JP7413039B2 - 液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
このような液体吐出ヘッドを作製する方法として特許文献1では、以下のように記載されている。
エネルギー発生素子を有する基板上に、現像剤で溶解可能なポジ型感光性樹脂で流路のパターンを形成し、この流路のパターン上にノズルを形成するネガ型のエポキシ樹脂組成物を塗布する。
エポキシ樹脂組成物を吐出口の形状に露光した後、エポキシ樹脂組成物の未硬化部とポジ型感光性樹脂を別々に除去し、流路、ノズル、吐出口を形成する。その後、基板の背面側からエッチングによりインクの供給口を形成する。
一般的に、ベンゼン骨格を有し、酸素当量が大きいエポキシ樹脂を組成物の主材とすることで、体積膨張を抑制させる効果が期待できる。さらに、これらエポキシ樹脂を3次元的に結合させることで機械強度に優れた硬化物を形成させることが可能である。
また、特許文献2ではエポキシ樹脂組成物の体積膨張を抑制するため、液体の浸透性が低いジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂をネガ型のエポキシ樹脂組成物に添加している。
しかしながら、ベンゼン骨格やジシクロペンタジエン骨格のように剛直な構造を有する3官能以上のエポキシ樹脂の硬化物は、耐浸透性や機械強度に優れるほど膜応力が大きくなる傾向がある。
また、膜応力の増加は、エポキシ樹脂組成物が成膜された基板の変形を大きくし、基板からエポキシ樹脂組成物を剥離させたり、基板を破損させたりすることがあるという知見を得た。
本開示は、基板や流路部材の変形、及び基板からの流路部材の剥がれ、が抑制された液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法を提供するものである。
液体供給口及び液体吐出用のエネルギー発生素子を有する基板と、
前記基板上に、液体を吐出する吐出口及び前記液体供給口と前記吐出口とに連通する液体の流路を有する流路部材と、を備えた液体吐出ヘッドであって、
前記流路部材が、前記液体と接触する面を有さない流路部材(1)と、前記液体と接触する面を有する流路部材(2)を含んでなり、
前記流路部材(1)の膜応力S1と前記流路部材(2)の膜応力S2がS1<S2であり、
前記基板に対して垂直な方向における、前記流路部材(1)の膜厚L1と前記流路部材(2)の膜厚L2がL1<L2であり、
前記膜応力S1及びS2、前記膜厚L1及びL2が、下記式(I)の関係を満たす、
ことを特徴とする液体吐出ヘッドに関する。
470MPa・μm<〔L1×S1+(L2-L1)×S2〕<1200MPa・μm
(I)
液体供給口及び液体吐出用のエネルギー発生素子を有する基板と、
前記基板上に、液体を吐出する吐出口及び前記液体供給口と前記吐出口とに連通する液体の流路を有する流路部材と、を備えた液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記流路部材が、前記液体と接触する面を有さない流路部材(1)と、前記液体と接触する面を有する流路部材(2)を含んでなり、
前記基板の上に、感光性樹脂組成物をパターニングして、前記液体の流路の側壁の一部となる流路部材(1)を形成する工程と、
前記流路部材(1)を覆うように感光性樹脂組成物をパターニングし、前記液体を吐出する吐出口及び前記液体供給口と前記吐出口とに連通する前記液体の流路を有する流路部材(2)を形成する工程と、を有し、
前記流路部材(1)の膜応力S1と前記流路部材(2)の膜応力S2がS1<S2であり、
前記基板に対して垂直な方向における、前記流路部材(1)の膜厚L1と前記流路部材(2)の膜厚L2がL1<L2であり、
前記膜応力S1及びS2、前記膜厚L1及びL2が、下記式(I)の関係を満たす、
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
470MPa・μm<〔L1×S1+(L2-L1)×S2〕<1200MPa・μm
(I)
また、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。
また、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。
