JPS5811173A - インクジエツトヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、インクジェットヘッド、詳しくは、所謂、イ
ンクジェット記録方式に用いる記録用インク小滴を発生
する為のインクジェットヘッドに関する。

インクジェット記録方式に適用されるインクジェットヘ
ッドは、一般に微細なインク吐出口（オリフィス）、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、この様なインクジェットヘッ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、斯かる従来法によって作成されるヘッドでは、
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
、流体抵抗の一定したインク通路が得難く、製作後のイ
ンクジェットヘッ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オリがある。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位置合せが国難で
あって量産性に欠ける点が挙げられる。

又、溝付板と蓋板とは一般的には異種材料で且つ、別の
加工を施して構成されているため、通路内のインクに対
する所謂濡れ性が異なり通路からインクが吐出された後
のインク補給すなわちリフィルが行われる際のインクメ
ニスカス形状の一様性が失われ、インク吐出特性の持続
性が損なわれる。従って、これ等の欠点が解決される構
成を有するインクジェットヘッドの開発が熱望されてい
る。

本発明は、上記欠点に鑑み成されたもので、精密であり
、しかも、耐久性、信頼性が高く吐出性能の安定したイ
ンクジェットヘッドを提供することを目的とする。

には、簡略な手法により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ンクジェットヘッドを提供する
ことも本発明の他の目的である。そして、以上の諸目的
を達成する本発明はインクの通路を有し、この通路に連
絡した吐出口からインクを吐出するインクジェットヘッ
ドであって前記通路が感光性樹脂の硬化膜を以て構成さ
れ、前記通路の内壁面が粗面で凌）ることを特徴とする
ものである。

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１１図は、本発明インクジェットヘッドの
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、セラミックス、プラ
スチック或は金楓等、適当な基板１上に発熱素子或は圧
電素子等の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。又、圧電素子が用いられるときは、
この素子の機械的振動によって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
極が接庇しである。

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Ｉ
Ａ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ィルムフォトレジスト３（膜厚、
約２５μ〜１００μ）を０．５〜０１４ｆ／分の速度、
１〜３＃　／　ｃ４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’３Ｍ切断面に
相当する断面図である。

このとき、ドライフィルムフォトレジスト３は基板−１
１Ａに圧着して固定され、以後、相当の外圧が加わった
場合にも基板面１人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ＩＡに設けたドライ
フィルムフォトレジスト３上に所定のパターン４　Ｐ、
　、　４　Ｐ、を有するフォトマスク４を重ね合せた後
、このフォトマスク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２０頒域を十分に傑うもので、この
パターン４　Ｐ、は光を透過しない。従って、パターン
４Ｐ１で核われている領域のドライフィルムフォトレジ
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の設置泣面と上記パターン４　Ｐ、の位置合せ
を周知の手法で行っておく必教かめる。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４、又、パターン４　Ｐ２は微軸パ
ターンであり、パターン４　Ｐ、を囲む様に位置してい
る。

そして、このパターン４Ｐ２は非常に数桁なものである
ため、このパターン４　Ｐ、に従ってフォトト レジス３は細曽に露光される。この微細バター７４　Ｐ
２は格子状、点状、平行線状等、様々に設定でき、微細
であれは特に限定されるものではない− 以上の如く露光を行うと、パターン４Ｐ領域外のフォト
レジスト３がＭ仁反応を起し一〇候化し、溶剤不治性に
なる。他方、露光されなかつた図中、破線で囲われてい
るフォトレジスト３は硬化せず、溶剤可溶性のま＼残こ
る。

露光操作を経た後、ドライフィルムフォトレジスト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７オトレジストを溶解除去する
と、第４図のとおり、基板１上にはその表面が粗面化し
た硬化フォトレジスト膜３Ｈがインク吐出圧発生素子２
を除く領域に形成される。その後、基板１上に残された
硬化フオトレジス）　Ｍ　３　Ｈの耐浴剤性を向上させ
る目的でこれを更に硬化させる。その方法としては、熱
１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は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ォトレジスト膜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’ｌｌ［に加温され
たドライフィルムフォトレジスト５（膜厚、約２５μ〜
１００μ）を０．５〜０゜４ｆ／分の速度、０１＃／−
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３　Ｈ
面にドライフィルムフォトレジスト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
インク吐出圧発生索子２の窓明部に７オトレジスト５が
ＬｆＬ込４４Ｇ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ォトレジスト５の左
６ｍ＊が起るので、ラミネート圧を０．１鰺−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３Ｈの厚さ
分のクリアランスを設けて圧着する。

