專利名稱：排液頭制造方法，和使用該方法得到的排液頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及排液頭制造方法，和使用該制造方法得到的排液頭。具體地，本發(fā)明涉及一種用于制造噴射液體和進(jìn)行記錄的排液(噴射)記錄頭，和使用該制造方法得到的排液(噴射)記錄頭。
背景技術(shù)：
一般，采用液體噴射記錄體系(包括噴墨記錄體系)的液體噴射記錄頭(包括噴墨記錄頭和噴墨頭)包括多個(gè)微小的排出口，多個(gè)流路和沿著這些流路的部分提供的多個(gè)排液裝置。為了從液體噴射記錄頭將油墨噴射到記錄紙上以得到高質(zhì)量圖像，優(yōu)選的是，以相同的排出速度從各個(gè)排出口排出相同體積的油墨。另外，每個(gè)排出口和相應(yīng)的連通流路之間的邊界面的形狀必須對(duì)排墨沒有不利影響。
作為用于制造噴墨記錄頭的方法，日本專利申請(qǐng)公開No.H6-286149描述了一種方法，根據(jù)該方法，油墨流路圖形通過使用可溶解的樹脂而形成，被環(huán)氧樹脂涂覆，根據(jù)該方法，之后形成排出口并去除可溶解的樹脂。另外，日本專利申請(qǐng)公開No.2001-179990公開了另一方法，根據(jù)該方法，將抑制排出口形成材料光固化的物質(zhì)與可去除的樹脂混合。
為了排出非常小的液滴，必須減少在液體噴射記錄頭的排出口處的液體流動(dòng)阻力，并必須保持液體噴射速度。日本專利申請(qǐng)公開No.2003-25595公開了一種思路形成兩層可溶解的樹脂，并在基板流路和排出口的遠(yuǎn)端之間形成比基板流路窄和比排出口的遠(yuǎn)端寬的中間部分(中間腔)。
最近，因?yàn)閲娔?IJ)打印機(jī)的圖像質(zhì)量變得具有高度的競(jìng)爭(zhēng)性，所要排出的墨滴的尺寸減小了。而且隨著墨滴尺寸的下降，排墨液滴的孔的直徑(IJ頭的排出孔的直徑)也變得更小。但在圖13A所示的常規(guī)IJ頭的橫截面中，如果排出口909的直徑在沒有改變其厚度PH(OP厚度)的情況下減小，油墨在排出口909處的流動(dòng)阻力與排出口909的直徑的平方成比例地增加。結(jié)果，在暫停之后，如，在打印機(jī)被掛起之后，當(dāng)排墨開始時(shí)墨滴的排出特性往往在首次排出時(shí)下降(該現(xiàn)象稱作″不完全排出現(xiàn)象″)。應(yīng)該注意，在圖13A，13B和13C中，其它元件是基板901，熱產(chǎn)生電阻器902和流路形成元件907，和MH表示流路高度。
為了穩(wěn)定地發(fā)射小液滴，本發(fā)明人試圖制造一種小液滴噴嘴，其中，如圖13B和13C所示，排出口的直徑小和OP厚度(PH)減小(如，約PH≤10μm)。但如果使用描述于上述專利出版物的方法制造該噴墨記錄頭，產(chǎn)生新技術(shù)問題。
具體地，出現(xiàn)一種現(xiàn)象，在可去除的樹脂和用于形成排墨口的排出口形成材料之間的界面上出現(xiàn)浮渣，且其中油墨液滴從排出口面噴射的方向被彎曲，這樣印刷圖像變差。該現(xiàn)象不能使用公開于日本專利申請(qǐng)公開No.2001-179990的方法而解決。
本發(fā)明人充分研究該現(xiàn)象和得出以下結(jié)論。排出口形成材料是負(fù)型光刻膠，且排出口在光刻工藝過程中形成。即，因?yàn)樨?fù)型光刻膠用于形成固化層(包括排出口)，UV光照射通過用于排出口之外的區(qū)域的掩模(未示)而進(jìn)行。此時(shí)，照射單位面積的光的量在其中存在可去除的樹脂的區(qū)域比其中不存在樹脂的區(qū)域更多。如果排出口的直徑小，在光照射過程中，到達(dá)未曝光部分(排出口區(qū)域)的光(每單位區(qū)域)的量增加。
結(jié)果，對(duì)于其中流路高度是伸長(zhǎng)的和PH(OP厚度)薄的形狀，光的照射量的差異甚至更為增加。通過分析微小排出口的橫截面發(fā)現(xiàn)，可在可去除的樹脂和用于形成排墨口的排出口形成材料之間的界面上清楚地觀察到浮渣。
基于以上新觀點(diǎn)，本發(fā)明人意識(shí)到，對(duì)于在可去除的樹脂和用于形成具有噴墨頭噴嘴形狀的排墨口(如圖13B和13C所示)的排出口形成材料之間的界面上出現(xiàn)的浮渣，完全去除時(shí)存在問題，在該界面上，光的照射量的差異增加。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到以上缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種用于制造排液頭的方法，其中采用可溶解的和可去除的固體層(是用于確定流路圖形的模)，和排出口形成材料層(涂覆固體層)，和其中在這些層直接接觸的界面上不出現(xiàn)浮渣，和小液滴(包括非常小的液滴)被在排出口準(zhǔn)確地排出，和提供使用該制造方法得到的液體噴射頭。
為了實(shí)現(xiàn)該目的，根據(jù)本發(fā)明，一種用于制造排液頭的方法包括步驟在其上排列有能量產(chǎn)生元件以產(chǎn)生用于排出液體的能量的基板上，形成用于形成流路的固體層；在其上設(shè)置有固體層的基板上形成用于覆蓋固體層的涂層；在沉積在固體層的涂層中通過光刻工藝形成用于排出液體的排出口；和去除固體層以形成與能量元件和排出口連通的流路，其中用于涂層的材料包含陽離子聚合性化合物，陽離子光聚合反應(yīng)引發(fā)劑和陽離子光聚合反應(yīng)的抑制劑，其中用于固體層與形成涂層的排出口形成邊界的部分的材料包含甲基丙烯酸和甲基丙烯酸酯的共聚物。
根據(jù)本發(fā)明的排液頭使用上述制造方法而制成，用于形成用于該頭的排出口的排出口形成材料包含陽離子聚合性化合物，陽離子光聚合反應(yīng)引發(fā)劑和陽離子光聚合反應(yīng)的抑制劑。
本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)根據(jù)以下示例性實(shí)施方案(參考附圖)的描述而變得顯然。


圖1A，1B，1C，1D和1E顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的用于形成油墨流路的處理過程；圖2顯示用于本發(fā)明的P(PMMA-MAA)的吸收光譜；圖3顯示用于本發(fā)明的樹脂復(fù)合體1的吸收光譜；圖4A，4B，4C，4D，4E和4F用于解釋用于形成可用于本發(fā)明的固體層的工藝實(shí)例；
