專利名稱：液體噴出頭的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噴出液體用的液體噴出頭的制造方法，尤其涉及一種噴出諸如墨等記錄液體的滴用的噴墨記錄頭。
背景技術(shù)：
除了其他的噴墨打印系統(tǒng)之外，還存在被稱為“側(cè)射(sideshooter)型打印頭”的系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，與噴出能量產(chǎn)生元件所形成于的基板垂直地噴出墨液滴。因?yàn)閭?cè)射型打印頭能夠通過(guò)縮短噴出能量產(chǎn)生元件與孔之間的距離而利用小液滴進(jìn)行打印，所以這些年來(lái)側(cè)射型打印頭已經(jīng)迅速地變得流行。另外，近年來(lái)，隨著高分辨率和高圖像品質(zhì)的記錄技術(shù)的發(fā)展，要求噴出能量產(chǎn)生元件與孔平面之間的距離更加精確。日本特開平11-138817號(hào)公報(bào)公開了如圖5A和圖5B所示的，通過(guò)在布置覆蓋層時(shí)以圍繞墨流路的模型圖案(mold pattern)lll的方式將基部105設(shè)置于基板101來(lái)制造具有優(yōu)異的孔平面平坦性的噴墨記錄頭。然而，對(duì)更高速打印的要求導(dǎo)致噴嘴數(shù)量的增加以及墨流路的長(zhǎng)度的增大，因而墨流路在芯片(chip)中所占的面積趨向于變大。當(dāng)墨流路的面積較大時(shí)，構(gòu)成噴嘴的覆蓋層的可涂布性能變低，并且噴出能量產(chǎn)生元件與孔平面之間的距離可能變化，使得孔平面的平坦性可能降低。如果日本特開平11-138817號(hào)公報(bào)所描述的方法用作上述問(wèn)題用的解決辦法，則如圖6A所示，通過(guò)加寬基部105并且縮短墨流路的模型圖案111與基部105之間的距離能夠提高孔平面的平坦性。然而，如圖6B和圖6C所示，該方法在墨流路的側(cè)面設(shè)置了屋檐(eaves)結(jié)構(gòu)，因而可能損壞孔板112。因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有優(yōu)異的孔平面平坦性以及高的孔板強(qiáng)度的打印頭的制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種液體噴出頭的制造方法，一種液體噴出頭的制造方法，所述液體噴出頭包括:孔板，其具有噴出液體用的噴出孔和與所述噴出孔連通的液體流路；以及基板，其具有用于產(chǎn)生噴出液體用的能量的噴出能量產(chǎn)生元件，所述制造方法包括如下步驟:
(I)在所述基板上形成所述液體流路的模型圖案以及圍繞所述模型圖案的基部圖案，(2)布置覆蓋層以覆蓋所述模型圖案和所述基部圖案，(3)在所述覆蓋層中至少形成所述噴出孔，以形成所述孔板，以及(4)移除所述模型圖案以及所述基部圖案，其中，以如下的形狀形成所述基部圖案:使所述孔板包括:側(cè)壁部，其構(gòu)成所述液體流路的側(cè)壁；以及多個(gè)支撐結(jié)構(gòu)，其布置在所述基板上的位于所述側(cè)壁部的周邊區(qū)域的位置并且支撐構(gòu)成所述孔板的上壁的上表面部。本發(fā)明能夠提供一種具有優(yōu)異的孔平面平坦性以及高的孔板強(qiáng)度的液體噴出頭的制造方法。因此，能夠提供具有優(yōu)異的噴出精確性和優(yōu)異的耐久性的液體噴出頭。從以下參照附圖對(duì)示例性實(shí)施方式的描述，本發(fā)明的其他特征將變得明顯。


