JPH03207659A - インクジェット記録ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、吐出エネルギー発生素子が発生する吐出エネ
ルギーを利用して記録液滴を吐出し記録を行なうための
インクジェット記録ヘッドの製造方法に関する。

（従来の技術） 第３図（ａ）〜（Ｃ）は、従来のインクジェット記録ヘ
ッドの製造方法を示すものである。まず吐出エネルギー
発生素子２，インク供給口４等が設けられた基体１に、
通常行なわれているフォトリソグラフィーの手法により
、エネルギー作用室６，各エネルギー作用室に共通の共
通液室７を、例えば感光性材料３のパターニングにより
形戒する。

第３図（ａ）はその感光性材料がバターニングされた状
態を示している。

次に、記録液滴を形成するための吐出口（以下、オリフ
ィス）５１が配設されたオリフィスプレート５を接着剤
６０を媒介にして接合する。第３図（ｂ）はオリフィス
プレートが接合される状態を示し、第３図（Ｃ）はその
断面図を示す。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来例では、エネルギー作用部６や
共通液室７が感光性材料により形成された後に、最終工
程としてオリフイスプレートを接着剤を媒介として接合
していたｋめ、以下のような問題点があった。

１）エネルギー作用室，共通液室，その他の記録液流路
に製造工程中に発生するごみが入ることがあり、歩留り
が悪くなる。

２）　オリフィスプレート接合用接着剤の回り込みによ
りオリフィスをふさいでしまったり、エネルギー作用室
内部に接着剤がたれ込んでしまったりしていた。また、
それらが発生しないようにするためには、接着剤の選定
が重要となるばかりでなく、かなり厳しく接着剤の塗布
条件．接合条件を設定する必要があった。

３）上記ヘッド構戒において接合界面が、基体〜感光性
材料．Ｓ光性材料〜接着剤，接着剤〜オリフィスプレー
トというように３ケ所あるため、各材料は、接合強度を
高めるため相互の接着性を考慮して選定する必要がある
。

しかしそれらの選定はかなり難しいものであった。

４）　オリフィスプレートの接合面の平面性をかなり高
くする必要があった。

本発明は、上述した各問題点を解決するためになされた
ものであり、製造工程において液流路等にごみ等が混入
すること、および接着剤がオリフィスに目詰りを生じさ
せたり液流路等へ流入することを防止し、また、接合界
面の数を減らすことによって記録ヘッドを構成する材料
の選択を容易にし、さらには、接合面の平面度の低さを
補うことが可能なインクジェット記録ヘッドの製造方法
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

そのために本発明では、記録液滴を吐出するために利用
される吐出エネルギーを発生するための吐出エネルギー
発生素子を有した基体上に液流路のパターンに対応した
固体層を設ける工程、該固体層が設けられた前記基体上
に活性エネルギー線硬化性材料を被覆する工程、記録液
滴を形成するための吐出口が形成されている吐出口配設
板を前記基体に前記活性エネルギー線硬化性材料を介し
て接合する工程、活性エネルギー線を遮断する部分が設
けられたマスクを介在させて活性エネルギー線を照射す
ることにより前記活性エネルギー線硬化性材料の所定部
位を硬化させる工程および、前記固体層および未硬化の
活性エネルギー線硬化性材料を前記基体より除去する工
程を有したものである。

〔作　用〕

以上の構威によれば、記録液流路等は、製造工程の最後
に、固体層および未硬化の活性エネルギ一線硬化性材料
を除去することによって形成されごみ等の混入を防止す
ることができる。

また、吐出口配列板（オリフィスプレート）は、活性エ
ネルギー線硬化性材料を介して基体に接合されることに
より、接着剤の使用を排することができ、吐出口（オリ
フィス）の目詰り等を防止することができる。さらに、
接合界面の数を減少させることができ相互の接着性を考
慮しなければならない記録ヘッド構成材料の選択が容易
になる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図（ａ）〜（ｆ）は、本発明の一実施例に関するイ
ンクジェット記録ヘッドの製造方法を工程順に示す断面
図、また第２図（ａ）〜（ｆ）は、第１図と同一の工程
を示す斜視図である。

