JP4280574B2 - 液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録方式に用いる記録液小滴を発生するための液体噴射記録ヘッド（液体吐出ヘッドともいう）の製造に好適な微細構造体の製造方法、該方法を利用した液体噴射記録ヘッドの製造方法及びそれにより得られた液体噴射記録ヘッドに関する。特に本発明は、高画質を可能とする微小な液滴を安定して吐出し、更に高速記録を実現できる液流路形状と該ヘッドを生産する製造方法に有用な技術に関する。

更に本発明は、前記インクジェットヘッドの製造方法に基づき、インク吐出特性が改善されたインクジェットヘッドに関する。

インク等の記録液を吐出して記録を行うインクジェット記録方式（液体吐出記録方式）に適用される液体吐出ヘッドは、一般に液流路、該液流路の一部に設けられる液体吐出エネルギー発生部、及び前記液流路の液体を液体吐出エネルギー発生部の熱エネルギーによって吐出するための微細な記録液吐出口（以下、「オリフィス」と呼ばれる場合もある）とを備えている。従来、このような液体吐出記録ヘッドを作製する方法としては、例えば、
（１）液体吐出用の熱エネルギーを発生するヒーター及びこれらヒーターを駆動するドライバー回路等を形成した素子基板にインク供給の為の貫通孔を形成した後、感光性ネガ型レジストにて液流路の壁となるパターン形成を行い、これに、電鋳法やエキシマレーザー加工によりインク吐出口を形成したプレートを接着して製造する方法、
（２）上記製法と同様に形成した素子基板を用意し、接着層を塗布した樹脂フィルム（通常はポリイミドが好適に使用される）にエキシマレーザーにて液流路及びインク吐出口を加工し、次いで、この加工した液流路構造体プレートと前記素子基板とを熱圧を付与して貼り合わせる方法、
等を挙げることができる。

上記の製法によるインクジェットヘッドでは、高画質記録のために微小液滴の吐出を可能にするため、吐出量に影響を及ぼすヒーターと吐出口間の距離を出来るだけ短くしなければならない。そのために、液流路高さを低くしたり、液流路の一部であって液体吐出エネルギー発生部と接する気泡発生室としての吐出チャンバーや、吐出口のサイズを小さくしたりする必要もある。すなわち、上記製法のヘッドで微小液滴を吐出可能にするには、基板上に積層する液流路構造体の薄膜化が必要とされる。しかし、薄膜の液流路構造体プレートを高精度で加工して基板に貼り合わせることは極めて困難である。

これら製法の問題を解決する為、特公平６−４５２４２号公報（特許文献１）では、液体吐出エネルギー発生素子を形成した基板上に感光性材料にて液流路の型をパターンニングし、次いで型パターンを被覆するように前記基板上に被覆樹脂層を塗布形成し、該被覆樹脂層に前記液流路の型に連通するインク吐出口を形成した後、型に使用した感光性材料を除去してなるインクジェットヘッドの製法（以下、「注型法」とも略して記する。）を開示している。該ヘッドの製造方法では感光性材料としては、除去の容易性の観点からポジ型レジストが用いられている。また、この製法によると、半導体のフォトリソグラフィーの手法を適用しているので、液流路、吐出口等の形成に関して極めて高精度で微細な加工が可能である。しかし、該半導体の製造方法を適用した製法においては基本的には、液流路及び吐出口近傍の形状変更は素子基板と平行な２次元方向での変更に限定されてしまう。すなわち、液流路及び吐出口の型に感光性材料を用いていることにより、感光材層を部分的に多層化することができないので、液流路等の型において高さ方向に変化をつけた所望のパターンが得られない（素子基板からの高さ方向の形状が一様に限定されてしまう）。その結果、高速で安定した吐出を実現する為の液流路設計の足かせとなってしまう。

一方、特開平１０−２９１３１７号公報（特許文献２）では、液流路構造体のエキシマレーザー加工に際して、レーザーマスクの不透明度を部分的に変化せしめて樹脂フィルムの加工深さを制御せしめて３次元方向、すなわち素子基板と平行な面内方向と該素子基板からの高さ方向での液流路の形状変更を実現することを開示している。このようなレーザー加工での深さ方向の制御は原理的には可能であるが、これら加工に用いられるエキシマレーザーは、半導体の露光に使用されるエキシマレーザーと異なり、広帯域にて高い輝度のレーザーが使用され、レーザー照射面内での照度のバラツキを抑えてレーザー照度の安定化を実現することは非常に難しい。特に高画質のインクジェットヘッドにおいては、各吐出ノズル相互での加工形状のバラツキによる吐出特性の不均一は画像のムラとなって認識され、加工精度の向上を実現することが大きな課題となる。

さらに、レーザー加工面に付くテーパーにより微細なパターン形成ができない場合が多い。
特公平６−４５２４２号公報 特開平１０−２９１３１７号公報

ところで、特開平４−２１６９５２号公報では、基板上にネガ型レジストの第一層を形成した後所望のパターンを潜像し、さらに第一層上にネガ型レジストの第二層を被覆した後に該第二層のみに所望のパターンを潜像し、最後に上下各層のパターン潜像を現像する方法において、使用する上下２層のネガ型レジストはそれぞれ感応波長域を変えたもので、上下の両方のレジストが紫外線（ＵＶ）に感応するもの、あるいは、ネガ型上層レジストは紫外線（ＵＶ）に感応するもので、ネガ型下層レジストはｄｅｅｐ−ＵＶ、電子線、またはＸ線等の電離放射線に感応するものを用いる方法が開示されている。この製法によると、感応波長領域の異なる上下２層のネガ型レジストを用いることで、基板と平行な方向に関してのみならず基板からの高さ方向に関しても形状を変えたパターン潜像を形成することができる。

そこで、本発明者らは、特開平４−２１６９５２号公報に開示の技術を、上記の注型法に適用することについて鋭意検討した。つまり、注型法における液流路の型の形成に特開平４−２１６９５２号公報の技術を適用すれば、液流路等の型であるポジ型レジストの高さを局所的に変えることができるであろうと考えた。

実際に、特開平４−２１６９５２号公報に記載されているような溶解除去可能で紫外線（ＵＶ）に感応するものとして、アルカリ可溶性樹脂（ノボラック樹脂やポリビニールフェノール）とナフトキノンジアジド誘導体との混合系からなるアルカリ現像ポジ型フォトレジストを用い、電離放射線に感応するものとしてはポリメチルイソプロペニルケトン（ＰＭＩＰＫ）を用い、基板に対して上と下のパターンが異なる型を形成しようと試みた。ところが、該アルカリ現像ポジ型フォトレジストは、ＰＭＩＰＫの現像液に瞬時に溶解してしまい２層のパターン形成には適用できなかった。

そのため、注型法において基板に対して高さ方向の形状を変えた型パターンを形成できる上層と下層のポジ型感光材料の組み合わせを見い出すことを主眼においた。

本発明は上記の諸点に鑑み成されたものであって、安価、精密であり、また信頼性も高い液体吐出ヘッドを製造するために有用な液体吐出ヘッドの製造方法を提供することにある。

また、液流路が精度良く正確に、且つ歩留り良く微細加工された構成を有する液体吐出ヘッドを製造することが可能な新規な液体吐出ヘッドの製造方法を提供することも目的とする。また、記録液との相互影響が少なく、機械的強度や耐薬品性に優れた液体吐出ヘッドを製造し得る新規な液体吐出ヘッドの製造方法を提供することも目的とする。

特に本発明は、液流路の３次元的な形状を最適化し、高速にてメニスカスの振動を抑えてインクを再充填可能な液流路形状とそのヘッドを製造する製造方法に関する。

また、液流路が精度良く正確に、且つ歩留り良く微細加工された構成を有する液体吐出ヘッドを製造することが可能な新規な液体吐出ヘッドの製造方法を提供することも目的とする。

また、記録液との相互影響が少なく、機械的強度や耐薬品性に優れた液体吐出ヘッドを製造し得る新規な液体吐出ヘッドの製造方法を提供することも目的とする。

上記目的を達成する本発明は、先ず、高精度にて３次元形状の液流路（インクを用いる場合はインク流路ともいう）を形成する製造を実現し、次いで該製法により実現できる良好な液流路形状を見出したことを特徴としている。

