JP6308751B2 - 液体吐出ヘッド用基板の製造方法、液体吐出ヘッド用基板、液体吐出ヘッド、および記録装置 - Google Patents
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Description
本発明は、吐出口から液体を吐出する液体吐出ヘッド用基板の製造方法、液体吐出ヘッド用基板、液体吐出ヘッド、および記録装置に関する。
液体を吐出する吐出口が設けられた液体吐出ヘッド用基板として、インクジェット記録装置の記録ヘッドに用いられる記録素子基板が知られている。この記録素子基板における吐出口の形成方法として、特許文献１には、吐出口形成部材として感光性樹脂を用い、この感光性樹脂に対して露光および現像を行い、吐出口を形成する方法が開示されている。
記録装置においては、記録ヘッドの吐出口からインク滴を吐出させて記録媒体に対して画像を記録するため、吐出口のサイズおよび形状などが画像品質に影響を与える。高品質な画像を記録するためには、同じ体積のインク滴が、同じ吐出速度で、同じ方向へ向けて吐出されることが望ましい。
ところが、吐出口が形成されている面や吐出口に、インク滴とともに発生したインクミスト等が付着し、この付着物によって吐出口からのインクの吐出が妨げられ、吐出口から吐出されるインク滴の量などに差異が生じたりして、画像品質が低下することがある。このような事態を防止するために、吐出口が形成されている面に当接して移動するワイパブレードを用いてワイピングを行い、付着物を除去する方法が知られている。
しかしながら、特許文献１に開示されている方法によって形成された吐出口の構成によると、ワイピングの際に、吐出口の開口端部とワイパブレードとが接触し、その際に吐出口へ加わる力などの程度によっては、吐出口が損傷してしまうことがある。吐出口が損傷すると、吐出口から吐出されるインク滴の量に差異が生じたり、吐出方向にずれが生じたりして、画像品質の低下につながることがある。
本発明は上記課題に鑑みなされたものである。そして、その目的は、ワイパブレードに接触しにくい形状の開口端部を有する吐出口が形成された液体吐出ヘッド用基板の製造方法、液体吐出ヘッド用基板、液体吐出ヘッド、および記録装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係る液体吐出ヘッド用基板の製造方法は、表面に開口し液体を吐出する吐出口が形成されている吐出口形成部材を備える液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、溶媒および光酸発生剤を含んでいる第１の層形成部材を用いて、第１の層を形成する工程と、前記第１の層に、溶媒および光酸発生剤を含んでいる第２の層形成部材を用いて、第２の層を形成する工程と、前記第１の層および前記第２の層の一部の領域を硬化させ、前記一部の領域とは異なる領域を除去して前記吐出口を形成し、前記第１の層および前記第２の層を前記吐出口形成部材とする工程と、を含み、前記第２の層形成部材として、前記第１の層形成部材を溶解する溶媒が含まれており且つ前記第１の層形成部材に含まれる光酸発生剤の酸の強度よりも弱い強度を有する光酸発生剤が含まれている部材を用い、前記第２の層形成部材が含む溶媒の溶解度パラメータと前記第１の層形成部材が含む溶媒の溶解度パラメータとの差の絶対値が、４以下の所定の値であることを特徴とする。
上記構成によれば、第２の層形成部材として、第１の層形成部材を溶解する溶媒を含み且つ第１の層形成部材に含まれる光酸発生剤の酸の強度よりも弱い強度を有する光酸発生剤を含む部材を用いる。こうすることによって、第１の層形成部材と第２の層形成部材との相溶層を形成し、相溶層における第１の層形成部材および第２の層形成部材の存在比率によって、硬化状態を異ならせる。具体的には、相溶層における第１の層形成部材の存在比率が比較的多い第１の層側の箇所よりも第２の層形成部材の存在比率が比較的多い第２の層側の箇所を硬化しにくくする。これによって、相溶層に形成される吐出口の開口端部の開口面積を、第１の層側において比較的狭く且つ吐出口形成部材の表面側となる第２の層側において第１の層側よりも広くする。したがって、本発明によれば、ワイパブレードに接触しにくい形状の開口端部を有する吐出口を形成することができる。
