JP7222699B2 - 液体吐出ヘッドとその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出ヘッドとその製造方法に関する。

インクジェット記録装置の液体吐出装置等に用いられる液体吐出ヘッドは、エネルギー発生素子と吐出口とを備えている。エネルギー発生素子から吐出のためのエネルギーを与えられたインクは吐出口から吐出する。特許文献１には、ノズルプレート（吐出口形成部材）の吐出口の周辺にインクの吐出方向に突き出す段差部が設けられ、吐出口の周辺と段差部が撥水処理層で覆われた液体吐出ヘッドが開示されている。段差を設けることによって、吐出口とその周辺の撥水処理層を保護することができる。

特開平４－３３９６５９号公報

特許文献１に開示された液体吐出ヘッドは、吐出口の周辺と段差部に設けられた撥水処理層の撥水性が一様であるため、インクは撥水処理層に一様に付着する。このため、吐出口近傍にミスト等によって付着したインクは吐出口近傍に溜まり易い。吐出口近傍に溜まったインクは、吐出口に付着してインク吐出不良を起こす可能性がある。
本発明は、吐出口の周辺に付着した液体が吐出口の周辺に溜まりにくい液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。

本発明の液体吐出ヘッドは、液体が吐出する吐出口を備える吐出口形成面を有している。吐出口形成面は吐出口の周辺の第一の領域と、第一の領域よりも吐出口から離れ、且つ液体の吐出方向に第一の領域から突き出した第二の領域と、第一の領域と第二の領域とをつなぐ第三の領域と、を有している。第一の領域における純水の接触角を第一の接触角θ１、第二の領域における純水の接触角を第二の接触角θ２、第三の領域における純水の接触角を第三の接触角θ３としたときにθ１＞θ２＞θ３である。

本発明によれば第一の接触角θ１＞第三の接触角θ３の関係があるため、撥水性の差によって、第一の領域に付着した液体を第三の領域に保持することが容易である。従って、本発明によれば、吐出口の周辺に付着した液体が吐出口の周辺に溜まりにくい液体吐出ヘッドを提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの主要部を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る液体吐出ヘッドの主要部を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る液体吐出ヘッドの主要部を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る液体吐出ヘッドの主要部を示す図である。 図１に示す液体吐出ヘッドの製造方法を示すステップ図である。

以下、図面を参照して本発明の液体吐出ヘッドのいくつかの実施形態について説明する。本発明の液体吐出ヘッドは、プリンタだけでなく、複写機、ファクシミリ、ワードプロセッサなどのプリンタ部、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に搭載可能である。そして、この液体吐出ヘッドを搭載した装置を用いることによって、紙、糸、繊維、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックなどの種々の記録媒体に記録を行うことができる。本発明の液体吐出ヘッドは、バイオチップ製造や電子回路印刷用途の液体を吐出するためのヘッドとしても適用できる。本発明の液体吐出ヘッドは、水系インクを吐出するインクジェット記録ヘッドに特に好適に使用することができる。このため、以下の実施形態はインクを吐出する液体吐出ヘッドを対象とするが、インク以外の液体を吐出する液体吐出ヘッドも本発明に適用できる。
以下の説明において、複数の吐出口列が配列する方向をＸ、各吐出口列の延在する方向をＹ、後述する第一の領域と直交する方向をＺとする。方向ＸはワイパーブレードＷの拭き取り方向に一致する。方向Ｚは基板２の厚さ方向に一致する。方向Ｘと方向Ｙと方向Ｚは互いに直交している。方向Ｘにおいて、ワイパーブレードの拭き取り方向（各図において左から右向き）を拭き取り方向Ｘ１という。方向Ｚにおいて、基板から吐出口形成部材を向く方向、すなわち第一の領域と直交し、基板から離れる方向（各図において下から上向き）をインク吐出方向Ｚ１という。

（第１の実施形態）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る液体吐出ヘッドの主要部の構成を示す斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ方向からみた液体吐出ヘッドの断面図である。液体吐出ヘッド１は、複数の吐出口４が形成された吐出口形成部材３と、吐出口形成部材３を支持する基板２と、を有している。吐出口形成部材３は、基板２の記録媒体Ｐと対向する面に形成されている。吐出口形成部材３は樹脂で形成され、基板２は単結晶シリコンで形成されている。複数の吐出口４は吐出するインクの色に応じて複数の吐出口列５に区分されている。各吐出口列５は複数の吐出口４を備えている。本実施形態では３つの吐出口列５が設けられているが、吐出口列５の数は限定されず、１以上の任意の数とすることができる。

