(57)【要約】【課題】ノズルと基板との密着性を確保しつつ、テーパ形状のインク吐出口を容易に形成できるインク吐出ヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】基板と、インク吐出エネルギー発生素子と、流路形成部材と、インク吐出口を有する吐出口形成部材とを備えるインク吐出ヘッドの製造方法であって、インク吐出口が、外部に開口する側に断面積が一定である部分と、該部分からインク吐出エネルギー発生素子側に向けて断面積が大きくなる部分とを有し、基板上に第一のネガ型感光性レジストを形成する工程と、第一のネガ型感光性レジスト上に第二のネガ型感光性レジストを形成する工程と、第一のネガ型感光性レジストと第二のネガ型感光性レジストとを一部混合して相溶層を形成する工程と、第二のネガ型感光性レジスト及び相溶層を一括露光し現像することでインク吐出口を形成する工程と、を含む方法。【選択図】図１
2014121873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上に設けられるインク吐出エネルギー発生素子と、該基板上に設けられインク流路を形成する流路形成部材と、該インク吐出エネルギー発生素子と対向する位置にインク吐出口を有する吐出口形成部材と、を備えるインク吐出ヘッドの製造方法であって、
前記インク吐出口が、外部に開口する側に断面積が一定である部分と、該部分から前記インク吐出エネルギー発生素子側に向けて断面積が大きくなる部分とを有し、
基板上に流路形成部材となる第一のネガ型感光性レジストを形成する工程と、
前記第一のネガ型感光性レジスト上に吐出口形成部材となる第二のネガ型感光性レジストを形成する工程と、
前記第一のネガ型感光性レジストと前記第二のネガ型感光性レジストとを一部混合して相溶層を形成する工程と、
前記第二のネガ型感光性レジスト及び前記相溶層を一括露光し、現像することでインク吐出口を形成する工程と、を含むインク吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記基板上に前記第一のネガ型感光性レジストを塗布又は転写により形成する工程と、
前記第一のネガ型感光性レジストを選択的に露光して、インク流路パターンを潜像させる工程と、
前記第一のネガ型感光性レジスト上に前記第二のネガ型感光性レジストを塗布または転写により形成する工程と、
前記第二のネガ型感光性レジスト上に溶媒を塗布することで、前記第一のネガ型感光性レジストと前記第二のネガ型感光性レジストとを一部混合して前記相溶層を形成する工程と、
前記第二のネガ型感光性レジスト及び前記相溶層を選択的に一括露光してインク吐出口パターンを潜像させる工程と、
前記第一のネガ型感光性レジスト、前記第二のネガ型感光性レジスト及び前記相溶層を一括現像してインク流路及び前記インク吐出口を形成する工程と、を含む請求項１に記載のインク吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記基板上に前記第一のネガ型感光性レジストを塗布又は転写により形成する工程と、
前記第一のネガ型感光性レジストを選択的に露光して、インク流路パターンを潜像させる工程と、
前記第一のネガ型感光性レジスト上に前記第二のネガ型感光性レジストを塗布または転写により形成する工程と、
前記第二のネガ型感光性レジスト上に溶媒を含む第三の材料を塗布することで、前記第一のネガ型感光性レジストと前記第二のネガ型感光性レジストとを一部混合して前記相溶層を形成する工程と、
前記第二のネガ型感光性レジスト、前記第三の材料及び前記相溶層を選択的に一括露光してインク吐出口パターンを潜像させる工程と、
前記第一のネガ型感光性レジスト、前記第二のネガ型感光性レジスト、前記第三の材料及び前記相溶層を一括現像してインク流路及び前記インク吐出口を形成する工程と、を含む請求項１に記載のインク吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記第三の材料が撥水性を有する請求項３に記載のインク吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記第三の材料に含まれる前記溶媒の割合が５質量％以上、７０質量％以下である請求項３又は４に記載のインク吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記第二のネガ型感光性レジストと、前記溶媒との溶解度パラメータ（ＳＰ値）の差の絶対値が３．０以下である請求項２から５のいずれか１項に記載のインク吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記溶媒の沸点が２２０℃以下である請求項２から６のいずれか１項に記載のインク吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記第二のネガ型感光性レジストが溶媒を含有し、前記第二のネガ型感光性レジスト上に塗布される溶媒の沸点が、前記第二のネガ型感光性レジストに含まれる溶媒の沸点以下の温度である請求項２から７のいずれか１項に記載のインク吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記第二のネガ型感光性レジストが溶媒を含有し、該溶媒が、前記第二のネガ型感光性レジスト上に塗布される溶媒と同一である請求項２から８のいずれか１項に記載のインク吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記基板上に前記第一のネガ型感光性レジストを塗布又は転写により形成する工程と、
