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JP3749320B2 - Manufacturing method of liquid chamber parts - Google Patents

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JP3749320B2
JP3749320B2 JP27797296A JP27797296A JP3749320B2 JP 3749320 B2 JP3749320 B2 JP 3749320B2 JP 27797296 A JP27797296 A JP 27797296A JP 27797296 A JP27797296 A JP 27797296A JP 3749320 B2 JP3749320 B2 JP 3749320B2
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JP
Japan
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liquid chamber
photosensitive resin
nozzle
chamber part
transparent substrate
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Japanese (ja)
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Inventor
池田  智夫
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Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Watch Co Ltd
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はインク滴を吐出させ記録紙等の媒体上にインク像を形成するプリンタ等の装置に用いられるインクジェットヘッドの製造方法に関し、特にインクジェットヘッドを構成する部品である液室部品に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の圧電式インクジェットヘッドはインクを吐出させる為に電歪効果によって駆動力を発生させる圧電素子と、圧電素子で発生した駆動力を液室に伝えるダイアフラムと、インク流路と加圧室を兼ねる液室を備えた液室部品と、液室で加圧されたインクが吐出する為のインク吐出孔(以下ノズルと称する。)を備えたノズル板からなる。
【0003】
図5に従来の圧電式インクジェットヘッドの一例を示す。液室部品10はインク流路とインク加圧室をかねる深溝状の液室5を多数本有している。各々の液室5はノズル板11に空けられたノズル6と対応しており、一つの液室5に一つのノズル6が配置するように構成される。そのためインクジェットヘッドを高解像度にするには、液室部品10に形成されるこれらの液室5のそれぞれの間隔を狭くする必要がある。なお、ノズル板11と液室部品10は通常接着剤で接合される。
【0004】
ダイアフラム7は通常3〜5μm程度の薄板にアイランド9と呼ばれる20μm程度出っ張った凸上の溝が形成されている。このアイランド9は圧電素子8が電歪効果により伸縮したときにその歪みを液室5に確実に伝えるためのものである。そのためこのアイランド9はそれぞれに対応する液室5及び圧電素子8と重なるように配置される。液室部品10とダイアフラム7の間は接着剤で接合される。そのとき接着剤は極力液室からはみ出してはならない。
【0005】
圧電素子8は液室部品10のそれぞれの液室5に対応し、他の液室5に影響を与えないように分離された状態になっている。これらの分離された圧電素子8は基台12上で固定されている。一般的には製造上の理由から、最初は分離していない圧電素子8を基台12に接着剤で接合してから切削加工により圧電素子8のみを分離する工程をとっている。これら圧電素子8と基台12が接合された状態で、圧電素子8とそれに対応したダイアフラム7に形成されたアイランド9とを接着剤で接合する。
【0006】
従来の圧電式インクジェットヘッドの液室部品の形成方法としては、エポックスなど有機材料を射出成形法によって成形する方法が一般的であった。また有機材料の代わりにZrO2 等の酸化物を射出成形で成形する粉末射出成形法とよばれる加工法を用いて成形したものもある。これらの成型法は必ず成形型を必要とする。しかし、成形型に材料を注入するときに非常に大きな圧力がかかるため、成形型を微細形状にすることは難しく、これらの方法は微細形状のものには向いていない。
【0007】
微細形状を形成するのに向いている加工法としてはエッチングが挙げられる。エッチングを使うことにより数百μm程度の厚い金属板を溝形状にパターニングすることは容易に可能である。しかし、この方法においても高密度化という点に関して言えば膜厚と同等程度の溝幅が限界であり、それほど有効とはいえない。またエッチングの場合溝は貫通してしまうので、液室部品として使用するには金属板の面のどちらかに板状のものを張り合わせなくてはならず、行程が複雑になってしまう。
【0008】
また、従来の圧電式インクジェットヘッドのノズル板の形成方法としては、電鋳法やプレス加工法が用いられていた。
