JP2009001003A - インクジェットプリントヘッドの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】製造工程を単純化でき、かつ、インク流路が均一に形成されるように製造することができるインクジェットプリントヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】基板１０上に低速光硬化物質でチャンバー層１６を形成する工程と、チャンバー層を選択的に露光することによりチャンバー層のインク流路１６ａを限定する壁となる領域１６ｂを硬化させる工程と、チャンバー層上に低速光硬化物質よりも光反応の速い高速光硬化物質でノズル層１７を形成する工程と、ノズル層を選択的に露光することによりノズル層のノズル１７ａ以外の領域を硬化させる工程と、チャンバー層及びノズル層の非露光領域を現像により除去してインク流路及びノズルを形成する工程とを含むようにした。
【選択図】図４

Description

本発明は、インクジェットプリントヘッドの製造方法に係り、特に、製造工程を単純化でき、かつ、インク流路を均一に形成することができるインクジェットプリントヘッドの製造方法に関する。
インクジェットプリントヘッドは、画像を印刷するインクジェット記録装置に設けられて、記録用紙に微小なインク液滴を吐出することができる。インクジェットプリントヘッドの動作方法の一つとして、インクを加熱して気泡を発生させ、気泡の膨張力を用いてチャンバー内のインクをノズルから記録用紙に吐出する方式が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
このようなインクジェットプリントヘッドは、基板上に積層されてインクチャンバーを形成するチャンバー層と、チャンバー層上に形成されたノズル層とを備える。ノズル層には、インクが吐出されるノズルが形成される。基板には、インクチャンバーのインクを加熱するヒーターと、ヒーターに電流を供給する導線層が形成される。このようなプリントヘッドの製造方法は以下の通りである。
先ず、チャンバー層を形成するために、ヒーターと電極が形成されている基板上にネガティブフォトレジストを塗布する。そして、フォトリソグラフィにより、インク流路が形成されるようにチャンバー層に隔壁を形成することによって、インクチャンバーを形成する。次に、インクチャンバーが形成されたチャンバー層を覆うようにチャンバー層に犠牲層を塗布する。そして、犠牲層及びチャンバー層の上面を、化学的機械的研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）によって平坦化することにより、これらの上に形成されるノズル層が基板から所望の距離だけ離隔されて基板に対して平行に形成されるようにする。続いて、ノズル層を形成するために、平坦化されたチャンバー層及び犠牲層の上にネガティブフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィによりノズル層にノズルを形成する。
大韓民国特許第５１７５１５号
しかしながら、上記のようなインクジェットプリントヘッドの製造方法においては、チャンバー層の上部を覆うように犠牲層を塗布しなければならない上に、化学的機械的研磨によって犠牲層及びチャンバー層の上面を平坦化する処理を行わなければならず、製造工程が複雑になるという問題があった。そして更に、このような複雑な製造工程により、不良要因が増加したり、生産性が低下するという問題があった。
また、このような製造方法では、化学的機械的研磨を行う際に、犠牲層だけでなくチャンバー層の上面も同時に研磨するが、このとき、チャンバー層と犠牲層との硬度差によってチャンバー層と犠牲層の厚さにばらつきが生じ、チャンバー層及びノズル層を均一に製造し難いという問題があった。すなわち、チャンバー層の上面を平坦化する際には、チャンバー層のうちインクチャンバの隔壁となる領域と、チャンバ層のインク流路となる領域に埋め込まれた犠牲層とを同時に研磨しなければならない。このとき、チャンバー層及び犠牲層を組成するそれぞれの材質の硬度の差などにより、全領域において基板からの距離が均一、すなわちチャンバー層の厚さが均一となるように研磨を行うことは困難であった。更に、犠牲層とノズル層の化学的または光学的反応により、ノズルの入口にバー（Ｂｕｒｒ、出っ張り）ができて、ノズルの表面が滑らかに形成されないという問題があった。これらの問題は、結局、均一なインク流路の形成を妨げるという恐れがあった。
