JP2006224598A - インクジェットヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】強度が高く工程が簡単で設備投資の少ないサイドシューター型インクジェットヘッドを提供する。
【解決手段】１．インク供給口５ａ内に基板面より流路高さ分だけ低い梁を有する。２．流路型材をドライフィルムにした樹脂６で形成し張りの部分で保持する。３．インク供給口５ａは研作加工で形成し、裏面側はほとんどつながっている。４．被履樹脂７を塗布、パターニングする。５．酸素プラズマエッチングで吐出口８を形成する。６．樹脂６を除去し流路を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、インクジェットヘッドの製造方法に関するものである。

インク吐出圧発生素子が形成された面に対して垂直方向に記録液的を吐出する所謂サイドシューター型インクジェットヘッドの製造方法の一例について説明する。

この方式のヘッドは基体に貫通のインク供給口を設ける必要がある。

貫通口が形成された基体に対して、吐出口部をドライフィルムで形成する方法が特開昭62-264957に記載されている。これは、インク流路壁となる樹脂層を溶媒に塗かして塗布する方法では樹脂が貫通口に入り込み均一に成膜できないためである。

ところが、ドライフィルムには
１）貫通口部へのドライフィルムの垂れ込みが生じる。
等の欠点がある。

ドライフィルムの問題点を回避する方法が特開平０９−０１１４７９に提案されている。図７に示す。これは、液路形成にドライフィルムを用いず、インク供給口を異方性エッチングにより行う。この結果図７にあるように高精度でシャープなインク供給口を形成できる。

しかしこの方法にも
１）工程が煩雑
２）基板が特定方位のシリコンに限られる。

３）設備投資が大きい。

４）全面貫通の供給口なので強度が弱い。
等の欠点がある。

さらに図７の形状ではインク供給口上部のオリフィスプレートの厚さｔが薄いため機械的強度が低い。
特開平９−１１４７９

ドライフィルムを用いても垂れこみが少なく、工程が簡単で機械的強度が高く設備投資が少ない製法を提供するのが本件の目的である。

１．貫通後部へのドライフィルムの垂れ込みを防止するため
１）インク供給口の数箇所に梁を設け、この上面でドライフィルムを支える。

２．機械的強度を高くするため
１）インク供給口を全面またはほとんど貫通としないで溝構造とする。

２）梁上面と基板面との距離をインク流路の高さとほぼ等しくすることでこの部分のオリフィスプレート材の厚さを厚くし強度を高める。

本発明によれば、ドライフィルムを用いても垂れこみが少なく、工程が簡単で機械的強度が高く設備投資が少ないヘッドの作成が可能となる。また、異方性エッチング法によるものと異なりどのような基板材料にも適用できる。

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

図１（１）
まず、板厚０．８ｍｍのＳｉＣ基板１ａ上に蓄熱層、吐出圧発生素子３としてヒータ、ヒータ保護膜が形成される。ＳｉＣ基板はＳｉ基板と異なり耐インク性があるため、内壁に耐食処理をする必要が無い。

図１（２−Ａ）、（２−Ｂ）：
表面のインク供給口５ａをダイサーにより溝加工する。この時の長手方向断面を図２（１）に示す。溝の幅は１５０ミクロン、梁部の深さｄ１は２０ミクロンとした。貫通穴５ｂは溝幅と同じ直径０．１５ｍｍで１０ｍｍピッチでレーザーにより加工した。

尚、図１（２−Ａ）は図２（１）のＡＡ断面を、図１（２−Ｂ）はＢＢ断面を示している。

図１（３−Ａ）、（３−Ｂ）
表面にインク流路型剤となる樹脂６をドライフィルムにして、基体全面に張りパターニングする。樹脂６としては東京応化製フォトレジストＯＤＵＲ１０１０Ａを用いた。厚さは２０μｍである。梁部の深さｄ１とＯＤＵＲの厚さが等しいためインク供給口５ａでのＯＤＵＲの上面は基板上面と等しい。梁で垂れ込みを抑制される。

図１（４−Ａ）（４−Ｂ）
被覆樹脂７を塗布、パターニングする。乾燥後の膜厚は２５μｍである。インク供給口５ａでのＯＤＵＲの上面は基板上面と等しいためインク供給口上部の皮膜樹脂層７の平坦面が形成される。

