JP2006069009A - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 目的とするインク流路を高スループットで形成可能なインクジェットヘッドの製造方法を提供すること。
【解決手段】 エネルギー発生素子を有する基板の表面上に、第１のポジ型レジスト層２を形成する工程と第２のポジ型レジスト層３を形成する工程と、該ポジ型レジスト層２および３の所定領域をフォトリソ過程により除去する工程と、該構造が形成された基板の表面上に、分子間架橋可能なネガ型レジスト層を形成する工程と、該ネガ型レジスト層の所定部分にインク吐出口を形成する工程と、前記ポジ型レジストを除去する工程と、を有するインクジェットヘッドの製造方法において、前記第１のポジ型レジストと第２のポジ型レジストが１．共にカルボン酸の無水物構造を有するアクリル系樹脂を主成分としていること２．互いに異なる波長域に感光性能を持つ感光剤を有していることである。
【選択図】 図８

Description

本発明はインクジェットヘッドの製造方法およびインクジェットヘッドに関する。

インク等の記録液を吐出して記録を行うインクジェット記録方式（液体吐出記録方式）に適用されるインクジェットヘッドは、一般に液流路、該液流路の一部に設けられる液体吐出エネルギー発生部、及び前記液流路の液体を液体吐出エネルギー発生部のエネルギーによって吐出するための微細なインク吐出口（「オリフィス」と呼ばれる）とを備えている。従来、このようなインクジェットヘッドを作製する方法としては、例えば、
（１）液体吐出用の熱エネルギーを発生するヒーター及びこれらヒーターを駆動するドライバー回路等を形成した素子基板に、インク供給の為の貫通孔を形成した後、ネガ型レジストにてインク流路の壁となるパターン形成を行い、これに、電鋳法やエキシマーレーザー加工によりインク吐出口を形成したプレートを接着して製造する方法、
（２）上記製法と同様に形成した素子基板を用意し、接着層を塗布した樹脂フィルム（通常はポリイミドが好適に使用される）にエキシマレーザーにてインク流路及びインク吐出孔を加工し、次いで、この加工したインク流路構造体プレートと前記素子基板とを熱圧を付与して貼り合わせる方法、
等を挙げることができる。

上記の製法によるインクジェットヘッドでは、高画質記録のために微小インク滴の吐出を可能にするため、吐出量に影響を及ぼすヒーターと吐出口間の距離をできるだけ短くしなければならない。そのために、インク流路高さを低くしたり、インク流路の一部であって液体吐出エネルギー発生部と接する気泡発生室としての吐出チャンバーや、吐出口のサイズを小さくしたりする必要もある。すなわち、上記製法のヘッドで微小インク滴を吐出可能にするには、基板上に積層するインク流路構造体の薄膜化が必要とされる。しかし、薄膜のインク流路構造体プレートを高精度で加工して基板に貼り合わせることは極めて困難である。

これら製法の問題を解決する為、特許文献１では、液体吐出エネルギー発生素子を形成した基板上に感光性材料にてインク流路の型をパターンニングし、次いで型パターンを被覆するように前記基板上に被覆樹脂層を塗布形成し、該被覆樹脂層に前記インク流路の型に連通するインク吐出口を形成した後、型に使用した感光性材料を除去してなるインクジェットヘッドの製法（注型法とも称する）を開示している。該ヘッドの製造方法では感光性材料としては、除去の容易性の観点からポジ型レジストが用いられている。また、この製法によると、半導体のフォトリソグラフィーの手法を適用しているので、インク流路、吐出口等の形成に関して極めて高精度で微細な加工が可能である。

しかしながら、前記のインクジェット記録ヘッドの製造方法では、インク流路及び吐出口近傍の形状変更は素子基板と平行な２次元方向での変更に限定されてしまう。すなわち、インク流路及び吐出口の型に感光性材料を用いていることにより、感光材層を部分的に多層化することができないので、インク流路等の型において高さ方向に変化をつけた所望のパターンが得られない（素子基板からの高さ方向の形状が一様に限定されてしまう）。その結果、高速で安定した吐出を実現する為のインク流路設計の足かせとなってしまう。

このため、特許文献２には、インク流路の３次元的な形状を最適化し、高速にてメニスカスの振動を抑えてインクを再充填可能なインク流路形状を形成するための方法として、２種類の異なる感光波長域を持つポジ型レジストを用いて、上下層に照射する光の波長を分離させることで、下層に影響を及ぼすことなく上層のみをパターニングすることができることが開示されている。これにより、上下のパターンを異ならせることで基板に対して垂直方向の断面形状が凸型形状を有する二段形状の微細構造を形成する方法が開示されている。

