JP2000355105A - インクジェットヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 供電配線の断線や固体層の残渣がなく、高い
信頼度で高密度かつ多数のノズルを有する高性能なイン
クジェットヘッドを高い歩留まりで得る。 【解決手段】 インクジェットヘッドを製造するさい、
固体層２の表面の位置を検知するために、固体層２より
なる固体層表面検出パターン１１を基板１上に設ける。
次いで、壁部材を切削するとき、固体層表面検出パター
ン１１に基づいて、刃先８を移動させて固体層２の表面
から所定の位置までの切削を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェットヘッ
ドおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図８（a）〜（c）に示したような
インクジェットヘッドを製造する方法の例として、特開
平９―２９０５０９号がある。この公報に開示された発
明では図９（a）〜（g）に示すような製造工程の採用が
提案されている。この製造方法を図８（a）〜（c）およ
び、そのA―A′断面を表す図９（a）〜（g）にしたがっ
て工程順に説明すると、まず、図８（a）および図９
（a）に示したように、まず、不図示の吐出圧発生素子
および素子への供電配線が設けられた基板１上にフォト
リソグラフィー等の周知の手段により液路形成およびそ
れと連通するインク室形成予定部位に除去可能な固体層
２を形成する(固体層配設工程と呼ぶ)。

【０００３】次に、壁部材配設工程として、図９（b）
に示したように、インク液路とインク室およびインク室
の壁を構成する部分以外の部位に（ヘッド有効部内でも
有効部分外でも可能）スペーサー３を設ける。続いて、
図９（c）に示したように、インク室予定部位の少なく
とも一部に開口部４を有する基板５（以下天板５と称す
る）を載置する。続いて、図９（d）に示したように、
天板５に設けられた開口部４より硬化性樹脂６を充填し
硬化させる。

【０００４】次に、壁部材配設工程として、図９（e）
に示したように、例えば図８(b)に示されたダイアモン
ドソー等の刃物８を用い、ダイシングソー等の加工装置
に設けられた、不図示のチャックテーブル上に固定され
た基板１上に設けられた供電配線（不図示）に達するこ
となく、かつ硬化性樹脂６が完全に無くなるように、除
去可能な固体層２の厚さの範囲内に刃物８の刃先の最下
点が入るようにして、インク室７の加工を行う。続い
て、図９（f）に示したように、吐出口予定部位をダイ
ヤモンドソー等により基板１の底部まで完全に切断し、
吐出口８を形成する。

【０００５】続いて、固体層除去工程として、図９
（g）に示したように、除去可能な固体層２およびスペ
ーサー３を除去し、インク液路１０を得る。

【０００６】以上の工程によりインクジェットヘッドが
完成される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のインク
ジェットヘッドの製造方法では、図９（f）に示した工
程で述べたインク室７を切削する際の深さ、換言すれば
刃先８の最下点である所定の位置までの切削の制御方法
は、例えば、チャックテーブルの表面を原点とし、基板
１の厚さおよび傾きと固体層２の厚さをマイクロメータ
ー等により予め測定しておき、チャックテーブルに対す
る刃先の高さを決める方法であるために、誤差が生じ易
いものであった。また、刃８の取り付けられた回転軸１
４に対して〔図８（b）参照〕、チャックテーブルが傾
いている場合には誤差はさらに大きくなり、基板１の全
域に亘って、固体層２の厚さの範囲内においても刃の最
下点を所定の位置に正しく規制することは容易ではな
く、したがって歩留まりが悪いという重大な問題があっ
た。

【０００８】また、チャックテーブルと基板１の間にゴ
ミ等の混入があった場合には、前述のような誤差はさら
に大きくなると共に、基板１の表面は直線的な傾きでは
なく大きくうねるために、前述のような刃先の直線的制
約では局部的に基体１に設けられた配線を切断してしま
う、あるいは硬化性樹脂６が薄皮状に残留し、固体層２
の除去を阻害するという問題があった。

【０００９】特に近年、インクジェットヘッドの、高密
度化および多ノズル化に伴い、インク流路および吐出口
はそれぞれ小さくなり、固体層２の厚さは２０〜１０μ
m程度と極めて薄くなってきていると共に、多ノズル化
し、例えば、紙幅方向全域にノズルを有する、いわゆる
フルマルチアレイタイプのインクジェットヘッドも実用
化されつつあり、このようなフルマルチアレイタイプの
インクジェットヘッドの場合には、ヘッドの長さは約３
００mmを超え、ヘッドの全域に亘って刃先の最下点を固
体層２の厚さの範囲内に制御することは難しくなってき
ている。

【００１０】本発明の第１の目的は、固体層の表面を正
確に検知することにより、刃先の位置を所定の位置にま
で正確に制御でき、供電配線の断線や固体層の除去後に
おいて残渣がなく、高い信頼度で高密度かつ多数のノズ
ルを有する高性能なインクジェットヘッドを高い歩留ま
りで得ることにある。

【００１１】本発明の第２の目的は、装置の傾きによる
誤差および基板のセット時における誤差をキャンセルし
た形で、刃先の基板および固体層との位置関係を正確か
つ容易に検出でき、安価な装置で高い信頼度で高性能な
インクジェットヘッドを高歩留まりで得ることにある。

