１の圧力Ｐ１と第２の圧力Ｐ２がほぼ等しい場合は、樹脂層２１ａのもち上がりや落ち込みが最も効果的に抑制される。ドライフィルム２１の樹脂層２１ａは溶剤成分が少なく、樹脂を塗布した場合と比べて形状が維持されやすいため、樹脂層２１ａのもち上がりや貫通孔４への落ち込みがさらに抑えられる。

第１の圧力Ｐ１＜第２の圧力Ｐ２である場合、樹脂層２１ａが貫通孔４からもち上げられることがあり得る。しかし、第１の圧力Ｐ１はドライフィルム２１の全面に作用するのに対し、第２の圧力Ｐ２は貫通孔４だけに作用する。このため、押し付け力（第１の圧力Ｐ１×ドライフィルム２１の押し付け力を受ける面積）が押し上げ力（第２の圧力Ｐ２×全ての貫通孔４の総断面積）を上回る限り、樹脂層２１ａが浮き上がることはない。貫通孔４の直上で局所的に樹脂層２１ａが変形する可能性はあるが、上方からプレス装置１４で押えられているため、その程度は小さい。従って、樹脂層２１ａの浮き上がりによる型材２２の表面の平坦度が低くなる可能性は小さい。また、第１の圧力Ｐ１＜第２の圧力Ｐ２であるため、貫通孔４に樹脂層２１ａが侵入する可能性も小さい。従って、樹脂層２１ａの貫通孔４への落ち込みによる樹脂層２１ａの厚さの減少（圧力室７の高さの低下）が生じる可能性も小さい。

第１の圧力Ｐ１＞第２の圧力Ｐ２である場合も、樹脂層２１ａが貫通孔４に侵入しやすくはなるが、貫通孔４を加圧することで、一定の効果が得られる。すなわち、貫通孔４を全く加圧しない場合と比べれば、樹脂層２１ａの貫通孔４への侵入を抑える効果が得られる。

第１の圧力Ｐ１は、樹脂層２１ａの粘度にもよるが、一般的には数百ｋＰａ〜数ＭＰａ程度の範囲であることが好ましい。第１の圧力Ｐ１の好適な範囲は第１の圧力Ｐ１の印加時間、樹脂層２１ａの初期の膜厚分布等によっても変化するため、これらを考慮しながら調整することが好ましい。

第２の圧力Ｐ２は、ドライフィルム２１に第１の圧力Ｐ１が印加されてから（プレス装置１４による押し付けが開始されてから）、樹脂層２１ａが転写によって基板２上に形成されるまでの間、連続的に印加されることが好ましい。しかし、樹脂層２１ａの膜厚分布や基板２の凹凸によっては、第１の圧力Ｐ１を印加した初期の段階で、樹脂層２１ａに部分的に大きな圧力がかかり、樹脂層２１ａが貫通孔４に侵入する可能性がある。そのため、第２の圧力Ｐ２は、第１の圧力Ｐ１を印加する前に印加することが好ましい。第２の圧力Ｐ２が高い場合、第１の圧力Ｐ１が印加される前に樹脂層２１ａが上方に膨む場合もあるが、破裂等による樹脂の飛散が生じない限り、樹脂層２１ａはその後押え板１６で押えられ、平坦な表面が形成される。第２の圧力Ｐ２は第１の圧力Ｐ１とほぼ同時に除荷することが好ましく、これによって第１の圧力Ｐ１による樹脂層２１ａの貫通孔４への落ち込みや、第２の圧力Ｐ２による樹脂層２１ａの膨らみを抑制することが可能である。

転写の際に第２の圧力調整装置１７によって、チャンバー１２を減圧してもよい。すなわち、樹脂層２１ａを基板２の第１の面２ａに形成する工程と、樹脂層２１ａを第１の圧力Ｐ１で押し付ける工程は、第１の圧力Ｐ１より低い第３の圧力Ｐ３の雰囲気中で行うことができる。これによって、基板２と樹脂層２１ａの接着部に滞留する空気や、樹脂溶媒の揮発により発生するガスをチャンバー１２内に拡散させ、空気やガスの樹脂層２１ａへの残存量を低減することができる。第３の圧力Ｐ３を第１の圧力Ｐ１以下に設定することで、樹脂層２１ａをより効率的に流動させることも可能となる。なお、上述のように、第２の圧力Ｐ２は第１の圧力Ｐ１が基板２に作用する前にかけることが好ましいが、その場合、基板２が第２の圧力Ｐ２によってドライフィルム２１を介して持ち上げられ、ステージ１３から外れる可能性がある。これは、チャンバー１２を減圧しているため、基板２を下向きに押しつける力がほとんど作用しないためである。このため、チャンバー１２を減圧する場合は、ステージ１３に設けたクランプ等で基板２を固定することが好ましい。

