JP6132652B2 - 液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
液体吐出ヘッドの一例として、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に適用されるインクジェット記録ヘッドが挙げられる。該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に記載された方法が挙げられる。該方法では、基板上に積層されたポジ型感光性樹脂層を露光した後、現像してインクの流路の型材を形成し、該型材を被覆する被覆層を設け、該被覆層を露光して吐出口を形成する。前記ポジ型感光性樹脂を除去した後、前記被覆層を硬化させ、インクジェット記録ヘッドを作製する。
また、特許文献１には、ポジ型感光性樹脂層を供給口が設けられた基板上に形成することが開示されている。具体的には、ポジ型感光性樹脂を適当な溶媒に溶解した溶液をＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等のフィルム上に塗布し、乾燥してドライフィルムを作製し、該ドライフィルムをラミネート法により転写する。また、該ポジ型感光性樹脂として、光照射前には高分子化合物としての被膜性を有し、供給口上にも容易にラミネート可能な、ポリメチルイソプロペニルケトンやビニルケトン等のビニルケトン系光崩壊性レジストが好ましいことが開示されている。さらに、該ポジ型感光性樹脂としては、被覆層材料との兼ね合いから溶剤耐性を有する光崩壊性レジストが用いられている。
一方、近年インクジェット記録ヘッドのバリエーションが増加しており、インクの流路の型材となるポジ型感光性樹脂層の膜厚として、１５μｍを超える膜厚が必要となる場合が多い。特にこの場合、露光に要するエネルギーが大きいため、光崩壊性レジストの分解物の発生が無視できなくなる。該分解物は露光機内を汚染し、特に露光マスクに付着して光を散乱し、パターニング性の低下を引き起こす。そのため、製造工程において定期的にマスクの洗浄が必要となり、該マスクの洗浄により生産効率が大きく低下する。このような露光時にレジストから発生するガスによる露光機内の汚染を防ぐ方法として、特許文献２に記載された方法が挙げられる。特許文献２には、化学増幅型レジスト膜上に、該レジストよりもガス透過性の小さい水溶性ポリマーを含む水溶性膜を形成し、パターン露光を行うことで、露光時に発生するガスを水溶性ポリマーで捕捉する方法が開示されている。
特許文献２に記載された方法では、化学増幅型レジストを露光した際に発生する酸離脱基のガスに対しては、該ガスと水溶性ポリマーとの親和性が強いため、前記水溶性膜に該ガスを捕捉させることができる。しかしながら、光崩壊性レジストを露光した際に発生する分解物に対しては、該分解物は水溶性ポリマーとの親和性が低いため、仮に光崩壊性レジスト膜上に水溶性膜を形成したとしても、露光時に発生する光崩壊性レジストの分解物は捕捉できない。本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、生産効率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。
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、基板と、該基板との間に液体の流路を形成し、該流路と連通する液体を吐出する吐出口を有する吐出口形成部材とを備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、基板上に、光崩壊性のポジ型感光性樹脂を含み、流路の型材となる第１の感光性樹脂層を設ける工程と、前記第１の感光性樹脂層上に、膜密度が１ｇ／ｃｍ3以上であるガスバリア層を設ける工程と、前記第１の感光性樹脂層及び前記ガスバリア層に対してパターン露光した後、現像することで流路の型材を形成し、かつ、前記現像前又は前記現像と同時に該ガスバリア層を除去する工程と、前記流路の型材及び前記基板上に、吐出口形成部材となる第２の感光性樹脂層を設ける工程と、前記第２の感光性樹脂層に対してパターン露光した後、現像することで吐出口を形成する工程と、前記流路の型材を除去して流路を形成する工程と、を含む。
本発明によれば、生産効率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。