【0009】
別体で作られた液室部品とノズル板は接着剤等によって接合される。この接合の行程で要求される点は接着剤層をできる限り薄くして、液室内やノズルにはみ出さないことであり、且つ、各々の液室内のインクが他の液室と導通しないようにしっかり接着されることである。これらの要求はインクジェットヘッドが高密度化方向に進めば進むほど困難さを増す。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
近年、1インチ当たり180ドット(以降180dpiと記す。)以上の高密度化が要求されつつある。当然、液室間距離及びノズル間距離も180dpi相当の間隔が要求される。180dpi相当の間隔とは、すなわち141μmの間隔で液室及びノズルが形成されることを意味する。液室においては、141μmの間に液室と液室間を仕切る壁が形成されることを意味する。液室幅と壁の厚さが1対1の割合の場合、液室幅が70.5μm壁の厚さが70.5μmと言うことになる。
【0011】
従来のインクジェットヘッドでは前述の通り液室部品とノズル板とは別体で形成され、液室部品の液室を仕切る壁の断面部に接着剤を塗り、ノズルとの接合を行っていた。しかしながら、インクジェットヘッドの高密度化が進むに従い接着剤での接合は困難を増し、180dpiを越える密度においては安定して接着剤を塗ることは不可能に近い。もし塗れたとしても接合強度という面で非常に弱くなってしまう。
【0012】
また、液室部品とノズル板との接合時に、液室とノズルの位置合わせをしなくてはならないが高密度化されればされるほど、この位置合わせが困難になる。もし、この位置合わせがうまくいかず位置ずれが発生した場合、インクの吐出方向が著しくずれ、高精細な印字は得られなくなってしまう。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記の課題を解決するために、まず透明基板上に不透明膜を所望の形状に形成する。次にその基板上に感光性樹脂をコーティングし、その後2回のフォトリソグラフィー法の行程により感光性樹脂をパターニングすることで、ノズルと液室の両方を備える液室部品を形成した。
【0014】
【発明の実施の形態】
(実施例1)
図1は本発明のインクジェットヘッドの液室部品の製造方法の第1の実施例を示す図である。まず図1(a)に示すように透明基板1上に不透明膜2により所望の液室とノズルの平面形状をパターニングする。図1(a)においてl1はノズルの長さ、b1はノズルの幅、b2は液室の幅であり、本実施例ではそれぞれの寸法をl1=100μm、b1=40μm、b2=70μmとした。本実施例では透明基板1には0.4mm厚のガラス基板を用い、不透明膜2にはCr膜を用いた。
【0015】
本実施例で行ったCr膜のパターニング行程について以下に説明する。まず、Cr膜の成膜にはスパッタリング法を用い、Arガス圧0.01torrの条件下で450WのRFパワーにて4分間成膜を行った。その結果、Cr膜の膜厚は0.1μmであった。
その後Cr膜をウェットエッチング法により所望の形状にパターニングした。本実施例で行ったウェットエッチング法の行程を以下に示す。まず感光性レジストをCr膜上にスピンコート法でコーティングした。感光性レジストにはデュポン社製AZ−4620を用い、4000rpmで30秒間スピンコートすることにより6μmの厚さでコーティングした。
【0016】
次に所望の液室及びノズル形状が施された露光用マスクを用い、感光性レジストAZ−4620をパターニングする。AZ−4620はポジ型レジストであるのでここで用いる露光用マスクは所望の液室、ノズル形状がCr膜で描画されているマスクを使用した。AZ−4620の露光は100mJ/cm2 の条件で行い、現像は25℃の専用現像液に1分間浸漬することによって行った。
その後、Cr膜上にAZ−4620がパターニングされた状態でウェットエッチング法によりCr膜をパターニングした。エッチング液には800ccの水中に16ccの過塩素酸と32gの硝酸第2セリウムアンモニウムを混合した水溶液を用いた。
【0017】
最後に、アセトン中に基板を浸漬し、AZ−4620を剥離し、Cr膜のパターニングが完了する。
【0018】
次の図1(b)の行程では、不透明膜2がパターニングされた透明基板1上に第1の感光性樹脂31がコーティングされた後、露光用マスク4を用いて第1の感光性樹脂31が露光される。本行程で用いられる露光用マスク4は、先の不透明膜2のパターニングに用いた露光用マスクとは異なり、液室の平面形状のみがCr膜で描画されている。
【0019】
本実施例において、第1の感光性樹脂31には日本合成ゴム社製THB−30というネガ型の感光性レジストを用いた。また本第1の感光性樹脂31のコーティングにはスピンコート法を用い、本実施例では1000rpmで10秒間基板を回転させた。前記のスピンコート条件により、第1の感光性樹脂31であるTHB−30は60μmの膜厚でコーティングされた。
【0020】
第1の感光性樹脂31の露光にあたり、露光用マスク4は透明基板1上に形成された不透明膜2のパターンの所定の位置に位置合わせがなされ露光される。本実施例に用いたTHB−30は無色透明であるので位置合わせは容易にできる。一般にフォトリソグラフィー行程におけるマスクの位置合わせはLSI分野でも広く用いられているものであり、サブミクロンレベルでの位置合わせが可能である。本実施例では300mJ/cm2 の条件で露光を行った。
