CN102770273B - 制造液体排出头的方法 - Google Patents
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Abstract
一种制造液体排出头的方法,所述液体排出头具有与用于排出液体的排出口相连通的流路,该方法按下述顺序包括:准备基板,该基板具有作为平坦层的平坦地设置的第一层;由第一层形成流路的图案以及构件(A),该图案用于形成流路,构件(A)与图案之间隔着间隙设置于图案的外侧;设置第二层,该第二层填充间隙并覆盖图案和构件(A);在图案上方由第二层形成用于形成排出口的构件(B);去除构件(A),至少在基板上设置保持与构件(B)密切接触的第三层;以及去除图案以形成流路。
Description
技术领域
本发明涉及制造用于排出液体的液体排出头的方法。
背景技术
液体排出头的典型实施例是适用于如下的喷墨记录***的喷墨记录头:在该喷墨记录***中,通过将墨排出至记录介质来实现记录。一般地,喷墨记录头配备有墨流路、设置于流路的一部分的排出能量产生部以及利用能量产生部产生的能量来排出墨的微小排出口。
美国专利No.6,145,965论述了用于制造适用于喷墨记录头的液体排出头的方法。在该方法中,流路图案通过感光材料形成于具有多个排出能量产生部的基板上,并且在流路图案周围形成周边部图案材料。涂覆树脂层被设置于流路图案上以构成形成流路壁的流路壁构件。流路图案的角部的涂覆性能通过设置周边部图案材料而被改进。并且,在与每个排出能量产生部相对的位置,形成构成多个排出口的开口,然后去除图案,由此形成构成流路的空间。近年来,对记录设备提出了更高水平的图像品质和提高记录速度的需求,因此需要高密度地配置多个排出口以及与排出口相连通的流路,并且需要被排出的液滴的体积更均一。因此,为了使多个排出能量产生部和相对应的排出口之间的距离更均一,需要使形成有排出口的开口的排出口表面平坦化。
在通过利用美国专利No.6,145,965的方法使得排出能量产生部和排出口之间的距离均一的情形下,通过减小流路图案和周边部图案材料之间的距离,有可能使得涂覆树脂层的上表面更平坦。但是在这种情形下,由于减小了周边部图案材料和流路图案之间的距离,所以在该部分所形成的流路壁可能变薄,使得流路壁的机械强度可能变弱。此外,流路壁和基板之间的接触面积可能变小,使得结合强度变弱。在此情形下,液体排出头的可靠性可能劣化。
在液体排出口和液体流路被高密度配置的情形下,将流路彼此分割的壁首先必须相当地薄,因此必须更加注意防止流路壁的总体强度的降低。
引用文件列表
专利文献
专利文献1:美国专利No.6,145,965
发明内容
本发明旨在如下一种制造方法,该制造方法有助于兼顾提升排出口表面的平坦性和保持流路壁的必要的机械强度,并且该制造方法能够制造高可靠性的液体排出头,该液体排除头能够稳定地以高的排出率重复地排出体积均一的液滴。
根据本发明,能够高产量地制造出具有高可靠性的液体排出头,该液体排出头进一步减小排出液滴的体积变化,该液体排出头可以稳定地重复排出体积均一的液滴,且该液体排出头配备有具备足够机械强度的流路壁。
根据本发明的方面,一种制造液体排出头的方法,所述液体排出头具有与用于排出液体的排出口相连通的流路,所述制造液体排出头的方法按下述顺序包括:准备基板,所述基板具有平坦地设置的第一层;由所述第一层形成流路的图案以及构件(A)(即第一构件),所述图案用于形成所述流路,所述构件(A)与所述图案之间隔着间隙设置于所述图案的外侧;设置第二层,该第二层填充所述间隙并覆盖所述图案和所述构件(A);在所述图案上方由所述第二层形成用于形成所述排出口的构件(B)(即第二构件);去除所述构件(A)并且至少在所述基板上设置保持与所述构件(B)密切接触的第三层;以及去除所述图案以形成所述流路。
从以下参照附图对示例性实施方式的详细描述,本发明的其他特征和方面将变得明显。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的示例性实施方式、特征和方面,并且与说明书一起,用于说明本发明的原理。
【图1】图1是通过根据本发明的制造液体排出头的方法获得的液体排出头的示例性实施例的示意性立体图。
【图2】图2A到图2J是示出根据本发明的示例性实施例的制造液体排出头的方法的示意性截面图。
