JPH0924614A

JPH0924614A - 液体噴射記録ヘッド用保護膜材料および該保護膜材料を用いた液体噴射記録ヘッドおよび液体噴射記録ヘッドキット

Info

Publication number: JPH0924614A
Application number: JP17490095A
Authority: JP
Inventors: Masashi Miyagawa; 昌士宮川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-07-11
Filing date: 1995-07-11
Publication date: 1997-01-28

Abstract

(57)【要約】【課題】アルカリ性の高い記録液体を吐出する液体噴
射記録ヘッドの基板上の配線を十分に保護することので
きる耐アルカリ性の保護層材料を提供するとともに、こ
の耐アルカリインク性の高い保護膜材料による保護膜を
配線パターン上に形成し、電流のリークおよび配線パタ
ーンの腐食を防止することにより、液体噴射記録ヘッド
および該記録ヘッドを有する液体噴射記録装置の信頼性
を高めることを主たる目的とする。【解決手段】保護層材料として、エポキシ樹脂と芳香
族オニウム塩とを少なくとも含有するコーティング材料
を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録方式に用いる記録液小滴を発生するための液体噴射記
録ヘッドの基板上に形成された配線を保護するために用
いる保護膜材料、および該保護膜材料により配線が保護
された基板を有する液体噴射記録ヘッド、該記録ヘッド
を有する液体噴射記録装置、さらには該液体噴射記録ヘ
ッドを有する液体噴射記録ヘッドキットに関するもので
ある。なお、ここで、記録とは、布、糸、紙、シート材
等のインク付与を受けるインク支持体すべてへのインク
付与等（プリント）を含むもので、記録装置は、各種情
報処理装置すべてあるいはその出力器としてのプリンタ
を含むものであり、本発明はこれらへの用途が可能なも
のである。

【０００２】

【従来の技術】バブルジェット記録方式（液体噴射記録
方式）に適用される液体噴射記録ヘッドは、一般に微細
な記録液吐出口（以下、オリフィスと呼ぶ）、液流路お
よび該液流路の一部に設けられる液体吐出エネルギー発
生部とを備えている。液体吐出エネルギー発生部は電気
熱変換素子であるヒーターより形成される。一般的な電
気熱変換素子が形成される基板は、シリコンウエハー等
に、熱の拡散を制御するための熱伝導率の低い被膜を形
成し、次いで電気抵抗の高い金属部材によってヒーター
を形成した後、該ヒーターに電気エネルギーを付与する
ための配線パターンを配設し、該配線の保護膜を形成す
ることにより、作製される。また、バブルジェット記録
方式においては、気泡の消泡時のキャビテーションによ
るヒーターの破壊を防止するため、保護膜上に耐キャビ
テーション膜を形成する場合もある。

【０００３】これら被膜は、蒸着やスパッタリング等の
真空成膜技術とフォトリソグラフィーによる被膜の加工
によって、パターン形成される。

【０００４】このようにして配線を保護する被膜が形成
された基板上にインク流路を形成することによってバブ
ルジェット記録ヘッドが作製される。

【０００５】該バブルジェット記録ヘッドの作製に際し
て、インクと電気配線パターンを隔絶する被膜は保護膜
のみであり、該被膜の保護膜特性は極めて重要である。
すなわち、該被膜の絶縁特性が不十分な場合は、電気熱
変換素子に付与される電気信号のリークを招いたり、更
には配線パターンの腐食等を起こしたりする場合が多
い。該被膜を真空成膜手段によって形成することは可能
であるが、真空成膜手段を使用する場合はピンホールの
形成を皆無とすることが極めて難しく、ヘッドが大型化
した場合は歩留りの低下を招いてしまう。真空成膜手段
においては、一般的には酸化シリコンや窒化シリコン等
を保護膜として形成する場合が多いが、これら被膜の膜
厚は十分な絶縁特性を得るために１μ以上形成すること
が好ましく、このような厚膜の真空成膜に関しては、被
膜の応力に起因するクラックの発生や、突発的微小粒子
の付着を完全には防止できない場合が多い。そのため、
真空成膜法による保護膜の作製においては、ピンホール
等による絶縁不良が、発生する確率が高く、歩留りを低
減してしまう大きな原因となっている。

【０００６】一方、半導体作製等に使用されるポリイミ
ド系樹脂を用いて保護膜を形成すれば、ピンホールの無
い良好な絶縁膜を作製することが可能である。このよう
な有機系保護膜のスピンコート法によれば、被膜の膜厚
を０．２μｍ以上とすることによりピンホールの発生を
ほとんど防止することが可能であり、また、クラックの
ない良好な保護膜を形成することが可能である。しか
し、バブルジェット記録ヘッドのインクとしては、近
年、インク中に溶解する染料の会合や凝集を防止するた
めに、アルカリ強度の高いインクを用いる場合がある。
すなわち、インクの水素イオン濃度を高く設定すること
により、染料は安定にインク中に溶解せしめることが可
能である。このため、インク中にＰＨ１０程度の緩衝液
を添加したり、尿素や苛性ソーダを添加してＰＨを１０
程度に保持する手段が講じられている。

