JP2008290413A - 液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】流路の三次元的な形状を適正化し、吐出効率の向上が図られたインクジェット記録ヘッドを、工程を簡略化し効率よく製造する方法を提供する。
【解決手段】基板の上に、第１のポジ型感光性樹脂と前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光を吸収する光吸収剤とを含有する第１のポジ型感光性材料層と、前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光により感光する第２のポジ型感光性樹脂を含有する第２のポジ型感光性材料層とを順に形成し、前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光を用いて、前記第２のポジ型感光性材料層、前記第１のポジ型感光性材料層の順に露光して、流路パターンを形成する。
【選択図】図１
【解決手段】基板の上に、第１のポジ型感光性樹脂と前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光を吸収する光吸収剤とを含有する第１のポジ型感光性材料層と、前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光により感光する第２のポジ型感光性樹脂を含有する第２のポジ型感光性材料層とを順に形成し、前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光を用いて、前記第２のポジ型感光性材料層、前記第１のポジ型感光性材料層の順に露光して、流路パターンを形成する。
【選択図】図１
Description
本発明は液体を吐出する液体吐出ヘッドの製造方法に関し、具体的にはインクジェット記録方式に用いられるインクジェット記録ヘッドの微細な流路を効率よく製造する方法に関する。
液体を吐出する液体吐出ヘッドを用いる例としては、被記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェット記録方式が挙げられる。
インクジェット記録方式に適用されるインクジェット記録ヘッドは、一般にインク吐出口、インク流路、および流路の一部に設けられ、インクを吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子を備えている。従来このようなインクジェット記録ヘッドのインク流路を製造する方法としては、例えば、以下のようなものが知られている。
特許文献１に開示される製造方法では、まずエネルギー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の型となるパターンを形成し、このインク流路の型パターン上に、インク流路壁となる被覆樹脂層を形成する。これにフォトリソグラフィーによりエネルギー発生素子上にオリフィスを形成し、次いでインク流路の型パターンを溶出してインク流路壁となる被覆樹脂層を硬化するものである。
近年インクジェットプリンタには高速、高画質であることが求められ、それに伴いインクジェット記録ヘッドにおいては流路の微細化が行われている。
インク流路を型となるパターンを用いて形成する方法では、特許文献２に記載されるように、微細化されたインク流路において三次元的な形状を最適化し、インクの再充填の高速化を図った例がある。この方法では、まず、エネルギー発生素子が形成された基板上に、架橋化された状態で第１の波長域の光に感光する第１のポジ型感光性材料の層を設け、該ポジ型感光性材料の層を加熱処理して架橋化されたポジ型感光性材料層（該下層）を形成する。次いで、該下層上に前記第１の波長域とは異なる第２の波長域の光に感光する第２のポジ型感光性材料からなる上層を設けて２層構造とする。その後、該２層構造の前記上層の所定部に前記第２の波長域の光を照射し、現像処理を施すことで、前記上層の照射領域のみを除去して上層を所望のパターンを得る。そして、上層のパターン形成により露出した前記下層の所定の領域に前記第１の波長域の光を照射し、現像処理を施すことで、前記下層を所望のパターンに形成する。以上の工程を経ることにより、三次元的な形状が最適化された流路の型となるパターンを製造することができる。
特開平０６−２８６１４９号公報
特開２００４−４６２１７号公報
しかしながら、特許文献２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法では、二種類の露光波長を適用する必要がある。そのため工程が煩雑になる等、工程負荷が大きくなるという課題がある。
