(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体吐出ヘッドの製造方法であって、
感光性樹脂層に第１の露光を行い、該感光性樹脂層に第１の吐出口列を形成する工程と、
前記感光性樹脂層に第２の露光を行い、該感光性樹脂層に前記第１の吐出口列を構成する吐出口とつなぎ部を介して吐出口が一列に配列する第２の吐出口列を形成する工程と、を有し、
前記第１の吐出口列と前記第２の吐出口列とで構成した吐出口列において、吐出口の開口面における吐出口の配列方向の吐出口の中心間の距離のうち、前記つなぎ部をまたいで隣接する２つの吐出口の中心間の距離が、前記つなぎ部をまたがずに隣接する２つの吐出口の中心間の距離よりも長くなるように形成することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記第１の露光及び前記第２の露光は、縮小投影光学系による露光である請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記つなぎ部をまたいで隣接する２つの吐出口の中心間の距離が、前記つなぎ部をまたがずに隣接する２つの吐出口の中心間の距離のうちいずれの距離よりも長い請求項１または２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
液体吐出ヘッドが有する全ての吐出口列において、吐出口の開口面における吐出口の配列方向の吐出口の中心間の距離のうち、前記つなぎ部をまたいで隣接する２つの吐出口の中心間の距離が、前記つなぎ部をまたがずに隣接する２つの吐出口の中心間の距離よりも長くなるように形成する請求項１〜３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記感光性樹脂層がネガ型感光性樹脂層である請求項１〜４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記つなぎ部をまたいで隣接する２つの吐出口は、前記感光性樹脂層の吐出口の開口面に対して傾いている請求項１〜５のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記液体吐出ヘッドはエネルギー発生素子を有し、前記つなぎ部をまたいで隣接する２つの吐出口は、前記エネルギー発生素子側から吐出口の開口面側に向かうに従って、互いに近づく方向に傾いている請求項６に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出装置は、液体吐出ヘッドから記録媒体に液体を吐出して画像等の記録を行う。このような液体吐出ヘッドを製造する方法としては、特許文献１に記載の方法がある。特許文献１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法を簡単に述べる。まず、吐出口から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を有する素子基板を用意する。次に、素子基板上に光吸収剤を含むポジ型感光性樹脂の層を形成する。そして、ポジ型感光性樹脂の層に対して露光を行い、流路の形状を有するパターンを形成する。次いで、パターンを覆うように吐出口形成部材となるネガ型感光性樹脂層を形成し、ネガ型感光性樹脂層に対してｉ線（波長３６５ｎｍ）による露光を行い、吐出口が配列方向に連なった吐出口列を形成する。最後にパターンを除去して、液体の流路を形成する。
【０００３】
特許文献１のような方法で液体吐出ヘッドに吐出口列を形成する際に、露光装置が露光可能な領域である画角サイズを超えたパターンを露光することが求められる場合がある。この場合に、特許文献２に記載されているように、「分割露光」と呼ばれる製造方法が用いられることがある。分割露光とは、画角に収まらないパターンを画角に収まるようにマスク上で分割し、露光するという方法である。即ち、複数の吐出口列パターンを有するマスクを用いて露光を行い、複数の吐出口列パターンにより形成する複数の吐出口列をつなぎ部でつなぐことで、１つの素子基板の１列の吐出口列を形成する。通常、つなぎ部は吐出口列を配列方向（長手方向）に関して分割するような位置に配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１６６４９２号公報
【特許文献２】特開２００３−１４５７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者らの検討によれば、つなぎ部をまたいで隣接する吐出口において、吐出する液滴の着弾位置にずれが生じ、記録媒体に筋が発生することがあることが確認された。この筋は、着弾したドット同士が互いに近接しており、これらが接触することで発生するものであった。
【０００６】
