JPS591267A - 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】 は、所謂インクジェット記録方式に用いる記録用インク
小滴を発生するだめのインクジェット記録ヘッドの製造
法に関する。

インクジェット記録方式に適用されるインクジェット記
録ヘッドは、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一部に設けられる
インク吐出圧発生部を備えている。

従来、この様なインクジェット記録ヘラドラ作成する方
法として、例えば、ガラスや金属の板に切削やエツチン
グ等により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
法が知られている。

しかし、斯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
、エツチング率の差からインク通路に歪が生じたりして
、精度の良いインク通路が得難く、製作後のインクジェ
ット記録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
造歩留りが悪いという欠点もある。そして、エツチング
加工を行なう場合は、製造工程が多く、製造コストの上
昇を招くという不利がある。更に、上記した従来法に共
通する欠点としては１、インク通路溝を形成した溝付板
と、インクに作用するエネルギーを発生する圧電素子、
発熱素子等の駆動素子が設けられた基板との貼合わせの
際に、夫々の位置合わせを精度良く行うことが困難であ
って、量産性に欠ける点が挙げられる。これ等の欠点が
解決できるインクジェット記録ヘッドの製造法として、
感光性樹脂の硬化膜によりインク通路壁を形成する方法
が、例えば特開昭３７−’１３ｇ７６号により知られて
いる。この方法によれば、インク通路が精度良く、正確
に、且つ歩留シ良く微細加工される。

また、量産化も容易であシ、安価なインクジェット記録
ヘッドを提供することができるだめ優れた方法であると
いえる。

しかし、この様に改良された製造法にょシ提供されたイ
ンクジェット記録ヘッドでは、前記欠点は解決されたも
のの、インクの長期浸漬に対し基板１と感光性樹脂硬化
膜の密着力が除々に低下し、微少な剥れが生じ、インク
滴の直進性、すなわち着弾点精度に影響を与えている。

どのことは、近年インクジェット記録方式が高密度ノズ
ルによって高解像度の画質が要求される中で、大きな障
害とガっていた。

本発明は、上記欠点に鑑み成されたもので、精密であり
、シかも、信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを製
造するだめの新規な方法を提供することを目的とする。

また、インク通路が精度良く且つ、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記録ヘッドを簡略
な方法により歩留り良く製造する方法を提供することも
本発明の目的である。更に、使用耐久性に優れたインク
ジェット記録ヘッドの製造法を提供することも本発明の
他の目的である。

この様な諸口的を達成した本発明は、基板面に感光性樹
脂をもって形成されたインク通路を設け、この通路に覆
いを積層してなるインクジェット記録ヘッドを製造する
に際して、インク吐出圧発生素子を設置した前記基板上
に無機酸化物及び／又は無機窒化物からなる保護層を設
け、この保護層の表面を金属アルコラード、金属アシレ
ート及び金属キレート（、Ｅ合物から成る群よシ選ばれ
た７種以上の金属有機化合物で処理し、しかる後に前記
感光性樹脂を積層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である。

以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図乃至第４図は、本発明方法に従うインクジェット
記録ヘッドの製作工程を例示する模式図である。

第１図の工程では、ガラス、セラミック、プラスチック
或は金属等の基板／上に発熱素子やピエゾ素子等のイン
ク吐出圧発生素子−を所望の個数配置し、耐インク性電
気絶縁性を付与する目的で、Ｓ　４０２　、　Ｔａ２０
５．　ＡＬ２０３．ガラス、　Ｓｉ３Ｎ４．　ＢＮ等の
無機酸化物及び／又は無機窒化物３を被覆する。これ等
無機酸化物−無機窒化物は、後述する感光性樹脂硬化膜
との密着力を向上させるために行なう金属アルコラード
、金属アシレート、金属キレート化合物から成る群より
選ばれた７種以上の金属有機化合物の処理の効果を充分
に発揮させる材料である。

尚、インク吐出圧発生素子２には図示されていないが信
号入力用電極が接続しである。

次に、第１図の工程で得られた基板／の表面を浄化し、
ざ０〜７５０℃で７０分間乾燥させた後、イル乙θθθ
ｒｐｍでスピンナーコートし、基板上に均一に塗布し薄
膜を形成し、に６℃で７８分間加熱乾燥して溶剤を飛散
させる。

本発明においては、無機酸化物及び／又は無機窒化物の
層の上に上記インプロビルトリイソステアロイルチタネ
ー肇以外に、金属アルコラード、金属アシレート及び金
属キレート化合物から成る群よシ選ばれた７種以上の金
属有機化合物が使用できる。これら金属有機化合物を構
成する金属とＬ’ｌｊ：、フルミニラム、ジルコニウム
、コバルト、チタンなどが好ましく、他の金属でも効果
が認められるが価格、毒性の面から問題がある。金属ア
ルコラードにはエチラート、プロピラード、ブチラード
などがあり、工業的に入手しゃすい金属アルコラートは
アルミニウムイソプロピラード、チタニウムインプロピ
ラード、ジルコニウムターシャリ−ブチラードなどがあ
る。またそのキレート化合物としては、これらの金属ア
ルコラードを一般に知られているアセチルアセトン、３
−エチルアセチルアセトン、３−フェニルアセチルアセ
トン、３−メトキシアセチルアセトン、ジベンソイルア
セトン、メトキシカルボニウムアセトンなどのキレート
化剤と反応して得られるものである。

