(57)【要約】      （修正有）【課題】圧力によるドライフィルムの変形を抑制した状態でパターニングすることができる液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】基板４と、基板の第１の面上に吐出口１３が形成された吐出口面を有する吐出口部材を有する液体吐出ヘッドを製造する、液体吐出ヘッドの製造方法であって、吐出口が形成された吐出口面を有する吐出口部材を第１の面上に有し、基板の第１の面と反対側の第２の面には供給口１４、１５が開口しており、吐出口と供給口とが基板の内部で連通している基板を用意する工程と、吐出口面に、吐出口を外部と連通させる連通孔を有する膜２０を形成する工程と、第２の面における供給口の開口をドライフィルム１７で塞ぐ工程と、連通孔を有する膜が吐出口面に形成された状態で、ドライフィルムに光を照射してドライフィルムをパターニングする工程と、を有することを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の第１の面上に吐出口が形成された吐出口面を有する吐出口部材を有する液体吐出ヘッドを製造する、液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記吐出口が形成された吐出口面を有する吐出口部材を第１の面上に有し、前記基板の前記第１の面と反対側の第２の面には供給口が開口しており、前記吐出口と前記供給口とが前記基板の内部で連通している基板を用意する工程と、
前記吐出口面に、前記吐出口を外部と連通させる連通孔を有する膜を形成する工程と、
前記第２の面における前記供給口の開口をドライフィルムで塞ぐ工程と、
前記連通孔を有する前記膜が前記吐出口面に形成された状態で、前記ドライフィルムに光を照射して前記ドライフィルムをパターニングする工程と、
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】
前記膜に連通孔を形成する工程を有する請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記膜にレーザを照射することで前記連通孔を形成する請求項２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
連通孔を備えた保護テープを前記吐出口面に貼り付けることで、前記吐出口面に前記膜を形成する請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記膜の前記連通孔を形成する部分に光を照射し、現像液に浸すことで前記連通孔を形成する請求項２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記膜はポリエチレンテレフタレートで形成されている請求項１乃至４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】
前記膜はネガ型感光性樹脂で形成されている請求項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８】
前記吐出口部材は感光性樹脂で形成されている請求項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】
前記ドライフィルムを前記基板の第２の面にラミネート法で転写することで、前記第２の面における前記供給口の開口を前記ドライフィルムで塞ぐ請求項１乃至８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】
前記ドライフィルムは感光性樹脂で形成されている請求項１乃至９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、液体を吐出する液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、連通孔を備えた基板に対して支持体で支持されたドライフィルムをテンティングし、ドライフィルムから支持体を剥離し、フォトリソグラフィー技術によりパターニングを行うことで流路部材を形成する方法が記載されている。
【０００３】
図１（ａ）から（ｄ）は、従来の液体吐出ヘッドの製造における工程を示した図である。ここで、従来の液体吐出ヘッドの製造方法について説明する。図１（ａ）に示すような吐出口１３が形成された感光性樹脂（吐出口部材）９に、図１（ｂ）のように吐出口面を保護するための膜２０となるテープを貼り付ける。その後、図１（ｃ）のように、基板４の裏面側に形成された共通液室（供給口）１５上に、支持体１に支持された感光性のドライフィルムレジスト１７をテンティングし、図１（ｄ）のようにドライフィルムレジスト１７から支持体１を剥離する。その後、ドライフィルムレジスト１７にフォトリソグラフィー技術で流路開口（不図示）を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１０４８７６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、ドライフィルムレジスト１７をテンティングした状態で、供給口１５を含む空間は密閉された状態となる。この状態で供給口１５を含む空間の圧力が変動して低くなった場合、支持体１を剥離すると図１（ｄ）のようにドライフィルムレジスト１７に凹みが発生する。また、供給口１５を含む空間の圧力が高くなれば凸状に変形する。このようにドライフィルムレジスト１７に凹みや変形が発生した状態で、フォトリソグラフィー技術で流路開口を形成する場合、光を照射してパターンを形成する際に、所望のパターンが形成できないという課題がある。