工程（ａ）（第１図（ａ），第２図（ａ））基体１は、
液流路および共通液室構成材料のー部として機能し、ま
た後述の固体層および活性エネルギー線硬化性材料積層
時の支持体として機能させるものであり、その形状、材
質等、特に限定されることなく使用することができる。

基体１上には、電気熱変換素子あるいは圧電素子等の吐
出エネルギー発生素子２が所望の個数配設される。

このような吐出エネルギー発生素子２によって記録液滴
を吐出させるための吐出エネルギーが記録液に与えられ
、記録が行なわれる。因に、例えば液体吐出エネルギー
発生素子２として電気熱変換素子が用いられるときには
、この素子が、近傍の記録液を加熱することにより、記
録液中に気泡を発生させ、この気泡の変化Ｃ伴なう圧力
変動によって記録液滴を吐出する。また、例えば圧電素
子が用いられるときは、この素子の機械的振動に伴なう
圧力変動によって、吐出が行なわれる。

尚、これ等の素子２には、これら素子を動作させるため
の制御信号入力用電極（不図示）が接続されている。ま
た、一般にはこれら吐出エネルギー発生素子の耐用性の
向上等を目的として、保護層等の各種の機能層が設けら
れるが、もちろん本発明においてもこのような機能層を
設けることは一向に差しつかえない。またこの基休１に
は記録液をヘッド部に導くための供給４が設けられてい
る。但し、供給口４は必ずしも基体１に穴を開けて設け
る必要はない。

工程（ｂ）（第１図（ｂ），第２図（ｂ））次いで、液
体吐出エネルギー発生素子２を含む基体１の液流路形成
部位およびそれと連絡する共通液室形成部位に、固体層
１ｌを積層する。

尚、本発明においては液流路および共通液室形成部位の
双方に固体層を設けることは必ずしも必要ではなく、固
体層は少なくとも液流路形成部位に設ければよい。

また、説明が前後するが、第１図（ｄ），第２図（ｄ）
にオリフィスプレートと基体の接合状態を示す。本例で
は、オリフィスプレート５は、微小液滴を吐出するため
のオリフィスが前記素子２社対応して設けられている。

固体層ｌ１は、後述する各工程を経た後に除去さ９ れ、この除去部分に液流路および共通液室が構成される
。もちろん、液流路および共通液室の形状は所望のもの
とすることが可能であり、固体層１ｌも液流路および共
通液室の形状に応じたものとすることができる。因に、
共通液室は液流路の各々に記録液を供給し得るよう社こ
れらと連通したものとされている。

このような固体層１１を構成するに際して用いられる材
料および手段としては、例えば下記に列挙するようなも
のが具体的なものとして挙げられる。

■感光性ドライフィルムを用い、所謂ドライフィルムの
画像形成プロセスに従って固体層を形成する。

■基板１上に所望の厚さの溶剤可溶性ボリマー層および
フォトレジスト層を順に積層し、該フォトレジスト層の
パターン形成後、溶剤可溶性ボリマー層を選択的に除去
する。

■樹脂を印刷する。

■に挙げた感光性ドライフィルムとしては、ボ１０ ジ型のものもネガ型のものも用いることができるが、例
えばボジ型ドライフィルムであれば、活性エネルギー線
照射によって、現像液に可溶化するボジ型ドライフィル
ム、またネガ型ドライフィルムであれば、光重合型であ
るが塩化メチレンあるいは強アルカリで溶解あるいは剥
離除去し得るネガ型ドライフィルムが適している。

ボジ型ドライフィルムとしては、具体的には、例えばｒ
ＯＺＡＴＥｃ　Ｒ２２５　Ｊ　　（商品名、ヘキストジ
ャバン■〕等、またネガ型ドライフィルムとしては、ｒ
ＯＺＡＴＥｃ　Ｔシリーズ」　〔商品名、ヘキストジャ
バン■〕、ｒＰ｝ＩＯＴＥＣ　ＰＨＴシリーズ」　（商
品名、日立化成工業■）、ｒＲ１ｓＴＯＮＪ　　（商品
名、デュ・ボン・ド・ネモアース・Ｃｏ）等が用いられ
る。