前記第一のネガ型感光性レジストを選択的に露光して、インク流路パターンを潜像させる工程と、
前記第一のネガ型感光性レジスト上に前記第二のネガ型感光性レジストを加熱しながら塗布または転写し、前記第一のネガ型感光性レジストと前記第二のネガ型感光性レジストとを一部混合して前記相溶層を形成する工程と、
前記第二のネガ型感光性レジスト及び前記相溶層を選択的に一括露光してインク吐出口パターンを潜像させる工程と、
前記第一のネガ型感光性レジスト、前記第二のネガ型感光性レジスト及び前記相溶層を一括現像してインク流路及び前記インク吐出口を形成する工程と、を含む請求項１に記載のインク吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記第二のネガ型感光性レジストの露光に対する感度が、前記第一のネガ型感光性レジストの露光に対する感度よりも高い請求項１から１０のいずれか１項に記載のインク吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法で製造されるインク吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインク吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴を吐出する液滴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吐出ヘッドが挙げられる。インク吐出ヘッドは一般に、インクを吐出するためのインク吐出口と、インク吐出口と連通する液室およびインク流路と、液室に設けられたエネルギー発生部と、を具備する。
【０００３】
インク吐出ヘッドは、エネルギー発生部を駆動させることによってインク吐出口からインク滴を吐出させて記録を行う。このため、インク吐出口のサイズ及び形状がインク吐出性能に影響を与える。近年ではインク吐出ヘッドの微細化が進み、５ｐｌ以下のインクを吐出できる高精細インク吐出口がインク吐出ヘッドに搭載されている。
【０００４】
しかしながら、長期にわたってインクを吐出しない場合には、インク中の溶媒が蒸発し、インクが増粘又は固化し、微細なインク吐出口の内部に詰まる場合がある。そのため、粘度の高いインクを安定して吐出するためには、吐出時のインクの抵抗を低下させる必要がある。前記課題を解決する手段の一つとして、インク吐出口の形状を、インク吐出口側からインク吐出エネルギー発生素子側に向けて断面積が大きくなる形状（以下、テーパ形状と示す）にすることが知られている。
【０００５】
特許文献１には、テーパ形状のインク吐出口を有するインク吐出ヘッドの製造方法が開示されている。基板上に形成された液室及び流路壁型材の上に、ネガ型感光性レジストからなるノズル形成部材（以下、ノズルと示す）を塗布する。前記ノズルは２層構造を有し、下層に光吸収剤を添加することによって、露光時にテーパ形状の潜像を形成する。上層は、露光時のマスク寸法に対して一定となる潜像を形成できる感度を有する。前記２層を積層した後、一括露光及び現像を行うことによって、テーパ形状のインク吐出口を有するインク吐出ヘッドを得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３２０２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、テーパ形状のインク吐出口を形成するために下層のネガ型感光性レジストに光吸収剤を添加する必要がある。下層のネガ型感光性レジストは一方で基板との密着面になるため、露光量の不足によりノズルと基板との密着性が低下する課題がある。前記課題を解決するために全体の露光量を増加させると、高精細のインク吐出口の形成が困難となる。一方、基板との密着面のみを追加露光する場合には、工程が増加するため生産性が低下する。
【０００８】
本発明は、ノズルと基板との密着性を確保しつつ、テーパ形状のインク吐出口を容易に形成することのできるインク吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るインク吐出ヘッドの製造方法は、基板と、該基板上に設けられるインク吐出エネルギー発生素子と、該基板上に設けられるインク流路を形成する流路形成部材と、該インク吐出エネルギー発生素子と対向する位置にインク吐出口を有する吐出口形成部材と、を備えるインク吐出ヘッドの製造方法であって、
前記インク吐出口が、外部に開口する側に断面積が一定である部分と、該部分から前記インク吐出エネルギー発生素子側に向けて断面積が大きくなる部分とを有し、
