JPH05104729A

JPH05104729A - インクジエツトヘツドの製造方法

Info

Publication number: JPH05104729A
Application number: JP26966891A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Hirabayashi; 光男平林
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1991-10-17
Filing date: 1991-10-17
Publication date: 1993-04-27

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、インク通路が精度良くかつ、設計
に忠実に微細加工され、簡略な方法により高信頼性高歩
留で製造することができ、しかも使用耐久性に優れたイ
ンクジェットヘツド製造方法の提供を目的とする。【構造】電子線から赤外線までの２波長以上の感光領
域を持ち、２以上の露光パターンを繰り返した後、２段
階以上の段数面を形成された粗面を有する第１の感光性
樹脂部材と、同じく第２の感光性樹脂部材とが、前記２
つの感光性樹脂部材のそれぞれの粗面が内側になるよう
に、インクを吐出する吐出口に連絡するインクの通路を
形成するためのパターン状感光性樹脂部材を介して接合
されて、前記インクの通路を形成した製造方法で達成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録方
式用に用いる記録用インク小滴を発生する為のインクジ
ェットヘッドの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録方式に適用されるイ
ンクジェットヘッドは、一般に微細なインク吐出口（オ
リフィス）、インク通路及びこのインク通路の１部、ま
たは基板の外側に設けられるインク吐出圧発生部を備え
ている。従来、このようなインクジェットヘッドを作成
する方法として、例えばガラスや金属板に切削やフォト
リソグラフィやエッチング等により、または感光性樹脂
を露光して、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、またはこの溝を形成した基板同士、更にこの溝を
形成した基板同士に中間基板を挟んでインク通路を形成
する方法が知られていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる従来法
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、エッチング等の差か
らインク通路が得難く、製作後のインクジェットヘッド
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じ易く、製造歩留りが悪い
と言う欠点もある。

【０００４】そして、フォトリソグラフィやエッチング
を行なう場合は、製造工程が多く、製造コストの上昇を
まねくと言う不利がある。

【０００５】更に上記した従来法に共通する問題点とし
ては、インク通路となる溝形成した溝付き板と、エネル
ギー発生素子が設けられた蓋板とは、一般的には異種材
料でかつ、別の加工を施して構成されているため、通路
内のインクに対するいわゆる濡れ性が異なり通路からイ
ンクが吐出された後のインク供給すなわちリフィルが行
われる際のインクメニスカス形状の一様性が失われ、イ
ンク吐出特性の接続性が損なわれる。

【０００６】薄膜積層構造のインクジェットヘッドで
は、蒸着、スパッタ、ＣＶＤ等の真空装置を使用し、製
造工程が多く、製造コストの上昇をまねく、更に、上記
した従来法に共通する欠点としては、サイクルタイムが
長く生産性の低下を余儀なくされてきた。

【０００７】したがって、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ヘッドの製造方法の開発が熱
望されている。

【０００８】本発明は、上記問題点に鑑み成されたもの
で、１，精密であり、しかも耐久性・信頼性の高く吐出性能
の安定したインクジェットヘッドの製造方法、２，インク通路が精度良く且つ、歩留まり良く設計に忠
実に微細加工された構成を有するインクジェットヘッド
の製造方法、３，簡略な手法によりマルチアレイ形式の細密なインク
吐出ノズルを有するインクジェットヘッドの製造方法、を提供することも本発明の他の目的である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような諸目的を達成
する本発明のインクジェットヘッドは、電子線から赤外
線までの２波長以上の感光領域を持ち、２以上の露光パ
ターンを繰り返した後、２段階以上の段数面を形成され
た粗面を有する基板上の第１の感光性樹脂部材と、電子
線から赤外線までの２波長以上の感光領域を持ち、２以
上の露光パターンを繰り返した後、２段階以上の段数面
を形成された粗面を有する基板上の第２の感光性樹脂部
材とが、前記第１の感光性樹脂部材および前記第２の感
光性樹脂部材のそれぞれの前記粗面が内側になるよう
に、インクを吐出する吐出口に連絡するインクの通路を
形成するためのパターン状感光性樹脂部材を介して接合
されて、前記インクの通路を形成したことを特徴とする
インクジェットヘッド製造方法である。

【００１０】

【実施例】

（実施例１）以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明
する。図１から図９に示した製作工程に従って、本発明
の実施例を説明する。