もちろん、これらの市販材料のみならず、ポジティブに
作用する樹脂組成物、例えばナフキノンジアド誘導体と
ノボラック型フェノール樹脂を主体とする樹脂組成物、
及びネガティブに作用する樹脂組成物、例えばアクリル
エステルを反応基とするアクリルオリゴマーと熱可塑性
高分子化合物１１ および増感剤を主体とする組成物、あるいはポリチオー
ルとポリエン化合物および増感剤とから成る組成物等が
同様に用いることができる。

■に挙げた溶剤可溶性ボリマーとしては、それを溶解す
る溶剤が存在し、コーティングによって被膜形成し得る
高分子化合物であればいずれでも用い得る。ここで用い
得るフォトレジスト層としては、典型的にはノボラック
型フェノール樹脂とナフトキノンジアジドから成るボジ
型液状フォトレジスト、ポリビニルシンナメートから成
るネガ型液状フォトレジスト、環化ゴムとビスアジドか
ら成るネガ型液状フォトレジスト、ネガ型感光性ドライ
フィルム、熱硬化型および紫外線硬化型のインキ等が挙
げられる。

■に挙げた印刷法によって固体層を形成する材料として
は、例えば蒸発乾燥型、熱硬化型あるいは紫外線硬化型
等のそれぞれの乾燥方式で用いられている平板インキ、
スクリーンインキならびに転写型の樹脂等が用いられる
。

以上に挙げた材料群の中で、加工精度や除去の１　２ 容易性あるいは作業性等の面から見て、■の感光性ドラ
イフィルムを用いる手段が好ましく、その中でもボジ型
ドライフィルムを用いるのが特に好ましい。すなわち、
ボジ型感光性材料は、例えば解像度がネガ型の感光性材
料よりも優れている、レリーフパターンが垂直かつ平滑
な側壁面を持つ、あるいはテーバ型ないし逆テーパ型の
断面形状が容易につくれるという特長を持ち、液流路を
形づくる上で最適である。また、レリーフパターンを現
像液や有機溶剤で溶解除去できる等の特長も有しており
、本発明における固体層形成材料として好ましいもので
ある。特に、例えば先に挙げたナフキノンジアジドとノ
ボラック型フェノール別脂を用いたポジ型感光性材料で
は、弱アルカリ水溶液あるいはアルコールで完全溶解で
きるので、吐出エネルギー発生素子の損傷を何ら与える
ことがなく、かつ後工程での除去もきわめて速やかであ
る。このようなボジ型感光性材料の中でも、ドライフィ
ルム状のものは、１０〜１００μｍの厚膜のものが得ら
れる点で、最も好ましい材料で１３ ある。

工程（Ｃ）（第１図（Ｃ），第２図（Ｃ））固体層！■
が形成ずれた基体１には、固体層！ｌを覆うように活性
エネルギー線硬化性材料Ｍｌ２が積層される。

活性エネルギー線硬化性材料としては、上記固体層を覆
設し得るものであれば好適に使用することができるが、
該材料は、液流路および共通液室を形成してインクジェ
ット記録ヘッドとしての構造材料と成るものであるので
、基体との接着性、機械的強度、寸法安定性、耐蝕性の
面で優れたものを選択し用いることが好ましい。そのよ
うな材料を具体的に示せば、液状で、紫外線硬化および
電子ビーム硬化などの活性エネルギー線硬化性材料が適
しており、中でもエボキシ樹脂、アクリル樹脂、ジグリ
コールジアルキルカーボネート樹脂、不飽和ポリエステ
ル別脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、メラ亙ン
樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂等が用いられる。特に
、光によってカチオン重合を開始することのできるエボ
キシ１　４ 樹脂、光によってラジカル重合できるアクリルエステル
基を持ったアクリルオリゴマー類、ボリチオールとボリ
エンを用いた光付加重合型樹脂、不飽和シクロアセター
ル樹脂等は、重合速度が大きく、重合体の物性も優れて
おり、構造材料として適している。

活性エネルギー線硬化性材料の積層方法としては、例え
ば基体形状に即したノズルを用いた吐出器具、アプリケ
ータ、カーテンコータ、ロールコータ、スブレコータ、
スピンコータ等の手段で積層する方法が具体的なものと
して挙げられる。

