JPS5919168A - 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】 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０ 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（切削・やエツチ
ング等により微細な溝上形成した後、このｇ′ｆ：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
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
、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時性にバラツキが出易い
。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ｐが悪いという欠点もある。そして、エツチン
グ加工を行う場合は、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
熱素子等の駆動索１子が設けられた蓋板との貼合わせの
際に、夫々の位置合わ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付設するインクジェット記
録ヘッドの構成が、例えば特開昭ｓ７−’１３ｇ７６号
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
う点を解決する面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、感光性樹脂硬化膜の
収縮ストレスが過大であるため基板に対する通路壁の密
着力が充分でなく、ヘッド作製後に基板上に形成した通
路壁が基板から剥離するヘッドが多発するという問題点
があった。より詳しくは、基板上にはインク吐出圧発生
素子及びそれに電気信号を与えるだめの配線があり、こ
れらを保護する目的で電気絶縁層、１耐インク層がその
上に積層されているが、感光性樹脂硬化膜の通路壁が余
りに大きな収縮ストレスを有するため、通路壁自身の基
板からの剥離以外に電気絶縁層や耐インク層が剥離して
しまうトラブルも生じた。

本発明は、上記の欠点に鑑みなされたもので、安価で、
精密で、信頼性が高く、使用耐久性に唆Ｊしたインクジ
ェット記録ヘッドを提供することを目的としている。

このような目的社達成した本発明は、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、前記インク通路の壁面を形成する感光性樹脂硬
化膜の壁厚が該感光性樹脂硬化膜の膜厚の７５倍以下で
あることを特徴とするインクジェット記録ヘッドである
。

また、もう一つの本発明は、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、
前記感光性樹脂硬化膜の層内に、インク通路の他に、基
板若しくは覆いと感光性樹脂硬化膜との接触面積を減す
る溝若しくは空間が設けられた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
チック又は金属等、適当な基板／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全所望の個数配設する
ｌ（図に於いては、コ個）。　　　・因に、前記インク
吐出圧発生素子記として発熱素子が用いろ１するときＶ
Ｃ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、この素子の機械的撮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続しである、。

更に必要に応じて、電気絶縁性、耐インク性を付与する
目的で、　５ｉ０２．　Ｔａ２０５＋　　ガラス等の電
気絶縁層３及び金、Ｗ、　Ｎｉ、　Ｔａ、　Ｎｂ等の耐
インク層グを被覆する（第β図）。

次に、インク吐出圧発生素子ノを設けた基板／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
／Ａに、８０℃〜／θ５’Ｃ程度に加温された膜厚／θ
θμのドライフィルムフォトレジストＳをθＳ〜グｆ／
分の速度、／〜３　ｋｇ／１ｙｎ２の加用条件下でラミ
ネートする（第３図）。

このとき、ドライフィルムフォトレジスト３は基板面／
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／Ａから剥離することはない。

続いて、第９図に示す様に、基板面／Ａに設けたドライ
フィルムフォトレジストＳ上に所定のパ＼ ターン乙Ｐを有するフォトマスク乙を重ね合わせた後、
このフォトマスク乙の上部から露光を行う。

尚、上記パターン乙Ｐは、後に、インク供給室、インク
細流路、インク吐出口及び接触面積を減するだめの溝若
しくは空間を構成する領域に相当しており、このパター
ン乙Ｐは光を透過しない。従って、パターン乙Ｐで覆わ
れている領域のドライ記パターン６Ｐの位１合わせを周
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細流路中に上記素子２が位置
すべく配慮される。

このようＫして露光すると、パターン６Ｐ領域外のフォ
トレジス１５が重合反応を起こして硬化し、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ｊは硬
化せず、溶剤可溶性のまま残る。

蕗光操作τ経た陵、ドライフィルトフォトレジストｓ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ＳＨにはパターン４Ｐに従って
第５図に示す凹部が形成される１、その後、基板／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３、その方法として
は、熱「（【合（／３θ℃〜／６θ℃で／θ分〜乙θ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。

このようにして硬化フォトレジスト膜Ｓ’　ＩＩに形成
された凹部のうち、７−／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、７−．２はインク細流路に
、７−３は接触面４ｔｔを減するための空間に、また７
−９は接触面積を減するだめの溝に相当するものである
。本発明のインクジェット記録ヘッドは、感光性樹脂硬
化膜が有する収縮ストレスによシインク通路壁が基板や
覆いから剥離するのを防止するために、インク通路の壁
面を形成する感光性樹脂硬化膜の壁厚し）が、該感光性
樹脂硬化膜の膜厚（Ｄ）の７５倍以下とされる〇なお、
本発明にいうインク通路とは、インク細流路７−．２だ
けではなくインク供給室７−／をも相称するものであり
、また第Ｓ図に示されるように膜厚の）は感光性樹脂硬
化膜の積層方向の厚みをいい、壁厚（Ｌ）はＤに対する
垂直方向の厚みをいう。

