(57)【要約】【課題】流路から収容室へ液体を適切に供給する。【解決手段】基板面に、第１面よりも第２面が低くなるように段差を形成するステップと、段差が形成された基板面の第１面及び第２面上に、露光されると溶解するポジ型レジストを形成するステップと、第２面から、第１面上の溶解後のポジ型レジストの上面までの距離が、第２面から、当該第２面上の溶解後のポジ型レジストの上面までの距離と同じになるように、ポジ型レジストに露光するステップと、露光後に現像することで、ポジ型レジストを固体層に形成するステップと、固体層を被覆する被覆層を形成するステップと、被覆層の形成後に固体層を除去することで、吐出口から吐出される液体を収容する収容室を第１面と被覆層の間に形成するとともに、収容室へ液体が流れる流路を第２面と被覆層の間に形成するステップと、を有する。【選択図】図７
2012045776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板面に、第１面よりも第２面が低くなるように段差を形成するステップと、
前記段差が形成された前記基板面の前記第１面及び前記第２面上に、露光されると溶解するポジ型レジストを形成するステップと、
前記第２面から、前記第１面上の溶解後の前記ポジ型レジストの上面までの距離が、前記第２面から、当該第２面上の溶解後の前記ポジ型レジストの上面までの距離と同じになるように、前記ポジ型レジストに露光するステップと、
露光後に現像することで、前記ポジ型レジストを固体層に形成するステップと、
前記固体層を被覆する被覆層を形成するステップと、
前記被覆層の形成後に前記固体層を除去することで、吐出口から吐出される液体を収容する収容室を前記第１面と前記被覆層の間に形成するとともに、前記収容室へ液体が流れる流路を前記第２面と前記被覆層の間に形成するステップと、
を有する、液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記第１面上の前記ポジ型レジストと、前記第１面と前記第２面の間の段差部上の前記ポジ型レジストのみに露光する、請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記第１面上の前記ポジ型レジストに対する露光エネルギーが、前記第１面側から前記前記第２面側に向かうに従って、小さくなる、請求項２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
光の透過率が異なる部分が形成されたマスクを介して前記ポジ型レジストに露光する、請求項２又は３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記収容室上の前記被覆層の厚みが、前記流路上の前記被覆層の厚みと同じ大きさになるように、前記被覆層を形成する、請求項１〜４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６】
回転中の前記基板面の前記第１面及び前記第２面上に、前記ポジ型レジストを塗布して一様な厚みで形成する、請求項１〜５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７】
第１面よりも第２面が低くなるように段差が形成された基板面と、
液体を吐出する吐出口が形成され、前記基板面に空隙を介して対向する被膜層と、
前記第１面と前記被膜層の間に形成され、前記吐出口から吐出される液体を収容する収容室と、
前記第２面と前記被膜層の間に形成され、前記収容室へ液体が流れる流路と、を備え、
前記収容室上の前記被覆層の厚みが、前記流路上の前記被覆層の厚みと同じ大きさである、液体吐出ヘッド。
【請求項８】
第１面よりも第２面が低くなるように段差が形成された基板面と、
液体を吐出する吐出口が形成され、前記基板面に空隙を介して対向する被膜層と、
前記第１面と前記被膜層の間に形成され、前記吐出口から吐出される液体を収容する収容室と、
前記第２面と前記被膜層の間に形成され、前記収容室へ液体が流れる流路と、を備え、
前記収容室上の前記被覆層の厚みが、前記流路上の前記被覆層の厚みと同じ大きさである液体吐出ヘッド
を具備する、液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッドの製造方法、液体吐出ヘッド、及び液体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
