專利名稱：液體噴射頭的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于噴射液體的液體噴射頭的制造方法。
背景技術：
用于噴射液體的液體噴射頭的典型示例包括適用于噴墨記錄系統(tǒng)的噴墨記錄頭， 該嗔墨記錄頭將墨嗔射到記錄介質(zhì)，用于進彳了記錄。嗔墨記錄頭一般包括墨流路、布直在墨流路的一部分中的噴射能量產(chǎn)生單元、以及用于通過噴射能量產(chǎn)生單元所產(chǎn)生的能量而噴射墨的微細噴墨口。
日本特開2006-168345號公報公開了一種可適用于噴墨記錄頭的液體噴射頭的制造方法。該方法包括在具有多個噴射能量產(chǎn)生單元的基板上形成流路模具；以及向流路模具涂布由固化性樹脂制成并且作為具有流路壁的流路壁構件的覆蓋樹脂層。該方法還包括固化模具周圍的作為流路壁并且包含覆蓋層的上表面的部分；在所述部分上層壓磨光(polished)硅板；在板中形成噴射口 ；然后，去除覆蓋層的未固化部分和模具，以形成作為流路的空間。
近年來,需要記錄設備將圖像品質(zhì)和記錄速度提高到較高的水平。為了滿足這種需要，要求噴射口和與噴射口連通的流路以高密度配置，并且還要求待噴射的每個液滴的體積以更高的水平均一化。
不幸地，日本特開2006-168345號公報所公開的方法具有如下可能性由于在整個基板表面中存在部分殘留的流路模具，覆蓋層可能具有稍微凹凸不平的上表面。如果硅板被配置成與凹凸不平的表面一致，則噴射能量產(chǎn)生單元和噴射口之間的距離可能會變化。如果發(fā)生這種情況，則擔心距離的變化引起從每個噴射口噴射的液滴的體積的變化，這可能會影響待記錄的圖像。即使施加高壓力以將硅板層壓到覆蓋層，由于覆蓋層的上表面被部分固化，所以使覆蓋層足夠充分的平坦化以去除覆蓋層的凹凸不平也是困難的。發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種以良好產(chǎn)量制造液體噴射頭的方法， 該液體噴射頭進一步減少了噴射液滴的液量的變化，并且具有以高精度形成的期望形狀的流路。
本發(fā)明涉及一種液體噴射頭的制造方法，該液體噴射頭包括用于噴射液體的噴射口 ；和流路壁構件，該流路壁構件構成與所述噴射口連通的流路的壁，所述液體噴射頭的制造方法順次包括步驟A，準備好具有流路模具的基板；步驟B，以覆蓋所述流路模具的方式配置作為所述流路壁構件的第一層；步驟C，固化所述第一層的作為流路的側壁的部分； 步驟D，以覆蓋所述第一層的固化部分和所述流路模具的方式配置第二層；步驟E，通過朝向基板側按壓所述第二層而使所述第二層平坦化；步驟F，在所述第一層和所述第二層配置所述噴射口 ；和步驟G，通過去除所述流路模具而形成所述流路。
通過下面參照附圖對示例性實施方式的說明，本發(fā)明的其它特征將變得明顯。


圖I是通過根據(jù)本發(fā)明的實施方式的制造方法制造的液體噴射頭的示意性立體圖。
圖2A、圖2B、圖2C、圖2D、圖2E、圖2F、圖2G、圖2H和圖21是示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的制造方法的示例的示意性截面圖。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的制造方法的過程中的狀態(tài)的示意圖。具體實施方式

現(xiàn)在將根據(jù)附圖詳細地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