【图3】图3A到图3E是示出根据本发明的示例性实施例的制造液体排出头的方法中的每个步骤如何进行的示意性截面图。
【图4】图4是示出根据本发明的示例性实施例的制造液体排出头的方法中的步骤如何进行的示意性截面图。
【图5】图5A和图5B是示出根据本发明的示例性实施例的制造液体排出头的方法中的步骤如何进行的示意图。
【图6】图6A到图6F是示出根据比较例的制造液体排出头的方法的示意性截面图。
【图7】图7A到图7C是示出根据本发明的示例性实施例的制造液体排出头的方法中的每个步骤如何进行的示意性截面图。
【图8】图8A和图8B是示出根据本发明的示例性实施例的制造液体排出头的方法中的每个步骤如何进行的示意性截面图。
【图9】图9A到图9F是示出根据本发明的示例性实施例的制造液体排出头的方法中的每个步骤如何进行的示意性截面图。
【图10】图10A到图10E是示出根据本发明的示例性实施例的制造液体排出头的方法中的每个步骤如何进行的示意性截面图。
具体实施方式
以下将参照附图详细描述本发明的各种示例性实施方式、特征以及方面。
由本发明获得的液体排出头可以被安装于例如打印机、复印机、传真设备以及具有打印机单元的文字处理机,进一步地,还可以安装于组合有各种处理设备的工业用记录设备。例如,上述液体排出头可以被用于制备生物芯片、印刷电路、以喷雾形式排出化学制品的设备等。
图1是根据本发明的液体排出头的实施例的示意性立体图。
图1示出的本发明的液体排出头具有基板1,在基板1中以预定的节距(pitch)形成能量产生元件2,能量产生元件2产生用以排出例如墨等液体的能量。在基板1中,用于供给液体的供给口3被设置于两排能量产生元件2之间。在基板1上,形成有在能量产生元件2上方开口的排出口5、以及使供给口3与排出口5连通的独立液体流路6。
形成使供给口3与排出口5连通的独立液体流路6的壁的流路壁构件4与设置有排出口5的排出口构件一体地形成。
接下来,将参照图2A到图2J对根据本发明的制造液体排出头的方法的典型实施例进行说明。图2A到图2J是通过本发明的第一示例性实施方式制造的液体排出头的沿着包含图1中的线A-A’并与基板1垂直的面截取的示意性截面图,上述各截面图示出了各个步骤中的截面。
如图2A所示,第一层7平坦地设置于基板1上,其中基板1的表面具有产生用于排出液体的能量的能量产生元件2。首先,准备这一状态下的基板1(步骤A)。尽管在以下说明中阐释的是单个液体排出头单元,但是也能够在使用6英寸至12英寸的晶片作为基板1的单个晶片上设置多个液体排出头单元,最终通过切割工序将上述晶片分割以获得单个液体排出头。
第一层7由例如正型(positive type)感光树脂材料等树脂材料形成,并通过涂布或以层叠在基板1上的膜的形式设置于基板1上。第一层随后从基板1去除,因此第一层可以是可溶解的以允许其被容易地去除。特别地,采用甲基丙烯酸和甲基丙烯酸酯的共聚物或聚甲基异丙烯基酮是有用的。其原因是上述化合物可以容易地被溶剂去除;此外,由于上述化合物的组成简单,因此它的成分对第二层10的影响很小。
接下来,如图2B所示,由第一层7形成液体流路图案8和在液体流路图案8外侧的构件(A)9,液体流路图案8和构件(A)9之间具有间隙且它们的上表面彼此齐平(步骤B)。通过去除第一层7的一部分,图案8形成于能量产生元件2上,且构件(A)9形成于图案8的外侧,同时图案8的上表面和构件(A)9的上表面彼此齐平。在正型感光树脂被用于第一层7的情形下,能够对第一层7进行曝光和显影从而去除第一层7的一部分。也能够对第一层7进行干法蚀刻。
图5A和图5B是在图2B所示的状态下设置于基板的图案8和构件(A)9的从上方观察的示意图。如图5A所示,构件(A)9设置于图案8的外侧以环绕图案8。在图5A中,构件(A)9的轮廓9a对应于一个液体排出头的单位区域。图案8和构件(A)9之间的间隙30在基本平行于基板表面的方向上的长度L可以优选地为40微米以下,从而随后第二层10可以平坦地涂布于图案8和构件(A)9上。基于相同的观点,在与基板1的平面基本平行的方向上,优选构件(A)9的面积可以比图案8的面积大;构件(A)9的面积可以优选地不小于图案的面积的三倍。如图5B所示,在多个液体排出头单元被一起设置的情形下,构件(A)9设置于图案8a和图案8b之间,图案8a和图案8b分别对应于一个液体排出头单元。此时,构件(A)9被设置为横跨液体排出头的单元之间的边界100a(虚线)。边界100a可以是通过在基板上实际设置凸起和凹部形成的直线,或者可以是假想线;通过沿边界100a切割基板,能够提取一个液体排出头单元。
