JP6061457B2 - インクジェット記録ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、インクジェット記録ヘッドの製造方法に関する。
インクを吐出して記録を行うインクジェット記録方法を行うインクジェット記録ヘッドの製造方法としては、以下のような製造方法がある。
まず、インク吐出エネルギー発生素子を有する基板上に、ポジ型感光性樹脂等を塗布・露光・現像することで、インク流路となる型材を形成する。次に、形成した型材上に、ネガ型有機樹脂を塗布・露光・現像することで、インク吐出口を有するオリフィス層を形成する。さらに、基板にインク供給口を形成し、溶剤によって型材を供給口から除去し、インク流路を形成する。
このようなインクジェット記録ヘッドの製造方法において、型材の溶剤による除去の前に型材にＤｅｅｐ−ＵＶ光（遠紫外線）を照射することが知られている（特許文献１参照）。この方法によれば、型材中の高分子成分を低分子化することでき、溶剤によって型材を効率よく除去できる。
しかしながら、特許文献１に記載の方法によれば、型材中の高分子成分の全てが低分子化するわけではない。この結果、型材を除去する溶剤を繰り返し用いていると、溶剤中に型材由来の高分子成分が蓄積し、型材を良好に除去できなくなることがある。また、溶剤中に存在する型材由来の高分子成分は、インク吐出口周辺や液室に残渣として発生してしまうことがある。残渣が発生すると、安定した吐出を行えない場合がある。
本発明は、上記課題を解決するインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
上記課題は、以下の本発明によって解決される。即ち本発明は、インクジェット記録ヘッドの製造方法であって、インク流路となる型材と前記型材を被覆するオリフィス層とを有する基板を用意する工程と、前記基板を溶剤に浸漬させて前記型材を除去する工程とを有し、前記基板を溶剤に浸漬させる工程において、Ｄｅｅｐ−ＵＶランプを中心としてＤｅｅｐ−ＵＶランプの周りで前記溶剤を循環させながら、前記溶剤及び前記溶剤に浸漬させた前記基板の前記型材に対して、前記Ｄｅｅｐ−ＵＶランプからＤｅｅｐ−ＵＶ光を照射する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。
本発明によれば、溶剤を繰り返し長く使用することができ、かつインク吐出口周辺や液室に残渣が発生することを抑制することができるインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供することができる。
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。図１（ａ）〜（ｅ）は本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法の一例を示す図であり、図５のＡ−Ａの断面図である。図５は本発明によって製造されるインクジェット記録ヘッドの一例を示す図である。
図５に示されるように、インクジェット記録ヘッドは、インク吐出エネルギー発生素子５が所定のピッチで２列並んで形成された基板２を有している。基板２は、シリコン等で形成されている。基板２上には、インク流路１１及びインク吐出エネルギー発生素子５の上方に開口するインク吐出口６が、流路形成部材を成すオリフィス層により形成されている。また、シリコンの異方性エッチング等によって形成されたインク供給口７が、インク吐出エネルギー発生素子５の２つの列の間に開口している。インクジェット記録ヘッドは、インク供給口７を介してインク流路内に充填されたインク（液体）に、インク吐出エネルギー発生素子５が発生する圧力を加えることによって、インク吐出口６から液滴を吐出させて紙等の記録媒体に付着させることにより記録を行う。
図１を用いて本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法を説明する。図１（ａ）に示すように、基板２の表面には、インク吐出エネルギー発生素子５が形成されている。また、図示していないが、インク吐出エネルギー発生素子５を駆動する配線や電極が形成されている。
まず、このような基板に樹脂層を形成する。樹脂層の形成は、塗布等によって行う。塗布方法としては、スピンコート法、ダイレクトコート法、スプレー法等が挙げられる。樹脂層はポジ型感光性樹脂であり、波長３００ｎｍ以下の紫外光であるＤｅｅｐ−ＵＶ光を照射することによって分子中の結合が破壊され、溶剤に溶解する。
