JPH05330068A - 液体噴射記録ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液流路を精度良く正確に、歩留り良く微細加
工することのできる液体噴射記録ヘッドを提供する。 【構成】 液体噴射記録ヘッドは、記録液滴を吐出する
吐出エネルギー発生素子が設けられた基板と、基板上に
設けられ、かつインク路が形成された熱架橋型ポジ型レ
ジスト材料からなる感光性樹脂層と、感光性樹脂層上に
積層された天板とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液体噴射記録ヘッドおよ
びその製造方法に関し、より詳細には記録小滴を発生す
るための液体噴射記録ヘッドおよびその製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録方式（液体噴射記録
方式）に適用される液体噴射記録ヘッドは、一般に微細
なインク吐出口と、液流路およ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部とを備えている。従
来、このような液体噴射記録ヘッドを作製する方法とし
て、例えば、ガラスあるいは金属等の板を用い、この板
に切削やエッチング等の加工手段によって微細な溝を形
成した後、この溝を形成した板を他の適当な板と接合し
て液流路の形成を行う方法が知られている。

【０００３】しかしながら、かかる従来の方法によって
作製される液体噴射記録ヘッドでは、切削加工される液
流路内壁面の荒れが大き過ぎたり、エッチング率の差か
ら液流路に歪が生じたりして、流路抵抗の一定した液流
路が得難く、製作後の液体噴射記録ヘッドの記録特性に
バラツキが出き易いといった問題があった。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った。また、エッチング加工を行
う場合には、製造工程が多く、製造コストの上昇を招く
という不利もあった。さらに、上記の従来の方法に共通
する問題点として、液流路を形成した溝付き板と、記録
液小滴を吐出させるための吐出エネルギーを発生する圧
電素子あるいは電気熱変換素子等の駆動素子が設けられ
た蓋板とを貼り合わせる際に、これら板の位置合わせが
困難であり、量産性に欠けるといった問題点もあった。

【０００４】また、液体噴射記録ヘッドは、通常、その
使用環境下にあっては、記録液（一般には、水を主体と
し多くの場合中性ではないインク液、あるいは有機溶剤
を主体とするインク液等）と常時接触している。それ
故、液体噴射記録ヘッドを構成するヘッドの材料は、記
録液からの影響を受けて強度の低下を起こすことがな
く、また逆に、記録液中に、記録液適性を低下させるよ
うな有害成分を与えることのないものが望まれるが、上
記の従来の方法においては、加工方法等の制約もあっ
て、必ずしもこれら目的にかなった材料を選択すること
ができなかった。

【０００５】これら問題を解決するため、特開昭５７ー
２０８２５５号公報および特開昭５７ー２０８２５６号
公報に記載されるように感光性樹脂材料を使用してイン
ク吐出エネルギー発生素子が形成された基板上に、イン
ク流路およびオリフィス部からなるノズルをパターン形
成して、この上にガラス板等の蓋を接合する方法が考え
られた。

【０００６】現在、記録品位の向上が望まれ、より多数
のノズルを高密度に基板上に形成する必要が生じてい
る。しかしながら、上記の感光性樹脂を使用した液体噴
射記録ヘッドの製造方法においては、一般的にネガ型
（光照射部が光硬化し、現像液に浸漬するとノズルの側
壁となる）特性を有する材料が使用されており、高密度
化に限界が生じている。

【０００７】液体噴射記録ヘッドはＩＣやＬＳＩの製造
用のレジストとは異なり、非常に厚い膜厚にパターニン
グする必要があり、パターニングされたレジストはノズ
ルの構成材料として高い強度、耐溶剤性、耐熱性等が要
求される等の特性が要求される。特に、ネガ型レジスト
においては、現像時のレジストの膨潤によって、厚い膜
にて微細なパターンを形成することに対して限界があ
る。

【０００８】さらに、上記の方法においては、インク流
路パターンを形成した感光性樹脂上に、接着剤を塗布し
たガラス等の天板を接着せしめてインク流路を形成する
のであるが、接着時に接着剤が可能なインク流路部に流
れ込んで、流路を塞いだり、流路の形状を変えてしまう
等の問題が生じる場合がある。

【０００９】また上記の方法では、天板の接合の後に基
板を切断してインク吐出口を形成するが、切断時に切断
屑がインク流路部に入り込んだり、切断部に欠け等が生
じたりして歩留りを低下する原因となる場合がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
に鑑みてなされたものであって、廉価、精密であり、ま
た信頼性も高い高解像度であってノズルが高密度にて実
装された液体噴射記録ヘッドおよびその製造方法を提供
することを目的とする。

