(57)【要約】【課題】液体吐出エネルギー発生素子と液体吐出口間の距離を高い精度で短くかつ再現よく設定可能であり、信頼性が高く、高品位記録が可能な液体吐出ヘッドの製造方法及びこの方法により製造された液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】（ａ）液体吐出エネルギー発生素子が形成された基体上に、溶解可能な型形成材料を用いて液体流路パターンを有する第１の型形成膜を形成する工程と、（ｂ）前記第１の型形成膜が形成された基体上に、塗布型無機材料を用いて液体流路壁となる第２の型形成膜を形成する工程と、（ｃ）前記第２の型形成膜における、前記液体吐出エネルギー発生素子の上方の位置に、液体吐出口を形成する工程と、（ｄ）前記第１の型形成膜を溶出する工程と、を有する方法で液体吐出ヘッドを製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）液体吐出エネルギー発生素子が形成された基体上に、溶解可能な型形成材料を用いて液体流路パターンを有する第１の型形成膜を形成する工程と、
（ｂ）前記第１の型形成膜が形成された基体上に、塗布型無機材料を用いて液体流路壁となる第２の型形成膜を形成する工程と、
（ｃ）前記第２の型形成膜における、前記液体吐出エネルギー発生素子の上方の位置に、液体吐出口を形成する工程と、
（ｄ）前記第１の型形成膜を溶出する工程と、
を有する液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記溶解可能な型形成材料がＰＳＧ（フォスフォシリケートグラス）、ＢＰＳＧ（ボロンフォスフォシリケートグラス）または酸化シリコンであり、前記工程（ａ）として、
前記液体吐出エネルギー発生素子が形成された基体上に、該溶解可能な型形成材料の膜を形成する工程と、
該溶解可能な型形成材料の膜に対してドライエッチング手法による液体流路パターンの形成を行って、第１の型形成膜とする工程と、
を含む請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記工程（ｄ）として、フッ酸を用いて、前記第１の型形成膜を溶解・除去する工程を含む請求項２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記溶解可能な型形成材料がＡｌを主成分とする材料であり、前記工程（ａ）として、
前記液体吐出エネルギー発生素子が形成された基体上に、該溶解可能な型形成材料の膜を形成する工程と、
該溶解可能な型形成材料の膜に対してドライエッチング手法による液体流路パターンの形成を行って、第１の型形成膜とする工程と、
を含む請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記工程（ｄ）として、リン酸、塩酸、及び酢酸、並びにこれらの少なくとも１種を含む混酸、のいずれかを用いて、前記第１の型形成膜を溶解・除去する工程を含む請求項４に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記溶解可能な型形成材料が熱架橋型ポジレジスト材料であり、前記工程（ａ）として、
前記液体吐出エネルギー発生素子が形成された基体上に、該熱架橋型ポジ型レジスト材料の膜を形成する工程と、
該熱架橋型ポジ型レジスト材料の膜を熱架橋反応して熱架橋膜とする工程と、
該熱架橋膜の面に、前記熱架橋型ポジ型レジスト材料が有する吸収波長領域に対応する波長域の電離放射線をマスクを介して照射した後、該熱架橋膜の照射領域を分解・現像することで液体流路パターンの形成を行って、第１の型形成膜とする工程と、
を含む請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記熱架橋型ポジレジスト材料が、メタクリル酸メチル（ＭＭＡ）を主成分とする共重合体を含む請求項６に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記共重合体が、メタクリル酸メチル（ＭＭＡ）と、熱架橋因子としてのメタクリル酸と、を共重合させた２元素系共重合体である請求項７に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記共重合体が、メタクリル酸メチル（ＭＭＡ）と、熱架橋因子としてのメタクリル酸と、吸収感度領域を拡大する因子としてのモノマーと、を共重合させた３元素系共重合体である請求項７に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記吸収感度領域を拡大する因子としてのモノマーが、無水メタクリル酸である請求項９に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記吸収感度領域を拡大する因子としてのモノマーが、メタクリロニトリルである請求項９に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記吸収感度領域を拡大する因子としてのモノマーが、メタクリル酸グリシジルである請求項９に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