以下に図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
（実施形態）
図１は、本実施形態に係る液体吐出ヘッドとしてのインクジェット記録ヘッド（以下「記録ヘッド」という）を用いるインクジェット記録装置（以下「記録装置」という）１０００の構成を示す斜視図である。
（実施形態）
図１は、本実施形態に係る液体吐出ヘッドとしてのインクジェット記録ヘッド（以下「記録ヘッド」という）を用いるインクジェット記録装置（以下「記録装置」という）１０００の構成を示す斜視図である。
記録装置１０００は、図２を参照して後述する記録ヘッドカートリッジ（以下「ヘッドカートリッジ」という）１００を収納するキャリッジ２１１を備えている。本実施形態の記録装置１０００において、キャリッジ２１１は、ガイドシャフト２０６に沿って主走査方向（図中ｘ方向）に移動自在にガイドされている。ガイドシャフト２０６は、記録媒体の幅方向に沿って延びるように配置されている。従って、キャリッジ２１１に搭載されたヘッドカートリッジ１００の記録ヘッドは、記録媒体の搬送方向（図中ｙ方向）と交差する方向に走査しながら記録を行う。
本実施形態においてキャリッジ２１１は、記録媒体の搬送方向に直交する方向に走査されるように、ガイドシャフト２０６によって貫通されて支持されている。キャリッジ２１１にはベルト２０４が取り付けられており、ベルト２０４にはキャリッジモータ２１２が取り付けられている。これにより、キャリッジモータ２１２による駆動力がベルト２０４を介してキャリッジ２１１に伝えられるので、キャリッジ２１１がガイドシャフト２０６によって案内されながらｘ方向に移動可能に構成されている。
また、キャリッジ２１１には、不図示の制御部からの電気信号を後述する記録ヘッド１０４に転送するためのフレキシブルケーブル２１３が、後述する記録ヘッド１０４の電気配線部材１０２に接続されるように取り付けられている。記録装置１０００には、記録ヘッド１０４の回復処理を行うために用いられるキャップ２４１及びワイパブレード２４３が配置されている。また、記録装置１０００は、その内部に記録媒体を供給する給紙部２１５と、キャリッジ２１１の位置を光学的に読み取るエンコーダセンサ２１６と、を有している。
記録装置１０００は、記録ヘッドをｘ方向に移動させつつ、ｚ方向へ向けてインクを吐出させる記録動作と、記録媒体をｙ方向に搬送する搬送動作と、を繰り返すことによって、記録媒体上に順次画像を記録する。
図２（ａ）および（ｂ）は記録ヘッド１０４の斜視図である。同図（ａ）は記録ヘッド１０４とインク容器１０３とを一体に構成したヘッドカートリッジ１００の斜視図であり、同図（ｂ）は記録ヘッド１０４を分解して示す分解斜視図である。なお、ここでは、記録ヘッドとインク容器とが一体に構成されている形態について説明するが、記録ヘッドに対してインク容器が着脱可能な形態であってもよい。
図２（ａ）に示されるように、ヘッドカートリッジ１００は記録ヘッド１０４およびインク容器１０３を含んで構成されている。また、図２（ｂ）に示されるように、記録ヘッド１０４は、液体吐出ヘッド用基板としての記録素子基板１０１、および電気配線部材１０２を含む。
図３および図４を参照して後述するが、記録素子基板１０１の一方の面には、インクを吐出するためのエネルギー発生素子としての複数の電気熱変換素子１０と、電気熱変換素子１０に電力を供給する電気配線とが、形成されている。記録素子基板１０１には、複数の吐出口１１を形成する吐出口形成部材２が、フォトリソグラフィ技術により形成される。さらに、記録素子基板１０１には、流路１５にインクを供給するためのインク供給口１６が、基板を貫通して形成される。
