JPS60196355A - インクジエツト記録ヘツドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、インクジェット記録ヘッド、詳しくは、イン
クの小滴を発生させ、それを紙などの被記録材に付着さ
せて記録を行なうインクジェット記録方式に用いるイン
ク小滴発生用の記録ヘッドの製造方法に関する。

インクの小滴を発生させ、それを紙などの被記録材に付
着させて記録を行なうインクジェット記録方式は、記録
時の騒音の発生が無視できる程度に極めて小さく、かつ
高速記録が可能であり、しかも普通紙に定着などの特別
な処理を必要とせずに記録を行なうことのできる記録方
式として注目され、最近様々のタイプのものが活発に研
究されている。

インクジェット記録方式に用いられる記録装置の記録ヘ
ッド部は、一般にインクを吐出するためのオリフィスと
、該オリフィスに連通しインクを吐出するためのエネル
ギーがインクに作用する部分を有するインク通路と、該
インク通路に供給するインクを貯留するためのインク室
と、該インク室に記録ヘッド外部からインクを供給する
ためのインク供給孔とを有している。

記録の際のインクを吐出するためのエネルギーは、イン
ク通路の一部を構成するインクに前記エネルギーを作用
させる部分（エネルギー作用部）の所定に位置に配設さ
れた発熱素子、圧電素子等の種々のタイプのエネルギー
発生素子によって発生される。

このような構成のインクシエンド記録ヘッドを作成する
方法として、例えば、カラス、金属等の平板にエツチン
グ法等により、微細な溝を形成したり、あるいは前記平
板上に感光性樹脂組成物の溝壁をフォトリソグラフィ一
工程を用いて積層して溝を形成し、このようにして形成
された溝付き板を、他の平板と接合してインク通路を設
け、その後、インク通路の下流側の所定の位置で、イン
ク通路に対して垂直に接合平板を切削加工することによ
って切削面にオリフィスを形成する方法が知られている
。

上記の切削加工には、一般に、半導体工業で通常採用さ
れている超薄型のダイヤモンドブレードを回転させて切
削を行なうダイシング法が適用されている。

このような切削法による従来法に於いては、切削加工の
際に、切削のための切削速度等の操作条件を一定にして
、一度に接合された平板を切削していた。

ところが、切削に際して、記録ヘッドを構成する板部材
の欠けや割れ、更に各部材の接合に於ける剥離等の欠陥
が生じ易いという問題があり、このような欠陥は、切削
加工歩留りの低下、オリフィスの部分に欠けや割れがあ
る場合の不安定な吐出方向やインク小滴の分散等のイン
ク吐出不良、あるいは基板に割れが生じた場合の割れ部
分に侵入したインクとの接触による吐出エネルギー発生
素子や駆動信号入力用電極の電蝕や断線等の不良を招き
、記録ヘッドの性能及び信頼性を著しく損なう原因とな
っていた。

このような切削工程で生じる欠陥は、構成部材として異
質のものを使用した時により生じ易い。

本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、
その目的は、切削加工の際の前述したような欠陥を生じ
ることなく、仕上り精度が良く、かつ歩留り良く、信頼
性の高いインクジェット記録ヘットを製造することので
きる方法を提供することにある。

上記の目的は、以下の本発明の方法によって達成するこ
とができる。

すなわち、本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方
法は、少なくとも基板と、該基板面に形成されたインク
通路と、該インク通路の覆いとが積層されて接合されて
なる接合体の前記インク通路下流側を切削してオリフィ
スを形成する工程を含むインクシエンド記録ヘッドの製
造方法に於いて、前記切削工程を２段階以上に分けて行
なうことを特徴とする。

更に詳しくは、前記切削工程を２段階以上に分けて行な
うに際して、まずオリフィス相当部のわずかにインク通
路下流側で前記接合体全体を切削し、次に該切削によっ
て形成された切断面を前記オリフィス相当部まで研磨す
るように切削して前記オリフィスが形成されることを特
徴とする。

