JP2932877B2 - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
ンタに用いるインクジェットヘッドの製造方法に関す
る。
を選択的に加圧して、これをインク滴としてノズルから
飛翔させるようにしたいわゆるインクジェットプリンタ
において、そのヘッドを光硬化性樹脂を用いて成形する
方法については特公平2−42670号公報に開示され
ている。この方法は、基板上にラミネートした光硬化性
樹脂に対し露光、現像処理を施してそこに所要のインク
室やインク流路を形成し、ついでその上に接着剤を介し
てノズルプレートを接合して一体化するようにしたもの
である。ところが、このようにインク室やインク流路を
設けた接合面に接着剤を均一に塗布することはきわめて
困難で、微細なインク流路内に接着剤がはみ出してイン
ク滴の吐出を不能となしたり、あるいは、接着剤の膜厚
が十分でない部分に接着強度の不足や、隣接するインク
室へ圧力のリークが生じるといった問題が生じる。
題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、
光硬化性樹脂を1次露光により半硬化状態にしてその部
分を接着用に、さらにその一部を2次露光により硬化さ
せて補強用とすることにより、接着剤を使用することな
く微細な流路等を正確に成形するようにした新たなイン
クジェットヘッドの製造方法を提供することにある。
ような課題を達成するためのインクジェットヘッドの製
造方法として、基板上にラミネートした光硬化性樹脂を
半硬化状態に露光し、ついで露光部以外の樹脂を除去し
て所要のインク室、インク流路を形成した上、接合面を
部分的に二次露光し、この硬化部分によりキャビティ形
成層を保形しつつ半硬化状態の光硬化性樹脂によってそ
の上に他方の基板を一体的に接合するようにしたもので
ある。
る。図1、図2は、圧電式のインクジェットヘッドを構
成するキャビティ形成基板についての本発明の一実施例
をなす製造方法を示したものであり、また、図14は、
この製造方法によって成形したキャビティ形成基板を有
するインクジェットヘッドを示したものである。
たインクジェットヘッドの概要について説明する。図中
符号1で示したキャビティ形成基板は、複数のノズル2
1を有するノズルプレート2と、共通のリザーバ部31
及び個々のインク室32を備えたキャビティ形成層3
と、インク室32内のインクを加圧すべく弾性的に変形
する弾性板4とからなっていて、このキャビティ形成基
板1は、ヘッドフレーム6の頂面に位置決め接合されて
いる。
支持された状態で先端を弾性板4に接着され、一方固定
板8はヘッドフレーム6に固定され、固定板8上の配線
パターン81及びリードフレーム82を通じて加えられ
る交番電界により長手方向に伸縮して弾性板4を変形さ
せ、インク室32内のインクに圧力を加えてこれをノズ
ル21からインク滴として吐出させるように構成されて
いる。
ビティ成形基板1の製造方法について説明する。図1
は、ノズルプレート2側のキャビティ形成層23の製造
工程を示したもので、図1(a)に示したノズルプレー
ト2の内面、つまりキャビティ成形面に、例えばネガ型
感光性エポキシアクリレート系のドライフィルムフォト
レジスト51を熱あるいは圧力を加えつつラミネートす
る(図1(b))。このドライフィルムフォトレジスト
51は流動性を有しないが、接着性を有しているためノ
ズルプレート2に多少の外力を加えることによって容易
に他部材に接着させることができる。
示しない位置合わせ用のパターンやノズル21に合わせ
るようにしてこの上にフォトマスクM1 を位置させる。
このフォトマスクM1 は、図3に示したように、後に、
ノズル21に通じる流路33と、リザーバ部31を形成
するような領域のパターンが予め不透明部分a、bとし
て形成されている。
のフォトマスクM1 の上から硬化反応を起させるには不
充分な量の光、例えば90mJ/cm2 程度の光エネルギ
をドライフィルムフォトレジスト51に平行光として照
