JPS60203451A - 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、イン
クの小滴を発生させ、それを紙などの被記録材に付着さ
せて記録を行なうインクジェ・ント記録方式に用いるイ
ンク小滴発生用の記録ヘッドの製造方法に関する。

インクの小滴を発生させ、それを紙などの被記録材に付
着させて記録を行なうインクジェット記録方式は、記録
時の騒音の発生が無視できる程度に極めて小さく、かつ
高速記録が可能であり、しかも普通紙に定着などの特別
な処理を必要とせずに記録を行なうことのできる記録方
式として注目され、最近様々のタイプのものが活発に研
究されている。

インクジェット記録方式に用いられる記録装置の記録ヘ
ッド部は、７般にインクを吐出するためのオリフィスと
、該オリフィスに連通しインクを吐出するだめのエネル
ギーがインクに作用する部分を有するインク通路と、該
インク通路に供給するインクを貯留するためのインク室
と、該インク室に記録へンド外部からインクを供給する
ためのインク供給孔とを有している。

記録の際のインクを吐出するためのエネルギーは、イン
ク通路の一部を構成するインクに前記エネルギーを作用
させる部分（エネルギー作用部）の所定に位置に配設さ
れた発熱素子、圧電素子等の種々のタイプのエネルギー
発生素子によって発生される。

このような構成のインクシエンド記録ヘッドを作成する
方法として、例えば、ガラス、金属等の平板にエツチン
グ法等により、微細な溝を形成した後、これに他の平板
を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。

しかしながら、このような従来法によって作成される記
録ヘッドに於いては、切削加工されるインク通路内壁面
の荒れが大きすぎたり、工・ンチング率の差からインク
通路に歪が生じたりして、精度の良いインク通路を得る
ことがむずかしく、製作後の記録ヘッドのインク吐出特
性にバラツキが生じ易い。また、切削加工の際に、平板
の欠けや割れが生じ易く、製造歩留まりが悪いと言う欠
点もある。あるいは、エツチング加工を行なう場合は、
製造工程数が多く、製造コストの上昇を招くと言う不利
がある。更に、上記した従来法に共通した欠点としては
、インク通路を構成する溝を形成した溝付き板と、イン
クに作用するエネルギーを発生させる圧電素子や発熱素
子等の駆動素子が設けられた基板との貼り合わせの際に
、各々の位置合わせを精度良く行なうことが困難である
ため、量産性に欠ける点が挙げられる。

これらの欠点を解決するインクシエンド記録ヘッドの作
製方法の１つとして、インク吐出圧発生素子の配置しで
ある基板上に感光性樹脂硬化膜からなるインク通路壁を
形成し、その後前記インク通路壁の覆いを付設すること
によってインクジェット記録ヘッドを作製する方法が１
例えば特開昭５７−４３８７６号により知られている。

このインク通路壁を感光性硬化膜によって形成するイン
クシエンド記録ヘッドの製造方法は、従来の記録へンド
製造法に於ける欠点、すなわち充分なインク通路の仕上
がり精度が得られない、製造工程が複雑である、更に製
造歩留まりの低さと言う点を解決することに於いては優
れたものである。

ところが、このような製造方法によって形成された記録
ヘッドは、インク吐出圧発生素子の配置しである基板と
、感光性樹脂硬化膜からなるインク通路壁との接合力が
あまり大きくないため、前記覆いに感光性樹脂を使用し
た場合には、感光性樹脂からなる覆いを硬化させる際の
硬化収縮によりインク通路壁が、覆いの収縮方向に引っ
張られ、基板から剥離すると言う欠点があった。また、
基板、感光性硬化膜からなるインク通路壁及び覆いの各
接合面に、必ずしも均一な接合状態が（１られないため
、これらの接合後に接合面に未接合部分が生じ易く′、
充分な接合強度が得られない　□場合が多いと言う欠点
もある。

一方、上記各部材の充分な接合強度が得られた場合でも
、インク通路壁が覆いの収縮の際に収縮方向に引っ張ら
れインク通路壁が歪み、所定のインク通路形状が精度良
く形成されにくいと言う欠点もある。これに加えて、イ
ンク通路壁上に覆いを接合する際に、常温硬化型接着剤
、熱硬化型接着剤あるいは光硬化型接着剤等を用いた場
合、インク通路を構成する溝へ接着剤が流入し、インク
通路を閉塞してしまい製造歩留まりを著しく低下させる
と言う欠点があるとともに、前記インク通路壁とその覆
いとの有する濡れ性の違いにより、インクの流れに不都
合な乱れを生じさせ、インク小滴の着弾点精度や吐出応
答周波数に悪影響を及ぼすと言う欠点も指摘されている
。