【００１２】本発明の第３の目的は、前述のように固体
層表面検出パターンを形成する際に新たな工程を必要と
せず、安価にかつ歩留まりを低下させることなくインク
ジェットヘッドを得ることにある。

【００１３】本発明の第４の目的は、固体層の表面検出
パターンを視認し易くすることにより短時間で正確に固
体層の表面を検出することにある。

【００１４】本発明の第５の目的は、固体層の表面検出
パターンを形成する際に、当該部の多重露光等を省くこ
とにより、更なるコストダウンを図ることにある。

【００１５】本発明の第６の目的は、基板および加工装
置のチャックテーブルの平面精度を、高精度とする必要
がなく、安価な基板および装置でも加工を可能にするこ
とである。

【００１６】本発明の第７の目的は、上記と同様に基板
およびチャックテーブルのうねり、凹凸等にも容易に対
応できるようにすることであり、また、基板裏面あるい
はチャックテーブル表面の異物による基板表面のうね
り、凹凸等にも対応できるようにすることにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】（１）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に
連通し吐出口からインクを吐出するために利用される圧
力エネルギーを発生するエネルギー発生素子が配される
複数のインク液路と、該複数のインク液路に供給される
インクを貯溜するための共通インク室とを含むインク通
路に対応した基板上の部分に固体層を設ける固体層配設
工程と、固体層を覆うようにインク液路の壁部材を設け
る壁部材配設工程と、壁部材から共通インク室に対応す
る部分を切削によって除去する壁部材切削工程と、固体
層を除去してインク通路を形成する固体層除去工程とを
含むインクジェットヘッドの製造方法において、固体層
配設工程は、固体層の表面の位置を検知するために、固
体層よりなる固体層表面検出パターンを基板上に設け、
壁部材切削工程は、固体層の表面の位置を検知するため
に設けられた固体層表面検出パターンに基づいて、固体
層の表面から所定の位置までの切削を行う。

【００１８】（２）固体層配設工程は、固体層を感光性
レジストで構成し、固体層表面検出パターンを、感光性
レジストの現像後の深さが位置によって順次異なるよう
に感光により変化させた固体層により形成し、壁部材切
削工程は、切削を行うための刃が固体層表面検出パター
ンの一部を切削し、残存する固体層表面検出パターンに
より固体層の表面を検出して切削を行うものを含む。

【００１９】（３） 現像後の深さが順次異なる固体層
表面検出パターンを、フォトマスクまたは基板を順次移
動させた状態で、感光性レジストの全膜厚を感光させる
露光量より少ない露光量で、感光性レジストを多重露光
して形成するものを含む。

【００２０】（４） 現像後の深さが順次異なる固体層
表面検出パターンを、複数の同一形状パターンが等間隔
に配置されてなるフォトマスクをパターンの間隔と同一
の間隔で移動させ、感光性レジストを多重露光して形成
するものを含む。

【００２１】（５） 現像後の深さの順次異なる固体層
表面検出パターンを、異なる現像後の深さに対応する光
透過率あるいは開口率を有するフォトマスクにより形成
するものを含む。

【００２２】（６） インクの通路に対応した固体層を
フォトマスクを使用して形成し、該フォトマスクと同一
のマスク上に固体層表面検出パターンを設けるものを含
む。

【００２３】（７） 固体層を形成する際、固体層表面
検出パターンを同時に形成するものを含む。

【００２４】（８） 固体層表面検出パターンを基板上
に複数設置し、該複数の固体層表面検出パターンにより
基板表面の傾きを検出し、該検出結果に基づいて基板の
傾きを調整するものを含む。

【００２５】（９） 固体層表面検出パターンを基板上
に多数配置し、該複数の固体層表面検出パターンにより
基板の表面の平行度を検出し、該検出結果に基づいて共
通インク室部を切削する際の刃先の最下点を逐次制御す
るものを含む。

【００２６】（１０） 本発明のインクジェットヘッド
は、上記した製造方法によって製造されている。

【００２７】（１１） エネルギー発生素子が熱エネル
ギーであるものを含む。

【００２８】（１２） 複数の吐出口が被記録材の巾に
対応して多数設けられているものを含む。

【００２９】上述した（１）および（２）の本発明の方
法による場合、基板状に固体層の表面を検出するための
固体層の表面からの深さが順次異なるよう形成された検
出パターンが設けられ、インク室の加工を行う際に予
め、固体層表面検出パターンの一部を切削し、切削加工
で無くならなかった（刃の最下点よりも深さが深い）パ
ターンの本数をカウントすることにより、固体層の表面
と刃の最下点の位置関係が正確に、かつ容易に測定でき
る。

【００３０】この測定結果に基づき、例えば固体層の厚
みの半分だけ基板表面より刃先を上げることにより固体
層の厚みの範囲内に確実に刃先の最下点を所定の位置に
制御することができ、基板表面上に形成された吐出圧発
生素子や配線等を切断することなくかつインク室部分に
充填された硬化性樹脂を残すことなくインク室部の切削
加工ができる。また、この方法によれば、加工装置のチ
ャックテーブルと加工軸の傾きや、チャックテーブルと
基板裏面との間の異物等の影響を受けることなく、加工
軸と基板の位置関係を正確に測定することが可能とな
る。

