JP6000713B2 - 液体吐出ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
従来、液体を吐出する液体吐出ヘッドとしては、インクジェット記録方式に用いられるインクジェット記録ヘッド等が挙げられる。インクジェット記録ヘッドは、一般に、インク流路、該インク流路の一部に設けられるインクを吐出するためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子、インクを吐出するための微細なインク吐出口を備えている。
このようなインクジェット記録ヘッドを製造する方法として、例えば、以下の製法が挙げられる。まず、発熱素子を形成した基板上に感光性材料にて流路の型を形成し、次いで該流路型を被覆するように流路形成部材となる被覆樹脂層を形成する。ついで、該被覆樹脂層に吐出口を形成した後、型に使用した感光性材料を除去することにより、インクジェット記録ヘッドを製造する。この製造方法によると、半導体分野に用いられるフォトリソグラフィーの手法を用いているので、流路、吐出口等の形成に関して高精度で微細な加工が可能である。この製法において、感光性樹脂の硬化手段として、半導体露光装置による露光が用いられている。所望の形状のレチクル等を介して半導体露光装置を用いて感光性樹脂を露光する。そして、影で光が当たらなかった部分の感光性樹脂が硬化せずに除去工程で除去される。
近年では、高速印字を達成するためにチップが長尺化される傾向にあるため、また、工程時間の短縮化の観点から複数チップを一括で露光する傾向にあるため、レチクルの画角の限界付近までパターンが配置されることが多くなっている。このような場合に、半導体露光装置内の投影レンズ系において、レンズの曲率の高い部分を透過してきた光がレンズの収差の影響を受け、吐出口の形状に影響を及してしまう場合があった。これは、レチクルの中心付近に形成されたパターンが正確にレジストに投影されるように露光装置の光を調整すると、半導体露光装置から照射される光はレチクルの中心付近から外れた領域に行くほどレンズの内側方向に屈折してしまうことによるものであった。つまり、ステッパー露光のレチクルの画角の限界付近にパターンが形成され、その付近を通過した光で露光された部分に相当する吐出口の形状は外側へ傾いてしまう場合が生じていた。
そこで、特許文献１では、レンズ系の工夫によって収差を補正する手段を開示している。この手段によれば、球面収差補正光学系を内部に搭載し、可動レンズ群が光軸方向に移動することで球面収差を補正する。
特許文献１のように、レンズ系で補正を入れることは可能であるが、製品ごとにレンズ系の条件を合わせる工程時間や、新規レンズ系への投資、メンテナンス性を考慮した際に、精度よく短時間で所望のレンズ系を得ることは困難である。
また、液体吐出ヘッドを製造する際に、レチクルを用いて、半導体露光装置のステッパーで、シリコンウエハ上に成膜された感光性樹脂膜を露光することにより吐出口を形成する工程がある。この工程において、露光用投影レンズ系の端部分の曲率が高い部分を通過した光は、収差により屈折し、吐出口形成時に斜めに入射する。これにより、レンズ系の端部分で屈折した光は基板面の垂直方向から傾いてレジストを露光することとなり、その部分の吐出口は斜めに形成される。吐出口が斜めに形成されると、印字に影響を及ぼす場合がある。特に、長いチップを製造する場合や複数のチップ並べて露光する場合等の、レチクルの画角の限界付近まで使用する際に、斜めに吐出口が形成されてしまう場合があった。
そこで、本発明の目的は、投影レンズ系を利用して液体吐出ヘッドを製造する際に、投影レンズ系の収差の影響を受けて露光光が斜めに入射してきた部分でも、吐出口の傾きを抑制可能な液体吐出ヘッドの製造方法を提供することである。
本実施形態は、液体を吐出する吐出口を構成する吐出口形成部材を感光性樹脂層を用いて形成する、液体吐出ヘッドの製造方法であって、
（１）前記感光性樹脂層の表面であって前記吐出口を形成する位置を含む領域に、略球面形状の窪み部を設ける工程と、
（２）前記窪み部内に、前記吐出口に対応する潜像を投影レンズ系を用いた露光処理によって形成する工程と、
（３）前記潜像を現像することにより、前記吐出口を形成する工程と、
を有し、