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、製造工程を単純化でき、かつ、インク流路が均一に形成されるように製造することができるインクジェットプリントヘッドの製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、基板上に低速光硬化物質でチャンバー層を形成する工程と、上記チャンバー層を選択的に露光することにより、上記チャンバー層のインク流路を限定する壁となる領域を硬化させる工程と、上記チャンバー層上に、上記低速光硬化物質よりも光反応の速い高速光硬化物質でノズル層を形成する工程と、上記ノズル層を選択的に露光することにより、上記ノズル層のノズル以外の領域を硬化させる工程と、上記チャンバー層及び上記ノズル層の非露光領域を現像により除去して、上記インク流路及び上記ノズルを形成する工程と、を含むことを特徴とするインクジェットプリントヘッドの製造方法が提供される。
このような本発明にかかるインクジェットプリントヘッドの製造方法によれば、チャンバー層を低速光硬化性物質で形成し、ノズル層を高速光硬化性物質で形成することにより、ノズル層を選択的に露光する際に、ノズル層の下のチャンバー層に光反応がほとんど生じないようにすることができる。これにより、インクチャンバー及びノズルを均一に製造することが可能になる。また、従来の技術によるインクジェットプリントヘッドの製造方法における、犠牲層を塗布する工程や、犠牲層に化学的機械的研磨を施す工程などを省略することができるので、従来と比較して製造工程を単純化することができる。
このとき、上記チャンバー層は、液状の上記低速光硬化物質を用いてスピンコーティング方式により形成され、上記ノズル層は、固体薄膜の上記高速光硬化物質を上記チャンバー層の上に付着することにより形成されるようにするのがよい。このように、ノズル層を固体薄膜とすることにより、チャンバー層とノズル層が製造工程において混合されるのを防止することができる。
また、上記低速光硬化物質は、１μｍの厚さが感光されるのに１００〜４００ｍＪ／ｃｍ２の露光を要するようにする光感応剤を含み、上記高速光硬化物質は、１μｍの厚さが感光されるのに８〜２３ｍＪ／ｃｍ２の露光を要するようにする光感応剤を含むようにするのがよい。このように、上記チャンバー層を形成する上記低速光硬化物質を感光させるのに、上記ノズル層を形成する上記高速光硬化物質を感光させるよりも多くの露光を要するように構成することにより、上記ノズル層を露光してノズル孔となる領域以外の領域を感光させる際に、上記ノズル層の下の層である上記チャンバー層が感光されるのを防止することができる。
あるいは、上記低速光硬化物質は、感光性ポリイミド、感光性ポリアミドまたは感光性エポキシのいずれか一つを含む液状の物質であり、上記高速光硬化物質は、感光性ポリイミド、感光性ポリアミドまたは感光性エポキシのいずれか一つを含む固状の物質であり、上記低速光硬化物質と上記高速光硬化物質の光感応剤の含量を異なるようにすることもできる。
また、上記インクジェットプリントヘッドの製造方法は、上記基板の背面側をエッチングしてインク供給口を形成する工程をさらに含むことができる。また、上記インクジェットプリントヘッドの製造方法は、上記基板上に絶縁層を形成する工程と、上記絶縁層上にヒーター層及び導線層を形成する工程と、上記ヒーター層と上記導線層を保護する保護層を形成する工程とをさらに含むことができる。
あるいは、上記低速光硬化物質は、第１厚さを有する上記低速光硬化物質が感光されるために必要な露光量が第１露光量となるように第１光感応剤を含み、上記高速光硬化物質は、第２厚さを有する上記高速光硬化物質が感光されるために必要な露光量が上記第１露光量よりも小さい第２露光量となるように第２光感応剤を含むようにすることもできる。このように、上記チャンバー層を形成する上記低速光硬化物質を感光させるのに、上記ノズル層を形成する上記高速光硬化物質を感光させる上記第２露光量よりも大きい上記第１露光量を要するように構成することにより、上記ノズル層を露光してノズル孔となる領域以外の領域を感光させる際に、上記ノズル層の下の層である上記チャンバー層が感光されるのを防止することができる。このとき、上記第１厚さと上記第２厚さは、実質的に同一であるのがよい。
あるいは、上記低速光硬化物質は、第１厚さを有する上記低速光硬化物質が感光されるのに第１エネルギーの供給を要し、上記高速光硬化物質は、第２厚さを有する上記高速光硬化物質が感光されるのに上記第１エネルギーよりも小さい第２エネルギーの供給を要するようにすることもできる。このように、上記チャンバー層を形成する上記低速光硬化物質を感光させるのに、上記ノズル層を形成する上記高速光硬化物質を感光させる上記第２エネルギーよりも大きい上記第１エネルギーを要するように構成することにより、上記ノズル層を露光してノズル孔となる領域以外の領域を感光させる際に、上記ノズル層の下の層である上記チャンバー層が感光されるのを防止することができる。このとき、上記第１厚さと上記第２厚さは、実質的に同一であるのがよい。