【００１１】図１の斜視図に示すように、ガラス、セラ
ミック、プラスチック、あるいは金属等の適当な基板１
表面を清浄化するとともに乾燥させた後、摂氏８０度か
ら１０５度程度に加温された２波長（Ａ）に感光するド
ライフィルムフォトレジスト２（膜厚、約１５ミクロン
から１００ミクロン）を０．５〜０．４ｆ／分の速度、
１から３ｋｇ／ｃｍ² の加圧条件下でラミネートする。

【００１２】この時、ドライフィルムフォトレジスト２
は基板面１Ａに圧着して固定され、以後、相当外圧が加
わった場合にも基板面１Ａから剥離することはない。

【００１３】続いて、図２に示す様に、基板面１Ａに設
けたドライフィルムフォトレジスト２上に所定のパター
ンを有するフォトマスク３を重ね合わせた後、このフォ
トマスク３の上部から波長Ａで露光（図中、矢印）を行
う。

【００１４】そして、このパターンは非常に微密なもの
であるため、このパターンに従ってドライフィルムフォ
トレジスト２は微密に露光されている。この微細パター
ンは格子状、点状、平行線状、またはその組み合わせの
曲線状等、様々に設定でき、微細であれば特に限定され
るものではない。

【００１５】さらに、図３に示す様に、前記ドライフィ
ルムフォトレジスト２上に所定のパターンを有するフォ
トマスク５を重ね合わせた後、このフォトマスク５の上
部から波長Ｂで露光（図中、矢印）を行う。

【００１６】以上のごとく露光を行なうと、パターン
３、５領域外のドライフィルムフォトレジスト２が重合
反応を起こして硬化し、溶剤不溶性になる。他方、露光
されなかった図中、斜線で塗られているドライフィルム
フォトレジスト２は硬化せず、溶剤可溶性のまま残る。

【００１７】露光操作を経た後、ドライフィルムフォト
レジスト２を揮発性有機溶剤、例えば、トリクロルエタ
ン、またはメチルエチルケトン中に浸積して、未重合
（未硬化）のドライフィルムフォトレジスト２を溶解除
去すると、斜視図である図４のとおり、基板１上にその
表面が粗面化した硬化フォトレジスト膜２Ｈが形成され
る。

【００１８】表面粗度は、０．１から１０ミクロンが良
好で、後に重ね合わせるドライフィルムフォトレジスト
６とのアンカー効果を有効に実現させる凹凸である。硬
化フォトレジスト膜２Ｈの耐溶剤性を向上させる目的で
これを更に硬化させる。その方法としては、熱重合（摂
氏１３０度から１６０度で、１０分から６０分程度、加
熱）させるか、紫外線照射を行なうか、これ等両者を併
用するのが良い。

【００１９】次に、図５のように基板８上のドライフィ
ルムフォトレジスト４に従前の工程と同様、摂氏８０度
から１０５度程度に加温された２波長（Ａ、Ｂ）に感光
するドライフィルムフォトレジスト４（膜厚、約２５ミ
クロンから１００ミクロン）を、０．５から０．４ｆ／
分の速度、０．１ｋｇ／ｃｍ² 以下の加圧条件下で基板
８にラミネートする。

【００２０】以下基板１と同様な工程で、ステッパーに
より２種のフォトマスクを使い露光・現像・定着をす
る。硬化フォトレジスト膜４Ｈのインク通路壁面は、未
重合（未硬化）のフォトレジストを除去する際に粗面化
される。

【００２１】更に、斜視図６のようにインク室が形成さ
れた硬化レジスト膜４Ｈ面と、基板１上にその表面が粗
面化した硬化フォトレジスト膜２Ｈとを、インク加圧室
を構成するドライフィルムフォトレジスト６を挟んで、
ラミネーターで粘着する。従前の工程で示したラミネー
ト圧（１から３ｋｇ／ｃｍ² ）で、ドライフィルムフォ
トレジスト６のたれ込み防止のため、ラミネート圧を
０．１ｋｇ／ｃｍ² 以下に設定するか、予め前記硬化フ
ォトレジスト膜４Ｈの厚さ分（１５から１００ミクロ
ン）のクリアランスを読み込み圧着する。そのことによ
り、ドライフィルムフォトレジスト６は、硬化フォトレ
ジスト膜２Ｈ、４Ｈ面に圧着して固定され、以後、相当
の外圧が加わった場合にも剥離することはない。

