JPH0242670B2 - - 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（液体噴射記
録ヘツド）、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、微細なインク液体吐出
口（オリフイス）、インク液流路及びこのインク
液流路の一部に設けられるインク吐出エネルギー
発生体を具えている。

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、液流路形成用の溝を形成
した後、この液流路を形成した板を他の吐出口を
形成した蓋板と接合してインク液流路の形成を行
なう方法が知られている。

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液流路内壁面の荒
れが大き過ぎたり、エツチング率の差からインク
液流路に歪が生じたりして、液流路抵抗の一定し
た液流路が得難く、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
液流路溝を形成した液流路板と、インク液に作用
するエネルギーを発生する圧電素子、発熱素子等
のエネルギー発生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が困難であつて量産性に
欠ける点が挙げられる。

この様な点は、吐出口の多数と各吐出口に対応
して設けたエネルギー発生素子（エネルギー発生
体）の多数とを有する、所謂マルチオリフイス
（マルチ吐出口）タイプの液体噴射記録ヘツド、
殊に、二次元マトリツクス状に多数の吐出口が配
列されているタイプの液体噴射記録ヘツドの場合
には、液滴形成特性、精密微細加工性、生産性及
び量産性に直接的に影響を与えるもので、改良さ
れる必要性は一段と高まつているものである。

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、安
価で精密であり、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、
液体インクで満たされる液室が精度良く正確に且
つ歩留り良く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。

本発明は、飛翔液滴を形成するためのエネルギ
ーを発生するためのエネルギー発生体を複数同一
面側に備える基板と、該エネルギー発生体に夫々
対向する吐出口を複数備えたオリフイスプレート
と、該基板とオリフイスプレートとの間に位置す
る壁部材と、該基板と該壁部材と該オリフイスプ
レートを積層することによつて形成される液室の
内部に液体を供給するための液供給口とを有し、
該壁部材と該吐出口の少なくとも一方の壁面が感
光性樹脂の硬化層であることを特徴とする液体噴
射記録ヘツドである。

以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説
明する。

第１図乃至第８図ｂは、本発明インクジエツト
ヘツドの構成とその製作手順を説明する為の模式
図である。

先ず、第１図に示す様に、ガラス、セラミツク
ス、プラスチツク或は金属等、適当な基板１上に
発熱素子或は圧電素子等のインク液吐出エネルギ
ー発生素子２を所望の個数、配設する（図に於て
は、９個）。因に、前記インク吐出エネルギー発
生素子２として発熱素子が用いられるときには、
この素子が、近傍のインクを加熱することによ
り、インク液吐出エネルギーとしてのインク吐出
圧を発生させる。又、圧電素子が用いられるとき
は、この素子の機械的変位によつてインク吐出圧
を発生させる。尚、これ等の素子２には、図示さ
れていない信号入力用電極が接続してある。この
場合の接続方法としては近年半導体工業でもちい
られているSiO₂、Si₃N₄、ポリイミド等の電気絶
縁膜とAl・Au等の導電膜を交互に積層していく
過程に於いて導電膜をフオトリソグラフイによつ
て所望の配線パターンにして構成する多層配線技
術が利用される。

次に、インク液吐出エネルギー発生素子２を設
けた基板１表面を清浄化すると共に乾燥させた
後、素子２を設けた基板面１Ａに、80℃〜150℃
程度に加温されたドライフイルムフオトレジスト
３（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
〔第２図ａ，ｂ〕。尚、第２図ｂは第２図ａのＸ，
X′線切断面図である。このとき、ドライフイル
ムフオトレジスト３は基板面１Ａに圧着して固定
され、以後、多少の外圧が加わつた場合にも基板
面１Ａ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１Ａに設け
たドライフイルムフオトレジスト３上に所定のパ
ターン４Ｐを有するフオトマスク４を重ね合せた
後、このフオトマスク４の上部から光源５によつ
て露光を行う。尚、上記パターン４Ｐは、後に、
インク供給口、インク液室及び該液室を各エネル
ギー発生素子２毎に区分けして設けられるエネル
ギー作用部とを形成する領域に相当しており、こ
のパターン４Ｐは光を透過しない。従つて、パタ
ーン４Ｐで覆われている領域のドライフイルムフ
オトレジスト３は露光されない。又、このとき、
エネルギー発生素子２の設置位置と上記パターン
４Ｐの位置合せを周知の手法で行つておく必要が
ある。つまり、少なくとも、後に形成されるイン
ク液室のエネルギー作用部中に上記素子２が位置
すべく配慮される。

