(57)【要約】【課題】摩擦に対して性能の劣化しにくい撥水層を有するインク吐出ヘッドの製造方法及びインク吐出ヘッドを提供すること。【解決手段】板状の基板１１と、基板１１の一方の面に形成されたヒーター１２と、少なくともヒーター１２を含み、基板１１の一方の面に形成されるインク室を区画するための流路壁１４ｂと、流路壁１４ｂの上に形成され、インクが吐出される吐出孔Ａを有するノズル層１４ａと、ノズル層１４ａの上面に形成される撥水層１５とを備える。撥水層１５は、紫外線によって硬化可能なポリアミド樹脂と、フルオロカーボンを有する化合物とを少なくとも含む樹脂材料によって構成される。【選択図】図２
2012201069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の基板と、前記基板の一方の面に形成された、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、を備える基板を準備する準備工程と、
少なくとも前記エネルギー発生素子を含み、前記エネルギー発生素子によって過熱されるインクを収容するインク室を区画する流路壁を、前記一方の面に形成する流路壁形成工程と、
前記流路壁の上に、インクが吐出される吐出孔を有するノズル層を形成するノズル層形成工程と、
紫外線によって硬化可能なポリアミド樹脂と、フルオロカーボンを有する化合物とを少なくとも含む撥水樹脂材料を用いて、前記ノズル層の上面に撥水層を形成する撥水層形成工程と、
前記ノズル孔上の領域を避けて、前記撥水層に対して紫外線を照射することで、前記撥水層を硬化する硬化工程と、
前記硬化工程の後に、紫外線によって硬化していない前記樹脂材料を可溶な溶媒を用いて、前記撥水層の非硬化領域を除去する除去工程と、
前記除去工程の後に、前記撥水層を加熱する加熱処理工程と、
を備えることを特徴とするインク吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記ノズル層形成工程の後且つ前記撥水層形成工程の前に、水素結合可能な水素原子を含む極性基を、前記ノズル層の上面に形成する極性基形成工程をさらに備える、
請求項１に記載のインク吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記フルオロカーボンを有する化合物は、紫外線反応基を含む、
請求項１又は２に記載のインク吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記撥水樹脂材料は、前記フルオロカーボンを有する化合物を前記ポリアミド樹脂に対して１〜５０ｗｔ％含む、
請求項１〜３の何れか１項に記載のインク吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記撥水層形成工程は、
前記撥水樹脂材料の薄膜が樹脂フィルム上に形成された貼付フィルムを、前記一方の面と前記撥水樹脂材料の薄膜とが接するように、前記一方の面に対して貼り付ける貼付工程と、
前記貼付工程の後に、前記貼付フィルムから前記樹脂フィルムを剥離する剥離工程とを有する、
請求項１〜４の何れか１項に記載のインク吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
板状の基板と、
前記基板の一方の面に形成され、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、
少なくとも前記エネルギー発生素子を含み、前記基板の一方の面に形成され、前記エネルギー発生素子によって過熱されるインクを収容するインク室を区画する流路壁と、
前記流路壁の上に形成され、インクが吐出される吐出孔を有するノズル層と、
前記ノズル層の上面に形成され、紫外線によって硬化可能なポリアミド樹脂と、フルオロカーボンを有する化合物とを少なくとも含む樹脂材料によって構成される撥水層と、
を備えることを特徴とするインク吐出ヘッド。
【請求項７】
前記フルオロカーボンを有する化合物は、紫外線反応基を含む、
請求項６に記載のインク吐出ヘッド。
【請求項８】
前記樹脂材料は、前記フルオロカーボンを有する化合物を前記ポリアミド樹脂に対して１〜５０ｗｔ％含む、
