(57)【要約】【課題】液室形成時の樹脂の切削残の検知を確実に行ないうるとともに染色剤による固体層や硬化性樹脂に対する悪影響をなくしかつ工程を短縮化する。【解決手段】固体層２が形成された基板１上に、開口部４を有する天板５をその肉薄の中央部および肉厚の両端部に硬化性樹脂８を塗布して接合し、樹脂８を硬化させた後に天板５の開口部４を介して固体層２の表面に染色剤３で染色域６を形成し、その後、天板５の開口部４から固体層２に至るまで硬化された樹脂８を切削加工して液室９の一部を形成し、その後に、固体層２を除去して液流路１０と吐出口１１を形成する。これにより、液室形成のための樹脂切削に際して、染色域６の消失により切削残のない加工を確認することができ、さらに、染色剤３がノズル形状にパターニングされた固体層２を溶解したり、硬化性樹脂８を変質させることがない。【選択図】図１
2005186368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するために用いられる吐出圧発生素子を備えた第１の基体上に液流路および液室の一部となる部分に固体層を形成する工程と、液供給口となる開口部を有する第２の基体に樹脂を塗布する工程と、前記第２の基体を前記第１の基体に接合するとともに前記樹脂が前記第１の基体上に形成された前記固体層を部分的に被覆し液流路の壁となるようにした後に前記樹脂を硬化させる工程と、前記第２の基体の開口部から前記固体層表面を染色剤で染色する工程と、前記第２の基体の開口部から前記固体層に至るまで前記硬化した樹脂を切削加工して液室の一部を形成する工程と、前記固体層を除去して前記第１の基体と前記第２の基体と前記樹脂からなる液流路を形成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】
前記固体層を染色する染色剤が極性溶媒を含まないインキであることを特徴とする請求項１記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記固体層を染色する際に、切削加工する領域の直上の前記第２の基体の前記開口部をガイドにして染色することを特徴とする請求項１または２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、微細な吐出口から液体を液滴として吐出させて記録媒体に記録を行なう液体吐出ヘッドの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出方式（インクジェット記録方式）に使用される液体吐出ヘッドは、インク等の液体を吐出する複数の微細な吐出口（オリフィス）、各吐出口にそれぞれ連通した複数の液流路および各液流路内に位置付けられた吐出圧発生素子（例えば、電気熱変換素子）を備え、記録情報に対応した駆動信号を吐出圧発生素子に印加し、該吐出圧発生素子の位置する液流路内の液体に吐出圧を付与することによって、液体を微細な吐出口から飛翔液滴として吐出させて記録を行なうように構成されている。
【０００３】
この種の液体吐出ヘッドの製造方法は種々の方式が提案されており、その一形態を図２および図３に図示する。図２の（ａ）および（ｂ）は、液体吐出ヘッドの製造方法を説明するための模式的な斜視図であり、図３は、１対２ヘッドの製造工程を図示する工程図であって、図２の（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿って破断した端面をもって図示する。
【０００４】
従来の液体吐出ヘッドの製造方法は、図２の（ａ）に図示するように、３００ｍｍ×１５０ｍｍの大面積の一枚の基板（第１の基体）１上に大面積の天板（第２の基体）５を積層して複数本の液体吐出ヘッドを作製し、これをダイヤモンドバイト等の切断刃を用いて切断線１７、１７……に沿って切断分離することによって、図２の（ｂ）に示すような個々の液体吐出ヘッドを得ている。なお、図２の（ａ）および（ｂ）において、４は天板（第２の基体）５に形成された液供給口となる開口部、８は硬化性樹脂、９は液体の液室、１１は吐出口であり、１５は液室９上部に接合する蓋である。
【０００５】
