DE69329359T2

DE69329359T2 - Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes

Info

Publication number: DE69329359T2
Application number: DE69329359T
Authority: DE
Inventors: Genji Inada; Masashi Miyagawa; Norio Ohkuma
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-06-01
Filing date: 1993-05-28
Publication date: 2001-03-08
Anticipated expiration: 2013-05-29
Also published as: ATE196199T1; US5730889A; EP0572948A1; EP0572948B1; DE69329359D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellverfahren für einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Herstellverfahren für einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf zur Erzeugung von Aufzeichnungströpfchen.
Ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der bei einem Tintenstrahlaufzeichnungssystem (Fluidsprühaufzeichnungssystem) Verwendung findet, umfasst allgemein eine feine Ausstoßöffnung für ein Aufzeichnungsfluid, einen Fluidkanal und eine Energieerzeugungsvorrichtung, die in einem Teil des Fluidkanales vorgesehen ist und Energie zum Ausstoßen des Aufzeichnungsfluides liefert. Es ist ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Fluidsprühaufzeichnungskopfes bekannt, bei dem beispielsweise eine Glas- oder Metallplatte mit einer feinen Nut über eine Bearbeitung, wie Schneiden oder Ätzen, ausgebildet und die mit der Nut versehene Platte mit einer anderen geeigneten Platte verbunden wird, um einen Fluidkanal zu bilden.
Der über dieses herkömmliche Verfahren hergestellte Fluidsprühaufzeichnungskopf ist jedoch mit diversen Problemen verbunden, beispielsweise mit der Schwierigkeit der Erstellung eines Fluidkanales mit einem konstanten Kanalwiderstand, da die Innenwand des durch Schneiden ausgebildeten Fluidkanales eine zu grobe Oberflächenrauhigkeit besitzt oder durch Unterschiede im Ätzgrad Verformungen auftreten, die zu Veränderungen der Aufzeichnungseigenschaften des hergestellten Fluidsprühaufzeichnungskopfes führen. Ferner neigt beim Schneiden das Substrat zum Brechen oder Reißen, wodurch die Ausbeute erniedrigt wird. Beim Ätzen erfordert diese Bearbeitung eine Vielzahl von Herstellschritten, die zu erhöhten Herstellkosten führen. Des weiteren besteht ein den herkömmlichen Verfahren gemeinsames Problem darin, daß es schwierig ist, die mit einem Fluidkanal versehene obere Platte zur Deckplatte auszurichten, auf der eine Antriebsvorrichtung vorgesehen ist, wie beispielsweise eine piezoelektrische Vorrichtung oder ein elektrothermischer Wandler, die Energie zum Ausstoßen der Aufzeichnungsfluidtröpfchen erzeugt, wenn diese Platten miteinander verbunden sind, wodurch eine Herstellung in großem Ausmaß nicht möglich ist.
In Betrieb steht ein Fluidsprühaüfzeichnungskopf normalerweise immer in Kontakt mit einem Aufzeichnungsfluid (normalerweise einem Tintenfluid, das Wasser als Hauptkomponente enthält und nicht neutral ist, einem Tintenfluid, das ein organisches Lösungsmittel als Hauptkomponente enthält, o. ä.). Es ist daher wünschenswert, dass das Material des Kopfes in einem Fluidsprühaufzeichnungskopf einerseits keine Festigkeitsabnahme infolge des Einflusses des Aufzeichnungsfluides erfährt und andererseits in das Aufzeichnungsfluid keine schädliche Kompo nente, wie Aufzeichnungseigenschaften verschlechtert, abgibt. Bei den herkömmlichen Verfahren können jedoch nicht immer Materialien ausgewählt werden, die den vorstehend wiedergegebenen Zielen gerecht werden, da Beschränkungen in bezug auf die Verarbeitungsverfahren etc. existieren.
Um die vorstehend aufgezeigten Probleme zu überwinden, wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem auf einem Substrat, auf dem eine Energleerzeugungsvorrichtung ausgebildet wurde, durch Mustererzeugung eine Düse einschließlich eines Tintenfluidkanales und eines aus einem lichtempfindlichen Harzmaterial bestehenden Öffnungsabschnittes ausgebildet wird, wie in einer der offengelegten japanischen Patentanmeldungen 208255/1982 und 208256/1982 beschrieben, und hiermit eine Glasplatte oder eine entsprechende Deckplatte verbunden wird.
Dieses Verfahren ist jedoch mit den folgenden Problemen verbunden.
(1) Der Kleber zum Verbinden der Deckplatte strömt in den Tintenfluidkanal, was dazu führt, dass der Tintenfluidkanal verformt wird.
(2) Beim Schneiden des Substrates zur Ausbildung der Tintenausstoßöffnung dringt Schneidstaub in den Tintenfluidkanal, so dass der Tintenausstoß unbeständig wird.
(3) Da das mit dem Tintenfluidkanal, d. h. einem Hohlabschnitt, versehene Substrat geschnitten wird, neigt die durch Schneiden geformte Tintenausstoßöffnung dazu, teilweise zu brechen.
Die Probleme erniedrigen nicht nur die Ausbeute bei der Herstellung des Fluidsprühaufzeichnungskopfes, sondern machen es auch schwierig, einen Fluidsprühaufzeichnungskopf zu schaffen, der lang ist und einen langen, feinen Tintenfluidkanal sowie eine Vielzahl von Tintenausstoßöffnungen besitzt.
Bei dem in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 154947/1986 beschriebenen Verfahren, mit dem die vorstehend aufgezeichneten Probleme vermieden werden sollen, wird ein mit einem löslichen Harz ausgebildeter Tintenfluidkanalabschnitt mit einem Harz o. ä. bedeckt. Nach dem Schneiden des Substrates wird der lösliche Teil gelöst, um ein Muster eines Tintenfluidkanales auszubilden. Dieses Verfahren ist jedoch mit dem Problem einer Kostenerhöhung der Herstellung des Fluidsprühaufzeichnungskopfes verbunden, da es einen Schritt zur Ausbildung eines Tintenfluidkanalabschnittes mit einem löslichen Harz, einen Schritt zur Ausbildung einer den Tintenfluidkanalabschnitt abdeckenden Harzschicht und einen Schritt zum Aushärten des Harzes einschließt.
Patent Abstracts of Japan, Band 16, Nr. 44, 14. September 1992, entsprechend JP-A-152 144 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlkopfes, bei dem ein Resist als Muster auf einem Substrat aufgebracht und eine Metallplattierungsschicht auf dem mit einem Resist versehenen Substrat ausgebildet wird. Nach Ausbildung der Me tallplattierungsschicht wird der Resist entfernt, so dass ein Tintenfluidkanal und eine gemeinsame Flüssigkeitskammer an den Stellen vorgesehen werden, an denen der Resist entfernt wurde. Dann wird eine Membran mit einem Kleber o. ä. mit der Metallplattierungsschicht verbunden, wonach ein piezoelektrisches Element fest an der Membran angebracht wird. Die Membran, die die Deckplatte des herzustellenden Tintenstrahlkopfes bildet, wird nach dem Entwickeln und Eluieren des Resistes verklebt.
Um die vorstehend aufgezeigten Probleme zu vermeiden, wurden intensive Forschungen durchgeführt.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf zu schaffen, an dem Düsen mit hoher Dichte montiert sind, der sich mit geringen Kosten und mit hoher Genauigkeit herstellen lässt sowie eine große Zuverlässigkeit und hohe Auflösung besitzt. Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Tintenstrahlaufzeichnungskopfes geschaffen werden.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung betrifft die Schaffung eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes mit einem Tintenfluidkanal, der mit hoher Genauigkeit und mit hoher Ausbeute fein bearbeitet ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Tintenstrahlaufzeichnungskopfes.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung betrifft die Schaffung eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, der weniger empfindlich ist gegenüber Wechselwir kungen mit einem Aufzeichnungsfluid sowie eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber Chemikalien besitzt. Des weiteren soll ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Tintenstrahlaufzeichnungskopfes zur Verfügung gestellt werden.
Als Ergebnis der durchgeführten intensiven Forschungen wurde festgestellt, dass die obigen Ziele durch Verwendung eines lichtempfindlichen Harzes erreicht werden können.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß Patentanspruch 1 zur Verfügung gestellt.
Die Schicht aus dem lichtempfindlichen Harz kann mit einem Resist vom negativen Typ ausgebildet werden.
Dieser Resist vom negativen Typ kann ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht in einem Bereich von 5.000 bis 30.000 haben.
Die Schicht aus dem lichtempfindlichen Harz kann mit einem Fotoresist eines positiven Typs ausgebildet werden.
Der positive Fotoresist kann ein Amin enthalten.
Der positive Fotoresist kann ein Novolak-Harz und einen Sulfonsäureester einer Chinondiazidverbindung enthalten.
Die Schicht aus dem lichtempfindlichen Harz kann mit einem wärmevernetzbaren Resist vom positiven Typ ausgebildet werden.
Die vorliegende Erfindung hat die folgenden Vorteile.
1) Da bei den Hauptschritten der Herstellung des Aufzeichnungskopfes die Lithografietechnik unter Verwendung eines Fotoresistes, lichtempfindlichen Trockenfilmes o. ä. Anwendung findet, kann der größte Teil des feinen Teiles des Kopfes sehr einfach in einem gewünschten Muster ausgebildet werden, und es ist einfach, viele Aufzeichnungsköpfe der gleichen Konstruktion gleichzeitig zu bearbeiten.
2) Da der Tintenfluidkanal nach dem Verbinden der Deckplatte ausgebildet wird, kann ein guter Tintenstrahlaufzeichnungskopf hergestellt werden, bei dem die Tinte nicht in den Tintenfluidkanal tropft oder sich die Deckplatte ablöst.
3) Es kann ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf hergestellt werden, bei dem eine gute Einstellung realisiert werden kann, ohne dass Schneidstaub, Schleifmittel o. ä. in den Tintenfluidkanal eindringen.
4) Da das Schneiden des Substrates in einem Zustand durchgeführt wird, in dem der zu einem Tinrenfluidkanal zu bearbeitende Abschnitt mit dem Resist gefüllt ist, wird das Substrat beim Schneiden nicht gebrochen.
5) Bei einem Resist vom negativen Typ verhindert die Beschränkung des Molekulargewichtes des Resistes das Auftreten von Schaum oder Entwicklungsresten und ermöglicht eine rasche Entwicklung des Resistes.
6) Bei einem Resist vom positiven Typ treten bei der Entwicklung kein Schaum oder Entwicklungsreste auf, und die Anwendung eines Bildreversverfahrens oder die Verwendung eines Reaktionsproduktes zwischen einem Novolakharz und einer Chinondiazidverbindung verhindert eine Aufweitung des Musters oder eine Abnahme der Filmdicke bei der Entwicklung.
7) Wenn ein wärmevernetzbarer Resist vom positiven Typ zur Ausbildung eines Tintenfluidkanales verwendet wird, tritt keine Auflösung von nicht belichteten Abschnitten auf, selbst wenn der Resist in einen Entwickler mit einer hohen Auflösung, beispielsweise ein organisches Lösungsmittel, getaucht wird, was dazu führt, dass Tintenstrahlaufzeichnuigsköpfe mit gleichmäßiger Qualität hergestellt werden können. Auch können Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe gefertigt werden, die eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit, einen ausgezeichneten Lösungsmittelwiderstand und eine ausgezeichnete Hitzefestigkeit besitzen.
8) Es können mit einfachen Mitteln Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe mit einer Vielzahl von Reihen hoher Dichte hergestellt werden.
9) Es können Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe mit niedrigen Kosten ohne neue Investitionen für Einrichtungen hergestellt werden, da nur die Reihenfolge der Entwicklung eines Musters aus einem lichtempfindlichen Harz bei dem herkömmlichen Verfahren zur Herstellung eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes geändert wird.
Die obigen Ziele und andere Ziele, Wirkungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. Hiervon zeigen:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Substrates, auf dem eine Energieerzeugungsvorrichtung angeordnet ist;
Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht eines Substrates, auf dem eine Schicht aus einem wärmevernetzbaren positiven Resist ausgebildet ist;
Fig. 3 eine schematische perspektivische Ansicht eines Substrates mit einer Schicht aus einem wärmevernetzbaren positiven Resist hierauf, die einer Musterbelichtung unterzogen wird;
Fig. 4 eine schematische Schnittansicht eines integrierten Substrates, mit dem eine Deckplatte verklebt ist;
Fig. 5 eine schematische Schnittansicht eines integrierten Substrates mit einer Deckplatte, wobei ein Ende des integrierten Substrates abgeschnitten ist;
