JP2006159764A - Inkjet head and method for manufacturing it - Google Patents
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Description
本発明はインクジェット記録方式に用いる記録液小滴を発生するためのインクジェットヘッドに関するものである。 The present invention relates to an ink jet head for generating recording liquid droplets used in an ink jet recording system.
インクジェット記録方式(液体噴射記録方式)に適用されるインクジェットヘッドは、一般に微細な記録液吐出口(以下、オリフィスと称することがある)、液流路および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を複数備えている。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、例えば特許文献1記載の次のような工程が知られている。 An ink jet head applied to an ink jet recording system (liquid jet recording system) is generally a fine recording liquid discharge port (hereinafter sometimes referred to as an orifice), a liquid flow path, and a liquid provided in a part of the liquid flow path. A plurality of discharge energy generating units are provided. Conventionally, as a method for producing such an ink jet head, for example, the following steps described in Patent Document 1 are known.
まず、インク吐出圧力発生素子が形成された基板上に溶解可能な樹脂にてインク流路パターンを形成し、このインク流路パターン上に、インク流路壁となるエポキシ樹脂及び光カチオン重合開始剤を含む被覆樹脂層を形成し、フォトリソグラフィーによりインク吐出圧力発生素子の上方に位置する被覆樹脂層にオリフィスを形成し、次いで前記溶解可能な樹脂を溶出してインク流路を形成し、インク流路壁となる被覆樹脂層を硬化する。 First, an ink flow path pattern is formed of a soluble resin on a substrate on which an ink discharge pressure generating element is formed, and an epoxy resin and a photocationic polymerization initiator that serve as an ink flow path wall are formed on the ink flow path pattern. And forming an orifice in the coating resin layer located above the ink discharge pressure generating element by photolithography, and then eluting the soluble resin to form an ink flow path. The coating resin layer that becomes the road wall is cured.
前記インク流路壁となる被覆樹脂に含まれるエポキシ樹脂としては、特許文献2に記載のビスフェノールA、F、S骨格を有するエポキシ樹脂、o−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂が挙げられる。また、特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6に記載のオキシシクロヘキサン骨格を有するエポキシ樹脂等が知られている。
Examples of the epoxy resin contained in the coating resin serving as the ink flow path wall include epoxy resins having bisphenol A, F, and S skeletons described in Patent Document 2, and o-cresol novolac type epoxy resins. Moreover, the epoxy resin etc. which have the oxycyclohexane skeleton of
ところで、近年の記録技術の進展に伴い、インクジェット記録技術にはより高精細な記録が求められている。このような要求を満たす一つの方法としてインクジェットヘッドより吐出されるインク滴の極小化、すなわちインクジェットヘッドの極小オリフィス化が挙げられる。しかし、従来の製造方法で極小オリフィスを有するインクジェットヘッドを作成すると、インク流路壁となるインク流路構成部材の吸インクによる体積膨潤の影響が無視できなくなり、オリフィスの変形を生じるおそれがある。その結果、吐出されるインク滴の吐出方向がばらつき出力される画像にムラを生じる場合がある。 By the way, with the recent progress of recording technology, higher-definition recording is required for inkjet recording technology. One method that satisfies this requirement is minimization of ink droplets ejected from the ink jet head, that is, miniaturization of the ink jet head. However, when an inkjet head having a minimal orifice is produced by a conventional manufacturing method, the influence of volume swelling due to ink absorption of the ink flow path constituting member that becomes the ink flow path wall cannot be ignored, and the orifice may be deformed. As a result, the ejection direction of the ejected ink droplets may vary, and the output image may be uneven.
また、インクジェット記録技術による画像記録への高度な要求に伴ってインクに要求される性能も高度なものとなってきており、インク中に保湿剤としての尿素が含有されるようになってきている。さらに記録物の耐水性を向上させるために色材としても水難溶性染料を用いるようになり、この染料を溶解させるためにインク中にアルカリ塩を含有させる構成をとっている。このようにインク中に尿素やアルカリ塩が含有されているとインクは比較的高いアルカリ性を示すものとなるが、高アルカリインクは極性溶媒と同様にインク流路構成部材を膨潤させやすい。従って、高アルカリインクを用いた上述の製造方法で作成された従来のインクジェットにおいては、インク流路壁となるインク流路構成部材の吸インクによる体積膨潤でインク流路が変形し所望の吐出状態を得られない虞や、インク流路壁構成部材の基板からの剥離のおそれがあり、インクジェットヘッドの信頼性の観点からも必ずしも充分とは言えないものである。 In addition, with the high demand for image recording by ink jet recording technology, the performance required for ink has also become high, and urea as a humectant has been contained in the ink. . Further, in order to improve the water resistance of the recorded matter, a poorly water-soluble dye is used as a coloring material, and an alkali salt is contained in the ink in order to dissolve this dye. As described above, when urea or an alkali salt is contained in the ink, the ink exhibits a relatively high alkalinity. However, the high alkali ink tends to swell the ink flow path constituent member as in the case of the polar solvent. Therefore, in the conventional ink jet produced by the above-described manufacturing method using a highly alkaline ink, the ink flow path is deformed due to the volume swelling due to the ink absorption of the ink flow path constituting member that becomes the ink flow path wall, and the desired discharge state May not be obtained, and the ink flow path wall constituting member may be peeled off from the substrate, which is not necessarily sufficient from the viewpoint of the reliability of the inkjet head.
