JP5743637B2 - 液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出ヘッドの製造方法に関するものである。

液体吐出ヘッドの代表例としては、インクを被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ジェット記録ヘッドを挙げることができる。このインクジェット記録ヘッドは、一般に、インクの流路と、その流路の一部に設けられた吐出エネルギー発生部と、そこで発生するエネルギーによってインクを吐出するための微細な吐出口と、を備えている。

インクジェット記録ヘッドに適用可能な液体吐出ヘッドを製造するための方法が、特許文献１に開示されている。この方法においては、複数の吐出エネルギー発生部を有する基板上に感光性材料を用いて流路の型を形成するとともに、流路の型の周辺に周辺部型材を形成し、それらの上に流路の壁を形成する流路壁部材となる被覆樹脂層を塗布する。周辺部型材を設けることにより、流路の型の角部での被覆性を向上させている。そして、被覆層の、各吐出エネルギー発生部と対向する位置に、複数の吐出口となる開口を形成した後、型を除去することにより流路となる空間を形成する。

近年では、記録装置に対して、より高いレベルでの高画質化、記録の高速化が要求されるため、複数の吐出口とそれに連通する流路とを高密度に配置するとともに、吐出される液滴の体積をさらに均一化することが要求されてきている。そのため、複数の吐出エネルギー発生部と対応する吐出口との距離をより一層均一とするために、吐出口の開口が形成される吐出口面の平坦化を図ることが求められる。

特許文献１の方法を利用して、吐出エネルギー発生部と吐出口との距離を均一化する場合には、流路の型と周辺部型材との間隔を狭くすることによって、被覆樹脂層の上面をより平坦に形成することが考えられる。しかしその場合、周辺部型材と流路の型との間隔が狭くなり、その部分に形成される流路の壁が薄くなって、流路の壁の機械的強度が弱くなることが懸念される。また、流路の壁と基板との接触面積が小さくなって、接合強度が弱くなることも懸念される。それらのような場合には、液体吐出ヘッドとしての信頼性が低下する畏れがある。

液体の吐出口と液体の流路とを高密度に配置する場合には、そもそも流路間を仕切る壁が薄くなるので、流路の壁の全体的な強度を低下させないように、より一層の注意を払う必要がある。

特開平９−１８０９号公報

そこで本発明の目的は、吐出口面の平坦性の向上と流路の壁の機械的強度の維持とを両立し、均一な液量の液滴を安定的に繰り返し吐出することができる信頼性の高い液体吐出ヘッドを歩留まりよく製造出来る製造方法を提供することである。

上記課題は、以下の本発明によって解決される。即ち本発明は、液体を吐出する吐出口に連通する流路を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、第１の層が平坦に設けられている基板を用意するＡ工程と、前記流路を形成するための前記流路の型と、前記型の外側に前記型と間隙を介して設けられた部材（Ａ）と、を前記第１の層から形成するＢ工程と、前記間隙を充填し前記型と前記部材（Ａ）とを被覆するように、第２の層を設けるＣ工程と、前記吐出口を形成するための部材（Ｂ）を前記型の上に前記第２の層から形成するＤ工程と、前記部材（Ａ）を除去するＥ工程と、部材（Ａ）を除去した部分の少なくとも一部を充填し、かつ前記部材（Ｂ）に密接するように、少なくとも前記基板に第３の層を設けるＦ工程と、前記型を除去して前記流路を形成するＧ工程と、をこの順に有する液体吐出ヘッドの製造方法である。

本発明によれば、吐出される液滴の液量のバラツキがより一層低減され、均一な液量の液滴を安定的に繰り返し吐出することができ、かつ十分な機械的強度をもつ流路の壁を備えた信頼性の高い液体吐出ヘッドを歩留まりよく製造することが出来る。

本発明の液体吐出ヘッドの製造方法により得られる液体吐出ヘッドの例を示す斜視図。 本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法を示す切断面図。 本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法の工程中の状態を示す切断面図。 本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法の工程中の状態を示す切断面図。 本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法の工程中の状態を示す図。 比較例の液体吐出ヘッドの製造方法を説明するための切断面図。 本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法の工程中の状態を示す切断面図。 本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法の工程中の状態を示す切断面図。 本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法の工程中の状態を示す切断面図。 本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法の工程中の状態を示す切断面図。

以下、図面を参照して本発明を説明する。なお、本発明により得られる液体吐出ヘッドは、プリンタ、複写機、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せた産業用記録装置に搭載可能である。例えば、バイオッチップ作成や電子回路印刷、薬物を噴霧状に吐出することなどの用途の装置にも用いることができる。

図１は本発明に係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に示す本発明の液体吐出ヘッドは、インク等の液体を吐出するために用いられるエネルギーを発生するエネルギー発生素子２が所定のピッチで形成された基板１を有している。基板１には液体を供給する供給口３が、エネルギー発生素子２の２つの列の間に設けられている。基板１上には、エネルギー発生素子２の上方に開口する吐出口５と、供給口３から各吐出口５に連通する個別の液体の流路６が形成されている。供給口３から各吐出口５に連通する個別の流路６の壁を形成する流路壁部材４は、吐出口５が設けられた吐出口部材と一体的に形成されている。

