(57)【要約】【課題】高アルカリインクを用いた場合や極小オリフィスを作製した場合においても長時間安定した吐出が可能であ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。【解決手段】インク吐出圧力発生素子が形成された基板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、前記溶解可能な樹脂層にインク流路壁となる被覆樹脂層を形成する工程と、インク吐出圧力発生素子上方にインク吐出口をフォトリソグラフィーにて形成する工程と、前記溶解可能な樹脂層を溶出し、インク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、前記インク流路壁となる被覆樹脂層が有機フィラーを有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出するための吐出口と、該吐出口に連通すると共にインク吐出圧力発生素子を包含するインク流路を形成するインク流路壁と、インク吐出圧力発生素子が形成された基板とを有するインクジェット記録ヘッドであって、
前記インク流路壁の構成部材が有機フィラーを少なくとも含む樹脂構成物の硬化物から成ることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
前記有機フィラーの粒径が２５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記有機フィラーがポリイミド微粒子若しくはポリアミド微粒子であることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記ノズル形成部材に含まれる有機フィラーの含有量がノズル形成部材の固形分に対して１〜１０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
前記インク流路壁となる被覆樹脂層が光カチオン重合開始剤とエポキシ樹脂を含有することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
インク吐出圧力発生素子が形成された基板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、前記溶解可能な樹脂層にインク流路壁となる被覆樹脂層を形成する工程と、インク吐出圧力発生素子上方にインク吐出口をフォトリソグラフィーにて形成する工程と、前記溶解可能な樹脂層を溶出し、インク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、
前記インク流路壁となる被覆樹脂層が有機フィラーを有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７】
前記有機フィラーの粒径が２５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項６記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記有機フィラーがポリイミド微粒子若しくはポリアミド微粒子であることを特徴とする請求項６又は７記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記ノズル形成部材に含まれる有機フィラーの含有量がノズル形成部材の固形分に対して１〜１０ｗｔ％であることを特徴とする請求項６〜８の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記インク流路壁となる被覆樹脂層が光カチオン重合開始剤とエポキシ樹脂を含有することを特徴とする請求項６〜９の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【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記録ヘッドとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録方式（液体噴射記録方式）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（以下、「オリフィス」と称す）、液流路及び該液流路の一部に設けられる液体吐出エネルギー発生部を複数備えている。従来、このような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記載の次のような工程が知られている。
【０００３】
先ず、インク吐出圧力発生素子が形成された基板上に溶解可能な樹脂にてインク流路パターンを形成し、このインク流路パターン上に、インク流露壁となるエポキシ樹脂及び光カチオン重合開始剤を含む被覆樹脂層を形成し、フォトリソグラフィーによりインク吐出圧力発生素子上にオリフィスを形成し、次いで前記溶解可能な樹脂を溶出してインク流路壁となる被覆樹脂層を硬化する。
【０００４】
前記インク流路壁となる被覆樹脂に含まれるエポキシ樹脂としては、特許文献２記載のビスフェノールＡ，Ｆ，Ｓ骨格を有するエポキシ樹脂、Ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂が挙げられる。又、特許文献３〜６記載のオキシシクロヘキサン骨格を有するエポキシ樹脂等が知られている。
【０００５】
ところで、近年の記録技術の進展に伴い、インクジェット記録技術には、より高精細な記録が求められている。このような要求を満たす１つの方法としてインクジェット記録ヘッドにより吐出されるインク滴の極小化、即ちインクジェット記録ヘッドの極小オリフィス化が挙げられる。
【０００６】
しかし、従来の製造方法で極小オリフィスを有するインクジェット記録ヘッドを作製すると、インク流路壁の吸インクによる体積膨潤の影響が無視できなくなり、オリフィスの変形（オリフィス面積の縮小等）が生じる恐れがある。その結果、吐出されるインク滴の吐出方向がばらついたり、吐出されるインク滴が小さかったりと、出力される画像にムラが生じる可能性がある。
【０００７】