【０００７】しかしながら、前記したポリイミド系保護
膜では該アルカリに対しては十分な化学的耐性を有して
おらず、該アルカリにより加水分解を受けて剥離してし
まう、という問題を有している。このことは、従来汎用
的に使用されるポリイミド系保護膜ではアルカリインク
を使用した場合のパッシベーション被膜として十分な信
頼性を実現できないことを示唆している。

【０００８】また、ポリイミドに代るスピンコート可能
な高分子系保護膜材料として実用化されている物とし
て、シリコン樹脂を挙げることができるが、該樹脂の焼
成温度は４００℃以上と極めて高いこと、しかも厚膜に
てクラックが発生しやすい、という問題点を有してい
る。

【０００９】また、液体噴射記録ヘッドのパッシベーシ
ョン被膜としては、半導体デバイス程の高い耐熱性を要
求されないため、汎用的高分子化合物を適用することは
可能である。すなわち、一般的半導体デバイスは、樹脂
封止やセラミック封止工程での４００℃あるいは７００
℃の温度にても変質しない特性を要求されるため、高分
子系パッシベーション材料としてはポリイミドやシリコ
ン樹脂に限定されてしまう。しかしながら、液体噴射記
録ヘッドにおいては、該工程が存在しないため、パッシ
ベーション膜に要求される耐熱性はそれほど高いもので
はなく、２００〜３００℃程度であれば十分に使用する
ことが可能である。このような耐熱温度は汎用的高分子
化合物においても実現できる値であり、液体噴射記録ヘ
ッド用パッシベーション被膜材料としては耐アルカリ特
性に主眼をおいて樹脂を選択することができる。

【００１０】しかしながら、一般的に耐アルカリ性に優
れる高分子化合物は、密着性や、塗布溶剤に対する溶解
性や、感光性を付与するための反応性に劣るものであ
り、保護膜として使用する場合には問題が生じる。例え
ば、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエ
ーテルケトン、ポリカーボネート、ポリエステル等の高
分子化合物は、耐アルカリ性は高いものの、汎用的な溶
剤に溶解し難く、また密着性も良好ではない。しかも、
不飽和二重結合や水酸基、引抜きを受け易い水素原子等
が存在しないため、感光特性を付与することが難しい、
という問題がある。すなわち、このような耐アルカリ性
に優れる高分子化合物は、活性な反応基を有しておら
ず、密着性や感光性の付与には極めて問題がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の諸点
に鑑みてなされたものであって、アルカリ性の高い記録
液体を吐出する液体噴射記録ヘッドの基板上の配線を十
分に保護することのできる耐アルカリ性の保護層材料を
提供するとともに、この耐アルカリインク性の高い保護
膜材料による保護膜を配線パターン上に形成し、電流の
リークおよび配線パターンの腐食を防止することによ
り、液体噴射記録ヘッドおよび該記録ヘッドを有する液
体噴射記録装置の信頼性を高めることを主たる課題とす
る。

【００１２】また、本発明は、保護膜材料として感光特
性を有する材料を使用することにより、通常のフォトリ
ソグラフィー工程にて、簡便にまた高精度でパターン化
された保護膜を形成することにより、安価に信頼性の高
い液体噴射記録ヘッドおよび記録装置を提供することを
課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明の保護層材料は、エポキシ樹脂と芳香族オニ
ウム塩とを少なくとも含有するコーティング材料を用い
ることを特徴としている。

【００１４】図１は、本発明による保護膜材料を液体噴
射記録ヘッドの電気熱変換素子を形成した基板上にパタ
ーン形成した模式図を示す。図１において、ガラスある
いはシリコン等の基板１上に、ヒーター（電気熱変換素
子）２、配線パターン３、およびヒーター２のキャビテ
ーション破壊を保護するための耐キャビテーション膜
（図示せず）が形成されており、このような基板１上に
本発明による保護膜材料による保護膜層５をパターン形
成して構成されている。

【００１５】

【発明の実施の形態】一般的に、エポキシ樹脂は、酸無
水物やアミン化合物により硬化する熱硬化性樹脂である
が、酸無水物にて硬化させた硬化物は、アルカリにて加
水分解反応するため、アルカリ性インクに対する耐性は
良好なものではない。一方、アミン硬化した硬化物は、
ガラス転移温度が低く良好な絶縁膜としては使用できな
い。また、これら材料は感光特性を持たないため、その
パターン加工は簡便には行なえない等の問題を有してい
る。

【００１６】本出願人らは、エポキシ樹脂の硬化物性を
鋭意検討したところ、エポキシ樹脂を芳香族オニウム塩
にて硬化せしめた被膜は、アルカリ性インクに対して極
めて高い耐性を有するとともに、そのガラス転移温度も
１５０℃以上とすることが可能であり、しかも高い感光
特性を付与できることを見出した。エポキシ樹脂の芳香
族オニウム塩による硬化物は、エーテル結合による硬化
反応が主たる反応であるため、酸無水物硬化によるエス
テル結合やアミンによるアミン結合等のようにアルカリ
による加水分解を受けずらく、また、高い耐熱性を有す
る原因と推定することができる。

【００１７】本発明による保護膜材料としては、エポキ
シ環を有するエポキシ樹脂であれば、ビスフェノールＡ
型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、水
添加ビスフェノールエポキシ樹脂、クレゾールノボラッ
クエポキシ樹脂、フェノールノボラックエポキシ樹脂、
およびこれらエポキシ樹脂をカプロラクトン変性、オキ
シアルキル変性等、変性した物の何れも使用することは
可能である。もちろん、水添加やカプロラクトンあるい
はポリオキシ変性することによって、アルカリインクに
対する耐性は低下するが、液体噴射記録ヘッドに要求す
る信頼性のスペックと被膜の特性との相関より選択する
ことは可能である。