【００１１】また、本発明は液流路が精度良く正確に、
かつ歩留り良く微細加工された構成を有する新規な液体
噴射記録ヘッドおよびその製造方法を提供することも目
的とする。

【００１２】さらにまた、本発明は記録液との相互影響
が少なく、機械的強度や耐薬品性に優れた新規な液体噴
射記録ヘッドおよびその製造方法を提供することも目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の液体噴射記録ヘッドは、記録液滴を
吐出する吐出エネルギー発生素子が設けられた基板と、
該基板上に設けられ、かつインク路が形成された熱架橋
型ポジ型レジスト材料からなる感光性樹脂層と、該感光
性樹脂層上に積層された天板とを具備したことを特徴と
する。

【００１４】また、本発明の液体噴射記録ヘッドの製造
方法は、記録液滴を吐出する吐出エネルギー発生素子が
形成された基板上に、１）熱架橋型ポジ型レジスト材料
からなる感光性樹脂層を形成する工程と、２）該感光性
樹脂層を熱硬化し、当該熱硬化された感光性樹脂層にイ
ンク流路をパターン露光する工程と、３）前記感光性樹
脂層上に天板を積層する工程と、４）前記感光性樹脂層
の当該パターン露光された部分を溶出する工程とを含む
ことを特徴とする。

【００１５】熱架橋型ポジ型レジストとは、光あるいは
電離放射線崩壊型樹脂の一部に熱架橋可能な官能基を共
重合しておき、レジストを基板上に塗布した後に加熱操
作によって、このレジストを硬化せしめ、この後レジス
トに光（電離放射線）を露光してパターン形成を行うも
のである。

【００１６】このレジストはポジ型であり、上記した微
細な抜きパターンの形成に対しては非常に良好な解像性
をを示し、また、熱硬化反応によって樹脂が硬化してい
るため、高い機械的強度、耐溶剤性および基板との密着
性を実現できる等の利点を有している。

【００１７】また、ネガ型レジストの場合は、良好なパ
ターン形状にするため露光量を最適化することは当然で
あるが、露光量によって現像後の膜厚が変化してしま
い、設計寸法のノズルを形成するためには、塗布膜厚、
露光量等を詳細に検討する必要があり、極めて繁雑な最
適化工程を必要とする。また、ネガ型レジストは現像後
に、レジストの膨潤に起因する現像残渣やスカムが発生
し、これらを除去するためのアッシング操作が必要とな
る。また、この操作によって完全に残渣が除去されない
場合は、残渣がインク吐出エネルギーを発生した際に気
泡の発泡核となり、不安定なインク吐出の原因となる場
合がある。

【００１８】一方、熱架橋型ポジ型レジストは、露光量
を変えても、現像後の未露光部の膜厚はほとんど変化し
ないため、設計寸法のインク流路を形成するためには、
塗布膜厚の制御のみを行えば良く、極めて簡便にインク
流路の形成が行える。さらに、現像残渣やスカム等の発
生がなく、アッシング操作を必要とせず、上記した現像
残渣に起因する問題が生じない等の利点を有する。

【００１９】このように、熱架橋型ポジ型レジストを使
用することにより、微細なインク流路を高い歩留りにて
形成できる利点を本発明は有している。

【００２０】さらに、従来の液体噴射記録ヘッドの製造
方法においては、インク流路パターンを形成した後に天
板を貼り合わせてインク流路を形成しており、上記した
種々の問題が生じていた。本発明においては、熱架橋型
ポジ型レジストに対しては露光操作のみを施した後に天
板を貼り合わせることを特長としている。

【００２１】このため、天板に塗布した接着剤がインク
流路に流れ込んだりする問題は回避できることを大きな
特長としている。

【００２２】また、従来の液体噴射記録ヘッドの製造方
法においては、天板を貼り合わせた後にダイシングソー
等に依って基板を切断してインク吐出口を形成してい
た。このため、上記したように、インク吐出口に欠けが
生じたり、切断屑がインク流路に入り込んだりする問題
が生じていた。また、切断面表面を滑らかにするため、
研磨等の手段を施す場合においても、研磨剤等がインク
流路に入り込み、インク吐出エネルギー発生素子の表面
を汚す等の問題が生じる。

【００２３】これら問題に対しても、本発明による液体
噴射記録ヘッドの製造においては、切断工程の後、ある
いは研磨工程の後に熱架橋型ポジ型レジストを現像せし
めるため、切断屑や研磨剤がインク流路部に入り込むこ
とはないし、また基板に欠け等も生じることがない。

