JPH0415096B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、インクジエツト記録ヘツド、詳しく
は、所謂インクジエツ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エツト記録
ヘツドに関する。 インクジエツト記録方式に適用されるインクジ
エツト記録ヘツドは、一般に、微細なインク吐出
口（オリフイス）、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、この様なインクジエツト記録ヘツドを作
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、斯かる従来法によつて作成されるヘツ
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、製作後のインクジエツト記録ヘツドのイ
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
りが悪いと言う問題点もある。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問題点がある。更に、上
記した従来法に共通する問題点としては、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、発熱素子等の駆動
素子が設けられた蓋板との貼合せの際に、夫々の
位置合せを精度良く行うことが困難であつて量産
性に欠ける点が挙げられる。 これ等の問題点が解決される構成を有するイン
クジエツト記録ヘツドとして、インク吐出圧発生
素子の設置して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エツト記録ヘツドが、例え
ば特開昭57−43876号により知られている。 この感光性樹脂を利用して製作されるインクジ
エツト記録ヘツドは、従来のヘツドの問題点であ
つたインク通路の仕上り精度、製造工程の複雑
さ、製造歩留りが悪いという問題点を解決した点
では優れたものである。しかしながら、インク吐
出圧発生素子の設置してある基板と、その上に形
成した感光性樹脂の硬化膜の通路壁の接合力の点
で問題を残していた。いいかえれば、基板に対す
る感光性樹脂硬化膜の密着性が充分でなく、長時
間に亘つてインク滴を吐出させると、インク滴の
吐出の際の衝撃によつて、或いは自身の経時変化
によつて、インク吐出口部分の基板と通路壁が非
常に僅かではあるが剥離し、インク滴の直進性、
すなわちインク着弾点精度に影響を与えている。
このことは、近年インクジエツト記録方式が高密
度ノズルによつて高解像度の画質への要求が高ま
つている中で、大きな障害となつていた。 本発明は、上記の問題点を鑑み成れたもので、
精密であり、信頼性が高く、使用耐久性に優れ
た、高密度高品質な画質を得るためのインクジエ
ツト記録ヘツドを提供することを目的としてい
る。 このような諸目的を達成する本発明のインクジ
エツト記録ヘツドは、感光性樹脂を用いて形成さ
れた膜を利用して、インクが吐出される吐出口に
連通するインク通路が基板上に設けられているイ
ンクジエツト記録ヘツドにおいて、吐出口近傍の
基板上に、無機酸化物及び無機窒化物の少なくと
もいずれか一方からなる帯状の層と、接着向上剤
層と、前記膜と、を順に有していることを特徴と
する。 以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明す
る。 先ず、第１図−ａ乃至第７図−ｃに示した作成
工程に従つて本発明の実施例を説明する。 第１図−ａの工程では、ガラス、セラミツク、
プラスチツク、金属等からなる基板１上に、イン
ク通路に対応して、インクの吐出口からインクを
吐出するため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２として熱エネルギーを発生
する発熱素子やピエゾ素子等を所望の個数配置す
る。次いで電気絶縁性を付与する目的で、SiO₂、
Ta₂O₅、Al₂O₃、ガラス、Si₃N₄、BN等の無機酸
化物、無機窒化物を被覆し、更に耐インク性を与
えるためAu、Pd、Pt等の貴金属、Ti、Cr、Ni、
Ta、Mo、Ｗ、Nb等耐食金属又はSUS、モネル
メタル等の耐食合金を保護層として被覆する。な
お、これら保護層は図示されておらず、また、イ
ンク吐出圧発生素子２には信号入力用電極が接続
してある。第１図−ｂは前記基板の断面図であ
る。 続く第１図−ｃの工程では、上記インク吐出圧
発生素子２を有する基板表面に無機酸化物及び／
又は無機窒化物３として、蒸着、スパツタリング
等によつてSiO₂、Ta₂O₅、Al₂O₃、Si₃N₄、BN、
ガラス等の薄膜を形成する。この場合の無機酸化
物及び／又は無機窒化物の層の厚さとしては、後
で感光性樹脂膜を被覆する際に障害とならないよ
うに5μｍ以下が好ましい。 第１図−ｄの工程では、吐出圧発生素子の配置
された基板１のインク吐出口が形成される端面に
臨む部分にだけ前記無機酸化物及び／又は無機窒
化物３が残るように、公知のフオトリソグラフイ
法によつてフオトレジスト像でカバーし、その後
周知の方法で無機酸化物及び／又は無機窒化物３
の不要な部分をエツチングによつて除去する。 但し、上記の方法によらず、すなわち基板１の
表面に新たに無機酸化物及び／又は無機窒化物３
の薄層を被覆することなく、あらかじめ基板１の
耐インク性を高める目的で被覆してある金属薄層
を必要な領域だけフオトリソグラフイー法によつ
て除去し、前記金属薄層の下層にある無機酸化物
及び／又は無機窒化物の層を露出させる方法もあ
る。以上の工程を経て得られたものが図２図−
ａ、その断面図が第２図−ｂである。 無機酸化物及び／又は無機窒化物の層３は、第
２図−ａに示されたように、特に大きな接着力が
要求されるインク吐出口が形成される基板の端面
に臨む部分に帯状に設けることが好ましいが、イ
ンク通路が形成される部分にはこの層は必要がな
いのでくし状に無機酸化物及び／又は無機窒化物
の層を設けることもできる。 ただし、無機酸化物や無機窒化物を帯状に設け
た場合には、吐出口近傍の基板面上を一様に平坦
にすることができ、更に基板側と感光性樹脂によ
る膜との接着力を向上させることができる。 次に第２図の工程で得られた基板１の表面を浄
化し、80〜110℃で10分間又はそれ以上乾燥させ
た後、接着向上剤（γ−アミノプロピルトリエト
キシシラン、分子構造式NH₂（CH₂）₃Si（OC₂H₅）₃
のエチルアルコール１％溶液）を1000〜6000rpm
でスピンナーコートし、その後80℃で10〜20分間
加熱する。 本発明方法においては、接着向上剤として上記
のγ−アミノプロピルトリエトキシシラン以外
に、一般知られている有機シラン化合物あるいは
有機チタン化合物、有機アルミニウム化合物、有
機亜鉛化合物を使用することができる。これら接
着剤は、使用する感光性樹脂の組成に応じ、感光
性樹脂と反応する官能基を有する接着向上剤を選
択して使用することが好ましい。これら有機シラ
ン化合物及び有機チタン化合物の代表的なものを
官能基別にまとめたのが表１及び表２である。