このように、上述のインクジェット製造方法では極小オリフィスを作成した場合や、高アルカリインクを用いた際のインク流路壁の吸インクによる体積膨潤量の低減という技術課題がある。
本発明は前述した従来技術における問題点を解決し、高アルカリインクを用いた場合や極小オリフィスを作製した場合においても、インク流路構成部材の吸インクによるオリフィスの変形を生じにくく、長時間安定した吐出が可能なインクジェットヘッド及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems in the prior art, and even when a highly alkaline ink is used or when a very small orifice is produced, the orifice is not easily deformed by the ink absorbed by the ink flow path component, and is stable for a long time. It is an object of the present invention to provide an inkjet head that can perform the ejection and a method for manufacturing the inkjet head.
本発明者らは前述した従来技術における問題点を解決して上記課題を達成すべく鋭意研究した結果、従来のインクジェットヘッドにおけるインク流路構成部材として、例えば、水酸基を有するエポキシ樹脂とアルコキシシラン化合物とを縮合反応させて得られるようなアルコキシシリル基含有エポキシ樹脂を用いた場合、インク流路構成部材の吸インクによる体積膨潤量が低減され、所望の安定した吐出が可能なインクジェットヘッドが製造可能である知見を得た。 As a result of diligent research to solve the above-described problems in the prior art and to achieve the above-mentioned problems, the present inventors have, for example, used epoxy resin having a hydroxyl group and an alkoxysilane compound as ink flow path constituent members in a conventional inkjet head. When an alkoxysilyl group-containing epoxy resin such as that obtained by condensation reaction is used, the volume swelling amount of the ink flow path component due to the ink absorption is reduced, and an inkjet head capable of desired stable ejection can be manufactured. I got the knowledge.
アルコキシシリル基含有エポキシ樹脂は、硬化時にエポキシ環の開環重合と共にアルコキシシリル基が縮合し、硬化物中にシロキサン結合を形成する。樹脂硬化物中に形成されたシロキサン結合は優れた耐インク性、耐熱性、金属基板に対する高密着性を硬化物に付与させると考えられる。すなわち、アルコキシシリル基含有エポキシ樹脂を含む樹脂組成物を用いて、アルコキシシリル基が縮合して形成されたシロキサン結合をインク流路構成部材中に導入することで、吸インク量が低く、その結果樹脂硬化物の体積膨潤量を低減することが可能となり前記課題を解決できることを見出した。 In the alkoxysilyl group-containing epoxy resin, the alkoxysilyl group is condensed together with the ring-opening polymerization of the epoxy ring at the time of curing to form a siloxane bond in the cured product. The siloxane bond formed in the resin cured product is considered to impart excellent ink resistance, heat resistance, and high adhesion to a metal substrate to the cured product. That is, by using a resin composition containing an alkoxysilyl group-containing epoxy resin and introducing a siloxane bond formed by condensation of alkoxysilyl groups into the ink flow path component, the ink absorption amount is low, and as a result It has been found that the volume swelling amount of the cured resin can be reduced and the above-mentioned problems can be solved.
本発明は、
インク吐出圧力発生素子が形成された基板上に、インク吐出口と、該インク吐出口に連通すると共に前記インク吐出圧力発生素子が作用できる位置に該インクを導入可能なインク流路と、を有し、前記基板に接合されたインク流路構成部材により少なくとも前記インク流路が形成されているインクジェットヘッドであって、
前記インク流路構成部材が、アルコキシシリル基含有エポキシ樹脂を含む樹脂組成物の硬化物を含有することを特徴とするインクジェットヘッドである。
The present invention
On the substrate on which the ink discharge pressure generating element is formed, there are provided an ink discharge port, and an ink flow path that can communicate with the ink discharge port and can introduce the ink at a position where the ink discharge pressure generating element can act. An ink jet head in which at least the ink flow path is formed by an ink flow path constituting member bonded to the substrate,
The ink flow path constituent member includes a cured product of a resin composition containing an alkoxysilyl group-containing epoxy resin.