本発明は上記の点に鑑み成されたものであって、流路の三次元的な形状を適正化し、吐出効率の向上が図られたインクジェット記録ヘッドを、工程を簡略化し効率よく製造する方法を提供することを目的とする。
本発明は以下の構成を有する。
本発明は、液体を吐出する吐出口と、前記吐出口に連通する液体の流路が設けられた液体吐出ヘッドの製造方法において、
基板の上に、第１のポジ型感光性樹脂と前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光を吸収する光吸収剤とを含有する第１のポジ型感光性材料層を形成する工程と、
前記第１のポジ型感光性材料層の上に、前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光により感光する第２のポジ型感光性樹脂を含有する第２のポジ型感光性材料層を形成する工程と、
前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光を用いて、前記第２のポジ型感光性材料層を露光、現像して、前記第２のポジ型感光性材料層のパターンを形成する工程と、
前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光を用いて、前記第１のポジ型感光性材料層を露光、現像して、前記第１のポジ型感光性材料層のパターンを形成する工程と、
前記基板の上に形成された前記第１および第２のポジ型感光性材料層のパターンを被覆する被覆層を形成する工程と、
前記被覆層に前記吐出口を形成する工程と、
前記第１および第２のポジ型感光性材料層のパターンを除去して、前記流路を形成する工程と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法である。
基板の上に、第１のポジ型感光性樹脂と前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光を吸収する光吸収剤とを含有する第１のポジ型感光性材料層を形成する工程と、
前記第１のポジ型感光性材料層の上に、前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光により感光する第２のポジ型感光性樹脂を含有する第２のポジ型感光性材料層を形成する工程と、
前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光を用いて、前記第２のポジ型感光性材料層を露光、現像して、前記第２のポジ型感光性材料層のパターンを形成する工程と、
前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光を用いて、前記第１のポジ型感光性材料層を露光、現像して、前記第１のポジ型感光性材料層のパターンを形成する工程と、
前記基板の上に形成された前記第１および第２のポジ型感光性材料層のパターンを被覆する被覆層を形成する工程と、
前記被覆層に前記吐出口を形成する工程と、
前記第１および第２のポジ型感光性材料層のパターンを除去して、前記流路を形成する工程と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法である。
また、本発明は、液体を吐出する吐出口と、前記吐出口に連通する液体の流路が設けられた液体吐出ヘッドの製造方法において、
基板の上に、第１のポジ型感光性樹脂と前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光を吸収する光吸収剤とを含有する第１のポジ型感光性材料層を形成する工程と、
前記第１のポジ型感光性材料層の上に、前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光により感光する第２のポジ型感光性樹脂を含有する第２のポジ型感光性材料層を形成する工程と、
前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光を用いて、前記第２のポジ型感光性材料層を露光する工程と、
前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光を用いて、前記第２のポジ型感光性材料層の露光された部分を介して、前記第１のポジ型感光性材料層を露光する工程と、
前記第１および第２のポジ型感光性材料層を現像して、前記第１および第２のポジ型感光性材料層のパターンを形成する工程と、
前記基板の上に形成された前記第１および第２のポジ型感光性材料層のパターンを被覆する被覆層を形成する工程と、
前記被覆層に前記吐出口を形成する工程と、
前記第１および第２のポジ型感光性材料層のパターンを除去して、前記流路を形成する工程と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法である。