（第１の実施形態）
次いで、図２を用いて本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の代表例について説明する。図２は第１の実施形態で製造される液体吐出ヘッドの模式的斜視図であり、図１のＡ−Ａ’を通り、基板１に垂直な位置で切断した場合の各工程での切断面を表わす模式的切断面図である。

図２（ａ）に示されるように、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２を表面に備えた基板１上に第１の層７が、平坦に設けられている。先ず、この状態の基板１を用意する（Ａ工程）。以降の説明では、１つの液体吐出ヘッド単位を図示して説明を行うが、基板１として６〜１２インチのウェハーを使用して、複数の液体吐出ヘッド単位を一枚のウェハー上で製造して、最後に切り分けることで１つの液体吐出ヘッドを得ることもできる。

第１の層７は、ポジ型感光性樹脂等の樹脂材料を使用してこれを塗布や、フィルム化したものをラミネートする方法により基板１上に設けられる。後の工程で基板１から除去するものであり、容易に除去することができるように溶解可能なものが好ましい。とりわけ、ポリメチルイソプロペニルケトンや、メタクリル酸とメタクリレートとの共重合体が好ましいものとして挙げられる。この理由は、上記化合物は、溶媒で簡単に除去することが可能であり、また単純な組成であるので構成成分が第２の層１０に対して与える影響が少ないからである。

次いで図２（ｂ）に示されるように、液体の流路の型８と、その外側に型８と間隙を介して部材（Ａ）９と、を第１の層７から互いの上面を同じ高さとして形成する（Ｂ工程）。第１の層７から、その一部を除去することにより、型８はエネルギー発生素子２の上に、部材（Ａ）９はその外側に、それぞれの上面が同じ高さで形成される。第１の層７にポジ型感光性樹脂を使用した場合には、第１の層７を露光、現像してその一部を除去することができる。また第１の層７にドライエッチングを行ってもよい。

ここで、図５は、図２（ｂ）に示される状態の基板に設けられた、型８、部材（Ａ）９の上面を見た模式図である。図５（ａ）に示されるように、部材（Ａ）９は型８を囲むように、型８の外側に設けられる。図５（ａ）において、部材（Ａ）９の外郭９ａは１つの液体吐出ヘッドの単位の領域に相当する。後の工程で、第２の層１０を型８と部材（Ａ）９との上に平坦に塗布できるように、型８と部材（Ａ）９との間隙３０の基板表面にほぼ平行な方向の長さＬを、４０μｍ以下とすることが好ましい。また、同じ観点から、基板１の面にほぼ平行な方向において、型８に対して部材（Ａ）９の面積が大きいことが好ましく、部材（Ａ）９の面積を、型の面積の３倍以上とすることが好ましい。また、複数の液体吐出ヘッド単位を一括して設ける場合には、図５（ｂ）に示されるように、１つの液体吐出ヘッド単位に対応した型８ａと型８ｂとのそれぞれの間に部材（Ａ）９を設ける。このとき部材（Ａ）９は、１つの液体吐出ヘッドの単位同士の境目１００（点線）をまたいで設けられる。境目１００は、実際に基板に凹凸をつけることでできる線である場合もあれば、仮想線である場合もあり、境目１００に沿って基板を切断して１つの液体吐出ヘッド単位を取り出すことができる。

次いで図２（ｃ）に示されるように、型８と部材（Ａ）９とを被覆するように、第２の層１０を設ける（Ｃ工程）。第２の層１０を設ける方法としては、スピンコート法、カーテンコート法、ラミネート法などが挙げられる。第２の層１０には、エポキシ基、オキセタン基、ビニル基等の重合基を有する樹脂と、樹脂に対応する重合開始剤と、を含むネガ型感光性樹脂組成物を使用することが好ましい。この理由は、上記の官能基を含む樹脂は、重合反応性が高いので、機械的強度が高い吐出口を形成するための部材（Ｂ）が得られるからである。

第１の層７の厚さと第２の層１０の厚さとはそれぞれ適宜設定することができる。数ピコリットルの微小液滴を吐出する吐出口とそれに対応した液体の流路とを形成する場合には、第１の層７は３μｍ以上１５μｍ以下、第２の層１０は型８の上面から３μｍ以上１０μｍ以下の厚さとすることが好適である。間隙３０は非常に小さく形成されているため、型８と部材（Ａ）９の上面に第２の層１０が平坦に設けられる。このとき間隙３０に第２の層１０が入り込み、その部分は流路壁部材４の一部となる。

次いで、第２の層１０に吐出口を形成するための部材（Ｂ）を形成する（Ｄ工程）。吐出口形成用の部材（Ｂ）には、吐出口となる貫通口が設けられるが、この貫通口は以下のようにフォトリソグラフィーの手法によって微小にかつ高い位置精度で設けられることが好ましい。