前記工程（２）の前記露光処理において、前記投影レンズ系によって屈折して基板面の垂直方向から傾斜した露光光によって前記潜像が形成され、該潜像の表面部の中心は前記窪み部の最下点から前記露光光が入射してくる側にずれていることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法である。
（１）前記感光性樹脂層の表面であって前記吐出口を形成する位置を含む領域に、略球面形状の窪み部を設ける工程と、
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を有し、
前記工程（２）の前記露光処理において、前記投影レンズ系によって屈折して基板面の垂直方向から傾斜した露光光によって前記潜像が形成され、該潜像の表面部の中心は前記窪み部の最下点から前記露光光が入射してくる側にずれていることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法である。
本発明の構成によれば、投影レンズ系の収差で露光光が斜めに入射してきた部分でも、吐出口の傾きを抑制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。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。尚、以下の説明では、同一の機能を有する構成には、図面中で同一の番号を付し、その説明を省略する場合がある。以下の説明では、インクジェット記録装置の液体吐出ヘッドの製造を例にあげるが、他にも半導体露光装置でチップや回路を同様な手段で形成する場合においても適用可能である。
まず、本発明を適用可能なインクジェット記録ヘッドの構成例について説明する。
本実施形態によって製造される液体吐出ヘッドは、インクを吐出するためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子８が所定のピッチで配されている基板１を有する。基板１には、インクをインク流路に供給するインク供給口が、発熱素子等の吐出エネルギー発生素子８の２つの列の間に開口されている。基板の第一の面（表面とも称す）の上には、吐出口６を構成する吐出口形成部材が感光性樹脂層を用いて形成されている。吐出口形成部材は、各吐出エネルギー発生素子８の上方に開口する吐出口６を複数有するとともに、インク供給口及び吐出口６に連通するインク流路を構成してもよい。
液体吐出ヘッドは、吐出口６が複数形成されている吐出口面が、記録媒体の記録面に対面するように配置される。そして、液体吐出ヘッドは、インク供給口を介してインク流路内に充填されたインクに吐出エネルギー発生素子８により発生する圧力を加えることによって、吐出口６からインク滴を吐出させる。そして、吐出したインク滴を記録媒体に付着させることで、記録が行われる。
次いで、本実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法について以下に説明する。
本実施形態では、液体を吐出する吐出口を構成する吐出口形成部材を感光性樹脂層を用いて形成する。
例えば、発熱素子等の吐出エネルギー発生素子８が配置されたシリコンウェハ等の基板１上に、流路型材を形成した後、該流路型材を被覆するように感光性樹脂層を成膜する。その後、感光性樹脂層に露光処理及び現像処理を施し、吐出エネルギー発生素子８の上方に吐出口６を有する吐出口形成部材を形成する。
感光性樹脂層としては、例えば、ネガ型感光性樹脂を用いることができる。好適に用いられるネガ型感光性樹脂については後述する。感光性樹脂層の形成には、例えば、スピンコート法、ロールコート法、スリットコート法等を用いることができる。
なお、本明細書では、流路の型となるパターン（流路型材）を設ける形態を用いて主に説明しているが、流路型材を用いない方法をとることも本発明に含まれている。
感光性樹脂層の上には、必要に応じて、ネガ型の感光性レジストを用いて、撥インク剤層を形成することもできる。撥インク剤層の形成には、例えば、スピンコート法、ロールコート法、スリットコート法等の塗布方法を用いることができる。撥インク剤層を設ける場合、撥インク剤層の樹脂は未硬化のネガ型感光性樹脂層上に形成されるため、撥インク剤層の樹脂と吐出口形成部材の樹脂は両者が必要以上に相溶しないことが好ましい。
