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JP-2026077241-A - 液体吐出ヘッドの製造方法及び液体吐出ヘッド

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Abstract

【課題】吐出口形成部材の変形を抑制することができ、さらに、流路形成部材と他部材との間へのインク浸透を防ぎ、流路形成部材の剥離を抑制することができ、高い信頼性が確保できる液体吐出ヘッドの製造方法。 【解決手段】吐出口形成部材と流路形成部材とを基板上に具備する液体吐出ヘッドの製造方法であって、該製造方法は、該基板上に該流路形成部材を形成する感光性樹脂組成物（１）の層を成膜し露光する工程と、該感光性樹脂組成物（１）の層の上に該吐出口形成部材を形成する感光性樹脂組成物（２）の層を積層し露光する工程と、未露光部を除去して該流路形成部材と該吐出口形成部材を形成する工程と、を有し、該感光性樹脂組成物（１）が、特定のエポキシ樹脂と、特定のガレート系光酸発生剤を含む。本明細書に記載の技術は脱炭素／循環型社会などの持続可能な社会の実現に貢献し得る。 【選択図】図１

Inventors

  • 筒井 暁
  • 浜出 陽平
  • 山持 晴加
  • 小畠 瑛里香

Assignees

  • キヤノン株式会社

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20241025

Claims (20)