まず図２（ｄ）に示されるように、第２の層１０に対してパターン露光を行う。第２の層１０に対してマスク２０１を介して露光し、露光が行われた部分２１を硬化させる。必要に応じて加熱を行って、硬化を促進しても良い。次いで、図２（ｅ）に示されるように、第２の層１０に対して現像を行って層１０の未露光部分を除去して吐出口形成用の部材（Ｂ）１１を形成する。このとき、その一部が吐出口となる穴２２も同時に形成される。穴２２はエネルギー発生素子２のエネルギー発生面に対向する位置に形成されるのが望ましいが、これに限定されるものではない。以上のように型８と部材（Ａ）９との間隔を適切に設定することで、型８、部材（Ａ）９上に平坦に第２の層１０を形成し、第２の層１０が平坦な状態の時に、第２の層１０から、厚さのばらつきが実質的にない部材（Ｂ）１１を得ることが出来る。なお穴２２は、層１０の未露光部分を除去して部材（Ｂ）１１を形成した後から、吐出口形成用のマスクを使用してドライエッチング等で形成することも可能である。Ｄ工程実施後にも部材（Ｂ）１１の平坦性は維持されるので、得られる穴２２の長さ（部材（Ｂ）の厚さ方向）は、基板内で均一である。

なお、第２の層１０の表面上に撥液用材料を付与しておけば、部材（Ｂ）１１の上面（部材（Ｂ）の基板側と反対側の表面）は撥液性となり、部材（Ｂ）１１の上面にはインク等の液体が付着せず好都合である。吐出液体として顔料、染料を含んだインクを想定した場合は、水の前進接触角が８０度以上となる程度の撥液性を付与すると十分であると考えられる。９０度以上であると、部材（Ｂ）１１への液体の付着をさらに抑止できるので好ましい。

次いで、図２（ｆ）に示されるように、部材（Ａ）９を除去する（Ｅ工程）。部材（Ａ）９の除去は液体で部材（Ａ）９を溶解させるなどして行う。部材（Ｂ）１１は硬化が行われ、その形状が実質的に変化することがないため、部材（Ａ）９とともに型８を除去してもかまわないが、後述する第３の層が流路となる空間内に入るのを防止したければ、型８を残しておくことが好ましい。部材（Ａ）９が樹脂から形成されている場合には、部材（Ａ）９に選択的に紫外線等の光を照射して光が照射されなかった型８との液体に対する溶解選択比を大きくした後、部材（Ａ）９を液体で溶解させ、部材（Ａ）９を選択的に除去することができる。

次いで、図２（ｇ）に示されるように、部材（Ａ）９が除去された後の基板１に、部材（Ｂ）１１に密接するように第３の層１２を設ける（Ｆ工程）。第３の層が部材（Ｂ）に密接することで部材（Ｂ）が補強される。特に部材（Ａ）９の間隙３０に相当する部分は、非常に薄いので、第３の層により補強されることで強度が大きく向上する。第３の層１２は、第２の層１０と同一の組成のネガ型感光性樹脂で形成されることが好適であり、より好ましくは第３の層と第２の層１０とが含んでいる化合物が同じであることがよい。このようにすると第３の層１２を硬化させた際に第２の層１０から得られた部材（Ｂ）１１との接合が効率的に行われる。しかし、組成比まで同一である必要はない。第３の層１２の厚みは、その上表面位置が部材（Ｂ）１１の上面の位置よりも高くとも（厚くとも）、同じであっても、低くとも（薄くとも）よい。流路の壁の強度の観点からは、第３の層と部材（Ｂ）とが密接する面積が大きいことが好ましいので、第３の層は型８より厚いことが好ましく、さらに部材（Ｂ）より厚いことがより好ましい。第３の層１２を設けることによって、流路壁部材４の基板１との接合部位を増やし、基板１に水平方向に関して流路壁部材４の厚さを大きくすることができ、流路壁部材４の強度が向上する。また、基板１の第３の層１２が設けられる部分１００はエネルギー発生素子２を駆動させるための駆動回路に使用されるトランジスタ等が設けられているため、駆動回路に対する保護性も向上する。また、第３の層１２の一部は、穴２２内に入り込むが、この部分は最終的には除去される。第３の層１２の一部が、穴２２に入り込んでいると、後に第３の層１２を硬化させる際にこの部分の型８の膨らみを低減することが可能である。穴２２に第３の層の一部が入り込む必要はかならずしもなく、穴２２の形状、大きさによっては第３の層１２は穴２２の内部には入り込まない場合がある。

次いで図２（ｈ）に示されるように、第３の層１２に対してマスク２０２を介して露光を行い、被露光部分２３を硬化させる。露光が行われなかった部分２４は硬化しない。第３の層１２のうち、吐出口となる穴２２内とその上部は除く必要があるため、マスク２０２により遮光される。