【００１８】本出願人らの検討によれば、芳香環を有す
るエポキシ樹脂、さらにはシクロヘキシル環や直鎖アル
キル等を含まないエポキシ樹脂がより高い耐アルカリイ
ンク性を有することが判明した。すなわち、ビスフェノ
ールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹
脂、クレゾールノボラックエポキシ樹脂、フェノールノ
ボラックエポキシ樹脂が最も好ましく使用できる。これ
は長鎖炭化水素結合がアルカリによる分解反応を受けや
すいためと想定できる。

【００１９】特に好ましくは、これらエポキシ樹脂は、
常温にて固体状の物がそのパターニング工程における適
用性が高い。すなわち、常温にて固体状のエポキシ樹脂
を汎用的塗布溶剤にて溶解し、通常のソルベントコート
法にて基板上に塗布することによって、膜厚の再現性良
く塗布できるためである。また、該被膜は溶剤の乾燥に
よって取扱いが容易となり、また、粘着性等も低減する
ため、汎用のフォトリソブラフィー装置でのパターニン
グが可能となる。すなわち、常温にて液体状のエポキシ
樹脂を用いた場合は、塗布溶剤が飛散した後も、被膜の
流動性が損失せず、膜厚の再現性や膜厚分布の均一性を
実現できない場合が多い。さらには、該被膜を塗布した
基板は、粘着性を有しており、露光装置、現像装置、ア
ッシング装置等の装置への樹脂の付着が起こり易いとと
もに、該基板にゴミが付着した場合の除去もできなくな
ってしまう。しかも、常温にて固体状のエポキシ樹脂
は、一般的にはエポキシ当量が高いため、エポキシ樹脂
の致命的欠点である可撓性がないという問題も発現し難
くなる。このことにより、保護膜の密着性をより高くで
きるというメリットを有することができる。

【００２０】以上記載したように、本発明に最も好まし
いエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型およびビ
スフェノールＦ型エポキシ樹脂が挙げられ、これらの樹
脂においては、エポキシ当量が４００以上のものがより
好ましい。上市されるエポキシ樹脂の中では、ビスフェ
ノールＡ型エポキシ樹脂として、エピコート１００１
（エポキシ当量４５０〜５００），１００２（６００〜
７００），１００３（６７０〜７７０），１００４（８
７５〜９７５），１００７（１７５０〜２２００），１
００９（２４００〜３３００），１０１０（３０００〜
５０００）等が好ましい。またビスフェノールＦ型樹脂
としては、エピコート１００３Ｆ（エポキシ当量７００
〜８００），１００４Ｆ（８７５〜９７５），１００５
Ｆ（９５０〜１０５０）等を挙げることができる。

【００２１】エポキシ樹脂に感光特性を付与するため
に、芳香族オニウム塩を添加する必要がある。芳香族オ
ニウム塩としては、ジフェニルヨードニウムヘキサフル
オロアンチモネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフ
ルオロフォスフェート、ジフェニルヨードニウムヘキサ
フルオロボーレートおよびこれらジフェニルヨードニウ
ム塩の溶解性を高めたジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ジフェニ
ルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、または
フォスフェート、ボーレート等を挙げることができる。
また、上市されているオニウム塩としては、アデカ
（株）社製ＳＰ−１７０，ＳＰ−１５０、チバガイギー
社製イルガキュア２６１等を挙げることができる。これ
らオニウム塩は０．１〜５部の添加が望ましい。

【００２２】また、エポキシ樹脂の密着性を向上せしめ
るために、シランカップリング剤の添加も有効である。
シランカップリング剤としては、何れのカップリング剤
を用いても構わないが、最も好ましくは、分子構造中に
オキシラン環を有するものが良好な密着性を実現でき
る。例えば、日本ユニカー社製Ａ−１８７等が好まし
い。これらシランカップリング剤の添加量は、１〜２０
部が好ましい。添加量が少ないと十分な密着性を実現で
きず、また、多過ぎると耐熱性の低下を来す。

【００２３】また、エポキシ当量５０００以上の高分子
エポキシ樹脂や、フェノキシ樹脂の添加も、被膜の密着
性や可撓性を高めることに有効である。これら高分子バ
インダーの添加は１〜５０部が最も好ましく使用でき
る。５０部を越えて添加することによって、パターンの
解像性の低下や被膜の耐熱性の低下を来す。

【００２４】上記した組成物は、５〜５０ｗｔ％の濃度
にて溶剤に溶解して使用することが好ましい。溶剤とし
ては、上記組成物を溶解し、また良好な被膜を形成する
適度の沸点を有する溶剤が好ましい。例えば、シクロヘ
キサノン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤、
酢酸エチル、酢酸ブチル、２−エトキシエチルアセテー
ト等のエステル系溶剤、ジエチレングリコールジメチル
エーテル、エチレングリコールエチルエーテル等のエー
テル系溶剤等何れの溶剤を使用しても構わない。

