JP2012125968A - Liquid ejecting head and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インク等の液体を吐出して記録媒体に記録を行う液体吐出ヘッド及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a liquid discharge head that discharges a liquid such as ink to perform recording on a recording medium, and a manufacturing method thereof.
液体を吐出する液体吐出ヘッドとしては、インクを吐出するインクジェット記録ヘッドが知られている。インクジェット記録ヘッドとしては、例えば特許文献1に示されるように、基板と、該基板上に積層した絶縁性の高いノズル構造と、インクを吐出するための貫通孔である吐出口と、を含む構造が開示されている。
As a liquid discharge head that discharges liquid, an ink jet recording head that discharges ink is known. As an inkjet recording head, for example, as disclosed in
特許文献1に記載のインクジェット記録ヘッドでは、インクが吐出口内に充填されていない時に、静電気が吐出口から進入して吐出口下の基板に到達することがあり、基板にダメージを与える可能性があった。
In the ink jet recording head described in
そこで、本発明は、静電気が基板に到達して起こる基板へのダメージを防止することができる液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a liquid discharge head that can prevent damage to the substrate caused by static electricity reaching the substrate.
本発明は、
液体を吐出するためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子を有する基板と、前記液体を吐出する吐出口及び該吐出口に連通する液体流路を構成する流路形成部材と、を備える液体吐出ヘッドであって、
前記流路形成部材に配置された導電膜と、
前記導電膜と電気的に接続された抵抗体と、
を備える液体吐出ヘッドである。
The present invention
A liquid discharge head comprising: a substrate having a discharge energy generating element that generates energy for discharging a liquid; a discharge port that discharges the liquid; and a flow path forming member that forms a liquid flow path communicating with the discharge port Because
A conductive film disposed on the flow path forming member;
A resistor electrically connected to the conductive film;
A liquid discharge head.
また、本発明は、
液体を吐出するためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子を有する基板と、前記液体を吐出する吐出口及び該吐出口に連通する液体流路を構成する流路形成部材と、を備え、
前記流路形成部材は、前記液体流路の側壁を構成する流路壁部材と、前記吐出口及び前記液体流路の上壁を構成する吐出口部材と、を含む液体吐出ヘッドの製造方法であって、
(1)抵抗素子と前記吐出エネルギー発生素子とを有する前記基板を用意する工程と、
(2)前記基板上に、前記液体流路の型となる型材と、前記流路壁部材とを形成する工程と、
(3)前記型材及び前記流路壁部材の上に、前記抵抗素子と電気的に接続される導電膜を形成する工程と、
(4)前記導電膜の上に前記吐出口部材を形成する工程と、
(5)前記型材を除去する工程と、
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。
The present invention also provides:
A substrate having a discharge energy generating element that generates energy for discharging a liquid, a discharge port that discharges the liquid, and a flow path forming member that configures a liquid flow path communicating with the discharge port,
The flow path forming member is a method of manufacturing a liquid discharge head including a flow path wall member that forms a side wall of the liquid flow path, and a discharge port member that forms an upper wall of the discharge port and the liquid flow path. There,
(1) preparing the substrate having a resistance element and the ejection energy generating element;
(2) forming a mold material serving as a mold of the liquid channel and the channel wall member on the substrate;
(3) forming a conductive film electrically connected to the resistance element on the mold member and the flow path wall member;
(4) forming the discharge port member on the conductive film;
(5) removing the mold material;
A method for manufacturing a liquid discharge head, comprising:
本発明に係る液体吐出ヘッドは、吐出口から進入した静電気は、基板に到達する前に金属膜で吸収されて抵抗体で消費されることとなる。したがって、本発明の構成とすることにより、静電気による基板のダメージを抑制することができ、静電気に対して信頼性が高い液体吐出ヘッドを提供することが可能となる。 In the liquid discharge head according to the present invention, the static electricity that has entered from the discharge port is absorbed by the metal film and consumed by the resistor before reaching the substrate. Therefore, with the configuration of the present invention, it is possible to suppress damage to the substrate due to static electricity, and it is possible to provide a liquid discharge head that is highly reliable against static electricity.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、液体吐出ヘッドの一例として、インクジェット記録ヘッドを例示して説明する。なお、本発明の適用範囲はインクジェット記録ヘッドに限定されるものではなく、バイオッチップ作製や電子回路印刷用途の液体吐出ヘッド等にも適用できる。液体吐出ヘッドとしては、インクジェット記録ヘッドの他にも、例えばカラーフィルター製造用ヘッド等も挙げられる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, an ink jet recording head will be described as an example of the liquid discharge head. The scope of application of the present invention is not limited to an ink jet recording head, but can also be applied to a liquid ejection head for biochip manufacturing or electronic circuit printing. As the liquid discharge head, in addition to the ink jet recording head, for example, a head for producing a color filter can be cited.