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、基板と、該基板との間に液体の流路を形成し、該流路と連通する液体を吐出する吐出口を有する吐出口形成部材とを備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、基板上に、光崩壊性のポジ型感光性樹脂を含み、流路の型材となる第１の感光性樹脂層を設ける工程と、前記第１の感光性樹脂層上に、膜密度が１ｇ／ｃｍ3以上であるガスバリア層を設ける工程と、前記第１の感光性樹脂層及び前記ガスバリア層に対してパターン露光した後、現像することで流路の型材を形成し、かつ、前記現像前又は前記現像と同時に該ガスバリア層を除去する工程と、前記流路の型材及び前記基板上に、吐出口形成部材となる第２の感光性樹脂層を設ける工程と、前記第２の感光性樹脂層に対してパターン露光した後、現像することで吐出口を形成する工程と、前記流路の型材を除去して流路を形成する工程と、を含む。
本発明に係る方法では、第１の感光性樹脂層上に膜密度が１ｇ／ｃｍ3以上であるガスバリア層を設ける。該ガスバリア層は膜密度が１ｇ／ｃｍ3以上であるため、第１の感光性樹脂層の露光時に発生する第１の感光性樹脂層に含まれるポジ型感光性樹脂の分解物を透過しにくい。これにより、該分解物が露光機内やマスクに付着することによる、露光機内やマスクの汚染を防ぐことができるため、製造工程におけるマスク洗浄の回数を削減でき、製造時の負荷が低減されるため、結果として高い生産効率を達成することができる。
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。なお、以下の説明では、液体吐出ヘッドの一例であるインクジェット記録ヘッドについて説明する。しかしながら本発明に係る液体吐出ヘッドはインクジェット記録ヘッドに限られず、印刷分野以外にも回路形成等の様々な産業分野に適用可能である。また、以下の説明では同様の機能を有する部材については、図中において同じ符号で指示し、その説明を省略する場合がある。
本発明に係る方法により製造されるインクジェット記録ヘッドの一例を図１に示す。図２は、図１に示すインクジェット記録ヘッドの基板１の裏面に、インクを供給する供給部材１１を接着したインクジェット記録ヘッドの、図１におけるＡ−Ａ’断面を示した図である。図１及び図２に示すインクジェット記録ヘッドは、インクを吐出するためのエネルギー発生素子２が複数配置された基板１上に、吐出口形成部材８ｂを備える。吐出口形成部材８ｂは、基板１との間にインクを保持する流路７ｂを形成し、流路７ｂと連通するインクを吐出するための吐出口１０を有する。また、基板１にはインクを流路７ｂに供給する供給口３が設けられている。
以下、図３を用いて、本発明の一実施形態であるインクジェット記録ヘッドの製造方法における各工程の説明を行う。図３は、図１に示すインクジェット記録ヘッドのＡ−Ａ’断面に相当する各工程における断面図である。
（第１の感光性樹脂層の形成工程）
まず、エネルギー発生素子２と供給口３とが形成された基板１上に、第１の感光性樹脂層４を形成する（図３（ａ））。基板１としては、シリコン基板を用いることができる。エネルギー発生素子２としては、例えばＷＳｉＮを含むヒーターを用いることができる。基板１の表面には、エネルギー発生素子２の保護膜として、シリコンの窒化物膜、シリコンの酸化物膜、シリコンの炭化物膜、Ｔａ等の金属膜等が設けられていてもよい。なお、供給口３はこの段階で形成されていなくてもよい。
まず、エネルギー発生素子２と供給口３とが形成された基板１上に、第１の感光性樹脂層４を形成する（図３（ａ））。基板１としては、シリコン基板を用いることができる。エネルギー発生素子２としては、例えばＷＳｉＮを含むヒーターを用いることができる。基板１の表面には、エネルギー発生素子２の保護膜として、シリコンの窒化物膜、シリコンの酸化物膜、シリコンの炭化物膜、Ｔａ等の金属膜等が設けられていてもよい。なお、供給口３はこの段階で形成されていなくてもよい。