【００２４】熱架橋型ポジ型レジストとしては、上記し
たように光崩壊型高分子化合物に熱硬化可能な官能基を
共重合することによって多くの種類を得ることができ
る。光崩壊型高分子化合物としては、分子構造中にケト
ンを有するもの、ポリスルフォン等ＳＯ₂ 分子を主鎖に
含有する高分子化合物、ビニール系の高分子化合物であ
ってα位に水素原子以外の原子が結合している高分子化
合物等が挙げられる。

【００２５】分子構造中にケトンを有する高分子化合物
としては、メチルビニルケトン、メチルイソプロペニル
ケトン、エチルビニルケトン、ｔｅｒｔ−プロペニルケ
トン、ビニルフェニルケトン等のビニル基を有するケト
ンを重合した高分子化合物が挙げられる。

【００２６】ＳＯ₂ を有する高分子化合物としては、ビ
スフェノールＡとジクロロジフェニルスルフォンとの反
応によって合成されるポリスルフォン（ＵＣＣ社製：Ｕ
ＤＥＬ ＰＯＬＹＳＵＬＦＯＮＥ（登録商標））、ジク
ロロジフェニルスルフォンより合成されるポリエーテル
スルフォン（ＩＣＩ社製：ＶＩＣＴＲＥＸ（登録商
標））、さらに、不飽和二重結合を有するオレフィンと
ＳＯ₂ より合成されるポリオレフィンスルフォン（ＭＥ
ＡＤ社製：ポリブデン−１−スルフォンＰＢＳ）等が挙
げられる。勿論、ポリオレフィンスルフォンとしては他
のオレフィンとしてスチレン、α−メチルスチレン、プ
ロピレン等のいずれのオレフィンを使用しても構わな
い。

【００２７】ビニル系高分子化合物であって、α位に水
素原子以外の原子が付加した高分子化合物としては、メ
チルアクリレートの範疇が挙げられる。例えば、メチル
メタクリレート、エチルメタクリレート、プロピル
（ｎ，ｉｓｏ）メタクリレート、ブチル（ｎ，ｉｓｏ，
ｔｅｒｔ−）メタクリレート等非常に多くの種類が挙げ
られる。また、メタクリルアミド、メタクリルニトリル
等も使用可能である。これら不飽和二重結合を有するモ
ノマーを重合することにより、光崩壊型のポジ型レジス
トが作製することができる。また、α位の原子として
は、上記したメチル基以外にも、シアノ基、塩素、弗素
等のハロゲン等が付加したモノマーも一般に入手可能す
ることができ、α−シアノ（クロロ、フルオロ）アクリ
リート、α−シアノ（クロロ、フルオロ）エチルアクリ
レート等も使用することができる。さらに、α−メチル
（クロロ、シアノ、フルオロ）スチレン、α−メチル
（クロロ、シアノ、フルオロ）スチレンのヒドロキシ、
メチル、エチル、プロピル、クロロ、フルオロ等の誘導
体等を使用することもできる。

【００２８】上記したモノマーを単独にて、あるいは、
複数種混合して重合することにより光崩壊型高分子化合
物を得ることができる。この光崩壊型高分子化合物を合
成する際に、熱硬化可能な官能基を有するモノマーを共
重合することによって、本発明における架橋型ポジ型レ
ジストを合成することができる。

【００２９】熱硬化可能な官能基を有するモノマーとし
ては、ヒドロキシ基、クロル、イソシアナート、エポキ
シ等の官能基を有するモノマーであり、例えば、ヒドロ
キシ（メタ）アクリレート、ヒドロキシアルキル（例え
ば、メチル、エチル、プロピル等）アクリレート、ヒド
ロキシアルキルメタアクリレート、アクリル酸クロリ
ド、メタクリル酸クロリド、グリシジル（メタ）アクリ
レート等が挙げられる。これら熱架橋する官能基を含有
するモノマーを上記の光崩壊型高分子化合物中と共重合
すれば、本発明による熱架橋型ポジ型レジストを合成す
ることができる。勿論、これらの樹脂の硬化特性を高め
るために、樹脂中にイソシアナート基、アミノ基を有す
る成分を混合あるいは共重合し、ヒドロキシル基、エポ
キシ基の熱硬化性を促進することも有効である。

【００３０】本発明者が、液体噴射記録ヘッドのノズル
を形成する材料として、上記の熱架橋ポジ型レジストを
さらに検討したところ、熱架橋基として共重合するモノ
マーとしては、メタクリル酸、あるいは、メタクリル酸
グリシジルがさらに好ましいことを見出した。クロル等
のハロゲン化合物を使用すると、ヘッドの長期の使用に
際して、インク中にハロゲンが溶出し、電極やヒーター
の腐食、断線を招く。またイソシアナートを含有する系
は、レジストの保存安定性が極めて低い等の問題点を有
している。