圖5A，5B，5C，5D，5E，5F，5G和5H顯示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的用于形成油墨流路的處理過程；圖6A，6B，6C，6D，6D，6F和6G顯示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的用于形成油墨流路的處理過程；圖7用于解釋用于根據(jù)本發(fā)明的排液頭制造方法的曝光裝置的波長(zhǎng)和其照度之間的關(guān)系；圖8是解釋性圖，顯示使用本發(fā)明排液頭制造方法制成的噴墨頭單元；圖9A，9B，9C，9D，9E，9F，9G，9H和9I顯示根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方案的用于形成油墨流路的處理過程；圖10是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方案的噴墨頭的解釋性橫截面視圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施方案的噴墨頭的解釋性橫截面視圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施方案的噴墨頭的解釋性橫截面視圖；圖13A，13B和13C是用于排出小液滴的常規(guī)噴嘴形狀的示意橫截面圖；和圖14A和14B用于具體地解釋浮渣存在狀態(tài)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明現(xiàn)以使用油墨進(jìn)行記錄的噴墨頭(IJ頭)作為示例性排液頭進(jìn)行描述。但用于本發(fā)明的排液頭也可采用各種液體，用于各種表面，用于除記錄之外的目的。在本發(fā)明的說明書中，電離輻射是對(duì)影響材料的電離作用的輻射的通稱，如深UV光，電子射線或X射線。
(對(duì)浮渣生成機(jī)理的解釋)本發(fā)明人首先根據(jù)機(jī)理來解釋在通過使用可去除的樹脂而形成的固體層和通過使用用于形成排墨口的排出口形成材料而形成的涂層之間的界面上出現(xiàn)浮渣的一種新的見解。本發(fā)明人假設(shè)，就機(jī)理而言，兩種因素造成浮渣出現(xiàn)(參見圖14A和14B)。在圖14A和14B中，參考數(shù)字801表示基板；802，熱生成電阻器；807，油墨流路形成元件；和809，排出口。浮渣820出現(xiàn)在排出口809的下部809a。
(1)當(dāng)光被投射到通過使用光固化復(fù)合體(是一種陽離子可聚合的噴嘴形成材料)而形成的涂層上時(shí)，光沿著固體層和涂層之間的界面?zhèn)鞑サ奖谎谀Ｗ钃醯膶⑿纬膳懦隹诘膮^(qū)域，結(jié)果產(chǎn)生微小的固化部分。
(2)在固體層和用于形成排墨口的涂層之間的界面上，相容層由用于這些層的材料形成，該層的產(chǎn)生造成出現(xiàn)浮渣。
這兩個(gè)因素不單獨(dú)地導(dǎo)致浮渣的產(chǎn)生，但如果相結(jié)合，可與浮渣的出現(xiàn)有關(guān)。因此本發(fā)明人認(rèn)識(shí)到，為了消除浮渣，重要的是同時(shí)解決這兩個(gè)因素所產(chǎn)生的問題。
本發(fā)明人仔細(xì)研究了其中沒有浮渣的IJ頭的噴嘴形狀，并采取以下措施來解決上述假設(shè)的因素所產(chǎn)生的問題。
措施1將陽離子光聚合反應(yīng)的抑制劑加入包含陽離子光可聚合化合物和陽離子光聚合反應(yīng)引發(fā)劑的排出口形成材料中。利用陽離子光聚合反應(yīng)的抑制劑，在用光照射時(shí)，在曝光部分和非曝光部分之間的界面上調(diào)節(jié)光聚合反應(yīng)，到達(dá)非曝光部分的光抑制陽離子聚合反應(yīng)。
措施2提高用于形成固體層的樹脂相對(duì)于包含在用于形成由排出口形成材料形成的涂層的涂覆液體中的溶劑的耐受性。
通過同時(shí)施加措施和2，當(dāng)形成各種類型的和具有各種形狀的IJ噴嘴時(shí)，在可去除的樹脂和用于形成排墨口的噴嘴形成材料之間的界面上不出現(xiàn)浮渣。
(對(duì)光敏材料的解釋)在本發(fā)明中，正型光敏復(fù)合體(其樹脂成分是甲基丙烯酸和甲基丙烯酸酯的共聚物)至少用作固體層(是用于流路圖形的模)。該共聚物通過甲基丙烯酸和甲基丙烯酸酯的自由基聚合反應(yīng)而得到，包含以下化學(xué)結(jié)構(gòu)式中的得自甲基丙烯酸的單元(B)，和得自甲基丙烯酸酯的單元(A)。單元(B)相對(duì)于共聚物的比率可選自優(yōu)選5至30質(zhì)量％，更優(yōu)選8至12質(zhì)量％的范圍。
成分甲基丙烯酸酯中的R2表示具有碳數(shù)1至3的烷基基團(tuán)，R1表示具有碳數(shù)1至3的烷基基團(tuán)。成分甲基丙烯酸中的R3表示具有碳數(shù)1至3的烷基基團(tuán)。R2～R3獨(dú)立地具有用于各個(gè)單元的以上定義。即，多個(gè)單元(A)可包含相同的R1和相同的R2，或者不同的組合，或者其中至少R1或R2是在多個(gè)單元(A)中是不同的。這也適用于單元(B)。共聚物不特別限定，只要它由單元(A)和(B)組成，聚合反應(yīng)形式不特別限定，只要得到所需特性的正型光刻膠，可以是無規(guī)聚合反應(yīng)或嵌段聚合反應(yīng)。另外優(yōu)選的是，共聚物的分子量是50000至300000(重均)，分散度是1.2至4.0。
優(yōu)選的是，200至260nm的區(qū)域是唯一用于該光敏樹脂復(fù)合體的樹脂成分分解而吸收的波長(zhǎng)區(qū)域。另外，為了顯影，在光照射之后可以使用二乙二醇，嗎啉，單乙醇胺和純水的液體混合物。
另一方面，對(duì)于多個(gè)固體層的層疊結(jié)構(gòu)，如，具有梯形多級(jí)部分的兩個(gè)固體層，上層由包含甲基丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯的共聚物的樹脂復(fù)合體形成。下層由其光敏波長(zhǎng)(吸收波長(zhǎng))不同于甲基丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯的共聚物的正型樹脂復(fù)合體形成，由此包含在上層中的共聚物在下層曝光時(shí)不分解。聚甲基異丙烯基酮，例如，優(yōu)選是用于下層的樹脂復(fù)合體的樹脂成分。
包含陽離子聚合性化合物，陽離子光聚合反應(yīng)引發(fā)劑和陽離子光聚合反應(yīng)的抑制劑的光固化性復(fù)合體作為用作排出口形成材料的負(fù)光敏型固化性復(fù)合體。包含在此光固化性復(fù)合體中的陽離子聚合性化合物通過使用陽離子加成聚合反應(yīng)而用于結(jié)合化合物。例如，可合適地采用描述于日本專利No.3143307的在常溫下固態(tài)的環(huán)氧化合物。該環(huán)氧化合物可例如是分子量至少是約900的雙酚A和表氯醇的反應(yīng)物，含溴的苯酚A和表氯醇的反應(yīng)物，苯酚酚醛清漆或鄰-甲酚酚醛清漆和表氯醇的反應(yīng)物，或描述于日本專利申請(qǐng)公開No.S60-161973，S63-221121，S64-9216和H2-140219的具有氧基環(huán)己烷骨架的多反應(yīng)性環(huán)氧樹脂，也可以使用一種或多種這兩類環(huán)氧化合物。另外，對(duì)于這些環(huán)氧化合物，當(dāng)量環(huán)氧重量?jī)?yōu)選等于或小于2000，或更多優(yōu)選等于或小于1000。這是因?yàn)?，如果?dāng)量環(huán)氧重量超過2000，橋密度因?yàn)楣袒磻?yīng)而下降，而且或是固化產(chǎn)物的Tg，或是熱撓曲溫度下降，或者粘附性和耐墨性變差。