【０００６】
よって本発明は、圧力によるドライフィルム（レジスト）の変形を抑制した状態でパターニングすることができる液体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】
【０００７】
本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、基板と、前記基板の第１の面上に吐出口が形成された吐出口面を有する吐出口部材を有する液体吐出ヘッドを製造する、液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記吐出口が形成された吐出口面を有する吐出口部材を第１の面上に有し、前記基板の前記第１の面と反対側の第２の面には供給口が開口しており、前記吐出口と前記供給口とが前記基板の内部で連通している基板を用意する工程と、前記吐出口面に、前記吐出口を外部と連通させる連通孔を有する膜を形成する工程と、前記第２の面における前記供給口の開口をドライフィルムで塞ぐ工程と、前記連通孔を有する前記膜が前記吐出口面に形成された状態で、前記ドライフィルムに光を照射して前記ドライフィルムをパターニングする工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、圧力によるドライフィルム（レジスト）の変形を抑制した状態でパターニングすることができる液体吐出ヘッドの製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）から（ｄ）は、従来の液体吐出ヘッドの製造工程を示した図である。
【図２】液体吐出ヘッドに用いる基板の製造工程を示した図である。
【図３】液体吐出ヘッドの製造工程を示した図である。
【図４】液体吐出ヘッドを示した図である。
【図５】液体吐出ヘッドの製造工程の一部を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。  
図２は、本実施形態における液体吐出ヘッドに用いる基板の製造工程を示した図である。以下、図２を参照して工程順に基板の製造方法を説明する。
【００１１】
まず、図２（ａ）のように、第１の面側にエネルギ発生素子５が設けられた基板４を準備し、基板４にインクを供給する供給口１４と、供給口１５とをエッチング等によって形成する。基板４としては例えばシリコン基板が挙げられる。エッチングには、ＲＩＥなどのドライエッチングや、ＴＭＡＨやＫＯＨなどのウエットエッチング等を用いることができる。図２では、供給口１５を共通液室として用い、供給口１４を個別液室として用いている。供給口１５は、基板４の第１の面の反対側の第２の面に開口している。供給口１４や供給口１５の形成方法としては、レーザーアブレーションやサンドブラストによる加工なども挙げられる。エネルギ発生素子５としては、例えば電気熱変換素子や圧電素子を用いることができる。電気熱変換素子が用いられる場合には、この素子が近傍の液体を加熱することにより、液体に状態変化を起こさせる吐出エネルギを発生する。また、エネルギ発生素子５を保護する膜としてパッシベーション膜なる膜を形成してもよい。
【００１２】
その後、図２（ｂ）に示すように、支持体１であるＰＥＴフィルム上に第１感光性樹脂２となる樹脂（例えばエポキシ樹脂）を形成する。この形成工程では、例えばインク流路パターンを形成する際の露光波長３６５ｎｍに感度を持つ光重合開始剤を溶剤に溶解させた溶液をスリットコート法で塗布して積層化させる。光重合開始剤の滴下量は、第１感光性樹脂２と、吐出口部材となる第２感光性樹脂９と、が選択的に露光されてパターニングできるように、感度を調整する。
【００１３】
第１感光性樹脂２の厚さとしては５〜３０μｍの厚さで形成することが好ましい。それに伴って、第１感光性樹脂２を溶剤に溶かした溶液の粘度としては５〜１５０ｃＰであることが好ましい。溶液としては、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、シクロヘキサノン、メチルエチルケトンおよびキシレンからなるグループから選択された一つ以上の溶媒を使用することが好ましい。
【００１４】
また、第１感光性樹脂２としては有機溶媒に溶解するエポキシ樹脂、アクリル樹脂やウレタン樹脂などの樹脂が好ましい。例えば、エポキシ樹脂としてはビスフェノールＡ型やクレゾールノボラック型や循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などが挙げられる。
【００１５】
