JPS61102257A - 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】 本発明は記録用インク滴を吐出して記録する所謂インク
ジェット記録ヘッ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）、インク流路
及びこのインク流路の１部に設けられる圧電素子や発熱
素子から成るインク吐出発生部を具えている。そして、
この種の記録ヘッドによって、高速記録と高解像度記録
とを同時に満足させるには、記録ヘッドに於て、前記吐
出口やインク流路及びインク吐出圧発生部を夫々、複数
にして全てを精密かつ高密度に配列させる必要がある。

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、この溝を形成した板
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
、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し妨〈、
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［−程が多く、製造コスト
の上昇を招くという不利かある。更に、］−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１発熱素子等の能動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絨産性に欠ける点
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、インク吐出エネルギー発生素子の配
置しである基板に感光性樹脂の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設けるインクジ
ェットヘッドの構成が、例えば特開昭５７−４３８７６
号等に提案されている。

この感光性樹脂を利用して製作されるインフジエラＩ・
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１−り精度、製造工程の複雑さ、製造歩留りが悪い
という欠点を解決するという点では優れたものである。

しかし近年、インクジェット記録に於いては従来の様に
単に文字を記録したり、グララフイック程度の画像を出
すだけでなくビデオレコーダの出力用又は電子カメラの
出力用等、銀塩写真にせまる高解像かつ高精細の画像を
記録する手段としての要求が高まり、それに伴なって、
インクジェット記録ヘッドの加工においても高密度ノズ
ルを高精度に加工する方法が要求される様になって来て
いる。

これらの要求に対し従来の感光性樹脂を用いたインクジ
ェット記録ヘッドの製造法においては以下に示す欠点あ
った。

１）固体状のあらかじめ一定の厚さに形成されたいわゆ
るドライフィルムタイプの感光性樹脂を用いる場合、基
板上に積層された時には厚さが２０〜５０ｐｍの支持体
フィルムと呼ばれる通常ポリエチレンテレフタレート製
のフィルムを付着しておりこのフィルムを通して露光を
行なうので、光が散乱しマスクに忠実なパターンが形成
できない。又解像力に於いても感光性樹脂が本来もって
いる性能を発揮できていない。

２）１−記支持体フイルムを剥離して露光する方法では
、マスクと感光性樹脂をコンタクトして露光すると感光
性樹脂がマスクに付着しマスクを使用不ｎ（能としてし
まう。又マスクを感光性樹脂と離して露光するのでは十
分な解像力が得られない。又感光性樹脂が酸素と接触す
る為ラジカル重合が抑制され十分硬化反応が信号せず膜
厚の減少や、解像不良を起こす。

３）液状の感光性樹脂を用いた場合でも、インクジェッ
ト記録ヘッド用に適する為に膜厚を厚イして使用する場
合上記２）と同様に像形成に支障をきたす。

本発明は上記要求に答えるべく、従来の欠点を解決する
もので安価で、精密で、信頼性が高く、使用耐久性にす
ぐれ、高密度、高品質な画質を角るためのインクジェッ
ト記録ヘッドの製造方法を提供することを目的としてい
る。

そしてこの様な目的を連成した本発明のインクジェット
記録ヘッドの製造法とは、基板と、この基板面にインク
通路を形成する感光性樹脂を用いた硬化膜と、前記通路
の覆い部材との積の層に光を照射してインク通路パター
ンを形成するにあたって、前記感光性樹脂の層の」二に
設けた酸素遮断性の透光薄膜層を介して光を照射する事
を特徴とする、インクジェット記録ヘッドの製造方法で
ある。

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図はインク吐出エネルギー発
生素子として発熱素子を用いたインクジェット記録ヘッ
ドの製作手順を説明する為の模式図である。

実施態様例１ 先ず第１図に示す様に、ガラス（例えば青板ガラス：　
３５ｍｍＸ３５ｍｍＸ０．７ｍｍｔ）基板１０１上に発
熱素子１０２を２個配設する（ピッチ０．５ｍｍ、２木
／　ｍ　ｍ相当）。インクを吐出する時は、この発熱素
子か近傍のインクを加熱・する事によりインク吐出圧を
発生させる。尚これ等の発熱素子１０２には図示されて
いない４＋”＋　’３人力用電極が接続しである。さら
にこの）１（板ｌｏｔ上に電気絶縁性を付ｒｉ−する目
的で、５ｉ０２からなる電気絶縁膜１０３及び耐インク
性を伺′Ｊ−するためのＴａ膜１０４が被覆しである。

次に、＃！ｉられた基板１０１を清浄化した後、８０°
Ｃに加温されたドライフィルムフォトレジスト１０５（
商品名二フォテック５Ｒ−３０００−３５、厚さ３５７
ｔｍ日立化成工業■Ｓ８りを１ｍ／ｍｉｎ、の速度で２
　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ　２の加圧撃性下でラミネートす
る（第２図）。