吐出口形成部材３の内部には、吐出口４と連通する圧力室７が形成されている。基板２の吐出口４及び圧力室７と対向する位置には、インクが吐出するためのエネルギーを発生させるエネルギー発生素子８が形成されている。エネルギー発生素子８は電気熱変換素子（ヒータ）であるが、圧電素子を用いることもできる。エネルギー発生素子８の上には、エネルギー発生素子８を保護する保護膜（図示せず）が形成されてもよい。基板２の内部には、エネルギー発生素子８に駆動のための電力や信号を供給する電気配線（図示せず）が形成されている。さらに基板２には、基板２を厚さ方向に貫通し圧力室７と連通する供給路９が形成されている。基板２のインクが接触する面には、インク耐性のある保護膜（図示せず）が形成されてもよい。基板２の裏面から供給されたインクは供給路９を通って圧力室７に供給され、エネルギー発生素子８でエネルギーを与えられ、吐出口４から液滴として吐出される。なお、本実施形態の圧力室７や供給路９の構造は一例であり、本発明がこれらの構造に限定されるものではない。

吐出口形成部材３は、圧力室形成層３１と、第一のベース層３２と、第一の撥水層３３と、第二のベース層３４と、第二の撥水層３５と、を有し、これらの層はこの順で基板２の上に順次成膜されている。記録媒体Ｐとの対向面はインクが吐出する吐出口４を備えた吐出口形成面６とされている。圧力室形成層３１は圧力室７の側壁を形成し、第一のベース層３２と第一の撥水層３３は圧力室７の天板を形成する。第一の撥水層３３は第一のベース層３２の表面に積層され、後述する第一の領域６１を含んでいる。第二のベース層３４は第一の撥水層３３の表面に積層され、且つ第一の撥水層３３の第一の領域６１に隣接する部分に設けられている。第二の撥水層３５は第二のベース層３４の表面に積層され、後述する第二の領域６２を含んでいる。第一の撥水層３３は第一のベース層３２と第二のベース層３４との間にも設けられている。これによって、第一の撥水層３３の応力や膨潤による吐出口形成部材３の変形を低減することができる。第二のベース層３４と第二の撥水層３５は複数設けられ、且つ吐出口列５の配列方向Ｘに沿って吐出口列５と交互に設けられている。また、複数の第二のベース層３４と複数の第二の撥水層３５は、各吐出口列５を間に挟み、且つ吐出口列５と平行な方向Ｙに延びている。

圧力室形成層３１は、例えばネガ型感光性樹脂で形成される。ネガ型感光性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂が好適に使用できる。エポキシ樹脂としては、例えば、ビズフェノールＡ型やクレゾールノボラック型や環式のエポキシ樹脂、アクリル樹脂としてはポリメチルメタクリレート、ウレタン樹脂としてはポリウレタン等が挙げられる。ネガ型感光性樹脂の溶媒としては、例えば、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、シクロヘキサン、メチルエチルケトン、及びキシレン等からなるグループから選択された一つ以上の溶媒が挙げられる。必要に応じ、溶媒に添加剤を添加してもよい。圧力室形成層３１の厚さは圧力室７の流路高さに相当し、例えば５～２５μｍの範囲から選択されることが好ましい。基板２と圧力室形成層３１の密着性を向上させるために、予め密着性向上膜（図示せず）を基板２に形成しておいてもよい。

第一のベース層３２と第二のベース層３４は感光性エポキシ組成物などの樹脂材料で形成される。第一のベース層３２と第二のベース層３４は無機材料または金属材料で形成することもできる。第一のベース層３２と第二のベース層３４の線膨張係数の差による熱変形を低減するため、これらの線膨張係数の差は小さいことが好ましい。第一のベース層３２の厚さはほぼ吐出口４のＺ方向流路長に相当し、例えば３～７μｍの範囲から選択されることが好ましい。第二のベース層３４の厚さはほぼ第一の領域６１と第二の領域６２のインク吐出方向Ｚ１の高低差ｈに相当し、例えば１０μｍ以上とすることが好ましい。第一の撥水層３３と第二の撥水層３５は、例えばフッ素系の撥水成分を含むエポキシ樹脂組成物で形成される。第一の撥水層３３と第二の撥水層３５の膜厚は、例えば０．１μｍ～１μｍの範囲から選択されることが好ましい。

吐出口形成面６は第一の領域６１と、第二の領域６２と、第三の領域６３と、を有している。第一の領域６１は吐出口４の周辺の領域、すなわち吐出口４を取り囲む領域である。第二の領域６２は第一の領域６１よりもＸ方向に吐出口４から離れ、且つインク吐出方向Ｚ１に第一の領域６１から突き出した領域である。第三の領域６３は第一の領域６１と第二の領域６２とをつなぐ段差領域である。前述のように液体吐出ヘッド１には複数の第二のベース層３４と複数の第二の撥水層３５が設けられているため、吐出口形成面６には、Ｘ方向に沿って第二の領域６２、第三の領域６３、第一の領域６１の順に配列した組が、Ｘ方向に繰り返し配列されている。第一の領域６１は第一の撥水層３３によって形成され、第二の領域６２は第二の撥水層３５によって形成される。第三の領域６３は、第二のベース層３４と第二の撥水層３５の、第一の領域６１に面する端面によって形成される。第三の領域６３は第一の領域６１及び第二の領域６２に対して概ね垂直に形成されている。第二の領域６２の範囲や大きさは特に限定されないが、吐出口４の周辺部に例えば回路部（図示せず）が配置されている場合には、回路部は第二の領域６２で覆われることが好ましい。これによって、液体吐出ヘッド１の実装時や使用時に、回路部を第二のベース層３４と第二の撥水層３５によって異物等から保護し、回路部の信頼性を高めることができる。

