(57)【要約】【課題】  凹部を有する基板にドライフィルムを貼り付け、ドライフィルムを露光して流路開口を形成する場合に、良好な形状の流路開口を形成し、かつ基板とドライフィルムとの密着性の低下を抑制すること。【解決手段】  基板を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、凹部を有する基板を用意する工程と、前記凹部を覆うようにネガ型感光性樹脂を含有するドライフィルムを貼り付ける工程と、前記ドライフィルムを、前記凹部上の領域の一部を非露光部として露光し、さらに現像することで、前記ドライフィルムの前記凹部上の領域の一部に液体の流路開口を形成する工程と、を有し、前記凹部の底面は、前記底面の中央部から端部に向かって前記凹部の深さが深くなるように傾斜する傾斜面を有することを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
凹部を有する基板を用意する工程と、
前記凹部を覆うようにネガ型感光性樹脂を含有するドライフィルムを貼り付ける工程と、
前記ドライフィルムを、前記凹部上の領域の一部を非露光部として露光し、さらに現像することで、前記ドライフィルムの前記凹部上の領域の一部に液体の流路開口を形成する工程と、
を有し、
前記凹部の底面は、前記底面の中央部から端部に向かって前記凹部の深さが深くなるように傾斜する傾斜面を有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】
前記傾斜面はグラデーションマスクを用いて前記基板をエッチングすることで形成する請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記エッチングはドライエッチングである請求項２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記凹部の底面には、前記底面から前記基板の表面まで貫通する独立供給口が設けられている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記凹部の端部から前記独立供給口までの距離をＡ、前記凹部の底面のうち頂点までの深さをＢ、前記底面の傾斜面と前記基板の表面とがなす角度をＣとしたとき、
ｔａｎＣ＞Ａ／Ｂ
を満たす請求項４に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記底面の傾斜面と前記基板の表面とがなす角度は２度以上２０度以下である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記ドライフィルムを露光する際の露光量は１０００ｍＪ／ｃｍ２以上である請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記傾斜面は、前記凹部の底面の短手方向に傾斜している請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記傾斜面は、前記凹部の底面の長手方向に傾斜している請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記傾斜面は、前記凹部の底面の短手方向及び長手方向に傾斜している請求項１乃至７のいずれか１項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】
インクジェット記録装置等に用いられる、液体を吐出する液体吐出ヘッドは、一般的に記録素子基板と、電気配線基板とを有する。記録素子基板には、液体を吐出する為のエネルギー発生素子と、エネルギー発生素子へ電気信号を送る電気信号入力端子が設けられている。電気信号入力端子を介して、記録素子基板と電気配線基板とを電気的に接合するとともに、電気配線基板に設けた端子とキャリッジに設けたコンタクトピンを電気的に接続している。記録素子基板は、エネルギー発生素子上を通って吐出口に連通する流路を備えた流路部材をさらに有する。また、流路に液体を供給する為の共通液室及び供給口が設けられていることがある。
【０００３】
