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JP2006110910A - Ink jet recording head and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP2006110910A
JP2006110910A JP2004302087A JP2004302087A JP2006110910A JP 2006110910 A JP2006110910 A JP 2006110910A JP 2004302087 A JP2004302087 A JP 2004302087A JP 2004302087 A JP2004302087 A JP 2004302087A JP 2006110910 A JP2006110910 A JP 2006110910A
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JP
Japan
Prior art keywords
ink
discharge port
flow path
recording head
jet recording
Prior art date
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Pending
Application number
JP2004302087A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadaki Inamoto
忠喜 稲本
Masanori Osumi
正紀 大角
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2004302087A priority Critical patent/JP2006110910A/en
Publication of JP2006110910A publication Critical patent/JP2006110910A/en
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

【課題】 基板の所定位置に設けたインク流路の少なくとも一部となる領域を占める溶解除去可能な固体層を、流路壁の少なくとも一部と吐出口を設けるための吐出口形成材料からなる層で被覆した状態で固体層を溶解してインク流路の少なくとも一部を形成する工程を有する方法によりインクジェット記録ヘッドを製造する際に、吐出口のインク流路への開口部におけるスカムの発生を抑制すること。
【解決手段】 吐出口形成材料として、紫外線吸収剤を含む紫外線硬化型の樹脂組成物を用いる。
【選択図】 図7
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid layer which can be dissolved and removed, which occupies an area which becomes at least a part of an ink flow path provided at a predetermined position of a substrate, made of a discharge port forming material for providing at least a part of a flow path wall and a discharge port. Generation of scum at the opening of the ejection port to the ink flow path when manufacturing an ink jet recording head by a method having a step of forming at least a part of the ink flow path by dissolving the solid layer in a state of being covered with the layer To suppress.
An ultraviolet curable resin composition containing an ultraviolet absorber is used as a discharge port forming material.
[Selection] Figure 7

Description

本発明は、インクジェット記録方式に用いるインク小滴を発生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。   The present invention relates to an ink jet recording head for generating ink droplets used in an ink jet recording system and a method for manufacturing the same.

インクジェット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(オリフィス)、液流路(インク流路)及びこの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。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の一つの方法として、吐出口から吐出されるインク小滴のそれぞれを吐出口より常に同じ体積、吐出速度で吐出させる方法がある。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、電気熱変換素子とオリフィスとの距離(以下、「OH距離」と称する。)は、正確に、また再現性良く設定できることが必要である。   An ink jet recording head applied to an ink jet recording method generally includes a plurality of fine ink discharge ports (orifices), a liquid flow path (ink flow path), and a plurality of liquid discharge energy generating portions provided in a part of the liquid flow path. Yes. As one method for obtaining a high-quality image with such an ink jet recording head, there is a method in which each of the ink droplets ejected from the ejection port is always ejected from the ejection port at the same volume and ejection speed. As an ink jet recording head for realizing such a method, the distance between the electrothermal transducer and the orifice (hereinafter referred to as “OH distance”) must be set accurately and with good reproducibility. .

OH距離を精度良く設定可能なインクジェット記録ヘッドの製造方法としては、本願出願人による特開平6−286149号公報に記載の方法がある。この方法は、図1ないし図6に示すように、インク吐出圧発生素子とオリフィス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に、インク吐出圧力発生素子が形成された基板上に、溶解可能な樹脂材料にてインク流路パターンを形成する工程と、常温にて固体状のエポキシ樹脂を含む被覆樹脂を溶媒に溶解して、これを溶解可能な樹脂層上にソルベントコートすることによって、溶解可能な樹脂層上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の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。   As a method for manufacturing an ink jet recording head capable of setting the OH distance with high accuracy, there is a method described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-286149 by the applicant of the present application. In this method, as shown in FIGS. 1 to 6, the distance between the ink discharge pressure generating element and the orifice can be set with a very high accuracy, short and reproducible, and in order to enable high-quality recording, the ink discharge pressure The process of forming the ink flow path pattern with a resin material that can be dissolved on the substrate on which the generating element is formed, and the coating resin containing a solid epoxy resin at room temperature can be dissolved in a solvent, which can be dissolved Forming a coating resin layer to be an ink flow path wall on the dissolvable resin layer by solvent coating on the resin layer, and forming an ink discharge port in the coating resin layer above the ink discharge pressure generating element And a step of eluting a soluble resin layer.

紫外線を被覆樹脂層に照射し、パターン形成を行うことにより、インク流路壁の所定部に吐出口を形成する際に、吐出口部分が紫外線照射されない領域であるにもかかわらず、溶解可能な流路パターン層と流路壁となる紫外線硬化型の被覆樹脂層の境界部分境に、わずかなスカム(現像残渣)が発生することが確認されている。このスカムは、被覆樹脂層の硬化させるべき部分に紫外線を照射した時に、インク流路パターン層と被覆樹脂層の界面で光の反射が生じ、吐出口形成のために未露光部分として設定した領域内の一部に光が回り込み、この部分がわずかに硬化したためと考えられている。このインク流路と吐出口の接続部における吐出口のインク流路への開口部に形成される吐出口内方向に張り出したひさし状のスカムは、極微小のため、インクジェット記録ヘッドに要求される特性によっては問題ないものである。しかし、近年のプリンタにおいては、益々高画質化、高精細化の傾向にあり、インク吐出量は少なくなる為、吐出口寸法は益々微細化していくので、これらのスカムの大きさが従来と同じ大きさであっても、相対的に吐出特性とりわけインク液滴方向に与える影響が大きくなる場合が生じてきた。そこで、この問題を解決する方法として、本願出願人による特開2001−179990号公報により、インク流路となる部分を占有する固体層に塩基性物質を添加する製造方法が開示されている。この方法によれば、固体層と吐出口形成材料から出来た相溶層に固体層に含まれている塩基性物質が混ざりこみ、酸発生触媒による硬化反応が阻害されるので吐出口形成材料を除去する際に相溶層が除去され、スカムの発生が無くなる。しかし、吐出口形成材料の硬化反応を阻害させる物質を扱うので生産現場では塩基性物質の使用時における管理を注意して行なわないと硬化が進みにくい場合などが生じるので、工程管理を確実に行なう必要が生じる場合がある。更に、硬化反応の進み方が変われば、異なる硬化反応速度を有する吐出口形成材料から得られたヘッド間で吐出特性に大きな影響を与える吐出口の寸法精度にバラツキが生じる場合がある。また、吐出口形成材料の硬化物からなる流路壁の部分に十分な硬化状態が得られない場合は、ヘッドの長期使用時において基板から流路壁が剥離し、インク吐出性能の劣化を招く場合もある。   By irradiating the coating resin layer with ultraviolet rays and performing pattern formation, it is possible to dissolve the discharge port portion even though it is a region that is not irradiated with ultraviolet rays when forming the discharge port at a predetermined portion of the ink flow path wall. It has been confirmed that a slight scum (development residue) is generated at the boundary portion boundary between the flow path pattern layer and the ultraviolet curable coating resin layer that becomes the flow path wall. This scum is an area that is set as an unexposed part for forming an ejection port when light is reflected at the interface between the ink flow path pattern layer and the coating resin layer when the portion to be cured of the coating resin layer is irradiated with ultraviolet rays. This is thought to be because light spilled into a part of the inside and this part was slightly cured. The eaves-like scum projecting in the direction of the inside of the ejection port formed at the opening to the ink channel of the ejection port at the connection between the ink channel and the ejection port is extremely small, and is a characteristic required for an ink jet recording head There is no problem depending on. However, in recent printers, there is a tendency for higher image quality and higher definition, and since the ink discharge amount is reduced, the discharge port size is further miniaturized, so the size of these scums is the same as before. Even when the size is large, there has been a case where the influence on the ejection characteristics, particularly the ink droplet direction, becomes relatively large. Therefore, as a method for solving this problem, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-179990 filed by the applicant of the present application discloses a manufacturing method in which a basic substance is added to a solid layer that occupies a portion that becomes an ink flow path. According to this method, the basic substance contained in the solid layer is mixed into the compatible layer made of the solid layer and the discharge port forming material, and the curing reaction by the acid generation catalyst is inhibited. During the removal, the compatible layer is removed, and the generation of scum is eliminated. However, since substances that inhibit the curing reaction of the discharge port forming material are handled, there are cases where curing is difficult to proceed unless care is taken when using basic substances at the production site, so process management is performed reliably. There may be a need. Furthermore, if the progress of the curing reaction changes, there may be variations in the dimensional accuracy of the ejection ports that greatly affect the ejection characteristics between the heads obtained from the ejection port forming materials having different curing reaction rates. In addition, if a sufficiently hardened state cannot be obtained at the portion of the flow path wall made of a cured product of the discharge port forming material, the flow path wall is peeled off from the substrate during long-term use of the head, leading to deterioration of ink discharge performance. In some cases.