第１の感光性樹脂層４は流路の型材となる層であり、ポジ型感光性樹脂を含む。該ポジ型感光性樹脂としては、供給口３が形成された基板１上にラミネート可能で、後述する第２の感光性樹脂層８ａと相溶せず、耐溶剤性を有する材料である光崩壊性のポジ型感光性樹脂が用いられる。また、該ポジ型感光性樹脂としては、後述する第２の感光性樹脂層８ａに対する露光において紫外線が用いられる場合には、該紫外線に対する吸光度が低く、該紫外線よりも短波長の活性エネルギー線、例えばＤｅｅｐＵＶ光等に感度を有する材料が好ましい。該材料としては、例えば、ＤｅｅｐＵＶ光で露光可能なポリメチルイソプロペニルケトン、ポリメチルメタクリレート等が挙げられる。市販品では、ポリメチルイソプロペニルケトンとしては、例えば「ＯＤＵＲ−１０１０」（商品名、東京応化工業（株）製）が挙げられる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。第１の感光性樹脂層４の形成方法としては、例えば、光崩壊性のポジ型感光性樹脂を適宜溶媒に溶解し、この溶液をＰＥＴ等のフィルム上に塗布し、乾燥してドライフィルムを作製する。該ドライフィルムを基板１上にラミネート法により転写した後、プリベークを行うことで第１の感光性樹脂層４を形成することができる。第１の感光性樹脂層４の厚さは流路の高さに相当し、特に限定されないが、例えば５〜２５μｍとすることができる。本発明の効果を十分に得る観点から、第１の感光性樹脂層４の膜厚は１５μｍを超えることが好ましい。
（ガスバリア層の形成工程）
次に、第１の感光性樹脂層４上にガスバリア層５を形成する（図３（ｂ））。本発明においては、第１の感光性樹脂層４上にガスバリア層５を形成することで、後述する第１の感光性樹脂層４のパターン露光の際に発生する第１の感光性樹脂層４の分解物を、第１の感光性樹脂層４とガスバリア層５との界面でブロックする。これにより、該分解物による露光機内の汚染を防ぎ、特に該分解物のマスク６への付着を抑制できる。
次に、第１の感光性樹脂層４上にガスバリア層５を形成する（図３（ｂ））。本発明においては、第１の感光性樹脂層４上にガスバリア層５を形成することで、後述する第１の感光性樹脂層４のパターン露光の際に発生する第１の感光性樹脂層４の分解物を、第１の感光性樹脂層４とガスバリア層５との界面でブロックする。これにより、該分解物による露光機内の汚染を防ぎ、特に該分解物のマスク６への付着を抑制できる。
ガスバリア層５は１ｇ／ｃｍ3以上の膜密度を有する。該膜密度が１ｇ／ｃｍ3未満の場合、第１の感光性樹脂層４の分解物を十分にブロックすることができない。該膜密度は１．２ｇ／ｃｍ3以上であることが好ましく、１．３ｇ／ｃｍ3以上であることがより好ましく、１．５ｇ／ｃｍ3以上であることがさらに好ましい。また、該膜密度は除去性の観点から、２ｇ／ｃｍ3以下であることが好ましい。しかし、ガスバリア層の材料や除去液によってはこの限りではない。なお、該膜密度はＸ線反射率測定法により測定した値である。
一方、該膜密度が１ｇ／ｃｍ3以下であれば、ガスバリア層５の材料は特に限定されない。しかしながら、例えば膜厚が１５μｍを超える第１の感光性樹脂層４をパターン露光する場合には、その露光エネルギーは大きく、ガスバリア層５の材料によっては、該材料が該エネルギーを吸収することにより分子運動が大きくなる。これによりガスバリア層５の自由空間が大きくなり、第１の感光性樹脂層４の分解物をブロックする能力が低下することが考えられる。この観点から、ガスバリア層５の材料として無機骨格を有する化合物を用いることが、露光エネルギーに対する分子運動が比較的小さいため好ましい。無機骨格を有する化合物としては、ポリシラン、ポリシロキサン等が好ましい。ポリシランとしては、ジメチルポリシラン等が挙げられる。ポリシロキサンとしては、ポリジメチルシロキサン等が挙げられる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。ポリシランの重量平均分子量は、１００,０００以上、２００,０００以下であることが好ましい。ポリシロキサンの重量平均分子量は、１００,０００以上、２００,０００以下であることが好ましい。なお、分子量はゲル浸透クロマトグラフにより測定した値である。
ガスバリア層５の膜厚はガスバリア層５の膜厚が厚ければ、第１の感光性樹脂層４の分解物をブロックする効果はより大きくなるが、光の吸収が多くなるために、第１の感光性樹脂層４の露光に影響を与える場合がある。例えば、第１の感光性樹脂層４に含まれるポジ型感光性樹脂がポリメチルイソプロペニルケトンである場合、感度を有する波長領域は２８０ｎｍ以上、３２０ｎｍ以下である。そのため、この場合、該波長領域の光に対するガスバリア層５の平均吸光度が０．０５以下であることが、露光に影響を与えないため好ましい。また、該平均吸光度の範囲内であれば、膜厚を厚くすることもできる。該平均吸光度は、０．０４以下であることがより好ましく、０．０３以下であることがさらに好ましい。該平均吸光度の下限は特に限定されない。なお、該平均吸光度は、分光光度計により測定した値である。
