(57)【要約】【課題】  ＣＲ製法において、ノズル材の硬化収縮によるウエハおよびチップの反りを低減するためのインクジェット記録ヘッドの製造方法およびインクジェット記録ヘッドの提供。【解決手段】  硬化収縮が発生するＰＥＢ工程時にウエハを逆方向へ反らせて固定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およびインクジェット記録ヘッド。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク吐出エネルギー発生素子が配置された基体上に、
少なくとも液路となる部分を占有する固体層を設ける工程と、
該固体層の上にエネルギー線の照射によりカチオン重合可能な樹脂組成物を被覆する工程と、
該樹脂組成物にエネルギー線を選択的に照射する工程と、
加熱して照射部位を硬化させる工程と、
未硬化の部位の樹脂組成物を溶出させ吐出口を開口させる工程と、
固体層を除去することにより流路を形成する工程と、
を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
加熱して照射部位を硬化させる工程の間、
基体を該被覆樹脂の硬化に伴う変形方向と逆方向に変形させた形状に固定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。
【請求項２】
基体を変形させる量が、
基体を固定せずに、加熱して照射部位を硬化させる工程を行った場合の基体の変形量
の符号を逆にした量に等しいことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項３】
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によって製造されることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【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体を噴射するためのインクジェット記録ヘッド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録方式（液体噴射記録方式）は、いわゆるノンインパクト記録方式の一つであり、さまざまなメディア（被記録媒体）に対して記録する事が可能、記録時における騒音がほとんどない、といった特徴があり、また記録を高速で行うことができる事からプリンター、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリント部を有するワードプロセッサー等の記録機構を担う装置として広範な分野で用いられている。
【０００３】
このインクジェット記録方式を行う装置の構成としては、用紙等の被記録媒体を搬送する機構と、インクなどの記録液を吐出するインクジェット記録ヘッド、およびその記録ヘッドを装着するキャリッジと、被記録媒体の搬送路に交差する方向にキャリッジを往復移動させる機構とを有する構成が知られている。この構成では、用紙を所定の速度パターンで搬送し、それに合わせて、キャリッジに装着された記録ヘッドを往復移動させてスキャンし、その際記録ヘッドから所望の記録情報に応じてインクを吐出させて、すなわちシリアル記録方式で記録が行われる。このようなシリアル記録方式の構成は、安価で製造することができ、また小型化が容易な事から、一般的な構成として広く用いられている。
【０００４】
この種のインクジェット記録装置に適用されるインクジェット記録ヘッドは、一般に微細なインク吐出口（オリフィス）、液流路及びこの液流路の一部に設けられるインク吐出エネルギー発生部を複数備えている。そして、このようなインクジェット記録ヘッドで高品位の画像を得るためには、前記吐出口から吐出されるインク（記録液）小滴がそれぞれの吐出口より常に同じ体積、吐出速度で吐出されることが望ましい。
【０００５】
これを達成するために、例えば特許文献１ないし特許文献２においては、インク吐出エネルギー発生素子として電気−熱変換素子（ヒーター）を用い、この素子に記録情報に対応した駆動信号を印加しインクの核沸騰を越える急激な温度上昇を与える熱エネルギーを発生させ、それによってインク内に気泡を形成させることで、この気泡の圧力によりインク液滴を吐出させる方法が開示されている。
【０００６】
このような方法を実現するためのインクジェット記録ヘッドとしては、電気−熱変換素子と吐出口との距離を正確に、また再現性良く設定できることが必要である。
【０００７】
そこでさらに好ましい形態として、以下に説明する製造方法が本願発明と同一の出願人により、特許文献３により出願開示されている。
【０００８】
すなわち、インク吐出エネルギー発生素子と吐出口間の距離を極めて高い精度で短くかつ再現よく設定可能で、高品位記録を可能にするため、インク吐出エネルギー発生素子が形成された基体上に、溶解可能な樹脂にてインク流路パターンを形成する工程と、常温にて固体状の樹脂組成物を溶解可能な樹脂層上に被覆する工程と、該被覆樹脂層にインク吐出口を形成する工程と、溶解可能な樹脂層を溶出する工程とを有することを特徴とするものである。