このとき、ドライフィルムフォトレジスト５は硬化膜３
Ｈ面に圧着して固定され、以後、相当の外圧が加わった
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ィル
ムフォトレジスト５上に所□定のパターン６Ｐを有する
フォトマスク６を重ね合せた後、このフォトマスク６の
上部から露光を杓う。尚上記パターン６Ｐ幻１、抜に、
インク供組室、インク糺通路及び吐出口を栴成する領域
に相当しておシ、このパターン６Ｐは光を透過しない。

従って、パターン６Ｐで核われている領域のドライフィ
ルムフォトレジスト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
出圧発生索子の膜島１位置と上記パターン６Ｐの位置合
せを周知の手法で行っておく必要がある。つまり、少な
くとも、俵に形成されるインク細通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、フォトレジスト５をｈ光するとパターン６
Ｐ領域外の７オトレジスト５が３１反応を起して硬化し
５、溶剤不溶性になる。他方、露光されなかったフォト
レジスト５は硬化せず、溶剤可溶性のま＼残こる。

露光操作を紅た俵、ドライフィルムフォトレジスト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）のフォトレジストを溶解除去する
と、硬化フォトレジスト膜５Ｈにはパターン６Ｐに従っ
て槙８図に示す凹部が形成される。その稜、先のレジス
ト膜３Ｈ上に残された硬化フォトレジスト膜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。その方
法としては、熱重合（１ａｏ℃〜１６０℃でｌＯ分〜６
０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ォトレジスト膜５Ｈに形成された凹
部のうち、７ａは、インクジェットヘッド完成品に於け
るインク供給室に、又　７ｂはインク細通路に相当する
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ォトレ
ジスト膜５Ｈによる２つの島５Ｈ１゜５Ｈｊ　　は、後
に重置される不図示の天井板の左れ込みを防止する支柱
の役目を果すものである。

そして、これ等の形状や大きさは、インクの流通を阻害
し々い限シ、自由に焼室することができる。斜上の工程
を経て、インク路が形成された硬化レジスト膜５　Ｈ向
に、インク路の天井を４νｆ成するドライフィルムフォ
トレジスト８を更に貼着する。

尚、フォトレジスト膜５　Ｉ−１のインク通路壁面は、
未重合（未硬化）のフォトレジストを除去する隙に租［
１ｉ＋化される。

次に、別のドライフィルムフォトレジスト８の片面にフ
ォトマスク９を１ね合せた仮、露光を行なう。（第９図
）このとき、フォトマスク９は、前記パターン４　Ｐ２
とはソ同様な微細パターン９　Ｐ２と、負通孔を形成す
る為のパターン９　Ｐｌから成っている。この様に露光
されたフォトレジスト８を発性有機溶剤、例えば、トリ
クロルエタン中に浸漬して、未重合（未硬化）のフォト
レジストを溶解除去すると、露光面にネ：、微細パター
ン９　Ｐ、に応じた微細粗面が形成され、且つ貫通孔ｌ
Ｏも形成される。こうして得られたフォトレジスト膜８
Ｈを清浄化し乾燥されたフオトレジス）　＋＊　５　Ｈ
上に前記粗面を向けて重ね合せた後３〜５　ｋＶｃｄｌ
の加圧下でラミネートし、その状態のま’！、ｂ 分程度加熱して熱１合させるか、紫外線照射を行うか、
これ等両者を併用することにより硬化させる。

以上のようにして、ドライフィルムフォトレジスト８Ｉ
（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１０図のＣ、Ｃ／線に沿って切断する。これ
は第１０図に示す如くインク吐出圧発生索子２とインク
吐出口１１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ッド設計の如伺により適宜、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１１図は第１０図のｗ　、　ｗ’線に沿った断面図で
ある。そして、切断面を研磨して平滑化し、貫通孔ｌＯ
を介して直接、インクタンクを接続させるか、或は、貫
通孔１０に不図示のインクタンクを接続させるか、或は
、貫通孔ＩＯ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）を取シ付けてインクジェットヘ
ッドが完成する。