また、上記インクジェットプリントヘッドの製造方法はにおいては、上記インク流路及び上記ノズルは、上記チャンバー層上に犠牲層を形成することなく形成することができる。 そして、上記チャンバー層の選択的な露光と上記ノズル層の選択的な露光は、上記低速光硬化物質及び上記高速光硬化物質がそれぞれ有する特性により、互いの光反応が干渉されないように保護されるようにするのがよい。あるいは、上記インクジェットプリントヘッドの製造方法においては、上記チャンバー層の光反応は、上記ノズル層が露光されるときには起こらないようにするのがよい。
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、基板上に低速光硬化物質でチャンバー層を形成する工程と、上記チャンバー層上に、上記低速光硬化物質よりも光反応の速い高速光硬化物質でノズル層を形成する工程と、上記チャンバー層にインク流路を形成し、上記ノズル層にノズルを形成する工程と、を含むことを特徴とするインクジェットプリントヘッドの製造方法が提供される。
このような本発明にかかるインクジェットプリントヘッドの製造方法によれば、チャンバー層を低速光硬化性物質で形成し、ノズル層を高速光硬化性物質で形成することにより、チャンバー層を光により硬化させるよりも少ない光または時間でノズル層を硬化させることができるので、ノズル層を硬化させる際にノズル層の下のチャンバー層が硬化されるのを防止することができる。これにより、インクチャンバー及びノズルを均一に製造することが可能になる。また、従来の技術によるインクジェットプリントヘッドの製造方法における、犠牲層を塗布する工程や、犠牲層に化学的機械的研磨を施す工程などを省略することができるので、従来と比較して製造工程を単純化することができる。
このとき、上記インクジェットプリントヘッドの製造方法は、上記チャンバー層を選択的に露光することにより、上記チャンバー層のインク流路を限定する壁となる領域を硬化させる工程をさらに含むことができる。このとき、上記インクジェットプリントヘッドの製造方法における上記インク流路の形成は、上記チャンバー層を現像して上記インク流路となる非露光領域を除去する工程を含むようにすることができる。
また、上記インクジェットプリントヘッドの製造方法は、上記ノズル層を選択的に露光することにより、上記ノズル層のノズル以外の領域を硬化させる工程をさらに含むことができる。このとき、上記インクジェットプリントヘッドの製造方法における上記ノズルの形成は、上記ノズル層を現像して上記ノズルとなる非露光領域を除去する工程を含むようにすることができる。
また、上記インクジェットプリントヘッドの製造方法はにおいては、上記インク流路は、上記チャンバー層上に犠牲層を形成することなく且つ犠牲層の表面を研磨することなく形成されることができる。
また、上記インクジェットプリントヘッドの製造方法は、上記チャンバー層を選択的に露光することにより、上記チャンバー層のインク流路を限定する壁となる領域を硬化させる工程と、上記ノズル層を選択的に露光することにより、上記ノズル層のノズル以外の領域を硬化させる工程とをさらに含み、上記チャンバー層の選択的な露光または上記ノズル層の選択的な露光のいずれか一方は、上記チャンバー層の選択的な露光または上記ノズル層の選択的な露光のいずれか他方による光反応に干渉しないようにするのがよい。
以上説明したように本発明によれば、チャンバー層を低速光硬化性物質で形成し、ノズル層を高速光硬化性物質で形成することによって、ノズル層の露光を行う過程で、低速光硬化性物質からなるチャンバー層には光反応がほとんど生じないようにすることができる インクジェットプリントヘッドの製造方法を提供できるものである。その結果、インクチャンバー及びノズルを均一に製造することが可能になる。
また、本発明によれば、従来の技術における犠牲層塗布工程、化学的機械的研磨工程などを省略することができるので、従来と比べて製造工程を単純化することができ、その結果、製品の不良要因を低減でき且つ生産性を高めることができるインクジェットプリントヘッドの製造方法を提供できるものである。
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。