ガスバリア層５は、例えば、ガスバリア層５の材料を溶媒に溶解した溶液を、第１の感光性樹脂層４上に塗布し乾燥した後、必要に応じてプリベークを行うことで形成することができる。前記溶液は、例えばスピンコート法により塗布することができる。また、ガスバリア層５の材料を溶解する溶媒としては、第１の感光性樹脂層４との相溶性が低いことが必要であり、例えば、第１の感光性樹脂層４に含まれるポジ型感光性樹脂がポリメチルイソプロペニルケトンの場合には、該溶媒としてはキシレンが好ましい。
（流路の型材の形成及びガスバリア層の除去工程）
次に、第１の感光性樹脂層４及びガスバリア層５に対してパターン露光した後（図３（ｃ））、現像することで流路の型材７ａを形成する。また、該現像前又は該現像と同時にガスバリア層５を除去する（図３（ｄ））。第１の感光性樹脂層４をパターニングする方法としては、第１の感光性樹脂層４とガスバリア層５に対して、第１の感光性樹脂層４を感光可能な活性エネルギー線を、マスク６を介して照射してパターン露光する。活性エネルギー線としては、第１の感光性樹脂層４に含まれるポジ型感光性樹脂にもよるが、例えばＤｅｅｐＵＶ光を用いることができる。また、露光量としては、例えば１５〜３０Ｊ／ｃｍ2とすることができる。なお、ガスバリア層５が前記活性エネルギー線で分解し得る場合には、その分解の程度にもよるが、適宜その分解し得る波長領域をカットできるフィルター等を用いて露光することができる。その後、第１の感光性樹脂層４の露光部を溶解可能な溶媒等を用いて現像し、リンス処理を行うことで、型材７ａを形成することができる。ガスバリア層５を該現像前に除去する場合には、ガスバリア層５を溶解可能な溶媒を用いて除去することができる。また、ガスバリア層５を該現像と同時に除去する場合には、第１の感光性樹脂層４の露光部を溶解可能な溶媒により、第１の感光性樹脂層４の露光部とガスバリア層５を同時に除去することができる。ガスバリア層５の除去は、該現像と同時に行うことが製造工程を簡略化できる観点から好ましい。
次に、第１の感光性樹脂層４及びガスバリア層５に対してパターン露光した後（図３（ｃ））、現像することで流路の型材７ａを形成する。また、該現像前又は該現像と同時にガスバリア層５を除去する（図３（ｄ））。第１の感光性樹脂層４をパターニングする方法としては、第１の感光性樹脂層４とガスバリア層５に対して、第１の感光性樹脂層４を感光可能な活性エネルギー線を、マスク６を介して照射してパターン露光する。活性エネルギー線としては、第１の感光性樹脂層４に含まれるポジ型感光性樹脂にもよるが、例えばＤｅｅｐＵＶ光を用いることができる。また、露光量としては、例えば１５〜３０Ｊ／ｃｍ2とすることができる。なお、ガスバリア層５が前記活性エネルギー線で分解し得る場合には、その分解の程度にもよるが、適宜その分解し得る波長領域をカットできるフィルター等を用いて露光することができる。その後、第１の感光性樹脂層４の露光部を溶解可能な溶媒等を用いて現像し、リンス処理を行うことで、型材７ａを形成することができる。ガスバリア層５を該現像前に除去する場合には、ガスバリア層５を溶解可能な溶媒を用いて除去することができる。また、ガスバリア層５を該現像と同時に除去する場合には、第１の感光性樹脂層４の露光部を溶解可能な溶媒により、第１の感光性樹脂層４の露光部とガスバリア層５を同時に除去することができる。ガスバリア層５の除去は、該現像と同時に行うことが製造工程を簡略化できる観点から好ましい。
（第２の感光性樹脂層の形成工程）
次に、型材７ａ及び基板１上に、吐出口形成部材となる第２の感光性樹脂層８ａを形成する（図３（ｅ））。第２の感光性樹脂層８ａはネガ型感光性樹脂を含むことがインク耐久性等の観点から好ましい。ネガ型感光性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂等を用いることができる。市販品では、例えば「ＥＨＰＥ−３１５０」（商品名、（株）ダイセル製）等を用いることができる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。第２の感光性樹脂層８ａは、例えば、第２の感光性樹脂層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型材７ａ及び基板１上に塗布することで形成することができる。なお、溶媒を使用する場合には、型材７ａを溶解しない溶媒を選択して使用する。第２の感光性樹脂層８ａの厚さは、吐出口部の現像性が損なわれない範囲であれば特に制限されないが、例えば型材７ａ上における第２の感光性樹脂層８ａの厚さを１０〜５０μｍとすることができる。