前記公報においては、上・下のポジ型感光性材料層に用いられるレジストとして電離放射線分解型ポジレジストが提案されている。しかしながら、該電離放射線分解型ポジレジストの光崩壊反応は主鎖分解型によるものであり、
（１）光崩壊反応がカルボニル基により吸収されたエネルギーで進行するため、パターニング時に使用できる照射波長域の選択性が狭く、上下層で波長分離するために使用され得る樹脂が制限されるため、ポジ型レジストの選定が困難であった
（２）反応効率が低いため、レジストとしての感度が低く、パターニングのために比較的長時間の露光が必要となる
等の問題を内在していた。このことは、製造材料の制限と共に、製造のタクトを低下させることにもなりかねなかった。
特公平６−４５２４２号公報 特開２００３−２５５９５号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、インクジェットヘッド製造時の二段の凸型形状であるインク流路となる構造を形成する場合に、カルボン酸無水物構造を有するアクリル系樹脂と光酸発生剤を含む組成物を用いると、ある特定の波長の光により発生するカチオンとの反応により、カルボン酸無水物構造が変化しアルカリ性現像液に対して可溶化するようになる点、所謂化学増幅型ポジ型レジストを用いることに注目した。すなわち、上下層に用いられるポジ型レジストが同一の構造を有する樹脂を主成分とし、含まれる感光剤により波長選別することが可能であり、波長選択性が広く、高感度なポジ型レジストを提供するものである。そしてインクジェットヘッドの製造方法として、高密度なインクジェットヘッドを高スループットで製造するに、特に有効な手段を提供するものである。

上記の目的を達成するため本発明は、
インク吐出口と該吐出口に連通するインク流路と該吐出口からインク滴を吐出するためのエネルギー発生素子を、少なくとも含むインクジェットヘッドの製造方法であって、
（１）エネルギー発生素子を有する基板に、第１のポジ型レジスト層を形成する工程
（２）該第１のポジ型レジスト上に第２のポジ型レジスト層を形成することで二層構成とする工程
（３）上層である該第２のポジ型レジスト層のパターンを、露光および現像過程からなるフォトリソ過程により形成する工程
（４）下層である該第１のポジ型レジスト層のパターンを露光および現像過程からなるフォトリソ過程により形成し、基板に対して垂直方向の断面形状が、二段の凸型形状であるインク流路となる構造を形成する工程
（５）該インク流路となる構造上にネガ型レジスト層を被覆させる工程
（６）該ネガ型レジスト層より、インク吐出口を形成する工程
（７）インク流路となる構造を除去することで該インク吐出口と連通するインク流路を形成する工程
を有するインクジェットヘッドの製造方法において、
第１のポジ型レジストと第２のポジ型レジストが、１．共にカルボン酸の無水物構造を有するアクリル系樹脂を主成分としていること、２．互いに異なる波長域に感光性能を持つ感光剤を有していること、を提案している。

また、前記アクリル系樹脂が、側鎖にカルボン酸の無水物構造を有することが好ましい。

また、前記アクリル系樹脂が、カルボン酸の無水物構造を介して分子間架橋していることが好ましい。

また、前記アクリル系樹脂が、下記一般式（１）および／または一般式（２）で示される構造単位を有することが好ましい。

（Ｒ₁およびＲ₂は水素原子または炭素数１〜３のアルキル基である）

（Ｒ₃およびＲ₄は水素原子または炭素数１〜３のアルキル基である）
また、前記アクリル系樹脂が、少なくとも無水メタクリル酸をモノマー成分とする重合物であることが好ましい。

また、前記アクリル系樹脂が、少なくとも無水メタクリル酸とメタクリル酸メチルをモノマー成分とする重合物であることが好ましい。

また、前記第１のポジ型レジストに含まれる感光剤が、前記第２のポジ型レジストに含まれる感光剤と比較して、短波長側に感光波長域を有することが好ましい。

また、前記感光剤が、光酸発生剤であることが好ましい。

また、前記第１および第２のポジ型レジストに含まれる感光剤が、芳香族スルフォニウム塩および芳香族ヨードニウム塩およびトリアジン系化合物のいずれかから選択されることが好ましい。

また、前記ポジ型レジスト層のパターンをフォトリソ過程により形成する工程（３）および工程（４）において、現像液としてアルカリ性水溶液を用いることが好ましい。
また、前記アルカリ性水溶液として少なくとも、
１．と任意の割合で混合可能な炭素数６以上のグリコールエーテル
２．含窒素塩基性有機溶剤
３．水
を含有する現像液を用いることが好ましい。