第１の圧力Ｐ１を最初は小さくし、その後大きくすることもできる。すなわち、第１の段階では第１の圧力Ｐ１を小さく設定することで樹脂層２１ａを仮固定し、第２の段階では第１の圧力Ｐ１を増加させて、樹脂層２１ａを基板２に確実に転写させることができる。第１の段階では第１の圧力Ｐ１が小さいため、樹脂層２１ａが貫通孔４に落ち込む可能性は小さい。このため、第２の圧力Ｐ２を小さくすることができる。第２の段階では第１の圧力Ｐ１が大きいため、樹脂層２１ａが貫通孔４に落ち込む可能性が増加する。このため、第２の圧力Ｐ２を増加させることが好ましい。このように、第１の圧力Ｐ１を段階的にまたは連続的に増加させ、それに伴い第２の圧力Ｐ２を、常に第１の圧力Ｐ１≦第２の圧力Ｐ２に関係が成り立つように、段階的にまたは連続的に増加させることができる。

樹脂層２１ａを押え板１６で押し付ける際、樹脂層２１ａを、ガラス転移温度ＴＧを超える温度まで加熱することが好ましい。具体的には、樹脂層２１ａの基板２との対向面が樹脂層２１ａを構成する樹脂のガラス固化温度以下となり、樹脂層２１ａの対向面の裏面がガラス固化温度を上回るようにする。これによって樹脂層２１ａの粘度を下げ、樹脂層２１ａの流動性を高め樹脂層２１ａを平坦化することが容易となる。この際、基板２を冷却しながら押え板１６だけを加熱することで、樹脂層２１ａの厚さ方向に温度勾配を作ることができる。これによって、基板２の近傍では樹脂層２１ａをガラス転移温度ＴＧ以下に保って樹脂層２１ａの流動性を抑え、貫通孔４への落ち込みを抑制することができる。一方、押え板１６の近傍では樹脂層２１ａの流動性を高め、樹脂層２１ａの表面を平坦化することができる。

転写が終了すると、プレス装置１４を上昇させる。ドライフィルム２１のベースフィルム２１ｂは樹脂層２１ａから剥離され、プレス装置１４とともに上昇する。この結果、基板２には樹脂層２１ａだけが残存する。次に、樹脂層２１ａをパターニングによって成形し、圧力室７の型材２２を形成する。具体的には、樹脂層２１ａを圧力室７の型材２２のパターンが形成されたマスクを用いて露光し、その後現像することで、圧力室７の型材２２が形成される。

次に、図３（ｃ）に示すように、吐出口形成部材５及び圧力室壁部材６となる第２の樹脂層（レジスト２３）を型材２２の上に塗布し、型材２２を被覆する。次に、図３（ｄ）に示すように、押え板１６でレジスト２３に第４の圧力Ｐ４を加え、貫通孔４にも第５の圧力Ｐ５を印加する。型材２２はレジスト２３を介して、第４の圧力Ｐ４で押し付けられる。これによって、図３（ｅ）に示すように、レジスト２３の表面、すなわち吐出口形成部材５の表面が平坦化される。型材２２の表面の平面度や平坦度の影響によりレジスト２３の膜厚にばらつきが発生することがあり、このようなばらつきは圧力室７や吐出口８の形成精度のばらつきや、吐出されるインク液滴量のばらつきの一因となる。しかし、押え板１６でレジスト２３の表面が平坦化されるため、これらのばらつきを低減させることができる。また、型材２２はすでに硬化しているが、第４の圧力Ｐ４によって貫通孔４に落ち込む可能性がある。これによってレジスト２３が部分的に落ち込み、吐出口形成部材５の表面の平坦度が低下する可能性がある。しかし、貫通孔４に第５の圧力Ｐ５を印加しているため、型材２２は上下から押さえられ、その形状を保つことができる。なお、第４の圧力Ｐ４は、第１の圧力Ｐ１と同じでもよいが、異なっていてもよい。同様に、第５の圧力Ｐ５は、第４の圧力Ｐ４と同じでもよいが、異なっていてもよい。しかし、いずれの場合も、第４の圧力Ｐ４≦第５の圧力Ｐ５であることが好ましい。その後、レジスト２３に吐出口８となる開口をパターニングで形成し、溶剤で型材２２を溶出させることで圧力室７が形成される。