(実施形態1)
図1を参照して、本実施形態のインクジェット記録ヘッドについて説明する。図1(a)に本実施形態のインクジェット記録ヘッドの斜視図を、図1(b)に上面図を、図1(c)に図1(a)中のX―X’断面図を示す。なお、本明細書において、インク等の液体を吐出する吐出口が形成される側を上方向とする。
(Embodiment 1)
With reference to FIG. 1, the ink jet recording head of this embodiment will be described. FIG. 1A is a perspective view of the ink jet recording head of the present embodiment, FIG. 1B is a top view, and FIG. 1C is a cross-sectional view taken along line XX ′ in FIG. Note that in this specification, the side on which a discharge port for discharging a liquid such as ink is formed is an upward direction.
本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、インクを吐出するエネルギーを発生させるための吐出エネルギー発生素子3と、静電気を熱エネルギーに変換して消費するための抵抗体としての抵抗素子4と、を上側に有する基板1を備える。また、インクジェット記録ヘッドは、基板1の吐出エネルギー発生素子3及び抵抗素子4が形成されている面側(表面側)に、液体流路としてのインク流路11を構成する流路形成部材を備える。
The ink jet recording head of the present embodiment has an ejection energy generating
インク流路11は、基板1に設けられたインク供給口(不図示)等と連通しており、供給されたインクをインク吐出口10に送る流路となる。また、インク流路11は、吐出エネルギー発生素子3で発生したエネルギーをインクに伝える発泡室を含む。発泡室はインク吐出口10の下方に位置する。
The
流路形成部材には導電膜としての金属膜12が配置されており、該金属膜12は基板1上に設けられた抵抗素子4と電気的に接続されている。
A
図1において、流路形成部材は、第1の有機樹脂層からなる流路壁部材8と第2の有機樹脂層からなる吐出口部材9とを有し、流路壁部材8と吐出口部材9との間に金属膜12が配置されている。吐出口部材9は流路形成部材のフェイス面及びインク流路11の上壁を構成している。流路壁部材8は、吐出口部材9と基板1との間に配置され、インク流路11の側壁を構成している。金属膜12は、吐出口部材9と流路壁部材8の間に配置されている。また、金属膜12は、インク流路11に露出するように形成されており、インク吐出口10の周囲に配置されている。より具体的には、金属膜の少なくとも一部がインク吐出口10の液体流路側の開口を構成している。
In FIG. 1, the flow path forming member has a flow
金属膜12は、インク吐出口10周辺から流路形成部材2の外壁に延展し、基板上であって流路形成部材2が形成されている領域以外の領域に設けられた抵抗素子4と電気的に接続している。図1においては、流路形成部材2の側壁に設けられた金属配線13を介して、金属膜12と抵抗素子4とが電気的に接続されている。
The
上述のように、本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、流路形成部材2に金属膜12を有する。金属膜2は、静電気を引き込む役割を果たす。例えば、静電気が吐出口から進入してきた場合、金属膜2が静電気を引き込んで抵抗体としての抵抗素子4で消費させることにより、静電気が吐出口下の基板に到達することを防ぐことができる。
As described above, the ink jet recording head of this embodiment has the
金属膜12は、吐出口付近に生じた静電気をより有効に引き込む目的から、上述のように、吐出口10の周囲に配置されることが好ましく、吐出口10の開口外縁に接するように配置されることがより好ましい。とくに、図1(b)に示すように、金属膜12は、吐出口を囲うにように開口外縁に接して配置されることが好ましい。金属膜12の少なくとも一部がインク吐出口10のインク流路側の開口を構成しているとも捉えることができる。このような構成は、例えば、インク吐出口10を形成する吐出口部材の部分に金属膜を設け、第2の有機樹脂層9の穴径と同一サイズで金属膜12の穴径を形成することにより形成することができる。
The
吐出口部材9は複数層で形成されてもよく、この場合、金属膜はこれらの層の間に挟まれて配置されても良い。同様に、流路壁部材8も複数層で形成されてもよく、この場合、金属膜はこれらの層の間に挟まれて配置されても良い。
The discharge port member 9 may be formed of a plurality of layers, and in this case, the metal film may be interposed between these layers. Similarly, the flow
抵抗体としては、基板上に形成された抵抗素子であることが好ましい。また、抵抗素子は、吐出エネルギー発生素子と同様の構成で形成することができ、配線材及びヒータ材を含む積層構造により構成することができる。また、抵抗素子は、吐出エネルギー発生素子と同じ工程で形成するため、吐出エネルギー発生素子に用いられる材料と同一材料を用いて形成されることが好ましい。 The resistor is preferably a resistance element formed on a substrate. Further, the resistance element can be formed in the same configuration as the ejection energy generating element, and can be configured by a laminated structure including a wiring material and a heater material. In addition, since the resistance element is formed in the same process as the ejection energy generation element, it is preferable that the resistance element is formed using the same material as that used for the ejection energy generation element.
