(57)【要約】【課題】  劣化や不良の原因となる保護層をインク吐出口に設けることなくインク供給口を形成すると共に、工程数を削減を図ったインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供すること。【解決手段】  発熱抵抗体１２及びインク供給口２０を有するＳｉ基板１２と、Ｓｉ基板１２に設けられ、ノズル２４（インク吐出口）を有するオリフィスプレート２６体と、で構成されるインクジェット記録ヘッドを、インク供給口２０を形成した後、オリフィスプレート２６にノズル２４を形成して、インク供給口形成時に必要であったインク供給口を塞ぐと共にオリフィスプレートを保護する保護層を設けることなく製造する。【選択図】図１
2005132053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱抵抗体及びインク供給口を有する基板と、
前記基板の前記発熱抵抗体を有する第１の主面側に設けられ、インク吐出口を有するオリフィス体と、
を備えるインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
基板の第１の主面上に、第１の樹脂層を形成する工程と、
前記基板の第１の主面上に、前記第１の樹脂層を覆って第２の樹脂層を形成する工程と、
前記基板をエッチング液に浸漬して、前記基板の第１の主面とは反対側の第２の主面側からインク供給口を形成する工程と、
前記インク供給口形成後、前記第２の樹脂層に前記インク吐出口を形成する工程と、
前記第１の樹脂層を除去して、前記基板の第１の主面上に前記第２の樹脂層で構成されるオリフィス体を形成する工程と、
を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記インク供給口形成後、前記第２の樹脂層表面に第３の樹脂層を形成する工程を有することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記インク供給口形成後、前記第２の樹脂層表面を研磨する工程を有することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項４】
インク供給口を形成する工程において、前記第２の樹脂層を治具で覆った状態で、前記基板をエッチング液に浸漬することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録方式の記録装置を用いるインクジェット記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェット記録ヘッドは、シリコン基板上に発熱抵抗素子やその駆動回路を構成する機能素子を形成した後、ウェットエッチングによってインク供給口を形成する場合、機能素子等をエッチング液から保護するための保護膜を設ける際に、基板表面の所定の層との間で密着層を介して接する構成とする。これにより、保護膜の基板に対する密着性がよくなり、保護膜内へのエッチング液の侵入を良好に防いている（例えば、特開２０００−３５１２１４など）
【０００３】
詳細には、まず、シリコン基板上に、発熱抵抗素子やこの素子の駆動を行うための駆動素子回路、及び電気的取出し電極を形成する。次に、インク供給口を形成するためのエッチングマスクを形成する。次に、基板上に密着層を形成する。次に、後に除去可能な型材をインク流路として形成する。次に、型材上を樹脂で被覆した後、フォトリソグラフィでインク吐出口を含むオリフィスプレート（オリフィス体）を形成する。次に、オリフィスプレート表面にインク吐出口を塞ぐようにエッチング保護膜を形成する。次に、シリコン基板に対し異方性エッチングを行ってインク供給口を形成する。次に、エッチング後、保護膜を剥離する。そして、インク流路の型材を除去し、主たる製造工程が完了する。
【特許文献１】特開２０００−３５１２１４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、従来の製造工程では、吐出口開口後、インク供給口を開口した場合、保護層を除去する必要がある。
【０００５】
