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JPH05330066A - 液体噴射記録ヘッドの製造方法 - Google Patents

液体噴射記録ヘッドの製造方法

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JPH05330066A
JPH05330066A JP4144502A JP14450292A JPH05330066A JP H05330066 A JPH05330066 A JP H05330066A JP 4144502 A JP4144502 A JP 4144502A JP 14450292 A JP14450292 A JP 14450292A JP H05330066 A JPH05330066 A JP H05330066A
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liquid jet
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昌士 宮川
Hiroaki Toshima
博彰 戸島
Norio Okuma
典夫 大熊
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 液体噴射記録ヘッドの製造方法において、
インク供給口３を有し、液体吐出エネルギー発生素子２
を含む基板１上に、溶解可能な樹脂層（８の部分）にて
インク流路パターンを形成する工程と、溶解可能な樹
脂上に被覆樹脂層５を形成する工程と、被覆樹脂層表
面に酸素プラズマ耐性の高い材料６でインク吐出孔パタ
ーンを形成する工程と、該吐出孔パターンをマスクと
して酸素プラズマで被覆樹脂層をドライエッチングしイ
ンク吐出孔７を形成する工程と、溶解可能な樹脂層を
溶出してインク流路８を形成する工程とを少くとも含む
ことを特徴とする液体噴射記録ヘッドの製造方法。 【効果】 本発明方法により、工程が簡便で生産性が高
く、寸法精度が高くインク吐出特性の安定した記録ヘッ
ドの製造が可能となる。

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
式に用いる記録液小滴を発生するための液体噴射記録ヘ
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（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
な記録液吐出孔（オリフィスと同意義である）、液流路
及び該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、ガラスや金属等の
板を用い、該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、該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なう方法が知られてい
る。
【０００３】しかしながら、斯かる従来法によって作製
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
いう欠点もあった。また、エッチング加工を行なう場合
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。更には、上記従来法に共通する欠点とし
て、液流路を形成した溝付き板と、記録液小滴を吐出さ
せる為の吐出エネルギーを発生する、圧電素子や電気熱
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構造材料は、記録
液からの影響を受けて強度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無いものが望まれるが、上記従来法
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為、特開昭５７−２
０８２５５、５７−２０８２５６に記載される、感光性
樹脂材料を使用してインク吐出圧力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
する方法が考案された。
【０００６】しかしながら、該方法に於いては下記に記
載する問題点を有している。
【０００７】 天板を接着する為の接着部材がインク
流路にたれ込んで、流路形状を変形する。
【０００８】 インク吐出孔を形成する為に該基板を
切断する際に、インク流路に切断屑が入り込み、インク
吐出を不安定にする。
【０００９】 インク流路が形成された空洞部を有す
る基板を切断する為、切断によって形成されるインク吐
出孔の一部にカケが生じる。
【００１０】これら問題によって、液体噴射記録ヘッド
の製造の歩留りは低下すると共に、更に微細なインク流
路構造、長尺にて多数のインク吐出口を有する液体噴射
記録ヘッドの製造を困難なものとしている。
【００１１】これら問題を回避する方法として、特開昭
６１−１５４９４７に記載される発明が挙げられる。該
発明は、溶解可能な樹脂にてインク流路部を形成し、該
パターンをエポキシ樹脂等にて被覆、硬化し、基板を切
断後に溶解可能な樹脂パターンを溶出除去するものであ
る。一方、近年の記録技術の進展にともない、より高精
細な記録技術が求められている。液体噴射記録技術に於
いてこの様な要求を満たす方法の一つとしてオリフィス
の面積を小さくすることがあげられる。即ち、より微細
なオリフィスの加工技術が必要となってきている。
【００１２】ここで、前記特開昭５７−２０８２５５、
特開昭５７−２０８２５６、特開昭６１−１５４９４７
が開示する方法では、何れもインク流路を切断すること
でインク吐出口を形成するため、切断精度がインク吐出
圧力発生素子とインク吐出口との距離が決定される。切
断はダイシングソー等の機械的手段にて行なうことが一
般的であり、高い精度を実現することは難しい。また、
切断時に基板がカケを起こしたりするため、インクが曲
って吐出し良好な印字を実現出来ない場合がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の諸点に
鑑み成されたものであって、安価、精密であり、また信
頼性も高い高解像度（ノズルが高密度にて実装された）
の液体噴射記録ヘッドの生産性を向上させる製造方法を
提供することを目的とする。
【００１４】また、液流路が精度良く正確に、且つ歩留
り良く微細加工された構成を有する液体噴射記録ヘッド
を供給することが可能な新規な液体噴射記録ヘッドの製
造方法を提供することも目的とする。
【００１５】また、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液体噴射記録ヘッドを供給し
得る新規な液体噴射記録ヘッドの製造方法を提供するこ
とも目的とする。
【００１６】
【課題を解決する為の手段】上記目的を達成する本発明
は、基板上に溶解可能な樹脂材料から成るインク流路を
形成する工程と、該樹脂材料層上に被覆樹脂層を形成せ
しめる工程、更に該被覆樹脂材料層上に酸素プラズマに
対する耐性の高い材料にてインク吐出孔をパターン形成
する工程、該インク吐出孔パターンをマスクとして酸素
プラズマにて被覆樹脂層にインク吐出孔を形成し、最後
に溶解可能な樹脂層を溶出する工程とから成る液体噴射
記録ヘッドの製造方法において、該被覆樹脂としてグリ
シジルメタクリレートを少なくとも共重合してなる高分
子化合物を使用することを特徴としている。
【００１７】さらに本発明は、該溶解可能な樹脂として
電離放射線分解型の感光性樹脂を使用することを特徴と
する。
【００１８】本発明による液体噴射記録ヘッドの製造に
おいては、液体噴射記録ヘッドの特性に影響を及ぼす最
も重要な因子の一つである、吐出エネルギー発生素子と
オリフィス間の距離および該素子とオリフィス中心との
位置精度の設定が極めて容易に実現できる等の利点を有
する。即ち、本発明によれば、インク流路を形成する溶
解可能な樹脂層、被覆樹脂層およびプラズマ耐性の高い
材料層の塗布膜厚を制御することにより吐出エネルギー
発生素子とオリフィス間に距離を設定することが可能で
あり、該感光性材料層の塗布膜厚は従来使用される薄膜
コーティング技術により再現性良く厳密に制御できる。
また、吐出エネルギー発生素子とオリフィスの位置合せ
はフォトリソグラフィー技術による光学的な位置合せが
