(57)【要約】【課題】ノズル層のノズル孔近傍の表面を平坦に形成することができるインクジェットヘッドの製造方法およびインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】基板１１上に、複数の発熱部２０を取り囲むインク室５５を区画する側壁３１と、平面方向において側壁３１の外側に外壁３２を形成する。側壁３１の表面には金属層４０を形成する。基板１１上を犠牲層５０で覆い、切削工程において犠牲層５０と側壁３１と外壁３２を切削する。表面に金属層４０が形成された側壁３１は切削面３３が犠牲層５０の切削面５８と平坦になり、外壁３２の切削面３４は切削面５８から突出する。ノズル層６０は側壁３１が形成された吐出部７６において表面が平坦になるので、ノズル孔６１を精度よく形成できる。また、ノズル層６０は外壁３２が形成されたガード部７５において突出し、印刷時にノズル孔６１と記録用紙との接触を防止する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状をなす基板の一方の面に、インクを吐出するためのエネルギーをインクに与える複数のエネルギー発生素子を形成する素子形成工程と、
前記一方の面に、複数の前記エネルギー発生素子を内部にそれぞれ配置した複数のインク室を区画する側壁を形成する側壁形成工程と、
前記一方の面を樹脂で覆い、少なくとも前記インク室内が前記樹脂で充填された犠牲層を形成する犠牲層形成工程と、
前記側壁および前記犠牲層を切削し、切削面に前記側壁を露出する切削工程と、
前記切削面上に、複数の前記インク室に対応し、前記インク室のそれぞれからインクを吐出する複数のノズル孔を有するノズル層を形成するノズル層形成工程と、
前記基板の他方の面から前記一方の面に達して開口し、前記インク室内にインクを供給するインク開口を設け、前記インク開口を介して前記犠牲層を除去する除去工程と
を備えたインクジェットヘッドの製造方法において、
前記切削工程前に、少なくとも前記側壁および前記犠牲層の一方に対し、前記切削工程後の前記切削面において前記犠牲層と前記側壁とを平坦にするための前処理を施す前処理工程を備えたことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記前処理は、少なくとも前記側壁の表面に金属層を形成する処理であり、前記犠牲層形成工程の前に行うことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記側壁形成工程では、前記側壁に加え、前記一方の面で前記側壁よりも前記基板の外周側で、前記側壁と間を隔てた位置に外壁を形成し、
前記前処理工程では、前記側壁の表面に前記金属層を形成する一方、前記外壁の表面には前記金属層を形成せず、
前記切削工程では、前記犠牲層、前記側壁および前記外壁を切削すること
を特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記ノズル層形成工程は、前記ノズル層を露光して前記ノズル孔を形成するノズル孔形成工程を含み、
前記金属層は、前記ノズル孔形成工程において前記ノズル層に照射される光の反射を防止する反射防止膜であって、前記側壁の表面および前記インク室内に形成されることを特徴とする請求項２または３に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記前処理は、前記樹脂の乾燥温度を制御して、前記切削工程後の前記切削面において前記犠牲層と前記側壁とが平坦になる温度で前記犠牲層を乾燥する処理であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記前処理は、前記側壁の先端部に、基部側よりも前記側壁の厚みが薄く、且つ、前記インク室外側の壁面よりも前記インク室内側の壁面が厚み方向に凹む薄壁部を形成する処理であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項７】
平面状の基板と、
前記基板の一方の面に設け、インクを吐出するためのエネルギーをインクに与える複数のエネルギー発生素子と、
前記一方の面に設け、複数の前記エネルギー発生素子を内部にそれぞれ配置した複数のインク室を区画する側壁と、
前記側壁の表面に形成した金属層と、
前記金属層が形成された前記側壁と、前記インク室の内部空間の形成に際して一時的に形成される犠牲層とを切削した切削面上に設け、複数の前記インク室に対応し、前記インク室のそれぞれからインクを吐出する複数のノズル孔を有するノズル層と、
前記基板の他方の面から前記一方の面に達して開口し、前記インク室内にインクを供給するインク開口と
を備えたことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項８】
前記一方の面で前記側壁よりも前記基板の外周側で、前記側壁と間を隔てた位置に外壁を備え、
前記ノズル層は、前記外壁の形成位置において、前記側壁の形成位置よりも、前記基板の前記一方の面から離れる方向に突出することを特徴とする請求項７に記載のインクジェットヘッド。
【請求項９】
平面状の基板と、
前記基板の一方の面に設け、インクを吐出するためのエネルギーをインクに与える複数のエネルギー発生素子と、
前記一方の面に設け、複数の前記エネルギー発生素子を内部にそれぞれ配置した複数のインク室を区画する側壁と、
前記側壁と、前記インク室の内部空間の形成に際して一時的に形成される犠牲層とを切削した切削面上に設け、複数の前記インク室に対応し、前記インク室のそれぞれからインクを吐出する複数のノズル孔を有するノズル層と、
前記基板の他方の面から前記一方の面に達して開口し、前記インク室内にインクを供給するインク開口と
を備え、
前記側壁は、先端部に、基部側よりも前記側壁の厚みが薄く、且つ、前記インク室外側の壁面よりも前記インク室内側の壁面が厚み方向に凹む薄壁部を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクを吐出するインクジェットヘッドの製造方法およびインクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタ等に用いられる熱源駆動方式のインクジェットヘッドは、熱源を用いてインクに気泡を発生させ、その気泡の膨張力により、インク液滴を吐出する。このような熱源駆動方式のインクジェットヘッドは、例えば特許文献１が開示するように、以下のように製造する。
【０００３】
シリコン製の基板の上面にエネルギー発生素子として発熱抵抗体を設け、さらに発熱抵抗体を含むインク室を区画する側壁を形成する。基板上にインク室の内部空間を保持するための犠牲層を、側壁を覆う領域も含めて形成する。犠牲層で埋められた領域がインク室の内部空間となるように犠牲層の上面を平坦に切削し、犠牲層と側壁を覆うノズル層を形成する。ノズル層にインクを吐出するノズルを形成し、犠牲層を溶媒で溶かしてインク室内から除去する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−４９２１０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、鋭意調査の結果、弾性率が犠牲層よりも低い側壁は、犠牲層の切削後に先端部が犠牲層よりも突出することが分かった。隔壁の先端部が突出した状態でノズル層を形成すると、ノズル層の表面で側壁の形成位置に対応する部位は、周囲よりも突出した状態で形成されてしまう。側壁形成位置に対応するノズル層表面の部位は、インク室から吐出するインクが通過するノズル孔を形成する部位の近傍である。近傍に凹凸がある部位にノズル孔を形成した場合、ノズル孔の形状にばらつきを生じたり、ノズル孔の開口径の精度が得られにくくなる可能性があった。
