JP2023060581A - 液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】電気熱変換体の腐食を抑制でき、今後の多様化するインク種類においても電気信頼性の高いインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】液体供給口、及び、エネルギー発生素子を備えた基板と、該基板上に設けられた基板保護層と、該基板保護層上に設けられ、液体を吐出する吐出口及び該液体供給口と該吐出口とに連通する液体の流路を有するノズル形成部材と、を備えた液体吐出ヘッドであって、該基板保護層が、イオン捕捉剤を含有する、液体吐出ヘッド。【選択図】図１

Description

本開示は、液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
液体を吐出する液体吐出ヘッドを用いる例としては、インクを被記録媒体に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（液体噴射記録方式）に適用されるインクジェットヘッドは、一般に微細な吐出口、インク流路及び該液流路の一部に設けられる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を複数備えている。
従来、このようなインクジェット記録ヘッドを作製する方法としては、例えば特許文献１に記載の方法がある。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の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、インク流路となるエポキシ樹脂及び光カチオン重合開始剤を含む被覆樹脂層を形成し、フォトリソグラフィーによりエネルギー発生素子上に吐出口を形成する。最後に溶解可能な樹脂を溶出し、その後、インク流路となる被覆樹脂層を硬化させてインク流路形成部材を形成するものである。
ところで、エネルギー発生素子として発熱抵抗体を使い、インクを膜沸騰させることでバブル形成を行い、インクを吐出させる、いわゆるサーマルインクジェットヘッドが知られている。このようなヘッドの場合、インクによる電蝕やバブル消泡の際のキャビテーションによって、発熱抵抗体が受けるダメージを低減するために、発熱抵抗体上には窒化シリコンや二酸化ケイ素を用いた無機絶縁膜と、Ｔａなどを用いた耐キャビテーション層とが設けられていることが一般的である。ここで、Ｔａ膜は前述のインク流路部材となる樹脂との密着力が極めて低いために、インク流路部材がＴａ膜から剥離することがあった。
ここで、インク流路部材の剥離を防止するために、インク流路部材が設けられる部分のＴａ膜を除去することも考えられる。この場合、基板上の電気熱変換体（電気熱変換素子）は、前述の無機絶縁層のみを介してインク流路を構成する樹脂が積層されることになる。しかしながら、通常、無機絶縁層は膜質がポーラスとなっており、樹脂中に含まれるイオンを透過させてしまい、透過したイオンによって電気熱変換体を腐食させてしまうことがあった。
したがって、インク流路部材の剥離を防止するためには、基板とインク流路部材との密着力を向上させる必要があった。例としては、特許文献２に記載がある通り、基板にポリイミド樹脂からなる下びき層（密着力向上及びパッシベーション層）を用いる例や、ポリエーテルアミド樹脂からなる密着層を用いる例が示されている。
特開平０６－２８６１４９号公報 特開平１１－３４８２９０号公報
しかし、本発明者らが検討した結果、下びき層や、密着層を基板に用いた液体吐出ヘッドでは、例えば酸性インクを使用する場合など、特に厳しい環境下で上記液体吐出ヘッドを使用する場合には、電気熱変換体が腐食してしまうことが分かった。このような場合、
電気信頼性が低下するという技術課題が生じることがあった。この課題は、下びき層又は密着層が、ポリイミド樹脂又はポリエーテルアミド樹脂からなる場合に特に顕著であった。
本発明者らは、前述した背景技術における問題点を解決して上記課題を解決すべく、鋭意研究した結果、基板とノズル形成部材の間に、イオン捕捉剤を含有した基板保護層を設けることで、電気熱変換体の腐食を抑えることができることを見出した。