また、本発明は、
(a)インク吐出圧力発生素子が形成された基板上に、溶解可能な樹脂にてインク流路となるパターンを形成する工程と、
(b)前記パターンが形成された基板上に、インク流路構成部材により被覆樹脂層を形成する工程と、
(c)前記インク吐出圧力発生素子の上方に位置する被覆樹脂層にインク吐出口を形成する工程と、
(d)前記溶解可能な樹脂を溶出し、インク流路を形成する工程と、
を有するインクジェットヘッドの製造方法において、前記インク流路構成部材が、アルコキシシリル基含有エポキシ樹脂を含む樹脂組成物の硬化物を含有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法である。
The present invention also provides:
(A) forming a pattern serving as an ink flow path with a soluble resin on a substrate on which an ink discharge pressure generating element is formed;
(B) forming a coating resin layer with an ink flow path constituent member on the substrate on which the pattern is formed;
(C) forming an ink discharge port in a coating resin layer located above the ink discharge pressure generating element;
(D) eluting the soluble resin to form an ink flow path;
A method for manufacturing an ink-jet head according to claim 1, wherein the ink flow path component contains a cured product of a resin composition containing an alkoxysilyl group-containing epoxy resin.
本発明によれば、高アルカリインクを用いた場合や極小オリフィスを作製した場合においても、インク流路構成部材の吸インクによるオリフィスの変形を生じにくく、長時間安定した吐出が可能なインクジェットヘッドを提供できるものである。 According to the present invention, there is provided an inkjet head that is less likely to be deformed due to ink absorption of an ink flow path component member and can be stably ejected for a long time even when a high alkali ink is used or when a very small orifice is produced. It can be provided.
本発明は、インク吐出圧力発生素子が形成された基板上に、インク吐出口と、該インク吐出口に連通すると共に前記インク吐出圧力発生素子が作用できる位置に該インクを導入可能なインク流路と、を有し、前記基板に接合されたインク流路構成部材により少なくとも前記インク流路が形成されているインクジェットヘッドに関するものである。 The present invention relates to an ink discharge port on a substrate on which an ink discharge pressure generating element is formed, and an ink flow channel capable of introducing the ink to a position that communicates with the ink discharge port and can act on the ink discharge pressure generating element. And an ink jet head in which at least the ink flow path is formed by an ink flow path constituting member bonded to the substrate.
さらには、
(a)インク吐出圧力発生素子が形成された基板上に、溶解可能な樹脂にてインク流路となるパターンを形成する工程と、
(b)前記パターンが形成された基板上に、インク流路構成部材により被覆樹脂層を形成する工程と、
(c)前記インク吐出圧力発生素子の上方に位置する被覆樹脂層にインク吐出口を形成する工程と、
(d)前記溶解可能な樹脂を溶出し、インク流路を形成する工程と、
を有するインクジェットヘッドの製造方法に関するものである。特に、より高精細なオリフィス(インク吐出口)を得るために、前記工程(c)をフォトリソグラフィーにて行うインクジェットヘッドの製造方法に関するものである。
Moreover,
(A) forming a pattern serving as an ink flow path with a soluble resin on a substrate on which an ink discharge pressure generating element is formed;
(B) forming a coating resin layer with an ink flow path constituent member on the substrate on which the pattern is formed;
(C) forming an ink discharge port in a coating resin layer located above the ink discharge pressure generating element;
(D) eluting the soluble resin to form an ink flow path;
The present invention relates to a method of manufacturing an inkjet head having In particular, the present invention relates to a method for manufacturing an inkjet head in which the step (c) is performed by photolithography in order to obtain a higher-definition orifice (ink discharge port).
本発明では、上記インクジェットヘッドにおけるインク流路構成部材を、アルコキシシリル基含有エポキシ樹脂を含む樹脂組成物の硬化物で形成するものである。 In the present invention, the ink flow path constituent member in the ink jet head is formed of a cured product of a resin composition containing an alkoxysilyl group-containing epoxy resin.
本発明におけるアルコキシシリル基含有エポキシ樹脂は、例えば水酸基を有するエポキシ樹脂とアルコキシシラン化合物とを縮合反応させて得ることができる。この縮合反応によれば、有機錫、有機酸錫等の触媒を用いてエポキシ環を開環させずに、エポキシ樹脂の水酸基と、アルコキシシラン化合物のアルコキシ基(または加水分解後の水酸基)とを縮合して、位置選択的に化学結合させることができる。 The alkoxysilyl group-containing epoxy resin in the present invention can be obtained, for example, by a condensation reaction between an epoxy resin having a hydroxyl group and an alkoxysilane compound. According to this condensation reaction, without opening the epoxy ring using a catalyst such as organic tin or organic acid tin, the hydroxyl group of the epoxy resin and the alkoxy group (or the hydroxyl group after hydrolysis) of the alkoxysilane compound are formed. It can be condensed and regioselectively chemically bonded.