【００３１】また（３）の方法による場合、感光性レジ
ストの全膜厚を感光させる露光量より少ない露光量でフ
ォトマスクまたは基板を順次移動させて多重露光するこ
とにより、移動および露光の回数だけ露光量の異なる潜
像が形成され現像後に、感光性レジスト（固体層）の表
面より深さが順次異なる階段状の表面検出パターンが得
られる。

【００３２】また（４）の方法による場合、等間隔より
なるマスクパターンを間隔と同一間隔でマスクまたは基
板を移動し、上記（３）と同様に多重露光することによ
り、感光性レジストの表面からの深さが順次異なる独立
した凹状の固体層表面検出パターンが得られ、予めイン
ク室加工前に行う切削後の残存固体層表面検出パターン
の視認性がさらに良好となる。

【００３３】また（５）の方法による場合、固体層表面
検出パターンが各々光透過率あるいは開口率の異なるフ
ォトマスクを用いることにより、感光性レジストの露光
度がパターン毎に異なり、（３）および（４）のような
固体層表面検出パターンが容易に得られる。

【００３４】また（６）の方法による場合、インクの通
路に対応した固体層を設けるためのフォトマスク上に固
体層表面検出パターンを設けることにより、新たなマス
クを必要とせず、容易に固体層表面検出パターンを基板
上に形成できる。

【００３５】また（７）の方法による場合、固体層表面
検出パターンが固体層を形成する際、同時に形成するこ
とにより、新たな工程を必要とせず、精度よい固体層表
面検出パターンを容易に得ることができる。

【００３６】また（８）および（９）の方法による場合
は、チャックあるいは基板の反り、うねり、傾き等、あ
るいはチャックテーブルと基板の間に混入した異物等の
影響による基板表面に反り、うねり、傾き等がある場合
でも、刃先の最下点を固体層の厚さの範囲内に納めるこ
とが可能となる。

【００３７】さらに、（９）の方法によれば、前述した
何れかの方法により、いわゆる、フルマルチアレイタイ
プのインクジェットヘッドを製造することができる。こ
の方法によれば、従来、製造が困難であった、インク室
の加工領域が非常に長く（ノズル配列方向に）いわゆる
フルマルチアレイタイプのインクジェットヘッドが製造
できるので、超高速で印刷可能な高性能なインクジェッ
トヘッドを容易に得ることができる。

【００３８】本発明のインクジェットヘッドは、上記し
た製造方法によって製造されているので、超高速で印刷
することが可能である。

【００３９】

【発明の実施の形態】本発明は、インクジェットヘッド
のインク液路および共通インク室を形成する際、固体層
の表面位置を正しく検知し切削時の刃先の位置を正確に
制御する具体的手段として、インクジェットジェットヘ
ッドのインク液路および共通インク室の形成工程におい
て、基板上に固体層の表面位置を検知するためのパター
ンを設け、該パターンにより、検出された基板表面より
所定の位置まで共通インク室の切削を行うものである。

【００４０】上記した本発明の具体的製造方法について
は、詳細説明を要するので後述する実施の形態において
その代表的な方法に関して詳述することとする。

【００４１】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液滴を形成し、記録
を行うインク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。

【００４２】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おり、本発明はこれらの基
本的な原理を用いて行うものが好ましい。この記録方式
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。

【００４３】この記録方式を簡単に説明すると、液体
（インク）が保持されているシートや液路に対応して配
置されている電気熱変換体に、記録情報に対応して液体
（インク）に核沸騰現象を超え、膜沸騰現象を生じるよ
うな急速な温度上昇を与えるための少なくとも一つの駆
動信号を印加することによって、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る。こ
のように液体（インク）から電気熱変換体に付与する駆
動信号に一対一対応した気泡を形成できるため、特にオ
ンデマンド型の記録法には有効である。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。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４４６３３５９号明細書、同第４３
４５２６２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。

【００４４】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
体を組み合わせた構成（直線状液流路または直角液流
路）の他に、米国特許第４５５８３３３明細書、米国特
許第４４５９６００号明細書に開示されているように、
熱作用部が屈曲する領域に配置された構成を持つものも
本発明に含まれる。

【００４５】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孔とする構成を開
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部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
構成においても本発明は有効である。

【００４６】さらに、本発明が有効に利用される記録ヘ
ッドとしては、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅
に対応した長さのフルラインタイプの記録ヘッドがあ
る。このフルラインヘッドは、上述した明細書に開示さ
れているような記録ヘッドを複数組み合わせることによ
ってフルライン構成にしたものや、一体的に形成された
一個のフルライン記録ヘッドであってもよい。

【００４７】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を用いた場合にも本発明は有効で
ある。

【００４８】また、本発明の記録装置に、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、本発明の記録装置を一層安定にすることができるの
で好ましいものである。これらを具体的に擧げれば、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
行う手段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。

【００４９】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみを記録するモードだけはなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成したものか、複数個を組み合わせて
構成したものかの何れでもよいが、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。

【００５０】以上説明した本発明の例においては、液体
インクを用いて説明しているが、本発明では室温で固体
状であるインクであっても、室温で軟化状態のとなるイ
ンクであっても用いることができる。上述のインクジェ
ット装置ではインク自体を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。