本発明は、分割露光によって形成した吐出口列を有する液体吐出ヘッドを用いて記録媒体に液体を吐出した場合に、記録媒体に筋が発生してしまうことを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、液体吐出ヘッドの製造方法であって、感光性樹脂層に第１の露光を行い、該感光性樹脂層に第１の吐出口列を形成する工程と、前記感光性樹脂層に第２の露光を行い、該感光性樹脂層に前記第１の吐出口列を構成する吐出口とつなぎ部を介して吐出口が一列に配列する第２の吐出口列を形成する工程と、を有し、前記第１の吐出口列と前記第２の吐出口列とで構成した吐出口列において、吐出口の開口面における吐出口の配列方向の吐出口の中心間の距離のうち、前記つなぎ部をまたいで隣接する２つの吐出口の中心間の距離が、前記つなぎ部をまたがずに隣接する２つの吐出口の中心間の距離よりも長くなるように形成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。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、分割露光によって形成した吐出口列を有する液体吐出ヘッドを用いて記録媒体に液体を吐出した場合にも、記録媒体に筋が発生してしまうことを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】液体吐出ヘッドの模式図。
【図２】露光装置を示す図。
【図３】縮小投影方式の露光における光束の傾きを示す模式的断面図。
【図４】液体の着弾位置を示す模式図。
【図５】吐出口列パターンを有するマスクの模式図。
【図６】分割露光を示す模式図。
【図７】従来手法で製造した液体吐出ヘッドの模式断面図。
【図８】本発明によって製造した液体吐出ヘッドの一例を示す模式断面図。
【図９】本発明によって製造した液体吐出ヘッドの一例を示す模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。尚、以下の説明では、同一の機能を有する構成には図面中同一の番号を付与し、その説明を省略する場合がある。
【００１１】
図１は、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法で製造した液体吐出ヘッドの一例を示す模式図である。液体吐出ヘッドは、エネルギー発生素子２を備えた素子基板１を有する。図１ではエネルギー発生素子２を素子基板１上に直接配置しているが、エネルギー発生素子２は素子基板１に対して宙に浮いていてもよい。エネルギー発生素子２は、所定のピッチで二列に並んでいる。素子基板１としては、例えばシリコンで形成された基板を用いる。また、素子基板１は液体を流路６及び吐出口５に供給する供給口３を有する。素子基板１上には、吐出口５を形成する吐出口形成部材９が形成されている。複数の吐出口５をまとめて、１列の吐出口列７とする。吐出口５は配列方向に配列して吐出口列７となる。吐出口５の配列方向とは、図１のＡ−Ａ´で示す線の方向である。図１では、１列の吐出口列７が２列形成されている。供給口３は、流路６によって吐出口５に連通する。吐出口形成部材９は、流路６を形成する流路形成部材でもある。図１の形態においては、吐出口５とエネルギー発生素子２が対向する位置にあり、供給口３を介して流路６内に充填された液体（インク）に、エネルギー発生素子２によって発生するエネルギーを加える。これによって、吐出口５から液滴を吐出する。
【００１２】
図１に示す液体吐出ヘッドの製造方法の一例を説明する。まず、エネルギー発生素子２を備えた素子基板１を用意する。次に、素子基板１上にポジ型感光性樹脂の層を形成し、フォトリソグラフィーによりポジ型感光性樹脂をパターニングして、流路６となる流路パターン（流路の型）を形成する。流路パターンが形成された素子基板１上に、吐出口形成部材９となるネガ型感光性樹脂を塗布し、ネガ型感光性樹脂層を形成する。次に、塗布したネガ型感光性樹脂層に対して、マスクを用いて露光する。露光後、プリベーク及び現像処理をおこない、吐出口５を形成する。さらに異方性エッチング等により供給口３を形成し、その後流路パターンを除去して流路６を形成する。最後にウェハから液体吐出ヘッドをチップ単位で切り出し、素子基板１のコンタクトパッドに電気的な接続を行う。
【００１３】
次に、上述の吐出口を形成する際の露光に関して、より詳細に説明する。露光は、例えば図２に示すような露光装置を用いて行う。光源２１からの光線の照射は、例えば高圧水銀灯から放射される光線のうちｉ線を用いて行う。露光に用いる光線はこれに限られるものではなく、パターニングする部材が感光する波長を有するものであればよい。この露光装置は、縮小投影光学系２３を備え、素子基板１上のネガ型感光性樹脂層である吐出口形成部材９を露光する。
【００１４】
露光の際、光学系の光軸に対して光線が傾くことがある。光学系の光軸に対して光線が傾くことを、テレセンが発生するという。この傾きの程度を軸外テレセン度という。特に縮小投影光学系において、テレセンが発生する。
【００１５】
