JP4146933B2

JP4146933B2 - Ink jet head and method of manufacturing ink jet head

Info

Publication number: JP4146933B2
Application number: JP15439198A
Authority: JP
Inventors: 典夫大熊; 真照井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-06-03
Filing date: 1998-06-03
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2018-06-03
Also published as: JPH11348290A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクを吐出して画像を形成するインクジェットヘッドに関する、詳しくはインク吐出圧力発生素子が形成された基板と、該基板と接合して液路を形成する液路形成部材との密着力向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、インクジェットヘッドの製造方法及びインク吐出圧力発生素子が形成された基板と接合して液路を形成する液路形成部材についてはさまざまな提案がなされており、例えば、特開昭５７−２０８２５５、５６号明細書には、インク吐出圧力発生素子が形成された基板上に感光性樹脂にて液路パターンを形成しガラス等の天板を接合、切断することでインクジェットヘッドを作成する方法を開示している。
【０００３】
また、ＨｅｗｌｌｅｔｔＰａｃｋａｒｄＪｏｕｒｎａｌ３６，５（１９８５）では、インク吐出圧力発生素子が形成された基板上に感光性樹脂にて液路パターンを形成し、Ｎｉ電鋳により作成したオリフィスプレートを貼り合わせることでインクジェットヘッドを作成する方法を開示している。
【０００４】
また、特開昭６１−１５４９４７号明細書には、インク吐出圧力発生素子が形成された基板のインク吐出圧力発生素子上に溶解可能な樹脂にて液路パターンを形成し、該パターンをエポキシ樹脂等で被覆、硬化し、基板切断後に溶解可能な樹脂層を溶出しインクジェットヘッドを作成する方法を開示している。
【０００５】
更に特開平３−１８４８６８号明細書には、前記特開昭６１−１５４９４７号明細書に記載のインクジェットヘッドの製造に最適な被覆樹脂組成物として芳香族エポキシ化合物のカチオン重合硬化物が有用であることを開示している。
【０００６】
上記いずれの方法も、インク吐出圧力発生素子が形成された基板と液路形成部材の接合は、基本的に液路形成部材となる樹脂（感光性樹脂層、被覆樹脂層）の密着力に依存している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、インク吐出圧力発生素子として発熱抵抗体を用い、インクの膜沸騰によるバブル形成を行いインクを吐出させるいわゆるバブルジェットヘッドの場合、インクによる電蝕やバブル消泡の際のキャビテーションによるダメージを低減するために発熱抵抗体上にはＳｉＮやＳｉＯ₂といった無機絶縁層とＴａ等の耐キャビテーション層とが設けられていることが一般的である。ここで、Ｔａ膜は前述の液路形成部材となる樹脂との密着力が極めて低いために液路形成部材のＴａ膜からの剥離が見受けられることがあった。
【０００８】
ここで、液路形成部材の密着力を向上させるため液路形成部材が設けられる部分のＴａ膜を除去することも考えられるが、この場合、基板上の電気熱変換体は前述の無機絶縁層のみを介して液路形成部材を構成する樹脂が積層されることになる。しかしながら、無機絶縁層は通常膜質がポーラスとなっており、樹脂中に含まれるイオンを透過させてしまいこのイオンによって電気熱変換体を腐食させてしまうことがあった。
【０００９】
また、インク吐出圧力発生素子が形成された基板と液路形成部材の密着力向上のために、基板にシランカップリング処理を施したり、ポリイミド（例えば、東レ（株）社製フォトニース）からなる下びき層（密着力向上及びパッシベーション層）を用いる例が知られている。
【００１０】
ここで、インクジェットヘッドは、通常その使用環境下に合ってインクと常時接触しているためインクからの影響でインク吐出圧力発生素子が形成された基板と液路形成部材の間が剥離するようなことは避けなければならない。近年、インクジェット記録に対しては、用紙選択性、耐水性等の要求が高まっており、これらの要望に対応するためにインクを弱アルカリ性側にすることが検討されている。こうした弱アルカリ性のインクに対してはインク吐出圧力発生素子が形成された基板と液路形成部材の密着力を長期にわたり維持することが困難な場合がある。
【００１１】