前記アルコキシシラン化合物は、下記一般式(1)で表されるアルコキシシラン類及びその縮合物の少なくとも1種であることが好ましい。 The alkoxysilane compound is preferably at least one of alkoxysilanes represented by the following general formula (1) and condensates thereof.
Ra qSi(ORb)4-q (1)
(式(1)中、qは0〜2の整数を示し、Raは炭素数1〜8のアルキル基または炭素数6〜8のアリール基を示し、Rbは炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
なお、Ra及び/又はRbが一分子中に複数ある場合、それぞれ独立して上記から選ばれる基である。Raとしては、炭素数1〜4のアルキル基またはフェニル基が好ましい。Rbとしては、炭素数1〜3のアルキル基が好ましい。
R a q Si (OR b ) 4-q (1)
(In formula (1), q represents an integer of 0 to 2, R a represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an aryl group having 6 to 8 carbon atoms, and R b represents an alkyl having 1 to 4 carbon atoms. Group.)
In addition, when there are a plurality of R a and / or R b in one molecule, each is a group independently selected from the above. R a is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a phenyl group. R b is preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
アルコキシシラン化合物の具体例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラブトキシシラン等のテトラアルコキシシラン類;メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリエトキシシラン、n−ブチルトリメトキシシラン、n−ブチルトリエトキシシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−ヘキシルトリエトキシシラン、n−オクチルトリメトキシシラン、n−オクチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、4−メチルフェニルトリメトキシシラン、4−メチルフェニルトリエトキシシラン、4−エチルフェニルトリメトキシシラン、4−エチルフェニルトリエトキシシラン等のトリアルコキシシラン類;ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジプロポキシシラン、ジメチルジブトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジ−n−プロピルジメトキシシラン、ジ−n−プロピルジエトキシシラン、ジイソプロピルジメトキシシラン、ジイソプロピルジエトキシシラン、ジ−n−ブチルジメトキシシラン、ジ−n−ブチルジエトキシシラン、ジ−n−ヘキシルジメトキシシラン、ジ−n−ヘキシルジエトキシシラン、ジ−n−オクチルジメトキシシラン、ジ−n−オクチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ビス(4−メチルフェニル)ジメトキシシラン、ビス(4−メチルフェニル)ジエトキシシラン、ビス(4−メチルフェニル)ジメトキシシラン、ビス(4−メチルフェニル)ジエトキシシラン等のジアルコキシシラン類;またはこれらの部分縮合物等があげられるが、これらに限定されるものではない。テトラアルコキシシラン類、トリアルコキシシラン類、及びそれらの部分縮合物であることが好ましい。これらは単独で使用することもでき、適宜選択した複数を組み合わせて使用することもできる。 Specific examples of the alkoxysilane compound include tetraalkoxysilanes such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetraisopropoxysilane, and tetrabutoxysilane; methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, and methyltripropoxysilane. , Methyltributoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, isopropyltrimethoxysilane, isopropyltriethoxysilane, n-butyltrimethoxysilane, n-butyl Triethoxysilane, n-hexyltrimethoxysilane, n-hexyltriethoxysilane, n-octyltrimethoxysilane, n-octyltriethoxysilane, phenyl Trialkoxysilanes such as trimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, 4-methylphenyltrimethoxysilane, 4-methylphenyltriethoxysilane, 4-ethylphenyltrimethoxysilane, 4-ethylphenyltriethoxysilane; dimethyldimethoxysilane , Dimethyldiethoxysilane, dimethyldipropoxysilane, dimethyldibutoxysilane, diethyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane, di-n-propyldimethoxysilane, di-n-propyldiethoxysilane, diisopropyldimethoxysilane, diisopropyldiethoxysilane , Di-n-butyldimethoxysilane, di-n-butyldiethoxysilane, di-n-hexyldimethoxysilane, di-n-hexyldiethoxysilane, di-n-octyl Methoxysilane, di-n-octyldiethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, bis (4-methylphenyl) dimethoxysilane, bis (4-methylphenyl) diethoxysilane, bis (4-methylphenyl) dimethoxy Examples thereof include, but are not limited to, dialkoxysilanes such as silane and bis (4-methylphenyl) diethoxysilane; or partial condensates thereof. Tetraalkoxysilanes, trialkoxysilanes, and partial condensates thereof are preferable. These can also be used independently and can also be used combining the plurality selected suitably.