ドライフイルムフ第１・レジスト１０５の表面には透明
のポリエチレンテレフタレート製の支持、　　　　　体
フイＪｌｚ４１０５Ｆを伺着している・従来の例えばプ
リント回路板を作成する時はこの支持体フィルム１０５
Ｆを剥がす事なく次の露光・現像を行なうが本発明にお
いては、高解像かつ高精度のレジストパターンを得るた
めこの支持体フィルムを剥がし、ポリビニルアルコール
（商品名：デンカポパールに−０２，電気化学−１−１
銖製）の１０％水溶液を２００Ｏｒ、ｐ、ｍでスピンナ
ーコートし、風乾し厚さ１．１ｇｍのポリビニルアルコ
ールの薄膜１０６を形成する（第３図）。

次に第４図に示す通り、所望のパターン形状を得る為フ
ォトマスク１０７を重ね合わせた後、このフォトマスク
１０７の−ｈ部から露光を行なう（露光部＋　００ｍＪ
／ｃｍ２）、尚−１ユ記フオトマスクのパターンは後に
インク供給室、インク流路及び吐出口を構成する領域に
相当している。露光する際には、」−記フオドマスク１
０７と、発熱素子１０２とは周知の手法で位置合せを行
なっておく。

露光後はポリビニルアルコールの薄膜１０６を流水洗を
約１分間行なう事により溶解除去する。付着している水
分を窒素ブローにより除去する。第５図に示す通りパタ
ーン１０５Ｎ領域外のフ第１・レジスＩ・１０５か重合
反応を起して硬化し、現像液不溶性になる。他方、露光
されなかったフォトレジスト１０５Ｎは硬化せず、溶剤
可溶性のまま残る。

この様に本発明による露光操作を行なった後は通常行な
われる現像方法で現像する事ができる。即ち第５図で示
すフオトレジス）１０５及び１０５Ｎを現像液１，１．
１−１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１０５Ｎを溶解除去すると、硬化フォ
ツ゛ トレ〜スト膜にはフォトマスク１０７に従って第６図に
示すフォトマスク１０７に忠実な四部が形成される。そ
して基板１０１　Ｊ：に残された硬化フォトレジスト膜
１０５の断面形状はレジスト壁面が基板１０１に対して
垂直であった。

又、膜厚は３５ｇで膜厚損失は認められなかった。これ
らのパターン形状及び寸法は露光部を６０〜１１０ｍＪ
／ｃｍ２まで変化させても同一・のちのが得られる事も
確かめられた。

その後、基板１０１Ｊ−に残された硬化フォトレジスト
膜１０５の対溶剤性を向に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（１５０℃で１時間
加熱）させ、さらに紫外線照射（５Ｊ　／　ｃ　ｍ　２
　）を行なった。（第６図）。

このようにして硬化フォトレジスト膜１０５に形成され
た四部のうち、１０９は、インクジェット記録ヘッド完
成品に於けるインク供給室に、また１０８はインク流路
に相当するものである。

叙上の工程を経て、インク供給室１０９、インク流路１
０８　等の溝壁が形成された基板の上面に、第７図に図
示するようにインク供給口１１１を有する覆いとなる平
板１１０を粘着する。この具体的方法としては、ガラス
の平板１１０にエポキシ系接着剤不図示（商品名：ＨＰ
−２Ｒ／２Ｈ新党社製）を厚さ３〜４ｐＬ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ステージ化
させ、これを硬化フォトレジスト膜１０５上に貼り合せ
て前記接着剤を本硬化させた。

以１、の通り、溝を形成した基板と片板との接合が完ｒ
した後、第８図のＡ−Ａ　’線に沿って切断する。これ
は、インク疏路１０８に於いて発熱素子１０２とインク
吐出［１との間隔を最適化するために行なうものであり
、ここで切断する領域は適宜決定される。この切断に際
しては半導体丁：業で通常採用されているダイシング法
か採用される。

以下本発明とは直接関係がないので図示しないが、イン
ク供給管をインク供給口１１１に取り伺は又外部信号入
力用の配線を取り付け、インクジェット記録ヘッドが完
成する。

次に他の実施態様例として、液状の感光性樹脂を用い又
吐出エネルギー発生素子として圧電素子を１０いたイン
クジェットヘッドの製造法について図面に従って説明す
る。第９図は基板２０１（青板ガラス：５０ｍｍＸ５０
ｍｍＸ０．７ｍｍｔ）ｔ−に圧電素子２０２を２個配設
したものを示す（ピッチ０．５ｍｍ、２木／　ｍ　ｍ相
当）。インクを吐出する際はこの圧電素子の機械的振動
によってインク吐出エネルギーを発生させる。尚この素
子２０には図示されていない信号入力用電極が接続しで
ある。そしてさらに図示していないが実施例１と同様電
気絶縁性を付与する目的で５ｉ０２からなる電気絶縁膜
、Ｓらに耐インクＰ１をイ１与する為Ｔａを被覆する。