【００５１】加えて、熱エネルギーによるヘッドやイン
クの過剰な昇温をインクの固形状態から液体状態への状
態変化のエネルギーとして使用させることで、積極的に
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こともできる。何れにし
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液状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、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質を
持つインクの使用も本発明には適用可能である。

【００５２】このようなインクは、特開昭５４―５６８
４７号公報あるいは特開昭６０―７１２６０号公報に記
載されるような、多孔質シートの凹部または貫通孔に液
状もしく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。

【００５３】本発明において、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。

【００５４】図７は本発明により得られた記録ヘッドを
インクジェットヘッドカートリッジ（IJC) として装着
したインクジェット記録装置（IJRA)の一実施形態の外
観斜視図を示す。

【００５５】図７において、１２０はプラテン１２４上
に送紙されてきた記録紙に記録面に対向してインク吐出
を行うノズル群を具えたインクジェットヘッドカートリ
ッジ（IJC)である。１１６はIJC１２０を保持するキャ
リッジHCであり、駆動モータ１１７の駆動力を伝達する
駆動ベルト１１８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１１９Aおよび１１９Bと摺動
可能とすることにより、IJC１２０の記録紙の全幅にわ
たる往復移動が可能となる。

【００５６】１２６はヘッド回復装置であり、IJC１２
０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１２３を介したモータ１
２２の駆動力によって、ヘッド回復装置１２６を動作せ
しめ、IJC１２０のキャッピングを行う。このヘッド回
復装置１２６のキャップ部１２６AによるIJC１２０のキ
ャッピングに関連させて、ヘッド回復装置１２６内に設
けた適宜の吸引手段によるインク吸引、もしくはIJC１
２０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、インクを吐出口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IJCが保護される。

【００５７】１３０はヘッド回復装置１２６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１３０はブレード保持部
材１３０Aにカンチレバー形態で保持され、ヘッド回復
装置１２６と同様、モータ１２２および伝動機構１２３
によって動作し、IJC１２０の吐出面との係合が可能と
なる。これにより、IJC１２０の記録動作における適切
なタイミングで、あるいはヘッド回復装置１２６を用い
た吐出回復処理後に、ブレード１３０をIJC１２０の移
動経路中に突出させ、IJC１２０の移動動作に伴ってIJC
１２０の吐出面における結露、漏れあるいは塵埃等を
拭き取るものである。

【００５８】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施の形態のインクジェットヘッドの模式的斜視図
であり、図中の符号は図８および図９と同じである。

【００５９】１は、シリコン、ガラス、金属等からなる
基板であり、基板１上に不図示の吐出圧発生素子、同素
子への供電配線および後述する工程で除去されインク液
路となる固体層２が設けられている。

【００６０】さらに、基板１の端部に本発明の主要な構
成である固体層２の表面を検出するための固体層表面検
出パターン(以下表面検出パターンと称する)１１が形成
される。表面検出パターン１１の詳細は後述する。

【００６１】図９（a）〜（g）は従来例および本発明の
第１の実施の形態のインクジェットヘッドの製造方法の
一部工程を説明するための縦断面図を示している。

【００６２】以下、本実施形態のインクジェットヘッド
の製造方法を図９（a）〜（g）を参照して代表的な工程
順にしたがって説明する。

【００６３】本実施の形態においては、例えばアルミニ
ウムからなる基板１上に、必要に応じてSiO₂等の絶縁膜
をスパッタリング等の周知の方法で形成した後、不図示
の吐出圧発生素子および同素子への供電配線をを形成す
るために、例えばTaAl,TaN,HfB₂等の抵抗層と、例えばA
l,金属等の導電層(配線層)をスパッタリング等の周知の
方法により基板１上に成膜する。

【００６４】ここで、抵抗層としてTaAl約０.５μm、配
線層としてAl約１.０μmを、連続してスパッタリングす
る。

【００６５】次いで、不図示の供電配線の電気絶縁層と
して、例えば、SiO₂、ポリイミド等の無機あるいは有機
絶縁層を積層する。

【００６６】次いで、フォトレジストの塗布、露光、現
像、エッチング等の周知のフォトリソグラフィー技術に
より、吐出圧発生素子であるヒーターおよび同ヒーター
に給電するための供電配線を所望の密度で所望の数だけ
形成する。

【００６７】次いで、図９（a）に示したように、吐出
圧発生素子、供電配線が設けられた基板１上に、少なく
とも液路形成部位およびそれと連通するインク室形成予
定部位に除去可能な固体層２を形成する(固体層配設工
程)。

【００６８】この固体層２は後述する工程を経た後に除
去され、残された空間部分が少なくともインク液路およ
びインク室の一部となる。

【００６９】固体層２の具体的形成手段としては、例え
ば、東京応化（株）製のポジ型フォトレジスト、PMER―
AR９００をスピンコート等の周知の手段により塗布した
後、露光・現像され形成される。近年、インクジェット
記録技術の高精彩化に伴い、ノズル密度が６００dpi、
あるいは１２００dpi等の小ノズルが必要となってきて
おり、本実施形態においては、例えば、６００dpiの場
合は、固体層の厚さは１０〜２０μm、また、１２００d
piの場合は、厚さは５〜１０μmと非常に薄い層となっ
ている。