【0021】
図1(c)の行程は、第1の感光性樹脂31上に第2の感光性樹脂32をコーティングした後、透明基板1側から露光を行う行程である。本実施例において、第2の感光性樹脂32には第1の感光性樹脂31と同じくTHB−30を使用した。またコーティング法も同様にスピンコート法を用いた。ただし本行程では1600rpmの回転数で10秒間スピンコートし、第2の感光性樹脂32の膜厚を40μmとした。
【0022】
本行程における露光量は透明基板1及び第1の感光性樹脂31を介し第2の感光性樹脂32を露光しなくてはならず、そのため図1(b)における露光量よりも多く露光させる必要がある。本実施例では600mJ/cm2 の条件で露光を行った。
【0023】
最後に、第1の感光性樹脂31と第2の感光性樹脂32を同時に現像し、図1(d)に示すようにノズル一体型の液室部品が形成される。本実施例では、現像液にTHB−30専用現像液を用い、35℃の液温で5分間浸漬して現像を行った。
【0024】
(実施例2)
図2は本発明のインクジェットヘッドの液室部品の製造方法の第2の実施例を示す図である。まず図2(a)に示すように透明基板1上に不透明膜2により所望の液室平面形状をパターニングする。図2(a)においてb2は液室の幅であり本実施例においてb2=70μmである。本第2の実施例においても第1の実施例と同様に透明基板1に0.4mm厚のガラス基板を用い、不透明膜2として0.1μmのCr膜をパターニングした。Cr膜の成膜およびパターニングは第1の実施例とまったく同じ条件で行った。
【0025】
本第2の実施例では、図2(b)に示すように、不透明膜2がパターニングされた透明基板1上に第1の感光性樹脂31をコーティングした後、透明基板1側から露光を行う。本行程において、感光性樹脂31にはTHB−30を使用し、1000rpmの回転数で10秒間スピンコートし、60μmの厚さでコーティングした。露光は400mJ/cm2 の露光量で行った。
【0026】
次の図2(c)の行程では、第1の感光性樹脂31上に第2の感光性樹脂32をコーティングし、露光用マスク4を用いて露光を行う。本第2の実施例に用いた露光用マスク4は、所望の液室およびノズルの平面形状がCr膜で描画されているものである。本実施例においても感光性樹脂32にTHB−30を用いた。またコーティングに関してもこれまでと同様にスピンコート法を用いた。コーティング条件は1600rpmで10秒間の回転とし、この条件により感光性樹脂32は40μmの厚さでコーティングされた。また、本行程において感光性樹脂32は300mJ/cm2 で露光した。
【0027】
最後に、第1の感光性樹脂31と第2の感光性樹脂32を同時に現像し、図2(d)に示すようにノズル一体型の液室部品が形成される。本第2の実施例での現像は、第1の実施例の図1(d)の行程と同条件で行った。
【0028】
(実施例3)
図3は本発明のインクジェットヘッドの液室部品の製造方法の第3の実施例を示す図である。まず図3(a)に示すように透明基板1上に不透明膜2により所望の液室および平面形状をパターニングする。本第3の実施例において、透明基板1及び不透明膜2の構成はまったく第1の実施例と同じである。
【0029】
図3(b)は図1(b)と同様に透明基板1上に感光性樹脂31をコーティングした後、露光用マスク4を用いて露光する行程である。ただし第3の実施例で使用する露光用マスク4はノズル近傍のみが露光されるようにCr膜で覆われていないマスク形状となっている。本行程における感光性樹脂31もまたTHB−30を使用しており、コーティング及び露光は第1の実施例における図1(b)の行程と同条件で行った。本第3の実施例における大きな特徴は露光用マスク4の位置合わせは第1の実施例に比べて容易であるところにある。
【0030】
図3(c)は図1(c)と同様に感光性樹脂31上に感光性樹脂32をコーティングし、透明基板1側から露光を行う行程である。本行程以前において感光性樹脂31はノズル近傍以外は露光されていないので、ノズル近傍以外の部分は感光性樹脂32の露光と同時に同じ形状で露光される。本行程においても感光性樹脂32にTHB−30を使用した。コーティングおよび露光条件は第1の実施例の図1(c)における行程の条件と同条件である。
【0031】
最後に図3(d)に示すように、感光性樹脂31と感光性樹脂32とを同時に現像しノズル一体型液室部品を形成する。現像条件は第1の実施例の図1(d)と同じ条件で行った。
【0032】
図4は上記第3の実施例での行程を経て作製されたノズル一体型液室部品を用いたインクジェットヘッドの構成を示す図である。液室5の形状は深さ100μm、幅70μmの台形状の断面形状をしている。この形状はネガ型レジストである第1の感光性樹脂31と第2の感光性樹脂32を基板側1から露光したためであり、通常の露光マスクを使用する露光法の場合は逆テーパーになる。本液室部の壁面のテーパー角は約7度である。従来の射出成形による液室部品では離型のために液室壁面に10度以上のテーパー角をもたせていた。本発明ではテーパー角を10度以下にすることができ、高密度の液室を形成する上で有利である。
【0033】
本第3の実施例によるとノズル6の断面形状も液室5と同様に台形形状に形成される。第3の実施例によって形成されたノズルは深さ40μm、幅40μm、長さ100μmの寸法でできている。
【0034】
