(57)【要約】【課題】  長尺化したインクジェットヘッドにおいても、被覆樹脂の剥離を防止する。【解決手段】  土台を除去するための被覆樹脂に設けた貫通口の形状を、基板面側を狭く、被覆樹脂層表面側を広くすることにより、剥離の起点を無くす構成とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体を有する基板面に対して垂直方向にインク液滴が吐出されるインクジェットヘッドにおいて、前記基板上に溶解可能な樹脂層よりなるインク流路用のパターンとともに、前記流路用パターン上に形成されるオリフィスプレートとなる被覆樹脂層を平坦にするための土台となる前記溶解可能な樹脂層のパターンを形成し、前記インク流路パターンおよび土台となるパターン上に平坦な樹脂層を形成した後に、前記両パターンを構成した溶解可能な樹脂層をすべて除去してなるインクジェットヘッドであって、
土台となった前記溶解可能な樹脂層を除去するための前記被覆樹脂層に設けられた貫通口の形状が、前記被覆樹脂層表面よりも基板面のほうが狭いことを特徴とするインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録方式に用いる記録液小滴を発生するためのインクジェットヘッドに用いるエポキシ樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクの小滴を発生させ、それを紙等の被プリント媒体に付着せしめてプリントを行うインクジェットプリント方式は、プリント時の騒音が極めて少なく、かつ高速プリントが可能であり、しかもインクジェットヘッドを極めて小型化できるため、カラー化及びコンパクト化が容易であるプリント方式である。該インクジェットプリント方式のひとつに発熱素子によってインクを発泡せしめ、この気泡の成長を利用してインクを吐出するタイプがある。
【０００３】
近年記録技術の進展に伴い、インクジェット記録技術にもより高密度高精度な記録が求められている。この要求を満たすインクジェットヘッドとして、特開平６−２８６１４９に示されるようなフォトリソ技術を用いて溶解可能な樹脂でインク液流路をパターニングし、該パターンをエポキシ樹脂等で被覆、硬化し、基板を切断した後に、その後溶解可能な樹脂を溶出除去する方法が提案されている。さらに高精度なインクジェットヘッドを形成するためには、特開平１０−１５７１５０のようにオリフィスプレートである被覆樹脂層を平坦化するために、溶解可能な樹脂層でインク流路となるパターンとともに土台なるパターンを形成することが提案されている。
【特許文献１】特開平１０−１５７１５０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した製造方法において、高密度かつ高精度のインクジェットヘッドを得ることをできるものの、近年、プリントスピードの高速化を達成するために、該ヘッドに搭載される吐出エレメントを長尺化する必要がある。
【０００５】
しかしながら、吐出エレメントの長尺化（特に０．５インチ以上）は、該構成部材の線膨張率の違い、液流路壁や吐出孔を形成する樹脂層の応力等により、液流路壁や吐出孔を形成する被覆樹脂層５とヒーター基板との間で剥離が発生してしまう。また、該基板上に密着向上層を設けても、該密着向上層と前記被覆樹脂層の界面付近で剥離が発生し、インクが基板上に浸透し、配線の腐食を引き起こしてしまい、その結果、良好な印字が得られなかったり、長期に渡る品質信頼性を確保することが困難であった。前記被覆樹脂層の剥離が発生する起点は、前記土台となる溶解可能な樹脂層を除去するために被覆樹脂層に設けられた貫通口であることが、本発明者らの検討によって明らかとなっている。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、該吐出エレメントを長尺化しても、液流路壁や吐出孔を形成する被覆樹脂層５がヒーターボード基板と良好に密着することにより、良好な印字状態と長期に渡る信頼性を確保することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、インク吐出圧力発生素子が形成された基板上に信頼性ある液流路を形成するために、土台となる溶解可能な樹脂層を除去するために被覆樹脂層に設けられた貫通口の形状を最適化することにより、高精度に液流路形状を形成することとクラックのない信頼性に優れたインクジェットヘッドを得ることを目的としている。特に、０．５インチ以上に長尺化されたインクジェットヘッドにおいても、長期に渡り高い信頼性を得ることを目的としている。