接下来,如图2C所示,设置第二层10以覆盖图案8和构件(A)9(步骤C)。设置第二层10的方法的示例包括旋涂、淋涂(curtain coating)和层叠。优选地,第二层10由负型感光树脂组合物形成,该负型感光树脂组合物包括具有聚合性基团(例如环氧基、氧杂环丁烷基、或乙烯基)的树脂和对应于该树脂的聚合引发剂。这是因为包括上述官能团的树脂显示出高聚合反应性,从而可以获得用于形成排出口的高机械强度的构件(B)。
第一层7的厚度和第二层10的厚度可以被适当设置。当形成用于排出大约几皮升的微小液滴的排出口和与排出口对应的液体流路时,第一层7优选地可以形成为3微米以上且15微米以下的厚度,第二层10优选地可以从图案8的上表面形成为3微米以上且10微米以下的厚度。
间隙30被形成为很小,所以第二层10被平坦地设置于图案8的上表面和构件(A)9的上表面。此时,第二层10进入间隙30,且该部分构成流路壁构件4的一部分。
接下来,在第二层10形成用于形成排出口的构件(B)(步骤D)。用于形成排出口的构件(B)设置有构成排出口的通孔;优选地,可以通过下文所描述的光刻法来精细地并且高定位精度地设置通孔。
首先,如图2D所示,对第二层10进行图案曝光。经由掩模201对第二层10进行曝光,并固化曝光部21。必要时可以进行加热,从而促进固化。接下来,如图2E所示,对第二层10进行显影以去除层10的未曝光部分,从而形成排出口形成构件(B)11。此时,部分地构成排出口的孔22也同时形成。孔22可以形成于与能量产生元件2的能量产生表面相对的位置;但是,孔22的位置并不局限于此。这样,通过适当地设置图案8和构件(A)9之间的距离,第二层10平坦地形成于构件(A)9上;当第二层10处于平坦状态时,能够由第二层10得到厚度基本不变的构件(B)11。还能够在通过去除层10的未曝光部分而形成构件(B)11之后,利用用于形成排出口的掩模通过干法蚀刻等来形成孔22。此外,在完成步骤D之后,构件(B)11的平坦性得以保持,从而所获得的孔22的(在构件(B)的厚度方向上的)长度在基板内保持均一。
当防液材料被赋予至第二层10的表面时,构件(B)11的上表面(也就是,构件(B)的与基板1所在侧相反的一侧的表面)起到防液表面的作用,从而例如墨等液体()不附着于构件(B)11的上表面,这一点是有利的。当待排出的液体是包含颜料和染料的墨时,被赋予的使水的前进接触角成为80度或更大的防液性是足够的。由于90度或更大的前进接触角有助于进一步抑制液体到构件(B)11的附着,所以90度或更大的前进接触角可能是有益的。
接下来,如图2F所示,构件(A)9被去除(步骤E)。例如通过使构件(A)9在液体中溶解来实现构件(A)9的去除。构件(B)已被固化,从而构件(B)的构造大体上没有遭受任何改变,因此图案8可以和构件(A)9一起被去除;但是,如果要防止下文所描述的第三层进入构成流路的空间中,则图案8可以留下。在构件(A)9由树脂形成的情形下,构件(A)9选择性地暴露于例如紫外线等光使得与未暴露于光的图案8相比对液体的溶解选择比增大。然后构件(A)9被溶解于液体,以选择性地去除构件(A)9。
接下来,如图2G所示,第三层12被设置于基板1上的接近构件(B)11的位置,其中构件(A)9已被从基板1去除(步骤F)。由位于接近构件(B)的位置的第三层来加固构件(B)。特别地,构件(A)9的与间隙30对应的部分非常薄,因此通过第三层的加固,该部分的强度极大地增大。第三层12可以由与第二层10相同组成的负型感光树脂形成;更具体地,包含在第三层中的化合物以及包含在第二层10中的化合物可以彼此相同。这有助于在固化第三层12时有效地实现第三层12与由第二层10获得的构件(B)11的结合。但是,第三层12和第二层10的组成比例没有必要相同。关于第三层12的厚度,第三层12的上表面位置可以高于(厚于)、等于或低于(薄于)构件(B)11的上表面位置。从流路壁的强度的角度出发,期望第三层和构件(B)之间的接触面积比较大,因此期望第三层厚于图案8,更优选地,厚于构件(B)。通过设置层12,流路壁构件4和基板1之间的结合部位被增大,从而流路壁构件4的强度增大。此外,在基板1的设置了第三层12的部分100上,设置在用于驱动能量产生元件2的驱动电路内使用的晶体管等,使得对驱动电路的保护性也被提高。此外,第三层12的一部分进入孔22,且这一部分最后被去除。当第三层12的一部分已经进入孔22时,能够在固化层12时减小图案8的这一部分的***。第三层的一部分进入孔22并不是绝对必须的;根据孔22的构造和尺寸,第三层12可以不进入孔22。
