CN101316713B - 液体排出头的制造方法 - Google Patents

Abstract

在基板上设置对具有相同波长范围的光感光的三个正型感光材料层，并且中间层含有光吸收剂。中间层中含有的紫外线吸收剂防止中间层和下层在上层的曝光过程中被曝光。在将上层曝光后，用对上层曝光所使用的具有相同波长范围的光对中间层和下层曝光。

Description

液体排出头的制造方法 

技术领域

本发明涉及排出液体的液体排出头的制造方法，并且具体地涉及高效地制造喷墨记录方法中使用的喷墨记录头的微细流路的方法。 

背景技术

作为使用用于排出液体的液体排出头的实例，可列举将墨排出到记录介质上以进行记录的喷墨记录方法。 

喷墨记录方法适用的喷墨记录头通常包括墨排出口、墨流路和能量产生元件。在流路的一部分中设置能量产生元件，其产生用于排出墨的能量。以往，作为制造记录头的墨流路的方法，已知例如以下方法。 

在美国专利No.5478606中公开的制造方法中，在其中形成有能量产生元件1的基板上用可溶性树脂形成变成墨流路的模(mold)的图案，并且在该墨流路的模图案上形成变成墨流路壁的被覆树脂层。然后，通过光刻蚀在能量产生元件上形成孔，并且使墨流路的模图案洗脱以使变成墨流路壁的被覆树脂层固化。 

最近，随着喷墨打印机中需要高速度和高图像质量，喷墨记录头中流路变得微细。 

对于使用变成模的图案形成墨流路的方法，例如，如美国专利No.6986980中所述，在微细化的墨流路中使三维形状最优化以实现墨再填充的高速化。 

在美国专利No.6986980中公开的方法中，在其中形成有能量产生元件1的基板上设置在交联的同时对具有第一波长范围的光感光的第一正型感光材料层，并且将该第一正型感光材料层加热以形成交联的正型感光材料层(下层)。然后，通过在该下层上设置包括第二正型 感光材料的上层而形成双层结构。该第二正型感光材料对具有不同于第一波长范围的第二波长范围的光感光。然后，用具有第二波长范围的光照射该双层结构的上层的预定部分。随后，通过进行显影处理将该上层的照射区域除去以得到所需的图案。然后，用具有第一波长范围的光照射通过该上层的图案形成而暴露的下层的预定区域，并且通过进行显影处理而在该下层中形成所需的图案。这样，通过上述步骤来制造变成流路的模的图案。 

但是，在美国专利No.6986980中所述的喷墨记录头制造方法中，使用两种曝光波长是必要的。因此，存在通过使工序复杂而使工序负荷增加的问题。 

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的是提供用简化的工艺高效地制造喷墨记录头的方法，在该喷墨记录头中，三维流路的形状得以最优化并且排出效率得以改善。本发明具有以下构成。 

液体排出头的制造方法，所述液体排出头中设置有用于排出液体的排出口和与该排出口连通的液体流路，该液体排出头制造方法包括以下步骤：在基板上形成第一正型感光材料层；在第一正型感光材料层上形成第二正型感光材料层，该第二正型感光材料层含有光吸收剂，该光吸收剂吸收具有第一正型感光材料层感光的波长的光，第二正型感光材料层对具有上述波长的光感光；在第二正型感光材料层上形成第三正型感光材料层，第三正型感光材料层对具有上述波长的光感光；用具有上述波长的光将第三正型感光材料层曝光；使第三正型感光材料层显影；用具有上述波长的光将第二感光材料层和第一正型感光材料层曝光；使第二感光材料层和第一感光材料层显影；在基板上形成被覆层从而将已进行了显影的第一感光材料层、第二感光材料层和第三感光材料层被覆；在被覆层中形成排出口；和通过将第一感光材料层、第二感光材料层和第三感光材料层除去而形成流路。 

根据本发明，当形成更复杂的液体流路的模图案时，将多个正型 感光材料层合，并且用具有一种波长的光对它们曝光并显影。因此，能够使工序简化以降低制造负荷。 

由参照附图的以下对示例性实施方案的说明，本发明进一步的特点将变得清晰。 

附图说明

图1是表示本发明的喷墨记录头的构成的透视图； 

图2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G、2H、2I和2J是示意性地表示本发明的喷墨记录头制造方法的截面图；和 

