JPS6189852A - 液体噴射記録ヘツド - 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】 ［技術分野］ 本発明は液体噴射記録ヘッドに係り、さらに詳しくは、
所謂、インクジェット記録方式に用いる記録用液小滴を
発生する為の液体噴射記録ヘッドに関する。

［従来技術］ 液体噴射記録方式に適用される記録ヘー、ドは、一般に
、微細な液体吐出口（オリフィス）、液流路及びこの液
流路の一部に設けられる液体吐出エネルギー発生体を備
えている。

従来、この様な液体噴射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工・ンチング等
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液流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へ。

ドでは、切削加工される液流路内壁面の荒れが大き過ぎ
たり、エラチング率の差から液流路に歪が生じたりして
、流路抵抗の一定した流路が得難く、製作後の記録ヘッ
ドの液体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、製造部留まりが悪
いと言う欠点もある。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、液流路溝を形成した溝付板と、液体に作用する
エネルギーを発生する圧電素子。

発熱素子等の液体吐出エネルギー発生体が設けられた蓋
板との貼合せの際にそれぞれの位置合わせが困難であっ
て：１計産性に欠ける点が挙げられる。

これらの欠点を解決する構成を有する液体噴射記録ヘッ
ドとして、液体吐出エネルギー発生体の配置しである基
板に、感光性樹脂硬化膜からなる液流路壁を形成し、そ
の後前記通路に覆を設ける記録ヘッドが、例えば特開昭
５７−４３８７８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記録ヘッドは、従
来の液体噴射記録ヘッドの欠点であった液流路の仕上り
精度、製造工程の複雑さ、′！Ａ造歩留まりが悪いとい
う点を解決する面では優れたものである。

しかしながら、ヘッド製造の際流路と吐出エネルギー発
生体の距離を適正化するため行なう吐出口形成切削の際
、感光性樹脂硬化膜が柔らかく基板あるいは蓋板と硬さ
が合わないため、感光性樹脂硬化膜に傷が付きやすいと
いう欠点がある。この吐出口の傷は液体の吐出方向を狂
わせ、記録品位の悪化をもたらす。又感光性樹脂硬化膜
からなる流路壁が柔らかいため、液体吐出エネルギー発
生体により発生された圧力が吸収されてしまい、設計通
りの液体吐出性能が得られないという問題があった。す
なわち液滴の吐出速度の低下、それに伴ない吐出方向が
一定せず、液滴の着弾点精度が悪くなり記録画質の悪化
をもたらす。

また、吐出される液量が減少するため、紙上ドツト径が
小さくなり、記録濃度の低下を生じる。これらの液体吐
出圧が吸収されるために起こる不都合を回避しようとし
て感光性樹脂硬化膜により吸収される分の吐出圧を上乗
せした量の吐出圧が得られる様に吐出圧発生素子を大き
なものとするのは、ヘッド全体の大きさに影響を与え、
ヘッドのコンパクト化が行なえず、またマルチノズルタ
イプのヘッドでは高密度化を行なう上で大きな障害とな
る。

［目　的］ 本発明は上記欠点に鑑み成されたもので、安価で精密で
あり、高密度、高品質な画質を得るための液体噴射記録
ヘッドを提供する事を目的としている。

［発明の概要］ 本発明においては上記の目的を達成するために、支持体
と、この支持体１に設けられた液通路を形成する感光性
樹脂硬化膜と、通路の覆とを。

積層した液体噴射記録ヘッドの感光性樹脂硬化膜の鉛筆
硬度をＨ以上のものとした構造を採用した。

尚ここで使用する試験用鉛筆並びにそのしんの調整は、
ＪＩＳ　Ｋ５４００のｆｉ：１４（３）に定める試験用
鉛筆の規定に準じる。又試験機はＪＩＳ　Ｋ５４０１を
準用する。又試験方法はＪＩＳ　Ｋ８８９４に示す方法
に従って行なう。

