(57)【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に連通する液路に内包され前記吐出口からインクを吐出するために用いられる圧力を発生する圧力発生素子、が設けられた基板と、
該基板と接合されることで前記液路を形成する液路形成部材と、
を有し、アルカリ性インクを吐出可能なインクジェットヘッドであって、
前記基板は表面にＴａ、ＳｉＯ２およびＳｉＮのいずれかからなる無機材料層を有し、
前記液路形成部材は樹脂の硬化物からなり、ポリエーテルアミド樹脂からなる密着層を介して前記無機材料層と接合されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記樹脂の硬化物はエポキシ樹脂の硬化物であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記吐出口は前記圧力発生素子に対向する位置に形成されていることを特徴とする請求項１もしくは２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記圧力発生素子は電気熱変換体であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
インクを吐出するための吐出口に連通する液路に内包され前記吐出口からインクを吐出するために用いられる圧力を発生する圧力発生素子、が設けられた基板と、
該基板と接合されることで前記液路を形成する液路形成部材と、
を有し、アルカリ性インクを吐出可能なインクジェットヘッドの製造方法であって、
表面にＴａ、ＳｉＯ２およびＳｉＮのいずれかからなる無機材料層が形成された前記基板の前記無機材料層上に、ポリエーテルアミド樹脂からなる密着層を形成する工程と、
前記基板上に、溶解可能な樹脂によって前記液路のパターンを形成する工程と、
前記密着層と前記パターンとの上に、前記液路形成部材を形成するための被覆樹脂層を形成する工程と、
前記被覆樹脂層の、前記圧力発生素子の上方の位置に、前記吐出口を形成する工程と、
前記パターンを溶出して前記液路を形成する工程と、
を有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記被覆樹脂層はエポキシ樹脂を含むことを特徴とする請求項５に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記密着層を形成する工程において、ポリエーテルアミド樹脂を酸素プラズマアッシングによりパターニングすることを特徴とする請求項５もしくは６に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記圧力発生素子は電気熱変換体であることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクを吐出して画像を形成するインクジェットヘッドに関する、詳しくはインク吐出圧力発生素子が形成された基板と、該基板と接合して液路を形成する液路形成部材との密着力向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、インクジェットヘッドの製造方法及びインク吐出圧力発生素子が形成された基板と接合して液路を形成する液路形成部材についてはさまざまな提案がなされており、例えば、特開昭５７−２０８２５５、５６号明細書には、インク吐出圧力発生素子が形成された基板上に感光性樹脂にて液路パターンを形成しガラス等の天板を接合、切断することでインクジェットヘッドを作成する方法を開示している。
【０００３】
また、Ｈｅｗｌｌｅｔｔ  Ｐａｃｋａｒｄ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ３６，５（１９８５）では、インク吐出圧力発生素子が形成された基板上に感光性樹脂にて液路パターンを形成し、Ｎｉ電鋳により作成したオリフィスプレートを貼り合わせることでインクジェットヘッドを作成する方法を開示している。
【０００４】
また、特開昭６１−１５４９４７号明細書には、インク吐出圧力発生素子が形成された基板のインク吐出圧力発生素子上に溶解可能な樹脂にて液路パターンを形成し、該パターンをエポキシ樹脂等で被覆、硬化し、基板切断後に溶解可能な樹脂層を溶出しインクジェットヘッドを作成する方法を開示している。
【０００５】
更に特開平３−１８４８６８号明細書には、前記特開昭６１−１５４９４７号明細書に記載のインクジェットヘッドの製造に最適な被覆樹脂組成物として芳香族エポキシ化合物のカチオン重合硬化物が有用であることを開示している。