【０００９】
また、被覆樹脂層にインク吐出口を形成する工程として、被覆樹脂として光硬化性樹脂を用い、エネルギー線の選択的な照射によって吐出口以外の部分を硬化させた後、現像工程によって吐出口を開口するフォトリソグラフィ法を用いると、その加工精度や生産効率の面から非常に優れたインクジェット記録ヘッドの製造方法となり有用である。
【００１０】
さらに、中でも、上述の光硬化性被覆樹脂としてカチオン重合可能な樹脂組成物、例えばエポキシ樹脂に光酸発生剤を加えた物を用いると、その形成精度や工程負荷の面から非常に優れており好適である。ここでいう光酸発生剤とは、エネルギー線の照射により酸を発生し、カチオン重合を開始せしめる一種の触媒のことである。
【００１１】
このカチオン重合可能な樹脂組成物は、（光酸発生剤が感度を有する）エネルギー線が選択的に照射され、その後加熱工程（Ｐｏｓｔ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｂａｋｅ；ＰＥＢと称される）を経ることで、カチオン重合が充分に開始・進行して高分子化することでインク吐出口を形成するものである。
【特許文献１】特開平４−１０９４０号公報
【特許文献２】特開平４−１０９４２号公報
【特許文献３】特開平６−２８６１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述の通りインクジェット記録ヘッドの製造方法においては、エネルギー線の照射によりカチオン重合可能な樹脂を用いたフォトグラフィ法が非常に有用である。
【００１３】
しかしながらこの場合に、エネルギー線の選択的な照射の後の加熱工程（以下ＰＥＢ工程と称す）において該被覆樹脂膜の体積変化（硬化収縮または硬化膨張）が起こり、基体との接合部に応力が発生してしまうという課題が発生する場合があった。
【００１４】
この応力は、基体の変形を引き起こしインクジェット記録ヘッドの構造安定性を著しく損なうばかりでなく、最悪の場合には被覆樹脂と基体が剥がれてしまいインクの吐出が不可能になってしまう要因ともなりかねない。
【００１５】
そこで本発明は上記を鑑み、性能の安定したインクジェット記録ヘッドと、その効率の良い製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記課題を解決するために本発明では、インク吐出エネルギー発生素子が配置された基体上に、
〔１〕少なくとも液路となる部分を占有する固体層を設ける工程と、
〔２〕該固体層の上にエネルギー線の照射によりカチオン重合可能な樹脂組成物を被覆する工程と、
〔３〕該樹脂組成物にエネルギー線を選択的に照射する工程と、
〔４〕加熱して照射部位を硬化させる工程と、
〔５〕未硬化の部位の樹脂組成物を溶出させ吐出口を開口させる工程と、
〔６〕固体層を除去することにより流路を形成する工程と、
を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
〔４〕加熱して照射部位を硬化させる工程
の間、基体を該被覆樹脂の硬化に伴う変形方向と逆方向に変形させた形状に固定することを特徴としている。
【００１７】
また本発明においては、上記の製造方法において、
基体を変形させる量が、
「基体を固定せずに
〔４〕加熱して照射部位を硬化させる工程
を行った場合の基体の変形量」
の符号を逆にした量に等しいことを特徴としている。
【００１８】
また本発明のインクジェット記録ヘッドは、上記の製造方法によって製造されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、性能の安定したインクジェット記録ヘッドと、その効率の良い製造方法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】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２１】
図１から図７は、本発明の一実施形態にかかるインクジェット記録ヘッドの製造方法及びインクジェット記録ヘッドを模式的に表す図である。
【００２２】
本発明にかかるインクジェット記録ヘッドの製造方法においてはまず、インク吐出エネルギー発生素子が配置された基体が用意される。
【００２３】
図１にインク吐出エネルギー発生素子が配置された基体を表す模式図を示す。
【００２４】
基体１はガラス・金属・半導体などの材料を正方形・長方形・円盤状などの形に形成した物が広く用いられる。また後述するインク吐出エネルギー発生素子２の制御を行うための電気回路等が組み込んであってもよい。インクジェット吐出エネルギー発生素子２は、記録情報を表す制御信号に伴ってインクを吐出口から吐出させるだけのエネルギーを発生させる機能を有し、一般に電気−圧力変換素子（ピエゾ素子）や電気−熱変換素子（ヒーター）が用いられる。中でもこの電気−熱変換素子の場合は、記録情報に対応した信号が印加されると急激な温度上昇を起こし、インク内に沸騰による気泡が形成されることでインク液滴を吐出するもので、その応答性の高さや耐久性、制御のたやすさといった点で非常に優れている。またインク吐出エネルギー発生素子として電気−圧力変換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される。