【０００８】
具体的に前記貫通口の形状は、前記被覆樹脂層の表面よりも基板面に近づくほど狭くなる構造とすることにより、被覆樹脂層と基板間に働く応力を小さくすることができ、剥離の起点を無くすことができる。また、本発明のインクジェットヘッドは、図１〜図３に示すようにレジストを用いれば、容易に形成することができる。また、図４に示すように、マスクにグラデーション加工を施すことにより、エキシマレーザー光に代表されるような微細加工によっても得ることができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上、説明したように、本発明によれば、土台なる部位における被覆樹脂層の形状を最適化することにより、０．５インチ以上の長尺化されたインクジェットヘッドの吐出エレメントを形成する際に、剥れのない吐出性能の安定した長期に渡って信頼性の高いインクジェットヘッドを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明のインクジェットヘッドの前提となる製造方法の一例を、図５を参照しつつ説明する。
【００１１】
まず、図５に示すようにシリコンウエハ上に液体吐出エネルギー発生素子であるヒーター１を設け、ヒーターボード基板２とする。該ヒーター基板２上にスピンコート法にて、最終的にインク液流路となるべく溶解可能な個体層３として、レジストを塗布する。該レジスト材料は、ポリメチルイソプロペニルケトンから成り、ネガ型のレジストとして作用し、インク液流路の形状にフォトリソ技術によりパターニングされる。
【００１２】
続いて、液流路壁や吐出孔を形成すべく被覆樹脂層５を形成する。該被覆樹脂層５は、従来より知られているコーティング法を適宜選択することができ、インク液流路パターンが形成されたヒーター基板上に塗布することができる。塗布された被覆樹脂層５は、フォトリソ技術にてパターニングされる。その後、ヒーター基板面よりインク液供給孔７として、異方性エッチング法、サンドブラスト法、異方性プラズマエッチング法などにより、ヒーター基板裏面からインク供給孔を形成する。最も好ましくは、テトラメチルヒドロキシアミン（ＴＭＡＨ）、ＮａＯＨやＫＯＨ等を用いた化学的シリコン異方性エッチング法により、インク液供給孔７を形成した。
【００１３】
続いて、溶解可能な個体層３，４を除去すべく、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光による全面露光を行った後、現像、乾燥を行った。
【００１４】
以上の工程によりノズル部が形成された基板を、ダイシングソーなどにより分離切断、チップ化し、発熱抵抗体１を駆動するための電気的接合とインク供給部材の接合を行い、インクジェットヘッドが完成する。
【００１５】
以下、本発明の実施例を具体的に示す。
【実施例１】
【００１６】
図１に示す例としては、溶解可能な樹脂層４を、２回露光することにより、本発明の形状を得ることができた。インク流路となるべき部分においては、通常のマスクとＤｅｅｐ−ＵＶ光を用いて行った（キヤノン製マスクアライナーＰＬＡ５２０（コールドミラー２９０使用））。その後、土台部分を露光するために、マスクを変更するとともに露光装置はキヤノン製ＭＰＡ−６００Ｓを用いて土台の断面形状が逆テーパーとなるべく、フォーカスをずらして露光を行った。その後、（ｂ）記載のように被覆樹脂層５を形成し、露光、現像することで、吐出孔６と溶解可能な樹脂層を除去するための貫通口８を形成した。続いて、ＴＭＡＨにて、化学的シリコン異方性エッチング法により、インク供給孔７を形成した後、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光を全面照射し、現像、乾燥することにより、溶解可能な樹脂層３，４を除去した。以上の工程によりノズル部が形成された基板を、ダイシングソーなどにより分離切断、チップ化し、発熱抵抗体１を駆動するための電気的接合とインク供給部材の接合を行いインクジェットヘッドを完成させた。該インクジェットヘッドを用いてｐＨ１０のアルカリインクを吐出評価したところ、良好な印字を得ることができた。また、前記インクにインクジェットヘッドを、６０℃、３ヶ月浸漬させた後、印字評価を行ったところ、良好な印字を得ることができたとともに、被覆樹脂層５の剥離は確認されなかった。
