JPS58224759A - インクジエツト記録ヘツド - 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、インクジェット記録ヘッド、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
生するためのインクジェット記録ヘッドに関する。

インクジェット記録方式に適用されるインクジェット記
録ヘッドは、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一部に設けられる
インク吐出圧発生部を備えている。

従来、この様なインクジェット記録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〜・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
、通路抵抗の一定した通路が得難く、製作後のインクジ
ェット記録ヘッドのインク吐出特性にバラツキが出易し
・０また、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（・という欠点もある。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
トの上昇を招くという不利がある。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困難であって量産性に欠ける点
が挙げられる。

これらの欠点が解決される構成を有するインクジェット
記録ヘッドとして、インク吐出圧発生素子の配置しであ
る基板に感光性樹脂硬化膜からなるインク通路壁を形成
し、その後前記通路に覆いを設けるインクジェットヘッ
ドの構成が、例えば特開昭！；７−’１３ｇ７６号等に
提案されている。

この感光性樹脂を利用して製作されるインクジェット記
録ヘッドは、従来のヘッドの欠点であったインク通路の
仕上り精度、製造工程の複、雑さ、製造歩留りが悪いと
いう欠点をするという点では優れたものである。しかし
ながら、インク吐出圧発生素子の配置しである基板と、
その上に形成した感光性樹脂硬化膜の°６通路壁との接
合力の点で問題を残していた。いいかえれば基板に対す
る通路壁の密着性が充分でなく、インク吐出口が長時間
インク滴を吐出させると、インク滴の吐出の際の衝撃、
よつアあ６い、よ自身ア鹸時変化、よつア、インク吐出
口部分の基板と゛通路壁とが、非常に僅かではあるが剥
離し、このためインク滴の直進性、すなわち着弾点精度
が低下した。このことは、近年インクジェット記録方式
が高密度ノズルによる高解像、高品質な画質への要求が
高まっている中で、大きな障害となっていた。

本発明は上記の欠点を鑑み成されたもので、安価で、精
密で、信頼性が高く、使用耐久性にすぐれ、高密度、高
品質な画質を得るためのインクジェット記録ヘッドを提
供することを目的としている。

そしてこの様な目的を達成した本発明のインクジェット
記録ヘッドは、基板と、この基板面にインク通路を形成
する感光性樹脂硬化膜と、前記通路の覆し・とを積層し
てなるインクジェット記録ヘッドにおいて、前記基板の
感光性樹脂硬化膜との接合面が粗面化されかつ接着向上
剤で処理されてなることを特徴とするインクジェット記
録ヘッドである。

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１ｑ図は、本発明インクジェット記録ヘッ
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、プラス
チック或は金属等、適当な基板／上に、発熱素子や圧電
素子等のインク吐出圧発生素子コ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
子ユ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。

また、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、これ等の素子コには、図示されていた（・信号入力
用電極が接続しである。

次に電気絶縁性を付与する目的で、Ｓ　１０２１　’ｒ
ａ２０．　ｌＡｌ２Ｏ３，ガラス、　５ｉ３Ｎ４．ＢＮ
　等の無機酸化物、無機窒化物からなる電気絶縁膜３及
び耐インク性を付与するための膜グ、例として、Ａｕ、
Ｐｔ、Ｐｄ・等の貴金属、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｍ
ｏ、ｗ、Ｎｂ等の耐食金属又はＳＵＳ、七ネルメタル等
の耐食合金が被覆しである（第２図参照）。

次に第３図の工程では基板上に粗面化面を形成するため
の５ｉｏ２層５を、スパッタリングによってθ３〜２、
θμ被被覆る。ここでは５１０２層をスパッタリングに
よって被覆したが、本発明の目的からすれば５１０２に
限定する必要はなく、加工性、コスト、耐久性等を考慮
した上で被覆すべき材料を選択できる。また、被覆方法
も、蒸着、化学メッキ、電解メッキ等種々の方法が採用
できる。

