JPH0415101B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、インクジエツト記録ヘツド、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ためのインクジエツト記
録ヘツドの製造法に関する。 インクジエツト記録方式に適用されるインクジ
エツト記録ヘツドは、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
路の一部に設けられるインク吐出圧発生部を備え
ている。 従来、この様なインクジエツト記録ヘツドを作
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、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記録ヘツドのイ
ンク吐出特性にバラツキが出易い。また、切削加
工の際に、板の欠けや割れが生じ易く、製造歩留
りが悪いという問題点もある。そして、エツチン
グ加工を行う場合は、製造工程が多く、製造コス
トの上昇を招くという問題点がある。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
子が設けられた基板との貼合わせの際に、夫々の
位置合わ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。これ等の問題点
が解決できるインクジエツトヘツドの製造法とし
て、感光性樹脂の硬化膜によりインク通路壁を形
成する方法が、例えば特開昭57−43876号により
知られている。この方法によれば、インク流路が
精度良く、正確に、且つ歩留り良く微細加工され
る。また、量産化も容易であり、安価なインクジ
エツト記録ヘツドを提供することができるため優
れた方法であるといえる。 しかし、この様に改良された製造法により提供
されたインクジエツト記録ヘツドでは、前記問題
点は解決されたものの、インクの長期浸漬に対し
基板と感光性樹脂硬化膜の密着力が除々に低下
し、微小な剥れが生じ、インク滴の直進性すなわ
ち、着弾点精度に影響を与えている。このこと
は、近年インクジエツト記録方式が高密度ノズル
によつて高解像度の画質が要求される中で、大き
な障害となつていた。 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、信頼性の高いインクジエツ
ト記録ヘツドを製造するための新規な方法を提供
することを目的とする。また、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記録ヘツドを簡略な方法によ
り歩留り良く製造する方法を提供することも本発
明の目的である。更に使用耐久性に優れたインク
ジエツト記録ヘツドの製造法を提供することも本
発明の他の目的である。 このような諸目的を達成する本発明のインクジ
エツト記録ヘツドの製造方法は、インクを吐出口
から吐出するために利用される熱エネルギーを発
生する発熱素子が設けられた基板と壁と覆いとに
よつて、吐出口に連通するインク通路が設けられ
ているインクジエツト記録ヘツドの製造方法にお
いて、貴金属を除く耐食金属及び耐食合金から成
る層を、発熱素子の保護層として発熱素子の設け
られた基板上に設ける工程と、設けられた保護層
の表面をシランカツプリング剤で処理する工程
と、シランカツプリング剤で処理された保護層上
に感光性樹脂を用いてインク通路の壁を形成する
工程と、を有することを特徴としている。 以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明す
る。 第１図乃至第６図は、本発明方法に従うインク
ジエツト記録ヘツドの製作工程を例示する模式図
である。 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、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（インク吐出圧発生素子）２と
して熱エネルギーを発生する発熱素子又はピエゾ
素子等を所望の個数配置し、更に必要に応じて電
気絶縁性を付与する目的で、SiO₂、Ta₂O₅、
Al₂O₃、ガラス、Si₃N₄、BN等の無機酸化物や無
機窒化物の保護層（不図示）を被覆してもよい。 本発明においては、この基板１に対し、主に耐
インク性を向上させる目的で金属からなる保護層
３を被覆する。保護層３を形成する金属として
は、Ti、Cr、Ni、Ta、Mo、Ｗ、Nb等の耐食金
属やSUS、モネルメタル等の耐食合金が使用で
きる。Au、Pd、Pt等の貴金属は耐インク性はよ
いが、後述するシランカツプリング剤とのマツチ
ング性能が不十分であるため好ましくない。 このようにして得られた保護層の表面が金属か
らなる第１図の基板は、表面を浄化し、80℃〜
150℃で10分間乾燥させた後、シランカツプリン
グ剤、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラ
ン、分子構造知HS（CH₂）₃Si（OCH₃）₃のエチルア
ルコール１％溶液を1000〜6000r.p.mでスピンナ
ーコートした後、80゜で10分間加熱し、基板１と
シランカツプリング剤との反応を促進させると共
にシランカツプリング剤層４を0.3μｍ以下の厚さ
で積層することにより第２図の基板が得られる。 本発明方法においては、一般に知られているシ
ランカツプリング剤は全て使用でき、その代表的
なものを官能基別にまとめたのが表１である。シ
ランカツプリング剤は、使用する感光性樹脂の組
成に基づいて、感光性樹脂側と反応する適当な官
能基を有するシランカツプリング剤を使用するこ
とが好ましい。