接下来,如图2H所示,经由掩模202对第三层12进行曝光,并固化曝光部23。没有经受曝光的部分24未被固化。对于第三层12,必须去除第三层12的与构成排出口的孔22的内部对应的部分以及该部分上方的部分,因此通过掩模202实现对上述部分的遮蔽。
接下来,如图2I所示,例如通过液体显影方法,去除没有经受曝光的部分24,。当通过溶解实现这种去除时,采用与负型感光树脂组合物对应的例如二甲苯等适当溶剂。结果,图案8通过孔22暴露于外部。
接下来,如图2J所示,对基板1进行干法蚀刻、湿法蚀刻等以形成供给口3,并且图案8与外部连通,从而通过以合适的溶剂将图案8溶解来形成与排出口5相连通的液体流路6(步骤G)。流路壁构件4具有与排出口5开口的表面邻接的壁面13。壁面13和排出口5之间的距离被设定成使得待排出的液体可以在排出口5内、即在开口面14的与基板1所在侧相同的一侧形成弯液面。例如,当排出口的直径是15微米时,壁面13和排出口5的缘部之间的距离优选地是80微米或更大。形成构件(B)11之后,构件(B)的平坦性在随后的步骤中并未减弱,因此,在基板内,基板1的能量产生面与排出口5之间的距离D是均一的。因此,从多个排出口排出的液体的量是恒定的。在这之后,可以赋予排出口5的开口面14以防液功能。
在此,将参照图7A到图7C以及图8A和图8B,对在本示例性实施方式中可以执行的用于使第一层7的上表面平坦化的处理进行描述。
图7A到图7C以及图8A和图8B是分别示出各个步骤的截面的截面图。图7A到图7C以及图8A和图8B的截面与图2A到图2J的截面类似。
用于第一层7的上表面的平坦化处理可以与步骤C之前的步骤之一同时实施或在步骤C之前的任何步骤之间实施。
如图7A所示,在基板1上依次设置图案化附着性提高构件(c)301和第一层7,其中基板1的表面配备有产生排出液体用的能量的能量产生元件2。构件(c)301是用于使基板和流路壁之间的接触更牢固、用于保护基板上的配线部等的构件。构件(c)301可以与流路壁的构造对应地进行设置。构件(c)301使用例如聚醚酰胺等树脂材料通过旋涂、层叠等被赋予到基板1上,并通过干法蚀刻形成构件(c)301。在使用感光树脂的情形下,构件(c)301可以通过进行曝光/显影而不是干法蚀刻的方式形成约为1至3微米的厚度。在构件(c)301形成于包括流路壁构件4和基板1之间的结合位置的区域之后,层叠第一层7以覆盖构件(c)301。在此,台阶D2在有构件(c)301的部分和什么都没有的部分之间产生于第一层7的表面。
台阶D 2的尺寸根据附着性提高构件的厚度和第一层7的厚度之间的关系而不同;根据台阶D2的尺寸,可以进行用于减小这两个厚度的处理。在依次设置图案化构件(c)301和第一层7之后,在进行步骤C之前,减小第一层7的厚度。具体地,第一层7的厚度可以部分地减小,使得台阶D 2变得尽可能小。
如图7B所示,在第一层7由正型感光树脂形成的情形下,以比用于在深度方向上完全去除第一层7所必需的最小曝光量小的曝光量,对第一层7的位于附着性提高构件上方的部分进行曝光。并且,上表面的仅一部分形成为可溶解于显影液的曝光部302。接下来,如图7C所示,利用显影液去除曝光部302。接下来,实施用于形成图案8和构件(A)9(此二者之间具有间隙30)的步骤B,并且,在图2C所示的步骤(步骤C)之后,实施与第一示例性实施方式一样的方法,以制造液体排出头。
尽管在本实施例中,用于使第一层7的上表面平坦化的处理在步骤B之前实施,但是该步骤也能够在步骤C之前的步骤之一中实施或在步骤C之前的某些步骤之间实施。例如,在用于第一层7的正型感光树脂的感光度高且难以调节层厚度的情形下(层厚度根据曝光量而减小),还能够通过添加感光波长区域的电离放射线吸收材料来控制第一层7变薄的程度。