第を図の工程においては、５１０２のスパッタリングが
完丁した基板／にフォトレジスト乙を塗布する。次に所
定のパターンを有するフォトマスク／／で位置合せを行
ない、露光を施す（第Ｓ図）。続いて周知の方法によっ
てフォトレジストを現像し、粗面化処理をしない部分を
カバーするフォトレジスト乙Ｐの硬化処理を行なう（第
６図）。

次に硬化フォトレジスト乙Ｐを有する基板面にサンドプ
ラス法を適用゛し、硬化フォトレジスト乙Ｐでカバーさ
れていない部分の５ｉｎ２層５を粗面化する。研摩材と
しては、例えば＋ｇｏｏ〜３２００のものが使用できる
。これらの工程を経て得られたものが第７図である。

本実施例では、粗面化法としてサンドプラスト法を採用
したが、他にも種々の方法があり、例えば化学研摩法、
電解研摩法、フォトエツチング法等も採用出来る。また
、本実施例では電気絶縁層３、耐インク層グの上にＳｉ
ｏ２層Ｓを設け、この層を粗面化したが、より簡便な方
法としては、耐インク層りに直接フォトレジスト像乙Ｐ
を設けて耐インク層を粗面化してもよし、耐インク層を
エツチングして所望のパターンを形成した後電気絶縁層
３を粗面化してもよい。

以上の工程を経て得られた粗面化された基板／は、フォ
トレジスト乙Ｐを剥離し、清浄化するとともに乾燥させ
た後、粗面化した面に接着向上剤（ｒ−アミノプロピル
トリエトキシシラン、分子構造式ＮＨ２（ＣＨ２）３５
ｌ（ＯＣ２Ｈ５）３　のエチルアルコール７％溶液）を
１０００〜乙００θｒｐｍの回転数でスピンコードした
後１、ｇθ〜／θ０℃で７０〜２０分間加熱する。

本発明においては、接着向上剤として上記のγ−アミノ
プロピルトリエトキシシラン以外に、一般知られている
有機シラン化合物あるいは有機チタン化合物、有機アル
ミニウム化合物、有機亜鉛化合物を使用することができ
る。これら接着向上剤は、使用する感光性樹脂の組成に
応じ、感光性樹脂と反応する官能基を有する接着向上剤
を選択して使用することが好ましい。これら有機シラン
化合物及び有機チタン化合物の代表的なものを官能暴利
にまとめたのが表／及び表コである。

表／ 表２ Ｉ この°ようにして接着向上剤で処理した基板面に、ｇθ
〜／　０５　’Ｃ程度に加温されたドライフィルムフォ
トレジスト７（膜厚２ｓ〜／θ０μ）をθに〜グ（資）
の速度、０７〜３　ｋｒｆｆｌの加圧条件下でラミネー
トする（第８図）。続いて第７図に示す様に、基板／に
設けたドライフィルムフォトレジスト７上に所定のパタ
ーンを有するフォトマスクｇを重ね合せた後、このフォ
トマスクｇの上部から露光を行なう。尚上記フォトマス
クのパターン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℃・る。露光する際には
、上記フォトマスクｇと、基板上にある５１０２の粗面
化面５ｐ及び吐出圧発生素子コとは周知の手法で位置合
せを行なっておく。

このようにして露光すると、パターンｇＰ領域外のフォ
トレジスト７が重合反応を起して硬化し、溶剤不溶性に
なる。他方、露光されなかったフォトレジスト７は硬化
せず、溶剤可溶性のまま残こる。

露光操作を経た後、ドライフイルムフォトレジストアを
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７にはパターンｇＰに従って
第７０図に示す凹部が形成される。その後、基板／上に
残された硬化フォトレジスト膜７Ｐ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（７３０℃〜／乙０℃で７０分〜乙θ分程度、加
熱）させるか、柴外線照射を行なうか、これ等両者を併
用するのが良い。