また、以下の説明では、同一の機能を有する構成には図面中に同一の番号を付し、その説明を省略する場合がある。
図1(A)は、本開示の実施形態に係わる液体吐出ヘッド(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1(B)は、図1(A)のA-B線における、基板に垂直な面で見た、液体吐出ヘッド(インクジェットヘッド)の模式断面図の一例である。
さらに、基板2上には、液体の流路4の側壁の少なくとも一部を構成する流路部材(1)5、及び、液体の流路の側壁の少なくとも一部を構成する流路部材(1)5を、液体と接しないように覆う。これによって、ノズル6を含む液体の流路4を構成する流路部材(2)7が形成されている。
すなわち、流路部材は、液体と接触する面を有さない流路部材(1)5と、液体と接触する面を有する流路部材(2)7を含んで構成されている。
さらに、必要に応じて撥水層8が積層されており、インク滴が吐出する、流路部材のオリフィスとしての吐出口9が形成されている。液体の流路4は、液体供給口3と吐出口9とに連通する。
また、基板2に対して垂直の方向おける、流路部材(1)5の膜厚をL1とし、流路部材(2)7の膜厚をL2としている。
上記特性を満足するために、感光性樹脂組成物が、カチオン重合型のエポキシ樹脂を含むことが好ましい。また、該エポキシ樹脂は末端に反応性のエポキシ基を持つ光硬化型の樹脂であることが好ましい。
一方で、これらの硬化物は、剛直な構造により、2官能のエポキシ基を有するカチオン重合型エポキシ樹脂や、ベンゼン骨格を有さないエポキシ樹脂、を含む感光性樹脂組成物の硬化物と比較して膜応力が大きくなる傾向がある。なお、本開示において、「X官能以上のエポキシ基を有する」とは、「1分子中にX個以上のエポキシ基を有する」ことを意味する。
関係を満たすのであれば、特に限定されることはなく、公知の材料を用いることができる。
具体的には、流路部材(1)を形成するために、フォトリソグラフィー性能を有する公知のポジ型感光性樹脂組成物や、カチオン重合型のエポキシ樹脂組成物の硬化物などが挙げられる。
流路部材(1)の膜応力を流路部材(2)の膜応力よりも下げることで、流路部材(2)のみで流路の側壁を形成する場合よりも応力による基板の変形や、流路部材(2)の基板からの剥離を抑制することができる。
S=Eh2/(1-ν)6Rt (1)
(E/(1-ν);シリコン基板の2軸弾性係数(Pa)、h;シリコン基板の厚さ(m)、t;測定対象の膜の厚さ(m)、R;基板の曲率半径(m)、S;膜応力の平均値(Pa)、1/R=1/R2-1/R1、R1;成膜前の曲率半径、R2;成膜後に所望のプロセスを経験させた後の曲率半径)
一方、膜応力による流路部材(2)の剥離を抑制するために、流路部材(1)の膜応力S1は、20MPa以下、18MPa以下、17MPa以下であることが好ましい。一方、膜応力S1の下限値は特に限定されないが、8MPa以上、9MPa以上、10MPa以上であることが好ましい。
すなわち、膜応力S1及びS2、膜厚L1及びL2は、下記式(I)の関係を満たす。
470MPa・μm<〔L1×S1+(L2-L1)×S2〕<1200MPa・μm
(I)
また、膜応力S1及びS2、膜厚L1及びL2は、下記式(I’)の関係を満たすことが好ましい。
650MPa・μm<〔L1×S1+(L2-L1)×S2〕<900MPa・μm
(I’)
上記膜応力S1<膜応力S2の関係を満たし、かつ、式(I)の関係を満たすことで、基板や流路部材の変形、及び、基板からの流路部材の剥がれ、を抑制することが可能となる。
光分解性のポジ型感光性樹脂組成物は非水溶性であり、光分解後も有機溶剤に可溶であるが水への溶解性が極めて低い。また、熱可塑性の性質を有しており膜応力も低いため、水溶性のインクを用いる場合には耐浸透性と合わせて流路部材(1)を形成させる材料として適している。
さらに、主鎖が切断されることで分子量が低下し、より膜応力をより下げることが可能
である。これら材料を、流路部材(1)を形成させる材料として用いることで、上記膜応力S1<膜応力S2の関係や、式(I)の関係を満たすべく、流路部材の設計を行うことができる。