【０００６】
本発明は、ノズル層のノズル孔近傍の表面を平坦に形成することができるインクジェットヘッドの製造方法およびインクジェットヘッド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】
本発明の一態様によれば、平面状をなす基板の一方の面に、インクを吐出するためのエネルギーをインクに与える複数のエネルギー発生素子を形成する素子形成工程と、前記一方の面に、複数の前記エネルギー発生素子を内部にそれぞれ配置した複数のインク室を区画する側壁を形成する側壁形成工程と、前記一方の面を樹脂で覆い、少なくとも前記インク室内が前記樹脂で充填された犠牲層を形成する犠牲層形成工程と、前記側壁および前記犠牲層を切削し、切削面に前記側壁を露出する切削工程と、前記切削面上に、複数の前記インク室に対応し、前記インク室のそれぞれからインクを吐出する複数のノズル孔を有するノズル層を形成するノズル層形成工程と、前記基板の他方の面から前記一方の面に達して開口し、前記インク室内にインクを供給するインク開口を設け、前記インク開口を介して前記犠牲層を除去する除去工程とを備えたインクジェットヘッドの製造方法において、前記切削工程前に、少なくとも前記側壁および前記犠牲層の一方に対し、前記切削工程後の前記切削面において前記犠牲層と前記側壁とを平坦にするための前処理を施す前処理工程を備えたインクジェットヘッドの製造方法が提供される。
【０００８】
犠牲層と側壁を切削する前に犠牲層または側壁に対して前処理を行うことで、犠牲層および側壁の切削後の切削面を平坦に形成することができる。これにより、切削面に形成するノズル層の表面を平坦に形成することができるので、ノズル層に形成するノズル孔の形成精度を高め、安定して精度よくインクを吐出できるインクジェットヘッドを製造することができる。
【０００９】
第一態様において、前記前処理は、少なくとも前記側壁の表面に金属層を形成する処理であり、前記犠牲層形成工程の前に行ってもよい。犠牲層を形成する前に側壁表面に金属層を形成し、側壁の弾性率を犠牲層の弾性率に近づける。これにより、犠牲層および側壁の切削時に側壁が切削刃の押圧力を受けても、金属層が側壁を引っ張り、側壁が沈み込むことを抑制することができるので、犠牲層および側壁の切削後の切削面を平坦に形成することができる。ゆえに、切削面に形成するノズル層の表面を平坦に形成でき、ノズル層に形成するノズル孔の形成精度を高めることができる。
【００１０】
第一態様において、前記側壁形成工程では、前記側壁に加え、前記一方の面で前記側壁よりも前記基板の外周側で、前記側壁と間を隔てた位置に外壁を形成してもよい。前記前処理工程では、前記側壁の表面に前記金属層を形成する一方、前記外壁の表面には前記金属層を形成せずともよい。前記切削工程では、前記犠牲層、前記側壁および前記外壁を切削してもよい。表面に金属層を形成しない外壁を設けたことによって、切削後の外壁は切削面から突出する。ゆえに切削面に形成するノズル層の表面は、外壁の形成部分において突出した状態になる。ノズル孔は側壁形成部分の近傍に設けられるため、外壁形成部分の突出には影響されず、精度よく形成される。そして外壁形成部分のノズル層表面は、印刷時に用紙に当接してノズル孔やその近傍部分が用紙に接触することを抑制し、用紙との摺擦によりノズル孔が詰まったり不具合が生じたりすることを防止できる。
【００１１】
第一態様において、前記ノズル層形成工程は、前記ノズル層を露光して前記ノズル孔を形成するノズル孔形成工程を含んでもよい。前記金属層は、前記ノズル孔形成工程において前記ノズル層に照射される光の反射を防止する反射防止膜であって、前記側壁の表面および前記インク室内に形成されてもよい。前処理を施すことで平坦に切削された犠牲層上に形成したノズル層は表面が平坦であり、ノズル孔形成のためにノズル層に照射する光が、ノズル層表面に凹凸が残る場合と比べてノズル層内に均一に照射されるので、ノズル孔を精度よく形成することができる。さらに、金属層を反射防止膜で形成することによって、側壁と犠牲層の切削後における切削面の平坦化を図るだけでなく、側壁形成部位の近傍のノズル層にノズル孔を形成する際にインク室内で反射が生じないのでノズル孔を精度よく形成することができる。
【００１２】
第一態様において、前記前処理は、前記樹脂の乾燥温度を制御して、前記切削工程後の前記切削面において前記犠牲層と前記側壁とが平坦になる温度で前記犠牲層を乾燥する処理であってもよい。犠牲層の乾燥温度を制御することによって、切削時の犠牲層の弾性率が側壁の弾性率に近づき、犠牲層と側壁とを切削刃の押圧力でほぼ同じように沈み込んだ状態にすることができる。よって切削後、押圧力が解放されると、側壁の戻りが犠牲層の戻りと同様のものとなり、側壁および犠牲層切削後の切削面を平坦に形成することができる。ゆえに、切削面に形成するノズル層の表面を平坦に形成でき、ひいてはノズル孔を精度よく形成することができる。
【００１３】
第一態様において、前記前処理は、前記側壁の先端部に、基部側よりも前記側壁の厚みが薄く、且つ、前記インク室外側の壁面よりも前記インク室内側の壁面が厚み方向に凹む薄壁部を形成する処理であってもよい。側壁の先端部に薄壁部を設けたことによって、切削工程後に犠牲層の切削面に露出する側壁の切削面の面積は、薄壁部を形成しない場合よりも小さい。すなわち、切削面における材料ばらつきが小さくなるので、切削時に犠牲層および側壁が切削刃に与える切削抵抗は小さくなる。ゆえに、側壁が切削刃から受ける押圧力は低減し、側壁は、切削刃の押圧力によって犠牲層よりも大きく基板側に沈み込むことが抑制される。よって、犠牲層切削後の切削面を平坦に形成することができ、切削面に形成するノズル層の表面を平坦に形成でき、ひいてはノズル孔を精度よく形成することができる。さらに、薄壁部を、インク室内側の壁面が凹んだ状態に形成したことで、インク室内に導入するインクの容量を増やすことができ、印刷時、安定したインクの吐出を行うことができる。
【００１４】
本発明の第二態様によれば、平面状の基板と、前記基板の一方の面に設け、インクを吐出するためのエネルギーをインクに与える複数のエネルギー発生素子と、前記一方の面に設け、複数の前記エネルギー発生素子を内部にそれぞれ配置した複数のインク室を区画する側壁と、前記側壁の表面に形成した金属層と、前記金属層が形成された前記側壁と、前記インク室の内部空間の形成に際して一時的に形成される犠牲層とを切削した切削面上に設け、複数の前記インク室に対応し、前記インク室のそれぞれからインクを吐出する複数のノズル孔を有するノズル層と、前記基板の他方の面から前記一方の面に達して開口し、前記インク室内にインクを供給するインク開口とを備えたインクジェットヘッドが提供される。側壁表面に金属層を形成したことで、側壁の弾性率を、インクジェットヘッドの製造過程で一時的に形成される犠牲層の弾性率に近づけることができる。これにより、製造過程において、犠牲層および側壁の切削時に側壁が切削刃の押圧力を受けても、金属層が側壁を引っ張り、側壁が沈み込むことを抑制することができるので、犠牲層および側壁の切削後の切削面を平坦に形成することができる。ゆえに、切削面に形成したノズル層の表面は平坦であり、精度のよいノズル孔を形成することができるので、安定して精度よくインクを吐出できるインクジェットヘッドを得ることができる。