図１は、本発明の実施の形態にかかるインクジェットプリントヘッドの構成を概略的に示す断面図である。図１を参照すると、プリントヘッドは、基板１０と、基板１０の上に積層されてチャンバー壁１６ｂによってインクチャンバー１６ａを限定するチャンバー層１６と、チャンバー層１６の上に積層されたノズル層１７とを含んで構成される。また、プリントヘッドは、ヒーター層１２、絶縁層１１、導線層１３、及び、保護層１４を更に含むことができる。ヒーター層１２は、チャンバー層１６と基板１０との間に設けられて、基板１０に形成されたインク供給口（マニホールド）１８を通ってインクチャンバー１６ａ内に供給されるインクを加熱する。絶縁層１１は、ヒーター層１２と基板１０との間を断熱及び／または電気的に絶縁する機能を有する。導線層１３は、ヒーター層１２の上部に設けられる。保護層１４は、導線層１３の上面を覆うように設けられる。
ヒーター層１２は、例えばタンタリウム窒化物（ＴａＮ）またはタンタリウム−アルミニウム合金などからなる発熱抵抗物質を、絶縁層１１の上面に蒸着して形成することができる。ヒーター層１２は、電源が印加されると、インクチャンバー１６ａの下部の発熱領域１２ａを介してインクチャンバー１６ａ内のインクを加熱する。このような加熱により、インクチャンバー１６ａ内のインクには気泡ができる。そして、上記気泡が膨脹することにより、インクチャンバー１６ａ内のインクはノズル層１７のノズル１７ａを通じて吐出される。
導線層１３には、電気的な接続がなされるように配線が形成されて、導線層１３はヒーター層１２の発熱領域１２ａに電源を印加する。導線層１３は、例えばアルミニウム（Ａｌ）などのような導電性に優れた金属物質からなることができる。導線層１３は、上記導電性に優れた金属物質をヒーター層１２に蒸着し、上記蒸着された金属物質が所定の配線を形成するようにフォトリソグラフィ及びエッチングを行うことにより形成されることができる。
保護層１４は、ヒーター層１２と導線層１３が酸化したりインクと直接接触するのを防止して、ヒーター層１２及び導線層１３を保護する役割を果たす。保護層１４は、ヒーター層１２及び導線層１３の上部に蒸着されて、例えばシリコン窒化物（ＳｉＮｘ）などからなることができる。
ヒーター層１２の発熱領域１２ａの上部に位置する保護層１４には、キャビテーション防止層１５が更に形成されることができる。キャビテーション防止層１５は、インクチャンバー１６ａ中の気泡が収縮してから消滅する際に生じるキャビテーション圧力（Ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ Ｆｏｒｃｅ）からヒーター層１２を保護し、ヒーター層１２がインクにより腐食されるのを防止するすることができる。キャビテーション防止層１５は、保護層１４の上部に、例えばタンタリウム（Ｔａ）などを所定の厚さに蒸着して形成することができる。
図２〜図５は、本発明の実施の形態にかかるインクジェットプリントヘッドの製造方法を示す図である。
図２は、基板１０の上面に、絶縁層１１、ヒーター層１２、導線層１３、保護層１４、及びキャビテーション防止層１５が形成された状態を示す。
基板１０には、半導体素子の製造に広く使用されて、大量生産に適するシリコンウエハを使用することができる。絶縁層１１は、基板１０の上面に、例えばシリコン酸化物（ＳｉＯ２）などを所定の厚さに蒸着して形成することができる。ヒーター層１２は、絶縁層１１の上面に、例えば、タンタリウム窒化物（ＴａＮ）、タンタリウム−アルミニウム合金（ＴａＡｌ）、チタニウム窒化物（ＴｉＮ）またはタングステンシリサイド（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｓｉｌｉｃｉｄｅ）などの発熱抵抗物質を蒸着して形成することができる。
導線層１３は、導電性に優れた、例えばアルミニウム（Ａｌ）などのような金属を、真空蒸着法によってヒーター層１２の上面に蒸着した後、フォトリソグラフィ及びエッチングによってパターニング（Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）して形成することができる。保護層１４は、ヒーター層１２、導線層１３及び絶縁層１１の一部の上に、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）をプラズマ化学気相蒸着法（ＰＥＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって蒸着して形成することができる。キャビテーション防止層１５は、保護層１４の上面のヒーター層１２の発熱領域１２ａの上部に該当する領域に、例えばタンタリウム（Ｔａ）などを蒸着した後、フォトリソグラフィ及びエッチングを用いてヒーター層１２の発熱領域１２ａの上部のみが残るようにパターニングして形成することができる。