【００２２】ここで、図７のようにドライフィルムフォ
トレジスト６は、あらかじめインク加圧室部を低温下で
機械的に打ち抜いておくが、寸法精度は５０から１００
ミクロン程度の精度で良い。

【００２３】図８の断面図に示したように、上部から露
光を行った後、熱重合させるか、紫外線照射を行なうか
して、またこれ等両者を併用して硬化処理をする。

【００２４】以上の様にして、ドライフィルムフォトレ
ジスト６が硬化して、これと先の硬化膜２Ｈと４Ｈとの
接合が完了したの後、基板１の外側にピエゾ素子等のイ
ンク圧吐出発生素子９（インク吐出エネルギー発生素
子）を所望の個数配置する。なお、インク吐出発生素子
９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。

【００２５】半導体工業で通常採用されているダイシン
グ法を採用し、インク吐出口を揃えるために切断する。
そして切断面を研磨して平滑化し、インク供給口を介し
て直接、インクタンクを接続させるか、あるいはインク
供給口に不図示のインクタンクを接続させるか、あるい
は、インク供給口に不図示のインクタンクと連結するた
めのインク供給管（不図示）を取り付けてインクジェツ
トヘッドが完成する。以上の実施例では、フォトレジス
ト膜２Ｈが第１の感光性樹脂部材に、フォトレジスト膜
４Ｈが第２の感光性樹脂部材に、フォトレジスト膜６が
パターン状の感光性樹脂部材にそれぞれ対応している。

【００２６】図９で示すように、露光時に使用した波長
は紫外線領域に中心感度があるフォトレジストと、可視
光領域に中心感度があるフォトレジストを使用した。

【００２７】上述の実施例においては、溝作成用の感光
性組成物（フォトレジスト）としてドライフィルムタイ
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、フォトレジスト２、４、６とし
ては液状の感光性組成物も利用することが出来る。

【００２８】そして基板上へのこの感光性組成物成膜方
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
物膜圧と同じ高さの壁を基板の周囲に置き、スキージに
よっ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１００から３００ＣＰＳが適当で
ある。また基板の周囲に置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。

【００２９】その他に液状の感光性樹脂を高速回転のス
ピンコーターで基板上に薄膜として塗布成形する事もで
きる他方固体の場合は、感光性組成物シートを基板上に
加熱圧着して粘着して成膜する方法がある。

【００３０】なお本発明においては、その取扱上および
厚さの制御が容易かつ正確に出来る点で、半固体のドラ
イフィルムタイプのものを利用する法が有利である。こ
のような半固体のものとしては、例えば、日本合成ゴム
社ＡＬＰＨＯシリーズ、日本合成化学社オザテック、三
菱レイヨン社ダイヤロン、日立化成社フォテック、旭化
成社サンフォート、デュポン社ＲＩＳＴＯＮ・バクレ
ル、東京応化社オーディル等の商品名で市販されている
感光性樹脂がある。

【００３１】液状では、太陽インキ社ＰＳＲシリーズ、
東京応化社ＰＭＲシリーズ、東レ社フォトニース等の商
品名で市販されている感光性樹脂がある。このほかに本
発明に於いて使用される感光性組成物としては、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物の多くのものが挙
げられる。

【００３２】本発明で使用できるシリコーン樹脂は、東
芝シリコーン社ＴＳＥシリーズ・ＹＥシリーズ・ＴＵＶ
シリーズ、信越シリコーン社ＫＥシリーズ等がある。

【００３３】これらの感光物としては、例えば、ジアゾ
レジン、ｐ−ジアゾキノン、さら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二量化型
フォトポリマー、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、環化ゴムーアジド系フ
ォトレジスト、等が挙げられる。

【００３４】これらの感光物としては、例えば、ジアゾ
レジン、ｐ−ジアゾキノン、さら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二量化型
フォトポリマー、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、環化ゴムーアジド系フ
ォトレジスト、等が挙げられる。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように本発明の効果として
は、次の通り種々列挙する事が出来る。ａ．貼り合わせるドライフィルムフォトレジスト２、４
の位置決め精度が、ラミネーターの機械精度、ドライフ
ィルムフォトレジスト２、４の剛性に因らず、半導体産
業で使用されているステッパーの精度になるため、格段
の精度向上が実現できる。