基板の上に、第１のポジ型感光性樹脂と前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光を吸収する光吸収剤とを含有する第１のポジ型感光性材料層を形成する工程と、
前記第１のポジ型感光性材料層の上に、前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光により感光する第２のポジ型感光性樹脂を含有する第２のポジ型感光性材料層を形成する工程と、
前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光を用いて、前記第２のポジ型感光性材料層を露光する工程と、
前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光を用いて、前記第２のポジ型感光性材料層の露光された部分を介して、前記第１のポジ型感光性材料層を露光する工程と、
前記第１および第２のポジ型感光性材料層を現像して、前記第１および第２のポジ型感光性材料層のパターンを形成する工程と、
前記基板の上に形成された前記第１および第２のポジ型感光性材料層のパターンを被覆する被覆層を形成する工程と、
前記被覆層に前記吐出口を形成する工程と、
前記第１および第２のポジ型感光性材料層のパターンを除去して、前記流路を形成する工程と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法である。
本発明によれば、流路の三次元的な形状を適正化し、吐出効率の向上が図られたインクジェット記録ヘッドを、工程を簡略化し効率よく製造できる。より具体的には、複数のポジ型感光性材料層を積層し、露光、現像することによって、より複雑化した液体流路の型パターンを形成するにあたり露光に用いる光の波長が１種類であるため、工程が簡略化され、製造負荷を低減することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明では，同一の機能を有する構成には図面中同一の番号を付与し、その説明を省略する場合がある。
なお、液体吐出ヘッドは、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に搭載可能である。そして、この液体吐出ヘッドを用いることによって、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど種々の記録媒体に記録を行うことができる。なお、本明細書内で用いられる「記録」とは、文字や図形などの意味を持つ画像を記録媒体に対して付与することだけでなく、パターンなどの意味を持たない画像を付与することも意味することとする。
さらに、「インク」または「液体」とは、広く解釈されるべきものであり、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成、記録媒体の加工、あるいはインクまたは記録媒体の処理に供される液体を言うものとする。ここで、インクまたは記録媒体の処理としては、例えば、記録媒体に付与されるインク中の色材の凝固または不溶化による定着性の向上や、記録品位ないし発色性の向上、画像耐久性の向上などのことを言う。
図１は、液体吐出ヘッドの一実施形態であるインクジェット記録ヘッドを示す模式図である。
本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子（インク吐出エネルギー発生素子）２が所定のピッチで２列に並んで形成されたＳｉの基板１を有している。基板１には、Ｓｉを異方性エッチングすることによって形成された供給口３が、エネルギー発生素子２の２つの列の間に開口されている。基板１の上には、流路形成部材４によって、各エネルギー発生素子の対向する位置に設けられた、インクを吐出する吐出口５と、供給口３から各吐出口５に連通する個別の流路が形成されている。なお、吐出口の位置は、上記のエネルギー発生素子と対向する位置に限定されるものではない。
このインクジェット記録ヘッドは、吐出口５が形成された面が記録媒体の記録面に対面するように配置される。そしてこのインクジェット記録ヘッドは、供給口３を介して流路内に充填されたインクに、エネルギー発生素子１によって発生するエネルギー発生素子が利用され、吐出口５からインク液滴を吐出させ、これを記録媒体に付着させることによって記録を行う。エネルギー発生素子としては、熱エネルギーとして電気熱変換素子（所謂ヒーター）等、力学的エネルギーとして、圧電素子等があるが、これらに限定されるものではない。
