JPH03169558A - インクジェット記録ヘッドの製造方法 - 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、インクを吐出してインク液滴を形威して記録
を行う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ヘッドは、一般に、微細な口径のイ
ンク吐出口、この吐出口に連通し吐出に伴なってインク
の供給が行われるインク液路およびこの液路の一部に配
設されインクに吐出圧などの吐出エネルギーを与える吐
出エネルギー発生素子を具えている。

このようなインクジェット記録ヘッドの一つとして、基
板上に、エネルギー発生素子である吐出ヒーター、この
ヒーターに電力を供給するための電極および吐出ヒータ
ーの発熱による酸化を防止するための耐酸化層を設け、
この耐酸化層が設けられる部分のうち吐出ヒーターの上
部に、いわゆるキャビテーション現象からこの耐酸化層
を保護するための例えば金属からなる耐キャビテーショ
ン層を設け、さらに耐インク層として、ヒーター上部以
外の部分に有機物層を設け、かかる基板上に硬化樹脂膜
にパターニング処理を施すことによりインク液路を形戒
したインクジェット記録ヘッドが提案されている（例え
ば、特開昭５６−１２３８６９　，特開昭５７−４３８
７６）。

この場合、インク液路を形成する硬化樹脂膜が被着され
る基板表面には、耐キャビテーション層と耐インク層の
２層、あるいはさらに耐酸化層を含めた３層の膜が露出
されることになるので、これら各種膜の光の反射率が異
なることに起因して、硬化樹脂膜にパターンニングを施
す際の露光の態様がこれらの各種膜に対応して異なる。

すなわち、硬化樹脂膜はパターンング用光源からの直接
の照射およびこの照射による上記各種膜からの反射によ
って露光されるのであるが、この反射量が異なると樹脂
膜における総露光量が異なることになる。このため、パ
ターニングにより形成されたインク液路の寸法は、硬化
樹脂膜が被着される基板表面に応じて変化して一様でな
くなり、設計寸法通りに連続したインク液路を形成しに
くいという問題があった。

例えば、反射率の最も高い部分、例えば吐出ヒーター上
の耐キャビテーション層上の液路となる硬化樹脂膜にお
ける適正露光量と同一の露光量を、反射率の最も低い部
分、例えば耐インク層（有機物層）に与えた場合には、
硬化樹脂膜は全体として露光量不足になり、十分な重合
が得られず、現像の際に基板より液路壁が剥離してしま
うこともあった。

また、硬化樹脂膜層の光が照射される方向に沿った露光
量は光の透過や反射量に応じて異なるものであるが、被
着面の反射率が異なると、この露光量の違いが一様でな
くなり、これによっても一様なインク液路寸法を得られ
ない場合もある。

これらの問題を解決するために、反射率の異なる被着面
上に感光性樹脂を設けてパターニングするに際し、反射
率の違いに応じて感光性樹脂層に与える露光量を調整す
る方法が提案されている（特開昭８０−２０６１ｉ５９
）。この方法によれば、反射率のことなる被着面上にわ
たって、硬化樹脂膜からなる液路を形成する場合でも、
液路寸法が被着面によらず一様で連続なインク液路寸法
が得られる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述の方法は、反射率の異なる被着面に
わたって幅が一様なインク液路の形成は有効であるが、
逆に、幅が大きくまたはステップ状に変化するような液
路の形成を精度良く行う方法を与えていない。

すなわち、上述の方法によれば液路や液路壁の幅が狭い
部位は他の部位に較べて相対的な露光量がマスクとの関
係において過剰または不足となり、液路の幅が狭い部分
においては液路が完全社形成されず一部ふさがった状態
になり、また液路の隔壁の幅が狭い部分においては隔壁
自体が現像時に損失するという問題があった。

この問題を解決する１つの方法として、液路の幅に応じ
て露光量を変えることも考えられるが、液路の幅に応じ
て多数のフォトマスクを用意する必要があることと、そ
れぞれのフォトマスクに応じて露光量の調整をしなけれ
ばならないという理由で結果的に製造コストが上がると
いう問題を生じる。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、イ
ンク液路の幅の広い部位と狭い部位の比が比較的大きい
インク液路の形戒を精度良く行うことが可能なインクジ
ェット記録ヘッドを提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） そのために本発明では、熱エネルギーの作用によってイ
ンクを吐出しインク液滴を形成するために設けられた吐
出口と、該吐出口に連通ずるインク液路と、該インク液
路に設けられた前記熱エネルギーを発生する吐出エネル
ギー発生素子と、を具え、前記インク液路を形成する壁
を、基板上に設けた感光性樹脂層にパターニングを施す
ことによって形戊するインクジェット記録ヘッドの製造
方法において、該基板の前記パターニングにおける反射
率を前記壁の幅に応じて異ならせたことを特徴とする。

より好適には、前記基板の反射率は、前記壁の幅が、広
い部位は低く、狭い部位は高くしたことを特徴とする。

〔作　用） 以上の構成によれば、インク液路壁を形戒する際のパタ
ーニングＣおいて、基板の反射率をインク液路壁の幅に
応じて変化させることにより、より具体的には、基板の
反射率を、壁の幅が広い部位は低く、幅が狭い部位は高
くすることにより、パターニングのマスクとの関係にお
いて各部位の露光が過不足なく行なわれ、インク液路の
形成を寸法精度良く行うことが可能となる。

