JPH09201976A - インクジェット記録ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 印字性能が優れたインクジェット記録ヘッド
の製造方法。 【解決手段】 インク滴を吐出させる吐出圧発生素子が
配設された第１の基体１に、液路となる部分に第１の固
体層２と、共通液室となる部分に第２の固体層３と、そ
して第２の基体４とを積層した後、第１の基体１と第２
の基体４の間に液路の壁となる硬化性樹脂７を注入し、
この硬化性樹脂７を室温硬化後に第２の固体層３のみを
除去する工程、硬化性樹脂７を加熱硬化後に第１の固体
層２を除去する工程を有するインクジェット記録ヘッド
の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録方式に用いる記録液滴を発生するためのインクジェッ
ト記録ヘッドの製造方法に関する技術分野に属するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェット記録ヘッドの製造
方法として、例えば特開昭６２−２５３４５７号公報に
は、基体上に液路となる固体層を形成し、しかる後、活
性エネルギー線硬化性材料層及び第２の基体とを積層
し、その後、液室予定部位以外の領域に活性エネルギー
線を照射した後、該液室予定部位の未硬化の活性エネル
ギー線硬化材料層を除去して液室を形成し、その後、液
室予定部位に形成された固体層を除去する方法が提案さ
れている。

【０００３】しかしながら、前記の様な製造方法によれ
ば、以下のような問題があった。

【０００４】１．液路の壁を構成する材料は、液室部が
パターニング可能な活性エネルギー線硬化材料に限定さ
れ上記材料を選定する上で大きな制約があった。

【０００５】２．インクジェット記録ヘッドのインク滴
の吐出性能上、共通液室の高さを大きく取りたい場合、
前記活性エネルギー線硬化材料層が厚くなるため、液室
部をパターニングする際に精度が悪化したり、高価な露
光装置を長時間占有してしまいコストアップの要因とな
っていた。

【０００６】これらの問題点を解決する手段として図１
ないし図５及び図９、図１０に示す様な方法がある。な
お、図１ないし図５は本発明の一実施例の説明図ではあ
るが共通の工程部分の表示なので引用する。

【０００７】まず、吐出圧発生素子（不図示）が設けら
れた基体１上に液路予定部位及び液室予定部位に第１の
固体層２がパターニング等により選択的に形成される
（図１）。

【０００８】次いで、液室の容積を充分確保すべく、ま
た、前記基体１と後述する第２の基体４の空隙を確保す
べく第２の固体層３が少なくとも液室予定部位に印刷等
の方法により形成される（図２）。

【０００９】次いで、後にインク供給口となる穴５を有
する第２の基体４が載置される（図３）。次いで、図４
に示す如くノズル配列方向の不要部に配置された樹脂供
給口６より前記第１の基体１と第２の基体４の空隙に後
に硬化し液路の壁となる樹脂７が注入され、図５に示す
ようになる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記樹
脂７を硬化するとき、第２の固体層３と第１の固体層２
とが相溶し（固体層同士が熱により化学反応を起こし界
面に反応生成物を形成、数μｍ程度の薄膜）、第１の固
体層２及び第２の固体層３を除去する際（図９、図１
０）に、該相溶した層が薄膜状の残渣として残り、除去
の過程或いはヘッド完成後に遊離してノズルを詰まらせ
たりするごみとなったり、第２の固体層３のエッヂ付近
では遊離せずに残った残渣は下にたれ下がり液路を塞い
でインクの供給を阻害して印字性能が劣化するといった
問題があった。

【００１１】第１の固体層２と第２の固体層３とは相溶
してはならないが、プロセス上の制約により全てを完全
に満足する材料を選択することはきわめて困難であっ
た。即ち、第１の固体層２は、ノズルや液路の型となる
物であり非常に高精度の加工精度が要求される。また、
後に除去するため除去できる材料でなければならない。

【００１２】一方、第２の固体層３は液室の型剤となる
ため、厚膜で高精度のパターニング特性、また第２の基
体４を接合する接着性、さらに後で除去できる、等の特
性が要求される。第１の固体層としてはポジ型のフォト
レジストが、第２の固体層としてはアクリル系樹脂の印
刷可能なインキが主に用いられていた。

【００１３】本発明は、上記従来の問題点を解消するた
めになされたもので、印字性能が優れたインクジェット
記録ヘッドの製造方法の提供を目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記構成の製
造方法によって、前記目的を達成するものである。