次いで、感光性樹脂層の表面であって吐出口６が形成される位置を含む領域に窪み部３を形成する。窪み部３は、レチクルやフォトマスク等を用いて、吐出口が開かない程度の露光とベークを行うことによって形成することができる。
窪み部の形成工程について、図７を用いて詳細に説明する。まず、図７（ａ）に示すように、窪み部３を設ける位置の周りの感光性樹脂層部分を硬化が少しだけ生じる程度露光する。このときの露光量は例えば１５００〜２５００Ｊ／ｍ２程度である。その後、約６０℃〜１２０℃でベーク処理を行うことで、図７（ｂ）に示すような表面が略球面形状の窪み部３が形成される。
なお、窪み部３の形状及び配置は、ヘッドの必要特性に応じて適宜選択することが可能である。具体的には、窪みの形状及び配置は、例えばマスクやレチクルのパターン形状により調整できる。また、窪み部３の深さは、露光時の露光量、熱処理の温度および時間、又は流路形成部材の膜厚などによって調整することが可能である。
吐出口の列方向と垂直な面による窪み部の断面形状は、例えば、円弧形状、楕円弧形状、又は懸垂線形状等である。基板の上方から見た平面図において、窪み部３は、例えば、円形状や楕円形状である。
次いで、図７（ｃ）に示すように、マスク等を介して、ネガ型感光性樹脂層に対してパターン露光を行う。その後、図７（ｄ）に示すように、現像処理を施し、吐出口６を形成する。吐出口６は、窪み部３の凹レンズ効果により、テーパー角度がついて形成される。
ここで、ネガ型感光性樹脂としては、その硬化物の構造材料としての機械的強度、記録ヘッドとして使用する際のインク耐性、解像性等を考慮して、光カチオン重合型のエポキシ樹脂組成物が好ましく用いられる。特に、ビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型のエポキシ樹脂、オキシシクロヘキサン骨格を有する多官能エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂をベースとする光カチオン重合型のエポキシ樹脂組成物が好適に用いられる。また、これらのエポキシ化合物においては、好ましくはエポキシ当量が２０００以下、より好ましくはエポキシ当量が１０００以下の化合物が好適に用いられる。これは、エポキシ当量が２０００以下である場合、硬化反応の際に架橋密度が向上し、密着性、耐インク性に優れる傾向にあるからである。また、これらのエポキシ樹脂を硬化させるための光カチオン重合開始剤としては、芳香族スルフォニウム塩や芳香族ヨードニウム塩が好ましく用いられる。特に、反応性が良好であることから、アニオン成分としてアンチモンを含有する開始剤が好適に用いられる。アンチモンを含有する光カチオン重合開始剤の一例としては、例えば、図４の式（１）〜（１０）、図５の式（１１）〜（１３）で示される化合物がある。アンチモンを含有する光カチオン重合開始剤は、エポキシ樹脂に対して優れた重合性を示すため、その反応生成物（硬化物）は優れた物性を有する。カチオン重合を生じさせるための感光波長は、比較的短波長領域にある。このため、例えば３００ｎｍ以下の波長の光を用いてパターニングを行う場合には、比較的高い感度を示す。エポキシ樹脂の光カチオン重合は、光照射により光カチオン重合開始剤に由来するカチオン（一般的にはプロトン）が生成し、エポキシ基の開環および重合反応が連鎖的に進行するものである。したがって、僅かな光エネルギーで多くの重合反応が生じるため、ネガ型感光性樹脂としての感度は、極めて高いものとなる。図４に例示したような光カチオン重合開始剤の感光波長（カチオンを生成するための反応を生じる波長）は、主に３００ｎｍ以下の短波長領域にある。一方、図５に示すような化合物は、比較的長波長領域にまで感光波長を有している。そのため、フォトリソグラフィーに用いられる露光装置の波長として一般的なものであるｉ線（３６５ｎｍ）を照射する場合おいては、上述の化合物を用いると好適なネガ型のレジストとして機能する。
また、この説明における窪み部３の形成方法は、露光とベークによるものであるが、他にも機械的に圧力で押して作る手段等もあり、窪み部の形成方法は特に制限されるものではない。