Fig. 6 eine schematische Schnittansicht eines integrierten Substrates mit einem hierauf durch Entwicklung ausgebildeten Tintenfluidkanal und einer Tintenausstoßöffnung; und
Fig. 7 eine schematische perspektivische Ansicht einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung.
Hiernach wird die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, falls erforderlich, beschrieben.
Die Fig. 1 bis 6 sind schematische Ansichten, die ein Beispiel eines Herstellverfahrens eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß einer grundlegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Während bei dieser Ausführungsform die Herstellung eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes mit zwei Öffnungen beschrieben wird, kann in entsprechender Weise ein Tintenstrahlaufzeich nungskopf mit einer Vielzahl von Reihen hoher Dichte ausgebildet werden.
Bei dieser Ausführungsform wird ein Substrat aus Glas, Keramik, Kunststoff, Metall o. ä., wie in Fig. 1 gezeigt, vorgesehen. Fig. 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die ein derartiges Substrat 1 vor der Ausbildung einer Schicht aus einem lichtempfindlichen Material zeigt.
Das Substrat 1 dient als Teil eines Elementes eines Tintenfluidkanales. Das Substrat 1 ist keinen speziellen Beschränkungen unterworfen und kann aus irgendeinem Material oder mit irgendeiner Form hergestellt werden, solange wie es als Träger für eine Schicht aus einem lichtempfindlichen Harz dienen kann. Auf dem Substrat 1 wird eine Energieerzeugungsvorrichtung 2, wie beispielsweise ein elektrothermischer Wandler oder eine piezoelektrische Vorrichtung, in einer gewünschten Anzahl angeordnet. In Fig. 1 sind zwei derartige Energieerzeugungsvorrichtungen vorgesehen. Die Energleerzeugungsvorrlchtungen 2 beaufschlagen ein Tintenfluid mit Energie, so daß das Tintenfluid in der Form Von Aufzeichnungsfluidtröpfchen ausgestoßen werden kann. Wenn beispielsweise elektrothermische Wandler als Energieerzeugungsvorrichtungen 2 Verwendung finden, wird das Tintenfluid in der Nähe der Vorrichtungen 2 erhitzt, um Tintenausstoßenergie zu erzeugen. Wenn andererseits piezoelektrische Vorrichtungen als Energieerzeugungsvorrichtungen 2 verwendet werden, wird die Tintenausstoßenergie durch mechanische Schwingungen der Vorrichtungen 2 erzeugt.
Diese Vorrichtungen werden an eine Elektrode (nicht gezeigt) angeschlossen, um ein Steuersignal zum Betreiben der Vorrichtungen zuzuführen. Normalerweise können zur Verbesserung der Haltbarkeit der Energieerzeugungsvorrichtung 2 verschiedenartige funktionale Schichten, wie beispielsweise eine Schutzschicht, vorgesehen werden. Auch bei der vorliegenden Erfindung können eine oder mehrere solche Funktionsschichten angeordnet werden.
Wie in Fig. 2 gezeigt, wird als nächstes eine Schicht 3 aus einem lichtempfindlichen Harz auf dem Substrat 1 ausgebildet. Somit werden die Energieerzeugungsvorrichtungen 2 in der Schicht aus dem lichtempfindlichen Harz eingebettet. Zur Ausbildung einer lichtempfindlichen Harzschicht kann ein Resistmaterial vom negativen oder positiven Typ verwendet werden. Die Schicht 3 aus dem lichtempfindlichen Harz kann durch Aufbringung einer Lösung eines lichtempfindlichen Harzmateriales auf das Substrat 1 über ein Lösungsmittelbeschichtungsverfahren oder durch Laminieren eines lichtempfindlichen Harzmateriales auf dem Substrat 1 in Form eines Trockenfilmes ausgebildet werden.
Die auf diese Weise ausgebildete Schicht 3 aus dem lichtempfindlichen Harz wird einer Musterbelichtung gemäß Fig. 3 unterzogen, um einen Strahlungsbelichtungsabschnitt 4, an dem ein Tintenfluidkanal ausgebildet werden soll, mit einer durch Pfeile in Fig. 3 angedeuteten Strahlung bildweise oder musterweise zu belichten. Die Belichtung kann als Flushbelichtung über eine Fotomaske mit einem Muster eines Tintenfluidkanales oder durch Direktabtastung eines Elektronenstrahles oder Ionenstrahles durchgeführt werden. Als Belichtungsquelle können UV- Tiefstrahlen, Excimerlaserstrahlen, Elektronenstrahlen, Röntgenstrahlen etc. Verwendung finden, solange sie eine Musterausbildung der Schicht 3 aus dem lichtempfindlichen Harz ermöglichen.
Dann wird, wie in Fig. 4 gezeigt, eine Deckplatte 7 mit der Schicht 3 aus dem lichtempfindlichen Harz verbunden, während der zur Ausbildung eines Tintenfluidkanales bestimmter Belichtungsabschnitt 4 musterweise belichtet worden ist. Die Deckplatte 7 kann aus irgendeinem Material bestehen, wie Keramik, Glas, Metall, Harz etc. Sie ist mit einer Kleberschicht 5 über eine Deckplattenharzschicht 6 versehen. In diesem Fall ist es ausreichend, den Kleber auf einen anderen Bereich als den Belichtungsabschnitt 4 aufzubringen. Eine Tintenzuführöffnung 9 erstreckt sich durch die Deckplatte 7 und die Deckplattenharzschicht 6. Da erfindungsgemäß der Kleber nicht nach unten in den Tintenfluidkanal fließt, besteht kein Bedarf nach Elementen mit hoher Genauigkeit der Oberflächenebenheit für die Deckplatte 7, wodurch zur Kostenreduzierung beigetragen wird.
Um, wie in Fig. 4 gezeigt, den Tintenfluidkanalwiderstand zwischen der Tintenzuführöffnung 9 und den Energieerzeugungsvorrichtungen 2 zu verringern, kann die Deckplatte 7 mit einem Muster versehen sein, so dass die Höhe h der Decke des Tintenfluidkanales zwischen der Tintenzuführöffnung 9 und den Energieerzeugungsvorrichtungen 2 groß genug gemacht werden kann. Als Kleber kann irgendein herkömmlicher hitzehärtender Kleber, lichtempfindlicher Kleber oder druckempfindlicher Kleber verwendet werden.
Manchmal ist die Verwendung eines lichtempfindlichen Klebers als Material für die Kleberschicht 5 begrenzt, da die lichtempfindliche Kleberschicht 3, die musterweise belichtet wurde, um das Tintenfluidkanalmuster zu übertragen, auch empfindlich ist gegenüber Licht oder Strahlung, die zum Aushärten der Kleberschicht 5 verwendet werden. Mit anderen Worten, die Verwendung eines lichtempfindlichen Klebers als Material für die Kleberschicht 5 ist nur dann zulässig, wenn der Belichtungsvorgang zum Aushärten des lichtempfindlichen Klebers die lichtempfindliche Harzschicht 3, auf die das Tintenfluidkanalmuster übertragen worden ist, keinen Einfluß hat, beispielsweise in den Fällen, in denen das das Tintenfluidkanalmuster bildende Harz ein Harz ist, das in bezug auf eine Hochenergiestrahlung, wie beispielsweise Ionenstrahlung, empfindlich ist, wobei der lichtempfindliche Kleber einen anderen lichtempfindlichen Wellenbereich besitzt, der eine Empfindlichkeit aufweist, die ausreichend verschieden ist, so dass das Tintenfluidkanalmuster nicht beeinflusst wird, wobei ein Element, das einen Lichtdurchlaß oder eine Strahlung verhindert, durch Bedampfen oder Sputtern auf der Oberfläche des Harzes auf die das Tintenfluidkanalmusterbild übertragen wurde, vorgesehen wird etc.
Als nächstes wird das Substrat 1 geschnitten, wie in Fig. 5 gezeigt. Mit anderen Worten, das Laminat oder integrierte Substrat 1 wird entlang der Linie v-v in Fig. 4 geschnitten, um eine Schnittfläche 8 zu erhalten. Das Schneiden kann unter Verwendung einer mechanischen Einrichtung, beispielsweise einer Chipschneidesäge, oder durch optische Bearbeitung, wie beispielsweise einen Laserstrahl, durchgeführt werden. Nach dem Schneiden kann die Schnittfläche 8 weiter geschnitten oder geschliffen werden, so dass die Genauigkeit des Abstandes d zwischen einer Tintenausstoßöffnung 11 und den Energieerzeugungsvorrichtungen 2 verbessert werden kann. Bei der vorliegenden Erfindung ist der Tintenfluidkanalabschnitt nicht entwickelt, wenn das Substrat 1 geschnitten wird, so dass Schneidstaub oder abrasive Mittel oder Pulver nicht in den Tintenfluidkanalabschnitt eindringen. Da das lichtempfindliche Harz im zu formenden Tintenfluidkanalabschnitt vorhanden ist, tritt kein Brechen des Substrates 1 oder ein ähnliches Problem beim Schneiden auf.
Schließlich wird, wie in Fig. 6 gezeigt, der den Tintenfluidkanalabschnitt bildende Resist eluiert, um einen Tintenfluidkanal 10 und die Tintenausstoßöffnung 11 zu bilden. Die Entwicklung kann unter Verwendung irgendeines Lösungsmittels, das den Resist lösen kann, durchgeführt werden. Auf diese Weise wird eine Tintenausstoßöffnung 11 mit einer zufriedenstellenden Form ausgebildet.
Da bei der vorliegenden Erfindung der Tintenfluidkanal nach dem Schneiden des Substrates ausgebildet wird, gibt es kein Problem, dass ein Kleber nach unten in den Fluid kanal fließt oder daß die Deckplatte wegen einer nicht ausreichenden Dicke der Kleberschicht abblättert, selbst wenn die Kleberschicht in großen Mengen verwendet wird, um die Deckplatte bei hohen Temperaturen und hohen Drücken zur Herstellung von langen Tintenstrahlaufzeichnungsköpfen zu verkleben. Daher ist die vorliegende Erfindung insofern vorteilhaft, als dass nicht nur die Ausbeute an Tintenstrahlaufzeichnungsköpfen beträchtlich erhöht werden kann, sondern auch die Zuverlässigkeit des hergestellten Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gesteigert werden kann.
Wie vorstehend beschrieben, können erfindungsgemäß die mit dem herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Tintenstrahlaufzeichnungsköpfen verbundenen Probleme überwunden werden, indem der Entwicklungsschritt zum Entwickeln des lichtempfindlichen Harzes nach dem Schritt des Schneidens des Substrates verschoben wird, um auf diese Weise die Herstellung von Tintenstrahlaufzeichnungsköpfen mit gleichmäßiger Qualität zu ermöglichen. Grundsätzlich kann jedes beliebige Harz bei der vorliegenden Erfindung als lichtempfindliches Harz verwendet werden. Um jedoch die Beständigkeit und Zuverlässigkeit bei der Herstellung von Tintenstrahlaufzeichnungsköpfen zu erhöhen, ist es wünschenswert, Harze zu verwenden, die nachfolgend im einzelnen beschrieben werden.
Als lichtempfindliches Harz zur Ausbildung des Tintenfluidkanales 10 werden Resistmaterialien vom negativen Typ bevorzugt, da derartige Materialien eine Vielzahl von ausgezeichneten Eigenschaften besitzen, wie beispielsweise mechanische Festigkeit, Hitzefestigkeit, Lösungsmittelbeständigkeit etc.
Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe benötigen eine höhere mechanische Festigkeit, eine höhere Tintenbeständigkeit und eine höhere Hitzefestigkeit, wenn die Ausstoßenergie für die Aufzeichnungstinte von thermisch erzeugten Blasen zur Verfügung gestellt wird, als Resistmaterialien, die bei herkömmlichen Halbleiterherstellprozessen verwendet werden. Resists vom negativen Typ sind als lichtempfindliches Harz geeignet, das derartigen Anforderungen gerecht wird.
Als lichtempfindliches Harz vom negativen Typ kann jedes beliebige lichtempfindliche Harz verwendet werden. Beispielsweise können die folgenden Harze eingesetzt werden: ein lichtempfindliches Harz enthaltend ein Polymer, Oligomer oder Monomer mit einer ungesättigten Doppelbindung in seinem Molekül, ein lichtempfindliches Harz mit einem Monomer, Oligomer oder Polymer mit einem Epoxyring ein lichtempfindliches Harz, das sich bei Extraktion eines Wasserstoffatomes vernetzt, etc. Die ungesättigte Doppelbindung kann eine solche sein, die in Acryloyl, Methacryloyl, Acrylamid, Allyl, Maleinsäurediester, Vinylether, Vinylthioether, Vinylamino, Acetylen u. ä. enthalten ist. Bei dem lichtempfindlichen Harz vom negativen Typ kann es sich um ein Gemisch aus einem Monomer, Oligomer oder Polymer, das eine derartige ungesättigte Doppelbindung oder einen Epoxyring im Molekül aufweist, und einem Fotopolymerisationsinitiator handeln.
Das lichtempfindliche Harz kann ein Bindemittel, ein Füllmittel oder ein Silankopplungsmittel zur Erhöhung der Adhäsion mit dem Substrat enthalten.
Als Allzweckbeispiel kann beispielsweise ein Dreikomponentensystem genannt werden, das aus einem 9 : 1 Copolymer aus Metylmethacrylat und Methacrylsäure als Bindemittel, Pentaerythritoltriacrylat als polymerisierbares Monomer und Tert-Butoxyanthrachinon als Fotopolymerisationsinitiator besteht.
Als Monomer können zusätzlich zu den vorstehend genannten beispielsweise die folgenden Monomere verwendet werden: Acryl- oder Methacrylmonomere und Oligomere, wie Ethylenglycoldiacrylat, Diethylenglycoldiacrylat, Triethylenglycoldiacrylat, Polyethylenglycoldimethacrylat, Polypropylenglycoldiacrylat, Polypropylenglycoldimethacrylat, Butylenglycoldimethacrylat, Butylenglycoldiacrylat, Neopentylenglycoldiacrylat, Neopentylenglycoldimethacrylat, 1,4-Butandiolacrylat, 1,6-Hexadioldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat oder Trimethylolpropantrimethacrylat etc.; Allylmonomere und Oligomere, wie Diallylorthophthalat, Dlallylisophthalat, Diallylmaleat, Diallylchlorendat, DiallylLadipat, Diallyldiglycolat, Triallylcyanurat, Triallylisocyanurat, Trimethallylisocyanurat oder Diethylenglycolbis(allylcarbonat); Acrylamidmonomere und Oligomere, wie N, N'-Methylen-bis(acrylamid) oder Hexamethylenbisacrylamid; etc.