陽離子光聚合反應(yīng)引發(fā)劑可以是，例如，芳族碘鹽或芳族锍鹽(參見J.POLYMER SCISymposium No.56 383-395(1976))，或SP-150或SP-170(由Asahi Denka Kogyo Kabushiki Kaisha供應(yīng))。如果陽離子光聚合反應(yīng)引發(fā)劑與還原劑一起被加熱，陽離子加成聚合反應(yīng)可被加速(與采用單獨(dú)的陽離子光聚合反應(yīng)時(shí)相比，橋密度可得到提高)。但如果陽離子光聚合反應(yīng)引發(fā)劑和還原劑被一起使用，必須選擇還原劑使得所得引發(fā)劑是一種在正常溫度下不反應(yīng)，但在特定溫度或更高(優(yōu)選，60℃或更高)的溫度下反應(yīng)的所謂氧化還原引發(fā)劑。這種還原劑，如果考慮到環(huán)氧樹脂的反應(yīng)性和溶解度銅化合物，尤其是三氟甲磺酸銅(三氟甲烷磺酸銅(II))，是最佳的試劑。還原劑，如抗壞血酸鹽也是有效的。當(dāng)由于噴嘴(用于高速印刷)數(shù)的增加或非中性油墨(提高著色劑的防水性)的使用而需要較高橋密度(高Tg)(以下對(duì)此進(jìn)行解釋)時(shí)，上述還原劑在涂覆樹脂層已被顯影之后以溶液使用，且涂覆樹脂層僅需在后工藝步驟被浸漬和加熱。這樣，橋密度可增加。
可根據(jù)需要將添加劑加入光固化性復(fù)合體。例如，可以加入提供柔韌性的試劑以降低環(huán)氧樹脂的彈性系數(shù)，或可加入硅烷偶聯(lián)劑以得到與基板更大的粘結(jié)力。
陽離子光聚合反應(yīng)的抑制劑也被加入光固化性復(fù)合體中。陽離子光聚合反應(yīng)的抑制劑調(diào)節(jié)光固化性復(fù)合體的固化，以抑制前面描述的在正型光刻膠層(固體層)和負(fù)型光刻膠層(噴嘴形成材料層)之間的界面上因光到達(dá)用作排出口的未曝光部分而形成固化層。只要得到在光照射部分的所需固化特性和防止浮渣出現(xiàn)的作用，而且只要可降低酸催化劑的功能，可以使用陽離子光聚合反應(yīng)的任意抑制劑。一般，堿性材料用作陽離子光聚合反應(yīng)的抑制劑，可用作質(zhì)子受體的化合物，即，具有一對(duì)非共享電子的堿性材料是合適的。具有一對(duì)非共享電子的含氮化合物是用作堿(相對(duì)酸)和可有效地防止浮渣形成的化合物。具體的含氮化合物是包含氮原子，硫原子或磷原子的化合物，典型的例子是胺化合物。具體地，這些胺化合物是被具有碳數(shù)1以上至4以下的羥基烷基取代的胺，如二乙醇胺，三乙醇胺或三異丙醇胺；嘧啶化合物，如嘧啶，2-氨基嘧啶或4-氨基嘧啶；吡啶化合物，如吡啶或甲基吡啶；和氨基苯酚，如2-氨基苯酚或3-氨基苯酚。
堿性材料的含量，相對(duì)于陽離子光聚合反應(yīng)引發(fā)劑，優(yōu)選為0.01至100％重量，更優(yōu)選0.1至20％重量。兩種或多種堿性材料可一起使用。
負(fù)型光刻膠層通過遮蔽用作排出口的部分的掩模曝光，和使得除遮光部分(非曝光部分)之外的部分固化。然后，負(fù)型光刻膠層通過使用顯影液(顯影劑)而顯影以去除非曝光部分，形成排出口。任何類型的通用曝光裝置可用于該圖形曝光；但優(yōu)選的是，曝光裝置照射的光在與負(fù)型光刻膠層的吸收波長(zhǎng)區(qū)域匹配的波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)、與正型光刻膠層的吸收波長(zhǎng)區(qū)域不重疊。還優(yōu)選的是，芳族溶劑，如二甲苯，在已進(jìn)行圖形曝光之后用于顯影該負(fù)型光刻膠層。
以下參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。
(第一實(shí)施方案)圖1A至1E是示意橫截面視圖，顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的用于制造排液頭的處理過程。根據(jù)該實(shí)施方案的用于制造排液頭的方法現(xiàn)參照?qǐng)D1A至1E進(jìn)行說明。
在圖1A中，熱生成設(shè)備2(是排液能量產(chǎn)生元件)，晶體管(獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)熱生成設(shè)備)，和處理數(shù)據(jù)信號(hào)的電路(未示)例如被設(shè)置在硅基板1上，通過布線而電連接。氮化物膜5用作掩模以形成以下描述的供墨口9。
然后，如圖1B所示，正型光刻膠層3作為可溶解的和可去除的固體層而被涂覆在硅基板1上，并被烘烤?？梢允褂靡话愕娜軇┩扛卜?，如旋涂或桿涂覆用于涂覆該層。包含甲基丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯的上述共聚物作為樹脂成分的正型光刻膠復(fù)合體用作固體層形成材料。烘烤溫度是120至150℃，烘烤時(shí)間是2至10分鐘。膜的厚度是10至20μm。
然后，短波紫外線(以下稱作深-UV)照射裝置(未示)用于通過掩模(未示)使用具有波長(zhǎng)200至300nm的光照射該正型光刻膠。此時(shí)，如圖2所示，因?yàn)檎凸饪棠z的吸收波長(zhǎng)區(qū)域是200至250nm，在光照射部分上的分解反應(yīng)被照射光的波長(zhǎng)(能量分布)而加速。然后，正型光刻膠層3被顯影。顯影液可以是二乙二醇，嗎啉，單乙醇胺和純水的液體混合物。通過顯影工藝，可得到對(duì)應(yīng)于流路的預(yù)定模制圖形。
隨后，涂覆用作排出口形成材料的負(fù)型光刻膠層4以覆蓋正型光刻膠層3。普通的溶劑涂覆法，如旋涂可用于該涂覆。
具有以下組成的樹脂復(fù)合體1用作負(fù)型光刻膠復(fù)合體(排出口形成材料)(在正型光刻膠層3上的膜厚度10μm參見圖1B)。為了形成負(fù)型光刻膠復(fù)合體，將樹脂復(fù)合體1溶解在濃度60質(zhì)量％的甲基異丁基酮和二甲苯的溶劑混合物中，所得復(fù)合體用于旋涂。
樹脂復(fù)合體1環(huán)氧樹脂(EHPE-3158，Daicel Chemical Industries，Ltd.)100重量份硅烷偶聯(lián)劑(A-187，Nippon Unicar有限公司)1重量份陽離子光聚合反應(yīng)引發(fā)劑(SP-170，Asahi Denka Kogyo K.K.)1.5重量份陽離子光聚合反應(yīng)抑制劑(三乙醇胺)13mol％，相對(duì)于SP-170任意的一般曝光裝置可用于該圖形曝光工藝。但如圖3所示，優(yōu)選的是，曝光裝置(E)照射的光具有與負(fù)型光刻膠層(負(fù)型涂覆樹脂1)的吸收波長(zhǎng)區(qū)域(表示為圖3中的虛線(D))匹配的波長(zhǎng)區(qū)域且與正型光刻膠層3的吸收波長(zhǎng)區(qū)域(在本實(shí)施方案中，200至250nm)不一致。還優(yōu)選的是，芳族溶劑，如二甲苯在曝光圖形完成之后用于負(fù)型光刻膠層4的顯影。圖1C顯示的是在負(fù)型光刻膠層的固化層4中形成到達(dá)正型光刻膠層3的排出口7的狀態(tài)。
在此之后，為了得到圖1D所示的結(jié)構(gòu)，將基板1的一面用涂覆形成排出口7的那面的樹脂6保護(hù)，通過各向異性腐蝕使用堿性溶液，如TMAH(氫氧化四甲基銨)由硅基板1的反面形成供墨口9。然后，樹脂6被溶解和去除，并將300nm以下的電離輻射被共同地越過負(fù)型光刻膠層的固化層4照射。該照射的目的是分解由正型光刻膠層3組成的共聚物，和降低分子量，這樣樹脂6可被容易去除。最后，用于模具的正型光刻膠層3使用溶劑被去除，得到圖1E所示的一種狀態(tài)。結(jié)果，形成從供墨口9沿著流路8延伸至排出口7的油墨通道。
