(57)【要約】  １個又は複数個のインクジェットチャンバを形成する方法であって、基板上のサーマル素子（７０）の全体又はほぼ全体をある種の未硬化感光造形素材にて被覆する工程と、未硬化感光造形素材被覆領域を部分的にマスキングするよう且つサーマル素子をマスキングするよう第１マスク（５０）を設ける工程と、未硬化感光造形素材被覆領域のうち非マスキング部分を露光させる工程と、サーマル素子上を少なくとも部分的にマスキングするよう第２マスク（９０）を設ける工程と、未硬化感光造形素材被覆領域のうち未露光部分を吐出ノズルが形成されるよう露光させる工程と、未硬化感光造形素材被覆領域のうち露光済部分を硬化させる工程と、残りの未硬化感光造形素材全てを除去してインクジェットチャンバを形成する工程と、を実行する。
2007509784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１個又は複数個のインクジェットチャンバを形成する方法であって、
（ａ）基板上のサーマル素子の全体又はほぼ全体をある種の未硬化感光造形素材にて被覆する工程と、
（ｂ）未硬化感光造形素材被覆領域を部分的にマスキングするよう且つサーマル素子をマスキングするよう第１マスクを設ける工程と、
（ｃ）未硬化感光造形素材被覆領域のうち非マスキング部分を露光させる工程と、
（ｄ）サーマル素子上を少なくとも部分的にマスキングするよう第２マスクを設ける工程と、
（ｅ）未硬化感光造形素材被覆領域のうち未露光部分を吐出ノズルが形成されるよう露光させる工程と、
（ｆ）未硬化感光造形素材被覆領域のうち露光済部分を硬化させる工程と、
（ｇ）残りの未硬化感光造形素材全てを除去してインクジェットチャンバを形成する工程と、
を実行する方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、インクジェットチャンバの容器外形が形成されるよう工程（ｅ）を実行する方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法であって、更に、その容器外形が形成されたインクジェットチャンバ内に１個又は複数個の部材を形成する工程を実行する方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法であって、上記１個又は複数個の部材により複数の機能が実現される方法。
【請求項５】
請求項３記載の方法であって、上記機能に支持機能、濾過機能及びバッフル機能が含まれる方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法であって、更に、基板上に複数個の相独立したインクジェットチャンバが形成されるように一連の工程を実行する方法。
【請求項７】
請求項６記載の方法であって、更に、任意の厚みのチャンバ天井及び任意の深さのインクジェットチャンバの容器外形が形成されるよう感光造形素材の露光強度を可変設定する工程を実行する方法。
【請求項８】
請求項６記載の方法であって、更に、任意の厚みのチャンバ天井及び任意の深さのインクジェットチャンバの容器外形が形成されるよう感光造形素材の露光時間を可変設定する工程を実行する方法。
【請求項９】
請求項６記載の方法であって、更に、任意の厚みのチャンバ天井及び任意の深さのインクジェットチャンバの容器外形が形成されるよう感光造形素材の露光光量を可変設定する工程を実行する方法。
【請求項１０】
請求項６記載の方法であって、更に、特徴的幾何形状を有する複数個の構造物が形成されるよう感光造形素材に対する露出に勾配を付する工程を実行する方法。
【請求項１１】
請求項１記載の方法であって、露光波長を設定して感光造形素材内の孔の深さを制御する方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法であって、１回目の露光が２回目の露光より長波長で実行される方法。
【請求項１３】