第一の領域６１と第二の領域６２と第三の領域６３はそれぞれ固有の接触角を有している。以下の説明では、第一の領域６１における接触角を第一の接触角θ１、第二の領域６２における接触角を第二の接触角θ２、第三の領域６３における接触角を第三の接触角θ３という。第一～第三の接触角θ１～θ３は純水に対する接触角として定義されるが、使用されるインクに対して定義することも可能である。

第一の接触角θ１は第三の接触角θ３より大きい（θ１＞θ３）ことが好ましく、１０度以上大きいことがさらに好ましく、２０度以上大きいことがより好ましい。これによって、吐出口４近傍にミスト等によって付着したインクが第三の領域６３に移動しやすくなり、吐出口４のインクによる閉塞が生じにくくなる。同様に、第二の接触角θ２は第三の接触角θ３より大きい（θ２＞θ３）ことが好ましく、１０度以上大きいことがより好ましく、２０度以上大きいことがより好ましい。第二の領域６２は第一の領域６１に対し記録媒体Ｐに向けて突き出しているため（他の領域６１，６３と比べて記録媒体Ｐとの間隔が小さい）、第二の領域６２に付着したインクは飛散して記録媒体Ｐに付着しやすく、インク付着による印刷不良が発生しやすい。第二の接触角θ２が小さいと第二の領域６２にインクが付着しやすくなるため、第二の領域６２においてインク液滴の厚さが増加しやすくなり、インクが記録媒体Ｐに付着しやすくなる。θ３＞θ２とすることで、第二の領域６２にインクが付着しにくくなり、記録媒体Ｐへのインクの付着を抑えることができる。

ミスト等によって第一の領域６１に付着したインクはインクの吐出に悪影響を与えることがある。第二の領域６２に付着したインクも上述のように、印刷品質に悪影響を与えることがある。このため、ミスト等によって吐出口形成面６に付着したインクは、ワイパーブレードＷによって拭き取られる。ワイパーブレードＷは通常、液体吐出ヘッド１を搭載する液体吐出装置に備えられている。ワイパーブレードＷは、拭き取り方向Ｘ１に移動しながら、第二の領域６２、第三の領域６３、第一の領域６１の順に接触して吐出口形成面６を拭き取る。θ１＞θ３かつθ２＞θ３であるため、インクの拭き残りが第一の領域６１及び第二の領域６２から第三の領域６３に移動し、第三の領域６３に保持されやすくなる。従って、ワイパーブレードＷで吐出口形成面６を拭き取る際も、第一の領域６１及び第二の領域６２におけるインクの拭き残りが減少するため、印刷不良を抑制することができる。

さらに、第一の接触角θ１、第二の接触角θ２、第三の接触角θ３の間にはθ１≧θ２＞θ３の関係が成立していることが好ましい。第一の領域６１と第二の領域６２と第三の領域６３に跨るようにインクが付着した場合に、第一の領域６１と第二の領域６２に付着したインクを第三の領域６３に集め、第三の領域６３に保持しやすくなる。これによって、吐出口形成面６に付着したインクをＸ方向に分断することができる。θ１＞θ２の場合は、第一の領域６１のインクが第二の領域６２のインクよりも第三の領域６３に保持されやすくなり、吐出口４のインクによる閉塞を効果的に抑制できる。θ１＝θ２の場合は、第一の領域６１のインクと第二の領域６２のインクをともに第三の領域６３に集めやすくなり、吐出口４のインクによる閉塞とインク付着による印刷不良の双方を効率的に抑制できる。第一の接触角θ１と第二の接触角θ２の関係は、これらの効果を考慮して決定することができるが、第一の接触角θ１と第二の接触角θ２の差があまり大きいことは好ましくない。従って、第一の接触角θ１と第二の接触角θ２の差は０度以上１０度以下であることが好ましい。なお、θ１＜θ２の場合は、第一の領域６１のインクが相対的に第三の領域６３に保持されにくくなるが、θ１＞θ３の関係が成立している限りθ１＜θ２とすることも可能である。
第一の領域６１と第二の領域６２と第三の領域６３は、親水性ではなく撥水性、または親水性より撥水性に近いことが好ましい。第一の接触角θ１と第二の接触角θ２は例えば８０°から１１０°の範囲にあることが好ましく、第三の接触角θ３は例えば５０°から７５°の範囲にあることが好ましい。