上記に示した液室5及びノズル6を備える液室部品10上にダイアフラム7が接着により接合される。ダイアフラム7には圧電素子8の駆動力を液室5に効率的に伝えるためにアイランド9と呼ばれる突起が形成されている。このアイランド9は液室5と位置合わせがなされて配置されている。ダイアフラム7は一般的には電鋳法で形成される。
【0035】
ダイアフラム7上のアイランド9に駆動力を発生させる圧電素子8がそれぞれ接合され、インクジェットヘッドの主要部が完成する。
【0036】
【発明の効果】
本発明によれば、液室部品に液室とノズルと備えているため、従来行われていた液室部品とノズル板の接着行程をなくすことができ、インクジェットヘッド製造工程の簡略化ができる。また接着時におけるノズルと液室との位置合わせ作業が無くなるため、接着時に起こるノズルの位置ずれによる不良を防ぐことができる。また、接着不足による液室間のインクの導通不良を防ぐこともできる。
【0037】
また本発明によれば、LSI分野で一般的に使われているフォトリソグラフィー技術を用いることにによって液室とノズルとの位置合わせを行うため、位置合わせ精度が非常に高い。フォトリソグラフィー技術を用いればサブミクロン程度の位置合わせが可能である。そのため180dpi以上の高密度化にも十分な余裕を持って作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のインクジェットヘッドの液室部品の第1の実施例による製造方法を示す図である。
【図2】本発明のインクジェットヘッドの液室部品の第2の実施例による製造方法を示す図である。
【図3】本発明のインクジェットヘッドの液室部品の第3の実施例による製造方法を示す図である。
【図4】本発明により製造した液室部品を用いたインクジェットヘッドの構成を示す図である。
【図5】従来のインクジェットヘッドの部品構成を示す図である。
【符号の説明】
1 透明基板
2 不透明膜
4 露光用マスク
5 液室
6 ノズル
7 ダイアフラム
8 圧電素子
9 アイランド
10 液室部品
11 ノズル板
12 基台
31 第1の感光性樹脂
32 第2の感光性樹脂
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing an inkjet head used in an apparatus such as a printer that ejects ink droplets to form an ink image on a medium such as recording paper, and more particularly to a liquid chamber component that is a component constituting the inkjet head.
[0002]
[Prior art]
A conventional piezoelectric ink-jet head doubles as a piezoelectric element that generates a driving force by an electrostrictive effect in order to eject ink, a diaphragm that transmits the driving force generated by the piezoelectric element to a liquid chamber, an ink flow path, and a pressure chamber. It comprises a liquid chamber part provided with a liquid chamber and a nozzle plate provided with ink discharge holes (hereinafter referred to as nozzles) for discharging ink pressurized in the liquid chamber.
[0003]
FIG. 5 shows an example of a conventional piezoelectric ink jet head. The liquid chamber component 10 has a large number of deep groove-like liquid chambers 5 serving as ink flow paths and ink pressurizing chambers. Each liquid chamber 5 corresponds to a nozzle 6 formed in the nozzle plate 11, and one nozzle 6 is arranged in one liquid chamber 5. Therefore, in order to increase the resolution of the ink jet head, it is necessary to narrow the interval between the liquid chambers 5 formed in the liquid chamber component 10. The nozzle plate 11 and the liquid chamber part 10 are usually joined with an adhesive.