次いで図２（ｉ）に示されるように、例えば液体現像法により、露光が行われなかった部分２４を除去する。除去を溶解により行う場合は、ネガ型感光性樹脂の組成に応じてキシレン等の適切な溶媒を用いればよい。これにより型８は穴２２を通じて外部に露出する。

次いで、図２（ｊ）に示されるように、基板１にドライエッチング、ウェットエッチング等で供給口３を形成し、型８を外部と連通させ、型８を適切な溶剤で溶解させるなどして除去し吐出口５と連通する液体流路６を形成する（Ｇ工程）。流路壁部材４は吐出口５が開口する面に隣接した壁面１３を有する。吐出用の液体が吐出口５内、つまり開口面１４よりも基板側においてメニスカスを形成することができるように、壁面１３と吐出口５との距離を設定する。例えば、吐出口の径が１５μｍである場合、壁面１３と吐出口５の縁との距離は、８０μｍ以上が好適である。部材（Ｂ）１１の形成以降、その後の工程により、部材（Ｂ）の平坦性は損なわれないので、基板内において、基板１のエネルギー発生面と吐出口５との距離Ｄは、均一となる。よって、複数の吐出口から吐出される液体の量が一定化される。なお、この後に、吐出口５の開口面１４に撥液機能を付与してもよい。

ここで、図７、８を参照して本実施形態において行うことが可能な第１の層７の上表面の平坦化処理について説明する。図７、８は、各工程での切断面を示す切断面図である。なお、図７、８の断面は図２と同様である。この第１の層７の上表面の平坦化処理は、Ｃ工程を行う前のいずれかの工程と並行して、もしくはいずれかの工程間において行うことができる。

図７（ａ）に示されるように、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２を表面に備えた基板１上に、パターン化された密着性向上部材（ｃ）３０１、第１の層７がこの順で設けられている。部材（ｃ）３０１は、基板と流路の壁との密着をより強固なものにする目的や、基板上の配線部の保護目的等で用いられる部材である。流路の壁の形状に対応するように設けることができる。部材（ｃ）３０１は、ポリエーテルアミド等の樹脂材料を用いて、これをスピンコートやラミネート等の手段を用いて、基板１上に付与し、ドライエッチングにより形成する。感光性樹脂を用いた場合には、ドライエッチングの代わりに、露光・現像を行うことにより１〜３μｍ程度の厚さで形成することができる。流路壁部材４と基板１との接合位置を含む領域に部材（ｃ）３０１を形成した後、部材（ｃ）３０１を被覆するように、第１の層７を積層する。ここで、部材（ｃ）３０１が有る部分と無い部分との間に、第１の層７の表面に段差Ｄ２が生じる。

段差Ｄ２の大きさは、密着性向上部材の厚さと第１の層７の厚さとの関係によって異なるが、Ｄ２の大きさに応じてこれを低減させるための処理を行うことができる。パターン化された部材（ｃ）３０１、第１の層７をこの順で設けた後、Ｃ工程を行う前に、第１の層７を薄化する。より好ましくは、段差Ｄ２が、なるべく小さくなるように、第１の層７を部分的に薄化する。

図７（ｂ）に示されるように、第１の層７がポジ型感光性樹脂で形成されている場合には、第１の層７を深さ方向に全て除去するのに必要な最低露光量よりも少ない露光量で第１の層７の密着性向上部材上の部分を露光する。そして上面の一部のみ現像液に可溶な露光部３０２とする。次に、図７（ｃ）に示されるように現像液を用いて露光部３０２を除去する。次いで、型８と、その外側に型８と間隙３０を介して部材（Ａ）９と、を形成するＢ工程を実施し、図２（ｃ）に示される工程（Ｃ工程）以降は第１の実施形態と同様に行い、液体吐出ヘッドを製造する。

ここでは、Ｂ工程以前に第１の層７の上表面の平坦化処理を行ったが、これは、Ｃ工程を行う前のいずれかの工程中、もしくはいずれかの工程間において行えば良い。例えば、第１の層７に用いたポジ型感光性樹脂の感度が良く、露光量によって薄化する膜厚を調整することが困難な場合には、感光波長域の電離放射線の吸収材を添加することで、第１の層７が薄化する度合いを制御しても良い。

また、図７（ｂ）に示される露光工程において、図８（ａ）に示されるように、ハーフトーンマスク４１を用いて第１の層７の上表面側のみが現像されるような露光と、深部まで現像で除去される露光と一括して行ってもよい。マスクのハーフトーン部による電離放射線の透過率の調整により、第１の層７の上面の一部のみ現像液に可溶な露光部３０２とする。そして現像を行うことにより図８（ｂ）に示されるように、型８の上表面と部材（Ａ）９の上表面とが揃うように型８と部材（Ａ）９とを形成できる。なお、図示した例ではマスクのハーフトーン部は部材（Ａ）９が形成される位置に対応していたが、マスクのハーフトーン部を第１の層７の型８に対応する部分として露光を行ってもよい。またどちらが一方の上表面のみを現像で除去するだけでなく、両方の上表面部が現像で除去される割合が異なるようにすることも可能である。