請求項６又は７に記載のインク吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンター等に用いられるインク吐出ヘッドを製造する方法及びインク吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンター等に用いられる熱源駆動方式のインク吐出ヘッドは、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させるものである。インク吐出ヘッドは、インクを吐出するための吐出孔を、ノズル層に有する。ここで、インク等の液体が吐出孔の周辺に付着すると、吐出されるインク液滴の吐出方向にズレが生じ、高精度での印字ができなくなるという問題がある。そこで、特許文献１では、エポキシ樹脂とフルオロカーボン化合物とを含む撥水層が、吐出孔の周辺に形成される。この撥水層によって、吐出孔の周辺へのインクの付着が防止できる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３６７９６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、インク吐出ヘッドのノズル層は、インクの吐出後に、樹脂製のワイパーなどによってその表面を拭われる。これは、吐出後にノズル層に付着したインクが乾燥し、吐出孔の目詰まりなどを起こすことを防止するためである。しかし、ワイパーがノズル層の表面を擦るため、ノズル層の表面に撥水層が形成されている場合、撥水層に負荷がかかる。そのため、撥水層に傷を生じたり、撥水層が剥離したりといった性能の劣化が生じる可能性がある。これらの性能の劣化は、インク吐出ヘッドの寿命を縮めることになるため、問題である。インク吐出ヘッドの長寿命化には、ワイパーなどによる摩擦に対して性能が劣化しにくい撥水層が求められる。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決し、摩擦に対して性能が劣化しにくい撥水層を有するインク吐出ヘッドの製造方法及びインク吐出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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一側面は、板状の基板と、前記基板の一方の面に形成された、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、を備える基板を準備する準備工程と、少なくとも前記エネルギー発生素子を含み、前記エネルギー発生素子によって過熱されるインクを収容するインク室を区画する流路壁を、前記一方の面に形成する流路壁形成工程と、前記流路壁の上に、インクが吐出される吐出孔を有するノズル層を形成するノズル層形成工程と、紫外線によって硬化可能なポリアミド樹脂と、フルオロカーボンを有する化合物とを少なくとも含む撥水樹脂材料を用いて、前記ノズル層の上面に撥水層を形成する撥水層形成工程と、前記ノズル孔上の領域を避けて、前記撥水層に対して紫外線を照射することで、前記撥水層を硬化する硬化工程と、前記硬化工程の後に、紫外線によって硬化していない前記樹脂材料を可溶な溶媒を用いて、前記撥水層の非硬化領域を除去する除去工程と、前記除去工程の後に、前記撥水層を加熱する加熱処理工程と、を備えることを特徴とするインク吐出ヘッドの製造方法である。
【０００７】
これによれば、撥水層がポリアミド樹脂を含む撥水樹脂材料によって構成される。ポリアミド樹脂は、例えば特許文献１などで用いられるエポキシ樹脂などと比較して、弾性率が高い。そのため、ワイパーなどによって擦られても傷が生じにくい、即ち、摩擦に対して性能が劣化しにくい撥水層が得られる。
【０００８】
さらに、前記ノズル層形成工程の後且つ前記撥水層形成工程の前に、水素結合可能な水素原子を含む極性基を、前記ノズル層の上面に形成する極性基形成工程をさらに備えてもよい。
【０００９】
これによれば、水素結合可能な水素原子を含む極性基がノズル層の上面に形成される。撥水層はポリアミド樹脂を含むため、アミド結合の部分に、カルボニル基を有する。そのため、ノズル層の上面に形成された極性基の水素原子と、カルボニル基の酸素原子との間で、水素結合が生じる。その結果、ノズル層と撥水層との接合がより強固となり、摩擦によっても剥離しにくい撥水層が得られる。
【００１０】
さらに、前記フルオロカーボンを有する化合物は、紫外線反応基を含んでもよい。
【００１１】
これによれば、フルオロカーボンを有する化合物は、紫外線反応基を含む。即ち、フルオロカーボンを有する化合物自体にも、紫外線によって架橋する反応基が結合されている。そのため、撥水膜を紫外線硬化する際に、ポリアミド樹脂とフルオロカーボンを有する化合物との間にも架橋反応が生じる。その結果、ポリアミド樹脂とフルオロカーボンを有する化合物とがより強固に結合され、摩擦によっても撥水性が損なわれにくい撥水層が得られる。
【００１２】
さらに、前記撥水樹脂材料は、前記フルオロカーボンを有する化合物を前記ポリアミド樹脂に対して１〜５０ｗｔ％含んでもよい。
【００１３】
ポリアミド樹脂に対するフルオロカーボンを有する化合物の含有量が１ｗｔ％未満の場合、撥水層の撥水性が低下する。一方、ポリアミド樹脂に対するフルオロカーボンを有する化合物の含有量が５０ｗｔ％より大きい場合、弾性率が高いというポリアミド樹脂の分量が少なくなり過ぎるため、撥水層が摩擦に対して弱くなる。そのため、フルオロカーボンを有する化合物の含有量が１〜５０ｗｔ％である場合、十分な撥水性を備えつつ、摩擦に対して性能が劣化しにくい撥水層が得られる。
