液体喷出头的制造方法与流程

本发明涉及液体喷出头的制造方法。

背景技术：

以喷墨打印机为代表的液体喷出设备从液体喷出头喷出液体，以在记录介质上记录图像和字符。存在一种液体喷出头，其中，设置有流路和喷出口的构件布置于设置有供给口的基板。关于这种液体喷出头的制造方法，美国专利no.8083324说明了一种方法，该方法包括将干膜附着到设置有供给口的基板以覆盖供给口的步骤。附着到基板的干膜设置有通过光刻等制成的流路。

技术实现要素：

本发明提供一种液体喷出头的制造方法，所述液体喷出头包括：基板，其具有在所述基板的表面开口的液体供给部；层，其布置于所述基板的所述表面；和构件，其布置于所述层，并且形成与喷出口连通的流路，从所述供给部向所述喷出口供给液体并且从所述喷出口喷出液体，所述方法包括如下步骤：预备基板，所述基板在其表面上包括具有多个开口的层，所述供给部的开口部位于所述开口中，多个所述开口沿排列方向排列，并且与多个所述开口不同的其它开口在所述排列方向上位于在多个所述开口中的最外侧开口的外侧；和将用于形成所述流路的干膜附着到所述基板和所述层。

从下面参照附图对示例性实施方式的说明，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

图1是示出了液体喷出头的构造的图。

图2a至图2g是示出了液体喷出头的制造方法的图。

图3a至图3c是示出了液体喷出头的构造和制造方法的图。

图4a至图4e是示出了液体喷出头的构造和制造方法的图。

图5a和图5b是示出了液体喷出头的构造的图。

具体实施方式

根据本发明人的调查，发现在以美国专利no.8083324中说明的方式将干膜附着到基板的情况下，附着的干膜的形状根据所在位置而不同。在干膜中形成流路。因此，如果流路的形状和从基板到喷出口的高度取决于位置而改变，则液体的喷出受到影响，并且可能难以在记录介质上形成预定图像。

因此，本发明抑制附着的干膜的形状取决于位置而改变，即使当通过将待要形成流路的干膜附着到基板而制造液体喷出头时，本发明也抑制附着的干膜的形状取决于位置而改变。

图1示出了根据本发明的液体喷出头的制造方法制造的液体喷出头的构造的示例。

基板1由硅等构成并且在基板的表面包括能量产生元件2。能量产生元件通过由tasin或压电元件构成的发热电阻器形成。能量产生元件2沿排列方向以预定的节距排列。液体流路4布置在喷出口3和能量产生元件2之间。喷出口3布置在能量产生元件2的上方。在图1中，用于形成喷出口3和流路4的构件5由单层构成，但是也可以是多层的。例如，用于形成流路4的构件可以与用于形成喷出口3的构件不同。在用于形成流路4的构件和用于形成喷出口3的构件彼此不同的情况下，这两个构件统一表示为构件5。尽管图中未示出，但是在基板1和构件5之间(中间)布置有用于增强基板1和构件5之间的粘合性的层。构件5布置于该层。

在基板1中布置用于向流路4供给液体的液体供给部6。供给部6贯通基板1并且在基板1的表面开口。在图1中，供给部6具有台阶形状，其中，在基板的表面侧宽度小，在与基板的表面相反的背面侧宽度大。液体从供给部6供给到流路4。流路4与喷出口3连通。在流路4中，包括能量产生元件2的区域可以表示为压力室。能量产生元件2对供给到压力室的液体提供能量。能量使液体从喷出口3喷出并且使液体施加到记录介质。以这种方式，在记录介质上记录图像等。两个供给部6连接到压力室。液体可以从两个供给部6供给到压力室，或液体可以从一个供给部6供给到压力室并且压力室中的液体可以通过另一个供给部6流出。可选地，液体可以通过两个供给部在压力室的内部和压力室的外部之间循环。