すなわち、本発明には各発明が含まれる。

本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、以下のとおりである。
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を有する基板と、液体を吐出する吐出口と連通する液体の流路とを有する液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記基板上に、メタクリル酸エステルと、熱架橋因子としてのメタクリル酸と、下記式（２）乃至（６）のいずれかから選ばれる化合物とを共重合させて得られる３元系共重合体からなる第１のポジ型感光性材料の層を設ける工程と、
該第１のポジ型感光性材料の層を加熱処理して、第１の波長域の光に感光する架橋化された第１のポジ型感光性材料からなる第１の層を形成する工程と、
該第１の層上に、前記第１の波長域とは異なる第２の波長域の光に感光する第２のポジ型感光性材料からなる第２の層を設ける工程と、
該第２の層に部分的に前記第２の波長域の光を照射し、現像処理を施すことで前記第２の層の被照射領域のみを除去して、第２のパターンを形成する工程と、
前記第１の層のうち、該第２のパターンを形成することにより露出された部分に対して、部分的に前記第１の波長域の光を照射し、現像処理を施すことで、第１のパターンを形成する工程と、
ネガ型の感光性材料からなる被覆樹脂層を、前記第１のパターンおよび前記第２のパターンを被覆するように前記基板上に形成する工程と、
前記被覆樹脂層に前記吐出口を形成する工程と、
前記第１のパターンおよび前記第２のパターンを溶解除去して、前記流路を形成する工程と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。

あるいは、
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を有する基板と、液体を吐出する吐出口と連通する液体の流路とを有する液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記基板上に、下記一般式１および一般式２で示される構造単位を有する光崩壊型のアクリル樹脂からなる第１のポジ型感光性材料の層を設ける工程と、
該第１のポジ型感光性材料の層を加熱処理して、第１の波長域の光に感光する架橋化された第１のポジ型感光性材料からなる第１の層を形成する工程と、
該第１の層上に、前記第１の波長域とは異なる第２の波長域の光に感光する第２のポジ型感光性材料からなる第２の層を設ける工程と、
該第２の層に部分的に前記第２の波長域の光を照射し、現像処理を施すことで前記第２の層の被照射領域のみを除去して、第２のパターンを形成する工程と、
前記第１の層のうち、該第２のパターンを形成することにより露出された部分に対して、部分的に前記第１の波長域の光を照射し、現像処理を施すことで、第１のパターンを形成する工程と、
ネガ型の感光性材料からなる被覆樹脂層を、前記第１のパターンおよび前記第２のパターンを被覆するように前記基板上に形成する工程と、
前記被覆樹脂層に前記吐出口を形成する工程と、
前記第１のパターンおよび前記第２のパターンを溶解除去して、前記流路を形成する工程と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。

（一般式１および一般式２中、Ｒ ₁ 〜Ｒ ₄ は、水素原子、または炭素数１〜３のアルキル基を示し、互いに同一でも異なっていても良い。）

また、上記の各態様の製法による液体吐出ヘッドは、前記液流路に、ごみ捕捉用の柱状部材が前記液流路を構成する材料より形成されていて、該柱状部材が前記基板と離れた状態で設置されたものが好ましい。

また、上記の各態様の製法による液体吐出ヘッドは、前記基板に、前記液流路の各々に共通に繋がる液体供給口が形成され、該液体供給口の前記液流路側の開口部の縁部における前記液流路高さに対して、前記液体供給口の前記液流路側の開口部の中心部における前記液流路高さが低いものが好ましい。

また、上記の各態様の製法による液体吐出ヘッドは、前記液体吐出エネルギー発生素子上の気泡発生室の断面形状が凸形状を有するものが好ましい。

本発明にかかる熱架橋性ポジ型感光性材料を用いて型パターンの下層を形成することで、現像時の現像液に対するパターン膜厚の膜減りを低減または解消でき、ネガ型感光性材料からなる被覆層を塗布した時の溶剤による界面に起きる相溶層の形成を防止し、更に、ポジ型感光性材料からなる上層を現像した際の現像液による膜減り量の低減または膜減りの防止が可能となるという効果を得ることもできる。

本発明によれば、下記に列挙する項目の効果を奏する。
１）液体吐出ヘッド製作の為の主要工程が、フォトレジストや感光性ドライフィルム等を用いたフォトリソグラフィー技術による為、液体吐出ヘッドの液流路構造体の細密部を、所望のパターンで、しかも極めて容易に形成することができるばかりか、同構成の多数の液体吐出ヘッドを同時に加工することも容易にできる。
２）液流路の高さを部分的に変えることが可能であり、記録液の再充填速度が速く高速で記録できる液体吐出ヘッドを提供できる。
３）液流路構造体材料層の厚さを部分的に変えることが可能であり、機械的強度の高い液体吐出ヘッドを提供できる。
４）吐出速度が速く、極めて着弾精度の高い液体吐出ヘッドが製造できる為、高画質の記録を行うことができる。
５）高密度マルチアレイノズルの液体吐出ヘッドが簡単な手段で得られる。
６）液流路の高さ、およびオリフィス部（吐出口部）の長さの制御は、レジスト膜の塗布膜厚によって簡単且つ精度良く変えられる為、設計の変更と制御が容易に実施できる。
７）熱架橋性ポジ型レジストを適用することにより、極めてプロセスマージンの高い工程条件を設定でき、歩留まり良く液体吐出ヘッドを製造できる。

次に、本発明について、液体吐出ヘッドの製造を一例として詳しく説明する。

本発明による液体吐出ヘッドの製造においては、液体吐出ヘッドの特性に影響を及ぼす最も重要な因子の一つである、吐出エネルギー発生素子（例えばヒーター）とオリフィス（吐出口）間の距離および該素子とオリフィス中心との位置精度の設定が極めて容易に実現できる等の利点を有する。即ち、本発明によれば２回にわたる感光性材料層の塗布膜厚を制御することにより吐出エネルギー発生素子とオリフィス間に距離を設定することが可能であり、該感光性材料層の塗布膜厚は従来使用される薄膜コーティング技術により再現性良く厳密に制御できる。また、吐出エネルギー発生素子とオリフィスの位置合せはフォトリソグラフィー技術による光学的な位置合せが可能であり、従来液体吐出ヘッドの製造に使用されていた液流路構造体プレートを基板に接着する方法に比べて飛躍的に高い精度の位置合せができる。

また、溶解可能なレジスト層としてポリメチルイソプロペニルケトン（ＰＭＩＰＫ）やポリビニルケトン等が知られている。これらポジ型レジストは波長２９０ｎｍ附近に吸収のピークを有するレジストであり、該レジストとは異なる感光波長域のレジストと組合せることにより、２層構成の液流路型を形成できる。

ところで、本発明の製造方法においては、溶解可能な樹脂にて液流路の型を形成し、流路部材となる樹脂で被覆した後、最後にその型材を溶解除去することを特徴としている。従って、この製法に適用できる型材料は最後に溶解、除去できなければならない。パターン形成後に該パターンを溶解できるレジストは、半導体フォトリソグラフィープロセスで汎用的に適用される、アルカリ可溶性樹脂（ノボラック樹脂やポリビニールフェノール）とナフトキノンジアジド誘導体との混合系からなるアルカリ現像ポジ型フォトレジスト、あるいは電離放射線分解型レジストの２種がある。アルカリ現像ポジ型フォトレジストの一般的な感光波長域は４００ｎｍ〜４５０ｎｍにあり、上記ポリメチルイソプロペニルケトン（ＰＭＩＰＫ）とは感光波長域が異なるが、該アルカリ現像ポジ型フォトレジストは実際、ＰＭＩＰＫの現像液に瞬時に溶解してしまい２層のパターン形成には適用できない。

一方、電離放射線分解型レジストの一つであるポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のメタクリル酸エステルから構成される高分子化合物は、感応波長２２０ｎｍ以下の領域にピークを有するポジ型レジストであり、且つ、熱架橋因子として、メタクリル酸を含み、感度領域を広げる因子として、無水メタクリル酸を含む３元系共重合体組成にすることで、熱架橋された膜自体の未露光部分はＰＭＩＰＫの現像液では、殆ど溶解されることがなく、２層のパターン構成に適用できる。従って、該レジスト上に前記したポリメチルイソプロペニルケトンから構成されるレジスト層（ＰＭＩＰＫ）を形成し、先ず、第２の波長帯である、２９０ｎｍ付近の波長帯（２６０〜３３０ｎｍ）にて上層のＰＭＩＰＫを露光、現像し、次いで第１の波長帯である波長帯（２１０〜３３０ｎｍ）の電離放射線で下層のＰＭＭＡを露光、現像することにより、２層の液流路型を形成できる。