これら光分解性のポジ型感光性樹脂組成物としては、ポリメタクリル酸エステル系ポジ型レジストや、ポリアクリル酸エステル系ポジ型レジスト、ポリメチルイソプロペニルケトンなどが挙げられる。すなわち、光分解性のポジ型感光性樹脂組成物は、ポリメタクリル酸メチル及びメタクリル酸メチルとケトン部分を有するビニルモノマーの共重合体;ポリメタクリル酸メチルとスチレン、ポリビニルアセテート又はポリカーボネートとの混合物;メタクリル酸メチルとアクリル酸エステルの共重合体;ポリメチルイソプロペニルケトン;ポリフェニルビニルケトン;などを含むことが好ましい。
ポリメチルイソプロペニルケトンとしては、東京応化工業社製「ODUR-1010」(商品名)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組成物の硬化物を用いる場合、上記膜応力S1<膜応力S2の関係を満足させることが好ましい。このために、エポキシ樹脂組成物として、ベンゼン骨格を有さず、下記式(a)で示される脂環式エポキシ構造を有する重合体を主として含有してなる組成物を用いることが例示できる。該エポキシ樹脂組成物は、酸素当量が低いため、その硬化物の耐浸透性は若干劣るが、柔軟性と吸湿性のため、該硬化物の膜応力は低くなり、流路部材(1)として適している。
市販の、脂環式エポキシ樹脂を有する重合体としては、ダイセル化学社製「EHPE-3150」(商品名)が挙げられる。
2官能以下のエポキシ樹脂を配合した場合、主材となる3官能以上のエポキシ樹脂との架橋密度が制限されるため、膜応力が上昇することを抑制することが可能である。また、直鎖の樹脂は柔軟性に優れているため、配合された場合、硬化物の膜応力を抑えるのに適している。
これら、膜応力を低減するために配合される樹脂組成物としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエチレングリコールなどが挙げられる。
市販の樹脂組成物としては、三菱化学社製「jER1004」、「jER1007」、「jER1010」、「jER1256」(商品名)、東邦化学工業社製「ポリエチレングリコール600」、「ポリエチレングリコール1000」、「ポリエチレングリコール
2000」(商品名)などが挙げられる。
図2は液体吐出ヘッド(具体的には、インクジェットヘッド)の製造方法の一例を示す模式断面図である。また、図2は、完成した状態で図1(B)と同じく、基板に垂直な面で見た、断面構造を示す。
まず、インクを吐出するエネルギーを発生するエネルギー発生素子1を配置した基板2に、樹脂組成物10としてポジ型感光性樹脂組成物を成膜する(図2(A))。
次に、流路形成マスク(1)11を用いてポジ型感光性樹脂組成物を露光する(図2(B))。
さらに露光部を有機溶剤で溶解除去して、流路部材(1)5及び流路パターン12を形成する(図2(C))。
撥水層8は、インクに対する撥水性が求められ、カチオン重合性を有するパーフルオロアルキル組成物やパーフルオロポリエーテル組成物が好適に用いられる。一般に、パーフルオロアルキル組成物やパーフルオロポリエーテル組成物は、塗布後のベーク処理によってフッ化アルキル鎖が、組成物と空気の界面に偏析することが知られており、組成物の表面の撥水性を高めることが可能である。
また、これらエポキシ樹脂組成物の機械的強度及び耐浸透性を確保するために、基板に対して垂直な方向における、流路部材(1)の膜厚L1と流路部材(2)の膜厚L2がL1<L2である。また、膜厚L1と膜厚L2は、L2-L1>4μmの関係を満たすことが好ましい。また、L2-L1は、5μm以上、10μm以上、15μm以上であることが好ましく、その上限値は特に限定されないが、40μm以下、35μm以下であることが好ましい。L2-L1が4μm以下の場合には、吐出口の形状が変形しやすくなる。
なお、膜厚L1は、10μm以上、15μm以上、20μm以上、40μm以下、30μm以下であることが好ましい。
一方、膜厚L2は、20μm以上、30μm以上、40μm以上、80μm以下、70μm以下であることが好ましい。
また、該カチオン重合型多官能エポキシ樹脂は、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型及びビスフェノールA型ノボラック型からなる群より選ばれる少なくとも一の多官能エポキシ樹脂を含むことが好ましい。