前記吸収感度領域を拡大する因子としてのモノマーが、３−オキシイミノ−２−ブタノンメタクリル酸メチルである請求項９に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
前記吸収感度領域を拡大する因子としてのモノマーが、無水フマル酸である請求項９に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１５】
前記工程（ｄ）として、
前記第２の型形成膜を介して、前記第１の型形成膜に電離放射線を照射する工程と、
前記第１の型形成膜を溶解・除去する工程と、
を含む請求項６乃至１４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１６】
前記塗布型無機材料が溶媒溶解型のポリシラザンまたはその誘導体であり、前記工程（ｂ）として、
前記第１の型形成膜が形成された基体上に、塗布により該ポリシラザンまたはその誘導体の膜を形成する工程と、
該ポリシラザンまたはその誘導体の膜を２００℃以上４００℃以下の温度で焼結して、第２の型形成膜とする工程と、
を含む請求項１乃至１５のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１７】
前記工程（ｃ）において、ドライエッチングにより液体吐出口を形成する請求項１乃至１６のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１８】
（Ａ）液体吐出エネルギー発生素子が形成された基体上に、溶解可能な型形成材料の膜を形成し、その後に該溶解可能な型形成材料の膜に対して液体流路パターンの形成を行うことで、該液体吐出エネルギー発生素子が形成された基体上に該液体流路パターンを有する第１の型形成膜を形成する工程と、
（Ｂ）前記第１の型形成膜が形成された基体上に、塗布により塗布型無機材料の膜を形成し、その後に該塗布型無機材料の膜を熱により焼結することで、該第１の型形成膜が形成された基体上に、液体流路壁となる第２の型形成膜を形成する工程と、
（Ｃ）前記第２の型形成膜における、前記液体吐出エネルギー発生素子上方の位置に、ドライプロセスにより液体吐出口を形成する工程と、
（Ｄ）前記工程（Ａ）乃至（Ｃ）を経た基体を、前記溶解可能な型形成材料を溶解する溶液に浸漬することで、前記第１の型形成膜を溶解、除去する工程と、
を有する液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法で製造された液体吐出ヘッド。
【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ヘッドに代表される液体吐出ヘッドの製造方法、及びその方法により製造された液体吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録方式（液体噴射記録方式）に適用されるインクジェット記録ヘッドは、一般に微細な記録液吐出口、液流路および該液流路の一部に設けられる液体吐出エネルギー発生部を複数備えている。そして、このようなインクジェット記録ヘッドで高品位の画像を得るためには、前記吐出口から吐出される記録液小滴がそれぞれの吐出口より常に同じ体積、吐出速度で吐出されることが望ましい。これを達成するために、特許文献１〜３においては、インク吐出圧力発生素子（電気熱変換素子）に記録情報に対応して駆動信号を印加し、電気熱変換素子にインクの核沸騰を越える急激な温度上昇を与える熱エネルギーを発生させる方法が開示されている。この方法では、その熱エネルギーによりインク内に気泡を形成させ、この気泡を外気と連通させてインク液滴を吐出させることができる。
【０００３】
このような方法を実現するためのインクジェット記録ヘッドとしては、電気熱変換素子と吐出口との距離（以下、「ＯＨ距離」と称す。）が短い方が好ましい。また、前記方法においては、ＯＨ距離がその吐出体積をほぼ決定するため、ＯＨ距離を正確に、また再現よく設定できることが必要である。
【０００４】
従来、インクジェット記録ヘッドの製造方法としては、特許文献４〜６に記載されている方法などが知られている。特許文献４及び５に記載されている方法は、インク吐出圧力発生素子が形成された基体上にインク流路および吐出口部からなるノズルを感光性樹脂材料を使用してパターン形成して、この上にガラス板などの蓋を接合する方法である。特許文献６に記載されている方法は、溶解可能な樹脂にてインク流路パターンを形成し、該パターンをエポキシ樹脂などで被覆して該樹脂を硬化し、基板を切断後に前記溶解可能な樹脂パターンを溶出除去する方法である。しかし、これらの方法は、いずれも気泡の成長方向と吐出方向とが異なる（ほぼ垂直）タイプのインクジェット記録ヘッドの製造方法である。そして、このタイプのヘッドにおいては、基板を切断することによりインク吐出圧力発生素子と吐出口との距離が設定されるため、インク吐出圧力発生素子と吐出口との距離の制御においては、切断精度が非常に重要なファクターとなる。しかしながら、切断はダイシングソーなどの機械的手段にて行うことが一般的であり、高い精度を実現することは難しい。