窪み部３は、上述のようにフォトリソ工程を用いて形成する方式の他、例えばインプリント方式などの別の方式で形成しても構わない。以下に、インプリント法を用いて窪み部３を形成する手法について説明する。インプリント法では、転写する窪みに対応する凸パターンを有する成形用原版（以下、モールド）を、ネガ型感光性樹脂層に押し付けることで、窪みパターンをネガ型感光性樹脂層に転写することが可能である。モールドを押し付ける条件としては、例えば、モールド温度が２０〜１２０℃、圧力が０．０１〜５ＭＰａである。一般的なインプリント法では、パターンを転写する樹脂のガラス転移温度以上にモールドを加熱し、数ＭＰａの圧力でパターンを転写する。しかし、本件ではパターンのアスペクト比が小さく、また窪みパターンをネガ型感光性樹脂層の深部まで転写する必要がないことから、比較的低温、低圧力でパターニングすることが可能である。モールドの基材としては、例えば、各種金属材料、ガラス、セラミック、シリコン、石英、プラスチック、感光性樹脂などの種々の材料を用いることが可能である。
次いで、本発明の実施形態について図を用いてより詳細に説明する。
課題にも記載したように、半導体露光装置（例えば、縮小投影露光等のような結像系露光装置）の投影レンズ系の端部付近を通過してきた光は、中央付近を通過してきた光よりも中央向きに屈折する。この屈折した光で感光性樹脂層が露光されると、入射してきた光の向きに吐出口に潜像が形成されるので、吐出口が外側に向いて形成されてしまう場合がある。
そこで、本実施形態では、窪み部３内に吐出口の潜像を投影レンズ系を用いて形成する露光において、潜像の表面部の中心が窪み部の最下点から露光光が入射してくる側にずれるように露光を行う。つまり、本実施形態では、まず、感光性樹脂層の表面であって吐出口を形成する位置を含む領域に、略球面形状の窪み部を設ける。その後、該窪み部内に、吐出口に対応する潜像を投影レンズ系を用いた露光処理によって形成する。そして、該露光処理において、前記潜像は投影レンズ系によって屈折して基板面の垂直方向から傾斜した露光光によって形成され、該潜像の表面部の中心が窪み部の最下点から露光光が入射してくる側にずれるように露光を行う。
本実施形態の露光処理について図２を参照してより詳細に説明する。図２（ａ）〜（ｄ）は、屈折した露光光５と、該露光光５で得られる潜像の関係を示す模式図であり、また、得られる潜像の表面部の中心と窪み部３の最下点７との位置関係を示すものでもある。る。なお、実線矢印は露光光５の中心を示す。
本実施形態では、図２（ａ）に示すように、感光性樹脂層２の露光時に、投影レンズ系で屈折してきた露光光５の中心が、窪み部３の最下点７に対して、光が来た方向に（入射してくる側に）ずれるように露光する。このような構成とすると、吐出口の側面と基板面との角度が両側で同じになるように形成することができる。
そして、複数の吐出口に対して、吐出口の側面と基板面との角度が両側でほぼ同じになるように、投影レンズ系で屈折してきた露光光５の中心（潜像の表面部の中心）が窪み部の最下点に対して光が入射してくる側にずらして露光すれば、図１（ｄ）に示すような理想的なヘッド形状となる。つまり、複数の吐出口で吐出口の中心方向の向きが揃い、吐出口列の中心付近と端部付近とで吐出方向の差が低減された液体吐出ヘッドを得ることができる。
一方、図２（ｂ）に示すように、露光光の中心と窪み部の最下点７が一致するように露光すると、得られる吐出口の中心方向が露光光の入射してくる方に傾いてしまう。また、さらに、図２（ｃ）に示すように、潜像の表面部の中心が窪み部の最下点７に対して入射してくる側と逆側にずれている場合、得られる吐出口の中心方向が露光光の入射してくる方にさらに傾いてしまう。
また、本実施形態において、潜像の表面部は、窪み部の最下点を含むように配置されることが好ましい。例えば、図２（ｄ）に示すように、潜像の表面部が窪み部の最下点７にかかっていない場合、吐出口６が露光光の入射してくる方と逆の方に傾く場合がある。
本実施形態において、窪み部の中心と潜像の表面部の中心との位置関係は、得られる吐出口吐出口の側面と基板面との角度が両側でほぼ同じになるように、調整して決められることが望ましい。吐出口は両側面のテーパー角度の差は０．５度未満であることが好ましく、０．３度未満であることがより好ましく、０．１度未満であることがさらに好ましい。０．５度未満であれば、補正がなかった場合と比較して吐出液滴が鉛直上向きに補正されたと考えられる。