特許文献１には、高密度の吐出口が設けられた液体吐出ヘッドにおいて、インク供給導管と液体吐出ヘッドとの間に、流路マニホールドをレーザーで加工したポリマーフィルムをピッチ変換用に設けることが記載されている。また、ポリマーフィルムで形成された流路部材を経由して共通液室、供給口へとインクが供給される構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００８−５２６５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のように、流路開口をレーザーで加工したポリマーフィルムを用いる場合、加工精度の点から、流路開口の高精度化、高密度化が難しくなる。そこで、基板の裏面側に形成された共通液室上に、感光性のドライフィルムを貼り付け、貼り付けたドライフィルムに露光及び現像を行う所謂フォトリソグラフィーの手法で、流路開口を形成する方法が考えられる。
【０００６】
しかしながら、本発明者らの検討によれば、ドライフィルムへの露光時に共通液室の底面からの乱反射の影響によって、流路開口の形状が変化することが分かった。この対策として、露光時の露光量を低くすることが考えられる。但し、露光量を低くした場合には、ドライフィルムと基板との密着性が低くなりやすいという課題がある。
【０００７】
従って本発明は、共通液室のような凹部を有する基板にドライフィルムを貼り付け、ドライフィルムを露光して流路開口を形成する場合に、良好な形状の流路開口を形成し、かつ基板とドライフィルムとの密着性の低下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】
【０００８】
上記課題を解決する本発明は、基板を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、凹部を有する基板を用意する工程と、前記凹部を覆うようにネガ型感光性樹脂を含有するドライフィルムを貼り付ける工程と、前記ドライフィルムを、前記凹部上の領域の一部を非露光部として露光し、さらに現像することで、前記ドライフィルムの前記凹部上の領域の一部に液体の流路開口を形成する工程と、を有し、前記凹部の底面は、前記底面の中央部から端部に向かって前記凹部の深さが深くなるように傾斜する傾斜面を有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】
【０００９】
本発明によれば、凹部を有する基板にドライフィルムを貼り付け、ドライフィルムを露光して流路開口を形成する場合に、良好な形状の流路開口を形成し、かつ基板とドライフィルムとの密着性の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】液体吐出ヘッドの斜視図である。
【図２】液体吐出ヘッドの断面図である。
【図３】液体吐出ヘッドの製造方法を示す図である。
【図４】液体吐出ヘッドの製造方法を示す図である。
【図５】液体吐出ヘッドの製造方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法で製造する液体吐出ヘッドの一例を示す。図１は、液体吐出ヘッドの記録素子基板を拡大して示した斜視図であり、基板１と、基板１の表面上に液体の流路４を形成する流路部材１５とが設けられている。流路部材１５には、さらに液体を吐出する吐出口５が形成されている。基板１の表面上にはエネルギー発生素子２があり、吐出口５はエネルギー発生素子２の上方に開口している。
【００１２】
基板１には、共通液室３と、エネルギー発生素子２に対応して個々に独立した独立供給口６とが設けられている。図１では、共通液室３と独立供給口６とで供給口を形成しているが、１つの供給口で供給口が形成されていてもよい。基板の裏面には、流路開口７ａを有する流路開口部材７が設けられている。液体は、流路開口部材７の流路開口７ａを通り、供給口から流路へと供給され、エネルギー発生素子２によってエネルギーを与えられ、吐出口５から吐出される。吐出された液体は紙等の記録媒体に着弾し、これによって画像や文字の記録が行われる。
【００１３】
図２は、図１に示す液体吐出ヘッドの断面図である。図２（ａ）に示すように、共通液室（凹部）３の底面８は、底面の中央部から端部に向かって凹部の深さが深くなるように傾斜する傾斜面を有する。図２（ｂ）、（ｃ）においても、形状は異なるものの、いずれも底面の中央部から端部に向かって凹部の深さが深くなるように傾斜する傾斜面が設けられている。
