JP4532785B2

JP4532785B2 - 構造体の製造方法、および液体吐出ヘッドの製造方法

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Publication number: JP4532785B2
Application number: JP2001210933A
Authority: JP
Inventors: 昌士宮川; 雅彦久保田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-07-11
Filing date: 2001-07-11
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2021-07-11
Also published as: EP1275508A2; US6960424B2; US7526863B2; ATE420769T1; EP1275508A3; JP2003025595A; US20030011655A1; EP1275508B1; US20050181309A1; DE60230838D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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及び該ヘッドの製造方法に関する。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インク流路形状と該ヘッドを生産する製造方法に関する。
【０００２】
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。
【０００３】
【従来の技術】
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」と呼ぶ）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、
・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の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、感光性ネガレジストにてインク流路の壁となるパターン形成を行い、これに、電鋳法やエキシマーレーザー加工によりインク吐出孔を形成したプレートを接着して製造する方法
・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インク流路及びインク吐出孔を加工し、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。
【０００４】
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、インク流路高さを低くしたり、インク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、吐出孔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。
【０００５】
これら製法の問題を解決する為、特公平６−４５２４２号公報では、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インク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インク流路の型に連通するインク吐出孔を形成した後、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、インク流路、吐出孔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、インク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、インク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、インク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インク流路設計の足かせとなってしまう。
【０００６】
一方、特開平１０−２９１３１７号公報では、液流路構造体のエキシマレーザー加工に際して、レーザーマスクを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インク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。
【０００７】
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。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００９】
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、注型法におけるインク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、インク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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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及び該ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
特に本発明は、インク流路の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インク流路形状とそのヘッドを製造する製造方法に関する。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
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。
【００１７】
すなわち、第１の発明は、第１のポジ型感光性材料からなる第１の層と前記第１のポジ型感光性材料と組成が異なる第２のポジ型感光性材料からなる第２の層とがこの順に積層された基板を用意する工程と、
前記第２のポジ型感光性材料が分解する分解反応を前記第２のポジ型感光性材料に起こさせ、前記第１のポジ型感光性が分解する分解反応を前記第１のポジ型感光性材料に実質的に起こさせないように前記第２の層を露光し、前記第２の層の露光により分解された部分を除去して前記第２の層から第２のパターンを形成する工程と、
