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JP4908816B2 - Inkjet head manufacturing method - Google Patents

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JP4908816B2 JP2005293635A JP2005293635A JP4908816B2 JP 4908816 B2 JP4908816 B2 JP 4908816B2 JP 2005293635 A JP2005293635 A JP 2005293635A JP 2005293635 A JP2005293635 A JP 2005293635A JP 4908816 B2 JP4908816 B2 JP 4908816B2
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

本発明は、種々の被記録媒体に記録するための記録装置に搭載可能なインクジェットヘッドの製造方法に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing an inkjet head that can be mounted on a recording apparatus for recording on various recording media.

プリンタ、複写機、ファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサやコンピューター記録装置に適用されているインクジェットヘッドは、紙や樹脂シートなどの被記録媒体上にインクの小滴を吐出させて、文字、記号、図形などの表示を行うものである。インクジェットヘッドとしては以下に示すものが知られている。基板上に設けられた、内部に収納したインクを圧電素子などのエネルギー発生素子の作用により吐出口から吐出する個別インク室と、基板の裏面に設けられたインク供給路と、基板に穿設した貫通孔とを有するものである。かかるインクジェットヘッドにおいては、貫通孔によりインク供給路を介してインクタンクと個別インク室が接続され、インクタンク内のインクが、電気信号を入力したエネルギー発生素子の作用により個別インク室の吐出口から吐出され、記録が行われる。   Inkjet heads applied to printers, copiers, facsimiles, word processors and printers that have printer units eject ink droplets onto recording media such as paper and resin sheets to create characters, symbols, and graphics. Etc. are displayed. The following are known as inkjet heads. An individual ink chamber provided on the substrate for discharging the ink contained therein from the discharge port by the action of an energy generating element such as a piezoelectric element, an ink supply path provided on the back surface of the substrate, and a hole formed in the substrate. It has a through hole. In such an ink jet head, an ink tank and an individual ink chamber are connected through an ink supply path by a through hole, and ink in the ink tank is discharged from an ejection port of the individual ink chamber by the action of an energy generating element that receives an electric signal. The ink is discharged and recording is performed.

このようなインクジェトヘッドの製造には、フォトリソグラフィーによる半導体成膜技術が使用されている。例えば、個別インク室の内部空間となる部分に溶解可能な樹脂層を設け、この溶解可能な樹脂層を被覆して個別インク室壁部材を設け、溶解可能な樹脂層を除去する方法(特許文献1)などが報告されている。これらの方法においては、溶解可能な樹脂としては、除去の容易性の観点よりポジ型のレジストが用いられている。このポジ型レジストに対してマスクを介して露光を行い、露光部と未露光部に現像液に対する溶解速度の差を生じさせ、これを現像して所望のパターン形状の樹脂層に成形する。樹脂層上にインク流路、即ち、個別インク室の壁部材を積層し個別インク室を成形した後、樹脂層を溶解除去して個別インク室の内部空間が形成される。   For manufacturing such an ink jet head, a semiconductor film forming technique by photolithography is used. For example, a method of removing a dissolvable resin layer by providing a dissolvable resin layer in a portion serving as an internal space of an individual ink chamber, covering the dissolvable resin layer, providing an individual ink chamber wall member (Patent Document) 1) etc. have been reported. In these methods, a positive resist is used as the soluble resin from the viewpoint of easy removal. The positive resist is exposed through a mask to cause a difference in dissolution rate with respect to the developer between the exposed part and the unexposed part, which is developed and formed into a resin layer having a desired pattern shape. After the ink flow path, that is, the wall member of the individual ink chamber is laminated on the resin layer to form the individual ink chamber, the resin layer is dissolved and removed to form the internal space of the individual ink chamber.

ところで、これらの方法においては、個別インク室部材の成形には、いわゆるソルベントコート法が用いられている。ソルベントコート法とは被覆する樹脂を溶媒中に溶解して塗布する方法であり、その代表的なものとしてスピンコート法を挙げることができる。このスピンコート法は特に膜厚を均一に制御しやすいという利点を有する。エネルギー発生素子の上方にインク吐出口を有するサイドシュータータイプのインクジェットヘッドにおいては、個別インク室壁部材にインクの吐出口が形成される。このため、エネルギー発生素子と吐出口間の距離を決定する個別インク室壁部材の膜厚が、吐出特性に影響を及ぼす直接の要因となる。このため、サイドシュータータイプのインクジェットヘッドの製造方法における個別インク室壁部材の成形はスピンコート法により行うことが多い。   By the way, in these methods, a so-called solvent coating method is used for forming individual ink chamber members. The solvent coating method is a method in which a resin to be coated is dissolved and applied in a solvent, and a typical example is a spin coating method. This spin coating method has an advantage that it is easy to control the film thickness uniformly. In a side shooter type inkjet head having an ink discharge port above the energy generating element, an ink discharge port is formed in the individual ink chamber wall member. For this reason, the film thickness of the individual ink chamber wall member that determines the distance between the energy generating element and the ejection outlet is a direct factor that affects ejection characteristics. For this reason, the individual ink chamber wall member in the side shooter type inkjet head manufacturing method is often formed by spin coating.

上述したように、個別インク室壁部材をソルベントコート法により形成する場合には、個別インク室の内部空間となる部分に溶液に溶解可能な樹脂層としてポジ型のレジストが設けられているため、使用する溶媒を注意深く選択することが必要となる。ソルベントコート法に用いられる溶媒によっては、溶解力が強く、個別インク室の内部空間となる部分に形成された樹脂層と、この樹脂層上に壁部材を形成するために塗布した塗膜とが、界面領域において相溶してしまうことがある。塗膜を硬化する際、特に電離放射線を使用するとき、樹脂層と塗膜とが相溶した状態であると、数100nm程度のスカムが発生する場合がある。近年、記録装置において高画質化、高精細化の要請を満たすため吐出インクの液滴の更なる小液滴化が求められており、このようなスカムが個別インク室壁部材につながった状態で個別インク室の内部に残留することは、インク吐出特性の低下を招くおそれがある。   As described above, when the individual ink chamber wall member is formed by the solvent coating method, a positive resist is provided as a resin layer that can be dissolved in the solution in a portion that becomes the internal space of the individual ink chamber. Careful selection of the solvent used is necessary. Depending on the solvent used in the solvent coating method, the dissolving power is strong, and a resin layer formed in a portion that becomes an internal space of the individual ink chamber and a coating film applied to form a wall member on the resin layer In some cases, the interfacial region is miscible. When the coating film is cured, particularly when ionizing radiation is used, if the resin layer and the coating film are in a compatible state, a scum of about several hundred nm may be generated. In recent years, there has been a demand for smaller droplets of ejected ink droplets in order to meet the demands for higher image quality and higher definition in recording apparatuses, and such scum is connected to individual ink chamber wall members. Remaining inside the individual ink chamber may cause a decrease in ink ejection characteristics.

このような問題を解決する方法として、個別インク室壁部材に塩基性物質を含む、あるいは塩基性物質をコーティングすることで、スカム発生を抑制する方法(特許文献2)が報告されている。スカムの発生は、個別インク室壁部材と樹脂層の界面領域において相溶状態となっている相溶物に個別インク室壁部材を硬化するための電離放射線を照射したとき、個別インク室壁部材材料に含有される光重合開始剤から発生する酸に起因する。この方法は、塩基性物質を個別インク室壁部材材料に添加し、相溶物中の酸の働きを阻害してスカムの発生を抑えることを利用する方法である。しかしながら、個別インク室壁部材材料に予め塩基性物質を添加した場合、添加する塩基性物質によっては、個別インク室壁部材のパターニング時に、所望の形状のパターニングがされず残さが発生することがある。一般的に溶剤耐性が高く、ポジ型レジストとしても利用できるアクリル系樹脂のような樹脂を個別インク室壁部材材料に用いる場合、その保存時に予め塩基性物質を添加すると、個別インク室壁部材材料と塩基性物質が反応することもある。このような塩基性物質との反応物を含有する個別インク室壁部材材料を用いて、歩留りを高く高精度の個別インク室を形成することは困難である。
特開平6―286149号公報 特開2001−179990号公報
As a method for solving such a problem, a method of suppressing the occurrence of scum by containing a basic substance on the individual ink chamber wall member or coating the basic substance (Patent Document 2) has been reported. When the scum is irradiated with ionizing radiation for curing the individual ink chamber wall member on the compatible material in the interface region between the individual ink chamber wall member and the resin layer, the individual ink chamber wall member This is due to the acid generated from the photopolymerization initiator contained in the material. In this method, a basic substance is added to the individual ink chamber wall member material to inhibit the action of acid in the compatible material and suppress the occurrence of scum. However, when a basic substance is added in advance to the individual ink chamber wall member material, depending on the basic substance to be added, a desired shape may not be patterned when the individual ink chamber wall member is patterned, and a residue may be generated. . In general, when a resin such as an acrylic resin that has high solvent resistance and can be used as a positive resist is used for the individual ink chamber wall member material, if a basic substance is added in advance during storage, the individual ink chamber wall member material May react with basic substances. It is difficult to form an individual ink chamber with a high yield and high accuracy by using such an individual ink chamber wall member material containing a reaction product with a basic substance.
JP-A-6-286149 JP 2001-179990 A