  1. 液体を吐出するための吐出口を形成する吐出口形成部材と、前記吐出口と連通する流路を形成する流路形成部材と、を基板上に具備する液体吐出ヘッドの製造方法であって、 該製造方法は、 １）該基板上に該流路形成部材を形成する感光性樹脂組成物（１）の層を成膜する工程と、 ２）該感光性樹脂組成物（１）の層をパターン露光し、熱処理する工程と、 ３）該感光性樹脂組成物（１）の層の上に該吐出口形成部材を形成する感光性樹脂組成物（２）の層を積層する工程と、 ４）該感光性樹脂組成物（２）の層をパターン露光し、熱処理する工程と、 ５）該感光性樹脂組成物（１）の層及び該感光性樹脂組成物（２）の層の未露光部を除去して、該流路形成部材と該吐出口形成部材を形成する工程と、 を有し、 該感光性樹脂組成物（１）が、 芳香環を有するエポキシ樹脂及び脂環式エポキシ樹脂からなる群から選択される少なくとも一のエポキシ樹脂と、 下記式（１）で示される塩構造を有し、波長３６５ｎｍにおけるモル吸光係数が０．１０Ｌ／ｍｏｌ・ｃｍ以上のガレート系光酸発生剤を含む、ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 ［式（１）中、Ｒ １ ～Ｒ ４ は、それぞれ独立して、炭素数１～１８のアルキル基又はＡｒであるが、但し、該Ｒ １ ～Ｒ ４ の少なくとも１つが、Ａｒである。 該Ａｒは、炭素数６～１４（以下の置換基の炭素数は含まない）のアリール基であり、該アリール基中の水素原子の一部が、炭素数１～１８のアルキル基、ハロゲン原子が置換した炭素数１～８のアルキル基、炭素数２～１８のアルケニル基、炭素数２～１８のアルキニル基、炭素数６～１４のアリール基、ニトロ基、水酸基、シアノ基、－ＯＲ ６ で表されるアルコキシ基若しくはアリールオキシ基、Ｒ ７ ＣＯ－で表されるアシル基、Ｒ ８ ＣＯＯ－で表されるアシロキシ基、－ＳＲ ９ で表されるアルキルチオ基若しくはアリールチオ基、－ＮＲ １０ Ｒ １１ で表されるアミノ基、又はハロゲン原子で置換されていてもよい。該Ｒ ６ ～Ｒ ９ は、それぞれ独立して、炭素数１～８のアルキル基又は炭素数６～１４のアリール基であり、Ｒ １０ 及びＲ １１ は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数１～８のアルキル基又は炭素数６～１４のアリール基である； Ｅは１５族～１７族（ＩＵＰＡＣ表記）の原子価ｎの元素を表し、ｎは１～３の整数であり、Ｒ ５ はＥに結合している有機基であり、Ｒ ５ の個数はｎ＋１であり、（ｎ＋１）個のＲ ５ はそれぞれ互いに同一であっても異なってもよく、２個以上のＲ ５ が互いに直接又はＯ－、－Ｓ－、－ＳＯ－、－ＳＯ ２ －、－ＮＨ－、－ＣＯ－、－ＣＯＯ－、－ＣＯＮＨ－、アルキレン基若しくはフェニレン基を介して元素Ｅを含む環構造を形成してもよい。］
  2. 前記感光性樹脂組成物（１）の層の波長３６５ｎｍの膜厚１μｍ当たりの吸光度が、０．０１ａｂｓ／μｍ以上であり、 前記感光性樹脂組成物（２）の層の波長３６５ｎｍの膜厚１μｍ当たりの吸光度が、０．０１ａｂｓ／μｍ以上である、請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  3. 前記式（１）における［Ｒ ５ ］ ｎ＋１ －Ｅ ＋ で表されるカチオン部がスルフォニウム系 である、請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  4. 前記感光性樹脂組成物（２）を硬化させるのに必要な露光量が、前記感光性樹脂組成物（１）を硬化させるのに必要な露光量よりも少ない、請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  5. 前記ガレート系光酸発生剤の含有量が、前記エポキシ樹脂１００質量部に対し０．５～１０．０質量部である、請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  6. 前記エポキシ樹脂が、ビスフェノール骨格、フェノールノボラック骨格、クレゾールノボラック骨格、ノルボルネン骨格、環式のテルペン骨格、及びジシクロペンタジエン骨格からなる群から選択される少なくとも一の骨格を有する、請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  7. 前記感光性樹脂組成物（１）における前記エポキシ樹脂が、２官能以上のエポキシ樹脂を含む、請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  8. 前記感光性樹脂組成物（１）における前記エポキシ樹脂が、２官能のエポキシ樹脂と３官能以上のエポキシ樹脂とを含む、請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  9. 