また、本願出願人による特開2001−179979号公報では、吐出口形成材料中に、紫外線を吸収または散乱させる成分を含有させることで、ノズル材料をパターン露光する際、照射エネルギーの入射方向に対して、液吐出口断面積が徐々に大となるような潜像を形成し、インク吐出エネルギー発生部に向かって断面積が大きい吐出口を形成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が記載されている。この製造方法では、吐出口形成材料と固体層の界面反射した紫外線は、吐出口形成材料中で減衰するのでスカムの発生が無くなるもしくは非常に小さいものとなる。この公報に記載の発明の目的は、インク滴の吐出周波数を上げる為に、インク吐出口断面積が徐々に大となるテーパー形状にする事にある。そのため、この公報の実施例では光を散乱させる成分として無機の顔料粒子を吐出口形成材料に添加しており、吐出口形成材料からなる層は均質層ではなく不均一系の層であり、無機顔料の添加量も10〜35%と多い。しかし、この公報に記載の構造においては、吐出口断面が徐々に大となるテーパー形状となっている為、形状の管理が難しく安定して生産することが難しくなる場合があり、また、微小インクの吐出用としてノズル密度を高くする場合に、吐出口がスソ広がりの形状を有することによって更にノズル密度を上げるには限界がある。
特開平6−286149号公報 特開2001−179990号公報 特開2001−179979号公報
Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-179799 by the applicant of the present application, when the nozzle material is subjected to pattern exposure by including a component that absorbs or scatters ultraviolet rays in the discharge port forming material, A method of manufacturing an ink jet recording head, comprising: forming a latent image having a gradually increasing cross-sectional area of the liquid discharge port; and forming a discharge port having a large cross-sectional area toward the ink discharge energy generation unit. Are listed. In this manufacturing method, the ultraviolet rays reflected at the interface between the discharge port forming material and the solid layer are attenuated in the discharge port forming material, so that the generation of scum is eliminated or very small. An object of the invention described in this publication is to provide a tapered shape in which the cross-sectional area of the ink ejection port gradually increases in order to increase the ejection frequency of the ink droplets. Therefore, in the embodiment of this publication, inorganic pigment particles are added to the discharge port forming material as a component that scatters light, and the layer made of the discharge port forming material is not a homogeneous layer but a non-uniform layer, and is inorganic. The amount of pigment added is as large as 10 to 35%. However, in the structure described in this publication, since the cross section of the discharge port becomes a tapered shape, it is difficult to manage the shape and it may be difficult to produce stably. When the nozzle density is increased for the purpose of discharging the nozzle, there is a limit to further increasing the nozzle density because the discharge port has a swelled shape.
JP-A-6-286149 JP 2001-179990 A JP 2001-179799 A

本発明は、以上のような従来技術の問題に鑑みてなされたもので、基板上の所定部分に、インク流路の少なくとも一部となる領域を形成する固体層とこれを覆う吐出口形成材料の層を設け、吐出口形成材料の層の所定部に吐出口を設け、更に、固体層を溶解除去してインク流路の少なくとも一部を形成する方法における先に記載したスカム発生に係る問題を解決することのできるインクジェット記録ヘッドの製造方法及びそれにより得られたインクジェット記録ヘッドを提供することを目的としている。また、インクジェット記録ヘッドを寸法精度が良く、安定して生産できる製造方法を提供することも本発明の目的の一つである。更に、取扱い性の良い吐出口形成材料を使用したインクジェット記録ヘッドの製造方法及びそれにより得られたインクジェット記録ヘッドを提供することも本発明の目的の一つである。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and in a predetermined portion on a substrate, a solid layer that forms at least a part of an ink flow path and a discharge port forming material that covers the solid layer Of the above-described scum generation in a method of forming at least a part of an ink flow path by providing a discharge layer at a predetermined portion of the layer of the discharge port forming material and further dissolving and removing the solid layer It is an object of the present invention to provide an ink jet recording head manufacturing method that can solve the above-mentioned problems and an ink jet recording head obtained thereby. Another object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of stably producing an inkjet recording head with high dimensional accuracy. Furthermore, it is also an object of the present invention to provide a method for manufacturing an ink jet recording head using a discharge port forming material having good handleability and an ink jet recording head obtained thereby.

本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、吐出口からインクを吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、該エネルギー発生素子に対応して設けられ前記吐出口に連通するインク流路となる部分の少なくとも一部を形成する固体層と、が設けられた基板上に、紫外線の照射により硬化する吐出口形成材料の被覆層を前記固体層を覆う様に設ける工程と、前記被覆層にパターン状に紫外線を照射し、未照射部分を除去することにより前記吐出口を形成する工程と、前記固体層を除去することにより前記インク流路の少なくとも一部を形成する工程と、を有し、前記吐出口形成材料が、硬化反応に関与しない紫外線吸収剤を含む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である。   An ink jet recording head manufacturing method according to the present invention includes an energy generating element that generates energy used to eject ink from an ejection port, and an ink flow that is provided corresponding to the energy generating element and communicates with the ejection port. A step of providing a coating layer of a discharge port forming material that is cured by irradiation of ultraviolet rays so as to cover the solid layer on a substrate provided with a solid layer that forms at least a part of a portion that becomes a path; and the coating Irradiating the layer with ultraviolet rays in a pattern and removing the non-irradiated portion to form the ejection port; and removing the solid layer to form at least a part of the ink flow path. A method for manufacturing an ink jet recording head, wherein the discharge port forming material includes an ultraviolet absorber that does not participate in a curing reaction.

本発明のインクジェット記録ヘッドは、吐出口からインクを吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子が設けられた基板上に、前記エネルギー発生素子に対応して前記吐出口に連通するインク流路が設けられているインクジェット記録ヘッドにおいて、前記インク流路の壁の少なくとも前記吐出口を含む部分が、硬化反応に関与しない紫外線吸収剤を含む紫外線硬化型の吐出口形成材料の硬化物からなることを特徴とするインクジェット記録ヘッドである。   The ink jet recording head according to the present invention includes an ink that communicates with the ejection port corresponding to the energy generation element on a substrate provided with an energy generation element that generates energy used to eject the ink from the ejection port. In the ink jet recording head provided with the flow path, at least a portion of the wall of the ink flow path including the discharge port is made of a cured product of an ultraviolet curable discharge port forming material containing an ultraviolet absorber that does not participate in the curing reaction. An ink jet recording head is provided.