媒体等に液体を吐出する液体吐出ヘッドが知られている。この液体吐出ヘッドは、ノズルプレートに形成された吐出口と、吐出口から吐出される液体を収容する収容室と、収容室に設けられ吐出口からインクを吐出させるエネルギー発生素子と、収容室へ液体が流れる流路とを備える。そして、収容室内の液体が吐出口から吐出されると、流路から収容室へ液体が供給される（特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、収容室に収容された液体を吐出口から安定して吐出させるためには、流路から収容室に供給される液体の量を多くすることが必要である。この解決方策として、収容室及び流路の断面積を大きくする（流路の高さを大きくする）ことが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４３２５６９３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、収容室及び流路の高さを大きくした場合には、他に不都合が生じる。例えば、収容室を高くすると、エネルギー発生素子と吐出口の間の距離が大きくなり、液体の吐出制御の精度が低下する問題がある。一方で、収容室を高くせずに流路のみを高くすると、収容室及び流路を覆うノズルプレートの形状が凹状になってしまい、吐出口のクリーニングが不適切に行われる恐れがある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、流路から収容室へ液体を適切に供給することが可能な新規かつ改良された液体吐出ヘッドの製造方法、液体吐出ヘッド、及び液体吐出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、基板面に、第１面よりも第２面が低くなるように段差を形成するステップと、前記段差が形成された前記基板面の前記第１面及び前記第２面上に、露光されると溶解するポジ型レジストを形成するステップと、前記第２面から、前記第１面上の溶解後の前記ポジ型レジストの上面までの距離が、前記第２面から、当該第２面上の溶解後の前記ポジ型レジストの上面までの距離と同じになるように、前記ポジ型レジストに露光するステップと、露光後に現像することで、前記ポジ型レジストを固体層に形成するステップと、前記固体層を被覆する被覆層を形成するステップと、前記被覆層の形成後に前記固体層を除去することで、吐出口から吐出される液体を収容する収容室を前記第１面と前記被覆層の間に形成するとともに、前記収容室へ液体が流れる流路を前記第２面と前記被覆層の間に形成するステップと、を有する液体吐出ヘッドの製造方法が提供される。
【０００８】
また、前記第１面上の前記ポジ型レジストと、前記第１面と前記第２面の間の段差部上の前記ポジ型レジストのみに露光することとしても良い。
【０００９】
また、前記第１面上の前記ポジ型レジストに対する露光エネルギーが、前記第１面側から前記前記第２面側に向かうに従って、小さくなることとしても良い。
【００１０】
また、光の透過率が異なる部分が形成されたマスクを介して前記ポジ型レジストに露光することとしても良い。
【００１１】
また、前記収容室上の前記被覆層の厚みが、前記流路上の前記被覆層の厚みと同じ大きさになるように、前記被覆層を形成することとしても良い。
【００１２】
また、回転中の前記基板面の前記第１面及び前記第２面上に、前記ポジ型レジストを塗布して一様な厚みで形成することとしても良い。
【００１３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第１面よりも第２面が低くなるように段差が形成された基板面と、液体を吐出する吐出口が形成され、前記基板面に空隙を介して対向する被膜層と、前記第１面と前記被膜層の間に形成され、前記吐出口から吐出される液体を収容する収容室と、前記第２面と前記被膜層の間に形成され、前記収容室へ液体が流れる流路と、を備え、前記収容室上の前記被覆層の厚みが、前記流路上の前記被覆層の厚みと同じ大きさである、液体吐出ヘッドが提供される。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明の更に別の観点によれば、第１面よりも第２面が低くなるように段差が形成された基板面と、液体を吐出する吐出口が形成され、前記基板面に空隙を介して対向する被膜層と、前記第１面と前記被膜層の間に形成され、前記吐出口から吐出される液体を収容する収容室と、前記第２面と前記被膜層の間に形成され、前記収容室へ液体が流れる流路と、を備え、前記収容室上の前記被覆層の厚みが、前記流路上の前記被覆層の厚みと同じ大きさである液体吐出ヘッドを具備する液体吐出装置が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明によれば、流路から収容室へ液体を適切に供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態のラインヘッド１０を示す平面図である。
【図２】本実施形態のヘッドモジュール２０におけるヘッドチップ３０を示す一部断面斜視図である。
【図３】ヘッドチップ３０をノズル側から見た平面図である。
【図４】ヘッドチップ３０の断面図である。
【図５】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図６】基板面８０に段差８６を形成したことにより、インク流路７４の断面積が大きくなったことを示す模式図である。
【図７】ヘッドチップ３０の製造工程を示す模式図である。
【図８Ａ】ポジ型フォトレジストの溶解特性を示すグラフである。
【図８Ｂ】光の照射によりポジ型フォトレジストの膜厚が溶解されたことを示す模式図である。