以下、図１Ａ及びＢを参照して本実施形態について説明する。
図１Ａ及びＢは、本実施形態に係る液体吐出ヘッドの吐出口形成時の露光の様子を模式的に示した図である。具体的には、シリコンウェハ等の基板１上に感光性樹脂層２が形成され、該感光性樹脂層２の表面に窪み部３が形成されている。そして、該窪み部３内に吐出口が形成される。
図１Ａ（ａ）において、シリコンウェハ等の基板１上に感光性樹脂層２が形成されており、該感光性樹脂層２の表面に、凹型に窪み部３が列状に複数設けられている。
例えば、窪み部３のサイズは吐出口列内でほぼ均一であり、吐出口列の端部に行くほど隣接する窪み部３同士の間隔が狭くなる配置に形成されることができる。換言すると、吐出口は、吐出口列の端部に行くほど内側（中央側）に寄って形成されることができる。なお、符号９は１つのチップとして機能する区画を示し、基板は後工程で複数のチップに切り分けられる。
図１Ｂは、図１Ａ（ａ）の点線ａの部分を拡大した模式図であり、図１Ｂ（ｂ）は、基板の上側から見た平面模式図であり、図１Ｂ（ｃ）は図１Ｂ（ｂ）のＡＡ’線における模式的断面図である。なお、Ａ’側が吐出口列の端部側に相当する。
図１Ｂ（ｂ）〜（ｄ）において、ｂ，ｃ，ｄ，ｅには、それぞれ以下の関係が成り立っている。ｂ，ｃは、隣接する潜像の中心同士の距離であり、ｄ，ｅは、隣接する窪みの端部同士の距離である。
ｂ≒ｃ、ｄ＞ｅ
図１Ｂにおいて、吐出口形成のための露光光の中心（潜像の表面部の中心）は、ほぼ均等な間隔となるように露光される。また、それぞれの吐出口は、同一の吐出口列内では、吐出エネルギー発生素子８と同じ位置関係となるように形成される。
図１Ｂにおいて、吐出口形成のための露光光の中心（潜像の表面部の中心）は、ほぼ均等な間隔となるように露光される。また、それぞれの吐出口は、同一の吐出口列内では、吐出エネルギー発生素子８と同じ位置関係となるように形成される。
また、窪み部の最下点と潜像の表面部の中心の位置関係が各吐出口で異なっている。つまり、複数の潜像において、潜像を形成する露光光と基板面の垂直方向との間の入射角度が大きいほど、潜像の表面部の中心は、窪み部の最下点からの露光光が入射してくる側へのずれ量が大きくなっている。つまり、図１Ｂ（ｃ）は、図１Ｂ（ｂ）のＡＡ’断面における模式図であるが、露光光５の様子と窪み部３との位置関係を示している。窪み部の最下点と、吐出口形成の露光光の中心は、一括で露光される吐出口列において、より外側（端部側）に形成される吐出口６部分の方が、窪み部の最下点が、吐出口形成の露光光の中心（潜像の表面部の中心）よりも中央側へ寄っている。このように露光されると、凹レンズの屈折効果により、図１（ｄ）に示すように吐出口列内で、鉛直上向き（基板面に垂直方向）に揃った吐出口６が形成される。
以下に、本発明の実施例を説明する。
・ネガ型感光性樹脂の調合
エポキシ樹脂：ＥＨＰＥ−３１５０（ダイセル化学（株）製） １２０ｇ
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化工業（株）製） ６ｇ
増感剤：ＳＰ−１００（旭電化工業（株）製） １．２ｇ
メチルイソブチルケトン １００ｇ
上記材料を混合してネガ型感光性樹脂を調合した。該ネガ型感光性樹脂を石英ガラス基板上に１μｍの膜厚で塗布し、３６５ｎｍにおける吸光度を測定したところ、０．０２４であった。
エポキシ樹脂：ＥＨＰＥ−３１５０（ダイセル化学（株）製） １２０ｇ
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化工業（株）製） ６ｇ
増感剤：ＳＰ−１００（旭電化工業（株）製） １．２ｇ
メチルイソブチルケトン １００ｇ
上記材料を混合してネガ型感光性樹脂を調合した。該ネガ型感光性樹脂を石英ガラス基板上に１μｍの膜厚で塗布し、３６５ｎｍにおける吸光度を測定したところ、０．０２４であった。
まず、吐出エネルギーの発生素子としての発熱素子（材質ＨｆＢ２からなるヒーター）と、流路を形成する部位にＳｉＮ＋Ｔａの積層膜（不図示）を有するシリコン基板を用意した。
次いで、吐出エネルギー発生素子８を含む基板上に、ポジ型感光性樹脂（ポリメチルイソプロペニルケトン（東京応化社製、商品名；ＯＤＵＲ））をスピンコートし、１５０℃で３分間のベークを行った。