第一の接触角θ１及び第二の接触角θ２はそれぞれ第一の撥水層３３と第二の撥水層３５によって形成されるが、第一の撥水層３３と第二の撥水層３５の具体的構成はなんら限定されない。例えば、第一の接触角θ１と第二の接触角θ２が上述の好ましい数値範囲を満たし、且つθ１＞θ２の条件を満たすために、第一の撥水層３３と第二の撥水層３５を互いに異なる材料で形成してもよいし、同じ材料に異なる処理を施してもよい。第一の接触角θ１と第二の接触角θ２が上述の好ましい数値範囲を満たし、且つθ１＝θ２の条件を満たすために、第一の撥水層３３と第二の撥水層３５に同じ材料を用いることもできる。第三の領域６３の具体的構成も、上述した第三の接触角θ３の好ましい条件を満たす限り限定されない。例えば、第三の領域６３に第三の接触角θ３の好ましい条件を満たす撥水層を形成してもよいし、第三の領域６３の表面が第三の接触角θ３の好ましい条件を満たす場合は撥水層を形成しなくてもよい。第三の領域６３に撥水層を形成する場合、撥水層としては例えば、第一の撥水層３３及び第二の撥水層３５と同様、フッ素系の撥水成分を含むエポキシ樹脂組成物を用いることができる。

インク吐出方向Ｚ１における第一の領域６１と第二の領域６２との高低差ｈ、すなわち第三の領域６３のインク吐出方向Ｚ１における高さは少なくとも１０μｍ以上あることが好ましい。この高低差ｈは、基板２と第一の領域６１とのＺ方向間隔と、基板２と第二の領域６２とのＺ方向間隔との差に等しく、第一のベース層３２の厚さにほぼ等しい。これによって、吐出口形成面６に付着したインクをワイパーブレードＷで拭き取る際に、第三の領域６３がインクの拭き残しを保持する表面積を確保することができる。

（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係る液体吐出ヘッド１の主要部の構成を示す斜視図である。ここでは、主に第１の実施形態との相違点について説明する。本実施形態では、第三の領域６３は第一の領域６１に対して傾斜している。換言すれば、第一の領域６１と第三の領域６３は鈍角をなしている。傾斜角θは３０度以上９０度未満、すなわち、第一の領域６１と第三の領域６３のなす鈍角は９０度を越え１５０度以下であることが好ましい。第三の領域６３は概ね平面形状であるが、曲面形状であってもよく、その場合、傾斜角θは平均傾斜角として求めることができる。第三の領域６３が第一の領域６１に対して傾斜しているため、第１の実施形態のように第三の領域６３が第一の領域６１に対して垂直である場合と比べて第三の領域６３の表面積が増加する。このため、吐出口形成面６をワイパーブレードＷで拭き取る際に、第一の領域６１で拭き取ったインクを第三の領域６３に保持しやすくなる。また、第一の領域６１と第二の領域６２をつなぐ第三の領域６３に沿って、ワイパーブレードＷをより円滑に移動させることが可能になるため、吐出口形成面６に付着したインクを除去し易くなる。これらの理由から、吐出口形成面６に付着したインクをワイパーブレードＷで拭き取る際のインクの拭き残りが減少するため、印刷不良を抑制することが可能になる。

（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態に係る液体吐出ヘッド１の主要部の構成を示す斜視図である。ここでは、主に第１の実施形態との相違点について説明する。本実施形態では、ワイパーブレードＷの拭き取り方向Ｘ１に関し第一の領域６１の両側にある第三の領域６３を以下のように区別する。まず、ワイパーブレードＷの拭き取り方向Ｘ１に関し、第一の領域６１の下流側で第一の領域６１に接続されている第三の領域６３を下流側の第三の領域６３Ａという。そして、ワイパーブレードＷの拭き取り方向Ｘ１に関し、第一の領域６１の上流側で第一の領域６１に接続されている第三の領域６３を上流側の第三の領域６３Ｂ（他の第三の領域ともいう）という。下流側の第三の領域６３Ａと上流側の第三の領域６３Ｂの第三の接触角θ３は同一でもよいし互いに異なっていてもよいが、いずれの領域６３Ａ、６３Ｂの第三の接触角θ３も、第一～第三の接触角θ１～θ３に関する上述の関係を満たしている。
下流側の第三の領域６３Ａと上流側の第三の領域６３Ｂは凹凸形状１０を有している。凹凸形状１０はインク吐出方向Ｚ１からみて凹凸形状となっていることが好ましく、例えば第二の領域６２から第一の領域６１までインク吐出方向Ｚ１に延びる溝１０（またはリブ）として形成される。溝１０は複数本設けられ、溝１０の幅は例えば２０μｍ以上であることが好ましい。凹凸形状１０によって下流側の第三の領域６３Ａと上流側の第三の領域６３Ｂの表面積が増加するため、ワイパーブレードＷで拭き取る際に、第一の領域６１で拭き取ったインクを第三の領域６３Ａ，６３Ｂに保持しやすくなる。これによって、吐出口形成面６に付着したインクをワイパーブレードＷで拭き取る際のインクの拭き残りが減少するため、印刷不良を抑制することが可能になる。上流側の第三の領域６３Ｂは下流側の第三の領域６３Ａと比べ、インクを保持する必要性は小さいが、凹凸形状１０を設けることによって下流側の第三の領域６３Ａのインク保持機能を補完することができる。図示は省略するが、下流側の第三の領域６３Ａと上流側の第三の領域６３Ｂは第２の実施形態と同様、第一の領域６１に対して傾斜していてもよい。凹凸形状１０は後述する製造方法を考慮すると上述の溝１０が好ましいが、Ｙ方向に延びる溝、あるいは凹部ないし凸部であってもよい。