（第２の実施形態）
図３、図４を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。図３は、各工程での切断面を示す切断面図である。また、図４は本実施形態により得られる液体吐出ヘッドを説明するための切断面図である。なお、図３、図４の断面は図２と同様である。本実施形態では、図２に示される工程（Ａ工程）までは第１の実施形態と同様に行う。次いで部材（Ｂ）９を形成する工程（Ｂ工程）において、以下を行う。

図３（ａ）に示されるように、第２の層１０の上面に撥液性を付与するための撥液用材料１５を提供する。撥液用材料１５の一部または全部を第２の層１０に浸透させることも可能である。吐出に用いる液体が水性または油性のインクである場合は、撥液性が付与される部分の基板１に垂直な方向での厚さは、２μｍあれば十分である。第１の層７と第２の層１０と同様に、撥液用材料１５は基板に平坦に積層される。感光性のフッ素含有エポキシ樹脂フィルムや、フッ素含有シランと重合基を含有するシランとの縮合物を含む組成物等を撥液用材料１５に用いることが可能である。撥液用材料１５に上記のものを用いた場合は、撥液用材料１５と第２の層１０とを一括してフォトリソグラフィーによりパターニングすることができる。

次いで、図３（ｂ）に示されるように、第２の層１０と撥液用材料１５に対して、マスク１６を介して部材（Ｂ）１１を形成するための露光を行う。マスクの形状を調整することで、撥液用材料１５の一部は露光され、他の部は露光されないようにする。具体的には、撥液用材料には光が照射されず、その下部の第２の層１０は露光される程度に幅が調整された遮光スリット部１６ａを開口５０内に設けたマスク１６を使用して第２の層１０と撥液用材料１５に対して露光を行う。次いで、露光が行われた部分を硬化させた後に現像を行い、第２の層１０と撥液用材料１５との未露光部分を除去する。以上により、図３（ｃ）に示されるように、部材（Ｂ）１１の吐出口となる穴２２の周辺に、撥液性が付与された撥液性部分１７を設けることができる。撥液性材料のうち、遮光スリット部１６ａに対応した未露光部は除去されるため、その部分には撥液性は付与されず、非撥液性部分１９となる。

次いで、第２の層１０の未露光部を除去した後、図３（ｄ）に示すように部材（Ｂ）１１の上面に第３の層１２を設ける。部材（Ｂ）１１の撥液性部分１７では、第３の層１２がはじかれる可能性があるが、部材（Ｂ）１１の上面の非撥液性部分１９では、第３の層１２が部材（Ｂ）１１の上面に密接する。また、部材（Ｂ）１１の側外面も、撥液性が付与されていないので、第３の層１２と密接する。

その後、第３の層１２の必要個所を硬化させ、基板１に供給口３を形成し、型８を除去して流路６を形成し、図３（ｅ）に示されるように、液体吐出ヘッドが得られる。

図４に示されるように、第２の実施形態により製造された液体吐出ヘッドでは、部材（Ｂ）１１の吐出口５が開口する開口面１４に撥液性が付与されている。そのため、流路内に充填された吐出用の液体１８は、開口面１４上には滞留せず、吐出口５とほぼ等しい位置にメニスカスを形成することができる。吐出された液体の一部がミスト状に浮遊して開口面１４に付着した場合でも、ミストが開口面１４に固定されことが抑制され、液体吐出装置に備えられている吸引機構による吸引等によって容易に除去することができる。

（第３の実施形態）
図９を参照して本発明の第３の実施形態について説明する。図９は、各工程での切断面を示す切断面図である。なお、図９の断面は図２と同様である。本実施形態では、図２（ｃ）に示される工程（Ａ工程）までは第１の実施形態と同様に行う。次いで部材（Ｂ）９を形成する工程（Ｂ工程）において、以下を行う。

まず第２の実施形態である図２（ａ）と同様に、図９（ａ）に示されるように、第２の層１０の上面に撥液性を付与するための撥液用材料１５を提供する。撥液用材料１５は第２の実施形態同様、撥液用材料１５と第２の層１０とを一括してフォトリソグラフィーによりパターニング可能なものを用いる。

次いで、図９（ｂ）に示されるように、第２の層１０と撥液用材料１５に対して、マスク５００を介して部材（Ｂ）１１を形成するための露光を行う。この際の露光量は後述する条件を満たすＥ１であり、マスク５００の形状は、撥液性を付与すべき部分のみに光を照射するよう調整した開口パターン６０を有する。ここで、撥液性が十分出現しパターン形状が良好となる最適な露光量をＥ１、撥液用材料１５と第２の層１０の最下部まで硬化するのに必要な最低露光量をＥｔｈとしたとき、Ｅｔｈ＜Ｅ１の関係が成り立ち、Ｅ１はＥｔｈの１．５倍以上の範囲で設定されることが好ましい。