【００７０】この固体層２の形成工程において、本発明
の主要構成である固体層２の表面検出用パターン１１を
形成する。

【００７１】以下に、表面検出パターンの形成方法の一
例を説明する。

【００７２】図２（a）〜（e）は、図１の表面検出パタ
ーン１１の形成方法の工程を示すＣ―Ｃ′断面と同表面
検出パターン１１を形成するためのフォトマスクの関係
を表わしている。

【００７３】図２（a）〜（e）において、１２は表面検
出パターン１１を形成するためのフォトマスク、１３は
フォトマスク１２の所望の位置に設けられた紫外線透過
部、１３′は紫外線透過部１３を透過した紫外線で固体
層２の深さ方向の一部が感光した部分、１４は遮光部を
表す。ここで、固体層２はポジ型感光性レジストからな
っている。

【００７４】表面検出パターン１１の形成方法は、ま
ず、図２（a）において、感光性レジストを底部まで全
部感光させるのに必要な紫外線の例えば１／４の露光量
で露光を施す。

【００７５】次いで、図２（b）のように、基板１を図
で上方に一定量、例えば１mm移動させた後、再度、図２
（a）と同等の露光量で露光を施す。

【００７６】さらに、図２（c）および（d）のように、
基板１の移動と露光を繰り返す。

【００７７】本実施の形態においては、４回繰り返すこ
とにより底部まで感光されている。

【００７８】次いで、固体層２の感光性レジストを所定
の現像液で現像することにより感光部分１３´が除去さ
れて、図２（e）のような感光性レジストの表面から、
順次深さの異なる階段状となったパターン１１が得られ
る。

【００７９】本実施の形態においては、多重露光を４回
行ったが露光回数は、固体層２の表面からの位置を測定
するのに必要な精度により適宜変更でき、多重露光の回
数を多くする場合は、１回当たりの露光量を減らすこと
はいうまでもない。

【００８０】また、本実施の形態においては、１回当た
りの露光量は、レジストの底部まで感光させるのに必要
な露光量の１／露光回数としたが、露光量と現像後のレ
ジストの掘り込み深さ（感光深さ）が直線的に変化しな
いレジストおいては、予め露光量と掘り込み深さの関係
を測定しておくことがより好ましい。

【００８１】また、本実施形態においては、レジストの
底部まで完全に感光するよう、多重露光を繰り返した
が、必ずしもレジスト全膜厚を掘り込む必要はない。

【００８２】次いで、壁部材配設工程に入り、まず、図
９（b）に示したように、基板１の不要部分および後に
除去が可能な材料である場合には、ヘッドの有効部分
に、例えば、５０〜２００μm程度の所望の厚さのスペ
ーサー３を形成する。スペーサー３の具体的形成手段と
しては、テープ、スクリーン印刷、ディスペンス等が採
用できる。

【００８３】次いで、図９（c）に示したように、イン
ク室予定部位の少なくとも一部に開口部４を有する天板
５を載置する。天板５の材料としては、特に限定される
ものではないが、基板１と熱膨張率等が近い材料が望ま
しく、本実施の形態のように基板１にアルミニウムを用
いた場合には、アルミニウムまたはアルミニウムに熱膨
張率を合わせたフィラー含有の樹脂等が用いられる。

【００８４】また、天板５は必ずしも必要なわけではな
く、例えば、固体層２上に直接、後述する硬化性樹脂を
積層することも可能である。

【００８５】次に、図９（d）に示したように、天板５
に向けられた開口部４より、例えば、エポキシ系常温硬
化性樹脂６を充填した後、硬化させる。硬化性樹脂６の
材料は、特に限定されるものではないが、光硬化性樹
脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等も好適に使用でき
る。

【００８６】次いで、図９（f）に示したように、イン
ク室７を切削加工により形成する。以下にインク室７の
切削方法を詳細に説明する。

【００８７】切削加工を行うダイシングソー等の装置の
代表的構成は、図８(b)に示したように、ワークを固定
するためのチャックテーブルおよび刃物８を取り付け加
工のため回転する回転軸１４よりなり、チャックテーブ
ルおよび回転軸１４はX,Y,Zの三次元方向にNC制御され
る。

【００８８】具体的使用方法としては、刃物８を取り付
けた回転軸１４をゆっくり、例えば、手で回転させて、
刃物８がチャックテーブルに接触するまで回転軸１４を
下降させ、刃先が同チャックテーブルに接触する位置を
目視、あるいは手にかかる負荷を官能にて判断して、こ
の接触点をZ方向の原点とし、所望の切削深さ、すなわ
ち、所定の位置まで達するように、回転軸１４のZ方向
の位置をNC制御装置にインプットし、さらにテーブルま
たは回転軸１４のXおよびY方向の移動量をインプットし
て、切削加工を行なう。

【００８９】上記の例では、回転軸がZ方向に移動する
方式であったが、チャックテーブルが上下に移動する方
式でも同様に実施可能である。また、回転軸がチャック
テーブルに対して垂直に設けられた加工装置も同様な方
法により原点出しを行うことができる。このような軸が
垂直に設けられた加工装置で加工を行う場合は、エンド
ミル等の刃物が用いられることはいうまでもない。

