JPH01294049A - インクジェットヘッドの製造方法 - 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】 （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られる記録用
のインク小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。

（従来の技術） インクジェット記録方式に用いられるインクジェット記
録ヘッドは、一般に微細な吐出口、該吐出口に連通して
いるインクの通路、及び該通路に設けられ、前記吐出口
からインクを吐出するために利用されるエネルギーを発
生するエネルギー発生手段を備えている。

従来、この様なインクジェット記録ヘッドを作製する方
法として、例えばＵＳＰ４４１７２５１に記す方法があ
フた。すなわち、エネルギー発生手段が設置しである基
板上に感光性樹脂を用いてインクの通路の壁部材を形成
し、その後前記インクの通路の壁部材の覆い部材を付設
する。この様にしてインクの通路の壁部材と覆い部材と
の接合が完了した後、エネルギー発生手段から一定距離
離れたところを切断してインクの吐出口を形成していた
。

（発明が解決しようとする問題点） 上記した従来のインクジェット記録ヘッドのインクの吐
出口の形成方法においては、インクジェット記録ヘッド
が、基板（例えばガラス、セラミックスなど）と覆い部
材（例えば、ガラス、セラミックスなど）といった硬い
材質の間に樹脂層がはさまった構造を有しているため、
切断用ブレードの選定が極めて難しかった。従来３つの
層各々が一様に切断され、且つ自生作用に優れている切
断用ブレードとしては、レジンボンド極薄切断用ブレー
ドが最も好ましかった。

ところで、インクジェット記録ヘッドの製造においては
微細加工が要求されていた。例えば、一つの基材からで
きる限り多くのヘッドをとりだすため、切断する際のラ
イン幅は０９１〜０．　３ｍｍ程度の範囲に抑えられて
いた。このため、切断用ブレードの厚みの対し、切断用
ブレードを切断装置本体に固定するためのフランジから
の突き出し量が多くなり、剛性の少ないレジンボンド極
薄切断用ブレードでは、切断面が斜めになフたり切断用
ブレードが蛇行して直線的に切断できなくなフたりする
といった現象が発生することがあった。この結果、以下
の様な問題点があった。

（１）狙った場所が切断できず、エネルギー発生手段か
らインクの吐出口までの距離が不安定で製作後のインク
ジェット記録ヘッドのインクの吐出特性にバラツキが発
生する場合があった。

（２）切断用ブレードが蛇行するため、切断加工中の切
断用ブレードの側面の振れが多く、インクの吐出口周縁
部の樹脂層にキズやカケが生じ易く、製造歩留りが悪く
なる場合があった。

（３）切断用ブレードの側面の撮れが多いため、該側面
と被加工物との隙間を通って排出される切粉がインクの
吐出口よりインクの通路内に流れ込み、例えばエネルギ
ー発生手段に付着し、インクの吐出特性を劣化させる場
合があった。このため−時的な対策と゛しては切断速度
を著しく低下させる方法が考えられたが、大きな効果は
得られず、逆に加工時間が長くなるという問題が生じた
。また他の方法として切断後インク吐出口面を研磨する
方法が考えられたが、研磨材がインクの通路へ流れ込む
ことを防ぐため製造工程が複雑になり、ｊｌａ性に欠け
る上製造コストの上昇を招く場合があるという問題があ
った。ざらには、インクの吐出口を形成している樹脂層
に対する研磨スピードが基板や覆い部材に比べ速く、こ
の結果、樹脂層の部分にくぼみが発生したりインクの吐
出口の周縁部が吐出口にダレ込んだりする不良が発生す
る場合があるといった問題点もあフた。

（本発明の目的と問題点を解消するための手段）本発明
は上記問題点に鑑み成されたもので、精密であり、しか
も信顆性の高いインクジェット記録ヘッドを大量にかつ
安価に提供することを目的とする。

この様な目的を達成する本発明のインクジェットヘッド
の製造方法は、インクを吐出する吐出口と該吐出口に連
通ずるインク路とを具備するインクジェットヘッドの製
造方法において、前記インク路を形成するための部材を
切削することで前記部材に溝を設ける工程と、ＳｉＣウ
ィスカーを含有するレジンボンド切断用ブレードを用い
前記溝に沿って前記部材を切断することで、前記吐出口
を形成する工程と、を有することを特徴とする。

（発明の概要） 本発明では、インク路を形成するための部材を切削する
ことで前記部材に溝を設けた後、ＳｉＣウィスカーを含
有するレジンボンド切断用ブレードを用い前記溝に沿っ
て前記部材を切断することで吐出口を形成する。

前記部材を切断することで吐出口を形成する工程に先立
つて、前記溝を設ける工程を施すのは、主に寸法精度の
一層の安定化と切断の負荷の一層の軽減化とを図ること
を目的としている。

本発明では、前記溝を設ける場合、多層構造を有するメ
タルボンドブレードを用いるのが好ましい。

メタルボンドブレードとは、−数的に、ダイヤモンド等
の砥粒を銅、ニッケル等の金ＲｘＭ合剤中で焼結したも
のである。

レジンボンド切断用ブレードとは、−数的にダイヤモン
ド等の砥粒を熱硬化性樹脂から成る結合剤中に分散させ
たものであるが、本発明に係るレジンボンド切断用ブレ
ードは、更にＳｉＣウイスカーを含有するものである。