圖1A、圖1B、圖1C、圖1D和圖1E是用于圖示根據(jù)示例性實(shí)施方式的液體噴出頭的制造方法的示例的示意性截面步驟圖。圖2A、圖2B、圖2C、圖2D和圖2E是用于圖示根據(jù)示例性實(shí)施方式的液體噴出頭的制造方法的示例的示意性截面步驟圖。圖3A1、圖3A2、圖3B1、圖3B2、圖3C1和圖3C2是示出在與圖1D所示的步驟相對(duì)應(yīng)的步驟中基部圖案和支撐結(jié)構(gòu)的布局的示例的示意圖。圖4A1、圖4A2、圖4B1和圖4B2是用于圖示根據(jù)示例性實(shí)施方式的噴墨記錄頭的平坦性的示意圖。圖5A和圖5B用于圖不根據(jù)傳統(tǒng)方法的基部的不意圖。圖6A、圖6B和圖6C是用于圖示根據(jù)傳統(tǒng)方法的液體噴出頭的問(wèn)題的示意性截面圖。圖7A和圖7B是示出根據(jù)示例性實(shí)施方式的液體噴出頭的示例的示意性截面圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。下文中，將采用噴墨記錄頭作為適用例來(lái)描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明的適用范圍不限于該示例，本發(fā)明還可以適用于例如生物芯片的制造以及印刷電子電路用的液體噴出頭。除了噴墨記錄頭之外，液體噴出頭還可以包括例如制造彩色濾光片(color filter)用的頭。下文中，將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。圖7A和圖7B是示出根據(jù)示例性實(shí)施方式的噴墨記錄頭的構(gòu)造的示例的示意性截面圖。該噴墨記錄頭(液體噴出頭)包括基板1，通過(guò)以預(yù)定節(jié)距并排排列兩列諸如發(fā)熱電阻元件等噴出能量產(chǎn)生元件2來(lái)形成基板I?；蹇梢允抢绻杌??；錓中具有形成在兩列噴出能量產(chǎn)生元件2之間的墨供給口(液體供給口)9。在基板I上，由覆蓋層形成孔板12?？装?2被構(gòu)造成具有噴出孔7和墨流路(液體流路)4，噴出孔7在與各噴出能量產(chǎn)生元件2對(duì)應(yīng)的位置處開口，墨流路4使各墨噴出孔7與墨供給口 9連通。另外，孔板12包括:上表面部12c，其構(gòu)成孔板的上壁；側(cè)壁部12a，其構(gòu)成墨流路4的側(cè)壁；以及多個(gè)支撐結(jié)構(gòu)12b，其布置在基板I上的位于側(cè)壁部12a的周邊區(qū)域的位置并且支撐上表面部12c。各支撐結(jié)構(gòu)12b可以例如是柱狀或壁狀。另外，在圖7A和圖7B中，部分10 (包括IOa和IOb)是基部圖案已經(jīng)被移除的基部圖案移除部。其中的部分IOb是最外周的基部圖案移除部。在圖7A中，設(shè)置與該最外周的基部圖案移除部連通的貫通孔8。從貫通孔8移除基部圖案。圖7B所示的孔板中并未設(shè)置有貫通孔8，但是可以以基部圖案在覆蓋層的側(cè)面暴露的方式形成貫通孔，隨后熔融基部圖案并從孔板的側(cè)面移除基部圖案。
示例件實(shí)施方式I下面將描述根據(jù)示例性實(shí)施方式的制造方法。根據(jù)圖1A至圖1E所示的步驟來(lái)制造圖7A所示的噴墨記錄頭。首先，如圖1A所示，例如，在基板I的形成有噴出能量產(chǎn)生元件2的面(第一面)布置可溶性樹脂3?？扇苄詷渲梢园?、但不特別限于例如聚甲基異丙烯甲酮(polymethylisopropenyl ketone)(市售可得，來(lái)自于 T0KY00HKA K0GY0 C0.，LTD.，名為 0DUR-1010)。