本発明によれば、紫外線吸収剤を吐出口形成材料に含有させたことで、吐出口形状を吐出口の高密度化に適応した形状とした場合でも、インク流路への開口部におけるスカムの発生を無くし、もしくは問題とならない程度に小さいくすることができ、その結果、吐出口の高密度化に対応できるインクジェット記録ヘッドを精度良く製造可能な方法を提供することができる。   According to the present invention, by including the ultraviolet absorbent in the discharge port forming material, even when the discharge port shape is adapted to increase the density of the discharge port, the scum of the opening to the ink flow path is reduced. As a result, it is possible to provide a method capable of accurately manufacturing an ink jet recording head that can cope with a high density of discharge ports.

以下、図面を参照しつつ本発明に係る実施態様例を詳細に説明する。本実施例では、図1〜図7に示す手順に従って、インクジェット記録ヘッドを作成した。なお、図1〜図6には、前記従来例特開平6−286149号公報に示された基本的な製法の一部をも重複的に含めて説明している。   Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In this example, an ink jet recording head was prepared according to the procedure shown in FIGS. FIGS. 1 to 6 also illustrate a part of the basic manufacturing method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-286149.

前記従来例においては、例えば図1にその模式的斜視図を示すような、ガラス、セラミックス、プラスチックあるいは金属等からなる基板1が用いられる。このような基板1は、インク流路構成部材の一部として機能し、また、後述のインク流路及びインク吐出口(オリフィス)を形成する吐出口(ノズル)形成材料層の支持体として機能し得るものであれば、その形状、材質等に特に限定されることなく使用できる。基板1上には、電気熱変換素子あるいは圧電素子等のインク吐出のためのエネルギー発生素子2が所望の個数配置される。このような、エネルギー発生素子2によって、インクとしてのインク小滴を吐出させるためのエネルギーがインクに与えられ、記録が行われる。因に、例えば、エネルギー発生素子2として電気熱変換素子が用いられる時には、この素子が近傍のインクを加熱することにより、インクに状態変化を生じせしめ吐出エネルギーを発生する。また、例えば、圧電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。なお、これらの素子2には、これら素子を動作させるための不図示の制御信号入力用電極が接続されている。また、一般的には、これらエネルギー発生素子2の耐用性の向上を目的として、保護層等の各種機能層が設けられるが、もちろんこのような機能層を設けることは一向に差し支えない。   In the conventional example, a substrate 1 made of glass, ceramics, plastic, metal, or the like as shown in a schematic perspective view of FIG. 1 is used. Such a substrate 1 functions as a part of an ink flow path constituent member, and also functions as a support for a discharge port (nozzle) forming material layer that forms an ink flow path and an ink discharge opening (orifice) described later. As long as it is obtained, it can be used without any particular limitation on its shape, material and the like. On the substrate 1, a desired number of energy generating elements 2 for discharging ink such as electrothermal conversion elements or piezoelectric elements are arranged. By such an energy generating element 2, energy for ejecting ink droplets as ink is given to the ink, and recording is performed. For example, when an electrothermal conversion element is used as the energy generating element 2, the element heats nearby ink, thereby causing a change in state of the ink and generating ejection energy. For example, when a piezoelectric element is used, ejection energy is generated by mechanical vibration of the element. These elements 2 are connected to control signal input electrodes (not shown) for operating these elements. In general, various functional layers such as a protective layer are provided for the purpose of improving the durability of the energy generating elements 2, but it is of course possible to provide such a functional layer.

図1において、インク供給のための開口部3を、基板1上に予め設けておき、基板1の後方よりインクを供給する形態を例示した。この開口部3の形成においては、基板1に穴を形成できる手段であれば、いずれの方法も使用できる。例えば、ドリル等の機械的手段にて形成しても構わないし、レーザ等の光エネルギーを使用しても差支えない。また、基板1にレジストパターン等を形成して化学的にエッチングしても差支えない。もちろん、インク供給口3を基板1に形成せず、樹脂パターンに形成し、基板1に対してインク吐出口8と同じ面に設けてもよい。   In FIG. 1, an example in which an opening 3 for supplying ink is provided in advance on the substrate 1 and ink is supplied from the back of the substrate 1 is illustrated. Any method can be used for forming the opening 3 as long as it is a means capable of forming a hole in the substrate 1. For example, it may be formed by mechanical means such as a drill, or light energy such as a laser may be used. Further, a resist pattern or the like may be formed on the substrate 1 and chemically etched. Of course, the ink supply port 3 may not be formed in the substrate 1 but may be formed in a resin pattern and provided on the same surface as the ink discharge port 8 with respect to the substrate 1.

なお、後述するようにインク供給口3は、後述のインク流路パターン(固体層)及び吐出口形成材料層(被覆樹脂層)などを基板上の所定位置に形成してから、固体層の除去工程の前に基板の裏面からエッチングなどの方法により形成してもよい。   As will be described later, the ink supply port 3 removes the solid layer after forming an ink flow path pattern (solid layer) and a discharge port forming material layer (coating resin layer), which will be described later, at predetermined positions on the substrate. Prior to the step, it may be formed from the back surface of the substrate by a method such as etching.

次いで、図2(図1のA−A′断面図)に示すように、エネルギー発生素子2を含む基板1上に、溶解可能な樹脂にてインク流路パターン4(固体層)を形成する。最も一般的な手段としては、感光性材料にて形成する手段が挙げられるが、スクリーン印刷法等の手段にても形成は可能である。感光性材料を使用する場合においては、インク流路パターンが溶解可能であるため、ポジ型レジストか、あるいは溶解性変化型のネガ型レジストの使用が可能である。   Next, as shown in FIG. 2 (AA ′ cross-sectional view in FIG. 1), an ink flow path pattern 4 (solid layer) is formed on the substrate 1 including the energy generating element 2 with a soluble resin. As the most general means, there is a means of forming with a photosensitive material, but it can also be formed by means of a screen printing method or the like. In the case of using a photosensitive material, the ink flow path pattern can be dissolved, so that it is possible to use a positive resist or a solubility-changing negative resist.

このインク流路パターンである固体層の形成の方法として、基板1上にインク供給口3を設けた基板1を使用する場合には、この感光性材料を適当な溶剤に溶解し、PET(ポリエチレンテレクタラート)等のフィルム上に塗布、乾燥してドライフィルムを作成し、ラミネートによって形成することが好ましい。上述のドライフィルムとしては、ポリメチルイソプロピルトン、ポリビニルケトン等のビニルケトン系光崩壊性高分子化合物を好適に用いることができる。というのは、これら化合物は、光照射前は高分子化合物としての特性(被膜性)を維持しており、インク供給口3上にも容易にラミネート可能であるためである。また、インク供給口3に、後工程で除去可能な充填物を配置し通常のスピンコート法、ロールコート法等で被膜を形成しても差支えない。このように、溶解可能な固体層で形成したインク流路パターン4上に、図3に示すように、さらに吐出口形成材料である被覆樹脂層5を通常のスピンコート法、ロールコート法等で形成する。   As a method of forming the solid layer as the ink flow path pattern, when using the substrate 1 provided with the ink supply port 3 on the substrate 1, this photosensitive material is dissolved in an appropriate solvent and PET (polyethylene) is used. It is preferable that a dry film is formed by applying and drying on a film such as terectrate, and then forming by lamination. As the above-mentioned dry film, vinyl ketone photodegradable polymer compounds such as polymethyl isopropyltone and polyvinyl ketone can be suitably used. This is because these compounds maintain characteristics (film properties) as a polymer compound before light irradiation and can be easily laminated on the ink supply port 3. In addition, a filling material that can be removed in a subsequent process is disposed in the ink supply port 3 and a film may be formed by a normal spin coating method, roll coating method, or the like. In this way, on the ink flow path pattern 4 formed of a dissolvable solid layer, as shown in FIG. 3, a coating resin layer 5 which is a discharge port forming material is further applied by a normal spin coating method, roll coating method or the like. Form.