【００１４】
さらに、前記撥水層形成工程は、前記撥水樹脂材料の薄膜が樹脂フィルム上に形成された貼付フィルムを、前記一方の面と前記撥水樹脂材料の薄膜とが接するように、前記一方の面に対して貼り付ける貼付工程と、前記貼付工程の後に、前記貼付フィルムから前記樹脂フィルムを剥離する剥離工程とを有してもよい。
【００１５】
これによれば、貼付フィルムを利用して撥水層が形成される。撥水層は吐出孔の形成後に形成されるため、例えばスプレーコートやスピンコートによって撥水層がノズル層の上に塗布される場合だと、インク室の内部に撥水層の構成材料が吐出孔入り込む。その結果、水を含むインクを収容すべきインク室が、撥水性を有する可能性がある。一方、貼付フィルムを利用しての撥水層形成は、撥水層の構成材料がインク室の中に入り込まない。そのため、インク室が撥水性を有することは無い。
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明の他の側面は、板状の基板と、前記基板の一方の面に形成され、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、少なくとも前記エネルギー発生素子を含み、前記基板の一方の面に形成され、前記エネルギー発生素子によって過熱されるインクを収容するインク室を区画する流路壁と、前記流路壁の上に形成され、インクが吐出される吐出孔を有するノズル層と、前記ノズル層の上面に形成され、紫外線によって硬化可能なポリアミド樹脂と、フルオロカーボンを有する化合物とを少なくとも含む樹脂材料によって構成される撥水層と、を備えることを特徴とするインク吐出ヘッドである。
【００１７】
これによれば、撥水層がポリアミド樹脂を含む撥水樹脂材料によって構成される。そのため、ワイパーなどによって擦られても傷が生じにくい、即ち、摩擦に対して性能が劣化しにくい撥水層を有するインク吐出ヘッドが得られる。
【００１８】
さらに、前記フルオロカーボンを有する化合物は、紫外線反応基を含んでもよい。
【００１９】
これによれば、ポリアミド樹脂とフルオロカーボンを有する化合物とが架橋反応によってより強固に結合された、摩擦によっても撥水性が損なわれにくい撥水層を有するインク吐出ヘッドが得られる。
【００２０】
さらに、前記樹脂材料は、前記フルオロカーボンを有する化合物を前記ポリアミド樹脂に対して１〜５０ｗｔ％含んでもよい。
【００２１】
これによれば、十分な撥水性を備えつつ、摩擦に対して性能が劣化しにくい撥水層を有するインク吐出ヘッドが得られる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、摩擦に対して性能が劣化しにくい撥水層を有するインク吐出ヘッドの製造方法及びインク吐出ヘッドが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態に係る、インク吐出ヘッド１００を示す斜視図。
【図２】第１実施形態に係る、インク吐出ヘッド１００を示す断面図。
【図３】第１実施形態に係る、インク吐出ヘッド１００の製造方法の説明図。
【図４】第１実施形態に係る、インク吐出ヘッド１００の製造方法の説明図（図３の続き）。
【図５】ノズル層１４ａと撥水層１５との間の水素結合を模式的に示す図。
【図６】撥水剤を変化させた場合における、撥水層の概観を説明する図。
【図７】撥水剤の添加量及び撥水層のポストベーク条件を変化させた場合における、撥水性の変化を説明する図。
【図８】第２実施形態に係る、インク吐出ヘッド２００を示す断面図。
【図９】第２実施形態に係る、インク吐出ヘッド２００の製造方法の説明図。
【図１０】第２実施形態に係る、インク吐出ヘッド２００の製造方法の説明図（図９の続き）。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
＜第１実施形態＞
以下に図面を参照しつつ、本発明に係る第１実施形態を示す。まず、図１及び図２を用いて、インク吐出ヘッド１００の構成について説明する。
【００２５】
［インク吐出ヘッド１００の構成］
図１に示されるように、インク吐出ヘッド１００は、一方向に整列した複数の吐出孔Ａを有する。この吐出孔Ａのそれぞれは、個別に設けられたインク室ＣＨ（図２参照）にそれぞれ連通する。インク室ＣＨ内には、インクを吐出するためのエネルギー発生素子として機能するヒーター１２（図２参照）が、それぞれ含まれる。インク吐出ヘッド１００の下面からインク室ＣＨへとつながるインク供給口Ｂによって、インク室ＣＨへとインクが供給される。インク室ＣＨに供給されたインクは、ヒーター１２の加熱によりその一部が気泡となる。この気泡によって押し出されたインク室ＣＨ内のインクは、吐出孔Ａから吐出する。
