JP2014162181A - Manufacturing method of liquid discharge head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は液体吐出ヘッドの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a liquid discharge head.
近年、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装置(液体吐出記録装置)においては印字性能の向上、特に高解像度及び高速印刷が求められている。そのためには、吐出インクの微小化とともに、ノズル配列の高密度化を達成し、単位面積当たりの画素数を多くすることで高解像度及び高速印刷を実現することが考えられる。 In recent years, ink jet recording apparatuses (liquid discharge recording apparatuses) that perform recording by discharging a recording liquid such as ink have been demanded to improve printing performance, particularly high resolution and high speed printing. For this purpose, it is conceivable to achieve high resolution and high-speed printing by reducing the size of the ejected ink and increasing the density of the nozzle array and increasing the number of pixels per unit area.
そのためには、多数の微細なインク吐出口が高密度かつ高精細に形成された液体吐出ヘッドを製造するための方法が必要とされることから、従来さまざまな方法が提案されている。これらの中でも、感光性樹脂材料を用いたフォトリソグラフィーによるパターン形成は、高アスペクト比を有する良好な形状を高精度かつ簡便に形成することができる。 For that purpose, since a method for manufacturing a liquid discharge head in which a large number of fine ink discharge ports are formed with high density and high definition is required, various methods have been conventionally proposed. Among these, pattern formation by photolithography using a photosensitive resin material can easily form a good shape having a high aspect ratio with high accuracy.
さらに、高画質記録のための微小インク滴の吐出を可能にするためには、吐出量に影響を及ぼすヒーターと吐出口間の距離が重要となる。しかし、一般的に用いられる薄膜の樹脂層からなるインク流路構造体のヒーターと吐出口間の距離を高精度で加工することは困難である。 Furthermore, the distance between the heater and the ejection port that affects the ejection amount is important in order to enable ejection of minute ink droplets for high-quality recording. However, it is difficult to process the distance between the heater and the discharge port of the ink flow path structure formed of a generally used thin resin layer with high accuracy.
これら製法上の問題を解決するため、特許文献1では、被覆樹脂層としてドライフィルムを用い、インク流路パターン上に真空ラミネートを施し、加圧することによって被覆樹脂層の平坦化を行う方法が開示されている。この製造方法によると、液体吐出部材の平坦性が確保されるとともに、エネルギー発生素子とノズルとの距離を極めて高い精度で、ばらつきなく短くすることができる。そのため、液体の吐出特性を安定的に維持することができ、高品位な画像を得ることができる液体吐出ヘッドの製造が可能となる。 In order to solve these manufacturing problems, Patent Document 1 discloses a method in which a dry film is used as a coating resin layer, vacuum lamination is performed on the ink flow path pattern, and the coating resin layer is flattened by applying pressure. Has been. According to this manufacturing method, the flatness of the liquid ejection member can be ensured, and the distance between the energy generating element and the nozzle can be shortened with very high accuracy and without variation. For this reason, it is possible to stably maintain the liquid discharge characteristics and to manufacture a liquid discharge head capable of obtaining a high-quality image.
また、特許文献2では、レジスト中にクロミズム特性を有する材料を含む感光性樹脂組成物を用いて、パターニング工程後に加熱あるいは光照射等によってレジスト材料中のクロミック材料を反応させる、ブラックマトリクスの製造方法が開示されている。この製造方法によると、パターニング精度を維持したまま、高OD化させたることができるので、液晶表示装置が高コントラストの画像を維持することができるカラーフィルタの製造が可能となる。
Further, in
しかしながら、特許文献1の方法においては、ドライフィルムの膜厚分布がベースフィルムやカバーフィルムの精度に依存するため、数μm〜数十μmというインク流路高さの精度に対して、ドライフィルムの精度が十分に確保できない場合がある。さらに、未硬化の被膜樹脂層からベースフィルムを剥離するため、ベースフィルム剥離工程で、剥離不良などの欠陥が生じる場合がある。 However, in the method of Patent Document 1, since the film thickness distribution of the dry film depends on the accuracy of the base film and the cover film, the dry film has an accuracy of an ink flow path height of several μm to several tens of μm. In some cases, sufficient accuracy cannot be secured. Furthermore, since the base film is peeled from the uncured coating resin layer, defects such as poor peeling may occur in the base film peeling step.
こうした問題を解決する方法として、インプリント法という微細パターンの転写技術を応用することが考えられる。非特許文献1では紫外線硬化樹脂を設けた石英基板にモールドを押しつけた後、石英基板越しに紫外線照射を行って樹脂を硬化させ、モールドを剥離する時の剥離力と紫外線照射量との関係が述べられている。紫外線照射量を多くすると、樹脂が十分に剥離し、剥離力も安定することが述べられている。しかしながら、この方法においては、樹脂全体に紫外線を照射しているため、吐出口のような微細パターンを形成することができないという課題がある。また、吐出口に対応した微細な遮光パターンを持つモールドを用いる方法も考えられる。しかしながら、モールドの吐出口パターンと基板のエネルギー発生素子との位置合わせ精度が数十nmという従来の露光装置のアライメント精度に対して、インプリント装置の精度が十分に確保できないという課題がある。エネルギー発生素子と吐出口の位置関係が所望のものと異なると、インクの吐出方向のヨレ、サテライトの発生等の障害へとつながり、印字特性が不良となる場合がある。 As a method for solving such a problem, it is conceivable to apply a fine pattern transfer technique called an imprint method. In Non-Patent Document 1, after a mold is pressed against a quartz substrate provided with an ultraviolet curable resin, ultraviolet rays are irradiated through the quartz substrate to cure the resin, and there is a relationship between the peeling force and the ultraviolet irradiation amount when the mold is peeled off. It is stated. It is stated that when the amount of ultraviolet irradiation is increased, the resin is sufficiently peeled and the peeling force is stabilized. However, in this method, since the entire resin is irradiated with ultraviolet rays, there is a problem that a fine pattern such as a discharge port cannot be formed. Further, a method using a mold having a fine light-shielding pattern corresponding to the discharge port is also conceivable. However, there is a problem that the accuracy of the imprint apparatus cannot be sufficiently ensured with respect to the alignment accuracy of the conventional exposure apparatus in which the alignment accuracy of the discharge port pattern of the mold and the energy generating element of the substrate is several tens of nm. If the positional relationship between the energy generating element and the ejection port is different from the desired one, it may lead to troubles such as deviation of the ink ejection direction, generation of satellites, and the like, and printing characteristics may be deteriorated.
また、特許文献2の方法においては、ブラックマトリクス用途の材料であるため、高OD化した状態を維持する必要がある。そのため、用いられるクロミック材料は不可逆反応性を有する必要がある。しかしながら、この方法においては、不可逆反応であるため、高OD化した感光性樹脂組成物を再度パターニングすることができないという課題がある。
In addition, since the method of
そこで、本発明は、吐出口に連通する流路が高精度に形成された信頼性の高い液体吐出ヘッドの製造方法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 highly reliable method of manufacturing a liquid discharge head in which a flow path communicating with a discharge port is formed with high accuracy.