さらに、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型及びビスフェノールA型ノボラック型からなる群より選ばれる少なくとも一のカチオン重合型多官能エポキシ樹脂は、ジシクロペンタジエン骨格、ビフェニル骨格、及びナフタレン骨格からなる群より選ば
れる少なくとも一の骨格を有することが好ましい。これらのエポキシ樹脂は光重合開始剤と共に感光性樹脂組成物を構成することで、多官能エポキシ樹脂を主材とするネガ型光カチオン重合性エポキシ樹脂組成物として用いることができる。これらネガ型光カチオン重合性エポキシ樹脂組成物の硬化物は3次元架橋することが可能となり、所望の特性を得るのに適している。
図3(c)に示すような形状の吐出口を用いることで、突起15間で液体を保持することができ、これにより、液滴吐出時に液滴が複数(主滴とサテライト)に分割することを大幅に低減することができる。したがって、液体吐出ヘッドがインクジェットヘッドである場合、図3(c)に示すような平面形状を有する吐出口を用いることで、高画質印字を実現することができる。
6、吐出口9を形成する(図2(F))。
次に、アルカリ系エッチング液を用いたウェットエッチング法、又はドライエッチング法を用いて供給口3を形成する。また、吐出口形成後などに、流路パターン12にDeepUV(深紫外線)を照射してポジ型感光性樹脂組成物の分子量を低下させ、供給口3又は吐出口9から溶解除去させることで液体の流路4を形成する(図2(G))。この際、ポジ型感光性樹脂組成物から成る流路部材(1)5にDeepUVを照射することでさらに膜応力を下げることも可能である。流路部材(1)5への光の照射はノズル6形成後から供給口3形成までに行うことができる。
ベーク(熱)処理は未反応のエポキシ樹脂を追加で反応させることで架橋密度を向上させることや、熱収縮により樹脂の密度を向上させることが目的である。
その為には150℃~250℃で処理することが好ましく、170℃~250℃で処理することがより好ましく、200℃~250℃がさらに好ましい。150℃未満では硬化物の軟化点に到達しない可能性があり、樹脂密度を向上させにくい場合があり、基板との密着性や耐浸透性が低下する場合がある。また、250℃より高い場合にはエポキシ樹脂組成物の硬化物の熱分解が発生する可能性がある。
図4は液体吐出ヘッド(具体的には、インクジェットヘッド)の製造方法の一例を示す模式断面図である。また、図4は、完成した状態で図1(B)と同じく、基板に垂直な面で見た、断面構造を示す。
まず、インクを吐出するエネルギーを発生するエネルギー発生素子1を配置した基板2に、樹脂組成物10としてカチオン重合型のエポキシ樹脂組成物を成膜する(図4(A))。
次に流路形成マスク(1)11を用いてエポキシ樹脂組成物をパターン露光(パターニング)する(図4(B))。さらに未露光部を有機溶剤で溶解除去して流路部材(1)5を形成する(図4(C))。
さらに、流路形成マスク(2)17を介してエポキシ樹脂組成物(2)16をパターン露光し、流路部材(2-1)18を形成する(図4(E))。
次に、エポキシ樹脂組成物(2)16上に、硬化して流路部材(2-2)7となるエポキシ樹脂組成物(1)13と、必要に応じて、エポキシ樹脂組成物(1)13上に撥水層8を成膜する(図4(F))。
さらに、ノズル形成マスク14を介してエポキシ樹脂組成物(1)13をパターン露光する(図4(G))。
この際、エポキシ樹脂組成物(2)はエポキシ樹脂組成物(1)と感度差(硬化に必要な露光量差)又は感光波長差(硬化に必要な露光波長が異なる)を設けている。この為、エポキシ樹脂組成物(1)のパターニング時にエポキシ樹脂組成物(2)が硬化することが抑制されている。
次に、ベーク(熱)処理(Post Exposure Bake)することで露光部を硬化させる。この後、エポキシ樹脂組成物(1)13とエポキシ樹脂組成物(2)16の未硬化部を有機溶剤で除去して、液体の流路4、ノズル6、吐出口9を形成する(図4(H))。
次に、供給口3を形成し、エポキシ樹脂組成物の硬化物である流路部材(2-2)7及
び流路部材(2-1)18を熱処理することでインクジェットヘッドを完成させる(図4(I))。
また、流路部材(2)を形成する工程が、流路部材(1)を覆うようにネガ型感光性樹脂組成物1をパターニングし、液体の流路の側壁を形成する流路形成部材(2-1)を形成する工程を含む。また、流路形成部材(2-1)上に、ネガ型感光性樹脂組成物2を積層し、液体を吐出する吐出口を形成するようにネガ型感光性樹脂組成物2をパターニングし、流路部材(2-2)を形成する工程を含む。