[0004]
Diaphragm 7 is generally formed with a protruding groove about 20 μm called island 9 on a thin plate of about 3 to 5 μm. This island 9 is for reliably transmitting the distortion to the liquid chamber 5 when the piezoelectric element 8 expands and contracts due to the electrostrictive effect. Therefore, the islands 9 are arranged so as to overlap the corresponding liquid chambers 5 and piezoelectric elements 8. The liquid chamber part 10 and the diaphragm 7 are joined with an adhesive. At that time, the adhesive should not protrude from the liquid chamber as much as possible.
[0005]
The piezoelectric elements 8 correspond to the respective liquid chambers 5 of the liquid chamber components 10 and are separated so as not to affect the other liquid chambers 5. These separated piezoelectric elements 8 are fixed on a base 12. In general, for manufacturing reasons, the piezoelectric element 8 that is not separated at first is joined to the base 12 with an adhesive, and then only the piezoelectric element 8 is separated by cutting. In a state where the piezoelectric elements 8 and the base 12 are bonded, the piezoelectric elements 8 and the islands 9 formed on the diaphragm 7 corresponding thereto are bonded with an adhesive.
[0006]
As a conventional method for forming a liquid chamber part of a piezoelectric ink jet head, a method of forming an organic material such as Epox by an injection molding method has been common. In addition, there is a molding method using a processing method called a powder injection molding method in which an oxide such as ZrO 2 is molded by injection molding instead of an organic material. These molding methods always require a mold. However, since a very large pressure is applied when injecting a material into the mold, it is difficult to make the mold into a fine shape, and these methods are not suitable for a fine shape.
[0007]
Etching is an example of a processing method suitable for forming a fine shape. By using etching, it is possible to easily pattern a thick metal plate of about several hundred μm into a groove shape. However, in this method as well, in terms of increasing the density, the groove width that is about the same as the film thickness is the limit, and is not so effective. In the case of etching, since the groove penetrates, a plate-like material must be pasted on one of the surfaces of the metal plate to use it as a liquid chamber part, and the process becomes complicated.
[0008]
In addition, as a method for forming a nozzle plate of a conventional piezoelectric inkjet head, an electroforming method or a press working method has been used.
[0009]
The liquid chamber part and the nozzle plate made separately are joined by an adhesive or the like. The point required in the joining process is to make the adhesive layer as thin as possible so that it does not protrude into the liquid chamber or nozzle, and so that the ink in each liquid chamber does not conduct to other liquid chambers. It is to be firmly bonded. These requirements become more difficult as the inkjet head advances in the direction of higher density.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, higher density of 180 dots per inch (hereinafter referred to as 180 dpi) or more is being demanded. Naturally, the distance between the liquid chambers and the distance between the nozzles are required to be 180 dpi. The interval corresponding to 180 dpi means that the liquid chamber and the nozzle are formed at an interval of 141 μm. In the liquid chamber, it means that a wall separating the liquid chamber and the liquid chamber is formed between 141 μm. When the ratio between the liquid chamber width and the wall thickness is 1: 1, the liquid chamber width is 70.5 μm, and the wall thickness is 70.5 μm.
[0011]
In the conventional ink jet head, as described above, the liquid chamber part and the nozzle plate are formed separately, and an adhesive is applied to the cross section of the wall partitioning the liquid chamber of the liquid chamber part to join the nozzle. However, as the density of ink jet heads increases, it becomes difficult to bond with an adhesive, and it is almost impossible to stably apply an adhesive at a density exceeding 180 dpi. Even if it is painted, it becomes very weak in terms of bonding strength.
[0012]
Further, when the liquid chamber part and the nozzle plate are joined, the liquid chamber and the nozzle must be aligned. However, the higher the density is, the more difficult the alignment is. If this alignment is not successful and misalignment occurs, the ink ejection direction deviates significantly, and high-definition printing cannot be obtained.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, in order to solve the above problems, an opaque film is first formed in a desired shape on a transparent substrate. Next, a photosensitive resin was coated on the substrate, and then the photosensitive resin was patterned by two photolithography processes, thereby forming a liquid chamber part including both a nozzle and a liquid chamber.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Example 1)
FIG. 1 is a view showing a first embodiment of a method for producing a liquid chamber part of an ink jet head according to the present invention. First, as shown in FIG. 1A, a planar shape of a desired liquid chamber and nozzle is patterned on an opaque film 2 on a transparent substrate 1. In FIG. 1A, l1 is the length of the nozzle, b1 is the width of the nozzle, and b2 is the width of the liquid chamber. In this embodiment, the dimensions are l1 = 100 μm, b1 = 40 μm, and b2 = 70 μm. In this embodiment, a 0.4 mm thick glass substrate was used as the transparent substrate 1 and a Cr film was used as the opaque film 2.