以下、図面を用いて本発明のインクシエンド記録ヘッド
の製造方法の一例を詳細に説明する。

第１図〜第７図は、本発明のインクジェット記録ヘッド
の製作手順を説明するための模式図である。

第１図の工程では、ガラス、セラミック、プラスチック
あるいは金属等の基板ｌ上に発熱素子やピエゾ素子等の
インク吐出圧発生素子２が所望の個数配置され、更に必
要に応じて耐インク性、電気絶縁性を付与する目的で、
５ｉ０２、Ｔａ２０５．カラス等の薄膜３が被覆される
。なお、インク吐出圧発生素子２には１図示されていな
いが、信号入力用電極が接続しである。

続く第２工程では、第１図の工程を経て得られた基板１
の薄膜層３の表面を清浄化すると共に乾燥させた後、薄
膜層３に重ねて、８０°Ｃ−１０５℃程度に加温された
ドライフィルムフォトレジスト４（膜厚、約２５．−１
００　’ｕ）を０．５〜０．４　ｆ　／　ｍｉｎ。

の速度、１〜３　Ｋｇ／　ｃｍ３の加圧条件下でラミネ
ートする。このとき、ドライフィルムフォトレジスト４
ｉ、薄膜層３に密着する。

続いて、第２図に示すように、基板１面上に設けたドラ
イフィルムフォトレジスト４上に、所定の形状の光を透
過しない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の上部から露光（図中、矢印
）を行なう。なお、上記パターンのインク通路に相当す
る部分は、基板Ｉ　ＪＯ：、に配設された吐出エネルギ
ー発生素子２の設置領域を充分覆い、露光、現像処理の
後に形成されるインク通路中に上記素子２が設けられる
ように上記パターンが形成され、かつフォトマスク５と
基板ｌとの位置合わせが行なわれる。

このように露光を行うと、前記パターンに覆われた領域
以外、すなわちフォトレジスト４の露光された部分が重
合硬化し、露光されなかった部分が、溶剤可溶性のまま
であるのに対して溶剤不溶性となる。

次に、揮発性有機溶剤、例えばトリクロルエタン中に浸
漬し、溶剤可溶性であるドライフィルムフォトレジスト
４の未重合（未硬化）部分が基板１上から溶解除去され
、基板ｌ上に硬化フォトレジスト膜４Ｐが第３図に示す
ように残される。次に基板ｌ上の硬化フォトレジスト膜
４Ｐを、該膜４Ｐの耐溶剤性を向上させる目的で更に硬
化させる。

フォトレジスト膜４Ｐを更に硬化させる方法としては、
例えば１５０℃〜２５０℃で硬化フォトレジスト膜４Ｐ
を３０分〜６時間程度加熱して熱重合させる、あるいは
５０〜２００＋ＩＩＷ／ｃｍ２の紫外線強度で紫外線を
照射する等の方法を挙げることができるが、これらの方
法を併用するのが望ましい。

このようにして、硬化フォトレジスト膜４Ｐからなる壁
を基板ｌ上に設けることにより、インク通路及びインク
供給室を構成する溝６が第３図に示すように形成される
。

次に、第４図に示すように、上記のようにして形成され
た溝６の覆い７となる平板が硬化フォトレジスト膜４Ｐ
上に接着剤８によって接着固定され、接合体１２が形成
される。

なお、覆い７を固定する方法としては、接着剤を用いた
方法に限らず、例えば接着剤を用いずに、圧着によって
固定することもできる。

第４図に示した工程に於いて、覆い７を付設する具体的
な方法としては、 ｌ）　カラス、セラミンク、金属、プラスチック等の平
板７にエポキシ樹脂系接着剤を厚さ３〜４μにスピンコ
ードした後、予備加熱して接着剤層８を、いわゆるＢス
テージ化させ、これを硬化したフォトレジス）４Ｐ上に
貼り合わせた後前記接着剤層８を、未硬化させる、ある
いは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７を硬化したフォトレジス）４Ｐ
上に、直接、熱融着させる等の方法がある。

