JPH0649373B2 - インクジェット記録ヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明はインクジェット記録ヘッドの製造方法に関し、
更に詳しくは、インク通路壁が一体的に形成されたオリ
フィスプレートを備えるインクジェット記録ヘッドの製
造方法に関する。

＜従来技術＞ ノンインパクト記録法は、記録時に於ける騒音の発生が
無視できる程度に極めて小さいという点に於いて、最近
特に関心を集めている。その中で、高速記録が可能であ
りしかも普通紙に定着という特別な処理を必要とせずに
フルカラーの記録が行えるインクジエツト記録法（液体
噴射記録法）は極めて有力な記録法であって、これまで
にも種々の方式が提案され、既に商品化されたものもあ
るし、現在もなお検討が続けられているものもある。

このような液体噴射記録法は、所謂インクと称される記
録液の液滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）を飛翔させ、被記録材に
付着させて記録を行うものであって、この記録液の液滴
の形成方法及び形成された液滴の飛翔方向の制御方法に
よって、幾つかの方式に大別される。

その中で、例えばＵＳＰ３６８３２１２号、同３７４７
１２０号、同３９４６３９８号等に開示されている液体
噴射記録法は、記録信号に応じて吐出オリフイスより液
滴を吐出飛翔させ、この液滴を被記録材の表面に付着さ
せて記録を行う、所謂ドロツプ−オンデマンド記録法で
あり、この記録法に於いては、記録に必要な液滴だけを
吐出させるので、記録に不要な吐出液の回収や処理のた
めの特別な手段を設置する必要がなく、装置自体を簡略
化、小型化することができ、吐出オリフイスから吐出さ
れる液滴の飛翔方向を制御する必要がないこと、更に
は、多色の記録が容易に行えること等のために、昨今、
殊に注目を集めている。

また、上記の液体噴射記録法とは飛翔液滴の形成原理の
全く異なる液体噴射記録法が、特開昭５４−５１８３７
号に開示されているが、この液体噴射記録法は、上記の
ドロツプ−オンデマンド記録法に極めて有効に適用され
るばかりでなく、高密度のマルチオリフイス化した記録
ヘツドを容易に具現化できるので、高解像度、高品質の
記録画像を高速度で得られるという特徴を有している。

これらのドロツプ−オンデマンド記録法に用いられる液
体噴射記録装置は、通常、液滴を吐出する吐出口（オリ
フイス）と、各オリフイスに連通し、飛翔液滴を形成す
る吐出エネルギー発生素子を有する液流路と、各液流路
に連通し、これら流路に供給する液体を貯える液室とか
ら構成される記録ヘツドが、被記録材上を相対的に走査
することのできるキヤリツジ上に固定される構造が一般
的である。

以下図面を用いて従来のインクジェット記録ヘッドの作
成法を簡単に述べる。まず第７図に示されるようにガラ
ス，セラミツク，プラスチツクあるいは金属等の支持体
上に吐出エネルギー発生素子７が配され、インク供給口
８が設けられた基板６を作製する。図中には示してない
が、吐出エネルギー発生素子７には記録信号入力用の電
極が接続される。また必要であればインクの接触による
電蝕から電極及び吐出エネルギー発生素子を保護するた
めの保護層が設けられる。次に第７図で得られた基板６
上に前述した液流路及び液室となるインク通路を形成す
るための流路壁及び外枠５（これらをまとめてインク通
路壁とも言う）を形成する。（第８図）続いて第９図
（ａ）および（ｂ）で示される吐出口２を設けたオリフ
イスプレート１をその周辺に接着剤９を塗布した後、第
８図で得られた基板上に貼合わされ、インクジエツト記
録ヘツド完成する。第１０図（ａ）は完成したインクジ
エツトヘツドの外観斜視図であり、第１０図（ｂ）は吐
出口２を含む線Ｃ−Ｃ′の断面図である。オリフイスプ
レートの材質としては、一般に金属，ガラス，セラミツ
ク，プラスチツクなどが用いられる。

しかしながら、今述べた従来法によるインクジエツトヘ
ツドの作成法では流路壁４および外枠５を形成する工程
と、オリフイスプレート１を形成する工程が別個にある
ため、工程数が多くなり、また部品点数も増えるため、
製造コストの上昇を招くという欠点がある。またオリフ
イスの形成方法としては、代表的な例として、下記のも
のがあるが、いずれも以下のような欠点をもっている。
すなわち、 （１）機械加工では割れやバリが発生しやすく、吐出性
能の良好なヘツドを得ることは困難で、また商品位の記
録を得るため、吐出口は小口径化が高密度化、マルチオ
リフイス化が要求されている事から考えて限界がある。