【０００５】
また、気泡の成長方向と吐出方向とがほぼ同じタイプのインクジェット記録ヘッドの製造方法としては、特許文献７及び８に記載されている方法などが知られている。特許文献７に記載されている方法は、基体とオリフィスプレートとなるドライフィルムとをパターニングされた別のドライフィルムを介して接合し、フォトリソグラフィーによって吐出口を形成する方法である。特許文献８に記載されている方法は、インク吐出圧力発生素子が形成された基体と電鋳加工により製造されるオリフィスプレートとをパターニングされたドライフィルムを介して接合する方法である。しかし、これらの方法では、いずれもオリフィスプレートを薄く（例えば２０μｍ以下）かつ均一に作製することは困難である。また、作製できたとしても、インク吐出圧力発生素子が形成された基体との接合工程はオリフィスプレートの脆弱性により極めて困難となる。
【０００６】
これらの問題を解決するために、特許文献９には、以下の方法が記載されている。
（１）インク吐出圧力発生素子が形成された基体上に、溶解可能な樹脂にてインク流路パターンを形成する。
（２）常温にて固体状のエポキシ樹脂を含む被覆樹脂を溶媒に溶解して、これを前記溶解可能な樹脂層上にソルベントコートすることによって、前記溶解可能な樹脂層上にインク流路壁となる被覆樹脂層を形成する。
（３）前記インク吐出圧力発生素子上方の前記被覆樹脂層にインク吐出口を形成する。
（４）前記溶解可能な樹脂層を溶出する。
【０００７】
この方法により、インク吐出圧力発生素子と吐出口間の距離を極めて高い精度で短くかつ再現よく設定可能で、高品位記録が可能なインクジェット記録ヘッドを製造することができることが記載されている。また、この方法では、製造工程を短縮化することができ、安価で信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを得ることができる。
【特許文献１】特開平４−１０９４０号公報
【特許文献２】特開平４−１０９４１号公報
【特許文献３】特開平４−１０９４２号公報
【特許文献４】特開昭５７−２０８２５５号公報
【特許文献５】特開昭５７−２０８２５６号公報
【特許文献６】特開昭６１−１５４９４７号公報
【特許文献７】特開昭５８−８６５８号公報
【特許文献８】特開昭６２−２６４９７５号公報
【特許文献９】特開平６−２８６１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献９に記載の方法では次のような問題点があった。
（１）通常シリコン基板上に樹脂でインク流路壁を形成することになるため、無機材料と樹脂との線膨張率の違いによる変形が起きやすく機械的特性に問題がある。
（２）樹脂は、エッジ部が丸くなりやすいために、吐出口のエッジの切れが悪くなりがちであるので、寸法精度が必ずしも十分でない場合がある。
（３）樹脂は、膨潤したり剥がれやすかったりするので、信頼性が必ずしも十分でない場合がある。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、以下のような特性を有する液体吐出ヘッドの製造方法及びその方法により製造された液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。
（１）液体吐出エネルギー発生素子と液体吐出口間の距離が高い精度で短くかつ再現よく設定できる。
（２）熱による変形が少ない。
（３）耐インク性及び耐腐食性に優れる。
（４）寸法精度が高い。
（５）膨潤などが少なく信頼性が高い。
（６）高品位記録可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、
（ａ）液体吐出エネルギー発生素子が形成された基体上に、溶解可能な型形成材料を用いて液体流路パターンを有する第１の型形成膜を形成する工程と、
（ｂ）前記第１の型形成膜が形成された基体上に、塗布型無機材料を用いて液体流路壁となる第２の型形成膜を形成する工程と、
（ｃ）前記第２の型形成膜における、前記液体吐出エネルギー発生素子の上方の位置に、液体吐出口を形成する工程と、
（ｄ）前記第１の型形成膜を溶出する工程と、
を有する液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
【００１１】
本発明のより具体的な実施形態としては、