支持体１としては、フィルム、ガラスやシリコンウエハなどが挙げられるが、後で剥離することを考えるとフィルムが好ましい。例えば、フィルムとしてはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムやポリイミドフィルム、ポリアミド（アラミド）フィルムなどが挙げられる。また、剥離しやすくするために離型処理を施していてもよい。
【００１６】
そして、図２（ｃ）に示すように、支持体１上に形成された第１感光性樹脂２を反転させて、エネルギ発生素子５を含む基板４の第１の面上に第１感光性樹脂２が供給口１４を跨ぐように接地させる。支持体１を介して第１感光性樹脂２を基板４に接地させた状態で、第１感光性樹脂２の軟化点を超えるような温度と変形させるような圧力とを加えることで、第１感光性樹脂２を供給口１４の溝部の一部に第１感光性樹脂２を逃がすように接合する。これにより、第１感光性樹脂２は基板４上と供給口１４の溝上とで異なる厚みを形成することができる。
【００１７】
基板４上の第１感光性樹脂２の厚みがインク流路の高さとなるので、第１感光性樹脂は５〜２５μｍの厚さで形成することが好ましい。
【００１８】
供給口１４の溝部は、支持体１を剥離する際に第１感光性樹脂２が破壊されないような強度を持つ厚みであることが好ましい。そのためには基板４上の厚みよりも供給口１４の溝部における厚みの方が厚い方がよい。供給口１４の溝の一部に第１感光性樹脂２が入り込んでいると、供給口の側壁と密着がとれて破壊しづらくない。また、接地させる方法としては、ラミネート法などで第１感光性樹脂２を基板４に転写させる方法がある。転写する際に気泡の排出性を考慮して、ロール方式の転写や真空下での転写することが好ましい。例えばロール式ラミネーターにて接合させる。その後、支持体１を剥離する。第１感光性樹脂２としては、供給口１４を跨いでインク流路を構成するので、材料として高い機械的強度や耐インク性を有するものが好ましい。
【００１９】
その後、図２（ｄ）のように、マスク６を用いて第１感光性樹脂２に部分的に光を照射し、インク流路パターンを形成する。インク流路パターンの形成には、吐出口とエネルギ発生素子５との位置関係を精度よく形成するためにフォトリソグラフィーを用いることが好ましい。光を照射することにより、第１感光性樹脂２の未露光部７がインク流路となるように潜像させる。
【００２０】
そして、図２（ｅ）のように、インク流路パターンとなる第１感光性樹脂２の上に、支持体１上に形成された第２感光性樹脂９を転写する。第２感光性樹脂９は、第１感光性樹脂２と同様、基板４の第１の面上に形成される。これらの積層膜をインク流路壁となる第１感光性樹脂２上に設ける方法としては、スピンコート法やスリットコート法などによる塗布やラミネート法やプレス法などによる方法がある。
【００２１】
その後、図２（ｆ）のように、支持体１を剥離して、マスク６を用いて第２感光性樹脂９に部分的に光を照射し、未露光部７が吐出口１３となるように露光する。そして、図２（ｇ）のように第１感光性樹脂２と第２感光性樹脂９とを現像液に浸すことで、未露光部７が取り除かれ、吐出口１３とインク流路１０とを形成する。現像液には、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート（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およびキシレンからなるグループから選択された一つ以上の溶媒を使用することが好ましい。吐出口１３と供給口１５とは、供給口１４やインク流路１０を介して基板４の内部で連通している。吐出口１３が開口した第２感光性樹脂９は、吐出口１３を形成する吐出口部材となる。
【００２２】
図３は、図２で示した基板の製造工程によって基板を用意した後の工程である液体吐出ヘッドの製造工程を示した図である。以下、図３を参照して工程順に液体吐出ヘッドの製造方法を説明する。
【００２３】
図２（ｇ）のように基板が完成したら、図３（ａ）のように、基板の吐出口１３が形成された吐出口面を保護する膜２０を、吐出口１３が形成された吐出口面に転写によって形成する。転写の方法としては、スピンコート法やスリットコート法などによる塗布やラミネート法やプレス法などが挙げられる。膜２０の材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）や、ポリイミド、ポリアミドなどを主材とする粘着性を有するフィルムテープを使用することができる。このように膜２０を形成することで、後工程における現像液等から吐出口面を保護することができる。
【００２４】
この状態で、第２の面の供給口１５の開口を後述するドライフィルム１７で流路部材を形成すると、ドライフィルム１７を基板４に転写した際に、供給口１５を含む空間が密閉空間となる。密閉空間において圧力変動があると、ドライフィルム１７に凹みや変形が生じる。
【００２５】
そこで、本実施形態では、吐出口面に膜２０を転写した後、吐出口１３と外部とが連通するように膜２０に連通孔２１を形成する。これによって、後工程で供給口１５を含む空間が密閉空間とならず、ドライフィルム１７に凹みや変形が生じるのを抑制することができる。
【００２６】