ここで、この樹脂層5を形成する工程において、溶解可能な樹脂パターンを変形させない等の特性が必要となる。すなわち、被覆樹脂層5を溶剤に溶解し、これをスピンコート、ロールコート等で溶解可能な樹脂パターン4上に形成する場合、溶解可能な樹脂パターン4を溶解しないように溶剤を選択する必要がある。   Here, in the process of forming the resin layer 5, characteristics such as not deforming the soluble resin pattern are required. That is, when the coating resin layer 5 is dissolved in a solvent and formed on the resin pattern 4 that can be dissolved by spin coating, roll coating, or the like, it is necessary to select a solvent so as not to dissolve the soluble resin pattern 4. is there.

次に、被覆樹脂層5について説明する。被覆樹脂層5としては、インク吐出口3をフォトリソグラフィーで容易にかつ精度よく形成できることから、感光性のものを用いる。このような感光性被覆樹脂層5には、基板1とともに流路壁の一部を形成するものであることから、構造材料としての高い機械的強度、基板1との密着性、耐インク性と、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が要求される。本発明では、紫外線吸収剤を含む紫外線硬化型の樹脂組成物がこの吐出口形成材料として好適に用いられる。この樹脂組成物の樹脂成分としては、カチオン重合性のエポキシ樹脂が好ましく、樹脂組成物としては、紫外線の照射によりカチオン重合を生じさせる光カチオン重合開始剤と、この重合開始剤の作用で重合を開始し得るエポキシ樹脂とを含樹脂組成物がより好ましい。エポキシ樹脂のカチオン重合硬化物は、構造材料として優れた強度、密着性、耐インク性を有し、かつエポキシ樹脂が常温にて固体状であれば、優れたパターニング特性を有する。すなわち、エポキシ樹脂のカチオン重合硬化物は、通常の酸無水物もしくはアミンによる硬化物に比較して、高い架橋密度(高Tg)を有するため、構造材として優れた特性を示す。また、常温にて固体状のエポキシ樹脂を用いることで、光照射によりカチオン重合開始材より発生した重合開始種のエポキシ樹脂中への拡散が抑制され、優れたパターニング精度、形状を得ることができる。   Next, the coating resin layer 5 will be described. As the coating resin layer 5, a photosensitive layer is used because the ink discharge port 3 can be easily and accurately formed by photolithography. Since such a photosensitive coating resin layer 5 forms part of the flow path wall together with the substrate 1, it has high mechanical strength as a structural material, adhesion to the substrate 1, and ink resistance. At the same time, a resolution for patterning a fine pattern of the ink discharge ports is required. In the present invention, an ultraviolet curable resin composition containing an ultraviolet absorber is suitably used as the discharge port forming material. The resin component of this resin composition is preferably a cationically polymerizable epoxy resin, and the resin composition is a photocationic polymerization initiator that causes cationic polymerization upon irradiation with ultraviolet rays, and polymerization by the action of this polymerization initiator. A resin-containing composition is more preferable with an epoxy resin that can be started. The cationic polymerization cured product of an epoxy resin has excellent strength, adhesion, and ink resistance as a structural material, and has excellent patterning characteristics if the epoxy resin is solid at room temperature. That is, a cationic polymerization cured product of an epoxy resin has a high crosslink density (high Tg) as compared with a cured product of an ordinary acid anhydride or amine, and thus exhibits excellent characteristics as a structural material. In addition, by using a solid epoxy resin at room temperature, diffusion of the polymerization initiating species generated from the cationic polymerization initiator by light irradiation into the epoxy resin is suppressed, and excellent patterning accuracy and shape can be obtained. .

光カチオン重合開始剤は、吐出口形成材料(樹脂組成物)100重量部中に、例えば、光カチオン重合開始剤を0.1〜15重量部、好ましくは0.3〜10重量部、より好ましくは1〜8重量部の割合で用いることができる。更に、樹脂成分としてエポキシ樹脂を用いる場合は、吐出口形成材料(樹脂組成物)100重量部中に、エポキシ樹脂を50〜99重量部、好ましくは60〜98重量部の範囲で用いることができる。   For example, the cationic photopolymerization initiator is 0.1 to 15 parts by weight, preferably 0.3 to 10 parts by weight, more preferably 100 parts by weight of the discharge port forming material (resin composition). Can be used at a ratio of 1 to 8 parts by weight. Furthermore, when an epoxy resin is used as the resin component, the epoxy resin can be used in an amount of 50 to 99 parts by weight, preferably 60 to 98 parts by weight, in 100 parts by weight of the discharge port forming material (resin composition). .

しかし、紫外線を被覆樹脂層の吐出口領域以外の領域に照射し、パターン形成を行なう際、吐出口部分は照射されない領域であるにもかかわらず、流路パターンとの境に、樹脂硬化物からなるスカム(現像残渣)がわずかに発生する場合があることが確認されている。そこで本発明では、被覆樹脂層とノズル流路パターンの界面で生じた反射光が減衰し、吐出口が形成されるべき領域内で被覆樹脂層が硬化しないように、紫外線吸収剤を含む被覆樹脂層を均質層として形成する。   However, when the pattern is formed by irradiating the area other than the discharge port area of the coating resin layer with ultraviolet rays, the cured resin is used as a boundary with the flow path pattern even though the discharge port portion is not irradiated. It has been confirmed that slight scum (development residue) may be generated. Therefore, in the present invention, the coating resin containing an ultraviolet absorber is used so that the reflected light generated at the interface between the coating resin layer and the nozzle flow path pattern is attenuated and the coating resin layer is not cured in the region where the discharge port is to be formed. The layer is formed as a homogeneous layer.

この紫外線吸収剤は、紫外線を吸収して、被覆樹脂層と流路パターンの界面で生じた反射光(紫外線)を吸収して吐出口形成領域での樹脂組成物の硬化を防ぐために用いられるものであり、光カチオン重合開始剤のように紫外線を吸収してエポキシ樹脂を硬化させる機能はなく、また、パターン状の露光精度に影響する光散乱性を被覆層に生じさせないものである。   This ultraviolet absorber is used to absorb ultraviolet rays and absorb reflected light (ultraviolet rays) generated at the interface between the coating resin layer and the flow path pattern to prevent curing of the resin composition in the discharge port forming region. As in the case of the cationic photopolymerization initiator, it does not have the function of curing the epoxy resin by absorbing ultraviolet rays, and does not cause the coating layer to have light scattering properties that affect the exposure accuracy of the pattern.

添加できる紫外線吸収剤の例としては、塩基性でないものが好ましく、更に、有機物(有機化合物)であることが好ましい。例えば、2,4−ジ−ヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−n−ドデシルオキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−ベンジルオキシベンゾフェノン、2,2’−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、フェニルサリシレート、4−t−ブチルフェニルサリシレート、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,4−ジ−t−ブチルフェニル−3’,5’−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエートなどを挙げることができ、必要に応じて1種を、あるいは2種以上の組み合わせで用いることができる。これ以外のものであっても、本発明の主旨を逸脱しないものであれば使用できる。   As an example of the ultraviolet absorber which can be added, those which are not basic are preferable, and organic substances (organic compounds) are more preferable. For example, 2,4-di-hydroxybenzophenone, 2-hydroxy-4-methoxybenzophenone, 2-hydroxy-4-n-octoxybenzophenone, 2-hydroxy-4-n-dodecyloxybenzophenone, 2-hydroxy-4- Benzyloxybenzophenone, 2,2′-hydroxy-4-methoxybenzophenone, phenyl salicylate, 4-t-butylphenyl salicylate, 2-hydroxy-4-methoxybenzophenone, 2,4-di-t-butylphenyl-3 ′, 5'-di-t-butyl-4-hydroxybenzoate can be used, and one kind can be used or a combination of two or more kinds as necessary. Other than this can be used as long as it does not depart from the gist of the present invention.