添加剤は、東邦化学工業社製「ポリエチレングリコール1000」、「ポリエチレングリコール2000」(商品名)である。
光重合開始剤は、ADEKA社製「アデカオプトマー SP-172」(商品名)、サンアプロ社製「CPI-410」(商品名)である。
感度調整剤は、みどり化学社製「TPS-1000」(商品名)である。
シランカップリング剤は、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製「A-187」(商品名)である。
「アデカオプトマー SP-172」は固形分50%のブロピレンカーボネート溶液であるが、各表の組成は溶液の質量部を表している。
樹脂を溶解させる溶剤には酢酸2-メトキシ-1-メチルエチル(PGMEA)又はキシレンを用い、膜厚に合わせて添加量を調整した。さらに、調合したエポキシ樹脂組成物はそれぞれ硬化物の膜応力を測定した。
図2(A)~(G)の工程によりインクジェットヘッドを作製した。ただし、撥水層8は省略した。
まず、インクを吐出するエネルギーを発生するエネルギー発生素子1を配置した基板2に、樹脂組成物10としてポジ型感光性樹脂組成物であるポリメチルイソプロペニルケトン(東京応化工業社製、商品名:ODUR-1010)をスピン塗布法で塗布した。塗布
後、塗布したポジ型感光性樹脂組成物を120℃で加熱処理して成膜した(図2(A))。
次に、露光装置UX3000(商品名、ウシオ電機)を用いて流路形成マスク(1)11を介して樹脂組成物10を露光した(図2(B))。
さらに露光部を、溶剤メチルイソブチルケトン(MIBK)で除去して流路部材(1)5及び流路パターン12を形成した(図2(C))。
次に、前記ポジ型感光性樹脂組成物上に表2に示すエポキシ樹脂組成物(1)13をスピン塗布法で塗布し、90℃で熱処理して成膜した(図2(D))。
次に、ノズル形成マスク14を介してエポキシ樹脂組成物(1)13を、I線露光ステッパーを用いて5000J/m2で露光した(図2(E))。
次に、90℃でベーク(熱)処理(Post Exposure Bake)することで露光部を硬化させた後、エポキシ樹脂組成物(1)13の未硬化部を溶剤PGMEAで除去し、図3(c)に示す形状のノズル6、吐出口9を形成した(図2(F))。
別途、200℃でベーク(熱)処理をしたポリメチルイソプロペニルケトンの膜応力を測定した結果は10MPaであった。
各実施例比較例で使用した、ポジ型感光性樹脂組成物及びエポキシ樹脂組成物(1)、並びに、膜厚、単膜の硬化後の膜応力を表4及び表5に示す。
膜応力の測定方法は、上述した通りであるが、単膜の膜厚を25μm、エポキシ樹脂組成物(1)へ露光量5000J/m2で、全面露光した後、90℃で熱処理(Post Exposure Bake)した後、200℃で熱処理を1時間した。
図4(A)~(I)の工程によりインクジェットヘッドを作製した。ただし、撥水層8は省略した。
まず、インクを吐出するエネルギーを発生するエネルギー発生素子1を配置した基板2に、樹脂組成物10として表1に示すエポキシ樹脂組成物をスピン塗布法で塗布し、90℃で熱処理して25μmに成膜した(図4(A))。
次に流路形成マスク(1)11を介して、I線露光ステッパーを用いて5000J/m2で樹脂組成物10を露光した(図4(B))。さらに、未露光部を溶剤PGMEAで除去して流路部材(1)を形成した(図4(C))。
次に、基板2及び流路部材(1)上に、硬化して流路部材(2-1)となる、表3に示すエポキシ樹脂組成物(2)16を塗布し、90℃で加熱処理して26μmに成膜した(図4(D))。
さらに、流路形成マスク(2)17を介してエポキシ樹脂組成物(2)16を、I線露光ステッパーを用いて18000J/m2で露光し、50℃でベーク(熱)処理して流路形成部材(2-1)を形成した(図4(E))。
さらに、ノズル形成マスク14を介してエポキシ樹脂組成物(1)13を、I線露光ステッパーを用いて3000J/m2で露光した(図4(G))。
次に、90℃でベーク(熱)処理(Post Exposure Bake)して露光部を硬化させた。この後、エポキシ樹脂組成物(1)13とエポキシ樹脂組成物(2)16の未硬化部を溶剤PGMEAで除去して、液体の流路4、ノズル6、及び図3(c)に示す形状の吐出口9を形成した(図4(H))。