上述の実施形態ではステージ１３に接続された第１の圧力調整装置１５によって貫通孔４に第２の圧力Ｐ２を印加しているが、チャンバー１２の圧力を調整して貫通孔４に第２の圧力Ｐ２を印加することもできる。すなわち、ドライフィルム２１を基板２に配置する前にチャンバー１２の内圧（第３の圧力Ｐ３）を第２の圧力Ｐ２に設定しておく。この時、貫通孔４はチャンバー１２と連通しているため、貫通孔４の内圧は第２の圧力Ｐ２となる。その後ドライフィルム２１を基板２に密着させることで、貫通孔４が閉鎖され、貫通孔４の内圧は第２の圧力Ｐ２に維持される。その後チャンバー１２を減圧し、プレス装置１４で、樹脂層２１ａを第１の圧力Ｐ１で基板２に押し付ける。この変形例によればステージ１３に接続された第１の圧力調整装置１５とステージ１３内部の管路１８が不要となる。また、この方法は貫通孔４だけでなく、ステージ１３から第２の圧力Ｐ２を印加することができない凹部にも適用することができる。例えば、基板には、インク流路の流抵抗の軽減などを目的として、凹部が設けられることがある。このような凹部は最終的に空間として残す必要があり、型材となる樹脂が流入しないことが望ましい。本実施形態は、このような凹部にも適用することができる。第２の圧力Ｐ２を調整する方法はこれに限定されず、第１の圧力Ｐ１と第２の圧力Ｐ２を独立して調整できる限り任意の方法を用いることができる。

以上述べた実施形態において、樹脂層２１ａを基板２に転写する代わりに樹脂を基板２に塗布することで、基板２に型材２２となる樹脂層を形成することができる。また、吐出口形成部材５及び圧力室壁部材６となるレジスト２３を型材２２に塗布する代わりに、ドライフィルムの樹脂層を型材２２に転写することによっても形成することができる。

図４は貫通孔４に第２の圧力Ｐ２を印加しない比較例を示している。図４（ａ）は型材となる樹脂２５を基板２に塗布した状態を示している。樹脂２５の自重と流動性のため、貫通孔４に樹脂２５が落ち込んでいる。図４（ｂ）はドライフィルム２１を基板２に押し付けた状態を示している。転写の際に軟化した樹脂が貫通孔４に落ち込んでいる。図４（ｃ）は、吐出口形成部材５及び圧力室壁部材６となるレジスト２３を型材２２に塗布し、押え板１６でレジスト２３を押し付けた状態を示している。レジスト２３を介して型材２２に押し付け力が加わり、型材２２の一部が貫通孔４に侵入している。樹脂や型材が貫通孔４に侵入することで、基板上でのこれらの体積が減少する。この結果、圧力室７の高さが部分的に減少するなど、圧力室７の形成精度が低下する。さらに型材２２の表面に凹凸が生じやすくなり、その上に形成される吐出口形成部材５の表面に型材の凹凸が転写され、吐出口が正しい向きに形成されない可能性が高まる。本実施形態では貫通孔４に第２の圧力Ｐ２を作用させているため、樹脂層２１ａが貫通孔４に侵入ないし落ち込みにくくなる。

（実施例１）
実施例１は、図３を参照して説明した実施形態と同様のステップで行われる。まず、インクを吐出させるためのエネルギー発生素子３とドライバーやロジック回路が形成されたシリコン基板２を準備した。次に、基板２の裏面に、スリットが形成されたエッチングマスクをポジ型レジストで形成した。その後、住友精密工業（株）製ＰＥＧＡＳＵＳを用いて、インク供給路となる貫通孔４をドライエッチングで基板２に形成した。

次いで、ドライフィルム２１を用いて、圧力室７の型材２２となる光崩壊性樹脂層２１ａを基板２上に形成した。ドライフィルム２１は以下の手順で作成した。まず、樹脂層２１ａをスピンコート法によってベースフィルム２１ｂ上に塗布した。樹脂層２１ａは、光崩壊性ポジ型レジストであるポリメチルイソプロペニルケトン（東京応化工業（株）製ＯＤＵＲ−１０１０）を、樹脂濃度が２０質量％になるように調節したものである。次に、ベースフィルム２１ｂに塗布された樹脂層２１ａを、窒素置換されたオーブンで、温度１２０℃で１５分間プリベーク（乾燥）した。以上によって、ベースフィルム２１ｂ上に膜厚１５μｍの樹脂層２１ａが設けられたドライフィルム２１を形成した。