因?yàn)樯鲜龇椒ú捎糜糜诎雽?dǎo)體制造技術(shù)的溶劑涂覆法，如旋涂，可形成其高度非常精確和穩(wěn)定的油墨流路。另外，因?yàn)橛糜诎雽?dǎo)體的光刻技術(shù)用于平行于基板的二維形狀，可實(shí)現(xiàn)在亞微米水平的精確度。另外，因?yàn)樽杂苫酆戏磻?yīng)抑制劑與負(fù)型光刻膠復(fù)合體混合，而且因?yàn)榫哂懈邩O性的甲基丙烯酸和甲基丙烯酸酯的共聚物用于正型光刻膠層，在與被覆蓋的負(fù)型光刻膠層的界面上的相容層的形成受到抑制。因此，可以防止在上述界面上存在浮渣。
(第二實(shí)施方案)圖4A至4F是橫截面視圖，用于解釋可用于本發(fā)明的示例性固體層形成處理過程。本發(fā)明的第二實(shí)施方案與第一實(shí)施方案的不同之處在于，使用多種材料的層疊結(jié)構(gòu)用于固體層。
首先，可用于本發(fā)明的固體層形成處理過程以下根據(jù)圖4A至4F進(jìn)行描述。
如圖4A所示，包含聚甲基異丙烯基酮(PMIPK)作為樹脂成分的正型光刻膠層12沉積在基板11上。具體地，ODUR正型光刻膠通過旋涂而施用，在120℃下預(yù)烘烤3分鐘。然后，該結(jié)構(gòu)在150℃下烘烤30分鐘。此時(shí)的膜厚度是15μm。然后，為了防止晶片的外邊緣凸起，將深UV光使用UX-3000SC(Ushio Inc.)通過晶片外邊緣曝光掩模(未示)照射到僅晶片的外邊緣，將在晶片的外邊緣上凸起的正型光刻膠顯影和去除。隨后，如圖4B所示，包含甲基丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯的共聚物(P(MMA-MAA))作為樹脂成分的正型光刻膠層13使用旋涂而沉積在ODUR正型光刻膠層12上。在該工藝過程中，使用與用于第一實(shí)施方案相同的正型光刻膠復(fù)合體。膜厚度是5μm。
在此之后，如圖4C所示，將正型光刻膠層13曝光，同時(shí)將用于去除曝光部分的光掩模16用于正型光刻膠層13。此時(shí)，當(dāng)230至260nm的范圍被指定為曝光波長(zhǎng)范圍，下層的正型光刻膠幾乎不曝光。這是因?yàn)?，酮的吸收是由于羰基基團(tuán)，在230至260nm區(qū)域內(nèi)的幾乎所有的光被透過。
曝光的正型光刻膠層13使用二乙二醇，嗎啉，單乙醇胺和純水的堿性液體混合物顯影，得到預(yù)定圖形。使用該堿性顯影液可極大地降低非曝光部分的丙烯酸光刻膠的溶解速度，且在顯影上層的過程中對(duì)下層的影響不太明顯。
然后，如圖4D所示，后烘烤針對(duì)整個(gè)基板在130℃下進(jìn)行3分鐘，這樣傾斜約10度的側(cè)壁可在上層的正型光刻膠層13上形成。然后，如圖4E所示，將正型光刻膠層12，曝光，同時(shí)將用于去除曝光部分的光掩模17用于正型光刻膠層12。此時(shí)，當(dāng)270至330nm的波長(zhǎng)被指定為曝光波長(zhǎng)，下層的正型光刻膠層12可被曝光。因?yàn)?70至330nm的曝光波長(zhǎng)被透過上層的正型光刻膠層，幾乎不受通過掩模進(jìn)入的光或在基板上反射的光的影響。
最后，如圖4F所示，將曝光的下層正型光刻膠層12顯影，和得到其中下層和上層像臺(tái)階那樣被層疊的預(yù)定圖形。在該層疊結(jié)構(gòu)中，上層的下面位于下層的上面內(nèi)，且下層的上面的一部分10被暴露。甲基異丁基酮(是有機(jī)溶劑)適用于顯影液。因?yàn)榉瞧毓釶(MMA-MAA)幾乎不被該液體溶解，上層圖形在顯影下光刻膠層的過程中不改變。
現(xiàn)參照?qǐng)D5A至5H對(duì)采用圖4A至4F所示固體層的根據(jù)該實(shí)施方案的排液頭制造方法進(jìn)行說明。圖5A至5H是根據(jù)第二實(shí)施方案的油墨流路形成處理過程的橫截面視圖。
因?yàn)橛糜诳刂婆懦瞿芰可稍O(shè)備11a的驅(qū)動(dòng)器和邏輯電路通過一般半導(dǎo)體制造方法而制成，如圖5A所示，硅適用于基板11。另外，YAG激光器或諸如噴砂技術(shù)可用于在硅基板中形成供墨通孔。但優(yōu)選的是，通孔在光刻膠被涂覆時(shí)不存在，可以使用硅各向異性腐蝕技術(shù)(使用堿性溶液)作為這種方法。在這種情況下，例如，耐堿的氮化硅的掩模圖形15僅需要在基板的反面形成，且相同材料的膜(未示)僅需要作為腐蝕停止物在基板的正面形成。
隨后，如圖5B所示，包含PMIPK的正型光刻膠層(ODUR層)12沉積在基板11上。該沉積可使用普通旋涂而進(jìn)行。膜厚度是15μm。
然后，如圖5C所示，5μm厚的正型光刻膠層(P(MMA-MAA)層)13使用旋涂在ODUR層12上形成。在此之后，將P(MMA-MAA)層13曝光以得到圖5D所示的結(jié)構(gòu)。如前所述，用于去除曝光部分的光掩模用于P(MMA-MAA)層13。此時(shí)，當(dāng)230至260nm的區(qū)域被指定為曝光波長(zhǎng)范圍，下層的正型光刻膠層12幾乎不曝光。這是因?yàn)?，酮的吸收是由于羰基基團(tuán)，和230至260nm的光幾乎都被透過。曝光的P(MMA-MAA)層13通過二乙二醇，嗎啉，單乙醇胺和純水的堿性液體混合物顯影，得到預(yù)定圖形。使用該堿性顯影液可極大地降低非曝光部分的丙烯酸光刻膠的溶解速度，且在顯影上層的過程中對(duì)下層的影響不太明顯。
然后，為了得到圖5E所示的結(jié)構(gòu)，將ODUR層12曝光，同時(shí)將用于去除曝光部分的光掩模用于ODUR層12。此時(shí)，當(dāng)270至330nm的波長(zhǎng)被指定為曝光波長(zhǎng)，下層的正型光刻膠層可被曝光。因?yàn)?70至330nm的曝光波長(zhǎng)透過上層的正型光刻膠層13，幾乎不受從掩模進(jìn)入的光或在基板上反射的光的影響。然后，下層的正光刻膠層12被顯影，得到預(yù)定圖形。甲基異丁基酮(有機(jī)溶劑)適用于顯影液。因?yàn)榉瞧毓釶(MMA-MAA)幾乎不被該液體溶解，上層13的圖形在顯影下下方光刻膠圖形12的過程中不改變。
在此之后，如圖5F所述，固化性復(fù)合體作為噴嘴形成材料被涂覆以覆蓋下ODUR層12和上P(MMA-MAA)層13，用作涂覆樹脂層14。普通的溶劑涂覆法，如旋涂可用作涂覆方法。
用于本發(fā)明第一實(shí)施方案的樹脂復(fù)合體1以濃度60質(zhì)量％溶解在甲基異丁基酮和二甲苯的溶劑混合物中，所得混合物使用旋涂而施用。在基板11上得到的膜的厚度是25μm。然后，用于形成排墨口的圖形曝光通過MPA-600FA(Canon Inc.)而進(jìn)行。應(yīng)該注意，曝光使用2.5J/cm2而進(jìn)行，PEB在90℃下進(jìn)行4分鐘。隨后，顯影工藝使用甲基異丁基酮/二甲苯而進(jìn)行以形成排墨口。