（Ａ）液体吐出エネルギー発生素子が形成された基体上に、溶解可能な型形成材料の膜を形成し、その後に該溶解可能な型形成材料の膜に対して液体流路パターンの形成を行うことで、該液体吐出エネルギー発生素子が形成された基体上に該液体流路パターンを有する第１の型形成膜を形成する工程と、
（Ｂ）前記第１の型形成膜が形成された基体上に、塗布により塗布型無機材料の膜を形成し、その後に該塗布型無機材料の膜を熱により焼結することで、該第１の型形成膜が形成された基体上に、液体流路壁となる第２の型形成膜を形成する工程と、
（Ｃ）前記第２の型形成膜における、前記液体吐出エネルギー発生素子上方の位置に、ドライプロセスにより液体吐出口を形成する工程と、
（Ｄ）前記工程（Ａ）乃至（Ｃ）を経た基体を、前記溶解可能な型形成材料を溶解する溶液に浸漬することで、前記第１の型形成膜を溶解、除去する工程と、
を有する液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
【００１２】
また、本発明は、前記の製造方法で製造された液体吐出ヘッドである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、以下のような特性を有する液体吐出ヘッドの製造方法及びその方法により製造された液体吐出ヘッドを提供できる。
（１）液体吐出エネルギー発生素子と液体吐出口間の距離が高い精度で短くかつ再現よく設定できる。
（２）熱による変形が少ない。
（３）耐インク性及び耐腐食性に優れる。
（４）寸法精度が高い。
（５）膨潤などが少なく信頼性が高い。
（６）高品位記録可能である。
【００１４】
また、本発明の方法によれば、特許文献９に記載の方法と同様に、製造工程を短縮化することができ、安価で信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係る液体吐出ヘッドは、
（ａ）液体吐出エネルギー発生素子が形成された基体上に、溶解可能な型形成材料を用いて液体流路パターンを有する第１の型形成膜を形成する工程と、
（ｂ）前記第１の型形成膜が形成された基体上に、塗布型無機材料を用いて液体流路壁となる第２の型形成膜を形成する工程と、
（ｃ）前記第２の型形成膜における、前記液体吐出エネルギー発生素子の上方の位置に、液体吐出口を形成する工程と、
（ｄ）前記第１の型形成膜を溶出する工程と、
を有する方法により製造される。
【００１６】
本発明において、液体流路パターンを有する第１の型形成膜を形成するために溶解可能な型形成材料を使用する。溶解可能な型形成材料は、第２の型形成膜と比べて溶出の際に用いられる溶剤（エッチング液）に溶解しやすく、後で溶出できる第１の型形成膜を形成可能なものが好ましい。また、溶出残り（エッチング残り）があった場合でも、アルカリ性のインクを注入した際に溶かし出されるようなものが好ましい。
【００１７】
上記の溶解可能な型形成材料として、ＰＳＧ（フォスフォシリケートグラス）、ＢＰＳＧ（ボロンフォスフォシリケートグラス）または酸化シリコンを用いることができる。このとき、工程（ａ）を次の方法で行うことができる。まず、液体吐出エネルギー発生素子が形成された基体上に、この溶解可能な型形成材料の膜を形成する。そして、溶解可能な型形成材料の膜に対してドライエッチング手法による液体流路パターンの形成を行って、第１の型形成膜とする。溶解可能な型形成材料の膜を形成する工程は、例えば、ＣＶＤ法、スパッタリング法、蒸着法、スピンコート法等により行うことができる。この場合、工程（ｄ）として、フッ酸を含む水溶液などを用いて、第１の型形成膜を溶解・除去する工程を行うことができる。バッファードフッ酸に対してエッチングレートが高いことから、特にＰＳＧを用いることが好ましい。
【００１８】
また、上記の溶解可能な型形成材料として、Ａｌを主成分とする材料を用いることができる。ここで、Ａｌを主成分とする材料とは、Ａｌを５０質量％以上含有する材料を意味する。特に、Ａｌ単体、Ａｌ／Ｓｉ、Ａｌ／Ｃｕなどの合金を用いることが好ましい。このとき、工程（ａ）を次の方法で行うことができる。まず、液体吐出エネルギー発生素子が形成された基体上に、この溶解可能な型形成材料の膜を形成する。そして、溶解可能な型形成材料の膜に対してドライエッチング手法による液体流路パターンの形成を行って、第１の型形成膜とする。溶解可能な型形成材料の膜を形成する工程は、例えば、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法等により行うことができる。この場合、工程（ｄ）として、リン酸、塩酸、及び酢酸、並びにこれらの少なくとも１種を含む混酸、のいずれかを用いて、第１の型形成膜を溶解・除去する工程を行うことができる。特に、リン酸または塩酸を用いることが好ましい。溶出除去は常温条件で行うことができる。
【００１９】