次に、樹脂層２１ａを基板２に転写した。具体的には、チャンバー１２に設置された東芝機械（株）製プレス装置１４（ＳＴ−２００）に、表面が平坦に研磨された押え板１６を取り付けた。次に、チャンバー１２内で、ドライフィルム２１を押え板１６によって圧力５ＭＰａで加圧しながら、温度１２０℃で２０分保持し、樹脂層２１ａを基板２に転写した。樹脂層２１ａを加圧するのと同時にステージ１３から貫通孔４に５ＭＰａの圧力を印加し、押え板１６の押し付け力とバランスさせた。貫通孔４の内圧を大気圧に戻すのと同時に押え板１６の押し付け力を除荷し、押え板１６を樹脂層２１ａから離した。以上の工程で、基板２上に樹脂層２１ａが形成された。

次いで、樹脂層２１ａに、開口パターンの描かれたマスクを介して、１８０００ＭＪ／ｃｍ^２の露光量で遠紫外線光を照射した。露光装置としてはウシオ電機（株）製ＤＥＥＰ−ＵＶ露光装置ＵＸ−３０００（商品名）を用いた。その後、非極性溶剤により樹脂層２１ａを現像し、キシレン(ＸＹＬＥＮＥ)を用いてリンス処理を行うことで、圧力室７の型材２２を形成した。非極性溶剤としては、メチルイソブチルケトン(ＭＩＢＫ)とキシレン(ＸＹＬＥＮＥ)を２：３で混合した溶液を用いた。

次いで、型材２２の上に光硬化性樹脂を塗布して、吐出口形成部材５及び圧力室壁部材６となるレジスト２３を形成した。レジスト２３としては以下の組成のレジスト溶液を使用した。
・ＥＨＰＥ−３１５０（商品名、（株）ダイセル製） １００質量部
・ＨＦＡＢ(商品名、セントラル硝子（株）製) ２０質量部
・Ａ−１８７（商品名、日本ユニカー（株）製） ５質量部
・ＳＰ１７０（商品名、（株）ＡＤＥＫＡ製） ２質量部
・キシレン ８０質量部

このレジスト溶液をスピンコート法によって型材２２に塗布し、ホットプレート上にて、温度９０℃で３分間のプリベークを行い、厚さ１０μｍのレジスト２３を形成した。さらに、レジスト２３を、吐出口パターンが描かれたマスクを介し、マスクアライナーＭＰＡ６００ＦＡ（キヤノン（株）製）により３０００ＭＪ／ｃｍ^２の露光量でパターン露光した。次いで、レジスト２３に対して温度９０℃で１８０秒間露光後ベーク（ＰＥＢ）を行い、レジスト２３を硬化させた。次いで、非極性溶剤でレジスト２３を現像し、キシレンを用いてリンス処理を行うことで、吐出口８を形成した。非極性溶剤としては、メチルイソブチルケトン(ＭＩＢＫ)とキシレン(ＸＹＬＥＮＥ)を２：３で混合した溶液を用いた。以上により、吐出口形成部材５と圧力室壁部材６が形成された。

次いで保護層を除去した後、７０００ＭＪ／ｃｍ^２の露光量で基板２全面を露光し、圧力室７の型材２２を可溶化した。露光装置としてはウシオ電機（株）製ＤＥＥＰ−ＵＶ露光装置ＵＸ−３０００（商品名）を用いた。そして、基板２を乳酸メチルに浸漬し超音波を付与することで型材２２を除去し、インクジェットヘッドを作成した。

以上の方法で作成したインクジェットヘッドにおいて、吐出口形成部材５の表面は平坦な形状となった。このインクジェットヘッドをプリンタに搭載し、インクの吐出と印字結果の評価を行った。その結果、液滴の吐出量が安定していることが確認され、高品位の印字物が得られた。

（実施例２）
図５を参照して実施例２を説明する。本実施例においては、樹脂を塗布することで型材２２を形成した。
まず、実施例１と同様にして、エネルギー発生素子３とドライバーやロジック回路が形成されたシリコン基板２に、インク供給路となる貫通孔４をドライエッチングで形成した。