（２）エツチングによる作成方法では、穴径精度を得る
ためには、板の両側からエチツグを行なうのが望まし
く、このため工程数が増え、従って、コストアツプにつ
ながるという欠点がある。

（３）適当な金属板上に、吐出口のパターン（孔）を、
感光性樹脂の硬化膜で形成した後、ニツケルその他の電
解あるいは無電解メツキを施し、その後、感光性樹脂の
硬化膜および前記金属板を除去し、吐出口のあいたメツ
キ被膜を用いるという方法があるが、この方法では、工
程数が多く、しかも、強度上必要な０．１ｍｍ程度の厚
みをメツキだけで得るためには、相当長いメツキ時間を
必要とし、結局コスト的に高くなるという欠点がある。

そこで、上記方法の欠点を補うため、流路壁とオリフイ
スを同時に一体で形成する方法が考えられている。すな
わち、（１）特開昭５９−１１８４６９で示されている
ように、インク通路壁形成用および液室形成用の凹凸を
つけた金属性の型に、感光性樹脂によってオリフイス形
成用のパターンを形成し、その後、前記を凹凸およびオ
リフイス形成用のパターンの形成された型上に金属メツ
キを施し、最後に前記メツキ被膜を型から剥離してオリ
フイスプレートを得るという方法がある。この方法の工
程フローの概略を第５図に示した。又、（２）精密な射
出成形、圧縮成形、トランスフアー成形などの成形によ
り樹脂でオリフィス、インク通路壁および液室部形成用
の凹部を一体的に成形してオリフイスプレートとする方
法がある。

しかしながら、今述べた従来の改良法においても、以下
のような欠点があった。すなわち、（１）の方法では精
度的には、かなり、高精度にできる反面第５図に示した
プロセス如く工程数が多く、コスト的にそれほど安価に
ならない。また金属メツキをかなり厚みでつけるため、
メツキに長時間必要である。また、金属メツキの性質上
製造工程におけるメツキ液の排水処理など公害防止の点
からも大きな設備投資が必要になる。また（２）の方法
では、コスト的には成形の量産性が良いことから、かな
りローコストのオリフイスプレートが得られるものの、
樹脂成形の精度から高精度（公差数ミクロンオーダ
ー）、高密度（オリフイス４本／ｍｍ以上）のオリフィ
スを備えるオリフィスプレートが得られない。という欠
点があった。以上述べたように、安価でかつ高精度のオ
リフィスプレートを備えるインクジェット記録ヘッドは
なかなか現状では得られない状況にある。

＜目 的＞ 本発明の目的は上記した問題点に鑑みなされたもので、
感光性樹脂を材料として、樹脂の良好な成形性を利用し
てインク通路壁を形成し、樹脂のもつ感光性を利用して
高精度なオリフイスを形成して、オリフイスプレートを
製造するという事により高精度でしかも安価なオリフイ
スプレートの製造方法を提供することにある。

＜発明の概要＞ 上記目的を達成するための本発明のインクジェット記録
ヘッドの製造方法は、飛翔液滴を形成する吐出エネルギ
ー発生素子を備えた第１の支持体と、前記液滴を形成す
るオリフィスと該オリフィスに連通するインク通路を形
成する壁とを一体的に有する第２の支持体と、を接合し
てなるインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記第２の支持体を感光性樹脂の成型により前記液流路
を形成する壁と一体に形成する工程と、前記第２の支持
体に前記オリフィスを紫外線照射によるパターニングに
よって形成する工程と、前記第２の支持体と吐出エネル
ギー発生素子を備えた前記第１の支持体を接合する工程
とを具備することを特徴とする。

＜実施例＞ 以下、好適な実施例を用いて本発明を詳細に説明する第
１図（ａ）は本発明により作成されたオリフイスプレー
トの上面図である。第１図（ｂ）及び（ｃ）は、第１図
（ａ）に示される一点鎖線Ａ−Ａ′で第１図（ａ）を切
断した切断面図及び第１図（ａ）に示される一点鎖線Ｂ
−Ｂ′で第１図（ａ）を切断した切断面図である。これ
らの図において、符号２はオリフイス、３は液室構成用
凹部、４は通路壁であり、このオリフイスプレート１は
感光性樹脂１２を材料として形成されている。次にこの
ようなオリフイスプレートを形成するための製造方法に
ついて説明する。