可能であり、従来液体噴射記録ヘッドの製造に使用され
ていたオリフィス板を接着する方法に比べて、吐出エネ
ルギー発生素子とインク吐出孔の位置精度を飛躍的に高
めることが可能となる。
【００１９】このような寸法精度の高い液体噴射記録ヘ
ッドの製造方法を提供することにより、高い解像度およ
び小液滴の吐出を安定して行なえる液体噴射記録ヘッド
を作製することができる。
【００２０】本発明は、前記したように液体噴射記録ヘ
ッドの特性を大きく変化せしめる液体噴射圧力発生素子
とインク吐出孔との距離を厳密に制御する為、基板に対
して垂直方向にインク液滴を吐出せしめるサイド型液体
噴射記録ヘッドの製造方法に関する。
【００２１】サイド型液体噴射記録ヘッドの製造に於い
ては、インク吐出孔の形成が最も重要なポイントとな
る。該インク吐出孔の形成手段としては、被覆樹脂を感
光性樹脂としてフォトリソグラフィー技術を用いて行な
う方法を挙げることができる。しかし、被覆樹脂として
ネガ型感光性材料を使用した場合は、解像性が十分でな
いことあるいは現像後にスカム等が発生する等の弊害が
生じ、良好な特性の液体噴射記録ヘッドの製造はできな
い場合が多い。また、ポジ型感光性材料においては十分
な機械的強度を実現できず使用には耐えない。
【００２２】更には、液体噴射記録ヘッドの構造材料と
しては、インクに対する耐性および耐熱性等種々の要求
特性が存在する為、感光性樹脂として要求される解像性
や感度特性等とを兼ね備えることは極めて難しい。
【００２３】該問題に対して最も有効な手段として、被
覆樹脂層上に酸素プラズマ耐性の高い材料にてインク吐
出孔パターンを形成しておき、酸素プラズマによって被
覆樹脂層をエッチングしてインク吐出孔を形成する手段
を見出し本発明に至った。酸素プラズマは基本的には殆
ど全ての高分子化合物をエッチングすることが可能な
為、液体噴射記録ヘッドの主たる構成材料の被覆樹脂
を、高いインク耐性、耐熱性および機械的強度の観点か
ら選択することが可能である。また、酸素プラズマは金
属や金属酸化膜を殆どエッチングすることができず、該
材料にてインク吐出孔のマスクパターンを形成しておけ
ば、厚膜の被覆樹脂層のエッチングも極めて高精度にて
行なうことが可能である。これら金属や金属酸化膜の微
細加工は半導体製造手段として極めて高精度に行なう手
段は実用的になっている。
【００２４】本発明に於いては、被覆樹脂上に酸素プラ
ズマ耐性の高い材料としてシリコン系レジストにてイン
ク吐出孔パターンを形成し、該パターンをマスクとして
酸素プラズマにてインク吐出孔を形成するため極めて微
細なインク吐出孔を形成できるとともに、被覆樹脂その
ものには感光性は必要ないために構造材として高い機械
的強度、耐熱性、基板との密着性、耐インク性などの要
求を満たす材料の選択の範囲を広げることが出来る。シ
リコン系レジストは、酸素プラズマによって殆どエッチ
ングされないため極めて薄い膜厚にて塗布するだけでエ
ッチングに対する耐性を実現できるため、高い解像性と
感度が得られる。更にシリコン系レジストはインクに対
して親和性を有しないため、インク吐出孔付近にインク
液滴が付着することがなく、インク液滴は安定し且つ直
進性を有して吐出するなどの効果を得ることが出来る。
【００２５】本発明に於いて、酸素プラズマにてインク
吐出孔を形成する手段を用いる理由としては、プラズマ
によるエッチング比を極めて高くすることが可能である
ためである。半導体製造工程等に使用されるフッソプラ
ズマや塩素プラズマは、エッチングマスクとしてのフォ
トレジストをもエッチングしてしまう為、液体噴射記録
ヘッドのインク吐出孔の形成を行なう場合の１０〜５０
μｍのエッチングに際してはマスクとしての耐性を保持
できなくなってしまう。一方、酸素プラズマに於いて
は、樹脂は極めて高速にてエッチングできるとともに、
マスク部材として金属あるいは酸化シリコン等を使用す
れば殆どマスクの損傷が起こらない為、厚膜のエッチン
グを高精度にて行なえる利点を有している。
【００２６】このように、本液体噴射記録ヘッドの製造
方法においては、被覆樹脂層として基本的には全ての高
分子化合物を使用することが可能であるが、本発明によ
るグリシジルメタクリレートを共重合した高分子化合物
を使用することにより、さらに高性能の液体噴射記録ヘ
ッドを安定して製造することが可能となる。
【００２７】被覆樹脂は低温にて硬化し高い耐熱性を有
すること、および速やかに酸素プラズマにエッチングさ
れること等の特性を有することがより好ましい。インク
流路パターンを形成する溶解可能な樹脂層の形成方法と
しては、ポジ型フォトレジスト等を利用したフォトリソ
グラフィーによって行なうことが望ましく、また該被膜
はインク供給孔等の貫通孔上にも安定して存在すること
が望まれる。このようなレジストパターンの形成方法と
しては、レジスト被膜をドライフィルムとし、ラミネー
ションによってインク供給孔の形成された基板上に転写
し、次いでパターン露光を行う方法を挙げることができ
る。
【００２８】ドライフィルムは５０〜１２０℃程度の温
度にて熱軟化し、基板に対する付着性を発現することが
必要である。一方該インク流路パターン上に被覆する被
覆樹脂は、基板との密着性や耐熱性および耐インク性の
観点から熱硬化性樹脂が望ましい。しかし、一般的な熱
硬化性樹脂は１５０℃程度の硬化温度が必要となり、該
温度を付与した場合にはインク流路パターンを形成する
レジスト被膜が垂れ下がってしまう問題が発生する。
【００２９】このような問題を回避する為には、熱硬化
性樹脂を比較的低温にて硬化するものを選択することが
望ましい。低温硬化の樹脂としては、イオン反応によっ
て架橋が行われるエポキシ樹脂を挙げることができる
が、該エポキシ樹脂の酸素プラズマによるエッチング速
度は極めて遅く、液体噴射記録ヘッドの生産性を低下し
てしまう。
【００３０】そこで本発明者らが鋭意検討したところ、
エポキシ基を有するメタクリル樹脂を使用することによ
って、低温硬化の特性と高速エッチングを実現できるこ
とを見出し本発明に至った。エポキシ基を有するメタク
リル樹脂はグリシジルメタクリレートとビニル系モノマ
ーを共重合することにより製造できる。一般的にはメタ
クリル酸やメタクリル酸のアルキルエステルを共重合す
ることにより合成することができる。勿論、メタクリル
系モノマー以外にも、アクリル系モノマーやスチレン系
モノマー等のモノマーを共重合しても構わない。メタク
リル酸のアルキルエステルとしては、メチルメタクリレ
ート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、
プロピルメタクリレートおよびアクリル酸のアルキルエ
ステルとしては、メチルアクリレート、エチルアクリレ
ート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート等を
挙げることができる。更に、スチレンやα−メチルスチ
レンおよびこれらのハロゲン化物、アルキル化物、イソ
ブチレンや無水マレイン酸等も使用することが可能であ
る。
【００３１】これらモノマーの共重合比は何れの比率を
用いても構わないが、グリシジルメタクリレートの共重
合比が１０〜５０ｍｏｌ％の範囲にて共重合することが
より好ましい。グリシジルメタクリレートの共重合比が
１０ｍｏｌ％に満たない場合は、耐熱性が低くまた溶剤
等に浸漬するとクラックが発生するという問題が生じ
る。また５０ｍｏｌ％を越えて共重合した場合は被覆樹
脂の硬化収縮が激しくなり被膜が剥がれ易くなる。これ
ら共重合比の判定は核磁気共鳴法（ＮＭＲ）や赤外線吸
収法（ＩＲ）によってエポキシ基の強度を測定すること
によって判別することができる。
【００３２】これらグリシジルメタクリレートを共重合
した高分子化合物は、汎用的なエポキシ化合物（ビスフ
ェノール−Ａ型エポキシ樹脂等）のように分子構造内に
芳香環を含有していない為高速にてエッチングを行うこ
とができる。また、特にメタクリル樹脂のエッチング速
度は速い為、液体噴射記録ヘッドの生産性を高めること
が可能である。
【００３３】前記した被覆樹脂は、エポキシの硬化剤で
ある、アミンや酸無水物、触媒性硬化剤（ルイス酸等）
やイオウ化合物によって硬化せしめることが可能であ
る。特に、アミンやルイス酸、オニウム塩等による硬化
反応は低温で行えると共に、オニウム塩による硬化反応
は光硬化も可能であり、前記したようなインク流路パタ
ーンのインク供給孔部での陥没を防止することが可能で
ある。
【００３４】アミン化合物としては、ジエチレントリア