電気配線部材１０２は、記録素子基板１０１を組み込むための開口、および記録素子基板１０１に形成される電気配線と接続する電気接続部に対応するインナーリードを備えている。インナーリードは開口内に延在して形成されており、所定の方向に並列して形成されている。
また、電気配線部材１０２は、記録装置１０００の電気接点と接続することで記録装置１０００からの駆動制御信号を受け取るための入力端子も備えている。入力端子は記録装置１０００の電気接点と接続可能に形成されており、入力端子とインナーリードとは、配線で連結されている。電気配線部材１０２の一例としてＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）方式のテープが挙げられる。
図３はワイピング動作を説明するための図である。詳細は図４を参照して後述するが、記録ヘッド１０４には、記録の際に記録媒体と互いに対向する面に複数の吐出口１１が形成されている。吐出口１１からインクを吐出する際に、インク滴とともに霧状のインクミストが発生し、吐出口１１が形成されている吐出口形成面２ａにインクミストが付着することがある。このインクミストなどが吐出口１１やその周囲に付着すると、吐出口から吐出されるインク量に誤差が生じたり、インクの吐出方向がずれたりして、画像品質の低下につながることがある。
これを防止するために、吐出口形成面２ａに対して、ワイパブレード２４３を押し付けながらｙ方向へ移動させることによって、吐出口形成面２ａに付着した付着物をワイパブレード２４３に接触させて拭き取る。このワイピング動作によって、吐出口１１からのインクの吐出を妨げる付着物を除去する。
なお、ここでは、ワイパブレード２４３を吐出口１１の配列方向（ｙ方向）へ移動させる構成について説明したが、ワイパブレード２４３の移動方向はこの方向に限定されるものではない。例えば、吐出口の配列方向と交差する方向（ｘ方向）へワイパブレード２４３を移動させるような構成としてもよい。
本実施形態においては、このワイピング動作の際に、ワイパブレード２４３と吐出口１１の開口端部とが接触することによる吐出口１１の損傷を防止する。
図４は記録素子基板１０１の構成を示す斜視図である。同図に示すように、記録素子基板１０１は、基板１および吐出口形成部材２などから構成されている。図４においては、一列のみが図示されているが、基板１には、所定のピッチで形成された複数の電気熱変換素子１０が、図中ｙ方向に沿って二列形成されている。基板１には、電気熱変換素子１０の二つの列の間に開口するようにインク供給口１６が形成されている。
また、基板１の図中＋ｚ方向側の面には吐出口形成部材２が形成されている。吐出口形成部材２には、その表面に開口する複数の吐出口１１からなる吐出口群と、インク供給口１６から吐出口１１に連通する流路１５とが形成されている。吐出口１１は、各電気熱変換素子１０と互いに対向する位置にそれぞれ形成されている。
図５は本実施形態における記録素子基板１０１を示す断面図である。同図に示すように、また、上述のように、記録素子基板１０１は、吐出口１１が形成された吐出口形成部材２と、電気熱変換素子１０が形成された基板１と、から構成されている。
図５に示すように、記録の際に記録媒体と互いに対向する面であって吐出口が形成されている面である吐出口形成面２ａには、非撥水領域２０および撥水領域２１が設けられている。より詳細には、吐出口１１の外周を囲うように撥水領域２１が設けられており、撥水領域２１の外周を囲うように非撥水領域２０が設けられている。吐出口１１の周囲に撥水領域２１を設けることによって、吐出口１１へのインクの付着を防止する。
なお、ここでは、撥水領域２１が設けられている構成について説明するが、後述する実施例３にて説明するように撥水領域２１を設けない構成であってもよい。
図５に示すように、吐出口形成部材２には、インクを保持する液室３が設けられている。また、図示しないが、基板１には、インクなどからの保護や絶縁などの目的で薄膜が形成されている。
図６（ａ）および（ｂ）は図５に示す領域Ｂを示す図であり、図６（ａ）は図５に示す領域Ｂを拡大して示す拡大断面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）を＋ｚ方向側からみた平面図である。