次いでに、ポジ型感光性樹脂をパターニングし、流路型材を形成した。露光装置として、ウシオ電機社製Ｄｅｅｐ−ＵＶ露光装置ＵＸ−３０００（商品名）を用い、２３０００ｍＪ／ｃｍ２の露光量にてパターン露光を実施した。そして、メチルイソブチルケトンにて現像処理を行い、イソプロピルアルコールにてリンス処理を行って、流路パターンを有する流路型材を形成した。
次いで、基板上に先に調合したネガ型感光性樹脂をスピンコートし、ネガ型の感光性樹脂層２を形成した。
なお、本実施例においては、撥インク剤層の形成は省略した。
ここで、上述したように、ネガ型の感光性樹脂層２にプレ露光とベークを行い、感光性樹脂層２の表面であって吐出口を形成する位置を含む領域に窪み部３を形成した。
次に、ネガ型感光性樹脂層を露光し、本実施形態における手法（詳細は下記）により、吐出口に対応する潜像を形成した。露光処理は、フォトマスク（不図示）を介して、ｉ線ステッパー（キヤノン社製）を用いて、１０００Ｊ／ｍ２の露光量で行った。また、露光処理には、中心波長が３６５ｎｍで半値幅が５ｎｍの光を用いた。
その後、ホットプレート上にて９０℃で１８０秒間のベークを行い、メチルイソブチルケトンにて現像し、イソプロピルアルコールにてリンス処理を行った後、１００℃で６０分間の熱処理を行い、吐出口を形成した。
尚、今回用いた材料の調合の割合や、条件は実施の一例であり、限定するためのものではない。更に、凹レンズ効果による吐出口６のテーパー角度形成は、吐出の性能上好ましいものであり、吐出口パターン露光時に、フォーカス位置を変えてデフォーカスにて吐出口角度を付けた吐出口６よりも角度の自由度があるため採用している。
以下に、上述における液体吐出ヘッドの製造方法における露光工程を説明するとともに、実施例について詳細に説明する。
（実施例１）
本実施例では、吐出口の潜像の形成に際して、５倍の縮小光学系の６インチレチクルを用いた。また、作製するチップ９のサイズは、長手方向の長さが２６ｍｍ、短手方向の横幅が２ｍｍのものであり、縦の長さが今回使用しているレチクルの画角の最大サイズである２６ｍｍと一致しているため、画角の限界付近までパターンが配置されている。このチップ９に関しては、吐出エネルギー発生素子の配列密度が片側で６００ｄｐｉであり、吐出エネルギー発生素子８の中心間では、約４２μｍ離れている。両側の吐出口列とも、両端部には４ノズルずつ印字に使用されないダミーノズルとダミーの吐出エネルギー発生素子８がある。感光性樹脂層２の厚みは、２８μｍであり、吐出口６を形成するオリフィスプレート部の厚み（発泡室の型の厚みは含まない厚み）は、１２μｍである。
本実施例では、吐出口の潜像の形成に際して、５倍の縮小光学系の６インチレチクルを用いた。また、作製するチップ９のサイズは、長手方向の長さが２６ｍｍ、短手方向の横幅が２ｍｍのものであり、縦の長さが今回使用しているレチクルの画角の最大サイズである２６ｍｍと一致しているため、画角の限界付近までパターンが配置されている。このチップ９に関しては、吐出エネルギー発生素子の配列密度が片側で６００ｄｐｉであり、吐出エネルギー発生素子８の中心間では、約４２μｍ離れている。両側の吐出口列とも、両端部には４ノズルずつ印字に使用されないダミーノズルとダミーの吐出エネルギー発生素子８がある。感光性樹脂層２の厚みは、２８μｍであり、吐出口６を形成するオリフィスプレート部の厚み（発泡室の型の厚みは含まない厚み）は、１２μｍである。
吐出口径は約５ｐｌを吐出させるために、直径で１６μｍで設計し、窪み部３の直径を３５μｍで設計した。最初に露光とベークによる上述の条件で、深さ約４．４μｍで、感光性樹脂層２の表面に、窪み部３を形成した。吐出口列の中心付近は、屈折せずに真っ直ぐに感光性樹脂層２に入射した吐出口露光用の光と、窪み部３と吐出口６の中心が揃っており、吐出口６の角度は、左右逆向きに各２．６度で形成された。
感光性樹脂層２の露光時に、図２（ａ）のように、屈折してきた吐出口形成の露光の光５の中心が、窪み部３の最下点７に対して、光が来た方向にずれていると、中心付近との吐出口６の向きと角度が揃い、図１（ｄ）のような理想的なヘッド形状となる。窪み部３の最下点７と、吐出口６の中心の位置関係を、図２（ａ）のようにすると、吐出方向が揃い、最も印字品位が向上した液体吐出ヘッドが製造できる。