また、前記グリコールエーテルが、エチレングリコールモノブチルエーテルおよび／またはジエチレングリコールモノブチルエーテルであることが好ましい。

また、前記含窒素塩基性有機溶剤が、エタノールアミンおよび／またはモルホリンであることが好ましい。

また、前記のインクジェットヘッドの製造方法により製造されたインクジェットヘッドを提案している。

以上本発明の効果として、本発明に提案したインクジェットヘッド製造方法を用いることによって、従来に比較して大幅に感度を向上させることが可能であり、高密度なインクジェットヘッドを高スループットで製造可能とするインクジェットヘッドの製造方法を提供することができる。

以下に本発明を工程毎に詳細に説明する。

図１〜８は本発明のインクジェットヘッドの製造方法の実施形態における状態を模式的に示したものである。

工程１および工程２：二層のポジ型レジスト層の形成
エネルギー発生素子を有する基板に、第１のポジ型レジスト層および該第１のポジ型レジスト上に第２のポジ型レジスト層を形成することで二層構成を形成する（図１および図２）。

上記の基板１としては、インク滴を吐出させるためのエネルギー発生素子（不図示）が含まれるガラス、セラミック、金属等からなる基板が用いられる。エネルギー発生素子としては、電気熱発生素子や圧電素子等が使用されるが、これに限られるものではない。エネルギー発生素子上には発泡時の衝撃の緩和やインクからのダメージの軽減等の目的で、保護膜が形成されていても良い。

次いで前記基板１上に初めに第１のポジ型レジスト２を塗布し、次に第２のポジ型レジスト３を塗布することで二層を形成する。まず始めに下層となる第１のポジ型レジスト２を基板１上に塗布し（図１）、次に上層となる第２のポジ型レジスト３を第１のポジ型レジスト２上に塗布する（図２）。塗布する方法としてはスピンコート法、ダイレクトコート法、ラミネート転写法などの方法があるが、これに限られるものではない。

二層に形成されたポジ型レジスト層から凸型形状のパターンを得るためには、上下層で異なる感光波長域を有するレジストを用いて波長選別によりパターニングする方法がある。しかしながら、前述したように波長選別するためには上下層として二種類の異なる感光性樹脂を選定しなければならず、上下層の材料構成としては限られたものになってしまう。

一般的にインクジェットヘッド製造時に用いられるポジ型レジストは、ポリメチルイソプロペニルケトン（ＰＭＩＰＫ）やポリビニルケトン等の２９０ｎｍ近辺に吸収波長領域を有する樹脂や、ポリメチルメタクリレート等のメタクリル酸エステルから構成される高分子化合物のように２５０ｎｍに感光波長領域を持つ樹脂からなり、感光波長域が近接している。このため、上下それぞれの材料の吸収波長端が一部重なるため、上層レジストを露光する際に下層レジストが反応しないようにするためには、上層レジストが本来反応する波長領域の光を一部カットして上層レジストを露光する必要があり、感度の低下を招く。

そのため、本発明者等は、鋭意検討の結果、上層および下層に用いられるポジ型レジスト３および２として、共にカルボン酸の無水物構造を有するアクリル系樹脂を主成分とし、互いに異なる波長域に感光性能を持つ感光剤を用い、上下に照射する波長を分離することで、簡単に凸型形状を形成することを可能とした。さらに、上下層ともに化学増幅型の反応を用いているため、従来の主鎖分解反応に比較して、感度を飛躍的に向上させることが可能であり、製造タクトを大幅に向上させることができる。

ここで、上層を露光する際に下層が反応しないようにするためには、下層材料として上層材料よりも短波長側に感度を持つ材料を用いることが重要である。さらに、上層に照射する光としては、下層が反応する波長域をカットした光を用いることが好ましい。また、上下層に用いる感光剤としては、波長分離しやすいように吸収波長域が離れていることがより望ましい。

本発明に用いられる、構造中にカルボン酸の無水物構造を有するアクリル系樹脂は、酸性条件下によりカルボン酸の無水物構造の加水分解反応が生じることで、アルカリ性の溶液に対する溶解性が大幅に向上する特徴を有する。すなわち、感光剤である光酸発生剤から生成・拡散したカチオンによって、カルボン酸無水物構造が加水分解されることで樹脂中にカルボン酸構造が生成し、アルカリ性の溶液に対する溶解性が飛躍的に向上することを利用し、高感度な化学増幅型のポジ型レジストとして用いるものである。

よって、目的の感光波長域を有する光酸発生剤を選択することで、アクリル系樹脂の有する主鎖分解反応が起こる感光波長域に関係なく、目的の感光波長域を有するポジ型レジストを得ることができ、ポジ型レジストとして高範囲に感光波長域を選択可能である。