尚、液状の硬化性材料を積層する場合には、材料の脱気
を行った後、気泡の混入を避けながら行うのが好ましい
。

工程（ｄ）（第１図（ｄ），第２図（ｄ））次に、基体
１の活性エネルギー線硬化性材料層ｌｌ上に吐出口配設
板（以下、オリフイスプレート）５を接合する。オリフ
イスプレート５は、活性エネルギー線照射の工程をオリ
フイスプレート５側から行なうので、活性エネルギー線
透過性で１　５ あることが必要である。また、オリフィスプレート５に
は、共通液室容積を得るための凹部を必要に応じて共通
液室形成部位に設けてもよい。また、オリフィスプレー
トの板厚は、機械的強度はもちろんのこと、液滴吐出の
性能を左右するため、１ミクロン〜１００ミクロン程度
になる。

尚、オリフィスプレートはガラス，プラスチックフィル
ム．感光性フィルム，透明セラミック等により構成する
ことができる。

また、オリフィスプレート５を接合するに際しては、活
性エネルギー線硬化性材料層を所要の厚さにするべく、
例えばオリフィスプレートと基体との間にスベーサーを
設けたり、オリフィスプレート５の端部に凸部を設ける
等の工夫をしてもよい。

工程（ｅ）（第１図（ｅ），第２図（ｅ））以上のよう
にして基体、固体層、活性エネルギー線硬化性材料層お
よびオリフィスプレートが順次積層された積層体を得た
後、オリフィス５１に対して、それを活性エネルギー線
１４から遮断する１　６ ように、活性エネルギー線透過性のオリフィスプレート
側にマスク１３を積層し、該マスクｌ３の上方から活性
エネルギー線１４を照射する（図中に示したマスクｌ３
の黒塗りの部分が活性エネルギー線を透過しない部分で
あり、黒塗り部以外が活性エネルギー線を透過する部分
である）。マスクの活性エネルギー遮断部は、少なくと
もオリフィス５１の上部に設けられており、その範囲は
、オリフィスより大であり、液滴を吐出するためのエネ
ルギー作用部６よりも小にする。

なお、各エネルギー作用部に共通な共通液室部を活性エ
ネルギーから遮断することによりオリフィスプレートと
固体層の間の活性エネルギー硬化性材料を後工程により
除去することが出きるため、液流路の圧力抵抗を減少で
きる。しかし、必須のものではない。

活性エネルギー線ｌ４の照射により、照射部分の活性エ
ネルギー線硬化性材料が硬化して硬化樹脂層１２０が形
成されるとともに、硬化によって基体１とオリフィスプ
レート５との接合も行なわれ１７ る。

活性エネルギー線としては、紫外線、電子線、可視光線
等が利用できるが、オリフィスプレートを透過させての
露光であるので紫外線、可視光線が好ましく、また重合
速度の面から紫外線が最も適している。紫外線の線源と
しては、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ハロゲンランプ、
キセノンランプ、メタルハライドランプ、カーボンアー
ク等のエネルギー密度の高い光源が好ましく用いられる
。光源からの光線は、平行性が高く、熱の発生が少ない
もの程精度の良い加工が行なえるが、印刷製版ないしプ
リント配線板加工あるいは光硬化型塗料の硬化に一般に
用いられている紫外線光源であれば概ね利用可能である
。

活性エネルギー線に対するマスクとしては、特に紫外線
もしくは可視光線を用いる場合、メタルマスク、銀塩の
エマルジョンマスク、ジアゾマスク等が挙げられる。

工程（ｅ）（第１図（ｅ），第２図（ｅ））次いで、活
性エネルギー線照射を終了した上記１　８ 積層体から、固体層１１および未硬化の活性エネルギー
線硬化性材料１３０を除去して、液流路および共通液室
を形成する。