〔実施例〕

以下に、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造方法の一
実施例における順次の工程を、第ＩＡ図，第ＩＢ図ない
し第８図を参照して説明する。本実施例により製造され
るインクジェット記録ヘッドのインク液路は第９図に示
されるようにインク液路９の中央付近で幅が広く吐出口
９２および供給口９３のどちらの方向に向かっても幅が
狭くなる形状である． 第１八図および第ＩＢ図に示すように、まず基板１上に
吐出エネルギー発生素子としての吐出ヒーター２、及び
ヒーター２に給電するための電極３を、エッチング，ス
クリーン印刷等により形成する。

次に、第２図社示す工程で、発熱時におけるヒーター２
自身の酸化を防止するために、例えばＳｉｎ．のような
耐酸化層４をスパッタリング等により形戒する。

第３Ａ図および第３８図に示す工程では、後述するよう
にして形威されるインク液路内で、吐出の際にインクを
発泡させた場合に起きるいわゆるキャビテーシコン現象
による耐酸化層４の破裂を防止するために、耐キャビテ
ーシコン層５として、例えばＴａ　，　Ｎｂ等の金属膜
を吐出ヒーター２の上部に形成する。さらにこの工程で
は、インク液路幅が広い部分、すなわち液路を形成し、
隣り合う液路を隔てる壁の幅が狭い部分の反射率を上げ
るために金属膜６をこの部分の上層に形成する。この金
属膜は後述のように液路形成を精度よく行うのに大きな
効果がある。

また、Ｔａ，Ｎｂ等の金属を耐キャビテーション層とし
て用いる場合、これら金属は反射率が高いので、これを
そのまま金属膜６として用いることができ、特別な工程
を追加する必要がない。第３Ｂ図は第３Ａ図を上から見
た図である。

次に第４Ａ図および第４Ｂ図に示す工程では、電極３と
インクとを完全に遮断するために、耐インク性のある有
機物、例えばボリイ稟ド等により耐インク層７を形成す
る．第４Ｂ図は、上記工程を経た第４Ａ図に示す基板を
上方より見た図である。

次いで、第５図に示すようにインク液路壁を形成するた
めの硬化樹脂膜８、例えばドライフィルムをラミネート
する。

その後、第６Ａ図に示すように、インク液路壁をパター
ニング形成するため、硬化樹脂膜８上に、第６Ｂ図に示
すような液路壁となる部分２０Ｂのみ透明なフォトマス
ク２０を、周知の方法により位置合わせして配置し、次
いで露光を行う。

第７Ａ図および第７Ｂ図は、それぞれ硬化樹脂膜８を現
像した後の、第６Ｂ図におけるＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線
に対応する断面図である。

第７Ａ図に示すように、耐キャビテーション層の金属膜
と共に金属膜６が形成されている部分の硬化樹脂膜８＾
は、露光の際の基板の反射率が高いので十分に重合が進
み現像後に液路壁の幅がほとんど減少しない。一方、３
４７Ａ図および第７Ｂ図に示すように、この金属膜が形
成されていない部分では反射率が低いので、重合の進み
方が十分とはいえず液路壁の幅が特に基板付近で狭くな
る。しかしながら、この部分はもともと壁の幅が広い部
分であるので多少幅が狭くなるだけで壁が損失する恐れ
はない。

以上の工程を経て製造された液体噴射記録ヘッドの外観
を第８図に示す。

第８図において、インク液路９にはインク液室９１が接
続される。また、インク液路９は、吐出口９２およびイ
ンク液室９ｌとの境界をなす供給口９３と連通ずる。さ
らに、液路９の天板としての覆い１ｏが形成されている
。

本発明による製造方法は他の形状のインク液路を有する
インクジェット記録ヘッドの製造にも適用できる。

第ｌＯ図は、１つのインク液路内に流体ダイオードとし
てのパリアを配したインク液路の構造を示す。同図に示
すパリア１５を感光性樹脂によって形成する場合、パリ
ア１５と液路壁の間隔およびパリア自身の幅が狭いので
、従来の方法では、露光不足または露光過多になりパリ
アが現像時に消失したり、パリアと液路壁の間の流路が
うまく開かない等の問題が生じていた。

前実施例にならい耐酸化層の形戒までを第ＩＡ図から第
２図までに示すように行う。次に、第１１図に示すよう
に耐キャビテーションのためのＴａ膜５を、ヒーター２
の上層部分に形成する。これと同時に、バリアの細い部
分の壁が現像によって損失することのないように、反射
率を上げるためＴａ膜６を、バリアの細い部分に形成す
る。このあとの硬化樹脂膜のラミネートとパターニング
形成は前実施例と同様である。

本実施例によればバリア形成が比較的良好（行える。従
来では、バリアの幅が細い部分は、バリアの他の部分と
比較して相対的に照射される光量が不足するため、パリ
アの高さと幅の比が１．５：１が限度であったが、本実
施例による方法では３：１が可能となった。