請求項１１記載の方法であって、２回目の露光が１回目の露出に使用される波長に加えそれより短い波長で実行される方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大まかにはインクジェット記録ヘッドの分野に関し、より詳細にはインクジェットチャンバ製造方法に関し、更に詳細には、インクジェット記録プロセスを質的に向上させるよう工夫されたインクジェットチャンバ製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録ヘッドは、各種記録用媒体（例えば紙；以下同様）への記録プロセスにて使用されるデバイスであり、大抵は、微小液滴吐出機能付アウトレットたるノズルと、このノズルに後備された流体収蔵用のチャンバと、同じくノズルに後備されチャンバ内の流体（典型的にはインク；以下同様）を然るべき吐出先媒体に向け電気的に又は機械的に吐出させる機構とを、備えている。
【０００３】
従来型のインクジェット記録ヘッド製造方法としては特許文献１に記載の方法がある。この方法はＯｈｋｕｍａ  ｅｔ  ａｌ．により発明された方法であり、（１）インク吐出圧発生素子が搭載された基板上に溶解性樹脂を用いてインク流路パターンを形成する工程と、（２）常温で固体状のエポキシ樹脂を含有する被覆用樹脂を溶かし込んだ溶剤をインク流路パターン上に溶剤コーティング法で被着させることにより、インク流路壁として機能させたい樹脂被覆層をインク流路パターン上に形成する工程と、（３）樹脂被覆層のうちインク吐出圧発生素子上にある部分にインク吐出用のアウトレットを形成する工程と、（４）インク流路パターンを溶解させる工程とを、実行する方法である。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５４７８６０６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、より簡潔で製造工程が少なくコスト的にも安上がりなインクジェットチャンバ形成方法が、求められているといえよう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述した問題点を解決することを課題としてなされたものであり、例えば１個又は複数個のインクジェットチャンバを形成する方法として実施することができる。この方法は、大まかにいうと、基板上のサーマル素子の全体又はほぼ全体をある種の未硬化感光造形素材にて被覆する工程と、未硬化感光造形素材被覆領域を部分的にマスキングするよう且つサーマル素子をマスキングするよう第１マスクを設ける工程と、未硬化感光造形素材被覆領域のうち非マスキング部分を露光させる工程と、サーマル素子上を少なくとも部分的にマスキングするよう第２マスクを設ける工程と、未硬化感光造形素材被覆領域のうち未露光部分を吐出ノズルが形成されるよう露光させる工程と、未硬化感光造形素材被覆領域のうち露光済部分を硬化させる工程と、残りの未硬化感光造形素材全てを除去してインクジェットチャンバを形成する工程と、を実行する方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、サーマル素子の（ほぼ）全体をある種の未硬化感光造形素材により被覆しておきその状態を利用してインクジェットチャンバを形成する発明であり、後述の通り各種の効果を奏するものである。特に、本発明によれば、従来技術に比べ簡潔で製造工程が少なくコスト的にも安上がりな方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、上述のものもそれ以外のものも含めて本発明の目的をより明らかにするため、図面を参照しつつ説明を行う。なお、各図に共通する同一の構成部材については可能な限り同一の符号を付して参照することとする。
【０００９】
図１ａに、基板２０上に形成されつつあるインクジェットチャンバアセンブリ１０の側面を示す。この図に示す工程は、基板２０上に垂直構造体（以下「チャンバ壁」と呼ぶ）３０を形成するため、基板２０上の感光造形素材４０を第１マスク５０を介し露出光６０に露出させる工程である。第１マスク５０は露出光６０を随所で遮蔽し随所で通過させるよう設計されているので、感光造形素材４０は第１マスク５０を介しその一部分が露出光６０に露出されることとなる。この露出は、露光された部分がチャンバ壁３０となるように、感光造形素材４０の厚み方向に沿い基板２０に至る全厚みが状態変化するまで実行する。チャンバ壁３０は、サーマル素子７０の側方に且つサーマル素子７０に面して形成する。また、第１マスク５０を介した感光造形素材４０の露光、ひいては感光造形素材４０内における構造形成に使用される露出光６０については、その強度、光量及び波長を適宜可変調整することができ、それにより、形成される構造物の特性を変え又はその特性を変調することができる。例えば、露出光６０の波長を固定してもよいし可変としてもよい。露出光６０に含まれる波長成分は１個でも２個でもそれ以上の個数でもよい。複数の波長成分を混合したものを露出光６０としてもよい。更にはそうした特性を併有する光としてもよい。