【００１５】
第二態様は、前記一方の面で前記側壁よりも前記基板の外周側で、前記側壁と間を隔てた位置に外壁を備えてもよい。この場合に、前記ノズル層は、前記外壁の形成位置において、前記側壁の形成位置よりも、前記基板の前記一方の面から離れる方向に突出してもよい。外壁形成部分のノズル層表面は突出するので、印刷時に用紙に当接してノズル孔やその近傍部分が用紙に接触することを抑制し、用紙との摺擦によりノズル孔が詰まったり不具合が生じたりすることを防止できる。
【００１６】
本発明の第三態様によれば、平面状の基板と、前記基板の一方の面に設け、インクを吐出するためのエネルギーをインクに与える複数のエネルギー発生素子と、前記一方の面に設け、複数の前記エネルギー発生素子を内部にそれぞれ配置した複数のインク室を区画する側壁と、前記側壁と、前記インク室の内部空間の形成に際して一時的に形成される犠牲層とを切削した切削面上に設け、複数の前記インク室に対応し、前記インク室のそれぞれからインクを吐出する複数のノズル孔を有するノズル層と、前記基板の他方の面から前記一方の面に達して開口し、前記インク室内にインクを供給するインク開口とを備え、前記側壁は、先端部に、基部側よりも前記側壁の厚みが薄く、且つ、前記インク室外側の壁面よりも前記インク室内側の壁面が厚み方向に凹む薄壁部を有することを特徴とするインクジェットヘッドが提供される。側壁の先端部に薄壁部を設けたことによって、インクジェットヘッドの製造過程において、犠牲層および側壁を切削する場合の切削刃による押圧力の影響を抑制できるため、切削面が平坦になる。ゆえに切削面に形成するノズル層は表面が平坦であり、精度のよいノズル孔を得ることができる。さらに、薄壁部においてインク室内側の側壁の壁面が凹んだ状態であるので、インク室内に導入するインクの容量を増やすことができ、印刷時、安定したインクの吐出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】インクジェットプリンタ１の概略的な構成を示す図である。
【図２】インクジェットヘッド１０のインク吐出面７８を示す図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ線において矢視方向からみたインクジェットヘッド１０の断面図である。
【図４】第一実施形態に係るインクジェットヘッド１０の製造方法の説明図である。
【図５】第一実施形態に係るインクジェットヘッド１０の製造方法の説明図である。
【図６】第二実施形態に係るインクジェットヘッド１１０の製造方法の説明図である。
【図７】第二実施形態に係るインクジェットヘッド１１０の製造方法の説明図である。
【図８】犠牲層１５０の乾燥温度と、切削工程後における側壁１３１の切削面１３３と犠牲層１５０の切削面１５８との間の段差との関係を示すグラフである。
【図９】第三実施形態に係るインクジェットヘッド２１０の製造方法の説明図である。
【図１０】第三実施形態に係るインクジェットヘッド２１０の製造方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の第一実施形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明に係るインクジェットヘッド１０を搭載するインクジェットプリンタ１の概略的な構成について説明する。図１に示す、インクジェットプリンタ１は、キャリッジ４に設けたインクジェットヘッド１０から記録紙Ｐへ向けてインク液滴を吐出し、記録紙Ｐ上に文字、画像等を形成する公知のプリンタである。インクジェットプリンタ１は、搬送ローラ２、プラテンローラ３、キャリッジ４、インクジェットヘッド１０等を備える。搬送ローラ２は、プラテンローラ３との間に記録紙Ｐを挟み、回転駆動して記録紙Ｐを送り出し、インクジェットプリンタ１の筐体内を紙送り方向（例えば水平方向における一方向）に搬送する。
【００１９】
キャリッジ４は、筐体内において、記録紙Ｐの搬送面に対して例えば上方から向き合う位置に配置され、紙送り方向と直交する走査方向に往復移動する。キャリッジ４は、記録紙Ｐの紙面と向き合う面（例えば下面）に、複数のノズル孔６１（図２参照）からインクを吐出するインクジェットヘッド１０を備える。詳細は後述するが、インクジェットヘッド１０は矩形の板形状を有し、ノズル孔６１が開口するインク吐出面７８（図３参照）とは反対側で、インクが供給されるインク供給面１８（図３参照）側をキャリッジ４側に向けて、キャリッジ４に組み付けられる。インクジェットプリンタ１は、インクを収容したカートリッジ（図示略）を装着し、インクジェットヘッド１０にインクを供給する。
【００２０】
インクジェットプリンタ１は、搬送ローラ２とプラテンローラ３を回転駆動して記録紙Ｐを紙送り方向に搬送させつつ、キャリッジ４を駆動して走査方向に往復移動させる。キャリッジ４は、記録紙Ｐの紙面に対して相対的に平行な方向に移動する。キャリッジ４は、カートリッジから供給されるインクをインクジェットヘッド１０から吐出し、記録紙Ｐの紙面に文字、画像等を形成する。搬送ローラ２とプラテンローラ３は、文字、画像等が形成された記録紙Ｐを筐体外に排出する。
【００２１】
次に、インクジェットヘッド１０の構造の詳細について、図２、図３を参照して説明する。インクジェットヘッド１０は複数の部材を層状に重ねて作製される。以下の説明では、便宜上、インクジェットヘッド１０を構成する層の厚み方向（図３における紙面上下方向）を上下方向とし、インク吐出面７８側を上側、インク供給面１８側を下側とする。
【００２２】
図２に示すように、インクジェットヘッド１０は、インク吐出面７８に、一方向に整列した複数のノズル孔６１を開口する。第一実施形態では、インクジェットヘッド１０は、二列に整列するノズル孔６１を有する。個々のノズル孔６１は、各々に対して個別に設けられたインク室５５にそれぞれ連通する。インク室５５は、後述する基板１１（図３参照）上に設けた側壁３１、ノズル層６０等によって、区画形成されている。インク室５５内には、インクを吐出するためのエネルギーをインクに与えるエネルギー発生素子として機能する発熱部２０が、それぞれ設けられる。詳細は後述するが、発熱部２０は、発熱抵抗体層２１上に所定の通電パターンを形成した電極層２２を設けることによって、発熱抵抗体層２１に電流が流れ、発熱できるようにした部位である。
【００２３】
インクジェットヘッド１０は、インク供給面１８（図３参照）にインク開口１５を開口する。インク開口１５は、インクジェットヘッド１０内で各インク室５５に繋がる。カートリッジ（図示略）は、インク開口１５を介し、インク室５５にインクを供給する。インク室５５内に供給されたインクは、発熱部２０が加熱すると気泡を発生する。インク室５５内のインクは発生した気泡に押し出され、ノズル孔６１から吐出する。
【００２４】
前述したように、インクジェットヘッド１０は層構造を有する。図３に示すように、インクジェットヘッド１０は、インク供給面１８側からインク吐出面７８側へ向けて、主に、基板１１、発熱抵抗体層２１、電極層２２、保護層２３、側壁３１、ノズル層６０、撥水層７０を層状に重ねて構成する。基板１１および保護層２３には、インク開口１５が設けられる。インク室５５は、基板１１、発熱抵抗体層２１、電極層２２、保護層２３、側壁３１およびノズル層６０によって区画形成される。インクは、インク供給面１８側からインク開口１５を通り、インク室５５内に供給される。以下、インクジェットヘッド１０の各層の構造について説明する。