流路壁部材8の側壁に金属配線13が設けられており、金属膜12は金属配線13を介して抵抗素子4と電気的に接続されている。金属配線13は、抵抗素子4を構成する配線材の一部と接続している。金属膜12は、吐出口10の周囲から流路壁部材8と吐出口部材9との間を通って吐出口部材9の側壁に設けられた金属配線13まで延展するように形成されている。
A
金属膜12は、上述のように、流路壁部材8と吐出口部材9の間に設け、インク流路11の上壁に露出させるように形成することが好ましい。また、金属膜は流路形成部材のフェイス面に配置することもできる。この場合、金属膜はフェイス面端部まで延展させ、流路形成部材の側壁に設けた金属配線を介して抵抗体と電気的に接続することができる。
As described above, the
導電膜としては、導電性を有する膜であれば特に制限されるものではないが、上述のように、金属からなる金属膜を用いることが好ましい。また、金属膜12は、電気抵抗の低い金属の単一膜であることが望ましいが、合金膜であってもよい。金属膜12の材料としては、特に制限されるものではないが、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、タングステン、ニッケル、若しくはイリジウム、又はこれらの金属のうち少なくとも2種以上からなる合金等が挙げられる。また、場合によっては、複数の層からなる積層膜で構成されていても良い。金属膜12の構成材料の例を以下に示す。金(2.05μΩcm、0℃)、銀(1.47μΩcm、0℃)、銅(1.55μΩcm、0℃)、アルミニウム(2.50μΩcm、0℃)、タングステン(4.9μΩcm、0℃)、ニッケル(6.2μΩcm、0℃)、イリジウム(4.7μΩcm、0℃)等。
The conductive film is not particularly limited as long as it is a conductive film, but it is preferable to use a metal film made of metal as described above. The
金属配線13の材料も金属膜12の材料と同じものが挙げられる。また、金属配線は、金、銀、及びニッケルのうち少なくとも1種を含むことがより好ましい。また、複数の層で構成されていても良い。また、金属膜12よりも、相対的に電気抵抗を低くすることが望ましい。これにより、金属膜12で引き込んだ静電気が、金属配線13へと電気的に効率的に流れることとなる。
The material of the
また、抵抗素子4は、静電気を熱として消費することを考慮して材料および寸法を選択することが望ましい。抵抗素子4として、例えば、材料:タンタル窒化シリコン、シート抵抗:350Ω/□、断面積:3×10-7(厚み:0.00003mm、幅:0.01mm)、長さ:0.1mmとすることができる。なお、抵抗素子4の材料、シート抵抗、断面積および長さ等は任意に変えても良い。また、抵抗素子4は、基板に少なくとも1つは設けられ、基板に2つ以上設けても良い。静電気は、金属膜12で引き込まれて金属配線13を伝い、ヒータボード基板1中の配線22a’を通って抵抗素子4に伝わる。抵抗素子4では、静電気が熱に変換されて消費される。これにより、静電気が基板に到達することで起こりうる基板へのダメージを抑制することができ、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを提供することができる。
In addition, it is desirable to select the material and dimensions of the
(実施例1)
図2〜図5は、本実施形態のインクジェット記録ヘッドの製造方法の1例を示したものである。なお、図2〜図5は、図1(c)に相当する断面図における工程を説明するための概略工程図である。
Example 1
2 to 5 show an example of the method of manufacturing the ink jet recording head according to the present embodiment. 2 to 5 are schematic process diagrams for explaining the process in the cross-sectional view corresponding to FIG.
まず、図2(a)に示すように、シリコン結晶中に配線回路(不図示)パターンを内包する基板1を用意した。
First, as shown in FIG. 2A, a
次に、図2(b)に示すように、シリコン酸化膜からなる第1の絶縁層5を化学気相成長法により0.0012mmの厚さで形成した。 Next, as shown in FIG. 2B, a first insulating layer 5 made of a silicon oxide film was formed to a thickness of 0.0012 mm by chemical vapor deposition.
次に、ポジ型の有機樹脂からなる第1のレジスト19をスピンコート法により第1の絶縁層5の上に塗布した。その後、図2(c)に示すように、露光・現像を行って露光部の第1のレジスト19を部分的に除去した。 Next, a first resist 19 made of a positive organic resin was applied on the first insulating layer 5 by spin coating. Thereafter, as shown in FIG. 2C, exposure and development were performed to partially remove the first resist 19 in the exposed portion.