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実施例］ 第１図乃至第７図は本発明の第１の実施例を説明するも
ので、先ず、第１図に示す様に、支持体１０１　（青板
ガラス：５０ｍｍＸ５０ｍｍＸ厚さ０．７ｍｍ）の上に
吐出エネルギー発生体として発熱素子１０２を所望の個
数配設する（図に於ては２個）。この素子が近傍の液体
を加熱する事により、液体吐出圧を発生させる。

尚、発熱素子１０２には図示されていない信号入力用電
極が接続しである。そしてその上に、電気絶縁性を付与
する目的で５ｉ０２からなる電気絶縁膜１０３を被覆す
る。さらにその上に、耐液性を付与するためにＴａで耐
液膜１０４を被覆する。

この様に製造された支持体１０１は清浄化するとともに
乾燥された後、第１表に示す感光性樹脂組成物をスキー
ジ法で塗布した。

・　　　　第　　　１　　　表 ポリ　（メチルメタクリレート／ ２−ヒドロキシエチルメタクリレート／スチレン）８／
１／１　　　　　　　８５０ｇペンタエリトリットトリ
アクリレート３００ｇベンゾフェノン　　　　　　　　
　　２５ｇハイドロキノン　　　　　　　　　　０．２
ｇメチルエチルケトン　　　　　　　２０００ｇつづい
て、８０°Ｃで２０分乾燥し、溶媒を完全に蒸発させ第
２図に示すように厚さ５０７ｚｍの感光性樹脂膜層１０
５を得た。

次いで所望のインク供給室、インク流路を形成するため
第３図に示すようにフォトマスク１０６を発熱素子１０
２と位置合せを行なって重ねた後露光した。

露光操作を終えた後、現像液（１，１，１−）リクロル
エタン）中に浸漬し、現像を行なった。

露光より光の照射を受けた領域は光重合反応が起こり、
現像液に不溶となり、照射を受けなかった領域は、現像
液に溶解し除去され所望のパターンを得る事ができた。

（第４図） 第４図において符号１０７は液流路を１０８は液供給室
を示す、その後、支持体１０１上に残された感光性樹脂
層１０５の硬度を上げかつ耐液性を向上させる目的で硬
化させた。

その方法は１５０℃で１時間加熱した後、紫外線照射（
５Ｊ／ｃｍ２）を行なった。これにより感光性樹脂の硬
度は鉛筆硬度で４Ｈまで高められた。このようにして得
られた感光性樹脂硬化膜１０５Ｐの上に第５図に示す如
くインク供給口１１０を有するカラスの１１０９を接着
した。この覆１０９の接着にはエポキシ系接着剤（ＨＰ
−２Ｒ，２Ｈ：新光社製）をメチルエチルケトンで希釈
したものを厚さ３〜４ｇｍにスビンナーコートシた後、
乾燥したものを感光性樹脂硬化膜１０５Ｆの上に圧着後
、加熱し硬化させる方法を採用した。

以上のとおり、感光性樹脂硬化膜１０５Ｆで溝を形成し
た基板ｌｏｔとＰＡ１０９との接合が完了した後、第６
図のＡ−Ａ　′線に沿って切断する。

これは、液流路１０７に於て、発熱素子１０２と液吐出
口ｉｌｌ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。

この切断の際、感光性樹脂硬化ＩＩＩの硬さが柔らかい
と、基板あるいは覆との硬さが合わず感光性樹脂硬化膜
に傷が付いてしまう０本実施例においては感光性樹脂硬
化膜の硬度を４Ｈと硬くしであるため、傷が付くことは
なかった。

第６図は切断後のヘッドを示すものである。これに囚に
は示していないが液供給口に液導入管、さらに発熱素子
に信号を与えるための電気配線を接続し液体噴射記録ヘ
ッドが完成した。

［第２実施例］ 第８図〜第１０図は本発明の第２の実施例を説明するも
ので、本実施例にあっては先ず、第８図に示す様に、支
持体２０１（青板ガラス：５０ｍｍＸ　５０　ｍｍＸ　
０　、７２　ａｍ）上に圧電素子２０２を２個配設する
。この素子の機械的振動によって、液体吐出圧を発生さ
せる。尚この素子２０２には、図示されていない信号入
力用電極が接続しである。そして第１実施例と同様にさ
らに図示されていない電気絶縁性を付与する目的でＳ　
ｉ　Ｏ２からなる電気絶縁膜、さらに耐インク性を付与
するためのＴａ膜を被覆する。