【表】

【表】

【表】 続いて、シランカツプリング剤層４上に80℃〜
105℃程度に加温された感光性樹脂であるドライ
フイルムフオトレジスト５（膜厚、約25μｍ〜
100μｍ）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。この時、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基
板１の表面に融着して固定され、以後相当の外力
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を重ね合わせた後、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
ターンの位置合わせを公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の末露光部をトリクロルエタン等の
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、インク通路９が形成される。 次に基板１に残されたドライフイルムフオトレ
ジストの露光された部分５Ｐの耐インク性向上、
及びドライフイルムフオトレジストとシランカツ
プリング剤との反応を完結させるため、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）を行う。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。 使用したシランカツプリング剤層４が溝９内に
残存すると、インク中に溶出してインクを変質さ
せたり、或は、インク吐出圧発生素子２の機能を
損う恐れがあるので、溝９内に露出しているシラ
ンカツプリング剤層４は、酸素プラズマによつて
灰化させることなどにより除去することが好まし
い（第５図）。 第６図は、上記の充分な重合を終え硬化したド
ライフイルムフオトレジスト５Ｐでインク通路と
なる溝９の形成された基板１に覆いとなる平板８
を接着剤層７で接着して固定したところを示す図
であるが、接着剤を用いずに圧着によつて固定し
てもよい。 第６図に示す工程に於いて覆いを付設する具体
的方法としては、 (1) ガラス、セラミツク、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３〜4μｍ
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上に貼り合わせて前記接
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を硬化したフオトレ
ジスト膜５Ｐ上に、直接、熱融着させる方法が
ある。 ここで、第６図示の工程終了後のインクジエツ
ト記録ヘツド外観を第７図に、模式的斜視図で示
す。第７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ための貫通孔を示
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７図のＣ−C′線に沿つて切断
する。これは、インク細流路９−２に於いて、イ
ンク吐出圧発生素子２とインク吐出口９−３との
間隔を最適化するために行うものであり、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８図は第７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１
０にインク供給管１１を取り付けてインクジエツ
ト記録ヘツドが完成する（第９図）。 以上、図面に基づいて説明した実施例に於いて
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定される
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に応じた高
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が適用できる。この場
合感光性組成物の粘度は100CP〜300CPの範囲が
好ましく、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、本発明に於いては、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
ユポン社製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SM／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
おいて使用できる感光組成物としては、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、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
ンジアジドとノボラツクタイプのフエノール樹脂
との混合物、ポル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。 以上詳しく説明した本発明の効果としては、次
のようなことがあげられる。 １ 基板と感光性樹脂の接着が増したことによ
り、特に衝撃のかかるインク吐出口形成の切断
によつても基板からの感光性樹脂の剥れがなく
なつた。 ２ 接着部の耐溶剤性が向上し、エチレングリコ
ール等の溶剤を含むインクの使用によつても基
板と感光性樹脂硬化膜の通路壁が剥離すること
がなくなつた。 ３ インク吐出口の形状安定性が高いため、経時
的なインク着弾点精度が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明のインクジエツト記
録ヘツドの製造工程を示す模式図である。第７図
は本発明方法により得られたインクジエツト記録
ヘツドの斜視図で、第８図及び第９図は断面図で
ある。 １：基板、２：インク吐出圧発生素子、３：保
護層、４：シランカツプリング剤層、５：感光性
樹脂、５Ｐ：インク通路壁、６：フオトマスク、
７：接着剤層、８：覆い、９：溝、９−１：イン
ク供給室、９−２：インク細流路、１０：貫通
孔、１１：インク供給管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ インクを吐出口から吐出するために利用され
   る熱エネルギーを発生する発熱素子が設けられた
   基板と壁と覆いとによつて、前記吐出口に連通す
   るインク通路が設けられているインクジエツト記
   録ヘツドの製造方法において、 貴金属を除く耐食金属及び耐食合金からなる層
   を、前記発熱素子の保護層として前記発熱素子の
   設けられた基板上に設ける工程と、 前記保護層の表面をシランカツプリング剤で処
   理する工程と、 前記シランカツプリング剤で処理された保護層
   上に感光性樹脂を用いてインク通路の前記壁を形
   成する工程と、 を有することを特徴とするインクジエツト記録ヘ
   ツドの製造方法。