【００３１】メタクリル酸あるいはメタクリル酸グリシ
ジルはこれらの問題がなく、液体噴射記録ヘッドのノズ
ルを形成する材料として極めて良好な特性を示す。

【００３２】さらに、これらの熱架橋可能なモノマーの
共重合比およびレジストの重量平均分子量に関しては、
共重合比は５ｍｏｌ％以上、かつ、重量平均分子量は５
００００以上が好ましい。液体噴射記録ヘッド等のよう
に膜厚の厚いノズル壁を形成する場合においては、レジ
スト現像時に被膜中にクラックが発生するという大きな
問題が生じた。

【００３３】厚膜のレジストパターン形成においては、
樹脂中の未架橋成分の存在が大きな問題となる。すなわ
ち、従来使用されるネガ型レジストにおいては、未架橋
の成分は現像液中に溶解し、形成されるパターンの厚
さ、塗布膜厚に対して１０〜２０％低減化して形成され
る。未架橋成分が溶出後、パターンは膜減りを起こして
内部に応力が発生しないわけである。一方、熱架橋ポジ
型レジストにおいては、塗布後のベーキングによって被
膜は硬化し、各構成分子の立体的配置は決定してしま
う。露光終了後、この被膜を現像液に浸漬すると、未露
光箇所に架橋していない成分が存在した場合、これらの
成分が溶出し、被膜の内部に応力が発生する。応力は、
ネガ型レジストのように膜減りによって緩和されず、ク
ラックの発生を起こすと想定される。

【００３４】クラックの発生防止には、熱硬化時に未架
橋成分の存在を低下することであり、この問題に対して
架橋成分の共重合比５ｍｏｌ％以上、かつ、重量平均分
子量５００００以上であることが好ましいことを見出し
た。

【００３５】これら熱架橋型ポジ型レジストの基板上へ
の塗布は、レジストをそのまま、あるいはレジストが固
体の場合は溶剤に溶解した溶液を、スピンコーターやバ
ーコーター等を使用してソルベンコートすることにより
可能である。

【００３６】熱架橋の温度、時間等はそれぞれの樹脂に
よって最適化を図る必要がある。一般的には、５０℃か
ら３００℃の範囲が適している。温度が低いと充分な架
橋密度を得られないか、架橋に時間を要するし、また温
度が３００℃を越えるとレジストの熱分解、熱酸化を招
いたり、加熱操作後に室温に戻した時に、基板との熱膨
張率の差によってレジスト膜にクラックが入ったりする
場合がある。加熱時間に関してもレジストの特性に最適
な条件を選ぶ必要があるが、一般的には、５〜１２０分
間程度である。低い温度での加熱では空気中にても構わ
ないが、熱酸化等を防止するために窒素等の不活性ガス
の雰囲気下あるいは真空中にて加熱しても構わない。

【００３７】勿論、架橋基を２液硬化タイプとして常温
にて硬化させても構わない。例えば、分子中にエポキシ
基を架橋成分として含有した成分Ａとアミノ基を含有す
る成分Ｂとを混合した後、基板上に塗布すれば常温にお
いての硬化も可能となる。なお、２液硬化タイプとする
のは常温での保存安定性を高めるためである。しかし、
硬化時間の短縮等の生産性を高めるには温度を加えるこ
とが望ましいと考えられる。これらの手段はヒドロキシ
ル基を有するモノマーを共重合した系とイソシアナート
基を有するモノマーを共重合した系に対しても同様の手
段を適用することができる。

【００３８】露光は、一般的に使用されるＤｅｅｐ−Ｕ
Ｖ光源であるＸｅ−Ｈｇランプを使用し、２９０ｎｍや
２５０ｎｍのコールドミラーにて得られる遠紫外光を使
用しても構わないし、また電子線、Ｘ線、エキシマレー
ザー等いずれでも使用することができるし、またマスク
を介した一括露光、ステップ＆リピート、電子線のビー
ムスキャン方式のいずれでも構わない。ただし、Ｄｅｅ
ｐ−ＵＶ光あるいはエキシマーレーザー等の短波長の光
はレジスト膜の吸収により、厚い膜の場合、光が透過せ
ずに均一露光できない場合がある。例えば、レジストの
分子構造中に芳香環が存在すると、特にレジスト膜の光
吸収が大きくなり光を透過しなくなる。芳香環を含まな
いレジストとするか、あるいは電子線あるいはＸ線の等
の透過性の高い露光源を使用する等の回避が必要となる
場合がある。現在の露光装置の形態から考えるとＤｅｅ
ｐ−ＵＶ露光が、一括露光でありまた広い露光面積を得
られること等から最も生産性が良いと考えられるが、Ｘ
線露光はその高い透過性から材料選択の範囲が広くなり
本発明には最も適している。光源の高強度化、マスク、
露光装置の低価格化が進めば適用可能である。

