JPS60183156A - 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】 （１）技術分野 本発明は、インクジェット記録ヘッド、３ニジ＜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。

（２）背景技術 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１コ（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、その上に切削やエツチング等により
微細な溝を直接形成したガラスや金属等の２ｊ’ｉ　ｋ
　、あるいはその上に感光性樹脂、フォトレジスト等の
感光性樹脂組成物を積層し、ホトリソグラフィーで上記
のような溝を形成した基板を、榎い、一般にはガラスや
金属等の板と接合することによりインク通路の形成を行
い、しかる後これを切断分離することにより吐出口を形
成し、所望の大きさの記録ヘッドを作成する方法が知ら
れ−Ｃいる。

しかしながら、このような従来の記録ヘッドでは、」−
記のような溝が形成されている基板とインク通路劣の形
成のため（二基板と接合される上記のような垣いとの接
合、あるいは上記のような感光性組成物周によって゛構
成されるインク通路等の形成部祠（以下、インク流路形
成材と称する）と覆いとの接合を均一にｉ′ｊう事が難
しく、このため接合部に空気層を含んでしまう巾がある
。この空気層が、記録ヘッドなり断する部分の広範囲に
亘って存在する場合には、切断時にインク通路形成材あ
るいはｉＷいが激しく振動し、切断面に割れや欠けを生
ずる。この割れや欠けは、基板とインク通路形成材、覆
いとインク通路形成側等の接合面にも発生し、これ等が
剥れるきっかけとなる。又。

この割れや欠けが基板に発生した時は、そこからイジク
が基板内に浸み込み、吐出圧発生部に設けられている吐
出圧発生素子駆動用の配線部まで達し、電蝕を起したり
最悪の場合には１ｊｒ線したりすることもある。又、イ
ンク通路形成材として感光性樹脂を用いた場合、このよ
うな感光性樹脂と裁板あるいは覆いの接合には感光性樹
脂の自己接着性を利用する小力ｊでき、接着剤を特に必
要とする小がなくしかも均一に接合する小が容易となる
。

しかし、感光性樹脂はこの様な利点を持っている反面、
硬化の際収縮する為、切断部端面に収縮ストレスが集中
し基板あるいは覆いから剥れる事が多発した。この剥れ
（二対する解決策の一つとして、感光性樹脂の接合面に
シランカップリング剤等の接着促進剤の薄層を設けるｔ
４ｆにより接合力を向上させ剥れを防止する方法がある
が、必ずしも充分な効果をあげていなかった。又、これ
らの解決ゴ２として、吐出口を形成するための切断部り
、外からインク通路形成材を全くなくす方法もとられる
が、この場合には切断時に覆いが激しく振動し、前記し
た接ｆ６面に空気層が混入した場合と同じ結果どなり切
断面に割れ欠けを生じる。

（３１発明の開示 本発明は１−記欠点に鑑みなされたもので、Ｍ造歩留り
が良く且つ信頼性も高く爽には使用耐久性にも優れるイ
ンクジェット記録ヘッドを提供する中を目的としている
。

本発明の一］−記１４的は、以１・のインクジェット記
録ヘッドによって達成される。

その１、に・インク通路が形成されている基板と。

その上に積１「４シた前記通路の覆いとがら成る合体物
を、少なくとも該通路の設けられていない部分の前記Ｊ
、（ＩＪＱおよび覆いを含む面で切１析することによ−
）で形成されるインクジェット記録ヘッドにおいて、該
合体物の少なくとも液流路が設けられていない部分の基
板と覆いとの間には該！Ａ：仮及び／叉は覆いとを接合
するだめの複数個の接合部材と。

該接合部祠、ノ、（板および覆いの端面が形成する空間
とが設けてあり、且っｌｕＪ断により該接合部材と空間
部とが基板面の切断方向に沿って交Ｉ：Ｉに現われるよ
うに配設されていることを特徴とするインクジェット記
録ヘッド。

（４）発明を実施するだめの最良の形態以下、図面を用
いて本発明を訂卸１に説明する。

り目図乃至第９図は、本発明インクジェット記録ヘッド
の実施例であり、その構成及び製作手順を説明する為の
模式図である。

先ず、＠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１　ｆに発熱素子
或は圧電素子等のインク吐出圧発生部１−２を所望の個
数配設する（図に於いては、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
ク吐出圧をヅ＾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“皮に応じて、電気絶縁性、耐インク性を竹筒す
る目的で、ＳｉＯ２，Ｔａ２０５　、ガラス等の電気絶
縁層６及び金、Ｗ、　Ｎｉ　、　Ｔａ　、　Ｎｂ等の耐
インク層４を被覆する（第２図）。