本発明に最も好適な第１のポジ型感光性材料は、熱架橋因子としてメタクリル酸と、感度領域を広げる因子とを含む、３元系で共重合したメタクリル酸エステルを挙げることができる。メタクリル酸エステルからなる単位としては、以下の式（１）：

（上記式中、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基またはフェニル基を表す。）
で表されるモノマー単位を用いることができる。このモノマー単位導入用のモノマーとしては、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸フェニル等を挙げることができる。加熱処理による架橋化は脱水縮合反応によって行われる。

また、本発明者等は、鋭意検討の結果、第１のポジ型感光性材料として、特にカルボン酸の無水物構造を有する光崩壊型の樹脂を含有するものが好適に用いられることを見いだした。本発明に用いられるカルボン酸の無水物構造を有する光崩壊型の樹脂としては、例えば、無水メタクリル酸をラジカル重合することにより、また無水メタクリル酸とメタクリル酸メチル等の他のモノマーを共重合することで得ることができる。特に、無水メタクリル酸をモノマー成分として用いた、カルボン酸の無水物構造を有する光崩壊型の樹脂は、加熱処理を行うことによって、光崩壊を生じるための感度を損なうことなく、優れた耐溶剤性を付与することができる。このため、後述する第２のポジ型感光性レジスト層および流路形成材料の塗布時に、溶解、変形等の障害を生じることがなく、本発明において特に好適に用いられる。特に、光崩壊型の樹脂として、カルボン酸の無水物構造を介して分子間架橋したアクリル樹脂が好ましく、さらに側鎖に不飽和結合を有するアクリル樹脂であることが好ましい。

具体的には、光崩壊型の樹脂が、下記一般式１および一般式２で示される構造単位を有するものを挙げることができる。
一般式１

一般式２

（一般式１および一般式２中、Ｒ₁〜Ｒ₄は、水素原子、または炭素数１〜３のアルキル基を示し、互いに同一でも異なっていても良い。）
さらに光崩壊型の樹脂が、下記一般式３で示される構造単位を有していても良い。
一般式３

（一般式３中、Ｒ₅は、水素原子、または炭素数１〜３のアルキル基を示す。）
感度領域を広げる因子としては、感光性を示す波長域を広げる機能を有するものを選択して用いることができ、以下の式（２）〜（６）で表される長波長側へ感度領域を広げることができるモノマーを、共重合させて得られるモノマー単位が好適に利用できる。

感度領域を広げる因子としてのこれらのモノマー単位の共重合体中への配合量は、共重合全体に対して５〜３０重量％が望ましい。

感度領域を広げる因子が、上記式（２）で表される無水メタクリル酸である場合は、３元系共重合体が、該共重合体に対してメタクリル酸を２〜３０重量％の割合で含み、アゾ化合物または過酸化物を重合開始剤とした１００〜１２０℃の温度での環化重合タイプのラジカル重合により調製されたものであることが好ましい。

また、感度領域を広げる因子が上記式（３）で表されるメタクリル酸グリシジルである場合は、３元系共重合体が、該共重合体に対してメタクリル酸を２〜３０重量％の割合で含み、アゾ化合物または過酸化物を重合開始剤として、６０〜８０℃の温度でのラジカル重合により調製されたものであることが好ましい。

また、感度領域を広げる因子が上記式（４）で表される３−オキシイミノ−２−ブタノンメタクリル酸メチルである場合は、３元系共重合体が、該共重合体に対してメタクリル酸を２〜３０重量％の割合で含み、アゾ化合物または過酸化物を重合開始剤として、６０〜８０℃の温度でのラジカル重合により調製されたものであることが好ましい。

感度領域を広げる因子が上記式（５）で表されるメタクリロニトリルである場合は、３元系共重合体が、該共重合体に対してメタクリル酸を２〜３０重量％の割合で含み、アゾ化合物または過酸化物を重合開始剤として、６０〜８０℃の温度でのラジカル重合により調製されたものであることが好ましい。

更に、感度領域を広げる因子が、上記式（６）で表される無水マレイン酸である場合は、３元系共重合体が、該共重合体に対してメタクリル酸を２〜３０重量％の割合で含み、アゾ化合物または過酸化物を重合開始剤として、６０〜８０℃の温度でのラジカル重合により調製されたものであることが好ましい。

架橋成分の共重合比は下層レジストの膜厚により最適化することが好ましいが、熱架橋因子であるメタクリル酸の共重合量としては、共重合体全体にたいして２〜３０重量％が望ましい。更に、好ましくは、２〜２０重量％が望ましい。

本発明で用いる第１のポジ型感光性材料に含まれる３元系共重合体の重量平均分子量としては、５０００〜５００００が望ましい。この範囲の分子量を有することで、ソルベントコート用途での溶剤へのより良好な溶解度を確保することができ、且つ、溶液自体の粘度を好適な範囲としてスピンコート法による塗布工程において膜厚の均一性を効果的に確保することが可能となる。更に、分子量をこの範囲とすることで、拡大された感光波長域、例えば２１０〜３３０ｎｍの領域にわたる波長を含む電離放射線に対する感度を向上させることができ、所望の膜厚で所望のパターンを形成するための露光量を効率良く低減させて、照射領域における分解効率を更に向上させることが可能となり、また、現像液に対する対現像性の更なる向上を図り、形成するパターン精度をより良好なものとすることができる。

第１のポジ型感光性レジストをパターニングする際の現像液としては少なくとも、露光部を溶解可能であり、かつ未露光部を溶解しずらく、さらに第２のポジ型感光性レジストを用いて形成された流路パターンを溶解しない溶剤であれば使用可能であり、このような現像液としては、メチルイソブチルケトンなども用いることができるが、本発明者等は、鋭意検討の結果、上記の特性を満足する現像液として、水と任意の割合で混合可能な炭素数６以上のグリコールエーテル、含窒素塩基性有機溶剤、水を含有する現像液が特に好適に用いられることを見いだした。グリコールエーテルとしては、エチレングリコールモノブチルエーテルおよび／またはジエチレングリコールモノブチルエーテル、含窒素塩基性有機溶剤としては、エタノールアミンおよび／またはモルフォリンが特に好適に用いられ、例えば、Ｘ線リソグラフィーにおいてレジストとして用いられるＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）用の現像液として、特公平３−１００８９号公報に開示されている組成の現像液を、本発明においても好適に用いることができる。上述した成分のそれぞれの組成比としては、例えば
ジエチレングリコールモノブチルエーテル ６０ｖｏｌ％
エタノールアミン ５ｖｏｌ％
モルフォリン ２０ｖｏｌ％
イオン交換水 １５ｖｏｌ％
から成る現像液を用いることが可能である。

以下、本発明の製造方法による液流路形成のプロセスフローを説明する。

図１及び図２に、下層レジストとして熱架橋ポジ型レジストを適用した最も好適なプロセスフローを示す。図２は図１の工程の続きを示す。

図１（ａ）にて基板３１上に熱架橋性ポジ型レジスト材料を塗布し、ベークすることで架橋化されたポジ型レジスト層３２とする。塗布はスピンコートやバーコート等の汎用的なソルベントコート法を適用できる。またベーク温度は熱架橋反応が行われる１６０〜２２０℃で、３０分から２時間が好ましい。

次いで、図１（ｂ）に示すように、架橋化されたポジ型レジスト層３２の上にＰＭＩＰＫを主成分とするポジ型レジストを塗布し、プリベークすることでポジ型レジスト層３３とする。一般的には、上層のＰＭＩＰＫ塗布時の塗布溶剤により、下層も若干溶解し相溶層が形成されるが、本構成では熱架橋性としている為、全く相溶層は形成されない。

次いで、図１（ｃ）に示すようにポジ型レジスト層３３であるＰＭＩＰＫからなる層を露光し、２９０ｎｍ付近の波長を良好に反射するコールドミラーを用いることが好ましい。例えばウシオ電機（株）製のマスクアライナーＵＸ−３０００ＳＣ（商品名）を適用して、図３に示すように、蝿の目レンズを含むインテグレータの先に、２６０ｎｍ以下の光を遮断するカットフィルタを用いることで、図４に示すように、第２の波長帯である２６０〜３３０ｎｍの光のみを基板上に透過することが可能である。

本発明における感光性材料（電離放射線レジスト）の感光波長域とはその上限から下限の波長の電離放射線を照射することで、該主鎖切断型のポリマーが光を吸収して励起状態に遷移し、主鎖切断が起きる波長領域をいう。その結果、高分子ポリマーが低分子化し後述する現像工程において現像液に対する溶解性が大きくなる。