图3A、3B、3C、3D、3E、3F、3G、3H和3I是示意性地表示本发明的喷墨记录头制造方法的截面图。 

具体实施方式

以下参照附图对本发明优选的实施方案进行说明。在以下说明中，在附图中用相同的附图标记表示具有相同功能的构成，并且有时省略其说明。 

在下述说明中，以喷墨记录方法作为本发明的应用例。但是，本发明的应用范围并不限于喷墨记录方法。 

首先，对能够应用本发明的喷墨记录头和其上搭载有喷墨记录头的喷墨盒进行说明。 

图1是表示根据本发明实施方案的喷墨记录头的示意图。 

本实施方案的喷墨记录头具有基板2。在基板2中，以预定间距并在两行中配置产生液体排出能量的能量产生元件1。尽管在本说明书中使用Si作为形成基板2的材料，但本发明并不限于Si基板。通过各向异性蚀刻Si而形成的墨供给开口3在能量产生元件1的两行之间开口。由墨流路壁形成构件4在Si基板2上形成排出口5和墨流路10。排出口5在每一个能量产生元件1的上方开口，并且各个墨流路10从墨供给开口3与每一个排出口5连通。 

喷墨记录头的配置使得其中形成有墨供给开口3的表面面向记录 介质的记录表面。当将由能量产生元件1产生的压力施加到通过墨供给开口3将墨流路10填充的墨时，从墨排出口5排出墨滴以附着于记录介质，并由此进行记录。 

该喷墨记录头能够搭载到装置例如打印机、复印机、传真机和具有打印机单元的文字处理器，以及与各种处理装置组合的工业记录装置上。 

以下参照图2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G、2H、2I和2J对采用本发明的喷墨记录头制造方法制造液体流路的方法进行说明。图2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G、2H、2I和2J中的每一个图为制造工序中沿图1的线a’-a所取的截面图。 

如图2A中所示，通过在包括能量产生元件1的基板上层合第一正型感光材料而形成第一正型感光材料层6。除了Si以外，可以使用玻璃、陶瓷、塑料、金属等作为基板。为了延长能量产生元件的使用寿命，通常设置各种功能层例如保护层。显而易见，本发明中也可以设置该功能层。 

其次，如图2B中所示，通过层合含有紫外线吸收剂的第二正型感光材料从而在第一正型感光材料层6上形成第二正型感光材料层7。只要材料在与第一正型感光材料相同的波长范围内具有感光波长，可以使用任何材料作为第二正型感光材料而无特别限制。只要光吸收剂在第一和第二正型感光材料的感光波长范围内显示出吸收，则可以使用任何光吸收剂而无特别限制。可以主要使用已知为紫外线吸收剂的光吸收剂。尽管在下述说明中使用紫外线吸收剂，但本发明并不限于紫外线吸收剂。作为紫外线吸收剂的例子，可以列举以下材料。 

2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正十二烷氧基二苯甲酮、2-羟基-4-苄氧基二苯甲酮、2，2’-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、水杨酸苯酯、水杨酸4-叔丁基苯酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和2，4-二叔丁基苯基-3’，5’-二叔丁基-4-羟基苯甲酸酯。 

在这点上，特别优选形成第二正型感光材料层而厚度不大于2μm 且光吸收剂相对于感光材料层不小于3重量％。在随后的步骤中，在对上层的第三感光材料层进行曝光的过程中，第二感光材料层对于下层的第一感光材料层起到遮光层的作用。在这种情况下，第二感光材料层自身可能会被曝光。但是，考虑到多用途装置的从约5到约20J的曝光量，当第二正型感光材料层的厚度和光吸收剂的添加量得到满足时，能够将第二感光材料层的厚度减少(所谓的膜厚度减少)抑制到1μm以下。这种程度上的厚度的轻微减少在液体排出头中能够得到充分地容许。但是，可以根据所添加的光吸收剂的吸收特性来选择优选的光吸收剂的添加量，并且本发明并不限于不小于3重量％的添加量。 