次いで、図２を用いて、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の一例を説明する。図２は、図１に示したインクジェット記録ヘッドの製造方法における各工程を順に示す模式的断面図であり、図１におけるＡ−Ａ’を通り基板１に垂直な断面で見た断面図である。
まず、図２（ａ）に示すように、エネルギー発生素子２として電気熱変換素子を備えた基板１を用意する。基板１としては、上述したＳｉ以外に、ガラス、セラミックス、プラスチックあるいは金属等を用いることができる。また、一般には、エネルギー発生素子２の耐用性向上を目的として、保護層等の各種機能層が設けられるが、もちろん本発明においてもこのような機能層を設けることは一向に差し支えない。
次いで、図２（ｂ）に示すように、基板１の上に第１のポジ型感光性材料層７を形成する。このとき、第１のポジ型感光性材料層７は、第１のポジ型感光性樹脂と、第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光を吸収する光吸収剤とを含有する。
第１のポジ型感光性樹脂としては、例えばＤｅｅｐ−ＵＶ等の電離放射線感光型として光崩壊型ポジレジストが使用できる。光崩壊型レジストとしては、以下のものが挙げられる。
ポリメチルイソプロペニルケトン、ポリビニルケトン等のビニルケトン系高分子化合物；ポリメタクリル酸、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリｎ−ブチルメタクリレート、ポリフェニルメタクリレート、ポリメタクリルアミド、ポリメタクリロニトリル等のメタクリル系高分子化合物；ポリブデン−１−スルフォン、ポリメチルペンテン−１−スルフォン等のオレフィンスルフォン系高分子化合物；等。
ポリメチルイソプロペニルケトン、ポリビニルケトン等のビニルケトン系高分子化合物；ポリメタクリル酸、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリｎ−ブチルメタクリレート、ポリフェニルメタクリレート、ポリメタクリルアミド、ポリメタクリロニトリル等のメタクリル系高分子化合物；ポリブデン−１−スルフォン、ポリメチルペンテン−１−スルフォン等のオレフィンスルフォン系高分子化合物；等。
なかでも、後に形成する被覆層との相溶等の弊害が無いとの観点から、ポリメチルイソプロペニルケトンが好ましい。しかし、被覆層によってはこの限りではない。
光吸収剤としては、第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光を吸収するものから適宜選択できる。例えば、第１のポジ型感光性樹脂が紫外波長域の光により感光するものである場合、紫外線吸収剤を用いることができるが、これに限定されない。紫外線吸収剤としては、以下のものが挙げられる。
２，４−ジ−ヒドロキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−ｎ−ドデシルオキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−ベンジルオキシベンゾフェノン、２，２’−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、フェニルサリシレート、４−ｔ−ブチルフェニルサリシレート、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル−３’，５’−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンゾエート等
なかでも、ポジ型感光性樹脂の感光性を阻害しないという観点から、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾフェノンが好ましい。しかし、使用するポジ型感光性樹脂によっては、この限りではない。ただし、後に形成する被覆層の硬化を阻害しないように、アミン等の塩基性物質は含まないことが好ましい。
２，４−ジ−ヒドロキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−ｎ−ドデシルオキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−ベンジルオキシベンゾフェノン、２，２’−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、フェニルサリシレート、４−ｔ−ブチルフェニルサリシレート、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル−３’，５’−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンゾエート等