ミン、トリエチレンテトラミン、ジエチルアミノプロピ
ルアミン、イソホロンジアミン等の脂肪族アミン化合
物、フェニレンジアミン、キシリレンジアミン、４，
４′−ジアミノジフェニルメタン等の芳香族アミン等を
挙げることができる。またルイス酸としては、三フッ化
ホウ素−アミン錯体、アジピン三ジヒドラジド、ベンジ
ルジメチルアミン等を挙げることができる。オニウム塩
としては、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアン
チモネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロフ
ォスフェート、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニルヘキサフ
ルオロアンモネート等のジフェニルヨードニウム塩、構
造は不明であるがアデカ（株）製ＳＰ−１７０等を挙げ
ることができる。これら硬化剤は高分子化合物に対して
０．０１ｗｔ％〜５ｗｔ％の範囲にて添加して使用する
ことが好ましい。
【００３５】本発明に用いる電離放射線分解型の感光性
樹脂とは高分子化合物が電離放射線の照射により分解し
低分子の化合物になるもので、本発明に於いては、イン
ク流路となる箇所に電離放射線分解型の感光性樹脂を用
いており、被覆樹脂層形成後に電離放射線を照射するこ
とで前記感光性樹脂を分解し低分子化するため最後の工
程での洗い出しが極めて容易に短時間で行なうことが出
来る。この事は、より微細なオリフィスを形成する場合
大きな利点となる。更に電離放射線分解型の感光性樹脂
は電離放射線を照射しない限り高分子化合物としての被
膜性、強度を有しておりこの事は、インク供給孔を設け
た基板上にラミネートによる被膜の形成が可能となる。
（被膜性の低い感光性樹脂、例えば一般に広く使用され
ているフェノールノボラック樹脂等ではインク供給孔上
に被膜が形成されない）電離放射線分解型の感光性樹脂
とは、およそ分子量が１００００以上の高分子化合物で
あり電離放射線（ＵＶ光、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光、電子線、
Ｘ線等）の照射により結合が切断され、低分子化され、
溶剤に対する溶解速度が変化（速くなる）することでパ
ターニングが可能となる（ポジ型レジスト）。この様な
電離放射線分解型の感光性樹脂としては、一般式（１）
の構造単位を含むポリビニルケトン系の高分子化合物が
あげられる。
【００３６】
【化３】 （式中、Ｒ1 は水素原子、アルキル基を示し、Ｒ2 はア
ルキル基、置換および未置換芳香環、複素環を示す。）
具体的には、ポリメチルイソプロペニルケトン、ポリフ
ェニルイソプロペニルケトン、ポリメチルビニルケト
ン、ポリフェニルビニルケトン、ポリイソプロペニルｔ
−ブチルケトンなどがあげられる。
【００３７】また次の一般式（２）の構造単位を含むポ
リメタクリレート系化合物も有用である。
【００３８】
【化４】 （式中、Ｒ3 はアルキル基、ハロゲン原子を示し、Ｒ4
はアルキル基、置換および未置換芳香環、複素環を示
す。）具体的には、ポリメチルメタクリレート、ポリｎ
−ブチルメタクリレート、ポリｔ−ブチルメタクリレー
ト、ポリフェニルメタクリレート、ポリヘキサフルオロ
ブチルメタクリレート、ポリメタクリル酸等が挙げられ
る。
【００３９】また、ポリメタクリルアミド、ポリメタク
リロニトリル、ポリ−α−メチルスチレン等の化合物も
使用可能である。
【００４０】更に、高分子主鎖中にスルフォン基を有す
るポリスルフォン、ポリブテン−１−スルフォン、ポリ
メチルペンテン−１−スルフォン、ポリスチレン−スル
フォンなどのポリスルフォン系化合物も使用できる。
【００４１】勿論、これら上記化合物は、適宜共重合し
て用いることも出来る。例えば、メチルメタクリレート
とメタクリル酸、グリシジルメタクリレート、３−オキ
シイミノ−２−ブタノンメタクリレート、フェニルイソ
プロペニルケトン等との共重合体が有用である。
【００４２】更に上記化合物に対して、ベンゾフェノ
ン、３，４−ジメトキシ安息香酸等の増感剤を併用して
も構わない。
【００４３】これら上記化合物は、その要求特性（厚膜
におけるパターニング特性、耐熱性、溶解性、感度等）
に応じて適宜用いられる。
【００４４】以下図面を参照しつつ本発明を詳細に記述
する。
【００４５】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の夫々には、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。尚、本例では、２つのオ
リフィスを有する液体噴射記録ヘッドが示されるが、も
ちろんこれ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。
【００４６】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、セラミックス、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。
【００４７】このような基板１は、液流路構成部材の一
部として機能し、また後述のインク流路およびインク吐
出孔を形成する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、特に限定されることなく使
用できる。上記基板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個にて例示）。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記録液に与えられ、記録
が行なわれる。因に、例えば、上記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ときに
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。
【００４８】尚、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（図示せず）が接続
されている。また、一般にはこれら吐出エネルギー発生
素子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、もちろん本発明に於いてもこの様な
機能層を設けることは一向に差しつかえない。
【００４９】図１に於いてインク供給の為の開口部３を
基板上に予め設けておき、基板後方よりインクを供給す
る形態を例示した。該インク供給孔を通して基板裏側に
設けたインクタンクあるいはインク供給部材によって液
体吐出エネルギー発生素子２上にインクが供給される。
該開口部の形成においては、基板に穴を形成できる手段
であれば何れの方法も使用できる。例えばドリルや超音
波加工等機械的手段にて形成しても構わないし、レーザ
ー等の光エネルギーを使用しても構わない。また基板に
レジストパターン等を形成して化学的にエッチングして
も構わない。さらには、液体吐出エネルギー発生素子や
制御信号用電極の作製は半導体素子や液晶素子等の作製
に使用される真空成膜法やフォトリソグラフィー技術を
用いて作製することができる。
【００５０】もちろんインク供給孔を基板に形成せず、
樹脂パターンに形成し、基板に対してインク吐出孔と同
じ面に設けても良い。
【００５１】次いで図２に示すように、上記液体吐出エ
ネルギー発生素子２を含む基板１上に、溶解可能な樹脂
にてインク流路パターン４を形成する。最も一般的手段
としては感光性材料にて形成する手段が挙げられるが、
スクリーン印刷法等の手段にても形成は可能である。
【００５２】溶解可能な樹脂として電離放射線分解型の
感光性樹脂を用いる場合は、上記液体吐出エネルギー発
生素子２を含む基板１上に電離放射線分解型の感光性樹
脂層にてインク流路パターン４を形成する。電離放射線
分解型の感光性樹脂層の形成方法としては、感光性樹脂
を溶剤に溶解してＰＥＴフィルム等のフィルム上に一旦
コーティングしてドライフィルム化した後にラミネータ
ーにて基板上に転写する方法が最も好ましい。前述のご
とくこれら電離放射線分解型の感光性樹脂はおよそ分子
量１００００以上の高分子化合物であり、高い被膜性を
有するためインク供給孔３上にも被膜を形成することが
出来る。また、インク供給孔３に後工程で除去可能な充
填物を配置し、通常のスピンコート法、ロールコート法
等で被膜を形成しても構わない。