射すると、不透明部分a、bに当るドライフィルムフォ
トレジスト51の面には、ノズル21に通じる流路33
部分とリザーバ部31が未露光部分51Aとして残り、
他の透明部分c、つまりこれらの周囲の部分は、硬化反
応の中間状態、つまり、溶剤には不溶であるが接着性を
有するような半硬化部分51Bとなる。
ォトレジスト51を順次積層しながら露光を繰返してゆ
くと、ノズルプレート2の表面は、未露光部分51A
と、半硬化部分51Bとからなる所要厚さの積層体が形
成されるから(図3(d))、つぎにトリクロルエタン
のような溶剤を用いてこれらのドライフィルムフォトレ
ジスト51の積層体から未露光部分51Aを除去する
(図1(e))。
形成用のドライフィルムフォトレジスト52を積層し、
その上にインク室32に相当する領域を不透明となした
図示しないフォトマスクを載置して、上述したと同様の
露光を行った後、未露光部分52Aを除去してインク室
32を形成する(図1(f))。
ィルムフォトレジスト51、52の積層体に2次露光を
部分的に施してこの部分を硬化させる。この露光には、
図1(g)に示したように、上記した未露光部分51
A、52Aを若干上回る程度の領域、つまりインク室3
2及びリザーバー部31を若干上回る程度の領域を不透
明部dとなしたフォトマスクM3 を用い、この上から半
硬化状態のドライフィルムフォトレジスト51B、52
Bを硬化させるのに十分な量の光、例えば2J/cm2 程
度、好ましくは5J/cm2 の光エネルギを照射して、イ
ンク室32、リザーバ部31及びこれらの間を結ぶイン
ク供給部34の各周縁部分を除いた残りの壁形成部分全
体を硬化部分5Cとなして(図3、図4)、接合時に加
圧力を加えてもキャビティ層3が変形しないようにす
る。
層43は図2に示した工程により成形される。この実施
例における弾性板4は、ニッケルの電鋳法により5μm
以下の厚みに形成された金属薄板が使用され、はじめに
この弾性板4の表面、つまり圧電振動子7の先端が接着
する側の面に、ドライフィルムフォトレジスト59をラ
ミネートする。このドライフィルムフォトレジスト59
は、ノズルプレート2側のドライフィルムフォトレジス
ト51、52と同種のものを用いるが、ドライフィルム
フォトレジストではなく、液状の感光性樹脂をスピナー
法やロールコーティング法でコーティングするようにし
たものでもよい。
光し、現像処理を行って図2(c)に見られるような所
要の絶縁層42を形成する。ここで使用するフォトマス
クは図示を省略しているが、インク室32より若干狭
く、かつ圧電振動子6の断面形より若干広いリング状の
不透明部を有しており、したがって、露光後の現像処理
によってこのリング状の未露光部分を除去した弾性板4
の表面には、リング状の薄肉部43を介して中心に圧電
振動子7と接する島状の厚肉部44が形成される。
面側に、ノズルプレート2に設けたドライフィルムフォ
トレジスト51、52と同種のドライフィルムフォトレ
ジスト55をラミネートする。そして図2(d)に示し
たように、その上に、インク室32、リザーバ部31及
びインク供給部34を形成する領域の不透明部fを設け
たフォトマスクM5 を位置させ、そこにドライフィルム
フォトレジスト55を硬化させるに十分な量のエネル
ギ、つまり5J/cm2 程度のエネルギの光を照射して、
これらの周囲のドライフィルムフォトレジスト55を硬
化部55Bとなす。
ムフォトレジスト55を溶剤により除去した上(図2
(e))、さらにその上にドライフィルムフォトレジス
ト56をラミネートし、そこに、インク供給部34を除
いてインク室32とリザーバ部31を不透明部となした
図示しないフォトマスクを用いて露光し、現像して(図
2(f))、最後に、このドライフィルムフォトレジス
ト55、56全体に2次露光及び加熱処理を施してこれ
らを硬化する。
ノズルプレート2側のキャビティ形成層23と弾性板4
側のキャビティ形成層43を加圧接合すると、図3に示
したように、ノズルプレート2側のキャビティ形成層2
3は、2次露光により硬化したインク室周縁の硬化部分