なかでも、ポジ型感光性樹脂の感光性を阻害しないという観点から、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾフェノンが好ましい。しかし、使用するポジ型感光性樹脂によっては、この限りではない。ただし、後に形成する被覆層の硬化を阻害しないように、アミン等の塩基性物質は含まないことが好ましい。
第１のポジ型感光性材料層７における光吸収剤の含有量は特に限定されないが、第１のポジ型感光性材料層７を形成する材料の０．０１〜１０質量％とすることが好ましい。すなわち、光吸収剤の含有量を０．０１質量％以上とすることで、所望の性能を発揮することができる。また、光吸収剤の含有量を１０質量％以下とすることで、第１のポジ型感光性樹脂の感度が極端に低下することはなく、所望のパターンの形成を容易に行うことができる。
第１のポジ型感光性材料層７を形成する方法としては、第１のポジ型感光性樹脂を形成する材料を溶媒に溶解させた溶液を基板１の上にスピンコートする方法、別途製膜した第１のポジ型感光性材料層７を基板１の上にラミネートする方法が挙げられる。
第１のポジ型感光性材料層７の厚さは、例えば１０〜１５μｍとすることができる。
次いで、図２（ｃ）に示すように、第１のポジ型感光性材料層７の上に、第２のポジ型感光性材料層８を形成する。このとき、第２のポジ型感光性材料層８は、第２のポジ型感光性樹脂を含有する。
第２のポジ型感光性樹脂は、第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光により感光するものであれば、前記した第１のポジ型感光性樹脂と全く同じものであっても構わないし、基本組成のみ似ているものでもよい。好ましくは、第１および第２のポジ型感光性樹脂の感光する波長域がほぼ重なりあっていることであり、より好ましくは第１および第２のポジ型感光性樹脂が同じものであることである。これは後に、同一波長において第１および第２ポジ型感光性材料層を露光する際の制御性が容易となるためである。
後述するように、第１のポジ型感光性材料層７に先立って第２のポジ型感光性材料層８を感光するため、第２のポジ型感光性材料層８をより効率よく感光する必要がある。したがって、第２のポジ型感光性材料層８は、第１のポジ型感光性樹脂７が感光する波長域の光を吸収する光吸収剤を含有しないことが好ましい。また、光吸収剤を含有する場合であっても、第１のポジ型感光性材料層７における光吸収剤の含有量以下であることが好ましく、第１のポジ型感光性材料層７における光吸収剤の含有量よりも少ない量であることが好ましい。第２のポジ型感光性材料層８における光吸収剤の含有量は、例えば、第２のポジ型感光性材料層８を形成する材料の１０質量％を超えない量とすることができる。
第２のポジ型感光性材料層８を形成する方法は、第１のポジ型感光性材料層７と同様の方法でよい。
第２のポジ型感光性材料層８の厚さは、例えば５〜１０μｍとすることができる。ここで、第１のポジ型感光性材料層７と第２のポジ型感光性材料層８の厚さの関係としては、第１のポジ型感光性材料層７の方が厚いことが好ましい。一つの理由として、エネルギー発生素子２付近の流路を大きくとることができるようになり、インクを吐出口へ効率よく導入できるためである。もう一つの理由としては、製法上の理由でありこれについては後述する。
次いで、図２（ｄ）に示すように、マスクを用いて第２のポジ型感光性材料層８の一部分に光を照射し、露光する。この光の波長は、第１のポジ型感光性樹脂７が感光する波長域（すなわち第２のポジ型感光性樹脂８が感光する波長域）から選択すればよい。
ここで、照射する光の強度は、第２のポジ型感光性材料層８自身による吸収により、表面から基板１方向にかけて減衰する。さらに、第１のポジ型感光性材料層７中の光吸収剤の影響により、第１のポジ型感光性材料層７の露光を極力抑えることが可能である。さらに、前述したように第１のポジ型感光性材料層７を第２のポジ型感光性材料層８に比べて厚くした場合には、第１のポジ型感光性材料層７の露光の影響を極力軽微に押さえることができる。
第２のポジ型感光性材料層８の露光量は、第２のポジ型感光性材料層８が十分に露光され、第１のポジ型感光性材料層７に露光の影響が出ない範囲で適宜選択することができ、例えば、２０００〜１００００ｍＪ／ｃｍ2とすることができる。
そして、第２のポジ型感光性材料層８を現像することで、図２（ｅ）に示すように、第２のポジ型感光性材料層のパターン８ａが得られる。
次いで、図２（ｆ）に示すように、マスクを用いて第１のポジ型感光性材料層７の一部分に光を照射し、露光する。この光の波長は、第１のポジ型感光性樹脂７が感光する波長域から選択すればよいが、先に行った第２のポジ型感光性樹脂８の露光に用いた光の波長と同じとすることが好ましい。
