JPH0242669B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、インクジエツトヘツド、詳しくは、
所謂、インクジエツト記録方式に用いる記録用イ
ンク小滴を発生する為のインクジエツトヘツドに
関する。 インクジエツト記録方式に適用されるインクジ
エツトヘツドは、一般に、微細なインク吐出口
（オリフイス）、インク通路及びこのインク通路の
１部に設けられるインク吐出圧発生部を具えてい
る。 従来、この様なインクジエツトヘツドを作成す
る方法として、例えば、ガラスや金属の板に切削
やエツチング等により、微細な溝を形成した後、
この溝を形成した板を他の適当な板と接合してイ
ンク通路の形成を行なう方法が知られていた。 しかし、斯かる従来法によつて作成されるヘツ
ドでは、切削加工されるインク通路内壁面の荒れ
が大き過ぎたり、エツチング等の差からインク通
路に歪が生じたりして、精度の良いインク通路が
得難く、製作後のインクジエツトヘツドのインク
吐出特性にバラツキが出易い。又、切削加工の際
に、板の欠けや割れが生じ易く、製造歩留りが悪
いと言う欠点もある。そして、エツチング加工を
行なう場合は、製造工程が多く、製造コストの上
昇をまねくと言う不利がある。更に、上記した従
来法に共通する欠点としては、インク通路溝を形
成した溝付板と、インクに作用するエネルギーを
発生する圧電素子、発熱素子等の駆動素子が設け
られた蓋板との貼合せの際に夫々の位置合せを精
度良く行うことが困難であつて量産性に欠ける点
が挙げられる。 従つて、これ等の欠点が解決される構成を有す
るインクジエツトヘツドの開発が熱望されてい
る。 本発明は、上記欠点に鑑み成されたもので、精
密であり、しかも、信頼性の高いインクジエツト
ヘツドを提供することを目的とする。 又、インク通路が精度良く且つ、設計に忠実に
微細加工された構成を有するインクジエツトヘツ
ドを提供することも本発明の目的である。 更に、簡略な方法により歩留り良く製造するこ
とができ、しかも、使用耐久性に優れたインクジ
エツトヘツドを提供することも本発明の他の目的
である。 そして、この様な目的を達成した本発明のイン
クジエツトヘツドは、基板と該基板上に配された
インク吐出エネルギー発生素子と該発生素子上に
設けられた無機絶縁材料の薄膜と該薄膜上に金属
薄膜を介して設けられた感光性樹脂の硬化膜を用
いて形成されるインク通路と該インク通路に連通
するインク吐出口とを有することを特徴とするも
のである。 以下、図面を用いた実施例に就いて本発明を詳
細に説明する。 先ず、第１図乃至第８図に示した作成工程に従
つて、本発明の実施例を説明する。 第１図の工程では、ガラス、セラミツク、プラ
スチツク、或は金属等の基板１上に発熱素子やピ
エゾ素子等のインク吐出圧発生素子（インク吐出
エネルギー発生素子）２を所望の個数配置し、更
に必要に応じて耐インク性、電気絶縁性を付与す
る目的で、SiO₂、Ta₂O₅、ガラス等の無機絶縁材
料の薄膜３を被覆する。尚、インク吐出圧発生素
子２には、図示されていないが、信号入力用電極
が接続してある。 第２図の工程では、上記インク吐出圧発生素子
２を有する基板表面に金属薄膜４として蒸着、ス
パツタ、化学メツキ等により、Cu、Ni、Cr、
Ti、Ta等の薄膜を形成する。この場合の金属薄
膜４の厚さとしては、0.1μ〜5μが適当である。 第３図の工程では、第２図示の工程を経て得ら
られた基板１の金属薄膜４表面を浄化すると共に
乾燥させた後、金属薄膜４の表面に、80℃〜105
℃程度に加温されたドライフイルムフオトレジス
ト５（膜厚、約25μ〜100μ）を0.5〜0.4f／分の速
度、１〜３Kg／cm²の加圧条件下でラミネートす
る。このとき、ドライフイルムフオトレジスト５
は自己接着性を示して金属薄膜４に融着して固定
され、以後、相当の外圧が加わつた場合にも基板
１から剥離することはない。続いて、第３図に示
す様に、基板面に設けたドライフイルムフオトレ
ジスト５上に所定のパターンを有するフオトマス
ク６を重ね合せた後、このフオトマスク６の上部