基板上に流路形成部材となる第一のネガ型感光性レジストを形成する工程と、
前記第一のネガ型感光性レジスト上に吐出口形成部材となる第二のネガ型感光性レジストを形成する工程と、
前記第一のネガ型感光性レジストと前記第二のネガ型感光性レジストとを一部混合して相溶層を形成する工程と、
前記第二のネガ型感光性レジスト及び前記相溶層を一括露光し、現像することでインク吐出口を形成する工程と、を含む。
【００１０】
本発明に係るインク吐出ヘッドは、本発明に係るインク吐出ヘッドの製造方法で製造される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ノズルと基板との密着性を確保しつつ、テーパ形状のインク吐出口を容易に形成することのできるインク吐出ヘッドの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るインク吐出ヘッドの一例を示す断面図である。
【図２】本発明に係るインク吐出ヘッドの製造方法の一例を示す断面図である。
【図３】本発明に係るインク吐出ヘッドの一例を示す斜視図である。
【図４】本発明に係るインク吐出ヘッドの一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［インク吐出ヘッド］
図３は、本発明に係るインク吐出ヘッドの一例を示す斜視図である。図４は、図３のインク吐出ヘッドのＡ−Ａ断面図である。
【００１４】
図４に示されるように、インク吐出ヘッド２２は、基板１と、インク流路１５を形成する流路形成部材２１と、インク吐出口１４を有する吐出口形成部材２０とを備える。基板１はインク吐出エネルギー発生素子１０を備え、インク供給口１６が形成されている。吐出口形成部材２０の表面には撥水膜６が設けられている。インク吐出口１４は、開口の断面積が一定な部分と、該部分からインク吐出エネルギー発生素子１０側に向けて開口の断面積が大きくなる部分とを有する。流路形成部材２１により、インクを保持する液室１３と、インク流路１５とが形成されている。
【００１５】
［インク吐出ヘッドの製造方法］
本発明に係るインク吐出ヘッドの製造方法は、基板と、該基板上に設けられるインク吐出エネルギー発生素子と、該基板上に設けられインク流路を形成する流路形成部材と、該インク吐出エネルギー発生素子と対向する位置にインク吐出口を有する吐出口形成部材と、を備えるインク吐出ヘッドの製造方法であって、
前記インク吐出口が、外部に開口する側に断面積が一定である部分と、該部分から前記インク吐出エネルギー発生素子側に向けて断面積が大きくなる部分とを有し、
基板上に流路形成部材となる第一のネガ型感光性レジストを形成する工程と、
前記第一のネガ型感光性レジスト上に吐出口形成部材となる第二のネガ型感光性レジストを形成する工程と、
前記第一のネガ型感光性レジストと前記第二のネガ型感光性レジストとを一部混合して相溶層を形成する工程と、
前記第二のネガ型感光性レジスト及び前記相溶層を一括露光し、現像することでインク吐出口を形成する工程と、を含む。
【００１６】
本発明に係る方法によれば、基板と密着する流路形成部材となる第一のネガ型感光性レジストに光吸収剤を添加する必要がなく、適切な露光量で第一のネガ型感光性レジストを露光できる。このため、ノズルを構成する流路形成部材と基板との密着性が高く、テーパ形状のインク吐出口を有する信頼性の高いインク吐出ヘッドを得ることができる。
【００１７】
図１及び図２を用いて、本発明に係るインク吐出ヘッドの製造方法について説明する。図１及び図２は、図３に示されるインク吐出ヘッドのＢ−Ｂ断面図の一部（インク吐出口１４の部分）である。なお、本発明に係る方法はこれらに限定されない。
【００１８】
まず、図２（ａ）に示すように、インク吐出エネルギー発生素子１０および保護層５が形成されたシリコンからなる基板１上に、第一のネガ型感光性レジスト２を形成する。インク吐出エネルギー発生素子１０としては、電気熱変換素子、圧電素子等が挙げられる。保護層５の材料としては、ＳｉＯ２等を用いることができる。第一のネガ型感光性レジスト２としては化学増幅型レジストを用いることができる。第一のネガ型感光性レジスト２に含まれる樹脂成分としては、エポキシ樹脂、シリコン系高分子化合物、α−位に水素原子を有するビニル系高分子化合物等を用いることができる。この中でも、該樹脂成分としてはエポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、エポキシ化ポリブタジエン等のエポキシ化ゴム等が挙げられる。これらは一種以上を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。また、第一のネガ型感光性レジスト２は光酸発生剤を含むことができる。光酸発生剤としては、トリアリールスルホニウム塩、オニウム塩等を用いることができる。これらは一種以上を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。さらに、第一のネガ型感光性レジスト２は溶媒を含むことができる。該溶媒としては、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と示す）、γ−ブチロラクトン等を用いることができる。これらは一種以上を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。該溶媒の沸点は、１００℃以上、２５０℃以下であることが好ましい。なお、本発明における沸点は文献値である。また、該溶媒は、後述する第二のネガ型感光性レジスト３に含まれる溶媒、第二のネガ型感光性レジスト上に塗布される溶媒１２と同一であってもよい。