【００２５】
インクジェットヘッド１０は、基板１１を備える。基板１１は、シリコン製で板状の基体１２の両面に、酸化シリコン膜からなり、絶縁および蓄熱の機能を有する絶縁層１３，１４をそれぞれ形成した基板である。基板１１の絶縁層１３側の表面上（図３における上側の表面）には、例えば窒化タンタル（ＴａＮ）またはタンタルアルミニウム（ＴａＡｌ）等を含む発熱抵抗体層２１が形成される。発熱抵抗体層２１は、絶縁層１３上において、インク開口１５の形成予定部位１５Ａ（図４参照）にかからないように設けられる。基板１１の絶縁層１４側の表面（図３における下側の表面）は、インクジェットヘッド１０のインク供給面１８である。なお、各層の「表面に形成される」という文言は、各層の表面に直接接触して形成されることは勿論、各層の表面との間に何らかの構成を挟んで形成されることも含む意味である。
【００２６】
発熱抵抗体層２１上には、例えばチタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム合金等を含む電極層２２が形成される。電極層２２は発熱抵抗体層２１に接して形成され、発熱抵抗体層２１よりも通電抵抗が高い。電極層２２は所定の部位において発熱部２０に相当する部位が除かれた配線パターンを形成する。電極層２２に流される電流は、配線パターンにおける通電経路が途切れた部位で発熱抵抗体層２１を流れ、その部位の発熱抵抗体層２１を発熱させる。すなわち、電極層２２の配線パターンによって発熱抵抗体層２１に電流が流れるようにした部位が、発熱部２０である。発熱部２０は、インクを吐出するためのエネルギーをインクに与えるエネルギー発生素子として機能する。図２に示すように、発熱部２０は、複数のノズル孔６１の形成位置にそれぞれ対応する位置に、二列に整列して設けられる。
【００２７】
図３に示すように、電極層２２および発熱抵抗体層２１上には、例えば窒化シリコン等を含む絶縁性の保護層２３が形成される。保護層２３は、電極層２２および発熱抵抗体層２１を物理的および化学的な衝撃から保護する。保護層２３は、基板１１の絶縁層１３上で発熱抵抗体層２１が形成されていない部位の一部にも形成されている。基板１１および保護層２３は、層の厚み方向（上下方向）に貫通するインク開口１５を開口する。インク開口１５の下側（絶縁層１４側）の開口は、上側（保護層２３側）の開口よりも開口面積が大きく形成されている。図２に示すように、インク開口１５は、平面視、基板１１および保護層２３の略中央において、複数のノズル孔６１がインク吐出面７８で整列する方向に沿って細長く延びる矩形形状に開口する。また、保護層２３上で、発熱部２０が設けられた部位には、例えばタンタル（Ｔａ）製の耐キャビテーション膜２５が形成されている。耐キャビテーション膜２５は、インク吐出時にインク室５５内で気泡が発生することによって生ずる衝撃等から発熱部２０を保護する。
【００２８】
図３に示すように、保護層２３上には、密着層３８を介し、ネガ型の感光性エポキシ樹脂で形成した側壁３１および外壁３２が設けられている。密着層３８は、側壁３１を構成するエポキシ樹脂とは溶媒濃度を異ならせたネガ型のエポキシ樹脂を用いて形成し、保護層２３と側壁３１および外壁３２との密着性を高める。側壁３１は、保護層２３の上側表面から、上方（インク吐出面７８側）へ向けて立設する。図２に示すように、側壁３１は、第一実施形態では二列に整列する複数の発熱部２０の外周を取り囲み、且つ、個々の発熱部２０の形成位置をそれぞれ取り囲む区画を形成する。側壁３１が形成する個々の区画内は、前述したように、ノズル孔６１から吐出されるインクが溜まる部屋であるインク室５５として構成される。また、二列に整列するインク室５５の間に、インク開口１５を介して供給され、個々のインク室５５へ向かうインクが流れる流路を構成するインク流路５６が設けられる。
【００２９】
図３に示すように、外壁３２は、保護層２３の上側表面から、上方（インク吐出面７８側）へ向けて立設する。外壁３２は、基板１１の平面方向において側壁３１の外側二カ所に設けられ、側壁３１よりも上方に突出する。図２に示すように、二つの外壁３２は、それぞれ、インク室５５が整列する方向に延びる。外壁３２の厚みは、側壁３１の厚みより厚く形成される。
【００３０】
図３に示すように、側壁３１の外周側の表面には、金属層４０が形成されている。金属層４０は、例えば酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）からなる。詳細については後述するが、金属層４０は、後述する切削工程において切削した後の側壁３１の切削面３３と犠牲層５０の切削面５８（図５参照）を平坦に揃える役割を果たす。また、金属層４０は、後述するノズル孔形成工程において紫外線照射を行いノズル孔６１を形成する際の反射防止膜として機能する。なお、金属層４０は側壁３１の表面全体に形成されるが、側壁３１の内部側に形成された金属層４０は、後述する除去工程において除去されている。
【００３１】
側壁３１と外壁３２の間には、犠牲層５０が形成されている。犠牲層５０は、例えばノボラック樹脂であり、側壁３１内にインク室５５およびインク流路５６を形成する際の空間確保のため、一時的に形成される。側壁３１の内部側に形成された犠牲層５０は、後述する除去工程において除去されている。
【００３２】
側壁３１および外壁３２上には、ネガ型の感光性エポキシ樹脂またはポリイミド樹脂からなるノズル層６０が形成されている。ノズル層６０は、側壁３１の上部を覆い、インク室５５およびインク流路５６をインクジェットヘッド１０の内部に形成された空間として構成する。ノズル層６０は、個々のインク室５５に対応し、層の厚み方向（上下方向）に貫通する複数のノズル孔６１を開口する。ノズル孔６１は円形に開口する。ノズル孔６１の下側（インク室５５側）の開口は、上側（インク吐出面７８側）の開口よりも、開口面積が大きく形成されている。
【００３３】
また、ノズル層６０が外壁３２の上部を覆う部位であるガード部７５は、側壁３１の上部を覆う部位であり、ノズル孔６１が開口する吐出部７６よりも、上方に突出する。印刷時にインク吐出面７８側が記録紙Ｐ側を向くため、ガード部７５は、吐出部７６よりも記録紙Ｐに近い位置に配置される。ゆえにガード部７５は、ノズル孔６１が開口する吐出部７６が記録紙Ｐと接触することを防止する。
【００３４】
ノズル層６０の上側表面には、フッ素単分子膜からなる撥水層７０が形成されている。撥水層７０の上側表面が、インクジェットヘッド１０のインク吐出面７８である。
【００３５】
次に、図４、図５を参照し、上記構成のインクジェットヘッド１０の製造過程について説明する。インクジェットヘッド１０の製造過程は、素子形成工程、側壁形成工程、金属層形成工程、犠牲層形成工程、切削工程、ノズル層形成工程、ノズル孔形成工程、および除去工程を含む。素子形成工程に先立ち、シリコン製の基板１１を準備する。基板１１はシリコン製の板体を熱酸化し、基体１２両側の表面に酸化シリコン膜からなる絶縁層１３，１４を形成して作製する。あるいは、基板１１として、あらかじめ両面に酸化シリコン膜が設けられた既製品を用いてもよい。なお、基板１１の厚みは、例えば５００〜７００μｍであり、絶縁層１３，１４の厚みは、例えば１〜５μｍである。
【００３６】
