JPS6030355A - インクジエツト記録ヘツドの製造方法 - 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】 本発明け、インクジェット記録ヘッドの製造方決、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
ンク小滴を発生させるためのインフジエラ）Ｐ釘ヘツド
の製造方法に関する。

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、インク吐出口（オリアイス）、イ
ンク通路及びこのインク通路の一部に設けられ、前記吐
出口よりインクを吐出する為のエネルギーがインク通路
にあるインクに作用する部分としてのインク吐出エネル
ギー作用部（エネルギー作用部）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
析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
、精度の良いインク通路が得難く、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
造歩留りが悪いという欠点もある。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
熱素子等のエネルギー発生電子が設けられた蓋板との貼
合せの際に夫々の位置合せを精度良く行うことが国難で
あって量産性に欠ける点が挙げられる。

これ等の欠点が解決できるインクジェット記録ヘッドの
製造法として、感光性樹脂の硬化膜によりインク通路壁
を形成する方法が、例えば特開昭５７−４３８７６号に
より知られている。

この方法によれば、インク流路が精度良く、正確に、且
つ歩留り良く微細加工される。また、量産化も寝易であ
り、安価なインクジェット記録ヘッドを提供することが
できるため優れた方法であるといえる。

しかし、この様に改良された製造法により提供されたイ
ンクジェット記録ヘッドでは、前記欠点は解決されたも
のの、インクの長期浸漬に対し基板と感光性樹脂硬化膜
の密着力が徐々に低下し、衝少な剥れが生じ、インク滴
の直進性、すなわち着弾点精度に影響を与えている。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
によって高解像度の画質が要求される中で、大きな障害
となっていた。

本発明は、上記欠点に鑑み成されたもので、精密であり
、しかも信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを製造
するための新規な方法を提供することを目的とする。ま
た、インク通路が精度良く且つ設計に忠実に微細加工さ
れた構成を有するインクジェット記録ヘッドを、簡略す
方法により歩留り良く製造する方法を提供することも本
発明の目的である。

更に、使用耐久性に優れたインクジェット記録ヘッドの
製造法を提供することも本発明の他の目的である。

この様な諸目的を達成した本発明のインクジエツジ記録
ヘッドの製造法は、インク吐出エネルギー発生素子が設
けである基板表面をア建ノ基を有する化合物を併用して
、シランカップリング剤で処理し、しかる後に、感光性
樹脂を用い、これを所望のパターンとなる様に硬化させ
て形成した硬化膜から成るインク通路壁を形成し、次い
で覆いを設けることを特徴にしている。

以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。第１図
乃至第６図は本発明方法に従うインクジェット記録ヘッ
ドの製作工程を例示する模式図である。

＃１図の工程では、ガラス、セラミック、プラスチック
、或は金属等の基板ｌ上に発熱素子やピエゾ素子等のイ
ンク吐出エネルギー発生素子２を所望の個数配置し、電
気絶縁性を付与する目的で、８ｉ０２　、　Ｔａ、０．
　ｅ　ＡＪｍＯｓ　＃ガｙ　ス、　Ｓ　ｌ３Ｎ４＃ＢＮ
等の無機酸化物及び／又は無機窒化物からなる保護層３
を被覆する。さらに、主に耐インク性を向上させる目的
で金属からなる薄膜層を被覆してもよい（不図示）。こ
の薄膜層を形成する金属としては、ＴＩ　、　Ｃｒ、　
Ｎｉ　、　Ｔａ、　Ｍｏ、　Ｗ。

Ｎｂ等の耐蝕金属や８ＵＳ、モネルメタル等の耐蝕合金
が使用できる。Ａｕ　、　Ｐｄ　、　Ｐｔ等の貴金属は
耐インク性はよいが、後述するシランカップリング剤と
のマツチング性能が不十分であるため必ずしも好ましい
とは云えない。