また、水酸基を有するエポキシ樹脂は、アルコキシシラン化合物と縮合可能な水酸基を含有するエポキシ樹脂であれば、特に限定されない。 Moreover, the epoxy resin which has a hydroxyl group will not be specifically limited if it is an epoxy resin containing the hydroxyl group condensable with an alkoxysilane compound.
上記のように水酸基を有するエポキシ樹脂とアルコキシシラン化合物との縮合反応を行う際のアルコキシシラン化合物の使用量は、水酸基を有するエポキシ樹脂とアルコキシシラン化合物との合計に対して5質量%〜50質量%であることが好ましい。すなわち、5質量%未満であると所望のインク耐性を得ることができない場合があり、また50質量%を超えると、硬化物中に縮合されたシロキサン結合部位が増大することにより硬化物が脆くなってしまう恐れがある。 The amount of the alkoxysilane compound used in the condensation reaction between the epoxy resin having a hydroxyl group and the alkoxysilane compound as described above is 5% by mass to 50% by mass with respect to the total of the epoxy resin having a hydroxyl group and the alkoxysilane compound. % Is preferred. That is, if it is less than 5% by mass, the desired ink resistance may not be obtained. If it exceeds 50% by mass, the cured product becomes brittle due to an increase in the number of siloxane bonding sites condensed in the cured product. There is a risk that.
本発明で用いる樹脂組成物には、上記のアルコキシシリル基含有エポキシ樹脂以外に、他のエポキシ樹脂を併用することもできる。 In addition to the above alkoxysilyl group-containing epoxy resin, other epoxy resins can be used in combination with the resin composition used in the present invention.
本発明で用いる樹脂組成物は、さらに光カチオン重合開始剤を含有することが好ましい。このような樹脂組成物を用いることで、インク流路構成部材にインク吐出口を形成する際にフォトリソグラフィーの手法を利用できる。光カチオン重合開始剤としては、芳香族ヨウドニウム塩、芳香族スルホニウム塩、旭電化工業より上市されているSP−150、SP−170、SP−172(以上商品名)、Rhodia社より上市されているRhodorsil2074(商品名)等が挙げられる。これら光カチオン重合開始剤は、紫外線の照射によりカチオン重合を開始できるものである。光カチオン重合開始剤は、樹脂組成物に含まれる樹脂成分100質量%に対して0.5〜10質量%の量を使用することが好ましい。 The resin composition used in the present invention preferably further contains a photocationic polymerization initiator. By using such a resin composition, a photolithography technique can be used when forming ink discharge ports in the ink flow path constituting member. As the cationic photopolymerization initiator, aromatic iodonium salt, aromatic sulfonium salt, SP-150, SP-170, SP-172 (trade name) marketed by Asahi Denka Kogyo, and Rhodia are marketed. Rhodorsil 2074 (trade name) and the like. These cationic photopolymerization initiators can initiate cationic polymerization by irradiation with ultraviolet rays. The photocationic polymerization initiator is preferably used in an amount of 0.5 to 10% by mass with respect to 100% by mass of the resin component contained in the resin composition.
また、上記の樹脂組成物には、必要に応じて添加剤などを適宜添加することが可能である。たとえば、硬化物の弾性率を下げる目的で可撓性付与剤を添加したり、基板との更なる密着力を得るためにシランカップリング剤を添加することなどが挙げられる。その添加量は、目的とする効果を発現可能な量を適宜設定できる。 Moreover, it is possible to add an additive etc. to said resin composition suitably as needed. For example, a flexibility imparting agent may be added for the purpose of lowering the elastic modulus of the cured product, or a silane coupling agent may be added to obtain further adhesion to the substrate. The amount of the additive can be set as appropriate so that the target effect can be exhibited.
(実験例1)
本実験例においては、アルコキシシリル基含有エポキシ樹脂、及び該アルコキシシリル基含有エポキシ樹脂の一部又は全部を他のエポキシ樹脂に変えた樹脂組成物により基板上にパターンを形成し、加速試験によって樹脂硬化物の吸インクによる体積膨潤によるパターン幅の変化量を確認する実験を行った。
(Experimental example 1)
In this experimental example, a pattern is formed on a substrate with an alkoxysilyl group-containing epoxy resin and a resin composition in which part or all of the alkoxysilyl group-containing epoxy resin is replaced with another epoxy resin, and the resin is subjected to an acceleration test. An experiment was conducted to confirm the amount of change in pattern width due to volume swelling by ink absorption of the cured product.