【００９０】従来例によれば、上記のような機能および
構成を有する装置を用いてインク室７の切削加工を行う
場合には、予め基板１の厚さを測定しておき、チャック
テーブルの表面の原点に対して基板の厚さ分および固体
層２の設定厚さの半分をオフセットし、インク室７の加
工を行うのが通常である。しかしながら、従来技術の項
で述べたように、種々の誤差が重なり、刃先の最下点を
固体層２の厚さの範囲内に抑えることは簡単ではなかっ
た。

【００９１】これに対して本実施の形態においては、図
１に示したように、固体層２の表面を検出する表面検出
パターン１１を設けることにより、精度よく、固体層２
の表面と刃の最下点の位置関係を測定することができ
る。

【００９２】以下図３（a）および（ｂ）を用いて、固
体層２の表面と刃の最下点の位置関係の測定方法を説明
する。

【００９３】図３（a）は、図２（a）〜（e）の方法に
より形成された表面検出パターン１１の断面と刃の関係
を表したものであり、測定のための切削を行う前の状態
を示す。図３（b）は、同じく切削後の状態を示す。

【００９４】測定方法は、図３（a）に示すように、刃
８を従来例で述べた方法により概ね表面検出パターン１
１を切削できるような位置に設定して、刃８を図で右方
に移動して同パターンを切削加工する。図３（ｂ）は、
加工が終了した状態を表す。

【００９５】上記のように測定のために切削加工され残
存した表面検出パターン１１を、例えば、切削装置のア
ライメント用のスコープ等を用いて、図３（ｂ）に図示
の距離lを測定する。あるいは階段状パターンのエッジ
の本数を数えることにより、刃の最下点が階段状に形成
された表面検出パターン１１の何段目で切削されたか
が、多重露光時の基板１の移動量との関係からわかる。
また、階段状パターンの深さは、前述したように多重露
光の回数とレジスト表面からの掘り込み深さの関係が予
めわかっており、したがって刃先の最下点とチャックテ
ーブル上にセットされた基板１上の固体層２の表面との
位置関係が正確に検出できる。

【００９６】検出結果に基づき固体層２の表面から厚さ
の半分（固体層の中間位置）に刃の最下端が位置するよ
うに回転軸１４を下降または上昇させて、インク室７の
切削を行う。

【００９７】この方法によれば、Z方向の誤差は固体層
２の厚さのみとなり、固体層２の厚さは前述のようにス
ピンコート等の周知の手段により形成されているので、
誤差は殆ど生じない。

【００９８】次いで、図９（f）に示したように、前述
のインク室７の加工と同様な装置および刃物で吐出口部
およびヘッドの後端部を切断する。切断に際しては、基
板１の裏面まで完全に刃先が入ればよく、インク室７の
加工の際のようなZ方向の精密なコントロールは必要と
せず、チャックテーブルを切り込まないようダイシング
テーブル等に基板１を貼り付けた上で切断加工を行う
か、あるいは、切断テーブルが切り込まれる部分を予め
掘り込んでおく。

【００９９】次に、図９（g）に示したように、固体層
２およびスペーサー３をエチルセロソルブ等の有機溶剤
あるいはアルカリ水溶液で溶解除去して、インク液路１
０を得る。

【０１００】以上の工程によりインクジェットヘッドが
完成する。

【０１０１】（第２の実施の形態）図４（a）〜（e）は
本発明の第２の実施の形態のインクジェットヘッドの製
造方法における表面検出パターンの形成工程を示してい
る。

【０１０２】本実施の形態においては、図９（a）に示
した工程で固定層２に表面検出パターンを形成するさい
に、図４（a）に示すような、等間隔Ｐで複数の同一形
状パターン(遮光部)２４が形成されたフォトマスク２２
を用い、同図（a）〜（d）のように、等間隔Ｐだけフォ
トマスク２２あるいは基板１を図で左右方向に移動さ
せ、第１の実施の形態と同様に、多重露光を施した後、
図４(e)のように、現像を行い、固体層２の表面検出パ
ターン２１を得る。

【０１０３】本実施の形態によれば、表面検出用パター
ンの各段が独立してエッジが鮮明に形成され、第１の実
施の形態で述べた表面の測定をするための切削後の距離
を測定する際、あるいは残存パターンの本数を数える際
に、良好な測定を行い、あるいは良好に本数を数えるこ
とができ、短時間で精度よく固体層の表面を検出するこ
とができる。

【０１０４】（第３の実施の形態）本発明の第３の実施
の形態では、図２(a)の表面検出パターン１１を形成す
るためのフォトマスクパターン１２の透過率あるいは開
口率を順次に変えたパターンを複数個設けることによ
り、現像後の掘り込み深さが順次異なる表面検出パター
ン１１を得ることができる。

【０１０５】例えば、フォトマスク１２の紫外線透過部
１３の中に感光性レジストが解像しない程度に（例えば
０.５μ〜５μm）の遮光パターンを設け、透過部１３中
における遮光パターンの比率を適宜変化させた複数のパ
ターンを所望の位置に設ける方法等がある。