【００２５】
次にこの基体上に、少なくとも液路となる部分を占有する固体層３を設ける。設けた後の様子を模式的に図２に示す。
【００２６】
この固体層３は後述するこれ以降の各工程を経た後に除去され、該除去部分にインクの流路が構成される。もちろん、該流路の形状は所望のものとすることが可能であり、固体層も該流路の形状に応じたものとすることができる。このような固体層を構成するに際して用いられる材料及び手段としては、例えば下記に列挙するようなものが挙げられる。しかしながらもちろん対象物はこれらに限られるものではなく、所望の形状を構成可能であって且つ後の工程によって変形せず、最終的に除去が可能なものであれば全て好適に用いることができる。
【００２７】
１：感光性ポジ型レジスト樹脂を用い、フォトリソグラフィの技術を用いて固体層を形成する。
【００２８】
２：溶剤可溶性ポリマー層およびフォトレジスト層を順に積層し、該フォトレジスト層のパターン形成後、溶剤可溶性ポリマー層を選択的に除去する。
【００２９】
３：所望の形状に光分解性樹脂を印刷する。
【００３０】
次に該固体層の上に、エネルギー線の照射によりカチオン重合可能な樹脂組成物４を被覆する。被覆した後の様子を図３に模式的に示す。
【００３１】
該樹脂組成物４としては、エネルギー線の照射によりカチオン重合可能な樹脂組成物で常温で固体状のものが好適に用いられる。例えば構造中にビニルエーテル、エポキシド、オキセタン、スピロオルト構造のうち少なくとも一つを含む常温で固体状の樹脂と光酸発生剤の混合物は好適である。
【００３２】
この被覆樹脂を溶媒に溶解して、先の基体１上の固体層３上にソルベントコートすることによって該被覆樹脂層４を形成する。ソルベントコートの方法としては、スピンコート法、ダイレクトコート法、ロールコーター法、スプレーコーター法など一般に知られている物全てを好適に用いることが可能である。
【００３３】
次に該樹脂組成物４にエネルギー線を選択的に照射する。エネルギー線としては活性であって該樹脂組成物４を反応せしめることが可能なものを適宜選択して利用することができる。例としては紫外線・可視光線・赤外線・電子線・Ｘ線などが挙げられるが、もちろん本発明の対象をこれらに限定する物ではない。
【００３４】
また照射領域を選択する方法としても一般に用いられる方法、例えばフォトマスク５を用いる方法やエネルギー線を走査して直接描画する方法などを全て好適に用いることができる。フォトマスクを用いた場合の様子を模式的に図４に示す。
【００３５】
次に、該エネルギー線が選択的に照射された被覆樹脂を加熱して硬化を進行させるＰＥＢ工程を行う。この工程において該被覆樹脂は充分に硬化が進行し、後述の未硬化部分を除去する工程において残存し吐出口を構成することになるのである。
【００３６】
この加熱はどのような手段を用いて行ってもよいが、あまりに高温だと該被覆樹脂４や流路となる固体層３が流動してしまい所望の形状が得られなくなる可能性があるので注意を要する。
【００３７】
このＰＥＢ工程において、該被覆樹脂４と基体１と接合部に応力が発生してしまい問題となる場合があった。これは硬化反応に伴って被覆樹脂の密度が変化し体積が収縮または膨張してしまうことが原因であって、これにより基体１が変形したり、最悪の場合基体から被覆樹脂層４が剥がれるといった現象が起こりうる。
【００３８】
そこで本件発明者らは鋭意検討の結果、このＰＥＢ工程の間、基体１を該被覆樹脂４の硬化に伴う変形方向と逆方向に変形させた形状に固定させておくことで上述の問題、すなわち応力の発生を低減できることを見いだした。固定した状態の模式図を図５に示す。
【００３９】
またさらに本件発明者らは、基体１を該被覆樹脂４の硬化に伴う変形方向と逆方向に変形させた形状に固定させておく際に、基体を変形させる量が「基体を固定せずに加熱して照射部位を硬化させる工程を行った場合の基体の変形量」の符号を逆にした量に等しくした場合に、応力発生の低減に対して際だって優れた効果が現れることを見いだした。
【００４０】
硬化時に基体を逆方向に変形・固定させておき、硬化完了時（すなわち体積変化後）に解放することで、発生した体積の変化と基体とのずれをキャンセルできるため接合部に応力は発生しないのである。
【００４１】
基体の変形・固定の手段は特に限定されるものではない。模式図５ではジグ６を使用する方法を例示したが無論本発明はこれに形態を限定されるものではなく、端部を保持し撓ませる方法、周辺部を固定し気圧を印可する方法、その他基体の材質・形状に応じ適宜選択して用いることができる。
【００４２】
また硬化途中の基体の変形量を逐次計測し、その値に応じて変形量を適正化できるようにしても良い。
【００４３】