続いて、図９（ｃ）に示されるように、第２の層１０と撥液用材料１５に対して、マスク５０１を介して露光を行う。この際の露光量は後述する条件を満たすＥ０であり、マスク５０１の形状は、この後図９（ｅ）にて第２の層１０と第３の層１２とを密接させる部のみに光を照射するよう調整した開口パターン６１を有する。

ここでの露光量Ｅ０は、撥液用材料１５が撥液性を出現せず、撥液用材料１５と第２の層１０の積層部が不十分に硬化する照射量である。従ってＥ０は、Ｅ０＜Ｅｔｈの関係が成り立つ露光量であり、Ｅ０はＥｔｈの１／４以上１／２以下の範囲で設定されることが好ましい。この際、マスク５０１の開口部にハーフトーンマスクを用いることも可能である。つまり光透過率が所望の１／４以上１／２以下の範囲で決められたハーフトーンマスクを用いれば、露光量Ｅ１で露光することにより、実際の光照射量がＥ０相当となる。このことはまた、図９（ｂ）と図９（ｃ）の工程を、一括の工程にて行うことが可能であることを示唆している。マスクとして５００の開口６０のパターン（光透過率１００％）と、同５０１の開口６１のパターン（光透過率２５〜５０％）を併せ持つマスクを準備することで、露光工程を一括にて行うことが可能である。

次いで、露光が行われた部分を硬化させた後に現像を行い、第２の層１０と撥液用材料１５との未露光部分を除去する。以上により、図９（ｄ）に示されるように、部材（Ｂ）１１の吐出口となる穴２２の周辺に、撥液性が付与された撥液性部分６７を設けることができる。撥液性材料のうち、開口部６１に対応したＥｔｈ以下での露光部には、撥液性は付与されず、非撥液性部分６９となる。

次いで、部材（Ａ）９を除去した後、図９（ｅ）に示すように部材（Ｂ）１１の上面に第３の層１２を設ける。部材（Ｂ）１１の撥液性部分６７では、第３の層１２がはじかれる可能性があるが、部材（Ｂ）１１の上面の非撥液性部分６９では、第３の層１２が部材（Ｂ）１１の上面に密接する。また、部材（Ｂ）１１の側外面も、撥液性が付与されていないので、第３の層１２と密接する。更に必要に応じて第３の層１２の上に撥液用材料１５により撥液性とすることも可能である（不図示）。

その後第２の実施形態同様、第３の層１２の必要個所を硬化させ、基板１に供給口３を形成し、型８を除去して流路６を形成し、図９（ｆ）に示されるように、液体吐出ヘッドが得られる。

（第４の実施形態）
図１０を参照して本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態は部材（Ａ）９を部分的に除去するものである。図１０は、各工程での切断面を示す切断面図である。なお、図１０の断面は図２と同様である。

次いで、図１０（ａ）に示されるように、部材（Ａ）９を除去する工程において、部材（Ａ）を部分的に除去することにより、部材（Ａ）の基板上に残った部分を部材（Ｃ）９０として得る。この形態では、部材（Ａ）の前記部材（Ｂ）と接する部分を除去する。

次いで、図１０（ｂ）に示されるように、部材（Ｃ）９０上に、第３の層１２を設ける。部材Ｃ９０を用意することで、第３の層１２が部材（Ｂ）１１に乗り上げやすくなるため、流路壁部材１２の端部での強度向上に効果的である。

次いで図１０（ｃ）に示されるように、第３の層１２の部材（Ｃ）９０上の部分を遮光して第３の層１２を露光する。

次いで図１０（ｄ）に示されるように、吐出口となる開口２２とともに、部材（Ｃ）９０が露出するように開口４０１を形成する。

次いで図１０（ｅ）に示されるように、部材（Ｃ）９０を除去する。部材（Ｃ）９０が除去されて空間が形成されるが、部材（Ｂ）１１からの側端から部材（Ｃ）まである程度を取ることで流路壁部材の厚さを確保できる。

（実施例）
図２を参照して、実施例を説明する。

まず、第１の層７が設けられた基板１（６インチウェハ）を用意した（図２（ａ））。第１の層７はポジ型感光性樹脂であるＯＤＵＲ−１０１０（東京応化工業（株）製）をスピンコート法により塗布した後、１２０℃で乾燥して形成した。形成後の第１の層７の厚さの平均値は７μｍで、基板１（６インチウェハ）内での第１の層７の厚さの標準偏差は０．１μｍ以下であった（６インチウェハ内の３５０箇所で測定）。

次いで、マスクを用いて第１の層７を露光し、露光された部分を除去して部材（Ａ）９と型８とを得た（図２（ｂ））。このとき部材（Ａ）９と型８との間隙３０の長さＬを３０μｍとした。