【図９】通常のパターン用のマスクを示す平面図である。
【図１０】ポジ型フォトレジストの高さ調整マスクの一例を示す平面図である。
【図１１】高さ調整マスク９４を使用した場合の溶解後のポジ型フォトレジストを示す模式図である。
【図１２】段階的に露光エネルギーを調整した場合の、溶解後のポジ型フォトレジストを示す模式図である。
【図１３】複数の高さ調整マスクを併用して、段階的に露光エネルギーを調整する方法を説明するための図である。
【図１４】ドット方式による透過率制御パターンを説明するための模式図である。
【図１５】透過率が異なる複数の領域を有する高さ調整マスクを示す図である。
【図１６】図１５に示す高さ調整マスクと通常マスクを一体化した一体化マスクを示す図である。
【図１７】ハーフトーンマスクを説明するための断面図である。
【図１８】ハーフトーンマスクの一例を示す断面図である。
【図１９】ハーフトーンマスクの一例を示す断面図である。
【図２０】比較例１に係るヘッドチップを示す断面図である。
【図２１】比較例２に係るヘッドチップを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１８】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．液体吐出ヘッドの構成
２．ヘッドチップの詳細構成
３．インク流路の断面積と、インク液室へのインク供給量との関係
４．ヘッドチップの製造方法
５．高さ調整マスクについて
６．本実施形態に係るヘッドチップの有効性
７．その他の実施形態
【００１９】
＜１．液体吐出ヘッドの構成＞
以下の実施形態では、液体吐出装置として、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、及びＫ（ブラック）の４色のインク（液体）を吐出するカラーインクジェットプリンタを例に挙げて説明する。そして、液体吐出ヘッドは、このカラーインクジェットプリンタに用いるラインヘッド１０である。
【００２０】
次に、ラインヘッド１０の構成について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態のラインヘッド１０を示す平面図であり、インクの吐出面側から見た図である。
【００２１】
図１に示すように、ラインヘッド１０は、ヘッドフレーム１２に複数のヘッドモジュール２０をネジ１６によって固定したものである。すなわち、各ヘッドモジュール２０は、ヘッドフレーム１２のヘッドモジュール配置孔１４内で、長手方向に２個直列に配置されてヘッドモジュール列２２を構成しており、各ヘッドモジュール列２２によってＡ４の記録用紙の横幅の長さをカバーする。そして、このヘッドモジュール列２２が４段（４列並列）に配置され、各列ごとに、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、及びＫ（ブラック）の４色のインクを吐出する。
【００２２】
ここで、各ヘッドモジュール２０は、４個のヘッドチップ３０を一方向に配列したヘッドチップ列３２を２列備えている。そして、各ヘッドチップ列３２中の各ヘッドチップ３０は、可撓性を有するフレキシブル配線基板４０の裏面側（インクの吐出面とは反対側）に、千鳥状に８個配置されており、フレキシブル配線基板４０と電気的に接続されている。なお、このフレキシブル配線基板４０には、各ヘッドチップ３０から吐出されるインクを通過させるための開口部４２が形成されている。
【００２３】
また、各ヘッドモジュール２０は、フレキシブル配線基板４０の裏面側に、バッファタンク５０を備えている。このバッファタンク５０は、各ヘッドチップ３０から吐出するインクの共通流路を形成するためのものであり、各ヘッドチップ３０の上部を覆うようにして、フレキシブル配線基板４０と接合されている。そのため、１つのヘッドモジュール２０中の各ヘッドチップ３０は、バッファタンク５０内の１色のインクを吐出する。
【００２４】
＜２．ヘッドチップ３０の詳細構成＞
ヘッドチップ３０の詳細構成について、図２〜図５を参照して説明する。図２は、本実施形態のヘッドモジュール２０におけるヘッドチップ３０を示す一部断面斜視図である。図３は、ヘッドチップ３０をインク吐出面側から見た平面図である。図４は、ヘッドチップ３０の断面図である。図５は、図３のＡ−Ａ断面図である。
【００２５】
ヘッドチップ３０は、半導体基板６０と、発熱抵抗体６２と、電極６４と、駆動素子６６と、ノズル形成層６８と、ノズル７０と、収容室の一例であるインク液室７２と、流路の一例であるインク流路７４を有する。
【００２６】
半導体基板６０は、Ｓｉ（シリコン）、ガラス、セラミックス等からなる基板である。この半導体基板６０は、第１面８２と第２面８４の間に段差８６が形成された基板面８０を有する。第１面８２及び第２面８４は、平面であり、図５に示すように、第１面８２は第２面８４よりも突出している。なお、半導体基板６０に貫通穴等は設けておらず、ヘッドチップ３０の剛性は、半導体基板６０によって維持されている。
【００２７】