検討で作成した実際のノズルの詳細な数値を入れたものを以下に述べる。入射してくる光が基板面の垂直方向から１．０度傾斜していた場合、図１１（ａ）（補正前の位置関係）に示すように、窪み部の最下点７に露光光の中心（潜像の表面部の中心）を合わせると屈折して進み、得られる吐出口６の側面の傾きが両側面で均等にならなかった。そこで、露光光の中心に対して、窪み部３を光が入射してきた方向と逆方向にずらした。その結果、図１１（ｂ）（補正後の位置関係）に示すように、吐出口の両側面のテーパー角度が両方とも２．６度となり、傾斜して入射した光による露光にもかかわらず、吐出口の角度を左右逆向きに均等なテーパー角度で揃えることができた。これにより、吐出口列の端部付近でも、中央付近に形成される吐出口と同様に鉛直上向きに吐出口を形成することができた。また、実際に実測して作製したサンプルの値を以下の表１に示す。
なお、本発明は、一般的なプリント装置のほか、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリント部を有するワードプロセッサ等の装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わされた産業用記録装置に適用することができる。
１ 基板
２ 感光性樹脂層
３ 窪み部
５ 露光光
６ 吐出口
７ 窪み部の最下点
８ 吐出エネルギー発生素子
９ 露光一回分のチップ
１０ レチクル
１１ 傾斜していない露光光
１３ レチクル上にプリントされた吐出口パターン
２ 感光性樹脂層
３ 窪み部
５ 露光光
６ 吐出口
７ 窪み部の最下点
８ 吐出エネルギー発生素子
９ 露光一回分のチップ
１０ レチクル
１１ 傾斜していない露光光
１３ レチクル上にプリントされた吐出口パターン
Claims (6)
- 液体を吐出する吐出口を構成する吐出口形成部材を感光性樹脂層を用いて形成する、液体吐出ヘッドの製造方法であって、
（１）前記感光性樹脂層の表面であって前記吐出口を形成する位置を含む領域に、略球面形状の窪み部を設ける工程と、
（２）前記窪み部内に、前記吐出口に対応する潜像を投影レンズ系を用いた露光処理によって形成する工程と、
（３）前記潜像を現像することにより、前記吐出口を形成する工程と、
を有し、
前記工程（２）の前記露光処理において、前記投影レンズ系によって屈折して基板面の垂直方向から傾斜した露光光によって前記潜像が形成され、該潜像の表面部の中心は前記窪み部の最下点から前記露光光が入射してくる側にずれていることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記潜像の表面部は、前記窪み部の最下点を含むように配置される請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記潜像の表面部の中心と前記窪み部の最下点を通りかつ前記基板面に垂直な面による断面において、前記潜像の側面と基板面との角度が両側面でほぼ同じである請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記吐出口形成部材は、前記吐出口を列状に複数有し、
前記工程（１）において、前記窪み部は前記複数の吐出口に対応するように複数設けられ、
前記工程（２）の前記露光処理において、前記潜像は前記複数の吐出口にそれぞれ対応させて一括に複数形成され、
前記吐出口の列の端部付近において、前記潜像を形成する露光光と前記基板面の垂直方向との間の入射角度が大きいほど、前記潜像の表面部の中心は、前記窪み部の最下点からの前記露光光が入射してくる側へのずれ量が大きい請求項１乃至３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記窪み部の最下点は、前記吐出口の中心から、前記吐出口の列の中央側へずれている請求項４に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記複数の吐出口は、それぞれ、吐出エネルギー発生素子に対して同じ位置関係を有する請求項４又は５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
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