JPS588660A

JPS588660A - 液体噴射記録ヘツド

Info

Publication number: JPS588660A
Application number: JP10741681A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sugitani; 博志杉谷; Hiroto Matsuda; 弘人松田; Masami Ikeda; 雅実池田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1981-07-09
Filing date: 1981-07-09
Publication date: 1983-01-18
Also published as: JPH0242670B2

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（液体噴射記録ヘッド
）、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ル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、微細なインク液体吐出口（オリフィス
）、インク液流路及びこのインク液流路の一部に設けら
れるインク吐出エネルギー発生体を具えている。

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、液流路形成用の溝を形成した後、この液流路を
形成した板を他の吐出口を形成した蓋板と接合してイン
ク液流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液流路内壁面の荒れが大き過ぎた
υ、エツチング率の差からインク液流路に歪が生じたり
して、液流路抵抗の一定しだ液流路が得難く、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り
、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、インク液流
路溝を形成した液流路板と、インク液に作用するエネル
ギーを発生する圧電素子、発熱素子等のエネルギー発生
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。

この様な点は、吐出口の多数と各吐出口に対応して設け
たエネルギー発生素子（エネルギー発生体）の多数とを
有する、所謂マルチオリフィス（マルチ吐出口）タイプ
の液体噴射記録ヘッド、殊に、二次元マトリックス状に
多数の吐出口が配列されているタイプの液体噴射記録ヘ
ッドの場合には、液滴形成特性、精密微細加工性、生産
性及びｆ１産性に直接的に影響を与えるもので、改良さ
れる必要性は一段と高まっているものである。

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、安価で精密
であり、しかも、信頼性の高いインクジェットヘッドを
提供することを目的とする。

又、液体インクで満たされる液室が精度良く正確に且つ
歩留り良く微細加工された構成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目的である。

そして、この様な目的を達成する本発明のインクジェッ
トヘッドは、液体を吐出させて飛翔的液滴を形成する為
の吐出口の複数個と、これ等複数個の吐出口の各々に連
通し、その内部に液体を供給する為の液供給口を少なく
とも１つ有する液室と、対応する吐出口に対向して各吐
出口毎に、前記液室の一壁面上に設けられだ液滴形成エ
ネルギーを発生するエネルギー発生体の複数個とを有し
、前記液室の壁面の少なくとも一部を感光性樹脂を硬化
させて形成した事を特徴とする。

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８図（ｂ）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、Ｍ１図に示す様に、ガラス、セラミックス、プラ
スチック或は金属等、適当表基板１上に発熱素子或は圧
電素子等のインク液吐出エネルギー発生素子２を所望の
個数、配設する（図に於ては、９個）。因に１前記イン
ク吐出工ネルギー発生素子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、インク液吐出エネルギーとしてのインク吐出圧
を発生させる。又、圧電素子が用いられるときは、この
素子の機械的変位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大刀用
電極が接続しである。この場合の接続方法としては近年
半導体工業でもちいられているＳｉｎ、　、　Ｓｉ３Ｎ
４、ポリイミド等の電気絶縁膜とＡ／−Ａ、ｕ等の導電
膜を交互に積層していく過程に於いて導電膜をフォトリ
ソグラフィによって所望の配線パターンにして構成する
多層配線技術が利用される。

次に、インク液吐出工亨ルギー発生素子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ＩＡに、８０℃〜１５０℃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〜１０
０μ）を０．５〜０．４ｆ／分の速度、１〜３　Ｋｇ　
／　７の加圧条件下でラミネートするｌ〔第２図（ａ）
、（ｂ））。尚、第２図（ｂ）は第２図（ａ）のｘ、ｘ
’線切断面図である。

このとき、ドライフィルムフォトレジスト３は基板面Ｉ
Ａに圧着して固定され、以後、多少の外圧が加わった場
合にも基板面ＩＡ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４Ｐ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の上部から光源５によって露光を行う。尚、上記パタ
ーン４Ｐは、後に、インク供給口、インク液室及び該液
室を各エネルギー発生素子２毎に区分けして設けられる
エネルギー作用部とを形成する領域に相当しておシ、こ
のパターン４Ｐは光を透過しない。

従って、パターン４Ｐで覆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、エネルギー発生素子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っておく必要
がある。つまり、少なくとも、後に形成されるインク液
室のエネルギー作用部中に上記素子２が位置すべく配慮
される。

以上の如く光源５で露光すると、パターン４Ｐ領域外の
フォトレジスト３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３は
硬化せず、溶剤可溶性のま＼残こる。

上記した露光操作を経た後、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、硬化フォトレジスト膜３Ｈ以外にはパター
ン４Ｐに従って第４図（ａ）に示す凹部（エネルギー作
用部）が形成きれる。その後、基板１上に残された硬化
フォトレジスト膜３　Ｈ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（１
３０℃〜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ォトレジスト膜３Ｈに形成された四
部のうち、６−１は、インクジェットヘッド完成品に於
けるインク供給口に１又、６−２はエネルギー作用部に
相当するものである。