前記感光性樹脂組成物（１）が、反射防止機能を有する添加剤を含有し、 該反射防止機能を有する添加剤が、アントラセン構造を有する化合物、アントラキノン構造を有する化合物及びチオキサントン構造を有する化合物からなる群から選択される少なくとも一を含む、請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  10. 前記感光性樹脂組成物（１）に含まれる前記ガレート系光酸発生剤の含有量が、前記反射防止機能を有する添加剤の含有量の３倍以上である、請求項９に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  11. 前記反射防止機能を有する添加剤の含有量が、前記エポキシ樹脂１００質量部に対し０．０５～５．０質量部である、請求項９に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  12. 前記感光性樹脂組成物（１）及び前記感光性樹脂組成物（２）が、塩基性物質又は弱酸性（ｐＫａ＝－１．５～３．０）の酸発生剤のいずれかを含む、請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  13. 前記感光性樹脂組成物（１）が、シランカップリング剤を含む、請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  14. 前記感光性樹脂組成物（１）が、多価アルコールを含む、請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  15. 前記多価アルコールが、末端に水酸基を２官能又は３官能有し、分子内に繰り返し構造を有している、請求項１４に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  16. 前記感光性樹脂組成物（１）における前記多価アルコールの含有量が、前記エポキシ樹脂１００質量部に対し、０．５～３０．０質量部である、請求項１４に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  17. 液体を吐出するための吐出口を形成する吐出口形成部材と、前記吐出口と連通する流路 を形成する流路形成部材と、を基板上に具備する液体吐出ヘッドであって、 該流路形成部材が、感光性樹脂組成物（１）の硬化物であり、 該吐出口形成部材が、感光性樹脂組成物（２）の硬化物であり、 該感光性樹脂組成物（１）が、 芳香環を有するエポキシ樹脂及び脂環式エポキシ樹脂からなる群から選択される少なくとも一のエポキシ樹脂と、 下記式（１）で示される塩構造を有し、波長３６５ｎｍにおけるモル吸光係数が０．１０Ｌ／ｍｏｌ・ｃｍ以上のガレート系光酸発生剤を含む、ことを特徴とする液体吐出ヘッド。 ［式（１）中、Ｒ １ ～Ｒ ４ は、それぞれ独立して、炭素数１～１８のアルキル基又はＡｒであるが、但し、該Ｒ １ ～Ｒ ４ の少なくとも１つが、Ａｒである。 該Ａｒは、炭素数６～１４（以下の置換基の炭素数は含まない）のアリール基であり、該アリール基中の水素原子の一部が、炭素数１～１８のアルキル基、ハロゲン原子が置換した炭素数１～８のアルキル基、炭素数２～１８のアルケニル基、炭素数２～１８のアルキニル基、炭素数６～１４のアリール基、ニトロ基、水酸基、シアノ基、－ＯＲ ６ で表されるアルコキシ基若しくはアリールオキシ基、Ｒ ７ ＣＯ－で表されるアシル基、Ｒ ８ ＣＯＯ－で表されるアシロキシ基、－ＳＲ ９ で表されるアルキルチオ基若しくはアリールチオ基、－ＮＲ １０ Ｒ １１ で表されるアミノ基、又はハロゲン原子で置換されていてもよい。該Ｒ ６ ～Ｒ ９ は、それぞれ独立して、炭素数１～８のアルキル基又は炭素数６～１４のアリール基であり、Ｒ １０ 及びＲ １１ は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数１～８のアルキル基又は炭素数６～１４のアリール基である； Ｅは１５族～１７族（ＩＵＰＡＣ表記）の原子価ｎの元素を表し、ｎは１～３の整数であり、Ｒ ５ はＥに結合している有機基であり、Ｒ ５ の個数はｎ＋１であり、（ｎ＋１）個のＲ ５ はそれぞれ互いに同一であっても異なってもよく、２個以上のＲ ５ が互いに直接又はＯ－、－Ｓ－、－ＳＯ－、－ＳＯ ２ －、－ＮＨ－、－ＣＯ－、－ＣＯＯ－、－ＣＯＮＨ－、アルキレン基若しくはフェニレン基を介して元素Ｅを含む環構造を形成してもよい。］
  18. 前記感光性樹脂組成物（１）の層の波長３６５ｎｍの膜厚１μｍ当たりの吸光度が、０．０１ａｂｓ／μｍ以上であり、 前記感光性樹脂組成物（２）の層の波長３６５ｎｍの膜厚１μｍ当たりの吸光度が、０．０１ａｂｓ／μｍ以上である、請求項１７に記載の液体吐出ヘッド。
  19. 前記式（１）における［Ｒ ５ ］ ｎ＋１ －Ｅ ＋ で表されるカチオン部がスルフォニウム系である、請求項１７又は１８に記載の液体吐出ヘッド。
  20. 前記ガレート系光酸発生剤の含有量が、前記エポキシ樹脂１００質量部に対し０．５～１０．０質量部である、請求項１７又は１８に記載の液体吐出ヘッド。