本開示は、上記の課題を解決し、今後の多様化するインク種類においても電気信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供する。
本開示は、液体供給口、及び、エネルギー発生素子を備えた基板と、
該基板上に設けられた基板保護層と、
該基板保護層上に設けられ、液体を吐出する吐出口及び該液体供給口と該吐出口とに連通する液体の流路を有するノズル形成部材と、
を備えた液体吐出ヘッドであって、
該基板保護層が、イオン捕捉剤を含有する、
液体吐出ヘッドに関する。
また、本開示は、液体供給口、及び、エネルギー発生素子を備えた基板と、
該基板上に設けられた基板保護層と、
該基板保護層上に設けられ、液体を吐出する吐出口及び該液体供給口と該吐出口とに連通する液体の流路を有するノズル形成部材と、
を備えた液体吐出ヘッドの製造方法であって、
該基板の上に、樹脂をパターニングして該基板保護層を形成する工程と、
該基板保護層の上に、ネガ型感光性樹脂をパターニングして、液体を吐出する吐出口及び該液体供給口と該吐出口とに連通する液体の流路を有する該ノズル形成部材を形成する工程と、を含み、
該基板保護層が、イオン捕捉剤を含有する、
液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
本開示によれば、電気熱変換体の腐食を抑制でき、今後の多様化するインク種類においても電気信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供することができる。
本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドを示す模式斜視図。 図１のＡ－Ａ’線における模式断面図の一例。 本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造工程を示す模式断面図。
以下、図面を参照して、本発明を具体的に説明する。ただし、この形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、開示が適用される部材の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この開示の範囲を以下の形態に限定する趣旨のものではない。
本開示において、数値範囲を表す「ＸＸ以上ＹＹ以下」や「ＸＸ～ＹＹ」の記載は、特に断りのない限り、端点である下限及び上限を含む数値範囲を意味する。数値範囲が段階的に記載されている場合、各数値範囲の上限及び下限は任意に組み合わせることができる。
本開示は、液体供給口、及び、エネルギー発生素子を備えた基板と、
該基板上に設けられた基板保護層と、
該基板保護層上に設けられ、液体を吐出する吐出口及び該液体供給口と該吐出口とに連通する液体の流路を有するノズル形成部材と、
を備えた液体吐出ヘッドであって、
該基板保護層が、イオン捕捉剤を含有する、
液体吐出ヘッドに関する。
また、本開示は、液体供給口、及び、エネルギー発生素子を備えた基板と、
該基板上に設けられた基板保護層と、
該基板保護層上に設けられ、液体を吐出する吐出口及び該液体供給口と該吐出口とに連通する液体の流路を有するノズル形成部材と、
を備えた液体吐出ヘッドの製造方法であって、
該基板の上に、樹脂をパターニングして該基板保護層を形成する工程と、
該基板保護層の上に、ネガ型感光性樹脂をパターニングして、液体を吐出する吐出口及び該液体供給口と該吐出口とに連通する液体の流路を有する該ノズル形成部材を形成する工程と、を含み、
該基板保護層が、イオン捕捉剤を含有する、
液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
液体吐出ヘッドへの適用例として、インクジェットヘッドを例に挙げて説明するが、液体吐出ヘッドの適用範囲はこれに限定されるものではない。
図１は、本開示の一実施形態に係る液体吐出ヘッド（インクジェットヘッド）の構成の一例を示す模式斜視図である。また、図２は、図１におけるＡ－Ａ’線における基板に垂直な面で見た、発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッド（インクジェットヘッド）の一例を示す模式的断面図である。