次いで、図１（ｄ）に示すように上層のポジ型レジスト層３３の現像を行う。現像はＰＭＩＰＫの現像液であるメチルイソブチルケトンを用いることが好ましいが、ＰＭＩＰＫの露光部を溶解し、未露光部を溶解しない溶剤であれば何れも適用可能である。

次に、ＰＭＩＰＫのパターン層を含めて基板を１００〜１２０℃で１〜５分ポストベークを行う。温度、時間、パターンサイズによりパターンの側面に傾斜を付けることができ、その角度もこれらのパラメータにより制御できる。

さらに、図１（ｅ）に示すように下層の架橋化されたポジ型レジスト層３２を露光する。この露光は、前記カットフィルタを使用せずに、図５に示すような第１の波長帯である２１０〜３３０ｎｍの光を用いて、行う。この時に上層のＰＭＩＰＫはフォトマスク３７により光照射されない為、感光しない。

次いで、図１（ｆ）で示すように架橋化されたポジ型レジスト層３２を現像する。現像はメチルイソブチルケトンで行うことが好ましい。上層のＰＭＩＰＫの現像液と同一であり、上層パターンへの現像液の影響を無くすことが可能となる。

次いで、図１（ｇ）に示すように、下層の架橋化されたポジ型レジスト層３２及び上層のポジ型レジスト層３３を覆うように液流路構造体材料３４を塗布する。塗布は汎用的なスピンコート等のソルベントコート法を適用できる。

液流路構造体材料３４は、特許第３１４３３０７号に記載されるように、常温にて固体状のエポキシ樹脂と光照射によりカチオンを発生するオニウム塩を主成分とする材料であり、ネガ型の特性を有している。図２（ａ）では液流路構造体材料３４に光照射を行う工程を示すが、インク吐出口となる箇所に光を照射させないフォトマスク３８を適用している。

次に、図２（ｂ）に示すように、感光性の液流路構造体材料３４に対してインク吐出口３５のパターン現像を行う。このパターン露光は汎用的な露光装置の何れの物を適用しても構わない。この感光性の液流路構造体材料３４の現像はＰＭＩＰＫを溶解しない、キシレン等の芳香族溶剤にて行うことが好ましい。また、液流路構造体材料層上に撥水性被膜を形成したい場合は、特開２０００−３２６５１５号公報に記載されるように、感光性撥水材層を形成し、一括にて露光、現像することにより実施することが可能である。この時、感光性撥水層の形成はラミネートにより実施することが可能である。

次いで、図２（ｃ）に示すように、液流路構造体材料層越しに３００ｎｍ以下の電離放射線を一括で照射しする。これは、ＰＭＩＰＫや架橋性レジストを分解して低分子化し、除去を容易に行えることを目的としている。

最後に、型に用いた架橋化されたポジ型レジスト層３２、ポジ型レジスト層３３を溶剤にて除去する。これにより、図２（ｄ）に示すように吐出チャンバーを含む液流路３９が形成される。

以上記載した工程を適用することにより、インク供給口からヒーターまでの液流路の高さを変化せしめることが可能である。

このような製法により、インク供給口からヒーターまでの液流路の高さを変化させることが可能となる。インク供給口から吐出チャンバーまでの液流路形状を最適化することは、吐出チャンバーにインクを再充填する速度と大きな関係を有するばかりでなく、吐出チャンバー間のクロストークを低減させることが可能である。Ｔｒｕｅｂａらの米国特許４８８２５９５号明細書では、基板上に感光性レジストより形成される液流路の２次元的、すなわち該基板と平行な方向の形状と上記特性との関係を開示している。一方、マーシーらの特開平１０−２９１３１７号公報では樹脂性の液流路構造体プレートをエキシマレーザーにて基板に対する面内方向と高さ方向の３次元方向に加工し、液流路の高さを変化させることを開示している。

しかしながら、エキシマレーザーによる加工は、加工時の熱によるフィルムの膨張等により十分な精度を実現できない場合が多い。特に、エキシマレーザーによる樹脂フィルムの深さ方向の加工精度はレーザーの照度分布やレーザー光の安定性に影響を受け、液流路形状と吐出特性の相関を明確にできる精度を確保できない。従って、特開平１０−２９１３１７号公報では、液流路の高さ形状と吐出特性との明確な相関は記載されていない。

本発明に関わる製法は、半導体製造技術で用いられるスピンコート等のソルベントコート法により実施される為、液流路はその高さが極めて高精度で安定的に形成できる。また、基板に対して平行な方向の２次元的な形状も半導体のフォトリソグラフィー技術を用いる為、サブミクロンの精度を実現することが可能である。

これら製法を適用して本件発明者らが液流路高さと吐出特性の相関を検討し、以下の発明に至った。図６から図９を用いて本発明の製法を適用した液体吐出ヘッドの好ましい態様を説明する。

本発明の第１の態様の液体吐出ヘッドは、図６（ａ）に示すように、インク供給口４２の開口部４２ａから吐出チャンバー４７に至るまでの液流路の高さを、吐出チャンバー４７に隣接する箇所にて低くすることを特徴としている。図６（ｂ）は上記第１の態様と比較する液流路形状を示す。吐出チャンバー４７にインクを再充填する速度は、インク供給口４２から吐出チャンバー４７までの液流路の高さが高い程、インクの流抵抗を低くすることができるので高速になる。しかし、該液流路の高さを高くした場合、吐出圧力がインク供給口４２側にも放出され、エネルギー効率が低下したり、また吐出チャンバー４７間のクロストークも甚だしくなる。

従って、液流路の高さは上記２種の特性を鑑みながら設計される。そこで本製法を適用することにより、液流路高さを変化させることが可能となり、図６（ａ）の液流路形状を実現できる。該ヘッドはインク供給口４２から吐出チャンバー４７近傍まで液流路の高さを高くすることにより、インクの流抵抗を低下させて高速での再充填を可能とする。さらに、吐出チャンバー４７近傍では液流路の高さを低くすることにより、吐出チャンバー４７で発生するエネルギーのインク供給口４２側への放出を抑え、クロストークを防止する構成となっている。

次に、本発明の第２の態様の液体吐出ヘッドは、図７に示すように、液流路中に柱状のゴミ補捉部材（以下、「ノズルフィルター」と記す。）を形成したことを特徴とする。特に図７（ａ）ではノズルフィルター５８が基板５１と離れた状態で設置されている。また図７（ｂ）は前記第２の態様と比較するノズルフィルター５９の構成を示す。このようなノズルフィルター５８、５９はインクの流抵抗を高め、インクの吐出チャンバー５７への再充填速度を遅くする原因となる。しかし、高画質記録を実現するインクジェットヘッドのインク吐出口は極めて小さく、前記ノズルフィルターを設けない場合、ゴミ等が液流路や吐出口に詰り、インクジェットヘッドの信頼性を大幅に低下させてしまう。本発明では、隣り合うノズルフィルター間の間隔を従来と同一にしたまま、液流路面積を最大にできる為、インクの流抵抗の増大を抑えてゴミを補捉できる。つまり、柱状のノズルフィルターを液流路に設けても、インクの流抵抗が高まることが無いように液流路高さを変えることができる。

例えば、直径１０μｍを越えるゴミを補捉する場合、隣り合うノズルフィルター間の距離は１０μｍ以下にすれば良いが、この時のノズルフィルターを構成する柱を、より好ましくは図７（ａ）に示すように基板５１と離れた構成にすることにより、流路断面積を大きくすることができる。

次に、本発明の第３の態様の液体吐出ヘッドは、図８（ａ）に示すように、インク供給口６２の開口部の中心部における液流路構造体材料６５の液流路高さを、インク供給口６２の開口部の縁部６２ｂにおける液流路構造体材料６５の液流路高さより低くしている。図８（ｂ）は前記第３の態様と比較する液流路形状を示す。図６（ａ）を参照して前述したヘッド構成において、インク供給口６２の開口部６２ａから吐出チャンバー６７までの液流路の高さを高くした場合、図８（ｂ）に示すようにインク供給口６２の開口部における液流路構造体材料６５の膜厚も薄くなり、インクジェットヘッドの信頼性が極めて低下する可能性がある。例えば記録中に紙ジャムが起こった場合など、液流路構造体材料６５を形成する膜が破れてインク漏れに至る場合が想定される。