本発明の一形態は、
液体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第一の面に有する基板と、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形成する流路形成部材と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
(1)前記基板の第一の面の上に前記液体流路の型となる流路型パターンを形成する工程と、
(2)前記流路型パターンの上に、吸光度の制御が可能な感光性樹脂を被覆し、樹脂層を形成する工程と、
(3)前記樹脂層の表面に平坦面を有する透光性部材を押しつけ、前記樹脂層の表面を平坦化する工程と、
(4)前記樹脂層の吸光度を部分的に増加させる工程と、
(5)前記透光性部材を介して前記樹脂層に露光処理を施すことで、前記樹脂層に硬化部分と未硬化部分を形成する工程と、ここで、前記吸光度が増加した樹脂層部分に未硬化部分が形成され、
(6)前記吸光度が増加した樹脂層部分の吸光度を減少させる工程と、
(7)前記未硬化部分に前記吐出口を形成する工程と、
をこの順に有し、
前記工程(4)及び(5)において、前記透光性部材の平坦面を前記樹脂層の表面に接触させていることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法である。
One aspect of the present invention is:
A substrate having an energy generating element for generating energy for discharging a liquid on a first surface, a discharge port for discharging the liquid, and a flow path forming member for forming a liquid flow path communicating with the discharge port; A method for manufacturing a liquid ejection head having:
(1) forming a flow path mold pattern serving as a mold of the liquid flow path on the first surface of the substrate;
(2) A step of coating a photosensitive resin capable of controlling absorbance on the flow path pattern and forming a resin layer;
(3) pressing a translucent member having a flat surface on the surface of the resin layer to flatten the surface of the resin layer;
(4) partially increasing the absorbance of the resin layer;
(5) A step of forming a cured portion and an uncured portion on the resin layer by performing an exposure process on the resin layer through the light transmissive member, and the resin layer portion where the absorbance is increased. An uncured part is formed,
(6) reducing the absorbance of the resin layer portion where the absorbance has increased,
(7) forming the discharge port in the uncured portion;
In this order,
In the steps (4) and (5), the flat surface of the translucent member is brought into contact with the surface of the resin layer.
本発明により、吐出口に連通する流路が高精度に形成された信頼性の高い液体吐出ヘッドの製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a highly reliable method for manufacturing a liquid discharge head in which a flow path communicating with a discharge port is formed with high accuracy.
好ましくは、本発明の実施形態によれば、吐出液滴の液量のバラツキがより一層低減され、均一液量の液滴を安定的に繰り返し吐出することができ、かつ吐出口に連通する流路が高精度に形成された信頼性の高い液体吐出ヘッドを歩留まりよく製造することができる。 Preferably, according to the embodiment of the present invention, the variation in the liquid volume of the discharged liquid droplets is further reduced, the liquid droplets of uniform liquid volume can be discharged stably and repeatedly, and the flow communicating with the discharge port A highly reliable liquid discharge head in which the path is formed with high accuracy can be manufactured with high yield.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
また、本明細書では、本発明の適用例として主にインクジェット記録ヘッドを例に挙げて説明するが、本発明の適用範囲はこれ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記録ヘッド等にも適用できる。記録ヘッドとしては、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。 In this specification, an ink jet recording head will be mainly described as an example of application of the present invention. However, the scope of application of the present invention is not limited to this, and is applicable to biochip manufacturing and electronic circuit printing. It can also be applied to a recording head or the like. As the recording head, in addition to the ink jet recording head, for example, a head for producing a color filter and the like can be cited.
なお、本発明により得られる液体吐出ヘッドは、例えば、プリンター、複写機、ファクシミリ、プリンター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用記録装置に搭載可能である。例えば、バイオッチップ作製や電子回路印刷、薬物噴霧などの用途の装置にも用いることができる。 The liquid discharge head obtained by the present invention can be mounted on, for example, an apparatus such as a printer, a copier, a facsimile, a word processor having a printer unit, or an industrial recording apparatus combined with various processing apparatuses. . For example, it can be used in devices for uses such as biochip production, electronic circuit printing, and drug spraying.
(実施形態1)
図1は本発明の実施形態により製造される液体吐出ヘッドの一部透しの模式的斜視図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic perspective view of a part of a liquid discharge head manufactured according to an embodiment of the present invention.
図1において、基板1にはインク等の液体を吐出するために用いられるエネルギーを発生するエネルギー発生素子2、流路3に液体を供給する供給口(不図示)が形成されている。また、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2を具備した基板1上には、液体を吐出する複数の吐出口4と吐出口4に連通する液体流路3を形成する流路形成部材(吐出口部材)5が設けられている。
In FIG. 1, a substrate 1 is formed with an energy generating
以上の構成において、液体は供給口から液体流路3に供給され、記録信号に応じてエネルギー発生素子2が発生させるエネルギーにより、液体流路3に充填されていた液体を吐出口4から吐出する。例えば、エネルギー発生素子が電気熱変換体である場合、液体内に気泡を瞬間的に発生させる。そして、該気泡の成長によって生じる圧力変化を利用して、液滴を吐出口4から吐出させ、記録媒体に記録する。
In the above configuration, the liquid is supplied from the supply port to the liquid channel 3, and the liquid filled in the liquid channel 3 is discharged from the discharge port 4 by the energy generated by the energy generating
以下に、本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の実施形態を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Embodiments of the method for manufacturing a liquid discharge head according to the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these.
図2(a)〜(h)は、本実施形態における液体吐出ヘッドの製造方法の工程を示すフロー図であり、図1の液体吐出ヘッドを破線A−A’で基板面と垂直な方向に切断した場合の各工程での断面の一部を示している。 FIGS. 2A to 2H are flowcharts showing the steps of the method of manufacturing the liquid ejection head in the present embodiment. The liquid ejection head in FIG. 1 is moved in the direction perpendicular to the substrate surface along the broken line AA ′. A part of a cross section in each step when cut is shown.
図2(a)に示すように、エネルギー発生素子2を備える基板1を用意する。
As shown to Fig.2 (a), the board | substrate 1 provided with the
なお、図2(a)には図示はしていないが、基板1にはエネルギー発生素子2を駆動するための配線等、電気的接合が備わっている。また、素子上には耐久性の向上等の目的で保護層が形成されていても良い。エネルギー発生素子や電極の作製の際に既存の半導体製造の技術を容易に用いることができることから、基板1としてはシリコン基板が好適である。
Although not shown in FIG. 2A, the substrate 1 is provided with an electrical connection such as a wiring for driving the
なお、以降の説明では1つの液体吐出ヘッド単位を図示して説明を行う。しかし、基板1として6〜12インチのウェハーを使用して、複数の液体吐出ヘッド単位を一枚のウェハー上で一括に製造して、それを最後に切り分けることで1つの液体吐出ヘッドを得ることもできる。 In the following description, one liquid discharge head unit is illustrated and described. However, a 6 to 12 inch wafer is used as the substrate 1, a plurality of liquid discharge head units are manufactured at once on one wafer, and one liquid discharge head is obtained by cutting it at the end. You can also.
次に、図2(b)に示すように、インク流路(液体流路)の型となる流路型パターン6を形成する。 Next, as shown in FIG. 2B, a flow path pattern 6 serving as a mold of an ink flow path (liquid flow path) is formed.