発熱抵抗体６２は、図５に示すように半導体基板６０の第１面８２上に形成されている。この発熱抵抗体６２は、インクを吐出させるためのエネルギー発生素子である。具体的には、発熱抵抗体６２が駆動することによって、インク液室７２のインクを加熱させて気泡を発生させる。そして、この気泡発生時のエネルギーによって、インクが吐出される。発熱抵抗体６２は、例えばＴａ（タンタル）を用いて形成できる。なお、本実施形態において、発熱抵抗体６２は、一対の抵抗体である。そして、一対の抵抗体の気泡発生時間を制御することで、インクの吐出方向を制御することができる。
【００２８】
電極６４は、外部から供給される電源や信号を受け取るためのものである。この電極６４は、図２に示すように、半導体基板６０の発熱抵抗体６２が形成された面と同一面側で、発熱抵抗体６２を形成した縁部と反対側の縁部に、形成されている。なお、前述したフレキシブル配線基板４０は、千鳥状に配列された８個のヘッドチップ３０の各電極６４と接続される。
【００２９】
駆動素子６６は、発熱抵抗体６２を駆動させるためのものである。この駆動素子６６は、例えばＮ型のＭＯＳトランジスタにより形成される。駆動素子６６は、図２に示すように発熱抵抗体６２と電極６４の間に位置する。
【００３０】
ノズル形成層６８は、基板面８０に対向する。このノズル形成層６８は、いわゆる光硬化型のネガ型フォトレジストを露光現像することで、形成される。ノズル形成層６８の厚みは、一定である。
【００３１】
ノズル７０は、ノズルプレートであるノズル形成層６８に形成され、インクを吐出する吐出口である。すなわち、駆動素子６６によって発熱抵抗体６２を駆動することで、インクがノズル７０から吐出される。ノズル７０は、発熱抵抗体６２に対向する位置に形成されている。
【００３２】
インク液室７２は、ノズル７０から吐出されるインクを収容する。インク液室７２は、半導体基板６０上に形成されている。すなわち、半導体基板６０の発熱抵抗体６２が形成された第１面８２がインク液室７２の底壁を構成し、ノズル形成層６８の発熱抵抗体６２を略凹状に囲む部分がインク液室７２の側壁を構成し、ノズル形成層６８のノズル７０が形成された面がインク液室７２の天壁を構成している。このように、インク液室７２は、第１面８２とノズル形成層６８の間に形成されている。
【００３３】
インク流路７４は、インク液室７２へ供給されるインクが流れる。インク流路７４は、半導体基板６０上に形成されている。すなわち、半導体基板６０の第２面８４がインク流路７４の底壁を構成し、ノズル形成層６８がインク流路７４の側壁及び天壁を構成している。このように、インク流路７４は、第２面８４とノズル形成層６８の間に形成されている。
【００３４】
また、上述したように基板面８０には段差８６が形成されており、インク液室７２に対応する第１面８２よりもインク流路７４に対応する第２面８４が低くなっている。このため、図５に示すように、インク流路７４における第２面８４とノズル形成層６８の間の距離Ｈ２は、インク液室７２における第１面８２とノズル形成層６９の間の距離Ｈ１よりも大きい。この結果、インク流路７４の断面積が、インク液室７２の断面積よりも大きくなる。
【００３５】
なお、インク液室７２及びインク流路７４は、いわゆるポジ型フォトレジストを露光現像することで、形成される。上述した構成を有するヘッドチップ３０の製造方法については、後述する。
【００３６】
このようなヘッドチップ３０において、各発熱抵抗体６２及び各ノズル７０の配列ピッチは、約４２．３μｍであり、６００ｄｐｉの解像度となっている。そして、図１に示すように、このヘッドチップ３０を千鳥状に８個配置してヘッドモジュール２０を構成するとともに、２つのヘッドモジュール２０の端部を重ねて直列に配置することにより、Ａ４の記録用紙の横幅全体で６００ｄｐｉの解像度を保持する。
【００３７】
＜３．インク流路７４の断面積と、インク液室７２へのインク供給量との関係＞
上述したカラーインクジェットプリンタにおいて高速で印刷する場合には、ノズル７０からのインクの吐出量が増える。特に、ラインヘッド１０を使用した場合には、ヘッドを動かす必要がない分だけ短時間で印刷がなされるので、ノズル７０からのインクの吐出量が多くなる。
【００３８】
このように高速で印刷する場合には、インク液室７２内に収容されたインクが直ぐに枯渇する恐れがある。このため、インク流路７４を介してインク液室７２にインクを十分に供給する必要がある。
【００３９】
そして、インク液室７２に十分に供給する方法として、インク流路７４を流れるインクの流速を速くする方式と、インク流路７４内のインクの流量を増やす方式がある。インクの流路７４を流れるインクの流速を速くする方式では、インク流路７４の管路内での流路抵抗により、実際のインクの流速を大きくするには限界がある。特に、ラインヘッド１０の場合には、インク流路７４の長さ（図４に示すインク流路７４の長さＬ）が大きくなりやすいので、インクの流速を大きくすることは困難である。
【００４０】
一方で、インクの流路を増やす方式は、インク流路７４の断面積を大きくことが必要であり、空間を確保すれば良い。そこで、本実施形態では、基板面８０に段差８６を設けて第２面８４を低くすることで、インク流路７４の断面積を大きくしている。