【００２６】
図２は、インク吐出ヘッド１００を、複数の吐出孔Ａの整列方向と直交する方向に切断した断面（即ち、図１のａ―ａ断面）の図である。インク吐出ヘッド１００の層構造は、基板１１と、ヒーター１２と、インク室壁部１４と、撥水層１５から主に構成される。基板１１には、インク供給口Ｂが開口する。このインク供給口Ｂを通って、基板１１の下面から、インク室ＣＨにインクが供給される。以下、各層構造について説明する。
【００２７】
インク室壁部１４は、基板１１の一方の面（例えば、上面）に形成される。インク室壁部１４は、基板１１から上方に立設される流路壁１４ｂと、その流路壁１４ｂの上端から横方向に延出するノズル層１４ａとで構成される。流路壁１４ｂは、ヒーター１２及びインク供給口Ｂを含み、インク室ＣＨを区画する。なお、流路壁１４ｂは、ヒーター１２及びインク供給口Ｂを全周に渡って囲う様態であっても、一部や一辺が開口した状態で囲う様態であっても、どちらでも差し支えない。ノズル層１４ａのヒーター１２に対向する位置には、吐出孔Ａが形成される。なお、ノズル層１４ａ及び流路壁１４ｂは、一体に構成される。
【００２８】
撥水層１５は、ノズル層１４ａの上面に形成される。撥水層１５は、紫外線によって硬化可能なポリアミド樹脂と、フルオロカーボンを有する化合物とを少なくとも含む撥水樹脂材料によって構成される。吐出孔Ａの周囲は、撥水層１５が形成されない親水部Ｓとなっている。ここで、フルオロカーボンを有する化合物の含有量は、ポリアミド樹脂に対して１〜５０ｗｔ％が望ましい。仮に、フルオロカーボンを有する化合物の含有量が１ｗｔ％未満の場合、撥水層１５の撥水性が低下する。一方、フルオロカーボンを有する化合物の含有量が５０ｗｔ％より大きい場合、撥水層１５が摩擦に対して弱くなる。
【００２９】
［インク吐出ヘッド１００の製造方法］
以下、図３及び図４を用いて、インク吐出ヘッド１００の製造工程を説明する。
【００３０】
先ず、図３（Ａ）に示されるように、シリコン製の基板１１の上に、ヒーター１２が形成される。ヒーター１２は、例えば、窒化タンタル（ＴａＮ）やタンタル・アルミニウム（ＴａＡｌ）などの抵抗発熱体を、２００〜１０００Å程度の厚みになるように、反応性スパッタリング法によってヒーター１２の形成位置に堆積することで形成される。なお、本実施形態での図示は省略されるが、ヒーター１２の上にチタン／アルミニムからなる配線層や、その配線層の上に酸化クロム／窒化シリコン保護膜などが形成されてもよい。
【００３１】
次に、図３（Ｂ）に示されるように、インク室ＣＨ（図２参照）に対応し、ヒーター１２を少なくとも含む位置に、ポジレジスト１３が形成される。ポジレジスト１３は、例えば、アルコール系やケトン系の有機溶剤や、弱アルカリ水溶液に可溶なレジストなどによって構成される。具体的には、例えば、ＡＺエレクトロニックマテリアルズ（株）製のＡＺＰ４９０３や、東京応化工業（株）製のＰＭＥＲやＯＦＰＲ−８００などが、ポジレジスト１３として利用可能である。一例として、ＡＺ４９０３がスピンコートで基板１１上に塗布された後、１２０℃で５分アニールされる。その後、良好なパターニング性を得るために、基板１１が水に２０分浸漬される。そして、基板１１が２０００ｍＪ／ｃｍ２の強度で露光された後に、弱アルカリ性の水溶液で現像されることで、ポジレジスト１３のパターンが形成される。なお、ポジレジスト１３の膜厚は、一例として２５μｍ程度である。
【００３２】
次に、図３（Ｃ）に示されるように、ポジレジスト１３を覆うように、ノズル層１４ａ及び流路壁１４ｂを有するインク室壁部１４が形成される。ポジレジスト１３から左右にはみ出し、ポジレジスト１３の横に位置するインク室壁部１４の領域は、流路壁１４ｂとなる。即ち、図３（Ｃ）に示される工程は、流路壁１４ｂを形成する流路壁形成工程と、ノズル層１４ａを形成するノズル層形成工程との両方に該当する。ここで、インク室壁部１４は、例えば、エポキシ樹脂によって構成される。本実施形態では、例えば、日本化薬（株）の光硬化エポキシ樹脂ＳＵ−８などが利用される。この樹脂の溶剤は、例えば、シクロヘキサンなどの有機溶剤である。ポジレジスト１３上に塗布されたエポキシ樹脂は、基板１１との密着性の向上とエポキシ樹脂中の溶媒を蒸発させるために、加熱される。吐出孔Ａの形成は、例えば、フォトリソグラフィーによって行われる。具体的には、ポジレジスト１３上に塗布された紫外線硬化性樹脂上の、吐出孔Ａに対応する位置にフォトマスクが載置される。その後、紫外線が照射され、吐出孔Ａ以外の位置の紫外線硬化性樹脂が硬化する。そして、有機溶剤にインク吐出ヘッド１００が浸される。紫外線硬化性樹脂の硬化した部分は、有機溶剤に対して不溶である。そのため、フォトマスクによって紫外線に晒されていない吐出孔Ａに対応する位置の紫外線硬化性樹脂のみが溶解する。これによって、吐出孔Ａが形成される。なお、本実施形態では、流路壁１４ｂと基板１１とは直接接触する。しかし、流路壁１４ｂと基板１１との密着性を向上するために、両者の間にポリイミドなどで構成される密着層が形成されても差し支えない。