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１
人に、８０℃〜１０５℃程度に加温された膜厚１００μ
のドライフイノｖ′ムフオトレジスト５を０．５〜４　
（７分の速度、１〜３に−の加圧条件下でラミネートす
る（第６図）。

このとき、ドライフィルムフォトレジスト５は尽板面１
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１Ａから剥離することはない。

続いて、第４図に示す様に、基板面１人に設けたドライ
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６Ｐは、後に、インク供給室。

インク細流路、インク吐出口及び本発明し訂う切断方向
に沿って交互に配設される接合部材（本例の場合、上記
ドライフィルムフォトレジスト）と空間を構成する領域
に相当する。

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。また、このとき、インク吐出圧発
生素子２の設置位置と上記パターン６Ｐの位置合わせを
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。

このようにして露光すると、パターン６Ｐ領域外のフォ
トレジスト５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５は硬
化せず、溶剤可溶性のまま残る。

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
、基板１上の硬化フォトレジスト膜５Ｈにはパターン６
Ｐに従って第５図に示す凹部が形成される。その後、裁
板１上に残された硬化フォトレジスト膜５　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（１３０℃〜１６０℃で１０分〜６０
分程度、加熱）させるか、紫外線照射な行うか、これ等
両者を併用するのが良い。

このようにして基板１上に残されたインク通路形成材た
る硬化フォトレジスト膜５　Ｈにより形成される凹部の
うち、７−１はインクジェットヘッド完成品に於けるイ
ンク供給室（二、７−２はイン、り細流路に、７−３は
覆い（不図示）が積層された後、切断方向８に沿って形
成される複数の空間に相当するものである。また、＆板
１上（二残された硬化フォトレジスト膜５Ｈのうち、７
−４は切断方向８に治って、空間７−６と交σに配設さ
れる複数の接合部材に相当する。硬化フォトレジスト膜
５Ｈは＆仮１」−に強固に融着しており多少の外力で剥
離することはないが、切断時に前述のような激しい振動
等が生じる場合には、剥離やひび割れ等が発生し断線等
の問題を起す原因になる。

本発明においては、必ずしも接合部材７−４とインク通
路形成材を同月賞とする必要はないが、本例の場合には
インク細流路７−２等を形成すると同時に接合部材７−
４および空間７−６を形成することができるので、極め
て生産効率がよく安価な記録ヘッドを提供しうるもので
ある。

本発明のインクジェット記録ヘッドは覆い接合時の空気
の混入を防ぎかつ切断時の覆いの振動を防ぐため、裁板
１と覆い（不図示）との間に、基板１．接合部材７−４
および覆いで構成される空間７−３と接合部材７−４と
を切断方向８に沿って交互に配設している。

接合部材７−４と覆いとの接触面積が余り大きくなると
接合部での空気の混入世が増大し、一方空間が余り大き
くなると覆いを支える部分が減少して基板や覆いの振動
が大きくなるので、第５図に示す空間７−６の切断方向
の幅ｌを接合部材の厚さＤの１０倍以下、すなわちｌ／
Ｄ≦１０．とじ、接合部材の幅りをＤの１５倍以下、す
なわちＬ／Ｄ≦１５とするのが好ましい。尚、本発明に
へウインク通路とは、インク細流路７−２だけでなく、
インク供給室７−１も指称するものであり、また接合部
材の基板と覆いとの間の厚さＤは、明断方向に矩直な方
向の厚みをいい、空間の幅ｌ及び接合部材の幅りは、ｌ
ｕＪ断方向に平行な方向の幅をいう。

