JP2012101410A - 親水被膜の形成方法および親水被膜、ならびにインクジェット記録ヘッドの製造方法およびインクジェット記録ヘッド - Google Patents
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Abstract
【解決手段】1)第一のカチオン重合性樹脂と第一の光酸発生剤とを含む第一の被覆樹脂層を基材上に形成する工程と2)主鎖に酸により分解可能な結合を含む第二のカチオン重合性樹脂と紫外線を含む活性エネルギー線を照射することによりメチド酸を発生する第二の光酸発生剤とを含む第二の被覆樹脂層を該第一の被覆樹脂層に積層する工程と3)該第一及び該第二の被覆樹脂層に該活性エネルギー線を露光し現像することで該第一及び該第二の被覆樹脂層を硬化して被膜を形成する工程と4)該被膜を熱処理することで該被膜表面を親水化して親水被膜を形成する工程とを含む親水被膜の形成方法および親水被膜。
【選択図】図2
Description
このようなインクジェット記録ヘッドを作製する方法が、特許文献1に記載されている。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パターンを形成する。次いで、このインク流路パターン上に、カチオン重合可能な樹脂および、光酸発生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エネルギー発生素子上にインク吐出口を形成する。最後に前記溶解可能な樹脂を溶出した後、被覆樹脂層を硬化させ、インク流路部材を形成する。
(1)第一のカチオン重合性樹脂と、第一の光酸発生剤とを含む第一の被覆樹脂層を基材上に形成する工程と、
(2)主鎖に酸により分解可能な結合を含む第二のカチオン重合性樹脂と、紫外線を含む活性エネルギー線を照射することによりメチド酸を発生する第二の光酸発生剤とを含む第二の被覆樹脂層を、前記第一の被覆樹脂層に積層する工程と、
(3)前記第一および前記第二の被覆樹脂層に、前記活性エネルギー線を露光し現像することで、前記第一および前記第二の被覆樹脂層を硬化して被膜を形成する工程と、
(4)工程(3)で得られた被膜を熱処理することでこの被膜表面を親水化して親水被膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする親水被膜の形成方法である。
表面に、前記第二のカチオン重合性樹脂が分解して生成した極性基が存在し、表面の純水による静的接触角が20°以下であることを特徴とする親水被膜である。
ならびに、インクを吐出するエネルギーを発生させるエネルギー発生素子が形成された基板、
を含むインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
(I)第一のカチオン重合性樹脂と、第一の光酸発生剤とを含む第一の被覆樹脂層をエネルギー発生素子が形成された基板上に形成する工程と、
(II)主鎖に酸により分解可能な結合を含む第二のカチオン重合性樹脂と、紫外線を含む活性エネルギー線を照射することによりメチド酸を発生する第二の光酸発生剤とを含む第二の被覆樹脂層を、前記第一の被覆樹脂層に積層する工程と、
(III)前記第一および前記第二の被覆樹脂層に、前記活性エネルギー線を露光し現像することで、前記第一および前記第二の被覆樹脂層を硬化させ、前記吐出口が形成された被膜を作製する工程と、
(IV)工程(III)で得られた被膜を熱処理することでこの被膜の前記吐出口を有する面を親水化して前記インク流路部材を形成する工程と
を含むことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法である。
前記吐出口を有する面に前記第二のカチオン重合性樹脂が分解して生成した極性基が存在し、前記吐出口を有する面の純水による静的接触角が20°以下であることを特徴とするインクジェット記録ヘッドである。
本発明に係る親水被膜の形成方法は、以下の工程を含む。
(1)第一のカチオン重合性樹脂と、第一の光酸発生剤とを含む第一の被覆樹脂層を基材上に形成する工程。
(2)主鎖に酸により分解可能な結合を含む第二のカチオン重合性樹脂と、紫外線を含む活性エネルギー線を照射することによりメチド酸を発生する第二の光酸発生剤とを含む第二の被覆樹脂層を、前記第一の被覆樹脂層に積層する工程。
(3)前記第一および前記第二の被覆樹脂層に、前記活性エネルギー線を露光し現像することで、前記第一および前記第二の被覆樹脂層を硬化して被膜を形成する工程。