図６（ａ）に示すように、本実施形態における吐出口１１は、吐出方向（ｚ方向）上流側における開口面積よりも吐出口形成面２ａにおける開口面積が広い形状を有している。すなわち、本実施形態においては、吐出口１１の開口端部１１ａにおける吐出方向上流側の開口面積よりも吐出方向下流側の開口面積の方が広い。このような開口面積の差を、吐出口１１に設けることによって、本実施形態においては、開口端部１１ａがワイパブレード２４３に接触することによる吐出口１１の損傷を抑制することができる。
また、本実施形態のように撥水領域２１を設ける構成においては、ワイパブレード２４３と開口端部１１ａとが接触しにくくすることによって、開口端部１１ａの撥水層が損傷することによる撥水機能の低下を抑えることができる。
図６（ｂ）に示すように、吐出口１１の外周から撥水領域２１を挟んで少し離れた位置に非撥水領域２０を設けることによって、非撥水領域２０にてインクを溜めて、インクが吐出口１１へ向かって移動することを防止する。これによって、吐出口形成面２ａに滞留したインクが吐出口１１へ向かって移動して吐出口１１を塞ぎ、吐出口１１からのインクの吐出を妨げる事態を防止する。
また、吐出口１１の開口端部１１ａには、傾斜Ｓが設けられている。傾斜Ｓは、吐出口形成面２ａ側から吐出方向（図中矢印ｚ方向）上流側へ向けて設けられており、吐出口１１の開口端部１１ａには角がない形状となっている。こうすることによって、開口端部１１ａとワイパブレード２４３とが接触した場合であっても、ワイパブレード２４３を斜面Ｓに沿わせることによって、開口端部１１ａに加わる圧力を分散させ、吐出口１１の損傷を防止することができる。
また、本実施形態においては、傾斜Ｓ部分に撥水領域２１を設けることによって、撥水領域にてはじかれたインク滴を、重力によって傾斜Ｓに沿わせて非撥水領域２０に向かうようにすることができる。
図７（ａ）〜（ｈ）は、本実施形態における記録素子基板１０１の製造方法を説明するための断面図であり、図４に示すＡ―Ａ線に沿った断面のうち１つの吐出口１１周辺の断面を示している。以下に、吐出口１１の形成工程を中心に、記録素子基板１０１を備えるヘッドカートリッジ１００の製造工程について説明する。
まず、図７（ａ）に示すように、電気熱変換素子１０および液室形成層５が形成された基板１上に、ネガ型感光性レジスト（以下「レジスト」という）６を形成する。なお、本実施形態においては、型材を用いて液室形成層５を基板１上に形成した。
レジスト（第１の層形成部材）６は化学増幅型レジストであり、その形成手段はソルベントコート法で塗布してもよいし、ドライフィルムを作製し基板上に転写してもよい。なお、ここでいうソルベントコート法とは、感光性材料溶液をスピンコータ、ロールコータ、スリットコータあるいはワイヤーバーコータ等を使用して基板上に塗布した後、溶剤を乾燥させ除去し、感光性材料層を形成する方法である。
次に、図７（ｂ）に示すように、レジスト６に対して、露光および露光後ベーク処理（以下「ＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）」という）を行う。このとき感光した部分が非撥水領域となるため、非撥水領域、すなわち吐出口よりもひとまわり大きい領域の外側のみ露光されるパターンを有する露光マスク１２を用意する。なお、露光量およびＰＥＢ条件は、所望のパターンが形成できる最適の条件にすればよく、特に制限されるものではない。
レジスト６には光酸発生剤が含有されているため、図７（ｃ）に示すように、露光マスク１２を介して露光された領域のレジスト６は、光の吸収によって発生した酸によって硬化する。一方、露光マスク１２を介して露光されなかった領域のレジスト６は、硬化反応が進まない。
次に、図７（ｄ）に示すように、レジスト６上に撥水剤（第２の層形成部材）７を塗布して乾燥させる。撥水剤７には、撥水成分以外に、感光性樹脂と、溶媒と、光酸発生剤とが添加されている。