【実施例２】
【００１７】
溶解可能な樹脂層３，４上にさらに溶解可能な樹脂層を積層することにより、図２に示すような形状を得た。以下に具体的に製造方法を示す。基板２上にインク流路となるべき溶解可能な樹脂層３，４をスピンコートし、インク流路３の形状をＤｅｅｐ−ＵＶ光を用いて行った（キヤノン製マスクアライナーＰＬＡ５２０（コールドミラー２９０使用））。その後、土台部分を露光するために、マスクを変更するとともに露光装置はキヤノン製ＭＰＡ−６００Ｓを用いて土台の断面形状が逆テーパーとなるべく、フォーカスをずらして露光を行った。その後、ＰＥＴ上にポリイソプロペニルケトンをドライフィルム化し、前記基板上にラミネートすることにより、溶解可能な樹脂層４′を形成した。該溶解可能な樹脂層４′の露光時は、フォーカスを合わせてテーパー形状を作らないようにした。ポリプロペニルケトンは、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光の減衰が激しくほぼ２０μｍ以上透過しないことから、すでに露光済みの土台４のテーパー形状は保たれたままとなる。続いて、２層となったポリイソプロペニルケトンを現像することにより、図２（ａ）の形状が得られる。その後、図２（ｂ）記載のように被覆樹脂層５を形成し、露光、現像することで、吐出孔６を形成した。続いて、ＴＭＡＨにて、化学的シリコン異方性エッチング法により、インク供給孔７を形成した後、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光を全面照射し、現像、乾燥することにより、溶解可能な樹脂層３，４，４′を除去した。土台４，４′を除去することにより、貫通口８が形成される。以上の工程によりノズル部が形成された基板を、ダイシングソーなどにより分離切断、チップ化し、発熱抵抗体１を駆動するための電気的接合とインク供給部材の接合を行いインクジェットヘッドを完成させた。該インクジェットヘッドを用いてｐＨ１０のアルカリインクを吐出評価したところ、良好な印字を得ることができた。また、前記インクにインクジェットヘッドを、６０℃、３ヶ月浸漬させた後、印字評価を行ったところ、良好な印字を得ることができたとともに、被覆樹脂層５の剥離は確認されなかった。
【実施例３】
【００１８】
溶解可能な樹脂層３，４上にさらに溶解可能な樹脂層を積層することにより、図３に示すような形状を得た。以下に具体的に製造方法を示す。基板２上にインク流路となるべき溶解可能な樹脂層３，４をスピンコートし、インク流路３の形状をＤｅｅｐ−ＵＶ光を用いて行った（キヤノン製マスクアライナーＰＬＡ５２０（コールドミラー２９０使用））。その後、土台部分を露光するために、マスクを変更するとともに露光装置はキヤノン製ＭＰＡ−６００Ｓを用いて土台の断面形状が逆テーパーとなるべく、フォーカスをずらして露光を行った。その後、ＰＥＴ上にポリイソプロペニルケトンをドライフィルム化し、前記基板上にラミネートすることにより、溶解可能な樹脂層４′を形成した。該溶解可能な樹脂層４′の露光時も前記土台４を露光したときと同様にフォーカスをずらしたテーパー形状となるようにした。続いて、２層となったポリイソプロペニルケトンを現像することにより、図３（ａ）の形状が得られる。その後、図３（ｂ）記載のように被覆樹脂層５を形成し、露光、現像することで、吐出孔６を形成した（図３（ｃ））。続いて、ＴＭＡＨにて、化学的シリコン異方性エッチング法により、インク供給孔７を形成した後、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光を全面照射し、現像、乾燥することにより、溶解可能な樹脂層３，４，４′を除去した。土台４，４′を除去することにより、貫通口８が形成される。以上の工程によりノズル部が形成された基板を、ダイシングソーなどにより分離切断、チップ化し、発熱抵抗体１を駆動するための電気的接合とインク供給部材の接合を行いインクジェットヘッドを完成させた。該インクジェットヘッドを用いてｐＨ１０のアルカリインクを吐出評価したところ、良好な印字を得ることができた。また、前記インクにインクジェットヘッドを、６０℃、３ヶ月浸漬させた後、印字評価を行ったところ、良好な印字を得ることができたとともに、被覆樹脂層５の剥離は確認されなかった。
【実施例４】
【００１９】