【００３９】以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本
発明の概要を説明する。

【００４０】図１から図６は、本発明の基本的な態様を
示すための模式図であり、図１から図６それぞれには、
本発明の方法に係わる液体噴射記録ヘッドの構成とその
製作手順の一例が示されている。なお、本例では、２個
のオリフィスを有する液体噴射記録ヘッドが示される
が、勿論、２個以上のオリフィスを有する高密度マルチ
アレイ液体噴射記録ヘッドの場合でも同様であることは
言うまでもない。

【００４１】まず、本態様においては、例えば図１に示
されるような、ガラス，セラミック，プラスチックある
いは金属等からなる基板１が用いられる。なお、図１は
感光性材料形成前の基板の模式的斜視図である。

【００４２】このような基板１は、液流路を構成する部
材の一部として機能し、また後述する感光性材料層の支
持体として機能し得るものであれば、その形状、材質等
は特に限定されることなく使用することができる。基板
１上には、電気熱変換素子あるいは圧電素子等の液体吐
出エネルギー発生素子２が所望の個数配置される（図１
では２個を例示した）。このような液体吐出エネルギー
発生素子２によって記録液小滴を吐出させるための吐出
エネルギーがインク液に与えられ、記録が行われる。ち
なみに、例えば、液体吐出エネルギー発生素子２として
電気熱変換素子が用いられる時には、この素子が近傍の
記録液を加熱することにより、吐出エネルギーを発生す
る。また、例えば、圧電素子が用いられるときは、この
素子の機械的振動によって、吐出エネルギーが発生され
る。

【００４３】なお、これらの素子２には、これら素子を
動作させるための制御信号入力用電極（不図示）が接続
されている。また、一般にはこれらの吐出エネルギー発
生素子２の耐用性の向上を目的として、保護層等の各種
機能層が設けられるが、勿論本発明においてもこのよう
な機能層を設けることは一向に差しつかえない。

【００４４】次いで、図２に示すように、熱架橋型ポジ
型レジスト層３を基板１上に形成する。この熱架橋ポジ
型レジスト層３の形成の方法としては、熱架橋ポジ型レ
ジスト材料からなる感光性材料を溶解した溶液を、ソル
ベントコート法によって塗布しても良いし、また、この
感光性材料を塗布したドライフィルムを作製し、積層す
ることにより、基板１上に形成しても良い。このよう
に、ポジ型レジスト被膜を塗布し、溶媒等を除去した
後、上記の条件下で熱硬化を実施する。

【００４５】このような手段により、熱架橋型ポジ型レ
ジスト層３に対して、図３に示すように、インク液流路
となるべき電離放射線照射部４にＤｅｅｐ−ＵＶ光ある
いは電子線等を用いてパターン露光を行う。露光手段と
しては、フォトマスクを介しての一括露光であっても良
いし、また、電子線あるいはイオンビーム等により直接
描画しても良い。露光光源はＤｅｅｐ−ＵＶ光、エキシ
マレーザー、電子線、Ｘ線等を用いて熱架橋型ポジ型レ
ジスト層３をパターニング生きるものであればどれでも
構わない。

【００４６】従来では、ネガ型レジスト層にパターンを
形成した後、発生する現像残渣やスカムを除去するた
め、酸素プラズマによるアッシング処理が必要となる
が、本発明による熱架橋型ポジ型レジスト材料において
は、現像残渣、スカム等が発生しないため、天板接合、
切断工程後にレジストパターンの現像を行っても特性の
劣化がない。

【００４７】このように、インク液流路をパターニング
露光した感光性材料である熱架橋型ポジ型レジスト層３
に、図４に示すように天板７を接合し、感光性樹脂材料
等を切削加工してインク供給口９を形成する。天板７は
天板樹脂層６を介して接着剤層５と一体化されており、
熱架橋型ポジ型レジスト層３との接着を行う。接着剤層
５を形成する接着剤としては、通常の接着剤で構わない
し、また感光性接着剤、感圧性接着剤であっても構わな
い。熱架橋型ポジ型レジスト材料は、一般的には、Ｄｅ
ｅｐ−ＵＶ光あるいは電離放射線にのみしか感光しない
ため、天板７に塗布する接着剤として、一般的には紫外
線感光性接着剤のような感光性接着剤も使用可能であ
り、操作性が向上できる等の利点を有する。