第１のパターンの形状に対応したマスクを使用し、該マスクにより前記第２のパターンを遮光して、前記第１の層を露光し、現像を行うことで前記第１の層の一部を除去して前記第１のパターンを形成する工程と、
を有し、
前記第１のポジ型感光性材料がメタクリル酸エステルを主成分とし、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ことを特徴とする構造体の製造方法を提案する。
【００１９】
第３の発明は、液体を吐出口から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備えた基板と、前記吐出口と連通する液体の流路の壁を有する流路壁部材と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、
第１のポジ型感光性材料からなる第１の層と前記第１のポジ型感光性材料と組成が異なる第２のポジ型感光性材料からなる第２の層とがこの順に積層された前記基板を用意する工程と、
前記第２のポジ型感光性材料が分解する分解反応を前記第２のポジ型感光性材料に起こさせ、前記第１のポジ型感光性材料が分解する分解反応を前記第１のポジ型感光性材料に実質的に起こさせないように前記第２の層を露光し、前記第２の層の露光により分解された部分を除去して前記第２の層から第２のパターンを形成する工程と、
第１のパターンの形状に対応したマスクを使用し、該マスクにより前記第２のパターンを遮光して、前記第１の層を露光し、現像を行うことで前記第１の層の一部を除去して前記第１のパターンを形成する工程と、
前記流路壁部材を形成するための被覆層を、前記第１および第２のパターンを被覆するように設ける工程と、
前記第１および第２のパターンを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である。
【００２７】
次に、本発明について詳しく説明する。
【００２８】
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）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、従来液体吐出録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。
【００２９】
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層構成のインク流路型を形成できる。
【００３０】
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インク流路の型を形成し、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。
【００３１】
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、感応波長域２５０ｎｍにピークを有するポジ型レジストであり、未露光部分はＰＭＩＰＫの現像液では、溶解速度が極めて遅く２層のパターン構成に適用できる。従って、該レジスト（ＰＭＭＡ）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、２９０ｎｍの波長にて上層のＰＭＩＰＫを露光、現像し、次いで波長２５０ｎｍの電離放射線で下層のＰＭＭＡを露光、現像することにより、２層のインク流路型を形成できる。この時、下層ＰＭＭＡ上に上層ＰＭＩＰＫの層を形成する場合、通常のスピンコート法等のソルベントコート法を用いた場合、ＰＭＩＰＫの塗布溶剤にて下層ＰＭＭＡが溶解して相溶した箇所が形成されてしまう。その為、ＰＭＩＰＫの膜形成はラミネート法を適用することが好ましい。ラミネート法とは、ポリエチエンテレフタレート等の樹脂フィルムに予めＰＭＩＰＫをソルベントコートした被膜を形成し、該被膜を熱圧を用いてＰＭＩＰＫ層上に転写する手法である。ＰＭＩＰＫのガラス転移温度は約１００℃程度であり、１２０〜１６０℃程度の熱を付与しながらラミネートすれば、ＰＭＭＡ上にＰＭＩＰＫの被膜を転写することができる。
【００３２】
以下、本発明の製造方法によるインク流路形成のプロセスフローを説明する。図１は該プロセスフローを示し、図２は図１に示す工程の続きを示している。
【００３３】
図１（ａ）に示すように、基板１１上にＰＭＭＡを主成分とするポジ型レジスト層１２を形成する。この被膜は汎用的なスピンコート法にて形成できる。
【００３４】
次に図１（ｂ）に示すように、ポジ型レジスト層１２上にＰＭＩＰＫを主成分とするポジ型レジスト層１３をラミネート法にて形成する。
【００３５】
さらに図１（ｃ）に示すように、ＰＭＩＰＫを主成分とするポジ型レジスト層１３を露光する。ポジ型レジスト層１３には、露光した箇所が除去されるフォトマスク１６を適用する。この時、品番：CM-290のコールドミラーを用いれば、下層のアクリル系レジストはほとんど感光しない。これはアクリルの吸収がカルボキシル基に起因し、２６０ｎｍ以上の光を殆ど透過してしまう為、感光しないことに起因している。従って、コールドミラーを適用する以外にも２６０ｎｍ以下の短波長をカットするフィルターを介して露光しても構わない。
【００３６】
そして図１（ｄ）に示すように、露光されたポジ型レジスト層１３を現像し、所定のパターンを得る。現像液はメチルイソブチルケトンを適用することが好ましい。この現像液では未露光部のアクリル系レジストの溶解速度は極めて遅く、上層現像時の下層への影響は軽微にすることができる。
【００３７】
次いで図１（ｅ）に示すように、ＰＭＭＡを主成分とするポジ型レジスト層１２を露光する。ポジ型レジスト層１２には、露光した箇所が除去されるフォトマスク１７を適用する。このとき、品番CM-250のコールドミラーを適用すれば下層アクリル系レジストを感光させることができる。また上層レジストはフォトマスク１７により光照射されない構成にすれば、上層レジストは感光しない。
【００３８】
そして図１（ｆ）に示すように、露光された下層のポジ型レジスト層１２を現像し、所定のパターンを得る。現像液は上層の現像に対してと同じメチルイソブチルケトンを適用することが好ましい。未露光のＰＭＩＰＫは該現像液では殆ど溶解しないため、下層レジスト現像に上層パターンの変化はない。
【００３９】
次に図１（ｇ）に示すように、パターニングされた上層及び下層のレジスト層１２，１３を覆うように液流路構造体材料１４を塗布する。塗布する液流路構造体材料は特許第３１４３３０７号公報に記載されるエポキシ樹脂を主たる構成材料とする感光性材料である。この感光性材料は好ましくはキシレン等の芳香族系溶剤に溶解して塗布すれば、ＰＭＩＰＫとの相溶を防止できる。