本発明の課題は、個別インク室壁部材の成形にソルベントコート法を用いる場合、使用溶媒の選択範囲の制限を受けず、溶解力の強い溶媒を選択しても個別インク室壁部材に連なるスカムの発生を抑制できるインクジェットヘッドの製造方法を提供することにある。また、本発明の課題は、個別インク室壁部材材料の保存安定性を阻害することがなく、パターニング性に優れ、インクの吐出の安定性に優れたインクジェットヘッドを効率よく製造することができるインクジェットヘッドの製造方法を提供することにある。   The problem of the present invention is that when the solvent coating method is used for forming the individual ink chamber wall member, the selection range of the solvent to be used is not limited, and the scum connected to the individual ink chamber wall member is selected even if a solvent having a strong dissolving power is selected. It is in providing the manufacturing method of the inkjet head which can suppress generation | occurrence | production of this. Another object of the present invention is to provide an ink jet head that can efficiently produce an ink jet head that does not impair the storage stability of the individual ink chamber wall member material, has excellent patterning properties, and excellent ink ejection stability. It is to provide a method for manufacturing a head.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を行った。シリコン基板上に設けられたエネルギー発生素子に対応して設けられる個別インク室の内部空間を形成する部分に、溶液により溶解可能な樹脂層を設けるとき、溶液により溶解可能な樹脂に光塩基発生剤を添加した樹脂を用いる。すると、樹脂層上に個別インク室壁部材材料を溶解度の高い溶媒を用いてソルベントコートし、界面領域に相溶状態が生じた個別インク室壁部材材料を光照射して硬化しても、個別インク室壁部材に連なるスカムの発生を抑制できることの知見を得た。かかる知見に基づき本発明を完成するに至った。   The inventors of the present invention have intensively studied to solve the above problems. When a resin layer that can be dissolved by a solution is provided in a portion that forms an internal space of an individual ink chamber provided corresponding to an energy generating element provided on a silicon substrate, a photobase generator is added to the resin that can be dissolved by the solution. A resin to which is added is used. Then, the individual ink chamber wall member material is solvent-coated on the resin layer using a solvent having high solubility, and the individual ink chamber wall member material having a compatible state in the interface region is cured by irradiation with light. The present inventors have found that the occurrence of scum connected to the ink chamber wall member can be suppressed. Based on this finding, the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、基板表面上に設けられた複数のインク吐出エネルギー発生素子と、基板上に設けられた壁部材および内部に収納するインクをインク吐出エネルギー発生素子の作動により吐出するため壁部材に設けられたインク吐出口とを有する個別インク室と、基板を貫通して設けられ、インク収納部と各個別インク室とを連結するインク供給孔とを備えたインクジェットヘッドの製造方法であって、複数のインク吐出エネルギー発生素子を成形した基板を用意する工程、個別インク室の内部空間を形成する部分に、溶液により溶解可能なポジ型レジストと光塩基発生剤とを含有する樹脂層を成形する工程、該樹脂層および基板上に光酸発生剤を含有する個別インク室壁部材材料をソルベントコート法を用いて成膜する工程、成膜した個別インク室壁部材材料を活性エネルギー線照射することにより、前記個別インク室壁部材材料と前記樹脂層との界面領域において、前記光塩基発生剤から塩基を発生させ、前記光酸発生剤から酸を発生させ、該酸を前記塩基によって中和させ、かつ前記個別インク室壁部材材料を硬化させると共に前記個別インク室壁部材材料にインク吐出口を形成して個別インク室壁部材を成形する工程、樹脂層を溶液により溶解し個別インク室の内部空間を形成する工程を順次行うことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法に関する。 That is, the present invention provides a plurality of ink discharge energy generating elements provided on the substrate surface, a wall member provided on the substrate, and a wall member for discharging ink stored therein by the operation of the ink discharge energy generating elements. An ink jet head manufacturing method comprising: an individual ink chamber having an ink discharge port provided on the substrate; and an ink supply hole provided through the substrate and connecting the ink storage portion and each individual ink chamber. , A step of preparing a substrate on which a plurality of ink discharge energy generating elements are formed, and a resin layer containing a positive resist that can be dissolved by a solution and a photobase generator in a portion that forms an internal space of an individual ink chamber A step of forming a film of an individual ink chamber wall member material containing a photoacid generator on the resin layer and the substrate using a solvent coating method. By irradiation with active energy rays to another ink chamber wall member material at the interface region between the individual ink chamber wall member material and the resin layer to generate a base from said photobase generator, from the photoacid generator An acid is generated, the acid is neutralized by the base, the individual ink chamber wall member material is cured, and an ink discharge port is formed in the individual ink chamber wall member material to form an individual ink chamber wall member. The present invention relates to a method for manufacturing an ink-jet head, comprising sequentially performing a step and a step of dissolving a resin layer with a solution to form an internal space of an individual ink chamber.

本発明のインクジェットヘッドの製造方法においては、個別インク室壁部材の成形にソルベントコート法を用いる場合、使用溶媒の選択範囲の制限を受けず、溶解力の強い溶媒を選択しても個別インク室壁部材に連なるスカムの発生を抑制できる。また、本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、個別インク室壁部材材料の保存安定性を阻害することがなく、パターニング性に優れ、インクの吐出の安定性に優れたインクジェットヘッドを効率よく製造することができる。   In the ink jet head manufacturing method of the present invention, when the solvent coating method is used to form the individual ink chamber wall member, the individual ink chamber is not limited by the selection range of the solvent used and even if a solvent having a strong dissolving power is selected. Generation of scum connected to the wall member can be suppressed. The method for producing an inkjet head of the present invention efficiently produces an inkjet head that has excellent patternability and excellent ink ejection stability without impairing the storage stability of the individual ink chamber wall member material. be able to.