此外,如图8A所示,在图7B所示的曝光过程中,还能够利用半色调(halftone)掩模41一同进行仅使第一层7的上表面侧显影的曝光以及使深部显影以实现去除的曝光。通过借助于掩模的半色调部分对电离放射线透射率的调节,第一层7的上表面的仅一部分形成为可溶解于显影液的曝光部302。并且,通过进行显影,如图8B所示,以图案8和构件(A)9的各自的上表面彼此齐平的方式形成图案8和构件(A)9。尽管在所图示的实施例中掩模的半色调部分对应于形成构件(A)9的位置,但是对于第一层7的对应于图案8的部分也可以利用掩模的半色调部分进行曝光。此外,不仅可以通过显影仅去除图案8和构件(A)9之一的上表面,还可以通过显影以不同的去除比例去除图案8和构件(A)9两者的上表面。
将参照图3A到图3E以及图4,对本发明的第二示例性实施方式予以描述。图3A到图3E是示出各个步骤中的截面的截面图。图4是用于示出通过本示例性实施方式获得的液体排出头的截面图。图3A到图3E以及图4的截面与图2A到图2J的截面类似。
在本示例性实施方式中,以与第一示例性实施方式相同的方式实施图3A所示的步骤(步骤A)之前的步骤。接下来,在用于形成构件(B)11的步骤(步骤B)中,执行以下操作。如图3A所示,在第二层10的上表面设置防液材料15以赋予防液性。还能够使得防液材料15的一部分或全部渗入第二层10中。在待排出的液体是水性墨或油性墨的情形下,对于被赋予防液性的部分的在垂直于基板的方向上的厚度,2微米的厚度足矣。防液材料15像第一层7和第二层10那样平坦地层叠于基板上。可以采用感光性含氟环氧树脂、包含如下缩合物的组合物等作为防液材料15,该缩合物是含氟硅烷与含有聚合性基团的硅烷的缩合物。在上述材料用于防液材料15的情形下,能够通过光刻法对防液材料15和第二层10一同进行图案化。
接下来,如图3B所示,借助于掩模16对第二层10和防液材料15进行曝光以形成构件(B)11。上述掩模的构造被调节为曝光防液材料15的一部分,而不曝光防液材料15的其他部分。更具体地,通过在开口50内设置有遮蔽缝部16a的掩模16对第二层10和防液材料15进行曝光。遮蔽缝部16a的宽度被调整为不对防液材料15进行曝光,而对第二层10进行曝光。接下来,在固化曝光部分之后,进行显影以去除第二层10的未曝光部分和防液材料15的未曝光部分。通过上述操作,如图3C所示,能够设置环绕孔22(其构成构件(B)11的排出口)的防液部17。对于防液材料,与遮蔽缝部16a对应的未曝光部分被去除,因此这些部分并未被赋予防液性,由此变成非防液部19。
接下来,在去除第二层10的未曝光部分之后,在构件(B)11的上表面设置第三层12。在构件(B)的防液部17,第三层12可以被排斥,但是,在构件(B)上表面的非防液部19,第三层12保持与构件(B)11的上表面的密切接触。此外,防液性未被赋予至构件(B)的外侧面,因此该外侧面也保持与第三层12密切接触。
在此之后,第三层12的必要部分被固化,供给口3形成于基板1中且图案8被去除以形成流路6,由此如图3E所示获得液体排出头。如图4所示,在通过第二示例性实施方式制造的液体排出头中,防液性被赋予至构件(B)11的排出口5所开口的开口面14。因此,填充流路的待排出的液体18并不停留在开口面14,并且可以在与排出口5大体相同的位置形成弯液面。即使在排出的液体的一部分以雾状形式浮动从而附着于开口面14的情形下,雾也被阻止固定于开口面14,并且容易借助于设置于液体排出设备中的抽吸机构通过抽吸等把雾去除。将参照以下示例性实施方式更详细地描述本发明。
将参照图9A到图9F对本发明的第三示例性实施方式进行描述。图9A到图9F是分别示出各个步骤的截面的截面图。图9A到图9F的截面与图2A到图2J的截面类似。在本示例性实施方式中,以与第一示例性实施方式相同的方式实施图2C中所示的步骤之前的步骤。接下来,在用于形成构件(B)11的步骤中,执行以下操作。首先,如图9A所示,如示出第二示例性实施方式的图3A的情形那样,在第二层10的上表面设置防液材料15以赋予该上表面防液性。采用和第二示例性实施方式一样的材料作为防液材料15,以通过光刻法对防液材料15和第二层10一同进行图案化。
接下来,如图9B所示,借助于掩模500对第二层10和防液材料15进行曝光以形成构件(B)11。在这种情形下,曝光量是满足下述条件的E1,并且掩模500的构造具有被调整成仅向待被赋予防液性的部分施加光的开口图案60。在此,假设提供足够防液性和符合要求的图案构造的最优曝光量是E1,且用于固化防液材料15和第二层10二者的最下部的最小必需曝光量是Eth,则适用于以下关系:Eth<E1;E1可以设置为Eth的1.5倍或更多。