インクジェットヘッドは、液体（例えば、インク）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を所定のピッチで２列に並んで備えた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液体供給口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上には、ノズル形成部材６によって、各エネルギー発生素子に対向する位置に設けられた吐出口７が形成されている。またノズル形成部材６は、液体供給口３から各吐出口７に連通する個別の液体流路８を形成する流路形成部材としても機能している。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。
この液体吐出ヘッドは、吐出口７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、液体供給口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２によって発生するエネルギーが利用される。このエネルギーによって、吐出口７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、熱エネルギーを発生させる電気熱変換素子（所謂ヒーター）など、力学的エネルギーを発生させる圧電素子などがあるが、これらに限定されるものではない。
次いで、図３を用いて本発明の一形態である液体吐出ヘッドの製造方法の一例を説明する。
図３は、本発明による液体吐出ヘッド（インクジェットヘッド）の製造方法の一例を工程に従って示す模式的断面図である。また、図３は、完成した状態で図２と同じく、基板に垂直な面で見た、断面構造を示す。
まず、図３（ａ）に示すように、エネルギー発生素子２が表面に設けられた基板1を準
備する。このような基板は、後述の液体流路８を構成する部材の一部として機能し、また、後述の基板保護層４及び吐出口７を形成するノズル形成部材６の支持体として機能し得
るものであれば、その形状、材質などに特に限定されることなく使用することができる。
本実施形態においては、後述する異方性エッチングにより基板を貫通する液体供給口３を形成するため、シリコン基板が用いられる。
また、基板１上には、エネルギー発生素子２として、電気熱変換素子あるいは圧電素子などが所望の個数を配置される。このようなエネルギー発生素子２によって、インク液滴を吐出させるためのエネルギーが液体（例えば、インク）に与えられ、記録が行われる。
例えば、上記エネルギー発生素子２として電気熱変換素子が用いられる場合、この素子が近傍のインクを加熱することにより、インクに状態変化を生起させ吐出エネルギーを発生する。また、例えば、圧電素子が用いられる時は、この素子の機械的振動によって、吐出エネルギーが発生する。なお、これらのエネルギー発生素子には、素子を動作させるための制御信号入力用電極（不図示）が接続されている。
また、これらエネルギー発生素子２の耐用性の向上を目的とした保護層（不図示）が設けられる場合がある。
次いで、図３（ｂ）に示すように、基板とノズル形成部材との密着性向上、及び電気熱変換体の腐食防止のために、本開示の特徴であるイオン捕捉剤を含有する基板保護層４を形成する。基板保護層４は、樹脂層をスピンコートやスリットコートなどの汎用的なソルベントコート法により形成し、その後にマスクレジストを用い、プラズマアッシングで所望のパターン形成を行うことなどによって得られる。
また、基板とノズル形成部材との密着性を向上させるための密着層にイオン捕捉剤を含有させて基板保護層としてもよいし、基板とイオン捕捉剤を含有する基板保護層との間に密着層を備えてもよい。或いは、基板上に設けられたイオン捕捉剤を含有する基板保護層の上に、さらに密着層を備えてもよい。また、密着層に含まれるイオン物質の影響を考慮する必要がある場合は、密着層にイオン捕捉剤を含有させて、基板保護層とすることや、基板上に設けられたイオン捕捉剤を含有する基板保護層の上に、さらに密着層を備えることが好ましい。