ＳｉＣウィスカーは補強剤として作用する。このため本
発明に係るレジンボンド切断用ブレードは、剛性が極め
て高いものであり、インクジェットヘッドの製造に非常
に適したものである。

〔実施例及び比較例〕

インクジェット記録ヘッドを以下の様にして作製した。

実施例１ 第１図に示される工程では、シリコンウェハから成る基
板１上に発熱素子から成るエネルギー発生手段２を所望
の個数（第１図では２個）配置した。更にその上に５ｉ
ｎ２から成る保護膜３を形成した。続く第２図に示され
る工程では、保護膜３上に感光性樹脂１１ｉ４（ＩＩ！
厚５０　μｍ）をラミネートにより形成、した。続いて
第２図に示される様に、感光性樹脂膜４に所定のパター
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の上部から露光を行った。このとき、エネル
ギー発生手段２の設置位置と上記パターンとの位置合せ
を周知の手法で行った。第３図は、樹脂ＩＮ！ｉｊ４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模式的断面図で
ある。第４図は、インク路８となる溝が形成された基板
１上に前記インク路８の覆い部材として紫外線を透過す
る材質から成る平板６（例えばガラス）の接合面に感光
性樹脂層７をラミネートしたものをインク路８の壁を形
成する部材４Ｐに貼り付けた模式的断面図である。

次に平板６にラミネートされた感光性樹脂層７に紫外線
を照射（５０ｍＷ／ｃｒｎ’以上）し、充分に硬化させ
た。更に、樹脂膜４や樹脂層７に対して熱硬化処理（１
３０〜２５０℃で３０分〜６時間）を施した。

ここで第４図の工程終了後のインクジェットヘッドの外
観を第５図に模式的斜視図として示す。第５図中８−１
はインク室、８−２はインク通路、９はインク室８−１
に不図示のインク供給管を連結させる為の貫通穴を示し
ている。以上の通り、インク路となる溝が形成された基
板とインク路の覆い部材との接合が完了した後、第５図
のＣ−Ｃ’線に沿って切断した。これはインク通路８−
２に於いて、゛エネルギー発生素子２とインクを吐出す
る吐出口との間隔を最適化するために行うものであり、
ここで切断される領域は適宜決定される。この切断に際
してはダイヤモンド切断用ブレードを用いたダイシング
マシンやスライシングマシンを使用した。

ここで前記接合物の切断に先立ち、寸法精度の−Ｆｌの
安定化と切断の負荷の一層の軽減化とを目的として、イ
ンク路の覆い部材に対して吐出口上部をわずかに残しく
約０．１ｍｍ）で予め切削除去（溝付け）を施し、しか
る後間−軌道上をダイヤモンド砥粒から成るブレードで
切断することによって吐出口を形成した。

ここで前記接合物の溝付け、切断に使用するダイヤモン
ドブレードの構成を詳述する。前加工の溝付は用ダイヤ
モンドブレードとしては、高速切削、高い寸法精度、長
いドレスインターバルで後加工の負荷を減らすために切
削溝底部が直角に切削できることなどの要求から、第２
図に示すＷ型の先端形状を有するメタルボンド極薄切断
用ブレードを用いた。前記ブレードは３層構造を有し、
両側面のイ層が内側の四層に比べ砥粒含有率を高めて硬
い構造にしたのである。

後加工の切断用ブレードとしては、高速切断、高い寸法
精度と面精度等の要求に対応するため、補強材としてＳ
ｉＣウィスカーを添加したレジンボンド極薄切断用ブレ
ードを使用した。

第１表に本実施例で用いた溝付は及び切断に夫々使用し
たブレードの構成を示した。

（以下余白） ｇ！ｓ１表 第２表に切断条件を示す。

第２表 実施例２ 第６図〜第９図は他の方法で作られるインクジェット記
録ヘッドの製造工程を模式的に示したものである。

第６図に示される工程では、ガラスから成る基板１上に
発熱素子から成るエネルギー発生手段２を所望の個数（
第６図では２個）配置した。更にその上にＳｉＯ２から
成る保護膜３を形成した。

第７図に示される工程では、別のガラス板にフォトエツ
チング法によりインク路となる溝８を形成した。第８図
は上記エツチングを終了した溝付板１０とエネルギー発
生手段２が配置された基板１とが接着剤１１により接合
された状態を示した模式的断面図である。多溝に対応し
てエネルギー発生手段２が所定の位置に配置される様に
、接合に際し位置合わせを行った。