その後第１実施例と同一組成の感光性樹脂組成物を使用
して同様の工程で液流路２０７液供給室２０８を形成し
た（第９図）。さらに、第１実施例と同様に感光性樹脂
層２０５の硬度を上げかつ耐液性を向上させる目的で、
１５０°Ｃで１時間加熱した後、紫外線照射（５Ｊ／ａ
ｍ２）を行なった。これにより感光性樹脂の硬度は鉛筆
硬度で４Ｈまで高められた。

その後第１Ｏ図に示す如く、液供給口２１０を有するガ
ラスのｍ２０９を接着した。この接着には第１実施例と
同一の接着剤を用い同様の方法で行なった。さらに第１
０図に示すＢ−Ｂ’線に沿って切断し、圧電素子２０２
と液吐出口２１１と相対的位置を最適化した。つづいて
図には示していないが、液供給口２１０に液導入管、さ
らに圧電素子に信号を与えるだめの電気配線を接続し液
体噴射記録ヘッドを完成した。

このような構造を採用しても前述した実施例と同様の効
果が得られる。

［第３実施例］ 感光性樹脂組成物を第２表のものに変えた以外第１実施
例と同一の工程で同一のヘッドを作成した。

第　　　２　　　表 ポリ（桂皮酸ビニル／スチレン／ アクリロニトリル）６／２／２　　１００ｇトリメチロ
ールプロパントリアクリレート３ｇ ベンゾフェノン　　　　　　　　　　２ｇハイドロキノ
ン　　　　　　　　　　０　、０２ｇメチルエチルケト
ン　　　　　　２００ｇ硬化後の感光性樹脂は鉛筆硬度
はＨであり、第１の実施例と同様な効果が得られた。

［第４実施例］ 感光性樹脂組成物を第３実施例で使用したものと同一の
ものとし、第２実施例と同様の工程で液体噴射記録ヘッ
ドを作成した。この場合も前述した実施例と同様な効果
が得られた。

ところで、本発明になるヘッドと比較するために、いく
つかの比較例を作成したみた。

比較例１ 感光性樹脂組成物として第３表に示すものを用いた以外
は第１実施例の同一の工程でヘッドを作成した。

第３表 ポリ　（メチルメタクリレート／ ブタジェン／アクリロニトリル）６／ｌ／３０ｇ テトラエチレン／グリコールジアクリレート０ｇ ベンゾフェノン　　　　　　　　　　２ｇハイドロキノ
ン　　　　　　　　　　０．０２ｇメチルエチルケトン
　　　　　　２００ｇ硬化後の感光性樹脂は鉛筆硬度Ｆ
であった。

比較例２ 感光性樹脂組成物を比較例１で用いたものと同一のもの
を使用し、第２実施例と同一の工程でヘッドを作成した
。第１実施例〜第４実施例及び比較例１．２で作成した
ヘッドについて切断工程における歩留まり及びインク滴
吐出スピードを以下の方法で評価した。

切断工程の歩留まりは、各実施例、比較例について１０
０ヘツドずつ作成し、吐出口を形成した時点での吐出口
面の感光性樹脂の割れや欠は等の傷のないものの割合い
を表わした。

次に、得られた良品を用いてインク（水２０％、エチレ
ングリコール７８％、及び黒色染料２％含有）を使用し
、吐出を行ないインク液滴が吐出口より１．０ｍｍ飛ぶ
時間を測定し液滴吐出スピードを算出する。

結果は第４表に示す如く、実施例で示される硬化後の感
光性樹脂の鉛筆硬度がＨ以上のものを用いたヘッドでは
切断工程の歩留まりは９７〜９８％と比較例の８３〜８
５％より１２〜１５％も高く、また吐出スピードも８．
５〜９．２ｍ１ｓｅｃと設計値の９±Ｌ　ｍ／ｓｅａを
満足するものが得られた。