次に、基板保護層が含有するイオン捕捉剤について説明する。
イオン捕捉剤は、系中に存在するイオン性不純物を捕捉及び不活性化しうる剤であれば特に限定されない。また、捕捉の対象により、陽イオンを捕捉する陽イオン捕捉剤や、陰イオンを捕捉する陰イオン捕捉剤、陽イオン及び陰イオンを捕捉する両イオン捕捉剤に大別される。
イオン捕捉剤は、除去するイオンに対して適切なものを選択すればよいが、陰イオン捕捉剤及び両イオン捕捉剤からなる群から選択される少なくとも一が好ましい。今後の多様化するインク種類に対応するため、イオン捕捉剤は、両イオン捕捉剤であることが特に好ましい。
また、イオン捕捉剤は、有機化合物からなるものと、無機化合物からなるものが存在するが、耐熱性の観点から無機化合物からなるものが好ましい。
さらに、イオン捕捉剤の沸点は、常圧において２００℃以上であることが好ましい。イオン捕捉剤が常圧において２００℃以上の沸点を有することによって、後述する２００℃程度のキュア工程を経験しても、イオン捕捉剤がイオン捕捉能を失いにくいという効果が得られる。イオン捕捉剤の沸点は、常圧において２５０℃以上であることが好ましく、３００℃以上であることがより好ましい。イオン捕捉剤の常圧における沸点の上限は特に限定されないが、通常６０００℃である。
イオン捕捉剤は、体積平均粒子径が１．５μｍ以下であることが好ましく、１．０μｍ以下であることが好ましく、０．５μｍ以下であることが好ましい。イオン捕捉剤の体積平均粒子径の下限は特に限定されないが、通常０．０１μｍであり、０．１μｍであって
もよい。イオン捕捉剤の体積平均粒子径がこの範囲にあることで、基板保護層の成膜性が向上する効果が得られる。
なお、イオン捕捉剤の体積平均粒子径の測定方法は公知の方法を好適に用いることができ、イオン捕捉剤メーカーのカタログに記載の値を用いることもできる。
イオン捕捉剤としては、有機化合物からなるものとしては、ポルフィリン及びその誘導体、並びに環状アミドなどが挙げられる。また、無機化合物からなるものとしては、Ｚｒ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｃａ、Ｔｉ及びＳｎからなる群から選択される少なくとも一を含む無機粒子が挙げられる。また、例えばＡｌ／Ｍｇ無機粒子のような二元系無機微粒子や、Ａｌ／Ｍｇ／Ｚｒ無機粒子のような三元系無機微粒子などであってもよい。中でも、Ｚｒ、Ｓｂ、若しくはＢｉを含む無機微粒子、Ｓｂ及びＢｉ、Ｍｇ及びＡｌ、若しくはＺｒ及びＢｉを含む二元系無機微粒子、並びにＺｒ、Ｍｇ及びＢｉを含む三元系無機微粒子であることが好ましい。例えば、ＩＸＥＰＬＡＳ－Ａ１やＩＸＥＰＬＡＳ－Ａ２（東亞合成株式会社）などが挙げられる。
イオン捕捉剤の含有量としては、イオン捕捉能と成膜性の観点から、基板保護層に含有される樹脂１００質量部に対して、０．０５質量部以上であることが好ましく、０．５質量部以上であることがより好ましく、１質量部以上であることがさらに好ましい。また、１０質量部以下であることが好ましく、５質量部以下であることがより好ましく、３質量部以下であることがさらに好ましく、２質量部以下であることが特に好ましい。
さらに、イオン捕捉剤の樹脂への分散性を向上させるために、分散剤などの添加剤を用いることも可能である。
基板保護層は、樹脂を含有することが好ましく、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂及びポリエーテルアミド樹脂からなる群から選択される少なくとも一を含むことがより好ましい。
エポキシ樹脂の一例としては、ＥＨＰＥ３１５０（株式会社ダイセル）が挙げられる。ポリイミド樹脂の一例としては、フォトニース（東レ株式会社）などが挙げられ、ポリエーテルアミド樹脂の一例としては、ＨＩＭＡＬ１２００（昭和電工マテリアルズ株式会社）などが挙げられる。
基板保護層がエポキシ樹脂を含む場合、エポキシ樹脂に対するイオン捕捉剤の分散性の観点から、エポキシ当量が２０００以下であることが好ましく、エポキシ当量が１０００以下のものがより好ましい。また、エポキシ当量が２００以上であることが好ましく、エポキシ当量が２５０であることがより好ましい。