しかし、本製法では図８（ａ）に示すように、インク供給口６２のほぼ開口部全体に対応する液流路構造体材料６５を厚くし、インクの供給に必要なインク供給口６２の開口部の縁部６２ｂ付近に対応する部分のみの流路高さを高くすることにより、前述した弊害を回避できる。液流路構造体材料６５にて流路高さを高く構成する箇所の、インク供給口の開口部の縁部６２ｂからの距離は、設計するインクジェットヘッドの吐出量やインク粘度により決定されるが、一般的には１０〜１００μｍ程度が好適である。

次に、本発明の第４の態様の液体吐出ヘッドは、図９（ａ）に示すように、吐出チャンバー７７の吐出口形状が凸の断面形状であることを特徴としている。図９（ｂ）は前記第４の態様と比較する吐出チャンバーの吐出口形状を示す。インクの吐出エネルギーはヒーター上部の吐出口形状に規定されるインクの流抵抗により大きく変化するが、従来製法では、吐出口形状は液流路構造体材料のパターニングにより形成する為、マスクに形成された吐出口パターンが投影された形状となる。従って原理的には液流路構造体材料表面の吐出口開口面積と同一の面積で吐出口が液流路構造体材料の層を貫通して形成される。しかしながら、本発明の製法では、下層材料と上層材料のパターン形状を変えることにより、吐出チャンバー７７の吐出口形状を凸形状に形成することができる。このことは、インク吐出速度を速めたり、またインクの直進性を増す効果があり、より高画質の記録を行える記録ヘッドを提供できる。

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。

（実施例１）
図１０から図１９の夫々には、本発明の方法に係わる液体噴射記録ヘッドの構成とその製作手順の一例が示されている。尚、本例では、２つのオリフィス（吐出口）を有する液体噴射記録ヘッドが示されるが、もちろんこれ以上のオリフィスを有する高密度マルチアレイ液体噴射記録ヘッドの場合でも同様であることは、言うまでもない。また、図１０〜図１９は第１のポジ型感光性材料層と第２のポジ型感光性材料層の上下関係についてこれらの要部を用いて模式的に示すもので、その他の具体的構造については適宜省略してある。

まず、本実施形態においては、例えば図１０に示されるような、ガラス、セラミックス、プラスチックあるいは金属等からなる基板２０１が用いられる。尚、図１０は感光性材料層形成前の基板の模式的斜視図である。

このような基板２０１は、液流路の壁部材の一部として機能し、また後述の感光性材料層からなる液流路構造体の支持体として機能し得るものであれば、その形状、材質等、特に限定されることなく使用できる。上記の基板２０１上には、電気熱変換素子あるいは圧電素子等の液体吐出エネルギー発生素子２０２が所望の個数配置される（図１０では２個にて例示）。このような、液体吐出エネルギー発生素子２０２によって記録液小滴を吐出させるための吐出エネルギーがインク液に与えられ、記録が行なわれる。因みに、例えば、液体吐出エネルギー発生素子２０２として電気熱変換素子が用いられるときには、この素子が近傍の記録液を加熱することにより、吐出エネルギーを発生する。また、例えば、圧電素子が用いられるときは、この素子の機械的振動によって、吐出エネルギーが発生される。

尚、これらの液体吐出エネルギー発生素子２０２には、これら素子を動作させるための制御信号入力用電極（図示せず）が接続されている。また、一般にはこれら液体吐出エネルギー発生素子２０２の耐用性の向上を目的として、保護層等の各種機能層が設けられるが、もちろん本発明においてもこの様な機能層を設けることは一向に差しつかえない。

最も汎用的には、基板２０１としてはシリコンが適用される。即ち、吐出エネルギー発生素子を制御するドライバーやロジック回路等は、汎用的な半導体製法にて生産される為、該基板にシリコンを適用することが好適である。また、該シリコン基板にインク供給の為の貫通孔を形成する方法としては、ＹＡＧレーザーやサンドブラスト等の技術を適用することも可能ではある。しかし、下層材料として熱架橋性レジストを適用する場合は、該レジストのプリベーク温度は前述したように極めて高温であり、樹脂のガラス転移温度を大幅に越え、プリベーク中に樹脂被膜が貫通孔に垂れ下がる。従って、レジスト塗布時には基板に貫通孔が形成されていないことが好ましい。このような方法は、アルカリ溶液によるシリコンの異方性エッチ技術を適用できる。この場合、基板裏面に耐アルカリ性の窒化シリコン等にてマスクパターンを形成し、基板表面には同様の材質でエッチングストッパーとなるメンブレン膜を形成しておけば良い。

次いで図１１に示すように、液体吐出エネルギー発生素子２０２を含む基板２０１上に、架橋化されたポジ型レジスト層２０３を形成する。この材料は、メタクリル酸メチルとメタクリル酸と無水メタクリル酸の７０：１５：１５比の共重合体である、３元系共重合体を有するポジ型レジストを架橋したものである。ここで、下層を形成する熱架橋性ポジ型レジストであるＰ（ＭＭＡ−ＭＡＡ−ＭＡＮ）は、２１０〜２６０ｎｍ付近に吸収感度を持ち、後述する上層を形成するポジ型レジストであるＰＭＩＰＫは、２６０〜３３０ｎｍ付近に吸収感度を持つ。このように、上下層を形成する材料の吸収スペクトルの違いにより、露光時の波長帯を選択的に変化させることで、凸型形状の型レジストパターンを形成することができる。この樹脂粒子をシクロヘキサノンに３０重量％の濃度にて溶解し、レジスト液として使用した。該レジスト液はスピンコート法にて上述した基板２０１に塗布し、オーブンにて２００℃、６０分間のプリベークを行い、熱架橋せしめた。形成した被膜の膜厚は１０μｍであった。

なお、３元系共重合体の他の好ましい具体例としては、以下のようなものが挙げられる。
（１）メタクリル酸メチルとメタクリル酸とメタクリル酸グリシジルの８０：５：１５比の共重合体で、重量平均分子量（Ｍｗ）は、３４０００であり、平均分子量（Ｍｎ）は、１１０００で、分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）は、３．０９であるもの（その吸収スペクトルを図２２に示す）。
（２）メタクリル酸メチルとメタクリル酸と３−オキシイミノ−２−ブタノンメタクリル酸メチルの８５：５：１０比の共重合体で、重量平均分子量（Ｍｗ）は、３５０００であり、平均分子量（Ｍｎ）は、１３０００で、分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）は、２．６９であるもの（その吸収スペクトルを図２３に示す）。
（３）メタクリル酸メチルとメタクリル酸とメタクリロニトリルの７５：５：２０比の共重合体で、重量平均分子量（Ｍｗ）は、３００００であり、平均分子量（Ｍｎ）は、１６０００で、分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）は、１．８８であるもの（その吸収スペクトルを図２４に示す）。
（４）メタクリル酸メチルとメタクリル酸と無水マレイン酸の８０：５：１５比の共重合体で、重量平均分子量（Ｍｗ）は、３００００であり、平均分子量（Ｍｎ）は、１４０００で、分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）は、２．１４であるもの（その吸収スペクトルを図２５に示す）。

次いで図１２に示すように、架橋化されたポジ型レジスト層２０３上にポジ型レジスト層２０４となるＰＭＩＰＫを塗布した。ＰＭＩＰＫは、東京応化工業株式会社より上市されるＯＤＵＲ−１０１０（商品名）を樹脂濃度が２０重量％となるように調整して使用した。プリベークはホットプレートにて１２０℃、６分間行った。該被膜の膜厚は１０μｍであった。

次いで図１３に示すように、ＰＭＩＰＫのポジ型レジスト層２０４の露光を行った。露光装置はウシオ電機製ＤｅｅｐＵＶ露光装置：ＵＸ−３０００ＳＣ（商品名）を使用して、図３に示したような２６０ｎｍ以下の光を遮蔽するカットフィルタを装着して、図４に示すような第２の波長帯である２６０〜３３０ｎｍ帯領域で行った。露光量は１０Ｊ／ｃｍ²である。電離放射線２０５をＰＭＩＰＫに、残したいパターンを描いたフォトマスク２０６を介して露光した。

次いで図１４に示すように、ＰＭＩＰＫのポジ型レジスト層２０４の現像を行ってパターン形成した。現像はメチルイソブチルケトンに１分間浸漬して行った。

次いで、図１５に示すように、下層の架橋化されたポジ型レジスト層２０３のパターニング（露光、現像）を行った。露光装置は同一の装置を用い、図５に示すような第１の波長帯である２１０〜３３０ｎｍ帯領域で行った。この時の露光量は３５Ｊ／ｃｍ²であり、現像はメチルイソブチルケトンにて行った。露光は、電離放射線を架橋化されたポジ型レジスト層に、残したいパターンを描いたフォトマスク（不図示）を介して露光した。この時、マスクからの回析光により上層のＰＭＩＰＫパターンが細る為、ＰＭＩＰＫ残存部はそのような細りを加味して設計してある。勿論、回析光の影響のない投影光学系を有する露光装置を用いた場合は、細りを加味したマスク設計を行う必要はない。