Diese Monomere und Oligomere können mit einem Bindemittel vermischt werden, beispielsweise den Monomeren Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Butylmethacrylat, oder den folgenden Polymeren: Acrylharze, wie Copolymere dieser Monomeren, Vinylchlorid, Polyvinylbutyral, Polyvinylalkohol, Nylon etc.
Als Fotopolymerisationsinitiator kann beispielsweise verwendet werden: Benzil, 4,4'-Dimethoxybenzil, 4,4'-Dihydroxybenzil, Thioxanthon, 2-Chlorothioxanthon, Isopropylthioxanthon, 2,4'-Diethylthioxanthon, 2,4'-Diisopropylxanthon, Cumarinderivate, s-Triazinderivate, Camphorchinon ete. Der Polymerisationsinitiator kann ferner Amine enthalten, wie Diethylaminobenzoat, Diethylaminobenzoat, Diisobutylaminobenzoat etc.
Da diese negativen Radikalpolymerisationsresists gegenüber einer Verzögerung der Reaktion durch Sauerstoff empfindlich sind, besteht ein geeignetes Belichtungsverfahren darin, einen Film aus Polyvinylalkohol o. ä. auf dem Film des negativen Resistes vor dem Belichten vorzusehen oder den negativen Resist auf einen PET (Polyethylenterephthalat)film o. ä. zu laminieren, um einen Trockenfilm vor dem Belichten auszubilden.
Andererseits haben die Monomere mit einem Epoxyring oder einer Vinyletherbindung im Molekül, die gemäß der kationischen Polymerisationsreaktion polymerisieren, u. a. den Vorteil, dass sie in bezug auf eine Verzögerung der Reaktion durch Sauerstoff nicht empfindlich sind.
Beispiele eines derartigen Monomers mit einem Epoxyring oder einer Vinyletherbindung im Molekül umfassen Monomere und Oligomere, wie Epoxidharz vom Bisphenol A Typ, Epoxidharze vom Novolactyp, Epoxidharze vom hydrierten Bisphenol A Typ, aus Polyalkoholen synthetisierte Vinyletherverbindungen, wie beispielsweise Ethylenglycoldivinylether, 2-Chloroethylvinylether, 2-Hydroxyethylvinylether etc.
Dem Monomer werden die vorstehend erwähnten Bindemittel und ein aromatisches Oniumsalz zugesetzt, das als fotokathionischer Polymerisationsinitiator zur Ausbildung eines Resistes dient. Als Oniumsalz können beispielsweise die folgenden Verwendet werden: Diphenyljodoniumtetrafluoroborat, Diphenyljodoniumhexafluorophosphat, Diphenyljodoniumhexafluoroarsenat, Diphenyljodoniumhexafluoroantimonat etc.
Der fotovernetzende Resist vom negativen Typ kann als Gemisch aus einem Basisharz, das aus Polymeren ausgewählt ist, die eine ungesättigte Doppelbindung im Molekül besitzen, oder aus Polymeren mit einem extrahierbaren Wasserstoffatom, wie Styrol oder Polyhydroxystyrol, und einem Fotovernetzungsmittel, wie beispielsweise einer Bisazidverbindung, ausgebildet werden. In dem Fall, in dem er mit einer ionisierenden Strahlung belichtet wird, ist die Zugabe des Fotovernetzungsmittels nicht unbedingt erforderlich.
Als Basisharz können beispielsweise die folgenden Harze genannt werden: Kautschuke, wie cyclisierte Polyisoprene, oder Polybutadienen, Polydiallylphthalate, ungesättigte Polyester, Polystyrole, Polyhydroxystyrole, Polyvinylzinnamate, Polyvinylalkohole, Polyvinylbutyral etc. Das Fotovernetzungsmittel umfasst beispielsweise Bisazidverbindungen, wie 4,4'-Diazidochalcon, 2,6-Bis(4'-azidobenzal)-cyclohexanon, 2,6-Bis(4'-azidobenzal)-4-methylcyclohexanon, 1,3-Bis(4'-azidobenzahl)-2-propanon etc.
Mit kleinerem Molekulargewicht führt der Resist vom negativen Typ zu weniger Schaum und einer verringerten Menge an Entwicklungsresten infolge Schleierbildung, was zu einer Verbesserung der Tintenausstoßeigenschaften führt. Bei der Entwicklung des Resistes nach dem Schneiden kann festgestellt werden, dass die zur Auflösung des Resistes erforderliche Zeit um so kürzer ist, je geringer das Molekulargewicht des Resistes ist.
Mit anderen Worten, je geringer das Molekulargewicht des Resistes vom negativen Typ ist, desto rascher läst sich das Harz im nicht belichteten Abschnitt bei Belichtung, wodurch das Ausmaß des Anschwellens reduziert und die Lösungszeit verkürzt wird. Je geringer das Molekulargewicht ist, desto geringer ist die Erzeugung einer Gelkomponente infolge einer Schleierbildung des unbelichteten Abschnittes beim Belichten, wodurch die Erzeugung von Entwicklungsresten verringert wird.
Gemäß Untersuchungen der Erfinder haben Resists vom negativen Typ, die aus Molekülen mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von maximal 30.000, bevorzugter von maximal 10.000, bestehen, wie beispielsweise durch Gel permeationschromatografie erhaltenes Polystyrol, gute Eigenschaften in bezug auf die vorstehend erwähnte Reduzierung von Schaum und Entwicklungsresten und in bezug auf das Verkürzen der Lösungszeit. Es wird bevorzugt, dass das gewichtsgemittelte Molekulargewicht des Resistes vom negativen Typ mindestens 5.000 beträgt.
Die lichtempfindlichen Harze vom negativen Typ können hergestellt werden, indem die Molekulargewichte der vorstehend erwähnten lichtempfindlichen Harze vom negativen Typ optimiert werden.
Beispiele eines derartigen Harzes, das eine ausreichende Auflösung mit einem niedrigen Molekulargewicht besitzt, sind Polydiarylortho- oder Isophthalat, ungesättigte Polyester, Novolak, Polyhydroxystyrol etc. Der vorstehend erwähnte Fotopolymerisationsinitiator oder das Fotovernetzungsmittel, wie Azid, Bisazid etc., wird zugesetzt, um ein lichtempfindliches Harz herzustellen. Wenn die Belichtung mit ionisierender Strahlung durchgeführt wird, kann das vorstehend erwähnte Harz allein verwendet werden.
Andererseits kann die vorliegende Erfindung auch unter Verwendung eines Resistes vom positiven Typ ermöglicht werden. Die Anwendung von generell verwendeten Harzen vom positiven Typ ist jedoch auf die Musterausbildung von solchen Formen beschränkt, die eine rasche Lösung der Resiste ermöglichen, da die Musterausbildung mit solchen generell verwendeten Resisten die Musterausbildung mit Hilfe einer Differenz im Lösungsgrad des Entwicklers zwischen einem belichteten Abschnitt und einem nicht belichteten Abschnitt einschließt. Mit anderen Worten, die generell verwendeten Resiste vom positiven Typ sind für die Herstellung von Tintenstrahlaufzeichnungsköpfen geeignet, die eine Tintenzuführöffnung und einen Tintenfluidkanal besitzen, welche jeweils relativ groß sind. Insbesondere tritt bei Resisten vom positiven Typ kein Schaum infolge des Anschwellens des Resistes und keine Erzeugung von Entwicklungsresten infolge einer Trübung beim Belichten auf, wodurch Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe hergestellt werden können, die eine ausgezeichnete Tintenausstoßbeständigkeit besitzen.
Allzweckresists vom positiven Typ, die ein Gemisch aus einem alkalilöslichen Novolakharz und Naphthochinondiazid als Sensibilisierungsmittel umfassen, haben eine schlechte mechanische Festigkeit und eine schlechte Widerstandsfähigkeit gegenüber Lösungsmitteln. Es ist daher wünschenswert, nach dem Entwickeln des Harzes dieses durch Erhitzen auszuhärten. Das Erhitzen wird vorzugsweise bei 100 bis 200ºC über 30 bis 60 min durchgeführt. Manchmal ist es wirksam, das Harz durch langsames Erhöhen der Temperatur von 100ºC an zu brennen, so dass eine thermische Verformung der Muster vermieden werden kann.
Des weiteren sind ein Verfahren, bei dem ein Amin dem Resist zugesetzt wird, und ein Verfahren, bei dem ein Novolakharz und Naphthochinondiazid mit Sulfonaten vor dem Gebrauch reagieren gelassen werden, wirksame Möglichkeiten, um die Lösung von nicht belichteten Abschnitten bei der Entwicklung zu reduzieren und die mechanische Festig keit sowie die Widerstandsfähigkeit gegenüber Lösungsmitteln zu erhöhen.
Durch den Zusatz einer Aminverbindung wird es möglich, ein Bildreversverfahren bei der Musterausbildung zu verwenden. Genauer gesagt, wenn ein Fotoresist vom positiven Typ nach dem Belichten bei 100 bis 120ºC über etwa 30 min gebrannt wird, reagieren eine Indencarbonsäuregruppe, die bei Bestrahlung mit Licht erzeugt wird, und ein Novolakharz in Gegenwart eines Aminkatalysators. Bei der Gesamtbelichtung der Oberfläche des Fotoresists wird dann der bei der ersten Belichtung belichtete Abschnitt im Entwickler unlöslich, während der nicht entwickelte Abschnitt durch die Gesamtbelichtung im Entwickler löslich gemacht wird. Folglich wird durch die Anfangsbelichtung ein Muster vom negativen Typ erzeugt. Gemäß diesem Verfahren wird folglich selbst dann, wenn Naphthochinondiazid im belichteten Abschnitt bei der Anfangsbelichtung in Indencarbonsäure überführt wird, die alkalilöslich ist, die entstandene Indencarbonsäure durch Brennen mit dem Novolakharz reagieren gelassen und im Entwickler unlöslich gemacht. Dies führt zu einem großen Unterschied im Lösungsgrad des Resistes zwischen dem belichteten Abschnitt und dem nicht belichteten Abschnitt. Daher können die vorstehend genannten Probleme bei der Verwendung von Resists vom positiven Typ bei der vorliegenden Erfindung vermieden werden. Mit anderen Worten, eine Reduzierung der Filmdicke der Schicht aus dem lichtempfindlichen Harz, die den Tintenfluidkanal bildet, und eine Ausweitung des Musters nach einer verlängerten Entwickluncszeit können minimiert werden. Die Reaktion zwischen dem Sensi bilisierungsmittel und dem Novolakharz kann die mechanische Festigkeit und die Widerstandsfähigkeit gegenüber Lösungsmitteln des Musters erhöhen.
Entsprechende Effekte können erhalten werden, wenn ein Novolakharz und eine Naphthochinondiazidverbindung über eine Sulfonsäureesterbindung etc. miteinander reagieren.
Die Verwendung eines Allzweckfotoresists vom positiven Typ verursacht ein weiteres Problem. Da ein allgemein verwendeter Fotoresist vom positiven Typ ein Gemisch aus einem Novolakharz und einer Naphthochinondiazidverbindung, die eine Lösung des Novolakharzes unterdrückt, umfasst, ist die Unterdrückung der Lösung des Novolakharzes nicht vollständig. Ferner führt die Verwendung der Naphthochinondiazidverbindung zu einer Abnahme der Filmfestigkeit des resultierenden Resistmusters, da die Naphthochinondiazidverbindung ein niedriges Molekulargewicht besitzt. Obwohl der Abfall der Filmdicke des nicht belichteten Abschnittes bei der Entwicklung durch die Zugabe einer großen Menge der Naphthochinondiazidverbindung zum Resist minimiert werden kann, wird hierdurch die Filmdicke weiter verringert.
Zur Lösung dieses Problems lässt man bei dieser Erfindung ein Novolakharz und eine Naphthochinondiazidverbindung über eine Esterbindung, wie beispielsweise eine Sulfonsäureesterbindung, miteinander reagieren. Weil eine Hydroxylgruppe im Molekül vorhanden ist, ist ein Novolakharz in alkalischen Lösungen lösbar. Die Überführung der Hydroxylgruppe in einen Naphthochinondiazidsulfonsäu reester führt daher zu einem Verlust der Löslichkeit des Novolakharzes in einer alkalischen Umgebung, so dass das Harz sich daher hierin nicht mehr löst. Hierdurch wird eine Abnahme der Filmdicke des nicht belichteten Abschnittes bei der Belichtung in einem größeren Ausmaß verhindert. Andererseits wird im nicht belichteten Abschnitt die Naphthochinondiazidverbindung in eine Indencarbonsäure überführt, die den Resist in Alkalilösungen lösbar macht.
Infolge der Reaktion der Naphthochinondiazidverbindung, die eine Verbindung mit einem niedrigen Molekulargewicht ist, mit dem Novolakharz über eine Esterbindung ist keine Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht vorhanden, die die Filmerzeugungseigenschaften des Resistes verschlechtert. Der resultierende Resist hat daher eine ausreichend hohe Filmfestigkeit.
Dieser Resist kann ohne weiteres hergestellt werden, indem ein Novolakharz in einem Lösungsmittel, wie beispielsweise Tetrahydrofuran o. ä., gelöst, eine Chinondiazidsulfonylchloridverbindung, wie beispielsweise Naphthochinondiazldsulfonylchlorid, und ferner eine wäßrige Lösung einer schwach alkalischen Substanz, wie Natriumcarbonat, zugesetzt wird. Natriumchinondiazidsulfonat kann ebenfalls anstelle des Chinondiazidsulfonylchlorides und der schwach alkalischen Substanz zugesetzt werden.