然后，如图2C中所示，通过在已形成于基板上的感光材料层上层合第三正型感光材料从而形成第三正型感光材料层8。只要材料具有与第一和第二正型感光材料相同的感光波长范围，则可以使用任何材料作为第三正型感光材料而无特别限制。从用于形成各感光材料层的溶剂的选择性的观点出发，特别优选第一到第三感光材料由相同的组合物制成。可以使用一般的正型感光树脂作为第一、第二和第三感光材料。例如，可以使用聚甲基异丙烯基酮、聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯基酮作为第一、第二和第三感光材料。特别地，使用具有相对高分子量的光分解型正型抗蚀剂，从而使在随后的工序中在层合被覆树脂时不产生模破裂。 

作为层合感光材料的方法，可以列举将感光材料溶解在溶剂中并且通过旋涂法或辊涂法涂布的方法。 

然后，如图2D中所示，使用掩膜将第三正型感光材料层8的一部分曝光。通过第三正型感光材料层8的吸收使照射光减弱。由于第二正型感光材料层7中的紫外线吸收剂对下层的第一正型感光材料层6具有阻挡照射光的功能，因此能够尽可能地抑制对第一和第二正型感光材料层的曝光。由于该原因，第三正型感光材料层的曝光对第一正型感光材料层没有影响。尽管在第二正型感光材料层中可能产生轻微的曝光，但由于与第一正型感光材料层相比，第二正型感光材料层的厚度足够薄，因此将第二正型感光材料层的曝光抑制到可以忽略的影响。

然后，如图2E中所示，通过显影在第三正型感光材料层8中形成所需的液体流路图案。或者，可以在不进行显影从而保留曝光部分的情况下将工艺转移到对下层曝光的后述步骤。在这种情况下，经过第三正型感光材料层8对第二和第一正型感光材料层进行曝光。 

然后，如图2F中所示，使用掩膜并采用与对第三正型感光材料层8曝光中使用的波长相同的波长，对第二和第一正型感光材料层进行曝光。由于用经过含有紫外线吸收剂的第二正型感光材料层7的光对第一正型感光材料层进行照射，因此通常曝光量大于第三正型感光材料层的曝光量。具体地说，第一和第二正型感光材料层每一个的曝光量优选约为第三正型感光材料层的曝光量的三倍。 

然后，如图2G中所示，通过显影在第一和第二正型感光材料层中也形成所需的图案。因此，在基板上完成图案11。图案11变成具有部分阶梯的流路10的模(图2G中B)。 

然后，如图2H中所示，在图案11上形成被覆树脂层9。形成该被覆树脂层9的材料的例子包括环氧树脂和聚酰亚胺树脂。 

然后，如图2I中所示，通过光刻蚀形成排出口。 

然后，如图2J中所示，将形成图案11的可溶性树脂洗脱以形成流路。 

于是，通过上述步骤完成液体流路10。 

本发明也能够应用于更精密的流路结构，例如，具有由基板向排出口的方向上截面积局部变化的多点的流路结构。在这种情况下，在图2C所示的步骤后，进一步设置含有紫外线吸收剂的正型感光材料层，在其上进一步设置正型感光材料层，然后可以进行随后的步骤。 

(实施例) 

以下参照图3A、3B、3C、3D、3E、3F、3G、3H和3I对本发明的实施例进行说明 

通过旋涂法在包括能量产生元件1的基板2上形成由聚甲基异丙烯基酮制成的第一正型感光材料的膜，并且通过在120℃下烘烤6分钟从而形成厚度为10μm的第一正型感光材料层6(图3A)。 

然后，通过旋涂法形成第二正型感光材料的膜，并且通过在120℃下烘烤6分钟从而形成厚度为2μm的第二正型感光材料层7(图3B)。第二正型感光材料主要含有聚甲基异丙烯基酮，并且含有总重量中9重量％的2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮作为紫外线吸收剂。 