本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、基板表面上に設けられた複数のインク吐出エネルギー発生素子と、基板上に設けられた壁部材および内部に収納するインクをインク吐出エネルギー発生素子の作動により吐出するため壁部材に設けられたインク吐出口とを有する個別インク室と、基板を貫通して設けられ、インク収納部と各個別インク室とを連結するインク供給孔とを備えたインクジェットヘッドの製造方法である。本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、複数のインク吐出エネルギー発生素子を成形した基板を用意する工程(以下、工程1ともいう。)、個別インク室の内部空間を形成する部分に、溶液により溶解可能なポジ型レジストと光塩基発生剤とを含有する樹脂層を成形する工程(以下、工程2ともいう。)、該樹脂層および基板上に光酸発生剤を含有する個別インク室壁部材材料をソルベントコート法を用いて成膜する工程(以下、工程3ともいう。)、工程3において成膜した個別インク室壁部材材料を活性エネルギー線照射することにより、前記個別インク室壁部材材料と前記樹脂層との界面領域において、前記光塩基発生剤から塩基を発生させ、前記光酸発生剤から酸を発生させ、該酸を前記塩基によって中和させ、かつ前記個別インク室壁部材材料を硬化させると共に前記個別インク室壁部材材料にインク吐出口を形成して個別インク室壁部材を成形する工程(以下、工程4ともいう。)、工程2において成形した樹脂層を溶液により溶解し個別インク室の内部空間を形成する工程(以下、工程5ともいう。)を順次行う方法であれば、特に制限されるものではない。 The inkjet head manufacturing method of the present invention discharges a plurality of ink discharge energy generating elements provided on the substrate surface, wall members provided on the substrate, and ink stored therein by the operation of the ink discharge energy generating elements. Manufacturing an ink jet head including an individual ink chamber having an ink discharge port provided in a wall member and an ink supply hole provided through the substrate and connecting the ink storage portion and each individual ink chamber Is the method. The method for producing an ink jet head of the present invention includes a step of preparing a substrate on which a plurality of ink discharge energy generating elements are formed (hereinafter also referred to as step 1), and a solution formed in a portion that forms an internal space of an individual ink chamber. A step of molding a resin layer containing a possible positive resist and a photobase generator (hereinafter also referred to as step 2), an individual ink chamber wall member material containing a photoacid generator on the resin layer and the substrate solvent coating is deposited using a process (hereinafter, also referred to as step 3.), by irradiating the formed individual ink chamber wall member material with the active energy ray in the step 3, the individual ink chamber wall member material A base is generated from the photobase generator, an acid is generated from the photoacid generator, the acid is neutralized by the base, and the individual Shaping the individual ink chamber wall member to form ink discharge ports to the individual ink chamber wall member material with curing the ink chamber wall member material (hereinafter, also referred to as step 4.), The resin layer was formed in step 2 There is no particular limitation as long as it is a method of sequentially performing a step of dissolving an aqueous solution in a solution to form an internal space of an individual ink chamber (hereinafter also referred to as step 5).

本発明のインクジェットヘッドの製造方法により製造されるインクジェットヘッドとしては、図1に示すものを一例として挙げることができる。図1に示すインクジェットヘッドは、基板1の表面上に設けられた複数のインク吐出エネルギー発生素子2と、個別インク室8とを有する。個別インク室8には、基板上に設けられ、内部空間4aを形成する壁部材4、および内部空間に収納するインクをインク吐出エネルギー発生素子の作動により吐出するため壁部材4に設けられるインク吐出口6が備えられる。更に、インクジェットヘッドは、基板を貫通して設けられ、インク収納部(図示せず)と各個別インク室とを連結するインク供給孔7を有する。   As an inkjet head manufactured by the inkjet head manufacturing method of the present invention, the one shown in FIG. 1 can be cited as an example. The ink jet head shown in FIG. 1 has a plurality of ink discharge energy generating elements 2 provided on the surface of a substrate 1 and individual ink chambers 8. The individual ink chamber 8 is provided on the substrate with a wall member 4 that forms the internal space 4a, and an ink discharge provided on the wall member 4 for discharging the ink stored in the internal space by the operation of the ink discharge energy generating element. An outlet 6 is provided. Furthermore, the ink jet head has an ink supply hole 7 provided through the substrate and connecting an ink storage portion (not shown) and each individual ink chamber.

上記基板1は、表面に個別インク室、裏面にインクを収納するインク収納部と個別インク室とを接続するインク供給路などを有し、これらを支持する支持体として機能する。更に、基板は、貫通して設けられるインク供給孔7により表裏に設けられるインク供給路と各個別インク室とを連結する機能を有する。基板の形状、材質は上記機能を奏するものであれば、いずれであってもよい。材質としては、例えば、ガラス、セラミックス、プラスチックあるいは金属等を挙げることができる。基板の貫通孔を異方性エッチングにより穿設する場合は、結晶方位100のシリコン単結晶体であることが好ましい。 基板1上に設けられるインク吐出エネルギー発生素子2は、複数、例えば、所定のピッチで、2列などとして設けられていてもよい。かかるインク吐出エネルギー発生素子としては、インクを加熱し発生する気泡によりインク吐出エネルギーを生起する電気熱変換体素子や、機械的振動を生じてインク吐出エネルギーを生起する圧電素子などを挙げることができる。インク吐出エネルギー発生素子は基板にシリコン酸化膜などからなる絶縁膜を介して設けられていてもよい。また、インク吐出エネルギー発生素子2上には、インクによる腐食を抑制し、電気的絶縁のため、シリコン窒化膜などからなる保護膜が設けられていてもよい。これらのインク吐出エネルギー発生素子は駆動用の電極(図示せず)に接続され、インク吐出エネルギー発生信号を入力すると、インク吐出エネルギーを発生できるようになっている。   The substrate 1 has an ink supply path for connecting an individual ink chamber on the front surface and an ink storage portion for storing ink on the back surface and the individual ink chamber, and functions as a support for supporting these. Further, the substrate has a function of connecting the ink supply paths provided on the front and back sides and the individual ink chambers by the ink supply holes 7 provided therethrough. Any shape and material may be used for the substrate as long as they exhibit the above functions. Examples of the material include glass, ceramics, plastic, and metal. When the through hole of the substrate is formed by anisotropic etching, a silicon single crystal body having a crystal orientation of 100 is preferable. A plurality of ink ejection energy generating elements 2 provided on the substrate 1 may be provided in a plurality of, for example, two rows at a predetermined pitch. Examples of the ink discharge energy generating element include an electrothermal transducer element that generates ink discharge energy by bubbles generated by heating ink, and a piezoelectric element that generates mechanical discharge and generates ink discharge energy. . The ink discharge energy generating element may be provided on the substrate via an insulating film made of a silicon oxide film or the like. In addition, a protective film made of a silicon nitride film or the like may be provided on the ink ejection energy generating element 2 in order to suppress corrosion due to ink and to provide electrical insulation. These ink discharge energy generating elements are connected to driving electrodes (not shown), and can generate ink discharge energy when an ink discharge energy generation signal is input.

上記インク吐出エネルギー発生素子の作動により吐出するインクを収納する個別インク室8は、インクを収納する内部空間4a、個別インク室壁部材4、インク吐出口6を有する。インクを収納する内部空間4aは上記保護膜などを介してインク吐出エネルギー発生素子2が発生する変位や、熱などにより発生する気泡圧などインク吐出エネルギーが伝達されるように設けられることが好ましい。また、インク吐出口6は、インク吐出エネルギー発生素子の作動によるインクの吐出特性を優れたものとするため、インク吐出エネルギー発生素子に対向して設けられることが好ましい。   The individual ink chamber 8 that stores ink discharged by the operation of the ink discharge energy generating element has an internal space 4 a that stores ink, an individual ink chamber wall member 4, and an ink discharge port 6. The internal space 4a for storing ink is preferably provided so that ink discharge energy such as displacement generated by the ink discharge energy generating element 2 and bubble pressure generated by heat or the like is transmitted through the protective film or the like. Further, the ink discharge port 6 is preferably provided to face the ink discharge energy generating element in order to improve the ink discharge characteristics by the operation of the ink discharge energy generating element.

個別インク室壁部材4は上記基板やインク吐出エネルギー発生素子の保護膜上などに、あるいはこれらとの密着層を介して設けられていてもよい。個別インク室の壁部材の材料としては、インク吐出口を精度よく容易に形成することができるフォトリソグラフィーによる形成を可能とするため、感光性樹脂を含有することが好ましい。また、個別インク室壁部材材料は活性エネルギー線照射により硬化が可能なものであり、光酸発生剤として光カチオン重合開始剤を含有することが好ましい。このような個別インク室壁部材材料に含有される感光性樹脂としては、カチオン重合型のエポキシ系樹脂を好ましいものとして挙げることができる。カチオン重合型のエポキシ系樹脂は、個別インク室の壁部材として高い機械的強度、下地との密着性、耐インク性とを備え、同時にインク吐出口の微細なパターンをパターニングするための解像性を満足する。   The individual ink chamber wall member 4 may be provided on the substrate, the protective film of the ink discharge energy generating element, or the like, or through an adhesion layer therewith. As a material of the wall member of the individual ink chamber, it is preferable to contain a photosensitive resin in order to enable formation by photolithography capable of forming the ink discharge port accurately and easily. The individual ink chamber wall member material can be cured by irradiation with active energy rays, and preferably contains a photocationic polymerization initiator as a photoacid generator. As a photosensitive resin contained in such an individual ink chamber wall member material, a cationic polymerization type epoxy resin can be mentioned as a preferable one. The cationic polymerization type epoxy resin has high mechanical strength as a wall member of the individual ink chamber, adhesion to the ground, and ink resistance, and at the same time, resolution for patterning the fine pattern of the ink discharge port Satisfied.