（第４の実施形態）
図４は、本発明の第４の実施形態に係る液体吐出ヘッド１の主要部の構成を示す斜視図である。ここでは、主に第１の実施形態との相違点について説明する。本実施形態でも第３の実施形態と同様にして、ワイパーブレードＷの拭き取り方向Ｘ１に関し第一の領域６１の両側にある第三の領域６３を区別する。本実施形態では、下流側の第三の領域６３Ａと上流側の第三の領域６３Ｂは互いに異なる形状を有している。具体的には、下流側の第三の領域６３Ａは第一の領域６１に対して傾斜し、且つ凹凸形状１０を有している。上流側の第三の領域６３Ｂは第一の領域６１に対して傾斜しているが、凹凸形状１０を有していない。上流側の第三の領域６３Ｂが凹凸形状１０を有していないのは、第一の領域６１から拭き取ったインクを保持する必要性が小さいためである。一方、下流側の第三の領域６３Ａと上流側の第三の領域６３Ｂは第一の領域６１に対して傾斜しているため、ワイパーブレードＷを円滑に移動させることが可能である。これによって、吐出口形成面６に付着したインクを除去し易くなる。下流側の第三の領域６３Ａは上流側の第三の領域６３Ｂより表面積が大きく、ワイパーブレードＷで吐出口形成面６を拭き取る際に、第一の領域６１から拭き取ったインクを溜め易い。このため、第一の領域６１で拭き取ったインクが下流側に移動にくくなる。

下流側の第三の領域６３Ａと上流側の第三の領域６３Ｂの形状が異なる態様は本実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態において、上流側の第三の領域６３Ｂは第一の領域６１に対して垂直で、且つ凹凸形状１０を有していなくてもよい。あるいは、下流側の第三の領域６３Ａが凹凸形状１０を有さず、上流側の第三の領域６３Ｂが凹凸形状１０を有してもよい。なお、ワイパーブレードＷの拭き取り方向Ｘ１に関し最上流に位置する第三の領域６３Ｃと最下流に位置する第三の領域６３Ｄは第一の領域６１に対して垂直であり、凹凸形状１０も有していない。これらの領域はインクを保持する必要性がなく、ワイパーブレードＷを円滑に移動させる必要性も小さいためである。また、このようにすることで液体吐出ヘッド１のＸ方向の寸法増加を抑制することができる。

（液体吐出ヘッド１の製造方法）
次に、本発明の液体吐出ヘッド１の製造方法の一例を、実施例を含めて説明する。図５は、本発明の第１の実施形態に係る液体吐出ヘッド１の製造方法の手順を示す概略ステップ図であり、図５（ａ）～５（ｇ）は図１（ａ）のＡ方向からみた断面図を示している。
まず、図５（ａ）に示すように、エネルギー発生素子８と電気配線（図示せず）とが形成された基板２に供給路９を形成する。供給路９は、例えば反応性イオンエッチング等のドライエッチングや、ＴＭＡＨやＫＯＨを用いたウェットエッチング、レーザーアブレーションやサンドブラストによって形成することができる。実施例では、単結晶シリコンからなる厚さ６２５μｍの基板２に、ＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）方式によるボッシュプロセスを用いて供給路９を形成した。

次に、図５（ｂ）に示すように、基板２の上面に、圧力室形成層３１となる樹脂層３１Ａを形成する。樹脂層３１Ａは、例えばラミネート法によって形成することができる。具体的には、支持体（図示せず）上にドライフィルムを形成し、ドライフィルムを、例えば温度と圧力を加えながら基板２に転写（接合）し、その後支持体を除去する。ドライフィルムは、例えば、支持体にスピンコート法やスリットコート法によって樹脂を塗布し、ベーク処理を行うことで形成することができる。転写は、基板２とドライフィルムとの間に気泡が入らないことと気泡の排出性とを考慮して、例えば、真空下でロール方式ラミネート装置を用いて行うことが好ましい。支持体としては、例えばフィルム、ガラス基板、シリコン基板が挙げられるが、支持体の剥離し易さを考慮するとフィルムが好ましく、支持体を剥離し易くするために支持体の表面に離型処理を施してもよい。フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）フィルム、ポリイミドフィルム、炭化水素系フィルムが挙げられる。
実施例では、支持体として厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムを用い、支持体にエポキシ樹脂（Ｎ－６９５を含む）をスピンコート法で塗布後、ベーク処理を行い、膜厚１５μｍのドライフィルムを形成した。剥離性を良くするため、ＰＥＴフィルムに離型処理を行った。次に、ロール式ラミネート装置を用いて、ステージ温度７５℃、ローラー温度６０℃、ローラー圧力０．２ＭＰａ、ローラー速度５ｍｍ／ｓで、真空下でドライフィルムを基板２の上に積層した。その後、常温下で支持体を剥離した。ドライフィルムの圧力室７となる部分を選択的に露光パターニングできるようにドライフィルムの感度を調整した。