【００１４】
次に、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法を、図３を用いて説明する。
【００１５】
まず、図３（ａ）に示すように、エネルギー発生素子２を有する基板１を用意する。基板１は、例えばシリコンの単結晶で形成する。エネルギー発生素子２としては発熱抵抗体や圧電体が挙げられる。
【００１６】
次に、図３（ｂ）に示すように、基板１を反対側に向け、凹部形成用マスク９と表面保護膜１０とを設ける。凹部形成用マスク９及び表面保護膜１０は、例えば樹脂で形成することができる。凹部形成用マスク９は、図３（ｂ）に示すように、後で形成する凹部の傾斜面に対応するように、開口内に斜面面を有するグラデーションマスクとする。この傾斜面は、例えばグラデーションマスクを用いて、凹部形成用マスク９となる材料を露光、現像したり、或いはドライエッチングしたりすることによって形成する。傾斜面の幅は、後で形成する流路開口部材７の流路開口の幅以上の長さとすることが好ましい。
【００１７】
次に、図３（ｃ）に示すように、凹部形成用マスク９をマスクとして、ドライエッチングによって凹部３を形成する。形成した凹部３の底面８には、グラデーションマスクに対応した傾斜面ができる。即ち、凹部３の底面８は、底面８の中央部から端部に向かって凹部３の深さが深くなるように傾斜する傾斜面を有している。この傾斜面は、直線状ではなく、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように曲線状に傾斜する面であってもよい。傾斜面は、等方性のドライエッチングでも形成できるし、レーザーを用いて端部を深く掘り、中央部を浅く掘った後にウェットエッチングを行うことでも形成できる。
【００１８】
次に、図３（ｄ）に示すように、凹部形成用マスク９及び表面保護膜１０を除去液等で除去する。図３（ｄ´）は、底面８を上方から見た様子を示す図である。傾斜面は、凹部３の底面の短手方向に傾斜している。
【００１９】
次に、図３（ｅ）に示すように、保護フィルム１２及び独立供給口形成用マスク１３を形成する。保護フィルム１２は、例えば基板１にバックグラインド用テープを貼り付けることによって形成する。独立供給口形成用マスク１３は、樹脂等で形成することができる。
【００２０】
次に、図３（ｆ）に示すように、独立供給口形成用マスク１３を用いてドライエッチングを行うことで、基板１に独立供給口６を形成する。独立供給口６は、共通液室である凹部３と連通させる。また、独立供給口６は底面８から基板１の表面までを貫通している。
【００２１】
次に、図３（ｇ）に示すように、保護フィルム１２及び独立供給口形成用マスク１３を除去する。
【００２２】
次に、図３（ｈ）に示すように、基板１の表面上にドライフィルムを貼り付け、露光によって流路４となる領域を潜像させる。さらに、図３（ｉ）に示すように、このドライフィルムの上に別のドライフィルムを貼り付け、露光によって吐出口５となる領域を潜像させる。これらドライフィルムは、ネガ型感光性樹脂のフィルムであることが好ましい。２層のドライフィルムを合わせて、流路部材１５とする。
【００２３】
次に、図３（ｊ）に示すように、流路部材１５上に保護フィルム１２を貼り付け、基板１の裏面側に、流路開口部材となるドライフィルム７を貼り付ける。ドライフィルム７は支持体１４に支持されている。ドライフィルム７はネガ型感光性樹脂を含有するドライフィルムであり、凹部３を覆うように貼り付ける。支持体１４としては、例えばＰＥＴ、ポリイミド、炭化水素系フィルムが用いられる。
【００２４】
次に、図３（ｋ）に示すように、支持体１４を剥離し、マスクを用いてドライフィルム７を露光し、ドライフィルム７に流路開口を形成する。ドライフィルムの凹部上の領域の一部は、マスクで隠すことによって非露光部とする。この非露光部が、液体の流路開口となる。また、この露光によって、ドライフィルム７と基板１との密着性が高まる。密着性の点から、露光量は１０００ｍＪ／ｃｍ２以上とすることが好ましい。
【００２５】