図４に示すように、素子形成工程では、基板１１の絶縁層１３側の表面上に、エネルギー発生素子として機能する発熱部２０を形成する。具体的には、基板１１の絶縁層１３側の表面上に、タンタルまたはタンタルアルミニウムを、スパッタリング法によって２００〜１０００Åの厚みになるように堆積し、発熱抵抗体層２１を形成する。前述したように、発熱抵抗体層２１は、絶縁層１３上において、インク開口１５の形成予定部位１５Ａにかからない位置に形成する。次いで、発熱抵抗体層２１の上側表面に樹脂シート、ガラス等で配線パターン形成のためのマスキングを施し、チタン、アルミニウムまたはアルミニウム合金をスパッタリング法によって５００ｎｍ程度の厚みになるように堆積した電極層２２を形成する。前述したように、電極層２２が形成する配線パターンによって発熱抵抗体層２１に電流が流れるようにした部位が、発熱部２０として機能する。
【００３７】
次に、電極層２２および発熱抵抗体層２１の表面を含む基板１１の絶縁層１３側の表面上に、窒化シリコンを含む保護層２３を形成する。保護層２３は、少なくとも発熱部２０を覆って形成する。保護層２３は、基板１１上に露出する電極層２２、発熱抵抗体層２１および絶縁層１３の表面上に、例えば、プラズマを利用した化学気相成長（プラズマＣＶＤ）またはスパッタリング法によって窒化シリコンを成膜して形成する。なお、保護層２３の厚みは、例えば０．４μｍである。また、保護層２３表面上で発熱部２０が設けられた部位に、スパッタリング法によってＴａを成膜し、耐キャビテーション膜２５を形成する。
【００３８】
側壁形成工程では、フォトリソグラフィによってエポキシ樹脂を硬化させた側壁３１および外壁３２を形成する。具体的には、側壁３１形成に用いるエポキシ樹脂とは溶媒濃度を異ならせたネガ型感光性エポキシ樹脂を、保護層２３上に、例えば２〜３μｍの厚みとなるようにスピンコートし、密着層３８となる部位を含むエポキシ樹脂の層を形成する。エポキシ樹脂の層にフォトマスクを施し、密着層３８を形成する予定部位に位置するエポキシ樹脂に対して紫外線を照射し、硬化させる。硬化後、有機溶剤にインクジェットヘッド１０を浸して未硬化のエポキシ樹脂を溶解し、除去する。
【００３９】
さらに、密着層３８が形成された保護層２３上に、ネガ型感光性エポキシ樹脂を、例えば２５〜４０μｍの厚みとなるようにスピンコートし、側壁３１および外壁３２となる部位を含むエポキシ樹脂の層を形成する。エポキシ樹脂の層にフォトマスクを施し、側壁３１と外壁３２を形成する予定部位に位置するエポキシ樹脂に対して紫外線を照射し、硬化させる。硬化後、インクジェットヘッド１０を有機溶剤に浸して未硬化のエポキシ樹脂を溶解し、除去する。保護層２３の表面上には、インク室５５の形成予定部位５５Ａおよびインク流路５６の形成予定部位５６Ａを区画する側壁３１と、側壁３１の側方に位置する外壁３２が形成される。側壁３１および外壁３２と保護層２３との間には密着層３８が配置され、側壁３１および外壁３２と保護層２３との密着性が向上する。
【００４０】
次の金属層形成工程で行う処理は、後述する切削工程において側壁３１の上部と犠牲層５０の上部を切削した際に、側壁３１の切削面３３（図５参照）と犠牲層５０の切削面５８（図５参照）とが平坦になるように、あらかじめ切削工程前に行う前処理である。金属層形成工程では、側壁３１の表面を酸化クロムで覆い、金属層４０を形成する。基板１１の絶縁層１３側に、側壁３１以外の部位を覆うメタルマスク４５を配置し、スパッタリング法によって酸化クロムを側壁３１の表面に堆積する。その結果、側壁３１の形成部位のみが酸化クロムで覆われ、側壁３１の表面に金属層４０が形成される。また、金属層４０は、側壁３１に囲まれた領域内で露出する保護層２３および耐キャビテーション膜２５の表面にも形成される。第一実施形態では、金属層形成工程が、本発明の「前処理工程」に相当する。
【００４１】
犠牲層形成工程では、側壁３１および外壁３２を含む基板１１の絶縁層１３側の表面上に、ノボラック樹脂からなる犠牲層５０を形成する。具体的に、基板１１の絶縁層１３側の表面上にノボラック樹脂を、例えば４０〜６０μｍの厚みとなるようにスピンコートする。ノボラック樹脂は、基板１１上で上方に突出する側壁３１および外壁３２の上面を含み、基板１１の表面全体を覆う。ノボラック樹脂で犠牲層５０を形成したら、次に、ノボラック樹脂に含まれる溶媒を飛ばす乾燥処理（ベーク処理）を行う。ノボラック樹脂は、上側表面が、基板１１上の構成物（側壁３１、外壁３２等）に応じて凹凸状になる。
【００４２】
なお、ノボラック樹脂としては、一例として、旭有機材工業（株）製のＥＰ４０８０Ｇ、ＥＰ４０５０Ｇなどをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート（ＰＧＭＥＡ）などの有機溶剤に溶解したものが利用可能である。ノボラック樹脂は、キシレン、トルエン等には溶解性が極めて低いが、アルカリ水溶液、アセトン等などには溶解する。側壁３１を構成するエポキシ樹脂は硬化しているため、有機溶剤に対して不溶となっている。そのため、後述する除去工程において犠牲層５０を除去する場合に、側壁３１と犠牲層５０との間でクロスミキシングは生じない。なお、犠牲層５０として、ポリイミド樹脂（例えば東レ（株）のフォトニース）を用いてもよい。
【００４３】
次に、図５に示すように、切削工程では、犠牲層５０の上部を切削し、削除する。犠牲層５０は、冷却水で冷却しながら、図示しない切削刃で基板１１の平面方向に沿って犠牲層５０を切削する。切削後に犠牲層５０が側壁３１の上面に残った場合、後の工程でノズル層６０形成後に犠牲層５０を除去すると、隣接するインク室５５間が連通する可能性がある。ゆえに切削工程では、切削後の犠牲層５０の切削面５８において側壁３１の切削面３３が露出し、且つ平坦な状態となるように、切削後の側壁３１の高さを例えば１０〜３０μｍに設定し、犠牲層５０の上部と側壁３１および外壁３２の上部を切削する。
【００４４】
ところで、ノボラック樹脂とエポキシ樹脂の弾性率は異なる。具体的に、ノボラック樹脂の弾性率は５．０Ｇｐａであるのに対し、エポキシ樹脂の弾性率は２．１Ｇｐａである。弾性率がノボラック樹脂よりも小さいエポキシ樹脂は、切削時に切削刃から受ける押圧力によってノボラック樹脂よりも大きく弾性変形する。このため、外壁３２は、犠牲層５０よりも基板１１側に沈み込んだ状態で切削刃に切削される。ゆえに切削が終了し、外壁３２に加わる切削刃の押圧力が解放されて外壁３２が弾性復帰すると、外壁３２の切削面３４は犠牲層５０の切削面５８よりも上方に突出した状態になる。
【００４５】
一方、表面を酸化クロムで覆ったエポキシ樹脂の弾性率は、４．７Ｇｐａであり、ノボラック樹脂の弾性率に近い。金属層４０はスパッタリング法によって側壁３１の表面に形成されているので、金属層４０と側壁３１との密着性は、比較的高い。ゆえに、切削時において、エポキシ樹脂が切削刃から押圧力を受けて弾性変形しようとしても、酸化クロムがエポキシ樹脂を引っ張り、変形を抑制する。金属層４０を形成した側壁３１は、弾性率が犠牲層５０の弾性率に近く、差が０．３Ｇｐａであるため、切削時に切削刃から押圧力を受けても、犠牲層５０よりも大きく基板１１側に沈み込むことが抑制される。切削が終了し、側壁３１に加わる切削刃の押圧力が解放された場合、金属層４０が形成された側壁３１の切削面３３と犠牲層５０の切削面５８は、凹凸がほとんど生ずることなく平坦な状態になる。
【００４６】