【００３６】ｂ．現像時に２層露光したドライフィルム
フォトレジスト２、４を同時に処理するため、２回目の
ラミネート時の加圧・加熱処理による垂れこみの防止・
圧力操作がいらず。作業性・品質向上に有効な方法であ
る。

【００３７】ｃ．未硬化のままのドライフィルムフォト
レジスト同士を貼り合わせるので、密着性が、硬化後貼
り合わせる場合より向上する。

【００３８】ｄ．とかく繰り返される位置決め・露光・
現像工程が１回に簡略化でき、生産性の向上、品質の安
定化、歩留まりの向上が示せた。

【００３９】ｅ．インク通路内面の大部分が同一材料で
形成されていてインクに対する濡れ性が同じになりさら
にはインク通路壁面が微細粗面化されているので、イン
クのリフィルが速く、安定化されインク吐出特性の向上
がはかれる。

【００４０】特に本発明によれば、第一の感光性樹脂部
材とパターン状感光性樹脂部材との接合についても、第
二の感光性樹脂部材とパターン状感光性部材との接合に
ついても、感光性樹脂同士の接合であることにとどまら
ず、感光性を利用して形成された粗面を接合面として有
効に利用してなされているので、接合強度を格段に向上
させることが出来、ひいては高い強度を有するインクジ
ェットヘッドとする事が出来る。

【００４１】ｆ．ヘッド製造の主要工程が、いわゆる印
写技術による為、所望のパターンでヘッド細密部の形成
がきわめて簡単に行える。しかも、同構成のヘッドを多
数、同時に加工することが出来る。連続且つ大量生産が
可能で、製作工程数が比較的少ないので、生産性が良好
である。

【００４２】ｇ．高密度マルチアレイインクジェットヘ
ッドが簡略な方法で得られる。

【００４３】ｈ．エッチング液（フッ化水素酸等の強酸
類）を使用する必要がないので、安全衛生の面でも優れ
ている。

【００４４】ｉ．接着剤をほとんど使用する事がないの
で、接着剤が流動して溝が塞がれたり、インク吐出圧発
生素子に付着して、機能低下を引き起こすことがない。

【００４５】ｊ．本発明のインクジェツトヘッドの製造
方法によれば、インク通路を形成する際のラミネーター
圧力・速度・温度精度によらず、ミクロンオーダーの主
要構成部位の形状精度形がフォトリソグラフィによって
実現できた。したがつて、インク通路の寸法精度向上で
インク飛翔速度・インク粒子径が安定化し、印字品質が
格段に良くなった。

【００４６】ｋ．インクジェツトヘッドの細密な主要構
成部位の形成がフォトリソグラフィによって行われ、ま
たこのフォトリソグラフィの実施は一般に半導体産業で
使用されるクリーンルームで行われるためインクジェッ
トヘッドの組立途中でインク路内部にゴミが侵入するこ
とを最小限に抑えることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造工程の説明図である。

【図２】本発明の製造工程の説明図である。

【図３】本発明の製造工程の説明図である。

【図４】本発明の製造工程の説明図である。

【図５】本発明の製造工程の説明図である。

【図６】本発明の製造工程の説明図である。

【図７】本発明の製造工程の説明図である。

【図８】本発明の製造工程の説明図である。

【図９】本発明の製造工程の説明図である。

【符号の説明】

１、８基板１Ａ基板面２、４、６ドライフィルムフォトレジ
スト２Ｈ、４Ｈ硬化ドライフィルムフォト
レジスト膜３、５、７フォトマスク９インク吐出発生素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子線から赤外線までの２波長以上の感
光領域を持ち、２以上の露光パターンを繰り返した後、
２段階以上の段数面を形成された粗面を有する基板上の
第１の感光性樹脂部材と、電子線から赤外線までの２波
長以上の感光領域を持ち、２以上の露光パターンを繰り
返した後、２段階以上の段数面を形成された粗面を有す
る基板上の第２の感光性樹脂部材とが、前記第１の感光
性樹脂部材および前記第２の感光性樹脂部材のそれぞれ
の前記粗面が内側になるように、インクを吐出する吐出
口に連絡するインクの通路を形成するためのパターン状
感光性樹脂部材を介して接合されて、前記インクの通路
を形成したことを特徴とするインクジェットヘッドの製
造方法。