【００１９】
第一のネガ型感光性レジスト２に含まれる樹脂成分の割合としては、例えば１９．９質量％以上、７０．０質量％以下とすることができる。第一のネガ型感光性レジスト２に含まれる光酸発生剤の割合としては、例えば０．１質量％以上、２．５質量％以下とすることができる。第一のネガ型感光性レジスト２に含まれる溶媒の割合としては、例えば２９．９質量％以上、８０．０質量％以下とすることができる。
【００２０】
第一のネガ型感光性レジスト２の形成方法としては、ソルベントコート法、ドライフィルムを作製し基板上に転写する方法等が挙げられる。ソルベントコート法とは、レジスト溶液をスピンコーター、ロールコーター又はワイヤーバー等により基板上に塗布した後、溶媒を乾燥して除去し、レジスト層を形成する方法である。例えば、前記樹脂成分と、前記光酸発生剤と、前記溶媒とを含む溶液を基板１上にスピンコート法により塗布し、乾燥することにより、第一のネガ型感光性レジスト２を形成することができる。第一のネガ型感光性レジスト２の膜厚は特に限定されないが、例えば５μｍ以上、３０μｍ以下とすることができる。
【００２１】
第一のネガ型感光性レジスト２の溶解度パラメータ（ＳＰ値）は、５以上、１３以下であることが好ましい。なお、本発明においてＳＰ値は物性値から推算した値である。具体的には、溶解度パラメータδは、蒸発エンタルピーをΔＨ、モル体積をＶとおくと、δ＝√（ΔＨ−ＲＴ）／Ｖで定義されるため、各材料の物性値を文献から引用して推算できる。
【００２２】
次に、図２（ｂ）に示すように、マスクを介して第一のネガ型感光性レジスト２を選択的に露光してインク流路パターンを潜像させ、その後露光後ベーク（以下、ＰＥＢ（Ｐｏｓｔ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｂａｋｅ）と示す）を行う。これにより、第一のネガ型感光性レジスト（硬化部）２ａを形成する。露光には紫外線や電離放射線等を用いることができる。露光量は所望のパターンが形成できれば特に限定されないが、例えば３０００Ｊ／ｍ２以上、１００００Ｊ／ｍ２以下とすることができる。ＰＥＢの温度及び時間についても、所望のパターンが形成できれば特に限定されないが、例えば４０℃以上、１０５℃以下で３分以上、１５分以下行うことができる。
【００２３】
次に、図２（ｃ）に示すように、第一のネガ型感光性レジスト２上に、第二のネガ型感光性レジスト３を形成する。第二のネガ型感光性レジスト３としては化学増幅型レジストを用いることができる。第二のネガ型感光性レジスト３に含まれる樹脂成分としては、第一のネガ型感光性レジスト２に含まれる樹脂成分と同様のものを用いることができる。また、第二のネガ型感光性レジスト３は光酸発生剤を含むことができる。光酸発生剤としては、所望のパターンを形成できるものであれば特に限定されず、第一のネガ型感光性レジスト２に含まれる光酸発生剤と同様のものを用いることができる。さらに、第二のネガ型感光性レジスト３は溶媒を含むことができる。溶媒としては、ＰＧＭＥＡ、γ−ブチロラクトン等を用いることができる。これらは一種以上を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。該溶媒の沸点は、１００℃以上、２５０℃以下であることが好ましい。なお、該溶媒は、第一のネガ型感光性レジスト２に含まれる溶媒、後述する第二のネガ型感光性レジスト３上に塗布される溶媒１２と同一であってもよい。
【００２４】
第二のネガ型感光性レジスト３に含まれる樹脂成分の割合としては、例えば１９．９質量％以上、７０．０質量％以下とすることができる。第二のネガ型感光性レジスト３に含まれる光酸発生剤の割合としては、例えば０．１質量％以上、２．５質量％以下とすることができる。第二のネガ型感光性レジスト３に含まれる溶媒の割合としては、例えば２９．９質量％以上、８０．０質量％以下とすることができる。
【００２５】
本発明においては、後述する相溶層４の感度を調整する観点から、第二のネガ型感光性レジスト３の露光に対する感度が、第一のネガ型感光性レジスト２の露光に対する感度よりも高いことが好ましい。すなわち、第二のネガ型感光性レジスト３の方が、第一のネガ型感光性レジスト２よりも光酸発生剤を多く含むことが好ましい。
【００２６】
第二のネガ型感光性レジスト３の形成方法としては、ソルベントコート法、ドライフィルムを作製し基板上に転写する方法等が挙げられる。しかしながら、ソルベントコート法で塗布すると、第二のネガ型感光性レジスト３に含まれる溶媒が第一のネガ型感光性レジスト２を溶解してしまうなどの観点からドライフィルムを作製し基板上に転写する方法が好ましい。