以上の如く光源５で露光すると、パターン４Ｐ
領域外のフオトレジスト３が重合反応を起して硬
化し、溶剤不溶性になる。他方、露光されなかつ
たフオトレジスト３は硬化せず、溶剤可溶性の
まゝ残こる。

上記した露光操作を経た後、ドライフイルムフ
オトレジスト３を揮発性有機溶剤、例えば、トリ
クロルエタン中に浸漬して、未重合（未硬化）の
フオトレジストを溶解除去すると、硬化フオトレ
ジスト膜３Ｈ以外にはパターン４Ｐに従つて第４
図ａに示す凹部（エネルギー作用部）が形成され
る。その後、基板１上に残された硬化フオトレジ
スト膜３Ｈの耐溶剤性を向上させる目的でこれを
更に硬化させる。その方法としては、熱重合
（130℃〜160℃で10分〜60分程度、加熱）させる
か、紫外線照射を行うか、これ等両者を併用する
のが良い。

この様にして硬化フオトレジスト膜３Ｈに形成
された凹部のうち、６−１は、インクジエツトヘ
ツド完成品に於けるインク供給口に、又、６−２
はエネルギー作用部に相当するものである。尚、
第４図ｂは、第４図ａのＹ，Y′線切断面図であ
る。

叙上の工程を経て、インク供給口６−１、エネ
ルギー作用部６−２等の溝壁が形成された基板１
の上面に、第５図ａ及び第５図ｂに図示する如
く、オリフイス９が形成されたプレート７を貼着
する。第５図ｂは第５図ａに示す一点鎖線Ｚ，
Z′で切断した切断面部分図である。この具体的な
方法として (1) ガラス、セラミツクス、金属、プラスチツク
等の平板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
を所謂、Ｂステージ化させ、エネルギー発生素
子と同配列パターンで機械的に孔明けしてオリ
フイス（吐出口）７を形成し、これをフオトレ
ジスト膜３Ｈ上に上記エネルギー発生素子と対
応して配置されるように位置合せを行ない前記
接着剤を本硬化させる。

(2) 金属、シリコン、ガラスのフオトエツチング
でオリフイスが形成されているオリフイスプレ
ート、又は金属の場合特に電鋳によつて形成し
たオリフイスプレートを用いる場合上記と同様
にＢステージ化接着剤を利用して接合すること
が出来る。

(3) アクリル系樹脂、ABS、ポリエチレン等の
熱可塑性樹脂の平板に機械的にオリフイスを形
成し、フオトレジスト膜３Ｈ上に直接熱融着さ
せる方法がある。

(4) (1)〜(3)の方法の他に最も推奨出来るオリフイ
スプレートの形成と接合法として、前記した液
室や液室を区分けして形成したエネルギー作用
部を形成したのと同様にドライフイルムフオト
レジストを利用した方法がある。この方法は、
第４図ａの硬化フオトレジスト膜３Ｈ面を清浄
化すると共に乾燥させた後、この膜３Ｈの表面
に従前の工程と同様、80℃〜150℃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／分速度、0.1
Kg／cm²以下の加圧条件下でラミネートする。
尚、第６図ｂは第４図ａに於けるＹ，Y′線切
断面に相当する断面図である。この工程に於
て、硬化フオトレジスト膜３Ｈ面にドライフイ
ルムフオトレジスト５を更にラミネートすると
き注意すべきは、上記工程で膜３Ｈに形成され
たインク吐出エネルギー発生素子２の窓明部に
フオトレジスト５がたれ込まない・・・・・・ようにす
るこ
とである。そのため、従前の工程で示したラミ
ネート圧ではフオトレジスト５のたれ込み・・・・が起
るので、ラミネート圧を0.1Kg／cm²以下に設定
する。

又、別の方法としては、予め前記レジスト膜３
Ｈの厚さ分のクリアランスを設けて圧着する。こ
のとき、ドライフイルムフオトレジスト５は硬化
膜３Ｈ面に圧着して固定され、以後、多少の外圧
が加わつた場合にも剥離することはない。続い
て、第７図に示す様に、新た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６Ｐ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。尚、上記パタ
ーン６Ｐは、後に、インク吐出口を構成する領域
に相当しており、このパターン６Ｐは光を透過し
ない。従つて、パターン６Ｐで覆われている領域
のドライフイルムフオトレジスト５は露光されな
い。又、このとき、基板１上に設けられたインク
吐出エネルギー発生素子２の設置位置と上記パタ
ーン６Ｐの位置合せを周知の手法で行つておく必
要がある。