次に、液体吐出ヘッドの製造方法の各工程を図３に沿って説明すると、先ず、図３の（ａ）に示すように、液体吐出ヘッド一対分の吐出圧発生素子（例えば、電気熱変換素子）１３、１３が設けられたアルミ製の基板（第１の基体）１上に、液流路形成予定部位およびそれに連通する液室形成予定部位に固体層２としてポジレジストを２０μｍの厚さでパターニング等により選択的に形成する。この固体層２は後述する各工程を経た後に除去されて残された空間部分が液室９の一部と液流路１０となる。
【０００６】
次に、図３の（ｂ）に示すように、中央の板厚が０．９ｍｍ、端部の板厚が１ｍｍであって、液供給口となる開口部４を有するアルミ製の天板（第２の基体）５の１ｍｍ厚の端部部分に常温硬化性樹脂８を塗布し、この天板（第２の基体）５を、図３の（ｃ）に示すように、硬化性樹脂８を介して基板１上に接合する。
【０００７】
その後、図３の（ｄ）に示すように、天板５の開口部４から硬化性樹脂８を基板１と天板５との間に充填し、硬化させる。
【０００８】
次に、図３の（ｅ）に示すように、ダイヤモンドバイト等の切断刃によって開口部４からその下部の硬化性樹脂８を固体層２に至るまで切削する。この切削部分が液室９となる。ここで、切断刃の最終的な下降位置が固体層２の２０μｍの厚さの範囲内となるように切断刃を制御しなければならない。また、切断刃として、その刃幅が開口部４の幅より狭いものを用いることにより、開口部４の側面に樹脂８の一部を残すことで、この樹脂８が天板５の耐食保護層となる。
【０００９】
そして、図３の（ｆ）に示すように、対向する一対の液体吐出ヘッドの中央をダイヤモンドバイト等の切断刃により切断し、個々の２ヘッドに分離する。
【００１０】
次いで、図３の（ｇ）に示すように、固体層２をエチルセロソルブ等の除去液で除去して、液流路１０と吐出口１１を形成する。その後、図２の（ｂ）に図示するような蓋１５を液室９上部に接合して、液流路１０、吐出口１１および液室９を有する液体吐出ヘッドが得られる。
【００１１】
ところで、前述した従来の液体吐出ヘッドの製造方法において、図３の（ｅ）に図示する工程での液室を形成する樹脂の切削加工には、図４の（ａ）に図示するような切削装置が使用されている。すなわち、切削装置は、その主軸２２にフランジ２１を介してダイヤモンドバイト２０（以下、単にバイトともいう。）が取り付けられており、主軸２２の回転によりバイト２０を回転させて、図４の（ａ）の左側に図示するように硬化性樹脂８を切削する。この樹脂の切削に際しては、固体層２に至るまで樹脂８を切削して完全に除去するために、バイト２０の最下降位置を正確に制御しなければならないけれども、アルミ製の基板１はその面積が３００ｍｍ×１５０ｍｍと大きく、この中で固体層２の厚さである２０μｍの範囲内にバイトの最下降位置を制御することは非常に難しい。
【００１２】
したがって、樹脂の切削加工において、図４の（ｂ）に示すように、バイト２０が固体層２まで至らず、固体層２の上に硬化した樹脂層の切削残８ｘが残ってしまう場合がある。このような場合には、後工程である図３の（ｇ）に図示する工程において、固体層２を完全に除去することができなくなるため、液室９や液流路１０が連通せず、液体吐出ヘッドとしては機能しなくなってしまう。
【００１３】
また、樹脂の切削加工に用いるバイト２０は、図４の（ｃ）に図示するように、微視的に見れば、その先端が傾斜（ΔＺ）しており、基板１と平行にはならない場合がある。このようにバイト２０の尖端が傾斜している場合には、バイト２０を固体層２の厚さ２０μｍより狭い範囲に制御しなければならない。例えば、バイト２０の傾斜（ΔＺ）が１２μｍであれば、そのバイトの下降位置の制御幅は８μｍとなり、また、バイト２０の傾斜（ΔＺ）が２０μｍ以上であれば満足な加工は不可能となる。このように、バイト２０の先端が傾斜していて基板１と平行にはならない場合には、バイト２０の幅方向で硬化性樹脂８の切削残８ｙが生じやすくなり、このような場合も固体層２の除去が困難となって、液体吐出ヘッドとしては機能しない。
【００１４】
したがって、前述したような不良な液体吐出ヘッドを生じさせないために、液室形成のための切削加工後に樹脂の切削残が生じていないことを確認する必要がある。このような切削後の樹脂の切削残を確認する方法として、従来は、切削後に固体層であるポジレジストの剥離液を切削面に滴下してポジレジストを溶解することで切削残のないことを確認していた。