【００２７】
第二のネガ型感光性レジスト３の膜厚は特に限定されないが、例えば３μｍ以上、６０μｍ以下とすることができる。
【００２８】
次に、図２（ｄ）に示すように、第二のネガ型感光性レジスト３上に溶媒１２を塗布する。溶媒１２としては、ＰＧＭＥＡ、γ−ブチロラクトン、トルエン、α−テルピネオール、酢酸エチル、アセトン等が挙げられる。これらは一種のみを用いてもよく、二種以上を併用してもよい。溶媒１２のＳＰ値は、５以上、１３以下であることが好ましい。なお、溶媒１２は、第一のネガ型感光性レジスト２に含まれる溶媒、第二のネガ型感光性レジスト３に含まれる溶媒と同一であってもよい。
【００２９】
第二のネガ型感光性レジスト３と、溶媒１２とのＳＰ値の差の絶対値は３．０以下であることが好ましい。該ＳＰ値の差の絶対値が３．０以下であることにより、溶媒１２が第一のネガ型感光性レジスト２まで浸透し、第一のネガ型感光性レジスト２と第二のネガ型感光性レジスト３とが一部混合されて相溶層４が形成されやすい。該ＳＰ値の差の絶対値は２．５以下がより好ましく、２．０以下がさらに好ましい。また、第一のネガ型感光性レジスト２と溶媒１２とのＳＰ値の差の絶対値は３．０以下が好ましい。
【００３０】
溶媒１２の沸点は２２０℃以下であることが好ましい。溶媒１２の沸点が２２０℃以下であることにより、溶媒１２が第二のネガ型感光性レジスト３に浸透してから溶媒１２が揮発するまでの時間を長くすることができる。このため、溶媒１２を十分に第二のネガ型感光性レジスト３および第一のネガ型感光性レジスト２に浸透させることができ、相溶層４を形成することができる。溶媒１２の沸点は５０℃以上、２００℃以下がより好ましく、７０℃以上、１５０℃以下がさらに好ましい。
【００３１】
また、溶媒１２の沸点は、第二のネガ型感光性レジスト３に含まれる溶媒の沸点以下であることが、相溶層４の膜厚制御の観点から好ましい。溶媒１２の沸点は、第二のネガ型感光性レジスト３に含まれる溶媒の沸点より１０℃以上低いことがより好ましく、３０℃以上低いことがさらに好ましい。
【００３２】
溶媒１２の塗布方法は特に限定されないが、例えばスリットコーターによる塗布方法、スピンコートによる塗布方法等が挙げられる。
【００３３】
溶媒１２のＳＰ値、溶媒１２の沸点、溶媒１２の塗布量、溶媒１２の塗布後から乾燥を行うまでの時間、および乾燥条件等によって相溶層４の膜厚が変化する。溶媒１２の塗布量としては、１μｍ２あたり１．０×１０−９ｍｌ以上、６．０×１０−９ｍｌ以下とすることができる。溶媒１２の塗布後から乾燥を行うまでの時間としては、１５〜６０秒とすることができる。溶媒１２を乾燥する温度としては、４０℃以上、９０℃以下とすることができる。溶媒１２を乾燥する時間としては、３分以上、１５分以下とすることができる。
【００３４】
溶媒１２が第二のネガ型感光性レジスト３および第一のネガ型感光性レジスト２に浸透することにより、図２（ｅ）に示すように、第一のネガ型感光性レジスト２と第二のネガ型感光性レジスト３とが一部混合されて相溶層４が形成される。相溶層４の膜厚Ｃとしては、テーパ形状のインク吐出口を容易に形成できる観点から、０．５μｍ以上、３０．０μｍ以下が好ましく、３．０μｍ以上、１０．０μｍ以下がより好ましい。
【００３５】
溶媒１２はそのまま第二のネガ型感光性レジスト３上に塗布してもよいが、溶媒１２を含む第三の材料を塗布してもよい。第三の材料は撥水性を有することが好ましい。これにより、相溶層４を形成すると同時に、第二のネガ型感光性レジスト３上に撥水膜を形成することができる。また、該撥水膜の撥水性は、溶媒１２を含まない第三の材料を塗布することで形成した撥水膜の撥水性と同等である。第三の材料に含まれる撥水剤としては、フッ素系の撥水剤、シリコン系の撥水剤等を用いることができる。これらは一種のみを用いてもよく、二種以上を併用してもよい。撥水膜の膜厚は、０．１μｍ以上、１．０μｍ以下であることが好ましい。
【００３６】
第三の材料に含まれる溶媒１２の割合は、５質量％以上、７０質量以下であることが好ましい。該割合が５質量％以上であることにより、溶媒１２が浸透して相溶層４が形成されやすい。また、該割合が７０質量％以下であることにより、その形状を維持してテーパ形状のインク吐出口を形成することができる。該割合は２０質量％以上、６０質量％以下であることがより好ましく、３０質量％以上、５０質量％以下であることがさらに好ましい。
【００３７】
尚、相溶層４の形成方法は、溶媒１２の浸透による方法に限られるものではない。例えば、熱によって相溶層４を形成することもできる。第二のネガ型感光性レジスト３を第一のネガ型感光性レジスト２上に形成する際に加熱する。加熱温度を、第一のネガ型感光性レジスト２及び第二のネガ型感光性レジスト３を十分に軟化させる温度とする。具体的には、レジストに一般的なエポキシ樹脂を用いた場合、該温度は、３０℃以上であることが好ましく、５０℃以上であることがより好ましい。また、該温度は１８０℃以下であることが好ましく、１２０℃以下であることがより好ましい。このように、第二のネガ型感光性レジスト３を第一のネガ型感光性レジスト２上に形成する際に加熱することで、第一のネガ型感光性レジスト２及び第二のネガ型感光性レジスト３を軟化させ、必要に応じて圧力を加えることによって２つのレジストが混合し、相溶層４が形成される。