【００４１】
図６は、基板面８０に段差８６を形成したことにより、インク流路７４の断面積が大きくなったことを示す模式図である。図６に示すように、第２面８４が低くなった分（△Ｈ）、インク流路７４の断面積が増加する。
【００４２】
なお、インク流路７４の断面積を大きくするのに、基板面８０に段差を設けず、ノズル形成層６８の厚みを薄くすることも考えられる。しかし、かかる場合には、発熱抵抗体６２（一対の抵抗体）によるインクの吐出方向の制御幅が小さくなるという問題が発生してしまう。以下、この理由を説明する。インクの吐出方向を制御する上で、発熱抵抗体６２からノズル７０までの距離によって、吐出制御の幅が大きく変わることが知られている。そして、ノズル形成層６８の厚みを薄くすると、発熱抵抗体６２からノズル７０までの距離が大きくなってしまい、インクの吐出方法の制御幅が小さくなってしまう。このため、本実施形態では、インク液室７２の断面積は大きくしていない。
【００４３】
＜４．ヘッドチップ３０の製造方法＞
上述した基板面８０に段差８６が形成されたヘッドチップ３０の製造方法について、図７を参照して説明する。図７は、ヘッドチップ３０の製造工程を示す模式図である。以下では、図７に示すヘッドチップ３０の製造工程毎に、説明する。
【００４４】
（工程１：基板面の段差形成）
まず、基板面８０が形成された半導体基板６０を準備する。そして、基板面８０に段差８６を形成する。具体的には、既存のシリコン基板上に成膜した膜を取り除くことによって段差８６が形成される。本実施例では、約３．０μｍの段差を形成している。この段差８６により、基板面８０にインク液室７２に対応する第１面８２とインク流路７４に対応する第２面８４が形成される。なお、インク液室７２のインクの供給量を更に多くするために、シリコン基板の基板層まで除去して、段差を形成しても良い。
【００４５】
次に、半導体基板の第１面８２に、Ｔａ（タンタル）を用いて発熱抵抗体６２を形成する。また、半導体基板６０の発熱抵抗体６２が形成された面と同一面側で、発熱抵抗体６２を形成した縁部と反対側の縁部に、外部から供給される電源や信号を受け取るための電極６４を形成する。さらにまた、発熱抵抗体６２と電極６４との間に、発熱抵抗体６２の駆動素子６６（Ｎ型のＭＯＳトランジスタ）を形成する。
【００４６】
（工程２：ポジ型フォトレジストの形成）
段差８６が形成された基板面８０の第１面８２及び第２面８４上に、固体層なるポジ型フォトレジスト９０を一様な厚さで形成する。
【００４７】
具体的には、３μｍの段差８６が形成された基板に対して、インク液室７２及びインク流路７４を形成するためのポジ型フォトレジスト（東京応化工業（株）製のＰＭＥＲ−ＬＡ３００等）をスピンコートで塗布する。なお、ポジ型フォトレジストの膜厚が段差無しの状態で１３μｍになるように、回転中の半導体基板にポジ型フォトレジストを塗布する。ここで、塗布されたポジ型フォトレジストは、半導体基板の回転に伴い発生する遠心力の作用を受けて、段差８６が形成された基板面８０上に一様な厚さで形成される。そして、ポジ型フォトレジスト９０を一様な厚さで形成しているため、図６に示されるように段差８６上のポジ型フォトレジスト９０は、斜めに傾斜している傾斜部９０ａを有する。
【００４８】
（工程３：ポジ型フォトレジストへの露光）
基板面８０上のポジ型フォトレジスト９０に露光する。ここで、ポジ型フォトレジスト９０は、光の照射に伴い溶解する特性を有するので、露光されることで溶解される。そして、本実施形態では、第２面８２から第１面８２上のポジ型フォトレジスト９０の上面までの距離が、第２面８４から第２面８４上のポジ型フォトレジスト９０の上面までの距離と同じになるように、ポジ型フォトレジスト９０に所定の露光パターンで露光する。
【００４９】
ここで、ポジ型フォトレジスト９０の溶解特性について、図８Ａ及び図８Ｂを用いて説明する。図８Ａは、ポジ型フォトレジストの溶解特性を示すグラフである。図８Ｂは、光の照射によりポジ型フォトレジストの膜厚が溶解されたことを示す模式図である。なお、図８Ａの横軸は露光量を示し、縦軸が溶解膜厚を示す。露光量の単位は露光時間であり、本実施例では１０００ｍｓｅｃで０．５Ｊ／ｃｍのエネルギーになるように、マスクアライナーによる露光量が調整されている。
【００５０】
図８Ａのグラフに示されているように、露光時間が大きくなるに従って、ポジ型フォトレジスト９０の溶解膜厚は大きくなる。ここで、溶解膜厚は、図８Ｂに示した初期膜厚に対して、光を照射し現像後の状態の膜厚を測定し、初期膜厚から残膜を差し引いた値である。図８Ａのグラフによれば、膜厚を３μｍ溶解させたい場合は、７０ｍｓｅｃ照射すればよいことが分かる。
【００５１】
