JP2006035763A - インクジェット記録ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高密度なインク流路形成用のパターンを高精度に形成する。
【解決手段】 インクを吐出するためのエネルギーを発生するインク吐出エネルギー発生素子２が形成された基板１上にインク流路形成用のパターンをなす溶解可能な樹脂からなるレジスト層４を形成する工程と、レジスト層４上に熱収縮するオーバーコート材５を塗布する工程と、オーバーコート材５を熱収縮させる工程と、レジスト層４上からオーバーコート材５を除去する工程と、レジスト層４上にインク流路壁をなす被覆樹脂層６を形成する工程と、レジスト層４を溶出する工程とを有する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、インクジェット記録方式に用いる記録液小滴を発生するためのインクジェット記録ヘッドの製造方法に関する。

インクジェット記録方式（液体噴射記録方式）に適用されるインクジェット記録ヘッドは、一般に微細なインク吐出口、インク流路およびこのインク流路の一部に設けられるインク吐出エネルギー発生部を備えている。従来、このようなインクジェット記録ヘッドを製造する方法としては、例えば、構成部材としてガラスや金属等の基体に切削やエッチング等の加工手段によって微細な溝を形成した後、この溝が形成された基体に他の適当な天板を接合することによってインク流路の形成を行う方法が知られている。

しかしながら、ガラス材や金属材の切削加工やエッチング加工では、その加工精度に限界があり、さらにかかる従来の方法によって製造されるインクジェット記録ヘッドでは、切削加工されるインク流路内面の荒れが大き過ぎたり、エッチング率の差からインク流路に歪みが生じたりして、流路抵抗が一定にされたインク流路が得難く、製造後のインクジェット記録ヘッドの記録特性にばらつきが生じやすいといった問題があった。また、エッチング加工を行う場合には、製造工程が比較的多く、製造コストの上昇を招くという不利もあった。さらには、上述の従来の方法に共通する欠点として、インク流路を形成した溝付き板と、インク小滴を吐出させるための吐出エネルギーを発生する圧電素子や電気熱変換素子等の駆動素子が設けられた天板とを貼り合せる際に、これら板の位置合わせが困難であるという問題があり、量産性に乏しいという欠点もあった。

これら問題を解決する方法が開示されている（特許文献１，２，３参照。）。これら特許文献１〜３に開示された方法では、何れも加工性に優れた感光性樹脂層を基板上に形成するものである。

ここで、インクジェット記録ヘッドは、通常その使用環境下にあっては、一般には水を主体とし多くの場合中性ではないインク液、あるいは有機溶剤を主体とするインク液等と常時接触している。それゆえ、インクジェット記録ヘッドを構成するヘッド構造材料は、インク液による影響を受けて機械的強度の低下を起こすことがなく、また、逆にインク液中にインク液特性を低下させるような有害成分を溶出することのないものでなくてはならない。すなわち、長期間にわたる使用を考慮に入れ、高い耐薬品性と機械的強度を維持する構成部材が求められていた。

また、上述の特許文献１，２に開示された方法は、感光性樹脂材料を使用してインク吐出圧力発生素子が形成された基体上に、インク流路およびインク吐出口からなるノズルをパターン形成して、この基体上にガラス板などの天板を接合する方法であるが、以下の問題を有していた。
（１）基板に天板を接着する際に、接着材がインク流路内に垂れ込んで流路形状を変形させる。
（２）インク吐出口を形成するために、基板を切削する際に、インク流路内に切削屑が入り込み、インク吐出動作を不安定にする。
（３）インク流路が形成された空洞部を有する基板を切断するため、切断によって形成されるインク吐出口の一部に欠けが生じる。

これら問題によって、インクジェット記録ヘッドの製造工程での歩留りが低下すると共に、さらに微細なインク流路構造、長尺状で多数のインク吐出口を有するインクジェット記録ヘッドの製造を困難なものにしている。