このようにして硬化フォトレジスト膜７Ｐに形成された
凹部のうち、７−／は、インクジェット記録ヘッド完成
品に於けるインク供給室に、また７−２はインク細流路
に相当するものである。

使用した接着向上剤がインク供給室やインク細流路内に
残存するとインク中に溶出してインクを変質させたり、
あるいはインク吐出圧発生素子の機能を損う恐れもある
ので、こ些らの中に露出している接着向上剤は酸素プラ
ズマによって灰化させることなどにより除去してもよい
。、叙上の工程を経て、インク供給室７−／、インク細
流路７−２等の溝壁が形成された基板／の上面に、第１
／図に図示するように覆いとブｇる平板７を貼着する。

この具体的方法としては、（１）　　ガラス、セラミッ
クス、金属、プラスチック等の平板にエポキシ系接着剤
を厚さ３〜ダμにスピンナーコートした後、予備加熱し
て接着剤を所謂、Ｂステージ化させ、これを硬化フォト
レジスト膜７Ｐ上に貼り合せて前記接着剤を本硬化させ
る。或は、 （２）　　アクリル系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン
等の熱可塑性樹脂の平板を硬化フォトレジスト膜７Ｐ上
に、直接、熱融着させる方法がある。

尚、平板９には、図示の如く、不図示のインク供給管を
連結させるための貫通孔１０が設けである。

以上のとおり、溝を形成した基板と平板との接合が完了
した後、第７２図のＣ−Ｃ線に沿って切断する。これは
、インク細流路７−２に於て、インク吐出圧発生素子ス
とインク吐出口／３との間隔を最適化するために行なう
ものであり、ここで切断する領域は適宜決定される。こ
の切断に際しては、半導体工業で通常、採用されている
ダインフグ法が採用される。

第７３図は第７２図のＢ　−Ｂ’線切断面図である。

そして、切断面を研磨して平滑化し、貫通孔／θにイン
ク供給管／コを取り付けてインクジェット記録ヘッドが
完成する（第７４を図）。

以上、図面に基づき説明した実施例に於て（ま、満作製
用の感光性樹脂組成物（フォトレジスト）としてドライ
フィルムタイプ、つまり固体のものを利用したが、本発
明では、これのみに限定されるものではなく、液状の感
光性樹脂組成物も勿論利用することができる。そして、
基板上へのこの感光性樹脂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℃・られる
スキージによる方法、すなわち所望の感光性樹脂組成物
の膜厚に応じた高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
感光性樹脂組成物の粘度＆’ｉ／　００ｃｐ　〜３００
　Ｃｐが適当である。また、基板の周囲におく壁の高さ
は感光性樹脂組成物の溶剤性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、感光性樹脂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、
固体のフィルムタイプのものを利用する方が有利ではあ
る。

このような固体のものとしては、例えばデュポン社バー
マイ・ントフオトポリマーコーティングＲＩＳＴＯＮ　
（ソルダーマスク）７３θＳ、同７’ｌＯ８同７３０Ｆ
Ｒ１同７１ＩＯＦＲ１同ＳＭ７等の商品名で市販されて
いる感光性樹脂がある。この他、本発明において使用さ
れる感光性樹脂組成物としては、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ォトポリマー、ポリビニルンンナメ
しト等と増感剤を使用する工事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、９−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ＡＰＲ
（無化成）、テピスタ（音大）、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。