Als Novolakharz kann beispielsweise genannt werden:
Ortho-, Metha- oder Para-Cresolnovolak, Polyhydrostyrol, Phenolnovolak etc. Als Natriumchinondiazidsulfonat kann Natrium α,β-Naphthochinondiazidsulfonat, Natriumbenzochinondiazidsulfonat etc. verwendet werden.
Um eine weitere Abnahme der Filmdicke des Resistes im nicht belichteten Abschnitt zu verhindern und die Filmdicke des Resistes zu erhöhen, ist ein wärmevernetzbarer Resist vom positiven Typ besonders geeignet.
Ein wärmevernetzbarer Resist vom positiven Typ ist ein Resist, der ein durch Licht oder ionisierende Strahlung zersetzbares Harz mit einer damit copolymerisierten wärmevernetzbaren funktionalen Gruppe aufweist. Der Resist wird auf ein Substrat aufgebracht und dann zum Aushärten erhitzt. Danach wird der ausgehärtete Resist Licht (ionisierender Strahlung) ausgesetzt, um das Harz abzubauen, so dass es in Lösungsmitteln löslich ist, und auf diese Weise eine Mustererzeugung durchzuführen. Da es sich um einen Resist vom positiven Typ handelt, hat der wärmevernetzbare Resist eine hohe Auflösung bei der Erzeugung von feinen eingeprägten Mustern, beispielsweise bei der Erzeugung des Tintenfluidkanales. Ferner ist diese Art VOn Resist insofern vorteilhaft, als dass hiermit wegen der Aushärtung durch die Hitzehärtungsreaktion eine hohe mechanische Festigkeit, eine hohe Lösungsmittelwiderstandsfähigkeit und eine ausreichende Haftung mit dem Substrat erzielt werden können. Insbesondere wird der nicht belichtete Abschnitt des Resistes durch die Wärmevernetzungsreaktion geliert, so dass daher nach langem Eintauchen in den Entwickler überhaupt keine Lösung auftritt.
Andererseits wird im belichteten Abschnitt des Resistes die Hochpolymerkette des Resistes bei Belichtung mit ionisierender Strahlung o. ä. in Teile zersetzt, so dass daher der belichtete Abschnitt mit hohen Raten im Entwickler gelöst werden kann.
Die Filmdicke des nicht belichteten Abschnittes des wärmevernetzbaren Resistes vom positiven Typ ändert sich überhaupt nicht, wenn sich der Umfang der Belichtung ändert. Von diesem Aspekt her ist es ausreichend, nur die Dicke des aufgebrachten Filmes zu steuern, wenn Düsen einer bestimmten Größe unter Verwendung des wärmevernetzbaren Resistes vom positiven Typ ausgebildet werden sollen. Hierdurch wird die Ausbildung der Düsen einfach und leicht. Des weiteren entstehen bei dem wärmevernetzbaren Resist vom positiven Typ keine Probleme in bezug auf Entwicklungsreste, wie beispielsweise das Auftreten von Restbestandteilen oder Schaum, oder die Notwendigkeit einer Verbrennung.
Durch Copolymerisieren einer lichtzersetzbaren Verbindung mit hohem Molekulargewicht mit einem Monomer mit einer wärmevernetzbaren funktionalen Gruppe können viele Arten von wärmevernetzbaren Resists vom positiven Typ erhalten werden. Die lichtzersetzbare Verbindung mit hohem Molekulargewicht umfasst diejenigen hochmolekularen Verbindungen, die eine Ketonstruktur im Molekül aufweisen, diejenigen Verbindungen mit hohem Molekulargewicht, die eine SO&sub2;-Gruppe im Molekül besitzen, wie Polysulfon, und diejenigen Verbindungen mit hohem Molekulargewicht, die eine vinylgruppe aufweisen und an der a-Position hiervon ein anderes Atom als Wasserstoff oder eine Gruppe, wie Methyl, Chlor, Cyano oder Fluor, besitzen.
Als Verbindung mit hohem Molekulargewicht, die eine Ketonstruktur im Molekül aufweist, können beispielsweise genannt werden: Verbindungen mit hohem Molekulargewicht mit einer Vinyl-enthaltenden Ketonstruktur, die hieran copolymerisiert ist, wie Methylvinylketon, Methylisopropenylketon, Ethylvinylketon, Tert-Butylpropenylketon und Vinylphenylketon.
Die Verbindung mit hohem Molekulargewicht, die eine SO&sub2;- Gruppe enthält, umfasst: aus Bisphenol A und Dichlorodiphenylsulfon (UDEL POLYSUFONE, Marke für ein Produkt von UCC) synthetisiertes Polysulfon, aus Dichlorodiphenylsulfon (VICTREX, Marke für ein Produkt von ICE) synthetisiertes Polyethersulfon, aus einem Olefin mit ungesättigter Doppelbindung und SO&sub2; (Polybuten-1-Sulfon PPS, hergestellt von der Firma MEAD Co.) synthetisiertes Polyolefinsulfon etc. Natürlich kann es sich beim Olefinanteil im Polyolefinsulfon auch um irgendein anderes Olefin handeln, wie Styrol, a-Methylstyrol oder Propylen.
Die Vinylverbindung mit hohem Molekulargewicht, an deren α-Position ein anderes Atom als Wasserstoff oder eine Gruppe fixiert ist, umfasst verschiedenartige Methacrylate, beispielsweise Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, n- oder Isopropylmethacrylat, n-, Iso- oder Tert-Butylmethacrylat. Auch können Methacrylamid, Methacrylnitril verwendet werden. Der lichtzersetzbare Resist vom positi ven Typ kann hergestellt werden, indem diese ungesättigten Doppelbindungen-enthaltenden Monomere copolymerisiert werden. Zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Methylenthaltenden Vinylmonomeren können auch diejenigen Vinylmonomeren verwendet werden, die eine Cyanogruppe, ein Halogenatom, wie Chlor oder Fluor, o. ä. an der α-Position besitzen und allgemein erhältlich sind. Hierzu zählen Methyl α-Cyanoacrylat, Methyl α-Chloroacrylat, Methyl α -Fluoroacrylat, Ethyl α-Cyanoacrylat, Ethyl α-Chloroacrylat, Ethyl α-Fluoroacrylat etc. Des weiteren können α -Methylstyrol, α-Chlorostyrol, α-Cyanostyrol und α- Fluorostyrol und Hydroxy-, Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Chlor-, Fluor- etc. Derivate von α-Methylstyrol, α- Chlorostyrol, α-Cyanostyrol und α-Fluorostyrol verwendet werden.
Eine lichtzersetzbare Verbindung mit hohem Molekulargewicht kann durch Polymerisieren der vorstehend genannten Monomeren einzeln oder als Gemisch von zwei oder mehr erhalten werden. Der erfindungsgemäß verwendete vernetzende Resist vom positiven Typ kann synthetisiert werden, indem ein Monomer mit einer hitzehärtbaren funktionalen Gruppe bei der Synthese der lichtzersetzbaren Verbindung mit hohem Molekulargewicht copolymerisiert wird.
Das Monomer mit einer hitzehärtbaren funktionalen Gruppe umfasst diejenigen Monomere, die eine funktionale Gruppe besitzen, wie eine Hydroxylgruppe, ein Chloratom, eine Isocyanatgruppe, eine Epoxygruppe. Spezielle Beispiele sind Hydroxyalkyl (meth)acrylat, Hyroxyalkyl (d. h. Hydroxymethyl, Hydroxyethyl, Hydroxypropyl) acrylat, Hydroxyalkylmethacrylat, Alkylchlorid, Methacrylchlorid, Glycidyl (meth)acrylat etc. Die Copolymerisation des Monomeren mit einer wärmevernetzbaren funktionalen Gruppe mit der vorstehend erwähnten lichtzersetzbaren Verbindung mit hohem Molekulargewicht führt zu einem wärmevernetzbaren Resist vom positiven Typ, der erfindungsgemäß verwendet wird. Um die Härtungseigenschaften der Harze zu verbessern, ist es naturgemäß wirksam, eine Komponente, die eine Isocyanatgruppe oder eine Aminogruppe besitzt, mit den Harzen zu vermischen oder zu copolymerisieren, um die Hitzehärtung der Hydroxylgruppen und Epoxigruppen zu beschleunigen.
Weitere Untersuchungen des hitzehärtenden Resistes vom positiven Typ als Material zur Ausbildung von Düsen in einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf ergaben, dass ein bevorzugteres als wärmevernetzende Gruppe zu copolymerisierendes Monomer Methacrylsäure und Glycidylmethacrylat umfasst. Die Verwendung von Monomeren, die Halogen enthalten, wie beispielsweise Chlor, führt zur Eluierung des Halogens in der Tinte nach einem langen Gebrauch des Aufzeichnungkopfes oder während dieses Gebrauches, was eine Korrosion oder Trennung der Elektroden und der Heizeinrichtung bewirkt. Das Isocyanat-enthaltende System ist mit dem Problem verbunden, dass die Lagerbeständigkeit des Resistes sehr gering ist. Im Gegensatz dazu sind Systeme, die Methacrylsäure oder Glycidylmethacrylat enthalten, frei von derartigen Problemen und weisen ausgezeichnete Eigenschaften als Material zur Ausbildung von Düsen in einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf auf.
Der hitzehartende Resist von positiven Typ kann auf ein Substrat aufgebracht werden, indem er, so wie er ist, aufgebracht wird oder indem eine Lösung des Resistes in einem Lösungsmittel durch Lösungsmittelbeschichtung aufgebracht wird, wenn es sich hierbei um einen Feststoff handelt, wobei eine Schleuderbeschichtungseinrichtung, eine Stabbeschichtungseinrichtung o. ä. Verwendung findet.
Die Temperatur, Zeit etc. der Hitzehärtung muß in Abhängigkeit vom Harz optimiert werden. Normalerweise liegt eine geeignete Hitzehärtungstemperatur in einem Bereich von 50-300ºC. Wenn die Temperatur zu niedrig ist oder unter 50ºC liegt, kann eine ausreichende Vernetzungsdichte nicht erhalten werden, oder die Vernetzung dauert zu lange. Wenn andererseits die Temperatur 300ºC übersteigt, findet eine thermische Zersetzung oder thermische Oxidation des Resistes statt, oder in einigen Fällen können Risse im Resistfilm infolge eines Unterschiedes des thermischen Expansionskoeffizienten zwischen dem Substrat und dem Resistfilm auftreten, wenn die Temperatur nach dem Erhitzen auf Raumtemperatur abfällt. Obwohl die Erhitzungszeit unter Berücksichtigung der Eigenschaften des Resistes optimiert werden muß, ist sie normalerweise in einem Bereich von etwa 5 bis etwa 120 min. Ein Erhitzen bei niedrigen Temperaturen kann in Luft durchgeführt werden. Um eine thermische Oxidation o. ä. zu verhindern, kann die Erhitzung auch in einer Inertgasatmosphärt wie Stickstoff, oder im Vakuum durchgeführt werden.
Natürlich kann die die vernetzende Gruppe enthaltende Lösung vom Zweikomponententyp sein, so dass sie bei Raum temperatur ausgehärtet werden kann. Wenn beispielsweise die Komponente A, die eine Epoxygruppe als vernetzende Komponente im Molekül enthält, und die Komponente B, die eine Aminogruppe enthält, Vermischt werden und das Gemisch dann auf ein Substrat aufgebracht wird, kann das Gemisch bei Raumtemperatur ausgehärtet werden. Die Verwendung eines Zweikomponentenresistes hat den Zweck, die Lagerbeständigkeit bei Raumtemperatur zu erhöhen. Um jedoch die Produktivität zu erhöhen, um beispielsweise die Aushärtungszeit zu verkürzen, ist eine Wärmebehandlung wünschenswert. Diese Maßnahmen können auch bei dem Hydroxylgruppen-enthaltenden System und dem Isocyanatgruppenenthaltenden System Anwendung finden.
Der hitzehärtende Resist vom positiven Typ ist empfindlich gegenüber tiefen UV-Strahlen mit Wellenlängen unter 300 nm, Elektronenstrahlen und ionisierender Strahlung, wie beispielsweise Röntgenstrahlen, so dass es daher nutzlos ist, den Resist unter Verwendung einer herkömmlichen UV-Belichtungsvorrichtung zu belichten.
Die Belichtung kann mit tiefen UV-Strahlen von einem Kaltspiegel bei 290 nm oder 250 nm unter Verwendung einer Xe-Hg-Lampe, bei der es sich um eine allgemein verwendete Tief-UV-Quelle handelt, oder auf irgendeine Weise mit Elektronenstrahlen, Röntgenstrahlen, Excimer-Laserstrahlen etc. durchgeführt werden, d. h. Flush-Belichtung, Schritt und Wiederholung, Strahlabtastung eines Elektronenstrahles etc. Licht mit kurzen Wellenlängen, wie beispielsweise tiefe UV-Strahlen oder Excimer-Laserstrahlen dringt jedoch manchmal nicht durch den Resistfilm, so dass infolge einer Absorption durch den Film, wenn dieser dick ist, keine gleichmäßige Belichtung erreicht wird. Wenn beispielsweise ein aromatischer Ring der Molekularstruktur des Resistes vorhanden ist, hat der Resistfilm eine besonders hohe optische Absorption und lässt kein Licht oder nur eine reduzierte Lichtmenge durch. Es wird somit manchmal erforderlich, ein Resist zu verwenden, der keinen aromatischen Ring enthält, oder Lichtquellen mit einem hohen Durchdringungsgrad, wie Elektronenstrahlen oder Röntgenstrahlen, um derartige Defekte zu beseitigen. Unter den gegenwärtig zur Verfügung stehenden Belichtungsvorrichtungen wird eine Tief-UV-Belichtung als wirksamste Lichtquelle angesehen, da es sich hierbei um eine Flush-Belichtung handelt und ein großer Belichtungsbereich abgedeckt wird, während eine Röntgenstrahlenbelichtung wegen ihrer hohen Durchlässigkeit für die vorliegende Erfindung besonders geeignet ist, da auf diese Weise Materialien aus einem großen Bereich ausgewählt werden können. Eine derartige Belichtung findet in der Praxis Anwendung, wenn eine weitere Entwicklung durchgeführt wird, wegen des Anstiegs der Intensität der Lichtquelle und der Reduzierung der Kosten der Maske und der Belichtungsvorrichtung.

