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JP5002290B2 - Method for manufacturing liquid discharge head substrate - Google Patents

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JP5002290B2
JP5002290B2 JP2007062039A JP2007062039A JP5002290B2 JP 5002290 B2 JP5002290 B2 JP 5002290B2 JP 2007062039 A JP2007062039 A JP 2007062039A JP 2007062039 A JP2007062039 A JP 2007062039A JP 5002290 B2 JP5002290 B2 JP 5002290B2
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照夫 尾崎
孝浩 松居
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

本発明は、液体を吐出させるための吐出する液体吐出ヘッド基体、その基体を用いた液体吐出ヘッド及びそれらの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a liquid discharge head base for discharging liquid, a liquid discharge head using the base, and methods for manufacturing the same.

液体吐出口から液体を吐出する液体吐出ヘッドは、特に、インクジェット記録装置(インクジェットプリンタ)に用いられるインクジェットヘッドとして広く普及している。このインクジェットヘッドの製造方法は、例えば、特開平6−286149号公報において開示されている。   A liquid discharge head that discharges liquid from a liquid discharge port is particularly widely used as an ink jet head used in an ink jet recording apparatus (ink jet printer). A method of manufacturing this ink jet head is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-286149.

この液体吐出ヘッドの一例としてのインクジェットヘッドには、近年、さらなる記録の高解像化、高画質化、高速化が求められている。このうち高解像化、高画質化の要求に対する一つの解決手段としては、1ドット当りの吐出インク量をより小液滴化(インクを滴として吐出する場合にはインク滴の小径化)することが挙げられる。上述の公報に開示されているような熱エネルギーを利用してインクを吐出するインクジェットヘッドでは、インクの小液滴化を達成するために、発熱部の面積を小さくするとともに、ノズルの形状を変える(インク吐出口の面積を小さくする)ことで対応してきた。
特開平6−286149号公報
In recent years, an ink jet head as an example of the liquid discharge head is required to have higher recording resolution, higher image quality, and higher speed. Among these, as one solution to the demand for higher resolution and higher image quality, the amount of ink ejected per dot is made smaller (when ink is ejected as a droplet, the diameter of the ink droplet is reduced). Can be mentioned. In an inkjet head that ejects ink using thermal energy as disclosed in the above publication, the area of the heat generating portion is reduced and the shape of the nozzle is changed in order to achieve a smaller ink droplet. This has been dealt with by reducing the area of the ink discharge port.
JP-A-6-286149

このようなインク吐出量の小液滴化を実現するためには、インク吐出口を精度良く形成する必要がある。しかしながら、特開平6−286149号公報に開示されるように、インク流路壁やインク吐出口を構成する流路形成部材を樹脂材料により形成した場合、インク等によって樹脂材料が膨潤し、インク吐出口の形状が変形する場合がある。これまでは、これらの変形が僅かなものであって、あまり問題とはならなかった。しなしながら、より高品位な画像をより高速に得るためには、このような変形のない吐出口を多数形成したインクジェットヘッド基板が求められてくる。   In order to realize such a small droplet discharge amount, it is necessary to form the ink discharge port with high accuracy. However, as disclosed in JP-A-6-286149, when a flow path forming member that constitutes an ink flow path wall or an ink discharge port is formed of a resin material, the resin material swells due to ink or the like, and the ink discharges. The shape of the outlet may be deformed. So far, these deformations have been minor and have not been a problem. However, in order to obtain a higher quality image at a higher speed, an ink jet head substrate in which a large number of ejection ports without such deformation is formed is required.

さらに、上述の樹脂材料のインクによる膨潤に伴う変形や、インク成分そのものとの化学反応による変質が原因となり、樹脂材料と基体とが基体の界面において剥がれやすくなる場合がある。   Furthermore, the resin material and the substrate may be easily peeled at the interface of the substrate due to deformation due to the swelling of the resin material due to the ink described above or alteration due to a chemical reaction with the ink component itself.

また、流路形成部材は感光性樹脂材料で構成されているため、露光のムラや下地からの反射等によって吐出口形状にダレが発生し、小液滴に対応した小面積の吐出口の形成が精度良く形成できない場合がある。この場合、小液滴やインクミスト低減に対応した吐出口の形成に、感光性樹脂を露光・現像して形成するフォトリソグラフィ技術ではなく、反応性エッチングやプラズマエッチングといった、いわゆるドライエッチング技術を用いることが検討されている。具体的には、流路形成部材と比較してエッチング時の選択比が大きい材料であるSiOC膜等の無機膜をマスクとして行なうドライエッチングである。ところが、従来の成膜方法(例えばプラズマCVD法)では、成膜時に基板温度が200℃〜300℃以上の高温となるため、樹脂で形成されている流路形成部材は変形してしまう。従って、流路形成部材上面に吐出口を形成するためのエッチングを行なう際のマスクには、流路形成部材の変形が生じない低温での形成が可能な材料を用いることが必要となる。   In addition, since the flow path forming member is made of a photosensitive resin material, sagging occurs in the shape of the discharge port due to uneven exposure or reflection from the ground, and the formation of a discharge port with a small area corresponding to small droplets May not be formed with high accuracy. In this case, a so-called dry etching technique such as reactive etching or plasma etching is used instead of a photolithography technique in which a photosensitive resin is exposed and developed to form discharge ports corresponding to small droplets and ink mist reduction. It is being considered. Specifically, the dry etching is performed using an inorganic film such as a SiOC film, which is a material having a larger selection ratio at the time of etching compared to the flow path forming member, as a mask. However, in the conventional film formation method (for example, plasma CVD method), the substrate temperature becomes high temperature of 200 ° C. to 300 ° C. or higher during film formation, so that the flow path forming member formed of resin is deformed. Therefore, it is necessary to use a material that can be formed at a low temperature that does not cause deformation of the flow path forming member for the mask when performing etching for forming the discharge port on the upper surface of the flow path forming member.

一方、記録品位の更なる向上を実現する吐出特性を得るためには、インク流路の内壁(内面)が実質的に親水性であり、インク吐出口の開口部を含む流路形成部材の外表面領域には撥水性を持たせることがより好ましい。特に、インク吐出口の変形を抑えるためには、インク吐出口が開口している面(記録実行時に、記録媒体と対面するインクジェットヘッドの吐出口開口面)のインクによる膨潤を避けることが好ましい。   On the other hand, in order to obtain ejection characteristics that achieve further improvement in recording quality, the inner wall (inner surface) of the ink flow path is substantially hydrophilic, and the outside of the flow path forming member including the opening of the ink ejection port More preferably, the surface region has water repellency. In particular, in order to suppress deformation of the ink discharge port, it is preferable to avoid swelling due to ink on the surface where the ink discharge port is open (the discharge port opening surface of the ink jet head that faces the recording medium when recording is performed).

本発明の目的は、上述のような課題を解決するため、液体による膨潤が抑えられて、高精度且つ信頼性の高い液路内面及び吐出口が形成された液体吐出ヘッド基体、その基体を用いた液体吐出ヘッド及びそれらの製造方法を提供することにある。   In order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to use a liquid discharge head substrate in which swelling by a liquid is suppressed and a liquid path inner surface and a discharge port are formed with high accuracy and reliability. It is an object of the present invention to provide a liquid discharge head and a manufacturing method thereof.

上述の目的を達成するための本発明にかかる液体吐出ヘッド基体の製造方法は、
液体を液体吐出口から吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子を備えた基板と、
前記液体吐出口と該液体吐出口に液体を供給するための液路の内面を構成している部分と、を具備し、前記液路の内面を構成している部分を内側にして前記基板の前記エネルギー発生素子を備えた側に設けられることで、前記液路を構成する樹脂構造物と、を有する液体吐出ヘッド基体の製造方法であって、
前記基板上の前記液路となる領域に型材を形成する工程と、
前記基板上に、前記液路の内面に設ける流路内面保護層となる部分と、前記基板と前記樹脂構造物との界面を保護する界面保護層となる部分とを有する親水性の一次形成保護層を、触媒化学蒸着法により前記型材を覆うように形成する工程と、
前記一次形成保護層上に、前記樹脂構造物となる部材を設ける工程と、
前記部材の前記エネルギー発生素子と対向する位置に、前記液体吐出口を形成するための開口を形成する工程と、
前記樹脂構造物の液体吐出口の開口面及び液体吐出口の内面を覆う保護層となる部分を有する親水性の二次形成保護層を、触媒化学蒸着法により前記部材の前記開口が開口している側の面である開口面及び前記開口の内面を覆うように形成する工程と、
前記二次形成保護層のうち、前記部材の前記開口が開口している側の面である開口面を覆う部分を撥水処理し、前記二次形成保護層の前記部材の前記開口が開口している側の面である開口面を覆う部分を撥水性、前記開口の内面を覆う部分を親水性とする工程と、
前記開口内をエッチングして前記液体吐出口を形成する工程と、
前記型材を除去し、前記液路を形成する工程と、
を有し、前記樹脂構造物のうち前記液体吐出口の開口面は撥水性であり、前記液体吐出口の内面は親水性であることを特徴とする液体吐出ヘッド基体の製造方法
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a liquid discharge head substrate according to the present invention includes:
A substrate including an energy generating element that generates energy for discharging liquid from a liquid discharge port;
Anda portion constituting the inner surface of the liquid path for supplying liquid to the liquid discharge port and the liquid discharge port, the liquid path portion constituting the inner surface and the inside of the substrate said energy generating element is provided, et al are that the side provided with a method for manufacturing a liquid discharge head substrate having a resin structure constituting the liquid passage,
Forming a mold material in a region to be the liquid path on the substrate;
Hydrophilic primary formation protection having a portion to be a flow path inner surface protective layer provided on the inner surface of the liquid passage and a portion to be an interface protective layer for protecting the interface between the substrate and the resin structure on the substrate. Forming a layer so as to cover the mold material by catalytic chemical vapor deposition;
Providing a member to be the resin structure on the primary protective layer;
Forming an opening for forming the liquid discharge port at a position of the member facing the energy generating element;
A hydrophilic secondary forming protective layer having a protective layer covering the opening surface of the liquid discharge port and the inner surface of the liquid discharge port of the resin structure is formed by opening the opening of the member by catalytic chemical vapor deposition. Forming an opening surface that is a surface on the side and an inner surface of the opening; and
A portion of the secondary protection layer that covers the opening surface on the side where the opening of the member is open is subjected to water repellent treatment, and the opening of the member of the secondary protection layer is opened. Water repellent part covering the opening surface that is the surface on the side, hydrophilic to the part covering the inner surface of the opening;
Etching the inside of the opening to form the liquid discharge port;
Removing the mold material and forming the liquid path;
The a, the opening surface of the liquid discharge port of the resin structure is water-repellent, the inner surface of the liquid discharge ports manufacturing method of a liquid discharge head substrate, wherein the hydrophilic der Rukoto.

本発明によれば、液体による膨潤が抑えられて、高精度且つ信頼性の高い液路内面及び吐出口が形成された液体吐出ヘッド基体、その基体を用いた液体吐出ヘッド及びそれらの製造方法を得ることができる。   According to the present invention, there is provided a liquid discharge head substrate in which swelling by a liquid is suppressed and a liquid path inner surface and a discharge port are formed with high accuracy and high reliability, a liquid discharge head using the substrate, and a manufacturing method thereof. Obtainable.

以下、液体吐出ヘッド基体の実施形態としてインクジェットヘッド基板、液体吐出ヘッドの実施形態としてインクジェットヘッドをそれぞれ用いて、本発明の実施形態を説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described using an inkjet head substrate as an embodiment of a liquid ejection head substrate and an inkjet head as an embodiment of a liquid ejection head, respectively.

図1は、1つのインクジェットヘッド基板1を説明するため、一部分を切り欠いた模式的斜視図である。ここで、2はシリコン基板、3は液体を吐出する液体吐出口としてのインク吐出口6から吐出させるための熱エネルギー(吐出エネルギー)を発生する発熱部である。7は、シリコン基板2を貫通してその表面に開口しているインク供給口である。5は、インク吐出口6が複数開口している吐出口開口面であり、インクジェットヘッドとして使用する際には記録用紙等の記録媒体と対面する。4は、インク供給口7から発熱部3が設けられた部位を経てインク吐出口6へ至るインク流路8(図2(b)参照)が内部に形成された、シリコン基板2の表面に設けられた樹脂構造物としての流路形成部材である。   FIG. 1 is a schematic perspective view with a part cut away for explaining one ink jet head substrate 1. Here, 2 is a silicon substrate, and 3 is a heat generating portion that generates thermal energy (discharge energy) for discharging from an ink discharge port 6 as a liquid discharge port for discharging a liquid. Reference numeral 7 denotes an ink supply port that penetrates the silicon substrate 2 and opens on the surface thereof. Reference numeral 5 denotes a discharge port opening surface in which a plurality of ink discharge ports 6 are opened, and faces a recording medium such as a recording sheet when used as an inkjet head. 4 is provided on the surface of the silicon substrate 2 in which an ink flow path 8 (see FIG. 2B) from the ink supply port 7 to the ink discharge port 6 through a portion where the heat generating portion 3 is provided is formed. It is the flow-path formation member as a formed resin structure.

