JP2012030458A - インク吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フォトリソグラフィー法の紫外線照射工程において、ノズル孔となる位置のノズル形成層の半硬化又は硬化を防止し、不良品の発生を防止することができるインク吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】流路壁５３により形成され、インク加熱要素５２を含む空間に紫外線を吸収する樹脂を注入し、当該樹脂で流路壁５３を覆い犠牲層５４を形成することにしたので、紫外線照射工程において、紫外線が犠牲層５４で吸収され、基板５１で反射する紫外線量を抑制することが可能となり、マスク部５６ａ直下のノズル形成層５５に照射される紫外線量が抑制される。このため、ノズル孔５５ａとなる位置のノズル形成層５５の半硬化又は硬化が抑制され、不良品の発生が防止される。
【選択図】図１

Description

本発明は、インクジェットプリンター等に用いられるインク吐出ヘッドを製造する方法に関する。

インクジェットプリンター等に用いられる熱源駆動方式のインク吐出ヘッドは、熱源を用いてインクにバブルを発生させ、そのバブルの膨張力によりインク液滴を吐出させるものである。このような熱源駆動方式のインク吐出ヘッドの製造方法は、特許文献１に示されるようにフォトリソグラフィー法により製造される。以下に図２を用いて、従来のインク吐出ヘッドの製造方法を説明する。

まず、シリコン製等の基板５１上に、抵抗発熱体からなるインク加熱要素５２を形成するインク加熱要素形成工程を行う（図２の（１））。基板５１上のインク加熱要素５２の周囲位置に、流路壁５３を形成する流路壁形成工程を行う（図２の（２））。流路壁５３により形成され、インク加熱要素５２を含む空間に、流路壁５３上端を覆うように、樹脂を注入し、犠牲層５４を形成する犠牲層形成工程を行う（図２の（３））。研磨による機械加工により、流路壁５３の上端面が露出するまで、流路壁５３の上部及び犠牲層５４の上部を除去して、流路壁５３の上端面及び犠牲層５４上面を同一平坦面にする犠牲層削除工程を行う（図２の（４））。

流路壁５３の上端面及び犠牲層５４上面上に、溶媒に溶解させた紫外線硬化型樹脂を塗布・乾燥させてノズル形成層５５を形成するノズル形成層形成工程を行う（図２の（５））。ノズル形成層５５上に、ノズル孔に相当するマスク部５６ａが形成されたフォトマスク５６を載置するフォトマスク形成工程を行う（図２の（６））。フォトマスクに対向する位置から紫外線をノズル形成層５５に照射して、ノズル形成層５５を硬化させる紫外線照射工程を行う（図２の（７））。マスク部５６ａで紫外線が遮断される位置のノズル形成層５５は、硬化することが無く、ノズル孔５５ａが形成される。

基板５１ごとノズル孔溶解液に浸漬させて、ノズル孔５５ａが形成された位置のノズル形成層５５を除去する。その後、基板５１ごと犠牲層溶解液に浸漬させて、犠牲層５４を除去する犠牲層除去工程を行い、インク吐出ヘッドの製造が完了する（図２の（８））。犠牲層５４が除去された後の、基板５１、流路壁５３、ノズル形成層５５で囲まれる空間は、インクが流入するインク流入部５６となっている。

熱源駆動方式のインク吐出ヘッドには、インク流入部５６が多数形成されている。このインク流入部５６に流入したインクが、インク加熱要素５２により加熱されてバブルが発生し、そのバブルの膨張力によりインク液滴が、ノズル孔５５ａから吐出される。なお、犠牲層形成工程及び犠牲層削除工程を行うのは、ノズル形成層形成工程において、犠牲層５４でノズル形成層５５を支持させて、平面なノズル形成層５５を形成するためである。