次に、ノズル層形成工程では、エポキシ樹脂を硬化させたノズル層６０をフォトリソグラフィによって形成する。具体的には、犠牲層５０、側壁３１および外壁３２の切削面５８，３３，３４上に、ネガ型感光性エポキシ樹脂を、例えば１０〜５０μｍの厚みとなるようにスピンコートし、未硬化のノズル層６０を形成する。ノズル層６０は、例えば、キシレン、トルエン等の溶媒に溶解したエポキシ樹脂と、シランカップリング剤と、光重合開始剤とを混合したものを利用し、犠牲層５０を溶解しないように形成される。キシレン、トルエン等はポリイミド樹脂またはノボラック樹脂を溶解しないため、ノズル層６０を形成する樹脂の溶媒として好ましい。
【００４７】
次いで、ノズル層６０と側壁３１との密着性を高めるため、インクジェットヘッド１０を加熱または真空中に曝露して溶媒を飛ばし、ノズル層６０を乾燥させる。加熱乾燥する場合、例えば７０℃で３０分間乾燥する。真空乾燥する場合、例えば１０Ｔｏｒｒ以下の環境に８時間曝露する。犠牲層５０の切削面５８と側壁３１の切削面３３とが平坦であるので、ノズル層６０の上側表面は、側壁３１の上部を覆う吐出部７６において平坦に形成される。外壁３２の切削面３４は犠牲層５０の切削面５８よりも上方に突出するので、ガード部７５におけるノズル層６０の上側表面は、吐出部７６における上側表面よりも上方に突出した状態に形成される。
【００４８】
ノズル層６０が乾燥したら、ノズル孔形成工程が行われる。ノズル孔形成工程では、ノズル層６０に対してフォトマスクを施し、ノズル層６０のノズル孔６１を形成しない部位に位置するエポキシ樹脂に対して紫外線を照射する。また、ノズル層６０の側面が外壁３２の側面に連続する面を形成するように、ノズル層６０の外縁部分に位置するエポキシ樹脂にもフォトマスクを施して露光されないようにし、紫外線照射を行う。その後、７０℃で１０分加熱する。紫外線が照射された部位のエポキシ樹脂は硬化し、有機溶媒に不溶になる。インクジェットヘッド１０を、キシレン、トルエン等、犠牲層５０を溶解しない溶媒に浸し、ノズル孔６１内および外縁部分の不要なエポキシ樹脂を除去する。なお、ノズル孔６１内のエポキシ樹脂を除去する場合にＰＧＭＥＡ、アセトン、アルカリ水溶液等を用い、ノズル孔６１近辺にある犠牲層５０の一部を除去してもよい。
【００４９】
ノズル層６０の吐出部７６における上側表面が平坦であるので、ノズル層６０のノズル孔６１を形成しない部位に対して照射する紫外線を、表面に凹凸が残る場合と比べて均一に照射できる。さらに、側壁３１の表面には金属層４０が形成されている。金属層４０を形成する酸化クロムは、ノズル孔６１形成のため照射される紫外線の反射防止膜として機能する。ノズル層６０の上側からノズル孔６１を形成しない部位に照射した紫外線は、犠牲層５０を通過して側壁３１表面の金属層４０に到達するが、反射が防止される。このため、反射光がノズル孔６１の形成予定部位を照射してしまうことによるノズル孔６１の形成精度の低下を防止することができる。ゆえに、インクジェットヘッド１０は、複数のノズル孔６１間で均一な量のインクを吐出することができる。
【００５０】
除去工程では、基板１１および保護層２３を貫通するインク開口１５を形成し、インク室５５内から犠牲層５０を除去する。インク開口１５は、基板１１をインク供給面１８側から異方性エッチングを行って形成する。具体的に、インク供給面１８にエッチングマスクを形成する。第一実施形態では、絶縁層１４をエッチングマスクとして利用する。絶縁層１４のインク開口１５形成位置を、例えば四フッ化メタン（ＣＦ４）などのガスを用いたドライエッチング、またはフッ化水素酸溶液を用いたウエットエッチングによって除去し、エッチングマスクを形成する。次に基板１１を異方性ウエットエッチング用のエッチング溶液に浸す。第一実施形態では、エッチング溶液として、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）水溶液等のアルカリ水溶液を用いる。絶縁層１４を構成する酸化シリコン膜は、アルカリ水溶液に対するエッチング速度が、基体１２を構成するシリコンのエッチング速度に比べて十分に遅い。ゆえに、基板１１の絶縁層１４側の面（下面）から絶縁層１３側の面（上面）に向かって進行する異方性エッチングは、絶縁層１３の基体１２側の面で止まる。次いで、上記のドライエッチングまたはウエットエッチングによって、絶縁層１３の一部と保護層２３の一部を除去し、基板１１および保護層２３を貫通するインク開口１５を形成する。
【００５１】
次に犠牲層５０を除去するため、インクジェットヘッド１０をアセトン、ＰＧＭＥＡ等の有機溶剤に浸す。犠牲層５０は溶媒に溶解してノズル孔６１およびインク開口１５から流出し、インク室５５およびインク流路５６内から犠牲層５０が除去される。さらに、インク室５５およびインク流路５６内から金属層４０をウェットエッチングにより除去する。犠牲層５０および金属層４０の除去後、ノズル層６０の上側表面に液体フッ素単分子膜コート材をスプレーし、撥水層７０を形成する。以上の工程を経て、インクジェットヘッド１０が製造される。
【００５２】
以上説明したように、第一実施形態に係るインクジェットヘッド１０の製造方法では、切削工程で犠牲層５０と側壁３１を切削する前に、金属層形成工程で、側壁３１に金属層４０を形成する前処理を行うことで、犠牲層５０および側壁３１を切削した後の切削面５８，３３を平坦に形成することができる。これにより、切削面５８，３３に形成するノズル層６０の表面を平坦に形成することができるので、ノズル層６０に形成するノズル孔６１の形成精度を高め、安定して精度よくインクを吐出できるインクジェットヘッド１０を製造することができる。
【００５３】
また、第一実施形態では、犠牲層５０を形成する前に側壁３１の表面に金属層４０を形成し、側壁３１の弾性率を犠牲層５０の弾性率に近づけた。これにより、犠牲層５０および側壁３１の切削時に側壁３１が切削刃の押圧力を受けても、金属層４０が側壁３１を引っ張り、側壁３１が犠牲層５０よりも沈み込むことを抑制することができるので、犠牲層５０および側壁３１の切削後の切削面５８，３３を平坦に形成することができる。ゆえに、切削面５８，３３に形成するノズル層６０の表面を平坦に形成でき、ノズル層６０に形成するノズル孔６１の形成精度を高めることができる。
【００５４】
また、第一実施形態において、表面に金属層４０を形成しない外壁３２を設けたことによって、切削後の外壁３２は犠牲層５０の切削面５８から突出する。ゆえに切削面５８に形成するノズル層６０の表面は、外壁３２が形成されたガード部７５において突出した状態になる。ノズル孔６１は側壁３１が形成された吐出部７６に設けられるため、ガード部７５の突出には影響されず、精度よく形成できる。そしてインク吐出面７８はガード部７５において印刷時に用紙に当接し、ノズル孔６１を含む吐出部７６が用紙に接触することを抑制し、用紙との摺擦によりノズル孔６１が詰まったり不具合が生じたりすることを防止できる。
【００５５】
また、第一実施形態において、前処理として側壁３１に金属層４０を形成したことで、ノズル層６０は、ノズル孔６１の形成予定部位が平坦になる。ゆえに、ノズル孔形成工程において、ノズル孔６１形成のためにノズル層６０に照射する光が、ノズル層６０の表面に凹凸が残る場合と比べてノズル層６０内に均一に照射されるので、ノズル孔６１を精度よく形成することができる。さらに、金属層４０を反射防止膜で形成することによって、上記のように、側壁３１と犠牲層５０の切削後における切削面５８，３３の平坦化を図るだけでなく、ノズル孔６１を形成する際に紫外線が反射防止膜によってインク室５５内で反射を生じないので、ノズル孔６１を精度よく形成することができる。
【００５６】