本発明は、上記諸点に鑑みなされたものであって、インク吐出圧力発生素子が形成された基板と液路形成部材との密着力を高め、信頼性の高いインクジェットヘッドを提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
インクを吐出するための吐出口に連通する液路に内包され前記吐出口からインクを吐出するために用いられる圧力を発生する圧力発生素子、が設けられた基板と、該基板と接合されることで前記液路を形成する液路形成部材と、を有し、アルカリ性インクを吐出可能なインクジェットヘッドであって、前記基板は表面にＴａ、ＳｉＯ_２およびＳｉＮのいずれかからなる無機材料層を有し、前記液路形成部材は樹脂の硬化物からなり、ポリエーテルアミド樹脂からなる密着層を介して前記無機材料層と接合されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【００１３】
更に本発明は、インクを吐出するための吐出口に連通する液路に内包され前記吐出口からインクを吐出するために用いられる圧力を発生する圧力発生素子、が設けられた基板と、該基板と接合されることで前記液路を形成する液路形成部材と、を有し、アルカリ性インクを吐出可能なインクジェットヘッドの製造方法であって、表面にＴａ、ＳｉＯ_２およびＳｉＮのいずれかからなる無機材料層が形成された前記基板の前記無機材料層上に、ポリエーテルアミド樹脂からなる密着層を形成する工程と、前記基板上に、溶解可能な樹脂によって前記液路のパターンを形成する工程と、前記密着層と前記パターンとの上に、前記液路形成部材を形成するための被覆樹脂層を形成する工程と、前記被覆樹脂層の、前記圧力発生素子の上方の位置に、前記吐出口を形成する工程と、前記パターンを溶出して前記液路を形成する工程と、を有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【００１４】
以上の構成によれば、アルカリ性のインクに対しても、長期にわたり優れた密着力を維持することができ、また、接着面にTa等の金属面が露出している場合でも、長期にわたり優れた密着力を維持することができる信頼性の高いインクジェットヘッドを提供するができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に実施例を示し本発明を更に詳細に説明する。
【００１６】
（実施例１）
本実施例においては、ポリエーテルアミドを基板とノズルを構成する材料との間に配置し、加速試験によって耐弱アルカリ性インクに対する密着力を評価した。
【００１７】
まず、基板としては５インチＳｉウエハを準備し熱酸化によって１．０μmのＳｉＯ₂層を形成した。次いで密着層としてポリエーテルアミド樹脂（日立化成工業（株）社製ＨＩＭＡＬ１２００〔溶媒Ｎ−メチルピロリドン／ブチルセルソルブアセテ−ト〕）をスピンコートによって成膜し、１００℃／３０分＋２５０℃／１時間加熱することによって塗布溶媒を蒸発させ、１．５μｍ厚に成膜した。
【００１８】
ここで前記ポリエーテルアミドからなる密着層は、熱可塑性であり、加熱は、溶媒を蒸発させ、かつガラス転移点（２３０℃）以上にして内部応力を低減する目的で行われる。
【００１９】
次いでノズル構成材料としてドライフィルムレジストであるリストン（商標名：デュポン社製）を前記基板にラミネートし、マスクアライナーＰＬＡ６００を用いてパターニングを行い、３０μｍのライン＆スペース（Ｌ＆Ｓ）パターンを形成した。（膜厚２０μｍ）
【００２０】
次いで１５０℃／１時間加熱することでパターンを完全に硬化させた。
同時に比較例として、密着層を用いない試料と、密着層としてポリイミド（東レ（株）社製フォトニースＵＲ３１００４００℃ベーク、膜厚１．５μｍ）を用いた試料を作成した。
【００２１】
次いで、これら試料を、エチレングリコール／尿素／イソプロピルアルコール／黒色染料／水＝５／３／２／３／８７部からなるインクに浸漬し、プレッシャークッカー(PCT)試験（１２０℃ ２気圧５０Ｈｒ）を行い、Ｌ＆Ｓパターンの変化を観察した。
【００２２】
ここで、前記インクは保湿成分（インクの蒸発を低減させ、ノズルの目詰まりを防ぐ）として尿素を添加しており、尿素が加水分解することで弱アルカリ性を示すものである。
【００２３】
本発明の構成であるポリエーテルアミド密着層を設けた試料に関しては、PCT試験後もパターンの形状の変化は見受けられなかった。一方、密着層を用いない試料については、一部パターンに干渉縞および剥離が確認された。これはSiO₂層とノズル構成材料との密着性が十分でないために生じたものと考えられる。また、密着層としてポリイミドを用いた試料についてはポリイミド層が溶解、消滅していた。
【００２４】
この結果から、本発明の構成であるポリエーテルアミド密着層が優れた密着性および耐インク性を示すことが理解される。
【００２５】
（実施例２）
次に基板表面がＳｉＮ＋Ｔａの膜構成である基板とノズル部材としてエポキシ樹脂を用いた例を示す。
【００２６】