本発明の目的は、上記のような欠点を解消し、仕上り精
度良く、かつ歩留り良く、信頼性の高いインクジェット
記録ヘッドを製造することのできる方法を提供すること
にある。

上記の目的は、以下の本発明の方法によって達成するこ
とができる。

すなわち、本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方
法は、基板と、該基板面に少なくともインク通路壁を形
成する感光性樹脂硬化膜と、前記インク通路の覆いとが
積層されてなるインクジェット記録ヘッドの製造方法に
於いて、（１）前記基板上に、少なくともインク通路壁
を形成する残留接着性の感光性樹脂膜を設ける工程と。

（２）両面に感光性樹脂膜が積層された平板からなる紫
外線透過可能な覆いを前記残留接着性感光性樹脂膜上に
貼着する工程と、 （３）前記残留接着性感光性樹脂膜と、前記覆いの有す
る感光性樹脂膜との貼着面を減圧下に置き、該貼着面の
均一な密着状態を得る工程と。

（４）前記覆いの有する感光性樹脂膜と、前記残留接着
性感光性樹脂膜とに紫外線を前記覆いを通して照射し、
これら感光性樹脂膜を完全に重合硬化させ、前記覆いと
前記少なくともインク通路壁を形成する感光性樹脂硬化
膜とを完全に接合する工程 とを含むことを特徴とする。

以下、図面を用いて本発明のインクジェット記録ヘッド
の製造方法の一例を詳細に説明する。

第１図〜第８図は、本発明のインクジェット記録ヘッド
の製作手順を説明するための模を図である。

第１図の工程では、ガラス、セラミック、プラスチック
あるいは金属等の基板ｌ上に発熱素子やピエゾ素子等の
インク吐出圧発生素子２を所望の個数配置し、更に必要
に応じて耐インク性、電気絶縁性を付与する目的で、５
ｉ０２、Ｔａ２Ｏ３，ガラス等の薄膜３を被覆する。な
お、インク吐出圧発生素子２には１図示されていないが
、信号入力用電極が接続しである。

続く第２工程では、第１図の工程を経て得られた基板１
の薄膜層３の表面を清浄化すると共に乾燥させた後、薄
膜層３に重ねて、８０”Ｃ〜１０５’Ｏ程度に加温され
たドライフィルムフォトレジスト４（ｆｆ！２厚、約２
５ｕ〜１００　ｕ）を０．５〜０．４　ｆ　／ｍｔｎ。

の速度、１〜３Ｋｇ／ｃ１１２の加圧条件下でラミネー
トする。このとき、ドライフィルムフォトレジスト４は
、薄膜層３に融着する。

続いて、第２図に示すように、基板１面上に設けたドラ
イフィルムフォトレジスト４上に、所定の形状の光を透
過しないパターンを有するフォトマスク５を重ね合わせ
た後、このフォトマスク５の上部から露光（図中、矢印
）を行なう。なお。

上記パターンのインク通路に相当する部分は、基板ｌ上
に配設された吐出エネルギー発生素子２の設置領域を充
分覆い、露光、現像処理の後に形成されるインク通路中
に上記素子２が設けられるように上記パターンが形成さ
れ、がっフォトマスク５と基板ｌとの位置合わせが行な
われる。

このように露光を行うと、前記パターンに覆われた領域
以外、すなわちフォトレジスト４の露光された部分が重
合硬化し、露光されなかった部分が溶剤可溶性のままで
あるのに対して溶剤不溶性となる。

次に、揮発性有機溶剤、例えばトリクロルエタン中に浸
漬し、溶剤可溶性であるドライフィルムフォトレジスト
４の未正合（未硬化）８１！分が基板ｌ上から溶解除去
され、基板ｌ上に硬化フォトレジスト膜４Ｐが第３図に
示すように残される。

このようにして、硬化フォトレジスト膜４Ｐからなる壁
を基板ｌ上に設けることにより、インク通路及びインク
供給室を構成する溝８が第３図に示すように形成される
。

この時、溝８は、後に述べる工程によって覆いを壁４Ｐ
に付設したときに該溝８が密閉されるような構造に形成
されていても良い。また、硬化フォトレジストＭ４Ｐは
、この段階に於いては、完全にに重合硬化されていない
ので、接着性を有している。