配置方法可以包括、但不特別限于例如旋涂法。接著，如圖1B所示，利用光刻法技術(shù)使可溶性樹脂3圖案化，以形成如下圖案:作為墨流路用的模型材料的模型圖案11以及用作基部的基部圖案5(包括圖1A至圖1E中的5a和5b)。形成基部圖案5能夠允許在后續(xù)步驟中以較好的平坦性布置覆蓋層，從而改進(jìn)孔平面的平坦性。現(xiàn)在，將描述基部圖案的形狀。以如下的形狀形成基部圖案:所獲得的孔板具有:側(cè)壁部，其構(gòu)成墨流路的側(cè)壁；以及多個(gè)支撐結(jié)構(gòu)，其布置在基板上的位于側(cè)壁部的周邊區(qū)域的位置并且支撐構(gòu)成孔板的上壁的上表面部。以圍繞模型圖案的形狀形成基部圖案能夠允許基部被設(shè)置在模型圖案周圍的周邊寬范圍內(nèi)并且靠近模型圖案。也就是，當(dāng)以所獲得的孔板具有支撐結(jié)構(gòu)的方式形成基部圖案時(shí)，即使大面積地形成基部圖案，也能夠確保移除基部圖案之后所獲得的孔板的強(qiáng)度。因此，基部圖案能夠被大面積地設(shè)置并且能夠靠近墨流路的模型圖案。因此，本發(fā)明能夠提供具有較好的平坦性的孔平面以及具有優(yōu)異的耐久性的噴墨記錄頭。基部圖案的形狀可以包括例如網(wǎng)格形狀。網(wǎng)格形狀可以是例如格子形狀。具有格子形狀的基部圖案可以包括例如圖3A 1、圖3B1和圖3C1所不的布局不例。應(yīng)注意的是，圖3A2、圖3B2和圖3C2相應(yīng)地是沿著圖3A1中的3A2-3A2線、圖3B1中的3B2-3B2線以及圖3C1中的3C2-3C2線截取的示意性截面圖。如圖3A1、圖3A2、圖3B1、圖3B2、圖3C1和圖3C2所示，通過(guò)布置在基部圖案和模型圖案之間的覆蓋層來(lái)形成側(cè)壁部。另外，布置在基部圖案的微細(xì)圖案內(nèi)的覆蓋層形成支撐結(jié)構(gòu)。在圖3A1中，基部圖案5被布置成圍繞墨流路的模型圖案11并且具有格子形狀。圖3A1所示的基部圖案至少在模型圖案的兩側(cè)具有格子形狀。如果形成圖3A1所示的基部圖案，則所獲得的孔板的支撐結(jié)構(gòu)為柱狀。格子的一側(cè)的長(zhǎng)度可以在IOym和80 μ m之間。另外，墨流路的模型圖案的側(cè)面和基部圖案的與墨流路的模型圖案的側(cè)面相對(duì)的側(cè)面之間的距離優(yōu)選在從3 μ m至80 μ m的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在從10 μ m至40 μ m的范圍內(nèi)。被設(shè)定成等于或大于3 μ m的該距離能夠維持與基板的附著性。另外，被設(shè)定成等于或小于80 μ m的該距離能夠允許孔板更加平坦。另外，如果如圖3B1或圖3C1所示地那樣形成基部圖案，則可以以壁狀獲得孔板的支撐結(jié)構(gòu)。應(yīng)注意，基部圖案5優(yōu)選地全面圍繞模型圖案11，但是可以存在圖3A1所示的斷開部。此外，基部圖案5優(yōu)選地沿四個(gè)方向全面圍繞墨流路的模型圖案11，但是可以以僅沿兩個(gè)方向?qū)⒛Ｐ蛨D案11夾在中間的方式圍繞。另外，優(yōu)選地，考慮在后面的步驟中溶解和移除基部圖案而選擇形狀。例如，如圖3A1、圖3B1和圖3C1所示，基部圖案5形成為使得內(nèi)基部圖案部5a與外基部圖案部5b連通。由于在后面的步驟中從覆蓋層移除基部圖案，所以貫通孔能夠形成為與外基部圖案部5b連通。此外，可替代地，基部圖案可以形成為使得外基部圖案部5b在芯片的側(cè)面暴露，隨后在后面的步驟中能夠從芯片的側(cè)面移除基部圖案。