次に、第1のレジスト19をマスクとして用いて第1の絶縁層5をドライエッチング法により選択的に除去した。その後、第1のレジスト19を除去して、図2(d)に示す積層構造を形成した。第1の絶縁層5は底部に基板1を露出する開口を有する。
Next, the first insulating layer 5 was selectively removed by a dry etching method using the first resist 19 as a mask. Thereafter, the first resist 19 was removed to form a laminated structure shown in FIG. The first insulating layer 5 has an opening exposing the
次に、図2(e)に示すように、第1の絶縁層5及び基板1の上にヒータ材20を形成した。本実施例では、タンタル―シリコン合金ターゲットを用いた反応性スパッタ法によりタンタル窒化シリコンからなるヒータ材20を成膜した。また、本実施例において、ヒータ材20は、後の工程で、インク吐出のためのエネルギーを発生させるための吐出エネルギー発生素子、及び金属膜が引き込んだ静電気を熱エネルギーに変換するための抵抗素子を構成する役割を担うこととなる。したがって、両者の機能を満たすため、ヒータ材は、シート抵抗を350Ω/□、膜厚を0.00003mmとした。
Next, as shown in FIG. 2E, a
次に、図2(f)に示すように、ヒータ材20上に配線材22を形成した。配線材22の主材料はアルミニウムとし、配線材22の厚さは0.0004mmとした。
Next, as shown in FIG. 2 (f), a
次に、ポジ型の有機樹脂からなる第2のレジスト21をスピンコート法により配線材22上に塗布した。その後、図2(g)に示すように、露光・現像を行って露光部の第2のレジスト21を部分的に除去した。
Next, the 2nd resist 21 which consists of positive type organic resin was apply | coated on the
次に、第2のレジスト21をマスクとして用い、ドライエッチング法により配線材22およびヒータ材20を除去した。その後、第2のレジスト21を除去して、図3(h)に示す積層構造を形成した。なお、図3(h)において、ヒータ材20a及び配線材22aが抵抗素子を構成する材料となり、ヒータ材20b及び配線材22bが吐出エネルギー発生素子を構成する材料となる。
Next, using the second resist 21 as a mask, the
次に、最表面にポジ型の有機樹脂からなる第3のレジスト23を塗布した。その後、図3(i)に示すように、露光・現像を実施して露光部の第3のレジスト23を部分的に除去した。 Next, the 3rd resist 23 which consists of positive type organic resin was apply | coated to the outermost surface. Thereafter, as shown in FIG. 3I, exposure / development was performed to partially remove the third resist 23 in the exposed portion.
次に、第3のレジスト23をマスクとして用い、ウェットエッチング法により、配線材22を選択除去した。その後、第3のレジスト23を除去し、図3(j)に示す積層構造体を形成した。この工程により、インクを吐出するエネルギーを発生させるための吐出エネルギー発生素子3、および金属膜から引き込んだ静電気を熱エネルギーに変換して消費する抵抗体としての抵抗素子4が完成した。
Next, the
ここで、抵抗素子4は、静電気を消費する機能を満たすように、材料および寸法を選択する。本実施例では、抵抗素子4は、ヒータ材:タンタル窒化シリコン、シート抵抗:350Ω/□、断面積:3×10-7mm2(厚み:0.00003mm、幅:0.01mm)、長さ:0.1mmとした。なお、抵抗素子4の材料、シート抵抗、断面積および長さ等は任意に選択することができる。
Here, the material and dimensions of the
なお、図3(j)において、配線材22a’は、金属膜12と抵抗素子4とを電気的に接続する役割の一部を担う。また、配線材22a’’は、抵抗素子4と基板接地部16とを電気的に接続する役割を担う。本実施例では、基板に接するヒーター材に配線材が接続することで接地される。
In FIG. 3 (j), the
次に、図3(k)に示すように、最表面に窒化シリコンからなる第2の絶縁層6を形成した。第2の絶縁層6は化学気相成長法を用いて0.0003mmの厚さで成膜した。 Next, as shown in FIG. 3 (k), a second insulating layer 6 made of silicon nitride was formed on the outermost surface. The second insulating layer 6 was formed to a thickness of 0.0003 mm using chemical vapor deposition.
次に、第2の絶縁層6上にポジ型の有機樹脂からなる第4のレジスト24を塗布した。その後、図3(l)に示すように、露光・現像を実施して露光部の第4のレジスト24を部分的に除去した。 Next, a fourth resist 24 made of a positive organic resin was applied on the second insulating layer 6. Thereafter, as shown in FIG. 3L, exposure / development was performed to partially remove the fourth resist 24 in the exposed portion.