このような問題を回避する方法として、特許文献３に開示された方法が提案された。この方法は、溶解可能な樹脂材によってインク流路パターンを形成し、このインク流路パターンをエポキシ樹脂等で被覆、硬化し、基板を切断した後に、溶解可能な樹脂材を溶出除去する方法である。この方法によれば、インク流路内に溶解可能な樹脂材が充填されている状態で、基板の切断や接着が行われるため、インク流路内に接着剤が垂れ込むことや切削屑が混入すること、インク吐出口の割れ欠けといった上述の問題を回避することが可能にされている。
特開昭５７−２０８２５５号公報 特開昭５７−２０８２５６号公報 特開昭６１−１５４９４７号公報

ところで、このようにインク流路パターンを溶解可能な樹脂で形成し、最後にこの樹脂を溶出除去することによってインク流路を形成する場合は、インク流路を高精度に形成するために、溶解可能な樹脂がなすインク流路パターンが、高精度なパターンを必要とすることは言うまでもない。また、インク流路として必要なインク流量を確保するためには、このインク流路パターンをなす層がある程度の厚さを有しているのと同時に、高密度なパターンのインク流路を形成するために、高解像度である必要がある。通常、入手可能なポジ型レジスト等には限界があり、インク流路パターンの厚み方向の側面が弧状に撓んだ、いわゆる裾引き形状がある程度生じたパターンを使用している。

しかしながら、近年、インクジェット記録の画質の向上に対する要求から、益々、インク滴体積を小さくする必要があり、結果的にインク流路の解像度を高くする必要が出てきている。そのため、インク流路パターンをなす層の厚みを確保しながら解像度を高める、すなわち高アスペクト比で裾引き形状がないインク流路パターンを形成することが強く求められている。

そこで、本発明は、高密度なインク流路形成用のパターンを高精度に形成することができるインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法は、インクを吐出するためのエネルギーを発生するインク吐出エネルギー発生素子が形成された基体上にインク流路形成用のパターンをなす溶解可能な樹脂層を形成する工程と、溶解可能な樹脂層上に熱収縮するオーバーコート材を塗布する工程と、オーバーコート材を熱収縮させる工程と、溶解可能な樹脂層上からオーバーコート材を除去する工程と、溶解可能な樹脂層上にインク流路壁をなす被覆樹脂層を形成する工程と、溶解可能な樹脂層を溶出する工程とを有する。

上述した本発明に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法によれば、溶解可能な樹脂層上に塗布したオーバーコート材を熱収縮させることで、この熱収縮に伴って、インク流路形成用のパターンをその厚み方向に直交する横方向に広げる方向に引っ張り作用が働き、インク流路形成用のパターンが変形されることで、基体上に形成されたインク流路形成用のパターンに生じた裾引き形状が矯正されて改善される。その結果、インク流路形成用のパターンは、厚み方向の形状が、基体の主面にほぼ垂直な形状に矯正されるので、内部形状が矩形状をなすインク流路が高精度に形成される。

上述したように本発明に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法によれば、インク流路形成用のパターンがなす厚みを充分に確保しながら解像度を高くする、すなわち高アスペクト比で裾引きが矯正されたインク流路形成用のパターンを形成することが可能となり、結果的にアスペクト比が高い、高解像度のインク流路を良好な形状に高精度に形成することができる。

以下、本発明に係る具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。

本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法では、まずインク吐出エネルギー発生素子が形成された基体上に、ポジ型レジスト等の溶解可能な樹脂によってインク流路パターンを形成する。続いて、溶解可能な樹脂層上に、熱収縮するオーバーコート材を塗布する。次に、オーバーコート材を熱収縮させることで、インク流路パターンを、その厚み方向に直交する横方向に広げる方向に引っ張り作用が働き、裾引き形状が矯正されて改善される。さらに、オーバーコート材を水等の除去液で除去する。このとき、オーバーコート材を熱収縮させる際には、吸着水を除去しているだけで、材料自身の化学成分を変化させていないため、水溶性のオーバーコート材が比較的容易に除去され、インク流路パターンをなす溶解可能な樹脂層を侵すことがない。次に、溶解可能な樹脂層上に、インク流路壁をなす被覆樹脂層を形成する。最後に、溶解可能な樹脂層を溶出することで、インク流路が得られる。