次に、チャンバー層１６を形成する。図３には、チャンバー層１６を形成する方法が示されている。
図３に示されたように、チャンバー層１６は、保護層１４及びキャビテーション防止層１５の上部に形成される。チャンバー層１６を組成する物質は、低速光硬化物質であるのがよい。ここで、低速光硬化物質は、光を照射すると低速で硬化する光硬化性を有する物質のことをいう。
チャンバー層１６を形成するには、先ず、保護層１４及びキャビテーション防止層１５の上部に、液体状態の低速光硬化物質をスピンコーティング法により５〜３０μｍの厚さに塗布する。次に、低速光硬化性物質に含まれている溶剤（ｓｏｌｖｅｎｔ）を除去するために、低温でソフトベーキング（Ｂａｋｉｎｇ）（低温で加熱処理）を行う。次に、低温で加熱処理されたチャンバー層１６を選択的に露光して、インクチャンバー層１６の領域のうち、インクチャンバー１６ａを限定するインクチャンバー壁１６ｂとなる領域を硬化させる。このとき、インクチャンバー壁１６ｂが選択的に露光されるようにするために、インクチャンバー１６ａの領域に照射される光を遮断する流路パターン２１ａを備えたフォトマスク２１を用いることができる。フォトマスク２１を用いることにより、チャンバー層１６の領域のうち、インクチャンバー１６ａとなる領域は露光されないため硬化されず、インクチャンバー壁１６ｂとなる領域のみが露光されて硬化される。
チャンバー層１６を構成する低速光硬化物質は、後述するノズル層１７を構成する光硬化物質に比べて感光速度が遅いため、感光するのに相対的に多くのエネルギーを必要とする。低速光硬化物質は、感光性ポリイミド（Ｐｏｌｙｍｉｄｅ）、感光性ポリアミド（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）及び感光性エポキシ（Ｅｐｏｘｙ）より選択されるいずれか一つを含むことができる。また、低速光硬化物質は、一般的な液状のネガティブフォトレジスト（ｐｈｏｔｏ−ｒｅｓｉｓｔ）と同様に、光感応剤（ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒ）、溶剤（ｓｏｌｖｅｎｔ）、その他の添加物（ａｄｄｉｔｉｖｅ）を含むことができる。光感応剤は、光と反応して光化学的反応（ｐｈｏｔｏ−ｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅａｃｔｉｏｎ）を起こすことによって物質の構造を変化させる働きを有する。光硬化物質の感光速度は、この光感応剤の含量によって異なることができる。
本発明の実施の形態においては、低速光硬化物質は、１μｍの厚さを感光するのに略１００〜４００ｍＪ／ｃｍ２の露光が要求されるようにする。すなわち、チャンバー層１６は、１μｍの厚さを感光させるのに必要な単位面積あたりのエネルギーが、１００〜４００ｍＪ／ｃｍ２の範囲である組成物によって組成されるのがよい。このような感光速度の調節は、上記光感応剤の含量を調節することによって達成可能であるが、必ずしもかかる方法に限定されるものではない。
次に、ノズル層１７を形成する。図４には、ノズル層１７を形成する方法が示されている。
図４に示されたように、ノズル層１７は、チャンバー層１６の上に形成される。ノズル層１７を組成する物質は、高速光硬化物質であるのがよい。ここで、高速光硬化物質は、光が照射された際に、チャンバー層１６を組成する低速光硬化物質よりも速い速度で硬化する光硬化性物質のことをいう。
ノズル層１７を形成するには、先ず、チャンバー層１６の上に、低速光硬化物質よりも光反応の速い高速光硬化物質を積層する。続いて、ノズル層１７を選択的に露光し、ノズル１７ａ以外の領域を硬化させる。このとき、ノズル１７ａ以外の領域が選択的に露光されるようにするために、ノズル１７ａの領域に照射される光を遮断する流路パターン２２ａを備えたフォトマスク２２を用いることができる。フォトマスク２２を用いることにより、ノズル層１７の領域のうち、ノズル１７ａとなる領域は露光されないため硬化されず、それ以外の領域のみが露光されて硬化される。
ノズル層１７を形成するためにチャンバー層１６の上面に付着される高速光硬化物質は、例えばＤＦＲ（Ｄｒｙ Ｆｉｌｍ Ｒｅｓｉｓｔ）などのような固体薄膜形態の高速光硬化物質であることができる。固体薄膜形態の高速光硬化物質は、感光性ポリイミド（Ｐｏｌｙｍｉｄｅ）、感光性ポリアミド（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）または感光性エポキシ（Ｅｐｏｘｙ）のいずれかの物質を含むことができる。また、高速光硬化物質は、光反応を制御することができる光感応剤（ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒ）をさらに含むことができる。