固体層１１および未硬化の活性エネルギー線硬化性材料
１３０の除去手段としては特に限定されるものではない
が、具体的には例えば固体層１１と未硬化の活性エネル
ギー線硬化性材料１３０とを溶解または膨潤あるいは剥
離する液体に浸漬して除去する等の方法が好ましいもの
として挙げられる。この際、必要に応じて超音波処理、
スプレー、加熱、攪拌、振どう、加圧循環、その他の除
去促進手段を用いることも可能である。

上記除去手段に対して用いられる液体としては、例えば
含ハロゲン炭化水素、ケトン、エステル、芳香族炭化水
素、エーテル、アルコール、Ｎ−メチルビロリドン、ジ
メチルホルムアミド、フェノール、水、酸あるいはアル
カリを含む水、等が挙げられる。これら液体には、必要
に応じて界面活性剤を加えても良い。

第１図（ｆ）図および第２図（ｆ）には、上記のよ１　
９ うな固体層１１および未硬化の活性エネルギー線硬化性
材料１３０の除去を行なった後の状態が示されるが、本
例の場合、固体層１１および未硬化の活性エネルギー線
硬化性材料１３０は、これを溶解する液体中に浸漬され
、ヘッドのオリフィス５１と液供給口４を通して溶解除
去される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、記録液流路等は、
製造工程の最後に、固体層および未硬化の活性エネルギ
ー線硬化性材料を除去することによって形成されるため
ごみ等の混入を防止することができる。

また、吐出口配列板（オリフィスプレート）は、活性エ
ネルギー線硬化性材料を介して基体に接合されることに
より、接着剤を排することができ、吐出口（オリフィス
）の目詰り等を防止することができる。さらに、接合界
面の数を減少させることができ相互の接着性を考慮しな
ければならない記録ヘッド構成材料の選択が容易になる
。

２　０ さらに加えて、オリフィスプレートの接合面の平面度の
低さをかなり補うことが出来るようになった。

以上のように、記録液流路形成工程での総合歩留まりは
格段に向上し、製品コストを著しく低下させることが可
能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｆ）は、本発明の一実施例に関する製
造方法を説明するための記録ヘッドＩ模式的断面図、 第２図（ａ）　〜（ｆ）は、第１図（ａ）　〜（ｆ）の
各々に対応した模式的斜視図、 第３図（ａ）および（ｂ）は、従来の製造方法を説明す
るための記録ヘッドの模式的平面図、第３図（Ｃ）は、
同記録ヘッドの模式的断面図である。 １・・・基体、 ２・・・吐出エネルギー発生素子、 ４・・・記録液供給口、 ２１ ５・・・オリフイスプレート、 ６・・・エネルギー作用室、 １１・・・固体層、 ｌ２・・・活性エネルギー線硬化性材料、ｌ３・・・マ
スク、 １４・・・活性エネルギー線、 ５１・・・オリフイス、 １２０・・・硬化部分、 １３０・・・未硬化部分。 ２ ２ 区

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）記録液滴を吐出するために利用される吐出エネルギ
   ーを発生するための吐出エネルギー発生素子を有した基
   体上に液流路のパターンに対応した固体層を設ける工程
   、 該固体層が設けられた前記基体上に活性エネルギー線硬
   化性材料を被覆する工程、 記録液滴を形成するための吐出口が形成されている吐出
   口配設板を前記基体に前記活性エネルギー線硬化性材料
   を介して接合する工程、 活性エネルギー線を遮断する部分が設けられたマスクを
   介在させて活性エネルギー線を照射することにより前記
   活性エネルギー線硬化性材料の所定部位を硬化させる工
   程および、前記固体層および未硬化の活性エネルギー線
   硬化性材料を前記基体より除去する工程を有したことを
   特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。 ２）前記吐出口配列板は、前記活性エネルギー線が透過
   可能な材料よりなることを特徴とする請求項１に記載の
   インクジェット記録ヘッドの製造方法。 ３）前記マスクの活性エネルギー線遮断部分は、少なく
   とも前記吐出口配列板の吐出口配列に対応して前記マス
   ク上に配列され、当該遮断部分の面積は、該吐出口面積
   より大であり、前記吐出エネルギー発生素子が設けられ
   たエネルギー作用室の断面積よりも小であることを特徴
   とする請求項１または２に記載のインクジェット記録ヘ
   ッドの製造方法。