(4)工程(3)で得られた被膜を熱処理することでこの被膜表面を親水化して親水被膜を形成する工程。
以下、図2(a)から(e)を用いて、図1の親水被膜の形成方法を説明するが、本発明はこれに限定されない。
まず、基材1上に第一のカチオン重合性樹脂と第一の光酸発生剤とを含む第一の被覆樹脂層2aを形成する(図2(a))。なお、第一の被覆樹脂層2aは基材1表面に直接形成しても良いし、基材1と被覆樹脂層2aとの間に他の層(例えば、ポジ型感光性樹脂層)を有していても良い。
つまり、光、より具体的には紫外線を含む活性エネルギー線を照射することにより、例えばアンチモン酸を発生するような第一の光酸発生剤は、いずれのカチオン重合性樹脂を第一のカチオン重合性樹脂として用いる場合にも使用できる。アンチモン酸を発生する光酸発生剤は、アニオン部に以下の式3に示す構造を持つものである。
次に、第一の被覆樹脂層2a上に、第二のカチオン重合性樹脂と、第二の光酸発生剤とを含む第二の被覆樹脂層3aを積層する(図2(b))。
次に、第一の被覆樹脂層2aおよび第二の被覆樹脂層3aに紫外線を含む活性エネルギー線(図2(c)の矢印)を露光し、現像することにより、第一の被覆樹脂層2a、および第二の被覆樹脂層3aを硬化させて被膜を形成する(図2(c)、(d))。なお、この被膜は、図2(d)に示すように、第一の被膜2bおよび、第二の被膜3bにより構成されている。
次に、これらの被膜を熱処理することで、被膜の表面、即ち前記第二の被膜3bの表層に親水層3cを形成する(図2(e))。なお、第二の被膜3bの表層とは、表面のことであり、親水層が形成されるところを意味している。熱処理は、オーブンやホットプレートで行うことができる。熱処理の温度は、第二の被覆樹脂層3aの第二の光酸発生剤から発生したメチド酸が、第二のカチオン重合性樹脂の主鎖にあるエーテル結合やエステル結合基を酸分解して極性基を生成させ、親水化させ、親水層3cを形成できる温度であればよい。
インク流路部材と、インクを吐出するエネルギーを発生させるエネルギー発生素子が形成された基板とを含むインクジェット記録ヘッドの製造方法である。なお、インク流路部材は、インクを吐出するための吐出口と、前記吐出口に連通しインクを保持するインク流路とを形成し、かつ前記吐出口を有する面が親水化されている。また、本発明の製造方法は、以下の工程を含む。
(I)第一のカチオン重合性樹脂と、第一の光酸発生剤とを含む第一の被覆樹脂層をエネルギー発生素子が形成された基板上に形成する工程。
(II)主鎖に酸により分解可能な結合を含む第二のカチオン重合性樹脂と、紫外線を含む活性エネルギー線を照射することによりメチド酸を発生する第二の光酸発生剤とを含む第二の被覆樹脂層を、前記第一の被覆樹脂層に積層する工程。
(III)前記第一および前記第二の被覆樹脂層に、前記活性エネルギー線を露光し現像することで、前記第一および前記第二の被覆樹脂層を硬化させて、前記吐出口が形成された被膜を作製する工程。
(IV)工程(III)で得られた被膜を熱処理することでこの被膜の前記吐出口を有する面を親水化してインク流路部材を形成する工程。
まず、エネルギー発生素子5が形成された基板4上に、ポジ型感光性樹脂を含むポジ型感光性樹脂層(不図示)を形成する。後述する工程(a2)のように、このポジ型感光性樹脂層を必要に応じてパターニングすることによりインク流路パターン6aを形成することができる。
次に、前記ポジ型感光性樹脂層をパターニングしてインク流路パターン6aを形成する(図8(b))。
次に、インク流路パターン6a及び基板4上に、第一のカチオン重合性樹脂と第一の光酸発生剤とを含む第一の被覆樹脂層7aを形成する(図8(c))。
なお、第一のカチオン重合性樹脂としては、エポキシ系やオキセタン系、ビニルエーテル系などが挙げられるが、硬化収縮が小さいこと、密着性が良いことなどを考慮すると、エポキシ系、オキセタン系が好ましい。さらに、第一のカチオン重合性樹脂としては、主鎖にエーテル結合やエステル結合といった、酸により分解可能な結合を有さない化合物がより好ましく、先述の通り酸により分解可能な結合を有さない化合物としては、例えば式2−aから式2−eに示す化合物が挙げられる。
しかし、第一のカチオン重合性樹脂として主鎖に酸により分解可能な結合を含むカチオン重合性樹脂(例えば式1−aから式1−iに示す化合物)を用いる場合は、第一の光酸発生剤はメチド酸よりも弱い酸強度の酸を発生する光酸発生剤を使用することが好ましい。これは、メチド酸を発生する光酸発生剤を使用した場合、カチオン重合性樹脂の主鎖が分解する懸念があるためである。