本実施形態においては、撥水剤７に含ませる溶媒としてレジスト６を可溶な溶媒を選択することによって、図７（ｅ）に示すようなレジスト６の未硬化部と撥水剤７との相溶層１４を形成する。相溶層の部分に形成される吐出口の開口端部の形状は溶媒の種類によって変化するため、所望の吐出口の形状に合わせて撥水剤７に含ませる溶媒を選択する。なお、撥水剤７に含まれる溶媒の溶解度パラメータ（ＳＰ値）とレジスト６に含まれる溶媒の溶解パラメータ（ＳＰ値）との差は、所定の値（ここでは、絶対値４以下）であることが望ましい。
また、ここでいう相溶とは、分子レベルで混合している必要は無く、一定の領域内にレジスト６と撥水剤７が共に存在していればよい。図７（ｂ）において露光された領域のレジスト６については、架橋反応によって硬化しているため、溶媒による溶解がほとんど進行せず相溶層は形成されない。
撥水剤７に含まれる光酸発生剤の種類は制限されるものではないが、後述するように、レジスト６に含まれる光酸発生剤との関係によって、吐出口の形状が変化するため、所望の吐出口の形状に合わせて選択する。
続いて、図７（ｆ）に示すように、露光及びＰＥＢを行う。このとき露光された部分が吐出口パターンおよび撥水領域となるため、本実施形態においては吐出口パターンに加えて撥水領域のみ露光されるパターンを有する露光マスク１３を用意する。すなわち、一部の領域を露光する露光マスク１３を用意する。
レジスト６および撥水剤７には光酸発生剤が含有されているため、露光マスク１３を介して露光された領域は、酸が発生して硬化する。硬化した部分は現像液に溶解せず、現像工程にて除去されない。一方、露光マスク１３を介して露光されなかった領域は、硬化反応が進まない。そのため、現像工程において除去される。
本実施形態においては撥水剤７に撥水成分が含有されているため、露光マスク１３を介して露光された領域には撥液性が発現する。これによって、図７（ｇ）に示す後の工程において、撥水層４が形成される。なお、露光量及びＰＥＢ条件は、所望のパターンが形成できる最適の条件に設定されればよく、特に制限されるものではない。
そして、図７（ｇ）および図７（ｈ）に示すように、現像処理を施して、液室形成層５を除去する。本実施形態においては、レジスト６としてネガ型感光性レジストを用いているため、現像の際には露光マスク１２および１３によって露光された領域が残存する。
相溶層１４はレジスト６の未硬化部と撥水剤７とが相溶した層であるが、２つの材料の存在比率には図中ｚ方向に対してグラデーションが存在している。具体的には、撥水剤７が溶媒によってレジスト６に浸透していくことから、−ｚ方向側（基板１側）へ向かって、撥水剤７の存在比率は徐々に減少していく。
本実施形態においては、レジスト６の露光に対する感度よりも撥水剤７の露光に対する感度を低くする。これによって、相溶層１４には撥水剤７の存在比率に応じて、感度のグラデーションが発生する。
具体的には、撥水剤７の感度よりもレジスト６の感度を高くするため、−ｚ方向側へ向かって、徐々に相溶層１４の感度が高くなっていく。感度が比較的低い領域は、露光による酸の発生量が少ないため、パターンのエッジは十分に硬化せず、その部分は現像液に溶解してしまう。そのため、吐出口形成面２ａ側における開口面積は比較的広くなる。一方、感度が比較的高い領域は、露光によって酸が十分に発生するため、パターンのエッジは十分に硬化する。そのため、インクの吐出方向（ｚ方向）の上流側における開口面積は、吐出口形成面２ａ側における開口面積と比較して狭くなる。
すなわち、相溶層１４に形成される吐出口パターンの開口面積は、−ｚ方向側へ向かって徐々に小さくなる。これによって、図５に示すように、吐出方向上流側における開口面積よりも吐出口形成面２ａにおける開口面積が広く、角部（開口端部）が丸まった形状を有する吐出口１１が形成される。このＲ形状のサイズは、溶媒種やプロセス条件などによって変化するが、おおむね０．１〜５．０μｍの半径をもったＲ形状を形成することができる。
その後、ダイシングソーなどを用いて不要な部分を切断して分離し、記録素子基板１０１をチップ化する。電気熱変換素子１０を駆動させる為に、チップ化された記録素子基板１０１と電気配線部材１０２との電気的接合を行った後、インク供給の為にインク容器１０３と接続して、図１に示すヘッドカートリッジ１００が完成する。