【００２５】上記した組成物を溶剤に溶解せしめた保護
膜溶液は、一般的なソルベントコート法にて基板に塗布
する。ソルベントコート法としては、スピンコート法、
ロールコート法等を挙げることができる。一般的に液体
噴射記録ヘッドに使用される基板は、シリコンやガラス
製ウェハー上に、電気熱変換素子および該素子に電気信
号を付与する配線が施されている。また、電気熱変換素
子表面は、一般的には、真空成膜法にて形成した保護膜
およびバブルの消泡時のキャビテーションによる素子の
破壊を防止する被膜等が形成されているものである。塗
布後、塗布溶剤を除去するベーキングを実施する。該ベ
ーキングは、溶剤が除去できれば何れの温度にて行なっ
ても構わないが、一般的にはオーブンであれば６０〜１
５０℃の温度にして１０〜３０分間、ホットプレートで
あれば９０〜２００℃の温度にて３０〜１２０秒間が好
ましい。

【００２６】ベーキングした基板は、露光装置にて保護
膜パターンのパターン露光を行なう。パターンとして
は、基本的には電気熱変換素子表面とワイヤーボンディ
ング等の電気実装を行なう箇所は露呈し、配線パターン
は被覆することの基本的要件を満たせば、該箇所以外は
被覆しても、また被覆しなくても構わない。露光は汎用
的な露光装置であれば何れの装置でも使用できる。

【００２７】本発明による保護膜材料は、塗布溶剤を飛
散せしめることにより、常温にて固体化するものであ
り、通常のフォトレジストと同様の取扱方法にて、露光
が可能である。また、本発明による保護膜材料は、酸素
による反応阻害を受けない材料であるため、そのパター
ン露光工程は、窒素雰囲気を形成したり、マスクとの密
着を行なったりする必要がなく、簡便にて実施できる。
本発明による保護膜材料は、ネガ型の感光特性を有する
ものであり、現像後に残存せしめる箇所は、露光される
ようなマスクパターンの作製が必要である。

【００２８】露光後、そのままパターンの現像を実施し
ても構わないが、好ましくは、若干のベーキング処理を
施すことはパターンの密着性や感度を高めることに有効
である。エポキシの開環重合は、熱によって反応が促進
するためであり、一般的には４０〜９０℃の温度にて１
〜１０分間のベーキングが有効である。もちろん解像性
等の要求が厳しい場合では、露光量を多めにしてベーキ
ング処理を施さなくても構わない。

【００２９】現像は、汎用的な有機溶剤であれば何れの
溶剤にて行なっても良く、塗布溶剤として記載したケト
ン、エステル、エーテル系溶剤あるいはＮ−メチルピロ
リドン、ジメチルスルフォキシド等にて行なうことがで
きる。現像は、シャワー、ディップ、パドル等の何れの
現像方式にて行なっても構わない。

【００３０】現像後に、架橋密度を高め、耐熱性や密着
性を向上せしめるためにベーキングを施す。該ベークは
１００〜３００℃の温度にて３０分〜２時間程度行な
う。最後に発生した残渣を除去するためにアッシングを
行なっても構わない。該アッシングは、汎用の酸素プラ
ズマアッシング装置を使用することが可能であり、該装
置はバレル、平行平板等のいずれの装置で行なっても構
わない。

【００３１】以上記載した汎用的フォトリソグラフィー
工程にて、本発明による液体噴射記録ヘッド用絶縁膜パ
ターンを作製できる。本被膜は、前記したように、ソル
ベントコート法にて塗布するため、ピンホールの無い良
好な絶縁被膜が形成できるとともに、耐アルカリインク
性に優れ、また、耐熱性も２００〜３００℃を実現でき
る良好な特性を実現できる。

【００３２】このようにして形成した基板を使用して液
体噴射記録ヘッドを作製するためには、該基板上にイン
クを流入および吐出せしめるノズルを形成する工程、基
板を切断し、ダイボンを行う工程、電気実装およびイン
ク供給のための実装を行う工程を実施する。

【００３３】本発明では、上記した後工程として、何れ
の工程にて行っても構わない。ノズルを形成する工程と
しては、特開昭５７−２０８２５５号公報，特開昭５７
−２０８２５６号公報に記載される手段による方法、あ
るいは特開昭６１−１５４９４７号公報に記載される手
段による方法、あるいはＨｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒ
ｄ社ジャーナルＰ２８−３１Ａｕｇｕｓｔ’１９８８
に記載される方法等を挙げることができる。

【００３４】例えば、特開昭６１−１５４９４７号公報
に記載される方法にて作製した液体噴射記録ヘッドの吐
出エレメントの模式図を、図２に示す。図２において、
基板１上にノズル形成材料６にてインク流路７およびイ
ンク吐出孔８が形成されており、該ノズル形成材料６上
には天井部材９が貼り合わせてある。天井部材９にはイ
ンクを供給するための貫通孔１０が設けられている。