基板として５インチＳｉウエハーを準備し、プラズマＣＶＤを用いてＳｉＮ膜を１．０μｍ形成し、更にその上にＴａ膜を０．２５μｍ形成した。
【００２７】
次いで実施例１と同様にポリエーテルアミド膜を形成し、ノズル構成部材として以下に示す組成のエポキシ樹脂組成物を適宜塗布溶媒に溶かしてポリエーテルアミド膜上に塗布しパターニングを行なった。
・エポキシ樹脂 EHPE(商品名：ダイセル化学工業社製) 100重量部
添加樹脂 1.4-HFAB(商品名：セントラル硝子社製) 20重量部
シランカップリング剤 A-187(商品名：日本ユニカー社製) 5重量部
光カチオン重合触媒 SP170(商品名：旭電化工業社製) 2重量部
【００２８】
ここで、上記組成物は、エポキシ樹脂のカチオン重合が可能な組成であり、光照射によりカチオン重合が開始されパターニングされるものである。
【００２９】
なお、パターニングはキヤノン製マスクアライナーＭＰＡ６００を用い露光量−３．０Ｊ／ｃｍ²で行ない、露光後ホットプレート上で９０℃／３０分間加熱した後に、メチルイソブチルケトン／キシレン混合溶媒で現像した。更に現像後に１８０℃／１時間加熱し本硬化を行った。
こうして実施例１と同様に３０μｍＬ＆Ｓパターンを膜厚２０μｍで形成した。次に実施例１と同様にしてＰＣＴを行いＬ＆Ｓパターンの変化を観察した。
【００３０】
本実施例においても、本発明の構成であるポリエーテルアミド密着層を設けた試料に関しては、PCT試験後もパターンの形状の変化は見受けられなかった。一方、密着層を用いない試料については、一部パターンに干渉縞および剥離が確認された。これはTa層とノズル構成材料との密着性が十分でないために生じたものと考えられる。
【００３１】
このように、上記結果よりポリエーテルアミド膜が優れた密着性を示すことが理解される。
【００３２】
（実施例３）
本実施例においてはインクジェットヘッド形態での密着力の評価を行った。
【００３３】
まず、以下に示す方法でインクジェットヘッドを作成した。
【００３４】
図１に示すようにインク供給口マスク３を設けた結晶軸＜１００＞のＳｉウエハー基板１上にインク圧力発生素子として電気熱変換素子（ＴａＮ）２を配置し、更に保護層としてＳｉＮ層４、Ｔａ層５を形成した。なお、電気熱変換素子２にはその素子を動作させるための制御信号入力電極が接続されている（不図示）。図２、図１のＡ−Ａ’断面を示す。
【００３５】
次いで前記基板１上に密着層としてポリエーテルアミドからなる層６を以下の方法で厚み２．０μｍで形成した。ポリエーテルアミド層には、日立化成工業（株）社製ＨＩＭＡＬ１２００を用い、スピナーで前記基板１上に塗布し、１００℃／３０分＋２５０℃／１時間ベークを行った。
【００３６】
次いで前記ＨＩＭＡＬ上に東京応化工業（株）社製ポジレジストＯＦＰＲ８００を用いてパターニングを行い、更にＯＦＰＲパターンをマスクとしてＯ₂プラズマアッシングによりＨＩＭＡＬ層のパターニングを行い、最後にマスクとして使用したＯＦＰＲパターンを剥離することで図３に示し密着層を形成した。
【００３７】
次いで図４に示すがごとく、基板１上に東京応化工業（株）ポジレジストＯＤＵＲからなるインク流路パターンを形成した（厚み１２μｍ：図４参照）。
【００３８】
更に実施例２に記載のエポキシ樹脂層８を基板１上に形成し、パターニングによって吐出口９を形成した（図５参照）。
【００３９】
次いで前記基板１をＳｉ異方性エッチングによりエッチングしインク供給口１０を形成した（図６参照）。
【００４０】
次いでインク供給口上のＳｉＮ膜、及びＯＤＵＲからインク流路パターン７を除去し、更にノズル構成部材である前記エポキシ樹脂８を完全に硬化させるために１８０℃／１時間加熱を行いインクジェットヘッドを得た（図７参照）。
【００４１】
ここで、前記インクジェットヘッドでは、ノズル構成部材８は、密着層６を介して基板１表面（Ｔａ面／ＳｉＮ面）に接着されている。
【００４２】
更に比較例として密着層６を設けない形のインクジェットヘッドも合わせて試作した。ここで、前記比較例のインクジェットヘッドにおいては、ノズル構成部材８は、基板１表面（Ｔａ面／ＳｉＮ面）に接着されている。
【００４３】
これらインクジェットヘッドに実施例１に記載のインクを充填し、６０℃／３か月の保存試験を行ったところ、前記実施例（密着層あり）のインクジェットヘッドにおいては、ノズル構成部材の密着面での干渉縞や剥離等の変化は一切観察されなかった。
【００４４】
一方、前記比較例(密着層無し)では、Ta〜ノズル構成部材の間に緩衝縞が生じている部分が観察された。
【００４５】