以上の如く、フオトレジスト５を露光するとパ
ターン６Ｐ領域外のフオトレジスト５が重合反応
を起して硬化し、溶剤不溶性になる。他方、露光
されなかつたフオトレジスト５は硬化せず、溶剤
可溶性のまゝ残こる。

露光操作を経た後、ドライフイルムフオトレジ
スト５を揮発性有機溶剤、例えば、トリクロルエ
タン中に浸漬して、未重合（未硬化）のフオトレ
ジストを溶解除去すると、硬化フオトレジスト膜
５Ｈにはパターン６Ｐに従つて第８図ａ及び第８
図ｂに示すインク吐出口９が形成される。その
後、先のレジスト膜３Ｈ上に残された硬化フオト
レジスト膜５Ｈの耐溶剤性を向上させる目的でこ
れを更に硬化させる。その方法としては、熱重合
（130℃〜160℃で10分〜60分程度、加熱）させる
か、紫外線照射を行うか、これ等両者を併用する
のが良い。

この様にして硬化フオトレジスト膜５Ｈによつ
てオリフイス（インク液吐出口）を形成してイン
クジエツトヘツドは完成する。

以上に詳しく説明した本発明の効果としては次
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、印写技術に
因る為、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 製作工程数が比較的少ないので、生産性が良
好である。

３ 主要構成部位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 高密度マルチオリフイス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 連続、且つ大量生産が可能である。

６ 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。

７ 接着剤をほとんど使用する必要がないので、
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。

８ インクジエツトヘツドの細密な主要構成部位
の形成がフオトリソグラフイによつて行なわ
れ、又このフオトリソグラフイの実施は一般に
半導体産業で使用されるクリーンルームで行な
われるためインクジエツトヘツドの組立途中で
インク路内部にゴミが侵入することを最小限に
押えることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図ｂは、本発明の液体噴射記録
ヘツドの構成とその製作手順を説明する為の模式
図であつて、第１図は第１工程を、第２図ａは第
２工程を各々説明する為の模式的斜視図であり、
第２図ｂは、第２図ａに一点鎖線XX′で示す位置
で切断した場合の切断面部分図、第３図は第３工
程を、第４図ａは第４工程を各々説明する為の模
式的斜視図、第４図ｂは第４図ａに一点鎖線
YY′で示す位置での切断面図、第５図ａは第５工
程を説明すると共に完成した液体噴射記録ヘツド
を説明する為の模式的斜視図、第５図ｂは、第５
図ａに一点鎖線ZZ′で示す位置での切断面図、第
６図乃至第８図ｂは、第５工程以降別の方法で製
作する為の手順を説明する為の模式図で、第６図
は第５工程を、第７図は第６工程を、第８図ａは
第７工程と完成したヘツドの構成を、各々説明す
る為の模式的斜視図、第８図ｂは第８図ａに一点
鎖線ZZ′で示す位置での切断面図である。 １……基板、２……液吐出エネルギー発生素
子、３，５……ドライフイルムフオトレジスト、
３Ｈ，５Ｈ……ドライフイルムフオトレジスト硬
化膜、４，６……フオトマスク、６−１……液供
給口、６−２……エネルギー作用部、７……オリ
フイスプレート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 飛翔液滴を形成するためのエネルギーを発生
   するためのエネルギー発生体を複数同一面側に備
   える基板と、 該エネルギー発生体に夫々対向する吐出口を複
   数備えたオリフイスプレートと、 該基板とオリフイスプレートとの間に位置する
   壁部材と、 該基板と該壁部材と該オリフイスプレートを積
   層することによつて形成される液室の内部に液体
   を供給するための液供給口と、 を有し、該壁部材と該吐出口の少なくとも一方の
   壁面が感光性樹脂の硬化層であることを特徴とす
   る液体噴射記録ヘツド。 ２ 上記エネルギー発生体は、熱エネルギー発生
   体である特許請求の範囲第１項に記載の液体噴射
   記録ヘツド。