Description

本開示は、液体吐出ヘッドの製造方法及び液体吐出ヘッドに関する。 液体を吐出する液体吐出ヘッドは、インクジェット記録装置等の液体吐出装置に用いられ、例えば吐出口形成部材及び流路形成部材と基板とを有する。流路形成部材は基板上に設けられており、液体の流路や、場合によっては液体吐出口を形成している。基板には液体供給口が形成されており、また、エネルギー発生素子が設けられる。液体は液体供給口から流路に供給され、エネルギー発生素子でエネルギーを与えられ、液体吐出口から吐出されて紙等の記録媒体に着弾する。 基板上には、エネルギー発生素子を覆う絶縁層、保護層、又はその他の様々な目的で、多くの場合、無機材料層が設けられている。一方、基板上の流路形成部材やその他の構造物を有機材料層で形成することが知られている。特に、有機材料層を感光性樹脂で形成すると、フォトリソグラフィーによって高精度な形成を行うことができる。 例えば、特許文献１に記載された液体吐出ヘッドの製造方法では、液体流路となる感光性樹脂層のドライフィルムがラミネート法により、無機材料層を有する基板上に成膜され、流路の形状に露光される。次に、吐出口と流路を連結するノズル部及び吐出口となる感光性樹脂層のドライフィルムが前記流路となる感光性樹脂層上に積層され、吐出口形状に露光された後、各感光性樹脂層の未硬化部が現像により一括で除去され、流路、ノズル部及び吐出口が形成される。 特開２０１６－０６４６４１号公報 図１Ａは液体吐出ヘッドの構成を示す模式斜図であり、図１Ｂは図１ＡのＡ－Ａ’線における模式断面図である。図２Ａ及びＢは感光性樹脂組成物からなる転写体の製造方法の例を示す模式断面図である。図３Ａ～３Ｈは液体吐出ヘッドの製造方法の例を示す模式断面図である。図４Ａ～４Ｈは実施例における液体吐出ヘッドの製造方法の一例を示す模式断面図である。 本開示において、数値範囲を表す「ＸＸ以上ＹＹ以下」や「ＸＸ～ＹＹ」の記載は、特に断りのない限り、端点である下限及び上限を含む数値範囲を意味する。数値範囲が段階的に記載されている場合、各数値範囲の上限及び下限は任意に組み合わせることができる。また、本開示において、例えば「ＸＸ、ＹＹ及びＺＺからなる群から選択される少なくとも一つ」のような記載は、ＸＸ、ＹＹ、ＺＺ、ＸＸとＹＹとの組合せ、ＸＸとＺＺとの組合せ、ＹＹとＺＺとの組合せ、又はＸＸとＹＹとＺＺとの組合せのいずれかを意味する。なお、ＸＸが群の場合はＸＸから複数を選択してもよく、ＹＹ及びＺＺについても同様である。 以下、図面を参照して本開示の好ましい実施形態を説明する。本開示の液体吐出ヘッド の製造方法は、以下の態様に限定されるものではない。また、以下の説明では、同一の機能を有する構成には図面中に同一の番号を付し、その説明を省略する場合がある。 図１Ａは、液体吐出ヘッドを示す模式斜図である。また、図１Ｂは図１ＡにおけるＡ－Ａ’を通る基板に垂直な面で見た液体吐出ヘッドの模式断面図である。 図１Ａ及び１Ｂに示す液体吐出ヘッドは、液体を吐出するための吐出口８を形成する吐出口形成部材１０と、吐出口８と連通する流路７を形成する流路形成部材６と、を基板１上に具備する。液体吐出ヘッドは、液体を吐出するためのエネルギーを発生させるエネルギー発生素子２が所定のピッチで形成された基板１を有する。基板１は、例えばシリコンで形成されている。エネルギー発生素子２としては、電気熱変換素子や圧電素子が挙げられる。エネルギー発生素子２は、基板１の表面に接するように設けられていても、基板１の表面に対して一部中空状に設けられていてもよい。エネルギー発生素子２には、そのエネルギー発生素子２を動作させるための制御信号入力電極（不図示）が接続されている。また、基板１にはインクを供給する供給口３が開口されている。 基板１の表面側、具体的には吐出口８側の表面には、無機材料層４と保護層５がこの順に形成されている。