Beispiele

Hiernach wird die vorliegende Erfindung in größeren Einzelheiten anhand von Beispielen beschrieben, die keine Beschränkung darstellen.

Beispiel 1

Ein Glassubstrat 1, auf dem ein elektrothermischer Wandler (Heizeinrichtung, bestehend aus HfB&sub2;) als Energleerzeugungsvorrichtung 2 ausgebildet worden war, wurde mit einem zyklisierten Kautschuk-Bisazid-Fotoresist (OMR-83, Marke für ein Produkt der Firma Tokyo Ouka Kogyo Co., Ltd.) unter Verwendung eines # 70 Drahtstabes beschichtet. Nach Entfernung des Lösungsmittels durch Erhitzen bei 80ºC über 30 Minuten wurde das Substrat unter Verwendung einer Maskenausrichtung (PLA-520 FA, hergestellt von der Firma Canon Inc.) belichtet, um ein Bild eines Tintenfluidkanalmusters im Resist auszubilden. Die Dicke des Resistes betrug 35 um.
Dann wurde ein negativer Acryltrockenfilm (ODEAL, Marke für ein Produkt der Firma Tokyo Ouka Kogyo Co., Ltd.) bei 100ºC auf ein Glassubstrat oder eine Deckplatte 7, die mit einer Tintenzuführöffnung 9 versehen war, laminiert, und der Trockenfilm wurde 200 sec lang belichtet, wobei eine Maskenausrichtung (PLA-520 FA, hergestellt von der Firma Canon Inc.) verwendet wurde. Diese Belichtung diente dazu, ein Muster für einen oberen Teil eines Tintenfluidkanales 10 auszubilden, so dass die Höhe des Tintenfluidkanales 10 zwischen der Tintenzuführöffnung 9 und der Energieerzeugungsvorrichtung 2 größer gemacht werden konnte, um den Kanalwiderstand zu reduzieren. Nach Entfernung des Basisfilmes wurde das Substrat 150 sec lang zur Entwicklung in Trichloromethan getaucht. Das gebildete Muster hatte eine Filmdicke von 50 um.
Auf das auf diese Weise gebildete Muster wurde ein Epoxid-Kleber (ARALDITE, Marke für ein Produkt der Firma THREE BOND CO.) mit einer Rollenbeschichtungseinrichtung aufgebracht. Die Dicke des aufgebrachten Filmes betrug 10 um. Dann wurde die Deckplatte 7 im Vakuum mit dem Substrat 1 verklebt, und das Produkt wurde 30 Minuten lang auf 80ºC erhitzt, um den Kleber auszuhärten.
Als nächstes wurde das Substrat 1 unter Verwendung einer Chipsäge (TOKYO SEIMITSU CO., LTD.) durchtrennt, und der Resist vom negativen Typ wurde eluiert. Die Eluierung wurde durch Eintauchen des Substrates in Toluol über 30 Minuten durchgeführt. Nach der Entwicklung wurde das Substrat 5 Minuten lang in Isopropylalkohol getaucht, um zu spülen.
Schließlich wurde ein Tintenzuführelement mit der Tintenzuführöffnung 9 verbunden, um einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf herzustellen.
Der auf diese Weise hergestellte Tintenstrahlaufzeichnungskopf wurde an einer Aufzeichnungsvorrichtung montiert.
Fig. 7 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Anordnung einer Aufzeichnungsvorrichtung zeigt.
Gemäß Fig. 7 wird ein Aufzeichnungsmedium 12, wie beispielsweise Papier oder eine Kunststofffolie, von einem Paar von Förderrollen 13, 14 einschließlich eines Paares von Rollen, von denen eine über und die andere unter ei nem Aufzeichnungsbereich angeordnet ist, gelagert und in einer durch den Pfeil A angedeuteten Richtung über die Förderrolle 13, die von einem Blattzuführmotor 15 angetrieben wird, gefördert. Vor den Förderrollen 13 und 14 befindet sich ein Führungsschaft 16 parallel zu den Förderrollen. Entlang dem Führungsschaft 16 bewegt sich ein Schlitten 17 in einer durch den Pfeil B angedeuteten Richtung hin und her, wobei er von einem Schlittenmotor 18 über eine Leitung 19 angetrieben wird.
Im Schlitten 17 ist eine Aufzeichnungskopfeinheit 20 montiert, bei der es sich um den vorstehend erwähnten Tintenstrahlaufzeichnungskopf handelt. Auf der Vorderfläche der Aufzeichnungskopfeinheit 20, d. h. der Fläche, die einer Fläche des Aufzeichnungsmediums 12 unter einem vorgegebenen Abstand gegenüberliegt, ist ein Aufzeichnungsabschnitt mit einer Vielzahl von Tintenausstoßöffnungen in einer Reihe vorgesehen.
Mit der in Fig. 7 dargestellten Aufzeichnungsvorrichtung wurde eine Aufzeichnung mit entionisiertem Wasser/- Glycerol/Direct Black 154 (wasserlöslicher schwarzer Farbstoff) = 65/30/5 als Aufzeichnungsflüssigkeit oder Tinte durchgeführt. Als Ergebnis wurde eine stabile Einstellung (Setting) erreicht.