まず、第２図（ａ）〜第２図（ｃ）に示したような、ス
テンレス製（ＳＵＳ、３０４を使用）の型を一般に知ら
れるフオトリソエツチング工程を用いて作成した。第２
図（ａ）は上面図、第２図（ｂ）及び（ｃ）は切断面図
である。型に形成されたインク通路形成用の溝部１３及
び液室形成用凸部１４は塩化第２鉄水溶液を用いてエツ
チングにより形成した。このようにして型を形成後フツ
素の離型剤をスプレーで型表面に塗布した。この離型剤
処理は工程の最後において感光性樹脂の硬化膜を前記型
から剥離し易くするために行なわれる。

次に、第３図（ａ）〜第３図（ｃ）に示したように型１
１の上に、感光性樹脂層１２Ｐを設ける。尚第３図
（ａ）は上面図、第３図（ｂ）及び（ｃ）は切断面図で
ある。具体的には、感光性樹脂フイルムを型にラミネー
トしその際のラミネーターの圧力と加えられる熱によっ
て型１１の凹凸部分へ感光性樹脂を押し込み、型の凹凸
を転写させる。なお凹部に対してはラミネートの際に空
気が残り易いため、真空ラミネーターを使用するのが好
ましい。感光性樹脂層１２Ｐの厚みは約５０μ〜１００
μであった。この後、樹脂層１２Ｐの上にオリフイス形
成用のフオトマスクを当て、通常のフオトリソグラフイ
ーの手法によって、露光・現像の処理を行ないオリフイ
ス部の感光性樹脂を溶解除去し、オリフイスを形成す
る。（第４図（ａ），（ｂ），（ｃ））そして、その
後、紫外線の照射及び／又は加熱により感光性樹脂を完
全に硬化させ型から剥離する。以上の製造プロセスによ
って、本発明による感光性樹脂の硬化膜１２を用いて形
成されたオリフイスプレート１が第１図に示した如く完
成した。今述べた製造方法を概略的に工程フローにした
図を第６図に示した。本発明においては第５図に示した
従来法と比べ、オリフイスプレート材に感光性樹脂の硬
化膜をそのまま使用するということから、従来の金属メ
ツキの工程が省略されており、メツキ工程のもつ問題点
すなわち、強度上必要な厚さのメツキをつけるためにか
なり長時間のメツキ時間を要すること、およびメツキ設
備さらにはそれに関連した排水処理施設などの設備投資
が必要であることという大きな欠点が解決され、オリフ
イスプレートの製造コストを大幅に低減することができ
た。また精度的にも、オリフィスを機械加工や、樹脂の
射出、圧縮、トランスフアー成形よって作成する方法に
比べて、十分高精度のものが作成できた。第１表に本発
明によって製造したオリフイスプレートの使用感光性樹
脂名と、オリフイスの径の精度の一例を示す。第１表か
らもわかるように精度的にはほぼ±５μの範囲に入って
おり、インクジエツトヘツドの記録性能を満足させるた
めに十分な精度が得られた。

なお第１表の実施例中では、いずれもアクリル径の感光
性樹脂を用いたが、本発明はこれに限定されることなく
感光性を有する樹脂であれば、そのすべてのものが適用
できる。すなわち、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ゾ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キシドとベンゾフエ
ノンやグリシジ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。

またフイルムタイプの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Ｒ
ＩＳＴＯＮ、ソルダーマスク７３０Ｓ、同７４０Ｓ、同
７３０ＦＲ、同７４０ＦＲ、同ＳＭ１同社ＫＡＰＴＯ
Ｎ、ＸＡ−Ａ３、ＸＡ−Ｂ３、ＸＡ−Ａ１、ＸＡ−Ｍ
３、ＸＡ−Ｃ３、日立化成社Ｐｈｏｔｅｃ，ＰＨＴシリ
ーズ、同ＳＲシリーズ、旭化成ＤＦＲ、Ｅ−１５、Ｐ−
２５、Ｐ３８、Ｔ−５０、日東電工ＮＥＯＴＰＯＣＫ、
Ｅタイプ、同Ｔタイプ、東京応化Ｔｈｉｏｋｏｌラミナ
ーＧＴ、同ラミナーＧＳＬ、同ラミナーＴＯ_１、同ラミ
ナーＴＡ等の商品名で市販されている感光性樹脂があ
る。