この工程では、光吸収剤を含有する第１の感光性材料層７に光が照射されるため、通常この露光量は、先の第２のポジ型感光性材料層８の露光時よりも大きくする必要がある。したがって、第１のポジ型感光性材料層７を露光する光の強度は、第２のポジ型感光性材料層８を露光する光の強度よりも強いことが好ましい。例えば、１００００〜３００００ｍＪ／ｃｍ2から選択することができる。
そして、第１のポジ型感光性材料層７を現像することで、図２（ｇ）に示すように、第１のポジ型感光性材料層のパターン７ａが得られる。このようにして形成された第１および第２のポジ型感光性材料層のパターン７ａおよび８ａが、後に流路となる部分である。
次いで、図２（ｈ）に示すように、基板１の上に形成された第１および第２のポジ型感光性材料層のパターン７ａおよび８ａを被覆するように、被覆層９を形成する。被覆層９は流路の壁を形成する流路形成部材４となるものである。被覆層９を形成する材料としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。被覆層９の形成は、被覆層形成用塗布液の塗布によって行うことが好ましい。被覆層形成用塗布液としては、例えば、エポキシ樹脂とカチオン重合開始剤とを含む被覆層形成用材料を溶剤に溶解させたものが使用できる。
次いで、図２（ｉ）に示すように、吐出口５を形成する。そして、供給口３を形成した後、第１および第２のポジ型感光性材料層のパターン７ａおよび８ａを除去することで、図２（ｊ）に示すように、流路形成部材４により流路６が形成されたインクジェット記録ヘッドが得られる。例えば、第１および第２のポジ型感光性材料層７および８の形成に溶解可能な材料を用いた場合には、溶解除去することができる。
なお、図２（ｄ）および（ｆ）に示す工程で使用するマスクのパターンを選択することで、所望の形状を有する流路を形成することができる。例えば、図２（ｇ）の状態の代わりに、図３（ａ）に示すような第１および第２のポジ型感光性材料層のパターン７ａおよび８ａを形成することもでき、最終的に、図３（ｂ）に示すような形状の流路６を形成することもできる。
また、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の他の一例を説明する。
まず、図２（ａ）〜（ｄ）に示した工程を行うことで、図４（ａ）に示すように、第２のポジ型感光性材料層の露光された部分８ｂと、露光されていない部分（第２のポジ型感光性材料層のパターン８ａとなる部分）とからなる潜像を形成する。次いで、図４（ｂ）に示すように、第２のポジ型感光性材料層の露光された部分８ｂを介して、第１のポジ型感光性材料層７を露光する。この露光により、図４（ｃ）に示すように、第１のポジ型感光性材料層の露光された部分７ｂと、露光されていない部分（第２のポジ型感光性材料層のパターン７ａとなる部分）とからなる潜像が形成される。そして、第１および第２のポジ型感光性材料層７および８を一括して現像することで、図４（ｄ）に示すように、第１および第２のポジ型感光性材料層のパターン７ａおよび８ａが得られる。その後、図２（ｈ）〜（ｊ）に示した工程を行うことで、インクジェット記録ヘッドが得られる。
＜事前検討＞
まず、ポジ型感光性樹脂に紫外線吸収剤を添加した場合における感度低下についての検討を行った。ここでは、ポジ型感光性樹脂としてはポリメチルイソプロペニルケトン（東京応化工業社製、商品名：ＯＤＵＲ１０１０Ａ）を用い、紫外線吸収剤としては図５に示す吸光特性を有するものを用いた。
まず、ポジ型感光性樹脂に紫外線吸収剤を添加した場合における感度低下についての検討を行った。ここでは、ポジ型感光性樹脂としてはポリメチルイソプロペニルケトン（東京応化工業社製、商品名：ＯＤＵＲ１０１０Ａ）を用い、紫外線吸収剤としては図５に示す吸光特性を有するものを用いた。
まず、基板としては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、ポリメチルイソプロペニルケトンからなる層、またはポリメチルイソプロペニルケトンに紫外線吸収剤を添加したものからなる層を、スピンコートによる成膜後、１２０℃６分のベークを行うことにより、厚み１４μｍの感光性材料層を形成した。その後、ウシオ電機（株）製ＵＸ３０００（商品名）にて任意に露光し、ＭＩＢＫによる現像およびＩＰＡによるリンスにより、適当なパターンを得た。
ここで、露光量と現像量（現像された量）の相関を確認したところ、図６に示すような結果を得た。これより、紫外線吸収剤添加により、ポジ型感光性樹脂の感度低下が確認できる。
＜実施例＞
本実施例では、表１に記載のポジ型感光性樹脂を用いて、以下の製造方法で二段インク流路を有するインクジェット記録ヘッドを作製した。