紫外線吸収剤の添加量は、硬化させる必要のある流路壁となる部分における紫外線照射による硬化物の形成を阻害せず、かつ、被覆樹脂層と流路パターンの界面で生じた反射光(紫外線)を吸収してスカムの発生を防止できる量とされ、必要であれば、紫外線照射条件を考慮して、設定することができる。この添加量は樹脂組成物の固形分全体を基準として、例えば、0.01重量%〜10重量%が好ましく、0.03重量%〜5重量%がより好ましい。これらの範囲から添加量を選択することで、硬化物の基板との良好な密着性や流路壁としての良好な耐インク性を確保しつつ、スカム発生防止効果を効率良く向上させることができる。   The amount of UV absorber added does not hinder the formation of a cured product by UV irradiation at the portion of the flow path wall that needs to be cured, and the reflected light (UV light generated at the interface between the coating resin layer and the flow path pattern). ) To prevent the occurrence of scum, and if necessary, it can be set in consideration of ultraviolet irradiation conditions. This addition amount is, for example, preferably 0.01% by weight to 10% by weight, more preferably 0.03% by weight to 5% by weight, based on the total solid content of the resin composition. By selecting the addition amount from these ranges, it is possible to efficiently improve the scum generation preventing effect while ensuring good adhesion with the substrate of the cured product and good ink resistance as the flow path wall. .

なお、上記の範囲の上限を超えた添加量とした場合、ヘッドの構造によっては、以下のような事項に対する考慮が必要となる。
(1)スカム発生の問題はなくなるが、基板に到達する紫外線が減衰しすぎて基板表面での硬化不良が生じ、吐出口形成材料層の現像処理を行った時に、基板から剥れる事がある。(2)紫外線吸収剤が硬化反応に寄与しない成分なので吐出口形成材料がその本来の性能から逸脱し、特に耐インク性が低下しインクの長期浸漬に基板面から剥れる場合がある。(3)吐出口断面形状にテーパーが付き寸法精度の管理が困難であったり、吐出口のインク流入口が大きくなりすぎる為、高密度に配列されたインクジェット記録ヘッドでは設計に制約を受ける場合がある。
When the addition amount exceeds the upper limit of the above range, the following matters must be considered depending on the structure of the head.
(1) Although the problem of scum generation is eliminated, ultraviolet rays reaching the substrate are attenuated too much, resulting in poor curing on the substrate surface, and may be peeled off from the substrate when the discharge port forming material layer is developed. . (2) Since the ultraviolet absorber is a component that does not contribute to the curing reaction, the discharge port forming material may deviate from its original performance, and in particular, the ink resistance may be reduced and the ink may be peeled off from the substrate surface due to long-term ink immersion. (3) Since the cross-sectional shape of the discharge port is tapered and it is difficult to manage the dimensional accuracy, or the ink inlet of the discharge port becomes too large, the inkjet recording head arranged at high density may be limited in design. is there.

ノズル形成部材に用いる樹脂組成物を主体として構成し得る固体状のエポキシ樹脂としては、ビスフェノールAとエピクロヒ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とエピクロヒドリンとの反応物、フェノールノボラックあるいは、クレゾールノボラックとエピクロヒドリンとの反応物、例えば特開昭60−161973号公報、特開昭63−221121号公報、特開昭64−9216号公報、特開平2−140219号公報等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樹脂等が挙げられる。   The solid epoxy resin that can be mainly composed of the resin composition used for the nozzle forming member includes a reaction product of bisphenol A and epichlorohydrin having a molecular weight of about 900 or more, and the reaction of bromosphenol A and epichlorohydrin. Products, phenol novolacs, or reaction products of cresol novolac and epichlorohydrin, for example, JP-A-60-161973, JP-A-63-221121, JP-A-64-9216, JP-A-2-140219 And polyfunctional epoxy resins having an oxycyclohexane skeleton described in the above.

また、上述のエポキシ化合物においては、好ましくはエポキシ当量が2000以下、さらに好ましくはエポキシ当量が1000以下の化合物が好適に用いられる。これは、エポキシ当量が2000を越えると、硬化反応の際に架橋密度が低下し、硬化物のTgもしくは熱変形温度が低下したり、密着性、耐インク性に問題が生じる場合があるからである。   In the above-described epoxy compound, a compound having an epoxy equivalent of 2000 or less, more preferably 1000 or less, is preferably used. This is because if the epoxy equivalent exceeds 2000, the crosslinking density decreases during the curing reaction, the Tg of the cured product or the heat distortion temperature may decrease, and problems may occur in adhesion and ink resistance. is there.

上記エポキシ樹脂を硬化させるための光カチオン重合開始剤としては、光酸発生剤が好ましく、例えば、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上市されている商品各SP−150、SP−170、SP−172等が挙げられる。   As the photocationic polymerization initiator for curing the epoxy resin, a photoacid generator is preferable, and examples thereof include aromatic iodonium salts and aromatic sulfonium salts [J. POLYMER SCI: Symposium, No. 56, 383-395 (1976)] and commercial products SP-150, SP-170, SP-172 and the like marketed by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd. are listed.

また、上述の光カチオン重合開始剤は、還元剤を併用し加熱することによって、カチオン重合を促進(単独の光カチオン重合に比較して架橋密度が向上する)させることができる。ただし、光カチオン重合開始剤と還元剤を併用する場合、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の開始剤系になるように、還元剤を選択する必要がある。   Moreover, the above-mentioned photocationic polymerization initiator can accelerate | stimulate cationic polymerization (a crosslinking density improves compared with single photocationic polymerization) by using a reducing agent together and heating. However, when a photocationic polymerization initiator and a reducing agent are used in combination, the reducing agent is selected so that it becomes a so-called redox type initiator system that does not react at room temperature and reacts at a certain temperature or higher (preferably 60 ° C. or higher). There is a need.

このような還元剤としては、銅化合物、特に反応性とエポキシ樹脂への溶解性を考慮して銅トリフラート(トリフルオロメタンスルフォン酸銅(II))が最適である。また、アスコルビン酸等の還元剤も有用である。   As such a reducing agent, copper triflate (copper trifluoromethanesulfonate (II)) is most suitable in consideration of the copper compound, particularly reactivity and solubility in the epoxy resin. A reducing agent such as ascorbic acid is also useful.

また、ノズル数の増加(高速印刷性)、非中性インクの使用(着色剤の耐水性の改良)等、より高い架橋密度(高Tg)が必要な場合は、上述の還元剤を、後述のように前記被覆樹脂層の現像工程後に溶液の形で用いて被覆樹脂層を浸積及び加熱する後工程によって、架橋密度を上げることができる。   In addition, when a higher crosslinking density (high Tg) is required, such as an increase in the number of nozzles (high-speed printability) or use of non-neutral ink (improvement of water resistance of the colorant), the above-mentioned reducing agent is described later As described above, the crosslinking density can be increased by a post-process in which the coating resin layer is dipped and heated using the solution after the development process of the coating resin layer.

さらに、上記組成物に対し、必要に応じて、エポキシ樹脂の弾性率を下げる目的で可撓性付与剤を添加したり、あるいは基板1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ができる。   Furthermore, a silane coupling agent is added to the above composition as necessary to add a flexibility-imparting agent for the purpose of lowering the elastic modulus of the epoxy resin, or to obtain further adhesion to the substrate 1. Can be added.