そこで、本実施例では、７０ｍｓｅｃだけポジ型フォトレジスト９０に露光する。具体的には、第１面８２及び段差８６上のポジ型フォトレジスト９０のみに露光する。これにより、第２面８４上のポジ型フォトレジスト９０の厚みは、１３μｍを維持する一方で、第１面８２上のポジ型フォトレジスト９０の厚みは、１０μｍになる。この結果、第１面８２上のポジ型フォトレジスト９０の上面の位置と、第２面８４上のポジ型フォトレジスト９０の上面の位置が同じ位置となる。つまり、露光前のポジ型フォトレジスト９０が傾斜部９０ａが無くなる。なお、ポジ型フォトレジスト９０に露光する際には、透過部と遮光部を有する高さ調整マスクを使用する。この高さ調整マスクの詳細については、後述する。
【００５２】
（工程４：現像）
高さが調整されたポジ型フォトレジスト９０に、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイト）水酸化アンモニウムの濃度３％の水溶液にて、現像を行う。
【００５３】
現像後に、高さ調整マスクとは異なる図９に示す通常パターン用のマスク９３にて、再度露光を行う。本実施例では、マスクアライナーで２４００ｍｓｅｃ露光を行うことで、ポジ型フォトレジスト９０の端部９０ｂが溶解される。これにより、インク液室７２及びインク流路７４に対応した固体層９２が、段差８６が形成された基板面８０上に形成される。なお、図９は、通常パターン用のマスクを示す平面図であり、図３に示すヘッドチップ３０の形状に対応している。
【００５４】
（工程５：ノズル形成層の形成）
固定層８２及び半導体基板６０上に、ノズル形成層６８を積層する。このため、ノズル形成層６８は、固定層８２を被覆する。具体的には、ノズル形成層６８の膜厚が１０μｍになるように回転数を調整して、スピンコートによって駆動素子６６を含む領域に光硬化型のネガ型フォトレジストを塗布する。そして、マスクアライナーで露光した後、現像液（東京応化工業（株）製ＯＫ７３シンナー）で現像し、リンス液（ＩＰＡ）でリンスを行ってノズル形成層６８を積層する。さらに、発熱抵抗体６２と対向するように、ノズル形成層６８にノズル７０（直径１５μｍ）を形成する。
【００５５】
このように積層されたノズル形成層６８の厚みは、一定である。つまり、インク室７２上のノズル形成層６８の厚みは、インク流路７４上のノズル形成層６８の厚みと同じ大きさである。このため、ノズル形成層６８が、強い剛性を有することとなる。
【００５６】
（工程６：固定層の除去）
インク液室７２及びインク流路７４に対応する固体層９２に対して溶解性を有する有機溶剤（ＰＧＭＥＡ）に浸漬し、超音波振動を加えながら固体層９２を完全に溶解・溶出させる。そして、洗浄を行ってインク液室７２及びインク流路７２を形成する。このように、ノズル形成層６８の形成後に固体層９２を除去して、インク室７２及びインク流路７４を形成する。
【００５７】
その後、電極６４に金バンプを付け、半導体基板６０を所望の大きさにカットしてヘッドチップ３０が完成する。
【００５８】
＜５．高さ調整マスクについて＞
本実施形態では、高さ調整マスクを用いて露光することで、第１面８２及び第２面８４上のポジ型フォトレジスト９０の高さが調整される。以下においては、高さ調整マスクについて説明する。
【００５９】
図１０は、ポジ型フォトレジストの高さ調整マスクの一例を示す平面図である。図１０に示す高さ調整マスク９４は、光を遮光する遮光部Ｓと、光を通過させる透過部Ｅを有する。つまり、高さ調整マスク９４は、光の透過率が異なる部分が形成されたマスクである。この高さ調整マスク９４において光を照射した場合には、透過部Ｅのみを光が通過する。
【００６０】
高さ調整マスク９４を使用してポジ型フォトレジスト９０の高さを調整する場合には、遮光部Ｓを第１面８２上のポジ型フォトレジスト９０上に位置させ、透過部Ｅを第２面８４上のポジ型フォトレジスト９０上に位置させる（図１１参照）。かかる状態で光を露光した場合には、透過部Ｅのみを光が通過するので、第２面８４上のポジ型フォトレジスト９０の膜厚が溶解する。
【００６１】
ここで、透過部Ｅを通過する光により第２面８４上のポジ型フォトレジスト９０が均一に溶解されるので、溶解後のポジ型フォトレジスト９０は、図１１に示すような状態となる。図１１は、高さ調整マスク９４を使用した場合の溶解後のポジ型フォトレジストを示す模式図である。図１１に示す状態では、段差８６上のポジ型フォトレジスト９０に傾斜及び段差が生じてしまっている。かかる場合には、製造後のヘッドチップ３０のインク液室７２とインク流路７４の繋ぎ目の部分が、狭くなってしまう恐れがある。
【００６２】
上記の問題を改善すべく、図１２に示すように、ポジ型フォトレジスト９０の傾斜部９０ａに対して、ポジ型フォトレジスト９０に対して段階的に調整された露光エネルギーで露光させる。具体的には、第１面８２上のポジ型フォトレジスト９０に対する露光エネルギーが、第１面８２から第２面８４に向かう方向に従って小さくなるように、調整される。これにより、きめ細かい高さ調整を行うことが可能となる。なお、図１２は、段階的に露光エネルギーを調整した場合の、溶解後のポジ型フォトレジスト９０を示す模式図である。
【００６３】
なお、図１２では、露光エネルギーを４段階に調整しているが、これに限定されない。よりきめ細かい高さ調整を実現する場合には、例えば１０段階に調整しても良い。
【００６４】