模型圖案和基部圖案優(yōu)選地具有相同的材料。另外，優(yōu)選地利用相同的材料使模型圖案和基部圖案同時(shí)圖案化。然后，如圖1C所不,利用樹脂等使覆蓋層6形成在|旲型圖案11和基部圖案5上。配置方法可以包括、但是不特別限于例如旋涂法。形成覆蓋層用的樹脂可以包括但不特別限于例如負(fù)型感光性樹脂。覆蓋層中的樹脂的固體含量濃度為例如在40質(zhì)量％和60質(zhì)量％之間，更特別地，為大約50質(zhì)量％。接著，如圖1D所示，在覆蓋層中，形成墨噴出孔7和貫通孔8以提供孔板12。例如通過(guò)紫外光、深紫外光等的平版曝光(Iithographicexposure)能夠形成墨噴出孔7和貫通孔8。例如，如果負(fù)型感光性樹脂用作覆蓋層用樹脂，則在除了形成墨噴出孔7和貫通孔8的位置之外的位置處進(jìn)行曝光處理，并且進(jìn)行顯影處理。貫通孔8能夠以遠(yuǎn)離墨噴出孔7從ΙΟΟμπι至200μπι的范圍內(nèi)的距離形成，以控制在形成頭時(shí)貫通孔8成為墨保持部(inkretention)的可能性。如果貫通孔8變成墨保持部，則可能存在以下的可能性:在噴出時(shí)噴出方向被改變，或者未實(shí)現(xiàn)期望大小的液滴。圖3A1是與圖1D所示的步驟相對(duì)應(yīng)的示意性俯視圖。貫通孔8可以形成為、但不特別限于與形成在外周的基部圖案部5b連通。例如，如圖3A1所示，貫通孔8可以形成為與形成在外周的基部圖案部5b連通。應(yīng)注意的是，在圖3A1中，通過(guò)由兩條虛線所圍繞的部分示出形成有貫通孔的位置。在圖1A至圖1E中，基部圖案的位于外周的基部圖案部由附圖標(biāo)記“5b”示出，并且基部圖案的內(nèi)基部圖案部由附圖標(biāo)記“5a”示出。樹脂進(jìn)入基部圖案，由此形成支撐結(jié)構(gòu)。在圖3A1至圖3C2中，包括外基部圖案部5b和內(nèi)基部圖案部5a的基部圖案5以格子圖案排列。由基部圖案形成的支撐結(jié)構(gòu)例如呈圖3A1和圖3A2所示的柱結(jié)構(gòu)，或者呈圖3B1和圖3B2或圖3C1和圖3C2所示的壁結(jié)構(gòu)，但是支撐結(jié)構(gòu)不限于此。柱結(jié)構(gòu)可以包括、但不限于例如圓柱結(jié)構(gòu)、橢圓柱結(jié)構(gòu)或多角柱結(jié)構(gòu)。壁結(jié)構(gòu)可以包括、但不限于例如矩形。接著，如圖1E所示，從背側(cè)(第二面)蝕刻基板1，以在基板I中形成墨供給口(液體供給口)9。例如通過(guò)化學(xué)蝕刻基板能夠形成墨供給口 9。例如，當(dāng)基板I是硅基板時(shí)，可以通過(guò)利用諸如K0H、Na0H或TMAH等強(qiáng)堿溶液的各向異性蝕刻來(lái)形成墨供給口 9。作為更加特別的示例，可以利用TMAH溶液通過(guò)蝕刻晶向?yàn)椤?00〉的硅基板來(lái)形成墨供給口 9。另外，墨流路的模型圖案11以及基部圖案5被移除。從墨噴出孔7和墨供給口 9溶解并移除模型圖案11，并且從貫通孔8溶解并移除基部圖案5。由此，形成墨流路4 (包括在噴出能量產(chǎn)生元件2上方的產(chǎn)生氣泡的液室)。作為基部圖案已經(jīng)被移除的部分的基部圖案移除部變成空的，并且在圖1E中，部分IOa是曾經(jīng)存在內(nèi)基部圖案部5a的部分，部分IOb是曾經(jīng)存在外基部圖案部5b的部分。另外，如上所示，孔板被構(gòu)造成包括:側(cè)壁部12a，其構(gòu)成墨流路的側(cè)壁；以及支撐部，其具有支撐結(jié)構(gòu)，該支撐結(jié)構(gòu)布置在基板I上的位于側(cè)壁部12a的周邊區(qū)域的位置并且支撐上表面部12c。