図2(a)は、図1のX−X線に沿った断面を模式的に説明する図であり、図2(b)は、図2(a)の丸で示した部位付近を拡大した模式図である。ここで、9はシリコン基板2と流路形成部材4とを接合するための密着層である。10は、インク吐出時にインク吐出方向にインクが供給される流路であり、吐出部と称する。吐出部10は、インク流路8の一部であり、吐出口6を一端に有するものである。また、吐出部10は、互いに対向する発熱部3とインク吐出口6とを連通する位置にある。また、吐出口開口面5は、吐出口6が開口している、流路形成部材4の表面である。この面には、通常、液体であるインクの付着を防ぐため、撥水処理が施されている。   2A is a diagram schematically illustrating a cross section taken along line XX in FIG. 1, and FIG. 2B is an enlarged view of the vicinity of the portion indicated by a circle in FIG. 2A. It is a schematic diagram. Here, 9 is an adhesion layer for joining the silicon substrate 2 and the flow path forming member 4 together. Reference numeral 10 denotes a flow path through which ink is supplied in the ink discharge direction during ink discharge, and is referred to as a discharge unit. The discharge unit 10 is a part of the ink flow path 8 and has a discharge port 6 at one end. The ejection unit 10 is located at a position where the heat generation unit 3 and the ink ejection port 6 facing each other communicate with each other. The discharge port opening surface 5 is the surface of the flow path forming member 4 where the discharge port 6 is open. This surface is usually subjected to water repellent treatment in order to prevent adhesion of ink that is liquid.

インクジェットヘッド基板1には、液体(例えばインク)による液路( 例えばインク流路8)を形成する樹脂構造物(例えば流路形成部材4 ) の膨潤を抑えるために、以下の部位のうち、少なくとも1つ以上の部位に保護層を有する。この保護層は、触媒化学蒸着法(Catalytic chemical vapor deposition:以下、Cat−CVD法と称す)を用いて形成される。
(1)吐出口開口面5
(2)シリコン基板2と流路形成部材4との界面(接合面または接合部位)
(3)流路形成部材4に形成されたインク流路8の内面(吐出部10のインク流路内面を除く部位)
(4)吐出部10のインク流路内面
(5)流路形成部材4の外側面
上述の(1)〜(5)の全てにすべてにCat−CVD法によるシリコン系の保護層を設けた場合は、流路形成部材4の少なくともインクと接触する部分はCat−CVD法で得られる保護層に覆われることになる。この結果、流路形成部材4が、インクと接触することがない。しかしながら、(1)〜(5)の一部にのみCat−CVD法による保護層を形成した場合であっても、以下のような効果をそれぞれ有するものである。
In order to suppress swelling of the resin structure (for example, the flow path forming member 4) that forms a liquid path (for example, the ink flow path 8) by the liquid (for example, ink) , the inkjet head substrate 1 includes at least one of the following parts: One or more sites have a protective layer. This protective layer is formed using a catalytic chemical vapor deposition (hereinafter referred to as Cat-CVD method).
(1) Discharge port opening surface 5
(2) Interface (bonding surface or bonding site) between silicon substrate 2 and flow path forming member 4
(3) Inner surface of the ink flow path 8 formed in the flow path forming member 4 (part excluding the inner surface of the ink flow path of the ejection unit 10)
(4) Inner surface of ink flow path of discharge section 10 (5) Outer surface of flow path forming member 4 When all of the above-mentioned (1) to (5) are provided with a silicon-based protective layer by Cat-CVD method In other words, at least a portion of the flow path forming member 4 that comes into contact with the ink is covered with a protective layer obtained by the Cat-CVD method. As a result, the flow path forming member 4 does not come into contact with ink. However, even when a protective layer is formed only in a part of (1) to (5) by the Cat-CVD method, it has the following effects.

まず、インク吐出特性(例えばインク滴の吐出方向)に大きく影響する部位が上述の(1)である。   First, the above-mentioned (1) is a part that greatly affects ink ejection characteristics (for example, ink droplet ejection direction).

通常、吐出口開口面5は、撥水性を有することが好ましい。また、流路形成部材4の内部にあるインク流路8を形成する内面は、インクの流れを円滑にするために親水性とすることが好ましい。これまでのインクジェットヘッドは、吐出口開口面5への撥水処理は施しているが、流路形成部材4の内部に形成されたインク流路8の内面への親水処理は施していない。Cat−CVD法により形成される層(膜)は、層となる材料の選択により、撥水性の層(膜)と親水性の層(膜)とを、インクジェットヘッドのそれぞれの部位が求める特性に応じて形成することができる。   Usually, the discharge port opening surface 5 preferably has water repellency. Further, the inner surface forming the ink flow path 8 inside the flow path forming member 4 is preferably hydrophilic in order to make the ink flow smooth. In the conventional ink jet head, the water repellent treatment is performed on the discharge port opening surface 5, but the hydrophilic treatment is not performed on the inner surface of the ink flow path 8 formed in the flow path forming member 4. The layer (film) formed by the Cat-CVD method has a characteristic that each part of the inkjet head requires a water-repellent layer (film) and a hydrophilic layer (film) by selecting a material to be a layer. Can be formed accordingly.

さらに、インク吐出口6の形状は、インクの吐出特性(インク滴の吐出方向等)に大きな影響を及ぼす。ところが、インク吐出口6を形成する際にウェットエッチングを用いると、オーバーエッチング等の不必要なエッチングにより、意図しない形状となることがある。そのため、吐出口開口面5にCat−CVD法によるシリコン系の保護層を設け、シリコン系の保護層をマスクとして反応性エッチングやプラズマエッチングをするといった、いわゆるドライエッチング技術を用い吐出口を形成することが好ましい。   Further, the shape of the ink ejection port 6 has a great influence on the ink ejection characteristics (ink droplet ejection direction, etc.). However, if wet etching is used when forming the ink discharge ports 6, an unintended shape may occur due to unnecessary etching such as over-etching. Therefore, a discharge port is formed by using a so-called dry etching technique in which a silicon-based protective layer is formed on the discharge port opening surface 5 by a Cat-CVD method and reactive etching or plasma etching is performed using the silicon-based protective layer as a mask. It is preferable.

しかしながら、流路形成部材4の材料であるような有機樹脂の構造物表面に、シリコン系の絶縁層を通常のプラズマCVD法等で形成する場合、有機樹脂の変形が生じる温度よりも高い200℃〜300℃の基板温度で形成する必要がある。   However, when a silicon-based insulating layer is formed on the surface of a structure of an organic resin that is a material of the flow path forming member 4 by a normal plasma CVD method or the like, the temperature is 200 ° C., which is higher than the temperature at which the organic resin is deformed. It is necessary to form at a substrate temperature of ˜300 ° C.

他方、Cat−CVD法を用いた場合、基板ホルダーを加熱制御することなく、基板温度が室温状態であっても成膜することができる。これにより、有機樹脂が変形する温度よりも低い基板温度にしても、有機樹脂の構造物に対して成膜することができる。このため、Cat−CVD法によると、有機樹脂の構造物に対して、その構造物の変形を伴わないで、シリコン系の保護層を形成することができる。   On the other hand, when the Cat-CVD method is used, a film can be formed even if the substrate temperature is at room temperature without controlling the heating of the substrate holder. Accordingly, even when the substrate temperature is lower than the temperature at which the organic resin is deformed, the film can be formed on the structure of the organic resin. For this reason, according to the Cat-CVD method, a silicon-based protective layer can be formed on an organic resin structure without deformation of the structure.

Cat−CVD法によると、シリコン系の保護層(保護膜)を流路形成部材4あるいはシリコン基板2に形成することができる。このシリコン系の保護層としては、シリコン酸化(SiO)層、シリコン窒化(SiN)層、シリコン酸窒化(SiON)層、シリコン酸炭化(SiOC)層、シリコン炭窒化(SiCN)層または炭化ケイ素(SiC)層等がある。   According to the Cat-CVD method, a silicon-based protective layer (protective film) can be formed on the flow path forming member 4 or the silicon substrate 2. The silicon protective layer includes a silicon oxide (SiO) layer, a silicon nitride (SiN) layer, a silicon oxynitride (SiON) layer, a silicon oxycarbide (SiOC) layer, a silicon carbonitride (SiCN) layer, or silicon carbide ( SiC) layer and the like.

ここで、SiC層及びSiOC層による保護層の表面は、対水接触角が80°以上の面であり、撥水性を有する層(膜)である。これらの材料からなる保護層をCat−CVD法により設けることで、撥水性保護層を直接所定の面(例えば吐出口開口面5)に形成することができる。   Here, the surface of the protective layer composed of the SiC layer and the SiOC layer is a surface (water film) having a water contact angle of 80 ° or more. By providing the protective layer made of these materials by the Cat-CVD method, the water-repellent protective layer can be directly formed on a predetermined surface (for example, the discharge port opening surface 5).

また、SiN層及びSiON層による保護層の表面は、対水接触角が40°以下の面であり、親水性を有する層(膜)である。このような親水性保護層をCat−CVD法で形成し、得られた親水性保護層に撥水性を付与する必要がある場合には、例えば、撥水性のドライフィルムをラミネートする方法や撥水性樹脂の塗布層を形成する方法等により撥水処理を施すことで達成される。   In addition, the surface of the protective layer made of the SiN layer and the SiON layer is a surface (water) having a water contact angle of 40 ° or less and having hydrophilicity. When such a hydrophilic protective layer is formed by Cat-CVD and it is necessary to impart water repellency to the obtained hydrophilic protective layer, for example, a method of laminating a water-repellent dry film or water repellency This is achieved by performing a water repellent treatment by a method of forming a resin coating layer or the like.

次に、上述の(2)であるが、シリコン基板2と流路形成部材4との界面(接合面)にCat−CVD法によるシリコン系の保護層を設けることで、流路形成部材4とシリコン基板2との界面での両者の密着性を、この保護層により向上させることができる。シリコン基板2と流路形成部材との接合面には、密着層9とCat−CVD法により形成した保護層とが介在して設けられていてもよい。これにより、インクに起因する、流路形成部材4とシリコン基板2との剥離を抑制することができる。また、この部位の保護層は直接インクとは接しないが、流路形成部材4とシリコン基板2との密着性向上の観点からは、親水性の方が好ましい。   Next, as described in (2) above, by providing a silicon-based protective layer by a Cat-CVD method at the interface (bonding surface) between the silicon substrate 2 and the flow path forming member 4, the flow path forming member 4 and The adhesion between the two at the interface with the silicon substrate 2 can be improved by this protective layer. The bonding surface between the silicon substrate 2 and the flow path forming member may be provided with an adhesion layer 9 and a protective layer formed by Cat-CVD. Thereby, peeling with the flow path formation member 4 and the silicon substrate 2 resulting from an ink can be suppressed. Further, the protective layer at this site does not directly contact the ink, but is preferably hydrophilic from the viewpoint of improving the adhesion between the flow path forming member 4 and the silicon substrate 2.

また、上述の(3)では、流路形成部材4内部のインク流路8を形成する内面にCat−CVD法によるシリコン系の保護層を設けることで、流路形成部材4のインクとの接触による変質や変形等が要因となる信頼性の低下を抑えることができる。   Further, in the above (3), the contact of the flow path forming member 4 with the ink is provided by providing a silicon-based protective layer by a Cat-CVD method on the inner surface forming the ink flow path 8 inside the flow path forming member 4. It is possible to suppress a decrease in reliability caused by alteration or deformation due to the above.

また、上述の(4)では、吐出部10を形成する流路形成部材4の内面にCat−CVD法によるシリコン系の保護層を設けることで、流路形成部材4の変質や変形によるインク吐出口6の変形を抑えることができる。   Further, in the above (4), by providing a silicon-based protective layer by Cat-CVD method on the inner surface of the flow path forming member 4 that forms the discharge section 10, ink discharge due to alteration or deformation of the flow path forming member 4 is performed. Deformation of the outlet 6 can be suppressed.

また、上述の(5)は、他の(1)〜(4)に比べて、インクと接することが少なく、ここでは特には論じない。多くの場合、(1)の吐出口開口面5への撥水処理を施す際に、実質的に同時に撥水処理される部位である。実際、以下に述べる各実施形態においても、吐出口開口面5へのCat−CVD法による保護層形成の際に、同時に流路形成部材4の外側面4a(上述の(5))へも保護層が形成されている。   Further, the above (5) is less in contact with the ink than the other (1) to (4), and is not particularly discussed here. In many cases, the water repellent treatment is performed at the same time when the water repellent treatment (1) is performed on the discharge port opening surface 5. In fact, also in each of the embodiments described below, when the protective layer is formed on the discharge port opening surface 5 by the Cat-CVD method, the outer surface 4a (the above-described (5)) of the flow path forming member 4 is simultaneously protected. A layer is formed.

上述のCat−CVD法による保護層を有するインクジェット基板を備えたインクジェットヘッドを製造し、液体吐出装置としてのインクジェット記録装置(インクジェットプリンタ)に搭載することで、より高品位なインクジェット記録を行なうことができる。   By manufacturing an inkjet head including an inkjet substrate having a protective layer by the above-described Cat-CVD method and mounting the inkjet head on an inkjet recording apparatus (inkjet printer) as a liquid ejection apparatus, higher-quality inkjet recording can be performed. it can.

次に、Cat−CVD装置及び該装置を用いた保護層の形成方法について説明する。   Next, a Cat-CVD apparatus and a protective layer forming method using the apparatus will be described.

図3に示すCat−CVD装置は、成膜室301内に、基板ホルダー302と、ガスを接触分解反応させるための触媒体となるヒーター304と、ヒーター304に接触するように原料ガスを導入するガス導入部303とが、それぞれ形成されている。さらに、成膜室301を減圧するための排気ポンプ305が配されている。また、基板温度を制御する温度制御装置(不図示)も設けられている。   The Cat-CVD apparatus shown in FIG. 3 introduces a source gas into the film forming chamber 301 so as to come into contact with the substrate holder 302, a heater 304 serving as a catalyst body for catalytic decomposition reaction of the gas, and the heater 304. A gas introduction part 303 is formed. Further, an exhaust pump 305 is provided for depressurizing the film formation chamber 301. A temperature control device (not shown) for controlling the substrate temperature is also provided.