インク流路壁をなす被覆樹脂は、適当なカチオン重合硬化剤によって架橋硬化するエポキシ樹脂等が使用できる。このような硬化剤としては、従来より公知のものが使用可能である。カチオン重合は、連鎖移動反応であり、いったん反応が開始されれば、比較的低温、短時間で高い架橋密度（ガラス転移点）の硬化物を得ることが可能となる。

このようなカチオン重合開始剤としては、芳香族ヨウドニウム塩、芳香族スルホニウム塩（Ｊ．ＰＯＬＹＭＥＲ ＳＣＩ：Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ No.56.383-395(1976)参照）やチバガイギー社製のイルガキュアー２６１や旭電化工業社製のＳＰ−１７０，ＳＰ−１５０等が挙げられる。これらカチオン重合開始剤は、紫外線の照射によりカチオン重合を開始するものである。また、上述の光カチオン重合開始剤には、還元剤を併用することで加熱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。このような還元剤としては銅化合物が適する。また、アスコルビン酸等の還元剤も有用である。また、旭電化工業より市販されているＣＰ−６６、ＣＰ−７７あるいは芳香族ヨウドニウム塩と、銅化合物とを併用（Ｊ．ＰＯＬＹＭＥＲ ＳＣＩ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｄｉｔｉｏｎ Vol.121,97-109(1983)参照。）すれば、加熱によってカチオン重合を開始させることもできる。

また、インク流路壁となる被覆樹脂に対しては、必要に応じて添加剤等を適宜添加することが可能である。例えば、弾性率を小さくする目的で可撓性付与剤を添加したり、あるいは基板との更なる密着力を得るためにシランカップリング剤を添加することなどが挙げられる。

なお、本発明は、上述の特開昭６１−１５４９４７号公報に開示された方法以外にも、インク流路パターンを溶解可能な樹脂で形成し、その上に被覆樹脂を設け、最後に溶解可能な樹脂を溶出除去することによりインク流路を形成するものであれば適用が可能である。本発明は、特に、特開平０５−３３００６６号公報に開示されている製造方法、すなわち、溶解可能な樹脂を用いてインク流路を形成する工程と、溶解可能な樹脂層上に被覆樹脂層を形成する工程と、被覆樹脂層の表面に酸素プラズマ耐性が高い材料でインク吐出口パターンを形成する工程と、このインク吐出口パターンをマスクとして酸素プラズマにて樹脂層をドライエッチングして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インクジェット記録ヘッドの製造方法に好適に用いることができる。

以下、具体的な実施形態について、図面を参照して更に詳細に説明する。

図１から図８に、本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法の一例の模式図を示す。なお、本実施形態では、シリアル型のインクジェット記録ヘッドとして、２つのインク吐出口（オリフィス）を有するインクジェット記録ヘッドを示すが、２つ以上のインク吐出口を有する高密度マルチアレイのインクジェット記録ヘッドにも同様に適用されることは勿論である。

まず、本実施形態では、例えば図１に示すような、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およびインク吐出口を形成する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、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エネルギー発生素子２が所望の個数配置される（図１では、２個のインク吐出エネルギー発生素子２を備える構成を示す。）。このようなインク吐出エネルギー発生素子２によってインク液小滴を吐出させるための吐出エネルギーがインク液に与えられ、記録が行われる。

ちなみに、例えば、インク吐出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ときには、この電気熱変換素子が近傍のインク液を加熱することにより、吐出エネルギーを発生する。また、インク吐出エネルギー発生素子２として例えば圧電素子が用いられるときは、この圧電素子による機械的振動によって、吐出エネルギーが発生される。