まず、図３（ｂ）に示すように、吐出口１３との位置関係を精度よく形成するために、フォトリソグラフィー技術を用いて連通孔となるパターンを形成する。その後、図３（ｃ）のように、現像液に浸すことで膜２０の連通孔部分を取り除き、吐出口１３と外部とを連通する連通孔２１を形成する。なお、連通孔２１は外部と連通することができる形状と大きさであれば、丸型、楕円、多角形、異形にすることも可能である。なお、連通孔２１は、レーザを照射することで形成してもよい。
【００２７】
その後、図３（ｄ）に示すように、供給口１５へインクを供給するための流路マニホールドが設けられた流路部材１８となるドライフィルム１７を形成する。ドライフィルム１７を供給口１５上に形成することで、第２の面における供給口１５の開口を塞ぐ。ドライフィルム１７を形成する方法としては、支持体１に形成したドライフィルム１７をラミネート法などで基板４に転写させる方法がある。転写する際に気泡の排出性を考慮して、ロール方式の転写や真空下での転写を行うことが好ましい。従って、ドライフィルム１７としては、供給口１５を跨いで流路部材を構成するので、材料として高い機械的強度や耐インク性が要求される。この点から、ドライフィルム１７としては、例えば感光性樹脂、特に光酸発生剤を含んだ化学増幅型のネガ型感光性樹脂、支持体１としては、例えばＰＥＴ、ポリイミド、炭化水素系フィルム等で形成することが好ましい。
【００２８】
このように、連通孔２１を有する膜２０が吐出口面に形成された状態で、ドライフィルム１７をパターニングする。支持体１であるＰＥＴフィルムを剥離して、図３（ｅ）のようにマスク６を用いてドライフィルム１７に光を照射し、露光部が流路部材１８となるように露光する。
【００２９】
その後、図３（ｆ）のように、現像液に浸すことで流路部材１８を形成する。現像液には、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート（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およびキシレンからなるグループから選択された一つ以上の溶媒を使用することが好ましい。その後、剥離液に浸し吐出口面を保護する膜２０を剥離する。そして、再度、露光機で、第２露光として全面照射の露光を行い、さらにキュアリングを行う。
【００３０】
図４は、本実施形態における液体吐出ヘッドを示した図である。上記のようにして形成された記録ヘッドに対して、電気熱変換素子を駆動するための電気配線部材の電気的接合を行う。これにより、図４に示すような形状を有する液体吐出ヘッドを製造することができる。
【００３１】
このように、吐出口部材の特に吐出口面を保護する膜に、吐出口と外部とが連通する連通孔を設ける。これによって、圧力によるドライフィルムの変形を抑制した状態でパターニングすることができる液体吐出ヘッドの製造方法を提供することができる。
【００３２】
（第２の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、以下では特徴的な構成についてのみ説明する。
【００３３】
図５は、本実施形態における液体吐出ヘッドの製造工程の一部を示した図であり、吐出口が形成されている吐出口面に膜として保護テープ２２を貼り付けた状態を示している。本実施形態における保護テープ２２は、複数の連通孔２１を備えたテープであり、保護テープ２２を貼り付けた状態で吐出口１３は外部と連通している。
【００３４】
このように、吐出口部材を保護するテープを、連通孔を備えた保護テープとする。これによって、圧力によるドライフィルムの変形を抑制した状態でパターニングすることができる液体吐出ヘッドの製造方法を提供することができる。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明を実施例にてより具体的に説明する。  
まず図２（ａ）のように、エネルギ発生素子５が設けられた基板４を準備し、基板４に供給口１４と、供給口１５とをＲＩＥによるドライエッチングによって形成した。基板４としてはシリコンの単結晶からなるシリコン基板を用いた。エネルギ発生素子５としては、ＴａＳｉＮからなる電気熱変換素子を用いた。基板４のエネルギ発生素子５が設けられている側の面が第１の面、その反対側の供給口１５が開口する面が第２の面である。
【００３６】
その後、図２（ｂ）に示すように、支持体１であるＰＥＴフィルム上に第１感光性樹脂２となるエポキシ樹脂（大日本インキ社製  Ｎ−６９５）を形成した。この形成工程では、インク流路パターンを形成する際の露光波長３６５ｎｍに感度を持つ光重合開始剤（サンアプロ社製ＣＰＩ−２１０Ｓ）を溶剤（例えば、ＰＧＭＥＡ）に溶解させた溶液をスリットコート法で塗布して積層化させた。第１感光性樹脂２の厚さは１６μｍとした。第１感光性樹脂２を溶剤に溶かした溶液の粘度は１００ｃＰとした。溶液としては、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）を使用した。第１感光性樹脂２としてはビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂を用いた。
【００３７】
支持体１としては、離型処理したポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用いた。
