JPH0520274B2 - - 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
の精確な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、叙上の従来法により得られるヘツドには、
吐出するインク滴の直進性が損なわれると言う重
大な欠点があつた。これは、とりわけ、インク吐
出口が異質の素材から形成される為にインク吐出
口に於てインクに対する濡れ性の差が生じている
ことに起因している。

従来、この様な欠点を除く目的で、同一素材か
ら成るオリフイスプレートを作成してヘツド本体
に貼り付けることも提案されているが、この方法
に於ては、使用する接着剤が極めて微細であるイ
ンク吐出口やインク通路内に流入してそれ等を塞
ぐことが多いと言う不都合が見られた。

また、インクジエツト記録ヘツドの製造工程中
において使用される溶剤等で、製造中のインク路
形状に支障を来すと言う解決すべき課題があつ
た。

本発明は、上述した従来の課題を解決すると共
に、更なる特徴を備えた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主目的とする。つ
まり本発明は、精密で信頼性の高いインクジエツ
ト記録ヘツドを得るための製造方法を提供するこ
とを目的とする。

また、インク通路が精度良く形成でき、且つ、
設計通りに微細加工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にある。

更に、簡略な方法によつて、歩留り良く、しか
も、耐溶剤性に優れ、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を目
的とする。

この様な諸目的を達成するための本発明のイン
クジエツト記録ヘツドの製造方法は、エネルギー
発生素子が形成されている基板上に形成された感
光性樹脂層の一部に露光処理を行うことによつて
感光性樹脂の硬化層を形成し、前記感光性樹脂層
の未硬化部分を除去することによつてインク路の
一部を形成する第１の工程、該第１の工程で形成
された硬化層上に重ねて感光性樹脂層を設け、該
感光性樹脂層の一部に露光処理を行うことによつ
て感光性樹脂の硬化膜を形成し、前記感光性樹脂
層の未硬化部分を除去することによつて第１の工
程で形成したインク路の一部と連通したインク路
の一部を形成する第２の工程、第２の工程で形成
された硬化層上に重ねて更に感光性樹脂層を設
け、硬化処理を行うことによつて、前記第１及び
第２の工程で形成された硬化層と共にインク路を
形成する第３の工程、を有し、前記第１の工程お
よび第２の工程後に夫々の工程で形成した硬化層
に対して再硬化処理を行うことを特徴とした方法
である。

この様な方法によると、精密で信頼性の高いイ
ンクジエツト記録ヘツドを得ることができ、また
インク路が精度良く形成され、インク吐出性能が
安定したインクジエツト記録ヘツドを得ることが
できる。また、インクジエツト記録ヘツドのイン
ク路を得るための感光性樹脂の硬化層を形成する
夫々の工程の後に、再度硬化処理を行い硬度や耐
溶剤性を向上させておくために、先の工程で形成
した硬化層が次ぎに続く工程で用いられる溶剤に
よつて侵される心配がない。従つて、インク路精
度が高く、耐溶剤性を向上させたインクジエツト
記録ヘツドを得ることができる。

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１０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
発熱素子等のインクを吐出させるためのエネルギ
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。

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、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、
溶剤不溶性の硬化層になる。他方、露光されなか
つた図中、２本の破線の間にあるフオトレジスト
３は硬化せず、溶剤可溶性の未硬化部分として残
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、基板１上には硬化フオ
トレジスト膜３Ｈが第３図に示したパターン４Ｐ
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
（再硬化処理）。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。

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、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、溶剤不溶性の硬化層になる。他
方、露光されなかつたフオトレジスト５は硬化せ
ず、溶剤可溶性の未硬化部分として残る。

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の耐溶剤性を
向上させる目的でこれを更に硬化させる（再硬化
処理）。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。

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。（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ゞ
同様である。

次に、フオトレジスト８には、従前と同様の露
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
ク路との連絡用開孔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ゞ
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。

叙上の実施例に於て使用したドライフイルムフ
オトレジストは、取扱い上の簡便さと、厚さの制
御が容易且つ精確にできることから本発明に好適
な感光性樹脂であると言うことができる。この様
なフイルムタイプのものとしては、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。

以上に詳しく説明した本発明の実施例の効果と
しては、 (1) 吐出口を形成する材料が同一であるため、イ
ンク吐出時にインクによる濡れの偏在が発生し
にくく、インク滴の直進性が向上する。

(2) 吐出口が同一材料のため、切断してオリフイ
ス面を成形する際の条件設定が容易で、割れ、
欠けを発生しにくく、インク滴の直進性が向上
する。

その他、一般的な量産効果として、 (3) 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。

(4) 製作工程数が比較的少ないので、生産性が良
好である。

(5) 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、寸法精度の良いヘツドが歩留
り良く得られる。

(6) 従来、使用していたオリフイスプレートの貼
りつけが不要であり、従つて貼りつけのために
使用する接着剤が不要で、インク路内に接着剤
が流れ込んでインクの流通を妨げることがな
い。

(7) 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。

(8) 連続、且つ大量生産が可能である。

(9) 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。

(10) 製造工程中、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。

(11) 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、インク吐出口を構成し
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、切断面の一様性
を得ることが容易である。

(12) 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。

等々が列挙される。

本発明は、上述したように、エネルギー発生素
子を用いたインクジエツトヘツドの製造時におけ
る量産性や、使用時に置ける記録特性の向上、更
には高耐久性等を達成するための製造方法を提供
するもので、複数のエネルギー発生素子に対応し
た夫々のインク路が感光性樹脂を硬化させた硬化
面によつて区画化されることによつて形成されて
いるという構成によつて、インク吐出時の吐出方
向のインク流れに係わる全体の流路抵抗を極めて
高精度に同一化し、インクの供給性に優れたイン
クジエツト記録ヘツドを得ることができる。ま
た、更にその製造工程中において、感光性樹脂層
に対するパターニングのための硬化処理によつて
各硬化層を形成し、未硬化部分を除去するごと
に、前記硬化層の再硬化処理を行うことによつ
て、更に耐溶剤性を向上させ、次ぎに続く工程等
で付着する可能性がある各種溶剤に侵される心配
がなく、高精度のインク路を形成することができ
る。また、ヘツドの使用時に各種インクに対して
更に安定なインク路を形成できる。

よつて、更に歩留まり良くインクジエツト記録
ヘツドを製造でき、使用寿命が長く、吐出特性の
安定したインクジエツト記録ヘツドを提供するこ
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はインク吐出口である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エネルギー発生素子が形成されている基板上
   に形成された感光性樹脂層の一部に露光処理を行
   うことによつて感光性樹脂の硬化層を形成し、前
   記感光性樹脂層の未硬化部分を除去することによ
   つてインク路の一部を形成する第１の工程、 第１の工程で形成された硬化層上に重ねて感光
   性樹脂層を設け、該感光性樹脂層の一部に露光処
   理を行うことによつて感光性樹脂の硬化層を形成
   し、前記感光性樹脂層の未硬化部分を除去するこ
   とによつて第１の工程で形成したインク路の一部
   と連通したインク路の一部を形成する第２の工
   程、 第２の工程で形成された硬化層上に重ねて感光
   性樹脂層を設け、硬化処理を行うことによつて、
   前記第１及び第２の工程で形成された硬化層と共
   にインク路を形成する第３の工程、を有し、 前記第１の工程および第２の工程後に夫々の工
   程で形成した硬化層に対して再硬化処理を行うこ
   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 前記再硬化処理が、熱もしくは紫外線、また
   はその両者を用いて行われ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。 ３ 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１項に記載のインクジエツト記録
   ヘツドの製造方法。