この露光の際、ドライフィルム７の非露光部が、凹部３の底面８からの反射光が斜めに反射される等して露光されてしまうことがある。但し、本発明では、凹部３の底面８に、底面８の中央部から端部に向かって凹部３の深さが深くなるように傾斜する傾斜面が形成されている。この為、凹部３内に入って底面８で反射される光は、傾斜面によってドライフィルム７の非露光部から遠ざかる方向に反射される。即ち、ドライフィルム７の流路開口となる非露光部には、反射光が照射されにくくなり、流路開口の形状が安定化しやすくなる。よって、ドライフィルム７と基板１との密着性を向上させる為に露光量を高くしたとしても、流路開口の形状が安定化する。
【００２６】
本発明の効果をより良好に発現する為には、図２（ａ）に示すように、凹部３の端部から独立供給口６までの距離をＡ、凹部３の底面のうち頂点までの深さをＢとしたとき、底面８の傾斜面と基板１の表面とがなす角度Ｃが
ｔａｎＣ＞Ａ／Ｂ
を満たすことが好ましい。また、底面８の傾斜面と基板１の表面とがなす角度Ｃは２度以上２０度以下であることが好ましい。
【００２７】
次に加熱を行い、さらにドライフィルム７及び流路部材１５の現像を行う。最後に加熱を行い、図３（ｌ）に示すように、液体吐出ヘッドが製造される。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例を用いて、本発明をより具体的に説明する。
【００２９】
（実施例１）
図３（ａ）に示すように、厚さ６００μｍのシリコン単結晶の基板１を用意した。基板１の表面上には、ＴａＳｉＮで形成されたエネルギー発生素子２が設けられている。
【００３０】
次に、図３（ｂ）に示すように、基板１を反対側に向け、凹部形成用マスク９と表面保護膜１０とを設けた。凹部形成用マスク９及び表面保護膜１０は、ポジ型感光性樹脂で形成した。凹部形成用マスク９の厚みは２０μｍであり、図３（ｂ）に示すように、後で形成する凹部の傾斜面に対応するように開口内に傾斜面を有するグラデーションマスクとした。グラデーションマスクの傾斜面の短手方向の幅は２００μｍとした。
【００３１】
次に、図３（ｃ）に示すように、凹部形成用マスク９をマスクとして、ドライエッチングによって凹部３を形成した。凹部３の深さ（底面のうち最も深い部分の深さ）は４５０μｍ、凹部３の底面のうち頂点の深さは４３０μｍとした。形成した凹部３の底面８には、グラデーションマスクに対応した傾斜面ができた。傾斜面の基板１の表面との間の角度は１２度であった。
【００３２】
次に、図３（ｄ）に示すように、凹部形成用マスク９及び表面保護膜１０を除去した。図３（ｄ´）は、底面８を上方から見た様子を示す図である。傾斜面は、凹部３の底面の短手方向に傾斜している。
【００３３】
次に、図３（ｅ）に示すように、保護フィルム１２及び独立供給口形成用マスク１３を形成した。保護フィルム１２は、バックグラインド用テープを貼り付けることによって形成した。独立供給口形成用マスク１３は、ポジ型感光性樹脂で形成した。
【００３４】
次に、図３（ｆ）に示すように、独立供給口形成用マスク１３を用いてドライエッチングを行うことで、基板１に独立供給口６を形成した。独立供給口６の深さは１５０μｍとし、共通液室である凹部３と連通させた。また、凹部３の端部から独立供給口６までの距離は４０μｍとした。
【００３５】
ここで、凹部３の端部から独立供給口６までの距離をＡ、凹部３の底面のうち頂点までの深さをＢ、底面８の傾斜面と基板１の表面とがなす角度をＣとすると
ｔａｎＣ＝０．２１、Ａ／Ｂ＝０．０９、ｔａｎＣ＞Ａ／Ｂ
となった。
【００３６】
次に、図３（ｇ）に示すように、保護フィルム１２及び独立供給口形成用マスク１３を除去した。
【００３７】
次に、図３（ｈ）に示すように、基板１の表面上にドライフィルムを貼り付け、露光によって流路４となる領域を潜像させた。さらに、図３（ｉ）に示すように、このドライフィルムの上に別のドライフィルムを貼り付け、露光によって吐出口５となる領域を潜像させた。これらドライフィルムは、ネガ型感光性樹脂のフィルムとし、２層のドライフィルムを合わせて、流路部材１５とした。
【００３８】