次に、第一の被覆樹脂層7a上に、第二のカチオン重合性樹脂と第二の光酸発生剤とを含む第二の被覆樹脂層8aを積層する(図8(d))。
即ち、前記第二の被覆樹脂層8aの材料を適宜溶媒に溶解した溶液を、スピンコート法にて第一の被覆樹脂層7a上に塗布する方法である。
次に、第一の被覆樹脂層7aおよび第二の被覆樹脂層8aに紫外線を含む活性エネルギー線を露光し、現像することにより、第一の被覆樹脂層7aおよび第二の被覆樹脂層8aを硬化させる。これにより、インク吐出口10が形成された被膜を作製する。(図8(e)、(f))。なお、この被膜は、第一の被膜7bおよび、第二の被膜8bで構成されている。
インク吐出口10の幅は、吐出するインク液滴の大きさによって適宜設定することができる。
次に、エッチングにより、インク供給口11を形成する。さらにインク流路パターン6aを除去することによりインク流路6bを形成する(図8(g))。
次に、熱処理により、被膜の表面、即ち前記第二の被膜8b表層に親水層8cを形成する(図8(h))。
熱処理の温度としては、第二の被膜8bの第二の光酸発生剤から発生した酸が、第二のカチオン重合性樹脂のエーテル基やエステル基を酸分解して極性基を生成させ、親水化させ得る温度であれば良い。その温度は前記の通り160℃以上が好ましい。また、前記の通り被覆樹脂層の物性を考慮するとその温度は250℃以下が好ましい。
以下、本発明について実施例を用いてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
接触角測定機(商品名:「FACE CA−XA150」、協和界面科学株式会社製)を用いて、実施例で作製したインクジェット記録ヘッドのインク吐出口を有する面(インク吐出口面:図8の符号13)の純水静的接触角を測定した。
まず、図8(a)に示すように、エネルギー発生素子としての電気熱変換素子5を形成したシリコン基板4上に、ポジ型感光性樹脂として、ポリメチルイソプロペニルケトン(商品名:「ODUR−1010」、東京応化工業株式会社製)をスピンコートにより塗布した。次いで、120℃にて6分間プリベークを行った。さらに、DeepUV露光機(商品名:「UX−3000」、ウシオ電機株式会社製)にて、インク流路パターン6aのパターン露光(露光量:14J/cm2)を行った。その後、メチルイソブチルケトンで現像し、IPA(イソプロピルアルコール)でリンス処理を行った。これにより、インク流路パターン6aを形成した(図8(b))。なお、インク流路パターン6aの膜厚は10μmであった。
・第一のカチオン重合性樹脂
「157S70」(商品名:ジャパンエポキシレジン株式会社製、式2−aで表される化合物) 100質量部
・第一の光酸発生剤
式4−aで表される化合物 1.5質量部
・第二のカチオン重合性樹脂
「EHPE−3150」(商品名:ダイセル化学株式会社製、式1−aで表される化合物) 100質量部
・第二の光酸発生剤
「GSID26−1」(商品名、チバ・ジャパン株式会社製、式6−aで表される化合物) 1.5質量部
次いで、露光後ベーク(PEB)を90℃、4分間行い、さらに、メチルイソブチルケトンで現像および、IPAでリンス処理を行った。これにより、第一の被覆樹脂層7aおよび、第二の被覆樹脂層8aを硬化させて、インク吐出口10を形成する被膜(第一の被膜7bおよび第二の被膜8b)を作製した(図8(f))。なお、インク吐出口10はいずれもφ(直径)10μmであった。
このインクジェット記録ヘッドのインク吐出口面の接触角評価結果を表3に示す。
樹脂組成物2の代わりに、下記樹脂組成物3を用いたこと以外は実施例1と同様にインクジェット記録ヘッドを作製し、評価した。評価結果を表3に示す。
・第二のカチオン重合性樹脂
「XA8040」(商品名:ジャパンエポキシレジン株式会社製、式1−eで表される化合物) 100質量部
「GSID26−1」(商品名、チバ・ジャパン株式会社製、式6−aで表される化合物) 1.5質量部
(比較例1)
樹脂組成物2の代わりに、下記樹脂組成物4を用いたこと以外は実施例1と同様にインクジェット記録ヘッドを作製し、評価した。評価結果を表4に示す。なお、樹脂組成物4中のカチオン重合性樹脂(式2−aで表される化合物)は、酸により分解可能な結合を有しておらず、本発明に用いる第二のカチオン重合性樹脂の要件を満たしていない。
・カチオン重合性樹脂
「157S70」(商品名:ジャパンエポキシレジン株式会社製、式2−aで表される化合物) 100質量部