[0015]
The Cr film patterning process performed in this example will be described below. First, the Cr film was formed by sputtering, and the film was formed for 4 minutes at 450 W RF power under the condition of Ar gas pressure of 0.01 torr. As a result, the film thickness of the Cr film was 0.1 μm.
Thereafter, the Cr film was patterned into a desired shape by a wet etching method. The process of the wet etching method performed in this example is shown below. First, a photosensitive resist was coated on the Cr film by spin coating. As the photosensitive resist, AZ-4620 manufactured by DuPont was used, and spin coating was performed at 4000 rpm for 30 seconds to coat with a thickness of 6 μm.
[0016]
Next, the photosensitive resist AZ-4620 is patterned using an exposure mask having a desired liquid chamber and nozzle shape. Since AZ-4620 is a positive resist, a mask in which a desired liquid chamber and a nozzle shape are drawn with a Cr film was used as an exposure mask used here. The exposure of AZ-4620 was performed under the condition of 100 mJ / cm 2 , and the development was performed by immersing in a dedicated developer at 25 ° C. for 1 minute.
Thereafter, the Cr film was patterned by a wet etching method in a state where AZ-4620 was patterned on the Cr film. As an etching solution, an aqueous solution in which 16 cc of perchloric acid and 32 g of ceric ammonium nitrate were mixed in 800 cc of water was used.
[0017]
Finally, the substrate is immersed in acetone, AZ-4620 is peeled off, and patterning of the Cr film is completed.
[0018]
In the next step of FIG. 1B, after the first photosensitive resin 31 is coated on the transparent substrate 1 on which the opaque film 2 is patterned, the first photosensitive resin 31 is used using the exposure mask 4. Are exposed. Unlike the exposure mask used for the patterning of the opaque film 2, the exposure mask 4 used in this process has only the planar shape of the liquid chamber drawn with a Cr film.
[0019]
In this embodiment, a negative photosensitive resist called THB-30 manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co. was used for the first photosensitive resin 31. In addition, a spin coat method was used for coating the first photosensitive resin 31, and in this example, the substrate was rotated at 1000 rpm for 10 seconds. Under the above-described spin coating conditions, the first photosensitive resin 31 THB-30 was coated with a film thickness of 60 μm.
[0020]
In exposure of the first photosensitive resin 31, the exposure mask 4 is aligned and exposed at a predetermined position of the pattern of the opaque film 2 formed on the transparent substrate 1. Since THB-30 used in this example is colorless and transparent, alignment can be easily performed. In general, alignment of a mask in a photolithography process is widely used in the LSI field, and alignment at a submicron level is possible. In this example, exposure was performed under the condition of 300 mJ / cm 2 .
[0021]
The process of FIG. 1C is a process of performing exposure from the transparent substrate 1 side after coating the second photosensitive resin 32 on the first photosensitive resin 31. In this example, THB-30 was used as the second photosensitive resin 32 as in the case of the first photosensitive resin 31. Similarly, the spin coating method was used as the coating method. However, in this process, spin coating was performed at a rotation speed of 1600 rpm for 10 seconds, and the film thickness of the second photosensitive resin 32 was set to 40 μm.
[0022]
The exposure amount in this process must expose the second photosensitive resin 32 through the transparent substrate 1 and the first photosensitive resin 31, and therefore it is necessary to expose more than the exposure amount in FIG. There is. In this example, exposure was performed under conditions of 600 mJ / cm 2 .
[0023]
Finally, the first photosensitive resin 31 and the second photosensitive resin 32 are simultaneously developed to form a nozzle-integrated liquid chamber component as shown in FIG. In this example, the developer dedicated to THB-30 was used as the developer, and development was performed by dipping for 5 minutes at a liquid temperature of 35 ° C.