【００４０】
さらに図２（ａ）に示すように、液流路構造体材料１４を露光する。一般的には液流路構造体材料１４はネガ型特性のものを使用するため、吐出孔となる部分に光を照射させないフォトマスク１８を適用する。
【００４１】
そして、図２（ｂ）に示すように液流路構造体材料１４の層を現像し、吐出孔１５を形成する。現像はキシレン等の芳香族系溶剤を適用することが好ましい。この溶剤はＰＭＩＰＫを溶解しないため、型材を良好な形状で残すことができる。
【００４２】
次に図２（ｃ）に示すように、全面露光により、液流路の型材であるポジ型レジスト層１２，１３を分解する。３００ｎｍ以下の波長の光を照射すれば上層及び下層のレジスト材料は低分子化合物に分解され、溶剤により除去し易くなる。
【００４３】
最後に、溶剤により液流路の型材であるポジ型レジスト層１２，１３を除去する。この工程により、図２（ｄ）の断面図に示すとおり、吐出口１５に連通する液流路１９が形成される。本発明による液流路１９は、液流路の一部を形成し且つヒータ（液体吐出エネルギー発生部）と接する気泡発生室である吐出チャンバの近傍にて流路高さが低くなった形状である。溶剤による型材の除去工程において超音波やメガソニック等の振動を付与すれば溶解除去時間の短縮が可能となる。
【００４４】
ここで、図３（ａ）に、汎用的露光装置として適用されるプロキシミテイー露光装置の光学系の概略図を示す。高圧水銀灯（５００Ｗ，Ｘｅ-Ｈｇランプ）１００から生じる紫外線あるいは遠紫外線を反射集光器１００でスクリーン１０４に向けて反射させ、レジストの露光に必要な波長の光のみを反射するコールドミラー１０１にて所望の波長の光線を選択し、蝿の目レンズ１０２で拡大均一化された後、コンデンサーレンズ１０５や投影光学系およびマスク１０６を介してレジスト（不図示）に光照射する構成となっている。これは全ての光を反射した場合、レジストの感光に不要な波長の光は熱に変換され、パターニング精度を低下させることを防止する為である。図３（ｂ）はキヤノン（株）製のマスクアライナーＰＬＡ−６２１ＦＡに搭載されるコールドミラーＣＭ−２５０，ＣＭ−２９０のそれぞれの場合の反射光の分光スペクトルを示した図である。このように２種の異なる波長領域の露光波長を用いて、２種の異なるレジストを露光、パターニングすることにより、図１及び図２に示す工程フローにてインク流路高さが部分的に異なるインクジェットヘッドを生産することが可能となる。
【００４５】
更に好適には、下層レジストとして熱架橋型ポジ型レジストを適用すれば該プロセスマージンを高めることができる。図１及び図２に示す工程では、ＰＭＩＰＫはドライフィルム化されてＰＭＭＡ上にラミネートすることにより２層構成のレジスト層を形成することを示したが、ドライフィルムの膜厚分布は、該フィルムの作製時の溶剤の揮発により、±１０％程度変動する。従って、上層ＰＭＩＰＫ層を汎用的なスピンコート法にて塗布できれば、その膜厚精度は飛躍的の向上する。
【００４６】
これを可能にするには、下層レジストを熱架橋型とすれば、上層塗布時の溶剤による下層レジストの影響を排除することが可能となり、汎用的なソルベントコート法にてＰＭＩＰＫ層を形成できる。更には、上層レジストの現像時の現像液による影響も下層レジストは全く受けなくなる為、プロセスマージンは飛躍的に高まる。
【００４７】
熱架橋型ポジ型レジストとは、Ｅ．Ｄ．Ｒｏｂｅｒｔｓにより開示される（ＡｍｅｒｉｃａｎＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ１９８０，４３，２３１−５）ポジ型電離放射線レジストであり、熱架橋可能な構成単位と電離放射線により分解する構成単位を有するレジストである。熱架橋型レジストはスピンコート後のプリベークにて熱架橋基を反応せしめる為、上層のＰＭＩＰＫをスピンコートしても該塗布溶剤にて下層が溶解することはない。また、ＰＭＩＰＫの現像時においても該現像液にて溶解することはなく、プロセスマージンを拡大することが可能となる。また電離放射線により分解するメタクリロイル基を有しており、架橋した被膜も一括して電離放射線照射を行えば低分子化合物に分解する為、最後の型レジスト除去工程にて速やかに除去することが可能である。
【００４８】
本発明に最も好適な熱架橋型レジストとは、架橋基としてメタクリル酸、メタクリル酸クロライド、メタクリル酸グリシジル等を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としては、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。
【００４９】
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。架橋成分が多くなると感度が低下して露光時間が長くなる。一方、架橋成分を少なくした場合、厚膜にて現像時にクラックが入る場合が多い。架橋成分の共重合比は１〜２０ｍｏｌ％、更に好ましくは５〜１０ｍｏｌ％が好適に使用できる。
【００５０】
図４及び図５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５は図４の工程の続きを示す。
【００５１】
図４（ａ）にて基板３１上に熱架橋ポジ型レジスト層３２を塗布し、ベークする。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℃が好ましい。
【００５２】
次いで、図４（ｂ）に示すように、熱架橋型ポジレジストの上層にＰＭＩＰＫを主成分とするポジ型レジスト層３３を塗布し、ベークする。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、本構成では熱架橋型としている為、全く相溶層は形成されない。
【００５３】
この時のベーク温度は通常のＰＭＩＰＫのベーク温度で構わないが、ホットプレート等にてベークする場合、下層レジスト層が断熱層となる為、１０〜２０℃程度高めた方が良好なパターン形状を実現できる場合が多い。
【００５４】
次いで、図４（ｃ）に示すようにポジ型レジスト層３３であるＰＭＩＰＫ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。例えばキヤノン（株）製のマスクアライナーＰＬＡ−６２１ＦＡを適用してコールドミラーＣＭ−２９０を用いることが可能である。
【００５５】
次いで、図４（ｄ）に示すように上層レジスト層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。
【００５６】
さらに、図４（ｅ）に示すように下層のポジ型レジスト層３２を露光する。この露光は２５０ｎｍの波長を反射するコールドミラーを適用して行う。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。