次に、図3(m)に示すように、第4のレジスト24をマスクとして用い、ドライエッチング法により第2の絶縁層6を部分的に選択除去した。その後、第4のレジスト24を除去した。第2の絶縁層6を部分的に除去して形成された開口の底部には配線材20a’が露出している。
Next, as shown in FIG. 3M, the second insulating layer 6 was partially selectively removed by dry etching using the fourth resist 24 as a mask. Thereafter, the fourth resist 24 was removed. The
以上の工程により、図3(m)に示すように、吐出エネルギー発生素子3、抵抗素子4、及び基板接地部16を有する基板1が完成した。以下、図3(m)に示される構成を有する基板をヒータボード基板とも称す。
Through the above steps, the
次に、図4(n)に示すように、後の工程で電解めっき法により金属配線13を形成するための下準備として、シード層25をスパッタ法により形成した。シード層25は2層からなり、それらの材料としては、下層に高融点金属であるチタンタングステンを、上層に金を用いた。このような構成とすることにより、上層のAu原子が下地の基板側に拡散することを防止することができる。
Next, as shown in FIG. 4N, a
次に、シード層25上にポジ型の有機樹脂からなる第5のレジスト26を塗布した後、図4(o)に示すように、露光・現像により露光部の第5のレジスト26を部分的に除去した。
Next, after a fifth resist 26 made of a positive organic resin is applied on the
次に、図4(p)に示すように、電解めっき法を用いて金属配線13を形成した。金属配線13としては、電気抵抗が低く、耐腐食性に優れることから、金を材料として用いた。本実施例では金を用いたが、銀、銅、ニッケルなどの電気抵抗の低い材料を用いても良い。また、金属配線は単一の材料からなる単一膜で構成されても良く、複数の材料からなる合金膜で構成されてもよい。また、場合によっては、複数の層からなる積層膜で構成されても良い。
Next, as shown in FIG. 4 (p), the
次に、図4(q)に示すように、第5のレジスト26を除去した。 Next, as shown in FIG. 4 (q), the fifth resist 26 was removed.
次に、ウェットエッチング法によりシード層25を除去し、図4(r)に示すように、金属配線13が完成した。ここで、シード層の上層を構成する金の除去には、ヨウ素、ヨウ化カリウムを含有するエッチング液を用いた。また、シード層の下層を構成するチタンタングステンの除去には、過酸化水素水を用いた。
Next, the
次に、図5(s)に示すように、ヒータボード基板の最表面に密着向上層7及び型材17を形成した。密着向上層7は、ヒータボード基板の最表面にスピンコート法により密着向上材料を塗布し、ドライエッチング法により選択的に除去することにより流路壁部材8を形成する領域に配置した。インク流路の型となる型材17は、溶解可能なポジ型感光性樹脂材料をスピンコート法により塗布し、露光・現像することにより形成した。型材17の厚みは14μmであった。
Next, as shown in FIG. 5S, an
型材17の材料としては、後の工程で被膜する有機樹脂材料との相溶が少なく、その後の工程で容易に除去することが可能で、かつ、後の工程における金属膜の形成時にデガスのおこらない材料という観点から、ポリメチルイソプロペニルケトンを用いた。
As the material of the
次に、ネガ型感光性樹脂材料をスリットコート法により塗布し、露光・現像することで、図5(t)に示すように、流路壁部材8を15μmの厚みで形成した。流路壁部材8には、型材17の材料との相溶がないことに加え、インクに対する耐腐食性、基板との密着性、外部衝撃への強度、ならびにパターニング高精度性等が要求される。流路壁部材8の材料としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエーテルアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネイト樹脂、又はポリエステル樹脂等を用いることができる。エポキシ樹脂としては、例えば、EHPE−3150(商品名、ダイセル化学社製)が挙げられる。該工程で得られる金属配線13と流路形成部材8の側壁とは接している。
Next, a negative photosensitive resin material was applied by a slit coat method, exposed and developed, thereby forming a flow
次に、図5(u)に示すように、最表面に金属膜12をスパッタ法により2μmの厚みで成膜した。金属膜12としては電気抵抗が低く、インクに対する耐腐食性に優れる膜が望ましく、本実施例においては、金(2.05μΩcm、0℃)を用いた。なお、金属膜12の成膜方法として本実施例においてはスパッタ法を用いたが、真空蒸着法、イオンプレーティング法による物理蒸着でも良い。金属膜12は、型材の上であって吐出口を形成する領域から金属配線13に延展するように、型材17、流路壁部材8、及び金属配線13の上に配置された。
Next, as shown in FIG. 5 (u), a
次に、金属膜12上にポジ型の有機樹脂からなる第6のレジスト28を塗布した。その後、図5(v)に示すように、露光・現像を実施して露光部の第6のレジスト28を選択的に除去した。
Next, a sixth resist 28 made of a positive organic resin was applied on the
次に、第6のレジスト28をマスクとして用い、ウェットエッチング法により金属膜12を選択的に除去し、第1の開口を有する金属膜12を形成した。その後、図5(w)に示すように、第6のレジスト28を除去することで、金属膜12を形成した。金属膜12は、流路壁部材8、型材17、及び金属配線13の上に配置されている。金属膜12は、金属配線13及び配線材20a’を介して抵抗素子4と電気的に接続されている。また、金属膜12は、型材17の上の一部分に第1の開口を有し、該第1の開口が吐出口の一部を形成することとなる。
Next, using the sixth resist 28 as a mask, the
次に、ネガ型感光性樹脂材料をスリットコート法により塗布し、露光・現像することにより、図5(x)に示すように、吐出口10を構成する吐出口部材9を形成した。吐出口10は、金属膜12に設けられた第1の開口と、吐出口部材に設けられた第2の開口とで構成されている。ネガ型感光性樹脂材料としては、型材17の材料との相溶がないことに加え、インクに対する耐腐食性、基板との密着性、外部衝撃への強度、ならびにパターニング高精度性が要求される。本実施例においては、流路壁部材8と同じ材料を用いた。
Next, a negative photosensitive resin material was applied by a slit coat method, and was exposed and developed to form a discharge port member 9 constituting the