【００１５】（１）吐出圧発生素子が設けられた第１の
基体と、少なくとも液路となる部分を占有する第１の固
体層と、共通液室となる部分の少なくとも一部を占有す
る第２の固体層と、第２の基体とを積層した後、前記第
１の基体と前記第２の基体の間に前記液路の壁となる硬
化性樹脂を注入し、該硬化性樹脂が固化した後に前記第
１の固体層及び前記第２の固体層を除去する工程を有す
るインクジェット記録ヘッドの製造方法に於いて、前記
硬化性樹脂が室温硬化した後に前記第２の固体層のみを
除去する工程、前記硬化性樹脂を加熱硬化後に前記第１
の固体層を除去する工程、とを有することを特徴とする
インクジェット記録ヘッドの製造方法。

【００１６】（２）前記第１の固体層がポジ型のフォト
レジストであり、前記第２の固体層がアクリル樹脂系の
印刷インキ材料であり、前記硬化性樹脂がエポキシ樹脂
系の材料であることを特徴とする前記（１）記載のイン
クジェット記録ヘッドの製造方法。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明は、吐出圧発生素子が設け
られた第１の基体と、少なくとも液路となる部分を占有
する第１の固体層と、共通液室となる部分の少なくとも
一部を占有する第２の固体層と、第２の基体とを積層し
た後、前記第１の基体と前記第２の基体の間に前記液路
の壁となる硬化性樹脂を注入し、該硬化性樹脂が固化し
た後に前記第１の固体層及び前記第２の固体層を除去す
る工程を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法に
於いて、前記硬化性樹脂が室温硬化した後に前記第２の
固体層のみを除去する、そして前記硬化性樹脂を加熱硬
化後に前記第１の固体層を除去する、ことを特徴とした
インクジェット記録ヘッドの製造方法である。

【００１８】以上のような除去と熱処理とをステップに
分けて行うことにより第１の固体層と第２の固体層との
相溶による除去残渣の発生を防止し、該相溶によるフィ
ルム状の除去残渣が遊離してごみとなるのを防止すると
ともに、遊離せずに残ったフィルムによる液路の閉鎖を
防止したものである。

【００１９】上記の実施形態の詳細を実施例によって説
明する。

【００２０】

【実施例】図１ないし図８は、本発明の一実施例の説明
図であり、これを参照して本発明であるインクジェット
記録ヘッドの製造方法の一実施例を工程に従って説明す
る。

【００２１】まず図１に示す如く吐出圧発生素子（不図
示）が設けられた第１の基板１上に液路形成部位及びそ
れと連通する液室形成予定部位に第１の固体層２を形成
する。なお、本実施例においては液路及び液室形成部位
の双方には固体層を設けることは必ずしも必要ではな
く、固体層は少なくとも液路形成部位に設ければ良い。

【００２２】上記第１の固体層２は、後述する各工程を
経た後に除去され、残された空間部分が少なくとも液路
となる。なお、液路に加えて必要に応じて液室等が同時
に形成される場合は、液室等の形成部も第１の固体層２
が占有するように設けられる。

【００２３】このような第１の固体層２の形成の具体的
手段としては、例えば、ＰＭＥＲ−ＡＲ９００或いはＰ
ＭＥＲ−ＡＲ９００ｉ（東京応化工業社製）、ＰＬ−２
６８（ヘキスト社製）等のポジ型感光性レジストをスピ
ンコート等により、例えば１０〜１００μｍ程度の厚さ
で塗布し、乾燥した後、露光、現像することにより所望
の密度及び寸法の第１の固体層２が得られる。

【００２４】或いは、ポジ型のドライフィルム、或いは
ネガ型の液状レジスト及びネガ型のドライフィルム等の
感光性樹脂を前述と同様な方法でパターニングしても良
い。

【００２５】以上の様な感光性樹脂の中で加工精度や除
去の容易性、或いは作業性やコスト等の点から見て前述
の液状のポジ型感光性樹脂を用いることが特に望まし
い。即ち、ポジ型感光性材料は、例えば解像度がネガ型
の感光性材料よりも優れている、レリーフパターンが垂
直かつ平滑な側壁面を持つ、或いは、テーパー型ないし
逆テーパー型の断面形状が容易に作れるという特徴を持
ち、液路を形づくる上で最適である。また、レリーフパ
ターンを現像液や溶剤除去できる等の特徴も有してお
り、本発明実施例に於ける固体層形成材料として好まし
い物である。