流路型パターン6は、例えば、ポジ型感光性樹脂等の樹脂材料、金属、または無機物から形成される。例えば、材料を塗布する方法や、フィルム化したものをラミネートする方法等によりポジ型感光性樹脂を基板1上に設け、その後フォトリソグラフィー法等でインク流路の形状にパターン化することで、流路型パターン6を形成できる。 The flow path pattern 6 is formed from, for example, a resin material such as a positive photosensitive resin, a metal, or an inorganic material. For example, a positive photosensitive resin is provided on the substrate 1 by a method of applying a material or a method of laminating a film, and then patterned into a shape of an ink flow path by a photolithography method or the like. The road pattern 6 can be formed.
本実施形態で用いられる感光性樹脂は、特に限定されるものではないが、ポジ型感光性樹脂であることが好ましい。ポジ型感光性樹脂としては、例えば、ポリメチルイソプロペニルケトンやメタクリル酸エステルを主成分とする高分子の主鎖分解型の感光性樹脂が用いられる。メタクリル酸エステルを主成分とする高分子の主鎖分解型のポジ型感光性樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート等のホモポリマー、メタクリル酸メチルとメタクリル酸、アクリル酸、グリシジルメタクリレート若しくはフェニルメタクリレート等との共重合体を挙げることができる。これらのメタクリル酸エステルを主成分とする高分子の主鎖分解型のポジ型感光性樹脂の感光波長は、一般的に200〜240nm付近存在する。また、ポリメチルイソプロペニルケトンは、260〜320nm付近に感光波長を有している。 The photosensitive resin used in the present embodiment is not particularly limited, but is preferably a positive photosensitive resin. As the positive photosensitive resin, for example, a polymer main chain decomposition type photosensitive resin mainly composed of polymethylisopropenyl ketone or methacrylic acid ester is used. Examples of the polymer main chain decomposition type positive photosensitive resin mainly composed of methacrylate ester include homopolymers such as polymethyl methacrylate and polyethyl methacrylate, methyl methacrylate and methacrylic acid, acrylic acid, and glycidyl methacrylate. Alternatively, a copolymer with phenyl methacrylate or the like can be given. The photosensitive wavelength of these polymer main chain decomposition-type positive photosensitive resins mainly composed of methacrylic acid ester is generally around 200 to 240 nm. Polymethylisopropenyl ketone has a photosensitive wavelength in the vicinity of 260 to 320 nm.
ポジ型感光性樹脂層は、材料に対して最適な露光波長によって露光することで、所望のパターンに形成できる。 The positive photosensitive resin layer can be formed in a desired pattern by exposing the material at an optimal exposure wavelength.
次に、図2(c)に示すように、流路型パターン6の上に、吸光度の制御が可能な感光性樹脂を被覆し、樹脂層を形成する。本実施形態では、サーモクロミック材料(熱クロミック材料)を含むネガ型レジストを被覆し、樹脂層7を形成する。樹脂層7には後工程で吐出口を形成するため、樹脂層7を形成するネガ型レジストとしては、ラジカル重合反応を利用したネガ型レジストや、カチオン重合反応を利用したネガ型レジストが例示される。
Next, as shown in FIG. 2C, a photosensitive resin capable of controlling absorbance is coated on the flow path pattern 6 to form a resin layer. In this embodiment, a negative resist containing a thermochromic material (thermochromic material) is covered to form the
ラジカル重合反応を利用したネガ型レジストは、そのレジスト中に含まれる光重合開始剤から発生するラジカルにより、レジスト中に含まれるラジカル重合可能なモノマーやプレポリマーの分子間での重合や架橋が進むことで硬化する。光重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン類、ベンゾフェノン類、チオキサントン類、アントラキノン類、アシルフォスフィンオキサイド類、チタノセン類、アクリジン類等が挙げられる。ラジカル重合可能なモノマーとしては、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリルアミド基、マレイン酸ジエステル、アリル基を有するモノマーやプレポリマー等が適しているが、これらに限定されるものではない。 In negative resists using radical polymerization, radicals generated from the photopolymerization initiator contained in the resist cause polymerization and crosslinking between the radically polymerizable monomers and prepolymers contained in the resist. It hardens. Examples of the photopolymerization initiator include benzoins, benzophenones, thioxanthones, anthraquinones, acylphosphine oxides, titanocenes, acridines, and the like. As the monomer capable of radical polymerization, monomers having acryloyl group, methacryloyl group, acrylamide group, maleic diester, allyl group, prepolymer, and the like are suitable, but not limited thereto.
カチオン重合反応を利用したネガ型レジストは、その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、レジスト中に含まれるカチオン重合可能なモノマーやプレポリ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、例えば、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩等が挙げられる。カチオン重合可能なモノマーやプレポリマーとしては、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やプレポリマー等が適しているが、これに限られるものではない。 In negative resists using cationic polymerization, cations generated from the photocation initiator contained in the resist cause polymerization and cross-linking between the cationically polymerizable monomers and prepolymers contained in the resist. It hardens. Examples of the photocation initiator include aromatic iodonium salts and aromatic sulfonium salts. As the monomer or prepolymer capable of cationic polymerization, monomers or prepolymers having an epoxy group, a vinyl ether group or an oxetane group are suitable, but are not limited thereto.
また、ネガ型レジストは、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。さらに、必要に応じて添加剤等を適宜添加することができる。また、ネガ型フォトレジストとして、市販されている化薬マイクロケム社製「SU−8シリーズ」、「KMPR−1000」(商品名)、東京応化工業製「TMMR S2000」、「TMMF S2000」(商品名)等も用いることができる。 Moreover, a negative resist may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for it. Furthermore, an additive etc. can be added suitably as needed. In addition, as a negative photoresist, “SU-8 series”, “KMPR-1000” (trade name) manufactured by Kayaku Microchem Co., Ltd., “TMMR S2000”, “TMMF S2000” (product) manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Name) etc. can also be used.
吸光度の制御が可能な感光性樹脂としては、クロミック材料を含む感光性樹脂が挙げられる。クロミック材料は吸光度の可逆変化が可能であればよく、例えば、サーモクロミック材料、エレクトロクロミック材料、フォトクロミック材料、ピエゾクロミック材料、ガスクロミック材料等が挙げられるが、これに限られるものではない。また、本実施形態で示すように、サーモクロミック材料であることが好ましい。 Examples of the photosensitive resin capable of controlling the absorbance include a photosensitive resin containing a chromic material. The chromic material only needs to be capable of reversible change in absorbance, and examples thereof include, but are not limited to, thermochromic materials, electrochromic materials, photochromic materials, piezochromic materials, and gas chromic materials. Moreover, as shown in this embodiment, it is preferable that it is a thermochromic material.