Cat−CVD法は、タングステン(W)等でできた触媒体(ヒーター304)を加熱し、原料ガスを触媒体で触媒反応させて分解させたガス種分子・原子を、基板ホルダー302に載置されたシリコン基板等の表面上に堆積させて層(膜)を形成する方法である。このような原理を用いるので、特に基板を加熱することなく、対象物の表面に堆積層を形成することができる。つまり、Cat−CVD法は、基板温度が室温程度、若しくは20℃程度であっても、成膜することが可能である。   In the Cat-CVD method, a catalyst body (heater 304) made of tungsten (W) or the like is heated, and the gas species molecules / atoms decomposed by catalytic reaction of the source gas with the catalyst body are placed on the substrate holder 302. In this method, a layer (film) is formed by being deposited on the surface of a silicon substrate or the like. Since such a principle is used, a deposited layer can be formed on the surface of the object without particularly heating the substrate. That is, the Cat-CVD method can form a film even when the substrate temperature is about room temperature or about 20 ° C.

図3の装置を用い、Cat−CVD法による成膜を、SiOC層を例として説明する。まず、排気ポンプ305を用いて成膜室301を排気する。次に、シラン(SiH4)ガス、アンモニア(NH3)ガス、一酸化二窒素(N2O)ガス、メタン(CH4)ガス、水素(H2)を所定比率で混合したものを、ガス導入口303から成膜室301に導入する。合せて、基板温度を調節した後に、触媒体としてのヒーター304を1700℃まで加熱する。触媒体と各種ガスとの接触分解反応により、SiOC層の形成を行う。また、導入するガスの組成を連続的あるいは段階的に変化させることにより、層厚方向で原子組成を変化させた撥水層を形成することができる。例えば、ガスの流量を変化させることにより、SiOC層の原子組成を変化させた撥水層を形成することができる。また、原料ガス中のガスの種類やそれらの混合比を変化させることにより、SiC層を作成することもできる。 The film formation by the Cat-CVD method using the apparatus of FIG. 3 will be described by taking the SiOC layer as an example. First, the film formation chamber 301 is exhausted using the exhaust pump 305. Next, a mixture of silane (SiH 4 ) gas, ammonia (NH 3 ) gas, dinitrogen monoxide (N 2 O) gas, methane (CH 4 ) gas, and hydrogen (H 2 ) in a predetermined ratio is used as a gas. The film is introduced into the film formation chamber 301 from the introduction port 303. In addition, after adjusting the substrate temperature, the heater 304 as a catalyst body is heated to 1700 ° C. A SiOC layer is formed by a catalytic decomposition reaction between the catalyst body and various gases. Further, by changing the composition of the introduced gas continuously or stepwise, it is possible to form a water repellent layer in which the atomic composition is changed in the layer thickness direction. For example, a water repellent layer in which the atomic composition of the SiOC layer is changed can be formed by changing the gas flow rate. Moreover, a SiC layer can also be produced by changing the kind of gas in source gas, and those mixing ratios.

一方、SiN層を形成する場合、シリコンの原料ガスとしてモノシラン(SiH4)や、ジシラン(Si26)等を、また窒素の原料ガスとしてはアンモニア(NH3)を用いることができる。また、カバレッジ性の改善のために水素(H2)を添加しても良い。さらに、微量の酸素(O2)を添加することによりSiON層を形成することができる。 On the other hand, when the SiN layer is formed, monosilane (SiH 4 ), disilane (Si 2 H 6 ), or the like can be used as a silicon source gas, and ammonia (NH 3 ) can be used as a nitrogen source gas. Further, hydrogen (H 2 ) may be added to improve the coverage. Furthermore, a SiON layer can be formed by adding a trace amount of oxygen (O 2 ).

また、原料ガスとして、Dimethylsilane(DMS)、Tetraethoxysilane(TEOS)、Dimethyldimethoxysilane(DMDMOS)からSiC層を形成することができる。さらに、原料ガスに酸素(O2)を添加することにより、SiOC層を形成することができる。 Moreover, a SiC layer can be formed from dimethylsilane (DMS), tetraethoxysilane (TEOS), or dimethylsiloxane (DMDMOS) as a source gas. Furthermore, an SiOC layer can be formed by adding oxygen (O 2 ) to the source gas.

SiN層、SiON層、SiOC層、SiCN層またはSiC層を形成する場合、例えばプラズマCVD法を用いてもこれらの層を形成することは可能である。しかしながら、プラズマCVD法による成膜方法では、成膜時に基板温度が200℃〜300℃、あるいはそれ以上の高温とする必要があるため、樹脂で形成されている流路形成部材4は変形してしまう。ところが、本実施形態にあるCat−CVD法では、成膜時の基板温度を20℃程度の低温で形成することが可能である。このため、流路形成部材4の表面に保護層を形成する場合でも、流路形成部材4を変形させることなく、欠陥の少ない緻密な保護層を形成することができる。   When forming a SiN layer, a SiON layer, a SiOC layer, a SiCN layer, or a SiC layer, these layers can be formed using, for example, a plasma CVD method. However, in the film formation method using the plasma CVD method, the substrate temperature needs to be 200 ° C. to 300 ° C. or higher during the film formation, so that the flow path forming member 4 formed of resin is deformed. End up. However, in the Cat-CVD method according to the present embodiment, the substrate temperature during film formation can be formed at a low temperature of about 20 ° C. For this reason, even when a protective layer is formed on the surface of the flow path forming member 4, a dense protective layer with few defects can be formed without deforming the flow path forming member 4.

次に、上述したインクジェットヘッドを用いたインクジェットヘッドカートリッジ及びこのインクジェットヘッドカートリッジを搭載するインクジェット記録装置について説明する。   Next, an ink jet head cartridge using the ink jet head described above and an ink jet recording apparatus equipped with the ink jet head cartridge will be described.

本実施形態に係るインクジェットヘッドは、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサ等の装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に搭載可能である。そして、このインクジェットヘッドを用いることによって、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等種々の記録媒体に記録を行うことができる。   The ink jet head according to this embodiment can be mounted on an apparatus such as a printer, a copying machine, a facsimile having a communication system, a word processor having a printer unit, or an industrial recording apparatus combined with various processing apparatuses. By using this inkjet head, recording can be performed on various recording media such as paper, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic, glass, wood, and ceramics.

なお、本明細書において、「記録」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を記録媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を付与することも意味する。   In this specification, “recording” means not only giving an image having a meaning such as a character or a figure to a recording medium but also giving an image having no meaning such as a pattern. .

次に、インクジェットヘッドをインクタンクと一体化したカートリッジ形態のインクジェットカートリッジ及びこれを用いたインクジェット記録装置(インクジェットプリンタ)について説明する。   Next, an ink jet cartridge in the form of a cartridge in which an ink jet head is integrated with an ink tank and an ink jet recording apparatus (ink jet printer) using the same will be described.

図4は、インクジェット記録装置に装着可能なカートリッジの形態を有するインクジェットカートリッジ110の構成例を示す図である。   FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of an ink jet cartridge 110 having a cartridge form that can be attached to the ink jet recording apparatus.

インクジェットカートリッジ110は、インクタンク部104とインクジェットヘッド部105とから構成されている。そして、外部からインクジェットカートリッジ110へ電力を供給するための端子103を有するTAB(Tape Automated Bonding)用のテープ部材102が、インクジェットカートリッジ110の筐体表面に配置されている。インクジェットヘッド部105の電気接続部は、TAB用のテープ部材102の外部接続用の端子103から延在する配線(不図示)と接続されている。   The inkjet cartridge 110 includes an ink tank unit 104 and an inkjet head unit 105. A TAB (Tape Automated Bonding) tape member 102 having a terminal 103 for supplying power to the inkjet cartridge 110 from the outside is disposed on the surface of the casing of the inkjet cartridge 110. The electrical connection portion of the inkjet head portion 105 is connected to a wiring (not shown) extending from the external connection terminal 103 of the TAB tape member 102.

図5は、図4のインクジェットカートリッジ110を用いて記録を行うインクジェット記録装置の概略構成例を示すものである。   FIG. 5 shows a schematic configuration example of an ink jet recording apparatus that performs recording using the ink jet cartridge 110 of FIG.

インクジェット記録装置には、無端ベルト201に固定されたキャリッジ200が設けられ、ガイドシャフト202に沿って往復方向(図中のA方向)に主走査される。   In the ink jet recording apparatus, a carriage 200 fixed to an endless belt 201 is provided, and main scanning is performed along a guide shaft 202 in a reciprocating direction (A direction in the drawing).

キャリッジ200上には、カートリッジ形態のインクジェットカートリッジ110が搭載されている。インクジェットカートリッジ110は、インク吐出口6が記録媒体としての用紙Pと対向し、かつインク吐出口6の配列方向がキャリッジ200の走査方向と異なる方向(例えば、用紙Pの搬送方向)となるように、キャリッジ200に搭載される。なお、インクジェットヘッド部105及びインクタンク部104の組み合わせは、使用するインク色に対応した個数を設けることができ、図示の例では4色(例えばブラック、イエロー、マゼンタ、シアン)に対応して4組設けられている。   An ink jet cartridge 110 in the form of a cartridge is mounted on the carriage 200. In the ink jet cartridge 110, the ink discharge ports 6 face the paper P as a recording medium, and the arrangement direction of the ink discharge ports 6 is different from the scanning direction of the carriage 200 (for example, the transport direction of the paper P). Mounted on the carriage 200. The number of combinations of the ink jet head unit 105 and the ink tank unit 104 can be set to correspond to the ink color to be used. In the example shown in the figure, four corresponding to four colors (for example, black, yellow, magenta, and cyan) are provided. A set is provided.

記録媒体としての記録紙Pは、キャリッジ200の移動方向と直交する矢印B方向に間欠的に搬送される。   The recording paper P as a recording medium is intermittently conveyed in the direction of arrow B orthogonal to the moving direction of the carriage 200.

以上のような構成によって、キャリッジ200の移動に伴い、インクジェットカートリッジ110のインク吐出口6の列長に対応した幅の記録の実行と、記録用紙Pの搬送と、を交互に繰り返しながら、記録用紙P全体に対する記録が行われる。   With the configuration as described above, the recording paper is recorded while the recording of the width corresponding to the column length of the ink discharge ports 6 of the ink jet cartridge 110 and the conveyance of the recording paper P are alternately repeated as the carriage 200 moves. Recording is performed on the entire P.

なお、キャリッジ200は、記録開始時または記録中に必要に応じてホームポジションと呼ばれる、キャリッジ移動領域の端部にある定位置で停止する。このホームポジションには、各インクジェットカートリッジ110のインク吐出口6が設けられた面(吐出口開口面5)をキャッピングするキャップ部材203やインクジェットヘッドの吐出口開口面5に残ったインクを掻き取るゴムブレードが設けられている。キャップ部材203には、インク吐出口6から強制的にインクを吸引することで、インク吐出口6の目詰まり等を防止するための吸引装置(不図示)が接続されている。これらのゴムブレード、キャップ部材、吸引装置等を含めて、吐出口開口面5やインク吐出口6の清掃を行う構成を、インクの吐出性能を回復、維持するための回復手段と称する。   The carriage 200 stops at a fixed position at the end of the carriage movement area, which is called a home position as necessary when recording starts or during recording. At this home position, a cap member 203 for capping the surface (discharge port opening surface 5) provided with the ink discharge port 6 of each ink jet cartridge 110 and rubber for scraping off ink remaining on the discharge port opening surface 5 of the ink jet head. A blade is provided. The cap member 203 is connected to a suction device (not shown) for forcibly sucking ink from the ink discharge port 6 to prevent the ink discharge port 6 from being clogged. A configuration that cleans the discharge port opening surface 5 and the ink discharge port 6 including the rubber blade, the cap member, the suction device, and the like is referred to as a recovery means for recovering and maintaining the ink discharge performance.

以下、本発明に係わる実施形態であるインクジェットヘッド基板1となるシリコン基板2の構造と製造方法とを、図面を用いて詳細に説明する。なお、第1及び第3の実施形態は参考実施形態である。 Hereinafter, a structure and a manufacturing method of a silicon substrate 2 to be an inkjet head substrate 1 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The first and third embodiments are reference embodiments.

(第1の実施形態)
インクジェットヘッドの吐出口開口面5は、撥水処理が施されていることが好ましく、実際、従来より、撥水処理が施されてきた。以下の実施形態においては、Cat−CVD法による保護層形成による効果が最も奏されるものであって、上述の(1)にあたる、吐出口開口面5へのCat−CVD法による保護層の形成について説明する。
(First embodiment)
The discharge port opening surface 5 of the ink jet head is preferably subjected to water repellent treatment, and in fact, conventionally has been subjected to water repellent treatment. In the following embodiments, the effect of forming the protective layer by the Cat-CVD method is most effective, and the formation of the protective layer by the Cat-CVD method on the discharge port opening surface 5 corresponding to the above (1). Will be described.

ここで説明する製造方法は、以下の各工程を有するものである。
・後の工程で前記液路が形成される基体上の領域に型材を形成する工程。
・型材を覆って、樹脂構造物を形成する工程。
・樹脂構造物の液体吐出口が形成される面に、後述する吐出口開口面保護層をCat−CVD法により形成する工程。
・吐出口開口面保護層と樹脂構造物とに、液体吐出口となる部位から型材に至る開孔を形成する工程。
・型材を除去して樹脂構造物の内部に液路を形成する工程。
The manufacturing method described here has the following steps.
A step of forming a mold material in a region on the substrate where the liquid path is formed in a later step.
A process of covering the mold material and forming a resin structure.
A step of forming a discharge port opening surface protective layer, which will be described later, on the surface of the resin structure on which the liquid discharge port is formed by a Cat-CVD method.
A step of forming an opening from the portion serving as the liquid discharge port to the mold material in the discharge port opening surface protective layer and the resin structure.
A process of removing the mold material and forming a liquid path inside the resin structure.