一般に、現像時の細りを考虜してフォトマスクの明部（
透過部）はインク液路の隔壁の幅より大きくとる．この
ように、本発明による製造方法と合わせて、基板の反射
率によって現像時の細りの違いを考慮し、出来上がり寸
法とその明部の寸法とに差をつけたフォトマスクを用い
ることも有効である。すなわち、液路壁の太い部分では
反射率を相対的に低くするので、出来上がり寸法とフォ
トマスク明部の幅の差を大きくとり、インク液路壁の幅
の小さい部分では反射率を高くするのでこの差を小さく
とる。

（その他） なお、本発明は、上述したようにインクジェット記録方
式の中でもバブルジェット方式の記録ヘッドにおいて優
れた効果をもたらすものである。かかる方式は記録の高
密度化．高精細化を達成できるものである。

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。この方式は所謂オンデマンド型，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１つの駆動信号を印加することによ
って、電気熱変換体に熱エネルギを発生せしめ、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
吐出用間口を介して液体（インク）を吐出させて、少な
くとも１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４３４５２８２
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。

記録ヘッドの構成としては、上述の明細書に開示されて
いるような吐出口，インク液路，電気熱変換体（吐出ヒ
ータ）の組合せ構成（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。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戒
を開示する特開昭５９−　１２３６７０号公報や熱エネ
ルギ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号公報に基いた
構成としても本発明の効果は有効である。すなわち、記
録ヘッドの形態がどのようなものであっても、記録を確
実に効率よく行いつるからである。

さらに、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅に対応
した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドに対し
ても本発明は有効に適用できる。

そのような記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合
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。加
えて、シリアルタイプのものでも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に対しても本発明は有
効である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によればインク液路壁を形
成する際のパターニングにおいて、基板の反射率をイン
ク液路壁の幅に応じて変化させることにより、より具体
的には、基板の反射率を、壁の幅が広い部位は低く、幅
が狭い部位は高くすることにより、パターニングのマス
クとの関係において各部位の露光が過不足なく行なわれ
、インク液路の形成を寸法精度良く行うことが可能とな
る。

この結果、インク液路の隔壁の細い部分と太い部分が混
在していても液路の形成が高精度に行える。

また、液路の高さと幅の比が大きい場合でも隔壁が現像
時に損失したり液路が残らなかったりすることがなくイ
ンク液路設計の自由度が広がる。

これにより、定められた液路ビツチの中でインク液路を
できる限り太く形成することも可能となるので液路の流
体抵抗が小さな高性能のインクジェット記録ヘッドを提
供することができる。

さらに、１回の露光でインク液路の形戒が行えるので製
造コストの低減がはかれる。

【図面の簡単な説明】

第ＩＡ図から第９図までは本発明による製造方法の一実
施例を示し、このうち、第１Ａ図，第２図，第３Ａ図，
第４＾図，第５図，第６Ａ図は、それぞれこの実施例に
おける製造方法の工程を示す断面図、 第ＩＢ図は第１八図に対応する平面図、第３Ｂ図は第３
Ａ図に対応する平面図、第４Ｂ図は第４Ａ図に対応する
平面図、第６Ｂ図は本実施例で用いるフォトマスクの平
面図、 第７Ａ図および第７Ｂ図は、それぞれ形威されたインク
液路の断面図、 第８図は、本実施例で作成されたインクジェット記録ヘ
ッドの斜視図、 第９図は、上記工程で形成されるインク液路の平面図、 第１０図は、本発明の第二の実施例におけるインク液路
を示す平面図、 第１１図は、第１０図に示すインク液路の形成工程を示
す平面図である。 １・・・基板、 ２・・・ヒーター ３・・・電極、 ４・・・耐酸化層、 ５・・・耐キャビテーション層、 ６・・・反射率を上げるための金属膜、７・・・耐イン
ク層、 ８・・・硬化樹脂膜、 ９・・・インク液路、 ＩＯ・・・インク液路の覆い、 ｌ５・・・バリア、 ２０・・・フォトマスク、 ９ｌ・・・インク液室、 ９２・・・インク吐出口、 ９３・・・インク供給口。 第ＩＢ図 第２図 第３Ａ図 第４Ａ図 第５図 第６Ａ図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）熱エネルギーの作用によってインクを吐出しインク
   液滴を形成するために設けられた吐出口と、該吐出口に
   連通するインク液路と、該インク液路に設けられた前記
   熱エネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子と、を
   具え、前記インク液路を形成する壁を、基板上に設けた
   感光性樹脂層にパターニングを施すことによって形成す
   るインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記
   基板の前記パターニングにおける反射率を前記壁の幅に
   応じて異ならせた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。 ２）前記基板の反射率は、前記壁の幅が広い部位は低く
   、狭い部位は高くした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製造方法。 ３）前記インク液路の壁を形成するため感光性樹脂層に
   パターニングを施す際に、当該パターニングの露光量を
   均一にしたことを特徴とする請求項１または２に記載の
   インクジェット記録ヘッドの製造方法。