【００１０】
露出光６０の波長は、例えば３６５ｎｍ、即ち水銀光源光のＩライン波長とするのが望ましい。露出は、コンタクトアライナ又はプロキシミティアライナと呼ばれる装置や、Ｉラインステッパと呼ばれる装置等を、用いて実施すればよい。
【００１１】
本発明にて感光造形素材４０として使用し得る典型的な素材としては、ＳＵ−８  ２０００なる名称のフォトレジストがある。このフォトレジストは、米国マサチューセッツ州ニュートンに所在のＭｉｃｒｏＣｈｅｍ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能で、化学増幅されたエポキシベースのネガティブレジストをシクロペンタノン（cyclopentanone）内に調合したものである。その特性は調合次第で変わるが、標準的な調合状態では１μｍ未満の膜厚から２００μｍ超の膜厚に至る広範な膜厚範囲をカバーできるとされている。ＳＵ−８  ２０００というフォトレジストは、官能性が高く、光学的透明度が高く、且つ近紫外放射に対する感受性が高いフォトレジストであるので、このフォトレジストを用い密接焼き、近接焼き、投影焼き等の手法により露光を実施することにより、超高アスペクト比直立側壁を含む立体的造形物・構造物を厚膜内に難なく形成することができる。また、硬化したＳＵ−８  ２０００は溶剤、酸、塩基等に対する耐性が際だって高く且つ熱的に顕著に安定であるので、硬化形成後の構造物をそのデバイスの恒久的構成部分として使用する用途に、非常によく適している。
【００１２】
次に、図１ｂに、本発明に係り基板２０上に形成されつつあるインクジェットチャンバアセンブリ１０の側面を示す。この図に示す工程は、水平構造体（以下「チャンバ天井」と呼ぶ）８０を形成するため、基板２０上の感光造形素材４０（図１ａ参照）を第２マスク９０を介し露光させる工程である。本件技術分野における習熟者（いわゆる当業者）には自明な通り、この工程を実施する際には第１マスク５０を取り払って第２マスク９０に置き換える。第２マスク９０は露出光６０を随所で遮蔽し随所で通過させるよう設計されているので、感光造形素材４０のうち第２マスク９０を介し露出光６０に露出された部分は状態変化してチャンバ天井８０となる。チャンバ天井８０は、サーマル素子７０の上方に且つサーマル素子７０に面して形成する。また、この２回目の露光は、図１ａに基づき説明した１回目の露光に引き続いて直ちに実施するのが望ましいが、頑丈な構造としたければ、加熱状態下で短時間ベーキングした上で２回目の露光を実施するとよい。また、第２マスク９０を介した感光造形素材４０の露光に使用する露出光６０については、その強度、照射量及び波長を適宜可変調整することができ、それにより、感光造形素材４０（図１ａ参照）内に形成される構造物の特性を変え又はその特性を変調することができる。例えば、露出光６０の波長を固定してもよいし可変としてもよい。露出光６０に含まれる波長成分は１個でも２個でもそれ以上の個数でもよい。複数の波長成分を混合したものを露出光６０としてもよい。更にはそうした特性を併有する光としてもよい。
【００１３】
２回目の露光に使用する露出光６０の波長は例えば３６５ｎｍとし、第１マスク５０を用いて実施したプロセスと同様の露光プロセスを繰り返すのが望ましい。また、２回目の露光に使用する露出光６０の波長を、１回目の露光で使用した波長より短い水銀光源光波長ラインの中から選択してもよい。例えば、３２０ｎｍ波長域に属するラインを使用するとよい。１回目の露光に使用した波長より短い波長では感光造形素材４０の透明度がやや低くなるので、チャンバ天井８０の厚みを精細に設定・調整することができ、また、基板２０による反射の影響をより受けにくくなる。
【００１４】