上述したように、インク吐出口6の形状は、インクの吐出特性(例えばインク滴の吐出方向)に大きな影響を及ぼすものである。しかしながら、本実施形態によると、ドライエッチング法を用いて吐出口開口面5にインク吐出口6を形成することができる。また、流路形成部材4とインク(滴)との直接の接触を避けて、流路形成部材4のインクによる膨潤を抑えることができる。また、流路形成部材4を構成する材料の変形温度より低温で保護層の形成を行なうことができる。これにより、正確な形状のインク吐出口6の製造が可能となり、流路形成部材4やインク吐出口6の変形を抑え、より高品位な記録を行なうことができるインクジェットヘッドを製造することができる。   As described above, the shape of the ink discharge port 6 greatly affects the ink discharge characteristics (for example, the ink droplet discharge direction). However, according to the present embodiment, the ink discharge port 6 can be formed on the discharge port opening surface 5 by using a dry etching method. Further, direct contact between the flow path forming member 4 and the ink (droplet) can be avoided, and swelling of the flow path forming member 4 due to ink can be suppressed. Further, the protective layer can be formed at a temperature lower than the deformation temperature of the material constituting the flow path forming member 4. Thereby, it is possible to manufacture the ink discharge port 6 having an accurate shape, and it is possible to manufacture an ink jet head capable of suppressing the deformation of the flow path forming member 4 and the ink discharge port 6 and performing higher quality recording. .

図6の各工程ごとの模式的断面図を用いて、図1のインクジェットヘッド基板1の製造方法について説明する。   A method for manufacturing the inkjet head substrate 1 of FIG. 1 will be described with reference to schematic sectional views for each step of FIG.

面方位<100>のシリコン(Si)基板2の表側面と裏側面とに、熱酸化法を用いて層厚0.7μmのSiO2層を形成する。シリコン基板2の一方(表側面)の面に形成されるSiO2層は、インク吐出のための吐出エネルギー発生素子となる発熱部3を駆動する駆動回路(不図示)の半導体素子それぞれを分離する層である。シリコン基板2の他方の面(裏側面)に形成されるSiO2層12は、後の工程でインク供給口7を開口する際のエッチングマスクとして使用する。 A SiO 2 layer having a layer thickness of 0.7 μm is formed on the front side surface and the back side surface of the silicon (Si) substrate 2 having a plane orientation <100> by using a thermal oxidation method. The SiO 2 layer formed on one (front side) surface of the silicon substrate 2 separates each semiconductor element of a drive circuit (not shown) that drives the heat generating portion 3 that becomes an ejection energy generating element for ejecting ink. Is a layer. The SiO 2 layer 12 formed on the other surface (back side surface) of the silicon substrate 2 is used as an etching mask when the ink supply port 7 is opened in a later step.

その後、シリコン基板2の表側面に、通常の半導体製造技術を用いて、発熱部3とその発熱部3を駆動するための、半導体素子からなる駆動回路(不図示)を形成する。なお、駆動回路に外部から駆動回路を駆動するための信号が供給されるので、外部から駆動回路を駆動する信号を受けるための入力電極(不図示)が設けられている。その後、シリコン基板2の表側の面上に発熱部3を、例えば特開平8−112902号公報等の製法を用いて形成する(図6(a))。   Thereafter, the heat generating portion 3 and a drive circuit (not shown) made of a semiconductor element for driving the heat generating portion 3 are formed on the front side surface of the silicon substrate 2 using a normal semiconductor manufacturing technique. Since a signal for driving the drive circuit is supplied to the drive circuit from the outside, an input electrode (not shown) for receiving a signal for driving the drive circuit from the outside is provided. Thereafter, the heat generating portion 3 is formed on the front surface of the silicon substrate 2 by using a manufacturing method such as that disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-112902 (FIG. 6A).

また、必要に応じて発熱部3や配線をインクから保護する保護層(不図示)をシリコン基板2の所定部位に設ける。この保護層の上に流路形成部材4等を形成することで、インクジェットヘッドが得られる。   Further, a protective layer (not shown) for protecting the heat generating portion 3 and the wiring from ink is provided at a predetermined portion of the silicon substrate 2 as necessary. An ink jet head can be obtained by forming the flow path forming member 4 and the like on the protective layer.

シリコン基板2の裏側面のSiO2層12上に、インク供給口7を形成するためのマスクとなるパターニングマスク13を形成する。この形成方法は、まず、マスク剤をスピンコート等によってシリコン基板2の裏側面に全面塗布・硬化させた後、その上にポジ型レジストをスピンコート等によって塗布・乾燥させる。次に、このポジ型レジストをフォトリソグラフィ技術によってパターニングし、このポジ型レジストをマスクとして、パターニングマスク13となるマスク剤の露出された部分をドライエッチングして除去する。最後にポジ型レジストを剥離して、所望のパターンのパターニングマスク13を得る(図6(b))。 A patterning mask 13 serving as a mask for forming the ink supply port 7 is formed on the SiO 2 layer 12 on the back side surface of the silicon substrate 2. In this forming method, first, a mask agent is applied and cured on the entire back surface of the silicon substrate 2 by spin coating or the like, and then a positive resist is applied and dried thereon by spin coating or the like. Next, the positive resist is patterned by a photolithography technique, and the exposed portion of the mask agent that becomes the patterning mask 13 is removed by dry etching using the positive resist as a mask. Finally, the positive resist is peeled off to obtain a patterning mask 13 having a desired pattern (FIG. 6B).

次に、ポジ型フォトレジストを、スピンコート等によってシリコン基板2の表側面の上に所定の厚みの層となるように形成する。次に、紫外線、Deep−UV光等によって露光、現像を行うフォトリソグラフィ技術を用いてシリコン基板2の、発熱部3が形成された部位の上に所望の厚み及び平面パターンを有する型材14が形成される。型材14は後の工程で溶解され、溶解・除去されたにできる空間がインク流路となる。型材14は、所望の高さ及び平面パターンのインク流路を形成するために、相応の層厚、平面パターンに形成する(図6(c))。   Next, a positive photoresist is formed on the front side surface of the silicon substrate 2 by spin coating or the like so as to be a layer having a predetermined thickness. Next, a mold material 14 having a desired thickness and a planar pattern is formed on a portion of the silicon substrate 2 where the heat generating portion 3 is formed by using a photolithography technique in which exposure and development are performed using ultraviolet rays, Deep-UV light, or the like. Is done. The mold material 14 is dissolved in a later step, and a space formed by dissolution and removal becomes an ink flow path. The mold member 14 is formed to have a corresponding layer thickness and planar pattern in order to form an ink flow path having a desired height and planar pattern (FIG. 6C).

次に、シリコン基板2の表側面の上に、流路形成部材4を形成するための材料をスピンコート等によって塗布する。その後、マスクを用いて、後工程で除去される領域を露光する。   Next, a material for forming the flow path forming member 4 is applied on the front side surface of the silicon substrate 2 by spin coating or the like. Then, the area | region removed by a post process is exposed using a mask.

流路形成部材4の材料としては、ポジ型の感光性エポキシ樹脂、感光性アクリル樹脂等の公知の感光性樹脂(組成物)から適宜選択して用いることができる。流路形成部材4はその内部にインク流路が形成される部材であり、インクジェットヘッドを使用している時には常にインクと接触することになる。そのため、材料としては、特に、光硬化性エポキシ樹脂が適している。また、流路形成部材4の材料としては、使用するインクの種類、特性によって耐久性等が大きく左右されるので、使用するインクによっては、上記の材料以外の化合物を選択してもよい。   As a material of the flow path forming member 4, a known photosensitive resin (composition) such as a positive photosensitive epoxy resin or a photosensitive acrylic resin can be appropriately selected and used. The flow path forming member 4 is a member in which an ink flow path is formed, and always comes into contact with ink when the ink jet head is used. Therefore, a photocurable epoxy resin is particularly suitable as the material. In addition, as the material of the flow path forming member 4, durability and the like greatly depend on the type and characteristics of the ink to be used, so a compound other than the above materials may be selected depending on the ink to be used.

次に、流路形成部材4の表側面にCat−CVD法を用いてシリコン系の保護層11を形成する。(図6(d))。この際、実質的に、流路形成部材4の外側面も同時に保護層11で覆われる(不図示)。この保護層11は、後述する吐出口開口面保護層となる。 Next, a silicon-based protective layer 11 is formed on the front side surface of the flow path forming member 4 using a Cat-CVD method. (FIG. 6 (d)). At this time, the outer surface of the flow path forming member 4 is substantially covered with the protective layer 11 at the same time (not shown). This protective layer 11 becomes a discharge port opening surface protective layer to be described later.

その後、ポジ型のフォトレジスト層15を形成し、このポジ型のフォトレジスト層15をフォトリソグラフィ技術に用いてパターニングする。次に、このパターニングされたフォトレジスト層15をマスクとして、保護層11の露出された部分をドライエッチング等によって除去する(図6(e))。   Thereafter, a positive type photoresist layer 15 is formed, and this positive type photoresist layer 15 is patterned using a photolithography technique. Next, using the patterned photoresist layer 15 as a mask, the exposed portion of the protective layer 11 is removed by dry etching or the like (FIG. 6E).

その後、ドライエッチング法を用いて流路形成部材4をエッチング除去し、インク吐出口6が形成される(図6(f))。これにより、吐出口開口面保護層と流路形成部材4とに、インク吐出口6から型材14に至る開孔が形成されることになる。   Thereafter, the flow path forming member 4 is removed by etching using a dry etching method to form an ink discharge port 6 (FIG. 6F). As a result, an opening extending from the ink discharge port 6 to the mold member 14 is formed in the discharge port opening surface protective layer and the flow path forming member 4.

ここで、インク吐出口6の開口処理を、ドライエッチング技術を用いて行う。このドライエッチングは、感光性樹脂を露光・現像して形成するウェットエッチングの場合と比較して、以下のような利点がある。
(1)小面積の開口や微細な形状を持つインク吐出口6を、精度良く形成することができる。
(2)流路形成部材4の材料として、特に感光性である必要が無いため、材料選択の自由度が大きくなる。
Here, the opening process of the ink discharge port 6 is performed using a dry etching technique. This dry etching has the following advantages compared to the wet etching formed by exposing and developing a photosensitive resin.
(1) The ink discharge port 6 having a small area opening or a fine shape can be formed with high accuracy.
(2) Since the material for the flow path forming member 4 does not have to be particularly photosensitive, the degree of freedom in material selection is increased.

なお、流路形成部材4のドライエッチングのマスクは、パターニングされたフォトレジスト層15をマスクとしても、パターニングされた保護層11をハードマスクとして用いても良い。   Note that the dry etching mask of the flow path forming member 4 may use the patterned photoresist layer 15 as a mask or the patterned protective layer 11 as a hard mask.

次に、パターニングマスク13をマスクとして、SiO2層12をウェットエッチング等によってパターニングし、SiO2層12の一部を除去する。除去された部位には、シリコン基板2の裏側面が露出し、インク供給口6を形成するためのエッチング開始開口部となる。 Next, using the patterning mask 13 as a mask, the SiO 2 layer 12 is patterned by wet etching or the like, and a part of the SiO 2 layer 12 is removed. At the removed portion, the back side surface of the silicon substrate 2 is exposed and becomes an etching start opening for forming the ink supply port 6.

次に、シリコン基板2を貫通する貫通口となるインク供給口7を、SiO2層12をマスクとした異方性エッチングによって形成する(図6(g))。 Next, the ink supply port 7 serving as a through-hole penetrating the silicon substrate 2 is formed by anisotropic etching using the SiO 2 layer 12 as a mask (FIG. 6G).

この際、シリコン基板2の、インクジェットヘッドの機能素子(発熱部3や駆動回路等)や流路形成部材4が形成された表側面と基板側面とを、エッチング液が触れないように保護材(不図示)で予め覆っておく。   At this time, a protective material (so that the etchant does not touch the front side surface of the silicon substrate 2 on which the functional elements of the inkjet head (such as the heat generating portion 3 and the drive circuit) and the flow path forming member 4 are formed) (Not shown).

最後に、パターニングマスク13と保護材(不図示)とを除去する。その後、型材14は、インク吐出口6とインク供給口7とから溶出、除去される(図6(h))。   Finally, the patterning mask 13 and the protective material (not shown) are removed. Thereafter, the mold member 14 is eluted and removed from the ink discharge port 6 and the ink supply port 7 (FIG. 6 (h)).

この型材14を除去した後、インクジェットヘッド基板1を乾燥させ、インク吐出口6及びインク供給口7の製造工程が完了する。その後、発熱部3を駆動するための、外部からの電力や信号の授受を行なうための電気接続部を設けて、インクジェットヘッドが完成する。   After the mold material 14 is removed, the inkjet head substrate 1 is dried, and the manufacturing process of the ink discharge port 6 and the ink supply port 7 is completed. Thereafter, an electric connection part for driving the heat generating part 3 and for exchanging electric power and signals from the outside is provided to complete the ink jet head.

図6には、図6(h)の丸で示した部位付近を拡大した模式図も示されている Figure 6 also shows the schematic view enlarging a portion near indicated by a circle in FIG. 6 (h).