特開２００５−１０４１５６号公報

紫外線照射工程において、紫外線をノズル形成層５５に照射する際に、図２の（７）に示されるように、照射した紫外線が基板５１で乱反射し、マスク部５６ａ直下のノズル形成層５５にも、紫外線が照射されてしまう。すると、本来紫外線があたってはいけないノズル孔５５ａとなる位置のノズル形成層５５が真円ではない形状で硬化し、ノズル孔５５ａ除去工程において、ノズル孔５５ａが形成されるべき位置のノズル形成層５５の一部分が除去されないことがあった。すると、ノズル孔５５ａの形状が真円ではなくいびつな形状になり、不良品が発生してしまうという問題が発生する。また、特に、ノズル孔５５ａの孔径が小さいインク吐出ヘッドの場合、ノズル孔５５ａとなる位置のノズル形成層５５がそもそも除去できなく、ノズル孔５５ａが開口しないことすらあった。このような場合、基板を廃棄するしかなく、不良品が多く発生してしまう。
本発明は、上記問題を解決し、フォトリソグラフィー法の紫外線照射工程において、ノズル孔となる位置のノズル形成層の半硬化又は硬化を防止し、不良品の発生を防止することができるインク吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、
基板上に、インクを加熱するインク加熱要素を形成するインク加熱要素形成工程と、
前記基板上の前記インク加熱要素の周囲位置に流路壁を形成する流路壁形成工程と、
前記流路壁により形成され、前記インク加熱要素を含む空間に紫外線を吸収する樹脂を注入し、当該樹脂で前記流路壁を覆い犠牲層を形成する犠牲層形成工程と、
前記流路壁の上端面が露出するまで犠牲層を除去し、犠牲層上面を平坦にする犠牲層除去工程と、
前記流路壁上端面及び前記犠牲層上面に、紫外線の照射により硬化するノズル形成層を形成するノズル形成層形成工程と、
前記ノズル形成層上に、ノズル孔に相当するマスク部が形成されたフォトマスクを形成するフォトマスク形成工程と、
フォトマスクに対向する位置から紫外線を前記ノズル形成層に照射して、前記ノズル形成層を硬化させる紫外線照射工程と、
基板を溶解液に浸漬させて、前記ノズル形成層のノズル孔位置の樹脂及び前記犠牲層を除去する除去工程を含むことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
犠牲層は、溶解液に可溶な樹脂に紫外線吸収剤が含有されて構成されていることを特徴とする。
これにより、犠牲層除去工程において、ドライエッチングやアッシャなどの真空工程を必要とせず、確実に犠牲層を除去させることが可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、
犠牲層の紫外線吸収剤は、黒色着色剤であることを特徴とする。
これにより、犠牲層での紫外線の吸収効果が高く、照射された紫外線が殆ど基板に到達することが無く、紫外線が殆ど基板で反射することが無い。このため、紫外線がマスク部直下のノズル形成層に照射されることが殆ど無く、ノズル孔を精度よく加工できるとともに、ノズル孔があかないことによる不良品の発生をより確実に防止することが可能となる。

請求項４に記載に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、
犠牲層の紫外線吸収剤は、可視光を透過することを特徴とする。
これにより、犠牲層は可視光を透過するので、基板上のインク加熱要素は可視可能であり、基板上に位置合わせ用のマークが設けられている等の場合、フォトマスク形成工程において、犠牲層を透してそのマークを確認することで、フォトマスクの水平方向の位置合わせが容易となる。

本発明によれば、流路壁により形成され、インク加熱要素を含む空間に紫外線を吸収する樹脂を注入し、当該樹脂で前記流路壁を覆い犠牲層を形成することにしたので、フォトリソグラフィー法の紫外線照射工程において、紫外線が犠牲層で吸収される。そのため、基板で反射する紫外線量を抑制することが可能となり、マスク部直下のノズル形成層に照射される紫外線量が抑制される。このため、ノズル孔となる位置のノズル形成層が半硬化又は硬化が抑制され、不良品の発生を防止することが可能となる。

本発明の実施の形態を示すインク吐出ヘッド製造方法の説明図である。 従来のインク吐出ヘッド製造方法を示した説明図である。

（発明の概要）
本発明では、犠牲層６１、６２として、溶解液に可溶な樹脂に紫外線吸収剤を含有させたもの使用する。このように、犠牲層６１、６２に紫外線吸収剤が含有されているので、図１の（１）や（２）に示されるように、紫外線照射工程において、紫外線は犠牲層６１で吸収され、基板５１で反射する紫外線量が抑制され、マスク部５６ａ直下のノズル形成層５５に照射される紫外線量が抑制される。このため、ノズル孔５５ａとなる位置のノズル形成層５５の半硬化又は硬化が抑制され、不良品の発生を防止できる。なお、犠牲層６１、６２として、溶解液に可溶な樹脂を使用しているので、真空工程によらず犠牲層除去工程において、確実に犠牲層を除去させることが可能となる。