在該實(shí)施方案中，形成Φ8μm的排出口圖形。如果排斥膜要沉積在排出口形成材料上，如日本專利申請(qǐng)No.2000-326515所述，僅需要沉積光敏排斥層14a并共同地曝光和顯影。此時(shí)，光敏排斥層14a可通過層疊，旋涂，細(xì)縫涂覆或噴霧而沉積。然后，噴嘴形成材料14和光敏排斥層14a被同時(shí)曝光。因?yàn)橐话闶褂秘?fù)型特性的噴嘴形成材料14，采用光掩模18以防排出口部分曝光。并將排出口形成材料14的層顯影和形成排出口15。優(yōu)選的是，芳族溶劑，如二甲苯用于顯影。然后，如圖5G所示，通過使用由Tokyo Ohka Kogyo有限公司供給的OBC，將環(huán)化異戊二烯19涂覆在排出口形成材料層上以針對(duì)堿性溶液保護(hù)該材料層。然后，將硅基板11在具有22質(zhì)量％的四甲基氫氧化銨溶液(TMAH)中在83℃下浸漬13小時(shí)，在硅基板11中形成用于供墨的穿通孔20。另外，將用作掩模和用作膜以形成供墨孔的氮化硅15事先在硅基板11中圖形化。隨后，在進(jìn)行各向異性腐蝕之后，將硅基板安裝在干腐蝕裝置上，反面在上，并將膜通過5％氧與CF4混合的腐蝕劑而去除。然后，硅基板11浸漬在二甲苯中以去除OBC。
因此，通過曝光總體結(jié)構(gòu)，正型光刻膠層(ODUR層和P(MMA-MAA)層)(用于流路的模具)分解。如果具有波長(zhǎng)330以下的光被照射，上層和下層的光刻膠材料分解成低分子化合物，并容易被溶劑去除。最后，正型光刻膠層(是用于流路的模具)通過溶劑而去除。通過該處理，形成與排出口15連通的流路21，如圖5H中的橫截面所示。本發(fā)明中的流路21是流路圖形的一部分，和成型使得流路21的高度在排出腔附近低，所述腔是接觸加熱器11a(排液能量生成部分)11a的氣泡生成腔。如果超聲或強(qiáng)聲振動(dòng)在去除使用溶劑模具的步驟中施加，可減少溶解和去除時(shí)間。
將如此得到的噴墨記錄頭安裝到記錄裝置上，和使用由純二乙二醇/異丙醇/異丙醇/乙酸鋰/黑色染料食品黑2＝79.4/15/3/0.1/2.5組成的油墨進(jìn)行記錄。與常規(guī)結(jié)構(gòu)(下層P(MMA-MAA)，上層PMIPK，沒有反應(yīng)抑制材料)相比，在本實(shí)施方案中，排出的油墨的量增加約20％，進(jìn)行穩(wěn)定的印刷，得到高質(zhì)量印刷品。當(dāng)拆開用于該實(shí)施方案的噴墨記錄頭時(shí)，通過SEM未觀察到浮渣，而在常規(guī)例子中，沿著流路觀察到幾微米的浮渣。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方案，上述缺點(diǎn)可通過至少包括以下步驟的噴墨記錄頭制造方法而解決在包括排墨裝置的基板上涂覆和圖形化用于形成油墨流路的兩個(gè)可去除的樹脂層；涂覆和圖形化用于形成油墨流路和排墨口的排出口形成材料；去除可去除的樹脂；并且使用噴墨記錄頭其噴嘴形成材料至少包含陽離子聚合性化合物，陽離子光聚合反應(yīng)引發(fā)劑和陽離子光聚合反應(yīng)的抑制劑。
具體地，陽離子光聚合反應(yīng)引發(fā)劑在用光照射時(shí)產(chǎn)生陽離子，和該陽離子產(chǎn)生環(huán)氧樹脂的環(huán)氧環(huán)的開環(huán)聚合反應(yīng)，這樣出現(xiàn)基于陽離子加成聚合反應(yīng)的固化。但如果存在陽離子光聚合反應(yīng)的抑制劑，如含氮化合物，該抑制劑與所生成的陽離子形成強(qiáng)離子對(duì)，在這種情況下，環(huán)氧環(huán)的開環(huán)聚合反應(yīng)停止。因此，如果陽離子光聚合反應(yīng)的抑制劑被適當(dāng)混合，可任意控制曝光部分的固化速度，并可精確地得到所需固化狀態(tài)。另外，在曝光部分和非曝光部分之間的界面上，由于到達(dá)該界面的光的量，或在該界面上產(chǎn)生的或從曝光部分中散射的陽離子的量，固化狀況受到抑制或不足，相容的層的出現(xiàn)也受到抑制。因此，可防止存在上述浮渣。
(第三實(shí)施方案)圖6A至6G顯示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的液體噴射記錄頭的結(jié)構(gòu)和制造工藝。在該實(shí)施方案中，顯示具有兩個(gè)孔(排出口)的液體噴射記錄頭。但相同的處理對(duì)具有更多個(gè)孔的高密度多排液體噴射記錄頭進(jìn)行。在第三實(shí)施方案中，采用例如由玻璃，陶瓷，塑料或金屬制成的基板202，如圖6A所示。圖6A是基板在形成光敏材料層之前的示意透視圖。
只要基板202用作流路的壁元件的一部分，和用作由以下描述的光敏材料層制成的流路結(jié)構(gòu)的支撐件，基板202的形狀和材料不特別限定。所需數(shù)目的排液能量生成元件(排液能量產(chǎn)生器件)201，如電-熱轉(zhuǎn)換元件或壓電元件被排列在基板202(圖6A中為兩個(gè))上。排列密度是600dpi或1200dpi的間距。用于排出小液體液滴的排出能量通過排液能量生成元件201被施加到油墨上，進(jìn)行記錄。當(dāng)使用電-熱轉(zhuǎn)化元件作為排液能量生成元件201時(shí)，這些元件加熱附近的記錄液體，產(chǎn)生和排出能量。或，當(dāng)采用壓電元件，排出能量通過這些元件的機(jī)械振動(dòng)而產(chǎn)生。應(yīng)該注意，用于驅(qū)動(dòng)這些設(shè)備的控制信號(hào)輸入電極(未示)被連接至設(shè)備201上。另外，一般形成各種功能層，如保護(hù)層，這樣延長(zhǎng)這些排出能量生成設(shè)備201的預(yù)期作用期限，在本發(fā)明中同樣，這些功能層自然也可被提供。
最常見地，硅用于基板202。即，因?yàn)榭刂婆懦瞿芰可稍尿?qū)動(dòng)器和邏輯電路使用普通半導(dǎo)體制造方法而制成，硅用于基板是合適的。另外，YAG激光或噴砂技術(shù)可用于在硅基板中形成供墨穿通孔。不過如果熱橋型光刻膠用作下層材料，用于光刻膠的預(yù)烘烤溫度如上所述非常高，大大地超過樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，在預(yù)烘烤過程中，樹脂涂覆膜垂掛到穿通孔中。因此，優(yōu)選的是，在光刻膠涂覆工藝過程中不形成穿通孔。對(duì)于該方法，可以采用使用堿性溶液的硅各向異性腐蝕技術(shù)。在這種情況下，例如由耐堿性的氮化硅制成的掩模圖形僅必須在基板的反面形成，且相同的材料的膜僅必須作為腐蝕停止物在基板的正面形成。
在此之后，如圖6B所示，正型光刻膠層203在包括排液能量生成設(shè)備201的基板202上形成。該材料是甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸按比率90∶10的共聚物，重均分子量(Mw)是100000，而分散度(Mw/Mn)是2.00。P(MMA-MAA)(是用于形成模的正型光刻膠材料)的吸收光譜在圖2中顯示。如圖2所示，因?yàn)檎凸饪棠z材料的吸收光譜存在于250nm以下的區(qū)域中，即使用260nm以上的波長(zhǎng)照射，材料的分子在這一能量區(qū)域中不被激發(fā)，因此分解反應(yīng)不被加速。即，正型光刻膠材料的分解反應(yīng)僅通過250nm以下的電離輻射加速，在以后的顯影步驟中，可進(jìn)行圖形形成。