本発明に使用される光酸発生剤としては、みどり化学（株）から市販されている芳香族スルフォニウム塩として、ＴＰＳ−１０２、１０３、１０５、ＭＤＳ−１０３、１０５、ＤＴＳ−１０２、１０３や、芳香族ヨードニウム塩として、ＤＰＩ−１０５、ＭＰＩ−１０３、ＢＢＩ−１０１、１０２、１０３や、トリアジン系化合物として、ＴＡＺ−１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１１０、１１１、１１３、１１４、１１８、１２０等や旭電化工業から市販されているＳＰ−１７０、ＳＰ−１５０等が好適に用いられるが、これらに限られるものではない。

前記光酸発生剤の添加量は、目的とする感度が得られるように設定するのが好ましい。後述する現像液を用いる場合には、例えば光酸発生剤を樹脂に対して１〜５ｗｔ％の範囲で添加することができる。

工程３および工程４：二段のインク流路パターンの形成
上層である第２のポジ型レジスト層３のパターンを、露光および現像過程からなるフォトリソ過程により形成し、下層である該第１のポジ型レジスト層２のパターンを露光および現像過程からなるフォトリソ過程により形成し、基板に対して垂直方向の断面形状が、二段の凸型形状であるインク流路となる構造を形成する（図３）。

まず、上記工程（２）にて上層に形成されたポジ型レジスト層３に、上層型パターンの描かれた石英マスクを通して、電離放射線を照射する。この電離放射線としては、本発明におけるポジ型レジストに含まれる光酸発生剤の感光波長域に適した波長を有する光を照射する。これにより、ポジ型レジスト層３に含まれる光酸発生剤よりカチオンが発生し、ポジ型レジスト中のカルボン酸無水物構造の加水分解反応が起きるために、後述するアルカリ現像液に対する溶解性が選択的に向上する。この際、ホットプレートを用いてＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）処理を行い適度にカチオンの発生・拡散を進行させることは好適である。ＰＥＢの条件としては、任意に設定することが可能であるが、９０〜１５０℃で、１〜５分程度の加熱処理が望ましい。そして、このポジ型レジスト層３を現像することで、インク流路となる構造における上層型パターンを形成することができる。

次いで、下層に形成されたポジ型レジスト層２に、下層型パターンの描かれた石英マスクを通して、電離放射線を照射する。この電離放射線としては、本発明におけるポジ型レジストに含まれる光酸発生剤の感光波長域に適した波長を含む光を照射する。この際、上層に比べて短波長成分を含む光を用いることが好適である。これにより、ポジ型レジスト層２に含まれる光酸発生剤よりカチオンが発生し、ホットプレートを用いてＰＥＢ処理を行いカチオンの発生・拡散を進行させることで、ポジ型レジスト中のカルボン酸無水物構造の加水分解反応が起きるために、後述するアルカリ現像液に対する溶解性が選択的に向上する。その後、このポジ型レジスト層２を現像することで、下層型パターンを形成する。このようにして、上下層の型パターンを形成し、インク流路となる構造を完成する（図３）。

上下層の現像に用いる現像液としては、溶解性の向上した露光部を完全に取り除き、且つ未露光部が溶解しないものが最適であり、本発明者等は、鋭意検討の結果、特公平３−１００８９号公報に開示されている組成の現像液を上層および下層の現像液として本発明中に用いることで、現像液由来の溶剤ショックによるクラックの発生を防ぎ、インク流路となる構造を目的の形状に形成するために好適であることを見出した。例えば、
ジエチレングリコールモノブチルエーテル ６０ｖｏｌ％
モノエタノールアミン ５ｖｏｌ％
モルホリン ２０ｖｏｌ％
イオン交換水 １５ｖｏｌ％
からなる現像液を本発明においても、好適に用いることができる。