[0024]
(Example 2)
FIG. 2 is a view showing a second embodiment of the method of manufacturing the liquid chamber part of the ink jet head according to the present invention. First, as shown in FIG. 2A, a desired liquid chamber planar shape is patterned on the transparent substrate 1 by the opaque film 2. In FIG. 2A, b2 is the width of the liquid chamber, and in this embodiment, b2 = 70 μm. Also in the second embodiment, a glass substrate having a thickness of 0.4 mm was used as the transparent substrate 1 in the same manner as in the first embodiment, and a 0.1 μm Cr film was patterned as the opaque film 2. The Cr film was formed and patterned under exactly the same conditions as in the first example.
[0025]
In the second embodiment, as shown in FIG. 2B, after the first photosensitive resin 31 is coated on the transparent substrate 1 on which the opaque film 2 is patterned, exposure is performed from the transparent substrate 1 side. . In this process, THB-30 was used as the photosensitive resin 31, and was spin-coated at a rotation speed of 1000 rpm for 10 seconds, and was coated at a thickness of 60 μm. The exposure was performed with an exposure amount of 400 mJ / cm 2 .
[0026]
In the next step of FIG. 2C, the second photosensitive resin 32 is coated on the first photosensitive resin 31, and exposure is performed using the exposure mask 4. The exposure mask 4 used in the second embodiment is such that a desired liquid chamber and the planar shape of the nozzle are drawn with a Cr film. Also in this example, THB-30 was used for the photosensitive resin 32. As for coating, the spin coating method was used as before. The coating condition was a rotation of 1600 rpm for 10 seconds. Under this condition, the photosensitive resin 32 was coated to a thickness of 40 μm. In this process, the photosensitive resin 32 was exposed at 300 mJ / cm 2 .
[0027]
Finally, the first photosensitive resin 31 and the second photosensitive resin 32 are simultaneously developed to form a nozzle-integrated liquid chamber part as shown in FIG. The development in the second example was performed under the same conditions as in the step of FIG. 1D of the first example.
[0028]
(Example 3)
FIG. 3 is a view showing a third embodiment of the method of manufacturing the liquid chamber part of the ink jet head according to the present invention. First, as shown in FIG. 3A, a desired liquid chamber and a planar shape are patterned on the transparent substrate 1 by the opaque film 2. In the third embodiment, the configurations of the transparent substrate 1 and the opaque film 2 are exactly the same as those in the first embodiment.
[0029]
FIG. 3B is a process of exposing using the exposure mask 4 after coating the photosensitive resin 31 on the transparent substrate 1 as in FIG. However, the exposure mask 4 used in the third embodiment has a mask shape not covered with a Cr film so that only the vicinity of the nozzle is exposed. The photosensitive resin 31 in this process also uses THB-30, and coating and exposure were performed under the same conditions as those in the process of FIG. 1B in the first example. The major feature of the third embodiment is that the alignment of the exposure mask 4 is easier than that of the first embodiment.
[0030]
FIG. 3C shows a process in which the photosensitive resin 31 is coated on the photosensitive resin 31 and exposure is performed from the transparent substrate 1 side, as in FIG. Prior to this process, the photosensitive resin 31 is not exposed except in the vicinity of the nozzle, so that the portion other than the vicinity of the nozzle is exposed in the same shape simultaneously with the exposure of the photosensitive resin 32. THB-30 was used for the photosensitive resin 32 also in this process. The coating and exposure conditions are the same as the process conditions in FIG. 1C of the first embodiment.
[0031]
Finally, as shown in FIG. 3D, the photosensitive resin 31 and the photosensitive resin 32 are simultaneously developed to form a nozzle-integrated liquid chamber part. Development conditions were the same as those in FIG. 1D of the first embodiment.
[0032]
FIG. 4 is a view showing a configuration of an ink jet head using a nozzle-integrated liquid chamber part manufactured through the process in the third embodiment. The liquid chamber 5 has a trapezoidal cross-sectional shape with a depth of 100 μm and a width of 70 μm. This shape is because the first photosensitive resin 31 and the second photosensitive resin 32, which are negative resists, were exposed from the substrate side 1, and in the case of an exposure method using a normal exposure mask, the shape is reversely tapered. The taper angle of the wall surface of the main liquid chamber is about 7 degrees. In conventional liquid chamber parts by injection molding, the liquid chamber wall surface has a taper angle of 10 degrees or more for mold release. In the present invention, the taper angle can be 10 degrees or less, which is advantageous in forming a high-density liquid chamber.