まず、基板として6インチSiウエハを準備し、熱酸化によって1.0μmのSiO2層を形成した。次いで表1記載の樹脂組成物(1)〜(4)及び(c1)を適当な溶剤(メチルイソブチルケトン)にて溶解したものを用いて、スピンコートによって基板上に樹脂組成物層を成膜し、90℃で5分のベークを行うことにより塗布溶媒を蒸発させて、20μm厚の樹脂組成物層を得た。 First, a 6-inch Si wafer was prepared as a substrate, and a 1.0 μm SiO 2 layer was formed by thermal oxidation. Next, using the resin compositions (1) to (4) and (c1) described in Table 1 dissolved in a suitable solvent (methyl isobutyl ketone), a resin composition layer is formed on the substrate by spin coating. The coating solvent was evaporated by baking at 90 ° C. for 5 minutes to obtain a resin composition layer having a thickness of 20 μm.
次いでキヤノン製マスクアライナーMPA600(商品名)を用い、露光量3000mJ/cm2で基板上の樹脂組成物層のパターニング(長さ5cm、幅50μmのライン&スペースパターン)をおこない、露光後ホットプレート上で90℃4分間加熱後にメチルイソブチルケトン/キシレン混合溶媒で現像し、さらに現像後に200℃1時間加熱し本硬化を行った。こうして長さ5cm、幅50μmのライン&スペースパターンを形成した。 Next, using a Canon mask aligner MPA600 (trade name), patterning of the resin composition layer on the substrate with an exposure amount of 3000 mJ / cm 2 (line and space pattern with a length of 5 cm and a width of 50 μm) was performed on the hot plate after exposure. The film was developed with a methyl isobutyl ketone / xylene mixed solvent after heating at 90 ° C. for 4 minutes, and further heated at 200 ° C. for 1 hour after the development for main curing. Thus, a line & space pattern having a length of 5 cm and a width of 50 μm was formed.
次いでこれら試料を、エチレングリコール/尿素/イソプロピルアルコール/黒色染料/水からなるpH10の高アルカリインクに浸漬し、プレッシャークッカー(PCT)試験(121℃、2気圧、100時間)を行い、ライン&スペースパターンの変化を観察した。なお、この加速試験をインク浸漬中で行ったのは、インク流路構成部材として用いる際の耐インク性も考慮したからである。 Next, these samples were immersed in a highly alkaline ink having a pH of 10 consisting of ethylene glycol / urea / isopropyl alcohol / black dye / water and subjected to a pressure cooker (PCT) test (121 ° C., 2 atm, 100 hours). The pattern change was observed. The reason why this acceleration test was performed during ink immersion was that ink resistance when used as an ink flow path constituent member was also taken into consideration.
PCT試験終了後、試料を水洗しブロー乾燥させた後、ラインパターン幅を測定したところ、樹脂組成物(1)及び(2)で作製したライン&スペースパターンにおけるライン幅の増大率は2%であった。また、樹脂組成物(3)及び(4)で作製したライン&スペースパターンにおけるライン幅の増大率は4%であった。一方、樹脂組成物(c1)で作製したライン&スペースパターンにおけるライン幅の増大率は10%であった。なお、いずれの試料においても、PCT試験終了後においてライン&スペースパターンは基板へ密着していた。 After completion of the PCT test, the sample was washed with water and blown dry, and then the line pattern width was measured. The line width increase rate in the line & space pattern produced with the resin compositions (1) and (2) was 2%. there were. Moreover, the increase rate of the line width in the line & space pattern produced with the resin compositions (3) and (4) was 4%. On the other hand, the increase rate of the line width in the line & space pattern produced with the resin composition (c1) was 10%. In all samples, the line & space pattern was in close contact with the substrate after the PCT test was completed.
この結果から、アルコキシシリル基含有エポキシ樹脂を含む樹脂組成物の硬化物は、吸インクによる体積膨潤量が低く、且つ基板との密着性も良好である優れた材料であることが確認された。 From this result, it was confirmed that the cured product of the resin composition containing the alkoxysilyl group-containing epoxy resin is an excellent material having a low volume swelling due to ink absorption and good adhesion to the substrate.
表中の数値は質量部を表す。表中の略号は以下のとおりである。 The numerical value in a table | surface represents a mass part. Abbreviations in the table are as follows.