この例では、インク通路形成材及び接合Ｍ＋二利７−４
として用いるドライフィルム等の感光性樹脂硬化膜の膜
厚が約１００μであるのに利して、空間７−６の幅ｌは
、’　１００〜’　２００　μｍ、接合部材７−４の幅
りは、１５０〜２００μｍとしである。すなわち従来は
、インク供給室、インク細流路以外の部分には、感光性
樹脂硬化膜が充填され切断部全域に感光性樹脂硬化膜が
設けられる（第８図参照）か、あるいはインク供給室、
インク細流路の周囲のみ感光性樹脂硬化膜を残し切断部
には感光性樹脂硬化膜が全くない構造（第９図参照）で
あったが、ここでは１ノ断部に感光性樹脂硬化膜の存在
しない部分と存在する部分が交互に設けられ、かつその
幅がそれぞれ感光性樹脂硬化膜厚１００μに対して１０
０〜２００μ及び１５０〜２００μとなる様設計されて
いる。

覆い接合時に空気が混入しにくくかつ切断による割れ欠
けがない切断面を得るには、前述の如くＡ／Ｄを１０以
下、Ｌ／Ｄを１５以トとすることが好ましいが、更に好
ましくはｌ／Ｄは３以下、Ｌ／Ｄは５以下である。

以−にの工程を経て、インク供給室７−１．インク細流
路７−２．空間７−６、接合部材７−４が形成された基
板１の上面に、第６図に図示するように覆いとなる平板
９を結霜する。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
板にエポキシ系接お剤を厚さ３〜４μにスピンナーコー
トした後、予備加熱して接花剤を所謂Ｂステージ化させ
、これを硬化フオトレジス）　ＩＩ！　５　Ｈ上に貼り
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オドレジスト膜５Ｈ上に、１
接、熱融着させる方法がある。

尚、平板９には、インク供給管（不図示）を連結させる
ための貫通孔１０が設けである。

以上のようにして裁板１と平板９とを接合して合体物１
２を作成した後、合体物１２を切断方向８に沿って切断
する。これはインク細ｔｌｌＬ路７−２に於いてインク
吐出圧発生素子２とインク吐出１−」１１との間隔を最
適化するため伎び所望の大きさのヘッドにする為に行な
うものである。この切断には、ダイヤモンドブレードが
通常使用される。

第７図は切断後の外観図である。図で示される様に、切
断部には接合部材７−４と空間７−３が交互に配設され
ている。

そして貫通孔１０にインク供給管（不図示）を取り付け
てインクジェット記録ヘッドが完成する。

上記例では、基板上にインク通路形成材を積層し、イン
ク通路および接合部材な該インク通路材で同時に形成す
る場合を示したが、インク流路と接合部材とは必ずしも
同拐債のもので同時に形成する必要はなく、例えばイン
ク流路を形成した後、これとは別の材質、例えばガラス
等のもので形成した接合部材を基板上に接合する等のこ
とがｉ１能である１、また、あらかじめエツチング等に
より基穀上にインク通路等の溝や接合部材たる凸部を形
成しておき、これと覆いとを接合することも可能である
。また、あらかじめ上記例−゛）ようなインク通路等を
形成するための凸部や接合部材たる凸部の形状をした部
材を作成しておき、これを接合した基板を使用すること
もできる。更には、基板と接合部材を一体化したものを
使用することも６■能であるし、覆いと接合部材を一体
化したものを使用することもできる。

以上に詳しく説明した本発明の効果としては、次のとお
りである。切断部に接合部材と空間が交互に設けられて
いるので、覆い等の接合時に接合部に空気が混入したと
しても簡単に空間部がら逃げるので均一な接合ができ、
かつ空間部の領域も規制されているので、切断時に覆い
が振動する事がなく、事情な切断面が得られる。その為
、従来例（二見られるが如き基板の割れ欠けからインク
が浸み込んで、吐出用発生素子駆動人力用電極まで達し
、電蝕さらに断線するなどのトラブルが発生する１１な
く、信す」１性の高い記録ヘッドを歩留り良く製造する
りｌができる。又、インク通路形成材を使用して、空間
及び接合部材を形成する事がｂ］能であり、工程を増や
すこともないので安価なヘッドが提供できる。これら本
発明の効果は以下に示す具体例及び比較例により具体的
に説明される。

具体例及び比較例 先に説明した実施例の工程（第１図乃至第７図）に従っ
て、インク吐出口２個を有する第７図に示した本発明の
記録ヘッドにつき、Ｄ、ｌ、Ｌの関係１表１の如くした
ものを、それぞれ２０個作製し、具体例１〜５とした。