図7(a)は、Cat−CVD法を用いて形成された保護層11が形成されたインク吐出口6近傍の模式的断面拡大図である。Cat−CVD法を用いて形成される保護層11としては、SiO層、SiN層、SiON層、SiOC層、SiCN層またはSiC層からなることが好ましい。このうち、SiC層、SiOC層及びSiCN層からなる保護層は撥水性を有するので、これらの材料からなる保護層をCat−CVD法により形成することで、撥水性を有する保護層を、直接、撥水性を要する所定の面(本実施形態では吐出口開口面5)に形成することができる。   FIG. 7A is a schematic enlarged cross-sectional view of the vicinity of the ink discharge port 6 on which the protective layer 11 formed using the Cat-CVD method is formed. The protective layer 11 formed using the Cat-CVD method is preferably composed of a SiO layer, a SiN layer, a SiON layer, a SiOC layer, a SiCN layer, or a SiC layer. Among these, since the protective layer composed of the SiC layer, the SiOC layer, and the SiCN layer has water repellency, the protective layer having water repellency can be directly formed by forming a protective layer made of these materials by the Cat-CVD method. It can be formed on a predetermined surface that requires water repellency (discharge port opening surface 5 in this embodiment).

流路形成部材4に形成される保護層11の層厚は、インクを掻き取るゴムブレードが摺擦する吐出口開口面5に形成される層であるので、0.5μm以上であることが好ましい。層厚の上限は特に限定されるものではないが、層厚が厚くなると、成膜やドライエッチングに要する時間が長くなり生産性が悪化する。そこで、通常、3μm〜5μm程度が上限と考えられる。   The layer thickness of the protective layer 11 formed on the flow path forming member 4 is a layer formed on the discharge port opening surface 5 rubbed by the rubber blade that scrapes the ink, and is preferably 0.5 μm or more. . The upper limit of the layer thickness is not particularly limited, but when the layer thickness is increased, the time required for film formation or dry etching becomes longer and the productivity is deteriorated. Therefore, it is generally considered that the upper limit is about 3 μm to 5 μm.

流路形成部材4にインク吐出口6を形成するハードマスクとして保護層11を使用する場合、保護層11には、異方性ドライエッチング時の、有機樹脂に対してエッチング選択比が大きいSiN層、SiON層、SiCN層、またはSiC層を用いることが好ましい。   When the protective layer 11 is used as a hard mask for forming the ink discharge ports 6 in the flow path forming member 4, the protective layer 11 has an SiN layer having a large etching selectivity with respect to the organic resin during anisotropic dry etching. It is preferable to use a SiON layer, a SiCN layer, or a SiC layer.

流路形成部材4の材料としてポジ型の感光性エポキシ樹脂を用いた場合、感光性エポキシ樹脂が軟化して変形し始める変形温度はおよそ200℃であるので、Cat−CVD法による成膜時の基板温度は200℃よりも低い温度で成膜する必要がある。また、流路形成部材4の材料として感光性アクリル樹脂を用いた場合、感光性アクリル樹脂の変形温度はおよそ150℃であるので、Cat−CVD法による成膜時の基板温度は150℃よりも低い温度で成膜する必要がある。このことから、Cat−CVD法による成膜時の基板温度は、流路形成部材4の材料の変形温度以下とすることが好ましい。   When a positive photosensitive epoxy resin is used as the material of the flow path forming member 4, the deformation temperature at which the photosensitive epoxy resin starts to be softened and deformed is approximately 200 ° C. Therefore, during the film formation by the Cat-CVD method, It is necessary to form the film at a substrate temperature lower than 200 ° C. In addition, when a photosensitive acrylic resin is used as the material of the flow path forming member 4, the deformation temperature of the photosensitive acrylic resin is about 150 ° C., so the substrate temperature during film formation by the Cat-CVD method is higher than 150 ° C. It is necessary to form a film at a low temperature. For this reason, it is preferable that the substrate temperature during the film formation by the Cat-CVD method is equal to or lower than the deformation temperature of the material of the flow path forming member 4.

保護層11が親水性の場合、吐出口開口面5にインクが残ってしまい、インク吐出口6の目詰まりの原因となる。そのため、吐出口開口面5を撥水性に改質する必要がある。親水性であるSiO層、SiN層、あるいはSiON層からなる保護層11に撥水性(対水接触角が80°以上)を持たせるには、以下のような撥水処理方法がある。
(1)イオン注入法を用いて保護層11の表面にフッ素イオンを注入し、保護層11の表面改質を行う。これにより、保護層11の表面にインクに対する撥水性を付与することができる。
When the protective layer 11 is hydrophilic, ink remains on the discharge port opening surface 5, which causes clogging of the ink discharge port 6. Therefore, it is necessary to modify the discharge port opening surface 5 to be water repellent. In order to impart water repellency (water contact angle of 80 ° or more) to the protective layer 11 made of a hydrophilic SiO layer, SiN layer, or SiON layer, there are the following water repellent treatment methods.
(1) Fluorine ions are implanted into the surface of the protective layer 11 using an ion implantation method, and the surface modification of the protective layer 11 is performed. Thereby, it is possible to impart water repellency to the ink on the surface of the protective layer 11.

イオン注入を行うことで、保護層11は、図7(b)に示すように、上層が撥水性の保護層11aに改質され、下層は改質されていない親水性の保護層11bが残っている。なお、保護層11の層厚とイオン注入の条件によっては、保護層11全体が改質されて撥水性の保護層11aとなる場合もある。
(2)図7(c)に示すように、保護層11の上(保護層11の表面)に新たに別の撥水層11cを形成した保護層とする。この場合には、図6(d)に示す保護層11を形成した後に、撥水層11cを塗布形成し、フォトレジストをマスクに撥水層11cと保護層11との2層を、ドライエッチング法を用いて同一工程で除去する。このような撥水層11cには、フッ素またはシリコンを含有する公知の有機樹脂を用いることができる。
By performing ion implantation, as shown in FIG. 7B, the protective layer 11 has an upper layer modified to a water-repellent protective layer 11a, and a lower layer remains an unmodified hydrophilic protective layer 11b. ing. Depending on the layer thickness of the protective layer 11 and ion implantation conditions, the entire protective layer 11 may be modified to become a water-repellent protective layer 11a.
(2) As shown in FIG. 7C, a protective layer in which another water-repellent layer 11c is newly formed on the protective layer 11 (the surface of the protective layer 11). In this case, after forming the protective layer 11 shown in FIG. 6D, the water-repellent layer 11c is applied and formed, and the two layers of the water-repellent layer 11c and the protective layer 11 are dry-etched using a photoresist as a mask. In the same step using the method. For such a water repellent layer 11c, a known organic resin containing fluorine or silicon can be used.

保護層11に上述のSiO層、SiN層、SiON層、SiOC層、SiCN層またはSiC層をプラズマCVD法により成膜する従来の方法では、良質の層(膜)を得るには、成膜時に基板温度を200℃〜300℃、あるいはそれ以上の高温とする必要がある。そのため、樹脂で形成されている流路形成部材4にプラズマCVD法で成膜を行なうと、流路形成部材4は変形してしまう。しかしながら、本実施形態で説明するCat−CVD法では、成膜時の基板温度が室温あるいは20℃程度の低温でも形成することが可能である。このため、流路形成部材4をシリコン基板2に形成した後の工程においても、流路形成部材4を変形させることなく、欠陥の少ない緻密な保護層を形成することができる。   In the conventional method in which the above-described SiO layer, SiN layer, SiON layer, SiOC layer, SiCN layer, or SiC layer is formed on the protective layer 11 by the plasma CVD method, a high-quality layer (film) is obtained at the time of film formation. The substrate temperature needs to be 200 to 300 ° C. or higher. Therefore, when the film is formed on the flow path forming member 4 made of resin by the plasma CVD method, the flow path forming member 4 is deformed. However, the Cat-CVD method described in this embodiment can be formed even when the substrate temperature during film formation is room temperature or a low temperature of about 20 ° C. For this reason, even in the process after the flow path forming member 4 is formed on the silicon substrate 2, a dense protective layer with few defects can be formed without deforming the flow path forming member 4.

以上でインクジェットヘッド基板1の主要な製造工程が完了する。このようにして形成されたインクジェットヘッド基板1には、発熱部3を駆動するための電気接続部や、インク供給のためのインクタンク等が必要に応じて取り付けられる。なお、インクジェットヘッド基板1は、一般的な半導体製造技術として用いられる、いわゆる多数個取りの手法を用いることが可能であることは言うまでもない。この多数個取りの手法では、1枚の基板上に同様の構成を有する素子(ここではインクジェットヘッド)が桝目状に配置されて形成される。そして、基板上に多数個配列して形成された素子は、その後、ダイス切断等によって、1つ1つに分離してチップ化される。   Thus, the main manufacturing process of the inkjet head substrate 1 is completed. The ink-jet head substrate 1 formed in this way is attached with an electrical connecting portion for driving the heat generating portion 3 and an ink tank for supplying ink as required. Needless to say, the inkjet head substrate 1 can use a so-called multi-cavity technique used as a general semiconductor manufacturing technique. In this multi-cavity method, elements (here, inkjet heads) having the same configuration are formed on a single substrate in a grid pattern. A large number of elements formed on the substrate are then separated into chips one by one by die cutting or the like.

(第2の実施形態)
以下の実施形態では、図8の各工程ごとの模式的断面図を用いて、上述の(1)〜(4)の部位にCat−CVD法による保護層を形成する製造方法について説明する。
(Second Embodiment)
In the following embodiment, a manufacturing method for forming a protective layer by the Cat-CVD method at the above-described sites (1) to (4) will be described using the schematic cross-sectional views for each step of FIG.

ここで説明する製造方法は、以下の各工程を有するものである。
・後の工程で液路が形成される基体上の領域に型材を形成する工程。
・型材を覆うとともに基体上に、液路の内面を保護する層となる流路内面保護層(詳細は後述)と、基体と樹脂構造物との界面を保護する層となる界面保護層(詳細は後述)と、をCat−CVD法により形成する工程。
・流路内面保護層と界面保護層との上に、エネルギー発生素子を覆って樹脂構造物を形成する工程。
・樹脂構造物の液体吐出口が形成される面に、液体吐出口となる部位から型材に至る開孔を形成する工程。
・型材を除去して樹脂構造物の内部に前記液路を形成する工程。
The manufacturing method described here has the following steps.
A step of forming a mold material in a region on the substrate where a liquid path is formed in a later step.
-A flow path inner surface protective layer (details will be described later) which covers the mold material and protects the inner surface of the liquid channel on the base, and an interface protective layer (details) which protects the interface between the base and the resin structure Are described later) by a Cat-CVD method .
A step of forming a resin structure on the inner surface protective layer and the interface protective layer so as to cover the energy generating element.
A step of forming an opening from a portion serving as a liquid discharge port to a mold material on a surface where the liquid discharge port of the resin structure is formed.
A step of removing the mold material and forming the liquid path inside the resin structure.

さらに、上述の開孔を形成する工程と、樹脂構造物の内部に液路を形成する工程と、の間に、樹脂構造物の液体吐出口が形成される面に、面を保護する吐出口開口面保護層(詳細は後述)をCat−CVD法により形成する工程を有する。
上述したとおり、(2)〜(4)にあたる部位は親水性であることが好ましいのに対して、(1)は撥水性であることが求められる。本実施形態の製造方法は、(1)〜(4)の部位に対して親水性の保護層をCat−CVD法で形成した後、(1)の部位(吐出口開口面5)に第1の実施形態で述べた撥水処理法を施すものである。これにより、流路形成部材4内部のインク流路8を形成する内面(内壁)を、吐出部10も含めて親水性の保護層で覆うことができる。さらに、流路形成部材4とシリコン基板2との界面(全面あるいは部分的に)を、保護層で覆うことができる。
以下、本実施形態の製造方法を説明する。まず、シリコン基板2の表側面と裏側面にSiO2層12を形成し、表側面に発熱部3を形成する(図8(a))。この工程の詳細な説明は、第1の実施形態の図6(a)の説明と同様である。
次に、シリコン基板2の裏側面のSiO2層12上にパターニングマスク13を形成する(図8(b))。この工程の詳細な説明は、第1の実施形態の図6(b)の説明と同様である。
次に、シリコン基板2の表側面に発熱部3を覆うように型材14を形成する(図8(c))。この工程の詳細な説明は、第1の実施形態の図6(c)の説明と同様である。
Further, a discharge port that protects the surface on the surface where the liquid discharge port of the resin structure is formed between the step of forming the above-described opening and the step of forming the liquid passage inside the resin structure. It has the process of forming an opening surface protective layer (it mentions later for details) by Cat-CVD method.
As described above, the portion corresponding to (2) to (4) is preferably hydrophilic, whereas (1) is required to be water repellent. In the manufacturing method of the present embodiment, a hydrophilic protective layer is formed on the parts (1) to (4) by the Cat-CVD method, and then the first part is formed on the part (1) (discharge port opening surface 5). The water repellent treatment method described in the embodiment is applied. Thereby, the inner surface (inner wall) that forms the ink flow path 8 inside the flow path forming member 4 can be covered with the hydrophilic protective layer including the ejection portion 10. Furthermore, the interface (entirely or partially) between the flow path forming member 4 and the silicon substrate 2 can be covered with a protective layer.
Hereinafter, the manufacturing method of this embodiment will be described. First, the SiO 2 layer 12 is formed on the front side surface and the back side surface of the silicon substrate 2, and the heat generating portion 3 is formed on the front side surface (FIG. 8A). The detailed description of this process is the same as the description of FIG. 6A of the first embodiment.
Next, a patterning mask 13 is formed on the SiO 2 layer 12 on the back side surface of the silicon substrate 2 (FIG. 8B). The detailed description of this process is the same as the description of FIG. 6B of the first embodiment.
Next, a mold member 14 is formed on the front side surface of the silicon substrate 2 so as to cover the heat generating portion 3 (FIG. 8C). The detailed description of this process is the same as the description of FIG. 6C of the first embodiment.