次に、図５（ｃ）に示すように、樹脂層３１Ａの一部３１Ｂ（圧力室７となる部分）を除去するための加工を行う。加工方法は、樹脂層３１Ａの材料やプロセスとの整合性を考慮して、適宜選択することができる。樹脂層３１Ａの一部３１Ｂをエッチングで除去する場合には、残存部を保護するエッチングマスク（図示せず）を形成し、樹脂層３１Ａの一部３１Ｂを除去し、その後エッチングマスクを除去する。樹脂層３１Ａが感光性樹脂の場合には、フォトリソグラフィで樹脂層３１Ａの一部３１Ｂを除去することができる。樹脂層３１Ａがネガ型感光性樹脂の場合には、樹脂層３１Ａの照射部が残存し、未照射部が現像によって除去されるため、除去される部分に光が照射されないようにマスクをする。ネガ型感光性樹脂が化学増幅型の場合には、フォトリソグラフィの露光後、現像前にポストエクスポージャーベーク（ＰＥＢ）を行うことが好ましい。現像はこの段階で行ってもよいし、次に積層する他の膜の現像工程と一括して行うことも可能である。フォトリソグラフィを用いることで、マスクと基板２に形成された位置合わせマーク（図示せず）を利用した高精度な位置合わせを行うことができ、圧力室７とエネルギー発生素子８との位置関係を精度良く形成することが可能である。実施例では、波長３６５ｎｍの光を５０００Ｊ／ｍ²の露光量でフォトマスクを介して照射し、５０℃、５分のＰＥＢを行うことにより、未露光部３１Ｂが圧力室７となるように樹脂層３１Ａに潜像を形成した。

次に、図５（ｄ）に示すように、圧力室形成層３１となる樹脂層３１Ａの上に第一のベース層３２を積層し、更に第一のベース層３２の上に、第一の領域６１を形成する第一の撥水層３３を積層する。第一のベース層３２は、図５（ｂ）に示す樹脂層３１Ａと同じ方法、例えばドライフィルムを用いた方法で成膜することができ、同様にＰＥＢを行うことができる。第一の撥水層３３の成膜方法は、材料に応じて選択することができる。第一の撥水層３３が感光性樹脂組成物からなる場合には、例えばスピンコート法やスリットコート法を用いることができる。実施例では、ロール式ラミネート装置を用いて、ステージ温度及びローラー温度５０℃、ローラー圧力０．２ＭＰａ、ローラー速度５ｍｍ／ｓで、真空下で第一のベース層３２を樹脂層３１Ａの上に積層した。その後、常温下で支持体（図示せず）を剥離した。樹脂層３１Ａの圧力室７となる未露光部３１Ｂが次の露光工程で感光されないように、第一のベース層３２と樹脂層３１Ａとの間に感度差を設けた。その後、スリットコート法を用いて、第一の撥水層３３を第一のベース層３２上に０．６μｍの膜厚で成膜し、成膜後に５０℃、５分のベークを行った。
次に、図５（ｅ）に示すように、第一のベース層３２の一部３２Ａと第一の撥水層３３の一部３３Ａを除去するための加工を行う。この加工は、図５（ｃ）で説明したのと同様の方法を用いることができる。実施例では、露光波長３６５ｎｍの光を１０００Ｊ／ｍ²の露光量でフォトマスク（図示せず）を介して照射した。次に、９０℃で４分のＰＥＢを行うことにより、未露光部３２Ａ，３３Ａが吐出口４となるように第一のベース層３２と第一の撥水層３３に潜像を形成した。