なお、これらの素子には、これら素子を動作させるための制御信号入力用電極（図示せず）が電気的に接続されている。また、一般には、これら吐出エネルギー発生素子の耐用性の向上を目的として、貴金属などの耐インク性保護層等の各種機能層が設けられる。

図１に、インクを供給するための開口部であるインク供給口３を基板１に予め設けておき、基板１裏側からインクを供給する形態を示す。このインク供給口３の形成においては、基板１に貫通穴を形成できる加工手段であれば、何れの方法も使用できる。例えば、ドリル等の機械的手段で形成しても構わないし、レーザー等の光エネルギーを使用しても構わない。また基板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構わない。

もちろん、インク供給口を基板に形成せず、樹脂パターンに形成し、基板に対してインク吐出口と同一面側に設けられてもよい。

次いで、図２に示すように、インク吐出エネルギー発生素子２を含む基板１上に、溶解可能な樹脂によってインク流路を形成するための所望のインク流路パターンを形成する。最も一般的な手段としては、感光性材料で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が可能である。

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には、ポジ型レジストが使用可能であり、あるいはネガ型レジストの場合には溶解性変化型の使用が可能である。

ポジ型レジストとしては、アルカリ溶解性樹脂（ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン）とキノンジアジドあるいはナフトキノンジアジド誘導体等との混合物からなるポジ型フォトレジスト、あるいは電子線、Ｄｅｅｐ−ＵＶ、Ｘ線等の電離放射線感光型として光崩壊型ポジレジストが使用できる。光崩壊型レジストとしては、ポリメチルイソプロペニルケトン、ポリビニルケトン等のビニルケトン系高分子化合物、ポリメタクリル酸、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリｎ−ブチルメタクリレート、ポリフェニルメタクリレート、ポリメタクリルアミド、ポリメタクリロニトリル等のメタクリル系高分子化合物、あるいはポリブデン−１−スルフォン、ポリメチルペンテン−１−スルフォン等のオレフィンスルフォン系高分子化合物等が挙げられる。

溶解性変化型ネガ型レジストは、高分子側鎖の極性を紫外線あるいは電離放射線にて変化させ、極性溶剤あるいは非極性溶剤で現像するレジストである。例えば、ポリヒドロキシスチレンのヒドロキシル基をｔ−ブトキシカルボニルエステルに変化させた高分子化合物に対して電離放射線を照射すると、エステル結合が切断される。このため露光部は、ヒドロキシル基に変化し、トルエン等の非極性溶剤には不溶になる。したがって、非極性溶剤にて現像すれば、露光部が溶解せずに残存してネガ型レジストパターンを形成することが可能である。また露光部は、ゲル化しているわけではないため、極性溶剤に対しては速やかに溶解する。

レジスト層４の形成の方法としては、インク供給口３が設けられた基板１を使用する場合には、感光性材料を適当な溶剤に溶解し、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）等からなるフィルム上に塗布、乾燥してドライフィルムを作製し、ラミネートによって形成することが好ましい。さらにこの場合は、感光性材料として、被覆性が高く、インク供給口３上にもラミネート可能な高分子化合物を含む材料、具体的には、電子線、Ｄｅｅｐ−ＵＶ、Ｘ線電離放射線による分解型の感光性樹脂を使用することが好ましい。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、ロールコート法等のソルベントコート法で被膜を形成する場合には、上述の何れの材料を用いても構わない。

このように、インク流路をパターニングした溶解可能な樹脂材料層であるレジスト層４上に、図３に示すように、オーバーコート材５を塗布する。塗布方法としては通常のスピンコート法、ロールコート法等が使用される。オーバーコート材５は、熱収縮し、除去し易いものであれば何でも良いが、水溶性樹脂で吸着水を保持し易いものが好ましい。オーバーコート材５には、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）とＰＡＡ（ポリアクリルアミド）などの共重合物などが好ましく使用できる。