以上詳しく説明した本発明の効果としては、次のような
ことがあげられる。

ｌ　基板と感光性樹脂の接着力が増したことにより、特
に衝撃のかかるインク吐出口形成の切断によっても基板
からの感光性樹脂の剥れかなくなった。

ユ　接着部の耐溶剤性が向上し、エチレングリコール等
の溶剤を含むインクの使用によっても基板と感光性樹脂
硬化膜の流路壁が剥離することがなくなった。

３、　インク吐出口の形状安定性が高いため、経時的な
インク着弾点精度が高い。

これら本発明の効果は、以下に示す実施例により、より
具体的に説明される。

実施例／及び比較例／ 先に説明した工程（第１図乃至第１４’図）に従ってイ
ンク吐出口を１０個有するインクジェット記録ヘッドを
試作した。一方、比較のために第３図乃至第７図の工程
（Ｓｉｏ２　層の設置、その粗面化並びに接着向上剤処
理）を省略した従来の方法に基づいてもヘッドを・試作
した。これら試作ヘッドのうち、基板と感光性樹脂との
剥離のない正常　　　　゛なものについて、ｇθ℃の温
水に対して７０００時間並びにエチレングリコールｇＯ
チ、水／２チ、Ｎ−メチルピロリドンＳチ及びダイレク
トブラック３ｇ３％からなる組成のｇθ℃のインクに対
して７００時間の浸漬試験を行った。また、各ヘッドに
つき、上記のインク組成物を使用して耐久印字試験（Ｓ
×７０８パルスのインク滴の吐出）も実施した。これら
結果を表３に示す。

表　　３ ※　サンプル数は各条件２０ヘツド。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第１ｑ図は、本発明のインクジェット記録ヘ
ッドの製造工程を示す模式図である。 ／　：基　板　　　　　２：インク吐出圧発生素子３：
電気絶縁層　　ｌｌ：耐インク層 ３　：　Ｓｉｏ２層　　ＳＰ：粗面化面領域乙　：　フ
ォトレジスト　　　乙　Ｐ　：硬化フォトレジスト７　
：　フォトレジスト　　　７Ｐ：　硬化フォトレジスト
７−／　：　インク供給室　　　７−２：　インク細流
路ｇ：フォトマスク　ｇＰ＝パターン Ｌ？：覆　い　　　１０：貫通孔 ／／：フオトマスク／２：インク供給管／３：インク吐
出口 第　　１　゛・図 ＠　　２　　図 第　　３ｙＡ 第　　４　　図 １１１５　　　図 ＩＩ　Ｇ　図 第　　７　　図 第　　８　　図 第　　９　　図 】 第　　１０　　図 第　　１１　　図 第　　１２　　　図 第１３図 笛１４図 手　続　補　正　書　（自発） 昭和５７年７　月７日 ２、発明の名称 インクジェット記録ヘッド ３、補正をする煮 事件との関係　　　出願人 キャノン株式会社 ４、代理人 住所　　東京都港区赤坂１丁目９番２０号Ｓ、補正の対
象 明細書の「特許請求の範囲Δの欄及び「発明の詳細な説
明」の欄 乙補正の内容 ｆｉｌ　　特許請求の範囲を別紙の通り補正する。 （２）　　明細書第２頁３行にある「エツチング」の記
載を「エツチング」の記載に訂正する。 （３１明細書筒３貞ｊ行にある「インクジェット」の記
載の後に「記録」の記載を加入する。 （４）　　明細書筒１頁／ｌＩ行にある「かつ接着向り
剤で処理され」の記載を削除する。 （５）明細書第７頁１ｇ行にある「本発明においては、
」の記載の後に「粗面化された基板と感光性樹脂硬化膜
との接着力を向トさせるために、このように粗面化した
接合面を接着向上剤で処理することが好ましいが、」の
記載を特徴する特許請求の範囲 基板と、この基板面にインク通路を形成する感光性樹脂
硬化膜と、前記通路の覆いとを積層してなるインクジェ
ット記録ヘッドにおいて、前記基板の感光性樹脂硬化膜
との接合面が粗面化されてｆ、ｘ　７ｙことを特徴とす
るインクジェット記録ヘッド。 ３３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板と、この基板面にインク通路を形成する感光性樹脂
   硬化膜と、前記通路の覆いとを積層してなるインクジェ
   ット記録ヘッドにおいて、前記基板の感光性樹脂硬化膜
   との接合面が粗面化されかつ接着向上剤で処理されてな
   ることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。