【００４８】従来の液体噴射記録ヘッドの製造方法にお
いては、インク流路パターンを形成した後に、天板７の
接合操作を行っていたため、接着剤がインク流路にたれ
込む等の問題が生じる場合が多い。また、たれ込みを防
止するために接着剤層５の塗布膜厚を薄くすると、天板
７が剥離してしまうという問題が生じる。このため、特
に長尺の液体噴射記録ヘッドの製造、あるいは、微細な
インク流路を必要とする液体噴射記録ヘッドの製造にお
いては、このたれ込みと天板剥れの防止が大きな課題と
なっていた。

【００４９】本発明では、インク流路は切断工程後に形
成されるため、上記の問題の解決に極めて有効となる。
すなわち、天板７を接合するための接着剤を充分量塗布
し、高温かつ高圧にて貼り合わせることによって、長尺
の液体噴射記録ヘッドの製造においても上記した問題は
生じない。

【００５０】次いで、図５に示すように、記録ヘッド基
板を切断する。切断はダイシングソー等の機械的手法に
よっても構わないし、またレーザー等の光加工によって
も構わない。また、切断後に切断面８を研磨し、インク
吐出口予定部位とインク吐出エネルギー発生素子との間
の距離精度を向上しても構わない。本発明においてはイ
ンク流路部は未現像であるため、上記したように切断
屑、研磨剤等がインク流路部に入り込むこともなく、ま
た基板１等にも欠けを生じる等の問題を生じない。

【００５１】最後に、図６に示すように、インク流路部
を形成するレジストを溶出し、インク流路１０を形成す
ると同時にインク吐出口１１を形成する。現像は、ポジ
型レジストを溶解するものであれば、いずれの溶剤でも
構わない。特に、熱架橋型ポジ型レジスト材料は熱によ
って未露光が硬化しているため、溶解除去作用の強い現
像液を使用しても、レジストの剥れ、膜減り等は生じな
い。

【００５２】

【作用】本発明によれば、熱架橋型ポジ型レジストを用
いているため、塗布膜厚の制御のみを行えば良く、極め
て簡便に微細なインク流路を形成することができる。さ
らに、現像残渣に起因する問題が生じない。

【００５３】さらに、本発明によれば、天板に塗布した
接着剤がインク流路に流れ込む問題を回避することがで
きる。

【００５４】さらにまた、本発明によれば、インク吐出
口に欠けを生じたり、切断屑がインク流路に入り込むこ
とはないので、インク吐出エネルギー発生素子の表面を
汚すことはなくなる。

【００５５】

【実施例】以下に実施例を示し、本発明をさらに詳細に
説明する。

【００５６】（実施例１）図１から図６に示す操作手順
に準じて、図６の構成の液体噴射記録ヘッドを作製し
た。

【００５７】まず、吐出エネルギー発生素子２としての
電気熱変換素子（材質ＨｆＢ₂ からなるヒーター）を形
成したガラス基板１上に、メチルメタクリレートとメタ
アクリル酸の８０：２０（ｍｏｌ）共重合体（ポリサイ
エンス社製）をシクロヘキサノン２０％で溶解し、得ら
れた溶液を７０番のワイヤーバーを使用して塗布した。
８０℃にて１時間加熱して溶剤を除去した後、２００℃
において１時間加熱して熱硬化させた。得られた被膜の
膜厚は２０μｍであり、またこの被膜はいずれの溶剤に
も溶解しないものとなっていた。

【００５８】この基板１をウシオ電機製のＸｅ−Ｈｇラ
ンプ（２ｋＷ）を使用した照射装置にて、インク流路パ
ターンを含むマスクを介してコンタクト露光法によりＤ
ｅｅｐ−ＵＶ光の照射を行った。ミラーは２５０ｎｍ用
コールドミラーを使用し、露光時間は１０分間とした。

【００５９】次いで、インク供給口９を切削加工したガ
ラス基板１上に、アクリル系ネガ型ドライフィルム（東
京応化社製：オーディール（登録商標））を１００℃に
おいて積層し、キヤノン製マスクアライナーＰＬＡ−５
０１ＦＡを用いて２００秒間露光を行った。露光操作
は、インク流路上部のパターンを形成するものであり、
インク供給口９と吐出エネルギー発生素子２との間のイ
ンク流路となるべき部位の高さを高くして流路抵抗を低
減する目的にて形成した。ベースフィルムを剥離した
後、トリクロロエタンに１５０秒間浸漬して現像を行っ
た。パターンの膜厚は５０μｍであった。