接下来,如图9C所示,借助于掩模501对第二层10和防液材料15进行曝光。在此种情形下,曝光量是满足下述条件的E 0,并且掩模501的构造具有如下的开口图案61:该开口图案61被调整成仅曝光在图9E中第二层10和第三层12的保持彼此密切接触的部分。在此,曝光量E0是不会导致防液材料15显示出防液性但会导致防液材料15和第二层10层叠在一起的部分不充分固化的照射量。因此,E0是适用于以下关系的曝光量:E0<Eth;E0可以设置为Eth的1/4以上且Eth的1/2以下。
在此情形下,还能够使用用于掩模501的开口的半色调掩模。更具体地,利用光透射率被设置为1/4以上且1/2以下的半色调掩模,通过以曝光量E 1曝光,实际的光照射量对应于E0。这也表明图9B到图9C的步骤可以一同实施。通过准备用掩模500的开口60(光透射率:100%)和掩模501的开口61(光透射率:25%至50%)两者图案化的掩模,能够一同进行曝光步骤。
接下来,在对已曝光部分进行固化之后进行显影,从而去除第二层10的未曝光部分和防液材料15的未曝光部分。如图9D所示,通过上述步骤,能够设置环绕孔22(其构成构件(B)11的排出口)的被赋予了防液性的防液部67。与开口61对应的以不超过Eth的量进行曝光的部分没有被赋予防液性;这些部分构成非防液部69。接下来,在去除材料(A)9之后,如图9E所示,第三层12设置于构件(B)11的上表面。在防液部67,第三层12可能被排斥,但是,在构件(B)11的上表面的非防液部69,第三层12保持与构件(B)11的上表面密切接触。此外,构件(B)11的未被赋予防液性的外侧面也保持与第三层12密切接触。此外,在需要时,能够利用防液材料15在第三层12上提供防液性(未图示)。
在此之后,如同第二示例性实施方式那样,第三层12的必要部分被固化,以在基板1中形成供给口3,并且通过去除图案8以形成流路6,由此获得如图9F所示的液体排出头。
将参照图10A到图10E对本发明的第四示例性实施方式进行描述。在本示例性实施方式中,构件(A)9被部分地去除。图10A到图10E是分别示出各个步骤的截面的截面图。图10A到图10E的截面与图2A到图2J的截面类似。接下来,如图10A所示,在去除构件(A)9的步骤中,构件(A)9被部分地去除,由此获得的构件(A)9的保留在基板上的部分成为构件(C)90。在本示例性实施方式中,构件(A)9与构件(B)11接触的部分被去除。接下来,如图10B所示,第三层12被设置于构件(C)90上。通过准备构件(C)90,更容易将第三层12置于构件(B)11上,这有效地提高了流路壁构件12的端部的强度。接下来,如图10C所示,第三层12的在构件(C)90上的部分被遮蔽并且第三层12被曝光。
接下来,如图10D所示,和构成排出口的开口22一起,形成开口401,以露出构件(C)90。接下来,如图10E所示,构件(C)90被去除。由于去除了构件(C)90,所以空间得以形成;设置从构件(B)11的侧端到构件(C)90的一定距离能够确保流路壁构件的必要厚度。
将参照图2对示例性实施例进行描述。首先,准备设置有第一层7的基板1(6英寸的晶片)(图2A)。在通过旋涂法涂布作为正型感光树脂的ODUR-1010(由TOKYO OHKA KOGYOCO.,LTD制造)之后,通过在120摄氏度下干燥形成第一层7。形成第一层7之后,第一层7的厚度的平均值是7微米,并且基板1(6英寸的晶片)内的第一层7的厚度的标准偏差(在6英寸的晶片中的350个位置测量所得)不大于0.1微米。
接下来,利用掩模对第一层7进行曝光,且曝光部分被去除以由此获得构件(A)9和图案8(图2B)。此时,构件(A)9和图案8之间的间隙30的长度L是30微米。
接下来,通过旋涂将包含表1所示的成分的组合物涂布于构件(A)9和图案8,并且通过在90摄氏度下干燥3分钟来形成第二层10(图2C)。第二层10的厚度的平均值是5微米,该厚度的标准偏差(在6英寸的晶片中的350个位置测量所得)是0.2微米。
【表1】
表1
(用于形成第二层10的组合物)
接下来,通过佳能制造的掩模对准器MPA-600Super(产品名)对第二层10进行曝光(图2D)。