【００５３】図１に示す、インク供給孔が貫通孔として
形成された基板に於いては、貫通孔上部にも溶解可能な
材料層が存在している構成を必要とする為、ドライフィ
ルムの使用が好ましい。勿論、インク供給の形態をこの
ようにしない場合に於いては、溶液タイプの感光性材料
を使用しても構わない。該感光性材料は、形成したパタ
ーンが容易に溶解除去できる必要がある。
【００５４】感光性材料を使用する場合に於いては、イ
ンク流路パターンが溶解可能である為には、ポジ型レジ
ストあるいはネガ型レジストの場合は溶解性変化型の使
用が可能である。
【００５５】ポジ型レジストとしては、アルカリ溶解性
樹脂（ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン）とキ
ノンジアジドあるいはナフトキノンジアジド誘導体等と
の混合系からなるポジ型フォトレジスト、あるいは電子
線、Ｄｅｅｐ−ＵＶ、Ｘ−線等の電離放射線感光型とし
て光崩壊型ポジレジストが使用できる。光崩壊型レジス
トとしては、ポリメチルイソプロペニルケトン、ポリビ
ニルケトン等のビニルケトン系高分子化合物、ポリメタ
クリル酸、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタ
クリレート、ポリｎ−ブチルメタクリレート、ポリフェ
ニルメタクリレート、ポリメタクリルアミド、ポリメタ
クリロニトリル等のメタクリル系高分子化合物、あるい
はポリブテン−１−スルフォン、ポリメチルペンテン−
１−スルフォン等のオレフィンスルフォン系高分子化合
物等が挙げられる。
【００５６】溶解性変化型ネガ型レジストは、高分子側
鎖の極性を紫外線あるいは電離放射線にて変化せしめ、
極性溶剤あるいは非極性溶剤にて現像するレジストであ
る。例えば、ポリヒドロキシスチレンのヒドロキシル基
をｔ−ブトキシカルボニルエステルに変化させた高分子
化合物に対して電離放射線を照射すると、エステル結合
が切断される。この為露光部はヒドロキシル基に変化し
トルエン等の非極性溶剤には不溶となる。従って非極性
溶剤にて現像すれば露光部が溶解せずに残存してネガ型
レジストパターンを形成することが可能である。また露
光部はゲル化している訳ではない為、極性溶剤に対して
速やかに溶解する。
【００５７】このように、液流路をパターニングした溶
解可能な樹脂材料層上に、図３に示すように更に樹脂層
５を形成する。該樹脂は液体噴射記録ヘッドの構造材料
となる為、高い機械的強度、耐熱性、基板に対する密着
性および記録液に対する耐性や記録液を変質せしめない
等の特性が要求される。前記した様に本発明に於いて
は、被覆樹脂としてグリシジルメタクリレートを含有し
た高分子化合物を使用することにより、低温にて硬化す
る事が可能でありまた酸素プラズマにて高速にてエッチ
ングできるという利点を有する。
【００５８】更には該樹脂層を形成する工程に於いて、
溶解可能な樹脂パターンを変形せしめない等の特性が必
要となる。即ち溶解可能な樹脂パターンが極性溶剤にて
溶解可能である場合は該被覆樹脂は極力極性を有しない
物、一方溶解可能な樹脂パターンが非極性溶剤に溶解可
能である場合は極性を有する樹脂が使用可能となる。更
には、該被覆樹脂層形成をトランスファー成型等にて行
なう場合は成型温度にて変形しない等の耐熱性が要求さ
れる。
【００５９】本特性を満足する樹脂としては、エポキシ
樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリールフタレート
樹脂等の熱硬化性樹脂やポリスルフォン、ポリエーテル
スルフォン、ポリカーボネート、ポリエステル等の熱可
塑性樹脂が挙げられる。前記した様に、本発明に於ける
大きな特徴は該被覆樹脂の選択の範囲が極めて広くな
る。即ち感光性を付与したり、更には高い解像性を実現
したりする必要がなく、液体噴射記録ヘッドの構造部材
として最適な材料の選択を行なえる。前記した被覆樹脂
はその１例であり、基本的には酸素プラズマにてエッチ
ングできないシリコン樹脂や金属を含有する樹脂以外の
何れの樹脂材料も本発明の被覆樹脂として使用できる。
【００６０】該樹脂層の形成方法としては、樹脂が液体
の場合はそのままソルベントコートすることが可能であ
る。また固体である場合は溶剤に溶解せしめてソルベン
トコートするか、あるいは加熱溶融してトランスファー
成型にて形成することも可能である。ソルベントコート
法にて被覆樹脂の塗布を行った場合はベーキングによっ
て塗布溶剤を除去した後硬化反応を行う。樹脂の硬化反
応は５０〜１２０℃の温度にて行うことが望ましい。硬
化時間は硬化温度によって異なるが、１〜１２時間程度
行う。また、オニウム塩等を使用した場合に於いては、
予め光硬化反応を行った後に加熱硬化を行えば、インク
流路パターンを形成するポジ型フォトレジスト層の陥没
を更に防止することが可能である。
【００６１】次いで図４に示すように酸素プラズマ耐性
の高い材料６によって該被覆樹脂層５上にインク吐出孔
パターンを形成する。酸素プラズマ耐性の高い材料とし
ては、金属や金属酸化膜等を挙げることができる。これ
ら被膜は真空蒸着法やスパッタリング法によって被覆樹
脂表面に形成する。次いで、感光性樹脂を使用したフォ
トリソグラフィー技術によって前記材料層にインク吐出
孔パターンを形成する。例えばポジ型フォトレジストを
使用する場合に於いては、フォトレジストをスピンコー
ト法等の手段によって塗布し、ベーキングを行った後、
インク吐出孔パターンをパターン露光し、現像、リンス
処理を行う。次いで、該レジストパターンをマスクとし
てフッ素プラズマや塩素プラズマによって金属や金属酸
化物被膜をエッチングすることによってインク吐出孔の
パターンを形成できる。
【００６２】更に簡便にインク吐出孔パターンを形成す
る手段としては、シリコン系レジストを使用する手段を
挙げることができる。該レジストは感光性を有してお
り、紫外線やＤｅｅｐ−ＵＶ光あるいは電子線、Ｘ−線
等によってパターニングすることができる。また、該レ
ジストは酸素プラズマに対しても高い耐性を有してお
り、該レジストパターンをマスクとして被覆樹脂層をエ
ッチングすることができる。
【００６３】シリコーン系レジストとしては後述する酸
素プラズマによるエッチングに対する耐性が充分なもの
であれば何れのレジストも使用できる。例えば、クロロ
メチル化ポリジフェニルシロキサン（トーソー製ＳＮＲ
レジスト）、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルシル
セスキオキサン、ポリフェニルシルセスキオキサン、シ
リコン含有ポリメタクリル樹脂等が使用できる。
【００６４】次いで図５に示すように、被覆樹脂層上に
形成した金属あるいは金属酸化膜あるいはシリコン系レ
ジスト被膜６をマスクとして酸素プラズマにて被覆樹脂
にインク吐出孔７を形成する。酸素プラズマによるエッ
チングは、通常のプラズマエッチングやスパッタエッチ
ング等を使用しても構わないが、リアクティーブイオン
エッチング（ＲＩＥ）がエッチング速度が速くまたエッ
チングの異方性が高い等の理由によって最も好ましい。
ＲＩＥ装置としては、平行平板型やマグネトロン型ある
いはＥＣＲイオンエッチング装置等を使用することが好
ましい。またエッチング条件としても異方性エッチング
を可能とする酸素ガス圧力、投入電力を最適化すること
が必要となる。金属や金属酸化膜およびシリコン系レジ
ストは該エッチング操作では殆どエッチングされない
為、高い精度にてインク吐出孔を形成できる。またエッ
チング終点は、エッチングが溶解性樹脂パターンに到達
した段階をもって終点とすれば良く、高精度なエッチン
グ終点の検出は必要としない。更には、エッチング残渣
等が発生した場合においても、本発明による液体噴射記
録ヘッドの製造方法に於いては、最後に溶解可能な樹脂
パターンを溶剤にて溶出除去する為、これら残渣の発生
が大きな問題を起さないなどの利点を有している。
【００６５】次いで、電離放射線分解型の感光樹脂をイ
ンク流路形成用に使用した場合には、電離放射線を照射
して該感光性樹脂を分解させた後、次工程の樹脂溶出を
行う。
【００６６】最後に図６に示すように、溶剤によってイ
ンク流路パターンを形成する溶解可能な樹脂を溶出す
る。溶出は基板を溶剤に浸漬したり、溶剤をスプレーに
て吹きつけたりすることによって容易に溶出できる。ま
た超音波等を併用すれば更に溶出時間を短縮できる。
【００６７】このようにして形成したインク流路８およ