しかしながら、保護層はエッチング液にも耐性のある材質であるため、容易に除去することができないといった問題がある。保護層を除去するために、剥離性の高い剥離液を用いると、樹脂層が劣化してしまい、剥離性の低い剥離液では、ノズル近傍に残渣が残って吐出不良が発生したり、電極上に残渣が残ってボンディング不良が発生するといった問題が生じる。
【０００６】
従って。本発明は、前記従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明の目的は、劣化や不良の原因となる保護層をインク吐出口に設けることなくインク供給口を形成すると共に、工程数を削減を図ったインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
本発明のインクジェト記録ヘッドの製造方法は、
基板の第１の主面上に、第１の樹脂層を形成する工程と、
前記基板の第１の主面上に、前記第１の樹脂層を覆って第２の樹脂層を形成する工程と、
前記基板をエッチング液に浸漬して、前記基板の第１の主面とは反対側の第２の主面側からインク供給口を形成する工程と、
前記インク供給口形成後、前記第２の樹脂層に前記インク吐出口を形成する工程と、
前記第１の樹脂層を除去して、前記基板の第１の主面上に前記第２の樹脂層で構成されるオリフィス体を形成する工程と、
を有することを特徴としている。
【０００８】
本発明のインクジェット記録ヘッドでは、オリフィス体を構成する第２の樹脂層を保護層として機能させつつ、基板をエッチング液に浸漬させて基板を部分的にエッチング除去してインク供給口を形成する。その後、第２の樹脂層にインク吐出口となる開口を設けて第１の樹脂層を除去してオリフィス体を形成する。
【０００９】
このため、従来、インク供給口形成時に必要であった保護層をインク吐出口に設ける必要がなく、インク吐出口や電極上に保護層の残渣が発生しない。また、保護層形成や除去、密着層形成といった工程が不要となり、工程が簡素化できる。
【００１０】
また、本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法においては、前記インク供給口形成後、前記第２の樹脂層表面に第３の樹脂層を形成する工程を有することがよい。また、前記インク供給口形成後、前記第２の樹脂層表面を研磨する工程を有することがよい。
【００１１】
オリフィス体を構成する第２の樹脂層を保護層として機能させつつ、基板をエッチング液に浸漬させてインク供給口を形成するため、第２の樹脂層表面は少なからず劣化してしまうことがあり、この場合、インク供給口形成後、第２の樹脂層上に第３の樹脂層を形成したり、第２の樹脂層表面を研磨することで、表面状態を回復させ、インク吐出性を安定させることができる。
【００１２】
また、本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法におていは、インク供給口を形成する工程において、前記第２の樹脂層を治具で覆った状態で、前記基板をエッチング液に浸漬することがよい。これにより、オリフィス体を構成する第２の樹脂層にエッチング液が接触せず、表面劣化を防止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法によれば、劣化や不良の原因となる保護層をインク吐出口に設けることなくインク供給口を形成すると共に、工程数を削減を図れる、といった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、実質的に同一の機能を有する部材には全図面通して同じ符合を付与して説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す工程図である。
【００１６】
本実施形態は、まず、シリコン基板１０表面（第１の主面）側に、発熱抵抗体１２を形成する。なお、図示しないが、発熱抵抗体と共に、発熱抵抗体の駆動を行うための駆動素子回路、及び電気的取出し電極を形成する。
【００１７】
次に、シリコン基板１０の裏面（第２の主面）側に、インク供給口を形成するためのエッチングマスク１４を形成する（図１（ａ））。エッチングマスク１４の材料としては、酸化ケイ素や窒化ケイ素など通常保護膜として用いられるもので、後述のシリコン基板１０の異方性エッチングにおけるエッチング液に対して耐性があればよい。
【００１８】