【００５７】
次いで、図４（ｆ）で示すように熱架橋ポジ型レジスト層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。
【００５８】
次いで、図４（ｇ）に示すように、下層の熱架橋ポジ型レジスト層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。
【００５９】
液流路構造体材料は、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５（ａ）では液流路構造体材料に光照射を行う工程を示すが、インク吐出孔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。
【００６０】
次に、図５（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孔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。
【００６１】
次いで、図５（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や架橋型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。
【００６２】
最後に、型に用いたポジ型レジスト３２，３３を溶剤にて除去する。これにより、図５（ｄ）に示すように吐出チャンバを含む液流路３９が形成される。
【００６３】
以上記載した工程を適用することにより、インク供給孔からヒーターまでのインク流路の高さを変化せしめることが可能である。
【００６４】
このような製法により、インク供給孔からヒーターまでのインク流路の高さを変化させることが可能となる。インク供給孔から吐出チャンバーまでのインク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インク流路の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、インク流路の高さを変化させることを開示している。
【００６５】
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、インク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、インク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。
【００６６】
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、インク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。
【００６７】
これら製法を適用して本件発明者らがインク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。
【００６８】
本発明の第１の態様のヘッドは図６（ａ）に示すように、インク供給孔４４の端部４２ａから吐出チャンバー４７に至るまでのインク流路の高さを、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の態様と比較するインク流路形状を示す。吐出チャンバー４７にインクを再充填する速度は、インク供給孔４２から吐出チャンバー４７までのインク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、該インク流路の高さを高くした場合、吐出圧力がインク供給孔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。
【００６９】
従って、インク流路の高さは上記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、インク流路高さを変化させることが可能となり、図６（ａ）のインク流路形状を実現できる。該ヘッドはインク供給孔４２から吐出チャンバー４７近傍までインク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近傍ではインク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孔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。
【００７０】
次に、本発明の第２の態様のヘッドは図７に示すように、インク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を基板５１に到達しない形状とする。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孔は極めて小さく、前記ノズルフィルターを設けない場合、ゴミ等がインク流路や吐出孔に詰り、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、隣り合うノイズフィルター間の間隔を従来と同一にしたまま、インク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、柱状のノイズ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インク流路高さを変えることができる。
【００７１】
例えば、直径１０μｍを越えるゴミを補捉する場合、隣り合うフィルター間の距離は１０μｍ以下にすれば良いが、この時のノイズ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まで到達しない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。
【００７２】
次に、本発明の第３の態様のヘッドは図８（ａ）に示すように、インク供給孔６２の中心部に対応する液流路構造体材料６５のインク流路高さをインク供給孔６２の開口縁部６２ｂに対応するインク流路部より低くしている。図８（ｂ）は前記第３の態様と比較するインク流路形状を示す。図６（ａ）を参照して前述したヘッド構成において、インク供給孔４２の端部４２ａから吐出チャンバー４７までのインク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孔６２に対応す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。
【００７３】