サーモクロミック材料は、加熱することにより、色が変化する特性を持つ材料である。サーモクロミック材料として、例えば、具体的には、エチレンジアミン誘導体金属錯体、テトラハロゲノ金属錯体類、フルオラン類、フェニルフタリド類、インドリルフタリド、スピロピラン類、ロイコオーラミン類、アシルまたはアリルオーラミン類などが挙げられるが、これに限られるものではない。また、サーモクロミック材料は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。さらに、必要に応じて、サーモクロミック材料に、顕色剤、温度調整剤、増感剤等の添加剤を適宜添加してもよい。また、サーモクロミック材料は、ネガ型レジストに直接添加してもよいし、界面重合法、コアセルベーション法などの公知の方法で作製したマイクロカプセルに封入されたものを添加してもよい。また、サーモクロミック材料の最適な混合比は材料毎に異なるが、吸光度を変化させる前のレジスト特性に影響を与えない範囲内、且つ、吸光度を変化させた後の吸光度が感光しない範囲内で高い方が好ましい。サーモクロミック材料のネガ型レジスト(感光性樹脂)中の含有量は、例えば、0.001〜30質量%であり、0.01〜20質量%であることが好ましい。または、サーモクロミック材料は、吸光度を変化させた後のレジストの吸光度が膜厚5μm換算で1以上となるようにネガ型レジスト中に含まれることが好ましい。 Thermochromic materials are materials that have the property of changing color when heated. Examples of thermochromic materials include, specifically, ethylenediamine derivative metal complexes, tetrahalogeno metal complexes, fluorans, phenylphthalides, indolylphthalides, spiropyrans, leucooramines, acyl or allylolamines. However, it is not limited to this. Moreover, a thermochromic material may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for it. Furthermore, you may add suitably additives, such as a color developer, a temperature regulator, and a sensitizer, to a thermochromic material as needed. Further, the thermochromic material may be added directly to the negative resist, or a material encapsulated in microcapsules produced by a known method such as an interfacial polymerization method or a coacervation method may be added. The optimal mixing ratio of thermochromic materials varies depending on the material, but it is high within the range that does not affect the resist characteristics before changing the absorbance and within the range where the absorbance after changing the absorbance is not sensitive. Is preferred. Content in the negative resist (photosensitive resin) of a thermochromic material is 0.001-30 mass%, for example, and it is preferable that it is 0.01-20 mass%. Alternatively, the thermochromic material is preferably contained in the negative resist so that the absorbance of the resist after changing the absorbance is 1 or more in terms of a film thickness of 5 μm.
また、ネガ型レジストを流路型パターン6の上に被覆させる方法は、特に限定されるものではなく、例えば、スピンコート法、ラミネート法、スプレーコート法等を適宜選択することができる。 Further, the method of coating the negative resist on the flow path pattern 6 is not particularly limited, and for example, a spin coating method, a laminating method, a spray coating method, or the like can be appropriately selected.
また、樹脂層7の膜厚としては、用いる樹脂の種類、液体吐出ヘッドの吐出液滴の量にもよるが、5〜100μmであることが好ましい。
The film thickness of the
次に、図2(d)に示すように、樹脂層の表面に平坦面を有する透光性部材を押しつけ、樹脂層の表面を平坦化する。本実施形態では、樹脂層7の表面から基板1に向かう方向に、板状の透光性部材8で樹脂層7の表面を押すことで、樹脂層7の表面を平坦化する。
Next, as shown in FIG. 2D, a translucent member having a flat surface is pressed against the surface of the resin layer to flatten the surface of the resin layer. In the present embodiment, the surface of the
透光性部材8としては、例えば、研磨により鏡面仕上げを行ったガラス、石英、樹脂などを用いることができる。ただし、透光性部材8の材料はこれに限られるものではなく、樹脂層7を硬化するのに必要な光を透過する材料であればよい。
As the
また、透光性部材8の平坦面で樹脂層7の表面を平坦化する前又は同時に、樹脂層7の流動性を向上するために、基板、樹脂層、又は透光性部材を加熱してもよい。加熱温度としては、樹脂層7に用いられる樹脂の種類にもよるが、50℃から200℃であることが好ましい。
Moreover, in order to improve the fluidity | liquidity of the
また、樹脂層7と透光性部材の間に空気が挟まれた状態になると、空気を含んで樹脂が流動してしまい欠陥を生じさせることがあるため、一定圧まで真空引きして透光性部材8を押しつけることも有用である。
In addition, if air is sandwiched between the
また、透光性部材8を押しつける方法としては、例えば、透光性部材を樹脂層7の表面に乗せ、プレス装置を用いて上下より加圧することで可能となるが、これに限定されない。
Moreover, as a method of pressing the
次に、図2(e)に示すように、樹脂層の吸光度を部分的に増加させる。本実施形態では、エネルギー発生素子を用いて、流路型パターン6を通して、樹脂層7の一部を加熱することにより、樹脂層7の一部の吸光度を増加させる。すなわち、エネルギー発生素子の周囲の樹脂層部分7bをエネルギー発生素子によって加熱し、樹脂層部分7bの吸光度を高くする。
Next, as shown in FIG. 2E, the absorbance of the resin layer is partially increased. In the present embodiment, the absorbance of a part of the
加熱温度は、サーモクロミック材料の色変化に必要な温度に合わせて適宜選択することができ、例えば、40℃〜200℃である。また、加熱時間は、サーモクロミック材料の色変化に必要な時間に合わせて適宜選択することができ、例えば、1〜20秒である。 The heating temperature can be appropriately selected according to the temperature required for the color change of the thermochromic material, and is, for example, 40 ° C to 200 ° C. The heating time can be appropriately selected according to the time required for the color change of the thermochromic material, and is, for example, 1 to 20 seconds.
エネルギー発生素子から与える熱量により、加熱されて吸光度が高くなる樹脂層部分7bの領域は制御可能であり、少なくとも後工程で吐出口が形成される領域を含むように、樹脂層部分7bが形成される。
The region of the
次に、図2(f)に示すように、透光性部材を介して樹脂層に露光処理を施すことで、樹脂層に硬化部分と未硬化部分を形成する。ここで、吸光度が増加した樹脂層部分に未硬化部分が形成される。本実施形態では、透光性部材8越しに、樹脂層部分7bを含む樹脂層7に露光処理を行う。すなわち、透光性部材8を樹脂層7に接触させた状態で、透光性部材8を介して樹脂層7に露光処理を施す。
Next, as shown in FIG. 2 (f), the resin layer is exposed to light through a translucent member to form a cured portion and an uncured portion in the resin layer. Here, an uncured portion is formed in the resin layer portion where the absorbance has increased. In the present embodiment, the exposure process is performed on the
露光光源の種類は、樹脂層7を硬化できるものであれば、特に限定されない。例えば、露光光としては、紫外線、可視光線、赤外線、X線、ガンマ線等が挙げられる。これらの中でも紫外線が好ましく用いられる。また、露光量についても、樹脂層7を硬化できる露光量であれば特に限定されない。
The type of exposure light source is not particularly limited as long as the
露光された樹脂層7のうち吸光度の高い樹脂層部分7b以外の領域は、露光のエネルギーを吸収して重合反応の反応点が生じ重合反応が進むため、現像液に対して不溶となる(樹脂層7c)。一方、エネルギー発生素子近傍の吸光度の高い樹脂層部分7bは、露光のエネルギーが透過しないため重合反応の反応点が生じず、現像液に対して可溶な状態が維持される。
In the exposed
次に、図2(g)に示すように、冷却により吸光度が高い樹脂層部分7bの吸光度を減少させる。例えば、基板1と透光性部材8を冷却することで、樹脂層部分7bの吸光度を低下させることができる。冷却温度は、サーモクロミック材料の色変化に必要な温度未満であればよく、例えば、25〜100℃である。
Next, as shown in FIG. 2G, the absorbance of the
その後、透光性部材8を除去する。なお、透光性部材8は、樹脂層部分7bの冷却前に除去してもよい。
Thereafter, the
透光性部材8の除去時に、樹脂層の一部が透光性部材8に付着することを防止するために、透光性部材8や樹脂層7の表面に離型材を塗布する等の離型処理を施してもよい。
In order to prevent a part of the resin layer from adhering to the
次に、図2(h)に示すように、樹脂層部分7bに吐出口を形成する。その後、インク供給口(不図示)を形成し、インク流路となる流路型パターン6を除去することで液体吐出ヘッドが製造できる。
Next, as shown in FIG. 2H, discharge ports are formed in the
(実施形態2)
図3(a)〜(h)は、本実施形態における液体吐出ヘッドの製造方法の工程を示すフロー図であり、図1の液体吐出ヘッドを破線A−A’で基板面と垂直な方向に切断した場合の各工程での断面の一部を示している。
(Embodiment 2)
3A to 3H are flowcharts showing the steps of the method of manufacturing the liquid discharge head in the present embodiment. The liquid discharge head of FIG. 1 is moved in the direction perpendicular to the substrate surface along the broken line AA ′. A part of a cross section in each step when cut is shown.