尚、第４図（ｂ）は、第４図（ａ）のＹ、Ｙ’線切断面
図である。

斜上の工程を経て、インク供給口６−１、エネルギー作
用部６−２等の溝壁が形成された基板１の上面に、第５
図（ａ）及び第５図（ｂ）に図示する如く、オリフィス
９が形成されたプレート７を貼着する。Ｍ５図（ｂ）は
第５図（ａ）に示す一点鎖線ｚ、ｚ’で切断した切断面
部分図である。この具体的な方法として（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３〜４μにスピンナ
ーコートした後、予備加熱して接着剤を所謂、１１ステ
ージ化させ、エネルギー発生素子と同配列パター／で機
械的に孔明けしてオリフィス（吐出口）７を形成し、こ
れを７オトレジスト膜３　Ｔ−Ｔ上に上記エネルギー発
生素子と対応して配置されるように位置合せを行ない前
記接着剤を本硬化させる。

（２）　　金属、シリコン、ガラスのフォトエツチング
でオリフィスが形成されているオリフィスプレート、又
は金属の場合特に電鋳によって形成したオリフィスプレ
ートを用いる場合上記と同様にＢステージ化接着剤を利
用して接合することが出来る。

（３）アクリル樹脂、ＡＢＳ、ポリエチレン等の熱可塑
性樹脂の平板に機械的にオリフィスを形成し、フォトレ
ジスト膜３Ｈ上に直接熱融着させる方法がある。

（４）　　（１）〜（３）の方法の他に最も推奨出来る
オリフィスプレートの形成と接合法として、前記しだ液
室や液室を区分けして形成したエネルギー作用部を形成
したのと同様にドライフィルムフォトレジストを利用し
た方法がある。この方法は、第４図（ａ）の硬化フォト
レジスト膜３　Ｈ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℃〜１５０
℃程度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／分速
度、０．Ｉ　Ｋｆｌｃｒ＆以下の加圧条件下でラミネー
トする。尚、第６図は第４図（ａ）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エネルギー発生素子２の窓
明部にフォトレジスト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
はフォトレジスト５のＭ＝ＡＭＡが起るので、ラミネー
ト圧を０．ＩＫｆ／ｍ以下に設定する。

又、別の方法としては、予め前記し？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３Ｉ−１面に圧着し
て固定され、以後、多少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の上部から露光を行う。尚、上記パターン
６Ｐは、後に、インク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。従って、パ
ターン６Ｐで覆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、とのとき、基板１上に
設けられたインク吐出エネルギー発生素子２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ってお
く必要がある。

以上の如く、フォトレジスト５を露光するとパターン６
Ｐ領域外のフォトレジスト５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５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
て第８図（ａ）及び第８図（ｂ）に示すインク吐出口９
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（１３０℃〜１６０℃でｌＯ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ォトレジスト膜５Ｈによってオリア
イス（インク液吐出口）を形成してインクジェットヘッ
ドは完成する。

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

１、　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形成が極めて簡単
に行なえる。しかも、同構成のヘッドを多数、同時加工
することもできる。

２、製作工程数が比較的少ないので、生産性が良好であ
る。

３、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り良く得られる
。

４、高密度マルチオリフィスアレイインクジェットヘッ
ドが簡略な方法で得られる。

５、連続、且つ大量生産が可能である。

６、　エツチング液（フッ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。

７、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。

８、　インクジェットヘッドの細密な主要構成部位の形
成がフォトリソ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５図（ｂ）は、本発明の液体噴射記録ヘッ
ドの構成とその製作手順を説明する為の模式図であって
、第１図は第１工程を、第２図（ａ）は第２工程を各々
説明する為の模式的斜視図であシ、第２図（ｂ）は、第
２図（ａ）に一点鎖線ｘ　ｘ’で示す位置で切断した場
合の切断面部分図、第３図は第３工程を、第４図（ａ）
は第４工程を各々説明する為の模式的斜視図、第４図（
ｂ）は第４図（ａ）に一点鎖線ＹＹ′で示す位置での切
断面図、第５図（ａ）は第５工程を説明すると共に完成
した液体噴射記録ヘッドを説明する為の模式的斜視図、
第５図の）は、第５図（ａ）に一点鎖線Ｚ　Ｚ’で示す
位置での切断面図、第６図乃至第８図（ｂ）は、第５工
程以降別の方法で製作す′る為の手順を説明する為の模
式図で、第６図は第５工程を、第７図は第６エ程を、第
８図（ａ）は第７エ程と完成したヘッドの構成を、各々
説明する為の模式的斜視図、第８図（ｂ）は第８図（ａ
）に一点鎖線ＺＺで示す位置での切断面図である。１・・・基板、２・・・液吐出エネルギー発生素子、３
．５・・・ドライフィルムフォトレジスト、３Ｈ９５Ｈ
・・・ドライフィルムフォトレジスト硬化膜、４．６・
・・フォトマスク、６−１・・・液供給口、６−２・・
・エネルギー作用部、７・・・オリフィスプレート。出　願　人　　キャノン株式会社甲５ノ（θ）へ　　　　　　　ｑ ρ へ　　　リ＼″ へ　　（」１′ρ 〒Ｈ３４８−

Claims

【特許請求の範囲】

液体を吐出させて飛翔的液滴を形成する為の吐出口の複
数個と、これ等複数個の吐出口の各々に連通し、その内
部に液体を供給する為の液供給口を少なくとも１つ有す
る液室と、対応する吐出口に対向して各吐出口毎に、前
記液室の一壁面上に設けられた液滴形成エネルギーを発
生するエネルギー発生体の複数個とを有し、前記液室の
壁面の少なくとも一部を感光性樹脂を硬化させて形成し
た事を特徴とする液体噴射記録ヘッド。