次に、８０〜１２０℃程度の比較的低温で加熱し、オーバーコート材５を熱収縮させることで、図４に示すように、インク流路パターンの裾引き形状が矯正されて改善される。続いてオーバーコート材５を除去する。オーバーコート材５が水溶性樹脂で吸着水を脱着して収縮するものであれば、水でオーバーコート材５のみが除去可能であり、インク流路パターンをなすレジスト層４も侵さない。さらに、レジスト層４上に被覆樹脂層６を形成する。この被覆樹脂層６は、インクジェット記録ヘッドの構造材料となるため、高い機械的強度、耐熱性、基板１に対する密着性およびインク液に対する耐性やインク液を変質させない等の特性が要求される。

さらには、被覆樹脂層６を形成する工程では、溶解可能な樹脂からなるレジスト層４を変形させない等の特性が必要となる。ここで、溶解可能な樹脂からなるレジスト層４は、一般的に極性溶剤に可溶である。樹脂を、トルエン、キシレンなどの非極性溶剤に溶解し、これら溶剤を用いてソルベントコートを行うことで、レジスト層４に何ら影響を与えることなく、レジスト層４上に被覆樹脂層６を形成することができる。

また、被覆樹脂層６の形成をトランスファー成型等にて行う場合は、成型温度でレジスト層４のパターンが変形しない等の耐熱性が要求される。

次いで、図５に示すように、被覆樹脂層６上に、インク吐出口パターンをなすシリコン系レジスト層７を形成する。シリコン系レジスト層７としては、後述する酸素プラズマによるエッチングに対する耐性が十分なものであれば、何れのレジストも使用できる。例えば、クロロメチル化ポリフェニルシロキサン（東ソー社製：ＳＮＲレジスト）、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルシルセスキオキサン、ポリフェニルシルセスキオキサン、シリコン含有ポリメタクリル樹脂等が使用できる。これらレジストは、一般的には電離放射線感応型であり、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光や電子線による露光が望ましいが、近年、シリコン系レジストの紫外線感応型の研究もなされており、これらレジストの使用も可能である。

次いで、図６に示すように、シリコン系レジスト層７がなすパターンをマスクとして、酸素プラズマによって被覆樹脂層６の一部を除去してインク吐出口８を形成する。酸素プラズマによるエッチングは、リアクティーブイオンエッチング装置やマグネトロン型イオンエッチング装置等の異方性エッチングが可能なものが望ましい。また、エッチング条件としても異方性エッチングを可能とする酸素ガス圧力、投入電力を最適化することが必要となる。シリコン系レジスト層７は、このエッチング処理では殆どエッチングされないため、高い精度でインク吐出口８を形成することができる。またエッチング終点は、エッチングが溶解性樹脂であるレジスト層４に到達した段階をもって終点とすれば良く、高精度なエッチング終点の検出の必要はない。

そして、図７に示すように、溶剤によって、インク流路パターンをなす溶解可能なレジスト層４を溶出する。この溶出処理は、基板１を溶剤に浸漬したり、基板１に溶剤をスプレー等で吹き付けたりすることによって、容易に行われる。また、超音波等を併用することで、さらに溶出処理時間を短縮することができる。

最後に、図８に示すように、インク流路９およびインク吐出口８が形成された基板１に対して、インクを供給するためのインク供給部材１０およびインク吐出エネルギー発生素子２を駆動するための電気的な接合を行って、インクジェット記録ヘッドが形成される。

上述したように、インクジェット記録ヘッドの製造方法によれば、インク流路パターンがなす厚みを充分に確保しながら解像度を高くする、すなわち高アスペクト比で裾引きが矯正されたインク流路パターンを形成することが可能となり、結果的にアスペクト比が高い、高解像度のインク流路９を良好な形状に高精度に形成することができる。したがって、高解像度で配列されたインク流路であってもインクのリフィルが良好に行われ、記録を良好に行うことが可能なインクジェット記録ヘッドを製造することができる。