【００３３】
次に、図３（Ｄ）に示されるように、ポジレジスト１３が除去される。ポジレジスト１３の除去は、インク吐出ヘッド１００を、アセトンやプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）などの有機溶剤に浸すことで行われる。有機溶剤に溶解したポジレジスト１３が、吐出孔Ａから流出することで、ポジレジスト１３が除去される。
【００３４】
次に、図３（Ｅ）に示されるように、異方性エッチングによって、基板１１の一部が除去されることで、基板１１を貫通するインク供給口Ｂが形成される。具体的には、例えば、基板１１の下面に、酸化シリコンなどで構成される薄膜が形成される。この薄膜は、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や、フッ酸を用いたウェットエッチングによって開口部が形成され、エッチングマスクとなる。そして、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液やテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）水溶液などのアルカリ溶液を用いたウェットエッチングによって、エッチングマスクに形成された開口部から、基板１１の上面に向かってエッチングが進む。これにより、インク供給口Ｂが形成される。
【００３５】
次に、図３（Ｆ）に示されるように、水素結合可能な水素原子を含む極性基が、ノズル層１４ａの上面に形成される。この工程は、例えば、水素及び酸素のプラズマを、ノズル層１４ａの上面に吹き付けることで行われる。これにより、図５に示されるように、ノズル層１４ａの上面にＯＨ基が形成される。本実施形態の撥水層１５は、ポリアミド樹脂を含む。そのため、撥水層１５のアミド結合の部分には、カルボニル基が存在する。このカルボニル基を構成する酸素原子が、ノズル層１４ａの上面に形成されたＯＨ基の水素原子と水素結合する。また、ポリアミド樹脂に含まれる水素原子も同様に、ノズル層１４ａの上面に形成されたＯＨ基の酸素原子と水素結合する。この水素結合によって、ノズル層１４ａと撥水層１５とは、より強固に接合される。
【００３６】
次に、図４（Ａ）に示されるように、ノズル層１４ａ上面に、撥水層１５が形成される。本実施形態では、撥水層１５を構成する撥水樹脂材料に含まれるポリアミド樹脂として、日立化成（株）製のＫＩ−１０００Ｔ５ＷＬなどが利用される。ＫＩ−１０００Ｔ５ＷＬは、変性アミド樹脂を２２−３２ｗｔ％、３種類の光架橋剤を２２−３２ｗｔ％、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）を４５−５５ｗｔ％、それぞれ含有する。なお、硬化時における引張り弾性率は、２．８ＧＰａである。一方、特許文献１などで利用されるエポキシ樹脂の場合、引張り弾性率はこれよりも低い。例えば、エポキシ樹脂の例として、日本化薬（株）製のＳＵ−８  ３０００の場合、引っ張り弾性率は２．０Ｇｐａと、ポリアミド樹脂よりも３割程度低い。そのため、本実施形態では、ワイパーなどによって擦られても傷が生じにくい、摩擦に対して性能が劣化しにくい撥水層１５が得られる。また、フルオロカーボンを有する化合物としては、例えば、ＤＩＣ（株）製のメガファックシリーズなどが利用される。これらのフルオロカーボンを有する化合物は、ＵＶ反応性基を含有するオリゴマーで構成される、フッ素系界面活性剤である。そのため、撥水層１５を紫外線硬化する際に、ポリアミド樹脂との間にも架橋反応が生じる。その結果、ポリアミド樹脂とフルオロカーボンを有する化合物とがより強固に結合され、摩擦によっても撥水性が損なわれにくい撥水層１５が得られる。撥水層１５の形成は、ポリアミド樹脂とフルオロカーボンを有する化合物とを含む撥水樹脂材料を、スピンコートによってノズル層１４ａの上面に塗布することで行われる。このとき、吐出孔Ａからインク室ＣＨにも撥水樹脂材料が侵入する（ヒーター１２上の撥水樹脂材料１５ａ参照）。
【００３７】
次に、図４（Ｂ）に示されるように、撥水層１５の上面から紫外線を露光することにより、撥水層１５が硬化する。このとき、吐出孔Ａの上部に、マスクＭが載置される。これにより、インク室ＣＨ内に侵入した撥水樹脂材料１５ａに対して、紫外線を遮光できる。このとき、マスクＭのサイズを、吐出孔Ａのサイズよりも大きく設定することで、吐出孔Ａの周囲に撥水層１５の形成を阻害できる。撥水層１５が形成されない吐出孔Ａの周囲は、親水部Ｓとして機能する。親水部Ｓは吐出孔Ａよりも僅かに大きいだけなので、インクの吐出には影響を与えない。
【００３８】