以上、実際のインクジェットヘッドとして形成した場合においても、ポリエーテルアミド密着層が優れた効果を示すことが理解される。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、密着層としてポリエーテルアミドを用いることによって、アルカリ性のインクに対しても、長期にわたり優れた密着力を維持することができ、また、接着面にTa等の金属面が露出している場合でも、長期にわたり優れた密着力を維持することが可能となり、信頼性の高いインクジェットヘッドを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェット基板の斜視図である。
【図２】本発明のインクジェットヘッドの製造方法を示す説明図である。
【図３】本発明のインクジェットヘッドの製造方法を示す説明図である。
【図４】本発明のインクジェットヘッドの製造方法を示す説明図である。
【図５】本発明のインクジェットヘッドの製造方法を示す説明図である。
【図６】本発明のインクジェットヘッドの製造方法を示す説明図である。
【図７】本発明のインクジェットヘッドの製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１Ｓｉ基板
２インク吐出圧力発生素子
３インク供給口マスク
４ＳｉＮ膜
５Ｔａ膜
６密着層
７液路パターン
８ノズル構成部材
９吐出口
１０インク供給口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an inkjet head that forms an image by ejecting ink, and more specifically, adhesion between a substrate on which an ink ejection pressure generating element is formed and a fluid path forming member that forms a fluid path by joining the substrate. Regarding improvement.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various proposals have been made for a liquid path forming member that forms a liquid path by joining with a method for manufacturing an ink jet head and a substrate on which an ink discharge pressure generating element is formed. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 57-208255. 56, a method of forming an ink jet head by forming a liquid path pattern with a photosensitive resin on a substrate on which an ink discharge pressure generating element is formed, and joining and cutting a top plate such as glass. Disclosure.
[0003]
In Hewlett Packard Journal 36, 5 (1985), a liquid path pattern is formed with a photosensitive resin on a substrate on which an ink discharge pressure generating element is formed, and an orifice plate formed by Ni electroforming is bonded to the substrate. A method of making an inkjet head is disclosed.
[0004]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-154947 discloses that a liquid path pattern is formed of a soluble resin on an ink discharge pressure generating element of a substrate on which an ink discharge pressure generating element is formed. A method is disclosed in which an ink jet head is prepared by elution of a resin layer that is coated and cured with, for example, and is dissolved after cutting the substrate.