次いで、図１６に示すようにパターニングされた、下層の架橋化されたポジ型レジスト層２０３と上層のポジ型レジスト層２０４を覆うように液流路構造体材料２０７の層を形成した。この層の材料は、ダイセル化学工業株式会社より上市されるＥＨＰＥ−３１５０（商品名）を５０部、旭電化工業株式会社より上市される光カチオン重合開始材ＳＰ−１７２（商品名）を１部、日本ユニカ社より上市されるシランカップリング材Ａ−１８７（商品名）を２．５部、を塗布溶剤として用いたキシレン５０部に溶解して作製した。

塗布はスピンコートにて行い、プリベークはホットプレートにて９０℃、３分間行った。次いで、液流路構造体材料２０７に対してインク吐出口２０９のパターン露光および現像を行う。このパターン露光は汎用的な露光装置の何れのものを適用しても構わない。図示しないが、露光時にはインク吐出口となる箇所に光を照射させないマスクを使用した。露光はキヤノン製マスクアライナーＭＰＡ−６００Ｓｕｐｅｒ（商品名）を使用し、露光は５００ｍＪ／ｃｍ²で行った。現像はキシレンに６０秒間浸漬して行った。その後、１００℃にて１時間のベークを行い、液流路構造体材料の密着性を高めた。

その後、図示しないが、液流路構造体材料層上に、該液流路構造体材料層をアルカリ溶液から保護する為に環化イソプレンを塗布した。この材料は東京応化工業社よりＯＢＣ（商品名）の名称で上市される材料を用いた。その後、シリコン基板をテトラメチルアンモニウムハイドライド（ＴＭＡＨ）２２重量％溶液，８３℃に１４．５時間浸漬し、インク供給の為のインク供給口２１０を形成した。また、インク供給口２１０形成のためにマスク及びメンブレンとして使用した窒化シリコンはシリコン基板に予めパターニングしてある。このような異方性エッチング後にシリコン基板を裏面が上になるようにドライエッチング装置に装着し、ＣＦ₄に５％の酸素を混合したエッチャントにてメンブレン膜を除去した。次いで、前記シリコン基板をキシレンに浸漬してＯＢＣ（商品名）を除去した。

次いで図１７に示すように、低圧水銀灯を用いて２１０〜３３０ｎｍ領域帯の電離放射線２０８を液流路構造体材料２０７に向けて全面照射し、ＰＭＩＰＫの上層であるポジ型レジスト層と、下層の架橋化されたポジ型レジスト層を分解した。照射量は８１Ｊ／ｃｍ²である。

その後、基板２０１を乳酸メチルに浸漬して、図１８の縦断面図に示すように型レジストを一括除去した。この時、２００ＭＨｚのメガソニック槽に入れ溶出時間の短縮を図った。これにより、吐出チャンバーを含む液流路２１１が形成され、インク供給口２１０から各液流路２１１を介して各吐出チャンバーにインクを導いて、ヒーターによって吐出口２０９より吐出させる構造のインク吐出エレメントが作製される。

このように作製した吐出エレメントは図１９に示す形態のインクジェットヘッドユニットに実装され、吐出、記録評価を行ったところ良好な画像記録が可能であった。前記インクジェットヘッドユニットの形態としては図１９に示すように、例えばインクタンク２１３を着脱可能に保持した保持部材の外面に、記録装置本体と記録信号の授受を行うためのＴＡＢフィルム２１４が設けられ、ＴＡＢフィルム２１４上にインク吐出エレメント２１２が電気接続用リード２１５により電気配線と接続されている。

（実施例２）
実施例１の実施の形態の製法により、図６（ａ）に示した構造のインクジェットヘッドを作製した。本実施形態では図２０に示すとおり、インクジェットヘッドはインク供給口４２の開口部４２ａから吐出チャンバー４７のインク供給口側の端部４７ａまでの水平距離が１００μｍである。液流路壁４６は、吐出チャンバー４７のインク供給口側の端部４７ａからインク供給口４２側へ６０μｍの箇所まで形成され、夫々の吐出エレメントを分割している。また、液流路高さは吐出チャンバー４７のインク供給口側の端部４７ａからインク供給口４２側へ１０μｍに亘って１０μｍ、それ以外の個所は２０μｍで形成されている。基板４１の表面から液流路構造体材料４５の表面までの距離は２６μｍである。

図２０（ｂ）には従来製法によるインクジェットヘッドの流路断面を示すが、該ヘッドは液流路高さが全域に渡って１５μｍで構成した。

図２０の（ａ）、（ｂ）の夫々のインクジェットヘッドのインク吐出後の再充填速度を計測したところ、図２０（ａ）の流路構造では４５μｓｅｃ、図２０（ｂ）の流路構造では２５μｓｅｃであり、本実施形態の製法によるインクジェットヘッドによると、極めて高速にインクの再充填が行われることが判明した。

（実施例３）
実施例１の実施の形態の製法により、図７（ａ）に示したノズルフィルターを有するインクジェットヘッドを試作した。

図７（ａ）を参照すると、ノズルフィルター５８はインク供給口５２の開口部の縁部から吐出チャンバー５７側へ、基板５１から２０μｍ離れた位置に直径３μｍの柱を形成することで構成されている。ノズルフィルターを構成する、隣り合う柱と柱の間隔は１０μｍである。図７（ｂ）に示す、従来製法によるノズルフィルター５９は本実施形態のノズルフィルターと位置および形状は同じであるが、基板５１と接続している点で異なる。

図７の（ａ）、（ｂ）の夫々のインクジェットヘッドを試作し、インク吐出後のインク再充填速度を計測したところ、図７（ａ）のフィルター構造では５８μｓｅｃ、図７（ｂ）のフィルター構造では６５μｓｅｃであり、本実施形態の製法によるインクジェットヘッドによると、インクの再充填時間が短縮できることが判明した。

（実施例４）
実施例１の実施の形態の製法により、図８（ａ）に示した構造のインクジェットヘッドを試作した。

図８（ａ）を参照すると、インク供給口６２に対応する液流路の高さはインク供給口６２の開口部の縁部６２ｂからその供給口の中心部方向に３０μｍの箇所まで高く構成され、液流路構造体材料６５の層厚が６μｍである。この箇所以外の、インク供給口６２における液流路の高さは、液流路構造体材料６５の層厚が１６μｍにて構成されている。尚、インク供給口６２は幅２００μｍ、長さ１４ｍｍである。

図８（ｂ）に示すインクジェットヘッドにおいては液流路構造体材料６５のインク供給口６２における部分の層厚は６μｍである。

図８の（ａ）、（ｂ）の夫々のインクジェットヘッドを試作し、高さ９０ｃｍよりインクジェットヘッドの落下試験を行ったところ、図８（ｂ）のヘッド構造では１０個中９個のインクジェットヘッドで液流路構造体材料６５にクラックが入ったが、図８（ａ）のヘッド構造では１０個中クラックの入ったインクジェットヘッドは皆無であった。

（実施例５）
実施例１の実施の形態により、図９（ａ）に示した構造のインクジェットヘッドを試作した。本実施形態では図２１（ａ）に示すとおり、吐出チャンバー７７は下層レジストより形成される矩形部が２５μｍの正方形にて高さ１０μｍ、上層レジストより形成される矩形部が２０μｍの正方形にて高さ１０μｍ、吐出口は直径１５μｍの丸穴より構成される。ヒーター７３からインク吐出口７４の開口面までの距離は２６μｍである。

図２１（ｂ）は従来製法によるヘッドの吐出口の断面形状を示し、吐出チャンバー７７は一辺２０μｍの矩形であり、高さ２０μｍである。インク吐出口７４は直径１５μｍの丸穴で形成されている。

図２１の（ａ）、（ｂ）の夫々のヘッドの吐出特性を比較したところ、図２１（ａ）に示すインクジェットヘッドは吐出量３ｎｇにて吐出速度１５ｍ/ｓｅｃ、インク吐出口７４から吐出方向に１ｍｍ離れた位置での着弾精度は３μｍであった。また図２１（ｂ）に示すインクジェットヘッドは吐出量３ｎｇにて吐出速度９ｍ/ｓｅｃ、着弾精度は５μｍであった。