将参照图2a至图2g说明这种液体喷出头的制造方法。图2a至图2g是参照液体喷出头的沿着图1中的线ii-ii的截面示出了液体喷出头的制造方式的图。

如图2a所示，预备表面设置有能量产生元件2的基板1。除了能量产生元件2之外，在基板1的表面上还布置了层7和层8。层7和层8在图1中未示出。层7是由例如sin、sic、sio或sicn构成的绝缘层，并且层7是用于覆盖能量产生元件2的层。层8由例如环氧树脂或聚醚酰胺构成，并且层8是布置在基板1和下游步骤中形成的构件之间的层。层8是用来增强基板1和构件之间的粘着力的层。

基板1的表面上的层8被图案化为具有开口8a。对于使层8图案化的方法没有特别地限定。例如，预备通过光刻形成的掩模并且使用掩模通过反应离子蚀刻(reactiveionetching)执行图案化。以这种方式在层8中形成开口8a。

如图2b所示，基板1中形成贯通基板1的表面和背面的供给部6。例如通过使由硅构成的基板1经受反应离子蚀刻来形成供给部6。可选地，供给部6可以通过激光照射、湿式蚀刻或这两者的组合等来形成。在图2b中，当形成了供给部6时，在层7中形成开口7a。因而基板1、层7和层8处于被贯通以形成孔的状态。

图2a中示出的步骤和图2b中示出的步骤的顺序可以颠倒。即，可以在形成供给部6之后形成层7和层8，并且可以在层7和层8中形成开口7a和开口8a。

如图2c所示，由支撑构件9支撑的干膜10附着到基板1的表面。支撑构件9能够由耐热材料构成，例如由聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚酰亚胺构成。干膜10是在基板上的用于形成流路和喷出口的构件，并且干膜10用作图1所示的构件5(或构件5的一部分)。出于形成流路和喷出口的观点，干膜10能够由感光性树脂、特别是负型感光性树脂构成。负型感光性树脂的示例包括含有双叠氮化合物的环化聚异戊二烯、含有叠氮基芘的甲酚线型酚醛清漆树脂以及含有重氮鎓盐和鎓盐的环氧树脂。

支撑构件9从干膜10剥离。剥离之后，如图2d所示，通过使用掩模11使干膜10经受曝光以在干膜10上形成潜像。在这里示出的构造中，负型感光性树脂用作干膜10，曝光部10a用作壁，并且未曝光部10b被制成为流路。曝光后，对干膜10进行热处理。通过热处理完成在干膜10上的潜像的形成。

如图2e所示，在包括潜像的干膜10上形成干膜12。可以以与形成干膜10同样的方式通过使用支撑构件形成干膜12。然而，在干膜12由感光性树脂构成并且经受曝光的情况下，干膜12的感光度和干膜10的感光度必须彼此不同，使得在干膜12曝光的步骤期间干膜10不对光进行响应。

如图2f所示，通过使用掩模13使干膜12经受曝光以在干膜12上形成潜像。在这里示出的构造中，负型感光性树脂用作干膜12，曝光部12a最终用作为喷出口的壁(喷出口形成构件)，并且制得的未曝光部12b被用作为喷出口。此后，对干膜12进行热处理。通过热处理完成在干膜12上的潜像的形成。

可以使干膜12经受拒水处理或亲水化处理。用于这些处理的材料可以是不影响干膜12上的潜像的材料。

如图2g所示，通过使用显影液使干膜10的未曝光部10b和干膜12的未曝光部12b经受显影。以这种方式形成喷出口3和流路4从而制造构件5。在此，在假设喷出口3和流路4是通过曝光和显影形成的基础上进行说明，但是喷出口3和流路4可以通过例如反应离子蚀刻或激光照射形成。

必要时，可以切断基板1，并且可以连接用于驱动能量产生元件2的电配线以制造液体喷出头。

将说明在上述液体喷出头的制造方法中出现的问题。在图2c中示出的步骤中，如上所述，干膜10附着到基板1的表面。基板1的表面设置有具有开口8a的层8。本发明人发现在某些情况下，在干膜10的附着期间干膜10落入开口8a，由此改变了干膜10的形状。