EHPE−3150:ダイセル化学工業社製商品名
SP−172:旭電化工業社製商品名
A−187:日本ユニカー社製商品名
なお、エポキシ樹脂(I)であるアルコキシ基含有シラン変性ビスフェノールA型エポキシ樹脂は、一般的なビスフェノールA型エポキシ樹脂にメチルトリメトキシシランを溶解混合後、錫触媒下で脱メタノール反応させることで容易に合成することができる。エポキシ樹脂(II)であるアルコキシ基含有シラン変性脂環式エポキシ樹脂は、水酸基を有する脂環式エポキシ樹脂にメチルトリメトキシシランを溶解混合後、錫触媒下で脱メタノール反応させることで容易に合成することができる。エポキシ樹脂(III)は、EPON−SU−8(商品名)として米国シェルケミカル社より上市されているものである。
EHPE-3150: Product name SP-172 manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd. Product name A-187 manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd. Product name manufactured by Nihon Unicar Co., Ltd. In addition, alkoxy group-containing silane-modified bisphenol A type epoxy which is epoxy resin (I) The resin can be easily synthesized by dissolving and mixing methyltrimethoxysilane in a general bisphenol A type epoxy resin and then performing a demethanol reaction under a tin catalyst. Epoxy resin (II), an alkoxy group-containing silane-modified alicyclic epoxy resin, can be easily synthesized by dissolving and mixing methyltrimethoxysilane with an alicyclic epoxy resin having a hydroxyl group, followed by demethanol reaction under a tin catalyst. can do. Epoxy resin (III) is marketed by US Shell Chemical Company as EPON-SU-8 (trade name).
(実施例1〜4及び比較例1)
実施例1〜4及び比較例1として、表1に記載の樹脂組成物(実施例1〜4:樹脂組成物(1)〜(4)、比較例1:樹脂組成物(c1))をインク流路構成部材として使用し、以下の製造方法で極小オリフィスを有するインクジェットヘッドを作製し、吸インクによる体積膨潤がオリフィス形状安定性に及ぼす影響の評価を行った。以下、図面を参照しながら説明する。
(Examples 1-4 and Comparative Example 1)
As Examples 1 to 4 and Comparative Example 1, the resin compositions described in Table 1 (Examples 1 to 4: resin compositions (1) to (4), Comparative Example 1: resin composition (c1)) were used as inks. An ink jet head having a minimal orifice was prepared by using the following manufacturing method as a flow path component, and the influence of volume swelling due to ink absorption on orifice shape stability was evaluated. Hereinafter, description will be given with reference to the drawings.
図1に示すように背面にインク供給口形成用マスク3を設けた結晶軸(100)のSiウエハー基板1上に、インク吐出圧力発生素子2として電熱変換素子(TaN)を配置し、更に保護層としてSiN層4、Ta層5を形成した。なお、インク吐出圧力発生素子2にはその素子を動作させるための制御信号入力電極が接続されている(不図示)。図2に図1のA−A’断面図を示す。
As shown in FIG. 1, an electrothermal conversion element (TaN) is disposed as an ink discharge pressure generating element 2 on a Si wafer substrate 1 having a crystal axis (100) provided with an ink supply
次いで基板1上に密着層6としてポリエーテルアミドからなる層を以下の方法で厚み2.0μmにて形成した。ポリエーテルアミド層は日立化成工業(株)製HIMAL1200(商品名)を用い、スピナーで基板1上に塗布し、100℃/30分+250℃/1時間ベークを行った。次いで密着層6上に東京応化工業(株)製ポジレジストOFPR800(商品名)のレジスト層を形成し、そのパターニングを行った。更にそのレジストパターンをマスクとしてO2プラズマアッシングにより密着層6のパターニングを行い、最後にマスクとして使用したレジストパターンを剥離することで、図3に示すような密着層6を形成した。
Next, a layer made of polyetheramide was formed on the substrate 1 as an
次いで図4に示すがごとく、基板1上に東京応化工業(株)製ポジレジストODUR(商品名)を用いてインク流路パターンを形成した(厚み12μm)。 Next, as shown in FIG. 4, an ink flow path pattern was formed on the substrate 1 using a positive resist ODUR (trade name) manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. (thickness: 12 μm).
更に、表1記載の各樹脂組成物(1)〜(4)及び(c1)を適当な溶剤(メチルイソブチルケトン)に溶解させたものを用いて基板1上に被覆樹脂層8を形成し、フォトリソグラフィーによって極小オリフィス9(インク吐出口、直径8μm)を形成した(図5参照)。 Furthermore, the coating resin layer 8 is formed on the substrate 1 by using the resin compositions (1) to (4) and (c1) described in Table 1 dissolved in an appropriate solvent (methyl isobutyl ketone). A tiny orifice 9 (ink ejection port, diameter 8 μm) was formed by photolithography (see FIG. 5).