Beispiel 2

Dieses Beispiel dient zur Ausführung der Mustererzeugung unter Verwendung eines Radikalpolymerisationsmonomeren.
In Cyclonexanon wurden 75 Teile eines Acrylmonomeren (ARONICS, Marke für ein Produkt der Firma Toa Gosei Co., Ltd.), 20 Teile eines 9 : 1 Copolymers aus Methylmethacrylat/Methacrylsäure (hergestellt von der Firma Polyscience Co., Ltd.), Molekulargewicht: 500.000), 3 Teile von 2- Chlorothioxanthon und 2 Teile von Ethyl p-Dimethylaminobenzoat gelöst. Die entstandene Lösung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 auf ein Substrat 1 aufgebracht. Das beschichtete Substrat wurde 30 Minuten lang bei 80ºC getrocknet, um das Lösungsmittel zu entfernen. Dann wurde eine 10%-ige wässrige Lösung aus Polyvinylalkohol (hergestellt von der Firma Kishida Kagaku Co., Ltd., Molekulargewicht: 500) unter Verwendung einer Schleuderbeschichtungsvorrichtung auf den Resist aufgebracht. Dieser Überzugsfilm wurde ausgebildet, um die Verzögerung der Radikalreaktion durch Sauerstoff zu verhindern. Der Resistfilm war 50 um dick, und der Polyvinylalkoholfilm war 2 um dick.
In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurde eine Musterbelichtung (bildweise) im Bereich 10 durchgeführt, der einen Tintenfluidkanal bilden sollte. Dann wurde das Substrat in Wasser getaucht, um den Polyvinylalkoholfilm zu entfernen.
In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurde die Deckplatte 7, d. h. die Deckplatte mit der Beschichtung aus dem Epoxidkleber auf einer Fläche derselben, mit dem Substrat im Vakuum verklebt, wonach das integrierte Substrat 30 Minuten lang auf 80ºC erhitzt wurde, um den Kleber auszuhärten.
Ferner wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 das integrierte Substrat mit einer Chipsäge durchtrennt, 30 Minuten lang in Methylisobutylketon getaucht, um den Resist im nicht belichteten Abschnitt zu entfernen, dann zum Spülen 10 Minuten lang in Isopropylalkohol getaucht.
Die Aufzeichnung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 unter Zuführung von Tinte durchgeführt. Dabei wurde eine gute Einstellung festgestellt.

Beispiel 3

In den Beispielen 1 und 2 wurde eine große Menge an Schaum bzw. Aufschwimmendem festgestellt, als das Substrat von oberhalb der Deckplatte beobachtet wurde. Dieses Beispiel diente dazu, das Auftreten von Schaum zu verhindern, wobei ein Acrylharz mit einem verringerten Molekulargewicht als Bindemittel verwendet wurde.
Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 2 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, dass eine Lösung von 75 Teilen eines Acrylmonomeren (ARONICS 6880), 20 Teilen Polymethylmethacrylat (EhVACITE 2001, Marke für ein Produkt der Firma Du Pont), 3 Teilen 2-Chlorothioxanthon und 2 Teilen Ethyl p-Dimethylaminobenzoat in Cyclohexanon als Resistlösung verwendet wurde.
Bei diesem Beispiel wurde eine gute Einstellung erhalten, und das Auftreten von Schaum verringerte sich beträchtlich.

Beispiel 4

Bei diesem Beispiel wurde ein alkalilösliches Harz verwendet, und es wurde ein Alkalientwicklungsverfahren durchgeführt.
Polyhydroxystyrol (Maruzen Petrochemical Co., Ltd.; Molekulargewicht: 5.000) wurden 3 Teile 4,4'-Diazidechalcon (Shinko Giken Co., Ltd.) zugesetzt, und das Gemisch wurde in Cyclohexanon gelöst. Die Lösung wurde auf das Substrat 1 aufgebracht und bei 80ºC über 30 Minuten gebrannt. Der entstandene Film war 35 um dick.
In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurde eine Musterbelichtung (bildweise) auf dem Resistfilm in einem Bereich, in dem eine Tintenbahn ausgebildet werden sollte, durchgeführt, und die Deckplatte 7 wurde mit dem Substrat verbunden. Das integrierte Substrat wurde bei 80ºC über 30 Minuten erhitzt, um den Epoxidkleber auszuhärten, wonach das Substrat unter Verwendung einer Chipsäge durchtrennt wurde.
Dann wurde das Substrat 30 Minuten in einen Alkalientwickler (MIF-312, Hoechst), der zweifach mit Wasser verdünnt war, getaucht, um den Resist wegzuwaschen, wonach mit Wasser gespült wurde.
Der Druck wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Als Ergebnis wurde eine gute Einstellung erhalten.

Beispiel 5

Bei diesem Beispiel fanden ein Tief-UV-empfindlicher Resist vom negativen Typ und ein fotohärtbarer Kleber Verwendung, um die Handhabbarkeit zu verbessern.
Ein Mischresist bestehend aus Polyhydroxystyrol und 3,3'- Diazidodiphenylsulfon (RD-2000 N, Hitachi Kasei Co., Ltd.) wurde zweifach konzentriert, indem das Lösungsmittel unter Verwendung eines Rotationsverdampfers entfernt wurde. Der auf diese Weise erhaltene Resist wurde unter Verwendung einer Schleuderbeschichtungsvorrichtung auf das Substrat 1 aufgebracht und bei 80ºC über 30 Minuten vorgebrannt. Der Resistfilm war 30 um dick.
Das Substrat wurde 60 sec lang belichtet, wobei eine Belichtungsvorrichtung verwendet wurde, bei der der Maskenausrichter (PLA-520 FA, hergestellt von Canon Inc.) in eine Tief-UV-Quelle ausgetauscht wurde, um eine Musterbelichtung für eine im Resist auszubildende Tintenbahn durchzuführen.
Nachdem die Deckplatte 7 in der gleicher. Weise wie in Beispiel 1 mit einem Resistmuster versehen worden war, wurde ein lichtempfindlicher Kleber (Three Bond 3000, Three Bond Co.) unter Verwendung einer Rollenbeschichtungsvorrichtung in einer Dicke von 5 um auf das Muster aufgebracht.
Die Deckplatte 7 wurde auf der Maskenplatte des Maskenausrichters (PLA-520 FA, hergestellt von Canon Inc.) mon tiert, und das Substrat 1 wurde auf dem Waferfutter montiert. Nach dem Ausrichten wurde das Substrat, so wie es ist, 200 sec belichtet, um den lichtempfindlichen Kleber auszuhärten. In diesem Fall wurde ein von der Firma Fuji Photo Film Co., Ltd. Hergestellter Filter mit scharfer Trennung auf der Deckplatte 7 angeordnet, um UV-Strahlen mit Wellenlängen unter 300 nm abzutrennen und zu verhindern, dass das RD-2000 N von der UV-Lampe mit Licht belichtet wurde, das kürzere Wellenlängen besaß.
Nach dem Zertrennen des Substrates in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise wurde der Resist in der gleichen Weise wie in Beispiel 4 eluiert und gewaschen, und es wurde ein Tintenausstoß durchgeführt.
Bei diesem Beispiel wurde eine gute Einstellung erhalten.

Beispiel 6

Bei diesem Beispiel wurde ein Positiv-Fotoresist verwendet. Ein Positiv-Fotoresist (AZ-4903, Hoechsty wurde auf das in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellte Substrat 1 unter Verwendung einer Schleuderbeschichtungsvorrichtung aufgebracht und bei 90ºC 30 Minuten lang gebrannt. Der entstandene Resistfilm war 25 um dick.
In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurde eine. Musterbelichtung zum Aushärten durchgeführt, wonach das Substrat 1 zertrennt wurde.
Das Substrat 1 wurde 60 Minuten lang in eien Entwickler getaucht, der durch zweifaches Verdünnen eines Alkalientwicklers MIF-312 mit Wasser hergestellt worden war, um den Resist im belichteten Abschnitt zu entfernen.
Da der Resistfilm, so wie er war, eine schlechte Festigkeit und eine schlechte Widerstandsfähigkeit gegenüber Lösungsmitteln hatte, wurde er durch Erhitzen ausgehärtet. Die Erhitzung wurde in drei Stufen durchgeführt, d. h. durch Brennen bei 120ºC über 30 Minuten, bei 150ºC über 30 Minuten und dann bei 200ºC über 30 Minuten. Nach diesen Operationen war der Resist ausgehärtet und hatte eine verbesserte Festigkeit sowie eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegenüber Lösungsmitteln.
In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurde Tinte zugeführt, und es wurde ein Druck durchgeführt. Es wurde eine gute Einstellung erhalten.

Beispiel 7

In Beispiel 6 wurde der nicht belichtete Abschnitt bei der Entwicklung des Resistes geringfügig gelöst, was dazu führte, dass die Konfiguration der Tintenbahn von der gewünschten Größe geringfügig abwich. Dieses Beispiel diente dazu, eine Lösung des nicht belichteten Abschnittes des Resistes bei einer Entwicklung über ein Bildreversverfahren zu verhindern und die Festigkeit und Widerstandsfähigkeit des Resistfilmes gegenüber Lösungsmitteln zu erhöhen.
in der gleichen Weise wie in Beispiel 6 wurde ein Fotoresist AZ-4903 vom positiven Typ auf ein Substrat aufgebracht und bei 90ºC 10 Minuten lang vorgebrannt. Der entstandene Film war 25 um dick.
Eine Belichtung (Belichtungsstärke: 1.000 mJ/cm²) wurde auf dem Substrat in einem Bereich durchgeführt, in dem eine Tintenbahn ausgebildet werden sollte, wobei ein Maskenausrichter (PLA-520 FA, hergestellt von der Firma Canon Inc.) verwendet wurde. Danach wurde in diesem Zustand bei 100ºC 30 Minuten lang gebrannt. Des weiteren wurde das Substrat 5 Minuten lang in einen Entwickler getaucht, der durch vierfaches Verdünnen eines Alkalientwicklers MIF-312 mit Wasser hergestellt worden war, wonach eine Gesamtbelichtung unter Verwendung von TLA-520 FA bei einer Belichtungsstärke von 2.500 mEY/cm² erfolgte, um das Bild zu reversieren.
In der gleichen Weise wie in Beispiel 5 wurde die mit einem lichtempfindlichen Kleber beschichtete Deckplatte 7 mit dem Substrat 1 verbunden, ausgerichtet und einer Gesamtbelichtung unterzogen, um den Kleber auszuhärten. Nach dem Zertrennen mit einer Chipsäge wurde das integrierte Substrat in eine Stocklösung eines Alkalientwicklers MIF-312 über 30 Minuten getaucht, um eine Tintenbahn auszubilden. Danach wurde das Substrat bei 150ºC 30 Minuten lang gebrannt, um den Resistfilm auszuhärten. Mit Zuführung von Tinte wurde ein Druck durchgeführt. Es ergab sich eine gute Einstellung.