びインク吐出孔７を形成した基板に対して、図７に示す
ようにインク供給の為の部材（インクタンク）９および
インク吐出圧力発生素子を駆動する為の電気的接合を行
なって液体噴射記録ヘッドが形成できる。
【００６８】本発明は、特に液体噴射記録（インクジェ
ット記録）方式の中でも、バブルジェット方式の記録ヘ
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。
【００６９】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、
コンチィニュアス型の何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、液体噴射記録ヘッド（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
た電気熱変換素子に、記録情報に対応した少なくとも一
つの駆動信号を印加することによって、電気熱変換体に
核沸騰を越える急激な温度上昇を与える熱エネルギーを
発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に核沸騰を起こさ
せ、結果的にこの駆動信号に一対一に対応した気泡を液
体（インク）内に形成できるので有効である。この気泡
の成長、収縮により吐出孔を介して液体（インク）を吐
出させて、少なくとも一つの滴を形成する。
【００７０】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４４６
３３５９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として米国特許第４３１３
１２４号明細書に記載されている条件を採用すると、更
に優れた記録を行うことができる。
【００７１】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孔、液流路、電気熱変換
体素子の組合せ構成（直線状液流路または直角状液流
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４４５９６００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素子
に対して、共通するスリットを電気熱変換体素子の吐出
部とする構成を開示する特開昭５９年第１２３６７０号
公報や熱エネルギーの圧力波を吸収する開孔を吐出孔に
対応させる構成を開示する特開昭５９年第１３８４６１
号公報に基づいた構成にしても本発明は有効である。
【００７２】更に、記録紙の全幅にわたり同時に記録が
できるフルラインタイプの記録ヘッドとしては、上述し
た明細書に開示されているような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
れた一個の記録ヘッドとしての構成の何れでも良いが、
本発明は、上述した効果を一層有効に発揮することがで
きる。
【００７３】加えて、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設けられたカートリッ
ジタイプの記録ヘッドにおいても本発明は有効である。
また、記録装置に記録ヘッドに対する回復手段や予備的
な補助手段等を付加することは、本発明により得られる
記録ヘッドの効果を一層安定にできるので、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、加圧あ
るいは吸引手段、電気熱変換体素子あるいはこれとは別
の加熱素子、あるいはこれらの組合せによる予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを行う手段
等を付加することも安定した記録を行うために有効であ
る。
【００７４】更に、記録装置の記録モードとしては黒色
等の主流色のみを記録するモードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成した、又は複数個を組合せて構成し
た何れでもよいが、異なる色の複色カラー又は、混色に
よるフルカラーの少なくとも一つを備えた装置の記録ヘ
ッドにも本発明は極めて有効である。
【００７５】また、本発明により得られる記録ヘッド
は、インクが液体でなくとも、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体となるも
の、あるいは、インクジェットにおいて一般的に行われ
ている温度調整範囲である３０℃以上７０℃以下で軟化
もしくは液体となるものにも適用できる。即ち、記録信
号付与時にインクが液状をなすものであれば良い。加え
て、積極的に熱エネルギーによる昇温を、インクの固体
状態からの液体状態への態変換のエネルギーとして吸収
せしめることで防止するか、又は、インクの蒸発防止を
目的として放置状態で固化するインクを用いるかして、
いずれにしても熱エネルギーの記録信号に応じた付与に
よってインクが液化してインク状態として吐出するもの
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、熱エネルギーによって初めて液化する性質
のインク使用も本発明に係わる記録ヘッドには適用可能
である。
【００７６】このような場合インクは、特開昭５４−５
６６８４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０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
体素子に対して対向するような形態としても良い。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。
【００７７】図８は本発明により得られた液体噴射記録
ヘッドをイングジェットカートリッジ（ＩＪＣ）として
接着したインクジェット記録装置（ＩＪＲＡ）の一例を
示す外観斜視図である。
【００７８】図において、２０はプラテン２４上に送紙
されてきた記録紙の記録面に対向してインク吐出を行う
ノズル群を備えたインクジェットカートリッジ（ＩＪ
Ｃ）である。１６はＩＪＣ２０を保持するキャリッジＨ
Ｃであり、駆動モーター１７の駆動力を伝達する駆動ベ
ルト１８の一部と連結し、互いに平行に配設された２本
のガイドシャフト１９Ａおよび１９Ｂとしゅう動可能と
することによりＩＪＣ２０の記録紙の全幅にわたる往復
移動が可能となる。
【００７９】２６はヘッド回復装置であり、ＩＪＣ２０
の移動経路の一端、例えばホームポジションと対向する
位置に配設される。伝動機構２３を介したモーター２２
の駆動力によって、ヘッド回復装置２６を動作せしめ、
ＩＪＣ２０のキャッピングを行う。このヘッド回復装置
２６のキャップ部２６ＡによるＩＪＣ２０へのキャッピ
ングに関連させて、ヘッド回復装置２６内に設けた適宜
の吸引手段によるインクの吸引もしくはＩＪＣ２０への
インク供給経路に設けた適宜の加圧手段によるインク圧
送を行い、インクを吐出孔より強制的に排出させること
によりノズル内の増粘インクを除去する等の吐出回復処
理を行う。また、記録終了時等にキャッピングを施すこ
とによりＩＪＣ２０が保護される。
【００８０】３０はヘッド回復装置２６の側面に配設さ
れ、シリコンゴムで形成されるワイピング部材としての
ブレードである。ブレード３０はブレード保持部材３０
Ａにカンチレバー形態で保持され、ヘッド回復装置２６
と同様、モーター２２および伝動機構２３によって動作
し、ＩＪＣ２０の吐出面との係合が可能となる。これに
より、ＩＪＣ２０の記録動作に於ける適切なタイミング
で、あるいはヘッド回復装置２６を用いた吐出回復処理
後に、ブレード３０をＩＪＣ２０の移動経路中に突出さ
せ、ＩＪＣ２０の移動動作に伴ってＩＪＣ２０の吐出面
に於ける結露、濡れあるいは塵等をふきとるものであ
る。
【００８１】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明を更に詳細に説
明する。 実施例１ 図１から図７に示す操作手順に準じて、図７の構成の液
体噴射記録ヘッドを作製した。
【００８２】まず、図１に示すように液体吐出エネルギ
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、ドリル
によってインク供給の為の貫通孔３を開けた。次いで図
２に示すように該基板上にポジ型ドライフィルムとして
ＯＺＡＴＥＣ Ｒ−２５５ (ヘキスト社）をラミネーシ