【０１０６】この方法によれば、インクの通路となる固
体層２の露光をする際に、同時に露光することができ、
別途多重露光を行う必要がなく、短時間で表面検出パタ
ーン１１を形成することができる。

【０１０７】（第４の実施の形態）第１および第２の実
施形態においては、特に記載しなかったが、インク液路
となる固体層２を形成するためのマスクパターンと、表
面検出パターン１１を形成するためのマスクパターンを
同一マスク上に設けることも好ましい方法である。

【０１０８】上記のようなマスクを用いる場合、表面検
出パターンを多重露光する際には、例えば、露光装置に
設けられたマスキングブレード等でインク液路となる固
体層２の部分は遮光することはいうまでもない。

【０１０９】また、表面検出パターン１１を露光・現像
する工程はインク液路となる固体層２の露光および現像
の前あるいは後に別途に行ってもよいが、２者の露光を
順次行った後、同時に現像することがより好ましい。

【０１１０】（第５の実施の形態）図５は本発明の第５
の実施の形態のインクジェットヘッドの模式的斜視図を
示す。

【０１１１】本実施の形態の形態のインクジェットヘッ
ドの製造方法においては、表面検出パターン１１を基板
１の外周部に複数個設置し、第１の実施の形態と同様な
方法で各表面検出パターンによる基板１の表面の測定を
行った結果より、切削刃物に対する基板１の傾きを検出
する。基板の傾きが許容量を超える場合、例えば基板１
とチャックテーブルの間にスペーサーを挿入し、基板１
の傾きを補正した後、インク室７の切削を行うものであ
る。また、チャックテーブルの下部に傾きを調整する手
段を設けることもよい方法である。

【０１１２】（第６の実施の形態）図６は本発明の第６
の実施の形態のインクジェットヘッドの模式的斜視図を
示す。

【０１１３】本実施の形態においては、表面検出パター
ン１１を図６に示すＤ―Ｄ´ライン上に、すなわち、ヘ
ッドの後端部分（吐出口と反対側）の切断分離ライン上
に多数設ける（パターンは不図示）。

【０１１４】上記のように多数設けられた表面検出パタ
ーン１１を第１の実施の形態と同様な方法で順次切削
し、各表面検出パターン１１が配置された固体層の表面
の位置を順次検出し、固体層表面の傾き、うねり、凹凸
等を測定し、測定点の各々をつなぐように逐次刃先を制
御し、インク室７の加工を行なう。

【０１１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、(１) 基
板表面を精度よく検出できるので、高密度あるいは多く
のノズルを有する高性能ヘッドでも配線の断線やノズル
内の残渣等のない高い信頼度のヘッドを高歩留まりで得
ることができる効果がある。

【０１１６】また、（２）の方法によれば、固体層表面
と切削用刃物の刃先の位置関係を正確に短時間で測定で
き、上記と同様な効果が得られる。

【０１１７】また、（３）の方法によれば、僅かの工程
の増加（多重露光）で上記（１）および（２）と同様の
効果が得られると共に安価にヘッドを得ることができ
る。

【０１１８】また、（４）の方法によれば、(１)〜
（３）の方法と同様の効果が得られる。

【０１１９】また、（５）の方法によれば、全く工程を
増加させることなく(１)〜（４）の方法と同様の効果が
得られる。

【０１２０】また、（６）の方法によれば、新たなフォ
トマスクを必要とせずマスク交換の時間短縮が行えると
共に交換時のゴミの管理等が不要となり、(１)〜（５）
の方法と同様の効果が得られる。

【０１２１】また、（７）の方法によれば、(１)〜
（６）の方法と同様の効果が得られる。

【０１２２】また、（８）の方法によれば、固体層表面
の傾きを補正することにより、基盤の板厚の傾きを管理
する必要がなく、安価に該基板を得ることができる。ま
た、加工装置のチャックテーブルと加工軸の傾きの精度
を出す必要がなく、安価な装置で加工が行える。さら
に、基板とチャックテーブル間の突起、異物等による傾
きがあっても、加工が容易であり、高い信頼度でヘッド
を高歩留まりで得ることができる効果が得られる。

【０１２３】また、（９）の方法によれば、基板表面の
傾き反り、うねり、凹凸等があっても容易にインク室加
工ができ、(１)〜（４）の方法と同様の効果が得られ
る。

【０１２４】さらに、以上(１)〜（９）の製造方法によ
れば、高精彩で高速印字が可能な高性能ヘッドを得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のインクジェットヘ
ッドの斜視図である。

【図２】（a）〜（e）は図９（a）において、図１の固
体層表面検出パターン１１を形成するための工程を説明
するための縦断面図である。

【図３】（a）および（b）は、図２（a）〜（e）の方法
により形成された表面検出パターン１１の断面と刃の関
係を表わす縦断面図であり、（a）は測定のための切削
を行う前の状態を表わし、（b）は切削後の状態を表わ
す。