工程５：ネガ型レジスト層の形成
該インク流路となる構造上にネガ型レジスト層を被覆させる（図４）。

ネガ型レジストとしてはカチオン重合・ラジカル重合などの反応を利用したものを使用できるが、これに限られるものではない。カチオン重合反応を利用したネガ型レジストを例にとると、そのネガ型レジスト中に含まれる光カチオン開始剤から発生するカチオンにより、ネガ型レジスト中に含まれるカチオン重合可能なモノマーの分子間での重合や架橋が進むことで硬化する。光カチオン開始剤としては、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩など、具体的には旭電化工業から上市されているＳＰ−１７０、ＳＰ−１５０（以上、商品名）等が挙げられる。カチオン重合可能なモノマーとしてはエポキシ基やビニルエーテル基やオキセタン基を有するモノマーなどが適しているが、これに限られるものではない。好適なモノマーとしては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、アロンオキセタンＯＸＴ−２１１（商品名、東亜合成株式会社製）、セロキサイド２０２１（商品名、ダイセル化学工業製）等の脂環式エポキシ樹脂、ＡＯＥ（商品名、ダイセル化学工業製）等の直鎖アルキル基を有するモノエポキシド等を挙げることができる。さらに、特許第３１４３３０８号公報に記載の多官能性エポキシ樹脂である、例えばＥＨＰＥ−３１５０（商品名、ダイセル化学工業製）等は、前述の樹脂に比較して高いカチオン重合性を示し、かつ、硬化させると高い架橋密度を示し、これにより高い強度を有する硬化物が得られるので特に好ましい。ネガ型レジストとしては、上記のような樹脂が好ましく使用されるが、これに限られるものではない。

このようなネガ型レジストをスピンコート法、ダイレクトコート法、ラミネート転写法などの方法によって前記インク流路となる構造上に塗布することでネガ型レジスト層４を形成する。

ここで、必要に応じて撥インク層５をネガ型レジスト層４に形成しても良い。この場合撥インク層５を形成する樹脂は、ネガ型レジストと同様に分子間架橋可能な感光性を有することが望ましい。また、ネガ型レジストと相溶しないことも重要である。なお、撥インク層５を形成する樹脂には光重合開始剤が必ずしも含まれている必要がなく、ネガ型レジストから発生する活性種により架橋させることで硬化させることも可能である。撥インク層５は、スピンコート法、ダイレクトコート法、ラミネート転写法等の方法で形成される。

工程６：インク吐出口およびインク供給口の形成
ネガ型レジスト層の所定部分にインク吐出口を形成する（図５）。

この工程では、インク吐出口となる部分をマスクして、インク吐出口となる部分以外の領域に露光機（例えば、キヤノン社製マスクアライナーＭＰＡ６００ＦＡ（商品名））により光を照射することで、分子間架橋させてネガ型レジストを硬化させる。ネガ型レジスト層４上に撥インク層５を形成した場合は、インク吐出口となる部分以外の領域の撥インク層５の樹脂も同時に硬化させる。その後現像することで、インク吐出口６を形成する。現像液としては、露光部である硬化したネガ型レジスト（＋撥インク層の樹脂）が溶解せず、未露光部のネガ型レジスト（＋撥インク層の樹脂）を完全に取り除くことができ、且つその下に配置されているポジ型レジストを溶解しない現像液が最適であり、例えば、メチルイソブチルケトンやメチルイソブチルケトン／キシレンの混合溶媒等が好適に使われる。なお、ポジ型レジストを溶かさないことが重要である理由としては、一枚の基板上に複数のヘッドが配置され、切断工程を経てインクジェットヘッドとして使用する場合があり、切断時のごみ対策として、インク流路となる構造を切断工程後に溶解除去するのが望ましいためである。

そして、通常、基板１を貫通するインク供給口９を形成する（図６、７）。インク供給口９を形成する方法としては、異方性エッチングやドライエッチングなどが一般的に用いられるが、これに限られるものではない。一例としてある特定の結晶方位を持ったＳｉ基板を用いた異方性エッチングの方法について説明する。まず、エッチング溶液耐性を持つ樹脂（東京応化製ＯＢＣ）からなる保護層７で基板の表面を覆い、基板１の裏面をインク供給口の大きさのスリット部だけを残してエッチングマスク８（ポリエーテルアミド樹脂（日立化成製ＨＩＭＡＬ））で覆う（図６）。アルカリ系のエッチング溶液である水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド等の水溶液からなるエッチング液に浸漬させることで、スリット部から露出した部分の基板のみを溶解させることが可能であり、これによりインク供給口９を形成することができる（図７）。ここで、インク吐出口６を覆っていた保護層７を除去し、必要に応じてエッチングマスク８を取り除く。

工程７：インク流路の形成
インク流路となる構造を除去して、インク吐出口と連通するインク流路を形成する（図８）。

この工程（７）では、インク流路となる構造を形成するポジ型レジスト上に電離放射線を照射し、ポジ型レジストの分解反応を起こすことで、現像液に対する溶解性を向上させる。電離放射線としては、前述の工程（３，４）で使用したものと同様のものが使用できる。ただし、この工程（７）ではインク流路となる構造を除去してインク流路を形成することが目的であるため、電離照射線はマスクを介さずに全面に照射することができる。その後、工程（３，４）で使用した現像液と同様のものを用いて、インク流路となる構造を形成するポジ型レジストを完全に取り除くことが可能であるが、この工程（７）では現像液としてはパターニング性を考慮する必要がなく、例えば、ネガ型レジストに影響しない溶剤として乳酸メチル好適に使用可能である。これによりインク流路１０が形成されたインクジェットヘッドを得ることができる。