さらに、上記の溶解可能な型形成材料として、熱架橋型ポジレジスト材料を用いることができる。このとき、工程（ａ）を次の方法で行うことができる。まず、液体吐出エネルギー発生素子が形成された基体上に、この熱架橋型ポジ型レジスト材料の膜を形成する。次いで、熱架橋型ポジ型レジスト材料の膜を熱架橋反応して熱架橋膜とする。そして、熱架橋膜の面に、熱架橋型ポジ型レジスト材料が有する吸収波長領域に対応する波長域の電離放射線をマスクを介して照射した後、熱架橋膜の照射領域を分解・現像することで、液体流路パターンの形成を行って、第１の型形成膜とする。熱架橋型ポジ型レジスト材料の膜を形成する工程は、例えば、スピンコート法等により行うことができる。この場合、工程（ｄ）として、第２の型形成膜を介して、第１の型形成膜に電離放射線を照射する工程と、第１の型形成膜を溶解・除去する工程と、を行うことができる。
【００２０】
熱架橋型ポジ型レジスト材料としては、２００〜２５０℃で熱架橋反応を行うものが好ましい。熱架橋型ポジ型レジスト材料は、メタクリル酸メチル（ＭＭＡ）を主成分とする共重合体を含むことが好ましい。ここで、ＭＭＡを主成分とする共重合体とは、ＭＭＡ由来のユニットを７０質量％以上含有する共重合体を意味する。ＭＭＡを主成分とする共重合体として、例えば、ＭＭＡと、熱架橋因子としてのメタクリル酸と、を共重合させた２元素系共重合体を用いることができる。この２元素系共重合体における共重合比は、ＭＭＡが７０〜９８質量％、メタクリル酸が２〜３０質量％であることが好ましい。また、ＭＭＡを主成分とする共重合体として、例えば、ＭＭＡと、熱架橋因子としてのメタクリル酸と、吸収感度領域を拡大する因子としてのモノマーと、を共重合させた３元素系共重合体を用いることができる。この３元素系共重合体における共重合比は、ＭＭＡが４０〜９３質量％、メタクリル酸が２〜３０質量％、吸収感度領域を拡大する因子としてのモノマーが５〜３０質量％であることが好ましい。３元素系共重合体の合成に使用可能な、吸収感度領域を拡大する因子としてのモノマーとしては、無水メタクリル酸、メタクリロニトリル、メタクリル酸グリシジル、３−オキシイミノ−２−ブタノンメタクリル酸メチル、無水フマル酸が好ましい。
【００２１】
本発明において、液体壁となる第２の型形成膜を形成するために塗布型無機材料を使用する。塗布型無機材料は、第１の型形成膜と比べて溶出の際に用いられる溶剤（エッチング液）に溶解し難く、耐インク性などの化学的安定性が高く、液体吐出口面として満足できる機械的強度などの物理的特性を持つ第２の型形成膜を形成可能なものが好ましい。また、溶剤に溶解し、スピンコート法やスリットコート法、スプレーコート法等の塗布方法により、第１の型形成膜が形成された基板上に、平坦な膜形成できる材料であることが好ましい。
【００２２】
これらの条件を満たす材料としては、ポリシラザンまたはその誘導体が挙げられる。ポリシラザン誘導体としては、フェニルシラザン、ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン、ジビニルテトラメチルジシラザン、環式ジメチルシラザン、ヘプタメチルジシラザン等が挙げられる。これらの材料は、塗布方法により、平坦化された膜を基板上に形成することができ、且つ、２００〜４００℃に焼結することで、不純物の非常に少ない酸化シリコン膜を形成することができる。したがって、工程（ｂ）として、第１の型形成膜が形成された基体上に、塗布によりポリシラザンまたはその誘導体の膜を形成する工程と、ポリシラザンまたはその誘導体の膜を２００℃以上４００℃以下の温度で焼結する工程と、を行うことができる。
【００２３】
前記工程（ｃ）における液体吐出口の形成は、例えば、ドライエッチング法、レーザアブレーション法、サンドブラスト法等により行うことができるが、ドライエッチングにより行うことが好ましい。
【００２４】
本発明において、第１の型形成膜が、ＰＳＧ、ＢＰＳＧ、または酸化シリコンにより形成され、第２の型形成膜が、フェニルシラザンを用いて形成した酸化シリコン膜の場合、次のような効果が得られる。
（１）耐インク性などの耐腐食性が極めてよい。
（２）基板として、通常シリコン基板が用いられるので、熱膨張の差が小さく、熱による変形の問題がない。
（３）酸化シリコン膜に液体吐出口を形成する際に、フォトリソグラフィプロセスで行うことができるので寸法精度および位置精度がよい。
（４）インクによる膨潤が起きないので信頼性が高い。
（５）すべての工程をフォトリソプロセスで形成することができので、クリーン度が高くメカ組立上のゴミの問題がない。
（６）液体吐出口を垂直または逆テーパー状に形成することが可能である。
（７）第２の型形成膜形成後、液体吐出口形成前に、２００〜４００℃の熱処理を行うことができる。したがって、撥水層を高温が必要なプラズマ重合などで液体吐出口表面に均一に付けることができる。
（８）酸化シリコンは固い膜であるので、ヘッド回復時のワイピングに対する耐擦過性が高く、ヘッドの耐久性がよい。
【００２５】
また、本発明において、第１の型形成膜が、Ａｌを主成分とする材料により形成された場合、さらに以下の効果が得られる。