そして次に、被覆樹脂層４中の未硬化の部位を溶出させ吐出口７を開口させる。これは一般的なフォトリソ工程における現像工程と同様であり、硬化／未硬化部に対する溶解度に差がある溶剤を用いて行うことができる。溶剤は材料に応じ有機溶剤・アルカリ性溶剤・水系溶剤などから適宜に選択することができる。未硬化の部位を溶出させ吐出口７が開口した様子を図６に模式的に示す。
【００４４】
そして固体層３を除去することにより流路８を形成する。除去後の様子を模式図７に示す。さらにここにインク供給路や電気配線（共に図示せず）などを配置してインクジェット記録ヘッドが製造される。
【実施例】
【００４５】
本発明の一実施例として、インクジェット記録ヘッドを製造した。基体１としてシリコン単結晶円形基板（直径６インチ；厚さ６５０ミクロン）を用いた。この基体上にインク吐出エネルギー発生素子２として電気−熱変換素子（ヒーター）を表面に配置した。
【００４６】
固体層３としては紫外線分解性レジストであるＯＤＵＲ１０１０（東京応化（株）製）を用いた。該レジストを基体上にスピンコートした後、紫外線ランプとフォトマスクを用いて必要の無い部位を分解・除去し所望の形状を得た。
【００４７】
次に該固体層の上に、エネルギー線の照射によりカチオン重合可能な樹脂組成物４として下記樹脂組成物Ａを被覆した。被覆の方法は該樹脂をキシレンの５５ｗｔ％溶液とし、スピンコートすることで行った。
【００４８】
エネルギー線の照射によりカチオン重合可能な樹脂組成物Ａ
ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学工業（株）製脂環式エポキシ樹脂）  １００部
アデカオプトマーＳＰ−１７２（旭電化工業（株）製光酸発生剤）        ２部
【００４９】
次にフォトマスクとミラープロジェクションアライナーＭＰＡ６００ＦＡ（キヤノン（株）製）を用い該樹脂組成物４にエネルギー線を選択的に照射した。エネルギー線としては水銀ランプによる紫外線を用いた。
【００５０】
次に基体１を変形・固定し、市販のホットプレートを用いて９０℃×４分間加熱してＰＥＢ工程を行った。
【００５１】
基体の変形・固定は、中央部に高さが調整可能な突起を有し、周辺部をクランプで保持可能なジグを用いて行った。このジグを用いると円盤状の基体を凸型ドーム状に変形・固定したまま加熱することが可能である。突起の高さは１０ミクロンと５ミクロンで行った。また同時に比較例として変形・固定をせずに加熱を行った。
【００５２】
続いてジグを取り外し、吐出口となる部位の未硬化被覆樹脂を溶出させて除去した。除去溶剤としてはメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）：キシレン＝２：３の有機現像液を用いた。さらに残存溶剤を取り除くためキシレンでリンスを行った。
【００５３】
さらに流路となる固体層を除去した。固体層の除去には乳酸メチルを用いた。
【００５４】
このようにして吐出口と流路を作成した基体の変形量を、市販のレーザー３次元変位計を用いて測定した。値は基体の周辺部と中央部の高低差である。
【００５５】
基体の変形量（周辺部−中央部）
実施例１（突起  ５ミクロン）              約  ５ミクロン
実施例２（突起１０ミクロン）              変形ほとんど無し
比較例  （変形・固定無し）                約１０ミクロン
【００５６】
基体の変形量は被覆樹脂層の体積変化による応力からもたらされるものである。従って本発明を用いることで基体との接合部に発生する応力が低減可能であることが確認された。
【００５７】
このようにして作成した基体に電気配線等を配置してインクジェット記録ヘッドを得、印字を行ったところ極めて高品位な記録が可能であり、かつ吐出口の形状も安定し、また基体との剥がれも見られなかった。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】インク吐出エネルギー発生素子２が配置された基体１を表す模式図
【図２】基体１上に少なくとも液路となる部分を占有する固体層３を設けた後の様子を表す模式図
【図３】エネルギー線の照射によりカチオン重合可能な樹脂組成物４を被覆した後の様子を表す模式図
【図４】フォトマスクを用いて選択的にエネルギー線を照射する様子を表す模式図
【図５】ＰＥＢ工程の間、基体１を変形・固定した状態を表す模式図
【図６】未硬化の部位を溶出させ吐出口７が開口した様子を表す模式図
【図７】固体層３を除去し流路８が形成された様子を表す模式図
【符号の説明】
【００５９】
１    基体
２    インク吐出エネルギー発生素子
３    固体層
４    被覆樹脂
５    フォトマスク
６    変形・固定ジグ
７    吐出口
８    インク流路
【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】
2006315271.tif 000007
【図６】
2006315271.tif 000008
【図７】
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