次に、図５（ｆ）に示すように、第一の撥水層３３の上に、第二のベース層３４と、第二の領域６２を形成する第二の撥水層３５と、を形成する。第二のベース層３４と第二の撥水層３５は、図５（ｄ）で説明したのと同様の方法を用いて成膜することができる。第二のベース層３４が例えば感光性樹脂である場合に、スピン塗布法によって第一の撥水層３３の上に第二のベース層３４を塗布すると、第一の撥水層３３によって第二のベース層３４が弾かれて均一な膜厚で塗布できない場合がある。この場合は、第二のベース層３４をドライフィルムで形成し、残存溶媒量を少なくすることで、第一の撥水層３３の上に第二のベース層３４を形成することができる。ドライフィルム化は、図５（ｂ）で説明したのと同様の方法で行うことができる。
実施例では、第一の撥水層３３の上にロール式ラミネート装置を用いて、ステージ温度及びローラー温度５０℃、ローラー圧力０．２ＭＰａ、ローラー速度５ｍｍ／ｓで、真空下で、ドライフィルム化した第二のベース層３４を第一の撥水層３３の上に積層した。第二のベース層３４は圧力室形成層３１のドライフィルムと同じネガ型のエポキシ樹脂を用い、膜厚は１０μｍとした。その後、常温下で支持体（図示せず）を剥離した。さらに、スリットコート法を用いて、第二の撥水層３５を第二のベース層３４の上に膜厚０．６μｍで成膜し、成膜後に５０℃、５分のベークを行った。

次に、図５（ｇ）に示すように、第二のベース層３４の一部３４Ａと第二の撥水層３５の一部３５Ａを除去するための加工を行う。この加工は、図５（ｃ）で説明したのと同様の方法を用いることができる。第二のベース層３４が例えば感光性樹脂組成物であり、第二の撥水層３５が例えばフッ素系の撥水成分を含む感光性樹脂組成物で、共に化学増幅型の場合には、露光後、現像前にＰＥＢを行うことが好ましい。ＰＥＢの温度を、例えば第二のベース層３４の軟化点以下にすることで、第一の撥水層３３の撥水成分の第二のベース層３４への拡散等を抑制することができる。これによって、第二のベース層３４の一部を除去した際に第一の撥水層３３の撥水性を維持することができる。実施例では、露光波長３６５ｎｍの光を１２００Ｊ／ｍ²の露光量でフォトマスク（図示せず）を介して照射した。次に、第二のベース層３４の軟化点以下の６０℃で４分のＰＥＢを行うことにより、第２のベース層と第二の撥水層３５の未露光部が第一の領域６１となるように潜像を形成した。
第２の実施形態における斜面状の第三の領域６３は以下のように作成することができる。第二のベース層３４と第二の撥水層３５の一部をエッチングで除去する場合は、エッチングマスク（図示せず）をテーパー形状に形成し、エッチングマスクとのエッチング選択比を例えば１よりも低くすればよい。第二のベース層３４が感光性樹脂の場合には、第二のベース層３４のフォトリソグラフィの条件やベーク条件の調整によっても第三の領域６３を斜面状に形成することができる。第３の実施形態のように、第三の領域６３に凹凸形状１０を形成するには、エッチングマスクやフォトリソグラフィのフォトマスクの対応する部分を凹凸形状に形成すればよい。

次に、樹脂層３１Ａと第一のベース層３２と第一の撥水層３３と第二のベース層３４と第二の撥水層３５を現像し、圧力室７と吐出口４と第一の領域６１を形成する。樹脂層３１Ａと第一のベース層３２と第一の撥水層３３と第二のベース層３４と第二の撥水層３５がネガ型の感光性樹脂組成物である場合には、上述した通り現像液で現像することで未露光部を一括して除去することができる。現像液としては、ＰＧＭＥＡ、テトラハイドロフラン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、キシレン等が挙げられる。現像によって未露光部が取り除かれると、図１（ｂ）に示すように、樹脂層３１Ａの未露光部３１Ｂが圧力室７となり、第一のベース層３２と第一の撥水層３３の未露光部３２Ａ，３３Ａが吐出口４になる。また、第二のベース層３４と第二の撥水層３５の未露光部３４Ａ，３５Ａを除去することで第一の撥水層３３が露出し、第一の領域６１と第三の領域６３が形成される。その後、第三の領域６３にθ１≧θ２＞θ３を満たす第三の撥水層（図示せず）を成膜してもよい。樹脂層３１Ａと第一のベース層３２と第一の撥水層３３と第二のベース層３４と第二の撥水層３５がネガ型の感光性樹脂組成物である場合には、硬化を促進するために、例えば熱処理を行ってもよい。実施例では、ＰＧＭＥＡで現像することで、未露光部を一括して除去した。次に、２００℃、１時間、窒素雰囲気下で熱処理を行って吐出口形成部材３を硬化させた。
その後、基板２をダイシングソー等によって切断し、チップ化し、各チップにエネルギー発生素子８を駆動させる電気配線とインク供給用のチップタンク部材を取り付けて液体吐出ヘッド１が完成する。