この例では、感光性樹脂硬化膜の膜厚が約／θθμであ
るのに対し、感光性樹脂硬化膜の壁厚は一律にグθθμ
としである。すなわち、従来は、インク吐出口の設置箇
所に従ってインク細流路とインク細流路あるいはインク
細流路とインクジェット記録ヘッド端面間の距離が定ま
り、その間に感光性樹脂硬化膜が充填され壁厚（Ｌ）が
決められていたが、ここでは空間７−３及び溝７−４！
’ｉ設けて壁厚が所定のグθθμとなるよう調節゛して
いる、。

感光性樹脂硬化膜の基板からの剥離しやすさは、後述す
る参考例の試験からも明らかなように、上述した膜厚に
対する壁厚の値が大きな影響をもち、Ｌ／Ｄを／、Ｓ以
下にすることが必要であり、剥離を完全に防止するには
Ｓ以下の値とすることが好′ましい。

以上の１程金経て、インク供給室７−／、インク細流路
７−２、空間７−３、溝７−グの壁面が形成された基板
／の上面に、第６図に図示するように覆いとなる平板に
を貼着する。、この置体的方法としては、 ／）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３〜４１μ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ステージ比さ
せ、これを硬化フォトレジスト膜３Ｈ」二に貼り合わせ
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！；　ＨＪ−
に、直接、熱融着させる方法がある。。

尚、平板ｇには、インク供給管（不図示）を連結させる
だめの貫通孔２が設けである。

以上のとおシ、溝を形成した基板と平板との接合が完了
した後、第７図のｃ　−ｃ’線に沿って切断する。これ
は、インク細流路７−２に於いて、インク吐出圧発生素
子２とインク吐出ロタとの間隔を最適化するために行う
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
イシング法が採用される。

第ｇ図は第７図のＣ−Ｃ’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２にインク
供給管／θを取り付けてインクジェット記録ヘッドが完
成する（第２図）。

以上、図面に基づいて説明した実施例に於いては、溝作
成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、つます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い
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が適用できる
。この場合感光性樹脂組成物の粘度は／θθｃｐ〜３θ
θｃｐ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分の蒸発の減量を見込んで決
定する必要がある。

他方、同体の場合は、感光性樹脂組成物ソートを基板上
に加熱圧着して貼着する１、尚、本発明に於いては、そ
の取扱い上、及び厚さの制御が容易目つ精確にできる点
で、固体のフィルムタイプのもの全利用する方が有利で
はある。２ このような固体のものとしては、例えば、デュポン栢パ
ーマ、ネントフオトポリマーコーティングＲＩＳＴＯＮ
　（ソルダーマスク）７３θＳ１同７りθＳ１回′７３
θＦＲ１同７ｑθＦＲ１同ＳＭ　／等の商品名で市販さ
れている感光性樹脂がある１、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、グー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
ポリエーテル型フ第１・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（旭化成）、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、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樹脂組成物、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。

なお、以上説明した本発明インクジェット記録ヘッドの
構成をもってもなお感光性樹脂の接着力が不足する場合
には、基板表面を清浄化したのち、接着向上剤、例えば
γ−アミノプロピルトリエトキシシランの／％エチルア
ルコール溶液’ｔ６θθθｒｐｍ　　でスピンコードし
、と０℃で７０〜３０分加熱したのら、感光性樹脂膜ミ
ラミネートするのもより接着性を上げる効果がある、。

以上に詳しく説明した本発明の効果としては、次のとお
り、棟々、列挙することができる〇／ヘッド製作の主要
工程が、所謂印写技術に因るため、所望のパターンでヘ
ッド細密部の形成が　　゛極めて簡単に行える。しかも
、同構成かつ同性能のヘッドを多数、同時加工すること
もできる。

！、製作工程故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わせ及び接合を容易にして確実
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。

グ高密度マルチアレイインクジェット記録ヘッドが簡略
な方法で得られる。

５４７２通路を構成する溝壁の厚さの調整が極めて容易
であり、感光性（樹脂）組成物層の厚さに応じて所望の
寸法（例えば、溝深さ）のインク通路を形成することが
できる。

乙感光性樹脂硬化膜の収縮ストレスの集中を排除するこ
とにより、結果的に基板や覆いと感光性樹脂の接着力が
増し、インク流路壁の剥れがな゛くなった。

フ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、以下に示す参考例、実施例によ
り、より具体的に説明される。