[0005]
Further, in JP-A-3-184868, a cationic polymerization cured product of an aromatic epoxy compound is useful as a coating resin composition optimal for the production of the ink jet head described in JP-A-61-154947. It is disclosed.
[0006]
In any of the above methods, the bonding between the substrate on which the ink discharge pressure generating element is formed and the liquid path forming member basically depends on the adhesion force of the resin (photosensitive resin layer, covering resin layer) that becomes the liquid path forming member. is doing.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the case of a so-called bubble jet head that uses a heating resistor as an ink discharge pressure generating element and forms a bubble by ink film boiling and discharges the ink, damage caused by erosion caused by ink and bubble cavitation is reduced. For this purpose, an inorganic insulating layer such as SiN or SiO ₂ and an anti-cavitation layer such as Ta are generally provided on the heating resistor. Here, since the adhesion of the Ta film to the resin as the liquid path forming member is extremely low, peeling of the liquid path forming member from the Ta film may be observed.
[0008]
Here, in order to improve the adhesion of the liquid path forming member, it may be possible to remove the Ta film where the liquid path forming member is provided. In this case, the electrothermal transducer on the substrate is the inorganic insulating layer described above. The resin constituting the liquid path forming member is laminated only through the above. However, the inorganic insulating layer usually has a porous film quality, and permeates ions contained in the resin, which may corrode the electrothermal transducer.
[0009]
Further, in order to improve the adhesion between the substrate on which the ink discharge pressure generating element is formed and the liquid passage forming member, the substrate is subjected to silane coupling treatment or made of polyimide (for example, Photo Nice manufactured by Toray Industries, Inc.). An example using a lower layer (adhesion enhancement and passivation layer) is known.
[0010]
Here, since the inkjet head is normally in contact with the ink in accordance with the usage environment, the substrate on which the ink discharge pressure generating element is formed and the liquid path forming member are peeled off due to the influence of the ink. That must be avoided. In recent years, demands for paper selectivity, water resistance, and the like have been increasing for inkjet recording, and in order to meet these demands, it has been studied to make the ink weakly alkaline. For such weakly alkaline ink, it may be difficult to maintain the adhesion between the substrate on which the ink discharge pressure generating element is formed and the liquid path forming member for a long period of time.
[0011]
The present invention has been made in view of the above-described points, and provides a highly reliable ink jet head by increasing the adhesion between a substrate on which an ink discharge pressure generating element is formed and a liquid path forming member.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
A substrate provided with a pressure generating element that is included in a liquid passage communicating with an ejection port for ejecting ink and generates pressure used to eject ink from the ejection port, and bonded to the substrate An ink jet head capable of discharging alkaline ink, wherein the substrate has an inorganic material layer made of Ta, SiO ₂ or SiN on the surface. The liquid path forming member is made of a cured resin and is bonded to the inorganic material layer through an adhesion layer made of a polyetheramide resin.
[0013]
Furthermore, the present invention provides a substrate provided with a pressure generating element that is included in a liquid passage communicating with an ejection port for ejecting ink and generates pressure used to eject ink from the ejection port, and the substrate A liquid path forming member that forms the liquid path by being joined to the ink jet head, and is a method of manufacturing an inkjet head capable of discharging alkaline ink, the surface of which is made of any one of Ta, SiO _2, and SiN Forming an adhesion layer made of a polyetheramide resin on the inorganic material layer of the substrate on which the inorganic material layer is formed; and forming a pattern of the liquid path on the substrate with a soluble resin. And a step of forming a coating resin layer for forming the liquid path forming member on the adhesion layer and the pattern, and a position of the coating resin layer above the pressure generating element, An ink jet head manufacturing method comprising: forming the discharge port; and eluting the pattern to form the liquid path.
[0014]
According to the above configuration, excellent adhesion can be maintained for a long time even with alkaline ink, and excellent even for a long time even when a metal surface such as Ta is exposed on the adhesive surface. It is possible to provide a highly reliable inkjet head capable of maintaining the adhesion.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
[0016]
(Example 1)
In this example, polyether amide was disposed between the substrate and the material constituting the nozzle, and the adhesion to weak alkaline ink was evaluated by an acceleration test.
