JPH0415099B2 - - 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させるためのインクジエツト
記録ヘツドの製造方法に関する。 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、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、エツチング等の差からインク通
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
りが悪いという問題点もある。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できるインクジエツト記
録ヘツドの製造法として、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号より知られている。この方法によ
れば、インク通路が精度良く、正確に、且つ歩留
り良く微細加工される。また、量産性も容易であ
り、安価なインクジエツト記録ヘツドを提供する
ことができるため優れた方法であるとえる。 しかし、この様に改良された製造法により提供
されたインクジエツト記録ヘツドでは、前記問題
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、微少な剥れが生じ、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が要求される中で、大き
な障害となつていた。 本発明は、上記問題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エツト
記録ヘツ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
インクジエツト記録ヘツドを、簡略な方法により
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
ジエツト記録ヘツ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
エツト記録ヘツドの製造方法は、インクを吐出口
から吐出するために利用される熱エネルギーを発
生する発熱素子が設けられた基板と壁と覆いとに
よつて、吐出口に連通するインク通路が設けられ
ているインクジエツト記録ヘツドの製造方法にお
いて、無機窒化物で構成される層を、発熱素子の
保護層として前記発熱素子の設けられた基板上に
設ける工程と、保護層の表面をシランカツプリン
グ剤で処理する工程と、シランカツプリング剤で
処理された保護層上に感光性樹脂を用いてインク
通路の壁を形成する工程と、を有することを特徴
にしている。 以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明す
る。第１図乃至第６図は本発明方法に従うインク
ジエツト記録ヘツドの製作工程を例示する模式図
である。 第１図の工程では、ガラス、セラミツク、プラ
スチツク、或は金属等の基板１上に、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し、
電気絶縁性を付与する目的で、SiO₂、Ta₂O₅、
Al₂O₃、ガラス、Si₃N₄、BN等の無機酸化物及
び／又は無機窒化物からなる保護層３を被覆す
る。これら無機酸化物、無機窒化物は、後述する
感光性樹脂硬化膜との密着力を向上させるために
行なうシランカツプリング剤処理の効果を充分に
発揮させる材料である。尚、インク吐出圧発生素
子２には図示されていないが、信号入力用電極が
接続してある。 次に、第１図の工程で得られた基板１の表面を
浄化し、80℃〜150℃で10分間乾燥させた後、シ
ランカツプリング剤、γ−メルカプトプロピルト
リメトキシシラン、分子構造式HS（CH₂）₃Si
（OCH₃）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た後、80℃で10
分間加熱し、基板１とシランカツプリング剤との
反応を促進させると共にシランカツプリング剤層
４を0.3μｍ以下の厚さで積層することにより第２
図の基板が得られる。 本発明方法においては、一般に知られているシ
ランカツプリング剤は全て使用でき、その代表的
なものを官能基別にまとめたのが表１である。シ
ランカツプリング剤は、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ツプリング剤を使用するこ
とが好ましい。

【表】

【表】

【表】 続いて、シランカツプリング剤層４上に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、１〜３Kg／cm²の
加圧条件下でラミネートする。この時、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、以後相当の外力
が加わつた場合にも基板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周知の手法で行つておく必要
がある。 第４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１に残されたドライフイルムフオト
レジスト５の露光された部分５Ｐの耐インク性向
上及びドライフイルムフオトレジストとシランカ
ツ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50〜200ｍＷ／cm²又はそ
れ以上の紫外線強度で）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。 使用したシランカツプリング剤層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圧発生素子２の機能を損う
恐れがあるので、溝９内に露出しているシランカ
ツプリング剤層４は、酸素プラズマによつて灰化
させることなどにより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
ライフイルムフオトレジスト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
を接着剤層７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つて固定し
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、セラミツク、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３〜4μｍ
にスピンナーコートした後、予備加熱して接着
剤７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インクジエツ
ト記録ヘツド外観を第７図に、模式的斜視図で示
す。第７図中、９−１はインク供給室、９−２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９−２に於て、イン
ク吐出圧発生素子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、すなわち所
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の範囲が好ましく、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正
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ある。 このような固体のシートとしては、例えば、デ
ユポン社製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SM／等の商品名で市販
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、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
を使用する二重化型フオトポリマー、オルソナフ
トキノンジアジドとボラツクタイプのフエノール
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、具体的に説明される。 実施例１〜３及び比較例１〜３ 各例間で保護層表面の材質を変化させたこと並
びにγ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン
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６
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２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図乃至第６図は本発明のインクジエツト記
録ヘツドの製造工程を示す模式図である。第７図
は本発明方法により得られたインクジエツト記録
ヘツドの斜視図で、第８図及び第９図は断面図で
ある。 １：基板、２：インク吐出圧発生素子、３：保
護層、４：シランカツプリング剤層、５：感光性
樹脂、５Ｐ：インク通路壁、６：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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ インクを吐出口から吐出するために利用され
   る熱エネルギーを発生する発熱素子が設けられた
   基板と壁と覆いとによつて、前記吐出口に連通す
   るインク通路が設けられているインクジエツト記
   録ヘツドの製造方法において、 無機窒化物で構成される層を、前記発熱素子の
   保護層として前記発熱素子の設けられた前記基板
   上に設ける工程と、 前記保護層の表面をシランカツプリング剤で処
   理する工程と、 シランカツプリング剤で処理された保護層上に
   感光性樹脂を用いて前記インク通路の前記壁を形
   成する工程と、 を有することを特徴とするインクジエツト記録ヘ
   ツドの製造方法。