次に、本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態に係るインクジェットヘッド１１０は、製造過程において、切削工程後の側壁１３１の切削面１３３と犠牲層１５０の切削面１５８とを平坦にするための前処理として、犠牲層１５０の乾燥工程で乾燥温度を制御して製造したものである。以下では、図６〜図８を参照し、第一実施形態の製造過程で行った各工程とは異なる工程について説明し、同じ工程については省略または簡略化して説明する。
【００５７】
図６に示すように、第二実施形態の素子形成工程では、第一実施形態と同様に、基板１１１の上側表面上に、保護層１２３および耐キャビテーション膜１２５で保護した発熱部１２０を形成する。側壁形成工程では、エポキシ樹脂を硬化させた密着層１３８と側壁１３１を形成する。なお、第二実施形態では、外壁および金属層は形成しない。犠牲層形成工程では、第一実施形態と同様の工程で、側壁１３１を含む基板１１１の上側表面上に、ノボラック樹脂からなる犠牲層１５０を形成する。
【００５８】
次に、乾燥工程では、犠牲層１５０を形成した基板１１１を乾燥機１９０に投入し、ノボラック樹脂に含まれる溶媒を飛ばす乾燥処理（ベーク処理）を行う。第二実施形態では、後述する評価試験の結果に基づき、乾燥工程において、犠牲層１５０の乾燥温度を１３０℃に制御し、乾燥処理を行う。乾燥温度を制御して乾燥処理を行った結果、図７に示すように、次の切削工程後、側壁１３１の切削面１３３と犠牲層１５０の切削面１５８とを平坦に形成することができる。第二実施形態では、乾燥工程が、本発明の「前処理工程」に相当する。
【００５９】
ノズル層形成工程、ノズル孔形成工程および除去工程における各処理は、第一実施形態と同様である。ノズル層形成工程では、切削面１３３，１５８が平坦な側壁１３１上と犠牲層１５０上にスピンコートでノズル層１６０を形成するので、ノズル層１６０の上側表面は平坦になる。ゆえに、ノズル孔形成工程では、ノズル層１６０のノズル孔１６１を形成しない部位に対して照射する紫外線が、表面に凹凸が残る場合と比べてノズル層１６０内に均一に照射されるので、ノズル孔１６１を精度よく形成することができる。除去工程において、基板１１１および保護層１２３を貫通してインク室１５５およびインク流路１５６に通ずるインク開口１１５を形成する。インク室１５５およびインク流路１５６内から犠牲層１５０の除去した後、ノズル層１６０の上側表面に撥水層１７０を形成し、インクジェットヘッド１１０が完成する。
【００６０】
なお、上記乾燥工程において犠牲層１５０の乾燥温度を設定するため、発明者は、犠牲層１５０の乾燥温度と、切削工程後における側壁１３１の切削面１３３と犠牲層１５０の切削面１５８との間の段差との関係を求める評価試験を行った。一般に、ノボラック樹脂の乾燥温度（ベーク温度）を高めると、溶媒が、より多く飛んで乾燥するため、乾燥後のノボラック樹脂の弾性率は高くなる。側壁１３１を構成するエポキシ樹脂の弾性率はノボラック樹脂の弾性率よりも低いため、ノボラック樹脂の弾性率をエポキシ樹脂の弾性率に近づけるには、ノボラック樹脂の乾燥温度を下げるとよい。そこで発明者は評価試験を行い、犠牲層１５０の乾燥温度と、切削工程後における切削面１３３，１５８間の段差との関係を求めた。
【００６１】
図８に示すように、乾燥工程において犠牲層１５０の乾燥温度を１２０℃に制御した場合、切削工程後において、側壁１３１の切削面１３３は、犠牲層１５０の切削面１５８よりも上方に突出した。犠牲層１５０の切削面１５８を基準に上方をプラス方向として切削面１３３，１５８間の段差の大きさを測定したところ、８０ｎｍであった。犠牲層１５０の乾燥温度を７０℃に制御した場合、切削面１３３，１５８間の段差の大きさは、８５０ｎｍ以上になった。そして、犠牲層１５０の乾燥温度を１４０℃に制御した場合、切削面１３３，１５８間の段差の大きさは、−４２ｎｍになった。
【００６２】
上記評価試験の結果、発明者は、乾燥工程において、乾燥温度を１３０℃に制御して犠牲層１５０の乾燥処理を行えば、切削工程後における側壁１３１の切削面１３３と犠牲層１５０の切削面１５８との間の段差を小さくし、平坦化を図れることを確認した。一般に、ノボラック樹脂はエポキシ樹脂よりも弾性率が高い。このため、切削工程後、犠牲層１５０の切削面１５８よりも側壁１３１の切削面１３３が突出する場合、乾燥工程において乾燥温度を低く制御して犠牲層１５０の弾性率を低下させる処理を行ってから、犠牲層１５０と側壁１３１を切削することが考えられる。しかし、切削工程では冷却水で冷却しながら犠牲層１５０を切削するため、ノボラック樹脂が水分を吸収し、犠牲層１５０の弾性率が、乾燥工程終了時の弾性率よりも低下した状態で切削が行われる。このため、乾燥工程では、単に弾性率だけに着目して乾燥温度を制御するのではなく、切削後の側壁１３１の切削面１３３と犠牲層１５０の切削面１５８との間の段差の大きさに基づき、乾燥温度を制御するとよいことがわかった。そして、犠牲層１５０の乾燥温度を制御することによって、切削時の犠牲層１５０の弾性率が側壁１３１の弾性率に近づけば、犠牲層１５０と側壁１３１とを切削刃の押圧力でほぼ同じように沈み込んだ状態にすることができる。よって切削後、押圧力が解放されると、側壁１３１の戻りが犠牲層１５０の戻りと同様のものとなり、側壁１３１および犠牲層１５０の切削後の切削面１５８，１３３を平坦に形成することができる。
【００６３】
以上説明したように、第二実施形態に係るインクジェットヘッド１１０の製造方法では、切削工程で犠牲層１５０と側壁１３１を切削する前に、乾燥工程で、犠牲層１５０の乾燥温度を制御する前処理を行うことで、犠牲層１５０および側壁１３１を切削した後の切削面１５８，１３３を平坦に形成することができる。これにより、切削面１５８，１３３に形成するノズル層１６０の表面を平坦に形成することができるので、ノズル層１６０に形成するノズル孔１６１の形成精度を高め、安定して精度よくインクを吐出できるインクジェットヘッド１１０を製造することができる。
【００６４】
次に、本発明の第三実施形態について説明する。第三実施形態に係るインクジェットヘッド２１０は、製造過程において、切削工程後の側壁２３１の切削面２３３と犠牲層２５０の切削面２５８とを平坦にするための前処理として、側壁２３１の先端部に薄壁部２３５を形成する処理を行って製造したものである。以下では、図９、図１０を参照し、第一実施形態の製造過程で行った各工程とは異なる工程について説明し、同じ工程については省略または簡略化して説明する。
【００６５】
図９に示すように、第三実施形態の素子形成工程では、第一実施形態と同様に、基板２１１の上側表面上に、保護層２２３および耐キャビテーション膜２２５で保護した発熱部２２０を形成する。次の側壁形成工程では、エポキシ樹脂を硬化させた密着層２３８と側壁２３１を形成する。第一実施形態とは異なり、側壁２３１は、基板２１１からの突出方向の先端部に、基部側よりも平面方向の厚みが薄く、且つ、インク室２５５（図１０参照）内側の壁面がインク室２５５外側の壁面よりも平面方向に凹む薄壁部２３５を備える。このような側壁２３１は、密着層２３８上に厚壁部２３６を形成し、厚壁部２３６上に薄壁部２３５を形成する２回の工程に分けて形成する。
【００６６】
具体的に、密着層２３８を形成した保護層２２３上に、ネガ型感光性エポキシ樹脂を、例えば５〜１５μｍの厚みとなるようにスピンコートし、厚壁部２３６となる部位を含むエポキシ樹脂の層を形成する。エポキシ樹脂の層にフォトマスクを施し、厚壁部２３６を形成する予定部位に位置するエポキシ樹脂に対して紫外線を照射し、硬化させる。硬化後、インクジェットヘッド２１０を有機溶剤に浸して未硬化のエポキシ樹脂を溶解して除去し、側壁２３１の基部を構成する厚壁部２３６を形成する。