またインク供給口中央の皮膜樹脂層７は厚さが２５ミクロンとヒーター３上の皮膜樹脂層７の厚さに比べ厚いため強度が高い。この時の長手方向断面を図２（２）に示す。

図１（５−Ａ）（５−Ｂ）
酸素プラズマエッチングで吐出口８を形成する。

図１（６−Ａ）（６−Ｂ）
上部からＤｅｅｐＵＶを１５Ｊ／ｃｍ^２照射し、ＯＤＵＲを除去液に可溶にする。除去液エチルセロソルブでインク流路型剤である樹脂６を除去する。

供給口の裏面は従来のように貫通していないので強度が高い。

また。溝加工は、浅いのでＳｉＣのような加工しにくい基板であってもチッピングが少なく精度よく加工できる。

本実施例では基板材料としてＳｉＣを用いたがＡｌＮでも耐インク性があるのでインク供給口に保護膜を形成する必要はない。

実施例１では溝深さｄ１がヘッド全域で２０μしかないため流抵抗が大きい。これを改善し高周波吐出を可能にしたのが実施例２である。

これを図３，４に示す。

工程は実施例１とほとんど同じであるが溝形状を図４のようにしている。
溝の幅は１５０ミクロン、梁部の深さｄ１は２０μと実施例１と同様。溝の深さｄ２は０．２ｍｍとし、梁部の長さｗ１は０．１ｍｍ、円弧状の溝の長さｗ２は１０ｍｍとした。これはダイサーにより加工した。貫通穴５ｂは直径０．１ｍｍでレーザーにより加工した。

図５（１）
図１（１）と異なり板厚０．８ｍｍのＳｉ基板１ｂ上に蓄熱層、吐出圧発生素子３としてヒータ、ヒータ保護膜を形成する。

図５（２−Ａ）（２−Ｂ）
図１（２）と同じく加工する。

図５（３−Ａ）（３−Ｂ）
基板表面に耐インク層として日立化成製ハイマル１１を２ミクロン塗布する。塗布には、ノードソン（株）製マイクロスプレーを用いた。これにより、溝、穴にも均一に塗布できた。ハイマルは２５０℃１時間の硬化を行った。次に東京応化製フォトレジストＯＦＰＲ８００を同じくマイクロスプレーで塗布後パターニングする。その後プラズマアッシャーでハイマルをパターニングする。

図５（４）以降
図１と同じ。

基板材料をＳｉＣから単結晶Ｓｉに変えたことで耐インク保護膜は必要となるが、基板にドライバーＩＣを内蔵できる利点がある。

実施例１とほぼ同じだが加工形状を図６のようにする。すなわち、梁のひとつをＣに示すように基板面と同じ高さにする。

（１）は加工形状、（２）は被服樹脂７をパターニングした状態である。

（３）は裏面にインクタンク９を接着した状態である。

このようにすることでＣ部の梁で独立のインク流路が形成できるためが、多色のインクジェットヘッドとなる。また、（３）でわかるように、従来の貫通供給口と異なり左右の供給口が接近していないため、タンクの接着も容易にできる。

本発明の実施例１による工程図。 実施例１のヘッド長手方向断面図。 本発明の実施例２による工程図。 実施例２のヘッド長手方向断面図。 本発明の実施例３による工程図。 実施例４のヘッド長手方向断面図。 従来例の断面図。

符号の説明

１ａ ＳｉＣ基板
１ｂ シリコン基板
３ インク吐出圧発生素子
５ インク供給口
５−１ 貫通口
５−２ インク供給開口部
５ａ 表面のインク供給口
５ｂ 裏面のインク供給口
５ｃ 中央供給口
６ 溶解可能な樹脂層で形成されたインク流路パターン
７ 被覆樹脂層
８ インク吐出口
９ インクタンク
１１ 有機保護膜
１２ 保護膜

Claims (7)

1. サイドシューター型インクジェットヘッドにおいて、
   インク供給口内部に１箇所以上の基板表面より低い梁を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 基板表面と梁上部との差が、インク流路高さとほぼ等しいことを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
3. 梁と梁の間に貫通穴を有することを特徴とする請求項１、２記載のインクジェットヘッド。
4. 梁と梁の間には未貫通の溝が形成されその一部が貫通されていることを特徴とする請求項１、２、３記載のインクジェットヘッド。
5. 一部梁の上面は基板面と同一高さに形成され、この梁の間で独立のヘッドを構成することを特徴とする請求項１−５記載のインクジェットヘッド。
6. 供給口内壁が、耐インク性保護膜で被覆されていることを特徴とする請求項１−５記載のインクジェットヘッド。
7. 請求項１−６記載の基板上にドライフィルムを貼りこれをパターニングしてインク流路とすることをインクジェットヘッドの製造方法。

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