なお、本発明において吐出口形成材料として用いられる樹脂組成物を用いて得られる被覆樹脂層は、均質層として形成される。この均質層はこれを構成する樹脂組成物の組成が層全体で、所望とする光透過性が得られる程度に均質となっているものである。例えば、粒子径の大きな無機顔料を層に分散させた際には、光散乱が生じて所望とする光透過性を得ることができなくなる。   In addition, the coating resin layer obtained using the resin composition used as the discharge port forming material in the present invention is formed as a homogeneous layer. The homogeneous layer is such that the composition of the resin composition constituting the homogeneous layer is uniform to the extent that the desired light transmittance can be obtained over the entire layer. For example, when an inorganic pigment having a large particle size is dispersed in a layer, light scattering occurs and the desired light transmittance cannot be obtained.

次いで、上記化合物から成る感光性被覆樹脂層5に対して、図4の「インク吐出口のパターン露光図」に示すように、マスク6を介してパターン露光を行う。感光性被覆樹脂層5は、ネガ型であり、インク吐出口を形成する部分をマスクで遮蔽する(もちろん、電気的な接続を行う部分も遮蔽する。図示せず)。パターン露光は、使用する光カチオン重合開始剤の感光領域に合わせて紫外線、Deep−UV光、電子線、X線等から適宜選択することができる。ここで、これまでの工程は、すべて従来のフォトリソグラフィー技術を用いて位置合わせが可能であり、オリフィスプレートを別途作成し基板と張り合せる方法に比べて、格段に精度を向上することができる。こうしてパターン露光された感光性被覆樹脂層5は、必要に応じて反応を促進するために、加熱処理を行ってもよい。ここで、前述の如く、感光性被覆樹脂層5は、常温で固体状のエポキシ樹脂で構成されているため、パターン露光で生ずカチオン重合開始種の拡散は制約を受け、優れたパターニング精度、形状を実現できる。   Next, the photosensitive coating resin layer 5 made of the above compound is subjected to pattern exposure through a mask 6 as shown in “pattern exposure diagram of ink discharge port” in FIG. The photosensitive coating resin layer 5 is a negative type and shields a portion where an ink discharge port is formed with a mask (of course, also shields a portion where electrical connection is made, not shown). The pattern exposure can be appropriately selected from ultraviolet rays, deep-UV light, electron beams, X-rays and the like according to the photosensitive region of the photocationic polymerization initiator to be used. Here, all of the steps so far can be aligned using conventional photolithography technology, and the accuracy can be significantly improved as compared with a method in which an orifice plate is separately prepared and bonded to a substrate. The photosensitive coating resin layer 5 that has been subjected to pattern exposure in this manner may be subjected to heat treatment in order to accelerate the reaction as necessary. Here, as described above, since the photosensitive coating resin layer 5 is composed of an epoxy resin that is solid at room temperature, diffusion of the cationic polymerization initiating species does not occur in pattern exposure, and has excellent patterning accuracy. The shape can be realized.

次いで、パターン露光された感光性被覆樹脂層5は、適当な溶剤を用いて現像され、図5に示すように、インク吐出口8を形成する。ここで、未露光の感光性被覆樹脂層の現像時に同時にインク流路を形成する溶解可能な樹脂パターン4を現像することも可能である。ただし、一般的に、基板1上には複数の同一または異なる形態の記録ヘッドが配置され、切断工程を経てインクジェット記録ヘッドとして使用されるため、切断時のごみ対策として、図5に示すように、感光性被覆樹脂層5のみを選択的に現像することにより、インク流路を形成する樹脂パターン4を残し(液室内に樹脂パターン4が残存するため切断時に発生するごみが入り込まない)、切断工程後に樹脂パターン4を現像することも可能である(図6流路パターン溶出後の図)。また、この際、感光性被覆樹脂層5を現像する時に発生するスカム(現像残渣)は、溶解可能な流路パターン4と共に溶出されるためほとんどノズル内には残渣が残らない。   Next, the pattern-exposed photosensitive coating resin layer 5 is developed using an appropriate solvent to form an ink discharge port 8 as shown in FIG. Here, it is also possible to develop the dissolvable resin pattern 4 that forms the ink flow path simultaneously with the development of the unexposed photosensitive coating resin layer. However, in general, a plurality of recording heads having the same or different forms are arranged on the substrate 1 and used as an ink jet recording head through a cutting process. Therefore, as a countermeasure against dust at the time of cutting, as shown in FIG. By selectively developing only the photosensitive coating resin layer 5, the resin pattern 4 forming the ink flow path is left (the resin pattern 4 remains in the liquid chamber, so that dust generated during cutting does not enter) and is cut. It is also possible to develop the resin pattern 4 after the process (FIG. 6 diagram after elution of the flow path pattern). At this time, since the scum (development residue) generated when developing the photosensitive coating resin layer 5 is eluted together with the dissolvable flow path pattern 4, almost no residue remains in the nozzle.

なお、先に述べたように、基板1に設けてある開口部3は、このような開口部のない基板を用いて流路パターン4の溶出前にエッチングなどの方法を用いて形成可能である。このエッチングにウエットエッチングを用いる場合には、例えば特開2004−262241号公報などに記載される異方性エッチングを用いた工程を利用することができる。例えば、ポリエーテルアミド膜などの耐エッチング膜を所定のパターンで基板裏面に形成し、吐出口形成材料層の表面について環化ゴムなどの保護材料の層で保護しておき、基板がシリコンウエハの場合はフッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合液をエッチング液として異方性エッチングを行うことで開口部3を作製することができる。   As described above, the opening 3 provided in the substrate 1 can be formed by using a substrate without such an opening and using a method such as etching before the flow path pattern 4 is eluted. . When wet etching is used for this etching, for example, a process using anisotropic etching described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-262241 can be used. For example, an etching resistant film such as a polyether amide film is formed on the back surface of the substrate in a predetermined pattern, and the surface of the discharge port forming material layer is protected with a layer of a protective material such as cyclized rubber. In this case, the opening 3 can be produced by performing anisotropic etching using a mixed solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride as an etchant.

このようにして形成したインク流路及びインク吐出口を形成した基板1に対して、インク供給のための部材7及びエネルギー発生素子2を駆動するための電気的接合(図示せず)を行って、インクジェット記録ヘッドが形成される(図7インク供給部を配置した基板図)。図7の構成において、インクが収納されているインクタンク(不図示)よりインク通路(不図示)を通って、インクがインク供給口3に供給される。インクは基板1上の電気熱変換素子2上のインク流路を満たし、インク吐出口8でインクの表面張力によりメニスカスが形成される。インクがインク吐出口8より吐出する時は、不図示の電力供給線より電力が供給され電気熱変換素子2が発熱し、インク中の揮発成分が発泡して発生する圧力によりインクが吐出する。   Electrical connection (not shown) for driving the ink supply member 7 and the energy generating element 2 is performed on the substrate 1 formed with the ink flow path and the ink discharge port thus formed. An ink jet recording head is formed (FIG. 7 is a substrate diagram in which an ink supply unit is arranged). In the configuration of FIG. 7, ink is supplied to the ink supply port 3 through an ink passage (not shown) from an ink tank (not shown) in which ink is stored. The ink fills the ink flow path on the electrothermal conversion element 2 on the substrate 1, and a meniscus is formed at the ink discharge port 8 due to the surface tension of the ink. When ink is ejected from the ink ejection port 8, electric power is supplied from a power supply line (not shown), the electrothermal conversion element 2 generates heat, and ink is ejected by pressure generated by foaming of volatile components in the ink.