【００１５】
しかし、このような方法では、微妙な切削残を検知することは不可能であり、また、切削残の確認のために用いた剥離液が後にノズル部となる液流路まで進入するとここにごみが進入したり、また、分離切断時にノズル部が変形することになり、適切な方法ではなかった。
【００１６】
そこで、本発明者らは、先に、液室切削後の樹脂残りの検知を確実に行なうことができる方法として、図５に示す方法を提案した。
【００１７】
すなわち、固体層２をパターニングした第１の基体（基板）１上に第２の基体（天板）を硬化性樹脂８を介して接合する工程までは、図３に図示する従来の製造工程における（ａ）〜（ｃ）と同様であり、その後、図５の（ａ）に示すように、天板５の幅１．９ｍｍの開口部４をガイドとして、ポジレジスト２上に染色剤（油性インキ）３で染色域６を形成する。ここで、染色剤（油性インキ）３としては、アルコール、エステル、エーテル等の極性溶媒を含まないインキが、ポジレジストの溶解が少なく、レジスト表面だけを染色することができるので好ましく、実際には、アルコール、エステル、エーテル等の極性溶媒を含まない（株）サンハヤト製のレジストペンＲＰ−１黒色を用いている。また、開口部４をガイドにして染色することにより、余分な部分が染色される恐れがない。
【００１８】
次に、図５の（ｂ）に図示するように、天板５の開口部４から基板１と天板５との間に硬化性樹脂８を充填して、硬化性樹脂８を硬化させる。
【００１９】
その後に、図５の（ｃ）に示すように、ダイヤモンドバイト２０によって開口部４からその下部の硬化性樹脂８を厚さが２０μｍのポジレジスト２に至るまで切削する。
【００２０】
ここで、硬化性樹脂８の切削工程における樹脂の切削残の有無は、黒色の染色域６の有無により判断することができ、部分的に切削残が生じていても確実に検知することができる。もし切削残があれば、その部分だけさらに追加切削することにより、切削残を完全になくすることが可能となる。
【００２１】
そして、その後に、図３の（ｆ）以降の工程と同様に処理を行なうことにより、液流路、吐出口および液室を有する液体吐出ヘッドが作製される。
【特許文献１】特開平９−２９０５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、前述した図５に図示する方法においては、液室切削後の切削残の検知は容易にかつ確実に行なうことができるけれども、次のような問題点が生じている。
【００２３】
染色剤（油性インキ）による染色時に、天板の開口部をガイドとして染色するために、その染色剤が、天板中央の直下まで流れ込む危険性は少ないけれども、天板中央の直下まで流れ込む危険性が皆無ではない。このため、染色剤が天板中央の直下まで流れ込むと、後に液流路（ノズル）となる固体層を溶解し、液流路の形状を変形させることとなる。また、天板開口部下方の固体層は、平坦であり染色剤による溶解はほとんどないが、天板中央部下方の固体層は、ノズル形状にパターニングされているために、染色剤が四方から接し、容易に溶解される。
【００２４】
さらに、染色剤が硬化性樹脂中に混入するために、樹脂が硬化しにくくなったり、本来、耐インク性の高い樹脂でも、耐インク性が低下する懸念もある。
【００２５】
さらに、製造工程において、天板を接合する工程と樹脂を充填する工程が別工程であるため、製造工程が長くなっている。
【００２６】
そこで、本発明は、上記の従来技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、液体吐出ヘッドの製造に際して、液室形成のための切削後の樹脂残の検知を確実に行ないうるようにするとともに、切削後の樹脂残の検知に用いる染色剤によるパターニングされた固体層や硬化性樹脂に対する悪影響をなくしかつ製造工程を短縮化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ものである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記目的を達成するため、