本実施例においては、図１〜８で示すインクジェットヘッドの製造方法によって、インクジェットヘッドを製造した。

まずインク滴を吐出させるためのエネルギー発生素子とドライバーやロジック回路が形成されたシリコン基板１を準備した。

次いで、この基板１上に第１のポジ型レジストからなるポジ型レジスト層２を形成した。第１のポジ型レジストとしては、無水メタクリル酸／メタクリル酸メチル＝１０／９０共重合体（重量平均分子量＝３１０００・ポリスチレン換算）に対して光酸発生剤としてＴＰＳ−１０５（みどり化学社製）を３ｗｔ％添加したものを基板上に塗布し、ホットプレート上にて１００℃の温度で３分間のプリベークを行い、オーブン内で１５０℃の温度で１時間ベークすることで乾燥させ、７μｍ膜厚のポジ型レジスト層２を形成した。

次いでポジ型レジスト層２上に、第２のポジ型レジストを用いて、５μｍ膜厚のポジ型レジスト層３を積層した。第２のポジ型レジストとしては、無水メタクリル酸／メタクリル酸メチル＝１０／９０共重合体（重量平均分子量＝３１０００・ポリスチレン換算）に対して光酸発生剤としてＳＰ−１７０（旭電化工業社製）を３ｗｔ％添加したものを基板上に塗布し、ホットプレート上にて１００℃の温度で３分間のプリベークを行い、オーブン内で１５０℃の温度で１時間ベークすることで乾燥した。

次いで二層に積層したポジ型レジスト層２および３から二段の凸型形状であるインク流路となる構造のパターニングを行った（図３）。

まず、上層のポジ型レジスト層３上に、露光機（キヤノン社製、マスクアライナーＭＰＡ６００ＦＡ（商品名））を用い、上層型パターンの描かれたマスクを介して積算した１２００ｍＪ／ｃｍ²の露光量を照射した。その後、ホットプレートを用いて、１２０℃で２４０秒のＰＥＢを行った。その後、以下の組成の混合溶液を使用して現像し、
ジエチレングリコールモノブチルエーテル ６０ｖｏｌ％
モノエタノールアミン ５ｖｏｌ％
モルホリン ２０ｖｏｌ％
イオン交換水 １５ｖｏｌ％
引き続いて、イソプロピルアルコールを用いてリンス処理を行うことで、露光部を完全に取り除きインク流路となる構造中の上層型パターンを形成した。

更に、下層のポジ型レジスト層２上に、ウシオ電機製Ｄｅｅｐ−ＵＶ露光装置ＵＸ−３０００（商品名）を用い、下層型パターンの描かれたマスクを介して積算した７００ｍＪ／ｃｍ²の露光量でＤｅｅｐ−ＵＶ光を照射した。その後、上層と同様の現像液およびリンス処理を行うことで、露光部を完全に取り除き、下層型パターンを形成し、インク流路となる構造を完成した。

次いでインク流路となる構造上にネガ型レジストからなるネガ型レジスト層４を被覆させた（図４）。ネガ型レジストとしては以下の組成のレジスト溶液を使用して、
・ＥＨＰＥ−３１５０（商品名、ダイセル化学工業社製） １００質量部
・ＨＦＡＢ（商品名、セントラル硝子社製） ２０質量部
・Ａ−１８７（商品名、日本ユニカー社製） ５質量部
・ＳＰ１７０（商品名、旭電化工業社製） ２質量部
・メチルイソブチルケトン １００質量部
・ジエチレングリコールジメチルエーテル １００質量部
スピンコート法によってインク流路となる構造が完全に被覆されるように塗布し、ホットプレート上にて９０℃の温度で３分間のプリベークを行い２０μｍ（平板上）のネガ型レジスト層４を形成した。さらに、ネガ型レジスト層４上に感光性を有する以下の組成の樹脂からなる撥インク層５をラミネート法により形成した。
・ＥＨＰＥ−３１５０（商品名、ダイセル化学工業社製） ３５質量部
・２、２−ビス（４−グリシジルオキシフェニル）ヘキサフロロプロパン
２５質量部
・１、４−ビス（２−ヒドロキシヘキサフロロイソプロピル）ベンゼン
２５質量部
・３−（２−パーフルオロヘキシル）エトキシ−１、２−エポキシプロパン
１６質量部
・Ａ−１８７（商品名、日本ユニカー社製） ４質量部
・ＳＰ１７０（商品名、旭電化工業社製） １．５質量部
・ジエチレングリコールモノエチルエーテル ２００質量部
そして、撥インク層５上に、露光機（キヤノン社製、マスクアライナーＭＰＡ６００ＦＡ（商品名））を用い、インク吐出口のパターンが描かれたマスクを介して、３００ｍＪ／ｃｍ²の露光量を照射した。