又、インクジェット記録技術による画像記録への高度な要求に伴ってインクに要求される性能も高度なものになってきており、インク中に保湿剤として尿素が含有されるようになってきている。更に、記録物の耐水性を向上させるために色材としても水難溶性染料を用いるようになり、この染料を溶解させるためにインク中にアルカリ塩を含有させる構成を採っている。
【０００８】
このようにインク中に尿素やアルカリ塩が含有されているとインクは比較的高いアルカリ性を示すものとなるが、高アルカリインクは極性溶媒と同様にエポキシ樹脂の硬化物であるインク流路壁を膨潤させ易い。従って、高アルカリインクを用いた上述の製造方法で作製された従来のインクジェット記録ヘッドにおいては、インク流路壁が吸インクによる体積膨潤で変形し、所望の吐出状態が得られない恐れや、インク流路壁の基板からの剥がれの恐れがあり、インクジェット記録ヘッドの信頼性の観点から必ずしも充分とは言えないものである。
【０００９】
上述の課題に対して、特許文献７ではフルオロカーボンを有する化合物をインク流路壁となる樹脂組成物に添加することで、インク流露壁の吸インク量の低減が可能であることが開示されている。
【特許文献１】特開平６−２８６１４９号公報
【特許文献２】特開平３−１８４８６８号公報
【特許文献３】特開昭６０−１６１９７３号公報
【特許文献４】特開昭６３−２２１１２１号公報
【特許文献５】特開昭６４−００９２１６号公報
【特許文献６】特開平２−１４０２１９号公報
【特許文献７】特開平８−２９０５７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、インクジェット記録ヘッドによる記録技術の発達に伴い、更なるインクの高アルカリ化、極小オリフィスの形成は必須であり、フルオロカーボンを有する化合物の添加だけでは、インク流路壁となる樹脂組成物の硬化物の吸インクによる体積膨潤の影響が無視できないレベルとなる恐れがある。
【００１１】
このように、上述のインクジェット記録ヘッド製造方法では、極小オリフィスを作製した場合や、高アルカリインクを用いた際のインク流路壁の更なる膨潤量の低減という技術課題がある。
【００１２】
本発明は前述した従来技術における課題を解決し、高アルカリインクを用いた場合や極小オリフィスを作製した場合においても長時間安定した吐出が可能であるインクジェット記録ヘッドとその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するため、本発明は、インクを吐出するための吐出口と、該吐出口に連通すると共にインク吐出圧力発生素子を包含するインク流路を形成するインク流路壁と、インク吐出圧力発生素子が形成された基板とを有するインクジェット記録ヘッドとして、前記インク流路壁の構成部材が有機フィラーを少なくとも含む樹脂構成物の硬化物から成ることを特徴とする。
【００１４】
又、本発明は、インク吐出圧力発生素子が形成された基板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、前記溶解可能な樹脂層にインク流路壁となる被覆樹脂層を形成する工程と、インク吐出圧力発生素子上方にインク吐出口をフォトリソグラフィーにて形成する工程と、前記溶解可能な樹脂層を溶出し、インク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、前記インク流路壁となる被覆樹脂層が有機フィラーを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、インク流路壁の構成材料となる樹脂組成物に有機フィラーを添加すると、樹脂密度向上の効果により吸インク量を低減できる。又、有機フィラー以外にも無機フィラーでも同様な効果が期待できるが、有機フィラーと無機フィラーの比重差により、樹脂の安定性（樹脂溶液でのフィラーの沈降）が有機フィラー添加の場合がより良い。故に、該有機フィラーをインク流路壁の構成材料となる樹脂組成物に添加することで、インク流路壁の吸インクによる体積膨潤量が低減され、又、高アルカリインク使用時においても、インク流路壁のインクに対する溶解が無い信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを得ることができる。
【００１６】
本発明における前記有機フィラーはの材質は特に限定されないが、耐溶剤性（耐インク性）、耐熱性等の観点から、ポリイミド、ポリアミド等が適している。
【００１７】
又、本発明における前記有機フィラーは、その粒径が２５０ｎｍ以下であることが望ましい。これはオリフィス形成にフォトリソグラフィーを用いた際、その露光波長より有機フィラーの粒径が小さいことが必須だからである。もし、露光波長より粒径の大きい有機フィラーを用いると、フォトリソグラフィーを行ったときに樹脂組成物の高精細なパターンを得ることができず、形状が均一であるオリフィスを形成できないからである。又、前記有機フィラーをインク流路壁となる樹脂組成物に添加する際は、その含有量は１〜１０％であることが望ましい。即ち、有機フィラーの含有量が１％未満であると所望の性能を発揮することができず、又、有機フィラー含有量が１０％を超えると、インク流路壁となる樹脂組成物の硬化を阻害する恐れがあるからである。
【００１８】
又、これらインク流路壁となる樹脂組成物に対しては、必要に応じて添加剤等を適宜添加することが可能である。例えば、基板との更なる密着力を得るためにシランカップリング剤を添加すること等が挙げられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２０】
＜実施の形態１＞
本実施の形態においては、有機フィラーを含有する光硬化可能な樹脂組成物を基板上に配置し、加速試験によって該樹脂硬化物の吸インクによる体積膨潤量の測定を行った。
【００２１】
先ず、基板としては６インチＳｉウエハを準備し、熱酸化によって１．０μｍのＳｉＯ2 層を形成した。次いで、表１記載の樹脂組成物を適当な溶剤にて溶解したものをスピンコートによって成膜し、９０℃／５分のベークを行うことにより塗布溶媒を蒸発させて２０μｍ厚に成膜した。
【００２２】