【００３５】本発明は、特に液体噴射記録（インクジェ
ット記録）方式の中でも、バブルジェット方式の記録ヘ
ッド、記録装置において優れた効果をもたらすものであ
る。

【００３６】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０
７９６号明細書に開示されている。基本的な原理を用い
て行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド
型、コンチィニュアス型の何れにも適用可能であるが、
特にオンデマンド型の場合には、液体噴射記録ヘッド
（インク）が保持されているシートや液路に対応して配
置された電気熱変換素子に、記録情報に対応した少なく
とも一つの駆動信号を印加することによって、電気熱変
換体に核沸騰を越える急激な温度上昇を与える熱エネル
ギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に核沸騰を起
こさせ、結果的にこの駆動信号に一対一に対応した気泡
を液体（インク）内に形成できるので有効である。この
気泡の成長、収縮により吐出孔を介して液体（インク）
を吐出させて、少なくとも一つの滴を形成する。

【００３７】この駆動信号をパルス形状とすると、即時
適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に優
れた液体（インク）の吐出が達成でき、より好ましい。
このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第４４６
３３５９号明細書、同第４３４５２６２号明細書に記載
されているようなものが適している。なお、上記熱作用
面の温度上昇率に関する発明として米国特許第４３１３
１２４号明細書に記載されている条件を採用すると、更
に優れた記録を行うことができる。

【００３８】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出孔、液流路、電気熱変換
体素子の組合せ構成（直線状液流路または直角状液流
路）の他に熱作用部が屈曲する領域に配置されている構
成を開示する米国特許第４５５８３３３号明細書、米国
特許第４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含
まれるものである。加えて、複数の電気熱変換体素子に
対して、共通するスリットを電気熱変換体素子の吐出部
とする構成を開示する特開昭５９−１２３６７０号公報
や熱エネルギーの圧力波を吸収する開孔を吐出孔に反応
させる構成を開示する特開昭５９−１３８４６１号公報
に基づいた構成にしても本発明は有効である。

【００３９】さらに、記録紙の全幅にわたり同時に記録
ができるフルラインタイプの記録ヘッドとしては、上述
した明細書に開示されているような複数記録ヘッドの組
合せによって、その長さを満たす構成や、一体的に形成
された一個の記録ヘッドとしての構成の何れでも良い
が、本発明は、上述した効果を一層有効に発揮すること
ができる。

【００４０】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的に設けられたカートリッ
ジタイプの記録ヘッドにおいても、本発明は有効であ
る。また、記録装置に記録ヘッドに対する回復手段や予
備的な補助手段等を付加することは、本発明により得ら
れる記録ヘッドの効果を一層安定にできるので、好まし
いものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッド
に対しての、キャッピング手段、クリーニング手段、加
圧あるいは吸引手段、電気熱変換体素子あるいはこれと
は別の加熱素子、あるいはこれらの組合せによる予備加
熱手段、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを行う
手段等を付加することも安定した記録を行うために有効
である。

【００４１】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみを記録するモードだけではなく、記録
ヘッドを一体的に構成した装置、または複数個を組合せ
て構成した何れでもよいが、異なる色の複色カラーまた
は、混色によるフルカラーの少なくとも一つを備えた装
置の記録ヘッドにも、本発明は極めて有効である。

【００４２】また、本発明により得られる記録ヘッド
は、インクが液体でなくとも、室温やそれ以下で固化す
るインクであって、室温で軟化もしくは液体となるも
の、あるいは、インクジェットにおいて一般的に行われ
ている温度調整範囲である３０℃以上７０℃以下で軟化
もしくは液体となるものにも適用できる。すなわち、記
録信号付与時にインクが液状をなすものであれば良い。
加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温を、インクの
固体状態から液体状態への態変換のエネルギーとして吸
収させることで防止するか、または、インクの蒸発防止
を目的として放置状態で固化するインクを用いるかし
て、いずれにしても熱エネルギーの記録信号に応じた付
与によってインクが液化してインク状態として吐出する
ものや記録媒体に到達する時点ではすでに固化し始める
もの等のような、熱エネルギーによって初めて液化する
性質のインク使用も本発明に係わる記録ヘッドには適用
可能である。

【００４３】このような場合インクは、特開昭５４−５
６６８４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公
報に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔
に液状または固形物として保持された状態で、電気熱変
換体素子に対して対向するような形態としても良い。本
発明においては、上述した各インクに対して最も有効な
ものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。

【００４４】図３は、本発明により得られた液体噴射記
録ヘッドをインクジェットカートリッジ（ＩＪＣ）とし
て装着したインクジェット記録装置（ＩＪＲＡ）の一例
を示す外観斜視図である。

【００４５】図において、２０はプラテン２４上に送紙
されてきた記録紙の記録面に対向してインク吐出を行う
ノズル群を備えたインクジェットカートリッジ（ＩＪ
Ｃ）である。１６はＩＪＣ２０を保持するキャリッジＨ
Ｃであり、駆動モーター１７の駆動力を伝達する駆動ベ
ルト１８の一部と連結し、互いに平行に配設された２本
のガイドシャフト１９Ａおよび１９Ｂと摺動可能とする
ことによりＩＪＣ２０の記録紙の全幅にわたる往復移動
が可能となる。

【００４６】２６はヘッド回復装置であり、ＩＪＣ２０
の移動経路の一端、例えばホームポジションと対向する
位置に配設される。伝動機構２３を介したモーター２２
の駆動力によって、ヘッド回復装置２６を動作せしめ、
ＩＪＣ２０のキャッピングを行う。このヘッド回復装置
２６のキャップ部２６ＡによるＩＪＣ２０へのキャッピ
ングに関連させて、ヘッド回復装置２６内に設けた適宜
の吸引手段によるインクの吸引もしくはＩＪＣ２０への
インク供給経路に設けた適宜の加圧手段によるインク圧
送を行い、インクを吐出孔より強制的に排出させること
によりノズル内の増粘インクを除去する等の吐出回復処
理を行う。また、記録終了時等にキャッピングを施すこ
とによりＩＪＣ２０が保護される。

【００４７】３０は、ヘッド回復装置２６の側面に配設
され、シリコンゴムで形成されるワイピング部材として
のブレードである。ブレード３０はブレード保持部材３
０Ａにカンチレバー形態で保持され、ヘッド回復装置２
６と同様、モーター２２および伝動機構２３によって動
作し、ＩＪＣ２０の吐出面との係合が可能となる。これ
により、ＩＪＣ２０の記録動作における適切なタイミン
グで、あるいはヘッド回復装置２６を用いた吐出回復処
理後に、ブレード３０をＩＪＣ２０の移動経路中に突出
させ、ＩＪＣ２０の移動動作に伴ってＩＪＣ２０の吐出
面における結露、濡れあるいは塵等をふきとるものであ
る。

【００４８】（その他）また、本発明の液体噴射記録ヘ
ッドにおいては、該ヘッドを有する液体噴射記録ヘッド
キットを構成することができる。図４は、このような液
体噴射記録ヘッドキットを示した模式図であり、このキ
ット５００は、インクを吐出するインク吐出部５１１を
有する本発明の液体噴射記録ヘッド５１０と、このヘッ
ドと不可分もしくは分離可能な液体容器であるインク容
器５２０と、このインク容器にインクを充填するための
インクを保持したインク充填手段５３０とを、キット容
器５０１内に納めたものである。

【００４９】インクを消費し終わった場合には、インク
容器の大気連通口５２１や記録ヘッドとの接続部や、も
しくはインク容器の壁に開けた穴などに、インク充填手
段５３０の挿入部（注射針等）５３１の一部を挿入し、
この挿入部を介してインク充填手段内のインクをインク
容器内に充填すればよい。

【００５０】このように、本発明の液体噴射記録ヘッド
５１０と、インク容器５２０やインク充填手段５３０等
を一つのキット容器５０１内に納めてキット５００にす
ることで、インクが消費されてしまっても前述のように
すぐに、また容易にインクをインク容器内に充填するこ
とができ、記録の開始を迅速に行うことができる。

【００５１】なお、本実施例の液体噴射記録ヘッドキッ
ト５００では、インク充填手段５３０が含まれるもので
説明を行ったが、キットとしては、インク充填手段５３
０を持たず、インクが充填された分離可能タイプのイン
ク容器５２０がキット容器５０１内に納められている形
態のものであってもよい。

【００５２】

【実施例】以下、実施例を以て本発明を詳細に説明する
が、本発明は該実施例に制限されるものではない。

【００５３】（実施例１）エポキシ樹脂としてエピコー
ト１００２（油化シェルエポキシ社）１００部、シラン
カップリング剤としてＡ−１８７（日本ユニカー社）５
部、オニウム塩としてＳＰ−１７０（アデカ社）１．５
部を、２００部のシクロヘキサノンに溶解して保護膜溶
液を作製した。該溶液は、０．２２μｍメッシュのテフ
ロンフィルターにてフィルタリングを行なって使用し
た。基板としては、２．０μｍの熱酸化膜を有するシリ
コンウェハーに、電気熱変換素子およびアルミにて配線
を施した基板を使用した。また、電気熱変換素子上はス
パッタリングによってシリコン酸化膜を１．０μｍの膜
厚にて形成した。基板の膜構成は、図１に示すものと同
一である。

【００５４】該基板に、スピンコート法にて上記絶縁膜
溶液を塗布し、１１０℃にて６０秒、１４０℃にて６０
秒のホットプレートベークを行なった。形成された被膜
の膜厚は、２．０μｍであった。次いで、キヤノン製マ
スクアライナ−ＰＬＡ−６０１ＦＡにて、パターン露光
を行なった。露光は、６０カウントにて行ない、次い
で、６０℃で３０分間、オーブンにてベーキングを行な
った。基板をメチルイソブチルケトンに６０秒間浸漬し
て、現像を行なった。リンスは、イソプロピルアルコー
ルに６０秒間浸漬して行なった。次に、２００℃で１時
間ベーキングを行なった後、平行平板型ＲＩＥエッチン
グ装置により、アッシングを行なった。アッシングは、
酸素プラズマにて行ない、ガス圧１０Ｐａ，投入電力
０．３Ｗ／ｃｍ² の条件で、５分間行なった。

【００５５】このようにして形成した基板上に下記方法
にてインク流路を形成した。

【００５６】前記基板上にポジ型フォトレジストとして
東京応化工業社製ＰＭＥＲ−ＡＲ９００をスピンコート
法にて塗布し、そのまま９０℃にて１時間ベーキングを
行なった。該被膜の膜厚は２５μｍであった。次に、キ
ヤノン製マスクアライナーＭＰＡ−６００にてインク流
路のパターン露光を行なった。露光は２０００ｍＪ／ｃ
ｍ² の照射を行なった。東京応化工業社製現像液Ｐ−６
Ｇを使用してディップにて６分間を要して現像を行な
い、脱イオン水にてリンスした後、６０℃で３時間ベー
キングを行なって乾燥した。