さらに、供給口3の形成及び200℃でベーク(熱)処理してインクジェットヘッドを完成させた(図4(I))。
各実施例で使用した、エポキシ樹脂組成物(1)及び(2)、並びに、膜厚、単膜の硬化後の膜応力を表6及び表7に示す。
膜応力の測定方法は、上述した通りであるが、流路部材(1):単膜の膜厚を25μm、エポキシ樹脂組成物(1)への露光量を5000J/m2とした。また、流路部材(2)については、流路部材(2-1):膜厚25μm、エポキシ樹脂組成物(2)へ露光量
18000J/m2、流路部材(2-2):膜厚25μm、エポキシ樹脂組成物(1)へ露光量3000J/m2で、全面露光した。この後、90℃で熱処理(Post Exposure Bake)した後、200℃で熱処理を1時間した。
作製された液体吐出ヘッドに2-ピロリドンの30%水溶液を充填し、121℃、2気圧の環境で20時間保管した後(PCT試験)、60℃の環境に2時間保管した。これを計10サイクル実施した後、光学顕微鏡(NIKON社製)を用い、拡大率20倍で液体吐出ヘッドを観察し、流路部材(2)の基板からの剥がれを確認し、下記基準で評価した。
(評価基準)
A:流路部材(2)に基板との剥がれは見られない。
B:流路部材(2)に僅かに基板との剥がれが見られるが、印字には影響ない範囲。
C:流路部材(2)に基板との剥がれが大きい。
また、前記水溶液の浸透による吐出口の突起15の変形を表面形状計測システム(日立
ハイテクサイエンス社製)で撮影し、印字品位が低下する変形の有無を確認し、下記基準で評価した。
(評価基準)
A:突起に大きな変形はみられない。
B:突起が僅かにエネルギー発生素子側に落ち込んでいるが、印字には影響ない範囲。
C:突起が大きくエネルギー発生素子側に落ち込んでいる。
Claims (29)
- 液体供給口及び液体吐出用のエネルギー発生素子を有する基板と、
前記基板上に、液体を吐出する吐出口及び前記液体供給口と前記吐出口とに連通する液体の流路を有する流路部材と、を備えた液体吐出ヘッドであって、
前記流路部材が、前記液体と接触する面を有さない流路部材(1)と、前記液体と接触する面を有する流路部材(2)を含んでなり、
前記流路部材(1)の膜応力S1と前記流路部材(2)の膜応力S2がS1<S2であり、
前記基板に対して垂直な方向における、前記流路部材(1)の膜厚L1と前記流路部材(2)の膜厚L2がL1<L2であり、
前記膜応力S1及びS2、前記膜厚L1及びL2が、下記式(I)の関係を満たす、
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
470MPa・μm<〔L1×S1+(L2-L1)×S2〕<1200MPa・μm
(I) - 前記膜応力S1及びS2、前記膜厚L1及びL2が、下記式(I’)の関係を満たす、請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
650MPa・μm<〔L1×S1+(L2-L1)×S2〕<900MPa・μm
(I’) - 前記流路部材(1)が、前記液体の流路の側壁の少なくとも一部を構成し、
前記流路部材(2)が、前記液体の流路の側壁の少なくとも一部を構成する前記流路部材(1)の側壁を、前記液体と接しないように覆っている、請求項1又は2に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記流路部材(1)の膜応力S1が、20MPa以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記流路部材(2)の膜応力S2が、20MPa以上である、請求項1~4のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記流路部材(1)が、光分解性のポジ型感光性樹脂組成物を含んでなる、請求項1~5のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記光分解性のポジ型感光性樹脂組成物が、ポリメタクリル酸メチル及びメタクリル酸メチルとケトン部分を有するビニルモノマーの共重合体、ポリメタクリル酸メチルとスチレン、ポリビニルアセテート又はポリカーボネートとの混合物、メタクリル酸メチルとアクリル酸エステルの共重合体、ポリメチルイソプロペニルケトン、又はポリフェニルビニルケトンを含む、請求項6に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記流路部材(2)が、3官能以上のエポキシ基を有するカチオン重合型多官能エポキシ樹脂、及び、光重合開始剤を含むネガ型感光性樹脂組成物の硬化物を含んでなる、請求項1~7のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記カチオン重合型多官能エポキシ樹脂が、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、及びビスフェノールA型ノボラック型からなる群より選ばれる少なくとも一の多官能エポキシ樹脂を含む、請求項8に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記カチオン重合型多官能エポキシ樹脂が、ジシクロペンタジエン骨格、ビフェニル骨
格、及びナフタレン骨格からなる群より選ばれる少なくとも一の骨格を有する、請求項8又は9に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記膜厚L1及び前記膜厚L2が、L2-L1>4μmの関係を満たす、請求項1~10のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記膜厚L2が、30μm以上である、請求項1~11のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記流路部材(2)が、前記基板上に設けられ、前記液体の流路の側壁を形成する流路形成部材(2-1)と、前記流路形成部材(2-1)上に設けられ、前記液体を吐出する吐出口を有する流路部材(2-2)と、を備えた流路部材であって、
前記流路形成部材(2-1)と前記流路部材(2-2)が、異なるネガ型感光性樹脂組成物の硬化物で形成される、請求項1~12のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。 - 液体供給口及び液体吐出用のエネルギー発生素子を有する基板と、
前記基板上に、液体を吐出する吐出口及び前記液体供給口と前記吐出口とに連通する液体の流路を有する流路部材と、を備えた液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記流路部材が、前記液体と接触する面を有さない流路部材(1)と、前記液体と接触する面を有する流路部材(2)を含んでなり、
前記基板の上に、感光性樹脂組成物をパターニングして、前記液体の流路の側壁の一部となる流路部材(1)を形成する工程と、
前記流路部材(1)を覆うように感光性樹脂組成物をパターニングし、前記液体を吐出する吐出口及び前記液体供給口と前記吐出口とに連通する前記液体の流路を有する流路部材(2)を形成する工程と、を有し、
前記流路部材(1)の膜応力S1と前記流路部材(2)の膜応力S2がS1<S2であり、
前記基板に対して垂直な方向における、前記流路部材(1)の膜厚L1と前記流路部材(2)の膜厚L2がL1<L2であり、
前記膜応力S1及びS2、前記膜厚L1及びL2が、下記式(I)の関係を満たす、
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
470MPa・μm<〔L1×S1+(L2-L1)×S2〕<1200MPa・μm
(I) - 前記膜応力S1及びS2、前記膜厚L1及びL2が、下記式(I’)の関係を満たす、請求項14に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
650MPa・μm<〔L1×S1+(L2-L1)×S2〕<900MPa・μm
(I’) - 前記流路部材(1)の膜応力S1が、20MPa以下である、請求項14又は15に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記流路部材(2)の膜応力S2が、20MPa以上である、請求項14~16のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記流路部材(1)が、光分解性のポジ型感光性樹脂組成物を含んでなる、請求項14~17のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記光分解性のポジ型感光性樹脂組成物が、ポリメタクリル酸メチル及びメタクリル酸メチルとケトン部分を有するビニルモノマーの共重合体、ポリメタクリル酸メチルとスチ