次いで、９０℃で１８０秒のＰＥＢを行い、パターン露光処理したネガ型レジスト層を現像することによりインク吐出口６を形成した。現像液としてはメチルイソブチルケトン／キシレン＝２／３溶液を使用し、キシレンを用いてリンス処理を行うことで、未露光部を完全に取り除くことができ、インク吐出口６を形成した。

次いで基板１の裏面にインク供給口９をエッチング処理により形成した。まず撥インク層５上に保護層７としてＯＢＣ（商品名、東京応化製）を全面に塗布した。そして基板の裏面にポリエーテルアミド樹脂（日立化成製ＨＩＭＡＬ（商品名））を用いてスリット状のエッチングマスク８を形成し、８０℃のＴＭＡＨ水溶液中にて浸漬することでシリコン基板に対して異方性エッチングを行い、インク供給口９を形成した。エッチングマスク８は基板を用意する際に、初めから形成されていてもよい。

次いで保護層７であるＯＢＣ（商品名）をキシレンにて除去した後、ウシオ電機製Ｄｅｅｐ−ＵＶ露光装置ＵＸ−３０００（商品名）を用いて撥インク層５上から全面に露光し、インク流路となる構造を形成しているポジ型レジストを可溶化した。そして乳酸メチルを用いて超音波槽内に浸漬することで、完全にポジ型レジストを除去し、図８に示すようなインクジェットヘッドを形成した。

上記の方法で作成したインクジェットヘッドをプリンターに搭載し、吐出及び記録評価を行ったところ、安定な印字が可能であり、得られた印字物は高品位なものであった。

第１のポジ型レジストに含まれる感光剤としてはＴＡＺ−１０１（みどり化学社製）を使用する以外は実施例１と同様にして第一のポジ型レジスト層２を形成した。

次いで、ポジ型レジスト層２上に、第２のポジ型レジストに含まれる感光剤としてＴＡＺ−１１０ （みどり化学社製）を用いる以外は実施例１と同様にして、ポジ型レジスト層３を積層した。

その後、実施例１と同様の方法を用いてインクジェットヘッドを形成した。
上記の方法で作成したインクジェットヘッドをプリンターに搭載し、吐出及び記録評価を行ったところ、安定な印字が可能であり、得られた印字物は高品位なものであった。

（比較例１）
第１のポジ型レジストとしてメチルメタクリレート／メタクリル酸＝１０／９０共重合体を主成分とし感光剤が含まれないものを用いた以外は実施例１と同様にして第一のポジ型レジスト層２を形成した。

次いで、ポジ型レジスト層２上に、第２のポジ型レジストとしてＰＭＩＰＫ（東京応化工業社製）を主成分とし感光剤が含まれないものを用いた以外は実施例１と同様にして、ポジ型レジスト層３を積層した。その後、二段の凸型形状であるインク流路となる構造を形成する工程にて、上層のポジ型レジストの露光時にウシオ電機製Ｄｅｅｐ−ＵＶ露光装置ＵＸ−３０００（商品名）を用い、２９０ｎｍ以下の光をカットして、上層型パターンの描かれたマスクを介して積算した２０００ｍＪ／ｃｍ²の露光量でＤｅｅｐ−ＵＶ光を用い、下層のポジ型レジストの露光時にウシオ電機製Ｄｅｅｐ−ＵＶ露光装置ＵＸ−３０００（商品名）を用い、２５０ｎｍ以上の光をカットして、下層型パターンの描かれたマスクを介して積算した１２０００ｍＪ／ｃｍ²の露光量でＤｅｅｐ−ＵＶ光を用いたこと以外は実施例１と同様の方法を用いてインクジェットヘッドを形成した。

上記の方法では、実施例１に比較すると、下層露光時に１５倍以上の露光量を必要とした。

基板上に第２のポジ型レジスト層を形成した模式図である。 第２のポジ型レジスト層上に第１のポジ型レジスト層を形成した模式図である。 第２のポジ型レジストおよび第１のポジ型レジストでインク流路パターンを形成した模式図である。 分子間架橋可能なポジ型レジスト層および撥インク層を被覆した模式図である。 吐出口を形成した模式図である。 保護層およびエッチングマスクを形成した模式図である。 インク供給口を形成した模式図である。 インク流路を形成したインクジェットヘッドの模式図である。