参照图3a至图3c，将对干膜10落入开口8a进行说明。图3a是从上方观察时，图1所示的液体喷出头的基板的图，图中省略了构件5。层8(在图1中未示出)呈现在基板的表面上。开口8a位于层8中。开口8a的位置对应供给部6的开口部和能量产生元件2。在图3a中，一个能量产生元件2和两个供给部6布置在一个开口8a中。在图3a中，开口8a沿上下方向和左右方向这两个排列方向排列。

图3b对应于示出了沿着图1中的线ii-ii的截面的图2a至图2g，并且图3b图示了干膜10附着到图3a中示出的基板以及通过执行图案曝光和随后的加热来形成潜像的方式。如图3b所示，干膜10落入层8的开口8a中，并且干膜10的上表面的高度存在变化。在图3b的中央部，落入量几乎为恒定的并且干膜10的上表面的高度没有大的凹凸。然而，在端部，上表面的高度存在变化。特别是，在列的末端，干膜10的上表面的高度在开口8a的上方大程度地倾斜。

一个开口8a的面积为大约2500μm²以上至10000μm²以下，而供给部6的其中一个开口部的面积小于大约2500μm²。供给部6的一个开口部的面积最大为大约2300μm²，并且通常为300μm²以上至2000μm²以下。因此，干膜10落入供给部6的可能性小于干膜10落入开口8a的可能性并且可以忽略干膜10落入供给部6的可能性。同时，层8的厚度为0.5μm以上至3.0μm以下。因此，开口8a的深度也为0.5μm以上至3.0μm以下，并且取决于该深度干膜10容易发生变形。

图3c示出了在图3b所示的状态下，干膜12附着到干膜10的方式，在干膜12中形成喷出口3，以及通过使干膜10经受显影来形成流路4。干膜10的上表面的高度存在变化。结果，形成于干膜12中的喷出口3的位置取决于位置而变化，并且从基板1的表面到喷出口3的高度根据位置而不同。另外，通过显影形成的流路4的形状根据位置也不同。这种情形的发生影响液体的喷出量和供给速度，并且在某些情况下，不能通过从喷出口3喷出的液体形成预定图像。

另外，例如在通过光刻形成喷出口3的情况下，由于干膜10的变形而容易从基板侧发生漫反射，并且喷出口3的形状可能变形。此外，由于干膜10的变形而可能在干膜10和干膜12之间形成间隙，间隙可能由于施加了热而膨胀，结果喷出口3和流路4可能变形。

本发明人对上述问题进行了深入的研究，结果发现因为在层8的端部在开口8a的外侧没有开口，所以发生干膜10的这种变形。

将参照图4a至图4e对根据本发明的液体喷出头的制造方法进行说明。以与图3a相同的方式，图4a是从上方观察时图1所示的液体喷出头的基板的图，图中省略了构件5。如图4a所示，在本发明中除了开口8a之外，在层8中还在开口8a的列的沿排列方向的外侧形成有开口8b。在图4a至图4e中，开口8b位于开口8a的列的排列方向上的两外侧(两端)。开口8a是多个开口，供给部的开口部位于这些开口中。不同于多个开口8a的开口8b位于多个开口8a中的最外开口的外侧。

图4b是图4a所示的液体喷出头的剖视图。在这里说明的示例中，没有布置绝缘层(层7)，但是可以布置绝缘层。如参照图4a所述，开口8b位于开口8a的外侧。能量产生元件2和供给部6的开口部位于开口8a内，但是在开口8b内没有能量产生元件2和供给部6的开口部。

如图4a至图4b所示，干膜附着到液体喷出头的基板。即干膜附着到基板1和具有开口8a和开口8b的层8。图4c示出了如下状态：干膜10附着到基板1，支撑构件从干膜10上剥离，并且使干膜10经受曝光和热处理。