金属有機化合物は、使用する感光性樹脂の組成に応じ、
感光性樹脂と反応する官能基を有する金属有機化合物を
選択して使用することが好ましい。

これら金属有機化合物の代表的なものを表／〜グに金属
側Ｋまとめて示す。

表／　チタニウム 表２　アルミニウム 表３　ジルコニウム 表グ　コバルト このようにして金属有機化合物で表面を処理した基板に
対し、次いでとθ℃〜／θｊ℃程度に加温されたドライ
フィルムフォトレジストＳ（膜厚、約２Ｓμ〜／θθμ
）をθｊ−０＆ｆ／分の速度、／〜３　ｋｇ／ａｍ２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ｊは自己接着性金示して基盤／の表面に
融着して固定され以後相当の外力が加わった場合にも基
板／から剥離することはない。

続いて、第３図に示す様に、基板面に設けたドライフィ
ルムフォトレジストＳ上に所定のパターンを有するフォ
トマスク６を重ね合わせた後、このフォトマスク乙の上
部から露光を行う。このとき、インク吐出圧発生素子２
の設置位置と上記パターンの位置合わせを周知の手法で
行っておく必要がある。

第９図は、上記露光済みのドライフィルムフォトレジス
トＳの未露光部分をトリクロルエタン等の所定の有機溶
剤から成る現像液にて溶解除去した工程を示す説明図で
、インク通路ンが形成される。

次に基板／に残されたドライフィルムフォトレジストの
露光された部分ｊＰの耐インク性向上、及びドライフィ
ルムフォトレジストとイソプロピルトリインステアロイ
ルチタネート層を介した基板との密着力をより高めるた
め熱硬化処理（例えば／ｊθ〜２Ｓθ℃で３θ分〜６時
間加熱）又は、紫外線照射（例えばｊθ〜２θθｍＷ／
ｃＩｎ２　又はそれ以上の紫外線強度で）を行う。上記
熱硬化と紫外線による硬化の両方を兼用するのも効果的
である。

ところで、使用したイソプロピルトリインステアロイル
チタネート層が溝２内に残存すると、インク中に溶出し
てインクを変質させたり、或はインク吐出圧発生索子ノ
の機能を損う恐れがあるので、溝２内に露出しているイ
ソプロピルトリインステアロイルチタネート層は酸素プ
ラズマによって灰化させることなどによシ除去すること
が好ましい（第Ｓ図）。

第４図は、上記の充分な重合を終え硬化したドライフィ
ルムフォトレジストＳＰでインク通路となる溝２の形成
された基板／に覆いとなる平板にを接着剤層７で接着し
て固定したところを示す図であるが、接着剤を用いずに
圧着によって固定してもよい。

第４図に示す工程に於いて、覆いを付設する具体的方法
としては、 ／）ガラス、セラミック、金属、プラスチック等の平板
ｇにエポキシ系接着剤を厚さ３〜グμにスピンナーコー
トした後予備加熱して、接着剤７′ｆ：ｔｆｉｍＢステ
ージ化させ、これを硬化したフォトレジスト膜ｊＰ上に
貼り合わせて前記接着剤を本硬化させる。或は１ ．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とを硬化したフォトレジスト膜５Ｐ
上に、直接、熱融着させる方法がある。

ここで、第６図示の工程終了後のインクジェット記録ヘ
ッド外観を第７図に、模式的斜視図で示す。第７図中、
ソー／はインク供給室、９−２はインク細流路、／θは
インク供給室？−／に不図示のインク供給管を連結させ
るための貫通孔を示している。

以上のとおシ、溝を形成した基板と平板との接合が完了
した後、第７図のｃ−ｃ’線に沿って切断する。これは
、インク細流路９−２に於いて、インク吐出圧発生素子
ノとインク吐出口９−３との間隔を最適化するために行
うものであシ、ここで切断する領域は適宜決定される。

この切断に際しては、半導体工業で通常採用されている
ダイシング法が採用される。

第に図は第７図のｚ−ｚ’線切断面図である。そして、
切断面を研磨して平滑化し、貫通孔／θにインク供給管
／／を取り付けてインクジェット記録ヘッドが完成する
（第２図）。