（実施例）
上記製造方法によって液体吐出ヘッド１を作成した。第１の接触角θ１、第２の接触角θ２、第３の接触角θ３はそれぞれ９５°，９０°，６５°であり、θ１≧θ２＞θ３の関係を満たした。第一の領域６１と第二の領域６２にはそれぞれ第一の撥水層３３と第二の撥水層３５を形成し、第三の領域６３には撥水層を形成していない。第一の撥水層３３と第二の撥水層３５にはフッ素系の撥水成分を含むエポキシ樹脂組成物を用いた。第一の領域６１と第三の領域６３の高低差ｈは１０μｍであった。インク供給用のチップタンクから供給路９に流入したインクを、圧力室７を通して吐出口４から吐出させた。吐出口形成面６にミスト等で付着したインクが第一の領域６１及び第二の領域６２から第三の領域６３に移動し、第三の領域６３に保持されることが確認された。ワイパーブレードＷで吐出口形成面６に付着したインクの拭き取りを行ったところ、インクの拭き残りが第一の領域６１及び第二の領域６２から第三の領域６３に移動し、第三の領域６３に保持されることが確認された。この液体吐出ヘッド１を用いて印字を行った結果、良好な印刷結果が得られた。これは、吐出口形成面６に付着したインクの吐出口４への流入及び記録媒体Ｐへの付着が抑制されたためと考えられる。

４ 吐出口
６ 吐出口形成面
６１ 第一の領域
６２ 第二の領域
６３，６３Ａ～６３Ｄ 第三の領域

Claims (17)

1. 液体が吐出する吐出口を備える吐出口形成面を有し、
   前記吐出口形成面は前記吐出口の周辺の第一の領域と、前記第一の領域よりも前記吐出口から離れ、且つ液体の吐出方向に前記第一の領域から突き出した第二の領域と、前記第一の領域と前記第二の領域とをつなぐ第三の領域と、を有し、
   前記第一の領域における純水の接触角を第一の接触角θ１、前記第二の領域における純水の接触角を第二の接触角θ２、前記第三の領域における純水の接触角を第三の接触角θ３としたときにθ１＞θ２＞θ３である、液体吐出ヘッド。
2. 前記第一の接触角θ１は前記第三の接触角θ３より１０度以上大きい、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記第二の接触角θ２は前記第三の接触角θ３より１０度以上大きい、請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記第一の接触角θ１と前記第二の接触角θ２の差が０度を上回り１０度以下である、請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記第三の領域は前記第一の領域に対して傾斜している、請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記第三の領域は凹凸形状を有している、請求項１から５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記第三の領域は前記第二の領域から前記第一の領域まで延びる溝を有している、請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記第三の領域はワイパーブレードの拭き取り方向に関し、前記第一の領域の下流側で前記第一の領域に接続されている、請求項５から７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記ワイパーブレードの拭き取り方向に関し、前記第一の領域の上流側で前記第一の領域に接続された他の第三の領域を有し、前記他の第三の領域における純水の接触角は前記第一の接触角θ１より小さく、前記第三の領域と前記他の第三の領域は互いに異なる形状を有している、請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記他の第三の領域は凹凸形状を有している、請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
11. 前記他の第三の領域は前記第二の領域から前記第一の領域まで延びる溝を有している、請求項１０に記載の液体吐出ヘッド。
12. 前記他の第三の領域は前記第三の領域より表面積が小さい、請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
13. 前記液体の吐出方向における前記第一の領域と前記第二の領域との高低差は少なくとも１０μｍ以上である、請求項１から１２のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
14. 第一のベース層と、前記第一のベース層に積層され、前記第一の領域を含む第一の撥水層と、前記第一の撥水層の前記第一の領域に隣接する部分に積層された第二のベース層と、前記第二のベース層に積層され、前記第二の領域を含む第二の撥水層と、を有する、請求項１から１３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
15. 流路が形成された基板の上に樹脂層と、第一のベース層と、第一の撥水層と、第二のベース層と、第二の撥水層とを順次成膜することと、
    前記樹脂層の一部を除去することによって、前記流路に連通する圧力室を形成することと、
    前記第一のベース層の一部と前記第一の撥水層の一部とを除去することによって、前記圧力室に連通する吐出口を形成することと、
    前記第二のベース層の一部と前記第二の撥水層の一部とを除去することによって、前記吐出口の周辺の前記第一の撥水層を露出させることと、を有し、
    露出した前記第一の撥水層は第一の領域を含み、前記第二の撥水層は第二の領域を含み、前記第二のベース層と前記第二の撥水層の前記第一の領域に面する端面は第三の領域を含み、前記第一の領域における純水の接触角を第一の接触角θ１、前記第二の領域における純水の接触角を第二の接触角θ２、前記第三の領域における純水の接触角を第三の接触角θ３としたときに、θ１＞θ２＞θ３の関係がある、液体吐出ヘッドの製造方法。
16. 前記第一及び第二のベース層はドライフィルムで成膜され、前記第一及び第二のベース層の一部並びに前記第一及び第二の撥水層の一部は、露光とポストエクスポージャーベークと現像とによって除去される、請求項１５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
17. 前記第二のベース層の前記ポストエクスポージャーベークは、前記第二のベース層の軟化点以下の温度で行われる、請求項１６に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。

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