しかし、本製法では図８（ａ）に示すように、インク供給孔６２のほぼ開口全体に対応する液流路構成材料６５を厚くし、インクの供給に必要なインク供給孔６２の開口縁部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。液流路構成材料６５にて流路高さを高く構成する箇所の、インク供給孔開口縁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。
【００７４】
次に、本発明の第４の態様のヘッドは図９（ａ）に示すように、吐出チャンバー７７の吐出孔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孔形状を示す。インクの吐出エネルギーはヒーター上部の吐出孔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、吐出孔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孔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孔開口面積と同一の面積で吐出孔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の吐出孔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。
【００７５】
【発明の実施の形態】
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。
【００７６】
（第１の実施の形態）
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（吐出孔）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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
尚、これらの素子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。
【００８０】
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型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。
【００８１】
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、架橋型ポジレジスト層２０３を形成する。この材料は、メチルメタクリレートとメタクリル酸の９０：１０比の共重合体であり、米国ポリサイエンス社より樹脂粒子として市販されている。この樹脂粒子をシクロヘキサノンに３０ＷＴ％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１８０℃、３０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。
【００８２】
次いで図１２に示すように、熱架橋型ポジレジスト層２０３上にＰＭＩＰＫのポジレジスト層２０４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を樹脂濃度が２０ＷＴ％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１４０℃、３分間行った。該被膜の膜厚は１０μｍであった。
【００８３】
次いで図１３に示すように、ＰＭＩＰＫのポジレジスト層２０４の露光を行った。露光装置はキヤノン製マスクアライナーＰＬＡ−６２１ＦＡにて行い、コールドミラーは品番：ＣＭ−２９０を用いた。露光量は２Ｊ／ｃｍ²である。コールドミラーCM-290にて反射した電離放射線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。
【００８４】
次いで図１４に示すように、ＰＭＩＰＫのポジレジスト層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７分間浸漬して行った。この時、コールドミラーを用いて下層の熱架橋型ポジレジストのパターン形成に必要な露光量は１００Ｊ／ｃｍ²とし、感度比は１：５０とした。このため上記露光、現像にて下層は殆ど変化しない。
【００８５】
次いで、図１５に示すように、下層の架橋型ポジレジスト層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、コールドミラーは品番：ＣＭ−２５０とした。この時の露光量は１２Ｊ／ｃｍ²であり、現像はメチルイソブチルケトンにて行った。露光はコールドミラーCM-250にて反射した電離放射線を熱架橋型ポジレジストに、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。
【００８６】
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型ポジレジスト層２０３と上層のポジレジスト層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。
【００８７】
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。露光はキヤノン製マスクアライナーＭＰＡ−６００ＦＡを使用し、露光は３Ｊ／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。
【００８８】
次いで、液流路構造体材料２０７に対してインク吐出孔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孔となる箇所に光を照射させないマスクを使用した。
【００８９】
その後、図示しないが、液流路構造体材料層上に、該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）２２ｗｔ％溶液，８３℃に１３時間浸漬し、インク供給の為の貫通孔（不図示）を形成した。また、インク供給孔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を除去した。
【００９０】
次いで図１７に示すように、低圧水銀灯を用いて３００ｎｍ以下の電離放射線２０８を液流路構造体材料２０７に向けて全面照射し、ＰＭＩＰＫの上層ポジ型レジストと、架橋型ポジレジストを分解した。照射量は５０Ｊ／ｃｍ²である。
【００９１】