ここで、第４図の工程終了後の接合体１２の外観を第５
図の模式的斜視図に示す。第５図に於いて、６−１はイ
ンク供給室、６−２はインク通路、９はインク供給室Ｂ
−１に不図示の記録ヘッド外部から内部へインクを供給
するためのインク供給管を連結するための貫通孔を示す
。

このようにして、溝６の形成された基板ｌと平板７との
接合が完了した後、この接合体１２を第５図のインク通
路の下流側にあたるｃ−ｃ′に添って切削して、切削面
に於けるインク通路の開口部である、インクを吐出する
だめのオリフィスを形成する。

この工程は、インク吐出圧発生素子２とオリフィス６−
３　との間隔を適正化するために行なうものであり、こ
こで切削する領域は適宜選択される。この切削に際して
は、半導体工業で通常採用されているダイジング法を採
用することができる。

なお、本発明でいラインク通路下流部とは、記録ヘンド
を用いて記録を行なっている際のインクの流れ方向に於
ける下流領域、具体的には、吐出エネルギー発生素子２
の設置位置より下流のインク通路の部分を言う。

このｃ−ｃ　′切削に際して、従来の記録ヘッド製造法
に於いては、前述したように、切削のための切削速度等
の操作条件を一定にして、一度に前記接合体を切削して
いた。

ところが、前記接合体は、基板１、保護層３、硬化フォ
トレジスト膜４Ｐ、接着剤層８及び覆い７から構成され
、これらの構成部分を形成している各材料は、通常異種
の材料からなり、各々の材料に適切な切削に際しての操
作条件は、それぞれ個々の材料によって異なる。従って
、上記の従来の方法のように、操作条件を一定にして、
前記接合体を切削すると、各材料に適した切削条件で切
削できないために、適切な条件で切削されない部分に、
割れや欠は等が生じたり、また一度に切削するために、
比較的硬度の高い材料、例えばガラス等の切削片が他の
材料、例えば硬化フォトレジスト膜４Ｐを破損したりす
るなどの欠陥を発生させ易かった。

これに対して本発明のインクジェット記録ヘッドの製造
法に於ける上記の切削工程に際しては、上記のように一
度に切削することによる欠陥のないように、２段階以上
に分けて切削が行なわれる。

本発明の方法に於る２段階以上に分けた切削方法として
は、接合体１２の所定部分近くを、該接合体全体を一回
の切削によりまず予備切断し、次に切断面を研摩して所
定の位置に切削面を設ける方法が好適に適用される。

以下、図面を用いて本発明の方法に於ける切削工程を詳
細に説明する。

第６図（ａ）及び第６図（ｂ）は本発明の方法に於ける
切削工程の一例を説明するための模式図であり、第６図
（ａ）及び第６図（ｂ）は、記録ヘッド側面から見た場
合の前記切削状況を示した図である。

この例に於ける第１段階の切削工程では、まず第６図（
ａ）に示したように第５図に示したｃ−ｃ′線よりわず
かにインク通路の下流側で接合体１２全体を切削する。

この第１段階の切削は、基本的に従来の切削工程と同様
であり、この段階では、主に切断によって生じる微細な
傷等の損傷が切削面に発生している。

この例に於ける第２段階の工程では、第６図（ｂ）に示
したように第１段階の切削工程によって形成された切削
面にダイヤモンドブレード１１を押し付けるようにして
切削面が正確に第５図に示したｃ−ｃ′線と一致するま
で研摩して、オリフィスを形成する。

この第２段階の工程よって、第１段階で発生した微細な
損傷を有していた部分は研摩されてしい、切削面は平滑
化され、これらの損傷のないｃ−ｃ′線に沿った新たな
切削面が形成される。

このように、この例に於ける第１段階の切削に際しては
、形成される切削面に上述したような微細な傷等の損傷
が生じても差し支えないので、すなわち第２の切削工程
によってこれらの損傷部は除去されてしまうので、この
第１段階の切削に於いては、速く切断できることを主眼
として切削条件が設定され、第２の段階では、平滑な切
削面を精度良く形成することを主眼として切削条件が設
定される。