次に、型材７ａ及び基板１上に、吐出口形成部材となる第２の感光性樹脂層８ａを形成する（図３（ｅ））。第２の感光性樹脂層８ａはネガ型感光性樹脂を含むことがインク耐久性等の観点から好ましい。ネガ型感光性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂等を用いることができる。市販品では、例えば「ＥＨＰＥ−３１５０」（商品名、（株）ダイセル製）等を用いることができる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。第２の感光性樹脂層８ａは、例えば、第２の感光性樹脂層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型材７ａ及び基板１上に塗布することで形成することができる。なお、溶媒を使用する場合には、型材７ａを溶解しない溶媒を選択して使用する。第２の感光性樹脂層８ａの厚さは、吐出口部の現像性が損なわれない範囲であれば特に制限されないが、例えば型材７ａ上における第２の感光性樹脂層８ａの厚さを１０〜５０μｍとすることができる。
（吐出口の形成工程）
次に、第２の感光性樹脂層８ａに対してマスク９を介してパターン露光した後（図３（ｆ））、現像することで吐出口１０を形成する（図３（ｇ））。光には、第２の感光性樹脂層８ａの感光波長の活性エネルギー線を用いることができ、例えば紫外線を用いることができる。紫外線としては、例えばｉ線を用いることができる。露光量は第２の感光性樹脂層８ａの材料、膜厚等にもよるが、例えば３０００〜５０００ｍＪ／ｃｍ2とすることができる。露光後には、露光後ベーク（ＰＥＢ）を行ってもよい。
次に、第２の感光性樹脂層８ａに対してマスク９を介してパターン露光した後（図３（ｆ））、現像することで吐出口１０を形成する（図３（ｇ））。光には、第２の感光性樹脂層８ａの感光波長の活性エネルギー線を用いることができ、例えば紫外線を用いることができる。紫外線としては、例えばｉ線を用いることができる。露光量は第２の感光性樹脂層８ａの材料、膜厚等にもよるが、例えば３０００〜５０００ｍＪ／ｃｍ2とすることができる。露光後には、露光後ベーク（ＰＥＢ）を行ってもよい。
（流路の形成工程）
次に、型材７ａを除去することにより流路７ｂを形成する。さらにベーク処理により、第２の感光性樹脂層８ａを完全硬化させて吐出口形成部材８ｂを形成する（図３（ｈ））。型材７ａは、例えば、型材７ａを溶解可能な溶媒に基板１を浸漬することで除去することができる。また、必要に応じて、型材７ａを感光可能な活性エネルギー線を用いて型材７ａを露光し、予め型材７ａの溶解性を高めてもよい。また、基板１の浸漬時に溶媒に超音波を付与してもよい。
次に、型材７ａを除去することにより流路７ｂを形成する。さらにベーク処理により、第２の感光性樹脂層８ａを完全硬化させて吐出口形成部材８ｂを形成する（図３（ｈ））。型材７ａは、例えば、型材７ａを溶解可能な溶媒に基板１を浸漬することで除去することができる。また、必要に応じて、型材７ａを感光可能な活性エネルギー線を用いて型材７ａを露光し、予め型材７ａの溶解性を高めてもよい。また、基板１の浸漬時に溶媒に超音波を付与してもよい。
その後、エネルギー発生素子２を駆動させるための電気的接合を行う。さらに、インク供給のための供給部材１１等を接続して、インクジェット記録ヘッドが完成する。
本発明に係る方法により製造されるインクジェット記録ヘッドは、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサ等の装置、更には各種処理装置と複合的に組み合わされた産業記録装置等に搭載可能である。また、本発明に係る方法により製造されるインクジェット記録ヘッドを用いることによって、紙、糸、繊維、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックなど種々の被記録媒体に記録を行うことができる。
以下、本発明について実施例を用いて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
（評価）
本実施例の方法によりシリコン基板５０枚を連続処理し、全てのシリコン基板からインクジェット記録ヘッドを作製した。該インクジェット記録ヘッドを記録装置に装着した。評価は、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）からなるインクを用いて、罫線印字及びドット印字を行った。また、作製したインクジェット記録ヘッドを図１に示すＡ−Ａ’断面で切断し、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により図２に示す流路７ｂの形状を観察した。さらに、インクジェット記録ヘッドの作製において、第１の感光性樹脂層及びガスバリア層をパターン露光した後のマスクを観察し、マスク曇りの有無を確認した。表１に、シリコン基板の連続処理において、印字に乱れが見られるようになったシリコン基板の処理枚数、流路形状に乱れが見られるようになったシリコン基板の処理枚数、及びマスク曇りが見られるようになったシリコン基板の処理枚数を示す。