【００６０】このようにして形成したパターン上に感光
性接着剤（スリーボンド３０００：スリーボンド社製）
をロールコーターにて塗布した。塗布膜厚は１０μｍで
あった。次いで、天板７を真空中にて基板１に貼り合わ
せた。

【００６１】基板１にキヤノン製マスクアライナーＰＬ
Ａ−５０１にて全面露光した。露光時間は６００秒であ
った。この後、接着剤を強固に接合するため、２００℃
にて３０分間のベークを行った。

【００６２】次いで、基板１をダイシングソー（東京精
密社製）にて切断し、熱架橋型ポジ型レジストの溶出を
行った。溶出はメチルイソブチルケトンに３０分間浸漬
して行った。

【００６３】最後に、インク供給口９にインク供給部材
を接着して液体噴射記録ヘッドを作製した。

【００６４】このようにして作製した液体噴射記録ヘッ
ドを記録装置に装着し、純水／グリセリン／ダイレクト
ブラック１５４（水溶性黒色染料）＝６５／３０／５か
らなるインクを用いて記録を行ったところ、安定な印字
が得られた。

【００６５】（実施例２）ベンゼン１００部に対して、
メチルメタクリレート９５部、メタクリル酸グリシジル
７．１部（モノマー比＝９５：５）、重合開始剤として
Ｎ，Ｎ′−アゾビスイソブチロニトリル１部を添加し
て、窒素中６０℃にて２時間撹拌して樹脂を合成した。
反応液をシクロヘキサンに投入して樹脂を回収した。こ
の樹脂の重量平均分子量は１０００００であった。次
に、この樹脂をトルエンに２５ｗｔ％の濃度にて溶解
し、架橋剤としてトリエチレンテトラミンを固形分に対
して３部添加した。

【００６６】レジスト液を実施例１と同様に吐出エネル
ギー発生素子２を形成した基板１上に膜厚２０μｍにて
塗布し、２００℃にて３０分間加熱して熱硬化させた。

【００６７】実施例１と同様にして、レジスト膜にＤｅ
ｅｐ−ＵＶ光を照射させてインク流路１０のパターン露
光を行った。露光時間は１５分間であった。

【００６８】実施例１と同様にして形成したガラス製天
板７を、パターン露光を施したレジスト膜３上に貼り合
わせて光照射によって接着剤を硬化させた。

【００６９】基板１を実施例１と同様にして切断した
後、メチルイソブチルケトンに３０分間浸漬して、熱架
橋型ポジ型レジストの現像を行った。

【００７０】実施例１と同様にして、インク供給部材を
装着し、インク供給を行って印字を行ったところ、良好
な印字が得られた。

【００７１】（実施例３）吐出エネルギー発生素子２を
形成した基板１上に、実施例１と同様にして、メチルメ
タクリルレートとメタクリル酸との共重合体のシクロヘ
キサノン溶液を７０番のワイヤーバーにて塗布した。

【００７２】８０℃にて３０分間ベークして溶剤を除去
した後、窒素気流中２００℃にて３０分間ベーキングを
行って樹脂を硬化させた。得られた被膜の膜厚は２５μ
ｍであった。

【００７３】基板１を電子線描画装置（エリオニクス社
製：ＥＬＳ−３３００）に装着し、インク流路パターン
を描画した。露光量は７０μＣ／ｃｍ² であった。

【００７４】レジスト膜上に実施例１と同様にして、ド
ライフィルムパターンを形成し感光性接着剤を塗布した
ガラス製天板７を貼り合わせた。２００℃にて３０分間
ベークした後、基板１を切断し、メチルイソブチルケト
ン３０分間浸漬してレジストの現像を行った。

【００７５】実施例１と同様にして、インク供給部材を
装着し、インク吐出を行ったところ、良好な印字を得る
ことができた。

【００７６】（その他）なお、本発明は、特にインクジ
ェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段
（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エ
ネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録
ヘッド、記録装置において優れた効果をもたらすもので
ある。かかる方式によれば記録の高密度化，高精細化が
達成できるからである。

【００７７】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書，同第４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型，
コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特
に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持
されているシートや液路に対応して配置されている電気
熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急
速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加
することによって、電気熱変換体に熱エネルギを発生せ
しめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結
果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（インク）
内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成
長，収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐
出させて、少なくとも１つの滴を形成する。この駆動信
号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が
行われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐
出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信
号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書，同第
４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが
適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する
発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されて
いる条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことが
できる。