第４表 なお上述した実施例にあっては支持体として青板カラス
を用いたが特にこれに限定される事はなく、セラミック
、プラスチック、金属等適当な支持体を用いることがで
きる。又電気絶縁膜として３４０２を用いたがＴａ２０
５　、ＡＪ２２０３　＋ガラス、Ｓｉ３Ｎ４．ＢＮ等の
無機酸化物、無機窒化物でもよい。又耐液膜としては、
本実施例ではＴａを用いたが他にＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等の
耐食全屈又はＳＵＳ　、モネルメタル等の耐食合金を使
用することもできる。

又本発明に使用す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１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三爪化型フォトポリ
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、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ゾフェインと
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９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、スキージに
より感光性樹脂組成物層を形成したが、厚さの制御が容
易かつ精確にできる点で固体のフィルムタイプのものを
利用するのも有効な方法である。

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ＲＩＳＴＯＮ　
、ソルダーマスク７３０３　、同７４０３　。

同７３０ＦＲ，同７４０ＦＲ，同ＳＭＩ、同社ＫＡＰＴ
ＯＮ、ＸＡ−Ａ３　、ＸＡ−Ｂ３　、ＸＡ−Ａｌ　。

ＸＡ−Ｍ３　、ＸＡ−Ｃ３日立化成社Ｐｈｏｔｅｃ　、
　Ｐ　ＨＴ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Ｎ
ＥＯＴＲＯＣ：Ｋ　、　Ｅタイプ、同Ｔタイプ、東京応
化Ｔｈ１ｏｋｏｌ　、ラミナーＧＴ、同うミナーＧＳＩ
、同ラミナーＴｏ、同うミナーＴＡ等の商品名で市阪さ
れている感光性樹脂がある。

［効　果］ 以上説明した様に、支持体とこの支持体上に液通路を形
成する感光性樹脂硬化膜と、前記通路の覆とを積層して
なる液体噴射記録ヘッドにおいて、前記感光性樹脂硬化
膜の鉛筆硬度がＨ以上好ましくは４Ｈ以上のものである
ことにより以下のような効果が得られる。

１、ヘッド製作の主要工程が、所謂、印写技術に困る為
、所望のパターンでヘッド細密部の形成が極めて簡単に
行なえる。しかも、同構成のへンドを多数、同時加工す
ることもできる。

２、製作工程数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を容易にして確実に為す
ことかでき、寸法精度の高いヘッドが部留まり良く得ら
れる。

４、高密度マルチアレイ液体噴射記録ヘッドが簡略な方
法で得られる。

５、連続、且つ大ｔｉト生産が可能である。

６、吐出口形成切削の際、割れや欠は等の不良が発生し
にくく部留まりが一ヒがり、安価な液体噴射記録ヘッド
を提供できる。

７、液体吐出圧のパワーロスが少ないため十分な吐出ス
ピードが得らえ又吐出方向も一定し良好な記録ができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は発熱素子を用いた本発明の第１の実施
例の製造方法を説明する斜視図、第８図〜第１０図は圧
電素子を用いた本発明の第２の実施例製造方法を説明す
る斜視図である。 １０１．２０１・・・支持体 １０２・・・発熱素子　　１０３・・・電気絶縁膜１０
４・・・耐インク膜 １０５．２０５・・・感光性樹脂層 １０５Ｆ、２０５Ｆ・・・感光性樹脂硬化膜１０６・・
・フォトマスク １０７．２０７・・・インク流路 １０８．２０８・・・インク供給室 １０９．２０９・・・覆 １１０．２１０・・・インク供給口 Ｉｌｌ、２１１・・・インク吐出口 ２０２・・・圧電素子 第１図 第２図 第４図 第７図 第８図 第９図 第１ｏ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 支持体と、この支持体に設けられた液通路を形成する感
   光性樹脂硬化膜と、前記通路の覆とを積層してなる液体
   噴射記録ヘッドにおいて、前記感光性樹脂硬化膜の鉛筆
   硬度がＨ以上のものである事を特徴とする液体噴射記録
   ヘッド。