また、エポキシ樹脂は、プロピレンオキサイド骨格を有すると、基板保護層の基板への密着性が高まるため好ましい。
これらの要求を満たすエポキシ樹脂の一例としては、プロピレンオキサイド変性エポキシ樹脂が挙げられ、一例としてはＥＰ－４０００Ｓ（株式会社ＡＤＥＫＡ）や、ＧＴ－４０１（株式会社ダイセル）などが挙げられる。
なお、前述の基板保護層は、後述する液体流路を形成しても構わない。
次いで、図３（ｃ）に示すように、このエネルギー発生素子２を含む基板１上に、ポジ型感光性樹脂からなる液体流路の型となるパターン５を形成する。
本発明におけるポジ型感光性樹脂は、例えば、ＤｅｅｐＵＶパターニング可能なポリメチルイソプロペニルケトン樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、その他ビニルケトン系樹脂などが挙げられる。
この液体流路パターンは、ポジ型感光性樹脂の層をスピンコートやスリットコートなどの汎用的なソルベントコート法で形成し、その後に、フォトマスクを用いて、フォトリソグラフィー工程によりポジ型感光性樹脂の層をパターニングすることにより形成できる。
次いで、図３（ｄ）に示すように、液体流路の型となるパターン５を形成した基板１上に、ノズル形成部材６となるネガ型感光性樹脂層６－２をスピンコート法、ロールコート法、スリットコート法などの方法で形成する。
このネガ型感光性樹脂には、構造材料としての高い機械的強度、下地との密着性、耐インク性と、同時にインク吐出口の微細なパターンをパターニングするための解像性が要求される。これらの特性を満足する材料であれば特に限定されないが、カチオン重合型のエポキシ樹脂を好適に用いることができる。
カチオン重合型のエポキシ樹脂としては、ネガ型光カチオン重合性エポキシ樹脂を用いることが好ましい。例えばビスフェノールＡとエピクロルヒドリンとの反応物のうち分子量がおよそ９００以上のもの、含ブロモビスフェノールＡとエピクロルヒドリンとの反応物を用いることができる。
またフェノールノボラック又はｏ－クレゾールノボラックとエピクロルヒドリンとの反応物を用いることができる。しかし、これらの化合物に限定されるものではない。
上述のエポキシ樹脂のエポキシ当量（単位：ｇ／ｅｑ）が２０００以下であることが好ましく、１０００以下であることがより好ましい。エポキシ当量が２０００以下の場合、硬化反応の際に十分な架橋密度が得られ、密着性、耐インク性に優れる。なお、エポキシ当量の下限値は特に限定されないが、３０以上であることが好ましく、５０以上であることがより好ましい。
エポキシ樹脂を硬化させるための光カチオン重合開始剤としては、光照射により酸を発生する化合物を用いることができる。
そのような重合開始剤としては、特に制限はないが、例えば、芳香族スルフォニウム塩、芳香族ヨードニウム塩を用いることができる。
芳香族スルフォニウム塩の一例としては、ＴＰＳ－１０２、１０３、１０５、ＭＤＳ－１０３、１０５、２０５、３０５、ＤＴＳ－１０２、１０３（みどり化学株式会社）や、ＳＰ－１７０、１７２（株式会社ＡＤＥＫＡ）などを挙げることができる。
また芳香族ヨードニウム塩としては、ＤＰＩ－１０５、ＭＰＩ－１０３、１０５、ＢＢＩ－１０２、１０３、１０５（みどり化学株式会社）などを、好適に用いることができる。
また、光カチオン重合開始剤の添加量は、目標とする感度となるよう任意の添加量とすることができるが、特に、エポキシ樹脂１００質量部に対して、０．５質量部以上５．０質量部以下であることが好ましい。また、必要に応じて波長増感剤として、例えばＳＰ－１００（株式会社ＡＤＥＫＡ）などをさらに含有してもよい。
さらに、ネガ型感光性樹脂は、必要に応じて添加剤などを適宜含有することが可能である。
添加剤としては、例えば、ネガ型感光性樹脂の弾性率を下げる目的の可撓性付与剤、下地との更なる密着力を得るためのシランカップリング剤などが挙げられる。
次いで、図３（ｅ）に示すように、吐出口７を形成する。吐出口７は、フォトマスクを介してパターン露光を行い、現像処理を施すことで形成できる。
次いで、図３（ｆ）に示すように、基板１を貫通するインク供給口３を形成し、インク流路の型となるパターン５を除去することで液体流路８を形成する。