・光酸発生剤
「GSID26−1」(商品名、チバ・ジャパン株式会社製、式6−aで表される化合物) 1.5質量部
(比較例2)
樹脂組成物1の代わりに、下記樹脂組成物5を用い、樹脂組成物2の代わりに前記樹脂組成物4を用いたこと以外は、実施例1と同様にインクジェット記録ヘッドを作製し、評価した。評価結果を表4に示す。
・カチオン重合性樹脂
「EHPE−3150」(商品名:ダイセル化学株式会社製、式1−aで表される化合物) 100質量部
・光酸発生剤
式4−aで表される化合物 1.5質量部
(比較例3)
樹脂組成物1の代わりに、前記樹脂組成物2を用い、樹脂組成物2の代わりに、前記樹脂組成物5を用いたこと以外は実施例1と同様にインクジェット記録ヘッドを作製し、評価した。評価結果を表4に示す。なお、樹脂組成物5中の光酸発生剤は、アンチモン酸を発生する光酸発生剤であり、本発明に用いる第二の光酸発生剤の要件を満たしていない。
樹脂組成物1の代わりに、前記樹脂組成物4を用い、樹脂組成物2の代わりに、前記樹脂組成物1を用いたこと以外は実施例1と同様にインクジェット記録ヘッドを作製し、評価した。評価結果を表4に示す。樹脂組成物1中のカチオン重合性樹脂(式2−aで表される化合物)は、本発明に用いる第二のカチオン重合性樹脂の要件を満たしていない。また、樹脂組成物1中の光酸発生剤(式4−aで表される化合物)も、本発明に用いる第二の光酸発生剤の要件を満たしていない。
樹脂組成物1の代わりに、前記樹脂組成物5を用い、第二の被覆樹脂層8aを形成しないこと以外は実施例1と同様にインクジェット記録ヘッドを作製し、評価した。評価結果を表4に示す。
2a 第一の被覆樹脂層
2b 第一の被膜
3a 第二の被覆樹脂層
3b 第二の被膜
3c 親水層
4 基板(シリコン基板)
5 エネルギー発生素子(電気熱変換素子)
6a インク流路パターン
6b インク流路
7a 第一の被覆樹脂層
7b 第一の被膜
8a 第二の被覆樹脂層
8b 第二の被膜
8c 親水層
9 マスク
10 インク吐出口
11 インク供給口
12 インク供給部材
13 インク吐出口を有する面(インク吐出口面)
14 親水被膜
15 インク流路部材
Claims (22)
- 表面が親水化された被膜である親水被膜の形成方法であって、
(1)第一のカチオン重合性樹脂と、第一の光酸発生剤とを含む第一の被覆樹脂層を基材上に形成する工程と、
(2)主鎖に酸により分解可能な結合を含む第二のカチオン重合性樹脂と、紫外線を含む活性エネルギー線を照射することによりメチド酸を発生する第二の光酸発生剤とを含む第二の被覆樹脂層を、前記第一の被覆樹脂層に積層する工程と、
(3)前記第一および前記第二の被覆樹脂層に、前記活性エネルギー線を露光し現像することで、前記第一および前記第二の被覆樹脂層を硬化して被膜を形成する工程と、
(4)工程(3)で得られた被膜を熱処理することでこの被膜表面を親水化して親水被膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする親水被膜の形成方法。 - 前記第一のカチオン重合性樹脂が、主鎖に酸により分解可能な結合を含まないことを特徴とする請求項1に記載の親水被膜の形成方法。
- 前記第一のカチオン重合性樹脂が、主鎖にエーテル結合を含んでいないことを特徴とする請求項1または2に記載の親水被膜の形成方法。
- 前記第一のカチオン重合性樹脂が、主鎖にエステル結合を含んでいないことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の親水被膜の形成方法。
- 前記第一の光酸発生剤が、前記活性エネルギー線を照射することによりアンチモン酸を発生することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の親水被膜の形成方法。
- 前記第二のカチオン重合性樹脂が、主鎖に酸により分解可能な結合としてエーテル結合を含んでいることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の親水被膜の形成方法。
- 前記第二のカチオン重合性樹脂が、主鎖に酸により分解可能な結合としてエステル結合を含んでいることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の親水被膜の形成方法。
- 前記第一のカチオン重合性樹脂が式2−aで表される化合物であり、前記第一の光酸発生剤が式4−aで表される化合物である