以上のように、本実施形態においては、撥水剤７にレジスト６を溶解する溶媒を含ませ、撥水剤７の露光に対する感度をレジスト６の露光に対する感度よりも低くすることによって、レジスト６と撥水剤７との相溶層を形成し、傾斜Ｓを形成する。本実施形態においては、開口端部１１ａに傾斜Ｓが設けられているため、ワイピングの際に開口端部１１ａがワイパブレード２４３に接触しにくい形状を有する吐出口１１を形成することができる。
次に、本発明の具体的な実施例について説明する。
＜実施例１＞
図７を参照して、本実施例に係る吐出口１１の形成方法について説明する。まず、図７（ａ）に示すように、液室形成層５上にレジスト６を形成する。液室形成層５は、基板１上にポジ型感光性樹脂を塗布し、露光、現像することで形成した。レジスト６は、エポキシ樹脂からなる固形分と、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（以下「ＰＧＭＥＡ」とする）からなる溶媒と、光酸発生剤とを含有したネガ型のレジストである。光酸発生剤としてトリアリールスルホニウム塩からなる光酸発生剤を選択した。形成方法としてはスピンコート法を選択し、膜厚は１０μｍとした。
図７を参照して、本実施例に係る吐出口１１の形成方法について説明する。まず、図７（ａ）に示すように、液室形成層５上にレジスト６を形成する。液室形成層５は、基板１上にポジ型感光性樹脂を塗布し、露光、現像することで形成した。レジスト６は、エポキシ樹脂からなる固形分と、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（以下「ＰＧＭＥＡ」とする）からなる溶媒と、光酸発生剤とを含有したネガ型のレジストである。光酸発生剤としてトリアリールスルホニウム塩からなる光酸発生剤を選択した。形成方法としてはスピンコート法を選択し、膜厚は１０μｍとした。
レジスト６を形成した後、図７（ｂ）に示すように、非撥水領域２０の露光及びＰＥＢを行う。本実施例においては、露光量は５０００[Ｊ／ｍ２]にて露光し、温度は５０℃、時間は１０分の条件でＰＥＢを行うことによって、未露光部が露光部に対し沈み込む現象を極力低減させ、未露光部の露光部に対する沈み込み量を０．２μｍに抑えた。
レジスト６には光酸発生剤が含有されているため、図７（ｃ）に示すように、露光マスク１２を介して露光された領域のレジスト６は、酸が発生して硬化する。一方、露光マスク１２を介して露光されなかった領域のレジスト６は、硬化反応が進まない。
次に、図７（ｄ）に示すように、レジスト６上に撥水剤７を塗布する。塗布方法としてはスリットコータによる塗布を選択した。撥水剤７には撥水成分の他に、感光性樹脂、溶媒、および光酸発生剤が添加してあるが、上述のように、その種類の選択によって吐出口の形状が異なるものとなる。
本実施例において撥水剤７には、感光性樹脂としてエポキシ樹脂を選択した。溶媒として、レジスト６を溶解しない溶媒（エタノール）と溶解する溶媒（ＰＧＭＥＡ）とを混合してレジスト６を溶解する溶媒となる溶媒を選択した。光酸発生剤として、トリアリールスルホニウム塩からなる光酸発生剤を選択した。
また、撥水剤７の露光に対する感度をレジスト６の露光に対する感度よりも低い感度（低感度）にするため、撥水剤７に含まれる光酸発生剤の添加量を、レジスト６に含まれる光酸発生剤の添加量の半分に設定した。ここでいう低感度とは、同じ露光量でも発生する酸の量が少ないことを指す。
なお、ここでは、レジスト６の光酸発生剤および撥水剤７の光酸発生剤として同種の光酸発生剤を選択したため、光酸発生剤の添加量を調整することによって、撥水剤７の感度をレジスト６の感度よりも低感度にした。しかしながら、レジスト６の光酸発生剤の種類と撥水剤７の光酸発生剤の種類とを異ならせてもよい。この場合、レジスト６の光酸発生剤の酸の強度よりも弱い強度を有する光酸発生剤を、撥水剤７に含ませる光酸発生剤として選択する。