5Cにより変形することなく、かつ半硬化部分5Bが弾
性板4側のキャビティ形成層43の面に接着して、両者
は一体的に接合する。
ビティ形成層23のうち、インク室32の周縁近傍を2
次露光することなく残して、弾性板4側のキャビティ形
成層43と接着させるようにしたものであるが、ノズル
を高密度で配設すべく隣接するインク室32の間隙を狭
くしていった場合には、図5に示したように、リザーバ
部31周囲の比較的広い接合部分35や、高い形状精度
が要求されるインク供給部34等の近傍にスポット状の
2次露光を施して、ここに柱状の硬化部分5Cを形成
し、この硬化部分5Cを利用してインク室52等の変形
を防ぐようにする。
の実施例では、特にノズルプレート2及び弾性板4上に
形成するキャビティ形成層23、43のうち、リザーバ
部31を囲撓する広い接合部分35、特にインクジェッ
トヘッドとしての機能に影響を及ぼさない部分に肉抜き
部36を形成して、接合面の面積が部分的に不均一にな
らないようにしたものである。このようにすることによ
り、半硬化部分5Bの柔軟なドライフィルムフォトレジ
スト5が部分的に不均一に作用してノズルプレート2や
弾性板4に撓みを生じさせたり、あるいは接合の際の加
熱の不均一による剥離を生じさせたりする不都合が回避
される。
線を基板1の面と平行に設けるようにした、いわゆるエ
ッジイジェクトタイプのキャビティ形成基板を形成する
場合には、ノズル21及びインク供給部34の側壁部分
37と、その近傍を2次露光するようにする。
成基板の場合、つまり、両端に位置するリザーバ部31
から絞りを設けないインク供給路34を介してインク室
32にインクを供給するようにした形式のキャビティ形
成基板1を形成するには、はじめに、弾性板4側にイン
ク室32を区画する壁部37を未硬化状態に形成し、つ
いで、その壁部37にスポット状の2次露光を施して柱
状の硬化部5Cを形成した後、この上に図示しないノズ
ルプレートを載置して半硬化部分5Bにより接合して加
熱硬化させる。
を備えたキャビティ形成基体1の場合には、発熱素子3
8を取付けたガラスやシリコン等からなる基板の上に、
半硬化状態のインク室32とノズル21を形成し、つい
で、インク室32の近傍を除く側壁部分37を2次露光
して硬化させるようにする。
示したもので、特に、ノズルプレート2上に形成した半
硬化部分5Bのドライフィルムフォトレジスト51、5
2層に対して加える2次露光工程について示したもので
ある。この実施例における製造工程中(a)〜(f)に
ついての工程、つまり、ノズルプレート2上にドライフ
ィルムフォトレジスト51、52をラミネートし、つい
で硬化反応し得ない程度の露光を施してと現像する工程
を繰返してインク室32、リザーバ部31及び流路33
等を形成する各工程については、すでに図1で述べた工
程と同じであるので省略する。
フィルムフォトレジスト51、52層のうちの半硬化部
分5Bに対して、つぎに部分的硬化処理としての2次露
光を行うが、これに使用するフォトマスクM6 は、図9
(g)に示したように、インク室32よりも1回り大き
な透明部分fを除いてその他を不透明部分gとして形成
し、これをドライフィルムフォトレジスト51、52層
の上に位置させて、そこに、硬化させるのに十分な量の
エネルギ、2J/cm2 乃至5J/cm2 のエネルギの平行
光を照射する。これにより、ノズルプレート2上のドラ
イフィルムフォトレジスト51、52層は、図10に示
したように、インク室32及びインク供給部34を囲む
壁部分39のみが硬化部5Cとして形成される。
図示しない弾性板4上のキャビティ形成層43とを加圧
接合すると、壁部分39によってインク室32及びイン
ク供給部34の周囲を保形しつつ、その他の半硬化部分
5Bが有する接着力によって両層23、43は接着され
るから、最後に加熱硬化処理を加えて全体を接合一体と
する。
高い形状精度が要求されるインク供給部34の側壁部分
39を2次露光することにより、この部分を硬化部分5
Cとなして変形を抑えるようにしたものである。