図3(a)〜(b)に示すように、エネルギー発生素子2を備えた基板1上にインク流路の型となる流路型パターン6を実施形態1と同様に形成する。
As shown in FIGS. 3A and 3B, a flow path pattern 6 serving as an ink flow path mold is formed on the substrate 1 having the
次に、図3(c)に示すように、流路型パターン6の上に、エレクトロクロミック材料を含むネガ型レジストを被覆し、樹脂層9を形成する。樹脂層9には実施形態1と同様に、後工程で吐出口を形成するため、ラジカル重合反応を利用したネガ型レジストや、カチオン重合反応を利用したネガ型レジストが例示される。 Next, as shown in FIG. 3C, a negative resist containing an electrochromic material is coated on the flow path pattern 6 to form a resin layer 9. Similarly to the first embodiment, the resin layer 9 includes a negative resist using a radical polymerization reaction and a negative resist using a cation polymerization reaction in order to form a discharge port in a later process.
また、エレクトロクロミック材料は、電圧を印加することにより、色が変化する特性を持つ材料である。エレクトロクロミック材料としては、例えば、具体的には、N,N’−二置換−4、4’−ビピリジニウム(慣用名ビオロゲン)化合物類、ポリチオフェン化合物類、ポリピロール化合物類、ポリアニリン類等が挙げられるが、これに限られるものではない。また、エレクトロクロミック材料は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。さらに、必要に応じて、エレクトロクロミック材料に、顕色剤、増感剤等の添加剤を適宜添加してもよい。また、これらエレクトロクロミック材料はネガ型レジストに直接添加してもよいし、界面重合法、コアセルベーション法など公知の方法で作製したマイクロカプセルに封入されたものを添加してもよい。また、エレクトロクロミックの最適な混合比は材料毎に異なるが、吸光度を変化させる前のレジスト特性に影響を与えない範囲内、且つ、吸光度を変化させた後の吸光度が感光しない範囲内で高い方が好ましい。エレクトロクロミック材料のネガ型レジスト(感光性樹脂)中の含有量は、例えば、0.001〜30質量%であり、0.01〜20質量%であることが好ましい。または、エレクトロクロミック材料は、吸光度を変化させた後のレジストの吸光度が膜厚5μm換算で1以上となるようにネガ型レジスト(感光性樹脂)中に含まれることが好ましい。 In addition, an electrochromic material is a material having a characteristic that a color changes when a voltage is applied. Specific examples of the electrochromic material include N, N′-disubstituted-4,4′-bipyridinium (common name viologen) compounds, polythiophene compounds, polypyrrole compounds, polyanilines, and the like. However, it is not limited to this. Further, the electrochromic materials may be used alone or in combination of two or more. Furthermore, you may add suitably additives, such as a color developer and a sensitizer, to an electrochromic material as needed. Moreover, these electrochromic materials may be added directly to the negative resist, or those encapsulated in microcapsules produced by a known method such as an interfacial polymerization method or a coacervation method may be added. Also, the optimal electrochromic mixing ratio varies depending on the material, but the higher one is within the range that does not affect the resist properties before changing the absorbance and the range after which the absorbance after changing the absorbance is not sensitive. Is preferred. Content in the negative resist (photosensitive resin) of an electrochromic material is 0.001-30 mass%, for example, and it is preferable that it is 0.01-20 mass%. Alternatively, the electrochromic material is preferably contained in the negative resist (photosensitive resin) so that the absorbance of the resist after changing the absorbance is 1 or more in terms of a film thickness of 5 μm.
また、樹脂層9の膜厚としては、用いる樹脂の種類、液体吐出ヘッドの吐出液滴の量にもよるが、5〜100μmであることが好ましい。 The film thickness of the resin layer 9 is preferably 5 to 100 μm, although it depends on the type of resin used and the amount of liquid droplets discharged from the liquid discharge head.
次に、図3(d)に示すように、樹脂層9の表面から基板1に向かう方向に、表面に透明電極10が形成された板状の透光性部材8で樹脂層9の表面を押すことで、樹脂層9の表面を平坦化する。また、透明電極10が形成されている側の平坦面で樹脂層9の表面を押す。
Next, as shown in FIG. 3 (d), the surface of the resin layer 9 is covered with a plate-like
透光性部材8としては、例えば、研磨により鏡面仕上げを行ったガラス、石英、樹脂などを用いることができる。ただし、透光性部材8の材料はこれに限られるものではなく、樹脂層9を硬化するのに用いられる光を透過する材料であればよい。透光性部材8の表面上に形成される透明電極10としては、例えば、インジウムースズ酸化物、インジウムー亜鉛酸化物、インジウムーガリウムー亜鉛酸化物などを用いることができる。ただし、透明電極10はこれに限られるものではなく、樹脂層9を硬化するのに用いられる光を透過する材料であればよい。また、透明電極10の形成方法としては、スパッタリング法、溶媒に金属微粒子を分散させたインクを塗布した後に焼成する方法など、公知の方法を用いることができる。
As the
また、透光性部材8で樹脂層7の表面を平坦化する前又は同時に、樹脂層9の流動性を向上するために、基板、樹脂層、又は透光性部材を加熱してもよい。加熱温度としては、樹脂層7に用いられる樹脂の種類にもよるが、50℃から200℃であることが好ましい。
In addition, before or at the same time as the surface of the
また、樹脂層9と透光性部材の間に空気が挟まれた状態になると、空気を含んで樹脂が流動してしまい欠陥を生じさせることがあるため、一定圧まで真空引きして透光性部材8を押しつけることも有用である。
In addition, when air is sandwiched between the resin layer 9 and the translucent member, the resin may flow due to the air and cause defects. It is also useful to press the
また、透光性部材を押しつける方法としては、例えば、透光性部材を樹脂層9上表面に乗せ、プレス装置を用いて上下より加圧することで可能となるが、これに限定されない。 Moreover, as a method of pressing the translucent member, for example, the translucent member can be placed on the upper surface of the resin layer 9 and pressed from above and below using a press device, but is not limited thereto.