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、液体を吐出するために用いられる吐出圧発生素子を備えた第１の基体上に液流路および液室の一部となる部分に固体層を形成する工程と、液供給口となる開口部を有する第２の基体に樹脂を塗布する工程と、前記第２の基体を前記第１の基体に接合するとともに前記樹脂が前記第１の基体上に形成された前記固体層を部分的に被覆し液流路の壁となるようにした後に前記樹脂を硬化させる工程と、前記第２の基体の開口部から前記固体層表面を染色剤で染色する工程と、前記第２の基体の開口部から前記固体層に至るまで前記硬化した樹脂を切削加工して液室の一部を形成する工程と、前記固体層を除去して前記第１の基体と前記第２の基体と前記樹脂からなる液流路を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００２８】
本発明の液体吐出ヘッドの製造方法においては、前記固体層を染色する染色剤が極性溶媒を含まないインキであることが好ましい。
【００２９】
本発明の液体吐出ヘッドの製造方法においては、前記固体層を染色する際に、切削加工する領域の直上の前記第２の基体の前記開口部をガイドにして染色することが好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の液体吐出ヘッドの製造方法によれば、液室形成の樹脂切削後の樹脂の切削残の検知を染色域の有無により確実に行なうことができるとともに、樹脂の切削残の検知に用いる染色剤によるノズル形状にパターニングされている固体層や硬化性樹脂に対する悪影響を排除することができ、なおかつ、製造工程も短縮化することができる。このように、液体吐出ヘッドの液室形成のための切削加工を良好に行なうことができ、歩留まりが高くかつ精度の良い液体吐出ヘッドを作製することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３２】
図１は、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法に基づく製造工程図であり、以下、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法を図１に示す製造工程図に沿って説明する。
【００３３】
先ず、図１の（ａ）に示すように、液体吐出ヘッド一対分の吐出圧発生素子（例えば、電気熱変換素子）１３、１３が設けられたアルミ製の基板（第１の基体）１上に、液流路形成予定部位およびそれに連通する液室形成予定部位に固体層２としてポジレジストが２０μｍの厚さでパターニング等により選択的に形成される。この固体層２は後述する各工程を経た後に除去されて残された空間部分が液室９の一部と液流路１０となる。
【００３４】
次いで、図１の（ｂ）に示すように、板厚が０．９ｍｍで幅２．０ｍｍの中央部と、板厚が１ｍｍで幅１．１ｍｍの端部とを有し、それらの間に後に記録液供給口となる幅１．９ｍｍの開口部４が形成されており、表面が耐食処理が施されているアルミ製の天板（第２の基体）５において、その中央部と両端部に常温硬化性樹脂８をディスペンサにて塗布する。
【００３５】
塗布条件は、塗布速度３０ｍｍ／ｓｅｃ，シリンジＧ２３，シリンジ−基体距離０．１ｍｍ，端部塗布圧０．６ｋｇ／ｃｍ2 ，中央塗布圧４．０ｋｇ／ｃｍ2 とした。また、常温硬化性樹脂８として、油化シェルエポキシ（株）製のエピコート８２８重量部１００と富士化成工業（株）製のフジキュアー６０１０重量部５０を混合したものを用いた。
【００３６】
そして、図１の（ｃ）に示すように、この天板５を、基板１上に接合する。このとき、天板５に塗布された常温硬化性樹脂８の一部が開口部４の下方のポジレジスト２の一部を覆う。常温硬化性樹脂８は開口部４の下方のポジレジスト２上に高々０．２ｍｍ程度しか流れ込まないので、幅１．９ｍｍの開口部４の下のポジレジスト２のほとんどは樹脂に覆われることはない。この後、３０℃２４時間および１２０℃１時間の硬化処理を行なう。
【００３７】