注意，液體噴射頭可以被安裝于具有打印機、復印機和通信系統(tǒng)的傳真機；諸如具有打印單元的文字處理器等設備；和以復雜的方式與各種處理設備組合的工業(yè)記錄設備。例如，液體噴射頭可應用于生物芯片產(chǎn)生、電子電路印刷、以及諸如以噴霧方式噴藥等其他用途。
圖I是由本發(fā)明的實施方式制造的液體噴射頭的局部剖切的示意性立體圖。
圖I所示的本發(fā)明的液體噴射頭具有基板1，在該基板上以預定節(jié)距(pitch)形成能量產(chǎn)生元件2，每個能量產(chǎn)生元件均產(chǎn)生用于噴射諸如墨等液體的能量。在基板I上包括用于供給液體的供給口 3。供給口 3介于兩列能量產(chǎn)生元件2之間。在基板I上還包括噴射口 5和流路壁構件4，該流路壁構件4構成各液體的從供給口 3到各噴射口 5連通的流路 6的壁，該噴射口 5在能量產(chǎn)生元件2的上方開口。
本發(fā)明的液體噴射頭的制造方法將參照圖2A到圖21進行說明。圖2A到圖21是用于說明根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的液體噴射頭的制造方法的示意性截面圖。更具體地，圖2A到圖21是沿著通過圖I的截面線21-21的平面在垂直于基板I的位置截取的示意性截面圖，用于示出每個步驟。
如圖2A所示，具有流路6形狀的模具7以平坦的狀態(tài)被安裝在基板I上?；錓 的上表面具有能量產(chǎn)生元件2，該能量產(chǎn)生元件2產(chǎn)生用于噴射液體的能量。首先，準備好處于這種狀態(tài)的基板I (步驟A)。注意，通過圖示，以下的描述將集中于一個液體噴射頭單元。此外，注意6英寸到12英寸的晶片用作基板I ;在一個晶片上共同地制造多個液體噴射頭單元；最終晶片可以被切割以獲得各液體噴射頭。
模具7由諸如正性感光性樹脂等樹脂材料、金屬、或無機材料制成。例如，可以以如下方式形成模具7 :通過涂布樹脂的方法或?qū)訅簶渲さ姆椒▽⒄愿泄庑詷渲胖迷诨錓上，然后通過光刻等將正性感光性樹脂圖案化為流路形狀。由于模具7在隨后的步驟從基板I去除，所以模具7可以容易地溶解從而容易被去除。特別地，可以使用聚甲基異丙烯基酮或甲基丙烯酸和甲基丙烯酸酯的共聚物。這樣做的原因在于，上述化合物可以通過溶劑被容易地去除，并且由于模具7的單純組成，模具7的成分幾乎不影響隨后描述的第一層8。
然后，如圖2B所示，作為流路壁構件的第一層8被形成為覆蓋流路模具(步驟B)。 第一層8可以由例如熱固性樹脂或光固化性樹脂等制成。光固化性樹脂的更具體的示例包括含有環(huán)氧樹脂和光致陽離子聚合的樹脂。含有上述材料的第一層8通過涂布或?qū)訅憾?CN 102529381 A成為比模具7的上表面高，模具7的上表面是模具7的與基板I所在側相反的一側的表面。 作為可選方案，第一層8可以形成為覆蓋整個模具7。
然后，如圖2C所示，第一層8的作為流路側壁的部分被固化以在第一層8中形成固化部8a(步驟C)。如稍后所述，當?shù)诙?的上表面被平坦化時，需要防止流路模具7 在平行于基板的方向上擴張。據(jù)此，在第一層8的與模具7接觸的部分中，與模具7的外側面接觸的部分被固化以形成固化部8a。固化是通過光刻或使用激光束而進行的，使得向第一層8的一部分提供固化所需的能量。換句話說，第一層8的由固化材料制成的部分被固化。未固化部8b基本上保持不變。圖3不出從上方看的圖2C所不的基板的狀態(tài)。如圖3 所示，固化部8a被形成為包圍整個模具7。如從圖中可以理解的那樣，固化部8a可以被形成為與模具7的一部分重疊。