【００２６】特に、例えば先に挙げたナフトキノンジア
ジドとノボラック型フェノール樹脂を用いたポジ型感光
性材料では、弱アルカリ水溶液或いはアルコールで完全
溶解できるので、吐出エネルギー発生素子の損傷をなん
ら与えることがなく、かつ後工程での除去もきわめて速
やかである。このようなポジ型感光性材料の中でも液状
のものは所望の膜厚が任意で得られる点及び価格が安い
点で最も好ましい材料である。

【００２７】次に、第２の固体層の形成方法等について
説明する。

【００２８】図２、図３に示す如く液室形成予定部位に
充分な容量を確保すべく、また、前記第１の基体１と第
２の基体４との間を適当な間隔に保持する為に例えば３
０μｍ〜３００μｍ程度の厚さの第２の固体層３が形成
される。そして、上記第２の固体層３は、後述する工程
を経た後除去され、残された空間部分がインク液室の少
なくとも一部となる。

【００２９】第２の固体層３の形成は、一般に市販され
ているアクリル系やエポキシ系の樹脂等を用い印刷法や
ディスペンス法などにより行う。

【００３０】例えば、上記樹脂としてはＴＨ−７００Ｔ
（（株）ソマール製）、ＭＡ−８３０、Ｍ−８５Ｋ（太
陽インキ製造（株）製）、ＷＲ−５２０Ｂ（（株）アサ
ヒ化学研究所）、ノプコマスク４０３８、４０５６等の
インキがある。ＴＨ−７００Ｔは紫外線硬化であり、他
は熱乾燥型である。

【００３１】これらは、パターン形成後第２の基体を載
置し接着する必要があり、第１の基体１や第２の基体４
のそりを矯正し貼り付ける十分な接着力が必要である。
また、除去する時第１の固体層２と同じ除去液で第２の
固体層３も除去できる方が工程上有利である。

【００３２】また、硬化乾燥は、熱乾燥型の方が有利で
ある。即ち、紫外線硬化型のインキは、紫外線照射時に
下部の第１の固体層２である感光性材料にも紫外線が当
たることになり、その結果、レジストが除去しずらくな
ったり、レジストが発泡し（分解した窒素ガスが発生）
パターンが飛んだり欠損が生じたりすることがある。ま
た、第２の基体４の選定に制約が加わる、即ち紫外線を
透過する材料しか使えなくなる。

【００３３】以上の様な理由から、熱乾燥型のインキ、
特に、アクリル樹脂系のインキが最適である。

【００３４】次いで、図３に示す様に、前記第２の固体
層３上にインク供給口５が設けられた第２の基体４が位
置合わせして接着される。

【００３５】そして、図４に示す様に、ノズル配列方向
の外部に設けられた樹脂注入穴６より前記第１の基体１
と第２の基体４との空隙に後で硬化して液路の壁となる
硬化性樹脂７が注入される。図５は注入が完了した状態
を示す。

【００３６】注入する樹脂は、注入して硬化するもので
あり、切断性が良く、第１の固体層２及び第２の固体層
３の除去工程で溶解や変質しない必要があり、またイン
クに接触するためインク耐性が必要であり、主としてエ
ポキシ系の樹脂が用いられる。

【００３７】エポキシ樹脂には、１液硬化型（紫外線硬
化、加熱硬化）、２液硬化型（主剤＋硬化剤）がある
が、２液硬化型が好ましい。

【００３８】即ち、紫外線硬化型は、必要な製造装置
（露光装置）が高価であり、また、硬化時に下地の第１
の固体層２にも紫外線が照射されパターンの欠損を生じ
たり（レジストが分解しガスを発生）、さらには第２の
基体４を透して紫外線を照射するため第２の基体４の選
定に制限が加わる（紫外線を透過する材料しか用いるこ
とができない）からである。

【００３９】また、１液の加熱硬化型は硬化温度が高
く、そのため硬化中に下地の第１の固体層２を溶かして
しまったり、変形させてしまったりして問題が生ずる。

【００４０】２液硬化型のエポキシ樹脂は低温で硬化は
する。しかし、硬化時間が非常に長くかかるため、加熱
による硬化も併用して行っていた。

【００４１】即ち、硬化が十分でないと、その後の前記
第１の固体層２及び第２の固体層３の除去時に、エポキ
シ樹脂が除去液で膨潤し液路などの細管部等で除去液の
十分な置換が行われなくなり、除去が不完全になること
があった。

