JPH0416066B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 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。

［従来の技術］ 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の内壁面の荒
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、流路抵抗の一定したイ
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
わせの際に夫々の位置合わせが困難であつて量産
性に欠ける点が挙げられる。

更に、感光性樹脂部材を取りつけてインク路の
天部材を形成する時に、感光性樹脂がインク路と
なる空間内に垂れ込み、インクジエツト記録ヘツ
ドの寸法精度の悪化を招くという解決すべき課題
があつた。

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。

［発明の目的と問題点を解決するための手段］ 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、耐久性があつて信頼性の高
いインクジエツト記録ヘツドの製造方法を提供す
ることを目的とする。

又、インク通路が精度良く正確に且つ歩留り良
く微細加工することが可能なインクジエツト記録
ヘツドの製造方法を提供することも本発明の目的
である。

更には、簡略な手法による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クジエツト記
録ヘツドの製造方法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、 インクを吐出するために利用されるエネルギー
発生素子が設けられた基体と、硬化処理により天
部材となる感光性樹脂部材とを重ね合わせること
によつて、基体と感光性樹脂部材との間にインク
路となる空間を形成するインクジエツト記録ヘツ
ドの製造方法において、この製造方法は、基体側
に備えられ、感光性樹脂部材の垂れ込みを抑制す
るための支え部材上に前記感光性樹脂部材を設け
る工程と、感光性樹脂部材の硬化処理を行う工程
と、を有していることを特徴とするものである。

［作用］ 本発明のインクジエツトヘツドは、インク路に
天部材のたれ込みを防止するための支え部材が設
けられているので、寸法精度がより一層向上した
ものである。

［実施例］ 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１０図は、本発明のインクジエツ
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、セミラツク
ス、プラスチツク或いは金属等、適当な基板１上
に発熱素子或い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。（図に於いては、
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
には、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。

なお、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
表面を洗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、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を有するフトマスク４を重ね合わせた
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４Ｐ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、インク吐出圧発生素子２の設置
位置と上記パターン４Ｐの位置合わせを周知の手
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。

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。他法、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、溶剤可溶性のまま残る。

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、トリクロニル
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、基板１上には硬化フ
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。（第４図）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
〜16分程度、加熱）させるが、紫外線照射を行う
か、これ等両者を併用するのが良い。

以下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面を洗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
に於いて、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のたれ込みが起こるので、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を重ね合わせた後、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、インク細流路及
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は光を通過しない。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
の設定位置と上記パターン６Ｐの位置合わせを周
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
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ト５は硬化せず、溶剤可
溶性のまま残る。

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
ク細流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、重ね置きされる不図示の天井板（天部
材）となる感光性樹脂部材の垂れ込みを抑制する
支柱（支え部材）の役目を果たすものである。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。

上述の工程を経て形成された凹部を有する基体
の、硬化レジスト膜５Ｈ面に、インク路の天井と
なる感光性樹脂部材のドライフイルムフオトレジ
スト８を更に貼着する（第９図）。（第９図）この
際の具体的条件は、ドライフイルムフオトレジス
ト５のラミネート条件とほぼ同様である。

次に、フオトレジスト８には、従前の同様の露
光及び現像の手法により、レジスト８を硬化させ
ると共に不図示のインクタンクとヘツド内のイン
ク路との通路用開孔９を任意の個数形成する。
尚、このときの諸条件は既に説明した条件とほゝ
同様であるからここでは省略する。

以上のようにして、ドライフイルムフオトレジ
スト８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９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１０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１０図は第９図のＺ、Z′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、開孔
９を介して直接インクタンクを接続させるか、或
いは、開孔９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。

叙上の実施例に於いては、溝作成用を感光性組
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
の様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、本発明に於い
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）、デビスタ（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。

［発明の効果］ 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わ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 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、機能低下を引き起すこ
とがない。

８ 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。

９ 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が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。

10 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。

11 インク供給室に天部材のたれ込みを防止する
支え部材が設けられているので、インクジエツ
トヘツドの寸法精度をより一層向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第１０図は何れも、本発明の実施例
の説明図である。 図に於いて、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は硬化フオトレジ
スト膜、４，６はフオトマスク、７ａ，７ｂはイ
ンク路、９は開孔、１０はインク吐出口でる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ インクを吐出するために利用されるエネルギ
   ー発生素子が設けられた基体と、硬化処理により
   天部材となる感光性樹脂部材とを重ね合わせるこ
   とによつて、前記基体と前記感光性樹脂部材との
   間にインク路となる空間を形成するインクジエツ
   ト記録ヘツドの製造方法において、 該製造方法は、基体側に備えられ、前記感光性
   樹脂部材の垂れ込みを抑制するための支え部材上
   に前記感光性樹脂部材を設ける工程と、前記感光
   性樹脂部材の硬化処理を行う工程と、を有してい
   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。 ２ 前記エネルギー発生素子は、前記インク路と
   なる空間内に設けられていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載のインクジエツト記録
   ヘツドの製造方法。