在第一層8的位于模具7上的部分中，用于在隨后步驟開設噴射口的部分，諸如與能量產(chǎn)生元件2相面對的部分，不應被固化，以容易被去除。第一層8的位于流路模具7之間的部分可以用作未固化部Sb。注意，未固化部Sb可以被去除。
然后，如圖2D所示，第二層9被形成為覆蓋固化部8a和模具7 (步驟D)。根據(jù)本實施方式，未固化部8b未被去除。因此，第二層9也覆蓋未固化部8b。考慮到第二層9的流動性，第二層9應該以使得第二層9的上表面11距離基板I的表面的高度大于噴射口 5 距離基板I的表面的高度的方式形成于晶片。
第二層9可以由熱固性樹脂、光固化性樹脂或其他固化性樹脂制成?？紤]到第二層9與第一層8 (固化部8a和未固化部Sb)的親和性，第二層和第一層可以由相同組成的材料制成。注意，組成物中的各成分的混合比例不需要相同。
然后，如圖2E所示，以例如板狀的板構件10被用于沿從第二層9的上表面向基板 I的方向(圖中箭頭所示的方向)按壓第二層9的上表面的方式使第二層9的上表面平坦化(步驟E)。板構件10可以是由硅或石英制成并且通過磨光而經(jīng)受鏡面拋光的基板。例如，可以使用2 u m以下的厚度分布，并且可以使用Inm以下的表面粗糙度Ra，但是基板并不局限于此。為了改善板構件和樹脂表面之間的脫模性，可以選擇極性彼此不同的材料。可以在板構件或樹脂表面形成防水膜或防油膜。作為按壓方法，板構件被布置在樹脂表面上，然后使用市場上可買到的按壓設備從上方和下方施加壓力，但是按壓方法并不局限于此。對整個基板進行升溫或冷卻有助于樹脂的流動。直至一定壓力的真空抽吸對于確保去除板構件和樹脂之間的空氣是有用的。
第二層9具有比由樹脂制成的固化部8a的流動性高的流動性。因而，第二層9的上表面以與平坦的板構件10的表面的形狀一致的方式被平坦化。進行調(diào)整使得板構件的表面與基板I的表面平行。于是，第二層9的上表面11被形成為與基板I的表面平行。
在上述步驟之后，如圖2F所示，第二層9的上表面11被平坦化。例如，多個能量產(chǎn)生元件2可以形成于8英寸晶片基板I的表面，使得各能量產(chǎn)生元件2和上表面11之間的最大距離和最小距離之差等于或小于I U m。
然后，如圖2G所示，掩模20用于遮蓋作為噴射口的部分。于是，第二層9被曝光以固化曝光部。從而，固化部9a形成于第二層9并且未曝光部作為未固化部9b而殘留。此時，第一層8的未固化的未固化部8b的一部分與第二層9 一起被曝光并且被固化。當?shù)诙?被固化時，根據(jù)第一層8和第二層9的材料，作為流路壁構件的第一層8和第二層9可以被一體化。
然后，如圖2H所示，作為噴射口的開口 5a形成于第一層8和第二層9 (步驟F)。 作為噴射口的開口 5a可以通過從第一層8和第二層9去除未固化部分而形成。模具7經(jīng)由開口 5a被暴露。注意，在步驟F中，通過對第二層9進行干蝕刻，作為噴射口的開口 5a 可以形成于第二層9。
然后，如圖21所示，通過去除模具7形成流路6 (步驟G)。步驟E中的平坦化使多個噴射口 5中的每一個噴射口和基板I的具有各能量產(chǎn)生元件2的表面之間的距離D都相坐寸o
(實施例)
在本實施例中，以噴墨頭作為液體噴射頭的示例來描述液體噴射頭的制造方法。
首先，準備好用于噴墨的能量產(chǎn)生元件以及形成有驅(qū)動器和邏輯回路的由盤狀晶片構成的硅基板I。注意，在本實施例中，流路模具的數(shù)量和芯片單元的數(shù)量是相同的，以共同地制造多個噴墨頭的芯片單元。