[0017]
First, a 5-inch Si wafer was prepared as a substrate, and a 1.0 μm SiO ₂ layer was formed by thermal oxidation. Next, a polyether amide resin (HIMAL 1200 [solvent N-methylpyrrolidone / butyl cellosolve acetate] manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) was formed by spin coating as an adhesion layer, and 100 ° C./30 minutes + 250 ° C./1. The coating solvent was evaporated by heating for a period of time to form a film having a thickness of 1.5 μm.
[0018]
Here, the adhesion layer made of the polyether amide is thermoplastic, and heating is performed for the purpose of evaporating the solvent and reducing the internal stress to a glass transition point (230 ° C.) or higher.
[0019]
Next, Liston (trade name: manufactured by DuPont), which is a dry film resist, was laminated as a nozzle constituent material on the substrate, and patterning was performed using a mask aligner PLA600 to form a 30 μm line & space (L & S) pattern. (Film thickness 20μm)
[0020]
Next, the pattern was completely cured by heating at 150 ° C. for 1 hour.
At the same time, as a comparative example, a sample using no adhesion layer and a sample using polyimide (Photo Nice UR3100 400 ° C. bake, film thickness 1.5 μm, manufactured by Toray Industries, Inc.) as the adhesion layer were prepared.
[0021]
Next, these samples were immersed in an ink composed of ethylene glycol / urea / isopropyl alcohol / black dye / water = 5/3/2/3/87 parts, and a pressure cooker (PCT) test (120 ° C., 2 atm. 50 Hr) was performed. The change in the L & S pattern was observed.
[0022]
Here, urea is added to the ink as a moisturizing component (which reduces ink evaporation and prevents nozzle clogging), and exhibits weak alkalinity due to hydrolysis of urea.
[0023]
Regarding the sample provided with the polyetheramide adhesion layer according to the present invention, no change in the pattern shape was observed even after the PCT test. On the other hand, interference fringes and peeling were confirmed in some patterns of the samples not using the adhesion layer. This is considered to be caused by insufficient adhesion between the SiO ₂ layer and the nozzle constituent material. Moreover, the polyimide layer melt | dissolved and disappeared about the sample which used the polyimide as an adhesion layer.
[0024]
From this result, it is understood that the polyetheramide adhesion layer which is a constitution of the present invention exhibits excellent adhesion and ink resistance.
[0025]
(Example 2)
Next, an example in which an epoxy resin is used as a nozzle member and a substrate having a SiN + Ta film structure on the substrate surface will be described.
[0026]
A 5-inch Si wafer was prepared as a substrate, a SiN film was formed to 1.0 μm by plasma CVD, and a Ta film was further formed to 0.25 μm thereon.
[0027]
Next, a polyetheramide film was formed in the same manner as in Example 1, and an epoxy resin composition having the following composition as a nozzle constituent member was appropriately dissolved in a coating solvent and coated on the polyetheramide film for patterning.
・ Epoxy resin EHPE (trade name: manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) 100 parts by weight additive resin 1.4-HFAB (trade name: manufactured by Central Glass Co., Ltd.) 20 parts by weight silane coupling agent A-187 (trade name: manufactured by Nihon Unicar) 5 parts by weight photocationic polymerization catalyst SP170 (trade name: manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) 2 parts by weight [0028]
Here, the composition is a composition capable of cationic polymerization of an epoxy resin, and cationic polymerization is initiated and patterned by light irradiation.
[0029]
Patterning was performed using a Canon mask aligner MPA600 at an exposure amount of −3.0 J / cm ^2. After exposure, the film was heated on a hot plate at 90 ° C. for 30 minutes, and then developed with a methyl isobutyl ketone / xylene mixed solvent. Further, after the development, the film was heated at 180 ° C./1 hour to perform main curing.
In this manner, a 30 μmL & S pattern having a film thickness of 20 μm was formed in the same manner as in Example 1. Next, PCT was performed in the same manner as in Example 1 to observe changes in the L & S pattern.
[0030]
Also in this example, no change in the shape of the pattern was observed after the PCT test for the sample provided with the polyetheramide adhesion layer having the structure of the present invention. On the other hand, interference fringes and peeling were confirmed in some patterns of the samples not using the adhesion layer. This is considered to be caused by insufficient adhesion between the Ta layer and the nozzle constituent material.