塗布する撥水剤７に含まれるＰＧＭＥＡの添加量、塗布から乾燥までの時間、および乾燥条件によって、撥水剤７とレジスト６とが相溶して形成される相溶層１４の膜厚が変化する。本実施例においては、１μｍ２あたり１．５Ｅ−１０［ｃｃ]のＰＧＭＥＡが塗布されるように撥水剤７の塗布条件および溶媒の添加量を調整し、塗布から乾燥までの時間を１５秒とし、温度５０℃時間１０分で乾燥させる乾燥条件とした。その結果、膜厚が１．５μｍの相溶層１４が形成された。なお、相溶層１４は、レジスト６とそれよりも感度の低い撥水剤７との相溶層であるため、２層の中間の感度を有する層である。
相溶層１４を形成した後、図７（ｆ）に示すように、吐出口パターンおよび撥水領域２１の露光およびＰＥＢを行う。露光量は５０００［Ｊ／ｍ２］にて露光し、温度８５℃で時間５分の条件でＰＥＢを行う。このとき相溶層１４には、吐出口形成面２ａ側から基板１側に向かって感度が徐々に高くなるグラデーションが形成されている。このような感度のグラデーションが形成されている部分を露光することにより、傾斜Ｓを形成することができる。
今回の条件では、吐出口形成面２ａ側におけるｘ方向の幅が２μｍであり且つｚ方向の深さが１．５μｍである開口端部１１ａを有する吐出口１１を形成することができた。
最後に、図７（ｆ）および（ｇ）に示すように積層物の現像および液室形成層５の除去を行う。そうすることによって、本変形例においても、吐出方向上流側における開口面積よりも吐出口形成面２ａにおける開口面積が広く、開口端部１１ａに傾斜Ｓがある吐出口１１を形成することができる。
＜実施例２＞
基本的な条件は実施例１と同じであるが、撥水剤７に添加する溶媒をＰＧＭＥＡからテトラヒドロフラン（以下「ＴＨＦ」という）へと変更した。ＴＨＦはＰＧＭＥＡに比べて沸点が低く（ＰＧＭＥＡが１４６℃に対しＴＨＦは６７℃）、かつ飽和蒸気圧が高い（２０℃雰囲気下において、ＰＧＭＥＡが２８．５ｍｍＨｇに対しＴＨＦは１４１．８ｍｍＨｇ）ため揮発し易い。そのため溶媒の浸透深さが浅くなり、実施例１では膜厚１．５μｍの相溶層１４を形成したことに対し、本実施例では膜厚０．７μｍの相溶層１４を形成した。
基本的な条件は実施例１と同じであるが、撥水剤７に添加する溶媒をＰＧＭＥＡからテトラヒドロフラン（以下「ＴＨＦ」という）へと変更した。ＴＨＦはＰＧＭＥＡに比べて沸点が低く（ＰＧＭＥＡが１４６℃に対しＴＨＦは６７℃）、かつ飽和蒸気圧が高い（２０℃雰囲気下において、ＰＧＭＥＡが２８．５ｍｍＨｇに対しＴＨＦは１４１．８ｍｍＨｇ）ため揮発し易い。そのため溶媒の浸透深さが浅くなり、実施例１では膜厚１．５μｍの相溶層１４を形成したことに対し、本実施例では膜厚０．７μｍの相溶層１４を形成した。
＜実施例３＞
実施例１ではレジスト６の上に撥水成分を含む撥水剤７を塗布したが、撥水剤７から撥水成分を除いた材料（「第２のネガ型感光性レジスト」とする）をレジスト６に塗布しても、実施例１と同じ形状の吐出口を形成することができる。撥水剤に含まれる撥水成分はパターニングには関与しないため、実施例１と同じプロセスを経ると、レジスト６と第２のネガ型感光性レジストとによって形成される相溶層１４の膜厚および現像後の吐出口の形状は、撥水剤７を用いた実施例１と同様となる。
実施例１ではレジスト６の上に撥水成分を含む撥水剤７を塗布したが、撥水剤７から撥水成分を除いた材料（「第２のネガ型感光性レジスト」とする）をレジスト６に塗布しても、実施例１と同じ形状の吐出口を形成することができる。撥水剤に含まれる撥水成分はパターニングには関与しないため、実施例１と同じプロセスを経ると、レジスト６と第２のネガ型感光性レジストとによって形成される相溶層１４の膜厚および現像後の吐出口の形状は、撥水剤７を用いた実施例１と同様となる。
このように撥水剤７から撥水成分を除く場合であっても、実施例１と同様に、吐出口の開口端部１１ａがワイパブレードに接触しにくい吐出口を形成することができる。
（他の実施形態）