本実施例の方法によりシリコン基板５０枚を連続処理し、全てのシリコン基板からインクジェット記録ヘッドを作製した。該インクジェット記録ヘッドを記録装置に装着した。評価は、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）からなるインクを用いて、罫線印字及びドット印字を行った。また、作製したインクジェット記録ヘッドを図１に示すＡ−Ａ’断面で切断し、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により図２に示す流路７ｂの形状を観察した。さらに、インクジェット記録ヘッドの作製において、第１の感光性樹脂層及びガスバリア層をパターン露光した後のマスクを観察し、マスク曇りの有無を確認した。表１に、シリコン基板の連続処理において、印字に乱れが見られるようになったシリコン基板の処理枚数、流路形状に乱れが見られるようになったシリコン基板の処理枚数、及びマスク曇りが見られるようになったシリコン基板の処理枚数を示す。
［実施例１］
まず、エネルギー発生素子２としてＷＳｉＮを含むヒーターが配置されたシリコン基板１上にブラストマスクを設置し、サンドブラスト加工により供給口３を形成した。なお、エネルギー発生素子２上には絶縁膜が設けられ、該絶縁膜上にはＴａの保護膜が設けられている。次いで、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）製）をＰＥＴ上に塗布し、乾燥してドライフィルムを作製し、該ドライフィルムをシリコン基板１上にラミネート法により転写した。その後、１２０℃にて６分間プリベークを行い、第１の感光性樹脂層４を形成した（図３（ａ））。次いで、ガスバリア層の材料としてのジメチルポリシラン（和光純薬工業（株）製、重量平均分子量：１５０,０００）をキシレンに２．５質量％溶解させた溶液を、第１の感光性樹脂層４上にスピンコート法により塗布した。その後、１１０℃にて３分間プリベークを行い、ガスバリア層５を形成した（図３（ｂ））。なお、ガスバリア層５の膜密度は１．５ｇ／ｃｍ3であった。また、波長２８０ｎｍ以上、３２０ｎｍ以下の光に対するガスバリア層５の平均吸光度は０．０３であった。
まず、エネルギー発生素子２としてＷＳｉＮを含むヒーターが配置されたシリコン基板１上にブラストマスクを設置し、サンドブラスト加工により供給口３を形成した。なお、エネルギー発生素子２上には絶縁膜が設けられ、該絶縁膜上にはＴａの保護膜が設けられている。次いで、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）製）をＰＥＴ上に塗布し、乾燥してドライフィルムを作製し、該ドライフィルムをシリコン基板１上にラミネート法により転写した。その後、１２０℃にて６分間プリベークを行い、第１の感光性樹脂層４を形成した（図３（ａ））。次いで、ガスバリア層の材料としてのジメチルポリシラン（和光純薬工業（株）製、重量平均分子量：１５０,０００）をキシレンに２．５質量％溶解させた溶液を、第１の感光性樹脂層４上にスピンコート法により塗布した。その後、１１０℃にて３分間プリベークを行い、ガスバリア層５を形成した（図３（ｂ））。なお、ガスバリア層５の膜密度は１．５ｇ／ｃｍ3であった。また、波長２８０ｎｍ以上、３２０ｎｍ以下の光に対するガスバリア層５の平均吸光度は０．０３であった。
次いで、ＤｅｅｐＵＶ露光機（商品名：「ＵＸ−３０００」、ウシオ電機（株）製）にて、第１の感光性樹脂層４及びガスバリア層５に対して、マスク６を介して型材７ａのパターン露光（ＤｅｅｐＵＶ光、露光量：３０Ｊ／ｃｍ2）を行った（図３（ｃ））。なお、ジメチルポリシランの分解を考慮して、２５０ｎｍ以下の波長をカットするフィルターを用いた。その後、メチルイソブチルケトンを用いて現像し、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を用いてリンス処理を行った。これにより、型材７ａを形成した（図３（ｄ））。なお、現像の際、ガスバリア層５も同時に除去した。型材７ａの膜厚は２０μｍであった。