次に、インク流路を形成するために、シリコン基板１０表面側に、後で除去可能な型材１６（第１の樹脂層）を形成する（図１（ｂ））。型材１６としては、例えばＰＭＧＩ（レジスト：ＭｉｃｒｏＣｈｅｍ社製）を用い、パターニングは直接フォトリソグラフィを行って現像するか、もしくは耐酸素プラズマ性レジストをフォトリソグラフィによってＰＭＧＩ上にパターニングし、これをマスクとして酸素プラズマによるドライエッチングによってＰＭＧＩをパターニングした後、マスクを除去する工程を行ってもよい。なお、型材１６はこれに限定されるものではなく、例えば、ＬＯＲ、ＰＭＭＡ（いずれもＭｉｃｒｏＣｈｅｍ社製）など、後に除去可能で、かつ被覆樹脂とミキシングを起こさないものであればよい。
【００１９】
次に、型材１６上を樹脂で被覆して被覆樹脂層１８（第２の樹脂層）を形成する（図１（ｃ））。この被覆樹脂としては、例えば、ＳＵ−８（エポキシ樹脂：ＭｉｃｒｏＣｈｅｍ社製）を用いる。さらに、シリコン基板１０の異方性エッチングにおけるエッチング液に対して耐性を高めるため、露光によって硬化させた後２００℃以上で数時間ハードベークを行う。なお、被覆樹脂はこれに限るものではなく、シリコン基板１０の異方性エッチングにおけるエッチング液やインクに対する耐性があるものであればよい。また、感光性樹脂でも非感光性樹脂、いずれも使用することができる。
【００２０】
次に、シリコン基板１０裏面側から異方性エッチングを行ってインク供給口２０を形成する（図１（ｄ））。この異方性エッチングは、シリコン基板１０をエッチング液に浸漬させて行われる。異方性エッチングのエッチング液としては、ＴＭＡＨ、ＫＯＨなど、結晶面によってエッチング速度に差が生じるものが用いられる。
【００２１】
次に、被覆樹脂層１８にインク吐出口２２としての開口を形成しオリフィスプレート２６（オリフィス体）を形成する（図１（ｅ））。インク吐出口の形成方法としては、耐酸素プラズマ性レジストをフォトリソグラフィによって被覆樹脂層１８上にパターニングし、これをマスクとして酸素プラズマによるドライエッチングによって被覆樹脂層１８をパターニングした後、マスクを除去する工程を行ってもよい。
【００２２】
次に、型材１６を除去してインク流路２４を形成し、主たる製造工程が完了する（図１（ｆ））。型材１６の除去には、例えばマイクロポジットリムーバー１１６５（Ｓｈｉｐｌｅｙ社製）が用いられ、他の有機系溶剤を用いることもできる。ただし、オリフィスプレート２６形成時もしくは型材１６除去時に、配線電極や電極パッドが露出する場合には、除去液が配線電極や電極パッドを劣化させないものを選定する必要がある。
【００２３】
このようにして、インクジェット記録ヘッドが製造される。
【００２４】
以上、説明したように、本実施形態では、インク吐出口２２を設ける前のオリフィスプレート２６（被覆樹脂層１８）を保護層として機能させ、シリコン基板１０をエッチング液に浸漬させ、シリコン基板１０裏面側から異方性エッチングを行ってインク供給口２０を形成した後、オリフィスプレート２６（被覆樹脂層１８）にインク吐出口２２を形成している。
【００２５】
従来、オリフィスプレート２６（被覆樹脂層１８）にインク吐出口２２を形成した後、シリコン基板１０にインク供給口２０を形成するためには、インク流路２４内にエッチング液が浸入しないように、保護層や密着層を設けなければならないのに対し、本実施形態ではこれを必要としない。
【００２６】
このため、保護層除去後にインク吐出口２２や電極（不図示）上に保護層の残渣が発生しない。また、保護層形成や除去、密着層形成といった工程が不要となり、工程が簡素化できる。
【００２７】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す工程図である。
【００２８】
本実施形態は、型材１６上を樹脂で被覆して被覆樹脂層１８を形成するまでは、上記第１の実施形態（図１（ａ）〜図１（ｃ）参照）と同じである（図２（ａ））。ただし、本実施形態では、被覆樹脂層１８の厚さは上記第１の実施形態よりも薄くする。例えば、インク流路２４上のオリフィスプレート２６の厚さを最終的に１５μｍとする場合には、被覆樹脂層１８の厚さはオリフィスプレート２６上で１５μｍ未満、好ましくは５μｍ以上１３μｍ以下とする。
【００２９】
次に、シリコン基板１０に対し異方性エッチングを行ってインク供給口２０を形成する（図２（ｂ））。エッチング方法は上記第１の実施形態と同じである。