尚、インク吐出エネルギー発生素子２には図示されてい
ないが、信号入力用電極が接続しである。

次に、第１図の工程で得られた基板１０表面を浄化し、
例えば８０℃〜１５０℃で１ｏ分間乾燥させた後、ｎ−
プシピルアミン分子構造式％式％ メトキシシラン分子構造式Ｈ８（ＣＨＪ　１８１　（Ｏ
ＣＨｓ）ｍの混合エチルアルコール溶液（濃度各０．０
５そり）を１０００〜６０００　ｒ、ｐ、ｍでスピンナ
ーコートした後、８０℃で１０分間加熱し、基板１とシ
ランカップリング剤との反応を促進させると共にシラン
カップリング剤層４を０．３μ以下の厚さで積層するこ
とにより９２図の基板が得られる。

本発明方法にお−では、一般に知られているシランカッ
プリング剤は全て使用でき、その代表的なものを官能基
側にまとめたのが表１である。シランカップリング剤は
、使用する感光性樹脂の組成に基づいて、感光性樹脂側
と反応する適当な官能基を有するシランカップリング剤
を使用することが好ましい。

第　１　表 第１表つづき 又、アミノ基を有する化合物の代表的なものとしてｎ−
プロピルアミン、ジエチルアミン、エチレンジアミン、
トリエチルアミンをあげることができる。

さらに以下に示すアミ７基を有するシランカップリング
剤も使用する事ができる。

第　２　表 続いて、シランカップリング剤層４上に８０℃〜１０５
℃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０．５〜４　ｆ／分の速
度、１〜３〜の加圧条件下でラミネートする。この時、
ドライフィルムフォトレジスト５は自己接着性を示して
基板ｌの表面に融着して固定され、以後相当の外力が加
わった場合にも基板１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。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の位置合せを周知の手法で行っ
ておく必要がある。

第４図は、上記露光済みのドライフィルムフォトレジス
ト５の未露光部分をトリクロルエタン等の所定の有機溶
剤から成る現像液にて溶解除去した工程を示す説明図で
、インク通路９が形成される◇ 次に、基板ｌに残されたドライフィルムフォトレジスト
の露光された部分５Ｐの耐インク性向上及びドライフィ
ルムフォトレジストとシランカップリング剤との反応を
完結させるため、熱硬化処理（例えば１５０〜２５０℃
で３０分〜６時間加熱）又は、紫外線照射（例えば５０
〜２００　ｍｗ／ｃｒＡ又けそれＪＪ上の紫外線強度で
）を行う。上記熱硬化と紫外線による硬化の両方を兼用
するものも効果的である。

使用したシランカップリング剤層４が溝９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或はイン
ク吐出エネルギー発生素子２０機能を損う恐れがあるの
で、溝９内に露出しているシランカップリング剤層４は
、醗素プラズマによって灰化させることなどによ抄除去
することが好ましい（第５図）。

第６図は、上記の充分な重合を終え硬化したドライフィ
ルムフォトレジスト５Ｐでインク通路となる溝９の形成
された基板１に覆いとなる平板８を接着剤Ｍ７で接着し
て固定したところを示す図であるが、接着剤を用いずに
圧着によって固定してもよい。

第６図に示す工程に於て覆いを付設する具体的方法とし
ては、 １）ガラス、セラミック、金属、プラスチック等の平板
８にエポキシ系接着剤を厚さ３〜４μにスビンナーコー
ドンた後、予備加熱して接着剤７を所Ｑ、Ｂステージ化
させ、これを硬化したフォトレジスト膜５Ｐ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、ＡＢ８樹脂、ポリエチレン等の熱
可塑性樹脂の平板８を硬化したフォトレジスト膜５Ｐ上
に、直接、熱融着させる方法がある。

ここで、第６図示の工程終了後のインクジェット記録ヘ
ッド外観を第７図に、模式的斜視図で示す。第７図中、
９−】はインク供給水、９−２はインク細流路、ＩＯは
インク供給室９−１に不図示のインク供給管を連結させ
る為の貫通孔を示している。

このようにして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
け、イ／り細流路９−２に於て、インク吐出エネルギー
発生素子２とインク吐出口９−３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８図は第７図のｚ　−ｚ’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１０にイン
ク供給ｌｔｘを取り伺けてインクジェット記録ヘッドが
完成する（第９図）。

以上図面に基づいて説明した実施例に於ては、溝作成用
の感光性組成物（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組成物塗膜の形成法とし
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Ｊ−ち所望の感光性組成物膜
厚に相当する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法する方法である。この賜金、
感光性組成物の粘度け１００　ｃｐ〜３００　ｃｐの範
囲が好ましく、壁の高さは感光性組成物の溶剤外の蒸発
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ある。