ク室32及びインク供給部34の周囲に歯車状の硬化部
分5Cを形成して、これらの壁部分の強度をさらに高め
るようにしたものである。
形成基体1、つまり両端に位置するリザーバ部31から
絞り部を有しないインク供給部34を介してインク室3
2にインクを供給するようにした型式のキャビティ形成
基体1に対しては、各インク供給部34及びインク室3
2を区画する壁部37を囲むようにしてその周囲を上記
した製造方法をもって硬化処理するようにしたものであ
る。
を基板1の面に平行に設けるいわゆるエッジイジェクト
タイプのキャビティ形成基板1、あるいはノズルの直前
の流路に発熱素子を配設したいわゆるバブル型式のキャ
ビティ形成基板に対しても、インク室及びノズルの側壁
部を2次露出によって硬化処理することができる。
上の光硬化性樹脂を半硬化状態に露光し露光部以外の樹
脂を除去して所要のインク室、インク流路を形成した
上、接合面を部分的に二次露光し硬化させるようにした
ので、硬化部分によってインク室、インク流路を保形し
つつ、半硬化部分によって他の部材と接着することを可
能となして、この種のインクジェットヘッドの製造工程
を著しく簡素化することができるとともに、接着剤等に
よる流路の詰りのない良好な製品を提供することができ
る。
を示したものである。
図である。
面図である。
部を拡大して示した平面図である。
面の一部を拡大して示した斜視図である。
接合面の一部を拡大して示した平面図である。
した図である。
大して示した平面図である。
一部を拡大して示した平面図である。
合面の一部を拡大して示した平面図である。
の接合面の一部を拡大して示した斜視図である。
板を有するインクジェットヘッドの一例を示した図であ
る。
Claims (7)
- 【請求項1】 少なくとも一方の基板上に光硬化性樹脂
をラミネートする工程と、インクの吐出に必要なキャビ
ティ部分以外の部分を、上記樹脂が硬化反応の中間状態
となるようなエネルギの光によって露光し、ついで該露
光部以外の上記樹脂を除去する工程と、上記工程により
半硬化状態となった上記樹脂の一部を硬化に必要なエネ
ルギの光により二次露光して該部分の樹脂を硬化させる
工程と、上記各工程により成形した接合面に他方の基板
を接合して一体化する工程とよりなるインクジェットヘ
ッドの製造方法。 - 【請求項2】 キャビティ形成面に部分的な面積の不均
一が生じることのないようなパターンの遮光部をもって
上記樹脂を露光し、ついで該露光部以外の上記樹脂を除
去することを特徴とする請求項1記載のインクジェット
ヘッドの製造方法。 - 【請求項3】 少なくともインク流路近傍を除く周縁部
分を上記樹脂を硬化させるのに必要なエネルギの光によ
り二次露光して、半硬化状態の該当部分を硬化させるこ
とを特徴とする請求項1記載のインクジェットヘッドの
製造方法。 - 【請求項4】 少なくともインク流路の周縁部分を上記
樹脂を硬化させるのに必要なエネルギの光により二次露
光して、半硬化状態の該当部分を硬化させることを特徴
とする請求項1記載のインクジェットヘッドの製造方
法。 - 【請求項5】 少なくともインク流路の周縁部分を上記
樹脂を硬化させるのに必要なエネルギの光により二次露
光して、半硬化状態の該当部分を歯車状に硬化させるこ
とを特徴とする請求項1または4記載のインクジェット
ヘッドの製造方法。 - 【請求項6】 インクリザーバ部とインク室を結ぶイン
ク供給部の周縁部分を上記樹脂を硬化させるのに必要な
エネルギの光により二次露光して、半硬化状態の該当部
分を硬化させることを特徴とする請求項1または4記載
のインクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項7】 インク流路を区画する壁部分の周囲を上
記樹脂を硬化させるのに必要なエネルギの光により二次
露光して、半硬化状態の該当部分を硬化させることを特
徴とする請求項1記載のインクジェットヘッドの製造方
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