続いて、型材14及び型材14が設けられていないシリコン基板2の表側面を覆うように、シリコン基板2の表側面に対して、Cat−CVD法により最初の保護層形成を行う。こうして形成された最初のCat−CVD法成膜による保護層を、一次形成保護層16とする(図8(d))。ここで、型材14を覆う一次形成保護層16は、ヘッド完成後のインク流路8の流路内面保護層19の一部となる。また、型材14が設けられていないシリコン基板2の表側面を覆う一次形成保護層16は、その一部がヘッド完成後の流路形成部材4とシリコン基板2との界面保護層20となる。このような一次形成保護層16は、SiN層、SiON層のような親水性の層を形成することが好ましい。また、このときのCat−CVD装置の基板温度は、ポジ型フォトレジスト材料で形成された型材14が熱で変形しない温度で行なうものである。本実施形態では150℃以下、より好ましくは200℃以下である。   Subsequently, the first protective layer is formed on the front side surface of the silicon substrate 2 by Cat-CVD so as to cover the front side surface of the silicon substrate 2 on which the mold material 14 and the mold material 14 are not provided. The protective layer formed by the first Cat-CVD film formation thus formed is used as a primary protective layer 16 (FIG. 8D). Here, the primary protective layer 16 covering the mold member 14 becomes a part of the flow channel inner surface protective layer 19 of the ink flow channel 8 after the head is completed. A part of the primary protective layer 16 covering the front side surface of the silicon substrate 2 on which the mold member 14 is not provided becomes an interface protective layer 20 between the flow path forming member 4 and the silicon substrate 2 after the head is completed. Such a primary protection layer 16 is preferably formed with a hydrophilic layer such as a SiN layer or a SiON layer. Further, the substrate temperature of the Cat-CVD apparatus at this time is such that the mold material 14 formed of a positive photoresist material is not deformed by heat. In this embodiment, it is 150 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or lower.

次に、型材14及び一次形成保護層16を被覆するように、感光性樹脂材をスピンコート等によって塗布し、流路形成部材4を形成する(図8(e))。流路形成部材4の材料選択や具体的な形成方法については、第1の実施形態の図6(d)で該当する説明内容と同様である。   Next, a photosensitive resin material is applied by spin coating or the like so as to cover the mold material 14 and the primary formation protective layer 16 to form the flow path forming member 4 (FIG. 8E). The material selection and the specific formation method of the flow path forming member 4 are the same as those described in FIG. 6D of the first embodiment.

次に、流路形成部材4を形成する感光性樹脂材は、フォトリソグラフィ技術によってパターニングされ、インク吐出口6及び吐出部10となる部分等を除去して形成した後、硬化される(図8(f))。   Next, the photosensitive resin material forming the flow path forming member 4 is patterned by a photolithography technique, formed by removing the portions that become the ink discharge ports 6 and the discharge portions 10, and then cured (FIG. 8). (F)).

次に、流路形成部材4の表面(吐出口開口面5)及びインク吐出口6から内方の面(吐出部10の流路内面)を覆う保護層を、Cat−CVD法を用いて形成する。この2回目のCat−CVD法成膜による保護層を、二次形成保護層17とする(図8(g))。ここで、吐出部10の流路内面はインク流路8の一部であるので、インクに対して親水性を有することが好ましい。そのため、二次形成保護層17は、SiN層、SiON層のような親水性の層を形成することが好ましい。また、このときのCat−CVD装置の基板温度は、第1の実施形態と同様に、ポジ型フォトレジスト材料で形成された型材14が熱で変形しない温度で行なうものである。   Next, a protective layer that covers the surface of the flow path forming member 4 (discharge port opening surface 5) and the inner surface (the flow channel inner surface of the discharge unit 10) from the ink discharge port 6 is formed using the Cat-CVD method. To do. The protective layer formed by the second Cat-CVD method is used as the secondary protective layer 17 (FIG. 8G). Here, since the inner surface of the flow path of the ejection unit 10 is a part of the ink flow path 8, it is preferable to have hydrophilicity with respect to the ink. Therefore, it is preferable that the secondary protective layer 17 is formed with a hydrophilic layer such as a SiN layer or a SiON layer. Further, the substrate temperature of the Cat-CVD apparatus at this time is the temperature at which the mold material 14 formed of the positive photoresist material is not deformed by heat, as in the first embodiment.

次に、吐出口開口面5に形成された二次形成保護層17の上面に、ポジ型レジスト(不図示)をスピンコート等によって塗布した後、乾燥させる。そして、このポジ型レジストをフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングしてマスクを形成し、インク吐出口6となる開口の底部に露出している二次形成保護層17及びその下方にある一次形成保護層16を、ドライエッチング等によって除去する。これにより、流路内面に親水性の保護層が形成された吐出部10が完成する。最後にポジ型レジストを剥離する(図8(h))。これにより、後述する吐出口開口面保護層と流路形成部材4とに、インク吐出口6から型材14に至る開孔が形成されることになる。   Next, a positive resist (not shown) is applied to the upper surface of the secondary protective layer 17 formed on the discharge port opening surface 5 by spin coating or the like, and then dried. Then, this positive resist is patterned using a photolithography technique to form a mask, and the secondary formation protective layer 17 exposed at the bottom of the opening to be the ink discharge port 6 and the primary formation protection layer below the secondary formation protection layer 17. 16 is removed by dry etching or the like. Thereby, the discharge part 10 by which the hydrophilic protective layer was formed in the flow path inner surface is completed. Finally, the positive resist is peeled off (FIG. 8H). As a result, an opening from the ink discharge port 6 to the mold member 14 is formed in the discharge port opening surface protective layer and the flow path forming member 4 described later.

なお、二次形成保護層17は、吐出口開口面5の全面を被覆してもよいが、目的とする効果が得られる範囲内で吐出口開口面5を部分的に覆うようにパターンニングされたものであってもよい。これは後述する第3の実施形態においても同様である。   The secondary protective layer 17 may cover the entire surface of the discharge port opening surface 5, but is patterned so as to partially cover the discharge port opening surface 5 within a range in which the intended effect can be obtained. It may be. The same applies to a third embodiment described later.

ここで、吐出口開口面5に形成された二次形成保護層17は、上述したとおり、インクに対して親水性を有するので、例えば第1の実施形態で説明した方法により、少なくともその表面を撥水性に改質することが好ましい。具体的には、撥水性のドライフィルムを吐出口開口面5に形成された二次形成保護層17の表面にラミネートしたり、あるいは、その表面に撥水性の樹脂をコーティングしたりすることで撥水層を形成する。また、二次形成保護層17を形成した後に、イオン注入法を用いて二次形成保護層17の表面から一定の深さまでの領域にフッ素イオンを注入し、二次形成保護層17の表面部改質を行っても良い。この際、フッ素イオン注入は、例えば撥水処理を施さなくてもよい部位である吐出部10のインク流路8内面を覆っている二次形成保護層17には、フッ素イオンが注入されないように行なう。具体的には、イオン注入は基板面に対して垂直、あるいはインク吐出口6の開口面対して垂直に行うことが好ましい。   Here, since the secondary formation protective layer 17 formed on the discharge port opening surface 5 has hydrophilicity with respect to the ink as described above, at least the surface thereof is formed by the method described in the first embodiment, for example. It is preferable to modify the water repellency. Specifically, a water-repellent dry film is laminated on the surface of the secondary protective layer 17 formed on the discharge opening 5 or the surface is coated with a water-repellent resin. A water layer is formed. In addition, after forming the secondary protective layer 17, fluorine ions are implanted into a region from the surface of the secondary protective layer 17 to a certain depth using an ion implantation method, and the surface portion of the secondary protective layer 17 is formed. Modification may be performed. At this time, fluorine ion implantation is performed so that, for example, fluorine ions are not implanted into the secondary protective layer 17 covering the inner surface of the ink flow path 8 of the ejection unit 10 that is a portion that does not need to be subjected to water repellent treatment. Do. Specifically, the ion implantation is preferably performed perpendicular to the substrate surface or perpendicular to the opening surface of the ink discharge port 6.

このような処理により、吐出口開口面5の上の二次形成保護層17の表面は、インクに対して撥水効果を有するものとなる。一方、吐出部10の流路内面を覆う二次形成保護層17は、親水性を維持した層である。   By such a process, the surface of the secondary formation protective layer 17 on the discharge port opening surface 5 has a water repellent effect on the ink. On the other hand, the secondary formation protective layer 17 which covers the flow path inner surface of the discharge part 10 is a layer which maintained hydrophilicity.

以上の構成により得られたインクジェットヘッド基板1は、上述の(3)と(4)とは親水性の一次形成保護層16で保護され、上述の(2)は親水性の二次形成保護層17で保護される。また、上述の(1)は、表面を撥水性に改質された、親水性の二次形成保護層17で保護される。なお、上述の(5)(流路形成部材4の外側面4a)は、図8(g)で二次形成保護層17を形成する際に、実質的に同時に二次形成保護層17で保護される。   In the inkjet head substrate 1 obtained by the above configuration, the above-described (3) and (4) are protected by the hydrophilic primary-forming protective layer 16, and the above-mentioned (2) is the hydrophilic secondary-forming protective layer. 17 is protected. The above (1) is protected by the hydrophilic secondary formation protective layer 17 whose surface is modified to be water repellent. The above-described (5) (outer surface 4a of the flow path forming member 4) is substantially simultaneously protected by the secondary protective layer 17 when the secondary protective layer 17 is formed in FIG. Is done.

次に、シリコン基板2を貫通する貫通口となるインク供給口7を、SiO2層12をマスクとした異方性エッチングによって形成する(図8(i))。この際、シリコン基板2の、インクジェットヘッドの機能素子(発熱部3や駆動回路等)や流路形成部材4が形成された表側面と基板側面とを、エッチング液が触れないように保護材(不図示)で予め覆っておく。これは、第1の実施形態の図6(g)と同様である。 Next, the ink supply port 7 serving as a through-hole penetrating the silicon substrate 2 is formed by anisotropic etching using the SiO 2 layer 12 as a mask (FIG. 8I). At this time, a protective material (so that the etchant does not touch the front side surface of the silicon substrate 2 on which the functional elements of the inkjet head (such as the heat generating portion 3 and the drive circuit) and the flow path forming member 4 are formed and the side surface of the substrate). (Not shown). This is the same as FIG. 6G of the first embodiment.

最後に、パターニングマスク13と保護材(不図示)とを除去する。その後、型材14は、インク吐出口6とインク供給口7とから溶出、除去される(図8(j))。これは、第1の実施形態の図6(h)と同様である。   Finally, the patterning mask 13 and the protective material (not shown) are removed. Thereafter, the mold member 14 is eluted and removed from the ink discharge port 6 and the ink supply port 7 (FIG. 8 (j)). This is the same as FIG. 6H of the first embodiment.

この型材14を除去した後、インクジェットヘッド基板1を乾燥させ、インク吐出口6及びインク供給口7の製造工程が完了する。その後、発熱部3を駆動するための、外部からの電力や信号の授受を行なうための電気接続部を設けて、インクジェットヘッドが完成する。   After the mold material 14 is removed, the inkjet head substrate 1 is dried, and the manufacturing process of the ink discharge port 6 and the ink supply port 7 is completed. Thereafter, an electric connection part for driving the heat generating part 3 and for exchanging electric power and signals from the outside is provided to complete the ink jet head.

図8(k)は、図8(j)の丸で示した部位を拡大した模式図である。   FIG. 8K is a schematic diagram enlarging the part indicated by the circle in FIG.

流路形成部材4に形成される二次形成保護層17の層厚は、インクを掻き取るゴムブレードが摺擦する吐出口開口面5に形成されるので、0.5μm以上であることが好ましい。層厚の上限は特に限定されるものではないが、層厚が厚くなると、成膜やドライエッチングに要する時間が長くなり生産性が悪化する。そこで、通常、3μm〜5μm程度が上限と考えられる。   The layer thickness of the secondary protective layer 17 formed on the flow path forming member 4 is preferably 0.5 μm or more because it is formed on the discharge port opening surface 5 on which the rubber blade that scrapes off the ink rubs. . The upper limit of the layer thickness is not particularly limited, but when the layer thickness is increased, the time required for film formation or dry etching becomes longer and the productivity is deteriorated. Therefore, it is generally considered that the upper limit is about 3 to 5 μm.

流路形成部材4の材料としてポジ型の感光性エポキシ樹脂を用いた場合、感光性エポキシ樹脂が軟化して変形し始める変形温度はおよそ200℃であるので、Cat−CVD法による成膜時の基板温度は200℃よりも低い温度で成膜する必要がある。また、流路形成部材4の材料として感光性アクリル樹脂を用いた場合、感光性アクリル樹脂の変形温度はおよそ150℃であるので、Cat−CVD法による成膜時の基板温度は150℃よりも低い温度で成膜する必要がある。このことから、Cat−CVD法による成膜時の基板温度は、流路形成部材4の材料の変形温度以下とすることが好ましい。また、同様の理由により、一次形成保護層16は樹脂である型材14が熱で変形する温度以下の基板温度で成膜することが好ましい。   When a positive photosensitive epoxy resin is used as the material of the flow path forming member 4, the deformation temperature at which the photosensitive epoxy resin starts to be softened and deformed is approximately 200 ° C. Therefore, during the film formation by the Cat-CVD method, It is necessary to form the film at a substrate temperature lower than 200 ° C. In addition, when a photosensitive acrylic resin is used as the material of the flow path forming member 4, the deformation temperature of the photosensitive acrylic resin is about 150 ° C., so the substrate temperature during film formation by the Cat-CVD method is higher than 150 ° C. It is necessary to form a film at a low temperature. For this reason, it is preferable that the substrate temperature during the film formation by the Cat-CVD method is equal to or lower than the deformation temperature of the material of the flow path forming member 4. For the same reason, the primary protective layer 16 is preferably formed at a substrate temperature equal to or lower than the temperature at which the mold 14 made of resin is deformed by heat.