本発明で残留接着性とは、このように、樹脂組成物が完
全には重合硬化していない状態で、接着性を有している
ことを言う。

次に、第４図に示す工程に於いては、ガラス等からなる
平板６の両面に感光性樹脂膜７が、前述した基板上にド
ライフィルムフォトレジストをラミネートした吟と同様
にしてラミネートされ、所定に位置に貫通孔９を設けて
覆いＩ２が形成され、更にインク供給管ｌＯが前記貫通
孔９に付設された後、この覆い１３が硬化フォトレジス
ト膜４Ｐ上の所定の位置に貼着される。

この時、覆い１２と硬化フォトレジストＩ］９４Ｐとの
結石ｒｉ′ｉＪには、部分的に隙間が生じて均一な密着
状７ｇかイフられていない場合が多い。

続いて、少なくとも覆い１２と硬化フォトレジスＮＩＱ
ａｐとの貼着面が減圧下に置かれる。

Ｙｇい１２と硬化フォトレジスト１１５！４Ｐとの貼着
面を減圧下に置く方法としては、第５Ａ図示すようにス
（板全体を真空室１１内に置いて、真空室内を該真□空
室に接続された真空ポンプによって１例えば７５０　ｍ
ｍＨｇ程度以下に減圧する方法、あるいは第５Ｂ図に示
すように溝８内が密閉されて形成されている場合には、
インク供給管にチューブ１３を介して接続された真空ポ
ンプによって例えば２００〜５００■Ｈｇ程度以下に減
圧する方法等を適用することができる。

この減圧工程によって、インク通路壁を形成している硬
化フォトレジス）ＪＩＳ！４Ｐと基板及び平板６にラミ
ネートされているドライフィルムフォトレジストアとの
接触面の部分的な隙間に残留している大気圧と同様な圧
力を有する空気が取り除かれ、該接触面に均一で精度の
良い密着状態を得ることができる。

このように、各部材が密着された状態で、第６図に示す
ようにフォトレジストアと硬化フォトレジスト膜４Ｐと
に紫外線照射（例えば５０〜２００　ｍｗ／ｃｒｏ２ま
たはそれ以上の紫外線強度で）を行ない、これらを完全
に硬化させ、各部材の接合を完了する。更に熱硬化処理
（例えば１３０〜２５０℃で３０分〜６時間）するのも
有効である。

インク通路の覆いの支持体となる平板６の材質としては
、フォトレジストアと硬化フォトレジスト膜４Ｐを光重
合させるのに有効な波長の紫外光に対して、透過性を示
し、かつ感光性樹脂の収縮応力によって容易には変形し
ないものであれば特に限定されないが、製造上の便宜、
及び経済性から、ガラス、エポキシ樹脂、アクリル樹脂
、ビニル樹脂等が好ましい。

フォトレジストアは平板６の両面に密着されてなること
を要する。すなわち、平板６の片面、特にインク通路壁
側にだけフォトレジストか密着されている場合には、′
ｍいとフォトレジストによるインク通路壁との密着性は
増すが、フォトレジストが王台硬化する際の収縮応力が
平板に作用し、覆い全体が反るような応力が生じ、かえ
って基板とインク通路壁とを剥離させることになる。

従って、この収縮応力を補償する収縮応力を有するフォ
トレジストアを平板６の反対側にも密着させておく必要
がある。

紫外線照射によるフォトレジストアの光重合の度合は、
平板６の上面と下面とでは通常異なるので、これら２つ
の収縮応力をうまく相殺するよう２つのドライフィルム
の厚さあるいは材質を選択することが望ましい。

以上のように、インク通路壁と平板６との接合が完了し
た後、この接合体を第７図のインク通路の下流側にあた
るｃ−ｃ　′に添って切削して、第８ｒｆ４に示すよう
に切断後の切削面に於けるインク通路の開口部である、
インクを吐出するためのオリフィス８−３を形成する。

この工程は、インク吐出圧発生素子２とオリフィス８−
３との間隔を適正化するために行なうものであり、ここ
で切削する領域は適宜選択される。この切削に際しては
、半導体工業で通常採用されているダイジング法を採用
することができる。

最後に切断面を研摩加工し平滑化して、均一なオリフィ
ス面を形成し、記録ヘッドが完成される。

なお、以上説明した本発明の方法の一例に於いては、イ
ンク通路及びインク供給室を構成する溝を感光性樹脂（
フォトレジスト）としてドライフィルムタイプ、つまり
固体のものを使用したが、本発明の方法に於いては、こ
れのみに限られるものではなく、液状の感光性樹脂組成
物ももちろん使用することかできる。