ョンによってインク流路４を形成した。該レジストはノ
ボラック樹脂と溶解禁止剤との混合物から成るレジスト
であり、形成したパターンはアルカリ性水溶液やアルコ
ール、ケトンおよびエステル等により容易に溶解除去で
きる。塗布したレジストは１１０℃にて２０分間プリベ
ークした後、キャノン製マスクアライナーＰＬＡ−５０
１ＦＡにてインク流路パターンのパターン露光を行なっ
た。露光は５０カウント、現像はＭＩＦ−３１２現像液
（ヘキスト社）を脱イオン水にて２倍に希釈したものを
使用した。該インク流路パターンの膜厚は２５μｍであ
った。
【００８３】該レジストパターンは、インク供給孔３と
電気熱変換素子とのインク流路を確保するものであり、
該流路となる箇所にレジストパターンを残存せしめた。
【００８４】次いで図３に示すように、該レジスト膜上
に、樹脂５を被覆した。被覆樹脂としてはグリシジルメ
タクリレートとメチルメタクリレートとの２０：８０共
重合体を使用した。該樹脂を９８％、硬化剤としてトリ
エチレンテトラミン２％を混合した物を２０ｗｔ％の濃
度にてクロルベンゼンに溶解して使用した。樹脂をスピ
ナーにて塗布し、そのまま８０℃にて２時間ベーキング
せしめて被覆樹脂を硬化した。該被覆樹脂の膜厚は３５
μｍであった。また該被覆樹脂はポジ型レジスト材料と
は相溶しない為、インク流路パターンの変形を招かずに
被覆樹脂を硬化できる。
【００８５】次いで図４に示すように該硬化樹脂被膜５
上に、酸素プラズマでのエッチングマストとなるインク
吐出孔パターンを形成した。エッチングマスクの形成は
下記の手段にて行った。先ず、硬化した被覆樹脂層上に
スパッタリング法により酸化シリコン被膜６を形成し
た。スパッタリング装置はＳＰＨ−５３０Ｈ（日電アネ
ルバ社製）を使用し、アルゴンガス圧０．００１Ｔｏｒ
ｒ、ＲＦ投入電力１ｋＷにて３０分間を要して成膜し
た。該被膜の膜厚は０．２μｍであった。
【００８６】該酸化シリコン被膜上にスピンコート法に
てポジ型フォトレジストＯＦＰＲ−８００（東京応化
社）を塗布し、９０℃にて２０分間ベーキングを行った
のち、キャノン製マスクアライナー、ＰＬＡ−５０１に
てインク吐出孔のパターニングを行った。露光量は２０
カウント、次いでＮＭＤ−３現像液（東京応化社）にて
現像を行い、脱イオン水にてリンスを行った。現像後、
基板を平行平板型ドライエッチング装置ＤＥＭ−４５１
(日電アネルバ社製）に装着し、５％の酸素ガスを混合
した４フッ化炭素ガスにてエッチングを行い、酸化シリ
コン被膜にインク吐出孔パターンを形成した。エッチン
グガス圧力は１０Ｐａ、投入電力は１５０Ｗで行い、２
分間要してエッチングを行った。
【００８７】次いで図５に示すように被覆樹脂層にイン
ク吐出孔７を形成した。エッチングガスとしては酸素ガ
スを使用し、エッチングガス圧力８Ｐａ、投入電力１５
０Ｗの条件にて３０分間を要してエッチングを行った。
該被覆樹脂層のエッチング速度は０．８μｍ／ｍｉｎで
あり、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂より４倍速くエ
ッチングできた。
【００８８】次いで図６に示すようにポジ型感光性樹脂
を溶出しインク流路８を形成した。基板を５ｗｔ％の水
酸化ナトリウム溶液に浸漬し、超音波を付与しつつイン
ク流路パターンを形成するポジ型フォトレジストを溶解
除去した。
【００８９】最後に図７に示すように、インク供給孔か
らインクが供給されるような配置としてインクタンク９
に基板を接着し、電気信号を付与する為の電気実装を行
って液体噴射記録ヘッドを完成した。
【００９０】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
から成るインクを用いて記録を行なったところ、安定な
印字が可能であった。 実施例２ 実施例１と同様にして作製した基板上にポジ型フォトレ
ジストによるインク流路パターンの形成と被覆樹脂層の
塗布、硬化および酸化シリコン被膜の形成、インク吐出
孔のパターン形成を行った。
【００９１】該試料を、日本ＭＲＣ社製マグネトロンエ
ッチング装置に装着し、酸素プラズマにて被覆樹脂層を
エッチングした。エッチング条件としては、投入電力２
ｋＷ、酸素ガス圧力５ｍＴｏｒｒ、ガス流量５０ｃｃｍ
にて行った。該被膜のエッチング速度は６μｍ／ｍｉｎ
であり、２分間のエッチングを行ってインク吐出孔を形
成した。
【００９２】次いで実施例１と同様にして、ポジ型フォ
トレジストの溶出を行った後、電気実装を行いインクタ
ンクに装着した。
【００９３】実施例１と同様にして印字を行ったとこ
ろ、良好な印字が得られた。 実施例３ 実施例１と同様にして電気熱変換素子およびインク吐出
孔を形成した基板に対して、ポジ型ドライフィルムをラ
ミネートし、フォトリソグラフィー技術によってインク
流路パターンを形成した。該パターン上に実施例１と同
様にしてグリシジルメタクリレートとメチルメタクリレ
ートとの共重合体をコーティングし、熱硬化反応を行っ
た。
【００９４】次いでシリコン系ネガレジストとしてＳＮ
Ｒ：Ｍ−２ (東ソー株製）をスピンコートにて塗布し、
８０℃にて２０分間プリベークを行った。次いで、キャ
ノン製遠紫外線マスクアライナーＰＬＡ−５２０にて１
０カウントの露光を行ない、専用現像液およびリンス液
にて現像、リンスを行ってインク吐出孔パターンを形成
した。次いで、実施例２と同様に、日本ＭＲＣ製マグネ
トロンＲＩＥ装置に基板を装着し、実施例２と同一の条
件にて被覆樹脂層をエッチングした。最後にインク流路
パターンを形成するポジ型フォトレジストを溶出し、電
気実装およびインクタンクへの接着を行った。実施例１
と同様にして印字を行ったところ、良好な印字が得られ
た。 実施例４ 実施例１と同様にして基板に電気熱変換素子およびイン
ク吐出孔の形成を行い、次いでポジ型ドライフィルムを
ラミネーションにて形成し、インク流路パターンを作製
した。次いで、種々の共重合比のメチルメタクリレート
とグリシジルメタクリレートとの共重合体を被覆しその
硬化物性を比較した。尚、これら共重合体の合成は下記
に記載する方法にて行った。
【００９５】減圧蒸留法にて蒸留したモノマーを、メチ
ルメタクリレートおよびグリシジルメタクリレートを所
定のモル比にて混合し、１．５倍量のテトラヒドロフラ
ンを溶媒とし、モノマーに対して０．５ｍｏｌ％のアゾ
ビスイソブチロニトリルを重合開始剤として添加した。
そのまま６０℃にて６時間重合した後、反応液をシクロ
ヘキサンに投入して樹脂を回収した。再度テトラヒドロ
フランに溶解し、シクロヘキサンにて沈殿せしめ樹脂を
洗浄した。そのまま２日間にわたって樹脂を回収して試
料とした。該樹脂にトリエチレンテトラミンをエポキシ
基に対して等量添加し、２０ｗｔ％の濃度にてクロルベ
ンゼンに溶解した。該樹脂被膜を８０℃にて６時間を要
して硬化し、次いでこれら試料を１５０℃の電気炉に投
入し、被膜の状態を観察した。
【００９６】この結果、グリシジルメタクリレートの共
重合比が５ｍｏｌ％以下の被覆樹脂は１５０℃の温度を
付与すると樹脂が軟化し、インク供給孔上部の陥没が起
こった。尚１０ｍｏｌ％以上共重合したものは陥没が起
こらなかった。更に、５５ｍｏｌ％を越えて共重合した
ものは、樹脂層の基板からの剥離が起こった。
【００９７】以上の結果、グリシジルメタクリレートの
共重合比は１０〜５０ｍｏｌ％の範囲であることが好ま
しいと判明した。 実施例５ 実施例１と同様にして、電気熱変換素子およびインク供
給孔を形成した基板に対して、ポジ型ドライフィルムを
ラミネーションにて形成し、実施例１と同様にしてイン
ク流路パターンの形成を行った。次いで、グリシジルメ
タクリレートとメチルメタクリレートとの２０：８０
（ｍｏｌ）共重合体にオニウム塩（アデカ社：ＳＰ−１
７０）を１．５ｗｔ％添加し、２０％の濃度にてクロル
ベンゼンに溶解した溶液をスピンコート法にて塗布し
た。次いで６０℃にて１時間を要して溶剤を除去した。
該被膜をキャノン製マスクアライナーＰＬＡ−５０１に
装着し、２０分間の露光を行った後、６０℃にて３０分
間ベーキングした。次いで１２０℃にて１時間を要して
被覆樹脂層を完全に熱硬化した。
【００９８】実施例３と同様にしてシリコン系ネガ型レ
ジストＳＮＲを塗布し、露光、現像を行ってインク吐出
孔パターンを形成した。次いで、日本ＭＲＣ社製マグネ
トロンエッチング装置にて実施例３と同一の条件にて被
覆樹脂層をエッチングした。
【００９９】実施例１と同様にして、インク流路パター