- 前記第二のカチオン重合性樹脂が式1−aで表される化合物であり、前記第二の光酸発生剤が式6−aで表される化合物である
- 工程(4)において、工程(3)で得られた被膜を熱処理する際の温度が、160℃以上であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の親水被膜の形成方法。
- 請求項1〜10のいずれか1項に記載の親水被膜の形成方法により得られる親水被膜であって、
表面に、前記第二のカチオン重合性樹脂が分解して生成した極性基が存在し、表面の純水による静的接触角が20°以下であることを特徴とする親水被膜。 - インクを吐出するための吐出口と前記吐出口に連通しインクを保持するインク流路とを形成し前記吐出口を有する面が親水化されたインク流路部材、
ならびに、インクを吐出するエネルギーを発生させるエネルギー発生素子が形成された基板、
を含むインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
(I)第一のカチオン重合性樹脂と、第一の光酸発生剤とを含む第一の被覆樹脂層をエネルギー発生素子が形成された基板上に形成する工程と、
(II)主鎖に酸により分解可能な結合を含む第二のカチオン重合性樹脂と、紫外線を含む活性エネルギー線を照射することによりメチド酸を発生する第二の光酸発生剤とを含む第二の被覆樹脂層を、前記第一の被覆樹脂層に積層する工程と、
(III)前記第一および前記第二の被覆樹脂層に、前記活性エネルギー線を露光し現像することで、前記第一および前記第二の被覆樹脂層を硬化させ、前記吐出口が形成された被膜を作製する工程と、
(IV)工程(III)で得られた被膜を熱処理することでこの被膜の前記吐出口を有する面を親水化して前記インク流路部材を形成する工程と
を含むことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。 - 前記第一のカチオン重合性樹脂が、主鎖に酸により分解可能な結合を含まないことを特徴とする請求項12に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記第一のカチオン重合性樹脂が、主鎖にエーテル結合を含んでいないことを特徴とする請求項12または13に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記第一のカチオン重合性樹脂が、主鎖にエステル結合を含んでいないことを特徴とする請求項12〜14のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記第一の光酸発生剤が、前記活性エネルギー線を照射することによりアンチモン酸を発生することを特徴とする請求項12〜15のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記第二のカチオン重合性樹脂が、主鎖に酸により分解可能な結合としてエーテル結合を含んでいることを特徴とする請求項12〜16のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記第二のカチオン重合性樹脂が、主鎖に酸により分解可能な結合としてエステル結合を含んでいることを特徴とする請求項12〜17のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記第一のカチオン重合性樹脂が式2−aで表される化合物であり、第一の光酸発生剤が式4−aで表される化合物である
- 前記第二のカチオン重合性樹脂が式1−aで表される化合物であり、第二の光酸発生剤が式6−aで表される化合物である
- 工程(IV)において、工程(III)で得られた被膜を熱処理する際の温度が160℃以上であることを特徴とする請求項12〜20のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 請求項12〜21のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法により得られるインクジェット記録ヘッドであって、
前記吐出口を有する面に前記第二のカチオン重合性樹脂が分解して生成した極性基が存在し、前記吐出口を有する面の純水による静的接触角が20°以下であることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
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