【００３０】
次に、被覆樹脂層１８上に、被覆樹脂層１８と同じかもしくは同等の性質を有する樹脂を被覆して被覆樹脂層２８を形成する（図２（ｃ））。この被覆樹脂としては、例えばＳＵ−８（エポキシ樹脂：ＭｉｃｒｏＣｈｅｍ社製）を用いる。被覆樹脂層２８の厚さは、下層の被覆樹脂層１８の厚さに応じて、インク流路２４上のオリフィスプレート２６の厚さが最終的に１５μｍとなるよう調整する。
【００３１】
次に、被覆樹脂層１８、２６にインク吐出口２２としての開口を形成しオリフィスプレート２６（オリフィス体）を形成する（図２（ｄ））。形成方法は上記第１の実施形態と同じである。
【００３２】
そして、型材１６を除去してインク流路２４を形成し、主たる製造工程が完了する（図２（ｅ））。除去方法は上記第１の実施形態と同じである。
【００３３】
このようにして、インクジェット記録ヘッドを製造する。
【００３４】
以上、説明したように、本実施形態では、シリコン基板１０にインク供給口２０を形成する際に、エッチング液に接触した被覆樹脂層１８表面が劣化していた場合でも、さらに被覆樹脂層１８に被覆樹脂層２８を形成して、被覆樹脂層１８の表面状態を回復、即ちオリフィスプレート２６の表面状態を回復させ、インク吐出安定性を向上させる。また、被覆樹脂層２８に撥水剤を添加させることにより、被覆樹脂表面を撥水性として樹脂表面のインク残りを無くすことで、インク吐出安定性を向上させることもできる。
【００３５】
（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す工程図である。
【００３６】
本実施形態は、型材１６上を樹脂で被覆して被覆樹脂層１８を形成するまでは、上記第１の実施形態（図１（ａ）〜図１（ｃ）参照）と同じである（図３（ａ））。ただし、本実施形態では、被覆樹脂層１８の厚さは上記第１の実施形態よりも厚くする。例えば、インク流路２４上のオリフィスプレート２６の厚さを最終的に１５μｍとする場合には、被覆樹脂層１８の厚さはオリフィスプレート２６上で１５μｍ以上、好ましくは１７μｍ以上１００μｍ以下とする。
【００３７】
次に、シリコン基板１０に対し異方性エッチングを行ってインク供給口２０を形成する（図３（ｂ））。エッチング方法は上記第１の実施形態と同じである。
【００３８】
次に、被覆樹脂層１８表面を研磨する（図３（ｃ））。研磨には化学機械研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）が通常用いられる。研磨量は被覆樹脂層１８の厚さに応じて、インク流路２４上のオリフィスプレート２６の厚さが最終的に１５μｍとなるよう調整する。
【００３９】
そして、被覆樹脂層１８にインク吐出口２２としての開口を形成しオリフィスプレート（オリフィス体）を形成して、型材１６を除去してインク流路２４を形成し、主たる製造工程が完了する。これらは、第１の実施形態と同様なため、説明を省略する。
【００４０】
以上、説明したように、本実施形態では、シリコン基板１０にインク供給口２０を形成する際に、エッチング液に接触した被覆樹脂層１８表面が劣化していた場合でも、被覆樹脂層１８を研磨して、被覆樹脂層１８の表面状態を回復、即ちオリフィスプレート２６の表面状態を回復させ、インク吐出安定性を向上させる。
【００４１】
（第４の実施形態）
図４は、本発明の第４の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す工程図である。
【００４２】
本実施形態は、型材１６上を樹脂で被覆して被覆樹脂層１８を形成するまでは、上記第１の実施形態（図１（ａ）〜図１（ｃ）参照）と同じである。そして、さらに被覆樹脂層１８上に保護層３０を形成する（図４（ａ））。保護層３０の材料としては、例えば未露光のＳＵ−８（エポキシ樹脂：ＭｉｃｒｏＣｈｅｍ社製）やＯＢＣ（東京応化工業製）を用いる。
【００４３】
次に、シリコン基板１０に対し異方性エッチングを行ってインク供給口２０を形成する（図４（ｂ））。エッチング方法は上記第１の実施形態と同じである。
【００４４】
次に、保護層３０を除去する（図４（ｃ））。保護層３０として例えばＳＵ−８を用いた場合は、ＳＵ−８の現像液で、また例えばＯＢＣを用いた場合はキシレンを除去液として用いることができる。
【００４５】