最後に、撥水層１５が現像される。即ち、インク吐出ヘッド１００をＰＧＭＥＡなどの有機溶剤に浸すことで、硬化していない樹脂混合物が溶解除去される。即ち、紫外線が当たっていない吐出孔Ａ周囲の親水部Ｓ及びインク室ＣＨ内の撥水樹脂材料１５ａが除去される。その後で、所定の雰囲気温度下にインク吐出ヘッド１００が置かれることにより、撥水層１５が加熱（ポストベーク）される。以上により、インク吐出ヘッド１００が製造される。
【００３９】
［撥水層１５の検討］
図６及び図７を用いて、撥水層１５に利用するフルオロカーボンを有する化合物の種類と、その添加量及びポストベーク条件に関する考察を説明する。
【００４０】
図６は、フルオロカーボンを有する化合物として、ＤＩＣ（株）製のメガファックシリーズの中で、品番ＲＳ−７２−Ｋ、ＲＳ−７５、ｅｘｐ−ＴＦ１６３０を利用した場合における、撥水膜１５の概観を説明する図である。ＲＳ−７２−Ｋは、フルオロカーボンの有効成分に対応する固形物を、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）に溶解したものであり、有効成分を３０ｗｔ％含む。ＲＳ−７５は、フルオロカーボンの有効成分に対応する固形物を、メチルエチルケトンとメチルイソブチルケトンとの混合溶媒（ＭＥＫ／ＭＩＢＫ）に溶解したものであり、有効成分を４０ｗｔ％含む。ｅｘｐ−ＴＦ１６３０は、フルオロカーボンの有効成分に対応する固形物のみからなるため、ＰＧＭＥＡを溶媒として、有効成分の含有量を５０ｗｔ％として実験を行った。
【００４１】
各フルオロカーボンを有する化合物の、ポリアミド樹脂に対する相溶性を説明する。なお、ポリアミド樹脂としては、前記した日立化成（株）製のＫＩ−１０００Ｔ５ＷＬが用いられる。相溶性は、先に説明した各フルオロカーボンを有する化合物を、ポリアミド樹脂に対して混合することで確認された。具体的には、各フルオロカーボンを有する化合物が、ポリアミド樹脂に対して、５ｗｔ％となるように混合された。ＲＳ−７２−Ｋは、ポリアミド樹脂に対して非相溶であった。ＲＳ−７５は、ポリアミド樹脂に対して相溶であった。ｅｘｐ−ＴＦ１６３０は、ポリアミド樹脂に対して半透明となり、一部が相溶した。
【００４２】
各フルオロカーボンを有する化合物とポリアミド樹脂との混合溶液を用いて、撥水膜１５を形成した場合の、撥水膜１５の概観を説明する。なお、図６の「概観」列に示される写真において、破線で囲った領域は、吐出孔Ａである。ポリアミド樹脂に非相溶のＲＳ−７２−Ｋは、ポリアミド樹脂に非相溶な成分が、撥水膜１５の表面に細かなブツ（図６の「概観」列における黒点）として確認された。ポリアミド樹脂に相溶のＲＳ−７５は、撥水膜１５の表面は一様に綺麗であり、ブツは確認できなかった。ポリアミド樹脂に対して一部相溶のｅｘｐ−ＴＦ１６３０は、一部非相溶として残った成分が、撥水膜１５の表面に１０−２０μｍ程度の細かなブツとして確認された。
【００４３】
全てのフルオロカーボンを有する化合物とポリアミド樹脂との混合溶液において、十分な撥水性は確認されている。そのため、どの混合溶液が用いられても、本発明の目的は達成される。しかし、撥水膜１５の表面が綺麗なほうが、ワイパーで擦られる際の摩擦を考えると、望ましい。各フルオロカーボンを有する化合物は、その溶剤の種類において相違する。ポリアミド樹脂は、ＲＳ−７５の溶剤であるＭＥＫ／ＭＩＢＫに対して相溶である。従って、ポリアミド樹脂に対して相溶性を有する溶剤が、フルオロカーボンを有する化合物の溶剤として利用される場合、フルオロカーボンを有する化合物とポリアミド樹脂とは相溶となり、表面の綺麗な撥水膜１５が得られると考えられる。なお、ポリアミド樹脂と同じＰＧＭＥＡに溶解したｅｘｐ−ＴＦ１６３０に非相溶のブツが確認されたことは、元のｅｘｐ−ＴＦ１６３０が固体であったため、ＰＧＭＥＡ中に完全に溶解しなかったためと思われる。
【００４４】
図７を用いて、フルオロカーボンを有する化合物の、ポリアミド樹脂に対する添加量及びポストベーク条件を変化させて場合における、撥水性の変化を説明する。
【００４５】
図７（Ａ）に示されるように、以下の５種類の条件において作成された撥水膜１５に対して、撥水性が測定された。なお、フルオロカーボンを有する化合物としては、前述のメガファックＲＳ−７５が用いられた。
・条件Ａ：ＲＳ−７５の添加無し、１２０℃で３０分、１５０℃で３０分、２２０℃で１時間を順に、計２時間ポストベーク
・条件Ｂ：ＲＳ−７５をＫＩ−１０００Ｔ５ＷＬに対して５ｗｔ％添加、１２０℃で３０分、１５０℃で３０分、２２０℃で１時間を順に、計２時間ポストベーク
・条件Ｃ：ＲＳ−７５をＫＩ−１０００Ｔ５ＷＬに対して５ｗｔ％添加、１２０℃で３０分ポストベーク
・条件Ｄ：ＲＳ−７５をＫＩ−１０００Ｔ５ＷＬに対して１０ｗｔ％添加、１２０℃で３０分、１５０℃で３０分、２２０℃で１時間を順に、計２時間ポストベーク
・条件Ｅ：ＲＳ−７５をＫＩ−１０００Ｔ５ＷＬに対して１０ｗｔ％添加、１２０℃で３０分ポストベーク