かかるエポキシ系樹脂としては、具体的には、例えば、ビスフェノールAとエピクロヒルドリンとの反応物のうち分子量がおよそ900以上のもの、含ブロモスフェノールAとエピクロルヒドリンとの反応物、フェノールノボラックあるいはo−クレゾールノボラックとエピクロルヒドリンとの反応物、特開昭60−161973号明細書、特開昭63−221121号明細書、特開昭64−9216号明細書、特開平2−140219号明細書に記載のオキシシクロヘキサン骨格を有する多官能エポキシ系樹脂等を挙げることができる。   Specific examples of such an epoxy resin include, for example, a reaction product of bisphenol A and epichlorohydrin having a molecular weight of approximately 900 or more, a reaction product of bromosphenol A and epichlorohydrin, phenol novolac, Reaction product of o-cresol novolak and epichlorohydrin, JP-A-60-161973, JP-A63-221121, JP-A-64-9216, JP-A-2-140219 The polyfunctional epoxy resin etc. which have the oxycyclohexane skeleton of description can be mentioned.

上記エポキシ系樹脂においては、エポキシ当量が2000以下が好ましく、1000以下がより好ましい。エポキシ当量が2000以下であれば、硬化反応の際に架橋密度が高くなり、個別インク室壁部材を基板や保護層との密着性に優れ、耐インク性に優れたものとすることができる。   In the epoxy resin, the epoxy equivalent is preferably 2000 or less, and more preferably 1000 or less. If the epoxy equivalent is 2000 or less, the crosslinking density is increased during the curing reaction, and the individual ink chamber wall member can be excellent in adhesion to the substrate and the protective layer, and excellent in ink resistance.

上記光酸発生剤としては、活性エネルギー線照射により酸を発生するものであり、感光性樹脂を硬化させるための光カチオン重合開始剤を挙げることができる。具体的には、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩[J.POLYMER SCI:Symposium No. 56 383−395(1976)参照]や旭電化工業株式会社より入手可能な、SP−150、SP−170、SP−172等を挙げることができる。   Examples of the photoacid generator are those that generate an acid upon irradiation with active energy rays, and include a photocationic polymerization initiator for curing the photosensitive resin. Specifically, aromatic iodonium salts, aromatic sulfonium salts [J. SPLYMER SCI: See Symposium No. 56 383-395 (1976)] and Asahi Denka Kogyo Co., Ltd., SP-150, SP-170, SP-172 and the like can be mentioned.

また、上記光カチオン重合開始剤は還元剤を併用してもよい。還元剤と共に光カチオン重合開始剤を加熱することにより、感光性樹脂のカチオン重合を促進させ、架橋密度を向上させることができる。併用する還元剤としては、常温では反応せず一定温度以上、好ましくは60℃以上で反応するいわゆるレドックス型開始剤系となるものが好ましい。このような還元剤としては、銅化合物が好ましく、特に反応性とエポキシ樹脂への溶解性から銅トリフラート(トリフルオロメタンスルフォン酸銅(II))が最適である。   Moreover, the said photocationic polymerization initiator may use a reducing agent together. By heating the photocationic polymerization initiator together with the reducing agent, the cationic polymerization of the photosensitive resin can be promoted and the crosslinking density can be improved. The reducing agent used in combination is preferably a so-called redox initiator system that does not react at room temperature and reacts at a certain temperature or higher, preferably 60 ° C. or higher. As such a reducing agent, a copper compound is preferable, and copper triflate (copper (II) trifluoromethanesulfonate) is particularly suitable from the viewpoint of reactivity and solubility in an epoxy resin.

さらに個別インク室壁部材材料中には、必要に応じて添加剤などを適宜添加することができる。かかる添加剤としては、例えば、樹脂の弾性率を下げる可撓性付与剤や、下層との密着力を向上させるシランカップリング剤などを挙げることができる。   Furthermore, additives and the like can be appropriately added to the individual ink chamber wall member material as necessary. Examples of such additives include a flexibility imparting agent that lowers the elastic modulus of the resin, and a silane coupling agent that improves adhesion with the lower layer.

上記個別インク室壁部材4上には、撥インク層5が設けられていてもよい。撥インク層の材質としては撥インク性を有する材質であれば、いずれのものであってもよいが、感光性を有する材質であることが好ましく、下層の個別インク室壁部材が硬化時に発生する光酸発生剤で硬化するものが好ましい。
基板1を貫通して設けられるインク供給孔11は、インク収納部(図示せず)に接続される基板の裏面側に設けられるインク供給路(図示せず)と個別インク室とを連通するものであり、2列に設けられたインク吐出エネルギー発生素子の列の間に開口して設けられていてもよい。インク供給孔11はテーパー部を有していても、また、テーパー部を有さず基板表裏における開口が同一形状を有するものであってもよい。インク供給孔は予め基板に設けられていても、また、基板上面に個別インク室を成形後、基板の裏面からエッチングにより設けられたものであってもよい。
An ink repellent layer 5 may be provided on the individual ink chamber wall member 4. The material of the ink repellent layer may be any material as long as it has ink repellency, but is preferably a material having photosensitivity, and is generated when the lower individual ink chamber wall member is cured. What hardens | cures with a photo-acid generator is preferable.
An ink supply hole 11 provided through the substrate 1 communicates an ink supply path (not shown) provided on the back side of the substrate connected to an ink storage portion (not shown) and an individual ink chamber. And may be provided with an opening between the rows of the ink ejection energy generating elements provided in two rows. The ink supply hole 11 may have a tapered portion, or may not have a tapered portion and the openings on the front and back of the substrate may have the same shape. The ink supply holes may be provided in the substrate in advance, or may be provided by etching from the back surface of the substrate after forming individual ink chambers on the top surface of the substrate.

このようなインクジェットヘッドにおいては、インク吐出口が成形された面が被記録媒体に対向して配置され、個別インク室の内部空間に収納されるインクにインク吐出エネルギー発生素子から発生されるエネルギーが伝達されると、インク吐出口からインクが吐出され、吐出されたインクが被記録媒体上に付着することにより記録が行われる。インクが吐出された個別インク室には、インク収納部から、インク供給路、インク供給孔を通ってインクが供給され、次のインク吐出エネルギー発生素子の作動を待機する。   In such an ink jet head, the surface on which the ink discharge port is formed is arranged to face the recording medium, and the energy generated from the ink discharge energy generating element is applied to the ink stored in the internal space of the individual ink chamber. When transmitted, ink is ejected from the ink ejection port, and recording is performed by the ejected ink adhering to the recording medium. Ink is supplied from the ink storage section to the individual ink chamber from which the ink has been discharged through the ink supply path and the ink supply hole, and the operation of the next ink discharge energy generating element is awaited.

本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、上記インクジェットヘッドを製造する方法であって、複数のインク吐出エネルギー発生素子を成形した基板を用意する工程1、個別インク室の内部空間を形成する部分に、溶液により溶解可能なポジ型レジストと光塩基発生剤とを含有する樹脂層を成形する工程2、該樹脂層および基板上に光酸発生剤を含有する個別インク室壁部材材料をソルベントコート法を用いて成膜する工程3、工程3において成膜した個別インク室壁部材材料を活性エネルギー線照射することにより、前記個別インク室壁部材材料と前記樹脂層との界面領域において、前記光塩基発生剤から塩基を発生させ、前記光酸発生剤から酸を発生させ、該酸を前記塩基によって中和させ、かつ前記個別インク室壁部材材料を硬化させると共に前記個別インク室壁部材材料にインク吐出口を形成して個別インク室壁部材を成形する工程4、工程2において成形した樹脂層を溶液により溶解し個別インク室の内部空間を形成する工程5を順次行う方法である。 An inkjet head manufacturing method according to the present invention is a method for manufacturing the inkjet head described above, wherein a step 1 for preparing a substrate on which a plurality of ink ejection energy generating elements are formed, a portion for forming an internal space of an individual ink chamber, Step 2 of molding a resin layer containing a positive resist that can be dissolved by a solution and a photobase generator, Solvent coating method for individual ink chamber wall member material containing a photoacid generator on the resin layer and the substrate By irradiating the individual ink chamber wall member material formed in Step 3 and Step 3 with active energy rays , the photobase is formed in the interface region between the individual ink chamber wall member material and the resin layer. A base is generated from the generator, an acid is generated from the photoacid generator, the acid is neutralized by the base, and the individual ink chamber wall member material is hardened. Forming an inner space of the individual ink chambers was dissolved by the solution the individual ink chamber wall member material to form an ink discharge port forming the individual ink chamber wall member in Step 4, the resin layer was formed in step 2 causes the 5 is a method of sequentially performing 5.