符号の説明

１ 基板
２ 第１のポジ型レジスト
３ 第２のポジ型レジスト
４ 分子間架橋可能なポジ型レジスト
５ 撥インク層
６ 吐出口
７ 保護膜
８ エッチングマスク
９ インク供給口
１０ インク流路

Claims (14)

1. インク吐出口と該吐出口に連通するインク流路と該吐出口からインク滴を吐出するためのエネルギー発生素子を、少なくとも含むインクジェットヘッドの製造方法であって、
   （1）エネルギー発生素子を有する基板に、第１のポジ型レジスト層を形成する工程
   （2）該第１のポジ型レジスト層上に第２のポジ型レジスト層を形成することで二層構成とする工程
   （3）上層である該第２のポジ型レジスト層のパターンを、露光および現像過程からなるフォトリソ過程により形成する工程
   （4）下層である該第１のポジ型レジスト層のパターンを露光および現像過程よりなるフォトリソ過程により形成し、基板に対して垂直方向の断面形状が、二段の凸型形状であるインク流路となる構造を形成する工程
   （5）該インク流路となる構造上にネガ型レジスト層を被覆させる工程
   （6）該ネガ型レジスト層により、インク吐出口を形成する工程
   （7）インク流路となる構造を除去することで該インク吐出口と連通するインク流路を形成する工程
   を有するインクジェットヘッドの製造方法において、
   第１のポジ型レジストと第２のポジ型レジストが、１．共にカルボン酸の無水物構造を有するアクリル系樹脂を主成分としていること、２．互いに異なる波長域に感光性能を持つ感光剤を有していること、を特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
2. 前記アクリル系樹脂が、側鎖にカルボン酸の無水物構造を有することを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッドの製造方法。
3. 前記アクリル系樹脂が、カルボン酸の無水物構造を介して分子間架橋していることを特徴とする請求項１〜２記載のインクジェットヘッドの製造方法。
4. 前記アクリル系樹脂が、下記一般式（１）および／または一般式（２）で示される構造単位を有することを特徴とする請求項１〜３記載のインクジェットヘッドの製造方法。
   

   

   （Ｒ₁およびＲ₂は水素原子または炭素数１〜３のアルキル基である）
   

   

   （Ｒ₃およびＲ₄は水素原子または炭素数１〜３のアルキル基である）
5. 前記アクリル系樹脂が、少なくとも無水メタクリル酸をモノマー成分とする重合物であることを特徴とする請求項１〜４記載のインクジェットヘッドの製造方法。
6. 前記アクリル系樹脂が、少なくとも無水メタクリル酸とメタクリル酸メチルをモノマー成分とする重合物であることを特徴とする請求項１〜５記載のインクジェットヘッドの製造方法。
7. 前記第１のポジ型レジストに含まれる感光剤が、前記第２のポジ型レジストに含まれる感光剤と比較して、短波長側に感光波長域を有することを特徴とする請求項１〜６記載のインクジェットヘッドの製造方法。
8. 前記感光剤が、光酸発生剤であることを特徴とする請求項１〜７記載のインクジェットヘッドの製造方法。
9. 前記第１および第２のポジ型レジストに含まれる感光剤が、芳香族スルフォニウム塩および芳香族ヨードニウム塩およびトリアジン系化合物のいずれかから選択されたものであることを特徴とする請求項８記載のインクジェットヘッドの製造方法。
10. 前記ポジ型レジスト層のパターンをフォトリソ過程により形成する工程（３）および工程（４）において、現像液としてアルカリ性水溶液を用いることを特徴とする請求項１〜９記載のインクジェットヘッドの製造方法。
11. 前記アルカリ性水溶液として、少なくとも
    １．水と任意の割合で混合可能な炭素数６以上のグリコールエーテル
    ２．含窒素塩基性有機溶剤
    ３．水
    を含有する現像液を用いることを特徴とする請求項１０記載のインクジェットヘッドの製造方法。
12. 前記グリコールエーテルが、エチレングリコールモノブチルエーテルおよび／またはジエチレングリコールモノブチルエーテルであることを特徴とする請求項１１記載のインクジェットヘッドの製造方法。
13. 前記含窒素塩基性有機溶剤が、エタノールアミンおよび／またはモルホリンであることを特徴とする請求項１１〜１２記載のインクジェットヘッドの製造方法。
14. 請求項１〜１３に記載のインクジェットヘッドの製造方法により製造されたインクジェットヘッド。

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