該樹脂的顆粒在固體含量密度約30WT％下溶解在二甘醇二甲醚中，所得液體用作光刻膠液體。涂覆溶液此時(shí)的粘度是約600cps。將光刻膠液體使用旋涂而施用到基板上，并將整個(gè)基板在120℃下預(yù)烘烤3分鐘并隨后在爐中在150℃下進(jìn)行6分鐘的主固化。如此得到的膜的厚度是15μm。
在此之后，如圖6C所示，進(jìn)行正型光刻膠層的圖形化(曝光和顯影)。曝光工藝使用210至330nm的第一波長(zhǎng)進(jìn)行，如圖7所示。盡管照射260nm或更高的光，該光對(duì)正型光刻膠層的分解反應(yīng)沒有貢獻(xiàn)。最合適地使用阻斷260nm或更高的光的截?cái)酁V光片。在曝光工藝過程中，正光刻膠層通過其上畫有所需圖形的光掩模曝光于電離輻射。如果采用包括對(duì)衍射光沒有影響的投影光學(xué)體系的曝光裝置，掩模設(shè)計(jì)無需考慮會(huì)聚性。
隨后，如圖6D所示，采用用于第一實(shí)施方案的樹脂復(fù)合體以沉積用于形成噴嘴的排出口形成層204，這樣圖形化正型光刻膠層被覆蓋。涂覆工藝使用旋涂而進(jìn)行，預(yù)烘烤工藝使用熱板在90℃下進(jìn)行3分鐘。
在此之后，如圖6D所示，排墨口的圖形曝光和顯影使用掩模205針對(duì)排出口形成層204而進(jìn)行?？梢允褂萌我馄毓庋b置，只要它可發(fā)出一般的UV光，和對(duì)發(fā)出的光A的波長(zhǎng)區(qū)域的上限沒有限制，只要波長(zhǎng)區(qū)域是290nm或更高和負(fù)型涂覆樹脂可對(duì)該光有反應(yīng)。在曝光工藝過程中，采用掩模以防光從作為排墨口部分照射。曝光使用掩模校準(zhǔn)器MPA-600Super(Canon Inc.)在1000mJ/cm2下進(jìn)行。如圖3所示，上述曝光裝置(E)發(fā)出290至400nm的UV光，在該區(qū)域內(nèi)，此負(fù)型涂覆樹脂具有光敏特性。當(dāng)采用該曝光裝置時(shí)，如圖6D所示，在圖6B中形成的正型光刻膠層的圖形也通過負(fù)型涂覆樹脂曝光于290至400nm的UV光。因此，因?yàn)橛糜诒景l(fā)明的正型光刻膠材料僅對(duì)250nm以下的深-UV光有反應(yīng)，該材料的分解反應(yīng)在該步驟中不被加速。
然后，如圖6E所示，為了顯影，整個(gè)基板在二甲苯中浸漬60秒，并隨后在100℃下烘烤1小時(shí)以增加流路結(jié)構(gòu)中的材料之間的粘附性。隨后，盡管未示，環(huán)化異戊二烯被涂覆在流路結(jié)構(gòu)材料層上以針對(duì)堿性溶液保護(hù)材料層。關(guān)于該材料，采用由Tokyo Ohka Kogyo有限公司供給的OBC。然后，將硅基板在22質(zhì)量％的氫氧化四甲銨(TMAH)溶液中在83℃下浸漬14.5小時(shí)，形成用于供墨的穿通孔(未示)。另外，用作掩模和膜的用于形成供墨孔的氮化硅事先在硅基板中圖形化。在該各向異性腐蝕完成之后，將硅基板安裝在干腐蝕裝置上，反面在上，并將膜通過其中5％氧與CF4混合的腐蝕劑而去除。然后，硅基板浸漬在二甲苯中以去除OBC。
然后，如圖6F所示，通過使用低壓汞燈，在波長(zhǎng)區(qū)域210至330nm內(nèi)的電離輻射B被投射到整個(gè)流路結(jié)構(gòu)材料207上，使正型光刻膠分解。然后，硅基板浸漬在乳酸甲酯中以共同地去除由正型光刻膠制成的模具圖形，如圖6G中的垂直橫截面視圖所示。此時(shí)，將硅基板放在200MHz的強(qiáng)聲盆中以減少洗脫時(shí)間。通過該工藝，形成包括排出口的油墨流路211，因此得到排墨元件，其中來自供墨孔210的油墨被引入油墨流路211中并通過熱生成設(shè)備202從排出口209中排出。所得排出口209的尺寸是Φ8μm，OH高度是20μm，和OP厚度是5μm。另外，沒有出現(xiàn)上述浮渣。
如果將如此得到的排出元件安裝在圖8所示噴墨頭單元上，進(jìn)行記錄評(píng)估，得到令人滿意的圖像記錄。作為該噴墨頭單元的一種形態(tài)，如圖8所示，例如，與記錄裝置的主體交換記錄信號(hào)的TAB膜214被提供在支撐可脫卸油墨罐213的固定元件的外面上，排墨器件212被安裝在TAB膜214上和通過電連接引線215連接至電布線。
(第四實(shí)施方案)圖9A至91顯示根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方案的液體噴射記錄頭的結(jié)構(gòu)，和其制造方法。在該實(shí)施方案中，顯示具有兩個(gè)孔(排出口)的液體噴射記錄頭；但對(duì)具有兩個(gè)以上的孔的高密度多排液體噴射記錄頭進(jìn)行的處理相同。
在第四實(shí)施方案中，采用例如由玻璃，陶瓷，塑料或金屬制成的基板201，如圖9A所示。圖9A是基板在形成光敏材料層之前的示意透視圖。只要基板201用作流路的壁元件的一部分，和用作由以下描述的光敏材料層制成的流路結(jié)構(gòu)的支撐件，基板201的形狀和材料不特別限定。所需數(shù)目的排液能量生成元件(排液能量產(chǎn)生器件)202，如電-熱轉(zhuǎn)化元件或壓電元件被排列在基板201(圖9A中為兩個(gè))上。用于排出小液體液滴的排出能量通過排液能量生成元件202被施加到油墨上，進(jìn)行記錄。如果電-熱轉(zhuǎn)化元件用作排液能量生成設(shè)備202，這些設(shè)備加熱附近的記錄液體和產(chǎn)生和排出能量?；?，當(dāng)采用壓電元件時(shí)，排出能量通過這些元件的機(jī)械振動(dòng)而產(chǎn)生。
應(yīng)該注意，用于驅(qū)動(dòng)這些元件的控制信號(hào)輸入電極(未示)被連接至排出能量生成元件202上。另外，一般形成各種功能層，如保護(hù)層，這樣延長(zhǎng)這些排出能量生成設(shè)備202的預(yù)期作用期限，而且在本發(fā)明中同樣，這些功能層自然也可被提供。最常見地，硅用于基板201。即，因?yàn)榭刂婆懦瞿芰可稍尿?qū)動(dòng)器和邏輯電路通過普通半導(dǎo)體制造方法而制成，硅適用于基板。另外，YAG激光或噴砂技術(shù)可用于在硅基板中形成供墨穿通孔。不過優(yōu)選的是，穿通孔不在光刻膠涂覆工藝過程中形成。對(duì)于該方法，可以采用使用堿性溶液的硅各向異性腐蝕技術(shù)。在這種情況下，例如由耐堿性的氮化硅制成的掩模圖形僅必須在基板的反面形成，且相同的材料的膜僅必須作為腐蝕停止物在基板的正面形成。
隨后，如圖9B所示，PMIPK正型光刻膠層203被涂覆在其上設(shè)置有排液能量生成設(shè)備202的基板201上。作為PMIPK，將由Tokyo Ohka Kogyo有限公司供給的ODUR-1010的樹脂密度調(diào)節(jié)至20WT％。預(yù)烘烤工藝使用熱板在120℃下進(jìn)行3分鐘，然后在爐中在氮?dú)夥障略?50℃下進(jìn)行30分鐘的熱處理。沉積膜的厚度是15μm。