レン、ポリビニルアセテート又はポリカーボネートとの混合物、メタクリル酸メチルとアクリル酸エステルの共重合体、ポリメチルイソプロペニルケトン、又はポリフェニルビニルケトンを含む、請求項18に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記流路部材(2)が、3官能以上のエポキシ基を有するカチオン重合型多官能エポキシ樹脂、及び、光重合開始剤を含むネガ型感光性樹脂組成物の硬化物を含んでなる、請求項14~19のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記カチオン重合型多官能エポキシ樹脂が、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、及びビスフェノールA型ノボラック型からなる群より選ばれる少なくとも一の多官能エポキシ樹脂を含む、請求項20に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記カチオン重合型多官能エポキシ樹脂が、ジシクロペンタジエン骨格、ビフェニル骨格、及びナフタレン骨格からなる群より選ばれる少なくとも一の骨格を有する、請求項20又は21に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記膜厚L1及び前記膜厚L2が、L2-L1>4μmの関係を満たす、請求項14~22のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記膜厚L2が、30μm以上である、請求項14~23のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記流路部材(1)が、光分解性のポジ型感光性樹脂組成物を含んでなり、
前記吐出口形成後に、前記流路部材(1)に、深紫外線を照射して前記ポジ型感光性樹脂組成物の分子量を低下させる、請求項14~24のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記流路部材(1)が、光分解性のポジ型感光性樹脂組成物を含んでなり、
前記ポジ型感光性樹脂組成物を、前記液体の流路の側壁の一部及び前記液体の流路の一部を構成するようにパターニングし、前記吐出口形成後に、前記液体の流路の一部を構成するようにパターニングした前記ポジ型感光性樹脂組成物のみを溶解除去して、前記液体の流路の一部を形成する、請求項14~25のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記流路部材(2)を形成する工程が、
前記流路部材(1)を覆うようにネガ型感光性樹脂組成物1をパターニングし、前記液体の流路の側壁を形成する流路形成部材(2-1)を形成する工程と、
前記流路形成部材(2-1)上に、ネガ型感光性樹脂組成物2を積層し、前記液体を吐出する吐出口を形成するように前記ネガ型感光性樹脂組成物2をパターニングし、流路部材(2-2)を形成する工程と、を含み、
前記ネガ型感光性樹脂組成物1と前記ネガ型感光性樹脂組成物2が、異なるネガ型感光性樹脂組成物である、請求項14~26のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記ネガ型感光性樹脂組成物1と前記ネガ型感光性樹脂組成物2が、異なる露光量で硬化するネガ型感光性樹脂組成物である、請求項27に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記流路部材(2)を形成する工程の後に、170℃~250℃で、ベーク(熱)処理する、請求項14~28のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
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