次に、型材17を除去することによって、図5(x)に示すように、インクジェット記録ヘッドを完成させた。
Next, the
上記の製造方法により、吐出口10の側面に、金属膜12の一部が露出するインクジェット記録ヘッドを提供することができる。このインクジェット記録ヘッドにおいて、吐出口10から進入した静電気は、吐出口10の側面に露出する(又は吐出口10の一部を構成する)金属膜12に引き込まれる。引き込まれた静電気は金属膜12から金属配線13を伝い、ヒータボード基板1中の配線22a’を通って抵抗素子4で熱に変換されて消費される。したがって、静電気が基板に到達することで起こりうる基板へのダメージを抑制することができ、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを提供することができる。
By the above manufacturing method, an ink jet recording head in which a part of the
(実施例2)
図6は、本実施例の後半部分の工程を説明するための概略工程図であり、ヒータボード基板1を形成した工程以降の工程を示す図である。ヒータボード基板1は、実施例1と同様にして形成した。
(Example 2)
FIG. 6 is a schematic process diagram for explaining the process of the latter half part of the present embodiment, and is a diagram showing processes after the process of forming the
まず、実施例1に示す手順に沿って、図2〜図3の順でヒータボード基板1を作製した。
First, according to the procedure shown in Example 1, the heater board board |
次に、ヒータボード基板の最表面にスピンコート法により密着向上材料を塗布し、ドライエッチング法により部分的に選択除去することで、図6(n)に示すように、流路壁部材8を形成する領域に密着向上層7を形成した。また、溶解可能なポジ型感光性樹脂材料をスピンコート法により塗布し、露光・現像して、図6(n)に示すように、型材17を14μmの厚みで形成した。型材17の材料としては、後の工程で被膜する有機樹脂材料との相溶が少なく、その後の工程で容易に除去することが可能で、かつ、後の工程における金属膜の形成時にデガスのおこらない材料という観点から、熱可塑性樹脂を用いた。
Next, an adhesion improving material is applied to the outermost surface of the heater board substrate by a spin coat method, and is selectively removed by a dry etching method, whereby the flow
次に、ネガ型感光性樹脂材料をスリットコート法により塗布し、露光・現像することで、図6(o)に示すように、流路壁部材8を15μmの厚みで形成した。流路壁部材8の材料には、型材17の材料との相溶がないことに加え、インクに対する耐腐食性、基板との密着性、外部衝撃への強度、ならびにパターニング高精度性が要求される。流路壁部材8としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエーテルアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポリエステル樹脂等を用いることができる。
Next, a negative photosensitive resin material was applied by a slit coat method, exposed and developed, thereby forming a flow
ここで、本実施例における流路壁部材8としては、従来のインク流路壁としての役割を果たすと共に、後の工程で形成する金属配線13の形状を決定する部材としての役割も同時に持たせた。すなわち、流路壁部材8に配線材22a’が底部に露出するように開口部を設け、この開口部に金属配線13を配置した。つまり、金属配線13は流路壁部材の内部に配置される構成とした。
Here, the flow
続いて、図6(p)に示すように、無電解めっき法により、流路壁部材8に設けた前記開口に金属配線13を形成した。無電解めっき法は、めっき液中に含まれる還元剤が酸化した時に発生する電子を用いて、金属を析出させる手法である。下地の種材料とめっき液を選択することによって、電解めっきのようにシード層やコンタクト電極を設けることなく、金属形成が可能である。本実施例においては、下地の種材料として配線材22a’のアルミニウムを利用し、めっき液としてニッケルめっき液および金めっき液を選択した。詳細な形成方法としては、まず、配線14の最表面を覆う不均一な自然酸化膜を除去した。その後、硝酸に浸すことで配線14の最表面に均一な酸化膜を形成した。次に、亜鉛を含有する薬液中に配線14を接触させることにより、アルミニウム−亜鉛の置換反応を利用して配線14上に亜鉛粒子を形成した。ここで、一旦、硝酸に浸して亜鉛粒子を除去した後、亜鉛を含有する薬液中に再び浸漬することで、均一で細かな亜鉛粒子を形成した。続いて、ニッケルイオンを含むめっき液中に浸漬することで配線14上にニッケルめっきを形成した。このニッケルめっき形成は、初期段階において亜鉛−ニッケル置換反応によって配線上にニッケル薄膜が形成され、続いてニッケルめっき液に含まれる還元剤の酸化反応をトリガーにしてニッケル薄膜上にニッケル厚膜が形成されることで達成される。ニッケルの析出レート0.3μm/minで50minのニッケル析出処理を行い、15μmの厚さのニッケルめっきを形成した。次に、金イオンを含む置換めっき液中に浸漬することで、ニッケル−金置換反応を利用して、ニッケル上を被覆する0.03〜0.05μmの金薄膜を形成させた。
Subsequently, as shown in FIG. 6 (p), a
次に、最表面にスパッタ法により金属膜を2μm厚みで成膜した後、レジストを塗布・露光・現像し、ウェット処理により選択的にエッチング除去することで、図6(q)に示すように、金属膜12を形成した。なお、この工程フローは実施例1で詳述した金属膜の工程フローと同様であることから、詳細な記述を省略することとする。金属膜12は、型材17の上であって吐出口が形成される領域から金属配線13に延展するように、型材17、流路壁部材8、及び金属配線13の上に形成した。
Next, after a metal film having a thickness of 2 μm is formed on the outermost surface by sputtering, a resist is applied, exposed, developed, and selectively removed by wet treatment, as shown in FIG. 6 (q). A
金属膜12としては、電気抵抗が低く、インクに対する耐腐食性に優れる膜が望ましく、本実施例においては、金(2.05μΩcm 0℃)とした。なお、金属膜の成膜方法として本実施例においてはスパッタ法を用いたが、真空蒸着法、イオンプレーティング法等の物理蒸着でも良い。
The