ンを形成するポジ型フォトレジストを溶出せしめ、電気
実装およびインクタンクへの装着を行った。実施例１と
同様にして、印字を行ったところ、良好な印字が得られ
た。 実施例６ 実施例１と同様にして作製した基板上に、実施例１と同
様にしてポジ型ドライフィルムによるインク流路パター
ンの形成、および被覆樹脂層の塗布、硬化を行った。
【０１００】次いでシリコン系ネガ型レジスト（東ソ
ー：ＳＮＲ−Ｍ−２）をスピンコート法にて塗布した。
８０℃にて２０分間プリベークを行った。本シリコン系
レジストの膜厚は０．６μｍであった。該基板をキャノ
ン製マスクアライナーＰＬＡ−５２０に装着し、２５０
コールドミラーを使用して１０カウントの露光を行っ
た。次いで、専用現像液にて現像を行った。
【０１０１】実施例１と同様にして、該シリコン系レジ
ストにて形成されたインク吐出孔マスクパターンを被覆
樹脂層に転写した。酸素プラズマのエッチング条件は、
ガス圧力８Ｐａ、投入電力１００Ｗで行い、６０分間を
要してエッチングを行った。
【０１０２】次いで、５ｗｔ％の水酸化ナトリウム溶液
にてポジ型レジストを溶解除去した。
【０１０３】実施例１と同様にしてインク供給孔にイン
ク供給部材を接着して液体噴射記録ヘッドを作製した。
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１
５４ (水溶性黒色染料）＝６５／３０／５から成るイン
クを用いて記録を行ったところ、安定な印字が可能であ
った。 実施例７ 実施例１と同様にして作製した基板上に、ポジ型ドライ
フィルムによりインク流路パターンを形成し、次いで被
覆樹脂層の塗布、硬化を行った。
【０１０４】該被覆樹脂層上に、実施例２と同様にして
シリコン系ネガ型レジストを塗布し、パターニングを行
った。
【０１０５】次いで該基板を日本ＭＲＣ社製マグネトロ
ンエッチング装置に装着して酸素プラズマにて被覆樹脂
層をエッチングした。エッチング条件としては、投入電
力２ｋＷ、酸素ガス圧力５ｍＴｏｒｒ、ガス流量５０ｃ
ｃｍにて行った。該被膜のエッチング速度は１．５μｍ
／ｍｉｎであり７分間をようしてインク吐出孔を形成し
た。
【０１０６】次いで実施例１と同様にして５ｗｔ％水酸
化ナトリウム溶液９部、エチルアルコール１部を混合し
た溶液にて超音波を付与しながら５分間を要してポジ型
フォトレジストを溶出した。実施例１と同様に、インク
タンクを装着して、吐出特性を見たところ、良好な印字
が得られた。 実施例８ まず、液体吐出エネルギー発生素子２として電気熱変換
素子（ＨｆＢ２からなるヒーター）を形成したシリコン
基板１上に、ＹＡＧレーザーでインク供給孔３を設けた
（図１）。この基板１上に電離放射線分解型の感光性樹
脂層４として、ポリメチルイソプロペニルケトン（東京
応化工業（株）社製ＯＤＵＲ−１０１０）をＰＥＴ上に
塗布ドライフィルムとしたものを、ラミネート（温度１
３０℃）により転写した（図２）。なお、ＯＤＵＲ−１
０１０は低粘度であり厚膜形成できないため濃縮して用
いた。次いで、１２０℃にて２０分間プリベークした
後、キャノン製マスクアライナーＰＬＡ−５２０ＦＡ
（コールドミラーＣＭ−２９０使用）にてインク流路の
パターン露光を行なった。露光は１分間、現像はメチル
イソブチルケトン／キシレン＝２／１ｗｔ、リンスはキ
シレンを用いた。該レジストパターン４は、インク供給
孔３と電気熱変換素子２とのインク流路を確保するもの
であり、該流路となる箇所にレジストパターンを残存せ
しめた。なお、現像後のレジスト膜厚は、１０μｍであ
った。
【０１０７】次いで該レジストパターン４上に被覆樹脂
５として、メチルメタクリレート／グリシジルメタクリ
レート共重合体（共重合比４／１、重量平均分子量約２
０万〔ポリスチレン換算〕）とジエチレンテトラミン
（前記共重合体中のエポキシ基に対して活性アミン〔−
ＮＨ〕当量）の混合物を用いた（図３）。前記混合物
は、トルエン／シクロヘキサノン＝９／１ (重量比）の
溶液に２１ｗｔ％で溶解させ、スビンナーにて塗布し、
そのまま１００℃、２時間硬化させた。該被覆樹脂層の
硬化後の膜厚はインク流路パターン４上において１０μ
ｍであった。また、該被覆樹脂層の形成に当たり、電離
放射線分解型の感光性樹脂層からなるインク流路パター
ン４はなんら変形することはなかった。
【０１０８】次いで、該被覆樹脂層５上にシリコン系ネ
ガレジスト（東ソー（株）社製ＳＮＲ−Ｍ２）６を膜厚
０．６μｍにスピンコートし（図４）、８０℃にて２０
分間プリベークした。このシリコン系レジスト層に対し
てインク吐出孔に相当するパターンのマスクを重ねて露
光を行なった。露光は、ＰＬＡ−５２０ＦＡ（コールド
ミラーＣＭ−２５０使用）にて２０秒間行ない、現像は
プロピレングリコール−α−モノメチルエーテル／ジ−
ｎ−ブチルエーテル＝５／２ (容量比），リンスはプロ
ピレングリコール−α−モノメチルエーテル／ジ−ｎ−
ブチルエーテル＝１／１（容量比）を用いた。本シリコ
ン系レジストは、ネガ型レジストであり、インク吐出孔
のパターン形成は抜きパターンの形成になり、微細なパ
ターン形成には不利であるが、レジスト膜厚が薄いた
め、φ２μｍ程度までのパターン形成が可能である。お
な、本実施例においてはφ２５μｍの吐出孔パターンを
形成した。
【０１０９】次いで、該基板１を平行平板型ドライエッ
チング装置（アネルバ社製：ＤＥＭ−４５１）に導入
し、酸素プラズマにて被覆樹脂層５のエッチングを行な
った（図５）。酸素ガス圧力は８Ｐａ、投入電力は１５
０Ｗ／ｃｍ2 、エッチング時間は３０分間行なった。前
記エッチング条件における被覆樹脂５のエッチング速度
は０．４μｍ／ｍｉｎであり、３０分間のエッチングに
よりインク吐出孔７は貫通する。尚、酸素ガス圧や投入
電力を変化させることによりエッチングの異方性の程度
を変化させることが可能であり、インク吐出孔７の深さ
方向への形状制御も可能である。また、マグネトロン型
エッチング装置においては、さらにエッチング速度を速
める事ができる。
【０１１０】次いで、前記電離放射線分解型の感光性樹
脂層４を分解させるために、ＰＬＡ−５２０（コールド
ミラーＣＭ２９０使用）にて２分間露光し、メチルイソ
ブチルケトン／キシレン＝２／１ (重量比）の混合溶媒
中で超音波を付与しながら１５秒間浸漬し電離放射線分
解型の感光性樹脂層４を洗い出してインク流路８を形成
した（図６）。電離放射線分解型の感光性樹脂層４は、
すでに露光され、分解しているため容易に洗い出しが可
能となる。おな、被覆樹脂５に用いている共重合体は電
離放射線分解型ではあるが、アミン硬化剤により高密度
に架橋が進んでいるため、分解反応は実質上無視でき
る。
【０１１１】最後に図７に示すようにインク供給孔３に
インク供給部材９を接着して液体噴射記録ヘッドを作成
した。
【０１１２】この様にして制作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）＝６５／３０／５ｗｔ
からなるインクを用いて記録を行なったところ、安定し
た印字が可能で、得られた記録も高品位なものであっ
た。 実施例９ 実施例８と同様にして作成した基板１上にメチルメタク
リレート／メタクリル酸共重合体（共重合比８／２、重
量平均分子量１５万）のジアセトンアルコール溶液（２
０ｗｔ％）をアラミドフィルム上に塗布して作成したド
ライフィルムを、ラミネート（温度１２０℃）により転
写し電離放射線分解型の感光性樹脂層とした。１２０℃
にて２０分間プリベークした後、インク流路パターンを
形成するための露光を行なった。露光は、ウシオ電機社
製２ｋｗＤｅｅｐ−ＵＶ光源を使用し１０分間行ない、
メチルイソブチルケトンにて現像した。現像後の膜厚は
１２μｍであった。
【０１１３】次いで実施例８と同様にして、被覆樹脂層
５を形成し（インク流路パターン上で１０μｍ）、シリ
コン系レジスト層の形成、エッチングを行なった。エッ
チング後、前記Ｄｅｅｐ−ＵＶ光源にて１０分間露光を
行ない、次いでメチルイソブチルケトンで超音波を付与
しながら現像を行ないインク流路パターン４の洗い出し
を行なった。こうして得られたヘッドを実施例１と同様
に評価したところ、安定的な印字が可能で、得られた記
録も高品位なものであった。 実施例１０ 実施例８と同様にして作成した基板１上に、メチルメタ
クリレート／フェニルイソプロペニルケトン（共重合比
７／３、重量平均分子量１５万）のシクロヘキサノン溶
液（２５ｗｔ％）をＰＥＴフィルム上に塗布して作成し
たドライフィルムを、ラミネート（温度１３０℃）によ