さらに、必要に応じて加熱処理を施し、液体供給のための部材（不図示）の接合、エネルギー発生素子２を駆動するための電気的接合（不図示）を行って、液体吐出ヘッドを完成させる。
以上に記載した、液体吐出ヘッドの製造方法を用いることにより、電気熱変換体の腐食を抑制でき、今後の多様化するインク種類によっても電気信頼性の高い液体吐出ヘッドを提供することが可能となる。
以下、実施例及び比較例により本開示を詳細に説明するが、本開示はこれらの実施例に具現化された構成に限定されるものではない。また、実施例及び比較例中で使用する「部」は特に断りのない限り「質量部」を意味する。
《ＨＡＳＴ試験と成膜性評価》
（実施例と比較例）
表1に記載された材料を、それぞれガラス板に印刷された２本の銅配線（線幅２０μｍ
、膜厚０．１５μｍ、長さ１００μｍ、線間隔２０μｍ）上に厚さ５μｍで塗布し、２５０℃、６０分の条件で硬化させた。そして、その上層に加水分解性塩素濃度を５００ｐｐｍに調整した光硬化性エポキシ樹脂レジストを塗布し、キヤノン（株）製i線ステッパー
ＦＰＡ－３０００ｉ５＋を用い、５０００Ｊ／ｍ２の露光量の露光により硬化させた。この後に、２００℃、６０分の条件で光硬化性エポキシ樹脂レジストを完全硬化させたテストピースを作製した。
次いで、一定数の上記テストピースに対し、１３０℃、８５％ＲＨ、印加電圧４０Ｖ、１００時間の条件でＨＡＳＴ試験を行い、断線又は短絡が起こっているテストピースの割合を、不良率とした。また、併せてこのテストピースの成膜性を以下の基準で評価した。膜厚分布の測定は、例えばラムダエース（株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス）などの非接触式の膜厚測定機を用いて、面内１００ポイント測定を行うことなどによって行うことができる。結果を表１に示す。
（成膜性評価）
Ａ：膜厚分布が２％以下
Ｂ：膜厚分布が２％超５％以下
Ｃ：膜厚分布が５％超
以下、表１に示す結果について説明する。
Figure 2023060581000002
実施例１～３では、樹脂の種類に関わらず、陰イオン捕捉剤又は両イオン捕捉剤を用いれば、不良率が０％となった。また、実施例４では、両イオン捕捉剤の含有量が、樹脂１００質量部に対して０．１質量部である際にも、不良率が２０％となり、一定の不良率低減効果が得られることが示された。さらに、実施例５では、イオン捕捉剤の粒径が大きくても、一定の成膜性が得られることが示された。
比較例１では、イオン捕捉剤を用いないために、不良率が高かった。
また、その他の比較例として、イオン捕捉剤として無機化合物からなる陽イオン捕捉剤を用いた以外は上記と同じ方法でテストピースを作成し、評価を行ったところ、本実施形
態においては不良率が高いことを確認した。同様に、有機化合物からなる両イオン捕捉剤を用いたところ、本実施形態においてはテストピース作成時の加熱により、イオン捕捉剤が消失したためか、不良率が高いことを確認した。
このような場合、加熱温度や環境に含まれるイオンの種別に応じて、適切なイオン捕捉剤を適宜選択するとよいと考えられる。
《インクジェットヘッド評価》
（実施例６）
先の図３を用いて説明した方法に従って、図２に示すインクジェットヘッドを作成した。
まず、エネルギー発生素子２としての電気熱変換素子（材質ＨｆＢ２ からなるヒーター）と、液体流路形成部位にＳｉＮ＋Ｔａの積層膜（不図示）を有するシリコンの基板１を準備した。
この基板上に、基板保護層に用いるＨＩＭＡＬ－１２００（昭和電工マテリアルズ株式会社）に、イオン捕捉剤としてＩＸＥＰＬＡＳ－Ａ２（東亞合成株式会社）を２質量部含有させた樹脂組成物をスピンコートにより塗布した。この後に、２５０℃で1時間のベー
クを行い、さらにＯＦＰＲ－８００（東京応化工業株式会社）でマスクレジストを作製し、キヤノン（株）製i線ステッパーＦＰＡ－３０００ｉ５＋を用い、８０００Ｊ／ｍ２の
露光量でパターン露光、Ｏ２アッシングにより基板保護層４のパターンを作製した。この層の膜厚は２μｍであった（図３（ｂ））。