以下、本発明のインクジェットヘッドの製造方法を、順次工程に従って模式断面図を参照して説明する。
(1)工程1
図2に示すように、複数のインク吐出エネルギー発生素子2を成形した基板1を用意するには、上記の材質、例えば、シリコンなどの基板1上に、上記材質のインク吐出エネルギー発生素子2を成形する。インク吐出エネルギー発生素子2は、例えば、上記材質材料の薄膜を基板上に成膜し、フォトリソグラフィー、ドライエッチングにより所望の形状として成形することができる。フォトリソグラフィーは基板上の薄膜にポジ型またはネガ型レジストを塗布し、作製するインク吐出エネルギー発生素子のパターンのマクスを介して露光し、ネガ型またはポジ型現像液で現像しレジストをパターン形状とする。その後、薄膜上に残留するレジストを耐エッチング層としてドライエッチングにより、レジストが除去された部分の薄膜を除去し、薄膜をパターン形状に成形する。その後、耐エッチング層として使用した薄膜上に残留するレジストを溶媒などで溶解・除去して、薄膜を所望のパターンに成形する技術である。
Hereinafter, the manufacturing method of the inkjet head of this invention is demonstrated with reference to schematic cross section according to a sequential process.
(1) Step 1
As shown in FIG. 2, in order to prepare a substrate 1 on which a plurality of ink discharge energy generating elements 2 are formed, the ink discharge energy generating element 2 of the above material is provided on the above-described material, for example, a substrate 1 such as silicon. Mold. The ink discharge energy generating element 2 can be formed into a desired shape by, for example, forming a thin film of the above material material on a substrate and photolithography and dry etching. In photolithography, a positive or negative resist is applied to a thin film on a substrate, exposed through the mask of the ink discharge energy generating element pattern to be produced, and developed with a negative or positive developer to form the resist in a pattern shape. To do. Thereafter, the resist remaining on the thin film is used as an anti-etching layer, and the thin film in the portion where the resist is removed is removed by dry etching, and the thin film is formed into a pattern shape. Thereafter, the resist remaining on the thin film used as the etching resistant layer is dissolved and removed with a solvent or the like to form the thin film into a desired pattern.

インク吐出エネルギー発生素子2上には、フォトリソグラフィー、ドライエッチングによりシリコン窒化膜などの保護層を設けてもよい。
(2)工程2
図3に示すように、個別インク室の内部空間を形成する部分に、溶液により溶解可能なポジ型レジストと光塩基発生剤とを含有する樹脂層を成形する。樹脂層はその上にソルベントコートされる個別インク室壁部材材料を被覆・硬化させ得るものであって、溶液により溶解可能なポジ型レジストで成形する。樹脂層の成形は、樹脂材料の塗布液を作製しスピンコートなどにより薄膜に成形し、フォトリソグラフィーにより現像処理する方法などによることができるが、ドライエッチングによりパターニングする方法によってもよい。
A protective layer such as a silicon nitride film may be provided on the ink discharge energy generating element 2 by photolithography or dry etching.
(2) Step 2
As shown in FIG. 3, a resin layer containing a positive resist that can be dissolved by a solution and a photobase generator is formed in a portion that forms the internal space of the individual ink chamber. The resin layer is capable of coating and curing an individual ink chamber wall member material that is solvent-coated thereon, and is formed of a positive resist that can be dissolved by a solution. The resin layer can be formed by a method in which a coating solution of a resin material is prepared, formed into a thin film by spin coating or the like, and developed by photolithography, or a patterning method by dry etching.

また、上記光塩基発生剤は溶媒に溶解可能なポジ型レジストの塗布液に添加せず、別途、光塩基発生剤の塗布液を作製し、溶媒に溶解可能なポジ型レジストの塗膜上に光塩基発生剤の塗布液を塗布することにより、樹脂層に含有させることができる。 In addition, the photobase generator is not added to the positive resist coating solution that can be dissolved in a solvent, but a photobase generator coating solution is prepared separately on the positive resist coating film that can be dissolved in a solvent. By applying a coating solution of a photobase generator, it can be contained in the resin layer.

樹脂層の成形に用いる溶液に溶解可能なポジ型レジストとしては、この上にソルベントコートされる個別インク室壁部材材料を被覆・硬化させ得るものであればいずれのものであってもよく、フォトリソグラフィーによるパターニングが可能である。更に、後述するようにこの上に被覆・硬化して成形された個別インク室壁部材の外側から光を照射することにより分解可能な感光性を有し、溶液による溶解容易である。かかる樹脂層を成形するポジ型レジストは、パターニングの際、フォトリソグラフィーにより露光部において光反応によって光塩基発生剤に起因した塩基が発生するが、塩基が発生した部分は現像工程において溶解除去される。このため、樹脂層中には光塩基発生剤が残留し、光照射による反応生成物の塩基性物質は残らない。上記樹脂層を成形するポジ型レジストとしては、具体的に、ポリメチルイソプロピルケトン、ポリビニルケトンに代表されるビニルケトン系樹脂や、アクリル酸とアクリル酸エステルの共重合体などの光照射による分解可能な感光性樹脂などを好適に用いることができ、特に、アクリル酸は光分解可能なポジ型レジストとして好ましい。 The solution capable of dissolving the positive type resist used in the molding of the resin layer may be any one as long as it can be coated and curing the individual ink chamber wall member material which is solvent coated onto the photo patterning by lithography is possible. Further comprising the possible photosensitivity degraded by irradiation with light from the outside of the later-described manner individual ink chamber wall member covering-cured to molded thereon, is easy to dissolve due to solution. In a positive resist for forming such a resin layer, a base caused by the photobase generator is generated by a photoreaction in an exposed portion by photolithography at the time of patterning, but the portion where the base is generated is dissolved and removed in a development process. . For this reason, the photobase generator remains in the resin layer, and the basic substance of the reaction product by light irradiation does not remain. Specifically, the positive resist for forming the resin layer is decomposable by light irradiation such as polymethylisopropyl ketone, vinyl ketone resins typified by polyvinyl ketone, and copolymers of acrylic acid and acrylic acid esters. A photosensitive resin or the like can be preferably used, and acrylic acid is particularly preferable as a positive resist capable of photolysis.

上記樹脂層に含有される光塩基発生剤としては、活性エネルギー線照射により、例えば、アミン化合物、水酸基化合物、イミダゾール化合物、フォスフィン化合物などの塩基を生成するものであればよく、予め塩基性を有しており、光照射により塩基性が増大するものであってもよい。光塩基発生剤は、その上にソルベントコートされた個別インク室壁部材材料の溶媒により樹脂層との相溶が生じた界面領域に活性エネルギー線が照射されて発生する光酸発生剤からのカチオンと結合またはその作用を抑制する塩基を発生するために用いられる。光塩基発生剤から発生する塩基により、相溶が生じた界面領域において、光照射により発生する光酸発生剤からのカチオンによるモノマーのプロトン化を阻害し、また、カチオンと結合してその量を低減させる。このため、相溶が生じた界面領域において、個別インク室壁部材材料の重合が抑制され、スカムの発生を抑制することができる。   The photobase generator contained in the resin layer is not particularly limited as long as it generates a base such as an amine compound, a hydroxyl compound, an imidazole compound, and a phosphine compound by irradiation with active energy rays. The basicity may be increased by light irradiation. The photobase generator is a cation from the photoacid generator that is generated by irradiating active energy rays to the interface region in which the solvent of the individual ink chamber wall member material that is solvent-coated thereon is compatible with the resin layer. Used to generate a base that binds to or inhibits its action. The base generated from the photobase generator inhibits the protonation of the monomer by the cation from the photoacid generator generated by light irradiation in the interface region where the compatibility has occurred, and also binds to the cation to reduce its amount. Reduce. For this reason, polymerization of the individual ink chamber wall member material is suppressed in the interface region where the compatibility has occurred, and the occurrence of scum can be suppressed.