接下来,对第二层10进行后烘焙(post-bake)和显影以形成设置有构成排出口的孔22的构件(B)11(图2E)。曝光量是1J/cm2,并且甲基异丁基酮/二甲苯=2/3的混合液被用作显影液,将二甲苯作为在显影之后使用的冲洗液。孔22的直径是12微米。
接下来,通过Ushio,Inc.制造的掩模对准器UX-3000SC(产品名)在10J/cm2条件下利用深紫外光(波长范围为从220nm到400nm)对构件(A)9进行曝光,然后通过使构件(A)9溶解于甲基异丁基酮而将构件(A)9去除(图2F)。接下来,表1中所示的组合物被涂布至构件(B)11以形成第三层12,使得从基板1的表面到第三构件12的设置于构件(B)11上的部分的上表面所测量的厚度为18微米(图2G)。
接下来,通过MPA-600Super(产品名;佳能制造)对第三层12进行曝光(曝光量=1J/cm2)(图2H),接着进行后烘焙、显影以及冲洗以便使第三层12的曝光部分23与构件(B)11一体化(图2I)。甲基异丁基酮/二甲苯=2/3的混合液被用作显影液,二甲苯被用作在显影之后使用的冲洗液。
使用80摄氏度的四甲基氢氧化铵的水溶液作为蚀刻液,对硅基板1进行各向异性蚀刻以形成供给口3。在此之后,图案8被溶解于乳酸甲酯并从基板1去除以形成直径为12微米的排出口5(图2J)。
在基板(6英寸的晶片)中,距离D的平均值是12微米,且距离D的标准偏差是0.25微米。当在晶片中从晶片的中央到端部均匀地选取350个排出口并对各个排出口进行测量时,获得距离D的值。最后,利用切割锯对6英寸的晶片进行切割以获取单个的液体排出头。
将参照图6A到图6F对根据比较例的制造液体排出头的方法进行描述。图6A到图6F中的每一方均示出了比较例的制造液体排出头的方法的每个步骤中的截面表面。ODUR-1010(产品名;由TOKYO OHKA KOGYO CO.,LTD制造)被涂布到配备有能量产生元件102的硅基板101(6英寸的晶片)上,并完成对它的干燥以在基板101上形成厚度为7微米的正型感光树脂层103(图6A)。
接下来,对正型感光树脂层103进行曝光以及随后的显影以形成流路图案104(图6B)。
接下来,通过旋涂将示例性实施例的表1中的组合物涂布于图案104上,并在90摄氏度下使组合物干燥3分钟以形成涂覆层105。涂覆层105形成为涂覆层105的设置于图案104的上表面的部分的厚度是7微米(图6C)。接下来,利用掩模对涂覆层105进行曝光且对曝光部106进行固化(图6D)。通过显影,涂覆层105的未曝光部分被去除以形成流路壁形成构件和直径为12微米的排出口107(图6E)。接下来,在基板101中形成供给口109之后,去除图案104以形成流路108(图6F)。
接下来,利用切割锯切割6英寸的晶片以将其分离成单个液体排出头单元。在所获得的液体排出头中,从基板101的能量产生元件102的能量产生面到排出口107的平均距离h是12微米。另一方面,距离h的标准偏差是0.6微米。距离h是通过在晶片中从晶片的中央到端部均匀地选取350个排出口并通过对每个排出口进行测量所获取的值。
可以看到,在示例性实施例的液体排出头的距离D的标准偏差和比较例的液体排出头的距离h的标准偏差之间存在巨大的差别。距离D的标准偏差小到0.25微米可能是由于可以由平坦地形成的第二层10获得厚度变化非常小的构件(B)11这一事实。这是由于在第二层10高平坦度地配置于图案8和构件(A)9上的状态下由第二层10形成构件(B)11。
另一方面,距离h的标准偏差大到0.6微米的原因之一,可能归因于涂覆层105的上表面的在下方具有图案104的涂覆层105的部分和下方没有图案104的涂覆层105的部分之间的高度差异。另一个原因可能是,在比较例中,在比6英寸晶片的最外周部远的图案104的外侧没有图案104存在,因此与中央部分相比较,晶片的外周部的涂覆层105的上表面的高度形成为较低。
接下来,对示例性实施例和比较例的液体排出头实施耐久性试验。每个液体排出头都被浸入由佳能制造的墨BCI-6C(pH值:约9),并在121摄氏度的温度和2个大气压下放置100小时。在此之后,对从墨中取出的每个液体排出头的处在基板1和流路壁构件之间的界面进行观察。在示例性实施例和比较例的液体排出头中,没有一个液体排出头被确认出现变形或出现基板1和流路壁构件4之间的分离。可以确认的是,在实施例的液体排出头中,流路壁构件具有足够的机械强度以及对基板的结合性。