次いで、ＯＤＵＲ－１０１０（東京応化工業株式会社）をスピンコートにより塗布した後に、１２０℃で６分間のベークを行った。さらに、フォトマスクを介して、ウシオ電機（株）製ＤｅｅｐＵＶ露光装置ＵＸ－３３００を用い、１５０００ｍＪ／ｃｍ２の露光量でパターン露光を行った。その後、メチルイソブチルケトンでの現像により、液体流路の型となるパターン５を作製した。この層の膜厚は２０μｍであった（図３（ｃ））。
次に、エポキシ樹脂としてＥＨＰＥ３１５０（株式会社ダイセル）と、光重合開始剤としてＳＰ１７０（株式会社ＡＤＥＫＡ）とをキシレンに溶解させたネガ型感光性樹脂をスピンコートにより塗布した。この後に、９０℃で５分間のベークを行い、ネガ型感光性樹脂の層６を形成した。なお、ネガ型感光性樹脂の層１１の膜厚は、基板上で４０μｍ、パターン６ａ上で２０μｍであった（図３（ｄ））。
次に、フォトマスクを介して、キヤノン（株）製i線ステッパーＦＰＡ－３０００ｉ５
＋を用い、５０００Ｊ／ｍ２の露光量でパターン露光を行った。その後、メチルイソブチルケトンでの現像により、吐出口７を形成した。また、硬化したネガ型感光性樹脂の層６－２は、上記加工によってノズル形成部材６となった(図３（ｅ）)。
次に、被処理基板の裏面にエッチングマスク（不図示）を形成し、シリコン基板の異方性エッチングを行って液体供給口３を形成した。この後に、ウシオ電機（株）製ＤｅｅｐＵＶ露光装置ＵＸ－３３００を用い、ノズル形成部材越しに２５０００ｍＪ／ｃｍ２の露光量で全面露光を行い、液体流路の型となるパターン５を可溶化した。引き続き乳酸メチル中に超音波を付与しつつ浸漬し、液体流路の型となるパターン５を溶解除去して液体流路８を形成した（図３（ｆ））。
さらに、ノズル形成部材６を完全に硬化させるために２００℃１時間の加熱処理を施し、液体供給のための部材（不図示）を接合し、エネルギー発生素子２を駆動するための電気的接合（不図示）を行って、インクジェットヘッドを完成させた。
上記得られたインクジェットヘッドをプリンタにセットし、純水／ジエチレングリコール／イソプロピルアルコール酢酸リチウム／黒色染料フードブラック２＝７９．４／１５／３／０．１／２．５（質量比）のインクを用い、吐出耐久試験を行った。結果を表２に示す。
なお、吐出耐久試験とは、連続で１５，０００枚印字させるもので、耐久前後でのイン
ク着弾精度、及び耐久後のインクジェットヘッドについて、ノズル形成部材、及び基板保護層の基板からの剥がれの有無を評価するものである。インク着弾精度の評価及びＨＡＳＴ試験は、下記の基準で行った。なお、評価はいずれも金属顕微鏡による目視測定、観察である。
（インク着弾精度の評価）
Ａ：耐久前後のインク着弾のズレが５μｍ以内
Ｂ：耐久前後のインク着弾のズレが５μｍ超１０μｍ以内
Ｃ：耐久前後のインク着弾のズレが１０μｍ超
（ＨＡＳＴ試験）
得られたインクジェットヘッドに、６０℃、９０％ＲＨ、印加電圧４０Ｖ、１００時間の条件でＨＡＳＴ試験を行い、下記の基準で評価した。
Ａ：短絡無し
Ｂ：短絡有り
以上の結果を併せて表２に示す。
Figure 2023060581000003
表２に示す通り、本開示の実施例６により製造されたインクジェットヘッドは、良好なインク吐出精度と、高い電気信頼性が確認された。
１ 基板、２ エネルギー発生素子、３ 液体供給口、４ 基板保護層、５ 液体流路の型となるパターン、６ ノズル形成部材、６－２ ネガ型感光性樹脂層、７ 吐出口、８ 液体流路

Claims (16)

  1. 液体供給口、及び、エネルギー発生素子を備えた基板と、
    該基板上に設けられた基板保護層と、
    該基板保護層上に設けられ、液体を吐出する吐出口及び該液体供給口と該吐出口とに連通する液体の流路を有するノズル形成部材と、
    を備えた液体吐出ヘッドであって、
    該基板保護層が、イオン捕捉剤を含有する、
    液体吐出ヘッド。
  2. 前記イオン捕捉剤が、陰イオン捕捉剤及び両イオン捕捉剤からなる群から選択される少なくとも一である、
    請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
  3. 前記イオン捕捉剤が、無機化合物からなる、
    請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
  4. 前記イオン捕捉剤は、体積平均粒子径が１．０μｍ以下である、