次に、図3(e)に示すように、透明電極10とエネルギー発生素子2の間に電圧を印加することで、樹脂層9のうち吸光度が高くなった樹脂層部分9bを形成する。すなわち、透明電極10とエネルギー発生素子2の間に電圧を印可することで、エネルギー発生素子の周囲の樹脂層部分9bの吸光度を増加させる。
Next, as shown in FIG. 3 (e), by applying a voltage between the
印加電圧は、エレクトロクロミック材料の色変化に必要な電圧に合わせて適宜選択することができ、例えば、0.01V〜20Vである。また、印加電圧は、エレクトロ材料に応じて、後の工程で逆の電圧を印加するまで維持することができる。また、印加時間はエレクトロクロミック材料の色変化に必要な時間に合わせて適宜選択することができ、例えば、1〜20秒である。 The applied voltage can be appropriately selected according to the voltage required for the color change of the electrochromic material, and is, for example, 0.01V to 20V. Further, the applied voltage can be maintained until a reverse voltage is applied in a later step depending on the electromaterial. The application time can be appropriately selected according to the time required for the color change of the electrochromic material, and is, for example, 1 to 20 seconds.
なお、図3(e)及び(g)には図示していないが、透明電極10とエネルギー発生素子2には電圧を印加するための配線、電源等の電気的接合が備わっている。より具体的には、基板上にはエネルギー発生素子2に電圧を印可する配線や電源が備わっており、透光性部材8には透明電極10に電圧を印可する配線や電源が備わっている。透明電極10とエネルギー発生素子2に印加する電圧により、樹脂層部分9bの領域は制御可能であり、少なくとも後工程で吐出口が形成される領域を含むように樹脂層部分9bが形成される。
Although not shown in FIGS. 3 (e) and 3 (g), the
次に、図3(f)に示すように、透明電極10を有する透光性部材8越しに、樹脂層部分9bを含む樹脂層9に露光処理を行う。すなわち、透明電極10を有する透光性部材8を介して樹脂層9に露光処理を施す。
Next, as shown in FIG. 3 (f), the resin layer 9 including the
露光光源の種類は、樹脂層9を硬化できるものであれば、特に限定されない。例えば、露光光としては、紫外線、可視光線、赤外線、X線、ガンマ線等が挙げられる。これらの中でも紫外線が好ましく用いられる。また、露光量についても、樹脂層9を硬化できる露光量であれば特に限定されない。 The type of exposure light source is not particularly limited as long as the resin layer 9 can be cured. For example, the exposure light includes ultraviolet rays, visible rays, infrared rays, X-rays, gamma rays and the like. Among these, ultraviolet rays are preferably used. Also, the exposure amount is not particularly limited as long as the exposure amount can cure the resin layer 9.
露光された樹脂層9のうち吸光度の高い樹脂層部分9b以外の領域は、露光のエネルギーを吸収して重合反応の反応点が生じ重合反応が進むため、現像液に対して不溶となる(樹脂層9c)。一方、吸光度の高い樹脂層部分9bは、露光のエネルギーが透過しないため重合反応の反応点が生じず、現像液に対して可溶な状態が維持される。
In the exposed resin layer 9, the regions other than the
次に、図3(g)に示すように、透明電極10とエネルギー発生素子2の間に、図3(e)に示す工程とは逆の電圧(反対の電位の電圧)を印加することで、吸光度の高くなった樹脂層部分9bの吸光度を減少させる。
Next, as shown in FIG. 3 (g), by applying a voltage opposite to the step shown in FIG. 3 (e) (voltage having the opposite potential) between the
その後、透明電極10の形成された透光性部材8を樹脂層から除去する。なお、透光性部材8は、樹脂層部分9bの吸光度を低下させる前に除去してもよい。
Thereafter, the
透光性部材の除去時に、樹脂層の一部が透光性部材に付着することを防止するために、透光性部材8の表面や樹脂層9の表面に離型材を塗布する等の離型処理を施してもよい。
In order to prevent a part of the resin layer from adhering to the translucent member when the translucent member is removed, a release material such as a release material is applied to the surface of the
次に、図3(h)に示すように、樹脂層部分9bに吐出口を形成する。その後、インク供給口(不図示)を形成し、流路型パターン6を除去することで液体吐出ヘッドが製造できる。
Next, as shown in FIG. 3H, a discharge port is formed in the
「実施例1」
本実施例では、図2(a)〜(h)に示した工程に従って、インクジェット記録ヘッドを作製した。
"Example 1"
In this example, an ink jet recording head was manufactured according to the steps shown in FIGS.
まず、図2(a)に示されるような、表面(第一の面とも称す)にエネルギー発生素子を有する基板1を準備した。 First, as shown in FIG. 2A, a substrate 1 having an energy generating element on the surface (also referred to as a first surface) was prepared.
一般的に、エネルギー発生素子2を制御するドライバーやロジック回路等は、汎用的な半導体製法にて製造されるため、該基板にシリコンを適用することが好適である。本例においては、8インチのシリコン基板上にエネルギー発生素子を有するシリコン基板を準備した。
In general, since a driver, a logic circuit, and the like that control the
次いで、図2(b)に示すように、基板1の第一の面上に、光崩壊性ポジ型レジストからなるポジ型レジストを用いて流路型パターン6を形成した。 Next, as shown in FIG. 2B, a flow path pattern 6 was formed on the first surface of the substrate 1 using a positive resist made of a photo-disintegrating positive resist.
なお、ポジ型レジストとしては光崩壊性ポジ型レジストを用い、ポリメチルイソプロペニルケトン(東京応化工業(株)社製、ODUR−1010(商品名))を樹脂濃度が20質量%になるように調製した。このポジ型レジストをスピンコート法によって基板上に塗布し、その後、ホットプレート上にて120℃で3分間、引き続き窒素置換されたオーブンにて、150℃で30分間のプリベークを行い、5μm膜厚のポジ型レジスト層を形成した。その後、ポジ型レジスト層に、ウシオ電機製Deep−UV露光装置UX−3000(商品名)を用い、流路パターンの描かれたマスクを介して、18000mJ/cm2の露光量でDeep−UV光を照射した。その後、非極性溶剤であるメチルイソブチルケトン(MIBK)/キシレン(Xylene)=2/3溶液により現像処理を行い、キシレン(Xylene)を用いてリンス処理を行うことで、基板1上に流路型パターン6を形成した。 As the positive resist, a photodegradable positive resist is used, and polymethylisopropenyl ketone (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd., ODUR-1010 (trade name)) is used so that the resin concentration becomes 20% by mass. Prepared. This positive resist is applied onto a substrate by a spin coating method, and then prebaked on a hot plate at 120 ° C. for 3 minutes and then in an oven purged with nitrogen at 150 ° C. for 30 minutes, and a film thickness of 5 μm. A positive resist layer was formed. Then, Deep-UV light with a dose of 18000 mJ / cm 2 is passed through the mask on which the flow path pattern is drawn, using a Deep-UV exposure device UX-3000 (trade name) manufactured by USHIO ELECTRIC CO., LTD. Was irradiated. Thereafter, a development treatment is performed with a solution of methyl isobutyl ketone (MIBK) / xylene (Xylene) = 2/3, which is a nonpolar solvent, and a rinse treatment is performed using xylene (Xylene). Pattern 6 was formed.