本発明の実施の形態においては、高速光硬化物質は、１μｍの厚さを感光するのに略８〜２３ｍＪ／ｃｍ２の露光が要求されるようにする。すなわち、ノズル層１７は、１μｍの厚さを感光させるのに必要な単位面積あたりのエネルギーが、８〜２３ｍＪ／ｃｍ２の範囲である組成物によって組成されるのがよい。このような感光速度の調節は、上記光感応剤の含量を調節することによって達成可能である。
ノズル層１７は、固状の光硬化物質をチャンバー層１６の上面に付着する方式で形成されるのが良い。ノズル層１７は、チャンバー層１６と同様に、液状の光硬化物質をスピンコーティング法で塗布して形成されるようにすることも可能である。しかし、このような方式でノズル層１７を形成すると、高速光硬化物質に含まれる溶剤の影響によって、チャンバー層１６の物質とノズル層１７の物質とが混合されて、チャンバー層１６とノズル層１７との境界が崩れ、インクチャンバー１６ａ及びノズル１７ａが正確に形成されなくなる恐れがある。したがって、ノズル層１７は、固体状態の光硬化物質をチャンバー層１６の上面に付着する方式で形成されるのが良い。
本発明の実施の形態においては、上記のように、チャンバー層１６に含まれる低速光硬化物質を、１μｍの厚さを感光するのに略１００〜４００ｍＪ／ｃｍ２の露光が要求されるように組成し、ノズル層１７に含まれる高速光硬化物質を、１μｍの厚さを感光するのに略８〜２３ｍＪ／ｃｍ２の露光が要求されるように組成した。これにより、チャンバー層１６を感光するのに必要なエネルギーが、ノズル層１７を感光するのに必要なエネルギーの約５〜５４倍となる。このとき、チャンバー層１６を感光するのに必要なエネルギーが、ノズル層１７を感光するのに必要なエネルギーの５〜２０倍となるようにするのがより好ましい。このように、チャンバー層１６を感光させるには、ノズル層１７を感光させる場合と比較して、より多くのエネルギー及び時間が必要となる。したがって、図４に示されたように、ノズル層１７が露光されても、チャンバー層１６には光反応がほとんど生じない。すなわち、ノズル層１７を露光する段階においてチャンバー層１６の非露光部分が露光されても、チャンバー層１６は低速光硬化物質からなるため、実質的に感光されない。これは、低速光硬化物質が感光されるには、高速光硬化物質が感光される場合と比較して数十倍のエネルギーがさらに必要となるからである。
上記のように、本発明の実施の形態においては、チャンバー層１６またはノズル層１７を選択的に露光する際に他方の層に光反応が生じて上記他方の層が干渉されるのを保護することができるように、チャンバー層１６に低速光硬化物質を用い、ノズル層１７に高速光硬化物質を用いた。具体的には、チャンバー層１６及びノズル層１７を感光させて硬化させる際に必要となるエネルギー量または露光量が互いに異なるようにチャンバー層１６及びノズル層１７を形成した。
すなわち、第１厚さを有する低速光硬化物質からなるチャンバー層１６を感光させるために必要な露光量を第１露光量とすると、第２厚さを有する高速光硬化物質からなるノズル層１７を感光させるために必要な第２露光量は、上記第１露光量よりも小さくなるようにするのがよい。あるいは、第１厚さを有する低速光硬化物質からなるチャンバー層１６を感光させるために必要なエネルギーを第１エネルギーとすると、第２厚さを有する高速光硬化物質からなるノズル層１７を感光させるために必要な第２エネルギーは、上記第１エネルギーよりも小さくなるようにするのがよい。このとき、上記第１厚さの低速光硬化物質を感光させるために必要な露光量が第１露光量となるように調整するために、上記低速光硬化物質には第１感応剤を含むようにするのがよい。同様に、上記第２厚さの高速光硬化物質を感光させるために必要な露光量が第２露光量となるように調整するために、上記高速光硬化物質には第２感応剤を含むようにするのがよい。ここで、上記第１厚さと上記第２厚さは実質的に同一であり、チャンバー層１６とノズル層１７はほぼ同一の厚さに形成されることができる。
上記のような工程でチャンバー層１６及びノズル層１７を形成することにより、インクチャンバー１６ａ及びノズル１７ａが均一に形成されることができる。なお、チャンバー層１６の厚さ及びノズル層１７の厚さも、それぞれ均一にすることができる。また、ノズル１７ａにバーができてノズル１７ａの表面が粗くなる現象も防止することができる。更に、従来の技術における、犠牲層を塗布する工程、化学的機械的研磨により犠牲層の上部を研磨する工程などが省かれるため、従来と比較すると製造工程を著しく減らすことが可能になる。
