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技術 インクジェット記録ヘッドの吐出口面処理方法

出願人 キヤノン株式会社
発明者 今村功鈴木敏夫
出願日 1995年9月11日 (24年9ヶ月経過) 出願番号 1995-232777
公開日 1997年3月25日 (23年3ヶ月経過) 公開番号 1997-076512
状態 未査定
技術分野 インクジェット(粒子形成、飛翔制御)
主要キーワード パルス形 レジュ ノズルパターン 熱キュアー 流路形成材料 吐出口表面 ポジ型フォトレジスト層 含ハロゲン炭化水素
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1997年3月25日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

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課題

レジストパターン溶出を容易にすることによって、容易に液流路を形成すること。

解決手段

ナフトキノンジアジド誘導体を含有するポジ型フォトレジストによりノズルパターン固体層が設けられた基板上に、硬化型液流路形成用材料被覆して硬化させ、しかる後にノズルパターンの固体層を除去することによりノズルを形成する工程において、硬化型の液流路形成用材料を硬化した後、流路型材である固体層のナフトキノンアジト誘導体を含有するポジ型フォトレジストを、吐出口表面処理剤とは相溶しない液体膨潤した後、吐出口表面処理剤を含有する液体の塗布を行うインクジェット記録ヘッドの製造方法。

概要

背景

液体噴射記録方式によるインクジェット記録方式に適用される液体噴射記録ヘッドは、一般に微細記録液吐出口(以下、オリフィスと呼ぶ)、液流路および液流路の一部に設けられた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成する方法としては次のような方法が知られている。

例えば、図1に示す被処理基板1上にポジ型フォトレジスト2よりなる感光性樹脂層を形成し(図1(a))、これをマスク3を介して露光し(図1(b))、現像処理を施して感光性樹脂層をパターニングし、被処理基板上に液流路型材となる固体層を形成する(図1(c))。固体層を形成するための感光性材料としては、一般にナフトキノンジアジド誘導体を含有するポジ型フォトレジストが用いられている。次に、この固体層に全面に活性エネルギー線照射した後、パターニングされた固体層上に硬化型液流路形成用材料5を被覆し(図1(d))、硬化型の液流路形成用材料を硬化させる(図1(e))。さらに、パターニングされた固体層を、含ハロゲン炭化水素ケトンエステルアルコール等の有機溶媒、あるいは水酸化ナトリウム水酸化カリウム等のアルカリ水溶液を用いて溶解除去し、液流路6を形成する(図1(f))方法が知られている。

概要

レジストパターン溶出を容易にすることによって、容易に液流路を形成すること。

ナフトキノンジアジド誘導体を含有するポジ型フォトレジストによりノズルパターンの固体層が設けられた基板上に、硬化型の液流路形成用材料を被覆して硬化させ、しかる後にノズルパターンの固体層を除去することによりノズルを形成する工程において、硬化型の液流路形成用材料を硬化した後、流路型材である固体層のナフトキノンアジト誘導体を含有するポジ型フォトレジストを、吐出口表面処理剤とは相溶しない液体膨潤した後、吐出口表面処理剤を含有する液体の塗布を行うインクジェット記録ヘッドの製造方法。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

ナフトキノンジアジド誘導体を含有するポジ型フォトレジストによりノズルパターン固体層が設けられた基板上に、硬化型液流路形成用材料被覆して硬化させ、しかる後にノズルパターンの固体層を除去することによりノズルを形成する工程、および吐出エネルギー発生素子形成工程を包含するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、硬化型の液流路形成用材料を硬化した後、流路型材である固体層のナフトキノンジアジド誘導体を含有するポジ型フォトレジストを、吐出口表面処理剤とは相溶しない液体膨潤した後、吐出口表面処理剤を含有する液体の塗布を行うことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの表面処理方法

請求項2

吐出口表面処理剤とは相溶することなくかつ流路型材を膨潤させる液体が、アルカリ金属水酸化物水溶液またはトルエンヘキサン、IPE、メチルシクロヘキサンエチルシクロヘキサンエチルベンゼンからなる群から選ばれた有機溶媒であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録ヘッドの表面処理方法。

請求項3

吐出口表面処理剤が含フッ素樹脂であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録ヘッドの表面処理方法。

技術分野

0001

本発明はインクジェット記録方式に用いる記録小滴を発生するためのインクジェット記録ヘッド吐出口面処理方法に関する。

背景技術

0002

液体噴射記録方式によるインクジェット記録方式に適用される液体噴射記録ヘッドは、一般に微細記録液吐出口(以下、オリフィスと呼ぶ)、液流路および液流路の一部に設けられた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成する方法としては次のような方法が知られている。