（実施例６）
まず、基板２０１を準備する。最も汎用的には、基板２０１としてはシリコン基板が適用される。一般に、液体吐出エネルギー発生素子を制御するドライバーやロジック回路等は、汎用的な半導体製法にて生産される為、該基板にシリコンを適用することが好適である。本例においては、液体吐出エネルギー発生素子２０２としての電気熱変換素子（材質ＨｆＢ₂からなるヒーター）と、インク流路およびノズル形成部位にＳｉＮ＋Ｔａの積層膜（不図示）を有するシリコン基板を準備した（図１０）。

次いで図１１に示すように、液体吐出エネルギー発生素子２０２を含む基板上に、第１のポジ型レジスト層２０３を形成した。なお、第１のポジ型レジストとしては、以下の光崩壊型のポジ型レジストを用いた。

・無水メタクリル酸のラジカル重合物
重量平均分子量（Ｍｗ：ポリスチレン換算）＝２５０００
分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）＝２．３
この樹脂粉末をシクロヘキサノンに約３０重量％の固形分濃度にて溶解し、レジスト液として使用した。その際のレジスト溶液の粘度は、６３０ｃｐｓであった。該レジスト液を、スピンコート法にて塗布し、１２０℃で、３分でプリベークした後、窒素雰囲気中オーブンにて２５０℃で、６０分間の熱処理を行った。なお、熱処理後の第１のポジ型レジスト層２０３の膜厚は１０μｍであった。

次いで、第２のポジ型レジスト層２０４として、ポリメチルイソプロペニルケトン（東京応化製ＯＤＵＲ（商品名））をスピンコートし、１２０℃で３分間のベークを行った。ベーク後の第２のポジ型レジスト層の膜厚は、１０μｍであった（図１２）。

引き続き、第２のポジ型レジスト層のパターニングを行った。露光装置として、ウシオ電機製Ｄｅｅｐ−ＵＶ露光装置ＵＸ−３０００（商品名）を用い、２６０ｎｍ以下の波長の光を遮断する光学フィルターを装着して、３０００ｍＪ／ｃｍ²の露光量にてパターン露光し（図１３）、メチルイソブチルケトンにて現像、イソプロピルアルコールにてリンス処理を行って、第２の流路パターンを形成した（図１４）。

次いで、第１のポジ型レジスト層のパターニングを行った。上記と同一の露光装置を用い、２７０ｎｍ以上の波長の光を遮断する光学フィルターを装着して、１００００ｍＪ／ｃｍ²の露光量にてパターン露光し、以下の組成の現像液にて現像した後、イソプロピルアルコールにてリンス処理を行って、第１の流路パターンを形成した（図１５）。

・現像液
ジエチレングリコールモノブチルエーテル ６０ｖｏｌ％
エタノールアミン ５ｖｏｌ％
モルフォリン ２０ｖｏｌ％
イオン交換水 １５ｖｏｌ％
次いで、被処理基板上に以下の組成からなる感光性樹脂組成物（ネガ型感光性材料）を用いてスピンコートを行い（平板上膜厚２０μｍ）、１００℃で２分間（ホットプレート）のベークを行い、液流路構造体材料２０７を形成した（図１６）。

ＥＨＰＥ−３１５８（ダイセル化学工業製、商品名） １００重量部
１、４ＨＦＡＢ（セントラル硝子製、商品名） ２０重量部
ＳＰ−１７０（旭電化工業製、商品名） ２重量部
Ａ−１８７（日本ユニカー製、商品名） ５重量部
メチルイソブチルケトン １００重量部
ジグライム １００重量部
引き続き、被処理基板上に以下の組成からなる感光性樹脂組成物を用いて、スピンコートにより１μｍの膜厚となるように塗布し、８０℃で３分間（ホットプレート）のベークを行い、撥インク剤層を形成した。

ＥＨＰＥ−３１５８（ダイセル化学工業製、商品名） ３５重量部
２，２−ビス（４−グリシジルオキシフェニル）ヘキサフロロプロパン
２５重量部
１，４−ビス（２−ヒドロキシヘキサフロロイソプロピル）ベンゼン
２５重量部
３−（２−パーフルオロヘキシル）エトキシ−１，２−エポキシプロパン
１６重量部
Ａ−１８７（日本ユニカー製、商品名） ４重量部
ＳＰ−１７０（旭電化工業製、商品名） ２重量部
ジエチレングリコールモノエチルエーテル １００重量部
次いで、ＭＰＡ−６００（キヤノン製、商品名）を用い、２９０〜４００ｎｍの波長の光を用いて、４００ｍＪ／ｃｍ²の露光量にてパターン露光した後、ホットプレートにて１２０℃で１２０秒のＰＥＢ（露光後ベーク）を行い、メチルイソブチルケトンにて現像することにより、液流路構造体材料２０７および撥インク剤層のパターニングを行い、インク吐出口２０９を形成した（図１７）。なお、本実施例ではφ１０μｍの吐出口パターンを形成した。

次に、被処理基板の裏面にポリエーテルアミド樹脂組成物（日立化成製ＨＩＭＡＬ、商品名）を用いて幅１ｍｍ、長さ１０ｍｍの開口部形状を有するエッチングマスクを作成した。次いで、８０℃に保持した２２重量％のＴＭＡＨ水溶液中に被処理基板を浸漬して基板の異方性エッチングを行い、インク供給口２１０を形成した。なお、この際エッチング液から撥インク剤層を保護する目的で、保護膜（東京応化工業製ＯＢＣ（商品名）：不図示）を撥インク剤層上に塗布して異方性エッチングを行った。

次いで、保護膜として用いたＯＢＣ（商品名）をキシレンを用いて溶解除去した後、上記と同一の露光装置を用い、光学フィルターを装着せずに、ノズル構成部材および撥インク剤層越しに５００００ｍＪ／ｃｍ²の露光量で全面露光を行い、流路パターンを可溶化した。引き続き乳酸メチル中に超音波を付与しつつ浸漬し、流路パターンを溶解除去することにより液体吐出インクジェットヘッドを作成した（図１８）。なお、エッチングマスクとして用いたポリエーテルアミド樹脂組成物は、酸素プラズマを用いたドライエッチングにより除去した。

以上のように作製したインクジェットヘッドをプリンターに搭載し、吐出および記録評価を行ったところ、良好な画像記録が可能であった。

（実施例７）
ポジ型レジストとして、以下の光崩壊型のポジ型レジストを用いた以外は、実施例６と同様にしてインクジェットヘッドを作製し、吐出および記録評価を行ったところ、良好な画像記録が可能であった。

・無水メタクリル酸／メタクリル酸メチルのラジカル共重合物
（モノマー組成比１０／９０−モル比）
重量平均分子量（Ｍｗ：ポリスチレン換算）＝２８０００
分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）＝３．３
（実施例８）
ポジ型レジストとして、以下の光崩壊型のポジ型レジストを用いた以外は、実施例６と同様にしてインクジェットヘッドを作製し、吐出および記録評価を行ったところ、良好な画像記録が可能であった。

・無水メタクリル酸／メタクリル酸メチル／メタクリル酸のラジカル共重合物
（モノマー組成比１０／８５／５−モル比）
重量平均分子量（Ｍｗ：ポリスチレン換算）＝３１０００
分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）＝３．５