然后，通过旋涂法形成由聚甲基异丙烯基酮制成的膜，并且通过在120℃下烘烤6分钟从而形成第三正型感光材料层8(图3C)。 

然后，使用UX3000(USHIO INC.的产品名)并在5300mJ/cm2的条件下用波长为290nm的光对第三正型感光材料层8的一部分进行曝光(图3D)。 

使用UX3000(USHIO INC.的产品名)并在15000mJ/cm2的条件下用波长为290nm的光，经过第三正型感光材料层8的曝光过的部分对第二和第一正型感光材料层进行曝光(图3E)。 

然后，用甲基异丁基酮进行显影以形成拟变成流路的模的图案11(图3F)。 

然后，通过溶剂涂布法将通过将表1中所示的树脂组合物溶解在二甲苯中而得到的材料涂布到基板2上，并且在90℃下进行4分钟预烘烤以形成被覆树脂层9(图3G)。随后，使用掩膜定位器MPA-600Super(佳能公司的产品)用液体排出口掩膜图案进行曝光，并且进行显影以形成排出口5(图3H)。 

                          表1 

环氧树脂	阳离子聚合引发剂	添加剂
			EHPE3150  DAISEL CHEMICAL  INDUSTRIES，LTD.  100份	SP-172  ADEKA CORPORATION     2份	A-187  Nippon Unicar Company  Limited  5份

最后，形成用于供给墨的供给开口3(未示出)，并且进行用于驱动能量产生元件1的电连接(未示出)以完成喷墨记录头。 

当将由实施例的制造方法制造的喷墨记录头装载到记录装置上 以评价排出和记录时，能够进行良好的图像记录。 

尽管参照示例性实施方案对本发明进行了说明，但应当理解本发明并不限于公开的示例性实施方案。下述权利要求的范围应被给予最宽泛的解释以包括所有改变和等同结构和功能。 

本发明要求2005年12月2日提交的日本专利申请No.2005-349487的优先权，其由此通过参考而引入本文。 

Claims (7)

1.液体排出头的制造方法，所述液体排出头中设置有用于排出液体的排出口和与该排出口连通的液体流路，该方法包括以下步骤：

在基板上形成第一正型感光材料层；

在第一正型感光材料层上形成第二正型感光材料层，该第二正型感光材料层含有光吸收剂，该光吸收剂吸收具有第一正型感光材料层感光的波长的光，第二正型感光材料层对具有上述波长的光感光；

在第二正型感光材料层上形成第三正型感光材料层，该第三正型感光材料层对具有上述波长的光感光；

用具有上述波长的光将第三正型感光材料层曝光；

使第三正型感光材料层显影；

用具有上述波长的光将第二正型感光材料层和第一正型感光材料层曝光；

使第二正型感光材料层和第一正型感光材料层显影；

在基板上形成被覆层从而将已进行了显影的第一正型感光材料层、第二正型感光材料层和第三正型感光材料层被覆；

在被覆层中形成排出口；和

通过将第一正型感光材料层、第二正型感光材料层和第三正型感光材料层除去而形成流路。

2.根据权利要求1所述的液体排出头的制造方法，其中，用于将第二正型感光材料层和第一正型感光材料层曝光的具有上述波长的光的曝光量比在将第三正型感光材料层曝光的步骤中具有上述波长的光的曝光量更大。

3.根据权利要求1所述的液体排出头的制造方法，其中，在用具有上述波长的光将第三正型感光材料层曝光的步骤以及用具有上述波长的光将第一正型感光材料层和第二正型感光材料层曝光的步骤之后，同时进行使第三正型感光材料层显影的步骤以及使第二正型感光材料层和第一正型感光材料层显影的步骤。

4.根据权利要求1所述的液体排出头的制造方法，其中，第一到第三正型感光材料由相同的组合物制成。

5.根据权利要求4所述的液体排出头的制造方法，其中，该组合物是聚甲基异丙烯基酮。

6.根据权利要求1所述的液体排出头的制造方法，其中，通过涂布进行形成被覆层的步骤。

7.根据权利要求1所述的液体排出头的制造方法，其中，第二正型感光材料层厚度不大于2μm，且光吸收剂的加载量相对于感光材料层不小于3重量％。

Images