次いで、表１に示される成分を含む組成物をスピンコート法を使用して部材（Ａ）９と型８上に塗布し、９０℃で３分間乾燥させて第２の層１０を形成した（図２（ｃ））。第２の層１０の厚さの平均値は５μｍで、厚さの標準偏差（６インチウェハ内の３５０箇所で測定）は０．２μｍであった。

次に、キヤノン（株）製マスクアライナーＭＰＡ−６００Ｓｕｐｅｒ（製品名）を使用して第２の層１０に露光を行った（図２（ｄ））。

次いで、第２の層１０に対してポストベークと現像とを行い、吐出口となる穴２２が設けられた部材（Ｂ）１１を形成した（図２（ｅ））。なお、露光量は、１Ｊ／ｃｍ^２であり、現像液は、メチルイソブチルケトン／キシレン＝２／３の混合液を使用し、現像後のリンス液にはキシレンを使用した。穴２２の直径は１２μｍである。

次いで、ウシオ電機（株）製マスクアライナーＵＸ−３０００ＳＣ（製品名）を使用してＤｅｅｐ−ＵＶ光（波長２２０ｎｍ〜４００ｎｍ）を１０Ｊ／ｃｍ^２の条件で部材（Ａ）９に照射した後、メチルイソブチルケトンで部材（Ａ）９を溶解させて除去した。（図２（ｆ））。

次いで、表１に示される組成物を部材（Ｂ）１１上に塗布して、基板１の表面から第３の層１２の部材（Ｂ）１１上の部分の上面までの厚さが１８μｍとなるように、第３の層１２を形成した（図２（ｇ））。

次いで、ＭＰＡ−６００Ｓｕｐｅｒ（製品名：キヤノン（株）社製）により、第３の層１２に対して露光（露光量＝１Ｊ／ｃｍ^２）を行い（図２（ｈ））、ポストベーク、現像、リンスを行い、第３の層１２の露光部分２３を部材（Ｂ）１１と一体化した（図２（ｉ））。なお、現像液は、メチルイソブチルケトン／キシレン＝２／３の混合液を使用し、現像後のリンス液にはキシレンを使用した。

８０℃の水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液をエッチング液として使用して、シリコンの基板１に異方性エッチングを行い、供給口３を形成した。その後、型８を乳酸メチルで溶解し、基板１から除去して直径１２μｍの吐出口５を形成した。（図２（ｊ））。

基板（６インチウェハ）内で、距離Ｄの平均値は１２μｍ、距離Ｄの標準偏差は０．２５μｍであった。なお、距離Ｄは、ウェハー内の３５０個の吐出口をウェハー中央から端部まで均一になるように選出し、各吐出口に関して測定して得られた値である。

最後に、６インチウェハをダイシングソーにより切断し、一つの液体吐出ヘッドを得た。

（比較例）
図６を参照して比較例に係る液体吐出ヘッドの作成方法について説明する。
図６は、比較例の液体吐出ヘッドを作成する各工程での断面を表している。

エネルギー発生素子１０２を備えたシリコン基板１０１（６インチウェハ）上に、ＯＤＵＲ−１０１０（商品名 東京応化工業（株）製）を塗布し、乾燥を行って、厚さが７μｍのポジ型感光性樹脂の層１０３を基板１０１上に形成した（図６（ａ））。

次いで、ポジ型感光性樹脂の層１０３に対して、露光とそれに次ぐ現像とを行って、流路の型１０４を形成した（図６（ｂ））。

次いで、実施例の表１に記載の組成物を型１０４上にスピンコート法を使用して塗布し、９０℃で３分間乾燥して被覆層１０５を形成した。被覆層１０５の型１０４の上面に設けられた部分の膜厚が７μｍとなるように被覆層１０５を形成した（図６（ｃ））。

次いで、マスクを使用して被覆層１０５に露光を行い、露光が行われた部分１０６を硬化させた（図６（ｄ）。

現像を行って被覆層１０５の未露光部分を除去して流路の壁を形成する部材と、直径１２μｍの吐出口１０７とを形成した（図６（ｅ））。

次いで、基板１０１に供給口１０９を形成した後、型１０４を除去して流路１０８を形成した（図６（ｆ））。

次に、６インチウェハをダイシングソーにより切断して、一つの液体吐出ヘッドの単位に分離した。

得られた液体吐出ヘッドにおいては、基板１０１のエネルギー発生素子１０２のエネルギー発生面から吐出口１０７までの距離ｈの平均値が１２μｍであった。一方、距離ｈの標準偏差は０．６μｍであった。なお、距離ｈは、ウェハー内の３５０個の吐出口をウェハー中央から端部まで均一になるように選出し、各吐出口に関して測定して得られた値である。