このような固体のシートとしては、例えば、デュポノ社
製パーマネント７オトポリマーコーテイングＲＩＳ’ｌ
”ＯＮ（ソルダーマスク）　７３０Ｂ、同７４０８、同
７３０ＦＲ，同７４０ＦＢ、同ＳＭ／　等の部品名で市
販されている感光性樹脂シートがある。

この他、本発明において使用できる感光性組成物として
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性組成物
の多くのものが挙げられ、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
、オルツナ７トキノンジアジドと７ボラツクタイプのフ
ェノール樹脂との混合物、４−グリシジルエチレンオキ
シドとベンゾフェノンやグリシジルカルコンとを共重合
させたポリエーテル型７オトポリマー、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〔
例えにＡＰＲ（旭化成〕、テビスタ（帝人）、ゾンネ（
関西ペイント）期、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第１・レジスト、ポリケイ皮
酸ビニル系フォトレジスト、環化ゴ１１−アジド系フォ
トレジスト、等が挙げられる。

以上訃しく説明した本発明の効果としては、次のような
ことがあげらねる。

１、　基板と感光性樹脂の接着が増したことにより、特
に衝駐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がなくなった＠ ２、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
硬化膜の通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。

各側聞で基板表面の材質を変化させ、比較例では、基板
の処理のないもの、あるいはγ−メルカプトプロピルト
リメトキシシランのみでの処理を実施し、実施例でけγ
−メルカプトプロピルトリメトキシシランにｎ−ブ四ビ
ルアミンまたけｒ−アミノプロピルトリメトキシシラン
を混合したエタノール溶液（濃度各０．０５モル／７）
で基板の処理を実施することを除いて位、先に示した実
施側の工程（第１図乃至第６図）Ｋ従ってインク吐出口
を２４個有するインクジェット記録ヘッドを多数試作し
た。ここで比較例３ａ、実施例３ｂ、３ｃでは、基板表
面に耐インク性をもたせる目的でＴａの薄層を設ゆた。

これら試作ヘッドのうち、基板と感光性樹脂の剥離のな
い正常なものについて、水２０％及びエチレングリコー
ル８０％の組成の８０℃の溶液に２５００時間の浸漬試
験を行なりた。又、上記組成の溶液に浸漬したヘッドに
一３０℃と６０’Ｃをくりかえす熱衝撃試験を１００サ
イクル行なった。これらの試験を行なった後、基板と感
光性樹脂との剥れを観察した。これらの結果を表−２に
示す。

また、比較例３ａ及び実施例３ｃで得たインクジェット
記録ヘッドに対して、１０８パルス／エネルギー発生素
子の耐久印字試験を行なった９ ところ、実施例３ｃのヘッドで＃ｉ着弾点精度が±１１
μ／　２　ｍｍの飛翔距離であったのに対して、比較例
３ａのヘッドでは±５０μ／　２　ｍｍの飛翔距離であ
った。

なお、感光性樹脂は全てＲ１８ＴＯＮ７３０８ドライフ
イルムフオトレジスト（デュポン社製、商品名）を使用
した。

第３表 ※ｌ　ヘッド完成時に剥離有比率１８／２０、／

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６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。第７図は本発ＱＩＪ方
法により得られたインクジェット記録ヘッドの斜視図で
、第８図及び第９図は断面図である。 １８基板　２：インク吐出エネルギー発生票子ａｓ保ｓ
ｍ　４ニジラン力ツプリング剤層５：感光性樹脂　５Ｐ
：インク通路壁 ６エフオトマスク　７：接着剤 ８：覆い　９：溝 ９−１＝インク供給室　９−２＝インク細流路１０；貫
通孔　１１：インク供給管 出願人キャノン株式会社 ２ も５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. インクを吐出するのに利用されるエネルギーを発生する
   エネルギー発生素子が設けられた基体の表面に、少なく
   ともその一部が感光性樹脂を用いて形成されたインタ流
   路を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法に於−
   て、前記基板表面をアミノ基を有する化合物を併用して
   シランカップリング剤で処理し、次いで、前記感光性樹
   脂を積層する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。