干膜10落入开口8a，并且也落入位于开口8a的外侧的开口8b。因此，开口8a上方的干膜10的落入整体上几乎是均匀的。特别是如图3b所示，在最外开口的上方的部分和最外开口外侧的区域的上方的部分之间，落入程度的差异增大。因此，在开口8b在排列方向上位于开口8a中的最外开口8a的外侧的情况下，由于干膜10落入开口8a中的最外开口8a，所以抑制了干膜10的高度的变化。

在图4c中，通过曝光和热处理在干膜10上形成潜像。在这方面，如上所述，因为开口8b，所以在开口8a上方的干膜10的上表面高度几乎恒定。尽管干膜10的高度可能在图4c所示的区域外的部分增加，但是该区域外的部分不影响流路和喷出口的形状。

图4d示出了干膜12附着到图4c示出的状态下的干膜10并且在干膜12上形成喷出口的潜像的状态。干膜10的上表面的高度没有变化，因此，干膜12的形状和上表面的高度是均匀的。

当附着干膜10时，期望干膜10被适当地软化，干膜10填充开口8a和开口8b，并且优选减小层8的高度差异。因此，尽管附着温度取决于干膜的形成材料和尺寸，但是考虑到普通树脂材料和干膜的尺寸，干膜的附着温度优选地设定为50℃以上至140℃以下。施加到干膜10的附着压力优选地设定为0.1mpa以上至1.5mpa以下。当附着干膜12时，干膜12的温度优选地设定为60℃以上至90℃以下。另外，施加到干膜12的附着压力优选地设定为0.1mpa以上至0.6mpa以下。

如图4e所示，使图4d中示出的液体喷出头经受显影以形成喷出口3和流路4。干膜10的上表面的高度是恒定的，因此，流路4的高度根据位置没有差异并且是恒定的。此外，干膜12的根据位置的形状差异被抑制，因此，从基板到喷出口3的距离和喷出口3的形状是恒定的。因此，液体的喷出稳定并且在记录介质上形成预定图像。

将说明用于形成开口8b的图案。开口8b形成在开口8a的外侧，以便人为地制造出另一个开口8a位于开口8a的列的外侧的情况。从这个观点，开口8b能够相似于开口8a。例如，在图4a中示出的液体喷出头的截面中，开口8a的宽度(图中的左右方向上的长度)能够与开口8b的宽度相同。具体地，开口8b的宽度优选为开口8a的宽度的80％以上至120％以下。这同样适用于开口8a和开口8b的在图4a中的上下方向上的宽度。

另外，开口8a的面积和开口8b的面积能够相同。具体地，开口8b的面积优选为开口8a的面积的80％以上至120％以下。此外，开口8a的节距(相邻的开口8a之间的距离)和开口8b的节距(相邻的开口8b之间的距离)能够相同。具体地，开口8b的节距优选为开口8a的节距的80％以上至120％以下。

在用作伪单元的伪开口(开口8b)形成在开口8a的列的外侧的情况下，如果伪开口相对于开口8a过小，则其难以有效地发挥伪单元的作用。这是因为干膜落入伪开口的程度相对于干膜落入开口8a的程度过小。另一方面，如果伪开口相对于开口8a过大，则其也难以有效地发挥伪单元的作用，这是因为此时干膜落入伪开口的程度过大。考虑到这些，开口8b被制成尽可能地与开口8a相似。

图5a和图5b是当以与图3a和图4a同样的方式观察时，液体喷出头的基板的图。如图5a和图5b所示，根据本发明的液体喷出头的基板的形状可以是平行四边形。如图5a所示，在基板的形状是平行四边形的情况下，开口8b位于开口8a的外侧。在图5a中，开口8b也位于线a-a的位置。线a-a对应于基板的切断位置。即，图5a是示出了两个液体喷出头在切断之前的状态的图。此时，开口8a没有位于沿着表示切断位置的线a-a的部分。于是，对于与该部分邻接的开口8a，发生干膜形状的改变。因此，在本发明中，开口8b位于基板的切断位置或者切断位置的周围。在图5a中，对于左边的液体喷出头，开口8b位于最外开口8a的两外侧(两端)。开口8b中的右边的开口8b位于沿着线a-a的位置。