本発明の液体吐出ヘッドの製法の基本的工程フローを示す図である。 図１の工程の続きを示す図である。 汎用的な露光装置の光学系の模式図と２種のコールドミラーの反射スペクトルを示す図である。 カットフィルタを用いた露光装置の波長と照度との相関を示す図である。 カットフィルタを用いないときの露光装置の波長と照度との相関を示す図である。 （ａ）は本発明の製法による、記録速度が改善されたインクジェットヘッドのノズル構造を示す縦断面図、（ｂ）は従来製法によるインクジェットヘッドのノズル構造を示す縦断面図である。 （ａ）は本発明の製法による、改善されたノズルフィルター形状を有するインクジェットヘッドを示す縦断面図、（ｂ）は従来形状のノズルフィルターを有するインクジェットヘッドを示す縦断面図である。 （ａ）は本発明の製法による、強度を改善したインクジェットヘッドのノズル構造を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）に示したインクジェットヘッドと比較するノズル構造を示す縦断面図である。 （ａ）は本発明の製法による、吐出チャンバーを改善したインクジェットヘッドのノズル構造を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）に示したインクジェットヘッドと比較するノズル構造を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態によるインク吐出エレメントの製法を説明するための模式的斜視図である。 図１０に示す製造状態の次工程を説明するための模式的斜視図である。 図１１に示す製造状態の次工程を説明するための模式的斜視図である。 図１２に示す製造状態の次工程を説明するための模式的斜視図である。 図１３に示す製造状態の次工程を説明するための模式的斜視図である。 図１４に示す製造状態の次工程を説明するための模式的斜視図である。 図１５に示す製造状態の次工程を説明するための模式的斜視図である。 図１６に示す製造状態の次工程を説明するための模式的斜視図である。 図１７に示す製造状態の次工程を説明するための模式的縦断面図である。 図１０から図１８に示した製法で得たインク吐出エレメントが実装されたインクジェットヘッドユニットを示す模式的斜視図である。 従来製法と本発明の製法のインク再充填性を比較する為に作製したインクジェットヘッドのノズル構造を示す図である。 従来製法と本発明の製法の吐出特性を比較する為に作製したインクジェットヘッドのノズル構造を示す図である。 メタクリル酸メチル、メタクリル酸及びメタクリル酸グリシジルの共重合体Ｐ（ＭＭＡ−ＭＡＡ−ＧＭＡ）の吸収波長領域を示す図である。 メタクリル酸メチル、メタクリル酸及び３−オキシイミノ−２−ブタノンメタクリル酸メチルの共重合体Ｐ（ＭＭＡ−ＭＡＡ−ＯＭ）の吸収波長領域を示す図である。 メタクリル酸メチル、メタクリル酸及びメタクリロニトリルの共重合体Ｐ（ＭＭＡ−ＭＡＡ−メタクリロニトリル）の吸収波長領域を示す図である。 メタクリル酸メチル、メタクリル酸及び無水マレイン酸の共重合体Ｐ（ＭＭＡ−ＭＡＡ−無水マレイン酸）の吸収波長領域を示す図である。

符号の説明

３１ 基板
３２ 架橋化されたポジ型レジスト層
３３ ポジ型レジスト層
３４ 液流路構造体材料
３５ インク吐出口
３６ フォトマスク
３７ フォトマスク
３８ フォトマスク
３９ 液流路
４１ 基板
４２ インク供給口
４２ａ 開口部
４３ ヒーター
４４ インク吐出口
４４ａ インク吐出口端部
４５ 液流路構造体材料
４６ 液流路壁
４７ 吐出チャンバー
４７ａ 端部
５１ 基板
５２ インク供給口
５３ ヒーター
５４ インク吐出口
５５ 液流路構造体材料
５６ 液流路壁
５７ 吐出チャンバー
５８ ノズルフィルター
５９ ノズルフィルター
６１ 基板
６２ インク供給口
６２ａ 開口部
６２ｂ 縁部
６３ ヒーター
６４ インク吐出口
６５ 液流路構造体材料
６６ 液流路壁
６７ 吐出チャンバー
７１ 基板
７２ インク供給口
７３ ヒーター
７４ インク吐出口
７５ 液流路構造体材料
７６ 液流路壁
７７ 吐出チャンバー
１００ 高圧水銀灯
１０１ コールドミラー
１０２ 縄の目レンズ
１０３ 反射集光器
１０４ 水銀灯スクリーン
１０５ コンデンサーレンズ
１０６ マスク
２０１ 基板
２０２ 液体吐出エネルギー発生素子
２０３ 架橋化されたポジ型レジスト層
２０４ ポジ型レジスト層
２０５ 電離放射線
２０６ フォトマスク
２０７ 液流路構造体材料
２０８ 電離放射線
２０９ インク吐出口
２１０ インク供給口
２１１ 液流路
２１２ インク吐出エレメント
２１３ インクタンク
２１４ ＴＡＢフィルム
２１５ 電気接続用リード

Claims (12)

1. 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を有する基板と、液体を吐出する吐出口と連通する液体の流路とを有する液体吐出ヘッドの製造方法において、
   前記基板上に、メタクリル酸エステルと、熱架橋因子としてのメタクリル酸と、下記式（２）〜（６）のいずれかから選ばれる化合物とを共重合させて得られる３元系共重合体からなる第１のポジ型感光性材料の層を設ける工程と、
   該第１のポジ型感光性材料の層を加熱処理して、第１の波長域の光に感光する架橋化された第１のポジ型感光性材料からなる第１の層を形成する工程と、
   該第１の層上に、前記第１の波長域とは異なる第２の波長域の光に感光する第２のポジ型感光性材料からなる第２の層を設ける工程と、
   該第２の層に部分的に前記第２の波長域の光を照射し、現像処理を施すことで前記第２の層の被照射領域のみを除去して、第２のパターンを形成する工程と、
   前記第１の層のうち、該第２のパターンを形成することにより露出された部分に対して、部分的に前記第１の波長域の光を照射し、現像処理を施すことで、第１のパターンを形成する工程と、
   ネガ型の感光性材料からなる被覆樹脂層を、前記第１のパターンおよび前記第２のパターンを被覆するように前記基板上に形成する工程と、
   前記被覆樹脂層に前記吐出口を形成する工程と、
   前記第１のパターンおよび前記第２のパターンを溶解除去して、前記流路を形成する工程と、
   を有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のポジ型感光性材料の層を加熱処理し、脱水縮合反応による架橋化を行い、架橋化された前記第１のポジ型感光性材料からなる第１の層を形成する請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
3. 前記３元系共重合体が、該共重合体に対してメタクリル酸の単位を２〜３０重量％の割合で含み、アゾ化合物または過酸化物を重合開始剤とした１００〜１２０℃の温度での環化重合タイプのラジカル重合により調製されたものである請求項１または２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
4. 前記３元系共重合体の重量平均分子量が、５０００〜５００００の範囲にある請求項１〜３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
5. 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を有する基板と、液体を吐出する吐出口と連通する液体の流路とを有する液体吐出ヘッドの製造方法において、
   前記基板上に、下記一般式１および一般式２で示される構造単位を有する光崩壊型のアクリル樹脂からなる第１のポジ型感光性材料の層を設ける工程と、
   該第１のポジ型感光性材料の層を加熱処理して、第１の波長域の光に感光する架橋化された第１のポジ型感光性材料からなる第１の層を形成する工程と、
   該第１の層上に、前記第１の波長域とは異なる第２の波長域の光に感光する第２のポジ型感光性材料からなる第２の層を設ける工程と、
   該第２の層に部分的に前記第２の波長域の光を照射し、現像処理を施すことで前記第２の層の被照射領域のみを除去して、第２のパターンを形成する工程と、
   前記第１の層のうち、該第２のパターンを形成することにより露出された部分に対して、部分的に前記第１の波長域の光を照射し、現像処理を施すことで、第１のパターンを形成する工程と、
   ネガ型の感光性材料からなる被覆樹脂層を、前記第１のパターンおよび前記第２のパターンを被覆するように前記基板上に形成する工程と、
   前記被覆樹脂層に前記吐出口を形成する工程と、
   前記第１のパターンおよび前記第２のパターンを溶解除去して、前記流路を形成する工程と、
   を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
   

   

   （一般式１および一般式２中、Ｒ ₁ 〜Ｒ ₄ は、水素原子、または炭素数１〜３のアルキル基を示し、互いに同一でも異なっていても良い。）
6. 前記光崩壊型のアクリル樹脂が、下記一般式３で示される構造単位を有することを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
   

   

   （一般式３中、Ｒ₅は、水素原子、または炭素数１〜３のアルキル基を示す。）
7. 前記第１の波長域が、前記第２の波長域よりも短波長域であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
8. 前記第２のポジ型感光性材料が、ポリメチルイソプロペニルケトンを主成分とする光分解性のポジ型レジストである請求項１〜７のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
9. 前記第１の層に前記現像処理を行うための現像液として、少なくとも
   （１）水と任意の割合で混合可能な炭素数６以上のグリコールエーテル
   （２）含窒素塩基性有機溶剤
   （３）水
   を含有する現像液を用いることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
10. 前記グリコールエーテルが、エチレングリコールモノブチルエーテル、および／またはジエチレングリコールモノブチルエーテルである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。
11. 前記含窒素塩基性有機溶剤が、エタノールアミンおよび／またはモルフォリンであることを特徴とする請求項９または１０に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
12. 前記被覆樹脂層上に感光性材料からなる撥液剤層を形成し、前記被覆樹脂層と前記撥液剤層とを一括して露光することにより前記吐出口を形成する請求項１〜１１のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。

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