【００３８】
また、相溶層４の形成方法として、レジストに含有される残留溶媒を利用する方法も挙げられる。具体的には、図２（ｃ）に示される工程において、第二のネガ型感光性レジスト３を転写する前の第一のネガ型感光性レジスト２及び第二のネガ型感光性レジスト３に含まれる残留溶媒量を、５質量％以上２０質量％以下とすることが好ましい。ここでいう残留溶媒量とは、レジスト内に含まれる溶媒の、レジスト全体に対する質量％のことを意味する。残留溶媒量の調整は、例えば乾燥条件の調整によって行うことができる。このようにレジストに残留溶媒が十分に残った状態で転写を行うことで、溶媒を塗布しなくとも第一のネガ型感光性レジスト２及び第二のネガ型感光性レジスト３が混合し、相溶層４が形成される。
【００３９】
以上のようにして相溶層４を形成後、図２（ｆ）に示すように、マスクを介して第二のネガ型感光性レジスト３及び相溶層４を選択的に一括露光してインク吐出口パターンを潜像させ、その後ＰＥＢを行う。溶媒１２を含む第三の材料を塗布した場合には、第三の材料も一括露光する。露光条件及びＰＥＢ条件は、所望のインク吐出口パターンが形成できれば特に制限されるものではない。相溶層４が第二のネガ型感光性レジスト３よりも低い感度を有することで、適切な露光条件で露光を行うことにより、後の現像においてテーパ形状のインク吐出口が形成される。露光には、例えば紫外線や電離放射線等を用いることができる。露光量は、例えば４００Ｊ／ｍ２以上、２０００Ｊ／ｍ２以下とすることができる。ＰＥＢの温度及び時間については、例えば７０℃以上、１０５℃以下で３分以上、１０分以下行うことができる。
【００４０】
次に、図２（ｇ）に示すように、第一のネガ型感光性レジスト２、第二のネガ型感光性レジスト３及び相溶層４を一括現像してインク流路及びインク吐出口を形成する。溶媒１２を含む第三の材料を塗布した場合には、第三の材料も一括現像する。現像はＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）等を用いて行うことができる。これにより、外部に開口する側に断面積が一定である部分と、該部分から前記インク吐出エネルギー発生素子側に向けて断面積が大きくなる部分とを有するテーパ形状のインク吐出口が形成される。また、流路形成部材と基板との密着性も良好である。インク吐出口のテーパ角は３°以上、３０°以下であることが好ましい。
【００４１】
次に、基板１にインク供給口を形成し、基板１をダイシングソー等により切断分離してチップ化する。その後、インク吐出エネルギー発生素子１０を駆動させるための電気的接合を行う。さらに、インク供給のためのチップタンク部材を接続して、インク吐出ヘッドが完成する。
【００４２】
本発明に係る方法では、第二のネガ型感光性レジスト３上に溶媒１２を塗布することにより、溶媒１２が第一のネガ型感光性レジスト２まで浸透し、二層間で相溶層４が形成される。また、熱により、又はレジストに含まれる残留溶媒により相溶層４を形成してもよい。この相溶層４が第二のネガ型感光性レジスト３よりも低感度であることを利用して、テーパ形状のインク吐出口を有する吐出口形成部材を、流路形成部材と基板１との密着性を低下させることなく形成することができる。
【００４３】
また、本発明に係る方法によって形成されるインク吐出ヘッドは、インク吐出時の前方抵抗が低減されるため、高い粘度のインクでも安定して吐出することができる。
【実施例】
【００４４】
［実施例１］
図２を用いて、実施例１に係るインク吐出ヘッドの製造方法を説明する。図２（ａ）〜（ｇ）は本実施例に係るインク吐出ヘッドの製造方法を示す断面図である。
【００４５】
まず、図２（ａ）に示すように、基板１上に第一のネガ型感光性レジスト２（以下、レジスト２と示す）を形成した。基板１にはシリコン基板を用いた。基板１には、電気熱変換素子であるインク吐出エネルギー発生素子１０と、ＳｉＯ２を含む保護層５とが設けられている。レジスト２は、エポキシ樹脂（商品名：ＳＵ−８、日本化薬製）からなる樹脂成分と、ＰＧＭＥＡからなる溶媒と、トリアリールスルホニウム塩からなる光酸発生剤と、アミン化合物からなる酸失活剤とを含む溶液をスピンコート法により塗布し、乾燥して形成した。レジスト２の膜厚は８μｍであった。レジスト２に含まれる樹脂成分の割合は６０質量％、光酸発生剤の割合は０．７５質量％、酸失活剤の割合は０．２５質量％、溶媒の割合は３９質量％であった。即ち、レジスト２の残留溶媒量は３９質量％である。また、レジスト２の軟化点は約７０℃であった。
【００４６】
次に、図２（ｂ）に示すように、マスク１１を介してレジスト２に対してインク流路パターンを選択的に露光し、その後ＰＥＢ（Ｐｏｓｔ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｂａｋｅ）を行った。露光には紫外線を用いた。露光量は１００００（Ｊ／ｍ２）とした。ＰＥＢは６０℃で１０分間行った。