なお、本発明は、インクジェット記録の中でも特にバブルジェット方式の記録ヘッドにおいて優れた効果をもたらし、特に特開平４−１０９４０号公報、特開平４−１０９４１号公報、特開平４−１０９４２号公報に開示されているインクジェット記録ヘッドの製造方法に最適である。前記公報に開示されたインクジェット記録ヘッドは、インク吐出圧力発生素子（電気熱変換素子）に記録情報に対応して情報信号を印加し、電気熱変換素子にインクの膜沸騰を超える急激な温度上昇を与える熱エネルギーを発生させ、インク内に気泡を形成させ、この気泡を外気と連通させてインク液滴を吐出させるもので、インク液滴の体積や吐出速度を安定化し、高品位な画像を得ることができる。上述した公報の方法では、電気熱変換素子とインク吐出口との間の距離で、インク液滴の吐出体積をほぼ決定するため、本発明のように電気熱変換素子とインク吐出口との間の距離を正確に、また再現良く設定できる方法が最適である。また、本発明は、上述したシリアル型の記録ヘッドに限らず、記録紙の全幅にわたり同時に記録ができるフルライン型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。

また、本発明により製造される記録ヘッドは、インクが液体でなくても、ある温度以上で液化する固体インクにも好適に適用される。この場合は、記録時には常に固体インクを液状に保つために記録ヘッドは常に加熱されており、記録ヘッドの構成部材は高い耐熱性が要求されるため、エポキシ樹脂化合物のカチオン重合硬化物は好適である。

以下、本発明に係る実施例を示す。

（実施例１）
本実施例では、本発明のインクジェット記録用構造部材の一例を示す。ここでは、特開昭６１−１５４９４７号公報に開示された方法でサンプルを作製し、評価を行った。まず、熱酸化ＳｉＯ₂膜付きシリコンウェハ１１上にポジ型レジスト（ヘキスト社製：ＡＺ−４９０３）をスピンコート法で塗布し、９０℃で８分間ベークし、露光装置（キヤノン社製：マスクアライナーＰＬＡ６００）を用いて８０カウント露光し、次いでアルカリ現像液（ヘキスト社製：ＭＩＦ−３１２）の純水２倍希釈液にて現像し、純水でリンスを行い、図９に示すようなインク流路パターンをなすレジスト層１２を得た。

なお、レジスト層１２は、７５μｍピッチで９μｍのみ露光部（高さ１５μｍ）とした。次いで、レジスト層１２を露光装置（ＰＬＡ６００）を用いて再度露光し、真空乾燥機にて脱気することで未反応のナフトキノンジアジドを分解し、それにともない発生する窒素ガスを除去した。次いで、図１０に示すように、オーバーコート材５をなすＰＶＡ−ＰＶＣ−ＰＡＡ共重合物（モル比＝６：１：３ 重量平均分子量Ｍｗ：１０，０００程度）を固形分濃度４５％程度の水溶液とし、このレジスト層１２の上にスピンコート法で塗布した。さらに、１１０℃で３０分加熱した後、３０℃に加温した水で共重合物を除去した。

次いで、表１に示す組成物をキシレンに溶解し、この溶液をレジスト層１２上にスピンコート法によって塗布し、６０℃で乾燥することで、図１１に示すように、被覆樹脂層１３を形成した。次いで、被覆樹脂層１３が形成されたシリコンウェハ１１に対して、露光装置（キヤノン社製：マスクアライナーＰＬＡ５２０［コールドミラーＣＭ２５０使用］）を用いて３０秒間露光し、６０℃で１時間ベークしてカチオン重合反応を起こさせた。

次いで、シリコンウェハ１１を適当なところで切断し、メチルイソブチルケトン／エタノール＝１／１ｗｔ混合溶媒によって、ポジ型レジスト（ＡＺ−４９０３）で形成されたパターンをなすレジスト層１２を溶出した（図１２）。最後に、１８０℃で１時間ベークを行った。このようにして完成したインクジェット記録ヘッドのインク流路９の形状を観察するため、インク流路９をインク流動方向に対して直交する平面で切断したところ、高さ１５μｍ、幅９μｍのインク流路９がほぼ長方形をなす形状に形成されていた。