次いで、図2(c)に示すように、流路型パターン6上に、サーモクロミック材料を含む光硬化性樹脂を被覆させ、樹脂層7を形成した。光硬化性樹脂としては以下の組成のレジスト溶液を用いた。
Next, as shown in FIG. 2C, a photocurable resin containing a thermochromic material was coated on the flow path pattern 6 to form a
EHPE(ダイセル化学工業製) 100質量部
SP−172(アデカ製) 5質量部
A−187(東レ・ダウコーニング製) 5質量部
N,N−ジエチルエチレンジアミンニッケル錯体 5質量部
メチルイソブチルケトン 100質量部
該組成の光硬化性樹脂をスピンコート法によって基板及び流路型パターン上に塗布し、ホットプレート上にて90℃で3分間のプリベークを行い、10μm(基板上)のネガ型レジストからなる樹脂層7を形成した。
EHPE (manufactured by Daicel Chemical Industries) 100 parts by mass SP-172 (manufactured by Adeka) 5 parts by mass A-187 (manufactured by Toray Dow Corning) 5 parts by mass N, N-
次いで、図2(d)に示すように、樹脂層7の表面から基板1に向かう方向に、透光性を有する透光性部材8をプレス装置ST−50(東芝機械社製)を用いて、真空チャンバー内で押しつけた。また、透光性部材8を押しつける際、樹脂層7を加温した。透光性部材としては、飯山特殊ガラス社製の高精度に研磨された石英基板にデュラサーフ(ダイキン社製)を成膜したものを用いた。
Next, as shown in FIG. 2 (d), a
次いで、図2(e)に示すように、エネルギー発生素子を発熱させ、エネルギー発生素子の周囲の光硬化樹脂部分(樹脂層部分7b)を変色させることにより、この部分の吸光度を増加させた。この時、エネルギー発生素子に近接する光硬化樹脂ほど温度が高くなるため、エネルギー発生素子の周囲の樹脂層部分7bの吸光度が高くなった。
Next, as shown in FIG. 2 (e), the energy generating element was heated, and the light-curing resin part (
次いで、図2(f)に示すように、マスクアライナーMPA600FA(キヤノン製)を用い、3000mJ/cm2の露光量にて全面露光した。次いで、90℃で180秒のPEBを行い、樹脂層部分7b以外の樹脂層7を硬化させた。この時、吸光度が高くなった樹脂層部分7bはSP−172の分解が阻害されたため、未硬化部分が形成された。
Next, as shown in FIG. 2 (f), the entire surface was exposed at an exposure amount of 3000 mJ / cm 2 using a mask aligner MPA600FA (manufactured by Canon). Next, PEB was performed at 90 ° C. for 180 seconds to cure the
次いで、図2(g)に示すように、基板1を冷却し、高くなっていた樹脂層部分7bの吸光度を低くした。更に、押しつけた透光性部材8を離型した。
Next, as shown in FIG. 2G, the substrate 1 was cooled, and the absorbance of the
次いで、マスクアライナーMPA600FA(キヤノン製)を用い、インク吐出口パターンが描かれたマスク20を介して、3000mJ/cm2の露光量にて樹脂層7をパターン露光した。ここで、インク吐出口パターンが樹脂層部分7bに含まれるように露光処理を行った。次いで、90℃で180秒のPEBを行い硬化させた。
Next, using a mask aligner MPA600FA (manufactured by Canon), the
次いで、メチルイソブチルケトン/キシレン=2/3溶液を用いて現像処理を行い、キシレンを用いてリンス処理を行うことで、インク吐出口4を形成した。 Next, development processing was performed using a methyl isobutyl ketone / xylene = 2/3 solution, and rinsing processing was performed using xylene, whereby the ink discharge ports 4 were formed.
次いで、基板1の裏面(第一の面と反対側の面)側からにインク供給口(不図示)をエッチング処理により形成した。この際、保護層を形成し、裏面にポジ型レジストでスリット状のエッチングマスク層を形成した基板を、80℃のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液中に浸漬することで、シリコン基板に対して異方性エッチングを行い、インク供給口を形成した。 Next, an ink supply port (not shown) was formed by etching from the back surface (surface opposite to the first surface) side of the substrate 1. At this time, a substrate having a protective layer and a positive resist on which a slit-like etching mask layer is formed is immersed in an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide at 80 ° C. Etching was performed to form an ink supply port.
次いで、保護層を除去した後、ウシオ電機製Deep−UV露光装置UX−3000(商品名)を用いて7000mJ/cm2の露光量で全面に露光し、流路型パターン6を可溶化した。そして、基板を乳酸メチル中に超音波を付与しつつ浸漬することで、流路型パターンを除去し、インクジェット記録ヘッドを作製した。 Next, after removing the protective layer, the entire surface was exposed with an exposure amount of 7000 mJ / cm 2 using a Deep-UV exposure device UX-3000 (trade name) manufactured by USHIO ELECTRIC CO., LTD. Then, the substrate was immersed in methyl lactate while applying ultrasonic waves, thereby removing the flow path pattern and producing an ink jet recording head.
上記の方法で作製したインクジェット記録ヘッドは、基板1の各エネルギー発生素子2と吐出口4との距離がどのノズルでも1μm以下の均一な形状を有していた。このインクジェット記録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、安定な吐出量の液滴を飛翔させることが可能であり、得られた印字物は高品位なものであった。
The ink jet recording head produced by the above method had a uniform shape in which the distance between each
「実施例2」
本実施例では、図3(a)〜(h)に示した工程に従って、インクジェット記録ヘッドを作製した。
"Example 2"
In this example, an ink jet recording head was manufactured according to the steps shown in FIGS.
まず、図2(a)に示されるような、基板1を実施例1と同様に準備した(図3(a))。 First, a substrate 1 as shown in FIG. 2A was prepared in the same manner as in Example 1 (FIG. 3A).
次いで、図3(b)に示すように、実施例1と同様の工程において、基板1上に流路型パターン6を形成した。 Next, as shown in FIG. 3B, the flow path pattern 6 was formed on the substrate 1 in the same process as in Example 1.
次いで、図3(c)に示すように、流路型パターン上に、エレクトロクロミック材料を含む光硬化性樹脂を被覆させ、樹脂層9を形成した。光硬化性樹脂としては以下の組成のレジスト溶液を用いた。 Next, as shown in FIG. 3C, a photocurable resin containing an electrochromic material was coated on the flow path pattern to form a resin layer 9. As the photocurable resin, a resist solution having the following composition was used.