次に、図３（ｊ）に示すように、流路部材１５上に保護フィルム１２を貼り付け、基板１の裏面側に、流路開口部材となるドライフィルム７を貼り付けた。ドライフィルム７はＰＥＴからなる支持体１４に支持されている。ドライフィルム７は、光酸発生剤を含んだ化学増幅型のネガ型感光性樹脂を含有するドライフィルムであり、凹部３を覆うように貼り付けた。
【００３９】
次に、図３（ｋ）に示すように、支持体１４を剥離し、マスクを用いてドライフィルム７を１０００ｍＪ／ｃｍ２の露光量で露光し、ドライフィルム７に流路開口を形成した。ドライフィルムの凹部上の領域の一部はマスクで隠すことによって非露光部とし、この非露光部が液体の流路開口とした。流路開口の、流路開口部材７の短手方向の開口幅は１８０μｍとした。
【００４０】
さらに、９０℃で５分間の加熱を行い、続いてドライフィルム７及び流路部材１５の現像を行った。最後に再度加熱を行い、図３（ｌ）に示すように、液体吐出ヘッドを製造した。製造された液体吐出ヘッドは、流路開口部材７の流路開口幅が安定していた。また流路開口部材７と基板１との密着性は良好であった。
【００４１】
（比較例１）
グラデーションマスクを用いず、凹部の底面に傾斜面を形成しなかった。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。比較例１の液体吐出ヘッドでは、流路開口部材７の流路開口幅が安定せず、流路開口幅の一部が狭くなっていた。
【００４２】
（比較例２）
グラデーションマスクを用いず、凹部の底面に傾斜面を形成しなかった。また、ドライフィルム７の露光量を５００ｍＪ／ｃｍ２とした。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。比較例２の液体吐出ヘッドでは、流路開口部材７と基板１との密着性が低く、剥がれが生じている箇所があった。
【００４３】
（実施例２）
実施例２では凹部３の底面の長手方向に傾斜する傾斜面を設けた。具体的には、図４（ａ）に示すように、凹部形成用マスク９の厚みを２６μｍ、凹部３の端部から独立供給口６までの長手方向の幅を１５０μｍとし、ドライエッチングを行うことで流路開口部材７に相当する部分に角度１０度の傾斜面を形成した。この角度は、傾斜面と基板の表面とがなす角度である。図４（ａ´）は、底面８を上方から見た様子を示す図である。
【００４４】
次に、図４（ｂ）に示すように露光を行い、流路開口部材７の流路開口に相当する部分以外に光を照射した。流路開口部材７の流路開口の長手方向の開口幅は２６０μｍとした。
【００４５】
以上の点以外は実施例１と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。図４（ｂ´）は、流路開口部材７を上方から見た様子を示す図である。実施例２の液体吐出ヘッドは、流路開口部材７の流路開口幅が安定していた。また流路開口部材７と基板１との密着性は良好であった。
【００４６】
（実施例３）
実施例１では凹部３の底面の短手方向に傾斜する傾斜面を、実施例２では凹部３の底面の長手方向に傾斜する傾斜面を、それぞれ傾斜を設けたが、実施例３では両方向に傾斜する傾斜面を設けた。具体的には、図５（ａ）に示すように、凹部形成用マスク９の厚みを２０μｍ、凹部３の端部から独立供給口６までの長手方向、短手方向の傾斜幅を３０μｍとし、ドライエッチングを行うことで流路開口部材７に相当する部分に角度３７度の傾斜面を形成した。この角度は、傾斜面と基板の表面とがなす角度である。図５（ａ´）は、底面８を上方から見た様子を示す図である。また、傾斜面は、流路開口部材７の流路開口の縁に相当する領域周辺に設けた。
【００４７】
次に、図５（ｂ）に示すように露光を行い、流路開口部材７の流路開口に相当する部分以外に光を照射した。流路開口部材７の流路開口の短手方向の開口幅を１８０μｍ、長手方向の開口幅を２６０μｍとした。図５（ｂ´）は、流路開口部材７を上方から見た様子を示す図である。
【００４８】
以上の点以外は実施例１と同様にして、液体吐出ヘッドを製造した。実施例３の液体吐出ヘッドは、流路開口部材７の流路開口幅が安定していた。また流路開口部材７と基板１との密着性は良好であった。
【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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