【００４７】
次に、図２（ｃ）に示すように、レジスト２上に第二のネガ型感光性レジスト３（以下レジスト３と示す）を形成した。レジスト３は、エポキシ樹脂（前記レジスト２と同じ）からなる樹脂成分と、ＰＧＭＥＡからなる溶媒と、トリアリールスルホニウム塩からなる光酸発生剤とを含むレジストをドライフィルムとしたものである。ドライフィルムにする前のレジストに含まれる樹脂成分の割合は５０質量％、溶媒の割合は４９質量％、光酸発生剤の割合は１質量％であった。このレジストを乾燥させてドライフィルムとした。レジスト３の溶媒量、即ち残留溶媒量は０．１質量％であった。また、レジスト３の軟化点は約７０℃であった。レジスト３はラミネートによるドライフィルム転写により形成した。転写温度は５５℃、転写時間は１分とした。レジスト３の膜厚は８μｍであった。なお、本実施例ではレジスト２を低感度とし、レジスト３を高感度として相溶層の感度を調整するため、レジスト３の感度をレジスト２の感度よりも高くした。すなわち、レジスト２よりもレジスト３の方が光酸発生剤を多量に含むようにした。また、レジスト３のＳＰ値は９．７〜１０．９であった。
【００４８】
次に、図２（ｄ）に示すように、レジスト３上に溶媒１２を塗布した。溶媒１２としてはＰＧＭＥＡを用いた。溶媒１２をスリットコーターにより塗布した。溶媒１２の塗布条件としては、１μｍ２あたり３．０×１０−９ｍｌの溶媒１２を塗布した。溶媒１２の塗布後から乾燥を行うまでの時間は４０秒であった。溶媒１２の乾燥は、６０℃で１０分間行った。
【００４９】
レジスト３と溶媒１２とのＳＰ値の差の絶対値は３．０以下であるため、溶媒１２はレジスト３に十分に浸透した。その結果、図２（ｅ）に示す膜厚Ｃが３μｍである相溶層４が形成された。
【００５０】
次に、図２（ｆ）に示すように、マスクを介してレジスト３及び相溶層４に対して吐出口パターンを選択的に一括露光し、その後ＰＥＢを行った。露光には紫外線を用いた。露光量は１０００（Ｊ／ｍ２）とした。ＰＥＢは１０５℃で１０分間行った。
【００５１】
次に、図２（ｇ）に示すように、レジスト２、レジスト３及び相溶層４を一括現像した。現像はＰＧＭＥＡを用いて行った。これにより、外部に開口する側に断面積が一定である部分と、該部分から前記インク吐出エネルギー発生素子側に向けて断面積が大きくなる部分とを有するインク吐出口が形成された。インク吐出口のテーパ角は１５°であった。
【００５２】
次に、基板１にインク供給口を形成後、基板１をダイシングソーにより切断分離してチップ化し、インク吐出エネルギー発生素子１０を駆動させるための電気的接合を行った。その後、インク供給のためのチップタンク部材を接続して、インク吐出ヘッドを完成させた。
【００５３】
［実施例２］
溶媒１２として、ＰＧＭＥＡを用いる代わりにアセトンを用いた以外は実施例１と同様にインク吐出ヘッドを製造した。相溶層４の膜厚Ｃは２．２μｍであり、テーパ角が１０°のテーパ形状のインク吐出口が形成された。
【００５４】
なお、アセトンのＳＰ値は１０．０であり、ＳＰ値が８．７のＰＧＭＥＡよりも溶解性が高い。一方、アセトンの沸点は５６．５℃と低く、飽和蒸気圧も２０℃で２４．７ｋＰａと高い。このため、アセトンは、沸点が１４６℃、飽和蒸気圧が２０℃で３．８ｋＰａのＰＧＭＥＡと比較して、低温でも揮発しやすい。アセトンは溶解性が高いものの、レジスト３に浸透してから揮発するまでの時間が短いため、十分に浸透する前に揮発してしまい、相溶層４の膜厚ＣはＰＧＭＥＡを用いた実施例１と比較して薄くなった。
【００５５】
［実施例３］
実施例１と同様に、図２（ａ）〜（ｃ）に示される工程を行った。
【００５６】
次に、レジスト３上に溶媒を含む第三の材料を塗布した。第三の材料にはフッ素系の撥水剤を用いた。溶媒としてはＰＧＭＥＡを用いた。第三の材料に含まれる溶媒の割合は５０質量％とした。第三の材料をスリットコーターにより塗布した。第三の材料の塗布量は、形成される撥水膜６の膜厚が１μｍ未満になる塗布量とした。第三の材料の塗布後から乾燥を行うまでの時間は４０秒であった。溶媒１２の乾燥は、６０℃で１０分間行った。形成された撥水膜６の膜厚は０．８μｍであった。
【００５７】
その後は実施例１と同様に行い、インク吐出ヘッドを製造した。相溶層４の膜厚Ｃは３μｍであり、テーパ角が１５°のテーパ形状のインク吐出口が形成された。
【００５８】
溶媒を添加せずに撥水剤を塗布した場合と比較しても、撥水膜６の撥水性は低下しなかった。また、膜厚Ｃが３μｍである相溶層４が得られた。このように、溶媒１２を第三の材料に添加しても、撥水膜６の撥水性を低下させることなく相溶層４を形成できることがわかった。
【００５９】
［実施例４］
実施例１と同様に、図２（ａ）〜（ｃ）に示される工程を行った。
【００６０】