【００６７】
厚壁部２３６を形成した保護層２２３上に、同様に、ネガ型感光性エポキシ樹脂を、例えば１０〜２５μｍの厚みとなるようにスピンコートし、薄壁部２３５となる部位を含むエポキシ樹脂の層を形成する。エポキシ樹脂の層にフォトマスクを施し、薄壁部２３５を形成する予定部位のエポキシ樹脂に対して紫外線を照射し、硬化させる。このとき、薄壁部２３５は、インク室２５５外側の壁面が厚壁部２３６のインク室２５５外側の壁面と一体の面を構成し、インク室２５５内側の壁面が厚壁部２３６のインク室２５５内側の壁面よりも厚み方向に凹んだ状態に形成する。硬化後、インクジェットヘッド２１０を有機溶剤に浸して未硬化のエポキシ樹脂を溶解して除去し、厚壁部２３６上に、厚壁部２３６よりも厚みの薄い薄壁部２３５を有する側壁２３１が完成する。なお、第三実施形態においても、外壁および金属層は形成しない。
【００６８】
犠牲層形成工程では、第一実施形態と同様の工程で、側壁２３１を含む基板２１１の上側表面上に、ノボラック樹脂からなる犠牲層２５０を形成する。犠牲層２５０の乾燥後、図１０に示すように、切削工程において、犠牲層２５０の上部を切削し、削除する。切削工程では、犠牲層２５０とともに切削される側壁２３１が薄壁部２３５の形成位置において切削されるように、切削後の側壁２３１の高さを例えば１０〜２０μｍに設定して、犠牲層２５０の上部と側壁２３１の上部を切削する。
【００６９】
側壁２３１の先端部に薄壁部２３５を設けたことで、切削工程後に犠牲層２５０の切削面２５８に露出する側壁２３１の切削面２３３の面積は、側壁２３１に薄壁部２３５を形成しない場合よりも小さい。すなわち、切削面２５８，２３３における材料ばらつきが小さくなるので、切削時に犠牲層２５０および側壁２３１が切削刃に与える切削抵抗は小さくなる。側壁２３１が切削刃から受ける押圧力は、薄壁部２３５を形成しない場合よりも小さくなるので、切削刃は容易に切削できる。ゆえに、側壁２３１は、切削刃から受ける押圧力が小さくなり、犠牲層２５０よりも大きく基板２１１側に沈み込むことが抑制される。側壁２３１に薄壁部２３５を設けたことによって、切削工程後の犠牲層２５０の切削面２５８と側壁２３１の切削面２３３を、平坦にすることができる。また、側壁２３１に薄壁部２３５を設けたことによって、インク室２５５の内部容積を、薄壁部２３５を設けない場合よりも増加することができる。第三実施形態では、薄壁部形成工程が、本発明の「前処理工程」に相当する。
【００７０】
ノズル層形成工程、ノズル孔形成工程および除去工程における各処理は、第一実施形態と同様である。ノズル層形成工程では、切削面２３３，２５８が平坦な側壁２３１上と犠牲層２５０上にスピンコートでノズル層２６０を形成するので、第二実施形態と同様に、ノズル層２６０の上側表面は平坦になる。ゆえに、ノズル孔形成工程では、ノズル層２６０のノズル孔２６１を形成しない部位に対して照射する紫外線のノズル層２６０内における深度を均一に保つことができる。ノズル孔２６１形成のためノズル層２６０に照射する紫外線が、表面に凹凸が残る場合と比べてノズル層２６０内に均一に照射されるので、ノズル孔２６１を精度よく形成することができる。除去工程では、基板２１１および保護層２２３を貫通してインク室２５５およびインク流路２５６に通ずるインク開口２１５を形成する。インク室２５５およびインク流路２５６内から犠牲層２５０の除去した後、ノズル層２６０の上側表面に撥水層２７０を形成し、インクジェットヘッド２１０が完成する。
【００７１】
以上説明したように、第三実施形態に係るインクジェットヘッド２１０の製造方法では、切削工程で犠牲層２５０と側壁２３１を切削する前に、側壁形成工程で、側壁２３１の先端部に、基部よりも厚みの薄い薄壁部２３５を形成する前処理を行うことで、犠牲層２５０および側壁２３１を切削した後の切削面２５８，２３３を平坦に形成することができる。これにより、切削面２５８，２３３に形成するノズル層２６０の表面を平坦に形成することができるので、ノズル層２６０に形成するノズル孔２６１の形成精度を高め、安定して精度よくインクを吐出できるインクジェットヘッド２１０を製造することができる。さらに、薄壁部２３５を、インク室２５５内側の壁面が厚壁部２３６における壁面よりも凹んだ状態に形成したことで、インク室２５５内に導入するインクの容量を増やすことができ、印刷時、安定したインクの吐出を行うことができる。
【００７２】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。第一実施形態において、除去工程では、金属層４０および犠牲層５０の一部を除去しなかったが、除去してもよい。外壁３２は、側壁３１の側方で、側壁３１を一周して取り囲んで設けてもよい。また、外壁３２は、必ずしも設けなくともよい。
【００７３】
第三実施形態において、側壁２３１の周囲に第一実施形態の外壁３２を設けてもよい。また、側壁２３１の薄壁部２３５は側壁２３１の形成工程を２回に分け、厚壁部２３６上に設けた。これに限らず、厚壁部２３６の厚みで側壁２３１を設けた後、削り出しによって、先端部に薄壁部２３５を形成してもよい。あるいは、基部から先端部に向けて厚みが徐々に薄くなる側壁２３１を設けてもよい。
【００７４】
また、第一〜第三実施形態において、例えば、基板１１上に配線パターンを構成する電極層２２を設け、発熱部２０の形成部位に部分的に発熱抵抗体層２１を形成してもよい。電極層２２の配線パターンを、発熱部２０の形成位置に部分的に設けた発熱抵抗体層２１がブリッジすることによって発熱部２０が発熱することができ、エネルギー発生素子として機能することができる。また、エネルギー発生素子として、ピエゾや薄膜抵抗体等、通電によってインク室５５からインクを押し出すエネルギーを発生可能な素子を用いてもよい。
【００７５】
ノズル孔６１はネガ型感光性エポキシ樹脂で形成したノズル層６０を露光して設けたが、エッチングを行って開口してもよいし、切削によって開口してもよい。また、ノズル層６０をポジ型感光性エポキシ樹脂で形成し、ノズル孔６１の形成予定部位を露光することで、ノズル孔６１を形成してもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１０，１１０，２１０      インクジェットヘッド
１１，１１１，２１１      基板
１５，１１５，２１５      インク開口
２０，１２０，２２０      発熱部
３１，１３１，２３１      側壁
３２                      外壁
４０                      金属層
５０，１５０，２５０      犠牲層
５５，１５５，２５５      インク室
５８，１５８，２５８      切削面
６０，１６０，２６０      ノズル層
６１，１６１，２６１      ノズル孔
２３５                    薄壁部
【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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【図１０】
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