EHPE(ダイセル化学工業製) 100質量部
SP−172(アデカ製) 5質量部
A−187(東レ・ダウコーニング製) 5質量部
1,1’−ジメチル−4,4’−ビピリジニウムジクロリド 5質量部
メチルイソブチルケトン 100質量部
該組成の光硬化性樹脂をスピンコート法によって基板及び流路型パターン上に塗布し、ホットプレート上にて90℃で3分間のプリベークを行い、10μm(基板上)のネガ型レジストからなる樹脂層9を形成した。
EHPE (manufactured by Daicel Chemical Industries) 100 parts by mass SP-172 (manufactured by Adeka) 5 parts by mass A-187 (manufactured by Toray Dow Corning) 5 parts by mass 1,1′-dimethyl-4,4′-
次いで、図3(d)に示すように、樹脂層9の表面から基板1に向かう方向に、ITO電極10と該電極10に接続する配線(不図示)を表面に有する板状の透光性部材8をプレス装置ST−50(東芝機械社製)を用いて、真空チャンバー内で押しつけた。また、透光性部材8を押しつける際、樹脂層9を加温した。透光性部材としては、飯山特殊ガラス社製の高精度に研磨された石英基板にITOを成膜し、さらにITO電極の表面にデュラサーフ(ダイキン社製)を成膜したものを用いた。
Next, as shown in FIG. 3D, a plate-like light-transmitting property having an
次いで、図3(e)に示すように、エネルギー発生素子とITO電極の間に2.5Vの電圧を印加電圧を印加し、エネルギー発生素子の周囲の光硬化樹脂部分(樹脂層部分9b)を変色させることにより、この部分の吸光度を高くした。この時、エネルギー発生素子に近接する光硬化樹脂ほど電圧が高くなるため、エネルギー発生素子の周囲の樹脂層部分9bの吸光度が高くなった。
Next, as shown in FIG. 3E, a voltage of 2.5 V is applied between the energy generating element and the ITO electrode to apply a photo-curing resin portion (
次いで、図3(f)に示すように、マスクアライナーMPA600FA(キヤノン製)を用い、3000mJ/cm2の露光量にて全面露光した。次いで、90℃で180秒のPEBを行い、樹脂層部分9b以外の樹脂層9を硬化させた。この時、吸光度が高くなった樹脂層部分9bはSP−172の分解が阻害されたため、未硬化な状態が維持されていた。
Next, as shown in FIG. 3F, the entire surface was exposed at an exposure amount of 3000 mJ / cm 2 using a mask aligner MPA600FA (manufactured by Canon). Next, PEB was performed at 90 ° C. for 180 seconds to cure the resin layer 9 other than the
次いで、図3(g)に示すように、エネルギー発生素子とITO電極の間に−2.5Vの電圧(前工程と逆の電圧)を印加し、高くなっていた樹脂層部分9bの吸光度を低くした。更に、押しつけた透光性部材を離型した。
Next, as shown in FIG. 3G, a voltage of −2.5 V (a voltage opposite to the previous step) is applied between the energy generating element and the ITO electrode, and the absorbance of the
その後は、実施例1と同様の工程においてインクジェット記録ヘッドを作製した。上記の方法で作製したインクジェット記録ヘッドは、基板1の各エネルギー発生素子2と吐出口4との距離がどのノズルでも1μm以下の均一な形状を有していた。このインクジェット記録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、安定な吐出量の液滴を飛翔させることが可能であり、得られた印字物は高品位なものであった。
Thereafter, an ink jet recording head was manufactured in the same process as in Example 1. The ink jet recording head produced by the above method had a uniform shape in which the distance between each
「比較例」
光硬化樹脂にN,N−ジエチルエチレンジアミン銅錯体を含ませず、光硬化樹脂の吸光度を変化させる工程を含まず、透光性部材を介して樹脂層に硬化部分と未硬化部を形成する工程を含まないこと以外は、実施例1と同じ方法でインクジェット記録ヘッドを作製した。その結果、吸光度変化によりエネルギー発生素子近傍以外を硬化させた後に透光性部材を離型している実施例に比べ、剥離工程において欠陥が見られ、所望の形状を得られなかった。
"Comparative example"
A step of forming a cured portion and an uncured portion in the resin layer via a translucent member without including a step of changing the absorbance of the photocurable resin without including the N, N-diethylethylenediamine copper complex in the photocurable resin. An ink jet recording head was produced in the same manner as in Example 1 except that the ink was not contained. As a result, defects were observed in the peeling process and the desired shape could not be obtained as compared with the example in which the light-transmitting member was released after curing other than the vicinity of the energy generating element by the change in absorbance.
1 基板
2 エネルギー発生素子
3 液体流路(インク流路)
4 吐出口
5 吐出口部材
6 流路型パターン
7 サーモクロミック材料を含有する樹脂層
7b 吸光度の高くなった樹脂層部分
7c 樹脂層のうち硬化した部分
8 透光性部材
9 エレクトロクロミック材料を含有する樹脂層
9b 吸光度の高くなった樹脂層部分
9c 樹脂層のうち硬化した部分
10 透明電極
1
4 Discharge
Claims (9)
(1)前記基板の第一の面の上に前記液体流路の型となる流路型パターンを形成する工程と、
(2)前記流路型パターンの上に、吸光度の制御が可能な感光性樹脂を被覆し、樹脂層を形成する工程と、
(3)前記樹脂層の表面に平坦面を有する透光性部材を押しつけ、前記樹脂層の表面を平坦化する工程と、
(4)前記樹脂層の吸光度を部分的に増加させる工程と、
(5)前記透光性部材を介して前記樹脂層に露光処理を施すことで、前記樹脂層に硬化部分と未硬化部分を形成する工程と、ここで、前記吸光度が増加した樹脂層部分に未硬化部分が形成され、
(6)前記吸光度が増加した樹脂層部分の吸光度を減少させる工程と、
(7)前記未硬化部分に前記吐出口を形成する工程と、
をこの順に有し、
前記工程(4)及び(5)において、前記透光性部材の平坦面を前記樹脂層の表面に接触させていることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 A substrate having an energy generating element on the first surface for generating energy for discharging liquid, a discharge port for discharging the liquid, and a flow path forming member for forming a liquid flow path communicating with the discharge port; A method of manufacturing a liquid discharge head having
(1) forming a flow path mold pattern serving as a mold of the liquid flow path on the first surface of the substrate;
(2) A step of coating a photosensitive resin capable of controlling absorbance on the flow path pattern and forming a resin layer;
(3) pressing a translucent member having a flat surface on the surface of the resin layer to flatten the surface of the resin layer;
(4) partially increasing the absorbance of the resin layer;
(5) A step of forming a cured portion and an uncured portion on the resin layer by performing an exposure process on the resin layer through the light transmissive member, and the resin layer portion where the absorbance is increased. An uncured part is formed,
(6) reducing the absorbance of the resin layer portion where the absorbance has increased,
(7) forming the discharge port in the uncured portion;
In this order,
In the steps (4) and (5), the flat surface of the translucent member is brought into contact with the surface of the resin layer.
前記工程(4)において、前記エネルギー発生素子と前記透明電極との間に電圧を印可することにより、前記吸光度を部分的に増加させる請求項6に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 The translucent member has a transparent electrode on the flat surface,
The method of manufacturing a liquid ejection head according to claim 6, wherein in the step (4), the absorbance is partially increased by applying a voltage between the energy generating element and the transparent electrode.
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