続いて、ネガ型感光性樹脂材料をスリットコート法により塗布し、露光・現像して、図6(r)に示すように、インク吐出口10を構成する吐出口部材9を形成した。ネガ型感光性樹脂材料には、型材17の材料との相溶がないことに加え、インクに対する耐腐食性、基板との密着性、外部衝撃への強度、ならびにパターニング高精度性が要求される。本実施例においては、前述の流路壁部材8と同じ材料を用いた。続いて、図6(r)に示すように、型材17を除去することによって、インクジェット記録ヘッドを完成させた。
Subsequently, a negative photosensitive resin material was applied by a slit coating method, exposed and developed to form an ejection port member 9 constituting the
本実施例の製造方法によれば、流路壁部材8が、金属配線13を形成する際の型の役割を兼ねることから、金属配線13の形成工程を簡略化でき、安価にインクジェット記録ヘッドを提供することができる。
According to the manufacturing method of the present embodiment, since the flow
(実施例3)
図7は、本実施例の後半部分の工程を説明するための概略工程図であり、ヒータボード基板1を形成した工程以降の工程を示す図であるヒータボード基板1は、実施例1と同様にして作製した。
(Example 3)
FIG. 7 is a schematic process diagram for explaining the process of the latter half part of the present embodiment. The
まず、実施例1に示す手順に沿って、図2〜図3の順でヒータボード基板1を作製した。
First, according to the procedure shown in Example 1, the heater board board |
次に、ヒータボード基板の最表面にスピンコート法により密着向上材料を塗布し、ドライエッチング法により選択的に除去することで、図7(n)に示すように、密着向上層7を形成した。続いて、溶解可能なポジ型感光性樹脂材料をスピンコート法により塗布し、露光・現像して、図7(n)に示すように、型材17を14μmの厚みで形成した。型材17の材料としては、後の工程で被膜する有機樹脂材料との相溶が少なく、その後の工程で容易に除去することが可能で、かつ、後の工程における金属膜の形成時にデガスのおこらない材料という観点から、熱可塑性樹脂を用いた。
Next, an adhesion improving material was applied to the outermost surface of the heater board substrate by a spin coating method and selectively removed by a dry etching method, thereby forming an
次に、ネガ型感光性樹脂材料をスリットコート法により塗布し、露光・現像することで、図7(o)に示すように、流路壁部材8を15μmの厚みで形成した。流路壁部材8には、型材17の材料との相溶がないことに加え、インクに対する耐腐食性、基板との密着性、外部衝撃への強度、ならびにパターニング高精度性が要求される。流路壁部材8としては、例えば、エポキシ樹脂)、ポリエーテルアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポリエステル樹脂等を用いることができる。
Next, a negative photosensitive resin material was applied by a slit coat method, exposed and developed, thereby forming a flow
次に、最表面にスパッタ法により金属膜を4μm厚みで成膜した後、レジストを塗布・露光・現像し、ウェット処理により選択的にエッチング除去することで、図7(p)に示すように、金属膜12を形成した。なお、この工程フローは実施例1で詳述した金属膜12の工程フローと同様であることから、ここでは詳細な記述を省略することとする。本実施例では、金属膜12が配線材22a’と直接接続している。また、金属膜12は、流路壁部材8の側壁にも形成される。
Next, after a metal film having a thickness of 4 μm is formed on the outermost surface by sputtering, a resist is applied, exposed, developed, and selectively removed by wet treatment, as shown in FIG. 7 (p). A
金属膜12としては、電気抵抗が低く、インクに対する耐腐食性に優れる膜が望ましく、本実施形態においては、金(2.05μΩcm、0℃)とした。なお、金属膜の成膜方法として本実施例においてはスパッタ法を用いたが、真空蒸着法、イオンプレーティング法による物理蒸着でも良い。
The
次に、ネガ型感光性樹脂材料をスリットコート法により塗布し、露光・現像して、インク吐出口10を有する吐出口部材9を形成した。ネガ型感光性樹脂材料には、型材17の材料との相溶がないことに加え、インクに対する耐腐食性、基板との密着性、外部衝撃への強度、ならびにパターニング高精度性が要求される。本実施例においては、前述の流路壁部材8と同じ材料を用いた。
Next, a negative photosensitive resin material was applied by a slit coat method, and was exposed and developed to form an ejection port member 9 having
次に、図7(q)に示すように、型材17を除去することによって、インクジェット記録ヘッドを完成させた。
Next, as shown in FIG. 7 (q), the
本実施例の製造方法によれば、金属配線13を形成する必要がないことから、工程を簡略化でき、安価にインクジェット記録ヘッドを提供することができる。
According to the manufacturing method of the present embodiment, since it is not necessary to form the
9:第2の有機樹脂層
10:インク吐出口
12:金属膜
13:金属配線
14:配線
15:抵抗体
16:基板接地構造
9: second organic resin layer 10: ink discharge port 12: metal film 13: metal wiring 14: wiring 15: resistor 16: substrate grounding structure
Claims (32)
前記流路形成部材に配置された導電膜と、
前記導電膜と電気的に接続された抵抗体と、
を備える液体吐出ヘッド。 A liquid discharge head comprising: a substrate having a discharge energy generating element that generates energy for discharging a liquid; a discharge port that discharges the liquid; and a flow path forming member that forms a liquid flow path communicating with the discharge port Because