次いで基板1の背面をSi異方性エッチングによりエッチングし、インク供給口10を形成した。(図6参照)
次いでインク供給口10上のSiN膜、及びインク流路パターン7を除去し、さらにインク流路壁となる被覆樹脂層8を構成する樹脂組成物を完全に硬化させるために、200℃/1時間加熱を行い、インクジェットヘッドを得た(図7参照)。
Next, the back surface of the substrate 1 was etched by Si anisotropic etching to form an
Next, in order to completely remove the SiN film on the
次いで、作製したインクジェットヘッドで前述の高アルカリインクで10000枚のテストプリントを行なったところ、比較例1のインクジェットヘッドでは、若干の画像の乱れを生じた。これに対して実施例1〜4のインクジェットヘッドでは、画像の乱れは生じなかった。 Next, when 10,000 test prints were performed with the above-described high alkali ink with the produced inkjet head, the inkjet head of Comparative Example 1 produced some image disturbance. On the other hand, in the inkjet heads of Examples 1 to 4, image disturbance did not occur.
以上のように本発明で用いる、アルコキシシリル基含有エポキシ樹脂を含む樹脂組成物の硬化物は、吸インクによる体積膨潤が少なく、それをインク流路構成部材として用いることで信頼性の高いインクジェットヘッドが得られることが分かる。 As described above, the cured product of the resin composition containing an alkoxysilyl group-containing epoxy resin used in the present invention has less volume swelling due to ink absorption, and a highly reliable ink jet head by using it as an ink flow path constituent member. It can be seen that
1 基板
2 インク吐出圧力発生素子
3 インク供給口形成用マスク
4 SiN層
5 Ta層
6 密着層
7 インク流路パターン
8 被覆樹脂層
9 インク吐出口
10 インク供給口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Ink discharge
Claims (8)
前記インク流路構成部材が、アルコキシシリル基含有エポキシ樹脂を含む樹脂組成物の硬化物を含有することを特徴とするインクジェットヘッド。 On the substrate on which the ink discharge pressure generating element is formed, there are provided an ink discharge port, and an ink flow path that can communicate with the ink discharge port and can introduce the ink at a position where the ink discharge pressure generating element can act. An ink jet head in which at least the ink flow path is formed by an ink flow path constituting member bonded to the substrate,
The ink-jet head, wherein the ink flow path constituent member contains a cured product of a resin composition containing an alkoxysilyl group-containing epoxy resin.
Ra qSi(ORb)4-q (1)
(式(1)中、qは0〜2の整数を示し、Raは炭素数1〜8のアルキル基または炭素数6〜8のアリール基を示し、Rbは炭素数1〜4のアルキル基を示す。) The inkjet head according to claim 2, wherein the alkoxysilane compound is at least one of alkoxysilanes represented by the following general formula (1) and condensates thereof.
R a q Si (OR b ) 4-q (1)
(In formula (1), q represents an integer of 0 to 2, R a represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an aryl group having 6 to 8 carbon atoms, and R b represents an alkyl having 1 to 4 carbon atoms. Group.)
(b)前記パターンが形成された基板上に、インク流路構成部材により被覆樹脂層を形成する工程と、
(c)前記インク吐出圧力発生素子の上方に位置する被覆樹脂層にインク吐出口を形成する工程と、
(d)前記溶解可能な樹脂を溶出し、インク流路を形成する工程と、
を有するインクジェットヘッドの製造方法において、前記インク流路構成部材が、アルコキシシリル基含有エポキシ樹脂を含む樹脂組成物の硬化物を含有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 (A) forming a pattern serving as an ink flow path with a soluble resin on a substrate on which an ink discharge pressure generating element is formed;
(B) forming a coating resin layer with an ink flow path constituent member on the substrate on which the pattern is formed;
(C) forming an ink discharge port in a coating resin layer located above the ink discharge pressure generating element;
(D) eluting the soluble resin to form an ink flow path;
An ink jet head manufacturing method, wherein the ink flow path constituent member contains a cured product of a resin composition containing an alkoxysilyl group-containing epoxy resin.
Ra qSi(ORb)4-q (1)
(式(1)中、qは0〜2の整数を示し、Raは炭素数1〜8のアルキル基または炭素数6〜8のアリール基を示し、Rbは炭素数1〜4のアルキル基を示す。) The method for manufacturing an ink jet head according to claim 5, wherein the alkoxysilane compound is at least one of alkoxysilanes represented by the following general formula (1) and condensates thereof.
R a q Si (OR b ) 4-q (1)
(In formula (1), q represents an integer of 0 to 2, R a represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an aryl group having 6 to 8 carbon atoms, and R b represents an alkyl having 1 to 4 carbon atoms. Group.)
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WO2012133171A1 (en) * | 2011-03-31 | 2012-10-04 | ブラザー工業株式会社 | Method for manufacturing ink-jet head, and ink-jet head |
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2004
- 2004-12-09 JP JP2004356792A patent/JP2006159764A/en active Pending
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