から露光を行う。このとき、インク吐出圧発生素
子２の設置位置と上記パターンの位置合せを周知
の手法で行つておく必要がある。 第４図は、上記露光済みのドライフイルムフオ
トレジスト５の未露光部分を所定の有機溶剤から
成る現像液にて溶解除去した工程を示す説明図で
ある。 次に、基板１に残されたドライフイルムフオト
レジスト３の露光された部分５ｐの耐インク性向
上のため、熱硬化処理（例えば150℃〜250℃で30
分〜６時間、加熱）又は、紫外線照射（例えば50
〜200ｍｗ／cm²又はそれ以上の紫外線強度で）を
行い、充分に重合硬化反応を進める。 上記熱硬化と紫外線による硬化の両方を兼用す
るのも効果的である。 第５図は、上記の分布の重合を終えた硬化した
ドライフイルムレジスト５ｐでインク通路となる
溝９の形成された基板１に天井を構成する平板８
を接着するか単に圧着して固定したところを示す
図である。 第５図に示す工程に於て、天井を構成するため
の具体的方法としては、 (1) ガラス、セラミツクス、金属、プラスチツク
等の平板８にエポキシ系接着剤を厚さ３〜4μ
にスピンナーコートした後、予備加熱して接着
剤７を所謂、Ｂステージ化させ、これを硬化し
たフオトレジスト膜５ｐ上に貼り合せて前記接
着剤を本硬化させる。或は、 (2) アクリル系樹脂、ABS樹脂、ポリエチレン
等の熱可塑性樹脂の平板８に硬化したフオトレ
ジスト膜５ｐ上に、直接、熱融着させる方法が
ある。 ところで、上記金属薄膜４が後に使用するイン
クと反応する恐れがある場合には、その悪影響を
最小限にするため、第５図示の工程以前に溝９内
の金属薄膜４をエツチング等によつて除去してお
くのが望ましい。又、この除去工程を省くため
に、インクとの反応性の小さい金属例えば金、白
金等の貴金属を溝９内の金属薄膜４に被覆する
か、又はSiO₂、Ta₂O₅、Si₃N₄等の無機酸化膜を
耐蝕膜として蒸着、スパツタ、CVD等の方法に
よつて溝９内の金属薄膜４上に２〜5μの厚さで
形成しても良い。因に、叙上の工程に於て、金属
薄膜４が1μ厚のCu膜である場合（…実施例１）、
1μ厚のTa膜である場合（…実施例２）、0.5μのNi
膜である場合（…実施例３）、2μ厚のCr膜である
場合（…実施例４）、1.5μのTi膜である場合（…
実施例５）、そして、比較の為、1μ厚のSiO₂薄膜
３上に直接、ドライフイルムフオトレジスト膜５
ｐを設けた場合（…比較例）の各々に就いて、フ
オトレジスト硬化膜５ｐの基板１からの剥離強度
（試験Ａ）と、基板１に形成したフオトレジスト
硬化膜５ｐ（１mm×１mm）を50℃の水中に１時間
浸漬したときの基板１面に於ける残存率（試験
Ｂ）を測定した処、下表に記載したとおりの結果
であつた。

【表】 ここで、第５図示の工程終了後のヘツド外観を
第６図に、模式的斜視図で示す。 第６図中、９−１はインク供給室、９−２はイ
ンク細流路、１０はインク供給室９−１に不図示
のインク供給管を連結させる為の貫通孔を示して
いる。 以上のとおり、溝を形成した基板と平板との接
合が完了した後、第６図のC.C′線に沿つて切断す
る。これは、インク細流路９−２に於て、インク
吐出圧発生素子２とインク吐出口９−３との間隔
を最適化する為に行うものであり、ここで切断す
る領域は適宜、決定される。この切断に際して
は、半導体工業で通常、採用されているダイシン
グ法が採用される。 第７図は第６図のＺ，Z′線切断面図である。そ
して、切断面を研磨して平滑化し、貫通孔１０に
インク供給管１１を取り付けてインクジエツトヘ
ツドが完成する。（第８図） 叙上の図示実施例に於ては、溝作成用の感光性
組成物（フオトレジスト）としてドライフイルム
タイプ、つまり固体のものを利用したが、本発明
では、これのみに限るものではなく、液状の感光
性組成物も勿論、利用することができる。 そして、基板上へのこの感光性組成物塗膜の形
成方法として、液体の場合にはレリーフ画像の製
作時に用いられるスキージによる方法、すなわち
所望の感光性組成物膜厚と同じ高さの壁を基板の
周囲におき、スキージによつて余分の組成物を除