以上の各工程により製造されたインクジェットヘッド基板1は、以下のような構成を有する。   The inkjet head substrate 1 manufactured by the above steps has the following configuration.

インク流路の最下面に当たるシリコン基板2の表面に設けられた発熱部3やその駆動素子、配線等を覆ってインクから保護するSiO2層を有する。 It has a SiO 2 layer that covers the heat generating portion 3 provided on the surface of the silicon substrate 2 that hits the lowermost surface of the ink flow path, its driving element, wiring, etc., and protects it from ink.

また、吐出口開口面5は、Cat−CVD法で形成された保護層(吐出口開口面保護層)が形成される。また、シリコン基板2と流路形成部材4との界面は、Cat−CVD法で形成された界面保護層20で被覆される。この界面保護層20は、一次形成保護層16の一部である。なお、シリコン基板2と流路形成部材との接合面(接合部位)には、密着層9とCat−CVD法により形成した保護層とが介在して設けられていてもよい。また、流路形成部材4の内部にあるインク流路8の内面(内壁)及びそのインク流路8の一部である吐出部10の流路内面は、Cat−CVD法で形成された流路内面保護層19で被覆される。この流路内面保護層19は、一次形成保護層16と二次形成保護層17とで形成される。   Moreover, the discharge port opening surface 5 is formed with a protective layer (discharge port opening surface protective layer) formed by the Cat-CVD method. Further, the interface between the silicon substrate 2 and the flow path forming member 4 is covered with an interface protective layer 20 formed by a Cat-CVD method. The interface protective layer 20 is a part of the primary formation protective layer 16. In addition, the adhesion layer 9 and the protective layer formed by the Cat-CVD method may be provided on the bonding surface (bonding portion) between the silicon substrate 2 and the flow path forming member. Further, the inner surface (inner wall) of the ink flow path 8 inside the flow path forming member 4 and the flow path inner surface of the ejection unit 10 that is a part of the ink flow path 8 are formed by the Cat-CVD method. The inner surface protective layer 19 is covered. The flow path inner surface protective layer 19 is formed of a primary formed protective layer 16 and a secondary formed protective layer 17.

これにより、吐出口開口面5の保護層(吐出口開口面保護層)の表面へは撥水処理を施すことで、この表面におけるインク溜まり等を抑制し、記録品位の高い記録を可能とする。さらに、インク流路8の内面に形成されたCat−CVD法による保護層(流路内面保護層19)の表面は親水性を有するため、円滑なインク流の形成を可能とし、安定したインクの発泡とインクの吐出が可能となる。シリコン基板2と流路形成部材4との界面にCat−CVD法によって形成した界面保護層20を有することで、インクとの接触や浸透を抑制し、両者の密着性向上に寄与するものである。   Accordingly, the surface of the protective layer (discharge port opening surface protective layer) of the discharge port opening surface 5 is subjected to water repellent treatment, thereby suppressing ink accumulation on the surface and enabling recording with high recording quality. . Furthermore, since the surface of the protective layer (flow channel inner surface protective layer 19) formed by the Cat-CVD method formed on the inner surface of the ink flow path 8 has hydrophilicity, a smooth ink flow can be formed, and stable ink can be formed. Foaming and ink ejection are possible. By having the interface protective layer 20 formed by the Cat-CVD method at the interface between the silicon substrate 2 and the flow path forming member 4, contact with and penetration of the ink is suppressed, and the adhesion between the two is improved. .

(第3の実施形態)
以下の実施形態では、図9の各工程ごとの模式的断面図を用いて、上述の(1)〜(4)の部位にCat−CVD法による保護層を形成する製造方法について説明する。本実施形態と上述の第2の実施形態との相違は、少なくとも、上述の(3)及び(4)の部位へは親水性の保護層をCat−CVD法で形成するのに対し、(1)の部位へは撥水性の保護層をCat−CVD法で形成することである。図9(a)〜(e)は、それぞれ図8(a)〜(e)と同様の製造工程である。特に、一次形成保護層16は、第2の実施形態の保護層と同じである。また、図9(i)及び図9(j)は、それぞれ図8(i)及び図8(j)と同様の製造工程である。よって、各保護層を形成する際の基板温度についても、保護層が形成される材料の熱変形を生じない温度で行なうものであり、上述の実施形態と同じ成膜条件である。
(Third embodiment)
In the following embodiments, a manufacturing method for forming a protective layer by the Cat-CVD method at the above-described sites (1) to (4) will be described using the schematic cross-sectional views for each step of FIG. The difference between this embodiment and the second embodiment described above is that a hydrophilic protective layer is formed at least on the above-described parts (3) and (4) by the Cat-CVD method. ) Is formed by a Cat-CVD method with a water-repellent protective layer. FIGS. 9A to 9E are the same manufacturing steps as FIGS. 8A to 8E, respectively. In particular, the primary protective layer 16 is the same as the protective layer of the second embodiment. 9 (i) and FIG. 9 (j) are the same manufacturing steps as FIG. 8 (i) and FIG. 8 (j), respectively. Therefore, the substrate temperature at the time of forming each protective layer is also set to a temperature that does not cause thermal deformation of the material on which the protective layer is formed, and the film forming conditions are the same as those in the above-described embodiment.

まず、感光性樹脂材で構成された流路形成部材4の表面(吐出口開口面5)を覆う保護層を、Cat−CVD法を用いて形成する(図9(f))。この保護層は、撥水性を有するSiC層、SiOC層あるいはSiCN層である。そこで、本実施形態では2回目のCat−CVD法成膜による保護層であるが、親水性の上述の二次形成保護層17とは異なって撥水性を有するので、二次形成保護層17Rとする。   First, a protective layer that covers the surface (discharge port opening surface 5) of the flow path forming member 4 made of a photosensitive resin material is formed using the Cat-CVD method (FIG. 9F). The protective layer is a water-repellent SiC layer, SiOC layer, or SiCN layer. Therefore, in this embodiment, it is a protective layer formed by the second Cat-CVD method film formation, but has a water repellency unlike the hydrophilic secondary protective layer 17 described above, and therefore the secondary protective layer 17R To do.

次に、二次形成保護層17Rの上面にポジ型レジスト15をスピンコート等によって塗布した後、乾燥させる。次にこのポジ型レジスト15をフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングしてマスクとし、このマスクを用いて二次形成保護層17Rをパターンニングする。このようにして、吐出口開口面5の表面に、2層構成のマスクを得る(図9(g))。   Next, a positive resist 15 is applied on the upper surface of the secondary protective layer 17R by spin coating or the like, and then dried. Next, this positive resist 15 is patterned using a photolithography technique to form a mask, and the secondary protective layer 17R is patterned using this mask. In this way, a two-layer mask is obtained on the surface of the discharge port opening surface 5 (FIG. 9G).

次に、この2層構成のマスクを用いてドライエッチング等を行う。この処理工程により、マスクで保護されていない、感光性樹脂材及び一次形成保護層16が除去される(図9(h))。除去された感光性樹脂材は、インク流路8の一部である吐出部10を形成する。また、除去された一次形成保護層16は、インク吐出口6と対面して型材14を覆っていた部位である。   Next, dry etching or the like is performed using this two-layer mask. By this processing step, the photosensitive resin material and the primary formation protective layer 16 that are not protected by the mask are removed (FIG. 9H). The removed photosensitive resin material forms a discharge portion 10 that is a part of the ink flow path 8. Further, the removed primary formation protective layer 16 is a portion that faces the ink discharge port 6 and covers the mold member 14.

次に、二次形成保護層17Rの上面に形成されたポジ型レジスト15を剥離して、所望のパターンのインク吐出口6を得るとともに、インク供給口7を形成する(図9(i))。この工程で、二次形成保護層17R(後述する吐出口開口面保護層)と流路形成部材4とに、インク吐出口6から型材14に至る開孔が形成されることになる。   Next, the positive resist 15 formed on the upper surface of the secondary protective layer 17R is peeled off to obtain an ink discharge port 6 having a desired pattern, and an ink supply port 7 is formed (FIG. 9 (i)). . In this step, an opening from the ink discharge port 6 to the mold member 14 is formed in the secondary formation protective layer 17R (discharge port opening surface protective layer described later) and the flow path forming member 4.

最後に、パターニングマスク13と保護材(不図示)とを除去する。その後、型材14は、インク吐出口6とインク供給口7とから溶出、除去される(図9(j))。   Finally, the patterning mask 13 and the protective material (not shown) are removed. Thereafter, the mold member 14 is eluted and removed from the ink discharge port 6 and the ink supply port 7 (FIG. 9 (j)).

この型材14を除去した後、インクジェットヘッド基板1を乾燥させ、インク吐出口6及びインク供給口7の製造工程が完了する。その後、このインクジェットヘッド基板1は、発熱部3を駆動するための、外部からの電力や信号の授受を行なうための電気接続部が設けられ、インクジェットヘッドとして完成する。   After the mold material 14 is removed, the inkjet head substrate 1 is dried, and the manufacturing process of the ink discharge port 6 and the ink supply port 7 is completed. Thereafter, the ink jet head substrate 1 is provided with an electrical connection part for driving the heat generating part 3 and for exchanging electric power and signals from the outside, and is completed as an ink jet head.

以上の各工程により製造されたインクジェットヘッド基板1は、二次形成保護層17Rそのものが撥水性を有するので、二次形成保護層17Rに対して更なる撥水処理(例えばフッ素イオンの注入等)を施す必要がない構成において、上述の第2の実施形態とは相違する。   In the inkjet head substrate 1 manufactured by the above steps, since the secondary formation protective layer 17R itself has water repellency, further water repellency treatment (for example, implantation of fluorine ions) is performed on the secondary formation protection layer 17R. The configuration that does not need to be applied is different from the above-described second embodiment.

本実施形態のインクジェットヘッド基板1は、インク流路の最下面に当たるシリコン基板2の表面に設けられた発熱部3やその駆動素子、配線等を覆ってインクから保護するSiO2層を有する。さらに、シリコン基板2と流路形成部材4との界面は、Cat−CVD法で形成された界面保護層20で被覆される。この界面保護層20は、一次形成保護層16の一部である。なお、シリコン基板2と流路形成部材との接合面(接合部位)には、密着層9とCat−CVD法により形成した保護層とが介在して設けられていてもよい。また、流路形成部材4の内部にあるインク流路8の内面(内壁)は、Cat−CVD法で形成された流路内面保護層19で被覆される。この流路内面保護層19は、一次形成保護層16で形成される。また、吐出口開口面5の保護層(吐出口開口面保護層)は、撥水性を有する二次形成保護層17Rで形成される。 The ink jet head substrate 1 of the present embodiment has a SiO 2 layer that covers the heat generating portion 3 provided on the surface of the silicon substrate 2 corresponding to the lowermost surface of the ink flow path, its driving element, wiring, etc., and protects from ink. Furthermore, the interface between the silicon substrate 2 and the flow path forming member 4 is covered with an interface protective layer 20 formed by a Cat-CVD method. The interface protective layer 20 is a part of the primary formation protective layer 16. In addition, the adhesion layer 9 and the protective layer formed by the Cat-CVD method may be provided on the bonding surface (bonding portion) between the silicon substrate 2 and the flow path forming member. Further, the inner surface (inner wall) of the ink flow path 8 inside the flow path forming member 4 is covered with a flow path inner surface protective layer 19 formed by Cat-CVD. The flow path inner surface protective layer 19 is formed of the primary formation protective layer 16. Further, the protective layer (discharge port opening surface protective layer) of the discharge port opening surface 5 is formed of a secondary formed protective layer 17R having water repellency.

これにより、吐出口開口面5の保護層は撥水性を有するので、この保護層表面におけるインク溜まり等を抑制し、記録品位の高い記録を可能とする。さらに、インク流路8の内面に設けられたCat−CVDによる保護層の表面は親水性を有するため、円滑なインク流の形成を可能とし、安定したインクの発泡とインクの吐出が可能となる。シリコン基板2と流路形成部材4との界面にCat−CVD法によって形成した保護層を有することで、インクとの接触や浸透を抑制し、両者の密着性向上に寄与する。   As a result, the protective layer on the discharge port opening surface 5 has water repellency, so that ink accumulation on the surface of the protective layer is suppressed, and recording with high recording quality is possible. Furthermore, since the surface of the protective layer formed by Cat-CVD provided on the inner surface of the ink flow path 8 has hydrophilicity, it is possible to form a smooth ink flow, and stable ink foaming and ink ejection are possible. . By having the protective layer formed by the Cat-CVD method at the interface between the silicon substrate 2 and the flow path forming member 4, contact with and penetration of the ink is suppressed, contributing to improvement in adhesion between the two.