軸外テレセン度の絶対値は、光線束２０の中心の光線２５に比べて、光線束の中でも外側の光線２６１の方が大きくなる傾向にある。尚、光線束の中心とは、マスク２２と平行方向の光線束の断面における、光線束の重心を意味する。光線束の中心とマスクの中心が一致している（同軸上にある）場合、マスクの中心を通る光線２５に比べて、外側の光線２６１、即ちマスクの縁付近を通る光線の方が、軸外テレセン度の絶対値が大きくなる。マスクとレンズの中心は基本的に一致しているので、レンズとの関係でも同様である。テレセンの影響により、光源からマスクに照射される光線が、吐出口形成部材９の表面の垂直面に対して傾きをもつことになる。光線の傾き角をφとすると、１μｍデフォーカスさせることによるディストーションによる結像位置の変化は「１０００×ｔａｎφ（ｎｍ）」と示される。通常のノズルチップの場合、結像位置の変化はｎｍの単位となるので、傾き角φは非常に小さい値であり「ｔａｎφ≒ｓｉｎφ」となる。
【００１６】
図３に示すように、外側の光線２６１が傾き角φで素子基板上の吐出口形成部材９に照射されると、パターニングされる吐出口の傾き角φ’は、吐出口形成部材である感光性樹脂の屈折率をｎ、空気の屈折率を１とすると「φ’≒φ／ｎ」と示される。
【００１７】
図４に示すように、傾き角φ’をもった光線２６２により形成された吐出口５から吐出される液滴は、吐出口の中心８から記録媒体におろした垂線、即ち吐出口の開口面１２に対する垂線に対して、傾き角φ’だけ傾いて吐出される。このため、記録媒体１４に着弾した際に、理想の着弾位置からずれて着弾することになる。吐出口の開口面１２から記録媒体１４までの距離をＺとした場合、着弾位置のずれ量Ｌは「Ｌ＝Ｚｔａｎφ’」となる。
【００１８】
ここで、図５に示すような複数の吐出口列パターンを有するマスク１０を用いて露光を行い、１列の吐出口列を形成することを考える。１列の吐出口列は、複数の吐出口列パターン１５、１８により形成する複数の吐出口列をつなぎ部でつなぐことで形成したものである。即ち、１列の吐出口列を分割露光によって形成する。複数の吐出口列は、各吐出口列を構成する吐出口が、つなぎ部を介して一列に配列することとなる。マスク上でもつなぎ部となる部分１７が存在する。勿論、１列のみならず、複数列を分割露光によって同時に形成してもよい。
【００１９】
この分割露光の様子を示したのが図６（ａ）及び（ｂ）である。図６（ａ）は、マスク１０が有する複数の吐出口列パターンのうち、吐出口列パターン１５を用いて、感光性樹脂層に１回目の露光（第１の露光）を行う様子を示している。この第１の露光で、１列の吐出口列の上半分１１（第１の吐出口列）が形成される。図６においては２列の吐出口列の上半分が同時に形成される。ここで別の吐出口列パターン１８は、露光機のシャッター２２を閉じる等の方法で遮光する。従って、この部分ではパターン露光されない。次に、図６（ｂ）に示すように、感光性樹脂層に対して第２の露光を行う。第２の露光では、先に形成した１列の吐出口列の上半分１１（第１の吐出口列）につなぎ部２４を介して吐出口が一列に配列するように、１列の吐出口列の下半分１３（第２の吐出口列）を形成する。第２の露光を行う時は、吐出口列パターン１５を露光機のシャッター２２を閉じる等の方法で遮光する。つなぎ部とは、分割露光で形成した複数の吐出口列を、吐出口が一列に配列するようにつなぐ部分であり、このつなぎ部で複数の吐出口列がつながれることによって、図６（ｂ）に示すような１列の吐出口列となる。ここでは、第１の吐出口列と第２の吐出口列とで、１つの吐出口列が構成される。
【００２０】
上述のような分割露光を行う際には、１列の吐出口列パターンが画角に収まりきらないという理由から、吐出口列パターンを図５に示すように配置することが考えられる。即ち、つなぎ部２４に対応するつなぎ部となる部分１７はマスクの中心から少し離れた位置にあり、吐出口列パターンの端部１６はマスクの中心からつなぎ部パターン１７とは逆方向に離れた位置にある。本発明者らは、このような配置の場合、特に露光が縮小投影光学系である場合に、上述した軸外テレセン度の影響によって、図７に示すような吐出口列が形成されることを見出した。即ち、分割して形成した各吐出口列においては、吐出口が外側に傾くように形成される。そして、図７に示す通り、１列の吐出口列全体として見ると、つなぎ部２４をまたぐ吐出口が内側に傾くように形成されることとなる。即ち、つなぎ部をまたいで隣接する２つの吐出口は、エネルギー発生素子側から吐出口の開口面側に向かうに従って、互いに近づく方向に傾いている。図７においては、エネルギー発生素子のピッチ（ｄ１）は一定である。しかし、隣接する吐出口の中心８間の距離は一定ではなく、つなぎ部２４をまたいで隣接する２つの吐出口の中心間の距離は、つなぎ部をまたがずに隣接する２つの吐出口の中心間の距離と比較して短くなる。従って、これらの吐出口から吐出されて記録媒体に着弾する液体の着弾位置間の距離ｄ３は、ｄ１よりも短く、さらには他の液体の着弾位置間の距離よりも短くなる。この結果、着弾したドット同士が互いに近接し、記録媒体に筋が発生する場合がある。