    請求項１～３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
  5. 前記基板保護層が、樹脂を含有し、
    前記イオン捕捉剤の含有量が、該樹脂１００質量部に対して、０．０５質量部以上、２質量部以下である、
    請求項１～４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
  6. 前記基板保護層が、樹脂を含有し、
    該樹脂が、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂及びポリエーテルアミド樹脂からなる群から選択される少なくとも一を含む、
    請求項１～５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
  7. 前記基板保護層が、ポリイミド樹脂及びポリエーテルアミド樹脂からなる群から選択される少なくとも一を含む、
    請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
  8. 前記基板保護層が、プロピレンオキサイド骨格を有するエポキシ樹脂を含む、
    請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
  9. 液体供給口、及び、エネルギー発生素子を備えた基板と、
    該基板上に設けられた基板保護層と、
    該基板保護層上に設けられ、液体を吐出する吐出口及び該液体供給口と該吐出口とに連通する液体の流路を有するノズル形成部材と、
    を備えた液体吐出ヘッドの製造方法であって、
    該基板の上に、樹脂をパターニングして該基板保護層を形成する工程と、
    該基板保護層の上に、ネガ型感光性樹脂をパターニングして、液体を吐出する吐出口及び該液体供給口と該吐出口とに連通する液体の流路を有する該ノズル形成部材を形成する工程と、を含み、
    該基板保護層が、イオン捕捉剤を含有する、
    液体吐出ヘッドの製造方法。
  10. 前記イオン捕捉剤が、陰イオン捕捉剤及び両イオン捕捉剤からなる群から選択される少
    なくとも一である、
    請求項９に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  11. 前記イオン捕捉剤が、無機化合物からなる、
    請求項９又は１０に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  12. 前記イオン捕捉剤は、体積平均粒子径が１．０μｍ以下である、
    請求項９～１１のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  13. 前記基板保護層が、樹脂を含有し、
    前記イオン捕捉剤の含有量が、該樹脂１００質量部に対して、０．０５質量部以上、２質量部以下である、
    請求項９～１２のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  14. 前記基板保護層が、樹脂を含有し、
    該樹脂が、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂及びポリエーテルアミド樹脂からなる群から選択させる少なくとも一を含む、
    請求項９～１３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  15. 前記基板保護層が、ポリイミド樹脂及びポリエーテルアミド樹脂からなる群から選択される少なくとも一を含む、
    請求項１４に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  16. 前記基板保護層が、プロピレンオキサイド骨格を有するエポキシ樹脂を含む、
    請求項１４に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
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