本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造方法は、記録紙の全幅に亘り、同時に記録ができるフルラインタイプの記録ヘッドとして、さらには記録ヘッドを一体的にあるいは複数個組み合わせたカラー記録ヘッドにも有効である。   The ink jet recording head manufacturing method according to the present invention is effective as a full-line type recording head capable of recording simultaneously over the entire width of the recording paper, and also for a color recording head in which recording heads are integrated or combined. is there.

以上は、本発明を適用し得る基本的態様を主体に説明したが、つぎに本発明実施例について詳述する。
(実施例1)
まず、図1において、インク吐出のためのエネルギー発生素子としての電気熱変換素子2(材質HfB2から成るヒータ)を形成したシリコン基板1上にブラストマスクを設置し、サンドブラスト加工によりインク供給のための貫通口3を形成した。次いで、この基板1上に、溶解可能な樹脂層4として、ポリメチルイソプロぺニルケトン(東京応化工業(株)社製商品名ODUR−1010)をPET上に塗布、乾燥しドライフィルムとしたものをラミネートにより基板1に転写した。なお、ODUR−1010は、低粘度であり厚膜形成できないため濃縮して用いた。次いで、上記のそれぞれを120℃にて20分間プリベークした後、キヤノン(株)製マスクアライナーPLA520(商品名コールドミラーCM290)にて、インク流路4のパターン露光を行った。露光は1.5分間、現像はメチルイソブチルケトン/キシレン=2/1、リンスはキシレンを用いた。この溶解可能な樹脂で形成されたパターン4は、インク供給口3と電気熱変換素子2とのインク流路を確保するためのものである(図2)。なお、現像後のレジストの膜厚は10μmであった。次いで、下記樹脂組成物1をメチルイソブチルケトン/キシレン混合溶媒に50wt%の濃度で溶解し、スピンコートにて感光性被覆樹脂層5を形成した(流路パターン4上における膜厚10μm、図3)。ここでKEMISORB 11は紫外線吸収剤である。
Although the above has mainly described the basic aspects to which the present invention can be applied, the embodiments of the present invention will be described in detail.
Example 1
First, in FIG. 1, a blast mask is placed on a silicon substrate 1 on which an electrothermal conversion element 2 (heater made of material HfB2) as an energy generating element for ink discharge is formed, and ink supply is performed by sandblasting. A through-hole 3 was formed. Next, a polymethylisopropenyl ketone (trade name ODUR-1010 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is applied onto the substrate 1 as a soluble resin layer 4 and dried to form a dry film. It transferred to the substrate 1 by lamination. ODUR-1010 was concentrated and used because it has a low viscosity and cannot form a thick film. Next, each of the above was pre-baked at 120 ° C. for 20 minutes, and then pattern exposure of the ink flow path 4 was performed using a mask aligner PLA520 (trade name Cold Mirror CM290) manufactured by Canon Inc. Exposure was 1.5 minutes, development was methyl isobutyl ketone / xylene = 2/1, and rinsing was xylene. The pattern 4 formed of this dissolvable resin is for securing an ink flow path between the ink supply port 3 and the electrothermal conversion element 2 (FIG. 2). The resist film thickness after development was 10 μm. Next, the following resin composition 1 was dissolved in a methyl isobutyl ketone / xylene mixed solvent at a concentration of 50 wt%, and a photosensitive coating resin layer 5 was formed by spin coating (film thickness on the flow path pattern 4 is 10 μm, FIG. 3). ). Here, KEMISORB 11 is an ultraviolet absorber.

(樹脂組成物1)
エポキシ樹脂:EHPE−3158(ダイセル化学(株)製):100重量部
シランカップリング剤:A−187(日本ユニカー(株)製):5重量部
光酸発生剤:SP−170(旭電化工業(株)製):1.5重量部
紫外線吸収剤:KEMISORB 11(ケミプロ化成(株)製):0.3重量部
次いで、前記マスクアライナーPLA520(CM250)にて、インク吐出口8形成のためのパターン露光を行った(図4)。なお、露光は15秒、アフターベークは60℃、30分間行った。次いで、メチルイソブチルケトンで現像を行い、インク吐出口を形成した。なお、本実施例ではφ10μmの吐出口パターンを形成した。次に、溶解可能な樹脂層4(ポリメチルイソプロぺニルケトン)の除去性を高める為、再び前記PLA520(CM290)にて2分間露光した後、乳酸メチル中に超音波を付与しつつ浸積し、残存しているインク流路パターン4を溶出した(図6)。次いで、インクジェット記録ヘッドを、180℃、1時間加熱し感光性被覆材料層5を完全に硬化させた。最後に、図7に示すように、インク供給口3にインク供給部材7を接着して、本発明実施例のインクジェット記録ヘッドを完成させた。
(Resin composition 1)
Epoxy resin: EHPE-3158 (manufactured by Daicel Chemical Industries): 100 parts by weight Silane coupling agent: A-187 (manufactured by Nihon Unicar): 5 parts by weight Photoacid generator: SP-170 (Asahi Denka Kogyo) (Manufactured by Co., Ltd.): 1.5 parts by weight UV absorber: KEMISORB 11 (manufactured by Chemipro Kasei Co., Ltd.): 0.3 parts by weight Next, for forming the ink discharge port 8 with the mask aligner PLA520 (CM250). The pattern exposure was performed (FIG. 4). The exposure was performed for 15 seconds, and the after baking was performed at 60 ° C. for 30 minutes. Next, development was performed with methyl isobutyl ketone to form ink discharge ports. In this example, a discharge port pattern of φ10 μm was formed. Next, in order to enhance the removability of the dissolvable resin layer 4 (polymethylisopropenyl ketone), after exposing again with the PLA520 (CM290) for 2 minutes, it is immersed while applying ultrasonic waves in methyl lactate. The remaining ink flow path pattern 4 was eluted (FIG. 6). Next, the ink jet recording head was heated at 180 ° C. for 1 hour to completely cure the photosensitive coating material layer 5. Finally, as shown in FIG. 7, the ink supply member 7 was adhered to the ink supply port 3 to complete the ink jet recording head of the embodiment of the present invention.

(実施例2)
被覆樹脂層に以下の樹脂組成物2を用いた以外は実施例1と同様にインクジェット記録ヘッドを作成した。(流路パターン4上における膜厚は10μm、図3)。
ここでKEMISORB 12は紫外線吸収剤である。
(樹脂組成物2)
EHPE−3158(ダイセル化学(株)製):100重量部
A−187(日本ユニカー(株)製):5重量部
SP−170(旭電化工業(株)製):1.5重量部
KEMISORB 12(ケミプロ化成(株)製):0.5重量部
(比較例1)
比較例1として、被覆樹脂層として以下の樹脂組成物を用いた以外実施例1と同様にインクジェット記録ヘッドを作成した。この樹脂組成物には紫外線吸収剤を含まないものを用いた。
(比較例・樹脂組成物)
EHPE−3158(ダイセル化学(株)製):100重量部
A−187(日本ユニカー(株)製):5重量部
SP−170(旭電化工業(株)製):1.5重量部
このようにして作成した実施例1及び2、比較例1のインクジェット記録ヘッドを記録装置に装着し、純水/ジエチレングリコール/イソプロピルアルコール/酢酸リチウム/黒色染料フードブラック2=79.4/15/3/0.1/2.5からなるインクを用いて記録を行なったところ、本実施例ではいずれも安定な印字が可能であり、得られた印字物は高品位なものであった。しかし、前記比較従来例では、印字の乱れが認められた。それぞれのヘッドを分解して観察すると、従来例では、インク吐出口入り口のインク流路の一部に数nm程度のスカムが観察された。本実施例のヘッドではスカムの発生は認められなかった。
(Example 2)
An ink jet recording head was prepared in the same manner as in Example 1 except that the following resin composition 2 was used for the coating resin layer. (The film thickness on the flow path pattern 4 is 10 μm, FIG. 3).
Here, KEMISORB 12 is an ultraviolet absorber.
(Resin composition 2)
EHPE-3158 (manufactured by Daicel Chemical Industries): 100 parts by weight A-187 (manufactured by Nihon Unicar): 5 parts by weight SP-170 (manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.): 1.5 parts by weight KEMISORB 12 (Kemipro Kasei Co., Ltd.): 0.5 part by weight (Comparative Example 1)
As Comparative Example 1, an ink jet recording head was prepared in the same manner as in Example 1 except that the following resin composition was used as the coating resin layer. A resin composition containing no ultraviolet absorber was used for this resin composition.
(Comparative example / resin composition)
EHPE-3158 (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.): 100 parts by weight A-187 (manufactured by Nippon Unicar Co., Ltd.): 5 parts by weight SP-170 (manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.): 1.5 parts by weight The ink jet recording heads of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 prepared as described above were mounted on a recording apparatus, and pure water / diethylene glycol / isopropyl alcohol / lithium acetate / black dye hood black 2 = 79.4 / 15/3/0. When recording was performed using an ink composed of .1 / 2.5, stable printing was possible in all of the examples, and the obtained printed matter was of high quality. However, in the comparative conventional example, disorder of printing was recognized. When each head was disassembled and observed, a scum of about several nanometers was observed in a part of the ink flow path at the entrance of the ink discharge port in the conventional example. No scum was observed in the head of this example.