この様に製造された基板２０１は清詐化するとともに乾
煙された後、以下に示す液状の感光性樹脂組成物をレリ
ーフ画像の制作時に用いられるスキージによる方法すな
わち基１７２０１の周囲に壁を置き感光性樹脂組成物を
壁内に入れたのちスキージによって余分の組成物を除去
する方法で塗布した。壁の高さは溶剤を除去した時の組
成物の厚さが３５＃１．ｍとなる様調整しである。

〔感光＋１樹脂組成物〕 次に基板よりはみ出した余分の感光性ｍ脂組成物をカッ
ターで切断除去した後、ポリビニルアルコール（商品名
：クラレボパールＰＶＡ−１１７銖クラレ製）の１５％
水溶液を１００Ｏｒ、ｐ、ｍでスピンナーコート、風乾
し厚さ２．３ｇｍのポリビニルアルコールの１ｔｌｉ２
０ｅを形成した（第１０図）。以下は実施態様例１と全
く同一・のプロセスによりインクジェット−・ラドを完
成させる事ができる。感光性樹脂のパターンはマスクを
忠実に転写し、断面形状も川向のものが得られた。

実施態様例３ 基板として４インチ径のシリコンウニ／＼−１吐出エネ
ルギー発生素子として発熱素子を用いノズルピッチ０．
１２５ｍｍ（８木／　ｍ　ｍ相当）で並列に２４ケ基板
上に配設し、所望のレジストパターンが得られるフォト
マスクを使用する以外は実施態様例１と同様の工程でイ
ンクジェット記録ヘッドを完成ｙせた。

現像後の感光性樹脂のパターンはマスクを極めて忠実に
転写しパターンエツジもシャープであり膜厚は３５ｇｍ
であった。

実施態様例４ 基板として４インチ径シリコンウニ／＼−を用い、吐出
エネルギー発生素子として圧電素子を用いノズルピッチ
０．１２５ｍｍ（８木／　ｍ　ｍ相当）で並列に１２ケ
基板１−に配設し、所望のレジストパターンが得られる
フォトマスクを使用する以外は実施態様例１と同様の１
程でインクジェット記録ヘッドを作成させた現像後のノ
々ターンはマスクを忠実に転写したものが得られた。

実に態様例５ 基板として４インチ径シリコンウエハーヲ用い、吐出工
オルギー発生素子として発熱素子を川１．Ｎ　／グルピ
ッチ０．０６２５ｍｍ（１６木／ｍｍ相′ｌ′Ｉ）で並
列に２５６ケ基板」−に配設し、感光性樹脂組成物は実
施態様例１と同様のものを用い所望のレジストパターン
が得られるフォトマスクを使用する以外は実施態様例１
と全く同様の１−程でインクジェット記録ヘッドを作成
した。本実施態様例でも現像後のパターンはマスクを忠
実に転写していた。

比較例１ 支持体フィル１、を剥離せず露光を行ない、他の１−程
は実施態様例３と同様にヘッドを作成した。？’Ｊられ
たパターンは断面を見るとパターン壁が＋ｌ’ｉ直でな
く、下部寸法が−１一部寸法より細くなっていた。メ」
一部から観察すると、現像により形成されたレジストパ
ターンの端面ば波状となっておリシャープな像はｔｑら
れなかった。

比較例２ インク吐出エネルギー発生素子として圧電素子を用いる
以外は比較例１と同一の工程すなわち支持体フィルムを
剥離せず露光を行ないヘッドを完成させた。レジストの
パターンは比較例１と同様満足なものは得られなかった
。

比較例３ 実施態様例２と同様の方法でヘッドを作成した。ただし
、ポリビニルアルコールの薄膜を形成する事なく露光を
行なった。得られた感光性樹脂のパターンは膜厚が２１
　＃Ｌｍまで減少していた。空気中の酸素により、ラジ
カル重合が抑制された為、表面の感光性樹脂が未重合の
まま残った為と考えられる。メパターンは目的とするも
のが得られず未解像の部分もあった。従って最終的なヘ
ッド形態まで什−１，げなかった。

ａｍ＠“　　　　　　　　　　　　　　　　　１゜支持
体フィルムを剥がさずに露光する以外は実施態様例５と
同様のＴ稈で現像まで行なった。露光量を変化させて、
検討したが低露光りでは、ノ１（板に残るべき感光性樹
脂パターンが現像時に剥離してしまい露光量を増加させ
るに従って現像時の剥離の割合は減少していくものの、
未解像の部分が発生する。又膜厚も１５ｉＬ　ｍ以下と
薄くなっている。結局、目的とするレジストパターンを
解像する条件は得られなかった。従ってインクジェット
ヘッドまで完成させなかった。