従って、第１段階に於ける切削速度を、従来の方法より
も相当速くすることができるので、工程数が増加するに
もかかわらず、全工程に必要とされる時間は従来の方法
よりも短縮された。しかも、第２段階の工程によって研
摩されるようにして切削面が形成され、精度良くオリフ
ィスの形成が行なわれる。

以上のような本発明のインクジェット記録ヘッドの製造
方法に於ける切削工程によって、第７図に示すようにオ
リフィス６−３が形成され、最後に切削時に発生した切
削カスが洗浄除去された後、更に貫通孔９にインク供給
管１０を接合して本発明の方法によりインクジェット記
録ヘッドが形成される。

第７図に示したインクシェツト記録ヘッドに於いては、
インク通路６−２とインク供給室Ｂ−１の側壁が硬化フ
ォトレジスト膜４Ｐによって一体成形されているが、イ
ンク通路とインク供給室を別々に成形した後接合して形
成される記録ヘッドについても本発明の方法を適用する
ことができる。

以上のような本発明のインクジェット記録ヘツドの製造
方法によれば、切削によるオリフィス形成に際して、２
段階以上に切削工程を分割したことにより、従来の方法
に於いて発生していた割れや欠は等の損傷を生じさせる
ことなく、また各記録ヘッド構成部分の接合部に損傷を
与えることなく、（８頼性の高いインクジェット記録ヘ
ッドを歩留り良く形成することができる。更に、精度良
く、平滑なオリフィス面が形成され、インク吐出の安定
した、すなわちインク着弾点精度が高く、信頼性の高い
インクジェット記録ヘッドを形成することができる。

また、切削によるオリフィス形成工程に要する時間を従
来の方法と比べて、かなり短縮することができ、インク
ジェット記録へ・ンドの製造に於ける歩留り及び量産性
が本発明の方法により向上した。

以下、実施例及び比較例に従って本発明の方法を更に詳
細に説明する。

実施例１ 第６図（ａ）及び第６図（ｂ）を用いて先に説明した切
削工程により接合体１２の切削を行ない、第１図〜第７
図を用いて先に明細書中で説明した本発明の方法により
、インク吐出エネルギー発生素子として発熱素子を用い
た２４個のオリフィス（オリフィス寸法；７５μ×５０
μ、ピッチ０．１２５ｍ層）を有するオンデマンド型イ
ンクジェット記録ヘッドの作成を実施した。

なお、本実施例に於いて記録ヘッドを構成する各部材に
は、基板としてシリコンウェハー（直径４イン）、基板
上の保護膜として５ｉ０２、インク通路及びインク供給
室の側壁を形成するフォトレジスト膜としてリストン７
３０Ｓ（厚さ７５ｕ、　Ｄｕ　Ｐａｎｔ社製）、覆いの
接合用接着材としてエポキシ系接着剤及び覆いとして、
シリコンウェハー（直径４イン）が使用された。

本実施例に於いては、市販のダイシング・ソー（商品名
、　ＤＡＤ　２Ｈ／Ｂ型、ＤＩＳＯＣＯ社製）を用いて
。

第１段階の切削の所要時間を約１分５秒、第２段階の切
削の所要時間を約２分５秒にして二回に分けた切削工程
を実施した。

この切削工程に際しては、２４個のオリフィスを有する
８個の記録ヘッドに相当する接合体を１ラインに連続し
て配置し、切削によるオリフィス形成を行なった。

このようにして形成された記録ヘッドの切削工程に於け
る歩留まり及び信頼性を以下のようにして評価した。

切削工程歩留まりは、２００ヘッド分のオリフィスを形
成した時点での良品、すなわち割れや欠は等の損傷のな
いものの割合いで表わした。

次に、得られた良品を用いてインク（水２０　％、エチ
レングリコール７８　％及び黒色染料２ｚ含有）を使用
して記録を行なったときのインク着弾点誤差を以下のよ
うにして測定した。