斜上の実施例に於ては、溝作成用の感光性組成物（フォ
トレジスト）としてドライフィルムタイプ、つまシ固体
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、フォトレジスト３としては液状の感光性組成
物も利用する仁とができる。

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
厚と同じ島さの壁を基板の周囲におき、スキージによっ
て余分の組成物を除去する方法である。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な基板上に加
熱圧着して粘着する。

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、固体のフィルムタイプのも
のを利用する方が有利である。このような固体のものと
しては、例えば、テュポン社パーマネントフォトポリマ
ーコーティングＴ（Ｉ　８　Ｔ　ＯＮ　、　ソルダーマ
スク７３（１８゜同７４０８．同７３０Ｉｉ’Ｒ，同７
４０　Ｆ　Ｒ、同８Ｍ１等の商品名で市販されている感
光性樹脂がある。この他、本発明に於て使用される感光
性組成物としては、感光性樹脂、フォトレジスト等の通
常のフォトリソグラフィ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−ジアゾレジン、更
には例えはビニルモノマーと重合開始剤を使用する光重
合型フォト・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ォトポリマー。

オルソナフトキノンジアジドとノボラックタイプのフェ
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
ゾフェノンやグリシジルカルコンとを共重合させたポリ
エーテル型フォトポリマー、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ェノンとの共
重合体、不飽和ポリエステル系感光性樹脂（例えばＡＰ
Ｒ（無化成）、テビスタ（量大）、ゾンネ（関西ペイン
ト）等〕、不飽第１］ウレタンオリゴマー系感光性樹脂
、三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、重クロム酸系フォトレジスト
、非クロム系水溶性フォトレジスト、ポリケイ皮酸ビニ
ル系フォトレジスト、環化ゴム−アジド系フォトレジス
ト、等が挙げられる。

以上に詳しく説明した本発明の効果としては次のとおυ
、Ｉｉ々、列挙することができる。

１　インク通路内面の大部分が同一材料で形成されてイ
ンクに対する濡れ性が同じになシ更にはインク通路壁面
が微細粗面化されているので、インクのりフィルが速く
、安定化されインク吐出特性の向上がはかれる。

２　ヘッ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ッド細密部の檎 形成が極めて簡単に行なえる。しかも、同溝成のヘッド
を多数、同時加工することもできる。

３　製作工程数が比較的少ないので、生産性が良好であ
る。

４　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、寸法精度の高いヘッドが歩留シ良く得られる
。

５　高密度マルチアレイインクジェットヘッドが簡略な
方法で得られる。

６　連続、且つ大量生産が可能である。

？　エツチング液（フッ化水素酸等の強酸類）を使用す
る必要かないので、安全衛生の面でも優れている。

８　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シ、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。

９　インク吐出口とインク吐出圧発生素子との間隔を決
定し切断する除、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足が容易である。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。

ｌＯ上記実施例で明らかにしたとおシ、インク吐出圧発
生素子部以外感光性樹脂膜で扱われてインクとの接触が
防止されているだめ（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、ヘッドの信頼性が向上する。

１１　　インクジェットヘッドの細密な主要構成部位の
形成がフォトリングラフィによって行なわれ、又このフ
ォトリングラフィ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ェットヘッ
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。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第１１図は何れも、本発明の詳細な説明図で
ある。 図に於て、 １は基板、２はインク吐出圧発生素子％３＋”ｅ８はド
ライフィルムフォトレジスト、３Ｈ１ｓＨ、５Ｈｉ　、
　５Ｈｊ　、　８Ｈは硬化フォトレジスト膜、４，６．
９はフォトマスク、Ｔａ、Ｔｂはインク路、１０は貫通
孔、１１はインク吐出口である。 特許出願人　キャノン株式会社 浴ｑ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. インクの通路を有し、この通路に連絡した吐出口からイ
   ンクを吐出するインクジェットヘッドに於て、前記通路
   が感光性樹脂の硬化膜を以て構成され、前記通路の内壁
   面が粗面であることを特徴とするインクジェットヘッド
   。