本実施例では、表１に記載のポジ型感光性樹脂を用いて、以下の製造方法で二段インク流路を有するインクジェット記録ヘッドを作製した。
まず、図２（ａ）に示すように、インク供給口形成用マスク（不図示）を設けた結晶軸（１００）のＳｉウエハ基板１の上に、エネルギー発生素子２としての電熱変換素子を配置し、さらに保護層およびキャビテーション保護層（不図示）を形成した。なお、電熱変換素子には、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）。
次いで、図２（ｂ）に示すように、基板１の上に、紫外線吸収剤３質量％添加したポリメチルイソプロペニルケトンからなる層をスピンコートにより形成した後、１２０℃６分ベークにより、厚み１０μｍの第１の感光性材料層７を形成した。さらに、図２（ｃ）に示すように、第１の感光性材料層７の上に、ポリメチルイソプロペニルケトンからなる層をスピンコートにより成膜した後、１２０℃６分ベークにより、厚み１０μｍの第２の感光性材料層８を形成した。
次いで、図２（ｄ）に示すように、ウシオ電機（株）製ＵＸ３０００（商品名）にて５３００ｍＪ／ｃｍ2で露光し、現像することで、図２（ｅ）に示すように、第２の感光性材料層のパターン８ａを形成した。さらに、図２（ｆ）に示すように、３３３８０ｍＪ／ｃｍ2で露光し、現像することで、図２（ｇ）に示すように、第１の感光性材料層のパターン７ａを形成した。
次いで、図２（ｈ）に示すように、表２に記載の樹脂組成物を適当な溶媒に溶解させた被覆層形成用塗布液を、基板１の上にソルベントコートして、被覆層９を形成した。そして、図２（ｉ）に示すように、フォトリソグラフィーによって被覆層９に吐出口５を形成した。
次いで、基板１をＳｉ異方性エッチングし、供給口３を形成した後、供給口３の上の保護層、ならびに第１および第２の感光性材料層のパターン７ａおよび８ａを除去した。さらに、被覆層９のエポキシ樹脂を完全に硬化させるために２００℃１時間の加熱を行って、図２（ｊ）に示す構造の流路６を有するインクジェット記録ヘッドを得た。
＜比較例＞
ポリメチルイソプロペニルケトンからなる感光性材料層を１層のみ形成したこと以外は実施例に準じて実施し、図７に示す構造の流路６を有するインクジェット記録ヘッドを得た。
ポリメチルイソプロペニルケトンからなる感光性材料層を１層のみ形成したこと以外は実施例に準じて実施し、図７に示す構造の流路６を有するインクジェット記録ヘッドを得た。
＜評価＞
作製したインクジェット記録ヘッドをプリンタに搭載し、吐出および記録評価を行ったところ、いずれも良好な画像記録が可能であった。ただし、インク吐出後のインク再充填速度を計測したところ、実施例で作製したインクジェット記録ヘッドでは２１μｓｅｃ、比較例で作製したインクジェット記録ヘッドでは４８μｓｅｃであった。すなわち、図２（ｊ）の構造を有するインクジェット記録ヘッドによると、極めて高速にインクの再充填が行われることが判明した。
作製したインクジェット記録ヘッドをプリンタに搭載し、吐出および記録評価を行ったところ、いずれも良好な画像記録が可能であった。ただし、インク吐出後のインク再充填速度を計測したところ、実施例で作製したインクジェット記録ヘッドでは２１μｓｅｃ、比較例で作製したインクジェット記録ヘッドでは４８μｓｅｃであった。すなわち、図２（ｊ）の構造を有するインクジェット記録ヘッドによると、極めて高速にインクの再充填が行われることが判明した。
そして、本発明の製造方法によれば、２種類の露光波長を適用せず工程に負荷をかけることなく、流路の高さを部分的に変えることが可能であり、インクの再充填速度が速く高速で記録できるインクジェット記録ヘッドを提供できる。このインクジェット記録ヘッドは、吐出速度が早く極めて着弾精度の高いことから、高画質の記録を行うことができる。
１ 基板
２ エネルギー発生素子
３ 供給口
４ 流路形成部材
５ 吐出口
６ 流路
７ 第１のポジ型感光性材料層
７ａ 第１のポジ型感光性材料層のパターン
７ｂ 第１のポジ型感光性材料層の露光された部分
８ 第２のポジ型感光性材料層
８ａ 第２のポジ型感光性材料層のパターン
８ｂ 第２のポジ型感光性材料層の露光された部分
９ 被覆層
２ エネルギー発生素子
３ 供給口
４ 流路形成部材
５ 吐出口
６ 流路
７ 第１のポジ型感光性材料層
７ａ 第１のポジ型感光性材料層のパターン
７ｂ 第１のポジ型感光性材料層の露光された部分
８ 第２のポジ型感光性材料層
８ａ 第２のポジ型感光性材料層のパターン
８ｂ 第２のポジ型感光性材料層の露光された部分
９ 被覆層
Claims (7)
- 液体を吐出する吐出口と、前記吐出口に連通する液体の流路が設けられた液体吐出ヘッドの製造方法において、