参考例 ガラス板の表面をγ−アミノプロピルトリエト熱し、こ
の上に厚さ／θθμのドライフィルムフォトレジストＲ
ＩＳＴＯＮ７ＪθＳ（デュポン社製）を圧着した。次い
でこのフォトレジスト上に所定のパターンを有するフォ
トマスクをＩｌ＜ね紫外勝蕗光させた陵、トリクロルエ
タン溶液で洗浄し未重合のフ第１・レジストを溶解除去
し、ガラス面上に第１θ図に示されるような長さＪ　ｎ
ｕｎ、幅、５Ｏ１ＩＣ壁厚１・に相当）の矩形のフォト
レジスト硬化膜を／θθ／１の平行間隔で５θ個形成し
た試験片を得たＯこの試験片をと０℃の温水中に２θθ
時間浸漬する浸漬試験を行ったが、５θ個の硬化膜は全
てしっかりとガラス板に固定されていた。

これと同様Ｖζして、硬化膜の幅（壁厚）を各々１０θ
１１、コθθμ、ｊθθμ、１０θθＩＩ、／、５θθ
μ、２θθθ１１及び２ｊθθμとした試験片を作成し
、同様な浸漬試験を行ったところ、第１／図に示した結
果が得られたー硬化膜の幅が！θθ７１μ下の場合１・
では、ガラス板と１便化膜の剥離は全く認められず、ま
た硬化膜の幅が／ｊθθ／１を超えると剥離した硬化膜
の割合が著しく増加した。

実施例／、ノ及び比較例 先に説明した実施例の工程（第１図乃至第２図）に従っ
て、インク吐出口金５飼有するインクジエツｌ−ａ＋：
録ヘッドを各２θ個宛試作した。但し、ここでは第１．
：２図に示したような形状、寸法の感光性樹脂硬化膜が
得られるような所定のフォトマスクを使用した。

これら試作ヘットについて、エチレングリコニルｇ０％
、Ｎ−メチル−２−ピロリドンｊ％、水／３チ及びダイ
レクトブラック３ｇ　　３％からなるインク組成物中に
５θ℃で２θθ時間浸漬放置する耐久試験を実施した。

耐久試験後、各ヘッドにつき基板及び覆いと感光性樹脂
硬化膜の接合状態を観察した結果、第１−？図に示した
ように、実施例βの一＼ツドでは全く剥離が認められな
かったが、実施例／のヘッドでは、図示しだ位置に剥離
の生じたものが９ヘツドあった。一方、比較例のヘッド
については、全てのものに剥離が生じていた。

これら試作ヘッド各２θ個につき前記のインクを使用し
て印字試験実施したところ、インク滴の吐出性能及び印
字共に性能の低ト″が認められない良品ヘッドの数は実
施例／では／７／′：ｌθ、実施例！ではノθ／、、７
！θ、比較例では、２．／、２θであ′つた１、なお、
これらヘッドの感光Ｖ目射１１？ｒ　ｆ便化膜のＩ＋７
さは約／θθ／１であったト

【図面の簡単な説明】

、’ｊ４７図乃−を第２図は、本発明のインクジェット
、ｉ【２録・＼ソドをその製造「程に従って説明−ノー
るノこめの模式図−Ｃある３、第１θ図は、参考例−Ｃ
作製した試験片の模式図で、第１／図は感光性樹脂硬化
膜の幅（壁１１））と残パターン率（＃ｌＩ　１ｉｌｆ
ｌ　Ｌない硬化膜の基１子）、／）１ν、１係を示す図
である。１第１ノ図は、試（’＋インクジェット記録ヘ
ッドの感光性樹脂硬化膜の形状と耐久試験後の剥離状態
を／ｊ：”ノー模式図である３、 ／：基板 、２＝インク吐出圧発生素ｒ− ３：　１１．：気絶線層 グ：面ｊインクツ脅 ｊニドライフイル１１フオ］・レジス］・ＳＨ：硬化フ
ォトレジスト 乙：フォトマスク ６Ｐ：パターン ７−／：インク供給室 ７−２：インク細流路 ７−３：接触面積を減する空間 ７−ダ：接触面′積を減する溝 ｇ＝覆い ９二貫通孔 ／θ：インク供給管 ／／：感光性樹脂硬化膜の剥離領域 Ｉ、：感光性樹脂硬化膜の壁厚 Ｄ＝感光性樹脂硬化膜の膜厚 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【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、前記インク通路の壁面を形
   成する感光性樹脂硬化膜の壁厚が該感光性樹脂硬化膜の
   膜厚の７５倍以下であることを特徴とするインクジェッ
   ト記録ヘッド。 ２、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、前記感光性樹脂硬化膜の
   層内に、インク通路の他に、基板若しくは覆いと感光性
   樹脂硬化膜との接触面積を減する溝若しくは空間が設け
   られたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。