次いで、下記樹脂組成物１をキシレンに５０質量％の濃度となるように溶解した。
（樹脂組成物１）
「ＥＨＰＥ−３１５０」（商品名、（株）ダイセル製） １００質量部
「Ａ−１８７」（商品名、東レ・ダウコーニング（株）製） ５質量部
「ＳＰ−１７２」（商品名、（株）ＡＤＥＫＡ製） １．５質量部
この溶液をスピンコート法にて型材７ａ及びシリコン基板１上に塗布し、第２の感光性樹脂層８ａを形成した（図３（ｅ））。なお、型材７ａ上における第２の感光性樹脂層８ａの膜厚は２０μｍであった。
「ＥＨＰＥ−３１５０」（商品名、（株）ダイセル製） １００質量部
「Ａ−１８７」（商品名、東レ・ダウコーニング（株）製） ５質量部
「ＳＰ−１７２」（商品名、（株）ＡＤＥＫＡ製） １．５質量部
この溶液をスピンコート法にて型材７ａ及びシリコン基板１上に塗布し、第２の感光性樹脂層８ａを形成した（図３（ｅ））。なお、型材７ａ上における第２の感光性樹脂層８ａの膜厚は２０μｍであった。
次いで、ｉ線ステッパー露光機（製品名：ｉ５、キヤノン（株）製）を用いて、第２の感光性樹脂層８ａに対してマスク９を介してパターン露光（ｉ線、露光量：５０００Ｊ／ｍ2）を行った（図３（ｆ））。その後、露光後ベーク（ＰＥＢ）を９０℃で４分間行い、メチルイソブチルケトンで現像することで、φ１２μｍの吐出口１０を形成した（図３（ｇ））。なお、この時点において型材７ａは残存している。シリコン基板１上には、複数の同一又は異なる形状のインクジェット記録ヘッドが配置されているため、この段階でダイサーによりシリコン基板１を切断し、個々のインクジェット記録ヘッドに分離した。なお、この段階では前述の通り型材７ａは残存しているため、切断時に発生する残渣（ごみ）がインクジェット記録ヘッド内に侵入することを防止できる。
次いで、ＤｅｅｐＵＶ露光機（商品名：「ＵＸ−３０００」、ウシオ電機（株）製）にて、再び露光（ＤｅｅｐＵＶ光、露光量：２７Ｊ／ｃｍ2）した。その後、シリコン基板１を乳酸メチル中に超音波を付与しつつ浸漬し、残存している型材７ａを溶出させた。次いで、２００℃で１時間加熱し、第２の感光性樹脂層８ａを完全に硬化させ、吐出口形成部材８ｂとした（図３（ｈ））。最後に、供給口３が形成されているシリコン基板１の裏面に供給部材１１を接着して、インクジェット記録ヘッドを作製した。前記評価結果を表１に示す。
［実施例２］
ガスバリア層５の形成において、ガスバリア層の材料としてのポリジメチルシロキサン（和光純薬工業（株）製、重量平均分子量：１３９，０００）をキシレンに２．５質量％溶解させた溶液を用いた。それ以外は実施例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。結果を表１に示す。
ガスバリア層５の形成において、ガスバリア層の材料としてのポリジメチルシロキサン（和光純薬工業（株）製、重量平均分子量：１３９，０００）をキシレンに２．５質量％溶解させた溶液を用いた。それ以外は実施例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。結果を表１に示す。
［比較例１］
ガスバリア層５を形成しなかったこと以外は、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。結果を表１に示す。
ガスバリア層５を形成しなかったこと以外は、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。結果を表１に示す。
［比較例２］
ガスバリア層５の形成において、ガスバリア層の材料としてのポリアクリル酸（和光純薬工業（株）製）をキシレンに２．５質量％溶解させた溶液を用いた以外は実施例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。結果を表１に示す。
ガスバリア層５の形成において、ガスバリア層の材料としてのポリアクリル酸（和光純薬工業（株）製）をキシレンに２．５質量％溶解させた溶液を用いた以外は実施例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。結果を表１に示す。
表１より、印字の乱れ、流路形状の乱れ及びマスク曇りが見られるようになった処理枚数が各実施例、比較例において合致していることがわかる。第１の感光性樹脂層及びガスバリア層に対してパターン露光した際に、ポジ型感光性樹脂の分解物がマスクに付着すると、それがマスク曇りとなって確認され、その付着物によりパターン露光の光が散乱されて流路形状に乱れが発生する。さらに、その結果として印字に乱れが発生すると考えられる。