基板１としては、シリコンで形成されたシリコン基板が挙げられる。シリコン基板はシリコンの単結晶で、表面の結晶方位が（１００）であることが好ましい。 基板と流路形成部材との間に無機材料層を有することが好ましい。流路形成部材が無機材料層に接することが好ましい。無機材料層４は、Ｔａ、Ｉｒ、Ｗ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｌ、及びＳｉ等の金属膜、並びに酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）及び炭窒化シリコン（ＳｉＣＮ）、及び炭酸化シリコン（ＳｉＯＣ）等からなる群から選択される少なくとも一を含むことが好ましい。 図１Ｂにおいては、無機材料層４は、蓄熱層や絶縁層として用いられている。保護層５は、エネルギー発生素子を保護するものであり、例えばＴａやＩｒで形成されている。無機材料層４は、エネルギー発生素子を覆っていてもよい。 図１Ｂにおいては、無機材料層４は、基板１の表面のほぼ全面に形成されている。無機材料層４上には、流路形成部材６によって流路７の側壁が形成されている。さらに、流路形成部材６及び流路７の上に、吐出口８、ノズル部９を有する吐出口形成部材１０が形成されている。また、必要に応じて吐出口形成部材１０上に撥液層１１が形成されている。 この液体吐出ヘッドは、供給口３から流路７を通って供給されるインクを、エネルギー発生素子２によって発生する圧力を加えることによって、ノズル部９を介して吐出口８からインク滴として吐出させる。 次に図２Ａ、２Ｂ、３Ａ～３Ｈ用いて、液体吐出ヘッドの製造方法について以下に説明する。図２Ａ、２Ｂは感光性樹脂組成物（１）から成る転写体の製造方法の一例を説明するための図である。 図３Ａ～３Ｈは液体吐出ヘッドの製造方法の一例を示す模式断面図であり、完成した状態で図１Ｂと同じ断面の位置でみた図である。 まず、図２Ａに示すようにＰＥＴやポリイミド等からなるフィルム基材１２を用意する。次に、図２Ｂに示すように、感光性樹脂組成物（１）１３をフィルム基材１２にスピンコート法やスリットコート法等で塗布し、プリベークを行うことで、感光性樹脂組成物（１）からなる転写体を作製する。 感光性樹脂組成物（１）１３は、液体供給口が予め形成された基板に転写する場合、ネガ型の感光性エポキシ樹脂組成物であることができる。感光性樹脂組成物（１）は、例えば、重量平均分子量が５０００以上のエポキシ樹脂、末端に水酸基を２官能又は３官能有し、パーフルオロアルキル基及びパーフルオロアルキレン基を含まない多価アルコール、光酸発生剤及び溶剤を含む。組成に関しては後で詳細を説明する。 感光性樹脂組成物（１）１３の層の厚さは流路の高さに相当するため、液体吐出ヘッドの吐出設計により適宜決定されるが、例えば３～４５μｍとすることが好ましく、３～３０μｍがより好ましく、５～２０μｍがさらに好ましい。 次に、図３Ａに示すように、エネルギー発生素子２を表面側に有する基板１を用意する。 そして、図３Ｂに示すように、必要に応じて、エネルギー発生素子２を被覆するように、基板１の表面側に無機材料層４を形成する。また、必要に応じて、エネルギー発生素子２の外表面側の無機材料層４の上に保護層５を形成する。無機材料層４及び保護層５は、必要に応じてパターニングされてもよい。 次に、図３Ｃに示すように、基板を貫通し、インクを供給する供給口３を形成する。供給口３は、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）等のアルカリ系のエッチング液によるウェットエッチングや、反応性イオンエッチング等のドライエッチングを用いて、所望の位置に形成することができる。 次に、図３Ｄに示すように、液体吐出エネルギー発生素子を有する基板上に感光性樹脂組成物（１）を成膜する。例えば、図２Ｂで作製した感光性樹脂組成物（１）１３からなる転写体を基板上に転写して製膜することができる。