そして、被覆樹脂層１８にインク吐出口２２としての開口を形成しオリフィスプレート（オリフィス体）を形成して、型材１６を除去してインク流路２４を形成し、主たる製造工程が完了する。これらは、第１の実施形態と同様なため、説明を省略する。
【００４６】
以上、説明したように、本実施形態では、シリコン基板１０にインク供給口２０を形成する際に、保護層３０により直接、被覆樹脂層１８にエッチング液に接触させず、被覆樹脂層１８の表面劣化、即ちオリフィスプレート２６の表面劣化を防止し、インク吐出安定性を向上させる。しかも、保護層３０除去後に、インク吐出口２２を形成するので、インク吐出口２２に保護層３０で覆われなく、保護層３０除去後の残渣が生じることもない。
【００４７】
（第５の実施形態）
図５は、本発明の第５の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す工程図である。
【００４８】
本実施形態は、型材１６上を樹脂で被覆して被覆樹脂層１８を形成するまでは、上記第１の実施形態（図１（ａ）〜図１（ｃ）参照）と同じである。そして、さらに、被覆樹脂層１８上を治具３２で覆って保護する（図５（ａ））。治具３２は、図５（ａ）に示すように、例えば、シリコン基板１０の端部の被覆樹脂層１８上にＯリング３２ａを介し、Ｏリングの内側を金属プレート３２ｂで覆う構成とした。
【００４９】
ここで、Ｏリング３２ａはシリコン基板１０の異方性エッチングにおけるエッチング液が被覆樹脂層１８表面と接触するのを防ぐために用いるものであり、この目的を達するものであればリング状のシール材などを用いるのも可能である。また、金属プレート３２ｂとしては金属以外でも、樹脂などエッチング液に耐性があればよい。なお、被覆樹脂層１８と金属プレート３２ｂの間の空隙に、熱膨張を緩和するための液体などを充填することで、シリコン基板１０への応力を抑制することもできる。
【００５０】
次に、シリコン基板１０に対し異方性エッチングを行ってインク供給口２０を形成する（図５（ｂ））。エッチング方法は上記第１の実施形態と同じである。
【００５１】
次に、治具３２を被覆樹脂層１８から外す（図４（ｃ））。
【００５２】
そして、被覆樹脂層１８にインク吐出口２２としての開口を形成しオリフィスプレート（オリフィス体）を形成して、型材１６を除去してインク流路２４を形成し、主たる製造工程が完了する。これらは、第１の実施形態と同様なため、説明を省略する。
【００５３】
以上、説明したように、本実施形態では、シリコン基板１０にインク供給口２０を形成する際に、治具３２により直接、被覆樹脂層１８にエッチング液に接触させず、被覆樹脂層１８の表面劣化、即ちオリフィスプレート２６の表面劣化を防止し、インク吐出安定性を向上させる。
【００５４】
なお、上記いずれの実施形態を組み合わせて実施することができる。また、上記いずれの実施の形態においても、限定的に解釈されるものではなく、本発明の要件を満足する範囲内で実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す工程図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す工程図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す工程図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す工程図である。
【図５】本発明の第５の実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０   シリコン基板（基板）
１２   発熱抵抗体
１４   エッチングマスク
１６   型材（第１の樹脂層）
１８   被覆樹脂層（第２の樹脂層）
２０   インク供給口
２２   インク吐出口
２４   インク流路
２６   オリフィスプレート（オリフィス体）
２８   被覆樹脂層（第３の樹脂層）
３０   保護層
３２   治具
【図１】
2005132053.tif 000003
【図２】
2005132053.tif 000004
【図３】
2005132053.tif 000005
【図４】
2005132053.tif 000006
【図５】
2005132053.tif 000007