ガスバリア層を形成していない比較例１では、シリコン基板を１２枚処理した時点でポジ型感光性樹脂の分解物がマスクに付着した。また、ガスバリア層の材料としてポリアクリル酸を用いた比較例２では、シリコン基板を１３牧処理した時点でポジ型感光性樹脂の分解物がマスクに付着しており、比較例１と比べてわずかに処理枚数が増えた。これは、ポリアクリル酸を含むガスバリア層の効果ではあるが、その効果は小さいことを表している。一方、ガスバリア層の材料としてジメチルポリシラン又はポリジメチルシロキサンを用いた実施例１及び２では、その処理枚数は比較例の２倍以上であり、ポジ型感光性樹脂の分解物がマスクに付着し難いことを表している。そして、その効果にはガスバリア層の膜密度の差が関与していることがわかる。
１ 基板（シリコン基板）
２ エネルギー発生素子
３ 供給口
４ 第１の感光性樹脂層
５ ガスバリア層
６ マスク
７ａ 型材
７ｂ 流路
８ａ 第２の感光性樹脂層
８ｂ 吐出口形成部材
９ マスク
１０ 吐出口
１１ 供給部材
２ エネルギー発生素子
３ 供給口
４ 第１の感光性樹脂層
５ ガスバリア層
６ マスク
７ａ 型材
７ｂ 流路
８ａ 第２の感光性樹脂層
８ｂ 吐出口形成部材
９ マスク
１０ 吐出口
１１ 供給部材
Claims (11)
- 基板と、該基板との間に液体の流路を形成し、該流路と連通する液体を吐出する吐出口を有する吐出口形成部材とを備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、
基板上に、光崩壊性のポジ型感光性樹脂を含み、流路の型材となる第１の感光性樹脂層を設ける工程と、
前記第１の感光性樹脂層上に、膜密度が１ｇ／ｃｍ3以上であるガスバリア層を設ける工程と、
前記第１の感光性樹脂層及び前記ガスバリア層に対してパターン露光した後、現像することで流路の型材を形成し、かつ、前記現像前又は前記現像と同時に該ガスバリア層を除去する工程と、
前記流路の型材及び前記基板上に、吐出口形成部材となる第２の感光性樹脂層を設ける工程と、
前記第２の感光性樹脂層に対してパターン露光した後、現像することで吐出口を形成する工程と、
前記流路の型材を除去して流路を形成する工程と、
を含む液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記ガスバリア層が無機骨格を有する化合物を含む請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記無機骨格を有する化合物がポリシランである請求項２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記無機骨格を有する化合物がポリシロキサンである請求項２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記ポジ型感光性樹脂がポリメチルイソプロペニルケトンである請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 波長２８０ｎｍ以上、３２０ｎｍ以下の光に対する前記ガスバリア層の平均吸光度が０．０５以下である請求項５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記ガスバリア層が、ガスバリア層の材料をキシレンに溶解した溶液を前記第１の感光性樹脂層上に塗布し、乾燥することで形成された層である請求項５又は６に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記ガスバリア層を除去する工程において、前記ガスバリア層の除去を前記現像と同時に行う請求項１から７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記第２の感光性樹脂層がネガ型感光性樹脂を含む請求項１から８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記ガスバリア層の膜密度が１．２ｇ／ｃｍ3以上である請求項１から９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記第１の感光性樹脂層の膜厚が１５μｍを超える請求項１から１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
Priority Applications (2)
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