なお、条件Ａは、フルオロカーボンを有する化合物を含まない、参考例としての撥水膜である。
【００４６】
図７（Ｂ）は、エチレングリコールを撥水膜１５上に滴下し、その接触角を測定した結果を示す図である。図７（Ｃ）は、エチレングリコールと純水とを重量比１：１で混合した液体を撥水膜１５上に滴下し、その接触角を測定した結果を示す図である。図７（Ｄ）は、純水を撥水膜１５上に滴下し、その接触角を測定した結果を示す図である。図７（Ｂ）〜（Ｄ）において、縦軸は、いずれも接触角を示す。図７（Ｂ）〜（Ｄ）から明らかに、フルオロカーボンを有する化合物を含まない条件Ａよりも、フルオロカーボンを有する化合物を含む条件Ｂ〜Ｅの方が、接触角が大きい。また、フルオロカーボンを有する化合物の重量比を比較した場合、５ｗｔ％である条件Ｂ，Ｃよりも、１０ｗｔ％である条件Ｄ，Ｅの方が、接触角が大きい。さらに、フルオロカーボンを有する化合物の重量比が同一の条件において、ポストベーク条件の差を比較した場合、１２０℃で３０分間のポストベークを行った条件Ｃ，Ｅよりも、１２０℃から徐々に温度を上昇させていった例、具体的には、１２０℃で３０分、１５０℃で３０分、２２０℃で１時間を順に、計２時間ポストベークを行った条件Ｂ，Ｄの方が、接触角が大きい。これらの傾向は、滴下する液滴（エチレングリコール、純水、それらの混合液）に関らず、同様であった。接触角が大きいほど、滴下された液滴を良く弾く、即ち、撥水性が高い。以上の結果から、フルオロカーボンを有する化合物の混合量は１０ｗｔ％、ポストベーク条件は、時間と共に温度上昇する方が望ましいことが分かった。
【００４７】
＜第２実施形態＞
図８を用いて、本発明の第２実施形態に係るインク吐出ヘッド２００の構成について説明する。なお、インク吐出ヘッド２００の概観は、図１に示されるインク吐出ヘッド１００と同じである。インク吐出ヘッド２００は、その断面構造と製造工程とにおいて、インク吐出ヘッド１００と相違する。
【００４８】
［インク吐出ヘッド２００の構成］
図８に示されるように、インク吐出ヘッド２００の層構造は、基板２１と、流路壁２３と、ノズル層２５と、撥水膜２６から主に構成される。インク吐出ヘッド２００の断面構造は、流路壁２６とノズル層２８とが別体に構成される点において、図２に示されるインク吐出ヘッド１００の断面構造と相違する。それ以外の構成に関しては、インク吐出ヘッド２００とインク吐出ヘッド１００とは同様であるため、説明は省略される。
【００４９】
［インク吐出ヘッド２００の製造方法］
以下、図９及び図１０を用いて、インク吐出ヘッド２００の製造工程を説明する。
【００５０】
図９（Ａ）に示される工程は、前記した実施形態における、図３（Ａ）に示される工程と同一である。そのため、詳細な説明は省略される。
【００５１】
次に、図９（Ｂ）に示されるように、基板２１上のヒーター２２を含むように、流路壁２６が、基板２１の上に形成される。流路壁２３は、前記した実施形態と同様に、日本化薬（株）の光硬化エポキシ樹脂ＳＵ−８で構成される。なお、流路壁２３は、ヒーター２２を全周に渡って囲う様態であっても、一部や一辺が開口した状態で囲う様態であっても、どちらでも差し支えない。また、流路壁２３の膜厚は、例えば１０−３０μｍ程度になるように調整されてよい。
【００５２】
次に、図９（Ｃ）に示されるように、犠牲層２４が形成される。犠牲層２４は、流路壁２３の上面を覆う領域にも形成される。たとえば、犠牲層２４の形成は、流路壁２３によって形成された空間に、半硬化樹脂を注入し乾燥させることで行われる。本実施形態では、半硬化樹脂として、東レ(株)のポリイミド材、フォトニースが半硬化状態で使用される。フォトニースは、アルカリ溶液には可溶であるが、有機溶剤には不溶である。流路壁２３を構成するエポキシ樹脂は、熱や光によって、犠牲層２４が注入される前に、完全に硬化している。流路壁２３を構成するエポキシ樹脂は、非硬化時には有機溶剤に可溶であるが、硬化時には有機溶剤に不溶である。そのため、流路壁２３と犠牲層２４との間で、クロスミキシングは生じない。また、犠牲層２４として、ノボラック樹脂が利用されても良い。具体例としては、旭有機材工業（株）製のＥＰ４０８０Ｇ、ＥＰ４０５０ＧなどをＰＧＭＥＡなどである。ノボラック樹脂は、キシレンやトルエンなどには溶解性が極めて低いが、アルカリ水溶液やアセトンなどには溶解する。流路壁２３を構成するエポキシ樹脂は、完全に硬化しているため、有機溶剤対して不溶となっている。そのため、ノボラック樹脂が利用される場合でも、流路壁２３と犠牲層２４との間で、クロスミキシングは生じない。
【００５３】