在此之后，如圖9C所示，將P(MMA-MAA)的光降解性正型光刻膠層204施用到正型光刻膠層203上。以下正光刻膠用于P(MMA-MAA)的光降解性正型光刻膠甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸自由基聚合物(P(MMA-MAA)，重均分子量(Mw聚苯乙烯換算)＝170000，分散度(Mw/Mn)＝2.3該樹脂的顆粒溶解在二甘醇二甲醚溶劑中，具有固體含量密度約25質(zhì)量％，所得液體用作光刻膠液體。光刻膠溶液此時(shí)的粘度是600cps。將光刻膠液體使用旋涂施用到基板上，并將整個(gè)基板在100℃下預(yù)烘烤3分鐘，和在爐中在氮?dú)夥障略?50℃下加熱30分鐘。如此形成的光刻膠層在熱處理之后的厚度是5μm。
然后，如圖9D所示，對(duì)P(MMA-MAA)的光降解性的正光刻膠層204進(jìn)行曝光。掩模校準(zhǔn)器UX-3000SC(Ushio Inc.)用作曝光裝置，和具有曝光波長(zhǎng)230至260nm的光被選擇性地通過使用截?cái)酁V光片用于照射。然后，如圖9E所示，由P(MMA-MAA)組成的光降解性正型光刻膠層204通過使用具有以下組成的顯影液顯影，并形成所需圖形。
顯影液二乙二醇單丁基醚60vol％乙醇胺5vol％嗎啉20vol％離子交換水15vol％然后，如圖9F所示，對(duì)PMIPK的下正光刻膠層203進(jìn)行圖形化(曝光和顯影)。采用相同的曝光裝置，并將具有曝光波長(zhǎng)270至330nm的光使用截?cái)酁V光片進(jìn)行選擇性地照射。顯影通過甲基異丁基酮而進(jìn)行。
然后，如圖9G所示，用于第一實(shí)施方案的樹脂復(fù)合體1用于形成排出口形成層207，這樣已被圖形化的下正型光刻膠層203和上正型光刻膠層204被覆蓋。
為了形成該層207，樹脂復(fù)合體1以密度60質(zhì)量％溶解甲基異丁基酮和二甲苯的溶劑混合物，并將所得液體使用旋涂施用到基板上。預(yù)烘烤通過使用熱板在90℃下進(jìn)行分鐘。掩模校準(zhǔn)器MPA-600 FA(CanonInc.)用作曝光裝置，進(jìn)行3J/cm2的曝光。
該結(jié)構(gòu)然后浸漬在二甲苯中60秒用于顯影，并隨后在100℃下烘烤1小時(shí)以增加排出口形成材料的粘附性。然后，針對(duì)排出口形成材料207進(jìn)行排墨口209的圖形曝光和顯影。任意曝光裝置可用于圖形曝光，和盡管未示，在曝光工藝過程中采用掩模以防光被投射到要成為排墨口的部分。
隨后，盡管未示，環(huán)化異戊二烯被涂覆在流路結(jié)構(gòu)材料層上以針對(duì)堿性溶液保護(hù)材料層。關(guān)于該材料，采用由Tokyo Ohka Kogyo有限公司供給的OBC。然后，將硅基板在具有22質(zhì)量％的氫氧化四甲銨(TMAH)溶液中在83℃下浸漬13小時(shí)，和形成用于供墨的穿通孔(未示)。另外，用作掩模和膜用于形成供墨孔的氮化硅事先在硅基板中圖形化。在該各向異性腐蝕完成之后，將硅基板安裝在干腐蝕裝置上，反面在上，并將膜使用5％氧與CF4混合的腐蝕劑而去除。然后，硅基板浸漬在二甲苯中以去除OBC。
然后，如圖9H所示，通過使用低壓汞燈，將在波長(zhǎng)區(qū)域300nm以下的電離輻射208通過排出口形成材料207投射到整個(gè)基板上，并將PMIPK的上正型光刻膠和theP(MMA-MAA)的下正型光刻膠分解。電離輻射的量是50J/cm2。
然后，硅基板201浸漬在乳酸甲酯中以一并去除模具光刻膠，如圖9I中的垂直橫截面視圖所示。此時(shí)，將硅基板201放在200MHz的強(qiáng)聲盆中以減少洗脫時(shí)間。通過該工藝，形成包括排出口的油墨流路211，和因此得到排墨元件，其中來自每一供墨孔210的油墨通過供墨孔210被引入每一排出腔，并通過加熱器從排出口209中排出。所得排出口209的尺寸是Φ6μm，OH高度是25μm。因?yàn)榱髀犯叨仁?5μm，和在加熱器上形成的P(MMA-MAA)膜的厚度是5μm，OP厚度是5μm。
(第五實(shí)施方案)具有示于圖10所示結(jié)構(gòu)的噴墨頭使用本發(fā)明第四實(shí)施方案的方法而制成。
根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方案，如圖10所示，從供墨口310的開口邊緣310a至排出腔311在供墨口側(cè)的端部311a的水平距離(L)是80μm。油墨流路壁312在從排出腔311在供墨口側(cè)的端部311a到供墨口310側(cè)的距離(312a)50μm下形成，并分成各個(gè)排出元件。另外，油墨流路高度(H)是15μm，從基板301的表面至排出口形成材料307的表面的距離(OH)是26μm。如圖10所示，在兩者之間設(shè)置有供墨口的排墨口309a和309b的尺寸分別Φ6μm和Φ12μm，并將加熱器根據(jù)排墨量排列。各個(gè)排出口排出的油墨的量是0.5pl和2.0pl。256個(gè)噴嘴以Z字形方式(未示)以間距42.3μm在垂直方向(相對(duì)圖10中的紙的平面)上排列。應(yīng)該注意，在圖10參考文件數(shù)字302表示加熱器和307a表示被提供用于排出口形成材料307的光束。OP厚度(OP)是5μm。
(第六實(shí)施方案)具有圖11所示結(jié)構(gòu)的噴墨頭使用根據(jù)第四實(shí)施方案的方法而制成。根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施方案，如圖11所示，從供墨口310的開口邊緣310a至排出腔311在供墨口側(cè)的端部311a的水平距離(L)是80μm。油墨流路壁312在從排出腔311在供墨口側(cè)的端部311a到供墨口310側(cè)的距離(312a)50μm下形成，并分成各個(gè)排出元件。另外，油墨流路高度(H)是15μm，從基板301的表面至排出口形成材料307的表面的距離(OH)是25μm。如圖11所示，在兩者之間設(shè)置有供墨口的排墨口309a和309b的尺寸分別為Φ3μm和Φ16μm，并將加熱器根據(jù)排墨量排列。各個(gè)排出口排出的油墨的量是0.2pl和5.0pl。256個(gè)噴嘴以Z字形方式(未示)以節(jié)距42.3μm在垂直方向(相對(duì)圖11中的紙的平面)上排列。應(yīng)該注意，在圖11中，參考文件數(shù)字302表示加熱器，和307a表示被提供用于排出口形成材料307的光束。OP厚度(OP)是5μm。
(第七實(shí)施方案)具有圖12所示結(jié)構(gòu)的噴墨頭通過根據(jù)第四實(shí)施方案的方法而制成。根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施方案，如圖12所示，從供墨口310的開口邊緣310a至排出腔311在供墨口側(cè)的端部311a的水平距離(L)是80μm。油墨流路壁312在從排出腔311在供墨口側(cè)的端部311a到供墨口310側(cè)的距離(312a)50μm下形成，并分成各個(gè)排出元件。另外，油墨流路高度(H)是15μm，從基板301的表面至排出口形成材料307的表面的距離(OH)是26μm。如圖12所示，在兩者之間設(shè)置有供墨口的排墨口309a和309b的尺寸分別為Φ7μm和Φ11μm，并將加熱器根據(jù)排墨量排列。各個(gè)排出口排出的油墨的量是0.6pl和2.0pl。256個(gè)噴嘴以Z字形方式(未示)在間距42.3μm下在垂直方向(相對(duì)圖12中的紙的平面)上排列。OP厚度(OP)是5μm。