次いで、図５（ａ）に示すように、光崩壊性ポジ型レジストを基板２に塗布し、乾燥させることで、圧力室７の型材２２を基板２上に形成した。具体的には、光崩壊性ポジ型レジストであるポリメチルイソプロペニルケトン（東京応化工業（株）製ＯＤＵＲ−１０１０）を樹脂濃度が２０質量％になるように調節し、スピンコート法によって基板２上に塗布した。次に、基板２をホットプレート上にて温度１２０℃で３分間、さらに窒素置換されたオーブンにて温度１５０℃で３０分間プリベークし、膜厚５μｍの樹脂層を形成した。次いで、実施例１と同様にして樹脂層を露光し、リンス処理を行うことで、圧力室７の型材２２を形成した。

次いで、型材２２の上にドライフィルムを用いて吐出口形成部材５と圧力室壁部材６を形成した。まず、実施例１と同様にしてベースフィルム上に光硬化性樹脂をスピンコート法によって塗布し、オーブン内にて温度９０℃で１５分間のプリベークを行った。これによって、ベースフィルム上に膜厚１０μｍの光硬化性樹脂層２４が設けられたドライフィルムを形成した。光硬化性樹脂としては以下の組成のレジスト溶液を使用した。
・ＥＨＰＥ−３１５０（商品名、（株）ダイセル製） １００質量部
・ＨＦＡＢ（商品名、セントラル硝子（株）製） ２０質量部
・Ａ−１８７（商品名、日本ユニカー（株）製） ５質量部
・ＳＰ１７０（商品名、（株）ＡＤＥＫＡ製） ２質量部
・キシレン ８０質量部

次に、光硬化性樹脂層２４を基板２に転写した。具体的には、真空チャンバーに設置された東芝機械（株）製プレス装置１４（ＳＴ−２００）に、表面が平坦に研磨された押え板１６を取り付けた。次に、図５（ｂ）に示すように、光硬化性樹脂層２４が設けられたドライフィルムを押え板１６に取り付けた。次に、図５（ｃ）に示すように、チャンバー１２内で、光硬化性樹脂層２４を押え板１６によって０．５ＭＰａの第１の圧力Ｐ１で加圧しながら、温度８０℃で１分保持し、光硬化性樹脂層２４を基板２に転写した。光硬化性樹脂層２４を加圧するのと同時にステージ１３から貫通孔４に０．５ＭＰａの第２の圧力Ｐ２を印加し、押え板１６の押し付け力とバランスさせた。貫通孔４の圧力を大気圧に戻すのと同時に押え板１６の押し付け力を除荷し、押え板１６を光硬化性樹脂層２４から離した。以上の工程で、図５（ｄ）に示すように、基板２上に光硬化性樹脂層２４が形成された。

次に、実施例１と同様にして、光硬化性樹脂層２４を吐出口パターンが形成されたマスクを介してパターン露光し、ＰＥＢを行って硬化させた。実施例１と同様にして、光硬化性樹脂層２４を現像し、リンス処理を行うことで、吐出口８が形成された吐出口形成部材５と圧力室壁部材６が形成された。その後、実施例１と同様にして、圧力室７の型材２２を可溶化し、除去した。

以上の方法で作成したインクジェットヘッドにおいて、吐出口形成部材５の表面は平坦な形状となった。このインクジェットヘッドをプリンタに搭載し、インクの吐出と印字結果の評価を行った。その結果、液滴の吐出量が安定していることが確認され、高品位の印字物が得られた。

（比較例）
比較例では、樹脂層２１ａを押え板１６で加圧する際に、ステージ１３から貫通孔４に０．１ＭＰａの圧力（実施例１は５ＭＰａ）を印加した。比較例はこの点を除き実施例１と同じである。実施例１と同様の方法でインクジェットヘッドを形成した。このインクジェットヘッドをプリンタに搭載し、インクの吐出と印字結果の評価を行った。その結果、吐出量のばらつきが原因と考えられる文字のゆがみが見られた。

２ 基板
２ａ 第１の面
４ 貫通孔
９ 開口
２１ａ 第１の樹脂層
Ｐ１ 第１の圧力
Ｐ２ 第２の圧力

Claims (13)