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、吐出チャンバを含むインク流路２１１が形成され、インク供給孔２１０から各インク流路２１１を介して各吐出チャンバにインクを導いて、ヒータによって吐出孔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。
【００９２】
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。
【００９３】
（第２の実施の形態）
本実施形態では下層レジストに熱架橋型ではないアクリル酸エステルを適用した形態例を記載するが、前述したように第１の実施の形態に記載する熱架橋型を用いた方がベストモードである。
【００９４】
以下説明すると、まず、下層としてポリメチルメタアクリレート（PMMA）を第１の実施の形態と同様に基板上に形成した。
【００９５】
PMMAは東京応化工業株式会社より上市される品番：ODUR-1000を固形分濃度２０ｗｔ％に調整して使用した。次いで、PMMA膜上にPMIPK膜をラミネート法にて形成した。
【００９６】
PMIPKのドライフィルムは、剥型処理を施したポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ２５μｍ）にロールコーターにて塗布して作製した。該基材フィルムは帝人株式会社より上市され、離型処理のグレードはA-53を用いた。
【００９７】
ラミネートは真空中にて実施し、上部ローラー温度は１６０℃、下部ヒーターは１２０℃にて行った。
【００９８】
次いで、上層PMIPKを第１の実施の形態と同様に露光、現像してパターン形成を行った。この時、メチルイソブチルケトン（MIBK）の現像液にて下層PMMAが若干ではあるが除々に溶解する為、現像時間は９０秒にて行った。メタクリル酸メチルエステルは前記MIBKに対する溶解性が比較的低い為、上層現像時の影響を受け難いが、メタクリル酸のエチルエステル、ブチルエステル等は現像液に溶解し易くなり、プロセスマージンが更に低下する傾向がある。
【００９９】
以降は第１の実施の形態と同様にしてインクジェットヘッドを作製し、記録動作を行ったところ良好な画像記録が可能であった。
【０１００】
（第３の実施の形態）
第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孔４２の開口縁部４２ａから吐出チャンバー４７のインク供給孔側の端部４７ａまでの水平距離が１００μｍである。インク流路壁４６は、吐出チャンバー４７のインク供給孔側の端部４７ａからインク供給孔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、インク流路高さは吐出チャンバー４７のインク供給孔側の端部４７ａからインク供給孔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。
【０１０１】
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、該ヘッドはインク流路高さが全域に渡って１５μｍで構成した。
【０１０２】
図２０の（ａ），（ｂ）の夫々の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。
【０１０３】
（第４の実施の形態）
第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ヘッドを試作した。
【０１０４】
図７（ａ）を参照するとノズルフィルター５８はインク供給孔５２の開口縁部から吐出チャンバー５７側へ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。ノイズフィルターを構成する柱と柱の間隔は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は本実施形態のノイズフィルターと位置および形状は同じであるが、基板５１まで達している点で異なる。
【０１０５】
図７の（ａ），（ｂ）の夫々のヘッドを試作し、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。
【０１０６】
（第５の実施の形態）
第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。
【０１０７】
図８（ａ）を参照すると、インク供給孔６２に対応するインク流路の高さはインク供給孔６２の開口縁部６２ｂからその供給孔中心部方向に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、インク供給孔６２に対応するインク流路の高さは、液流路構造体材料６５の層厚が１６μｍにて構成されている。尚、インク供給孔６２は幅２００μｍ、長さ１４ｍｍである。
【０１０８】
図８（ｂ）に示すヘッドにおいては液流路構造体材料６５のインク供給孔６２に対応する部分の層厚は６μｍである。
【０１０９】
図８の（ａ），（ｂ）の夫々のヘッドを試作し、高さ９０ｃｍより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ヘッドは皆無であった。
【０１１０】
（第６の実施の形態）
第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、吐出孔は直径１５μｍの丸穴より構成される。ヒーター７３から吐出孔７４の開口面までの距離は２６μｍである。
【０１１１】
図２１（ｂ）は従来製法によるヘッドの吐出孔の断面形状を示し、吐出チャンバー７７は一辺２０μｍの矩形であり、高さ２０μｍである。吐出孔７４は直径１５μｍの丸穴で形成されている。
【０１１２】
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）に示すヘッドは吐出量３ｎｇにて吐出速度１５ｍ/ｓｅｃ、吐出孔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。
【０１１３】
【発明の効果】
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）熱架橋型ポジ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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製法の基本的工程フローを示す図である。
【図２】図１の工程の続きを示す図である。
【図３】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。
【図４】本発明の製法において、下層に熱架橋型メタクリレート系レジストを用いる場合の工程フローを示す図である。