次に、図９（Ｄ）に示されるように、犠牲層２４の上面が平坦になるように、犠牲層２４が上面から削除される。ここで、犠牲層２４が流路壁２３の上に残っていると、隣接するインク室の間が連通する可能性がある。そのため、犠牲層２４と流路壁２３とが同一平面上に位置するまで、換言すれば、流路壁２３の上面が露出するまで、犠牲層２４が平坦化されるのが望ましい。このとき、流路壁２３の上面も僅かながら削除されてよい。なお、犠牲層２４の平坦化は、例えば、研磨、研削、切削などの機械加工によって行われる。あるいは、機械加工による粗平坦化の後で、インク吐出ヘッド２００をアルカリ溶液に浸すことで、犠牲層２４を上面から溶解させるなどの微細平坦化が行われてもよい。
【００５４】
次に、図９（Ｅ）に示されるように、流路壁２３及び犠牲層２４を覆うように、ノズル層２５が形成される。ノズル層２５には、ヒーター２２に対向する位置に、インクを吐出するノズル孔Ｃが設けられる。ノズル層２５は、流路壁２３と同様に、日本化薬（株）の光硬化エポキシ樹脂ＳＵ−８で構成される。スピンコートやスプレーコートなどによって、エポキシ樹脂が流路壁２３及び犠牲層２４を覆うように塗布される。そして、流路壁２３との密着性をよくするとともにノズル層２５に残った溶媒を蒸発させるために、塗布されたエポキシ樹脂が加熱される。このようにして形成したノズル層２５にフォトリソグラフィーを行い、吐出孔Ｃが形成される。吐出孔Ｃの現像の際にはキシレンやトルエンなど、犠牲層２４を溶解しない溶媒が利用される。但し、ＰＧＭＥＡやアセトンやアルカリ水溶液などを利用して、吐出孔Ｃ近辺にある犠牲層２４の一部まで除去してしまっても差し支えない。
【００５５】
次に、図９（Ｆ）に示されるように、犠牲層２４が除去される。犠牲層２４が半硬化ポリイミドで構成される場合、ＴＭＡＨ２．３８％のアルカリ水溶液にインク吐出ヘッド２００を浸すことで、犠牲層２４が除去される。犠牲層２４がノボラック樹脂で構成される場合、アセトンやＰＧＭＥＡなどの有機溶剤にインク吐出ヘッド２００浸すことで、有機溶剤に溶解した犠牲層２４が吐出孔Ｃから流出することで、犠牲層２４が除去される。
犠牲層２４が除去される。
【００５６】
次に、図９（Ｇ）に示されるように、基板２１の下面から上面へと貫通するインク供給口Ｄが形成される。この工程は、図３（Ｄ）に示される工程と同一であるため、詳細な説明は省略される。
【００５７】
次に、図１０（Ａ）に示されるように、水素結合可能な水素原子を含む極性基が、ノズル層２５の上面に形成される。この工程は、図３（Ｆ）に示される工程と同一である。そのため、詳細な説明は省略される。
【００５８】
次に、図１０（Ｂ）に示されるように、撥水層２６を構成する撥水樹脂材料が樹脂フィルム２７上に形成された貼付フィルムが、ノズル層２５の上面と撥水層２６とが接するようにして、ノズル層２５の上面に対して貼り付けられる。ここで、貼付フィルムは、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）やポリイミドなどの樹脂フィルム２７上に、撥水樹脂材料をコートすることで得られる。撥水樹脂材料としては、前記した実施形態と同様に、日立化成（株）製のＫＩ−１０００Ｔ５ＷＬとＤＩＣ（株）製のメガファックシリーズとが混合されたものが利用されてよい。ここで、撥水層２６は樹脂フィルム２７上に形成されているため、前記した実施形態とは異なり、貼付フィルムがノズル層２５にラミネートされる際に、撥水樹脂材料はインク室ＣＨ内には侵入しない。そのため、インク室ＣＨが撥水性を有することは無い。
【００５９】
次に、図１０（Ｃ）に示されるように、貼付フィルムから樹脂フィルム２７が剥離される。樹脂フィルム２７の剥離後、撥水層２６の上面から紫外線を露光することにより、撥水層２６が硬化する。このとき、吐出孔Ｃの上部に、マスクＭが載置される。これにより、吐出孔Ｃの上に存在する撥水樹脂材料に対して、紫外線を遮光できる。
【００６０】
最後に、図１０（Ｄ）に示されるように、撥水層２６の現像とポストベークとが行われる。この工程は、図４（Ｃ）で示される工程と同様である。以上により、インク吐出ヘッド２００が製造される。
【００６１】
以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うインク吐出ヘッドの製造方法もまた技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
【符号の説明】
【００６２】
１００，２００  インク吐出ヘッド
１１，２１  基板
１２，２２  ヒーター
１３  ポジレジスト
１４  インク室壁部
１４ｂ，２３  流路壁
１４ａ，２５  ノズル層
１５，２６  撥水層
２４  犠牲層
２７  樹脂フィルム
Ａ，Ｃ  吐出孔
Ｂ，Ｄ  インク供給口
【図１】
2012201069.tif 000003
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図６】
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