【００５７】該レジストパターン中には、レジストの感
光材料であるナフトキノンジアジド誘導体が未分解のま
ま残存しており、後工程での弊害があるため、紫外線を
照射して脱窒素ガスを行なった。基板をキヤノン製マス
クアライナーＰＬＡ−６０１に装着し、６０カウントの
露光を行ない、次いで、真空中に３０分間放置し、再度
１２０カウントの露光を行ない、そのまま１夜放置し
た。

【００５８】次に、該パターン上にノズル形成材料を塗
布した。ノズル形成材料としては油化シェルエポキシ社
製ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂エピコート８２８を
１００部、日本ユニカー社製シランカップリング剤Ａ−
１８７を５部、アデカ社製光開始剤ＳＰ−１７０を１．
５部混合したものを使用した。該ノズル形成材料は常温
にて液体状である。ノズル形成材料をスピナーにて５０
０ｒｐｍにて６０秒間回転塗布して液を広げた後、真空
中にて１時間放置して気泡を排除した。続いて、サンド
ブラスト法にてインク供給孔の貫通孔を形成したパイレ
ックスガラス（厚さ０．８ｍｍ）を貼り合わせた。な
お、ノズル形成材料層の厚さは、約１５０μｍになるよ
うに基板とガラス間にはスペーサーを予め配設した。さ
らに、基板とガラス板を仮止めるため、ウシオ電機社製
スポットキュア装置にてデバイスパターンのない箇所８
箇所に紫外線を５Ｊ／ｃｍ² 照射した。

【００５９】次いで、キヤノン製マスクアライナーＰＬ
Ａ−６０１を使用してインク共通液室パターンのパター
ン露光をノズル形成材料に施した。マスクは天板ガラス
上にギャップ５０μｍにて配置せしめ、露光は６Ｊ／ｃ
ｍ² にて行なった。そのまま、４５℃にて３０分間のベ
ーキングを行なった後、トリエタンに浸漬して超音波を
付与しながら現像を行なった。

【００６０】現像後、１３０℃で１時間ベーキングを行
なった後、基板をダイシングソーにて分離した。ダイサ
ーとしては、東京精密社製マイクロフォーミングマシー
ンＵ−ＦＭ２０を使用し、インク吐出孔面となる面に関
しては、予め＃６００のメタルブレードにて天板ガラス
部に溝入れを行なった後、＃２０００のレジンブレード
にて樹脂層およびシリコン基板を切断した。また、その
他の面に関しては＃４００のレジンブレードを用いて一
括に切断し、エレメントを分離した。

【００６１】最後に、分割したエレメントをジメチルス
ルフォキシドに浸漬し、超音波を付与しつつポジ型フォ
トレジストを溶解除去し、１５０℃にて１時間ベーキン
グし、乾燥した。

【００６２】以上の工程にて作製したエレメントに対し
て、インク供給孔よりアルカリ性インクを導入してリー
クチェックを行なった。アルカリ性インクとしては、水
１００部、グリセリン５部、チオジグリコール５部、尿
素５部、イソプロピルアルコール５部、および染料とし
てフードブラック２を３部混合したものを使用した。該
インクはプレッシャークッカー試験や６０℃での保存試
験を行った結果、尿素の分解によって水素イオン濃度は
ＰＨ１０程度になり、アルカリ性を呈するようになる。
リーク試験は、ワイヤーボンディングパッド間の導通お
よびインクとワイヤーボンディングパッド間の導通をチ
ェックしたところ、いずれのエレメントにおいても、導
通は認められなかった。さらに、該エレメントをプレッ
シャークッカー装置により、前記アルカリ性インク中
で、１２０℃、１０時間の耐久試験を行なった後、上記
リークチェックを行なったが、該エレメントにおいても
導通は確認されなかった。

【００６３】最後に、フィルタ、インク供給部材の装
着、および電気実装を施して、液体噴射記録ヘッドを完
成した。このようにして、作製した液体噴射記録ヘッド
を、図３に示す構成からなる記録装置に装着し、前記し
たアルカリ性インクを用いて記録を行なったところ、安
定な印字が可能であった。

【００６４】（実施例２）本実施例では、エポキシ樹脂
としてクレゾールノボラックエポキシ樹脂を使用した。

【００６５】油化シェルエポキシ社製クレゾールノボラ
ックエポキシ樹脂エピコート１６０Ｈを１００部、シラ
ンカップリング剤としてＡ−１８７を５部、オニウム塩
としてＳＰ−１７０を１．５部を、２００部のシクロヘ
キサノンに溶解し、０．２２μｍのテフロンフィルター
にてフィルタリングを行ない、保護膜溶液を作製した。

【００６６】実施例１と同様にして作製した基板に、前
記保護膜溶液をスピンコート法にて塗布し、９０℃にて
１０分間ベーキングを行なった。次いで、キヤノン製マ
スクアライナーＰＬＡ−６０１により保護膜パターンの
パターン露光を行なった。露光量は４５カウントにて行
ない、露光後、６０℃で１０分間のベーキングを行なっ
た後、メチルイソブチルケトンに６０秒間浸漬して現像
し、次いで、イソプロパノールに６０秒間浸漬してリン
スを行なった。実施例１と同様にして、２００℃で１時
間ハードベークを行ない、続いて、酸素プラズマにてア
ッシングを実施した。