【図５】図４の工程の続きを示す図である。
【図６】（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。
【図７】（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）は従来形状のノイズ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。
【図８】（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）に示したヘッドと比較するノズル構造を示す縦断面図である。
【図９】（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）に示したヘッドと比較するノズル構造を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態による製法を説明するための模式的斜視図である。
【図１１】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１２】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１３】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１４】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１５】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１６】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１７】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１８】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１９】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。
【図２０】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ヘッドのノズル構造を示す図である。
【図２１】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ヘッドのノズル構造を示す図である。
【符号の説明】
１１、３１、４１、５１、６１、７１、２０１基板
１２ポジ型レジスト層（ＰＭＭＡ）
１３、３３ポジ型レジスト層（ＰＭＩＰＫ）
１４、３４、４５、５５、６５、７５、２０７液流路構造体材料
１５、３５、２０９吐出孔
１６、１７、１８、３６、３７、３８、２０６フォトマスク
１９、３９液流路
３２熱架橋ポジ型レジスト層
４２、５２、６２、７２、２１０インク供給孔
４３、５３、６３、７３ヒーター
４４、５４、６４、７４インク吐出孔
４６、５６、６６、７６インク流路壁
４７、５７、６７、７７吐出チャンバー
５８、５９ノイズフィルター
１００高圧水銀灯
１０１コールドミラー
１０２蝿の目レンズ
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
２０２液体吐出エネルギー発生素子
２０３架橋型ポジレジスト層
２０４ポジレジスト層
２０５、２０８電離放射線
２１１インク流路
２１２インク吐出エレメント
２１３インクタンク
２１４ＴＡＢフィルム
２１５電気接続用リード

Claims

第１のポジ型感光性材料からなる第１の層と前記第１のポジ型感光性材料と組成が異なる第２のポジ型感光性材料からなる第２の層とがこの順に積層された基板を用意する工程と、
前記第２のポジ型感光性材料が分解する分解反応を前記第２のポジ型感光性材料に起こさせ、前記第１のポジ型感光性が分解する分解反応を前記第１のポジ型感光性材料に実質的に起こさせないように前記第２の層を露光し、前記第２の層の露光により分解された部分を除去して前記第２の層から第２のパターンを形成する工程と、
第１のパターンの形状に対応したマスクを使用し、該マスクにより前記第２のパターンを遮光して、前記第１の層を露光し、現像を行うことで前記第１の層の一部を除去して前記第１のパターンを形成する工程と、
を有し、
前記第１のポジ型感光性材料がメタクリル酸エステルを主成分とし、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ことを特徴とする構造体の製造方法。
液体を吐出口から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備えた基板と、前記吐出口と連通する液体の流路の壁を有する流路壁部材と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、
第１のポジ型感光性材料からなる第１の層と前記第１のポジ型感光性材料と組成が異なる第２のポジ型感光性材料からなる第２の層とがこの順に積層された前記基板を用意する工程と、
前記第２のポジ型感光性材料が分解する分解反応を前記第２のポジ型感光性材料に起こさせ、前記第１のポジ型感光性材料が分解する分解反応を前記第１のポジ型感光性材料に実質的に起こさせないように前記第２の層を露光し、前記第２の層の露光により分解された部分を除去して前記第２の層から第２のパターンを形成する工程と、
第１のパターンの形状に対応したマスクを使用し、該マスクにより前記第２のパターンを遮光して、前記第１の層を露光し、現像を行うことで前記第１の層の一部を除去して前記第１のパターンを形成する工程と、
前記流路壁部材を形成するための被覆層を、前記第１および第２のパターンを被覆するように設ける工程と、
前記第１および第２のパターンを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。
前記第１および前記第２のパターンを除去する前に、前記吐出口となる開口を前記被覆層に形成する工程を有することを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
前記第２のパターン上に前記開口を形成することを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
前記第１のパターン上に前記開口を形成することを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
前記被覆層はエポキシ樹脂を含むことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。