(本發(fā)明效果的確認(rèn))為了確認(rèn)通過本發(fā)明而得到的效果，在第一實(shí)施方案中，用于噴墨打印機(jī)(PIXUS560i，Canon Inc.)的噴墨頭在以下條件下制成(1)包含甲基丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯的共聚物作為樹脂成分的正型光刻膠復(fù)合體用作固體層形成材料；(2)聚甲基異丙烯基酮(ODUR)用作固體層形成材料；和(3)其中三乙醇胺0.1％重量被加入聚甲基異丙烯基酮(ODUR)中的正型光刻膠復(fù)合體用作固體層形成材料。除固體層形成材料之外的設(shè)置與第一實(shí)施方案的相同。所制的噴墨頭的噴嘴形狀如表1所示。
表1

將這些頭安裝在噴墨打印機(jī)上，和根據(jù)在紙上形成的墨點(diǎn)的排列而評(píng)估墨點(diǎn)偏移值。結(jié)果在表2中給出。
表2

*打印成功率在使用打印機(jī)的打印檢查中，(m/n)×100的值，其中n表示頭組件中的頭的數(shù)目(n)，和μm表示其墨點(diǎn)偏壓值是s和在5μm內(nèi)的頭的數(shù)目。
參照表2，打印墨點(diǎn)偏移似乎受到在不具有本發(fā)明結(jié)構(gòu)的噴墨頭中出現(xiàn)的浮渣的影響。在具有本發(fā)明結(jié)構(gòu)的IJ頭中出現(xiàn)的打印失敗是一種稱作非排出現(xiàn)象的現(xiàn)象，其中油墨液滴由于在頭組件工藝(安裝工藝)中進(jìn)入的粉塵而不從一部分噴嘴噴出。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)殛栯x子光聚合反應(yīng)的抑制劑與光固化性復(fù)合體(是通過陽離子聚合反應(yīng)而使用的排出口形成材料)混合，和使用甲基丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯的共聚物沉積了要成為排出口的部分和用作界面的固體層。因此，制造步驟與常規(guī)步驟相比基本上沒有改變，可提供沒有浮渣的不貴的噴墨頭。另外，提供兩個(gè)固體層，和乙烯基酮光降解性的大分子化合物或聚甲基異丙烯基酮用于下層，而甲基丙烯酸和甲基丙烯酸酯的共聚物用于上層，和排出口形成材料至少包含陽離子聚合性化合物，陽離子光聚合反應(yīng)引發(fā)劑和陽離子光聚合反應(yīng)的抑制劑。結(jié)果，可提供一種不貴的液體噴射頭，其制造步驟與常規(guī)步驟相比基本上沒有改變和沒有出現(xiàn)浮渣，和其中沿著流路在排出口精確地形成小于基板側(cè)的流路部分以液體流動(dòng)阻力的中間腔。
本申請(qǐng)要求2004年6月28日遞交的日本專利申請(qǐng)No.2004-190483的優(yōu)先權(quán)，在此作為參考并入本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用于制造排液頭的方法，包括步驟在其上排列有能量產(chǎn)生元件以產(chǎn)生用于排出液體的能量的基板上，形成用于形成流路的固體層；在其上設(shè)置有固體層的基板上形成用于覆蓋固體層的涂層；在沉積在固體層上的涂層中通過光刻工藝形成用于排出液體的排出口；和去除固體層以形成與能量元件和排出口連通的流路，其中用于涂層的材料包含陽離子聚合性化合物，陽離子光聚合反應(yīng)引發(fā)劑和陽離子光聚合反應(yīng)的抑制劑，用于固體層的材料包含甲基丙烯酸和甲基丙烯酸酯的共聚物，所述固體層與其中形成涂層的排出口的那部分形成邊界。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中固體層和涂覆層之間的邊界由甲基丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯的共聚物形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，甲基丙烯酸和甲基丙烯酸酯的共聚物具有重均分子量50000至300000和甲基丙烯酸的含量5至30％重量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中陽離子光聚合反應(yīng)的抑制劑是具有一對(duì)非共享電子的堿性材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中陽離子光聚合反應(yīng)的抑制劑是具有一對(duì)非共享電子的含氮化合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中陽離子光聚合反應(yīng)的抑制劑是胺化合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中形成固體層的步驟包括步驟在基板上形成第一正型光敏材料層，將該層暴露于第一波長(zhǎng)的電離輻射；在第一正型光敏材料層上形成第二正型光敏材料層，將后者暴露于不同于第一波長(zhǎng)的第二波長(zhǎng)的電離輻射；將第二波長(zhǎng)的電離輻射照射到其中形成了第一和第二正型光敏材料層的基板上，和在第二正型光敏材料層上形成所需圖形，和將第一波長(zhǎng)的電離輻射照射到其中形成了第一和第二正型光敏材料層的基板上，和在第一正型光敏材料層上形成所需圖形；和其中第二正型光敏材料層形成與涂覆層的邊界。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中用于形成第一正型光敏材料層的材料包含聚甲基異丙烯基酮。
9.一種通過根據(jù)一項(xiàng)權(quán)利要求1至8的方法制成的排液頭，其中用于形成排液頭的排出口的排出口形成材料包含陽離子聚合性化合物，陽離子光聚合反應(yīng)引發(fā)劑和陽離子光聚合反應(yīng)的抑制劑。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明，一種用于制造排液頭的方法包括步驟在其上排列有能量產(chǎn)生元件(2)以產(chǎn)生用于排出液體的能量的基板(1)上，形成用于形成流路的固體層(3)；在其上設(shè)置有固體層的基板上形成用于覆蓋固體層的涂層(4)；在沉積在固體層的涂層中通過光刻工藝形成用于排出液體的排出口(7)；和去除固體層以形成與能量元件和排出口連通的流路(8)，其中用于涂層的材料包含陽離子聚合性化合物，陽離子光聚合反應(yīng)引發(fā)劑和陽離子光聚合反應(yīng)的抑制劑，和其中固體層的材料包含甲基丙烯酸和甲基丙烯酸酯的共聚物，所述固體層與其中形成涂層的排出口的那部分形成邊界。
文檔編號(hào)G03F7/00GK1968815SQ20058001960
公開日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2005年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月28日
發(fā)明者久保田雅彥, 鈴木工, 佐藤環(huán)樹, 柬理亮二, 服田麻紀(jì), 淺井和宏, 芝昭二, 檜野悅子, 石倉(cāng)宏惠, 岡野明彥 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社