以上、実施例に示したように、本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造方法で得られるインク流路９は、極めて高精細で高精度のものであった。

（実施例２）
本実施例では、図１〜図８に示す手順に準じて、図８に示した構成のインクジェット記録ヘッドを作製した。

まず、インク吐出エネルギー発生素子としての電気熱変換素子（材質ＨｆＢ２からなるヒーター）を形成した基板１上に、ＹＡＧレーザーによってインク供給口３をなす貫通穴を開けた。この基板１上に溶解可能な樹脂からなるレジスト層４として、ポリメチルイソプロペニルケトンをＰＥＴ上に塗布、乾燥してドライフィルムとしたものを、ラミネートにより転写した。

次いで、１３０℃で６分間プリベークした後、露光装置（キヤノン社製：マスクアライナーＰＬＡ５２０［コールドミラーＣＭ２９０使用］）を用いてインク流路パターンの露光を行った。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＝２／１ｗｔ、リンスはキシレンを用いた。このパターンをなすレジスト層４は、インク供給口３とインク吐出エネルギー発生素子２との間のインク流路９を確保するためのものであり、このインク流路９となる箇所にレジスト層４を残存させた。なお、現像後のレジスト層４の膜厚は、１６μｍであった。

次いで、ＰＶＡ−ＰＶＣ−ＰＡＡ共重合物（モル比＝５：２：３ 重量平均分子量Ｍｗ：２０，０００程度）を固形分濃度４０％程度のＩＰＡ溶液とし、このパターンの上にスピンコート法で塗布した。さらに９０℃で３０分加熱した後、３０℃に加温したＩＰＡ溶液で共重合物を除去した。表１に示した組成物をキシレン／メチルイソブチルケトン混合溶媒に溶解し、この溶液をスピンコート法によって塗布して被覆樹脂層６を形成した。次に、露光装置（ＰＬＡ５２０［コールドミラーＣＭ２５０使用］）を用いて３０秒間露光し、１００℃で１時間ベークしてカチオン重合反応を起こさせた。なお、被覆樹脂層６は、インク流路パターン上で１０μｍの厚さとなるように調整された。

被覆樹脂層６をなす硬化樹脂膜上にシリコン系ネガレジスト層７（東ソー社製：ＳＮＲレジスト）を膜厚０．３μｍでスピンコート法によって塗布し、８０℃で２０分間ベークした。このシリコン系レジスト層７に対してインク吐出口８に相当するパターンのマスクを重ね、光照射を施した。光照射は露光装置（ＰＬＡ−５２０［コールドミラーＣＭ２５０使用］）を使用し、コンタクト露光によって行った。なお、この層の露光量は、約６０ｍｊ／ｃｍ²である。トルエンにて１分間を要して現像した後、イソプロピルアルコールに３０秒間浸漬してリンスを行った。本実施例のシリコン系レジスト層７は、ネガ型レジストからなり、インク吐出口８のパターン形成が抜きパターンの形成となり、微細なパターン形成には不利であるが、レジスト膜厚が比較的薄いため、φ２μｍ程度までのパターン形成が可能である。なお、本実施例ではφ１０μｍのインク吐出口パターンを形成した。

次いで、基板１を平行平板型ドライエッチング装置（アネルバ社製：ＤＥＭ−４５１）内に導入し、酸素プラズマによって被覆樹脂層６のエッチングを行った。酸素ガスの圧力は１５Ｐａ、投入電力は１５０Ｗ、エッチング時間は４０分間行った。このエッチング処理によってインク吐出口８が貫通して形成される。本実施例の樹脂組成では、エッチングレートが０．３０μｍ／分であった。なお、酸素ガスの圧力や投入電力を変化させることにより、エッチングの異方性の程度を変化させることが可能であり、インク吐出口８の深さ方向に対する形状の制御も若干は可能である。また、マグネトロン型エッチング装置では、さらにエッチング処理時間を短くすることが可能になるため、このマグネトロン型エッチング装置を使用することでスループットの向上を図ることができる。