【図４】（a）〜（e）は本発明の第２の実施の形態の製
造方法の一部を示すインクジェットヘッドの縦断面図で
ある。

【図５】本発明の第５の実施の形態のインクジェットヘ
ッドの模式的斜視図である。

【図６】本発明の第６の実施の形態のインクジェットヘ
ッドの模式的斜視図である。

【図７】本発明のインクジェットヘッドを装着したイン
クジェット記録装置（IJRA)の一実施形態の外観斜視図
である。

【図８】（a）〜（c）はインクジェットヘッドの従来例
の斜視図である。

【図９】（a）〜（g）は従来例および本発明の第１の実
施の形態のインクジェットヘッドの製造方法の一部工程
を説明するための縦断面図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 固体層 ３ スペーサー ４ 開口部 ５ 天板 ６ 硬化性樹脂 ７ インク室 ８ 吐出口 ９ 刃物 １０ インク液流路 １１、２１ 固体層表面検出パターン １２、２２ フォトマスク １３、２３ 紫外線透過部 １３´、２３´ 感光部分(レジスト) １４、２４ 遮光部 １１６ キャリッジHC １１７ 駆動モータ １１８ 駆動ベルト １１９A、１１９Ｂ ガイドシャフト １２０ インクジェットヘッドカートリッジ １２２ クリーニング用モータ １２３ 伝動機構 １２４ プラテン １２６ ヘッド回復装置 １２６A キャップ部 １３０ ブレード １３０A ブレード保持部材

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを吐出する吐出口に連通し前記吐
   出口からインクを吐出するために利用される圧力エネル
   ギーを発生するエネルギー発生素子が配される複数のイ
   ンク液路と、該複数のインク液路に供給されるインクを
   貯溜するための共通インク室とを含むインク通路に対応
   した基板上の部分に固体層を設ける固体層配設工程と、 前記固体層を覆うように前記インク液路の壁部材を設け
   る壁部材配設工程と、 前記壁部材から前記共通インク室に対応する部分を切削
   によって除去する壁部材切削工程と、 前記固体層を除去してインク通路を形成する固体層除去
   工程とを含むインクジェットヘッドの製造方法におい
   て、 前記固体層配設工程は、前記固体層の表面の位置を検知
   するために、前記固体層よりなる固体層表面検出パター
   ンを前記基板上に設け、 前記壁部材切削工程は、前記固体層の表面の位置を検知
   するために設けられた前記固体層表面検出パターンに基
   づいて、前記固体層の表面から所定の位置までの切削を
   行うことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方
   法。
2. 【請求項２】 前記固体層配設工程は、前記固体層を感
   光性レジストで構成し、前記固体層表面検出パターン
   を、前記感光性レジストの現像後の深さが位置によって
   順次異なるように感光により変化させた固体層により形
   成し、 前記壁部材切削工程は、前記切削を行うための刃が前記
   固体層表面検出パターンの一部を切削し、残存する固体
   層表面検出パターンにより前記固体層の表面を検出して
   切削を行う請求項１記載のインクジェットの製造方法。
3. 【請求項３】 前記現像後の深さが順次異なる固体層表
   面検出パターンを、前記フォトマスクまたは前記基板を
   順次移動させた状態で、前記感光性レジストの全膜厚を
   感光させる露光量より少ない露光量で、前記感光性レジ
   ストを多重露光して形成する請求項２記載のインクジェ
   ットヘッドの製造方法。
4. 【請求項４】 前記現像後の深さが順次異なる固体層表
   面検出パターンを、複数の同一形状パターンが等間隔に
   配置されてなるフォトマスクを前記パターンの間隔と同
   一の間隔で移動させ、前記感光性レジストを多重露光し
   て形成する請求項３記載のインクジェットヘッドの製造
   方法。
5. 【請求項５】 前記現像後の深さの順次異なる固体層表
   面検出パターンを、前記異なる現像後の深さに対応する
   光透過率あるいは開口率を有するフォトマスクにより形
   成する請求項３記載のインクジェットヘッドの製造方
   法。
6. 【請求項６】 前記インクの通路に対応した固体層をフ
   ォトマスクを使用して形成し、該フォトマスクと同一の
   マスク上に前記固体層表面検出パターンを設ける請求項
   ３ないし５の何れか一記載のインクジェットヘッドの製
   造方法。
7. 【請求項７】 前記固体層を形成する際、前記固体層表
   面検出パターンを同時に形成する請求項１ないし６の何
   れか一記載のインクジェットヘッドの製造方法。
8. 【請求項８】 前記固体層表面検出パターンを前記基板
   上に複数設置し、該複数の固体層表面検出パターンによ
   り前記基板表面の傾きを検出し、該検出結果に基づいて
   前記基板の傾きを調整する請求項１ないし７の何れか一
   記載のインクジェットヘッドの製造方法。
9. 【請求項９】 前記固体層表面検出パターンを前記基板
   上に多数配置し、該複数の固体層表面検出パターンによ
   り前記基板の表面の平行度を検出し、該検出結果に基づ
   いて前記共通インク室部を切削する際の刃先の最下点を
   逐次制御する請求項１ないし８の何れか一記載のインク
   ジェットヘッドの製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし９の何れか一記載の製
    造方法によって製造されたインクジェットヘッド。
11. 【請求項１１】 エネルギー発生素子が熱エネルギーで
    ある請求項１０記載のインクジェットヘッド。
12. 【請求項１２】 前記複数の吐出口が被記録材の巾に対
    応して多数設けられている請求項１０または１１記載の
    インクジェットヘッド。