【００７８】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口，液路，電気熱変換体
の組合せ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に
熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示す
る米国特許第４５５８３３３号明細書，米国特許第４４
５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるも
のである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通
するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示
する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧
力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示す
る特開昭５９−１３８４６１号公報に基いた構成として
も本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの
形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。

【００７９】さらに、記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによっ
てその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の
記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。

【００８０】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や
装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチ
ップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一
体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの
記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。

【００８１】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加す
ることは本発明の効果を一層安定できるので、好ましい
ものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに
対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧或
は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或
はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。

【００８２】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、例えば単色のインクに対応して１個の
みが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数
のインクに対応して複数個数設けられるものであっても
よい。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては
黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによるか
いずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色
によるフルカラーの各記録モードの少なくとも一つを備
えた装置にも本発明は極めて有効である。

【００８３】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もし
くは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェ
ット方式ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用記
録信号付与時にインクが液状をなすものを用いてもよ
い。加えて、熱エネルギによる昇温を、インクの固形状
態から液体状態への状態変化のエネルギとして使用せし
めることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発
を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化す
るインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの
記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状イ
ンクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点では
すでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギの付与
によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も
本発明は適用可能である。このような場合のインクは、
特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７
１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部
または貫通孔に液状又は固形物として保持された状態
で、電気熱変換体に対して対向するような形態としても
よい。本発明においては、上述した各インクに対して最
も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するもので
ある。

【００８４】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。

【００８５】

【発明の効果】以上説明した本発明によってもたらせる
効果としては、下記に列挙する項目が挙げられる。

【００８６】１）記録ヘッド製作のための主要工程が、
フォトレジストや感光性ドライフィルム等を用いたリソ
グニフィー技術によるため、記録ヘッドの細密部を、所
望のパターンで、しかも極めて容易に形成することがで
きるばかりか、同様の構成の多数の記録ヘッドを同時に
加工することも容易にできる。

【００８７】２）インク流路の形成が、天板を貼り合わ
せた後に行われるため、接着剤のインク流路へのたれ込
みや天板の剥れのない良好な液体噴射記録ヘッドが製造
することができる。

【００８８】３）熱架橋型ポジ型レジストにてインク流
路を形成しているため、基板との接着性、耐熱性および
強度に優れた液体噴射記録ヘッドが製造することができ
る。

【００８９】４）切断屑、研磨剤等がインク流路に入り
込むことがなく、良好な記録を実現できる液体噴射記録
ヘッドが製造することができる。

【００９０】５）熱架橋型ポジ型レジストにてインク流
路を形成しているため、有機溶剤等の溶解力の高い現像
液に長時間浸漬しても、未露光部の溶解は全くなく、安
定して液体噴射記録ヘッドが製造することができる。

【００９１】６）高密度マルチアレイ液体噴射記録ヘッ
ドが簡単な手段で得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】感光性材料層形成前の基板の模式的斜視図であ
る。

【図２】熱架橋型ポジ型レジスト層を形成した基板の模
式的斜視図である。

【図３】熱架橋型ポジ型レジスト層に施すパターン露光
を示す模式的斜視図である。

【図４】天板を貼り合わせる工程の模式的断面図であ
る。

【図５】切断工程の模式的断面図である。

【図６】現像により形成されたインク流路およびオリフ
ィス部を含む記録ヘッド基板の完成した状況を示す模式
的断面図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 吐出エネルギー発生素子 ３ 熱架橋型ポジ型レジスト層 ４ 電離放射線照射部 ５ 接着剤層 ６ 天板樹脂層 ７ 天板 ８ 切断面 ９ インク供給口 １０ インク 流路 １１ インク吐出口（オリフィス）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録液滴を吐出する吐出エネルギー発生
   素子が設けられた基板と、 該基板上に設けられ、かつインク路が形成された熱架橋
   型ポジ型レジスト材料からなる感光性樹脂層と、 該感光性樹脂層上に積層された天板とを具備したことを
   特徴とする液体噴射記録ヘッド。
2. 【請求項２】 記録液滴を吐出する吐出エネルギー発生
   素子が形成された基板上に、 １）熱架橋型ポジ型レジスト材料からなる感光性樹脂層
   を形成する工程と、 ２）該感光性樹脂層を熱硬化し、当該熱硬化された感光
   性樹脂層にインク路をパターン露光する工程と、 ３）前記感光性樹脂層上に天板を積層する工程と、 ４）前記感光性樹脂層の当該パターン露光された部分を
   溶出する工程とを含むことを特徴とする液体噴射記録ヘ
   ッドの製造方法。