以上の通り溝付板１０とエネルギー発生手段２が配置さ
れた基板との接合が完了した後、第９図のｃ−ｃ’線に
沿って第２表の切断条件で切断を行った。

ここで前記接合物の溝付は及び切断には、実施例１と同
様の構成の極薄切断用ブレードを夫々使用した。

比較例１ 実施例１と同様の接合物の溝付け、切断に使用するブレ
ードとして、次のものを用いた。すなわち、前加工の溝
付は用ブレードとして＃８００ダイヤ、砥粒含有率１０
体積％から成る単層のメタルボンド極薄切断ブレードを
用いた。また後加工の切断用ブレードにはフェノール樹
脂６０体積％、’２，０００ダイヤ、１２．５体積％、
ＳｉＣ研磨材（’４，０００）２７．５体積％から成る
レジンボンド極薄切断用ブレードで切断した。（切断条
件は第２表の通り） 比較例２ 実施例２と同様の接合物の溝付け、切断に使用するブレ
ードとして比較例１と同様の極薄切断用ブレードを用い
た。（切断条件は第２表の通り）［比較検討結果］ 実施例１．２及び比較例１．２に従って作製したインク
ジェット記録ヘッドの性能実験を行った。

第１０図には実施例１及び比較例１の切断結果を項目別
に歩留りで表わしたものを示した。また第１１図には実
施例２及び比較例２の切断結果を項目別の歩留りで表わ
したものを示した。第３表には上記実施例及び比較例の
インク吐出性能結果と量産性を含めた総合結果を示した
。

（以下余白） 以上の結果よりインクジェット記録ヘッドのインク吐出
口の切断による形成には、３層Ｗ型メタルボンド極薄切
断用ブレードで溝付けを行い、しかる後間−軌道上をＳ
ｉＣウィスカーで補強したレジンボンド極薄切断用ブレ
ードで切断することが最も効果的であることがわかった
。中でもＳｉＣウィスカーの含有量を１０〜２５体積％
としたブレードで形成したインクジェット記録ヘッドは
各種インクジェット記録ヘッドの構造に対して特に効果
が著しいことがわかった。

尚、溝付用のブレードの厚みを切断用ブレードの厚みと
同等もしくは３／４以上とすると、溝が後加工のガイド
になり一層高精度の仕上り寸法と面状態を得られるので
好ましい。また、溝付用ブレードの砥粒粒度を切断用ブ
レードの砥粒粒度と同等もしくは粗くすることも、溝付
は時間の短縮に繋り好ましい。

（発明の効果） 本発明の溝付けに用いるメタルボンド極薄切断用ブレー
ドは、３Ｆｌ構造から成りＷ側の刃先形状を有している
ため被加工物に切り込む際２箇所で食い付くので溝の直
角度が安定し、長いドレスインターバルにおいても切削
溝底部は直角に近い形状を維持することが可能である。

従って前記ブレードで溝加工を予め行うことにより吐出
口を形成するためのレジンボンド極薄切断用ブレードに
かかる負荷が極めて低減され、ブレード側面の振れや蛇
行が皆無となる。ここで切断用ブレードに補強材として
ＳｉＣウィスカーを適宜添加したレジンボンド極薄ブレ
ードを用いることによってその効果は更に増す、従って
、 （１）インクジェット記録ヘッドの最も大切なインクの
吐出口の周縁部、特に上下の基板に比べ感光性樹脂でで
きたインク路の壁を形成する部材を有する硬／軟／硬の
積層構造のインクジェット記録ヘッドのインクの吐出口
の周縁部に発生していたキズ、カケが皆無となる。

（２）ブレード側面を通過して排出される切粉が切断中
にインクの吐出口よりインク路内へ入り込まなくなるの
で、エネルギー発生手段が切粉による汚染の影響を受け
ず、安定した吐出特性を得ることができる。

（３）エネルギー発生手段とインクの吐出口との間の寸
法精度が向上し、安定した吐出特性を得ることができる
。

（４）溝付け、切断の二工程に分割されたにもかかわら
ず、スルーブツトは従来の切断−工程の場合に比べ１１
５〜１／１０に短縮することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は、本発明のインクジェットヘッドの製
造方法の一実施例を説明するための模式図である。 第６図〜第９図は、本発明のインクジェットヘッドの製
造方法の他の実施例を説明するための模式図である。 第１０図及び第１１図は、夫々、実施例及び比較例によ
って作成されたインクジェットヘッドの性能結果を示す
グラフである。 第１２図は、本発明の実施例で用いられる溝形成用のブ
レードの模式図である。 １・・・基板 ２・・・エネルギー発生手段 ３・・・保護膜 ４・・・感光性樹脂膜 ４Ｐ・・・バターニングされた樹脂膜 ５・・・フォトマスク ６・・・平板 ７・・・感光性樹脂層 ８・・・インク路 ８−１・・・インク室 ８−２・・・インク通路 ９・・・インク供給孔 １０・・・溝付板 １１・・・接着剤

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. インクを吐出する吐出口と該吐出口に連通するインク路
   とを具備するインクジェットヘッドの製造方法において
   、前記インク路を形成するための部材を切削することで
   前記部材に溝を設ける工程と、ＳｉＣウィスカーを含有
   するレジンボンド切断用ブレードを用い前記溝に沿って
   前記部材を切断することで、前記吐出口を形成する工程
   と、を有することを特徴とするインクジェットヘッドの
   製造方法。