【０００６】
上記いずれの方法も、インク吐出圧力発生素子が形成された基板と液路形成部材の接合は、基本的に液路形成部材となる樹脂（感光性樹脂層、被覆樹脂層）の密着力に依存している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、インク吐出圧力発生素子として発熱抵抗体を用い、インクの膜沸騰によるバブル形成を行いインクを吐出させるいわゆるバブルジェットヘッドの場合、インクによる電蝕やバブル消泡の際のキャビテーションによるダメージを低減するために発熱抵抗体上にはＳｉＮやＳｉＯ2といった無機絶縁層とＴａ等の耐キャビテーション層とが設けられていることが一般的である。ここで、Ｔａ膜は前述の液路形成部材となる樹脂との密着力が極めて低いために液路形成部材のＴａ膜からの剥離が見受けられることがあった。
【０００８】
ここで、液路形成部材の密着力を向上させるため液路形成部材が設けられる部分のＴａ膜を除去することも考えられるが、この場合、基板上の電気熱変換体は前述の無機絶縁層のみを介して液路形成部材を構成する樹脂が積層されることになる。しかしながら、無機絶縁層は通常膜質がポーラスとなっており、樹脂中に含まれるイオンを透過させてしまいこのイオンによって電気熱変換体を腐食させてしまうことがあった。
【０００９】
また、インク吐出圧力発生素子が形成された基板と液路形成部材の密着力向上のために、基板にシランカップリング処理を施したり、ポリイミド（例えば、東レ（株）社製フォトニース）からなる下びき層（密着力向上及びパッシベーション層）を用いる例が知られている。
【００１０】
ここで、インクジェットヘッドは、通常その使用環境下に合ってインクと常時接触しているためインクからの影響でインク吐出圧力発生素子が形成された基板と液路形成部材の間が剥離するようなことは避けなければならない。近年、インクジェット記録に対しては、用紙選択性、耐水性等の要求が高まっており、これらの要望に対応するためにインクを弱アルカリ性側にすることが検討されている。こうした弱アルカリ性のインクに対してはインク吐出圧力発生素子が形成された基板と液路形成部材の密着力を長期にわたり維持することが困難な場合がある。
【００１１】
本発明は、上記諸点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と液路形成部材との密着力を高め、信頼性の高いインクジェットヘッドを提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
インクを吐出するための吐出口に連通する液路に内包され前記吐出口からインクを吐出するために用いられる圧力を発生する圧力発生素子、が設けられた基板と、該基板と接合されることで前記液路を形成する液路形成部材と、を有し、アルカリ性インクを吐出可能なインクジェットヘッドであって、前記基板は表面にＴａ、ＳｉＯ２およびＳｉＮのいずれかからなる無機材料層を有し、前記液路形成部材は樹脂の硬化物からなり、ポリエーテルアミド樹脂からなる密着層を介して前記無機材料層と接合されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【００１３】
更に本発明は、インクを吐出するための吐出口に連通する液路に内包され前記吐出口からインクを吐出するために用いられる圧力を発生する圧力発生素子、が設けられた基板と、該基板と接合されることで前記液路を形成する液路形成部材と、を有し、アルカリ性インクを吐出可能なインクジェットヘッドの製造方法であって、表面にＴａ、ＳｉＯ２およびＳｉＮのいずれかからなる無機材料層が形成された前記基板の前記無機材料層上に、ポリエーテルアミド樹脂からなる密着層を形成する工程と、前記基板上に、溶解可能な樹脂によって前記液路のパターンを形成する工程と、前記密着層と前記パターンとの上に、前記液路形成部材を形成するための被覆樹脂層を形成する工程と、前記被覆樹脂層の、前記圧力発生素子の上方の位置に、前記吐出口を形成する工程と、前記パターンを溶出して前記液路を形成する工程と、を有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【００１４】