【表】

【表】

【表】

【表】

【表】 第３図の工程では、第２図の工程を経て得られ
た基板１の表面を浄化し、乾燥させた後、その表
面に80℃〜105℃程度に加温された感光性樹脂で
あるドライフイルムフオトレジスト５（膜厚、約
25μｍ〜100μｍ）を0.5〜4f／分の速度、１〜３
Kg／cm²の加圧条件下でラミネートする。このと
き、ドライフイルムフオトレジスト５は自己接着
性を示して基板１の表面に融着して固定され、以
後、相当の外圧が加わつた場合にも基板１から剥
離することはない。特に、本実施例では発熱素子
や電極等や形成するのと同様な半導体製造工程を
用いて無機酸化物や無機窒化物を基板上に設けて
いるが、この無機酸化物や無機窒化物の層と基板
側とは密着力が大であると共に、また接着向上剤
との分子的レベルでの結合（化学的な結合力によ
る結合）が良いため、結果としてドライフイルム
フオトレジスト５との密着が強固に行われる。 続いて、第４図に示す様に、基板面に設けたド
ライフイルムフオトレジスト５上に所定のパター
ンを有するフオトマスク６を重ね合せた後、この
フオトマスク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公知の手法で行つておく必要
がある。 第５図は、上記露光済みのドライフイルムフオ
トレジスト５の未露光部分を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
ある。次に、基板１に残されたドライフイルムフ
オトレジストの露光された部分５ｐの耐インク性
向上のため、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
50〜200ｍＷ／cm²又はそれ以上の紫外線強度で）
を行い、充分に重合硬化反応を進める。上記熱硬
化と紫外線による硬化の両方を兼用するのも効果
的である。 第６図は、上記の充分な重合を終えた硬化した
ドライフイルムレジスト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
着するか単に圧着して固定したところを示す図で
ある。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、セラミツクス、金属、プラスチツク
等の平板８にエポキシ系接着剤を厚さ３〜4μ
ｍ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、これを硬化し
たフオトレジスト膜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、ABS樹脂、ポリエチレン
等の熱可塑性樹脂の平板８を硬化したフオトレ
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ヘツド外観を
第７図−ａに、模式的斜視図で示す。第７図−ａ
中、９−１はインク供給室、９はインク細流路、
１０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′線に沿つて切断
する。これは、インク細流路９に於て、インク吐
出圧発生素子２とインク吐出口７との間隔を最適
化する為に行うものであり、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７図−ｂは第７図−ａのＡ−A′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にインク供給管１１を取り付けてインク
ジエツト記録ヘツドが完成する。（第７図−ｃ） 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（フオトレジスト）
としてドライフイルムタイプ、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。基板上へのこの感光性組成物塗膜
の形成方法として、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
わち所望の感光性組成物膜厚に応じた高さの壁を
基板の周囲におき、スキージによつて余分の組成
物を除去する方法である。この場合感光性組成物
の粘度は100cp〜300cpが適当である。また、基
板の周囲におく壁の高さは感光性組成物の溶剤分
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精
確にできる点で、固体のフイルムタイプのものを
利用する方が有利ではある。 このような固体のものとしては、例えば、デユ
ポン社パーマネントフオトポリマーコーテイング
RISTON（ソルダーマスク）730S、同740S、同
730FR、同740FR、同SM1等の商品名で市販され