[0033]
According to the third embodiment, the cross-sectional shape of the nozzle 6 is also formed in a trapezoidal shape like the liquid chamber 5. The nozzle formed according to the third embodiment is 40 μm deep, 40 μm wide and 100 μm long.
[0034]
A diaphragm 7 is bonded to the liquid chamber part 10 including the liquid chamber 5 and the nozzle 6 described above by adhesion. A projection called an island 9 is formed on the diaphragm 7 in order to efficiently transmit the driving force of the piezoelectric element 8 to the liquid chamber 5. This island 9 is arranged in alignment with the liquid chamber 5. The diaphragm 7 is generally formed by electroforming.
[0035]
Piezoelectric elements 8 that generate a driving force are joined to the islands 9 on the diaphragm 7 to complete the main part of the inkjet head.
[0036]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the liquid chamber part is provided with the liquid chamber and the nozzle, the conventional process of bonding the liquid chamber part and the nozzle plate can be eliminated, and the ink jet head manufacturing process can be simplified. In addition, since the alignment operation between the nozzle and the liquid chamber at the time of bonding is eliminated, it is possible to prevent a defect due to the displacement of the nozzle that occurs at the time of bonding. In addition, poor ink conduction between the liquid chambers due to insufficient adhesion can be prevented.
[0037]
In addition, according to the present invention, since the liquid chamber and the nozzle are aligned by using a photolithography technique generally used in the LSI field, the alignment accuracy is very high. If a photolithographic technique is used, the sub-micron alignment is possible. Therefore, it can be manufactured with a sufficient margin for higher density of 180 dpi or more.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a manufacturing method according to a first embodiment of a liquid chamber part of an ink jet head of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a manufacturing method according to a second embodiment of the liquid chamber part of the ink jet head of the present invention.
FIG. 3 is a view showing a manufacturing method according to a third embodiment of the liquid chamber part of the ink jet head of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an ink jet head using a liquid chamber part manufactured according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a component configuration of a conventional inkjet head.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transparent substrate 2 Opaque film | membrane 4 Exposure mask 5 Liquid chamber 6 Nozzle 7 Diaphragm 8 Piezoelectric element 9 Island 10 Liquid chamber component 11 Nozzle plate 12 Base 31 1st photosensitive resin 32 2nd photosensitive resin

Claims (2)

インクを溜め加圧室の役目をする液室と該液室で加圧されたインクを吐出させるための吐出孔であるノズルとを有する液室部品と、該液室部品に接合され液室内のインクを加圧するための振動板の役目をするダイアフラムと、電歪効果によって駆動力を得て該ダイアフラムを振動させる圧電素子とからなる圧電式インクジェットヘッドにおける液室部品の製造方法であって、
透明基板上に所望の形状に不透明膜をパターニングする工程と、
前記不透明膜がパターニングされた前記透明基板上に第1の感光性樹脂材料をコーティングし、露光用マスクを用いて所望の形状に露光する工程と、
前記第1の感光性樹脂材料上に第2の感光性樹脂材料をコーティングし、前記透明基板を介して露光を行う工程と、
前記第1の感光性樹脂材料と第2の感光性樹脂材料を同時に現像する工程とを有することを特徴とする液室部品の製造方法。
A liquid chamber part having a liquid chamber for storing ink and serving as a pressure chamber, and a nozzle that is a discharge hole for discharging the ink pressurized in the liquid chamber, and a liquid chamber part joined to the liquid chamber part. A method of manufacturing a liquid chamber part in a piezoelectric inkjet head comprising a diaphragm that acts as a diaphragm for pressurizing ink and a piezoelectric element that vibrates the diaphragm by obtaining a driving force by an electrostrictive effect,
Patterning an opaque film in a desired shape on a transparent substrate;
Coating the first photosensitive resin material on the transparent substrate patterned with the opaque film, and exposing to a desired shape using an exposure mask;
Coating the second photosensitive resin material on the first photosensitive resin material, and performing exposure through the transparent substrate;
A method for producing a liquid chamber part, comprising the step of simultaneously developing the first photosensitive resin material and the second photosensitive resin material.
前記露光用マスクを用いて所望の形状に露光する工程において、前記不透明膜のパターンと前記露光用マスクを位置合わせして露光することを特徴とする請求項1に記載の液室部品の製造方法。 2. The method of manufacturing a liquid chamber part according to claim 1 , wherein in the step of exposing to a desired shape using the exposure mask, the pattern of the opaque film and the exposure mask are aligned and exposed. .
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