0003

例えば、図1に示す被処理基板1上にポジ型フォトレジスト2よりなる感光性樹脂層を形成し(図1(a))、これをマスク3を介して露光し(図1(b))、現像処理を施して感光性樹脂層をパターニングし、被処理基板上に液流路型材となる固体層を形成する(図1(c))。固体層を形成するための感光性材料としては、一般にナフトキノンジアジド誘導体を含有するポジ型フォトレジストが用いられている。次に、この固体層に全面に活性エネルギー線照射した後、パターニングされた固体層上に硬化型液流路形成用材料5を被覆し(図1(d))、硬化型の液流路形成用材料を硬化させる(図1(e))。さらに、パターニングされた固体層を、含ハロゲン炭化水素ケトンエステルアルコール等の有機溶媒、あるいは水酸化ナトリウム水酸化カリウム等のアルカリ水溶液を用いて溶解除去し、液流路6を形成する(図1(f))方法が知られている。

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、従来工程において、吐出口面の撥水処理等の表面処理を特に厚く行う場合、流路型材の除去前に処理を行おうとすると、流路型材上に処理剤が付着し型材が除去できなくなったり、また、流路型材の除去後においては、流路に処理剤が入り込んでしまう等の問題があった。

課題を解決するための手段

0005

本発明によれば、ナフトキノンジアジド誘導体を含有するポジ型フォトレジストにより液流路型材となるノズルパターンの固体層が設けられた基板上に、硬化型の液流路形成用材料を被覆して硬化させ、しかる後にノズルパターンの固体層を除去することによりノズルを形成する工程、および吐出エネルギー発生素子形成工程を包含するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、硬化型の流路形成材料を硬化した後、流路型材である固体層のナフトキノンジアジド誘導体を含有するポジ型フォトレジストを、吐出口表面処理剤とは相溶しない液体膨潤した後、吐出口表面処理剤を含有する液体の塗布を行うことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの表面処理方法により、前記した課題を解決することができる。

発明を実施するための最良の形態

0006

流路型材を吐出口表面処理剤とは相溶しない液体で膨潤させることにより、表面処理剤を吐出口面に塗布した場合、流路型材上の吐出口表面処理剤は流れやすくなるため、吐出口部位には表面処理剤は残りにくくなる。このため表面処理を施しても流路型材の除去性は変わらない。

0007

吐出口面に撥水性を持たせかつ吐出を安定化させるための吐出口表面処理剤としては、一般に吐出特性を向上させ、吐出口面に撥インク性を付与する撥水剤として、商品名CTL−807M 旭硝子(株)、商品名LF−200C 旭硝子(株)、商品名Vフロン#2500 大日本塗料(株)、商品名フローレンC1−25 日本合成ゴム(株)等の含フッ素樹脂の使用が挙げられる。

0008

吐出口表面処理剤とは、相溶することなくかつレジストパターンの液流路型材を膨潤させる液体であり、好ましくは流路形成材料のエポキシ樹脂硬化物に対して影響の少ない水酸化ナトリウム等のアルカリ金属水酸化物水溶液が挙げられるが、その他トルエンヘキサン、IPE、メチルシクロヘキサンエチルシクロヘキサンエチルベンゼン等の使用も挙げられる。

0009

本発明においてナフトキノンジアジド誘導体を含有するポジ型フォトレジストにより基板上に液流路型材となるノズルパターンを形成させる方法、硬化型の液流路形成用材料を被覆して硬化させる方法、ノズルパターンの固体層を除去することによりノズルを形成させる方法等の各工程においては、通常採用される一般的方法をそのまま採用することができる。

0010

本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも熱エネルギーを利用して飛翔的液滴を形成し、記録を行うインクジェット方式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。

0011

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4740796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。この方式はいわゆるオンデマンド型コンティニュアス型のいず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(インク)が保持されているシート液路に対応して配置されている電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少なくとも一つの駆動信号印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体(インク)内の気泡を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用開口を介して液体(インク)を吐出させて、少なくとも一つの滴を形成する。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。

0012

このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第4463359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の米国特許第4313124号明細書に記載されている条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことができる。

0013

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口、液路、電気熱変換体の組み合わせ構成(直線状液流路または直角液流路)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。

0014

加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭59−123670号公報や熱エネルギーの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭59−138461号公報に基づいた構成においても本発明は有効である。