また、比較例として、第８図及び第９図に示した従来例
の記録ヘッドを、同様の工程でそれぞれ２０個作製し、
第８図のものを比較例１、第９図のものを比較例２とし
た。

すなわち比較例１は、切断部全域に感光性樹脂が存在し
空間部のないものであり、比較例２は、吐出口相当部以
外の切断部は全て空間すなわち感光性樹脂が存在しない
ものである。尚、」：記具体例および比較例における覆
いは、ガラス平板を用いこれにエポキシ系接着剤をＢス
テージ化し、貼り合せ後、本硬化させる方法で行なった
。また、□これら記録ヘッドにつき、下記に示すような
耐久試験を行った。耐久試験は、８０重歌％のエチレン
グリコール、１０重量％のＮ−メチル−２−ピロリドン
、５重量％の水及び５重量％のダイレクトブラック３８
からなるインク組成物中に、８０℃・で２００時間浸漬
放置する方法で実施した。

切断部に空間の設けられていない比較例１では、その５
個のサンプルにつき覆いの、接合部の全域に亘って空気
が混入している部分が存在しており、空気が混入してい
る部分のうち切断部に存在するものは、切断部を覆いと
平行に０．４〜１．３Ｍ程度横切る形で存在した。接合
部に空気が混入されているものを切断した場合には空気
層の上部の覆いに割れ及び欠けが発生した。耐久試験を
実施した２０個の記録ヘッドの各々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ところ、剥れ
が生じているものがあった。これらの剥れは吐出ｊ−１
まで達しているものもあり、これらはａ：４足なインク
吐出が行なわれなかった。比較例２では、吐出１」部分
以外の切断部における基板と覆いとの間は空間とされて
いるので、切断部における基板と覆いとの接合不良は問
題とならなかったが、切断方向に梨間が多く存在するた
め、切断面を観察したところ、ノ、（板に割れが発生し
、覆いにも割れ欠けが多発した。父上記した耐久試験後
、吐出試験を行なったところ、配線部がインクにより電
蝕し吐出不能となるものがあった。

これらに対して１本発明の記録ヘッドでは、切断部にお
ける空気の混入、切断面の割れ欠け、接合部における剥
れ等はまったく存在しないか、存在しても従来例より少
いものであった。特にｌ／Ｄ≦１０　＋’　Ｌ／Ｄ≦１
５とした具体例１〜３では、覆いの接合は均一に行なわ
れ、中でも切断部に空気が混入する１１はなかった。切
断面についても平滑なものが得られ、上記した耐久試験
後も剥れの発生はなく、インク吐出試験においてもＷ常
なインク滴が得られ、良好な印字状態が得られた。

表　１ ｍ！　断線したものを除く

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの実施例をその製造工程に従って説明するための模式
図であり、第８図及び第９図は従来例のインクジェット
記録ヘッドである。 １　：　基板 ２　、インク吐出圧発生素子 ６　：　電気絶縁層 ４　・　耐インク層 ５　・　ドライフイルムフォトレジヌト５Ｈ：　硬化フ
ォトレジスト ６　：　フォトマスク ６Ｐ　：　パターン ７−１＝　インク供給室 ７−２：　インク細流路 ７−６＝　空間 ７−４：　接合部祠 ８　：　切断方向 ９　：　覆い １０　、異通１コ １１　吐出１コ １２　合体物 第１図 第２図 第３図 第４図 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）その上にインク通路が形成されている基板と、そ
   の上に積層した前記通路の覆いとから成る合体物を、少
   なくとも該通路の設けられていない部分の前記基板およ
   び覆いを含む面で切断すること゛によって形成されるイ
   ンクジェット記録ヘッドにおいて、該合体物の少なくと
   も液流路が設けら１（ていない部分の基板と覆いとの間
   には該）＾板及び／又は覆いとを接合するための複数個
   の接合部材と、該接合部材、基板および覆いの端面が形
   成する草間とが設け“〔あり、且つ切断により該接合部
   材と空間部とが基板面の切断方向に沿って交互に現われ
   るように配設されていることを特徴とするインクジェッ
   ト記録ヘッド。
2. （２）前記接合部材の前記切断方向に平行な方向の幅が
   、該接合部材の前記基板と覆いとの間の該切断方向に垂
   直な方向の厚みの１０倍以下であり、且つ前記空間の該
   切断方向に平行な方向の幅が、該接合部材の該厚みの１
   ５倍以丁であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載のインクジェット記録ヘッド。