A conductive film disposed on the flow path forming member;
A resistor electrically connected to the conductive film;
A liquid ejection head comprising:
前記導電膜は、前記流路壁部材と前記吐出口部材との間に配置されている請求項1乃至5のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。 The flow path forming member includes a flow path wall member that forms a side wall of the liquid flow path, and a discharge port member that is disposed on the upper side of the flow path wall member and that forms the discharge port and the upper wall of the liquid flow path. And including
The liquid discharge head according to claim 1, wherein the conductive film is disposed between the flow path wall member and the discharge port member.
前記流路形成部材は、前記液体流路の側壁を構成する流路壁部材と、前記吐出口及び前記液体流路の上壁を構成する吐出口部材と、を含む液体吐出ヘッドの製造方法であって、
(1)抵抗素子と前記吐出エネルギー発生素子とを有する前記基板を用意する工程と、
(2)前記基板上に、前記液体流路の型となる型材と、前記流路壁部材とを形成する工程と、
(3)前記型材及び前記流路壁部材の上に、前記抵抗素子と電気的に接続される導電膜を形成する工程と、
(4)前記導電膜の上に前記吐出口部材を形成する工程と、
(5)前記型材を除去する工程と、
を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 A substrate having a discharge energy generating element that generates energy for discharging a liquid, a discharge port that discharges the liquid, and a flow path forming member that configures a liquid flow path communicating with the discharge port,
The flow path forming member is a method of manufacturing a liquid discharge head including a flow path wall member that forms a side wall of the liquid flow path, and a discharge port member that forms an upper wall of the discharge port and the liquid flow path. There,
(1) preparing the substrate having a resistance element and the ejection energy generating element;
(2) forming a mold material serving as a mold of the liquid channel and the channel wall member on the substrate;
(3) forming a conductive film electrically connected to the resistance element on the mold member and the flow path wall member;
(4) forming the discharge port member on the conductive film;
(5) removing the mold material;
A method of manufacturing a liquid discharge head, comprising:
前記工程(3)は、前記型材の上であって前記吐出口を形成する領域から前記金属配線に延展するように、前記型材、前記流路壁部材、及び前記金属配線の上に前記導電膜を形成する工程である請求項19乃至21のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 The step (2) further includes a step of forming a metal wiring electrically connected to the wiring material constituting the resistance element, and the metal wiring and the flow path forming member obtained in the step (2) Is in contact with the side wall of
In the step (3), the conductive film is formed on the mold material, the flow path wall member, and the metal wiring so as to extend from the region where the discharge port is formed on the mold material to the metal wiring. The method of manufacturing a liquid discharge head according to claim 19, wherein the method is a step of forming a liquid.
前記工程(4)において、前記第1の開口に連通するように前記吐出口部材に第2の開口を設け、前記吐出口を形成する請求項18乃至30のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 In the step (3), a first opening constituting a part of the discharge port is provided in the conductive film,
31. The liquid discharge head according to claim 18, wherein in the step (4), the discharge port member is provided with a second opening so as to communicate with the first opening, and the discharge port is formed. Production method.
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