露光エネルギーを段階的に調整する第１の方法として、複数の高さ調整マスクを使用する場合について説明する。図１３は、複数の高さ調整マスクを併用して、段階的に露光エネルギーを調整する方法を説明するための図である。
【００６５】
図１３に示す４枚の高さ調整マスク９５ａ〜９５ｄは、それぞれ透過部Ｅの位置が異なる。もちろん、透過部Ｅは、ポジ型フォトレジスト９０の傾斜部９０ａに対応する位置に形成されている。高さ調整マスク９５ａ〜９５ｄ毎に露光時間を調整することで、段階的に露光エネルギーを調整できる。ここで、高さ調整マスク９５ａによる露光時間をＴ１とし、高さ調整マスク９５ｂによる露光時間をＴ２とし、高さ調整マスク９５ｃによる露光時間をＴ３とし、高さ調整マスク９５ｄによる露光時間をＴ４とする。かかる場合に、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４の関係にすることにより、ポジ型フォトレジスト９０の傾斜部９０ａに対する露光エネルギーを調整できる。
【００６６】
露光エネルギーを段階的に調整する第２の方法として、透過率が異なる複数の領域を有するグラデーションマスクを使用する場合について説明する。
【００６７】
まず、ドット方式による透過率制御パターンについて、図１４を参照して説明する。図１４は、ドット方式による透過率制御パターンを説明するための模式図である。図１４には、遮光部と透過部の配列が異なる透過率０％〜１００％の透過パターンが、示されている。ここで、高さ調整マスクは、母材としてガラスや石英が使われ、遮光膜としてクロムなどの金属膜が使われる。このため、透過率０％の遮光部は、クロムなどの遮光膜がある部分であり、透過率１００％の透過部は、遮光膜が無い母材の部分である。
【００６８】
図１４を見れば分かるように、５０個のマスから構成される基本図形の中に存在する遮光部のマスの数が多いほど透過率が低くなり、透過部のマスの数が多いほど透過率が高くなる。例えば、基本図形の中に透過部を５個配置することにより、１０％の透過率となる。なお、図１４では、四角形の基本図形を用いたが、これに限定されず、例えば長方形やスリット状の形状でも良い。
【００６９】
次に、上述した透過率制御パターンを適用した高さ調整マスクについて、図１５を参照して説明する。図１５は、透過率が異なる複数の領域を有する高さ調整マスクを示す図である。
【００７０】
図１５に示す高さ調整マスク９６は、透過率が異なる複数の領域から構成されたグラデーション部９７を有するグラデーションマスクである。グラデーション部９７は、透過率が小さくなっている（８０％、６０％、・・・）。このように、高さ調整マスク９６が１枚のマスクの中に複数の透過率の領域を有するため、高さ調整マスク９６を介して所定時間だけ露光した際に、ポジ型フォトレジスト９０を複数の高さに調整できる。
【００７１】
ところで、図１３や図１５に示した高さ調整マスクを使用して、ポジ型フォトレジスト９０の高さを調整した後に、図９に示した通常マスク９３を使用することになる。ここで、図１５に示す高さ調整マスクと通常マスクを一体化したマスクを使用することも可能である。図１６は、図１５に示す高さ調整マスクと通常マスクを一体化した一体化マスク９８を示す図である。このような一体化マスクによれば、露光の際のマスクの数を減らすことができると共に、製造工程を簡略化することが可能となる。
【００７２】
露光エネルギーを段階的に調整する第３の方法として、ハーフトーンマスクを使用する場合について説明する。
【００７３】
図１７は、ハーフトーンマスクを説明するための断面図である。図１７に示すハーフトーンマスク９９は、透過率０％の遮光部９９ｂ（クロム）及び透過率１００％の透過部９９ａ（ガラス）に加えて、透過率１０％〜２０％の半透明膜９９ｃを有する。この半透明膜は、例えば、クロム系（ＣｒＯＮ）、モリブテン系（ＭｏＳｉＯＮ）、タングステン系（ＷＳｉＯＮ）などの膜である。
【００７４】
そして、図１８や図１９に示すように、透過率１０％の半透明膜や透過率２０％の半透明膜を形成することで、１度の露光でポジ型フォトレジスト９０を複数の高さに調整できる。なお、図１８及び図１９は、ハーフトーンマスクの一例を示す断面図である。このようなハーフトーンマスク９９によれば、半透明膜の厚みによって透過率を制御できるので、数段回の階調をもたせることも可能である。
【００７５】
なお、グラデーションマスクとハーフトーンマスクを組み合わせたマスクを使用しても良い。一般的に、グラデーションは透過率が高めの階調に適しており、ハーフトーンは透過率が低めの階調に適している。このため、二つのマスクを組み合わせることで、透過率０％〜１００％のパターンを、より細かく制御することが可能となる。
【００７６】
＜６．本実施形態に係るヘッドチップ３０の有効性＞
本実施形態に係るヘッドチップ３０の有効性について、図２０及び図２１に示す比較例に係るヘッドチップと対比しながら、説明する。図２０は、比較例１に係るヘッドチップを示す断面図である。図２１は、比較例２に係るヘッドチップを示す断面図である。
【００７７】