Beispiel 8

Bei diesem Beispiel wurde von der Reaktion zwischen einem Novolacharz und einer Chinondiazidverbindung Gebrauch gemacht, um die Verringerung der Filmdicke des Resistes bei der Entwicklung zu minimieren.

Synthese des Resistes:

Einer Lösung von 50 Teilen Polyhydroxystyrol (Maruzen Petrochemical Co., Ltd.; Molekulargewicht: 5.000) in 100 Teilen Tetrahydrofuran wurden 100 Teile Natriumnaphthochinon (1, 2) Diazid-5-Sulfonat zugesetzt. Während bei 40ºC gerührt wurde, wurden 50 Teile einer 5 Gew.-%-igen Calciumcarbonatösung tropfenweise über 1 h dem entstandenen Gemisch zugesetzt, und das Rühren wurde über weitere 2 h fortgesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde in 1.000 Teile Wasser gegossen, um ein Harz rückzugewinnen, das wiederum in Tetrahydrofuran gelöst, mit Cyclohexanon ausgefällt und getrocknet wurde. Das auf diese Weise erhaltene Harz wurde in Cyclohexanon bis zu einer Konzentration von 25 Gew.-% gelöst, um eine Resistlösung auszubilden.
In der gleichen Weise wie in Beispiel 7 wurde die Resistlösung auf ein Substrat aufgebracht und bei 90ºC über 10 Minuten gebrannt. Nach Durchführung einer Musterbelichtung auf dem Resistfilm in einem Bereich, in dem eine Tintenbahn ausgebildet werden sollte, wurde die mit einem Epoxidkleber beschichtete Deckplatte 7 in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 mit dem Substrat verbunden. Das integrierte Substrat wurde auf 80ºC über 30 Minuten erhitzt, um den Epoxidkleber auszuhärten.
Nach dem Zertrennen des Substrates unter Verwendung einer Chipsäge wurde es 30 Minuten lang in einen Alkalientwickler (MIF-312, Hoechst) getaucht, der zweifach mit Wasser verdünnt war, um den Resist zu entwickeln.
Da der auf diese Weise erhaltene Film, so wie er war, nicht aushärtete, wurde eine Gesamtbelichtung unter Verwendung von PLA-520 FA mit einer Belichtungsstärke von 2.000 mJ/m² durchgeführt. Danach ließ man das Substrat im Vakuum 1 h lang stehen, um Stickstoff zu entfernen. Danach wurde das Substrat eine Stunde lang bei 150ºC erhitzt, um den Resist auszuhärten.
In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurde Tinte zugeführt, und es wurde ein Druck durchgeführt. Es wurde eine gute Einstellung erhalten.

Beispiel 9

Bei diesem Beispiel wurde ein hitzevernetzender Resist vom positiven Typ verwendet.
Auf das in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellte Substrat 1 wurde eine Lösung aus einem 8 : 2 Copolymer von Methylmethacrylat und Methacrylsäure (Polyscience Co., Ltd.) in Diacetonalkohol unter Verwendung eines # 70 Drahtstabes aufgebracht. Nach dem Erhitzen auf 80ºC über 30 Minuten, um das Lösungsmittel zu entfernen, wurde das Substrat bei 200ºC über 30 Minuten weiter erhitzt, um den Resistfilm auszuhärten. Der Resistfilm hatte eine Dicke von 20 um.
Das Substrat wurde unter Verwendung einer 2 kW Tief-UV- Quelle (mit einem 250 nm Kaltspiegel), hergestellt von der Firma Ushio Electric Co., Ltd., 10 Minuten lang belichtet. Dann wurde eine Glasdeckplatte, die mit einem lichtempfindlichen Kleber beschichtet war, im Vakuum mit dem Substrat verklebt.
UV-Strahlen wurden von oberhalb der Glasdeckplatte 7 aufgebracht, um das Substrat 1 mit der Deckplatte 7 zu verkleben (d. h. den lichtempfindlichen Kleber auszuhärten). Das integrierte Substrat wurde dann unter Verwendung einer Chipsäge zertrennt.
Das Substrat 1 wurde 20 Minuten lang in Methylisobutylketon getaucht, um den Resist zu entwickeln.
Ein Druck wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Es wurde eine gute Einstellung erhalten.

Beispiel 10

Ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit der in Fig. 6 gezeigten Konstruktion wurde entsprechend dem in den Fig. 1 bis 6 gezeigten Verfahren hergestellt.
Auf ein Glassubstrat 1, auf dem ein elektrothermischer Wandler (Heizeinrichtung, bestehend aus HfB&sub2;) als Ener gieerzeugungsvorrichtung 2 ausgebildet worden war, wurde eine 20%-ige Lösung aus einem 80 : 20 (Mol) Copolymer von Methylmethacrylat und Methacrylsäure (Polyscience Co., Ltd.) in Cyclohexanon unter Verwendung eines # 70 Drahtstabes aufgebracht. Nach dem Entfernen des Lösungsmittels durch Erhitzen bei 80ºC über 30 Minuten wurde das Harz bei 200ºC über 1 h erhitzt, um es durch Erhitzen auszuhärten. Der entstandene Film war 20 um dick. Der Film löste sich nicht in Lösungsmitteln.
Das Substrat 1 wurde mit Tief-UV-Strahlen unter Verwendung einer Belichtungsvorrichtung mit einer Xe-Hg-Lampe (2 kW), hergestellt von der Firma Ushio Electric Co., Ltd., durch eine Maske bestrahlt, die ein Muster für eine Tintenbahn enthielt. Die Belichtung wurde unter Verwendung eines 250 nm Kaltspiegels durchgeführt, und die Belichtungszeit betrug 10 Minuten.
Dann wurde ein Negativ-Acryltrockenfilm (ODEAL, Marke für ein Produkt der Firma Tokyo Ouka Kogyo Co., Ltd.) bei 100ºC auf ein Glassubstrat oder eine mit einer Tintenzuführöffnung 9 versehene Deckplatte 7 laminiert, und der Trockenfilm wurde unter Verwendung eines Maskenausrichters (PLA-520 FA, hergestellt von der Firma Canon Inc.) 200 sec lang belichtet Diese Belichtung sollte dazu dienen, ein Muster für einen oberen Teil einer Tintenbahn 10 auszubilden, so dass die Höhe der Tintenbahn 10 zwischen der Tintenzuführöffnung 9 und der Energieerzeugungsvorrichtung 2 größer gemacht werden konnte, um den Widerstand der Tintenbahn zu verringern. Nach Entfernung des Basisfilms wurde das Substrat 150 sec lang zur Entwick lung in Trichlorethan getaucht. Das gebildete Muster war 50 um dick.
Auf das auf diese Weise ausgebildete Muster wurde ein lichtempfindlicher Kleber (THREE BOND 3000, Three Bond Co.) mit einer Rollenbeschichtungsvorrichtung aufgebracht. Die Dicke des aufgebrachten Filmes betrug 10 um. Dann wurde die Deckplatte 7 im Vakuum mit dem Substrat 1 verklebt.
Das Substrat 1 wurde einer Gesamtbelichtung unter Verwendung eines Maskenausrichters (PLA-520 FA, hergestellt von der Firma Canon Inc.) unterzogen. Die Belichtungszeit betrug 600 sec. Danach wurde das Substrat bei 200ºC über 30 Minuten gebrannt, um den Kleber fest zu verkleben.
Als nächstes wurde das Substrat 1 unter Verwendung einer Chipsäge (Tokyo Seimitsu Co., Ltd.) zertrennt, und der hitzevernetzende Positivresist wurde 30 Minuten in Methylisobutylketon getaucht, um ihn zu eluieren.
Schließlich wurde ein Tintenzuführelement mit der Tintenzuführöffnung 9 verklebt, um einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf herzustellen.
Der auf diese Weise hergestellte Tintenstrahlaufzeichnungskopf wurde auf einer Aufzeichnungsvorrichtung montiert. In der Aufzeichnungsvorrichtung wurde eine Aufzeichnung mit entionisiertem Wasser/Glycerol/Direct Black 154 (wasserlöslicher schwarzer Farbstoff) im Verhältnis von 65/30/5 als Aufzeichnungsflüssigkeit oder Tinte durchgeführt. Dabei wurde eine stabile Einstellung erzielt.

Beispiel 11

Ein Reaktionsgefäß wurde mit 100 Teilen Benzol, 95 Teilen Methylmethacrylat und 7,1 Teilen Glycidylmethacrylat (Monomerverhältnis 95 : 5) und einem Teil N, N'-Azobisisobutyronitril als Copolymerisationsinitiator beschickt. Das Gemisch wurde bei 60ºC über 2 h in einer Stickstoffatmosphäre gerührt, um ein Harz zu synthetisieren. Das Reaktionsgemisch wurde in Cyclohexan gegossen, um das Harz zu gewinnen. Das Harz hatte ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 100.000. Als nächstes wurde das Harz in Toluol in einer Konzentration von 25 Gew.-% gelöst, und Triethylentetramin wurde als Vernetzungsmittel in einer Menge von 3 Teilen pro 100 Teile des Feststoffanteils zugesetzt.
Der Resist wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 auf das mit der Energieerzeugungsvorrichtung-2 versehene Substrat 1 in einer Dicke von 20 um aufgebracht und 30 Minuten lang bei 200ºC erhitzt, um ihn durch Erhitzen auszuhärten.
In der gleichen Weise wie in Beispiel 10 wurden Tief-UV- Strahlen auf den Resistfilm aufgebracht, um eine Musterbelichtung für eine Tintenbahn 10 durchzuführen. Die Belichtungszeit betrug 15 Minuten.
Die in der gleichen Weise wie in Beispiel 10 hergestellte Glasdeckplatte 7 wurde nach der Musterbelichtung mit dem Resistfilm 3 verklebt, und das integrierte Substrat wurde mit Licht bestrahlt, um den Kleber auszuhärten.
Nach dem Zerschneiden in der gleichen Weise wie in Beispiel 10 wurde das integrierte Substrat 30 Minuten lang in Methylisobutylketon getaucht, um den hitzevernetzenden Positivresist zu entwickeln.
In der gleichen Weise wie in Beispiel 10 wurde ein Tintenzuführelement montiert, Tinte zugeführt und ein Druck durchgeführt. Es wurde eine gute Einstellung erzielt.