無機材料層４を設ける場合は、エネルギー発生素子２と供給口３を配置した基板１の無機材料層４上に、ラミネート法を用いて転写すればよい。なお、供給口３が配置されていない基板の場合、感光性樹脂組成物（１）を転写体とせずに、スピンコート法やスリットコート法等で塗布して、成膜してもよい。 感光性樹脂組成物（１）１３は、後述する吐出口形成部材１０との密着性、機械的強度、インク等の液体に対する安定性、解像性等を考慮すると、カチオン重合型のエポキシ樹脂組成物で形成されていることが好ましい。 次に、図３Ｅに示すように、流路パターンを有する流路形成マスク１４を介して、感光性樹脂組成物（１）１３をパターン露光し、さらに熱処理（ＰｏｓｔＥｘｐｏｓｕｒｅＢａｋｅ）することで露光部を硬化させて流路形成部材６を形成する。マスク１４は、露光波長の光を透過するガラスや石英などの材質からなる基板に、流路などのパターンに合わせてクロム膜などの遮光膜が形成されたものである。露光装置としては、ｉ線露光ステッパー、ＫｒＦステッパーなどの単一波長の光源や、マスクアライナーＭＰＡ－６００Ｓｕｐｅｒ（商品名、キヤノン製）などの水銀ランプのブロード波長を光源に持つ投影露光装置を用いることができる。 次に、図３Ｆに示すように、感光性樹脂組成物（２）１５をＰＥＴやポリイミド等からなるフィルム基材に塗布した後、感光性樹脂組成物（１）１３及び流路形成部材６上にラミネート法を用いて転写して成膜する。さらに、必要に応じて撥液層１１を感光性樹脂組成物（２）１５上に成膜する。 吐出口形成部材１０となる感光性樹脂組成物（２）１５は、流路形成部材６との密着性、機械的強度、インク等の液体に対する安定性、解像性等を考慮すると、カチオン重合型のエポキシ樹脂組成物で形成されていることが好ましい。また、感光性樹脂組成物（２） １５の厚さは、液体吐出ヘッドの吐出設計により適宜決定されるもので特に限定されないが、機械的強度等の観点から例えば３～２５μｍとすることが好ましく、３～１５μｍがより好ましい。 撥液層１１は、インク等の液体に対する撥液性が求められ、カチオン重合性を有するパーフルオロアルキル組成物やパーフルオロポリエーテル組成物を用いることが好ましい。一般に、パーフルオロアルキル組成物やパーフルオロポリエーテル組成物は、塗布後のベーク処理によってフッ化アルキル鎖が、組成物と空気の界面に偏析することが知られており、組成物の表面の撥液性を高めることが可能である。 次に、図３Ｇに示すように、吐出口パターンを有する吐出口形成マスク１６を介して、感光性樹脂組成物（２）１５と撥液層１１をパターン露光する。さらに熱処理（ＰｏｓｔＥｘｐｏｓｕｒｅＢａｋｅ）することで露光部を硬化させ、吐出口形成部材１０を形成する。 本開示は、基板上に流路形成部材と吐出口形成部材とを具備する液体吐出ヘッドの製造方法に関する。そして、該製造方法は、 １）該基板上に流路形成部材を形成する感光性樹脂組成物（１）の層を成膜する工程と、２）該感光性樹脂組成物（１）の層をパターン露光し、熱処理する工程と、 ３）該感光性樹脂組成物（１）の層の上に吐出口形成部材を形成する感光性樹脂組成物（２）の層を積層する工程と、 ４）該感光性樹脂組成物（２）の層をパターン露光し、熱処理する工程と、 ５）該感光性樹脂組成物（１）の層及び該感光性樹脂組成物（２）の層の未露光部を除去して、該流路形成部材と該吐出口形成部材を形成する工程と、 を有する。 また、本開示は、液体を吐出するための吐出口を形成する吐出口形成部材と、前記吐出口と連通する流路を形成する流路形成部材と、を基板上に具備する液体吐出ヘッドを提供する。該液体吐出ヘッドにおいて、該流路形成部材が、感光性樹脂組成物（１）の硬化物であり、該吐出口形成部材が、感光性樹脂組成物（２）の硬化物である。 上述した通り、基板上の流路形成部材を形成する感光性樹脂組成物（１）と、吐出口形成部材を形成する感光性樹脂組