なお、感光性樹脂の型への設置法については上記した様
にフイルム状の樹脂をラミネートする方法だけでなく、
液体状の感光性樹脂をスピンナーによる塗布で行なった
り、また印刷やデイツプによる方法も可能である。しか
し均一な厚みの感光性樹脂層を得ることと、型１１の凹
凸を十分カバーして、被覆を欠点なく行なうには、フイ
ルム状の感光性樹脂を使用し、該感光性樹脂を型にラミ
ネートする方法が好ましい。

また本発明の実施例では、吐出口を４個備えたオリフイ
スプレートで説明したが、吐出口数は特にこれに限るこ
となく１個であっても、また、さらに多数であっても良
い。また吐出口の配列の仕方はインクジエツトヘツドの
設計により自由に決めることができ、本実施例で示され
るように、１列に配列させても良いし、互い違いに配列
させることももちろん可能である。

以上説明したように、感光性樹脂を材料として、該樹脂
の成形性を利用してインク通路壁を形成し、また該樹脂
の感光性を利用してオリフイスを形成しオリフイス、イ
ンク通路壁を一体に具備するオリフイスプレートの製造
方法により オリフイス、インク通路壁が一体に形成されている
ため、従来のようなオリフイスプレートと通路壁を別個
に作成する必要がないため、工程を短縮でき、非常に安
価なインクジエツト記録ヘツド用のオリフイスプレート
の提供が可能になった。

インクジエツト記録ヘツドの記録性能のばらつきに
大きな影響を与えるオリフイス径に対しては、フオトリ
ソグラフイーの技術をそのまま利用しているため、±数
ミクロンオーダーの精度での加工が可能である。従って
精度的にも満足できるオリフイスプレートの提供が可能
となった。

上記から、安価でしかも高精度のオリフイスプ
レートを提供することが可能になったため、インクジエ
ツト記録ヘツドの作製コストを低下させることが可能で
しかも高精度なことから、記録品位のばらつきの少ない
信頼性の高い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（ａ）乃至第１図（ｃ）は本発明の実施例を説明
する為に説明図で、第１図（ａ）は上面図、第１図
（ｂ）は第１図（ａ）に示される一点鎖線Ａ−Ａ′で切
断した場合の、第１図（ｃ）は第１図（ａ）に示される
一点鎖線Ｂ−Ｂ′で切断した場合の夫々切断面図であ
る。第２図（ａ）乃至第２図（ｃ）は本発明の実施例で
用いた型を説明する為の図で、第２図（ａ）は上面図、
第２図（ｂ）、第２図（ｃ）は夫々順に第２図（ａ）に
示される一点鎖線Ａ−Ａ′、Ｂ−Ｂ′で切断した場合の
切断面図、第３図（ａ）乃至第３図（ｃ）、第４図
（ａ）乃至第４図（ｃ）は夫々本発明の製造工程を説明
する為の図で、第３図（ａ）及び第４図（ａ）は夫々上
面図、第３図（ｂ）、第３図（ｃ）、第４図（ｂ）、第
４図（ｃ）は夫々切断面図である。第５図は従来例の、
第６図は本発明の夫々工程を示す工程図、第７図乃至第
１０図は従来のインクジエツト記録ヘツド及びオリフイ
スプレートを説明する為の説明図である。 １……オリフイスプレート ２……オリフイス ３……液室形成用凹部 ４……流路壁 ５……外枠 ６……基板 ７……吐出エネルギー発生素子 ８……インク供給口 ９……接着剤 １２……感光性樹脂の硬化膜 １２Ｐ……感光性樹脂層 １３……インク流路壁形成用の溝部 １４……液室形成用凸部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】飛翔液滴を形成する吐出エネルギー発生素
   子を備えた第１の支持体と、前記液滴を形成するオリフ
   ィスと該オリフィスに連通するインク通路を形成する壁
   とを一体的に有する第２の支持体と、を接合してなるイ
   ンクジェット記録ヘッドの製造方法において、 前記第２の支持体を感光性樹脂の成型により前記液流路
   を形成する壁と一体に形成する工程と、前記第２の支持
   体に前記オリフィスを紫外線照射によるパターニングに
   よって形成する工程と、前記第２の支持体と吐出エネル
   ギー発生素子を備えた前記第１の支持体を接合する工程
   とを具備する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。