以上の構成によれば、アルカリ性のインクに対しても、長期にわたり優れた密着力を維持することができ、また、接着面にTa等の金属面が露出している場合でも、長期にわたり優れた密着力を維持することができる信頼性の高いインクジェットヘッドを提供するができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に実施例を示し本発明を更に詳細に説明する。
【００１６】
（実施例１）
本実施例においては、ポリエーテルアミドを基板とノズルを構成する材料との間に配置し、加速試験によって耐弱アルカリ性インクに対する密着力を評価した。
【００１７】
まず、基板としては５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。次いで密着層としてポリエーテルアミド樹脂（日立化成工業（株）社製  ＨＩＭＡＬ１２００〔溶媒  Ｎ−メチルピロリドン／ブチルセルソルブアセテ−ト〕）をスピンコートによって成膜し、１００℃／３０分＋２５０℃／１時間加熱することによって塗布溶媒を蒸発させ、１．５μｍ厚に成膜した。
【００１８】
ここで前記ポリエーテルアミドからなる密着層は、熱可塑性であり、加熱は、溶媒を蒸発させ、かつガラス転移点（２３０℃）以上にして内部応力を低減する目的で行われる。
【００１９】
次いでノズル構成材料としてドライフィルムレジストであるリストン（商標名：デュポン社製）を前記基板にラミネートし、マスクアライナーＰＬＡ６００を用いてパターニングを行い、３０μｍのライン＆スペース（Ｌ＆Ｓ）パターンを形成した。（膜厚２０μｍ）
【００２０】
次いで１５０℃／１時間加熱することでパターンを完全に硬化させた。
同時に比較例として、密着層を用いない試料と、密着層としてポリイミド（東レ（株）社製  フォトニースＵＲ３１００  ４００℃ベーク、膜厚１．５μｍ）を用いた試料を作成した。
【００２１】
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部からなるインクに浸漬し、プレッシャークッカー(PCT)試験（１２０℃  ２気圧  ５０Ｈｒ）を行い、Ｌ＆Ｓパターンの変化を観察した。
【００２２】
ここで、前記インクは保湿成分（インクの蒸発を低減させ、ノズルの目詰まりを防ぐ）として尿素を添加しており、尿素が加水分解することで弱アルカリ性を示すものである。
【００２３】
本発明の構成であるポリエーテルアミド密着層を設けた試料に関しては、PCT試験後もパターンの形状の変化は見受けられなかった。一方、密着層を用いない試料については、一部パターンに干渉縞および剥離が確認された。これはSiO2層とノズル構成材料との密着性が十分でないために生じたものと考えられる。また、密着層としてポリイミドを用いた試料についてはポリイミド層が溶解、消滅していた。
【００２４】
この結果から、本発明の構成であるポリエーテルアミド密着層が優れた密着性および耐インク性を示すことが理解される。
【００２５】
（実施例２）
次に基板表面がＳｉＮ＋Ｔａの膜構成である基板とノズル部材としてエポキシ樹脂を用いた例を示す。
【００２６】
基板として５インチＳｉウエハーを準備し、プラズマＣＶＤを用いてＳｉＮ膜を１．０μｍ形成し、更にその上にＴａ膜を０．２５μｍ形成した。
【００２７】
次いで実施例１と同様にポリエーテルアミド膜を形成し、ノズル構成部材として以下に示す組成のエポキシ樹脂組成物を適宜塗布溶媒に溶かしてポリエーテルアミド膜上に塗布しパターニングを行なった。
・エポキシ樹脂  EHPE(商品名：ダイセル化学工業社製)  100重量部
添加樹脂      1.4-HFAB(商品名：セントラル硝子社製)    20重量部
シランカップリング剤  A-187(商品名：日本ユニカー社製)    5重量部
光カチオン重合触媒  SP170(商品名：旭電化工業社製)    2重量部
【００２８】
ここで、上記組成物は、エポキシ樹脂のカチオン重合が可能な組成であり、光照射によりカチオン重合が開始されパターニングされるものである。
【００２９】
なお、パターニングはキヤノン製マスクアライナーＭＰＡ６００を用い露光量−３．０Ｊ／ｃｍ2で行ない、露光後ホットプレート上で９０℃／３０分間加熱した後に、メチルイソブチルケトン／キシレン混合溶媒で現像した。更に現像後に１８０℃／１時間加熱し本硬化を行った。
こうして実施例１と同様に３０μｍＬ＆Ｓパターンを膜厚２０μｍで形成した。次に実施例１と同様にしてＰＣＴを行いＬ＆Ｓパターンの変化を観察した。
【００３０】
本実施例においても、本発明の構成であるポリエーテルアミド密着層を設けた試料に関しては、PCT試験後もパターンの形状の変化は見受けられなかった。一方、密着層を用いない試料については、一部パターンに干渉縞および剥離が確認された。これはTa層とノズル構成材料との密着性が十分でないために生じたものと考えられる。