用于移除由可溶性樹脂形成的模型圖案和基部圖案的方法可以包括例如如下的方法:在該方法中，利用深紫外光進(jìn)行全表面曝光，并隨后進(jìn)行顯影處理。另外，在顯影處理時(shí)，根據(jù)需要可以使用超聲波。接著，通過(guò)劃片機(jī)將根據(jù)上述步驟而形成有孔板的基板逐個(gè)分離并切斷成各噴墨記錄頭。然后，噴墨記錄頭設(shè)置有電氣接點(diǎn)(joint)，以驅(qū)動(dòng)噴出能量產(chǎn)生元件2，隨后，墨供給用的芯片容器構(gòu)件(chip tank member)連接到噴墨記錄頭,從而完成噴墨記錄頭。根據(jù)本發(fā)明，如上所示，被圖案化成圍繞墨流路的模型圖案的基部能夠具有較大的安裝面積。因此，由于如圖4A1和圖4A2所示孔板能夠趨于更加平坦，所以能夠精確地實(shí)現(xiàn)噴出能量產(chǎn)生元件2和孔平面之間的距離。結(jié)果，該構(gòu)造能夠適用于高速高圖像品質(zhì)的應(yīng)用，并且能夠進(jìn)行更穩(wěn)定的噴出。更特別地，如圖4A1和圖4A2所示，基部圖案形成為使得孔板具有支撐結(jié)構(gòu)，從而能夠允許布置基部圖案的面積更寬以及墨流路的模型圖案與基部圖案之間的距離更短。因此，能夠獲得包括如下的孔平面的噴墨記錄頭:該孔平面比通過(guò)利用圖4B1和圖4B2所示的傳統(tǒng)基部的方法所形成的噴墨記錄頭的孔平面平坦。另外，因?yàn)槭沟猛ㄟ^(guò)加熱發(fā)熱電阻元件所產(chǎn)生的氣泡與外界空氣連通，所以對(duì)于一種能夠噴出極小的墨液滴的打印頭而言，本發(fā)明能夠良好地工作。這是因?yàn)?，該類型的打印頭需要以高精度控制孔平面的高度(噴出能量產(chǎn)生元件2和孔平面之間的距離)以噴出約I微微升程度的極小墨滴。示例件實(shí)施方式2另外，如示例性實(shí)施方式I中所描述的那樣，如圖2A至圖2E所示，基部圖案5還可以形成為在孔板的側(cè)面暴露，并且在后面的步驟中從孔板的側(cè)面移除基部圖案5。因而，無(wú)須設(shè)置貫通孔。如圖2D所示，當(dāng)形成孔板時(shí)，需要基部圖案5的至少一部分形成為在孔板的側(cè)面暴露。另外，基部圖案可以在孔板的側(cè)面全周暴露。此外，因?yàn)楫?dāng)通過(guò)該示例性實(shí)施方式所獲得的噴墨記錄頭接合到芯片容器構(gòu)件時(shí)，密封劑滲透入由基部5 (基部圖案移除部)所形成的空間中，所以該噴墨記錄頭能夠防止密封劑堆積于孔平面。應(yīng)注意的是，雖然用于描述的附示了如下的形態(tài):孔板具有由彼此空間連通的墨噴出孔和墨流路形成的一個(gè)噴嘴列，但是，本發(fā)明不限于此，并且本發(fā)明還能夠適用于具有多個(gè)噴嘴列的形態(tài)。雖然已經(jīng)參考示例性實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但是應(yīng)理解，本發(fā)明不局限于所公開的示例性實(shí)施方式。