[0031]
Thus, it can be understood from the above results that the polyetheramide film exhibits excellent adhesion.
[0032]
(Example 3)
In this example, the adhesion strength in the form of an inkjet head was evaluated.
[0033]
First, an ink jet head was prepared by the following method.
[0034]
As shown in FIG. 1, an electrothermal conversion element (TaN) 2 is arranged as an ink pressure generating element on a Si wafer substrate 1 having a crystal axis <100> provided with an ink supply port mask 3, and a SiN layer 4 as a protective layer. A Ta layer 5 was formed. The electrothermal conversion element 2 is connected to a control signal input electrode for operating the element (not shown). The AA 'cross section of FIG. 2, FIG. 1 is shown.
[0035]
Next, a layer 6 made of polyetheramide as an adhesion layer was formed on the substrate 1 with a thickness of 2.0 μm by the following method. For the polyetheramide layer, HIMAL1200 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd. was used and applied onto the substrate 1 with a spinner and baked at 100 ° C./30 minutes + 250 ° C./1 hour.
[0036]
Next, patterning is performed on the HIMAL using a positive resist OFPR800 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd., the HIMAL layer is patterned by O ₂ plasma ashing using the OFPR pattern as a mask, and finally the OFPR pattern used as the mask is formed. By peeling, an adhesion layer shown in FIG. 3 was formed.
[0037]
Next, as shown in FIG. 4, an ink flow path pattern made of Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. positive resist ODUR was formed on the substrate 1 (thickness 12 μm: see FIG. 4).
[0038]
Furthermore, the epoxy resin layer 8 described in Example 2 was formed on the substrate 1, and the discharge port 9 was formed by patterning (see FIG. 5).
[0039]
Next, the substrate 1 was etched by Si anisotropic etching to form an ink supply port 10 (see FIG. 6).
[0040]
Next, the ink flow path pattern 7 was removed from the SiN film on the ink supply port and the ODUR, and further, heating was performed at 180 ° C./1 hour in order to completely cure the epoxy resin 8 as a nozzle constituent member, thereby obtaining an ink jet head. (See FIG. 7).
[0041]
Here, in the inkjet head, the nozzle constituent member 8 is bonded to the surface of the substrate 1 (Ta surface / SiN surface) via the adhesion layer 6.
[0042]
As a comparative example, an ink jet head having no adhesion layer 6 was also produced as a prototype. Here, in the inkjet head of the comparative example, the nozzle component 8 is bonded to the surface of the substrate 1 (Ta surface / SiN surface).
[0043]
When these ink jet heads were filled with the ink described in Example 1 and subjected to a storage test at 60 ° C. for 3 months, in the ink jet head of the above example (with an adhesive layer), the contact surface of the nozzle constituent member was No changes such as interference fringes or peeling were observed.
[0044]
On the other hand, in the comparative example (without the adhesion layer), a portion where a buffer stripe was generated between Ta and the nozzle constituting member was observed.
[0045]
As described above, it is understood that the polyetheramide adhesion layer exhibits an excellent effect even when formed as an actual ink jet head.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by using polyetheramide as the adhesion layer, it is possible to maintain an excellent adhesion force for a long period of time even with respect to an alkaline ink. Even when a metal surface such as the above is exposed, it is possible to maintain excellent adhesion for a long period of time, and a highly reliable inkjet head can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an inkjet substrate.