次いで、図１の（ｄ）に示すように、染色剤（油性インキ）３を天板５の開口部４をガイドとしてポジレジスト２上に塗布し、ポジレジスト２上に染色域６を形成する。ここで、染色剤（油性インキ）３としては、アルコール、エステル、エーテル等の極性溶媒を含まないインキが、ポジレジストを溶解することがなく、レジスト表面だけを染色することができるので好ましい。本例では、アルコール、エステル、エーテル等の極性溶媒を含まない（株）サンハヤト製のレジストペンＲＰ−１を用いた。
【００３８】
常温硬化性樹脂８は既にポジレジスト２の周囲に密着硬化しているので、前述した先行技術のように、染色剤がポジレジストを溶解したり、染色剤と樹脂が混合し樹脂の性能を変化させることはない。
【００３９】
そして、図１の（ｅ）に示すように、刃幅１．６ｍｍのダイヤモンドバイト２０によって開口部４からその下部に位置する硬化性樹脂８をポジレジスト２に至るまで切削する。
【００４０】
ここで、硬化性樹脂８の切削工程において、ポジレジスト２まで切削されたか否かは、染色域６の消失により確認することができる。この樹脂の切削により液室９が形成される。
【００４１】
そして、図１の（ｆ）に示すように、対向する一対の液体吐出ヘッドの中央をダイヤモンドバイトにより切断し、個々の２ヘッドに分離する。
【００４２】
その後、図１の（ｇ）に示すように、ポジレジスト（固体層）２をエチルセロソルブ等の除去液で除去して、液流路１０および吐出口１１を形成し、そして、液室９上部に蓋を接合することにより、液流路１０、吐出口１１および液室９を有する液体吐出ヘッドが得られる。
【００４３】
以上のように、本発明においては、天板（第２の基体）５の肉薄の中央部にも肉厚の両端部と同様に常温硬化性樹脂８を塗布し、その後に、この天板（第２の基体）５を基板（第１の基体）１と接合するようになし、これにより、後に樹脂を充填する必要がなくなり、製造工程の短縮を図ることができる。
【００４４】
また、天板（第２の基体）５を基板（第１の基体）１に接合した後に、硬化性樹脂８は一部レジスト（固体層）２上に流れ込むものの、天板５の開口部４下のレジスト２全面を覆うほどにはならない。そして、樹脂８の硬化後に開口部４下のレジスト２を染色することにより、すなわち、ノズル形状にパターニングされたレジスト２の周囲の樹脂８が硬化した後にレジスト２を染色することになることから、染色剤３がノズル形状にパターニングされたレジスト２部分まで至ることはなく、さらに、染色剤３が樹脂８中に混入することもなく、染色剤３のレジスト２や樹脂８に対する悪影響を排除することができる。
【００４５】
そして、液室形成のための樹脂８の切削時において、染色域６の消失により、樹脂の切削残を確実に検知することができ、液体吐出ヘッドの液室形成のための切削加工を良好に行なうことができ、歩留まりが高くかつ精度の良い液体吐出ヘッドを作製できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の液体吐出ヘッドの製造方法に基づく製造工程図である。
【図２】従来の液体吐出ヘッドを説明するための模式的な斜視図であり、（ａ）は複数本の液体吐出ヘッドを作製する第１の基体と第２の基体の関連を示す斜視図であり、（ｂ）は切断線に沿って切断して個々に分離した液体吐出ヘッドを示す斜視図である。
【図３】従来の液体吐出ヘッドの製造方法の製造工程図である。
【図４】従来の液体吐出ヘッドの製造方法における液室形成のための樹脂切削加工時の問題点を説明するための模式図である。
【図５】先行技術しての他の液体吐出ヘッドの製造方法の製造工程図である。
【符号の説明】
【００４７】
１    第１の基体（基板）
２    固体層（ポジレジスト）
３    染色剤（油性インキ）
４    開口部（液供給口）
５    第２の基体（天板）
６    染色域
８    硬化性樹脂
９    液室
１０    液流路
１１    吐出口
１３    吐出圧発生素子
１５    蓋
２０    ダイヤモンドバイト（切断刃）
２２    主軸
【図１】
2005186368.tif 000003
【図２】
2005186368.tif 000004
【図３】
2005186368.tif 000005
【図４】
2005186368.tif 000006
【図５】
2005186368.tif 000007