まず、記録ヘッドをオリフィス配列方向が垂直になるよ
うに固定して、オリフィスより２ｍｍの距離に垂直にセ
ットされ、かつオリフィス配列方向と直交する方向、す
なわち水平方向に０．２５ｍ／ｓｅｅ。

で走査する紙面上に、５００Ｈｚでオリフィス１本おき
に１２本同時に上記インクを吐出させた。

次に、得られた記録物から着弾点誤差を算出した。

すなわち、得られた記録物のオリフィスの配列方向に相
当する方向’ＩＸ軸、これに直交する方向をＹ軸とし、
紙面上の任意のｌドツトを原点に取り、Ｘ−Ｙ座標を設
定した。次にこの座標内での記録された各ドツトのＸ座
標値を、各ドツトの両端のＸ座標値の相加平均値からめ
、同様の操作なＹ座標方向についても行ない各ドツトの
Ｘ−Ｙ座標値をめこれを着弾点とした。そして、Ｘ軸方
向に隣接する２つのドツトの着弾点のＸ座標値の差を算
出し、これとオリフィスのピッチの２倍、すなわち０．
２５ｕ膠との差をＸ軸方向の着弾点誤差とした。また、
Ｘ軸方向に隣接する２つのドツトのＹ座標値の差をＹ軸
方向での着弾点誤差とした。これらの計算を、ｌヘッド
について５０パルス分のドツト、すなわち６００　ドツ
トについて行なった。

このようにして得られた着弾点誤差の１ヘツドごとに得
られたの最大値を２０ヘッド分について平白、た値を表
１に示す。

更に５×１０８回の吐出後に、オリフィスからの欠けや
割れ等の欠陥があった場合のインクの侵入が原因となる
電極の断線の発生の有無を電極に通電することにより試
験して、これら得られた良品についての信頼性を評価し
た。

これらの評価結果を表１に示す。

比較例１ オリフィスの切削形成に際し、−回の切削（所要時間、
５分２０秒）によってオリフィスを形成する以外は、実
施例１と同様にしてインクジェット記録ヘッドの作成を
行なった。

このようにして形成された記録ヘッドの切削工程に於け
る歩留まり及び信頼性を実施例１と同様にして評価し、
その結果を表１に示す。

以上の表１に示した実施例及び比較例に於いて作成され
たインクジェット記録ヘッドの評価結果をまとめると、
実施例１で示したように本発明の方法に於けるオリノイ
ス形成のための切削工程に於いては、切削に要する時間
は、従来の方法（比較例１）による所要時間よりも、約
２程度度短縮され、オリフィス形成切削工程に於ける歩
留まりは、約５％程度向上している。

また、本発明の方法により作成された記録ヘッドのイン
ク着弾点精度は、従来の方法により作成された記録ヘッ
ドと比較して、飛躍的に改善されており、電極の断線は
本発明の方法により作成された記録ヘッドに於いては認
められず、信頼性の高い記録ヘッドが作成された。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明のインクジェット記録ヘッドの
製造方法を説明するための模式図である。 に基板 ２：吐出エネルギー発生素子 ３：保護膜 ４ニドライフイルムフオトレジスト ４Ｐ：硬化フォトレジスト膜 ５：フォトマスク ６：インク通路を形成する溝 ６−１：インク供給室 ６−２：インク通路 ６−３ニオリフイス ７：覆い ８：接着剤層 ９：インク供給孔 １０：インク供給用パイプ １１：ダイヤモンドブレード １２：接合体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも基板と、該基板面に形成されたインク
   通路と、該インク通路の覆いとが積層されて接合されて
   なる接合体の前記インク通路下流側を切削してオリフィ
   スを形成する工程を含むインクジェット記録ヘッドの製
   造方法に於いて、前記切削工程を２段階以上に分けて行
   なう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. （２）前記切削工程を２段階以上に分けて行なうに際し
   て、まずオリフィス相当部のわずかにインク通路下流側
   で前記接合体全体を切削し、次に該切削によって形成さ
   れた切断面を前記オリフィス相当部まで研磨するように
   切削して前記オリフィスを形成する特許請求の範囲第１
   項記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。