然后，在基板I上形成由可光降解的正性抗蝕劑制成的正性抗蝕劑層。注意，形成正性抗蝕劑層的可光降解的正性抗蝕劑是通過將聚甲基異丙烯基酮(由Tokyo Ohka Kogyo Co. ,Ltd.制造的0DUR-1010)調(diào)節(jié)成具有20wt%的樹脂濃度而形成的。然后，通過旋涂法將可光降解的正性抗蝕劑涂布到基板。隨后，在120°C下在熱板上對基板進行預烘焙3分鐘， 隨后，在150°C下在氮置換爐中對基板進行預烘焙30分鐘，以形成膜厚為5 u m的正性抗蝕劑層。然后，借助于由Ushio Inc.制造的Deep-UV對準曝光設備UX-3000 (商品名)，經(jīng)由流路圖案掩模，在18000mJ/cm2的曝光量下，通過Deep-UV光照射使正性抗蝕劑層曝光。隨后，使用非極性溶劑甲基異丁基酮(MIBK)/二甲苯=2/3溶液進行顯影，然后使用二甲苯進行沖洗，以在基板I上形成具有流路6形狀的模具7 (圖2A)。
然后，由光固化性樹脂制成的第一層8形成在墨流路圖案上以覆蓋墨流路圖案 (圖2B)。作為光固化性樹脂，使用具有以下組成的組成物A。
(組成物A)
-EHPE-3150 (商品名，由 Daicel Chemical Industries, Ltd.制造)100 重量份數(shù)(按重量計算)
-HFAB (商品名，由 Central Glass Co. , Ltd.制造)20 重量份數(shù)
-A-187 (商品名，由 Nippon Unicar Comp any Limited 制造)5 重量份數(shù)
-SP170(商品名，由 Adeka Corporation 制造)2 重量份數(shù)
- 二甲苯80重量份數(shù)
該組成物通過旋涂法被涂布到基板I并且在90°C下在熱板上預烘焙3分鐘，以 (在基板上)形成厚度為5 u m的第一層8。
然后，掩模對準器MPA600FA (由Canon Inc.制造)用于經(jīng)由圖案掩模在3000mJ/ cm2的曝光量下進行圖案曝光。然后，在90°C下進行曝光后烘焙(PEB) 180秒，以固化包圍流路模具的部分8a。
然后，組成物A被涂布到基板，以覆蓋基板上的固化部8a和模具7。然后，在90°C 下在熱板上對基板進行預烘焙3分鐘，以形成由光固化性樹脂層形成并且厚度為大約5 u m的第二層9。
然后，板狀的板構件10沿從第二層9的上表面11向基板I的方向被布置于第二層9。然后，由Toshiba Machine Co. ,Ltd.制造的按壓設備(ST-50)用于通過增加溫度和壓力而在真空室中從上方和下方按壓基板。作為板狀的板構件10,使用形成于由Iiyama Precision Glass Co. ,Ltd.制造并且被以高精度磨光的石英基板的表面上的Durasurf (由 Daikin Industries, Ltd.制造)。在平坦化后，對被按壓的板構件10進行脫模。
此外，掩模對準器MPA600FA(由Canon Inc.制造)用于經(jīng)由具有噴墨口圖案的掩模20在3000mJ/cm2的曝光量下對第二層9和第一層8的未固化部8b進行圖案曝光。然后，在90°C下對基板進行烘焙180秒，以固化曝光部分。
然后，使用甲基異丁基酮/ 二甲苯=2/3溶液進行顯影，隨后使用二甲苯進行沖洗，以形成噴墨口 5a。
然后，基板I的底面被蝕刻以形成墨供給口 3。于是，以如下方式對硅基板進行各向異性蝕刻以形成墨供給口 3 :將保護層涂布于整個表面，通過正性抗蝕劑在基板的底面形成縫狀蝕刻掩模，隨后將基板浸在80°C的四甲基氫氧化銨水溶液中。