（第１の実施形態）
図１の（１）に示される第１の実施形態では、犠牲層６１は、可視光を透過し、溶解液に可溶な樹脂に、紫外線吸収剤を含有させて構成されている。可視光を透過し、溶解液に可溶な樹脂には、半硬化ポリイミド（例えば東レ株式会社の商品名セミコファイン）、ポリメチルイソポロペニルケトンを含む電離放射型のポジ型レジスト（例えば株式会社東京応化工業の商品名ＯＤＵＲ−１０１０）、メタクリル酸エステルとメタクリル酸との共重合を含む電離放射分解型のポジ型レジスト（例えばＰＭＭＡ系共重合体）が含まれる。紫外線吸収剤には、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、サリシレート系、シアノアクリルレート系の紫外線吸収剤が含まれる。具体的には、紫外線吸収剤には、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が含まれる。

犠牲層６１は可視光を透過するので、基板５１上のインク加熱要素５２は可視可能であり、基板５１上に位置合わせ用のマークが設けられている等の場合、フォトマスク形成工程において、犠牲層６１を透してそのマークを確認することで、フォトマスク５６の水平方向の位置合わせが容易となる。

（第２の実施形態）
図１の（２）に示される第２の実施形態では、犠牲層６２は、溶解液に可溶な樹脂に、黒色着色剤を含有させて構成されている。溶解液に可溶な樹脂には、前記した、半硬化ポリイミド、ポリメチルイソポロペニルケトンを含む電離放射型のポジ型レジスト、メタクリル酸エステルとメタクリル酸との共重合を含む電離放射分解型のポジ型レジストが含まれる。黒色着色剤には、黒色固体微粒子や黒色染料が含まれる。

犠牲層６２には、黒色着色剤が含まれるので、犠牲層６２での紫外線の吸収効果が高く、照射された紫外線が殆ど基板５１に到達することが無く、紫外線が殆ど基板５１で反射することが無い。このため、紫外線がマスク部５６ａ直下のノズル形成層５５に照射されることが殆ど無く、不良品の発生をより確実に防止できる。

なお、犠牲層削除工程において、犠牲層５４の上面が平坦になるように、流路壁５３の上端面から離間する位置まで犠牲層５４を削除し、基板５１を犠牲層溶解液に浸漬させて、流路壁５３の上端面が露出するまで、犠牲層５４を溶解させて、流路壁５３の上端面及び犠牲層５４上面を平坦面にしても差し支えなく、このような実施形態にも本発明の技術的思想が適用可能なことは言うまでもない。

なお、フォトマスク形成工程において、ノズル形成層５５上に、紫外線を遮蔽するインクを塗布して、フォトマスクを形成しても差し支えなく、このような実施形態にも本発明の技術的思想が適用可能なことは言うまでもない。

以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うインク吐出ヘッドの製造方法もまた技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

５１ 基板
５２ インク加熱要素
５３ 流路壁
５４ 犠牲層
５５ ノズル形成層
５５ａ ノズル孔
５６ フォトマスク
５６ａ マスク部
５８ 欠損部
６１ 犠牲層（第１の実施形態）
６２ 犠牲層（第２の実施形態）

Claims (4)

1. 基板上に、インクを加熱するインク加熱要素を形成するインク加熱要素形成工程と、
   前記基板上の前記インク加熱要素の周囲位置に流路壁を形成する流路壁形成工程と、
   前記流路壁により形成され、前記インク加熱要素を含む空間に紫外線を吸収する樹脂を注入し、当該樹脂で前記流路壁を覆い犠牲層を形成する犠牲層形成工程と、
   前記流路壁の上端面が露出するまで犠牲層を除去し、犠牲層上面を平坦にする犠牲層除去工程と、
   前記流路壁上端面及び前記犠牲層上面に、紫外線の照射により硬化するノズル形成層を形成するノズル形成層形成工程と、
   前記ノズル形成層上に、ノズル孔に相当するマスク部が形成されたフォトマスクを形成するフォトマスク形成工程と、
   フォトマスクに対向する位置から紫外線を前記ノズル形成層に照射して、前記ノズル形成層を硬化させる紫外線照射工程と、
   基板を溶解液に浸漬させて、前記ノズル形成層のノズル孔位置の樹脂及び前記犠牲層を除去する除去工程を含むことを特徴とするインク吐出ヘッドの製造方法。
2. 犠牲層は、溶解液に可溶な樹脂に紫外線吸収剤が含有されて構成されていることを特徴とする請求項１に記載のインク吐出ヘッドの製造方法。
3. 犠牲層の紫外線吸収剤は、黒色着色剤であることを特徴とする請求項２に記載のインク吐出ヘッドの製造方法。
4. 犠牲層の紫外線吸収剤は、可視光を透過することを特徴とする請求項２に記載のインク吐出ヘッドの製造方法。

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