基板の上に、第１のポジ型感光性樹脂と前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光を吸収する光吸収剤とを含有する第１のポジ型感光性材料層を形成する工程と、
前記第１のポジ型感光性材料層の上に、前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光により感光する第２のポジ型感光性樹脂を含有する第２のポジ型感光性材料層を形成する工程と、
前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光を用いて、前記第２のポジ型感光性材料層を露光、現像して、前記第２のポジ型感光性材料層のパターンを形成する工程と、
前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光を用いて、前記第１のポジ型感光性材料層を露光、現像して、前記第１のポジ型感光性材料層のパターンを形成する工程と、
前記基板の上に形成された前記第１および第２のポジ型感光性材料層のパターンを被覆する被覆層を形成する工程と、
前記被覆層に前記吐出口を形成する工程と、
前記第１および第２のポジ型感光性材料層のパターンを除去して、前記流路を形成する工程と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 - 液体を吐出する吐出口と、前記吐出口に連通する液体の流路が設けられた液体吐出ヘッドの製造方法において、
基板の上に、第１のポジ型感光性樹脂と前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光を吸収する光吸収剤とを含有する第１のポジ型感光性材料層を形成する工程と、
前記第１のポジ型感光性材料層の上に、前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光により感光する第２のポジ型感光性樹脂を含有する第２のポジ型感光性材料層を形成する工程と、
前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光を用いて、前記第２のポジ型感光性材料層を露光する工程と、
前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光を用いて、前記第２のポジ型感光性材料層の露光された部分を介して、前記第１のポジ型感光性材料層を露光する工程と、
前記第１および第２のポジ型感光性材料層を現像して、前記第１および第２のポジ型感光性材料層のパターンを形成する工程と、
前記基板の上に形成された前記第１および第２のポジ型感光性材料層のパターンを被覆する被覆層を形成する工程と、
前記被覆層に前記吐出口を形成する工程と、
前記第１および第２のポジ型感光性材料層のパターンを除去して、前記流路を形成する工程と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記第１のポジ型感光性材料層を露光する光の強度は、前記第２のポジ型感光性材料層を露光する光の強度よりも強いことを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記第１のポジ型感光性材料層の厚さは、前記第２のポジ型感光性材料層の厚さよりも厚いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記第１および第２のポジ型感光性樹脂が、いずれもポリメチルイソプロペニルケトンである請求項１乃至４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記被覆層を形成する工程は、被覆層形成用塗布液の塗布によって行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記第２のポジ型感光性材料層は、前記第１のポジ型感光性樹脂が感光する波長域の光を吸収する光吸収剤を含有しない、または前記第１のポジ型感光性材料層よりも少ない量を含有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
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|---|---|---|---|---|
| JP2012030579A (ja) * | 2010-06-28 | 2012-02-16 | Canon Inc | 構造体の製造方法および液体吐出ヘッドの製造方法 |
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