【００４２】本発明実施例では、前述の除去時の固体層
同士の相溶によるフィルム状の残渣を無くし、また、上
記の不具合も生じさせない様にするために以下に述べる
工程を有する。

【００４３】例えば、エポキシ樹脂として、 主剤 エピコート ８２８ １００部 （ビスフェノールＡ型エポキシ 油化シェル社製） 硬化剤 フジキュア ６０１０ ５０部 （芳香族アミン 富士化成社製） 上記の主剤と硬化剤とを混合後、樹脂注入穴６より樹脂
を注入し室温で２４時間硬化する。

【００４４】次いで、図６に示す様に第２の固体層３の
みを選択的に除去する。

【００４５】例えば、第１の固体層２がポジ型のフォト
レジスト、第２の固体層３がアクリル系の印刷インキの
場合、芳香族系の溶剤（例キシレン）や石油系の溶剤
（例ソルベッソ１５０ エクソン化学社製）でシャワー
或いはディップで超音波をかけながら除去する。

【００４６】この時、除去液は注入した硬化性樹脂と一
部接するが、たとえ硬化性樹脂を膨潤させたとしても液
路部とは異なり細管部がないため膨潤による除去不良は
生じない。さらに、膨潤は次の熱処理で回復する。

【００４７】次いで、エポキシ樹脂の硬化を十分に行わ
せフォトレジスト除去時の樹脂の膨潤を抑えるため、９
０℃，８時間の熱処理を行う。

【００４８】この時の熱処理では、第１の固体層２の上
に第２の固体層３が無いため、２者間の相溶は発生しな
い。よって、以降の除去工程において、相溶による除去
残渣が発生することはない。

【００４９】樹脂が硬化した後、図７に示す様に、オリ
フィス８を形成するためにダイシングソー等の周知の方
法により切断され、そして、図８に示す様に第１の固体
層２が除去される。

【００５０】第１の固体層２がポジ型のフォトレジスト
の場合、除去液としては、弱アルカリ水溶液、有機溶
剤、例えば、アセトン、アルコール、エチルセロソルブ
等を用いることができる。

【００５１】なお、オリフィスの形成方法によっては、
上記の切断は、必ずしも必要ではない。

【００５２】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、第
１の固体層と第２の固体層とによる相溶による除去残渣
の発生はなく、印字性能は優れ、安価で高信頼なインク
ジェット記録ヘッドを製造提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の固体層を積層した工程の実施例説明図
である。

【図２】 第２の固体層を積層した工程の実施例説明図
である。

【図３】 第２の基体を載置した工程の実施例説明図で
ある。

【図４】 樹脂の注入を示すノズル配列方向の断面図で
ある。

【図５】 樹脂を注入した状態の実施例説明図である。

【図６】 第２の固体層を除去した後の状態の実施例説
明図である。

【図７】 切断し分割された状態の実施例説明図であ
る。

【図８】 第１の固体層が除去されヘッドが完成した状
態の実施例説明図である。

【図９】 従来例における切断し分割された状態の説明
図である。

【図１０】 従来例における第１及び第２の固体層が除
去されヘッドが完成した状態の説明図である。

【符号の説明】 １ 第１の基体 ２ 第１の固体層 ３ 第２の固体層 ４ 第２の基体 ５ インク供給口 ６ 硬化性樹脂の注入口 ７ 硬化性樹脂 ８ 液路 ９ 液室

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吐出圧発生素子が設けられた第１の基体
   と、少なくとも液路となる部分を占有する第１の固体層
   と、共通液室となる部分の少なくとも一部を占有する第
   ２の固体層と、第２の基体とを積層した後、前記第１の
   基体と前記第２の基体の間に前記液路の壁となる硬化性
   樹脂を注入し、該硬化性樹脂が固化した後に前記第１の
   固体層及び前記第２の固体層を除去する工程を有するイ
   ンクジェット記録ヘッドの製造方法に於いて、 前記硬化性樹脂が室温硬化した後に前記第２の固体層の
   みを除去する工程、 前記硬化性樹脂を加熱硬化後に前記第１の固体層を除去
   する工程、とを有することを特徴とするインクジェット
   記録ヘッドの製造方法。
2. 【請求項２】 前記第１の固体層がポジ型のフォトレジ
   ストであり、前記第２の固体層がアクリル樹脂系の印刷
   インキ材料であり、前記硬化性樹脂がエポキシ樹脂系の
   材料であることを特徴とする請求項１記載のインクジェ
   ット記録ヘッドの製造方法。