【００３１】
このように、上記結果よりポリエーテルアミド膜が優れた密着性を示すことが理解される。
【００３２】
（実施例３）
本実施例においてはインクジェットヘッド形態での密着力の評価を行った。
【００３３】
まず、以下に示す方法でインクジェットヘッドを作成した。
【００３４】
図１に示すようにインク供給口マスク３を設けた結晶軸＜１００＞のＳｉウエハー基板１上にインク圧力発生素子として電気熱変換素子（ＴａＮ）２を配置し、更に保護層としてＳｉＮ層４、Ｔａ層５を形成した。なお、電気熱変換素子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、図１のＡ−Ａ’断面を示す。
【００３５】
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なる層６を以下の方法で厚み２．０μｍで形成した。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。
【００３６】
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に示し密着層を形成した。
【００３７】
次いで図４に示すがごとく、基板１上に東京応化工業（株）ポジレジストＯＤＵＲからなるインク流路パターンを形成した（厚み１２μｍ：図４参照）。
【００３８】
更に実施例２に記載のエポキシ樹脂層８を基板１上に形成し、パターニングによって吐出口９を形成した（図５参照）。
【００３９】
次いで前記基板１をＳｉ異方性エッチングによりエッチングしインク供給口１０を形成した（図６参照）。
【００４０】
次いでインク供給口上のＳｉＮ膜、及びＯＤＵＲから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１８０℃／１時間加熱を行いインクジェットヘッドを得た（図７参照）。
【００４１】
ここで、前記インクジェットヘッドでは、ノズル構成部材８は、密着層６を介して基板１表面（Ｔａ面／ＳｉＮ面）に接着されている。
【００４２】
更に比較例として密着層６を設けない形のインクジェットヘッドも合わせて試作した。ここで、前記比較例のインクジェットヘッドにおいては、ノズル構成部材８は、基板１表面（Ｔａ面／ＳｉＮ面）に接着されている。
【００４３】
これらインクジェットヘッドに実施例１に記載のインクを充填し、６０℃／３か月の保存試験を行ったところ、前記実施例（密着層あり）のインクジェットヘッドにおいては、ノズル構成部材の密着面での干渉縞や剥離等の変化は一切観察されなかった。
【００４４】
一方、前記比較例(密着層無し)では、Ta〜ノズル構成部材の間に緩衝縞が生じている部分が観察された。
【００４５】
以上、実際のインクジェットヘッドとして形成した場合においても、ポリエーテルアミド密着層が優れた効果を示すことが理解される。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、密着層としてポリエーテルアミドを用いることによって、アルカリ性のインクに対しても、長期にわたり優れた密着力を維持することができ、また、接着面にTa等の金属面が露出している場合でも、長期にわたり優れた密着力を維持することが可能となり、信頼性の高いインクジェットヘッドを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェット基板の斜視図である。
【図２】本発明のインクジェット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ヘッドの製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１  Ｓｉ基板
２  インク吐出圧力発生素子
３  インク供給口マスク
４  ＳｉＮ膜
５  Ｔａ膜
６  密着層
７  液路パターン
８  ノズル構成部材
９  吐出口
１０  インク供給口
【図１】
0004146933.tif 000002
【図２】
0004146933.tif 000003
【図３】
0004146933.tif 000004
【図４】
0004146933.tif 000005
【図５】
0004146933.tif 000006
【図６】
0004146933.tif 000007
【図７】
0004146933.tif 000008