ている感光性樹脂がある。この他、本発明におい
て使用される感光性組成物としては、感光性樹
脂、フオトレジスト等の通常のフオトリソグラフ
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発
剤を使用する光重合型フオトポリマー、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
オトポリマー、オルソナフトキノンジアジドとノ
ボラツクタイプのフエ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エノンや
グリシジルカルコンとを共重合させたポリエーテ
ル型フオトポリマー、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エノン
との共重合体、不飽和ポリエスエル系感光性樹脂
〔例えばAPR（旭化成）、テビスタ（帝人）、ゾン
ネ（関西ペイント）等〕、不飽飽ウレタンオリゴ
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、重クロム酸系フオトレジスト、非クロム系水
溶性フオトレジスト、ポリケイ皮酸ビニル系フオ
トレジスト、環化ゴム−アジド系フオトレジス
ト、等が挙げられる。 以上詳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れる。 １ 基板と感光性樹脂の接着が増したことによ
り、特に衝撃のかかるインク吐出口形成の切断
によつても基板からの感光性樹脂の剥れがなく
なつた。 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つても基
板と感光性樹脂硬化膜の通路壁が剥離すること
がなくなつた。 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。 実施例１〜６及び比較例１〜３ 各例間でインク吐出口が形成される端面に臨む
部分の保護層の上に無機酸化物又は無機窒化物の
層を設け又は設けなかつたこと並びにその層を(a)
γ−アミノプロピルエトキシシラン又は(b)テトラ
ステアリルチタネートで処理を実施し又は実施し
なかつたことを除いては、先に示した実施例の工
程（第１図乃至第７図）に従つてインク吐出口を
10個有するインクジエツト記録ヘツドを多数試作
した。これら試作ヘツドのうち、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
1000時間の浸漬試験を行つた。これらの結果を表
３に示す。 また、実施例１及び比較例１で得たインクジエ
ツト記録ヘツドに対して、10⁸パルスの耐久印字
試験を行つたところ、実施例のヘツドでは着弾点
精度が±12μｍ／２mm飛翔距離であつたのに対し
比較例のヘツドでは±60μｍ／２mm飛翔距離であ
つた。 なお、感光性樹脂は全てRISTON730Sドライ
フイルムフオトレジスト（デユポン社製、商品
名）を使用した。

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図−ａ乃至第７図−ｃは本発明のインクジ
エツト記録ヘツドをその製造工程に従つて説明す
るための模式図である。 １：基板、２：インク吐出圧発生素子、３：無
機酸化物及び／又は無機窒化物層、４：フオトレ
ジスト像、５：ドライフイルムフオトレジスト、
６：フオトマスク、７：インク吐出口、８：覆
い、９：インク細流路、９−１：インク供給室、
１０：貫通孔、１１：インク供給管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 感光性樹脂を用いて形成された膜を利用し
   て、インクが吐出される吐出口に連通するインク
   通路が基板上に設けられているインクジエツト記
   録ヘツドにおいて、 前記吐出口近傍の前記基板上に、無機酸化物及
   び無機窒化物の少なくともいずれか一方からなる
   帯状の層と、接着向上剤層と、前記膜と、を順に
   有していることを特徴とするインクジエツト記録
   ヘツド。 ２ 前記インク通路に対応して、前記吐出口から
   インクを吐出するため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ているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のイ
   ンクジエツト記録ヘツド。 ３ 前記エネルギー発生素子は、前記エネルギー
   として熱エネルギーを発生する素子である特許請
   求の範囲第２項に記載のインクジエツト記録ヘツ
   ド。 ４ 前記エネルギー発生素子はピエゾ素子である
   特許請求の範囲第２項に記載のインクジエツト記
   録ヘツド。