本実施形態に係るヘッドチップ３０は、図５に示すように、第２面８４が第１面８２よりも低くなるように段差８６を基板面８０に設けている。また、第１面８２からノズル形成層６８までの距離（Ｈ１）よりも、第２面８４からノズル形成面６８までの距離（Ｈ２）が大きくなっている。これにより、インク流路７４の断面積が、インク液室７２の断面積よりも大きくなっている。かかる場合には、インク液室７２からノズル７０によって吐出されるインク量よりも、インク流路７４からインク液室７２へ流れるインク流量が多くなる。よって、ノズル７０がインクを吐出する際に、インクの供給量不足に陥ることを防止できる。特に、本実施形態のようなラインヘッドの場合には、バッファタンク５０からインク液室７２までの流路が長くなるので、インク流路７４の断面積をインク液室７２の断面積よりも大きくすることが一層有効である。
【００７８】
一方で、図２０に示す比較例１においては、本実施形態に係るヘッドチップ３０と同様に基板面８０に段差８６が形成されているが、第２面８４からノズル形成面１１６までの距離（Ｈ１）が、第１面８２からノズル形成面１１６までの距離（Ｈ１）と同じである。このような関係になっているのは、本実施形態のような高さ調整マスクを用いた露光が行われていないためである。このため、インク流路１１４の断面積とインク液室１１２の断面積は、同じとなる。かかる場合には、インク流路１１４からインク液室１１２へのインクの供給が不足する恐れがある。
【００７９】
よって、比較例１と比較して本実施形態のヘッドチップ３０は、インク流路７４からインク液室７２にインクの安定した供給を実現できる。
【００８０】
また、図２１に示す比較例２においては、本実施形態に係るヘッドチップ３０と異なり、基板面８０に段差が形成されていない。また、ノズル形成層１２６においてインク流路１２４に対応する部分１２６ａの厚みが、インク液室１２２に対向する対応する部分１２６ｂの厚みよりも小さい。このため、インク流路１２４の断面積がインク液室１２２の断面積よりも大きくなるが、撓みなどの剛性は部材の厚みに比例するので、比較例２の場合にはノズル形成層１２６の剛性を十分に確保することができない。
【００８１】
よって、比較例２と比較して本実施形態のヘッドチップ３０は、ノズル形成層６８を均一な厚みに形成することで、ノズル形成層６８の剛性を大きくすることができる。
【００８２】
このように本実施形態に係るヘッドチップ３０は、インク流路７４からインク液室７２にインクを適切に供給できるとともに、ノズル形成層６８の剛性を確保することができる。インクを適切に供給できることで、ノズルから吐出量が増えてもインクの供給不足に陥ることを防止できる。また、ノズル形成層６８の剛性が大きくなることで、例えばノズル面のワイピング等を行いやすくなる。
【００８３】
＜７．その他の実施形態＞
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８４】
また、上記実施形態では、液体吐出装置としてカラーインクジェットプリンタが説明されていたが、これに限られるものではない。例えば、カラーフィルタ製造装置、染色装置、微細加工装置、半導体製造装置、表面加工装置、三次元造形機、有機ＥＬ製造装置、ディスプレイ製造装置などのインクジェット技術を応用した各種の液体吐出装置に、本実施形態と同様の技術を適用しても良い。
【００８５】
また、上記実施形態では、エネルギー発生素子として発熱抵抗体６２を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、エネルギー発生素子としては、発熱抵抗体６２（ヒータ等）以外の発熱素子や、ピエゾ素子等の圧電素子等を用いることも可能である。
【００８６】
また、上記実施形態では、液体吐出ヘッドとしてラインヘッド１０を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、プリンタヘッドを媒体上で特定方向に移動させながらインクを吐出する、いわゆるシリアルタイプのプリンタヘッドに適用しても良い。
【符号の説明】
【００８７】
１０    ラインヘッド
２０    ヘッドモジュール
３０    ヘッドチップ
６０    半導体基板
６２    発熱抵抗体
６４    電極
６６    駆動素子
６８    ノズル形成層
７０    ノズル
７２    インク液室
７４    インク流路
８０    基板面
８２    第１面
８４    第２面
８６    段差
９０    ポジ型フォトレジスト
９０ａ  傾斜部
９２    固体層
９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、９５ｄ    高さ調整マスク
９６    高さ調整マスク
９９    ハーフトーンマスク
Ｅ      透過部
Ｓ      遮光部
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2012045776.tif 000021
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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