次に、インクチャンバー１６ａとノズル１７ａを形成する。図５には、インクチャンバー１６ａとノズル１７ａが形成された状態が示されている。インクチャンバー１６ａ及びノズル１７ａは、チャンバー層１６及びノズル層１７の非露光部分を現像液で除去することにより形成することができる。
そして最後に、図１に示されたように、基板１０の背面側をエッチングしてインク供給口１８を形成する。これにより、図１に示されたインクジェットプリントヘッドが完成する。
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説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、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、そ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。
本発明は、インクジェットプリントヘッドの製造方法に適用可能である。
本発明の実施の形態にかかるインクジェットプリントヘッドの構成の概略を示す断面図である。 本発明の実施の形態にかかるインクジェットプリントヘッドの製造方法を示す断面図である。 本発明の実施の形態にかかるインクジェットプリントヘッドの製造方法を示す断面図である。 本発明の実施の形態にかかるインクジェットプリントヘッドの製造方法を示す断面図である。 本発明の実施の形態にかかるインクジェットプリントヘッドの製造方法を示す断面図である。
符号の説明
１０ 基板
１１ 絶縁層
１２ ヒーター層
１２ａ 発熱領域
１３ 導線層
１４ 保護層
１５ キャビテーション防止層
１６ チャンバー層
１６ａ インクチャンバー
１６ｂ チャンバー壁
１７ ノズル層
１７ａ ノズル
１８ インク供給口
２１、２２ フォトマスク
２１ａ、２２ａ 流路パターン

Claims (20)

  1. 基板上に低速光硬化物質でチャンバー層を形成する工程と、
    前記チャンバー層を選択的に露光することにより、前記チャンバー層のインク流路を限定する壁となる領域を硬化させる工程と、
    前記チャンバー層上に、前記低速光硬化物質よりも光反応の速い高速光硬化物質でノズル層を形成する工程と、
    前記ノズル層を選択的に露光することにより、前記ノズル層のノズル以外の領域を硬化させる工程と、
    前記チャンバー層及び前記ノズル層の非露光領域を現像により除去して、前記インク流路及び前記ノズルを形成する工程と、
    を含むことを特徴とするインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  2. 前記チャンバー層は、液状の前記低速光硬化物質を用いてスピンコーティング方式により形成され、
    前記ノズル層は、固体薄膜の前記高速光硬化物質を前記チャンバー層の上に付着することにより形成されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  3. 前記低速光硬化物質は、１μｍの厚さが感光されるのに１００〜４００ｍＪ／ｃｍ２の露光を要するようにする光感応剤を含み、
    前記高速光硬化物質は、１μｍの厚さが感光されるのに８〜２３ｍＪ／ｃｍ２の露光を要するようにする光感応剤を含むことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  4. 前記低速光硬化物質は、感光性ポリイミド、感光性ポリアミドまたは感光性エポキシのいずれか一つを含む液状の物質であり、
    前記高速光硬化物質は、感光性ポリイミド、感光性ポリアミドまたは感光性エポキシのいずれか一つを含む固状の物質であり、
    前記低速光硬化物質と前記高速光硬化物質は、光感応剤の含量が異なることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  5. 前記基板の背面側をエッチングしてインク供給口を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  6. 前記基板上に絶縁層を形成する工程と、
    前記絶縁層上にヒーター層及び導線層を形成する工程と
    前記ヒーター層と前記導線層を保護する保護層を形成する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  7. 前記低速光硬化物質は、第１厚さを有する前記低速光硬化物質が感光されるために必要な露光量が第１露光量となるように第１光感応剤を含み、