1. 貫通孔または凹部の開口が形成された第１の面を有する基板の前記第１の面に、前記開口と前記開口の周囲を覆う第１の樹脂層を形成することと、
   前記第１の樹脂層を前記基板に第１の圧力で押し付けることと、を有し、
   前記第１の樹脂層が前記基板に前記第１の圧力で押し付けられている際に、前記貫通孔または凹部の内圧である第２の圧力が前記第１の圧力以上にされることを特徴とする、樹脂層の形成方法。
2. 貫通孔または凹部の開口が形成された第１の面を有する基板の前記第１の面に、前記開口と前記開口の周囲を覆う第１の樹脂層を形成することと、
   前記第１の樹脂層を前記基板に第１の圧力で押し付けることと、を有し、
   前記第１の樹脂層が前記基板に前記第１の圧力で押し付けられる際に、前記貫通孔または凹部の内圧である第２の圧力が高められることを特徴とする、樹脂層の形成方法。
3. 前記第１の樹脂層は前記基板の前記第１の面に、前記貫通孔の前記開口と前記開口の周囲を覆うように形成され、
   前記基板は、前記第１の面の裏面でステージに支持され、
   前記第２の圧力は、前記第１の樹脂層で前記貫通孔の前記開口を覆った後に、前記ステージの内部に設けられ前記裏面で前記貫通孔と連通する管路から前記貫通孔に印加される、請求項１または２に記載の樹脂層の形成方法。
4. 前記基板は、前記第１の面の裏面で、チャンバーの内部に設置されたステージに支持され、
   前記第２の圧力は、前記チャンバーを前記第２の圧力に設定し、その後、前記第１の樹脂層で前記開口を覆うことによって印加される、請求項１または２に記載の樹脂層の形成方法。
5. 前記第１の圧力は、前記第１の樹脂層の全面を押え板で押圧することによって印加される、請求項１から４のいずれか１項に記載の樹脂層の形成方法。
6. 前記第１の樹脂層の前記基板との対向面が前記第１の樹脂層を構成する樹脂のガラス固化温度以下となり、前記第１の樹脂層の前記対向面の裏面が前記ガラス固化温度を上回るように、前記第１の樹脂層の厚さ方向に温度勾配が形成される、請求項１から５のいずれか１項に記載の樹脂層の形成方法。
7. 前記第１の樹脂層に前記第１の圧力を印加する押え板を、前記ガラス固化温度を上回る温度まで加熱し、前記基板を支持するステージを前記ガラス固化温度以下に保持することで、前記温度勾配が形成される、請求項６に記載の樹脂層の形成方法。
8. 前記第１の樹脂層を前記基板の前記第１の面に形成する工程と、前記第１の樹脂層を前記第１の圧力で押し付ける工程は、前記第１の樹脂層が形成されたドライフィルムを、前記第１の樹脂層を構成する樹脂のガラス固化温度を上回る温度で加熱しながら前記第１の面に押し付け、前記第１の樹脂層を前記第１の面に転写することによって同時に行われる、請求項１から７のいずれか１項に記載の樹脂層の形成方法。
9. 前記第１の樹脂層を前記基板の前記第１の面に形成する工程と、前記第１の樹脂層を前記第１の圧力で押し付ける工程は、前記第１の圧力より低い第３の圧力の雰囲気中で行われる、請求項１から８のいずれか１項に記載の樹脂層の形成方法。
10. 前記第１の圧力と前記第２の圧力を段階的にまたは連続的に増加させる、請求項１から９のいずれか１項に記載の樹脂層の形成方法。
11. 前記第２の圧力は前記第１の圧力より前に印加される、請求項１から１０のいずれか１項に記載の樹脂層の形成方法。
12. 前記第１の樹脂層を硬化させた後に、前記第１の樹脂層が第２の樹脂層で被覆され、前記第１の樹脂層は前記第２の樹脂層を介して第４の圧力で押し付けられ、前記第１の樹脂層が前記第４の圧力で押し付けられている際に、前記貫通孔または凹部の内圧である第５の圧力が前記第４の圧力以上にされる、請求項１から１１のいずれか１項に記載の樹脂層の形成方法。
13. 液体に吐出のためのエネルギーを与えるエネルギー発生素子が設けられた基板と、前記液体を吐出する吐出口が設けられた吐出口形成部材と、前記基板と前記吐出口形成部材の間に位置し、前記吐出口と連通する圧力室を形成する圧力室壁部材と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
    請求項１２に記載の樹脂層の形成方法に従って、前記基板上に第１の樹脂層を形成することと、前記吐出口形成部材と前記圧力室壁部材を前記第２の樹脂層で形成することと、前記吐出口形成部材と前記圧力室壁部材を形成した後、前記第１の樹脂層を除去して前記圧力室を形成することと、を有する、液体吐出ヘッドの製造方法。

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