なお、図9を用いて説明した上述の実施形態では、吐出部10のインク流路内面には保護層が形成されていない(上述の(2)に相当する部位)。そこで、この部位にも親水性の保護層をCat−CVD法で形成する、他の製造方法を説明する。   In the above-described embodiment described with reference to FIG. 9, no protective layer is formed on the inner surface of the ink flow path of the ejection unit 10 (part corresponding to the above-described (2)). Therefore, another manufacturing method will be described in which a hydrophilic protective layer is formed also on this part by the Cat-CVD method.

図9(a)〜(h)で示した工程は同じであるので、その後の工程を説明する。まず、上述の図9(a)〜(h)の工程を経て製造した、親水性の一次形成保護層16と撥水性の二次形成保護層17Rとポジ型レジスト15とを形成済みのシリコン基板2を用意する。   Since the steps shown in FIGS. 9A to 9H are the same, the subsequent steps will be described. First, a silicon substrate on which a hydrophilic primary-forming protective layer 16, a water-repellent secondary-forming protective layer 17R, and a positive resist 15 are formed through the steps of FIGS. 9A to 9H described above. 2 is prepared.

次に、Cat−CVD法で親水性の保護層を、吐出口開口面5に形成した二次形成保護層17Rとポジ型レジスト15とでなるマスクの上、吐出部10の内面、吐出部10の底であって型材14上の一次形成保護層16の上に形成する(図10(a))。この実施形態での3回目のCat−CVD法成膜による親水性の保護層を、三次形成保護層18とする。親水性の三次形成保護層18としては,上述したようなSiO層、SiN層、SiON層等である。   Next, a hydrophilic protective layer is formed by Cat-CVD on the mask formed by the secondary protective layer 17R and the positive resist 15 formed on the discharge port opening surface 5, the inner surface of the discharge unit 10, and the discharge unit 10 And is formed on the primary protective layer 16 on the mold 14 (FIG. 10A). The hydrophilic protective layer formed by the third Cat-CVD film formation in this embodiment is referred to as a tertiary protective layer 18. The hydrophilic tertiary protective layer 18 is a SiO layer, SiN layer, SiON layer or the like as described above.

次に、ポジ型レジスト15上の三次形成保護層18と、吐出部10の底であって型材14の上にある一次形成保護層16及び三次形成保護層18とを、ドライエッチング等により除去する。その際、吐出部10の内面に形成した三次形成保護層18は除去しないように、インク吐出口6の開口面に対して垂直となるようにドライエッチングを行なう。その後、二次形成保護層17Rの上面に形成されたポジ型レジスト15を剥離して、所望のパターンのインク吐出口6を得るとともに、インク供給口7を形成する(図10(b))。   Next, the tertiary protection layer 18 on the positive resist 15 and the primary protection layer 16 and the tertiary protection layer 18 on the mold 14 at the bottom of the discharge unit 10 are removed by dry etching or the like. . At this time, dry etching is performed so as to be perpendicular to the opening surface of the ink discharge port 6 so that the tertiary protection layer 18 formed on the inner surface of the discharge unit 10 is not removed. Thereafter, the positive resist 15 formed on the upper surface of the secondary protective layer 17R is peeled off to obtain an ink discharge port 6 having a desired pattern, and an ink supply port 7 is formed (FIG. 10B).

以後の工程は、上述の各実施形態で説明したとおりである。   The subsequent steps are as described in the above embodiments.

この製造方法によると、図9の各工程図を用いて説明したインクジェットヘッド基板1に比べて、吐出口開口面5の上には撥水性の保護層が形成されるとともに、吐出部10の内面には親水性の保護層を形成することができる。このようにして製造されたインクジェットヘッド基板1は、図9を用いて説明した製造方法で得られたインクジェットヘッド基板1の各保護層に加え、流路内面保護層19の一部として、吐出部10の流路内面に三次形成保護層18を有する。   According to this manufacturing method, a water-repellent protective layer is formed on the discharge port opening surface 5 and the inner surface of the discharge unit 10 as compared with the inkjet head substrate 1 described with reference to each step diagram of FIG. A hydrophilic protective layer can be formed. The inkjet head substrate 1 manufactured in this way includes a discharge portion as a part of the flow path inner surface protective layer 19 in addition to the protective layers of the inkjet head substrate 1 obtained by the manufacturing method described with reference to FIG. The tertiary formation protective layer 18 is provided on the inner surface of the ten channels.

これにより、図9を用いて説明したインクジェットヘッド基板1に比べ、製造工程の増加を伴なうが、インク流路8の内面の親水性保護層の保護を高めることができる。   Thereby, compared with the inkjet head substrate 1 described with reference to FIG. 9, the protection of the hydrophilic protective layer on the inner surface of the ink flow path 8 can be enhanced although the number of manufacturing steps is increased.

本発明に係る実施形態のインクジェット録ヘッド基板の一部を切り欠いて示す模式的斜視図である。It is a typical perspective view which cuts and shows a part of ink jet recording head board of an embodiment concerning the present invention. 図1のX−X線に沿った断面を模式的に説明する図であり、図2(b)は、図2(a)の丸で示した部位付近を拡大した模式図である。FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a cross section taken along line XX in FIG. 1, and FIG. 2B is an enlarged schematic view of the vicinity of a portion indicated by a circle in FIG. 保護層を形成するためのCat−CVD装置の模式図である。It is a schematic diagram of the Cat-CVD apparatus for forming a protective layer. 本発明に係る実施形態のインクジェットヘッドを用いて構成したインクジェットカートリッジを示す斜視図である。It is a perspective view showing an ink jet cartridge constituted using an ink jet head of an embodiment concerning the present invention. 図4に示したインクジェットカートリッジを用いたインクジェット記録装置の概略構成例を示す模式的斜視図である。It is a typical perspective view which shows the schematic structural example of the inkjet recording device using the inkjet cartridge shown in FIG. 本発明に係る第1の実施形態のインクジェットヘッド基板の製造方法を示す模式的断面図であり、図6(a)〜(h)は各工程を示す模式的断面図であり、図6(i)は同図(h)の丸で示した部位付近を拡大した模式図である。FIGS. 6A to 6H are schematic cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the inkjet head substrate according to the first embodiment of the present invention, and FIGS. 6A to 6H are schematic cross-sectional views illustrating each process, and FIG. ) Is a schematic diagram enlarging the vicinity of the part indicated by a circle in FIG. 本発明に係る第1の実施形態のインク吐出口近傍の模式的断面拡大図であり、図7(a)は保護層が形成されたインク吐出口近傍の模式的断面拡大図であり、図7(b)は同図(a)の保護層にフッ素イオン注入を行なってできた改質層を示すインク吐出口近傍の模式的断面図であり、図7(c)は同図(a)の保護層の上に撥水層を形成したインク吐出口近傍の模式的断面拡大図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional enlarged view of the vicinity of the ink discharge port according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 7A is a schematic cross-sectional enlarged view of the vicinity of the ink discharge port on which the protective layer is formed. FIG. 7B is a schematic cross-sectional view in the vicinity of an ink discharge port showing a modified layer formed by fluorine ion implantation in the protective layer of FIG. 7A, and FIG. FIG. 3 is a schematic enlarged cross-sectional view in the vicinity of an ink discharge port in which a water repellent layer is formed on a protective layer. 本発明に係る第2の実施形態のインクジェットヘッド基板の製造方法を示す模式的断面図であり、図8(a)〜(j)は各工程を示す模式的断面図であり、図8(k)は同図(j)の丸で示した部位付近を拡大した模式図である。FIGS. 8A to 8J are schematic cross-sectional views illustrating a method for manufacturing an inkjet head substrate according to a second embodiment of the present invention, and FIGS. ) Is a schematic diagram enlarging the vicinity of the part indicated by a circle in FIG. 本発明に係る第3の実施形態のインクジェットヘッド基板の製造方法を示す模式的断面図であり、図9(a)〜(j)は各工程を示す模式的断面図であり、図9(k)は同図(j)の丸で示した部位付近を拡大した模式図である。FIGS. 9A to 9J are schematic cross-sectional views illustrating a method for manufacturing an ink jet head substrate according to a third embodiment of the present invention, and FIGS. 9A to 9J are schematic cross-sectional views illustrating each process. ) Is a schematic diagram enlarging the vicinity of the part indicated by a circle in FIG. 本発明に係る第3の実施形態のさらに他の形態のインクジェットヘッド基板の製造方法を示す模式的断面図であり、図10(a)、(b)は各工程を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the manufacturing method of the inkjet head board | substrate of the further another form of 3rd Embodiment based on this invention, Fig.10 (a), (b) is typical sectional drawing which shows each process. .

符号の説明Explanation of symbols

1 インクジェットヘッド基板
2 シリコン基板
3 発熱部
4 流路形成部材
5 吐出口開口面
6 インク吐出口
7 インク供給口
8 インク流路
9 密着層
10 吐出部
11 保護層
14 型材
16 一次形成保護層
17 二次形成保護層
17R 二次形成保護層
18 三次形成保護層
19 流路内面保護層
20 界面保護層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inkjet head substrate 2 Silicon substrate 3 Heat generating part 4 Flow path forming member 5 Discharge port opening surface 6 Ink discharge port 7 Ink supply port 8 Ink flow channel 9 Adhesion layer 10 Discharge part 11 Protective layer 14 Mold material 16 Primary forming protective layer 17 Second Secondary protection layer 17R Secondary protection layer 18 Tertiary protection layer 19 Flow path inner surface protection layer 20 Interface protection layer

Claims (3)

液体を液体吐出口から吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子を備えた基板と、
前記液体吐出口と、該液体吐出口に液体を供給するための液路の内面を構成している部分と、を具備し、前記液路の内面を構成している部分を内側にして前記基板の前記エネルギー発生素子を備えた側に設けられることで、前記液路を構成する樹脂構造物と、を有する液体吐出ヘッド基体の製造方法であって、
前記基板上の前記液路となる領域に型材を形成する工程と、
前記基板上に、前記液路の内面に設ける流路内面保護層となる部分と、前記基板と前記樹脂構造物との界面を保護する界面保護層となる部分とを有する親水性の一次形成保護層を、触媒化学蒸着法により前記型材を覆うように形成する工程と、
前記一次形成保護層上に、前記樹脂構造物となる部材を設ける工程と、
前記部材の前記エネルギー発生素子と対向する位置に、前記液体吐出口を形成するための開口を形成する工程と、
前記樹脂構造物の液体吐出口の開口面及び液体吐出口の内面を覆う保護層となる部分を有する親水性の二次形成保護層を、触媒化学蒸着法により前記部材の前記開口が開口している側の面である開口面及び前記開口の内面を覆うように形成する工程と、
前記二次形成保護層のうち、前記部材の前記開口が開口している側の面である開口面を覆う部分を撥水処理し、前記二次形成保護層の前記部材の前記開口が開口している側の面である開口面を覆う部分を撥水性、前記開口の内面を覆う部分を親水性とする工程と、
前記開口内をエッチングして前記液体吐出口を形成する工程と、
前記型材を除去し、前記液路を形成する工程と、
を有し、前記樹脂構造物のうち前記液体吐出口の開口面は撥水性であり、前記液体吐出口の内面は親水性であることを特徴とする液体吐出ヘッド基体の製造方法。
A substrate including an energy generating element that generates energy for discharging liquid from a liquid discharge port;
The liquid discharge port, and a portion constituting an inner surface of a liquid path for supplying a liquid to the liquid discharge port, and the portion constituting the inner surface of the liquid passage is set on the inside of the substrate. And a resin structure that constitutes the liquid path by being provided on the side provided with the energy generating element,
Forming a mold material in a region to be the liquid path on the substrate;
On the substrate, a portion serving as a flow path inner surface protective layer provided on the inner surface of the fluid passage, the primary form protective hydrophilic and a portion serving as an interface protective layer for protecting the interface between the substrate and the resin structure Forming a layer so as to cover the mold material by catalytic chemical vapor deposition;
Said primary forming protective layer, and the step of providing a member serving as the resin structure,
Forming an opening for forming the liquid discharge port at a position of the member facing the energy generating element;
A hydrophilic secondary forming protective layer having a protective layer covering the opening surface of the liquid discharge port and the inner surface of the liquid discharge port of the resin structure is formed by opening the opening of the member by catalytic chemical vapor deposition. Forming an opening surface that is a surface on the side and an inner surface of the opening; and
A portion of the secondary protection layer that covers the opening surface on the side where the opening of the member is open is subjected to water repellent treatment, and the opening of the member of the secondary protection layer is opened. Water repellent part covering the opening surface that is the surface on the side, hydrophilic to the part covering the inner surface of the opening;
Etching the inside of the opening to form the liquid discharge port;
Removing the mold material and forming the liquid path;
The a, the opening surface of the liquid discharge port of the resin structure is water-repellent, the inner surface of the liquid discharge ports manufacturing method of a liquid discharge head substrate, wherein the hydrophilic der Rukoto.
前記二次形成保護層を触媒化学蒸着法により形成する際の基板温度は、前記樹脂構造物が変形する温度より低い温度であることを特徴とする請求項に記載の液体吐出ヘッド基体の製造方法。 The substrate temperature when forming the secondary form protective layer by a catalytic chemical vapor deposition method, the production of a liquid discharge head substrate according to claim 1, wherein the resin structure is a temperature lower than the temperature at which deformation Method. 前記一次形成保護層を触媒化学蒸着法により形成する際の基板温度は、前記型材が変形する温度より低い温度であることを特徴とする請求項又はに記載の液体吐出ヘッド基体の製造方法。 Substrate temperature in the primary forming protective layer is formed by a catalytic chemical vapor deposition method for manufacturing a liquid discharge head substrate according to claim 1 or 2, wherein the mold material is a temperature lower than the temperature at which deformation .
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