次に実施態様例３及び４、比較例１及び２で作成したヘ
ッドを用い連続印字試験を行なった。インクとしてはエ
チレングリコール５０％、水２０％、Ｎ−メチルピロリ
ドン２８％。

黒色染料２％を含むものを用いた。実、施態様例３及び
４のヘッドにおいては良好な印字品位が？＋１られたの
に対して比較例１及び２のヘッドではドツトのヨレが発
生し、良好な印字は得られなかった。また実施態様例５
で得られたヘッドを用い印字試験を行なったところ極め
て高精細の画像を記録する１バができた。

感光性樹脂層のＪ二に形成するという筒中な露光方法に
より以下の様な効果が得られる。

１、　酸素遮断性透光薄膜は厚さが薄い為露光時の光が
散乱する事がない為、フォトマスクに極めて忠実なパタ
ーンが１）られる。

２、　感光性樹脂のパターン断面形状は垂直なものが得
られる為設計を行ないやすい。

３、　パターンのエツジはシャープなものが得られる。

この為インク吐出方向が−・定し良好な記録品位を得る
事ができる。

４、　上記したパターンは露光部を多少変化ごせても全
く同一のものが得られる為、パターン形成工程における
不良の発生率は極めて低く押える事ができる。

５、　支持体フィルムを剥離せず露光する従来法では、
３５ＩＬｍ厚の感光性樹脂層では高密度（１６本ノズル
／ｍｍ）のノズルパターンを解像できなかったが本発明
のプ）法によれば、フォトマスクに忠実な画像を形成で
きる。

又１本発明で使用でき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ングリフ
イーの分野において使用されている感光性組成物の多く
のものが挙げられる。これ等の感光性組成物としては、
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第
１・ポリマー、ポリビニルシンナメートクタイプのフェ
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、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カルコンとを共重合させたポリニ
ーテノンとの共重合体、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（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、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。

又本発明においては、厚さの制御が容易■、つｉ丁確に
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
有効な方法である。

このような固体のものとしては、例えば、デュポン社製
パーマネントフォトポリマーコーティング１（ＩＳＴＯ
Ｎ、ンルダーマスク７３０Ｓ、同７４０５　、同７３０
ＦＲ，同７４０ＦＲ，同５Ｍ１ｅ、同社ＫＡＰＴＯＮ　
、ＸＡ−Ａ３　、ＸＡ−Ｂ３　、ＸＡ−Ａｌ　、ＸＡ−
Ｍ３　。

ＸＡ−Ｃ３，日立化成社Ｐｈｏｔ　ｅｃ　、ＰＩＴシリ
ーズ、同ＳＲシリーズ、旭化成りＦＲ。

Ｅ−１５、Ｐ−２５、Ｐ−３８、Ｔ−５０。

日東電工ＮＥＯＴＲＯＣＫ　、Ｅタイプ、同Ｔタイプ、
東京応化Ｔｈ　ｉ　ｏｋｏ文ラミう−ＧＴ。

同うミナーＧＳＩ、同うミナーＴＯ１同ラミナーＴＡ等
の商品名で市販されている感光性樹脂がある。

又、酸素遮断性の透光薄膜層として用いるこルビロリド
ンセルロース誘導体等の水溶液やエマルジョン、又はこ
れらの混合液などがあげられる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は、第１の実施態様例の、第９図乃至
第１５図は、第２の実施態様例の、工程図を夫々示す模
式図である。 １０１．２０１−−−一基体 １０２−−−一発熱素子 ２０２−−−一圧電素子 １０３−−−一電気絶縁膜 １０４−−−ｍ−インク層 １０５−−−−ドライフィルムフォトレジスト１０５Ｆ
−一支持体フイルム １０５Ｎ−一露光されなかったフォトレジスト２０５−
−−一感光性樹脂組成物 ２０５Ｎ−露光されなかった感光性樹脂組成物１０６．
２０６−−−−薄膜 １０７．２０７−−−−フオトマスク １’０８　、２０８−−−−インク細流路１１２．２１
２−−−−インク吐出口 １０９．２０９−−−−インク供給室 １１０．２１０−−−一平板 １１１　、２１１−−−−インク供給口特開昭６ｌ−１
０２２５７（１０） Ｏ７

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板と、この基板面にインク通路を形成する感光性樹脂
   を用いた硬化膜と、前記通路の覆い部材との積層構造を
   有するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
   基板上に積層した前記感光性樹脂の層に光照射してイン
   ク通路パターンを形成するにあたって、前記感光性樹脂
   の層の上に設けた酸素遮断性の透光薄膜層を介して光照
   射する事を特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造
   方法。