    前記高速光硬化物質は、第２厚さを有する前記高速光硬化物質が感光されるために必要な露光量が前記第１露光量よりも小さい第２露光量となるように第２光感応剤を含むことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  8. 前記第１厚さと前記第２厚さは、実質的に同一であることを特徴とする請求項７に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  9. 前記低速光硬化物質は、第１厚さを有する前記低速光硬化物質が感光されるのに第１エネルギーの供給を要し、
    前記高速光硬化物質は、第２厚さを有する前記高速光硬化物質が感光されるのに前記第１エネルギーよりも小さい第２エネルギーの供給を要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プリントヘッドの製造方法。
  10. 前記第１厚さと前記第２厚さは、実質的に同一であることを特徴とする請求項９に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  11. 前記インク流路及び前記ノズルは、前記チャンバー層上に犠牲層を形成することなく形成されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  12. 前記チャンバー層の選択的な露光と前記ノズル層の選択的な露光は、前記低速光硬化物質及び前記高速光硬化物質がそれぞれ有する特性により、互いの光反応が干渉されないように保護されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  13. 前記チャンバー層の光反応は、前記ノズル層が露光されるときには起こらないことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  14. 基板上に低速光硬化物質でチャンバー層を形成する工程と、
    前記チャンバー層上に、前記低速光硬化物質よりも光反応の速い高速光硬化物質でノズル層を形成する工程と、
    前記チャンバー層にインク流路を形成し、前記ノズル層にノズルを形成する工程と、
    を含むことを特徴とするインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  15. 前記チャンバー層を選択的に露光することにより、前記チャンバー層のインク流路を限定する壁となる領域を硬化させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  16. 前記インク流路の形成は、前記チャンバー層を現像して前記インク流路となる非露光領域を除去する工程を含むことを特徴とする請求項１５に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  17. 前記ノズル層を選択的に露光することにより、前記ノズル層のノズル以外の領域を硬化させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  18. 前記ノズルの形成は、前記ノズル層を現像して前記ノズルとなる非露光領域を除去する工程を含むことを特徴とする請求項１７に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  19. 前記インク流路は、前記チャンバー層上に犠牲層を形成することなく且つ犠牲層の表面を研磨することなく形成されることを特徴とする請求項１４に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
  20. 前記チャンバー層を選択的に露光することにより、前記チャンバー層のインク流路を限定する壁となる領域を硬化させる工程と、
    前記ノズル層を選択的に露光することにより、前記ノズル層のノズル以外の領域を硬化させる工程とをさらに含み、
    前記チャンバー層の選択的な露光または前記ノズル層の選択的な露光のいずれか一方は、前記チャンバー層の選択的な露光または前記ノズル層の選択的な露光のいずれか他方による光反応に干渉しないことを特徴とする請求項１４に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
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