0015

さらに、記録装置が記録できる最大記録媒体の幅に対応した長さを有す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み合わ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1個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよいが、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。

0016

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インクタンクが設けられたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。

0017

また、本発明の記録装置の構成として設けられる、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助手段等を付加することは本発明の効果を一層安定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、電気熱変換体あるいはこれとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わ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ことも安定した記録を行うために有効である。

0018

さらに、記録装置の記録モードとしては黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによってもよいが、異なる色の複色カラー、また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にも本発明は極めて有効である。

0019

以上説明した本発明の例においては、インクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化するもの、もしくは液体であるもの、あるいは上述のインクジェット方式ではインク自体を30℃以上70℃以下の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度制御するものが一般的であるから、使用記録信号付与時にインクが液状をなすものであればよい。

0020

加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温をインクの固形状態から液体状態への状態変化エネルギーとして使用せしめることで防止するか、また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、液状インクとして吐出するものや、記録媒体に到達する時点では既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の使用も本発明では適用可能である。このような場合インクは、特開昭54−56847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または固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対して対向するような形態としてもよい。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。

0021

さらに加えて、本発明に係る記録装置の形態としては、ワードプロセッサコンピュータ等の情報処理機器画像出力端末として一体または別体に設けられるものの他、リーダ等と組み合わせた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置の形態を採るものであってもよい。

0022

実施例1
液体吐出エネルギー発生素子として、電気熱変換体を形成したガラス被処理基板上にナフトキノンジアジド誘導体を含有するポジ型フォトレジストAZ−4903(ヘキスト社製)を、膜厚30μmとなるようにしてスピンコートし、オーブン中で90℃、20分のプリベークを行ってポジ型フォトレジスト層を形成した。このレジスト層にノズルパターンのマスクを介してマスクアライナーPLA−501(キャノン製)により200mJ/cmの露光量でパターン露光した後、0.75wt%の水酸化ナトリウム水溶液を用いて現像し、次いでイオン交換水リンス処理を施しレジストパターンを形成した。

0023

次にこのように現像処理した被処理基板を、オーブンで70℃、30分間のポストベーク、150mJ/cmの露光量での全面露光、および0.1mmHgの真空条件で30分間の脱気処理一連の工程を2度繰り返した。

0024

このように処理した被処理基板上に、以下の樹脂組成物1の熱硬化性樹脂を液流路形成材料として塗布し、30℃、24時間放置後、120℃、2時間の熱キュアーを行い、切断によりレジュジストパターン断面の吐出口4を露出させた。

0025

樹脂組成物1
重量部
デカオプトマーKRM2410 70 旭電化工業(株)製
アデカレジンEP−4000 30 旭電化工業(株)製
NUCシカカップリング剤A−187 2 日本ユニカー(株)製
フィキュアー6010 50 富士化成工業(株)製
本発明の方法として、次にレジストパターン断面に吐出口表面処理剤とは相溶しない液体として0.75wt%の水酸化ナトリウム水溶液を用いて膨潤させ、吐出口面に吐出口表面処理剤としてCTX−805A 旭硝子(株)製を用いて塗布して乾燥させた。

0026

一方、従来例として、上記吐出口表面処理剤とは相溶しない液体を用いることなく、吐出口面にCTX−805A 旭硝子(株)製を塗布し乾燥させた。

0027

吐出口表面処理剤を乾燥させた上記のそれぞれから、3wt%の水酸化ナトリウム水溶液を用い型材を除去し、次いでイオン交換水でリンス処理を施した。

0028

上記した本発明の方法では、型材は容易に除去できた。しかしながら従来例では型材上に吐出口表面処理剤の層ができていたため型材が除去できていないノズルが多数認められた。

発明の効果

0029

以上説明したように本発明によるインクジェット記録ヘッドの表面処理方法を採用することにより信頼性の高い吐出口面の処理が簡単にできる。すなわち、吐出口表面処理剤とは相溶しない液体でレジストパターン断面から型材部分を膨潤させた後吐出口表面処理剤を塗布乾燥させ、然る後型材を除去処理する方法が採用されるので、表面処理剤が流れ易く換言すれば残留することなくレジストパターン4の部分を溶解除去して液流路を容易に形成することができる。

図面の簡単な説明

0030

図1インクジェット記録ヘッドの一般的製造方法を示す。

--

0031

1被処理基板
2ポジ型フォトレジスト
3マスク
4レジストパターン(液流路型材)
5液流路形成用材料
6 液流路

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