図１ａに示した感光現像部材４０のうち一部は図１ｂに示した工程にて露光され、他の部分即ち隠れ線で示した部分は未露光感光造形素材１００として残る。付言しておくと、この仕掛品即ちインクジェットチャンバアセンブリ１０の半製品では既に２回の露光によりチャンバ壁３０及びチャンバ天井８０が形成されており、しかもそれらチャンバ壁３０及びチャンバ天井８０が先に述べた露出光６０の可変制御によって目論見通りの寸法（高さ及び厚み）とされており、またサーマル素子７０の上方を未露光とすることで後にインクジェットノズル１１０となる部分が初期形成されている。この状態でチャンバ壁３０及びチャンバ天井８０をベーキングすることで、露光済感光造形素材４０についてはその硬化工程を完遂することができる。未露光感光現像部材１００はこのベーキングの影響を受けずに除去可能な状態で残るので、溶剤洗浄例えばシクロペンタノン洗浄により除去する。洗浄を終えた後最高２００℃の温度で最終硬化を実施すれば、図１ｃに示すインクジェットチャンバアセンブリ１０ができあがる。
【００１５】
図１ｃに、本発明に係る手順を実行することにより基板２０上に完成されたインクジェットチャンバアセンブリ１０の側面を示す。図中、基板２０上にあるチャンバ壁３０の上には、前段落に記した通り未露光感光造形素材１００を洗い流すことでチャンバ天井８０及びインクジェットノズル１１０が形成されており、また、インクジェットノズル１１０は、サーマル素子７０に向かい合うようサーマル素子７０のほぼ直上に位置しており垂直支持体１２０にも面している。付言しておくと、インクジェットノズル１１０の形成後に基板２０には送給ポート１６０が形成されている。この送給ポート１６０は、流体（例えばインク）をインクジェットチャンバアセンブリ１０内に導き入れられるようにするためのポートである。
【００１６】
次に、図２ａに複数個のインクジェットチャンバを有するインクジェットチャンバアセンブリ１０の側面を示す。先の説明では記述の簡明化のためアセンブリ内に形成するインクジェットチャンバが１個の場合の工程を例示したが、本発明に係る方法によれば、複数個のインクジェットチャンバを有するアセンブリ１０を単一の基板２０上に形成することもでき、従って、より簡潔で製造工程が少なくコスト的にも安上がりだという本発明の方法の効果が更に顕著になる。当業者であれば、アセンブリ１０に設けるインクジェットチャンバの個数を先の説明に基づき複数個にすることは、造作ないことであろう。加えて付言すると、図２ａにてつまびらかにされたアセンブリ１０に設けられている複数個のインクジェットチャンバは、互いに基本的に同一の内部構造及び容積を有している。
【００１７】
次に、図２ｂに複数個のインクジェットチャンバを有するインクジェットチャンバアセンブリ１０を示す。このインクジェットチャンバアセンブリ１０は単一の基板２０上に形成されており、またそのインクジェットチャンバの内部構造及び容積（例えばノズル寸法やチャンバ容積）はチャンバ同士で互いに異なっている。この例からわかるように、本発明においては、使用するマスク及び使用する露出条件を変えることで、複数個のインクジェットチャンバを有するアセンブリ１０内に形成する構造を、如何様にも制御及び変形することができる。
【００１８】
図３ａ及び図３ｂに、硬化も済んで基板２０上に形成され終えたインクジェットチャンバアセンブリ１０を示す。図中の垂直支持体１２０は、チャンバ天井８０を支持する機能の他に注目すべき機能を発揮するよう形成されている。その機能とは例えば不純物濾過機能、即ち送給されてくる流体（例えばインク；図示せず）内に浮遊し濁らせていることがある塵埃等の不純物を、濾過する機能である。この濾過機能は、例えば、図３ｂに示す複数本の柱状部１３５から構成される濾過器として実現される。この濾過器は、インクジェットチャンバアセンブリ１０の一部分として形成する。また、これを構成する複数本の柱状部１３５は、インクジェットチャンバアセンブリ１０を横断するように形成し、その位置は、互いの間隔が所定間隔になるようにする。従って、この濾過器によって、図示しないリザーバから送給ポート１６０を介し送給されてくる流体（例えばインク；図示せず）中の不純物を、阻止することができる。また、複数本の柱状部１３５を形成するのに代えて、多孔質素材からなる単体の壁状物をインクジェットチャンバアセンブリ１０の一部分として形成し、この壁状物により流体を濾過するようにしてもよい。加えて、柱状部１３５等による濾過器は、バッフル（隔壁乃至流体調整機構）としても機能する。
【００１９】