また、理由は不明ではあるが、樹脂層と個別インク室壁部材材料の界面領域において、個別インク室壁部材材料の光酸発生剤からの酸の発生と同時に塩基を発生させることにより、個別インク室壁部材のパターン形状を再現性よく均一に成形することができ、吐出安定性に優れた個別インク室の内部空間を形成することができる。   Although the reason is unknown, by generating a base simultaneously with the generation of acid from the photoacid generator of the individual ink chamber wall member material in the interface region between the resin layer and the individual ink chamber wall member material, the individual ink chamber The pattern shape of the chamber wall member can be uniformly formed with good reproducibility, and the internal space of the individual ink chamber having excellent ejection stability can be formed.

このような光塩基発生剤としては、具体的には、N−(2−ニトロベンジルオキシカルボニル)イミダゾール、N−(3−ニトロベンジルオキシカルボニル)イミダゾール、N−(4−ニトロベンジルオキシカルボニル)イミダゾール、ジエチルジチオカルバマート誘導体などを好適に挙げることができる。これらの化合物の製造方法は、TPS-OH、NBC-101、ANC-101(以上みどり化学株式会社製)や、H.Tachi, M. Tunooka, J. Photopolymer Science and Technology, 12(2), 313(1999)や T. Nishikubo, A. Kameyama, Y. Toya, Polymer J. 29(5), 450(1997) 等に記載されている。   Specific examples of such a photobase generator include N- (2-nitrobenzyloxycarbonyl) imidazole, N- (3-nitrobenzyloxycarbonyl) imidazole, and N- (4-nitrobenzyloxycarbonyl) imidazole. Preferable examples include diethyldithiocarbamate derivatives and the like. The methods for producing these compounds are TPS-OH, NBC-101, ANC-101 (manufactured by Midori Chemical Co., Ltd.), H. Tachi, M. Tunooka, J. Photopolymer Science and Technology, 12 (2), 313. (1999) and T. Nishikubo, A. Kameyama, Y. Toya, Polymer J. 29 (5), 450 (1997).

光塩基発生剤の樹脂層中の含有量としては、樹脂層においてその上に設けられる個別インク室壁部材材料に含有される光酸発生剤から活性エネルギー線照射により発生される酸を中和できる濃度であることが好ましい。具体的には、個別インク室壁部材材料中の光酸発生剤に対して、0.1〜10倍量、好ましくは、0.2〜4倍量の範囲である。
(3)工程3
工程2において、樹脂層をパターニングして成形した後、図4に示すように、樹脂層3および基板1上に個別インク室壁部材材料をソルベントコート法を用いて成膜する。個別インク室壁部材材料としては、上述のカチオン重合型の感光性樹脂やこれを硬化させる光カチオン重合開始剤や、必要に応じて上記添加剤などを、溶媒に溶解した組成物を挙げることができる。かかる組成物に使用する溶媒としては、硬化時におけるスカムの発生が抑制されるため、樹脂層に対して溶解度が高い溶媒も使用することができる。このような個別インク室壁部材材料の組成物を塗布液として使用して、上記樹脂層上にソルベントコートする。ソルベントコート法とは、被覆する樹脂を溶媒中に溶解して塗布する方法をいう。ソルベントコート法としては、スピンコート法、ロールコート法、スリットコート法、バーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、グラビアコート法、フレキソコート法、スクリーンコート法、フローコート法等を挙げることができる。ソルベントコートにより個別インク室壁部材材料を10〜100μm厚さの塗布膜に形成する。
その後、個別インク室壁部材上に、図5に示すように、上述の撥インク層5を設ける場合は、上記撥インク層材料を溶媒に溶解した塗布液を作製する。作製した塗布液をスピンコート法、ロールコート法、スリットコート法等により個別インク室壁部材材料上に塗布することができる。撥インク層材料としてカチオン重合性組成物を用いる場合は、カチオン重合可能な官能基を有することが好ましいが、その硬化には下層の個別インク室壁部材材料に含有される光酸発生剤を利用することができる。また、撥インク層材料は個別インク室壁部材の未硬化の成膜上に塗布するため、適切な溶媒を選択することが好ましい。
(4)工程4
工程3において成膜した個別インク室壁部材材料を活性エネルギー線照射により硬化すると共にインク吐出口を形成して個別インク室壁部材を成形する。個別インク室壁部材材料をマスクを介して活性エネルギー線を照射し、個別インク室壁部材の硬化を行なうと共に、現像処理してインク吐出口が形成される部分の壁部材を除去し、インク吐出口を形成する。使用する活性エネルギー線としては、可視光線、紫外線、電子線、X線などを挙げることができる。
The content of the photobase generator in the resin layer can neutralize the acid generated by irradiation with active energy rays from the photoacid generator contained in the individual ink chamber wall member material provided on the resin layer. The concentration is preferred. Specifically, the amount is 0.1 to 10 times, preferably 0.2 to 4 times the amount of the photoacid generator in the individual ink chamber wall member material.
(3) Process 3
In step 2, after the resin layer is patterned and molded, an individual ink chamber wall member material is formed on the resin layer 3 and the substrate 1 using a solvent coating method, as shown in FIG. Examples of the material for the individual ink chamber wall member include the above-described cationic polymerization type photosensitive resin, a photocation polymerization initiator for curing the resin, and a composition in which the above-described additives are dissolved in a solvent as necessary. it can. As the solvent used in such a composition, since the generation of scum at the time of curing is suppressed, a solvent having high solubility in the resin layer can also be used. The composition of the individual ink chamber wall member material is used as a coating solution, and solvent coating is performed on the resin layer. The solvent coating method is a method in which a resin to be coated is applied by dissolving in a solvent. Examples of the solvent coating method include spin coating, roll coating, slit coating, bar coating, dip coating, spray coating, gravure coating, flexo coating, screen coating, and flow coating. it can. An individual ink chamber wall member material is formed into a coating film having a thickness of 10 to 100 μm by solvent coating.
Thereafter, when the ink repellent layer 5 is provided on the individual ink chamber wall member as shown in FIG. 5, a coating solution in which the ink repellent layer material is dissolved in a solvent is prepared. The prepared coating solution can be applied onto the individual ink chamber wall member material by spin coating, roll coating, slit coating, or the like. When a cationically polymerizable composition is used as the ink-repellent layer material, it preferably has a functional group capable of cationic polymerization, but the photoacid generator contained in the individual ink chamber wall member material is used for the curing. can do. Further, since the ink repellent layer material is applied onto the uncured film of the individual ink chamber wall member, it is preferable to select an appropriate solvent.
(4) Step 4
The individual ink chamber wall member material formed in step 3 is cured by irradiation with active energy rays and an ink discharge port is formed to form the individual ink chamber wall member. The individual ink chamber wall member material is irradiated with active energy rays through a mask to cure the individual ink chamber wall member and remove the wall member at the portion where the ink discharge port is formed by developing to remove ink discharge. Form an exit. Examples of active energy rays used include visible light, ultraviolet rays, electron beams, and X-rays.

かかる活性エネルギー線が照射されると、個別インク室壁部材材料と樹脂層との界面領域の相溶部分において、光酸発生剤から発生するカチオンが、光塩基発生剤から発生する塩基との中和反応により失活する。そのため、相溶物の酸による硬化反応が抑制され、スカムの発生を抑制することができる。   When such active energy rays are irradiated, cations generated from the photoacid generator are mixed with bases generated from the photobase generator in the compatible portion of the interface region between the individual ink chamber wall member material and the resin layer. It is deactivated by the sum reaction. Therefore, the curing reaction by the acid of the compatible material is suppressed, and the generation of scum can be suppressed.