上記実施形態においては、液体吐出ヘッドとして、インクジェット記録装置に用いる記録ヘッドを例に挙げて説明した。しかしながら、本発明の製造方法は、バイオチップ作製や電子回路印刷用途の液体吐出ヘッドにも適用することができる。なお、液体吐出ヘッドとしては、インクジェット記録ヘッドの他にも、例えば、カラーフィルタ製造用ヘッド等が挙げられる。
上記実施形態においては、液体吐出ヘッドとして、インクジェット記録装置に用いる記録ヘッドを例に挙げて説明した。しかしながら、本発明の製造方法は、バイオチップ作製や電子回路印刷用途の液体吐出ヘッドにも適用することができる。なお、液体吐出ヘッドとしては、インクジェット記録ヘッドの他にも、例えば、カラーフィルタ製造用ヘッド等が挙げられる。
また、上記実施形態においては、型材を用いて液室形成層５を形成した。これに対し、潜像法を用いて液室形成層５を形成してもよい。例えば、ネガ型感光性樹脂で形成されたドライフィルムを基板１上に塗布し、液室パターンの露光およびＰＥＢを行う。これを液室形成層５とするが、この時点で現像は行わず、潜像状態としておく。液室形成層５の端は、最終的に、レジスト６とともに液室の壁を形成する。そして、液室形成層５上にレジスト６を形成し、上記実施形態と同様の処理を経る。そうすることによっても、上述した形状の吐出口１１が設けられている記録素子基板１０１を製造することができる。
なお、上記実施形態にて説明した図７（ｂ）に示す工程は省略されてもよい。すなわち、図７（ｂ）に示す工程を省略し、全域に渡ってレジスト６と撥水剤７との相溶層１４を形成してもよい。また、露光マスク１３は図７（ｆ）に示されるものには限定されず、吐出口となる部分を遮光するものであれば、それ以外の全ての部分を露光するものであってもよい。
２ 吐出口形成部材
６ レジスト（第１の層形成部材）
７ 撥水剤（第２の層形成部材）
１１ 吐出口
１０１ 記録素子基板（液体吐出ヘッド用基板）
６ レジスト（第１の層形成部材）
７ 撥水剤（第２の層形成部材）
１１ 吐出口
１０１ 記録素子基板（液体吐出ヘッド用基板）
Claims (6)
- 表面に開口し液体を吐出する吐出口が形成されている吐出口形成部材を備える液体吐出ヘッド用基板の製造方法であって、
溶媒および光酸発生剤を含んでいる第１の層形成部材を用いて、第１の層を形成する工程と、
前記第１の層に、溶媒および光酸発生剤を含んでいる第２の層形成部材を用いて、第２の層を形成する工程と、
前記第１の層および前記第２の層の一部の領域を硬化させ、前記一部の領域とは異なる領域を除去して前記吐出口を形成し、前記第１の層および前記第２の層を前記吐出口形成部材とする工程と、を含み、
前記第２の層形成部材として、前記第１の層形成部材を溶解する溶媒が含まれており且つ前記第１の層形成部材に含まれる光酸発生剤の酸の強度よりも弱い強度を有する光酸発生剤が含まれている部材を用い、
前記第２の層形成部材が含む溶媒の溶解度パラメータと前記第１の層形成部材が含む溶媒の溶解度パラメータとの差の絶対値が、４以下の所定の値であることを特徴とする液体吐出ヘッド用基板の製造方法。 - 前記第２の層形成部材に含まれる前記光酸発生剤の強度を前記第１の層形成部材に含まれる前記光酸発生剤の強度よりも弱い請求項１に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記第２の層形成部材に含まれる溶媒は、前記第１の層形成部材に含まれる溶媒の沸点よりも沸点が低い請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記第２の層形成部材には、撥水成分が含まれている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記吐出口の開口端部における開口面積は、吐出方向上流側よりも吐出方向下流側の方が広い請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
- 前記吐出口の開口端部は角がない形状である請求項５に記載の液体吐出ヘッド用基板の製造方法。
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