インクジェットチャンバ動作時には、サーマル素子７０に電気エネルギが供給されると当該サーマル素子７０が動作し、その結果、インクジェットノズル１１０を介しインクジェットチャンバアセンブリ１０から流体（例えばインク；図示せず）が吐出される。流体吐出プロセス実行時にインクジェットチャンバアセンブリ１０内で発生する衝撃波はそのインクジェットチャンバアセンブリ１０の寿命を短縮する一因であるが、上掲の如くバッフルとして機能する部材を設けて衝撃波をダンピングすることで、そのインクジェットチャンバアセンブリ１０の寿命を延長することができる。
【００２０】
次に、図４にチャンバ壁３０を形成する方法の別例を示す。この方法においては、チャンバ壁３０に含め傾斜したチャンバ壁１８０を形成するため、傾斜付マスク１７０を介して露出光６０を照射している。
【００２１】
これと同様の効果は、図１ａ中の感光造形素材４０を図５ａに示すように平行光源２００からの直射光に露出させても達成できるし、或いは図５ｂに示すように第３マスク１９０を介し非平行光源１９０からの光に露出させても達成できる。
【００２２】
以上、その好適な実施形態を参照して本発明について説明したが、ご理解頂けるように、いわゆる当業者であれば、本発明の技術的範囲から逸脱することなく、それらの実施形態に変形乃至変更を施すことができよう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１ａ】本発明に係るインクジェットチャンバを示す側面図、特に第１マスクを介した感光造形素材の露光によって基板上に構造を形成していく工程を示す図である。
【図１ｂ】本発明に係るインクジェットチャンバを示す側面図、特に第２マスクを介した感光造形素材の露光によって基板上に構造を形成していく工程を示す図である。
【図１ｃ】本発明に係るインクジェットチャンバを示す側面図、特に未硬化感光造形素材のうち露光済部分の硬化及び未露光部分の除去によって基板上に形成し終えた構造を示す図である。
【図２ａ】本発明に係る複数個のインクジェットチャンバを示す側面図、特にそのチャンバ容積及び吐出ノズルがほぼ同一になるよう基板上に形成されたものを示す図である。
【図２ｂ】本発明に係る複数個のインクジェットチャンバを示す側面図、特にそのチャンバ容積及び吐出ノズルが互いに異なることとなるよう基板上に形成されたものを示す図である。
【図３ａ】本発明に係るインクジェットチャンバを示す側面図、特にその内部に多機能的部材が形成されたものを示す図である。
【図３ｂ】図３に示した本発明に係るインクジェットチャンバの３ｂ−３ｂ線沿い端面図である。
【図４】本発明に係るインクジェットチャンバを示す側面図、特に傾斜付マスクを介した露光により特徴的幾何形状を有する複数個の構造物を形成する工程を示す図である。
【図５ａ】本発明に係るインクジェットチャンバを示す側面図、特に平行光源への露出によって特徴的幾何形状を有する複数個の構造物を形成する工程を示す図である。
【図５ｂ】本発明に係るインクジェットチャンバを示す側面図、特にマスクを介した非平行光源への露出によって特徴的幾何形状を有する複数個の構造物を形成する工程を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０  １個又は複数個のインクジェットチャンバを有するアセンブリ、２０  基板、３０  垂直構造体（チャンバ壁）、４０  感光造形素材、５０  第１マスク、６０  露出光、７０  サーマル素子、８０  水平構造体（チャンバ天井）、９０  第２マスク、１００  未露光未硬化のエポキシ系感光造形素材、１１０  インクジェットノズル、１２０  垂直支持体、１３５  柱状部、１６０  送給ポート、１７０  傾斜付マスク、１８０  傾斜チャンバ壁、１９０  第３マスク、２００  平行光源、２１０  非平行光源。
【図１ａ】
2007509784.tif 000003
【図１ｂ】
2007509784.tif 000004
【図１ｃ】
2007509784.tif 000005
【図２ａ】
2007509784.tif 000006
【図２ｂ】
2007509784.tif 000007
【図３ａ】
2007509784.tif 000008
【図３ｂ】
2007509784.tif 000009
【図４】
2007509784.tif 000010
【図５ａ】
2007509784.tif 000011
【図５ｂ】
2007509784.tif 000012
【国際調査報告】
2007509784.tif 000013
2007509784.tif 000014