在参照图5a说明的示例中，基板在开口8b所在的位置处被切断。然而，并不总是需要基板在开口8b所在的位置处被切断。例如，基板可以在从开口8b稍微偏移的位置处被切断。期望开口8b位于包括一个基板的开口8a的区域和包括另一个基板的开口8a的区域之间。在这种情况下，即使当基板在与开口8b稍微隔开的位置处被切断，仍然得到均包括各自的开口8a的两个基板。

在以上对于开口8b的说明中，定位了具有与开口8a的形状相同的形状的多个开口8b。然而，开口8b不限于此，如图5b所示，开口8b可以定位成相对于彼此独立地定位的多个开口8a延伸。即，开口8b沿与开口8a的排列方向相交的方向延伸。在这种情况下，例如，开口8b的在图5b中的左右方向上的宽度能够被制成小于开口8a的宽度，使得开口8b的面积不至于变得太大。

开口8b位于(开设)在开口8a的外侧。对于“开口8a的外侧”，例如，在图5a和图5b中，开口8b位于开口8a的左右方向上的外侧。在图5a和图5b中，上下方向是基板的纵向，左右方向是基板的横向。此时，基板的横向外侧的开口8a的变形量小于基板的纵向外侧的开口8a的变形量。因而，开口8b仅位于开口8a的列的排列方向上的外侧、即基板的横向外侧。开口8b不位于开口8a的在基板的纵向上的外侧，由此确保空间。当然，在开口8b也位于纵向上的外侧的情况下，抑制了干膜由于在纵向上的端部处落入开口8a而变形。这一点是有利的。

考虑到干膜的附着方向是干膜落入开口的一个原因。在图5a和图5b中，干膜在图中从左到右附着。即，干膜的附着方向是从左到右。在采用这样的附着方法的情况下，干膜容易在左右方向上的端部处的开口8a的上方由于落入发生变形。从这点来看，在图5a和图5b中，开口8b位于在左右方向上的端部处的开口8a的外侧。即，开口8b在开口8a的排列方向上位于相对于干膜附着方向的近侧和远侧。开口8b可以仅位于开口8a的排列方向上的近侧或可以仅位于远侧。可选地，如本实施例中开口8b可以位于近侧和远侧。从增强对干膜的落入的控制的观点，开口8b能够位于近侧和远侧这两侧。

示例性实施例

以下将参照具体实施例说明本发明。

实施例

如图4a和图4b所示，预备了液体喷出头的基板。基板1是由硅构成的硅基板。基板1包括多个供给部6。通过使基板1经受两阶段的反应离子蚀刻而形成供给部6，供给部6从表面(上表面)到背面(下表面)贯通基板。

由tasin构成的能量产生元件2布置于基板1的表面。另外，由聚醚酰胺构成的层8也布置于基板1的表面。层8的厚度为2.0μm。层8具有开口8a和开口8b。开口8a位于对应于能量产生元件2和供给部6的开口部的位置。能量产生元件2和供给部6的开口部位于开口8a中。用作伪开口的开口8b位于开口8a的排列方向上的外侧。开口8b形成为具有与开口8a相同的形状、面积和节距。开口8a和开口8b的面积设定为3000μm²。位于开口8a中的供给部6的开口部的面积设定为300μm²。通过反应离子蚀刻在层8中形成开口8a和开口8b。用于反应离子蚀刻的掩模由通过使用等离子体cvd设备被制成膜的sio和sin构成。采用博世工艺(boschprocess)进行反应离子蚀刻。