所附權(quán)利要求書的范圍應(yīng)符合最寬泛的闡釋，以涵蓋全部這樣的變型、等同結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種液體噴出頭的制造方法，所述液體噴出頭包括:孔板，其具有噴出液體用的噴出孔和與所述噴出孔連通的液體流路；以及基板，其具有用于產(chǎn)生噴出液體用的能量的噴出能量產(chǎn)生元件，所述制造方法包括如下步驟: (1)在所述基板上形成所述液體流路的模型圖案以及圍繞所述模型圖案的基部圖案， (2)布置覆蓋層以覆蓋所述模型圖案和所述基部圖案， (3)在所述覆蓋層中至少形成所述噴出孔，以形成所述孔板，以及 (4)移除所述模型圖案以及所述基部圖案， 其中，以如下的形狀形成所述基部圖案: 使所述孔板包括:側(cè)壁部，其構(gòu)成所述液體流路的側(cè)壁； 以及多個(gè)支撐結(jié)構(gòu)，其布置在所述基板上的位于所述側(cè)壁部的周邊區(qū)域的位置并且支撐構(gòu)成所述孔板的上壁的上表面部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體噴出頭的制造方法，其中， 所述側(cè)壁部由布置在所述基部圖案和所述模型圖案之間的所述覆蓋層形成，并且 所述支撐結(jié)構(gòu)由布置在所述基部圖案內(nèi)的所述覆蓋層形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體噴出頭的制造方法，其中，所述支撐結(jié)構(gòu)呈連接到所述基板和所述上表面部的柱狀或壁狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體噴出頭的制造方法，其中，所述基部圖案具有網(wǎng)格形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液體噴出頭的制造方法，其中，所述網(wǎng)格形狀是格子形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體噴出頭的制造方法，其中， 在步驟(3)中，在所述覆蓋層中同時(shí)形成所述噴出孔和與所述基部圖案連通的貫通孔，并且 在步驟(4)中，從所述貫通孔移除所述基部圖案。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體噴出頭的制造方法，其中， 在步驟(I)中，所述基部圖案形成為使得所述基部圖案的一部分在所述孔板的側(cè)面暴露，并且 在步驟(4)中，從所述孔板的所述側(cè)面移除所述基部圖案。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體噴出頭的制造方法，其中，所述支撐結(jié)構(gòu)具有與所述模型圖案的高度相同的高度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體噴出頭的制造方法，其中，所述模型圖案和所述基部圖案由相同的材料制成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種液體噴出頭的制造方法，該方法包括(1)在基板上形成液體流路的模型圖案以及圍繞模型圖案的基部圖案，(2)布置覆蓋層以覆蓋模型圖案和基部圖案，(3)在覆蓋層中至少形成噴出孔，以形成孔板，以及(4)移除模型圖案以及基部圖案，其中，以如下的形狀形成基部圖案孔板形成為具有側(cè)壁部，其構(gòu)成液體流路的側(cè)壁；以及多個(gè)支撐結(jié)構(gòu)，其布置在基板上的位于側(cè)壁部的周邊區(qū)域的位置并且支撐構(gòu)成孔板的上壁的上表面部。
文檔編號(hào)B41J2/16GK103085480SQ2012104198
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月1日
發(fā)明者淺井和宏, 本田哲朗 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社