JPH0327384B2 - - 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通路内壁面の荒れ
が大き過ぎたり、エツチング率の差からインク通
路に歪が生じたりして、流体抵抗の一定したイン
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
留りが悪いと言う問題点もある。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問題点としては、イン
ク通路となる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
夫々の位置合せが困難であつて量産性に欠ける点
が挙げられる。又、溝付板と蓋板とは一般的には
異種材料で且つ、別の加工を施して構成されてい
るため、通路内のインクに対する所謂濡れ性が異
なり通路からインクが吐出された後のインク補給
すなわちリフイルが行われる際のインクメニスカ
ス形状の一様性が失われ、インク吐出特性の接続
性が損なわれる。従つて、これ等の問題点が解決
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、上記問題点に鑑み成されたもので、
精密であり、しかも、耐久性、信頼性が高く吐出
性能の安定した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しかも、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。更に
は、簡略な手法によりマルチアレイ型式の細密な
インク吐出ノズル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他の目的である。そし
て、以上の諸目的を達成する本発明は、感光性を
利用して形成された粗面を有する第１の感光性樹
脂部材と、感光性を利用して形成された粗面を有
する第２の感光性樹脂部材とが、前記第１の感光
性樹脂部材及び前記第２の感光性樹脂部材の夫々
の前記粗面が内側になる様に、インクを吐出する
吐出口に連絡するインクの通路を形成するための
パターン状感光樹脂部材を介して接合されて、前
記インクの通路が形成されていることを特徴とす
るインクジエツトヘツドである。

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１１図は、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吐出圧発生素子
（インクの液滴を形成するために利用されるエネ
ルギーを発生するインク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、
２個）、因に、前記インク吐出圧発生素子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、この素子の機械的振動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。

次に、インク吐出圧発生素子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、第２図に断面図で示す如く
80℃〜105℃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。

尚、第２図は第１図に於けるＸ，X′線切断面
に相当する断面図である。

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、相当の外
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４P₁，４P₂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の上部から露光
（図中、矢印）を行う。このとき、上記パターン
４P₁は、基板１上のインク吐出圧発生素子２の
領域を十分に覆うもので、このパターン４P₁は
光を透過しない。従つて、パターン４P₁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、インク吐出圧発
生素子２の設置位置と上記パターン４P₁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細流路中
に上記素子２が露出すべく配慮される。又、パタ
ーン４P₂は微細パターンであり、パターン４P₁
を囲む様に位置している。

そして、このパターン４P₂は非常に緻密なも
のであるため、このパターン４P₂に従つてフオ
トレジスト３は緻密に露光される。この微細パタ
ーン４P₂は格子状、点状、平行線状等、様々に
設定でき、微細であれば特に限定されるものでは
ない。

以上の如く露光を行うと、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、露光されなかつた図
中、破線で囲われているフオトレジスト３は硬化
せず、溶剤可溶性のまゝ残る。

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、第４図のとおり、基板
１上にはその表面が粗面化した硬化フオトレジス
ト膜３Ｈがインク吐出圧発生素子２を除く領域に
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10〜60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。

以上の工程を経て形成された中間品の外観を第
５図に斜視図で示す。

次に、第５図示の中間品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℃〜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、0.1Kg／cm²以下の加圧条件下でラミネートす
る。（第６図）尚、第６図は第５図に於ける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
吐出圧発生素子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、相当の外圧
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、インク供給室、インク細通路及
び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上に設けられた不図示のインク吐出圧発生素子
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。つまり、少なく
とも、後に形成されるインク細通路中に上記素子
が位置すべく配慮すべきである。

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図に示す凹部
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に形成
された凹部のうち、７ａは、インクジエツトヘツ
ド完成品に於けるインク供給室に、又７ｂはイン
ク細通路に相当するインク路である。

尚、第８図のインク路７ａ内に残された硬化フ
オトレジスト膜５Ｈによる２つの島５Hi，５Hj
は、後に重置される不図示の天井板のたれ込み・・・・
を
防止する支柱の役目を果すものである。そして、
これ等の形状や大きさは、インクの流通を阻害し
ない限り、自由に規定することができる。叙上の
工程を経て、インク路が形成された硬化レジスト
膜５Ｈ面に、インク路の天井を構成するドライフ
イルムフオトレジスト８を更に貼着する。

尚、フオトレジスト膜５Ｈのインク通路壁面
は、未重合（未硬化）のフオトレジストを除去す
る際に粗面化される。

次に、別のドライフイルムフオトレジスト８の
片面にフオトマスク９を重ね合せた後、露光を行
なう。（第９図）このとき、フオトマスク９は、
前記パターン４P₂とほゞ同様な微細パターン９
P₂と、貫通孔を形成する為のパターン９P₁から
成つている。この様に露光されたフオトレジスト
８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、露光面には、微細パターン
９P₂に応じた微細粗面が形成され、且つ貫通孔
１０も形成される。こうして得られたフオトレジ
スト膜８Ｈを清浄化し乾燥されたフオトレジスト
膜５Ｈ上に前記粗面を向けて重ね合せた後３〜５
Kg／cm²の加圧下でラミネートし、その状態のまま
150℃〜200℃で10分〜60分程度加熱して熱重合さ
せるか、紫外線照射を行うか、これ等両者を併用
することにより硬化させる。