Beispiel 12

Auf das Substrat 1, auf dem die Energieerzeugungsvorrichtung 2 ausgebildet worden war, wurde eine Lösung aus einem Copolymer von Methylmethacrylat und Methacrylsäure in Cyclohexanon unter Verwendung eines # 70 Drahtstabes aufgebracht.
Nach Entfernung des Lösungsmittels durch Brennen bei 80ºC über 30 Minuten wurde das Substrat in einem Stickstoffstrom bei 200ºC über 30 Minuten gebrannt, um das Harz auszuhärten. Der auf diese Weise erhaltene Film war 25 um dick.
Das Substrat 1 wurde an einem Elektronenstrahlzeilenscanner (ELS-3300, Elionics Co., Ltd.) montiert, und ein Muster einer Tintenbahn wurde dargestellt. Die Belichtungsstärke betrug 70 uS/cm².
In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurde ein Trockenfilmmuster auf dem Resistfilm ausgebildet, und die mit einem lichtempfindlichen Kleber beschichtete Glasdeckplatte 7 wurde hiermit verklebt. Nach dem Brennen bei 200ºC über 30 Minuten wurde das integrierte Substrat 1 zerschnitten und 30 Minuten lang in Methylisobutylketon getaucht, um eine Entwicklung durchzuführen.
In der gleichen Weise wie in Beispiel 10 wurde ein Tintenzuführelement montiert, und es wurde ein Tintenausstoß durchgeführt. Es wurde eine gute Einstellung erzielt.
Die vorliegende Erfindung hat eine große Auswirkung auf einen Aufzeichnungskopf und eine Aufzeichnungsvorrichtung, bei denen aus der Vielzahl der Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren ein Verfahren Verwendung findet, bei dem Wärmeerzeugungseinrichtungen (d. h. ein elektrothermischer Wandler oder Laserlichtstrahlen) vorgesehen sind, um Energie zu erzeugen, die zur Abgabe von Tinte verwendet wird, wobei die Energie den Zustand der Tinte verändert. Mit einem derartigen Verfahren können Aufzeichnungsbilder mit hoher Dichte und hoher Genauigkeit erzeugt werden.
Was eine typische Konstruktion und ein typisches Funktionsprinzip hiervon betrifft, so findet vorzugsweise das in den US-PS'en 4 723 129 und 4 740 796 beschriebene grundlegende Funktionsprinzip Anwendung. Obwohl dieses Verfahren sowohl bei einem sogenannten Tintenstrahaufzeichnungsverfahren auf Anforderung als auch bei einem kontinuierlichen Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren Anwendung finden kann, ist es besonders geeignet für eine auf Anforderung arbeitende Vorrichtung. Der Grund hierfür ist wie folgt. Bei der auf Anforderung arbeitenden Vorrichtung wird thermische Energie im elektrothermischen Wandler gespeichert, der entsprechend einer Materiallage und einer eine Flüssigkeit (Tinte) aufweisenden Tintenbahn angeordnet ist, indem mindestens ein Antriebssignal dem elektrothermischen Wandler zugeführt wird, um einen raschen Temperaturanstieg über das Kernsieden hinaus zu bewirken, wodurch ein Filmsieden auf der Wärmeerzeugungsfläche des Aufzeichnungskopfes erzeugt wird. Hierdurch können Blasen in der Flüssigkeit (Tinte) erzeugt werden, die dem Antriebssignal 1 : 1 entsprechen. Unter Ausnutzung des Wachstums und der Kontraktion der Blasen wird eine Flüssigkeit (Tinte) über eine Abgabeöffnung abgegeben und mindestens ein Flüssigkeitströpfchen geformt. Wenn das Antriebssignal die Form von Impulsen erhält, wird hierdurch ein promptes und genaues Wachsen und Kontrahieren der Blasen erzeugt. Folglich kann vorzugsweise eine Abgabe der Flüssigkeit (Tinte) mit einem guten Ansprechvermögen erreicht werden. Das geeignete pulsförmige Antriebssignal ist in den US-PS'en 4 463 359 und 4 345 262 beschrieben. Wenn die Bedingungen in bezug auf den Temperaturanstieg auf der Wärmeerzeugungsfläche Anwendung finden, die in der US-PS 4 313 124 beschrieben sind, kann eine bessere Aufzeichnung durchgeführt werden.
Zusätzlich zu der obigen Kombination von Abgabeöffnungen, Flüssigkeitsbahnen und elektrothermischen Wandlern (lineare Flüssigkeitsbahn oder rechtwinklige Flüssigkeitsbahn), die in den vorstehend genannten Veröffentlichungen beschrieben ist, ist die vorliegende Erfindung auch für eine Konstruktion eines Aufzeichnungskopfes geeignet, die in den US-PS'en 4 558 333 und 4 459 600 beschrieben ist und bei der der Wärmeerzeugungabschnitt in einem gebogenen Abschnitt angeordnet ist. Die vorliegende Erfindung ist ferner geeignet für eine Konstruktion, die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 123670/1984 beschrieben ist und bei der eirt Abgabeabschnitt mit einem gemeinsamen Schlitz als Abgabeöffnungsabschnitt für eine Vielzahl von elektrothermischen Wandlern vorgesehen ist, ferner für eine Konstruktion, die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 138461/1984 beschrieben ist und bei der eine Öffnung zum Absorbieren einer Druckwelle thermischer Energie entsprechend einem Abgabeabschnitt vorgesehen ist. Mit anderen Worten, erfindungsgemäß kann eine Aufzeichnung unabhängig von der Form des Aufzeichnungskopfes auf sichere und wirksame Weise durchgeführt werden.
Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung wirksam anwendbar bei einem Aufzeichnungskopf vom Vollzeilentyp, der eine Länge besitzt, die der maximalen Breite eines von der Aufzeichnungsvorrichtung aufzuzeichnenden Aufzeichnungsmediums entspricht. Als Aufzeichnungskopf kann eine Kombination aus einer Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen, die die obige Länge besitzen, oder ein integrierter einziger Aufzeichnungskopf Verwendung finden.
Des weiteren ist die vorliegende Erfindung wirksam für verschiedenartige serielle Aufzeichnungsköpfe: einen Aufzeichnungskopf, der am Gehäuse einer Aufzeichnungsvorrichtung fixiert ist, einen Aufzeichnungskopf vom austauschbaren Chiptyp, bei dem ein elektrischer Anschluß an das Gehäuse einer Aufzeichnungsvorrichtung hergestellt und Tinte dem Aufzeichnungskopf vom Gehäuse der Aufzeichnungsvorrichtung zugeführt werden kann, indem der Aufzeichnungskopf am Gehäuse der Aufzeichnungsvorrichtung montiert ist, und einen Aufzeichnungskopf vom Kartuschentyp mit einem in integrierter Weise am Aufzeichnungskopf vorgesehenen Tintentank.
Wenn Ausstoßwiederherstelleinrichtungen eines Aufzeichnungskopfes und vorläufige Hilfseinrichtungen einer Konstruktion einer Aufzeichnungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hinzugefügt werden, kann der mit der Erfindung erreichte Effekt weiter stabilisiert werden. Genauer gesagt, es gibt diesbezüglich Verkappungseinrichtungen für den Aufzeichnungskopf, Reinigungseinrichtungen zum Reinigen des Aufzeichnungskopfes, Druck- oder Saugeinrichtungen für den Aufzeichnungskopf, vorläufige Heizeinrichtungen zum vorläufigen Erhitzen über einen elektrothermischen Wandler, um Wärmeenergie zur Abgabe von Tintentröpfchen zu erzeugen, andere Heizelemente oder eine Kombination aus anderen Heizelementen und dem elektrothermischen Wandler und vorläufige Abgabeeinrichtungen zur Durchführung einer anderen Abgabe als der Abgabe für die Aufzeichnung.
Ferner können die Zahl und der Typ der an einer Aufzeichnungsvorrichtung zu montierenden Aufzeichnungsköpfe verändert werden. Beispielsweise kann nur ein Aufzeichnungskopf verwendet werden, der einer einzigen farbigen Tinte entspricht, oder es kann eine Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen Verwendung finden, die einer Vielzahl von Arten von Tinten unterschiedlicher Farbe oder Konzentration entsprechen. Mit anderen Worten, als Aufzeichnungsmodus der Aufzeichnungsvorrichtung kann nicht nur ein monochromatischer Aufzeichnungsmodus von nur einer Hauptfarbe, wie Schwarz, sondern auch ein integrierter Aufzeichnungskopf oder eine Vielzahl vorl kombinierten Aufzeichnungsköpfen Verwendung finden. Die vorliegende Erfindung kann auch wirksam bei einer Aufzeichnungsvorrichtung eingesetzt werden, die mindestens einen Modus aus dem Mehrfarbmodus mit unterschiedlichen Farben und dem Vollfarbmodus mit vermischten Farben aufweist.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurde die Tinte als Flüssigkeit gekennzeichnet. Bei der vorliegenden Erfindurtg kann jedoch auch Tinte Verwendung finden, die sich bei Raumtemperaturen oder darunter verfestigt, sich jedoch bei Raumtemperaturen erweicht oder verflüssigt, da auf diese Weise die Tinte zur Verwendung bei der Aufzeichnung verflüssigt werden kann. Beim Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren werden in einigen Fällen die Temperaturen so gesteuert, dass die Temperatur der Tinte von 30ºC bis 70ºC reicht und die Viskosität der Tinte für eine beständige Abgabe geeignet ist. m obigen Fall kann Tinte verwendet werden, die sich bei Temperaturen zwischen 30ºC bis 70ºC verflüssigt. Da ferner ein Temperaturanstieg der Tinte selbst oder eine Verdampfung der Tinte durch thermische Energie verhindert wird, indem die thermische Energie zur Veränderung des Zustandes der Tinte von einem festen Zustand zu einem flüssigen Zustand verwendet wird, kann auch Tinte verwendet werden, die sich nicht verflüssigt, bis sie erhitzt wird. In jedem Fall kann bei der vorliegenden Erfindung Tinte verwendet werden, die sich durch Zuführung von Wärmeenergie gemäß einem Aufzeichnungssignal verflüssigt und dann abgegeben wird, oder Tinte, die sich durch Erhitzen verflüssigt, wie beispielsweise Tinte, die sich verfestigt, wenn sie ein Aufzeichnungsmedium erreicht. In diesen Fällen kann Tinte im Zustand einer Flüssigkeit oder eines Feststoffes, die bzw. der in einer Ausnehmung einer porösen Lage oder einem Penetrationsloch gehalten wird, wie in den offengelegten japanischen Patentanmeldungen 56847/1979 und 71260/1985 beschrieben, gegenüber dem elektrothermischen Wandler angeordnet werden. Bei der vorliegenden Erfindung ist das wirksamste Verfahren in bezug auf jede der vorstehend erwähnten Tinten das Filmsiedeverfahren.
Ferner kann eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die mit einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf versehen ist, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, nicht nur als Bildausgabeterminal einer Informationsverarbeitungsvorrichtung, wie eines Computers, sondern auch als Kopiervorrichtung in Verbindung mit einem Leser oder einem Faxgerät mit Übertragungs- und Empfangsfunktionen verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend im einzelnen in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Aus dem vorhergehenden ist für den Fachmann klar, dass Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von der Erfindung in ihren breiteren Aspekten abzuweichen. Es ist daher beabsichtigt, dass die nachfolgenden Patentansprüche alle derartigen Änderungen und Modifikationen umfassen.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes mit den folgenden Schritten:

Ausbilden einer Schicht (3) aus einem lichtempfindlichen Harz auf einem Substrat (1), auf dem eine Energieerzeugungsvorrichtung (2) zur Erzeugung von Energie zum Ausstoßen von Aufzeichnungströpfchen ausgebildet ist;

musterweises Aussetzen eines Abschnittes (4) der Schicht aus dem lichtempfindlichen Harz einer aktiven Strahlung, wobei dieser Abschnitt einem Muster einer auszubildenden Tintenströmungsbahn (10) entspricht;

Laminieren einer Deckplatte (7) auf die nicht entwickelte Schicht aus dem lichtempfindlichen Harz mit Hilfe einer Klebeschicht (5) auf einem anderen Be reich als dem der Strahlung ausgesetzten Bereich (4), wobei die Deckplatte mit einer Tintenzuführöffnung (9) versehen ist, die mit der Tintenströmungsbahn in Verbindung steht, um auf diese Weise ein Laminat auszubilden;

Zertrennen des nicht entwickelten Laminates, um eine Schnittfläche (8) zu erhalten; und

Eluieren des musterweise belichteten Abschnittes der Schicht aus dem lichtempfindlichen Harz, um das Muster der Tintenströmungsbahn (10) und der Tintenausstoßöffnung (11) auszubilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus dem lichtempfindlichen Harz mit einem Negativ-Resist ausgebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Harz, das den Negativ-Resist bildet, ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht innerhalb eines Bereiches von 5.000 bis 30.000 besitzt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus dem lichtempfindlichen Harz mit einem Positiv-Fotoresist gebildet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Positiv-Fotoresist ein Amin enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Positiv-Fotoresist ein Novolakharz und einen Sulfonsäureester einer Chinondiazidverbindung enthält.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus dem lichtempfindlichen Harz mit einem hitzevernetzenden Positiv-Resist gebildet wird.