【００２１】
このメカニズムを考慮し、本発明では、図８に示すようにつなぎ部２４をまたいで隣接する２つの吐出口の中心８間の距離ｄ５がつなぎ部２４をまたがずに隣接する２つの吐出口の中心間の距離（例えばｄ６）よりも長くなるように形成するものである。即ち、吐出口の開口面における吐出口の配列方向の吐出口の中心間の距離のうち、つなぎ部をまたいで隣接する２つの吐出口の中心間の距離が、つなぎ部をまたがずに隣接する２つの吐出口の中心間の距離よりも長くなるように形成する。例えば、図８に示すように、つなぎ部２４にある程度の幅を持たせる。つなぎ部のみを別のマスクにて露光してもよいし、つなぎ部からつなぎ部と隣接する吐出口までの距離を広げるように、吐出口列パターンを配置してもよい。この結果、液体の着弾位置距離ｄ４を、図７に示す距離ｄ３より長くすることができ、記録媒体への筋の発生を良好に抑制することができる。少なくとも、つなぎ部をまたいで隣接する２つの吐出口の中心間の距離を、すぐ隣の隣接する２つの吐出口の中心間の距離よりも長くすることが好ましい。また、つなぎ部をまたいで隣接する２つの吐出口の中心間の距離は、つなぎ部をまたがずに隣接する２つの吐出口の中心間のうち最大の距離の１．１倍以上２．０倍以下とすることが好ましい。さらに、つなぎ部をまたいで隣接する２つの吐出口の中心間の距離は、つなぎ部をまたがずに隣接する２つの吐出口の中心間の距離のうちいずれの距離よりも長いことが好ましい。１列の吐出口列において、ある吐出口と隣接する吐出口から吐出される液体の着弾位置の距離が、全て等しくなるように設計することがより好ましい。
【００２２】
本発明における吐出口の中心とは、吐出口の断面形状の重心である。吐出口の断面形状が円である場合、円の中心である。
【００２３】
液体吐出ヘッドが１列の吐出口列を複数有する場合、少なくとも１列の吐出口列において、吐出口の配列方向における吐出口の中心間の距離のうち、つなぎ部をまたいで隣接する２つの吐出口の中心間の距離が、つなぎ部をまたがずに隣接する２つの吐出口の中心間の距離よりも長くなるように形成する。尚、液体吐出ヘッドが有する全ての吐出口列において、吐出口列がこの関係になっていることが好ましい。
【００２４】
本発明の液体吐出ヘッドの製造方法によれば、端部の吐出口から吐出される液体の着弾位置は、通常よりもさらに外側となる傾向がある。しかし、端部の吐出口から吐出される液体の着弾位置に関しては、記録媒体の搬送ピッチを調整する等して、容易に制御することができる。
【実施例】
【００２５】
＜実施例１＞
縮小投影光学系による露光装置として、ＦＰＡ−３０００ｉ５（キヤノン製）等を用い、図６に示す方法によってネガ型感光性樹脂層に露光を行い、図８に示す液体吐出ヘッドを製造した。つなぎ部をまたいで隣接する２つの吐出口の中心間の距離は７２．５μｍとし、つなぎ部をまたがずに隣接する２つの吐出口の中心間の距離よりも長くなるように形成した。この結果、隣接する２つの吐出口の中心間の距離の中で、つなぎ部をまたぐ２つの吐出口の中心間の距離が最大となった。また、エネルギー発生素子のピッチも、つなぎ部をまたぐピッチｄ２をつなぎ部をまたがないピッチｄ１よりも長くなるように形成した。
【００２６】
このようにして製造した液体吐出ヘッドを用い、記録媒体に画像を記録した。記録した画像を目視にて観察したが、筋の発生はほとんど確認されなかった。
【００２７】
＜実施例２＞
実施例１ではつなぎ部を１つとしたが、本実施例ではつなぎ部を２つとした。即ち、１列の吐出口列を３つに分割する分割露光方式によって形成した。つなぎ部をまたいで隣接する２つの吐出口の中心間の距離はいずれも５７．５μｍとし、つなぎ部をまたがずに隣接する２つの吐出口の中心間の距離よりも長くなるように形成した。本実施例では吐出口列パターンが３つとなる為、実施例１と比較して、つなぎ部となるパターンをマスクの中心により近付けることができる。よって、軸外テレセン度の影響をより抑制することができる。
【００２８】
このようにして製造した液体吐出ヘッドを用い、記録媒体に画像を記録した。記録した画像を目視にて観察したが、筋の発生はほとんど確認されなかった。
【００２９】
＜実施例３＞
実施例１では、エネルギー発生素子のピッチを変化させたが、本実施例においては、図９に示す通り、エネルギー発生素子のピッチｄ１を一定とした。このようにすることで、従来の素子基板をそのまま用いることができる。これ以外は、実施例１と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。
【００３０】
このようにして製造した液体吐出ヘッドを用い、記録媒体に画像を記録した。記録した画像を目視にて観察したが、筋の発生はほとんど確認されなかった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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