溶解可能な樹脂層３，４上の形状をテーパーがつかないように形成し、最後にレーザー加工することにより、図４に示す形状を得た。以下に具体的に製造方法を示す。基板２上にインク流路となるべき溶解可能な樹脂層３，４をスピンコートし、インク流路３、土台４の形状をＤｅｅｐ−ＵＶ光を用いて行った（キヤノン製マスクアライナーＰＬＡ５２０（コールドミラー２９０使用））。続いて、ポリイソプロペニルケトンを現像することにより図４（ａ）の形状が得られる。その後、図４（ｂ）記載のように被覆樹脂層５を形成し、露光、現像することで、吐出孔６、貫通口８を形成した（図４（ｃ））。続いて、ＴＭＡＨにて、化学的シリコン異方性エッチング法により、インク供給孔７を形成した後、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光を全面照射し、現像、乾燥することにより、溶解可能な樹脂層３，４を除去した。続いて、土台部分をグラデーションパターンを有したマスク９を用いて、エキシマレーザー加工を施し、図４に示すような形状を得た。以上の工程によりノズル部が形成された基板を、ダイシングソーなどにより分離切断、チップ化し、発熱抵抗体１を駆動するための電気的接合とインク供給部材の接合を行いインクジェットヘッドを完成させた。該インクジェットヘッドを用いてｐＨ１０のアルカリインクを吐出評価したところ、良好な印字を得ることができた。また、前記インクにインクジェットヘッドを、６０℃、３ヶ月浸漬させた後、印字評価を行ったところ、良好な印字を得ることができたとともに、被覆樹脂層５の剥離は確認されなかった。
【００２０】
（比較例１）
溶解可能な樹脂層３，４上の形状をテーパーがつかないように形成し、図５に示す形状を得た。以下に具体的に製造方法を示す。基板２上にインク流路となるべき溶解可能な樹脂層３，４をスピンコートし、インク流路３、土台４の形状をＤｅｅｐ−ＵＶ光を用いて行った（キヤノン製マスクアライナーＰＬＡ５２０（コールドミラー２９０使用））。続いて、ポリイソプロペニルケトンを現像することにより図５（ａ）の形状が得られる。その後、図５（ｂ）記載のように被覆樹脂層５を形成し、露光、現像することで、吐出孔６、貫通口８を形成した（図５（ｃ））。続いて、ＴＭＡＨにて、化学的シリコン異方性エッチング法により、インク供給孔７を形成した後、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光を全面照射し、現像、乾燥することにより、溶解可能な樹脂層３，４を除去し、図５に示すような形状を得た。以上の工程によりノズル部が形成された基板を、ダイシングソーなどにより分離切断、チップ化し、発熱抵抗体１を駆動するための電気的接合とインク供給部材の接合を行いインクジェットヘッドを完成させた。該インクジェットヘッドを用いてｐＨ１０のアルカリインクを吐出評価したところ、良好な印字を得ることができた。しかしながら、前記インクにインクジェットヘッドを、６０℃、３ヶ月浸漬させた後、印字評価を行ったところ、不吐出の部分が確認され良好な印字を得ることはできなかった。インクジェットヘッドを観察したところ、被覆樹脂層５の剥離が観察され各々インク流路の連結が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明における吐出エレメントの基本的な製造工程の一例を示す断面模式図
【図２】土台部分の基板近傍が逆テーパー形状である本発明における吐出エレメントの基本的な製造工程の一例を示す断面模式図
【図３】土台部分が全て逆テーパー形状である本発明における吐出エレメントの基本的な製造工程の一例を示す断面模式図
【図４】エキシマレーザー光を用いた本発明における吐出エレメントの基本的な製造工程の一例を示す断面模式図
【図５】従来の吐出エレメントの一例を示す断面模式図
【符号の説明】
【００２２】
１  インク吐出圧力発生素子
２  基板
３  溶解可能な樹脂層（インク流路部）
４  溶解可能な樹脂層（土台部）
４′  溶解可能な樹脂層（土台部上部）
５  被覆樹脂層
６  インク吐出孔
７  インク供給孔
８  溶解可能な個体層除去のための貫通口
９  マスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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