JPH0415100B2 - - 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、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号によ
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、無機酸化物及び無機窒化物の少なくとも一
方で構成される層を、発熱素子の保護層として発
熱素子の設けられた基板上に設ける工程と、保護
層の表面を金属アルコラート、金属アシーレー
ト、及び金属キレート化合物から成る群より選ば
れた一種類以上の金属有機化合物で処理する工程
と、金属有機化合物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前記壁を形成する工
程と、を有することを特徴としている。 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（インク吐出圧発生素子）２とし
て熱エネルギーを発生する発熱素子又はピエゾ素
子等を所望の個数配置し、耐インク性電気絶縁性
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／又はから
成る保護層３を被覆する。これ等無機酸化物、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金属アルコラート、
金属アシレート、金属キレート化合物から成る群
より選ばれた１種以上の金属有機化合物の処理の
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、イ
ソプロピルトリイソステアロイルチタネート（商
品名TTS 味の素KK製、分子構造式

【式】）のトルエ ン１％溶液を1000〜6000rpmでスピンナーコート
し、基板上に均一に塗布し薄膜を形成し、80℃で
10分間加熱乾燥して溶剤を飛散させる。 本発明においては、無機酸化物及び／又は無機
窒化物の層の上に上記イソプロピルトリイソステ
アロイルチタネート以外に、金属アルコラート、
金属アシレート及び金属キレート化合物から成る
群より選ばれた１種以上の金属有機化合物が使用
できる。これら金属有機化合物を構成する金属と
しては、アルミニウム、ジルコニウム、コバル
ト、チタンなどが好ましく、他の金属でも効果が
認められるが価格、毒性の面から問題がある。金
属アルコラートにはエチラート、プロピラート、
ブチラートなどがあり、工業的に手しやすい金属
アルコラートはアルミニウムウソプロピラート、
チタニウムイソプロピラート、ジルコニウムター
シヤリーブチラートなどがある。またそのキレー
ト化合物としては、これらの金属アルコラートを
一般に知られているアセチルアセトン、３−エチ
ルアセチルアセトン、３−フエニルアセチルアセ
トン、３−メトキシアセチルアセトン、ジベンソ
イルアセトン、メトキシカルボニウムアセトンな
どのキレート化剤と反応して得られるものであ
る。 金属有機化合物は、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金
属有機化合物を選択して使用することが好まし
い。これら金属有機化合物の代表的なものを表１
〜４に金属別にまとめて示す。

【表】

【表】

【表】

【表】

【表】

【表】 このようにして金属有機化合物で表面を処理し
た基板に対し、次いで80℃〜105℃程度に加温さ
れた感光性樹脂としてのドライフイルムフオトレ
ジスト５（膜厚、約25μｍ〜100μｍ）を0.5〜
0.4f／分の速度、１〜３Kg／cm²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盤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を重ね合わせた後、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
ターンの位置合わせを公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イソプロピ
ルトリイソステアロイルチタネート層を介した基
板との密着力をより高めるため熱硬化処理（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のも効果的である。 ところで、使用したイソプロピルトリイソステ
アロイルチタネート層が溝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内に露出しているイソプロピルトリイソ
ステアロイルチタネート層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図に示す工程に於いて、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ための貫通孔を示
している。 以上のとおり、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いて
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が適用できる。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、本発明に於い
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、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
びにイソプロピルトリイソステアロイルチタネー
ト（商品名TTS.味の素KK製）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５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±13μｍ／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：金属有機化合物、５：感光性樹脂、５
Ｐ：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、 無機酸化物及び無機窒化物の少なくとも一方で
   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金属アルコラート、金属ア
   シレート、及び金属キレート化合物から成る群よ
   り選ばれた一種類以上の金属有機化合物で処理す
   る工程と、 前記金属有機化合物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。