【００３８】
そして、図２（ｃ）に示すように、支持体１上に形成された第１感光性樹脂２を反転させて、エネルギ発生素子５を含む基板４の第１の面上に、第１感光性樹脂２が供給口１４を跨ぐように接地させた。支持体１を介して第１感光性樹脂２を基板４に接地させた状態で、第１感光性樹脂２を供給口１４の溝部の一部に第１感光性樹脂２を逃がすように接合した。これにより、第１感光性樹脂２は基板４上と供給口１４の溝上とで異なる厚みを有するものとなった。尚、接地は、ロール式ラミネーター（タカトリ社製ＶＴＭ−２００）にて基板４上の厚みが１５μｍとなるように温度９０℃、圧力０．４ＭＰａの条件で接合させた。その後、２５℃下で支持体１を剥離した。
【００３９】
その後、図２（ｄ）のように、マスク６を用いて第１感光性樹脂２に部分的に光を照射し、インク流路パターンを形成した。
インク流路パターンの形成には、露光機（キヤノン社製ＦＰＡ−３０００ｉ５＋）にて露光波長３６５ｎｍの光を５０００Ｊ／ｍ2の露光量でマスク６を介してパターン露光させた。続いて５０℃：５ｍｉｎのＰｏｓｔ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｂａｋｅ（以下、ＰＥＢと称する）を行うことにより、第１感光性樹脂２の未露光部７がインク流路となるように潜像させた。
【００４０】
そして、図２（ｅ）のように、基板４の第１の面上であって、インク流路パターンとなる第１感光性樹脂２の上に、支持体１上に形成された第２感光性樹脂９をラミネート法にて転写した。
【００４１】
その後、図２（ｆ）のように、支持体１を剥離して、マスク６を用いて第２感光性樹脂９に部分的に光を照射し、未露光部７が吐出口１３となるように露光させた。そして、図２（ｇ）のように第１感光性樹脂２と第２感光性樹脂９とを現像液に浸すことで、未露光部７を取り除き、吐出口１３とインク流路１０とを形成した。現像液には、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）を用いた。このようにして、第２感光性樹脂９を、吐出口を形成する吐出口部材とした。
【００４２】
図２（ｇ）のように基板が完成したら、図３（ａ）のように、基板の吐出口１３が形成されている吐出口面を保護する膜２０を、ラミネート法によって吐出口１３が形成された面に形成した。膜２０の材料としては、ネガ型感光性樹脂を主材とするフィルムテープを使用した。
【００４３】
吐出口面に膜２０を形成した後、吐出口１３と外部とが連通するように、膜２０に連通孔を形成した。具体的には、図３（ｂ）に示すように、露光機（ウシオ電機社製：投影露光装置）にて、露光波長３６５ｎｍの光を１０００Ｊ／ｍ2の露光量でマスク６を介してパターン露光を行った。その後、図３（ｃ）のように、現像液に浸すことで膜２０の連通孔部分を取り除き、吐出口１３と外部とを連通する連通孔２１を形成した。
【００４４】
その後、図３（ｄ）に示すように、供給口１５へインクを供給するための流路マニホールドが設けられた流路部材１８となるドライフィルム１７を形成した。ドライフィルム１７は、支持体１に形成したドライフィルム１７をラミネート法でドライフィルム１７を基板４に転写させた。転写は、ロール方式で真空下での転写とした。このようにして、供給口１５をドライフィルム１７で塞いだ。ドライフィルム１７としては、光酸発生剤を含んだ化学増幅型のネガ型感光性樹脂を用いた。支持体１としては、ＰＥＴフィルムを用いた。
【００４５】
次に、ドライフィルムをパターニングした。支持体１であるＰＥＴフィルムを剥離して、図３（ｅ）のようにマスク６を用いて、ドライフィルム１７に光を照射し、露光部が流路部材１８となるように露光させた。具体的には、露光機（ウシオ電機社製：投影露光装置）にて、第一露光として露光波長３６５ｎｍの光を４００ｍＪ／ｍ2の露光量でマスク６を介してパターン露光を行った。
【００４６】
その後、図３（ｆ）のように、現像液としてプロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）に浸すことで流路部材１８を形成した。
【００４７】
その後、剥離液に浸し吐出口面を保護する膜２０を剥離した。そして、再度、ｉ線露光機で、第２露光として露光量２０００ｍＪ／ｃｍ2を全面照射させ、２００℃、１時間のキュアリングを行った。
【００４８】
図４は、本実施形態における液体吐出ヘッドを示した図である。上記のようにして形成された記録ヘッドに対して、電気熱変換素子を駆動するための電気配線部材の電気的接合を行った。これにより、図４に示すような形状を有する液体吐出ヘッドを製造することができた。
【符号の説明】
【００４９】
１  支持体
２  第１感光性樹脂
４  基板
５  エネルギ発生素子
１３  吐出口
１４  供給口
１５  供給口
１８  流路部材
２０  膜
２１  連通孔
２２  保護テープ
【図１】
2019051623.tif 000003
【図２】
2019051623.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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