実施例の液体吐出ヘッドの距離Ｄの標準偏差と比較例に係る液体吐出ヘッドの距離ｈの標準偏差とでは、大きく差があることが分かる。

距離Ｄの標準偏差が０．２５μｍと小さかった原因は、平坦に形成された第２の層１０から、厚さのばらつきが極めて小さい、部材（Ｂ）１１を得ることができたためであると考えられる。これは、第２の層１０が平坦性の高い型８と部材（Ａ）９上に配置されている状態で、第２の層１０から部材（Ｂ）１１を形成したことによる。

一方、距離ｈの標準偏差が０．６μｍと大きかった原因の一つとしては、被覆層１０５の下に型１０４がある部分と、型１０４が無い部分とでは、被覆層１０５の上面の高さに差がでてしまったことが考えられる。また、比較例においては、６インチウェハの最外周部分に設けられた型１０４のさらに外側には型１０４が存在ないため、ウェハーの外周部での被覆層１０５の上面の高さは、中央部分と比較して低く形成されてしまったことも他の原因として考えられる。

実施例、比較例の液体吐出ヘッドについて、耐久試験を実施した。液体吐出ヘッドをキヤノン製インクＢＣＩ‐６Ｃ（ｐＨ＝約９）中に浸漬し、１２１℃、２気圧、の下、１００時間放置した。その後、インク中から取り出した、各液体吐出ヘッドについて、基板１と流路壁部材との界面を観察したところ、実施例、比較例の液体吐出ヘッドともに、基板１と流路壁部材４との剥れ、変形は確認されなかった。実施例の液体吐出ヘッドにおいて、流路壁部材は十分な機械的強度を有し、また基板との接合性を有していることが確認された。

また、実施例、比較例の液体吐出ヘッドを使用して試験記録を行った。同じ６インチウェハ内から切り出された複数の液体吐出ヘッドについて記録を行った。なお、純水／ジエチレングリコール／イソプロピルアルコール酢酸リチウム／黒色染料フードブラック２＝７９．４／１５／３／０．１／２．５からなるインク液を使用し、吐出体積Ｖｄ＝１ｐｌ、吐出周波数ｆ＝１５ｋＨｚで記録を行った。

記録により得られた画像を観察したところ、実施例に係る液体吐出ヘッドを使用して記録を行った場合には、非常に高品位な記録画像が得られていた。また、同じ６インチウェハ内から得られた複数の液体吐出ヘッドいずれについても同等に高品位であった。一方、比較例に係る液体吐出ヘッドを使用して記録を行った場合には、実施例に係る記録画像と比較して、記録画像にムラが観られた。また、同じ６インチウェハ内から得られた複数の液体吐出ヘッドを使用して得られた記録画像それぞれについて、ムラの状態がわずかながら異なっていた。この原因は、前述した距離Ｄの標準偏差が、距離ｈの標準偏差より小さいため、実施例に係る液体吐出ヘッドから吐出されるインクの体積のばらつきは、比較例に係る液体吐出ヘッドより吐出されるインクの体積のばらつきより小さいことであると考えられる。

Claims (9)

1. 液体を吐出する吐出口に連通する流路を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、
   第１の層が平坦に設けられている基板を用意するＡ工程と、
   前記流路を形成するための前記流路の型と、前記型の外側に前記型と間隙を介して設けられた部材（Ａ）と、を前記第１の層から形成するＢ工程と、
   前記間隙を充填し前記型と前記部材（Ａ）とを被覆するように、第２の層を設けるＣ工程と、
   前記吐出口を形成するための部材（Ｂ）を前記型の上に前記第２の層から形成するＤ工程と、
   前記部材（Ａ）を除去するＥ工程と、
   部材（Ａ）を除去した部分の少なくとも一部を充填し、かつ前記部材（Ｂ）に密接するように、少なくとも前記基板に第３の層を設けるＦ工程と、
   前記型を除去して前記流路を形成するＧ工程と、をこの順に有する液体吐出ヘッドの製造方法。
2. 前記Ｂ工程において、前記第１の層の一部を除去することにより、前記部材（Ａ）と前記型とを形成する請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
3. 前記Ｄ工程において、前記部材（Ｂ）に前記吐出口となる開口を形成する請求項１または２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
4. 前記Ｆ工程を行う前に、前記部材（Ｂ）の前記開口の周辺の部分を撥液性とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
5. 前記Ｆ工程を行う前に、前記部材（Ｂ）の前記基板側と反対側の表面の一部を撥液性の部分とし、前記Ｆ工程において、前記表面の前記撥液性の部分ではない部分と前記第３の層とが接する請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
6. 前記部材（Ａ）は、前記型を囲むように形成される請求項１〜５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
7. 前記間隙の、前記基板の面に沿う方向に関する間隔は４０μｍ以下である請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
8. 前記第１の層は、前記流路の壁の形状に対応した密着性向上部材が設けられた基板上に設けられており、かつ前記第１の層の前記密着性向上部材上の上表面側の部分を除去することにより平坦に設けられている請求項１〜７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
9. 前記第１の層はポジ型感光性樹脂からなり、前記第１の層を露光し、露光が行われた部分を除去することにより平坦に設けられている請求項１〜８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。