次いで、溶解可能な樹脂（ポリメチルイソプロペニルケトン）からなるレジスト層４を溶解除去するため、露光装置（ＰＬＡ−５２０［コールドミラーＣＭ２９０使用］）を用いて２分間露光し、メチルイソブチルケトン中に浸漬し、超音波洗浄器にて超音波を付与しながら、レジスト層４を溶出した。

最後に、図８に示すように、インク供給口３側にインク供給部材１０を接着してインクジェット記録ヘッドを作製した。このようにして完成したインクジェット記録ヘッドについて、インク流路９の形状を観察するため、インク流路９をインク流動方向に対して直交する平面で切断したところ、高さ１６μｍ、幅１０μｍのインク流路９の断面がほぼ長方形をなす形状で形成されていた。

以上、実施例に示したように、本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造方法で得られるインク流路９は、極めて高精細で高精度のものであった。

（比較例）
比較例として、オーバーコート材の塗布工程、オーバーコート材の熱収縮工程、オーバーコート材の除去工程をそれぞれ省いて、実施例２と同様にインクジェット記録ヘッドを作製し、形成されたインク流路の形状を観察するため、インク流路をインク流動方向に対して直交する平面で切断したところ、高さ１６μｍ、幅１０μｍのインク流路の断面が長方形ではなく、基板側の幅が広がった形状に形成されていた。

インク供給口およびインク吐出エネルギー発生素子が設けられた基板を模式的に示す斜視図である。 インク流路パターンをなすレジスト層を形成した状態を模式的に示す斜視図である。 レジスト層上にオーバーコート材を塗布した状態を示す模式図である。 基板を加熱後、オーバーコート材を除去し、被覆樹脂層を形成した状態を示す模式図である。 被覆樹脂層上にインク吐出口パターンをなすシリコン系レジスト層を形成した状態を示す模式図である。 酸素プラズマによって被覆樹脂層にインク吐出口を形成した状態を示す模式図である。 インク流路パターンをなすレジスト層を溶出させた状態を示す模式図である。 基板にインク供給部材が設けられたインクジェット記録ヘッドを示す模式図である。 シリコンウェハ上にインク流路パターンをなすレジスト層を形成した状態を示す模式図である。 レジスト層上にオーバーコート材を塗布した状態を示す模式図である。 基板を加熱後、オーバーコート材を除去し、その後、被覆樹脂層を形成した状態を示す模式図である。 レジスト層を溶出した状態を示す模式図である。

符号の説明

１ 基板
２ インク吐出エネルギー発生素子
３ インク供給口
４ レジスト層
５ オーバーコート材
６ 被覆樹脂層
７ シリコン系レジスト層
８ インク吐出口
９ インク流路

Claims (4)

1. インクを吐出するためのエネルギーを発生するインク吐出エネルギー発生素子が形成された基体上に、インク流路形成用のパターンをなす溶解可能な樹脂層を形成する工程と、
   前記溶解可能な樹脂層上に熱収縮するオーバーコート材を塗布する工程と、
   前記オーバーコート材を熱収縮させる工程と、
   前記溶解可能な樹脂層上から前記オーバーコート材を除去する工程と、
   前記溶解可能な樹脂層上にインク流路壁をなす被覆樹脂層を形成する工程と、
   前記溶解可能な樹脂層を溶出する工程と
   を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法。
2. 前記オーバーコート材を除去するための除去液が水である請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
3. 前記オーバーコート材の熱収縮が、該オーバーコート材中の吸着水が除去されることによって行われる請求項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。
4. 前記溶解可能な樹脂層は、ポジ型レジストからなる請求項１ないし３のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。

Images