FIG. 2 is an explanatory view showing a method for producing an ink jet head of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory view showing a method for producing an ink jet head of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory view showing a method for manufacturing an ink jet head of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory view showing a method for manufacturing an ink jet head of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory view showing a method for manufacturing an ink jet head of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory view showing a method of manufacturing an ink jet head of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Si substrate 2 Ink discharge pressure generating element 3 Ink supply port mask 4 SiN film 5 Ta film 6 Adhesion layer 7 Liquid path pattern 8 Nozzle component 9 Discharge port 10 Ink supply port

Claims

インクを吐出するための吐出口に連通する液路に内包され前記吐出口からインクを吐出するために用いられる圧力を発生する圧力発生素子、が設けられた基板と、
該基板と接合されることで前記液路を形成する液路形成部材と、
を有し、アルカリ性インクを吐出可能なインクジェットヘッドであって、
前記基板は表面にＴａ、ＳｉＯ _２およびＳｉＮのいずれかからなる無機材料層を有し、
前記液路形成部材は樹脂の硬化物からなり、ポリエーテルアミド樹脂からなる密着層を介して前記無機材料層と接合されていることを特徴とするインクジェットヘッド。A substrate having a pressure generating element for generating pressure used to be contained in the liquid path communicating with the discharge port for discharging ink from the discharge ports for discharging ink, is provided,
A liquid path forming member that forms the liquid path by being bonded to the substrate;
Available to, an ink jet head capable of discharging an alkaline ink,
The substrate has an inorganic material layer made of any of Ta, SiO ₂ and SiN on the surface ,
The ink jet head according to claim 1, wherein the liquid path forming member is made of a cured resin and is bonded to the inorganic material layer through an adhesion layer made of a polyetheramide resin .

前記樹脂の硬化物はエポキシ樹脂の硬化物であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。The inkjet head according to claim 1, wherein the cured product of the resin is a cured product of an epoxy resin.

前記吐出口は前記圧力発生素子に対向する位置に形成されていることを特徴とする請求項１もしくは２に記載のインクジェットヘッド。The inkjet head according to claim 1, wherein the discharge port is formed at a position facing the pressure generating element.

前記圧力発生素子は電気熱変換体であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。The inkjet head according to claim 1, wherein the pressure generating element is an electrothermal transducer.

インクを吐出するための吐出口に連通する液路に内包され前記吐出口からインクを吐出するために用いられる圧力を発生する圧力発生素子、が設けられた基板と、A substrate provided with a pressure generating element that is included in a liquid path communicating with an ejection port for ejecting ink and generates pressure used to eject ink from the ejection port;
該基板と接合されることで前記液路を形成する液路形成部材と、A liquid path forming member that forms the liquid path by being bonded to the substrate;
を有し、アルカリ性インクを吐出可能なインクジェットヘッドの製造方法であって、An inkjet head manufacturing method capable of discharging alkaline ink,
表面にＴａ、ＳｉＯTa, SiO on the surface _２2 およびＳｉＮのいずれかからなる無機材料層が形成された前記基板の前記無機材料層上に、ポリエーテルアミド樹脂からなる密着層を形成する工程と、Forming an adhesion layer made of a polyetheramide resin on the inorganic material layer of the substrate on which an inorganic material layer made of any of SiN and SiN is formed;
前記基板上に、溶解可能な樹脂によって前記液路のパターンを形成する工程と、Forming a pattern of the liquid path on the substrate with a soluble resin;
前記密着層と前記パターンとの上に、前記液路形成部材を形成するための被覆樹脂層を形成する工程と、Forming a coating resin layer for forming the liquid path forming member on the adhesion layer and the pattern;
前記被覆樹脂層の、前記圧力発生素子の上方の位置に、前記吐出口を形成する工程と、Forming the discharge port at a position above the pressure generating element of the coating resin layer;
前記パターンを溶出して前記液路を形成する工程と、Eluting the pattern to form the liquid path;
を有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。A method of manufacturing an ink jet head, comprising:

前記被覆樹脂層はエポキシ樹脂を含むことを特徴とする請求項５に記載のインクジェットヘッドの製造方法。6. The method of manufacturing an ink jet head according to claim 5, wherein the coating resin layer contains an epoxy resin.

前記密着層を形成する工程において、ポリエーテルアミド樹脂を酸素プラズマアッシングによりパターニングすることを特徴とする請求項５もしくは６に記載のインクジェットヘッドの製造方法。7. The method of manufacturing an ink jet head according to claim 5, wherein in the step of forming the adhesion layer, the polyetheramide resin is patterned by oxygen plasma ashing.

前記圧力発生素子は電気熱変換体であることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。The method of manufacturing an ink jet head according to claim 5, wherein the pressure generating element is an electrothermal transducer.