次に、図１（ｂ）に示すように、樹脂層にＵＶ光を照射し、現像を行うことによって、樹脂層をインク流路の型材４とする。ＵＶ光は、波長２５０ｎｍ以上であることが好ましく、波長２６０ｎｍ以上であることがより好ましい。また、波長４００ｎｍ以下であることが好ましく、波長３３０ｎｍ以下であることがより好ましい。
次に、図１（ｃ）に示すように、オリフィス層を形成する液を、型材４を被覆するように塗布する。続いて、吐出口に相当する部分を露光及び現像して除去することにより、インク吐出口６を有するオリフィス層３を形成する。オリフィス層を形成する液の塗布方法としては、スピンコート法、ダイレクトコート法、スプレー法等が挙げられる。
次に、図１（ｄ）に示すように、基板２のインク吐出エネルギー発生素子５が形成されている面の裏面に、インク供給口７を形成する。インク供給口７は、例えばエッチング処理によって形成する。エッチング処理としては、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）や水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等の強アルカリ溶液を用いた異方性エッチングや、ガスによるドライエッチングが挙げられる。
そして、図１（ｅ）に示すように、型材４を溶剤にて除去する。本発明では、型材を有する基板を溶剤に浸漬させ、型材を溶剤にて除去するが、この際に基板の型材に対してＤｅｅｐ−ＵＶ光を照射することを特徴とする。具体的には、例えば図２に示すような方法で行う。まず、型材を有する基板からなるウェハ１３を、溶剤８に浸漬させる。このように基板を溶剤に浸漬させた状態で、Ｄｅｅｐ−ＵＶランプ１からＤｅｅｐ−ＵＶ光を照射する。溶剤８は型材４が溶解するような溶剤であればよい。例えば、乳酸メチル、シクロヘキサノン、アセトンが挙げられる。Ｄｅｅｐ−ＵＶ光の照射は、基板２のオリフィス層３側から行うことが好ましい。このような方法によって、型材４にＤｅｅｐ−ＵＶ光を照射しながら、型材４を溶剤８によって除去することができる。また、溶剤８中に型材４由来の高分子成分が存在しても、溶剤８内で低分子化することができるので、液室等への残渣の発生を抑制し、さらに溶剤８を繰り返し長く利用（再生）することができる。
尚、溶剤は容器中に貯めてバッチ式で処理してもよいし、常に流れているようにして連続式で処理してもよい。また、Ｄｅｅｐ−ＵＶランプ１は、５ワット以上であることが好ましく、２００ワット以上であることがより好ましい。また、１００００ワット以下であることが好ましく、５０００ワット以下であることがより好ましい。Ｄｅｅｐ−ＵＶランプ１は複数個用いてもよい。また、３００ｎｍ以下の波長を有するＵＶ−Ｂ等の他のランプを併用してもよい。溶剤の温度は、型材の除去性を向上させるために室温（２５℃）よりも高いことが好ましい。また、用いやすさの点から溶剤の引火点以下であることが好ましい。
上述の例では、型材４の溶剤８による除去とＤｅｅｐ−ＵＶ光の照射とを同時に行っているが、これらは常に同時である必要はない。例えば、基板を溶剤８に浸漬させ、その状態で続いてＤｅｅｐ−ＵＶ光を照射してもよい。逆に、基板にＤｅｅｐ−ＵＶ光を照射し、その状態で続いて溶剤８に浸漬させてもよい。
また、インク供給口７を形成した後で型材４を除去したが、型材４はインク吐出口６が形成されていればインク吐出口６から除去できるので、この場合には型材４を除去した後でインク供給口７を形成してもよい。但し、型材４はインク吐出口６よりもインク供給口７からの方が除去しやすいため、インク供給口７を形成した後で型材４をインク供給口７から除去する方が好ましい。
さらに、本発明では、図３に示すように、溶剤８の蒸発面を石英ガラス板９等で覆いつつ、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光を照射してもよい。このようにすることで、溶剤８の蒸発を防ぎ、基板と溶剤８の蒸発面との距離ｔを保つことができ、型材４へのＤｅｅｐ−ＵＶ光の照射を安定化することができる。
また、図４に示すように、Ｄｅｅｐ−ＵＶランプ１の周りに溶剤８を循環させ、樹脂を低分子化することで溶剤の再生処理を行ってもよい。この場合も、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光の照射による溶剤８の再生（低分子化）と、ウェハ１３中の型材４の低分子化を同時に達成することができる。
以上のようにして、本発明によってインクジェット記録ヘッドが得られる。
以下、本発明を実施例にてより具体的に説明する。
（実施例１）
図１を用いて、インクジェット記録ヘッドの製造方法を説明する。
図１を用いて、インクジェット記録ヘッドの製造方法を説明する。