次いでキヤノン製マスクアライナーＭＰＡ６００を用い、露光量３０００ｍＪ／ｍ2 で基板上の前記樹脂組成物のパターニングを行い、露光後にホットプレート上で９０℃／４分間加熱後にメチルイソブチルケトン／キシレン混合溶媒で現像し、その後、２００℃／１時間加熱し本硬化を行った。こうして、長さ５ｃｍ、幅２０μｍのライン＆スペースパターン及びφ１０μｍのオリフィスパターンを形成した。
【００２３】
次いでこれら試料をエチレングリコール／尿素／イソプロピルアルコール／黒色染料／水＝５／３／２／３／８７から成るインクに浸漬（６０℃／１週間）し、ラインパターン幅及びオリフィス面積の寸法変化を観察した。
【００２４】
インク浸漬後終了後、試料を水洗しブロー乾燥させた後、ラインパターン幅、オリフィス面積を測定したところ、表２記載のように本発明の構成である実験例１，２の樹脂組成物のライン＆スペースパターン、オリフィスパターンをＳｉウエハ上に設けた試料に関しては、ラインパターン幅変化率は＋３％、オリフィス面積変化率は−３％であった。一方、比較例１では、各々＋８、−８％の変化率であった。
【００２５】
この結果から本発明の有機フィラーを含有する樹脂組成物の硬化物は、吸インクによる体積膨潤量が少なく、且つ、基板との密着性も問題が無い優れた材料であることが確認された。
【００２６】
＜実施の形態２＞
本実施の形態１では表１記載の樹脂組成物を、インク流路壁構成部材として以下の製造方法で極小オリフィスを有するインクジェット記録ヘッドを作製し、吸インクした場合の画像変化の評価を行った。以下、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
図１に示すようにインク供給口形成用マスク３を設けた結晶軸（１００）のＳｉウエハ基板１上にインク圧力発生素子として電熱変換素子（ＴａＮ）2 を配置し、更に保護膜としてＳｉＮ層４、Ｔａ層５を形成した。尚、電熱変換素子２にはその素子を動作させるための制御信号入力電極が接続されている（不図示）。図２に図１のＡ−Ａ’断面図を示す。
【００２８】
次いで、前記基板１上に密着層としてポリエーテルアミドから成る層６を以下の方法で厚み２．０μｍにて形成した。ポリエーテルアミド層には日立化成工業（株）社製ＨＩＭＡＬ１２００を用い、スピンナーで前記基板１上に塗布し、１００℃／３０分＋２５０℃／１時間ベークを行った。
【００２９】
次いで、前記ＨＩＭＡＬ上に東京応化工業（株）社製ポジレジストＯＦＰＲ８００を用いてパターニングを行い、更にＯＦＰＲパターンをマスクとして、Ｏ2 プラズマアッシングによりＨＩＭＡＬ層のパターニングを行い、最後にマスクとして使用したＯＦＰＲパターンを剥離することで図３に示す密着層を形成した。
【００３０】
次いで、図４に示すように、基板１上に東京応化工業（株）社製ポジレジストＯＤＵＲ１０１０から成るインク流路パターンを形成した。
【００３１】
更に、表１記載の樹脂組成物を適当な溶媒に溶解させたもの８を基板１上にソルベントコートにて形成し、フォトリソグラフィーによって極小オリフィス９（φ８μｍ）を形成した（図５参照）。
【００３２】
次いで、前記基板１をＳｉ異方性エッチングし、インク供給口１０を形成した（図６参照）。
【００３３】
次いで、インク供給口上のＳｉ膜及びＯＤＵＲから成るインク流路パターン７を除去し、更にノズル構成部材である前記エポキシ樹脂８を完全に硬化させるために、２００℃／１時間加熱を行い、インクジェット記録ヘッドを得た（図７参照）。
【００３４】
次いで、作製したインクジェット記録ヘッドで前述の高アルカリインクを用いて５００００枚テストプリントを行ったところ、インク流路壁の構成部材に比較例１の樹脂組成物を用いたものは吸インクによる体積膨潤によるオリフィス変形が大きく、若干の画像の乱れを生じた。これに対して、インク流路壁構成部材に実験例１，２の樹脂組成物を用いたものは画像の乱れが生じなかった。
【００３５】
以上のように本発明に係る実施の形態においては、何れもインク流路壁の吸インクによる体積膨潤が少なく長時間安定したインク吐出が可能である信頼性の高いインクジェット記録ヘッドが得られる。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
【表２】
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【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す説明図である。
【図２】本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す説明図である。
【図３】本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す説明図である。
【図４】本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す説明図である。
【図５】本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す説明図である。
【図６】本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す説明図である。
【図７】本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    Ｓｉ基板
２    インク吐出圧力発生素子
３    インク供給口
４    ＳｉＮ膜
５    Ｔａ膜
６    密着膜
７    インク流路パターン
８    ノズル構成部材
９    吐出口
１０  インク供給口
【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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【図６】
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【図７】
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