以上、図面に基づいて説明した実施例に於いては、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
ではこれのみに限定されるものではなく、液状の感光性
組成物も勿論利用することができる。そして、基板上へ
のこの感光性組成物塗膜の形成法として、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厚に相当する高さの
壁を基板の周囲におき、スキージによって余分の組成物
を除去する方法が適用できる。この場合感光性組成物の
粘度は／θθｃｐ〜３θθｃｐの範囲が好ましく、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。

他方、固体の場合は、感光性組成物シートを基板上に加
熱圧着して貼着する。尚、本発明に於いては、その取扱
い上、及び厚さの制御が容易且つ正確にできる点で、固
体のフィルムタイプのものを利用する方が有利ではある
。

このような固体のものとしては、例えば、デュポン社製
パーマネントフォトポリマーコーティングＲＩＳＴＯＮ
　（フルグーマスク）７３θＳ１同７グθＳ１同７３θ
ＦＲ１同７グθＦＲ，同ＳＭ／等の商品名で市販されて
いる感光性樹脂がある。この他、本発明において使用で
き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ングラフイーの分野において使用
されている感光性組成物の多くのものが挙げられ、例え
ば、ジアゾレジン、Ｐ−ジアゾキノン、更には例えばビ
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
とノボラックタイプのフェノール樹脂との混合物、ポリ
ビニルアルコールトジアソ樹脂の混合物、グーグリシジ
ルエチレンオキシドとベンゾフェノンやグリシジルカル
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）、テピスタ（音
大）、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、三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−
アジド系フォトレジスト等が挙げられる。

以上詳しく説−明した本発明の効果としては、次のよう
なことがあげられる。

／　基板と感光性樹脂の接着が増したことによシ、特に
衝撃のかかるインク吐出口形成の切断によっても基板か
らの感光性樹脂の剥れがなくなった。

！　接着部の耐溶剤性が向上し、エチレングリコール等
の溶剤を含むインクの使用によっても基板と感光性樹脂
硬化膜の流路壁が剥離することがなくなった。

３　インク吐出口の形状安定性が高いため、経時的なイ
ンク着弾点精度が高い。

これら本発明の効果は、以下に示す実施例により、より
具体的に説明される。

実施例／〜３及び比較例／〜３ （商品名ＴＴＳ、味の素ＫＫ製）で処理を実施し又は実
施しなかったことを除いては、先に示した実施例の工程
（第１図乃至第６図）に従ってインク吐出口を／θ個有
するインクジェット記録ヘッドを多数試作した。これら
試作ヘッドのうち、基板と感光性樹脂の剥離のない正常
々ものについて、水２θチ及びエチレングリコールｇＯ
％の組成のｇθ℃の溶液に７０００時間の浸漬試験を行
った。

これらの結果を表Ｓに示す。

また、実施例／及び比較例／で得たインクジェット記録
ヘッドに対して、／θ８パルスの耐久印字試験を行った
ところ、実施例のヘッドでは着弾点精度が士７３μ／、
：１ｍｍ飛翔距離であったのに対し、比較例のヘッドで
は±６θμ／、：１ｍｍ飛翔距離であった。

なお、感光性樹脂は全てＲＩＳＴＯＮ７ＪθＳ　ドライ
フィルムフォトレジスト（デュポン社製、商品名）を使
用した。

表　　５

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明のインクジェット記録ヘッド
の製造工程を示す模式図である。第７図は本発明方法に
より得られたインクジェット記録ヘッドの斜視図で、第
に図及び第２図は断面図である。 ／：基　板 、２：インク吐出圧発生素子 ３：保護層 ｌｌ：金属有機化合物層 Ｓ：感光性樹脂 ＳＰ　：インク通路壁 乙：フォトマスク ７：接着剤 ｇ：覆い ９：溝 ２−／：インク供給室 ？−２＝インク細流路 ７０２貫通孔 ／／：インク供給管 ｌ 第１ｆ！１ 第２図 九 第３図 第４図 第５図 第６ｗＪ 手　続　補　正　書（自発） 昭和５８年　９月２０日 特許庁長官　殿 １、事件の表示　昭和５７年　特許願　第１１０６１３
８号２、発明の名称 インクジェット記録ヘッドの製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　　出願人 （１００）キャノン株式会社 ４、代　理　人 住所　　東京都港区赤坂１丁目９番２０号５、補正の対
象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄。 ８、補正の内容 明細書第２１頁にある第５表の実施例３に対応する保護
層表面の材質の欄にあるｒ　Ｔ　１２０５Ｊの記載をｒ
　Ｔａ２０５　Ｊの記載に訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ／基板面に感光性樹脂をもって形成されたインク通路を
   設け、この通路に覆いを積層してなるインクジェット記
   録ヘッドを製造するに際して、インク吐出圧発生素子を
   設置した前記基板上に無機酸化物及び／又は無機窒化物
   からなる保護層を設け、この保護層の表面を金属アルコ
   ラード、金属アシレート及び金属キレート化合物から成
   る群よＶ）４ばれた／種界上の金属有機化合物で処理し
   、しかる後に前記感光性樹脂を積層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。