去する方法である。この場合感光性組成物の粘度
は100cp〜300cpが適当である。又、基板の周囲
におく壁の高さは感光性組成物の溶剤分の蒸発の
減量を見込んで決定する必要がある。 他方、固体の場合は、感光性組成物シートを基
板上に加熱圧着して貼着する。 尚、本発明に於ては、その取扱い上、及び厚さ
の制御が容易且つ精確にできる点で、固体のフイ
ルムタイプのものを利用する方が有利ではある。
このような固体のものとしては、例えば、デユポ
ン社パーマネントフオトポリマーコーテイング
RISTON、ソルダーマスク730S、同740S、同
730FR、同740FR、同SM1等の商品名で市販され
ている感光性樹脂がある。この他、本発明に於て
使用される感光性組成物としては、感光性樹脂、
フオトレジスト等の通常のフオトリソグラフイー
の分野において使用されている感光性組成物の多
くのものが挙げられる。これ等の感光性組成物と
しては、例えば、ジアゾレジン、Ｐ−ジアゾキノ
ン、更には例えばビニルモノマーと重合開始剤を
使用する光重合型フオトポリマー、ポリビニルシ
ンナメート等と増感剤を使用する二量化型フオト
ポリマー、オルソナフトキノンジアジドとボラツ
クタイプのフエノール樹脂との混合物、ポリビニ
ルアルコールとジアゾ樹脂の混合物、４−グリシ
ジルエチレンオキシドとベンゾフエノンやグリシ
ジカルコンとを共重合させたポリエーテル型フオ
トポリマー、Ｎ，Ｎ−ジメチルメタクリルアミド
と例えばアクリルアミドベンゾフエノンとの共重
合体、不飽和ポリエステル系感光性樹脂〔例えば
APR（旭化成）、テビスタ（帝人）、ゾンネ（関西
ペイント）等〕、不飽和ウレタンオリゴマー系感
光性樹脂、二官能アクリルモノマーに光重合開始
剤とポリマーとを混合した感光性組成物、重クロ
ム酸系フオトレジスト、非クロム系水溶性フオト
レジスト、ポリケイ皮酸ビニル系フオトレジス
ト、環化ゴム−アジド系フオトレジスト、等が挙
げられる。 以上に詳しく説明した本発明の結果としては、
次のとおり、種々、列挙することができる。 １ ヘツド製作の主要工程が、所謂、印字技術に
困る為、所望のパターンでヘツド細密部の形成
が極めて簡単に行なえる。しかも、同構成のヘ
ツドを多数、同時加工することもできる。 ２ 製造工程数が比較的少ないので、生産性が良
好である。 ３ 主要構成部材の位置合せを容易にして確実に
為すことができ、寸法精度の高いヘツドが歩留
り良く得られる。 ４ 高密度マルチアレイインクジエツトヘツドが
簡略な方法で得られる。 ５ インク通路を構成する溝壁の厚さの調整が極
めて容易であり、感光性（樹脂）組成物層の厚
さに応じて所望の寸法（例えば、溝深さ）のイ
ンク通路を形成することができる。 ６ 連続、且つ大量生産が可能である。 ７ エツチング液（フツ化水素酸等の強酸類）を
使用する必要がないので、安全衛生の面でも優
れている。 ８ 接着剤をほとんど使用することがないので、
接着剤が流動して溝が塞がれたり、インク吐出
圧発生素子に付着して、機能低下を引き起こす
ことがない。 更には、接着剤を使用することなく構成部材
間の結合力を高めたために、 ９ 構成部材の剥離や変形又は位置ズレが生ぜ
ず、得られたインクジエツトヘツドの耐久性が
極めて良好である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は、本発明の製造工程の説明
図である。 図に於て、１は基板、２はインク吐出圧発生素
子、４は金属薄膜、５はドライフイルムフオトレ
ジスト、５ｐはフオトレジスト硬化膜、８は天
板、９は溝である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 基板と該基板上に配されたインク吐出エネル
   ギー発生素子と該発生素子上に設けられた無機絶
   縁材料の薄膜と該薄膜上に金属薄膜を介して設け
   られた感光性樹脂の硬化膜を用いて形成されるイ
   ンク通路と該インク通路に連通するインク吐出口
   とを有することを特徴とするインクジエツトヘツ
   ド。