利用示例性实施例和比较例的液体排出头,进行试验记录。对通过切割同一6英寸晶片所获取的多个液体排出头进行记录。使用的墨液由纯水/二甘醇/异丙醇/乙酸锂/黑色染料食品黑2(black dye food black 2)=79.4/15/3/0.1/2.5构成,且在排出体积Vd=1pl且排出频率f=15kHz的情况下进行记录。
观察通过记录所得的图像,显示:在用示例性实施例的液体排出头进行记录的情况中,获得非常高品质的记录图像。此外,对于从同一6英寸晶片获得的所有多个液体排出头而言,图像都具有高品质。另一方面,在用比较例的液体排出头进行记录的情况中,与用实施例的液体排出头获得的记录图像相比,在图像中观察到不均匀状况。此外,在从同一6英寸晶片制得的多个液体排出头所得的记录图像之间,不均匀状况略有不同。这可能是由于上述距离D的标准偏差小于距离h的标准偏差这一事实。因而,从实施例的液体排出头所排出的墨的体积的变化小于从比较例的液体排出头所排出的墨的体积的变化。
尽管已经参照示例性实施方式描述了本发明,但是应理解,本发明不限于所公开的示例性实施方式。所附权利要求书的范围应符合最宽泛的阐释,以包含所有变型、等同结构和功能。
本申请要求于2010年3月31日提交的日本专利申请No.2010-082799以及于2010年11月29日提交的日本专利申请No.2010-265096的优先权,上述日本专利申请的全部内容通过引用包含于此。
Claims (10)
1.一种制造液体排出头的方法,所述液体排出头具有与用于排出液体的排出口相连通的流路,所述制造液体排出头的方法按下述顺序包括:
准备基板,所述基板具有平坦地设置的第一层;
由所述第一层形成流路的图案以及第一构件,所述图案用于形成所述流路,所述第一构件与所述图案之间隔着间隙设置于所述图案的外侧;
设置第二层,该第二层填充所述间隙并覆盖所述图案和所述第一构件;
在所述图案上方由所述第二层形成用于形成所述排出口的第二构件;去除所述第一构件并且至少在所述基板上设置保持与所述第二构件密切接触的第三层;以及
去除所述图案以形成所述流路。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,通过去除所述第一层的局部而由所述第一层形成所述第一构件和所述图案。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,在由所述第二层形成所述第二构件时,在所述第二构件中形成构成所述排出口的开口。
4.根据权利要求3所述的方法,其中,在所述第三层形成于所述基板之前,使环绕所述第二构件的所述开口的部分具有防液性,所述防液性是指防止液体附着的性质。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,在所述第三层形成于所述基板之前,使所述第二构件的与所述基板所在侧相反的一侧的表面的局部形成为被赋予了防液性的防液部,且
当将所述第三层设置于所述基板时,所述第二构件的所述表面的不是被赋予了防液性的防液部的部分与所述第三层保持彼此接触。
6.根据权利要求1所述的方法,其中,所述第一构件形成为环绕所述图案。
7.根据权利要求1所述的方法,其中,所述间隙的沿所述基板的表面方向测量的长度是40微米或更小。
8.根据权利要求1所述的方法,其中,在由所述第一层形成所述图案以及所述第一构件时,所述第一层被设置于设置有附着性提高构件的基板上,其中所述附着性提高构件与所述流路的壁的构造对应,并且,所述第一层的与所述图案对应的部分的上表面侧和所述第一层的与所述第一构件对应的部分的上表面侧中的至少一方被部分地去除,使得所述图案的上表面与所述第一构件的上表面彼此齐平。
9.根据权利要求8所述的方法,其中,在由所述第一层形成所述图案以及所述第一构件时,所述第一层的与所述附着性提高构件对应的部分的上表面侧部分被去除。
10.根据权利要求1所述的方法,其中,所述第一层由正型感光树脂形成,并且,在由所述第一层形成所述图案以及所述第一构件时,对所述第一层进行曝光且去除已经进行了曝光的部分,由此所述第一层的与所述图案对应的部分的上表面侧和所述第一层的与所述第一构件对应的部分的上表面侧中的至少一方被部分地去除,从而形成所述图案和所述第一构件。
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