如图4c所示，将干膜10附着到基板1。首先预备如下构件：该构件是通过将用作干膜的感光性树脂组合物布置于由经受了释放促进处理(releasepromotingtreatment)的pet膜构成的支撑构件而制成的。感光性树脂组合物是下述混合物。

环氧树脂(商品名：ehpe3150，daicelchemicalindustries,ltd.制造)100质量份

光阳离子聚合引发剂(商品名：sp-172，asahidenkaco.,ltd.制造)6质量份

粘合剂树脂(商品名：jer1007，mitsubishichemicalcorporation制造)20质量份

通过使用转印设备(商品名：vtm-200，takatoricorporation制造)附着干膜10，在基板1的表面上的干膜10的厚度设定为14.0μm。在转印时，将干膜10的温度设定为70℃，并且将施加到干膜10的压力设定为0.5mpa。随后，以5mm/秒的剥离速度剥离支撑构件，并且使干膜10经受图案化曝光和加热。通过使用曝光设备(商品名：fpa-3000i5+，佳能株式会社制造)利用i-射线进行图案化曝光，并且将曝光量设定为8000j/m²。在曝光时使用掩模以在干膜10上形成如图4c所示的潜像。通过使用热板在50℃下进行加热4分钟，以促进干膜10的固化反应。

通过使用电子显微镜观察如上所述形成在基板上的干膜10的上表面的高度。结果，确定了基板上的高度大致为恒定的。

接着，如图4d所示，将干膜12附着到干膜10，并且在干膜12上形成喷出口的潜像。首先预备如下构件：该构件是通过将用作干膜的感光性树脂组合物布置于由经受了释放促进处理的pet膜构成的支撑构件而制成的。感光性树脂组合物是100质量份环氧树脂(商品名：ehpe3150，daicelchemicalindustries,ltd.制造)和3质量份光阳离子聚合引发剂鎓盐的混合物。光阳离子聚合引发剂鎓盐的感光性高于光阳离子聚合引发剂(sp-172)的感光性，并且即使在低曝光量下也产生阳离子。通过使用转印设备(商品名：vtm-200，takatoricorporation制造)使干膜12附着，并且干膜10上的干膜12的厚度设定为10.0μm。在转印时，干膜12的温度设定为40℃，施加到干膜12的压力设定为0.3mpa。随后，支撑构件以5mm/秒的剥离速度剥离，并且使干膜12经受图案化曝光和加热。通过使用曝光设备(商品名：fpa-3000i5+，佳能株式会社制造)利用i-射线执行图案化曝光，并且曝光量设定为1000j/m²。在曝光时，使用掩模以在干膜12上形成图4d所示的潜像。通过使用热板在90℃下进行加热5分钟，以促进干膜12的固化反应。在干膜12的曝光期间干膜10也经受曝光，但是因为用于形成干膜10的材料的影响不能观察到干膜10的固化反应。

最终，如图4e所示，通过使用丙二醇单甲醚乙酸酯(propyleneglycolmonomethyletheracetate)对干膜10和干膜12进行显影，以形成喷出口3和流路4。

通过使用电子显微镜观察所得到的液体喷出头。结果，流路4的形状和从基板1到喷出口3的高度在基板1的任意位置都是恒定的。

此外，例如，将液体喷出头连接到电配线，并且安装到液体喷出设备。通过使用所得到的液体喷出头记录图像。结果，喷出稳定并且形成良好的图像。

比较例

除了没有开口8b以外，以与实施例相同的方式制造液体喷出头。

通过使用电子显微镜观察所得到的喷出头。结果，流路4的形状根据位置而不同。特别是在端部的供给部和端部的供给部的外侧，高度的差异大。另外，喷出口3的高度以与流路4的高度相同的方式根据位置而不同。

将所得到的喷出头安装到液体喷出设备并且记录图像。结果，喷出不稳定，并且在某些情况下不能形成预定图像。

虽然已经参照示例性实施方式说明了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施方式。权利要求书的范围应符合最宽泛的解释，以包含所有的这些变型、等同结构和功能。