以上、述べたように、本発明実施例によれば、エネルギー発生素子2と、少なくとも流路となる部分を専有する固体層5と、設けられた基板1上に紫外線硬化型のノズル形成部材5を被覆し、露光現像により吐出口8を形成し、固体層5を除去することによりインク流路を形成する工程を包含するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、吐出口形成材料に紫外線吸収剤を均一に添加することでインク流路の一部に発生するスカムを極小さいレベル、もしくは全く無いレベルまで抑える事が出来る。そのため、微小インク滴を吐出するインクジェト記録ヘッドにおいても吐出の乱れが問題となることが無い。   As described above, according to the embodiment of the present invention, the energy generating element 2, the solid layer 5 that occupies at least the portion that becomes the flow path, and the ultraviolet curable nozzle forming member 5 on the substrate 1 provided. In an ink jet recording head manufacturing method including a step of forming a discharge port 8 by exposure and development, and forming an ink flow path by removing the solid layer 5, a UV absorber is uniformly applied to the discharge port forming material. By adding to the scum, the scum generated in a part of the ink flow path can be suppressed to a very small level or not at all. For this reason, even in an ink jet recording head that ejects minute ink droplets, the disorder of ejection does not become a problem.

インクジェット記録ヘッドの基本的な製造工程を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the basic manufacturing process of an inkjet recording head. インクジェット記録ヘッドの製造工程を説明するための基板の模式的斜視図である。It is a typical perspective view of the board | substrate for demonstrating the manufacturing process of an inkjet recording head. インクジェット記録ヘッドの製造工程を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing process of an inkjet recording head. インクジェット記録ヘッドの製造工程を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing process of an inkjet recording head. インクジェット記録ヘッドの製造工程を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing process of an inkjet recording head. インクジェット記録ヘッドの製造工程を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing process of an inkjet recording head. インクジェット記録ヘッドの製造工程を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing process of an inkjet recording head.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 電気熱変換素子(インク吐出用のエネルギー発生素子)
3 インク供給口
4 インク流路パターン
5 感光性被覆樹脂層
6 ネガ型マスク
7 インク供給部材
8 インク吐出口


1 Substrate 2 Electrothermal conversion element (energy generating element for ink ejection)
3 Ink Supply Port 4 Ink Flow Pattern 5 Photosensitive Coating Resin Layer 6 Negative Mask 7 Ink Supply Member 8 Ink Ejection Port


Claims (9)

吐出口からインクを吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、該エネルギー発生素子に対応して設けられ前記吐出口に連通するインク流路となる部分の少なくとも一部を形成する固体層と、が設けられた基板上に、紫外線の照射により硬化する吐出口形成材料の被覆層を前記固体層を覆う様に設ける工程と、
前記被覆層にパターン状に紫外線を照射し、未照射部分を除去することにより前記吐出口を形成する工程と、
前記固体層を除去することにより前記インク流路の少なくとも一部を形成する工程と、
を有し、
前記吐出口形成材料が、硬化反応に関与しない紫外線吸収剤を含む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。
An energy generating element that generates energy used to discharge ink from the discharge port, and at least a part of a portion that is provided corresponding to the energy generation element and serves as an ink flow path that communicates with the discharge port are formed. A step of providing a coating layer of a discharge port forming material that is cured by irradiation of ultraviolet rays so as to cover the solid layer on a substrate provided with a solid layer;
Irradiating the coating layer with ultraviolet rays in a pattern, and forming the discharge port by removing an unirradiated portion;
Forming at least a portion of the ink flow path by removing the solid layer;
Have
The method for manufacturing an ink jet recording head, wherein the discharge port forming material contains an ultraviolet absorber that does not participate in a curing reaction.
前記吐出口が前記インク流路を外部と仕切る流路壁に設けられている請求項1に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。   The method of manufacturing an ink jet recording head according to claim 1, wherein the ejection port is provided on a flow path wall that partitions the ink flow path from the outside. 前記吐出口形成材料が、光カチオン重合開始剤と、カチオン重合性のエポキン樹脂と、を含み、前記紫外線吸収剤が塩基性ではない請求項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。   3. The method of manufacturing an ink jet recording head according to claim 1, wherein the discharge port forming material includes a cationic photopolymerization initiator and a cationic polymerizable epoxy resin, and the ultraviolet absorber is not basic. 前記紫外線吸収剤の前記吐出口形成材料への添加割合が、該吐出口形成材料の固形分全体を基準として、0.01〜10重量%である請求項1〜3のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。   The inkjet recording head according to any one of claims 1 to 3, wherein a ratio of the ultraviolet absorber added to the discharge port forming material is 0.01 to 10% by weight based on the total solid content of the discharge port forming material. Manufacturing method. 前記紫外線吸収剤が有機物である請求項1〜4に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。   The method of manufacturing an ink jet recording head according to claim 1, wherein the ultraviolet absorber is an organic substance. 請求項1ないし5のいずれか記載の製造方法により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。   An ink jet recording head manufactured by the manufacturing method according to claim 1. 吐出口からインクを吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子が設けられた基板上に、前記エネルギー発生素子に対応して前記吐出口に連通するインク流路が設けられているインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記インク流路の壁の少なくとも前記吐出口を含む部分が、硬化反応に関与しない紫外線吸収剤を含む紫外線硬化型の吐出口形成材料の硬化物からなることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
An ink jet in which an ink flow path communicating with the discharge port corresponding to the energy generation element is provided on a substrate provided with an energy generation element that generates energy used to discharge ink from the discharge port. In the recording head,
An ink jet recording head, wherein at least a portion of the wall of the ink flow path including the discharge port is made of a cured product of an ultraviolet curable discharge port forming material including an ultraviolet absorber that does not participate in a curing reaction.
前記吐出口が前記インク流路を外部と仕切る流路壁に設けられている請求項7に記載のインクジェット記録ヘッド。   The ink jet recording head according to claim 7, wherein the ejection port is provided in a flow path wall that partitions the ink flow path from the outside. 前記紫外線吸収剤が有機物である請求項7または8に記載のインクジェット記録ヘッド。

The ink jet recording head according to claim 7 or 8, wherein the ultraviolet absorber is an organic substance.

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