まず、シリコンで形成された基板２を用意する（図１（ａ））。基板２の表面には、ＴａＳｉＮからなるインク吐出エネルギー発生素子５と、図示していないがインク吐出エネルギー発生素子５に電圧を印加するための配線と、電極とが配置されている。さらに、インク吐出エネルギー発生素子５を被覆し、インクやその他の液体から電気配線を保護するための絶縁保護膜としてＳｉＯ及びＳｉＮがプラズマＣＶＤで成膜されている。
この基板２に、ポジ型感光性樹脂であるポリメチルイソプロペニルケトン（ＰＭＩＰＫ）をシクロヘキサノン溶媒で溶解した液を、スピンコート法により塗布した。その後、溶媒であるシクロヘキサノンを蒸発させてＰＭＩＰＫを成膜した後に、露光装置により紫外光を照射し、さらに現像することによって、樹脂層からインク流路の型材４を形成した（図１（ｂ））。
次に、オリフィス層を形成する液を、型材４を被覆するようにスピンコート法により塗布して形成した。オリフィス層を形成する液としては、ネガ型感光性樹脂であるエポキシ樹脂ＥＨＰＥ３１５０（商品名：ダイセル化学工業製）１００質量部と光カチオン重合触媒ＳＰ−１７２（商品名：旭電化工業製）６質量部とをキシレン溶媒で溶解した液を用いた。続いて、キシレン溶媒を蒸発させ、露光装置によって吐出口に相当する部分を露光及び現像して除去することにより、インク吐出口６を有するオリフィス層３を形成した（図１（ｃ））。
次に、水酸化テトラメチルアンモニウム２２質量％の水溶液を用いて、基板２の裏面に異方性エッチング処理を行い、インク供給口７を形成した（図１（ｄ））。
次に、図２に示すように、型材を有する基板からなるウェハを溶媒である４０℃の乳酸メチル中に浸漬させながら、オリフィス層３側から５０００ワットのＤｅｅｐ−ＵＶランプ１によりＤｅｅｐ−ＵＶ光を照射した。これにより、型材４を低分子化させ、同時に型材４をインク供給口７から溶剤８によって溶出させた。
同様の工程を２５００枚のウェハに対して連続的（２５枚×１００回）に行った。その結果、１００回目でも溶剤は十分な除去性を有しており、型材を良好に除去することができた。
（比較例１）
実施例１において、型材４の溶剤８による除去と、型材４へのＤｅｅｐ−ＵＶ光の照射を別工程として行った。これ以外は実施例１と同様にした
具体的には、インク供給口７を形成し、続いて大気中で型材４にＤｅｅｐ−ＵＶ光を照射した。Ｄｅｅｐ−ＵＶ光の照射を終えた後で、型材を有する基板からなるウェハを溶媒である４０℃の乳酸メチル中に浸漬させ、型材４を溶出させた。
実施例１において、型材４の溶剤８による除去と、型材４へのＤｅｅｐ−ＵＶ光の照射を別工程として行った。これ以外は実施例１と同様にした
具体的には、インク供給口７を形成し、続いて大気中で型材４にＤｅｅｐ−ＵＶ光を照射した。Ｄｅｅｐ−ＵＶ光の照射を終えた後で、型材を有する基板からなるウェハを溶媒である４０℃の乳酸メチル中に浸漬させ、型材４を溶出させた。
同様の工程を２５０枚（２５枚×１０回）のウェハに対して連続的に行った。その結果、１０回目でも溶剤は十分な除去性を有しており、型材を良好に除去することができた。
しかし、同様の工程を３００枚（２５枚×１２回）のウェハに対して連続的に行うと、１２回目では型材を良好に除去することができず、インク流路部分に型材由来と考えられる残渣が残っていた。
Claims (4)
- インクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
インク流路となる型材と前記型材を被覆するオリフィス層とを有する基板を用意する工程と、前記基板を溶剤に浸漬させて前記型材を除去する工程とを有し、
前記基板を溶剤に浸漬させる工程において、Ｄｅｅｐ−ＵＶランプを中心としてＤｅｅｐ−ＵＶランプの周りで前記溶剤を循環させながら、前記溶剤及び前記溶剤に浸漬させた前記基板の前記型材に対して、前記Ｄｅｅｐ−ＵＶランプからＤｅｅｐ−ＵＶ光を照射する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。 - 前記基板を溶剤に浸漬させる工程において、前記溶剤の蒸発面を覆い、前記基板と前記溶剤の蒸発面との距離を保ちながら前記溶剤及び前記基板の前記型材に対してＤｅｅｐ−ＵＶ光を照射する請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記Ｄｅｅｐ−ＵＶ光の照射は前記基板の前記オリフィス層側から行う請求項１または２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記Ｄｅｅｐ−ＵＶ光は波長３００ｎｍ以下の紫外光である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
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