然后，在保護層被去除后，使用由Ushio Inc.制造的Deep-UV對準曝光設備 UX-3000 (商品名)在7000mJ/cm2的曝光量下對整個表面進行曝光，以溶解形成墨流路圖案的模具7。然后，基板被浸潰到乳酸甲酯中，并且施加超聲波以去除墨流路圖案。然后，基板被切割用于各芯片單元以獲得噴墨頭。
通過上述方法形成的噴墨頭被成形為使得對于各噴嘴而言，基板I的具有各能量產(chǎn)生元件2的表面和噴射口 5之間的距離D是相等的。噴墨頭被電氣布線并且被安裝于打印機。然后，對噴射和記錄進行評價，發(fā)現(xiàn)觀察到穩(wěn)定的噴射液滴量和高品質(zhì)的打印。
(比較例)
比較例與實施例的不同之處在于光固化性樹脂不涂布到第一層8并且板狀的板構件不被按壓。下面將說明比較例。
與實施例一樣，光固化性樹脂作為第一層8形成在模具7上以覆蓋模具7。隨后， 經(jīng)由噴墨口圖案掩模，在3000mJ/cm2的曝光量下，對第一層8進行圖案曝光，以固化曝光部分。然后，去除未固化部分以形成噴墨口 5a。隨后，以與實施例的步驟相同的步驟形成噴墨頭。通過上述方法形成的噴射頭被成形為使得基板I的具有各能量產(chǎn)生元件2的表面和噴射口 5之間的距離D根據(jù)各噴嘴而改變。噴墨頭被安裝于打印機。然后，對噴射和記錄進行評價，發(fā)現(xiàn)噴射本身沒有問題，但是所獲得的圖像清晰度低于實施例的圖像清晰度，這被認為是由噴射量的變化而引起的。
本發(fā)明可以以良好產(chǎn)量制造高可靠性的液體噴射頭，該液體噴射頭進一步減少了噴射液滴的液量的變化，能夠以穩(wěn)定的方式重復噴射相等液量的液滴，并且具有以高精度與噴射口連通的流路。
雖然已經(jīng)參照示例性實施方式說明了本發(fā)明，但是應該理解，本發(fā)明不限于所公開的示例性實施方式。所附權利要求書的范圍應符合最寬泛的解釋，以包含所有這些變型、 等同結構和功能。
權利要求
1.一種液體噴射頭的制造方法，所述液體噴射頭包括用于噴射液體的噴射口 ；和流路壁構件，該流路壁構件構成與所述噴射口連通的流路的壁，所述液體噴射頭的制造方法順次包括步驟A，準備好具有流路模具的基板；步驟B，以覆蓋所述流路模具的方式配置作為所述流路壁構件的第一層；步驟C，固化所述第一層的作為流路的側壁的部分；步驟D，以覆蓋所述第一層的周化部分和所述流路模具的方式配置第二層；步驟E，通過朝向基板側按壓所述第二層而使所述第二層平坦化；步驟F，在所述第一層和所述第二層配置所述噴射口 ；和步驟G，通過去除所述流路模具而形成所述流路。
2.根據(jù)權利要求I所述的液體噴射頭的制造方法，其特征在于，在所述步驟C之后并且在所述步驟D之前，從所述第一層去除所述第一層的在所述步驟C中沒有被固化的部分。
3.根據(jù)權利要求I所述的液體噴射頭的制造方法，其特征在于，在所述步驟E之后并且在所述步驟F之前，通過共同地固化所述第一層的在所述步驟C中沒有被固化的部分的一部分和所述第二層的一部分、然后通過去除未固化部分而形成所述噴射口。
全文摘要
提供一種液體噴射頭的制造方法，其順次包括步驟A，準備好具有流路模具的基板；步驟B，以覆蓋流路模具的方式配置作為流路壁構件的第一層；步驟C，固化第一層的作為流路的側壁的部分；步驟D，以覆蓋第一層的固化部分和流路模具的方式配置第二層；步驟E，通過朝向基板側按壓第二層而使第二層平坦化；步驟F，在第一層和第二層中配置噴射口；和步驟G，通過去除流路模具而形成流路。
文檔編號B41J2/16GK102529381SQ201110381820
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權日2010年11月24日
發(fā)明者岡野明彥, 富永康亮 申請人:佳能株式會社