（９）第２の型形成膜が酸化シリコン膜の場合、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8、ＳＦ6などのガスを用いたオリフィス部のエッチングにおいて、エッチング選択比が２０：１以上と大きいため、エッチングストッパー（下地へのダメージ防止）となる。
（１０）オリフィス部分の形状として、下地エッチングによるアンダーカット形状の発生がなくなる。
【００２６】
又、本発明において、第１の型形成膜が、熱架橋型ポジレジスト材料により形成された場合、さらに以下の効果が得られる。
（１１）液体流路パターンを形成する際に、熱架橋型ポジレジスト材料の膜を塗布方法により形成できるので、基板表面での凹凸の影響を受けずに、平坦化することができる。
（１２）液体流路パターンの形成が、プロキシミティ投影法等によるマスクを介した電離放射線の照射、及び、現像液による現像工程によって実現できるので、精度良く、且つ、安価で製造することができる。
（１３）液体流路パターンを形成する際に、熱架橋型ポジレジスト材料の膜を所望の膜厚（厚膜：３〜２０μｍ程度）で塗布方法によって形成できるので、精度良く、且つ、安価に製造することができる。
【００２７】
また、液体吐出口および液体流路を有する液流路部材（液体流路壁）の材料が、Ｓｉを基体とする素子基板と同様にＳｉを主成分とする構成にすることで、素子基板と液流路部材とで熱膨張係数差が生じない。そのため、高速印字によってヘッド内に蓄熱する熱の影響で素子基板および液流路部材の密着性や相対位置精度が悪化することはない。また、液流路部材を半導体プロセスにより作製できるため、発熱素子（液体吐出エネルギー発生素子）と液体吐出口間の距離を極めて高い精度でかつ再現よく設定可能である。さらに、液流路部材の材質がＳｉを主成分にしているので、耐インク性、耐腐食性に優れている。以上のことから、信頼性の高い、高品位記録が可能となる。
【００２８】
以下に、具体的な実施形態を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
【００２９】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態により製造される液体吐出ヘッド（インクジェット記録ヘッド）の製造工程を示した図である。
【００３０】
図１（ａ）に示すように、基体１としてのシリコン基板上に、液体吐出エネルギー発生素子７としての電気熱変換素子（材質ＨｆＢ2からなるヒーター）を形成する。一方、基体１の裏面には、液体吐出口１３を形成するためのマスク及びメンブレンとして機能するメンブレン膜２である窒化シリコン膜を有しており、その窒化シリコン膜は所定のパターニングがされている。さらに、電気熱変換素子およびそれに電気的な接続を行う配線上には、それらをインクから保護する保護膜（不図示）と耐キャビテーション膜（不図示）が形成されている。
【００３１】
その後、基体１の上面側に、溶解可能な型形成材料の膜を形成する。ここでは、ＣＶＤ法により、温度３５０℃の条件で、厚さ約１０μｍのＰＳＧ（フォスフォシリケートグラス）膜を形成する。ＰＳＧ膜の代わりに、ＢＰＳＧ（ボロンフォスフォシリケートグラス）膜や酸化シリコン膜を形成してもよい。
【００３２】
次に、図１（ｂ）に示すように、ＰＳＧ膜を加工して所定の液体流路パターンを有する第１の型形成膜３を形成する。ここで、レジストを用いたドライエッチング手法によりＰＳＧ膜の加工を行うと、下面の保護膜や耐キャビテーション膜がダメージを受けないので好ましい。
【００３３】
次に、液体流路パターンを有する第１の型形成膜３が形成された基体１上に、スピンコート法により、厚さ約２５μｍの塗布型無機材料の膜を形成する。ここでは、塗布型無機材料として、キシレン溶媒で希釈したフェニルシラザン溶液（クラリアント・ジャパン社製）を使用する。そして、４００℃のベーク炉に、塗布型無機材料の膜が形成された基体１ごと入れて、塗布型無機材料を焼結させる。この焼結により、脱アンモニアによる置換反応が起きて、均一な酸化シリコン膜からなる第２の型形成膜４が形成される。
【００３４】
ここで形成した第２の型形成膜４の膜厚は液体吐出口１４の厚さを規定し、先に形成した第１の型形成膜３の膜厚は液体流路のギャップを規定し、いずれも液体吐出特性に大きな影響を及ぼすパラメータである。したがって、第１の型形成膜３及び第２の型形成膜４の膜厚は、必要とされる特性に合わせて適宜決めることができる。例えば、第１の型形成膜３の膜厚は１０〜３０μｍ、第２の型形成膜４の膜厚は２０〜１００μｍとすることができる。
【００３５】
次に、第２の型形成膜４上に、連続して、撥水層５を形成することができる。この場合、撥水層５としては、シロキサンベースの有機樹脂をラミネート法や、スピンコート法によって形成することができる。又、薄膜のポリテトラフルオロエチレン系材料をスピンコート法や、スリットコート法により塗布形成後に、３００〜４００℃の温度で焼結形成することも可能である。
【００３６】