液状の感光性樹脂組成物を使用する場合には、ノλ板上
に該感光性樹脂組成物の塗膜を形成する方法としては、
例えばレリーフ画像の作製時に用いられる。所望の感光
性樹脂組成物の塗膜の厚さに相当した高さの壁を基板の
周囲に設け、スキージによって余分な樹脂組成物を除去
するスキージ法等の方法を挙げることができる。

この場合、感光性樹脂組成物の粘度は、１００ｃｐ〜３
００ｃｐが適当である。また、基板の周囲に置く壁の高
さは、感光性樹脂組成物の含有する溶剤性の蒸発の減量
分をみこんで決定する必要がある。

他方、固体感光性樹脂組成物を用いる場合には、前述し
た本発明の方法の一例に於けるように、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方法が好適で
ある。更に、本発明の方法に適用するには、取扱い上で
、あるいは厚さの制御が容易かつ確実にできる点に於い
て、固体のフィルムタイプのものが満作製用及び平板の
密着用として使用するのに好適である。

このような固体のものとしては、例えばジアゾレジン、
Ｐ−ジアゾレジン、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、
オルソナフトキノンジアジドとノボランクタイプのフェ
ノール樹脂との混合物、ポリビニルアルコールとジアゾ
樹脂との混合物、４−グリシジルエチレンオキシドとベ
ンゾフェノンやク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ツフェノンとの
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）、テビスタ（帝人）、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
、二感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。

以上詳述した本発明の方法によれば、記録ヘッド作製の
主要工程が、いわゆる印刷技術を応用した方法によるた
め、所望のパターンに記録ヘッド細害部の形成が極めて
簡単に行なえる。しかも、同構成で同性能の記録ヘッド
を、同時加工することも可能である。

また、基板とインク通路壁とその覆いとを接合する際に
、これらが十分かつ均一な状態で貼着され、しかも接着
剤を使用しないので、接着剤が流入してインク通路が塞
がれたり、インク吐出圧発生素子に接着剤が伺着して、
形成された記録ヘッドの機能低下を引き起こすことはな
い。

更に、インク通路の覆いとなる平板の表裏で感光性樹脂
膜の硬化収縮応力が相殺されるので、記録ヘッド内部応
力が残留せず、構成部材の剥離や変形または位置ズレが
生ぜず、得られたインクジェット記録ヘッドの耐久性が
極めて良好である。

しかも、本発明の方法によって形成された記録ヘッドは
、インク通路の覆いとなる平板及び感光性樹脂膜に透光
性があるので、ヘンド内部でのインクの流れやインク滴
の運動状態を目視で観察でき、記録ヘッドの保守管理が
容易に行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図は本発明のインクジェット記録ヘッドの
製造方法を説明するための模式図である。 ｌ：基板 ２：吐出エネルギー発生素子 ３：薄膜 ４ニドライフイルムフオトレジスト ４Ｐ：硬化フォトレジスト膜 ５：フォトマスク ６：平板 ７：ドライフイルムフオトレジスト ８：溝 ８−１：インク供給室 ８−２：インク通路 ８−３＝オリフイス ９：貫通孔 ｌＯ：インク供給用パイプ ｌｌ：真空室 １２：覆い １３：パイプ 特５′１出願人　キャノン株式会社 第　１　図 先 第　２　図 第　３　図 ２ 第６図 第７図 第　８　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）基板と、該基板面に少なくともインク通路壁を形成
   する感光性樹脂硬化膜と、前記インク通路の覆いとが積
   層されてなるインクジェット記録ヘッドの製造方法に於
   いて、 （１）前記基板上に、少なくともインク通路壁を形成す
   る残留接着性の感光性樹脂膜を設ける工程と、 （２）両面に感光性樹脂膜が積層された平板からなる紫
   外線透過可能な覆いを前記残留接着性感光性４１ＩＩ脂
   膜上に貼着する工程と、（３）前記残留接着性感光性樹
   脂膜と、前記覆いの有する感光性樹脂膜との貼着面を減
   圧下に置き、該貼着面の均一な密着状態を得る工程と、 （０前記覆いの有する感光性樹脂膜と、前記残留接着性
   感光性樹脂膜とに紫外線を前記覆いを通して照射し、こ
   れら感光性樹脂膜を完全に重合硬化させ、前記覆いと前
   記少なくともインク通路壁を形成する感光性樹脂硬化膜
   とを完全に接合する工程 とを含むことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの
   製造方法。