次いで行う現像処理において、溶剤を用いて現像することにより、図6に示すように、インク吐出口6を形成することができる。
(5)工程5
工程2において成形した樹脂層を溶液により溶解し個別インク室の内部空間を形成する。樹脂層が光照射により分解可能なポジ型レジストを含むことから、溶液による溶解前に、個別インク室壁部材の外部から光を照射してポジ型レジストを分解し、溶液による樹脂層の溶解をより容易にすることができる。
樹脂層の溶解処理後、必要に応じて、例えば、150〜250℃に加熱して、個別インク室壁部材や撥インク層の架橋密度を上げ、これらの密着性の向上を図ることができる。
(6)工程6
インク供給孔7の形成は、上記工程のいずれの工程間において行ってもよいが、上記樹脂層の溶液による溶解前に行うことが、樹脂層の溶解を容易にできることから、好ましい。また、工程1においてインク供給孔が穿設された基板を用いることもできる。インク供給孔7の穿設は、エキシマレーザーを用いる方法、ドリルあるいはサンドブラストによる方法、ウェットエッチングによる方法等を適宜使用することができる。ウェットエッチングによる場合は、全体を保護層で被覆した後、基板の裏面から結晶方位により溶解性が異なることを利用した異方性エッチングを行ってもよい。
In the subsequent development processing, the ink discharge port 6 can be formed as shown in FIG. 6 by developing with a solvent.
(5) Process 5
The resin layer molded in step 2 is dissolved with a solution to form an internal space of the individual ink chamber. Since the resin layer comprises a degradable positive resist by light irradiation, prior to lysis with a solution, it is irradiated with light from the outside of the individual ink chamber wall member decomposing a positive resist, a dissolution of the resin layer by the solution It can be made easier.
After the resin layer is dissolved, if necessary, for example, it can be heated to 150 to 250 ° C. to increase the crosslink density of the individual ink chamber wall member and the ink repellent layer, thereby improving their adhesion.
(6) Step 6
The ink supply hole 7 may be formed between any of the above steps, but it is preferable to perform the ink supply hole 7 before the resin layer is dissolved with the solution because the resin layer can be easily dissolved. Further, it is possible to use a substrate in which ink supply holes are formed in step 1. For forming the ink supply hole 7, a method using an excimer laser, a method using a drill or sandblast, a method using wet etching, or the like can be used as appropriate. In the case of wet etching, after the whole is covered with a protective layer, anisotropic etching may be performed using the fact that the solubility varies depending on the crystal orientation from the back surface of the substrate.

更に、基板の裏面にインク収納部に接続されるインク供給路を形成し、インク供給孔とインク収納部とを連結する。一方、インク吐出エネルギー発生素子を駆動するための電気的接合を行って、インクジェットヘッドを完成することができる。   Further, an ink supply path connected to the ink storage portion is formed on the back surface of the substrate, and the ink supply hole and the ink storage portion are connected. On the other hand, an electrical connection for driving the ink discharge energy generating element can be performed to complete the ink jet head.

このようなインクジェットヘッドにおいて、インク吐出口が成形された面が被記録媒体に対向して配置され、個別インク室の内部空間に収納されるインクにインク吐出エネルギー発生素子から発生されるエネルギーが伝達されると、インク吐出口からインクが吐出され、被記録媒体上に付着して記録を行う。インクが吐出された個別インク室には、インク収納部から、インク供給路、インク供給孔を通ってインクが供給され、次のインク吐出エネルギー発生素子の作動を待機する。   In such an ink-jet head, the surface on which the ink discharge port is formed is arranged to face the recording medium, and the energy generated from the ink discharge energy generating element is transmitted to the ink stored in the internal space of the individual ink chamber. As a result, ink is ejected from the ink ejection port and adheres to the recording medium for recording. Ink is supplied from the ink storage section to the individual ink chamber from which the ink has been discharged through the ink supply path and the ink supply hole, and the operation of the next ink discharge energy generating element is awaited.

[実施例1]
本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法の実施例を以下に説明する。
表面の個別インク室の内部空間に接する部分にSiNとTaの保護膜と、HfB2の発熱抵抗体が設けられたシリコン基板を準備した(工程1)。
[Example 1]
Examples of the method for producing the ink jet recording head of the present invention will be described below.
A silicon substrate provided with a protective film made of SiN and Ta and a heating resistor of HfB 2 in a portion in contact with the internal space of the individual ink chamber on the surface was prepared (step 1).

メタクリル酸とメタクリル酸メチルの共重合体(メタクリル酸メチル:メタクリル酸=90:10、Mw=80000、Mn=2.5)に、光塩基発生剤(NBC−101:みどり化学社製)を、メタクリル酸−メタクリル酸メチルの共重合体樹脂に対して1.0質量%添加し、溶媒シクロヘキサノンを用いて塗布液を調製した。これをシリコン基板上にスピンコートして、露光現像を行い、厚さ10μmの樹脂層を成形した(工程2)。   To a copolymer of methacrylic acid and methyl methacrylate (methyl methacrylate: methacrylic acid = 90: 10, Mw = 80000, Mn = 2.5), a photobase generator (NBC-101: manufactured by Midori Chemical Co., Ltd.) 1.0 mass% was added with respect to the copolymer resin of methacrylic acid-methyl methacrylate, and the coating liquid was prepared using the solvent cyclohexanone. This was spin-coated on a silicon substrate, exposed and developed, and a resin layer having a thickness of 10 μm was formed (step 2).

次に、以下の組成の個別インク室壁部材材料を、樹脂層上に20μmの厚さにスピンコートした後、100℃で2分間、ホットプレートにより加熱した(工程3)。
EHPE(ダイセル化学工業製) 100質量%
1、4HFAB(セントラル硝子製) 20質量%
SP−170(旭電化工業製) 2質量%
A−187(日本ユニカー製) 5質量%
メチルイソブチルケトン 100質量%
ジグライム 100質量%
その後、塗布液を調製し、1μmの厚さにスピンコートし、撥インク層を成形した。
Next, an individual ink chamber wall member material having the following composition was spin-coated on the resin layer to a thickness of 20 μm, and then heated on a hot plate at 100 ° C. for 2 minutes (step 3).
EHPE (Daicel Chemical Industries) 100% by mass
1, 4HFAB (Central Glass) 20% by mass
SP-170 (Asahi Denka Kogyo) 2% by mass
A-187 (Nihon Unicar) 5% by mass
Methyl isobutyl ketone 100% by mass
Diglime 100% by mass
Thereafter, a coating solution was prepared and spin-coated to a thickness of 1 μm to form an ink repellent layer.

次いで、インク吐出口に形成されたマスクを介して、露光現像を行い、直径10μmのインク吐出口を有する個別インク室壁部材を成形した(工程4)。   Next, exposure and development were performed through a mask formed at the ink discharge port, and an individual ink chamber wall member having an ink discharge port having a diameter of 10 μm was formed (step 4).

次に、シリコン基板裏面にマスクをし、撥インク層塗布液を塗布して保護膜とした後、異方性エッチングを行った(工程6)。   Next, after masking the back surface of the silicon substrate and applying an ink repellent layer coating solution to form a protective film, anisotropic etching was performed (step 6).

次いで、撥インク層上の保護膜をキシレンにより溶解除去した後、200〜280nmの波長光を用いて、撥インク層、個別インク室壁部材上から80000mJ/cm2の露光量で全面に露光し、樹脂層の可溶化を行った。(工程5)。 Next, the protective film on the ink repellent layer was dissolved and removed with xylene, and then exposed to the entire surface with an exposure amount of 80000 mJ / cm 2 from the ink repellent layer and the individual ink chamber wall member using light having a wavelength of 200 to 280 nm. The resin layer was solubilized. (Step 5).