次に、図１（ｃ）に示すように、前記第２の型形成膜４及び撥水層５における、液体吐出エネルギー発生素子７の上方の位置に、液体吐出口１４を形成する。この形成は、不図示のレジスト、蒸着膜、及び、スパッタリング法で形成した金属膜をマスクとして、ドライエッチングにより行うことができる。この形成方法として、異方性の高いリアクティブイオンエッチングを用いることが好ましい。リアクティブイオンエッチングによれば、第２の型形成膜４に形成される液体吐出口１４のエッジをシャープに形成することができる。
【００３７】
次に、液体吐出口１４を形成した基体１の表面を、アルカリ溶液から保護する保護層６を形成する。保護層６を形成する材料としては、例えば東京応化工業社よりＯＢＣの商品名で上市される環化イソプレンを用いることができる。
【００３８】
その後、図１（ｄ）に示すように、上記の基板をテトラメチルアンモニウムハイドライド（ＴＭＡＨ）２２質量％溶液に８３℃で１６時間浸漬して、シリコン基板の異方性エッチングを行い、液体供給のための貫通孔１３を形成した。
【００３９】
上記異方性エッチングの後に、シリコン基板の裏面が上になるようにドライエッチング装置に装着し、ＣＦ4に５％の酸素を混合したエッチャントにてメンブレン膜２を除去する。次いで、前記シリコン基板をキシレンに浸漬してＯＢＣ（商品名）を除去する。次に、液体吐出口１４および貫通孔１３からバッファードフッ酸を用いて、ＰＳＧ膜を溶出除去することで、図１（ｅ）に示すようなインクジェット記録ヘッドを得ることができる。
【００４０】
このように作製したインクジェット記録ヘッド（インク吐出エレメント）は、図３に示す形態のインクジェットヘッドユニットに実装することができ、そのインクジェットヘッドユニットによる吐出、記録評価を行ったところ、良好な画像記録が可能であった。なお、図３のインクジェットヘッドユニットでは、インクタンク２１３を着脱可能に保持した保持部材の外面に、記録装置本体と記録信号の授受を行うためのＴＡＢフィルム２１４が設けられている。また、ＴＡＢフィルム２１４上にインク吐出エレメント２１２が電気接続用リード２１５により電気配線と接続されている。そして、液体吐出口２０９よりインクを吐出することができる。
【００４１】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様の工程を行う。
【００４２】
ただし、第２の実施の形態では、溶解可能な型形成材料の膜として、スパッタ法または蒸着法により、厚さ約１０μｍのＡｌ膜を形成する。Ａｌ膜の代わりに、Ａｌを主成分とする他の材料の膜を形成してもよい。次に、このＡｌ膜を加工して所定の液体流路パターンを有する第１の型形成膜３を形成する。ここで、レジストを用いたドライエッチング手法によりＡｌ膜の加工を行うと、下面の保護膜や耐キャビテーション膜がダメージを受けないので好ましい。
【００４３】
また、第１の型形成膜３の溶出除去は、常温条件で、リン酸、塩酸、及び酢酸、並びにこれらの少なくとも１種を含む混酸、を用いて行う。
【００４４】
その他の工程は、第１の実施の形態と同様にして、図１（ｅ）に示すようなインクジェット記録ヘッドを得ることができる。なお、第２の実施の形態において、例えば、第１の型形成膜３の膜厚は１０〜１５μｍ、第２の型形成膜４の膜厚は２０〜３０μｍとすることができる。
【００４５】
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態では、第１の実施の形態と同様の工程を行う。
【００４６】
ただし、第３の実施の形態では、溶解可能な型形成材料の膜として、スピンコート法により、厚さ約１０μｍの熱架橋型ポジ型レジスト材料の膜を形成する。熱架橋型ポジ型レジスト材料として、メタクリル酸メチル（ＭＭＡ）と、熱架橋因子であるメタクリル酸（ＭＡＡ）とを組成比９７：３（モル比）で共重合させた２元素系共重合体を用いる。この２元素系共重合体の代わりに、前記の３元素系共重合体を用いてもよい。そして、２００℃のオーブンで６０分間、熱架橋型ポジ型レジスト材料の膜が形成された基体１ごと加熱することで、脱水縮合反応により、熱架橋膜を形成する。その後、不図示のマスクを介して、２００〜３００ｎｍ領域の電離放射線を露光し、ＭＩＢＫ液を使って現像を行うことで、所定の液体流路パターンを有する第１の型形成膜３を形成する。
【００４７】
また、第１の型形成膜３の溶出除去は、第２の型形成膜を介して、２００〜３００ｎｍ領域の電離放射線を基板表面から全面照射させてから、超音波と乳酸メチル溶液に浸漬する方法で行う。
【００４８】
その他の工程は、第１の実施の形態と同様にして、図１（ｅ）に示すようなインクジェット記録ヘッドを得ることができる。なお、第３の実施の形態において、例えば、第１の型形成膜３の膜厚は１０〜２０μｍ、第２の型形成膜４の膜厚は２０〜５０μｍとすることができる。
【００４９】
以上の第１〜第３の実施の形態において、貫通孔１３及び液体吐出口１４の形状は、平面的には図２のように形成されるのが一般的である。