次に、レジスト３上に溶媒を含む第三の材料を塗布した。第三の材料には、溶媒としてＰＧＭＥＡが含まれる他に、固形分としてエポキシ樹脂（レジスト３に含まれる樹脂と同じ樹脂）と、光酸発生剤（トリアリールスルホニウム塩）が含まれる。第三の材料に含まれる溶媒の割合は５０質量％とした。第三の材料をスリットコーターにより塗布した。第三の材料の塗布量は、形成される膜厚が１μｍ未満になる塗布量とした。第三の材料の塗布後から乾燥を行うまでの時間は４０秒であった。第三の材料の乾燥は、６０℃で１０分間行った。形成された膜厚は１．０μｍであった。
【００６１】
その後は実施例１と同様に行い、インク吐出ヘッドを製造した。相溶層４の膜厚Ｃは３μｍであり、テーパ角が１５°のテーパ形状のインク吐出口が形成された。
【００６２】
本実施例では上記に加えて、第三の材料とレジスト３との間にも相溶層が形成されるため、吐出口形成部材および流路形成部材によって形成される吐出口パターンや、応力緩和パターンおよびノズル部端部のノズル表面側の角部を丸めることができる。角部を丸めることによって、ワイピング機構が駆動した時に角部がワイピング機構と接触することを防ぐことができるため、ノズルの信頼性を向上させることができる。
【００６３】
このように、溶媒に樹脂と光酸発生剤を添加することによって、相溶層４を形成するとともに、角部を丸めてワイピング機構との接触を防止することのできる、信頼性の高いノズルを形成することができた。
【００６４】
［実施例５］
実施例１と同様に、図２（ａ）〜（ｂ）に示される工程を行った。
【００６５】
次に、図２（ｃ）に示すように、レジスト２上にレジスト３を形成した。レジスト３としては、実施例１と同じ材料を用いた。レジスト３はラミネートによるドライフィルム転写により形成したが、転写温度を８５℃とした。転写時間は実施例１と同様に１分とした。
【００６６】
本実施例においては、図２（ｄ）の溶媒１２の塗布工程は行わなかったが、図２（ｅ）に示す膜厚Ｃが３μｍである相溶層４が形成された。その後は実施例１と同様にして、インク吐出ヘッドを完成させた。得られたインクジェット記録ヘッドは、外部に開口する側に断面積が一定である部分と、該部分から前記インク吐出エネルギー発生素子側に向けて断面積が大きくなる部分とを有するインク吐出口を有するものであった。また、インク吐出口のテーパ角は１５°であった。
【００６７】
［実施例６］
本実施例では、レジスト２の残留溶媒量を６．０質量％、レジスト３の残留溶媒量を８．０質量％とした。また、溶媒１２の塗布工程は行わなかった。これ以外は、実施例１と同様にしてインク吐出ヘッドを完成させた。本実施例においては、図２（ｅ）に示す膜厚Ｃが１μｍである相溶層４が形成された。得られたインクジェット記録ヘッドは、外部に開口する側に断面積が一定である部分と、該部分から前記インク吐出エネルギー発生素子側に向けて断面積が大きくなる部分とを有するインク吐出口を有するものであった。また、インク吐出口のテーパ角は３°であった。
【００６８】
［比較例１］
レジスト３としてＳＰ値が９．６であるエポキシ樹脂を含有するドライフィルムレジストを用いた。また、溶媒１２としてＳＰ値が１２．７であるエタノールを用いた。これら以外は実施例１と同様にインク吐出ヘッドを製造した。本比較例では溶媒１２がレジスト３に浸透しなかったため、相溶層４は形成されなかった。
【００６９】
［比較例２］
第三の材料に含まれる溶媒の割合を３質量％とした以外は実施例３と同様にインク吐出ヘッドを製造した。本比較例では第三の材料に含まれる溶媒の割合が低いため、相溶層４は形成されなかった。
【００７０】
［実施例７］
第三の材料に含まれる溶媒の割合を５質量％とした以外は実施例３と同様にインク吐出ヘッドを製造した。本実施例では、膜厚Ｃが０．５μｍの相溶層４が形成され、テーパ角が３°のテーパ形状のインク吐出口を形成することができた。
【００７１】
［実施例８］
第三の材料に含まれる溶媒の割合を７０質量％とした以外は実施例３と同様にインク吐出ヘッドを製造した。本実施例では、膜厚Ｃが４．０μｍの相溶層４が形成され、テーパ角が２０°のテーパ形状のインク吐出口を形成することができた。
【００７２】
［比較例３］
第三の材料に含まれる溶媒の割合を７５質量％とした以外は実施例３と同様にインク吐出ヘッドを製造した。本比較例では第三の材料に含まれる溶媒の割合が高いため、インク吐出口の形状が崩れ、テーパ形状のインク吐出口を形成することができなかった。
【符号の説明】
【００７３】
１    基板
２    第一のネガ型感光性レジスト
２ａ  第一のネガ型感光性レジスト（硬化部）
３    第二のネガ型感光性レジスト
３ａ  第二のネガ型感光性レジスト（硬化部）
４    相溶層
４ａ  相溶層（硬化部）
５    保護層
６    撥水膜
１０  インク吐出エネルギー発生素子
１１  マスク
１２  溶媒
１３  液室
１４  インク吐出口
１５  インク流路
１６  インク供給口
２０  吐出口形成部材
２１  流路形成部材
２２  インク吐出ヘッド
【図１】
2014121873.tif 000003
【図２】
2014121873.tif 000004
【図３】
2014121873.tif 000005
【図４】
2014121873.tif 000006