得られたインクジェットヘッドについて、金属顕微鏡、走査型電子顕微鏡にて個別インク室の形状を観察した。この実施例に用いられるインク流路パターンは全て無色透明であるため、個別インク室の形状は金属顕微鏡を通して観察することができた。その結果、個別インク室は総て所期の形状を有していた。また、個別インク室の断面を走査型電子顕微鏡にて観察したところ、スカムは認められなかった。   About the obtained inkjet head, the shape of the separate ink chamber was observed with the metal microscope and the scanning electron microscope. Since all ink flow path patterns used in this example are colorless and transparent, the shape of the individual ink chambers could be observed through a metal microscope. As a result, all the individual ink chambers had the desired shape. Further, when the cross section of the individual ink chamber was observed with a scanning electron microscope, no scum was observed.

このインクジェットヘッドを記録装置に装着し、純水/グリセリン/ダイレクトブラック154(水溶性黒色染料)=65/30/5からなるインクを用いて印字を行ったところ、吐出特性が良好な安定印字が得られた。   When this ink jet head is mounted on a recording apparatus and printing is performed using an ink composed of pure water / glycerin / direct black 154 (water-soluble black dye) = 65/30/5, stable printing with good ejection characteristics can be obtained. Obtained.

また、この実施例で用いた樹脂層材料においては、3ヶ月保存後も変質がなく、3ヶ月後に使用してもパターニング性の劣化は見られず、保存安定性に優れることが分かった。
[実施例2]
メタクリル酸とメタクリル酸メチルの共重合体(メタクリル酸メチル:メタクリル酸=85:15、Mw=100000、Mn=2.0)に、光塩基発生剤(TPS−OH:みどり化学社製)をメタクリル酸−メタクリル酸メチルの共重合体樹脂に対して2.0質量%添加した樹脂用いて塗布液を調製し、樹脂層を成形した他は、実施例1と同様にしてインクジェットヘッドを作製し、個別インク室、スカムの観察、印字特性、樹脂層材料の保存性について検査を行った。
In addition, it was found that the resin layer material used in this example was not deteriorated even after storage for 3 months, and no deterioration of patterning property was observed even when used after 3 months, and the storage stability was excellent.
[Example 2]
To a copolymer of methacrylic acid and methyl methacrylate (methyl methacrylate: methacrylic acid = 85: 15, Mw = 100000, Mn = 2.0), a photobase generator (TPS-OH: manufactured by Midori Chemical Co., Ltd.) An ink jet head was prepared in the same manner as in Example 1 except that a coating solution was prepared using a resin added by 2.0% by mass to the acid-methyl methacrylate copolymer resin, and the resin layer was molded. Individual ink chambers, scum observation, printing characteristics, and storage stability of the resin layer material were inspected.

個別インク室は総て所期の形状を有し、スカムは認められなかった。また、印字特性も優れ、樹脂層材料の保存性も優れていた。   The individual ink chambers all had the desired shape and no scum was observed. Further, the printing characteristics were excellent, and the preservability of the resin layer material was also excellent.

本発明のインクジェットヘッドの一例を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing an example of an ink jet head of the present invention. 本発明のインクジェットヘッドの製造方法の一例の工程1を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the process 1 of an example of the manufacturing method of the inkjet head of this invention. 本発明のインクジェットヘッドの製造方法の一例の工程2を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the process 2 of an example of the manufacturing method of the inkjet head of this invention. 本発明のインクジェットヘッドの製造方法の一例の工程3を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the process 3 of an example of the manufacturing method of the inkjet head of this invention. 本発明のインクジェットヘッドの製造方法の一例の工程3を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the process 3 of an example of the manufacturing method of the inkjet head of this invention. 本発明のインクジェットヘッドの製造方法の一例の工程4を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the process 4 of an example of the manufacturing method of the inkjet head of this invention. 本発明のインクジェットヘッドの製造方法の一例の工程を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the process of an example of the manufacturing method of the inkjet head of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:シリコン基板
2:インク吐出エネルギー発生素子
3:樹脂層
4:個別インク室壁部材
4a:内部空間
5:撥インク層
6:インク吐出口
7:インク供給孔
8:個別インク室
8:樹脂層
9:個別インク室
1: Silicon substrate 2: Ink ejection energy generating element 3: Resin layer 4: Individual ink chamber wall member 4a: Internal space 5: Ink repellent layer 6: Ink ejection port 7: Ink supply hole 8: Individual ink chamber 8: Resin layer 9: Individual ink chamber

Claims (6)

基板表面上に設けられた複数のインク吐出エネルギー発生素子と、基板上に設けられた壁部材および内部に収納するインクをインク吐出エネルギー発生素子の作動により吐出するため壁部材に設けられたインク吐出口とを有する個別インク室と、基板を貫通して設けられ、インク収納部と各個別インク室とを連結するインク供給孔とを備えたインクジェットヘッドの製造方法であって、
複数のインク吐出エネルギー発生素子を成形した基板を用意する工程、
個別インク室の内部空間を形成する部分に、溶液により溶解可能なポジ型レジストと光塩基発生剤とを含有する樹脂層を成形する工程、
該樹脂層および基板上に光酸発生剤を含有する個別インク室壁部材材料をソルベントコート法を用いて成膜する工程、
成膜した個別インク室壁部材材料を活性エネルギー線照射することにより、前記個別インク室壁部材材料と前記樹脂層との界面領域において、前記光塩基発生剤から塩基を発生させ、前記光酸発生剤から酸を発生させ、該酸を前記塩基によって中和させ、かつ前記個別インク室壁部材材料を硬化させると共に前記個別インク室壁部材材料にインク吐出口を形成して個別インク室壁部材を成形する工程、
樹脂層を溶液により溶解し個別インク室の内部空間を形成する工程を順次行うことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
A plurality of ink discharge energy generating elements provided on the surface of the substrate, a wall member provided on the substrate, and an ink discharge provided on the wall member for discharging ink stored therein by operation of the ink discharge energy generating elements. An ink jet head manufacturing method comprising: an individual ink chamber having an outlet; and an ink supply hole provided through the substrate and connecting the ink storage portion and each individual ink chamber,
Preparing a substrate on which a plurality of ink discharge energy generating elements are formed;
Forming a resin layer containing a positive resist that can be dissolved by a solution and a photobase generator in a portion that forms the internal space of the individual ink chamber;
A step of forming an individual ink chamber wall member material containing a photoacid generator on the resin layer and the substrate using a solvent coating method;
By irradiating the formed individual ink chamber wall member material with active energy rays , a base is generated from the photobase generator in the interface region between the individual ink chamber wall member material and the resin layer, and the photoacid is generated. An ink is generated from the generator, the acid is neutralized by the base, and the individual ink chamber wall member material is cured, and an ink discharge port is formed in the individual ink chamber wall member material, thereby forming an individual ink chamber wall member. Molding process,
A method for manufacturing an ink jet head, comprising sequentially performing a step of forming an internal space of an individual ink chamber by dissolving a resin layer with a solution.
樹脂層に含まれる溶液により溶解可能な前記ポジ型レジストが、ビニルケトン系樹脂および/またはアクリル系樹脂を含有することを特徴とする請求項1記載のインクジェットヘッドの製造方法。2. The method of manufacturing an ink jet head according to claim 1, wherein the positive resist that can be dissolved by the solution contained in the resin layer contains a vinyl ketone resin and / or an acrylic resin. アクリル系樹脂が、メタクリル酸単位を含有することを特徴とする請求項2記載のインクジェットヘッドの製造方法。The method for producing an ink jet head according to claim 2, wherein the acrylic resin contains a methacrylic acid unit. 個別インク室壁部材材料が感光性樹脂を含み、個別インク室壁部材に含まれる光酸発生剤が光カチオン重合開始剤を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載のインクジェットヘッドの製造方法。The inkjet head according to claim 1, wherein the individual ink chamber wall member material contains a photosensitive resin, and the photoacid generator contained in the individual ink chamber wall member contains a photocationic polymerization initiator. Manufacturing method. 個別インク室壁部材材料が、エポキシ系樹脂を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか記載のインクジェットヘッドの製造方法。The method of manufacturing an ink jet head according to claim 1, wherein the individual ink chamber wall member material includes an epoxy resin. 請求項1〜5のいずれか記載のインクジェットヘッドの製造方法により製造されたインクジェットヘッド。An ink jet head manufactured by the method for manufacturing an ink jet head according to claim 1.
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