【００５０】
［その他の実施の形態］
図４には、上記実施の形態で得られるインクジェット記録ヘッドを装着して適用することのできる画像記録装置の一例を示す概略斜視図である。図４において、符号７０１は上記実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドと液体収容タンクとが一体となったヘッドカートリッジを示す。このヘッドカートリッジ７０１は、駆動モータ７０２の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア７０３および７０４を介して回転するリードスクリュー７０５の螺旋溝７０６に対して係合するキャリッジ７０７上に搭載されている。そして、ヘッドカートリッジ７０１は、上記駆動モータ７０２の動力によってキャリッジ７０７とともにガイド７０８に沿って矢印ａおよびｂ方向に往復移動される。図示しない記録媒体供給装置によってプラテンローラ７０９上を搬送されるプリント用紙（記録媒体）Ｐの紙押え板７１０は、キャリッジ移動方向にわたってプリント用紙Ｐをプラテンローラ７０９に対して押圧する。
【００５１】
上記リードスクリュー７０５の一端の近傍には、フォトカプラ７１１および７１２が配設されている。これらはキャリッジ７０７のレバー７０７ａのこの域での存在を確認して駆動モータ７０２の回転方向切り換えなどを行うためのホームポジション検知手段である。同図において、符号７１３は上述のヘッドカートリッジ７０１のインクジェット記録ヘッドの吐出口のある前面を覆うキャップ部材７１４を支持する支持部材を示している。また、符号７１５はキャップ部材７１４の内部に液体吐出ヘッドから空吐出などされて溜ったインクを吸引するインク吸引手段を示している。このインク吸引手段７１５によりキャップ部材７１４内開口部を介して液体吐出ヘッドの吸引回復が行われる。符号７１７はクリーニングブレードを示し、符号７１８はブレード７１７を前後方向（上記キャリッジ７０７の移動方向に直交する方向）に移動可能にする移動部材を示しており、ブレード７１７および移動部材７１８は本体支持体７１９に支持されている。上記ブレード７１７はこの形態に限らず、他の周知のクリーニングブレードであってもよい。符号７２０は吸引回復操作に当たって、吸引を開始するためのレバーであり、キャリッジ７０７と係合するカム７２１の移動に伴って移動し、駆動モータ７０２からの駆動力がクラッチ切り換えなどの公知の伝達手段で移動制御される。上記ヘッドカートリッジ７０１の液体吐出ヘッドに設けられた発熱体に信号を付与したり、前述した各機構の駆動制御を司ったりする記録制御部は装置本体側に設けられており、ここには図示しない。
【００５２】
上述の構成を有する画像記録装置７００は、図示しない被記録材供給装置によりプラテン７０９上に搬送されるプリント用紙（記録媒体）Ｐに対し、ヘッドカートリッジ７０１はプリント用紙Ｐの全幅にわたって往復移動しながら記録を行う。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】第１の実施の形態により製造される液体吐出ヘッドの製造工程を示した図である。
【図２】インク供給のための貫通孔及び液体吐出口の形状を示す図である。
【図３】インク吐出エレメントが実装されたインクジェットヘッドユニットを示す模式的斜視図である。
【図４】本発明の各実施の形態による液体吐出ヘッドを装着して適用することのできる画像記録装置の一例を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００５４】
１        基体
２        メンブレン膜
３        第１の型形成膜
４        第２の型形成膜
５        撥水層
６        保護層
７        液体吐出エネルギー発生素子
１３      貫通孔
１４      液体吐出口
２０９    液体吐出口
２１２    インク吐出エレメント
２１３    インクタンク
２１４    ＴＡＢフィルム
２１５    電気接続用リード
７００    画像記録装置
７０１    ヘッドカートリッジ
７０２    駆動モータ
７０３、７０４    駆動力伝達ギア
７０５    リードスクリュー
７０６    螺旋溝
７０７    キャリッジ
７０７ａ  レバー
７０８    ガイド
７０９    プラテンローラ
７１０    紙押え板
７１１、７１２    フォトカプラ
７１３    支持部材
７１４    キャップ部材
７１５    インク吸引手段
７１７    ブレード
７１８    移動部材
７１９    本体支持体
７２０    レバー
７２１    カム
Ｐ        プリント用紙（記録媒体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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