以上のようにして、ドライフイルムフオトレジ
スト８Ｈが硬化して、これと、先の硬化膜５Ｈと
の接合が完了した後、第１０図のＣ，C′線に沿つ
て切断する。これは第１０図に示す如くインク吐
出圧発生素子２とインク吐出口１１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
域はヘツド設計の如何により適宜、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１１図は第１０図のＷ，W′線に沿つた断面
図である。そして、切断面を研磨して平滑化し、
貫通孔１０を介して直接、インクタンクを接続さ
せるか、或は、貫通孔１０に不図示のインクタン
クを接続させるか、或は、貫通孔１０に不図示の
インクタンクと連結するためのインク供給管（不
図示）を取り付けてインクジエツトヘツドが完成
する。

以上の実施例では、フオトレジスト膜３Ｈが第
１の感光性樹脂部材に、フオトレジスト膜５Ｈが
パターン状感光性樹脂部材に、フオトレジスト膜
８Ｈが第２の感光性樹脂部材に夫々対応してい
る。

叙上の実施例に於ては、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、フオトレジス
ト３としては液状の感光性組成物も利用すること
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
の制御が容易且つ正確にできる点で、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ングラフイー
の分野において使用されている感光物の多くのも
のが挙げられる。これ等の感光物としては、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重化型フオトポリマー、オ
ルソナフトキノンジアジドとノボラツクタイプの
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ルカルコ
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効果としては次
のとおり、種々、列挙することができる。

１ インク通路内面の大部分が同一材料で形成さ
れてインクに対する濡れ性が同じになり更には
インク通路壁面が微細粗面化されているので、
インクのリフイルが速く、安定化されインク吐
出特性の向上がはかれる。

特に、本願発明によれば、第１の感光性樹脂
部材とパターン状感光性樹脂部材との接合につ
いても、第２の感光性樹脂部材とパターン状感
光性樹脂部材との接合についても、感光性樹脂
同士の接合であることにとどまらず、感光性を
利用して形成された粗面を接合面として有効に
利用してなされているので、接合強度を格段に
向上させることができ、ひいては高い強度を有
するインクジエツトヘツドとすることができ
る。

２ ヘツド製作の主要工程が、所謂、印写技術に
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。

３ 製作工程数が比較的少ないので、生産性が良
好である。

４ 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 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。

５ 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。

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。

９ インク吐出口とインク吐出圧発生素子との間
隔を決定し切断する際、インク吐出口を形成し
ている材質が単一であるから加工条件の設定が
容易である。又、インク吐出口が同一の材質で
形成されているため、切断後、切断面の平滑性
を得ることが容易である。

10 上記実施例で明らかにしたとおり、インク吐
出圧発生素子部以外感光性樹脂膜で覆われてイ
ンクとの接触が防止されているため（接液部が
最小のため）インク吐出圧発生素子への電気信
号入力用の電極の腐食による断線等が防止出
来、ヘツドの信頼性が向上する。

11 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１１図は何れも、本発明の実施例
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、３，５，８はドライフイルムフオトレジス
ト、３Ｈ，５Ｈ，５Hi，５Hj，８Ｈは硬化フオ
トレジスト膜、４，６，９はフオトマスク、７
ａ，７ｂはインク路、１０は貫通孔、１１はイン
ク吐出口である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 感光性を利用して形成された粗面を有する第
   １の感光性樹脂部材と、感光性を利用して形成さ
   れた粗面を有する第２の感光性樹脂部材とが、前
   記第１の感光性樹脂部材及び前記第２の感光性樹
   脂部材の夫々の前記粗面が内側になる様に、イン
   クを吐出する吐出口に連絡するインクの通路を形
   成するためのパターン状感光性樹脂部材を介して
   接合されて、前記インクの通路が形成されている
   ことを特徴とするインクジエツトヘツド。 ２ 前記インクの通路には、インクを吐出するた
   めに利用されるエネルギーを発生するエネルギー
   発生素子が設けられている特許請求の範囲第１項
   に記載のインクジエツトヘツド。 ３ 前記エネルギー発生素子が圧電素子である特
   許請求の範囲第２項に記載のインクジエツトヘツ
   ド。 ４ 前記エネルギー発生素子が発熱素子である特
   許請求の範囲第２項に記載のインクジエツトヘツ
   ド。 ５ 前記パターン状感光性樹脂部材の、前記イン
   クの通路を形成する面が粗面化されている特許請
   求の範囲第１項に記載のインクジエツトヘツド。