【００６７】実施例１と同様にして該基板を用いて液体
噴射記録ヘッドエレメントを作製し、該保護膜のリーク
チェックを行なったところ、良好な絶縁特性を実現して
いることが判明した。さらに、プレッシャークッカーテ
スト（ＰＣＴ）を行なったエレメントについてもリーク
テストを行なったが、該信頼性試験を施したエレメント
においても良好な絶縁特性を示した。

【００６８】最後に、インク供給のための部材を配設し
た後、印字装置に該液体噴射記録ヘッドを装着して印字
を行なったところ、良好な印字が可能であった。

【００６９】（実施例３）表１に各種エポキシ樹脂を使
用して構成した保護膜材料の処方を示した。また、比較
のために、ポリイミド系保護膜材料として東レ社製フォ
トニース、日立化成工業社製ＰＩＱを使用して構成した
液体噴射記録ヘッドエレメントのリーク特性を示した。

【００７０】表１よりエポキシ系樹脂を使用した保護膜
材料は、極めて高い耐アルカリインク特性と絶縁特性を
有していることが判明した。

【００７１】

【表１】

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によっても
たらされる効果としては、下記に列挙する項目が挙げら
れる。

【００７３】１）保護膜材料が、スピンコート法等の
ソルベントコート法によって塗布して被膜化できるた
め、真空成膜法に比べてピンホールのない良好な保護膜
を形成できる。特に、フルマルチヘッド等の長尺ヘッド
においては、該ピンホールのない保護膜特性は、液体噴
射記録ヘッドの歩留り向上に極めて有効である。

【００７４】２）保護膜材料が、エポキシ系樹脂にて
構成されるため、耐アルカリインクに対しても極めて高
い化学的安定性を有しており、信頼性の高い液体噴射記
録ヘッドを作製できる。

【００７５】３）保護膜材料のパターニングが一般的
に使用されるフォトリソグラフィー装置にて行えるた
め、特別な装置等が必要なく簡便にパターニングを実施
できる。このため、液体噴射記録ヘッドを安価にて安定
して製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による保護膜材料を塗布しパターニング
した基板の模式的斜視図である。

【図２】前記基板を使用して作製した液体噴射記録ヘッ
ドの吐出エレメントの模式的斜視図である。

【図３】前記液体噴射記録ヘッドを搭載して記録を行う
記録装置の基本構成を示す斜視図である。

【図４】本発明の液体噴射記録ヘッドを有するヘッドキ
ットを示した模式図である。

【符号の説明】

１基板２電気熱変換素子３配線パターン５保護膜６ノズル形成材料７インク流路８インク吐出孔９天井部材１０インク供給孔１５駆動用ＩＣ１６ベースプレート１７駆動モーター１８駆動ベルト１９Ａガイドシャフト１９Ｂガイドシャフト２０インクジェットカートリッジ２２クリーニング用モーター２３伝動機構２４プラテン２６ヘッド回復装置３０ブレード３０Ａブレード保持部材３１キャリッジ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体噴射記録ヘッドの配線を保護するた
めに用いられる有機樹脂保護膜材料であって、エポキシ
樹脂、シランカップリング剤および芳香族オニウム塩を
少なくとも含有することを特徴とする液体噴射記録ヘッ
ド用保護膜材料。
【請求項２】前記エポキシ樹脂がエポキシ当量４００
以上のビスフェノールエポキシ樹脂であることを特徴と
する請求項１に記載の保護膜材料。
【請求項３】前記エポキシ樹脂がエポキシ当量１５０
以上のクレゾールノボラックエポキシ樹脂であることを
特徴とする請求項１に記載の保護膜材料。
【請求項４】前記エポキシ樹脂の含有量が５０〜９９
部、シランカップリング材料が１〜１０部、芳香族オニ
ウム塩が０．１〜５部の範囲にて添加されていることを
特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の保護膜
材料。
【請求項５】液体噴射記録ヘッドであって、その基板
上に吐出エネルギー発生素子および配線パターンが形成
され、これらを覆うように該基板上に前記請求項１ない
し４のいずれかに記載の保護膜材料により保護膜層が形
成されていることを特徴とする液体噴射記録ヘッド。
【請求項６】液体噴射記録ヘッドであって、その基板
上に吐出エネルギー発生素子および配線パターンを有
し、これらを覆うように該基板上に真空成膜法にて形成
された無機保護膜層を有し、さらに該無機保護膜層上に
前記請求項１ないし４のいずれかに記載の保護材料によ
り保護膜層が形成されていることを特徴とする液体噴射
記録ヘッド。
【請求項７】前記吐出エネルギー発生素子は、液体に
膜沸騰を生じさせる熱エネルギーを発生する電気熱変換
素子であることを特徴とする請求項５または６に記載の
液体噴射記録ヘッド。
【請求項８】請求項５ないし７のいずれかに記載の液
体噴射記録ヘッドを備えた液体噴射記録装置であって、
前記液体噴射記録ヘッドが記録装置本体に対して着脱可
能であることを特徴とする液体噴射記録装置。
【請求項９】請求項５ないし７のいずれかに記載の液
体記録ヘッドと、記録液体としてのインクを充填するた
めのインク充填手段が設けられた液体噴射記録ヘッドキ
ット。