り転写し電離放射線分解型の感光性樹脂層とした。１３
０℃にて１０分間プリベークした後、インク流路パター
ンを形成するための露光を行なった。露光はＰＬＡ−５
２０ＦＡ（コールドミラーＣＭ２９０使用）にて、１．
５分間行ない現像はメチルイソブチルケトン／キシレン
＝１／１、リンスはキシレンで行なった。現像後の膜厚
は、１７μｍであった。
【０１１４】前記電離放射線分解型の感光性樹脂層４上
に、被覆樹脂層として、エポキシ樹脂（ビスフェノール
Ａ型：油化シェル エピコート１００２）７５部、プロ
ピレンオキサイド変性ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
（共栄社：エポライト３００２）２２部、硬化剤として
ジエチレンテトラミン３部をトルエン／シクロヘキサノ
ン＝９／１の混合溶液に２０ｗｔ％で溶解したものをス
ピンコートで形成した。そのまま１００℃、３時間硬化
させた。なお該被覆樹脂層の膜厚はインク流路パターン
上で１５μｍであった。
【０１１５】次いで、電離放射線分解型の感光性樹脂層
４を分解するためにＰＬＡ５２０ＦＡ（コールドミラー
ＣＭ２９０使用）にて２分間露光を行なった。
【０１１６】次いで、実施例８と同様にシリコン系レジ
ストを形成し、エッチングを行なった。ただしエッチン
グ条件は、酸素ガス圧８Ｐａ、投入電力２００Ｗ／ｃｍ
2 、エッチング時間１時間で行なった。最後にメチルイ
ソブチルケトン中に、超音波を付与しながら浸漬し電離
放射線分解型の感光性樹脂層４の洗い出しを行なった。
【０１１７】こうして得られたヘッドを実施例１と同様
に評価したところ、安定した印字が可能で、得られた記
録も高品位なものであった。
【０１１８】
【発明の効果】以上説明した本発明によってもたらされ
る効果としては、下記に列挙する項目が挙げられる。
【０１１９】１）基板の切断によってインク吐出孔を形
成することなく、いんく吐出圧力発生素子とオリフィス
間の距離を厳密に制御できる為、吐出特性の安定した液
体噴射記録ヘッドの製造が可能となる。
【０１２０】２）オリフィス面の切断工程を必要とせ
ず、工程が簡便となる。
【０１２１】３）主要構成材料層の位置合わせをフォト
リソグラフィー技術にて行なう為、容易にして確実に成
すことが可能であり、寸法精度の高いヘッドが歩留りよ
く製造できる。
【０１２２】４）インク吐出孔を高い解像度にて再現性
良く形成できるとともに、機械的強度、耐熱性、耐イン
ク性に優れた液体噴射記録ヘッドが製造できる。
【０１２３】５）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。
【０１２４】６）インク流路の高さ、およびオリフィス
部の長さの制御は、レジスト膜の塗布膜厚によって簡単
且つ精度良く変えられる為、設計の変更と制御が容易に
実施できる。
【０１２５】７）接着剤による微細部の接着が必要ない
為、接着剤がインク流路やオリフィス部を塞ぐことがな
く、ヘッドの機能低下を招かない。
【０１２６】８）吐出孔表面はシリコン樹脂にて被覆さ
れている為、水を含有するインクが付着し難く直進性に
優れたインク液滴を吐出することができる液体噴射記録
ヘッドを製造できる。
【０１２７】９）グリシジルメタクリレートを共重合し
たビニル系高分子化合物を用いることにより、低温にて
被覆樹脂層を硬化でき、インク流路パターンを構成する
樹脂に悪い影響（熱硬化、変型等）を及ぼさない。
【０１２８】１０）グリシジルメタクリレートを共重合
したアクリル系高分子化合物の、酸素プラズマによるエ
ッチング速度は極めて速く、液体噴射記録ヘッドの生産
性を高めることができる。
【０１２９】１１）ヘッドの作成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を用いたリソグ
ラフィー技術によるため、ヘッドの細密部を所望のパタ
ーンで極めて容易に形成することができるばかりではな
く、同構成の多数のヘッドを同時に加工することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】インク流路、オリフィス部形成前の基板を説明
する模式的斜視図である。
【図２】溶解可能なインク流路パターンを形成した基板
を説明する断面図である。
【図３】被覆樹脂層を形成した基板を説明する断面図で
ある。
【図４】被覆樹脂層上に酸素プラズマ耐性の高い材料で
インク吐出孔パターンを形成した基板を説明する断面図
である。
【図５】酸素プラズマにて被覆樹脂にインク吐出孔を形
成した基板を説明する断面図である。
【図６】溶解可能な樹脂パターンを溶出した基板を説明
する断面図である。
【図７】インク供給手段を設けたヘッドを説明する断面
図である。
【図８】本発明の液体噴射記録ヘッドを用いた記録装置
の一形態を説明する外観斜視図である。
【符号の説明】
１ 基板 ２ インク吐出圧力発生素子 ３ インク供給孔 ４ 溶解可能な樹脂からなるインク流路パターン ５ 被覆樹脂層 ６ 酸素プラズマ耐性の高い材料層（シリコン系レジ
スト） ７ インク吐出孔 ８ インク流路 ９ インクタンク １６ キャリッジ １７ 駆動モーター １８ 駆動ベルト １９Ａ，１９Ｂ ガイドシャフト ２０ 液体噴射記録ヘッド ２２ クリーニングモーター ２３ 伝動機構 ２４ プラテン ２６ キャップ部材 ３０ ブレード ３０Ａ ブレード保持部材

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基体上に、溶解可能な樹脂層にてイン
    ク流路パターンを形成する工程と： 前記溶解可能な樹脂層上に被覆樹脂層を形成する工程
    と： 被覆樹脂層表面に酸素プラズマ耐性の高い材料にてイ
    ンク吐出口パターンを形成する工程と： 該インク吐出孔パターンをマスクとして酸素プラズマ
    にて樹脂層をドライエッチングしインク吐出口を形成す
    る工程と： 溶解可能な樹脂層を溶出する工程：とを少なくとも含
    むことを特徴とする液体噴射記録ヘッドの製造方法。
  2. 【請求項２】 溶解可能な樹脂層が電離放射線分解型の
    感光性樹脂層であり、前記の工程との工程との間の
    いずれかに、該感光性樹脂層に電離放射線を照射して分
    解する工程を含む請求項１に記載の液体噴射記録ヘッド
    の製造方法。
  3. 【請求項３】 溶解可能な樹脂層がポジ型レジストであ
    る請求項１に記載の液体噴射記録ヘッドの製造方法。
  4. 【請求項４】 被覆樹脂がグリシジルメタクリレートを
    少くとも含有するビニル系高分子化合物である請求項１
    に記載の液体噴射記録ヘッドの製造方法。
  5. 【請求項５】 グリシジルメタクリレートの共重合比が
    １０〜５０ｍｏｌ％である請求項４に記載の液体噴射記
    録ヘッドの製造方法。
  6. 【請求項６】 被覆樹脂の硬化剤がアミン系硬化剤であ
    る請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液体噴射記
    録ヘッドの製造方法。
  7. 【請求項７】 被覆樹脂の硬化剤がオニウム塩であり、
    光硬化反応によって被覆樹脂を硬化する請求項１ないし
    ５のいずれか１項に記載の液体噴射記録ヘッドの製造方
    法。
  8. 【請求項８】 電離放射線分解型の感光性樹脂が少くと
    も一般式（１） 【化１】 （式中Ｒ1 は水素原子、アルキル基を示し、Ｒ2 はアル
    キル基、置換および未置換芳香環、複素環を示す。）で
    表わされる構造単位を含むものである請求項２に記載の
    液体噴射記録ヘッドの製造方法。
  9. 【請求項９】 電離放射線分解型の感光樹脂が少くとも
    一般式（２） 【化２】 （式中Ｒ3 はアルキル基、ハロゲン原子を示し、Ｒ4 は
    アルキル基、置換および未置換芳香環、複素環を示
    す。）で表わされる構造単位を含むものである請求項２
    に記載の液体噴射記録ヘッドの製造方法。
  10. 【請求項１０】 電離放射線分解型の感光性樹脂がポリ
    スルフォン誘導体である請求項２に記載の液体噴射記録
    ヘッドの製造方法。
  11. 【請求項１１】 酸素プラズマ耐性の高い材料がシリコ
    ン系レジストである請求項１ないし１０のいずれか１項
    に記載の液体噴射記録ヘッドの製造方法。
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