JPH054348A

JPH054348A - インクジエツト記録ヘツドおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH054348A
Application number: JP15704491A
Authority: JP
Inventors: Isao Imamura; 功今村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-06-27
Filing date: 1991-06-27
Publication date: 1993-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】吐出口や液流路の目詰まりが発生せず、イン
クの液流路への供給特性や吐出口からの吐出特性が良好
なインクジェット記録ヘッドと、このインクジェット記
録ヘッドを容易に量産性よく製造できる製造方法を提供
する。【構成】液流路１１の液室１２に連通する部分である
共通液流路１５に、３次元形状のフィラー例えばウィス
カー１４を配置する。このインクジェット記録ヘッド
は、第１の基板１上の、液流路１１、液室１２および共
通液流路１５に相当する部位に除去可能な材料からなる
固体層３を積層し、さらに充填部材１０を積層してから
固体層３を除去することにより製造される。このとき共
通液流路１５に相当する部位の固体層３に、３次元形状
のフィラー例えばウィスカー１４を混合させておく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吐出口と、該吐出口に
連通する液流路と、該液流路に設けられインクを前記吐
出口から吐出させるエネルギーを発生する吐出エネルギ
ー発生素子と、前記液流路に連通するインク供給部とを
有するインクジェット記録ヘッドとその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】インク液滴を吐出口から吐出、飛翔させ
て記録を行なうときに使用されるインクジェット記録ヘ
ッドは、一般に、インクが吐出される微細な吐出口、こ
の吐出口に連通する液流路、液流路に設けられインクを
吐出口から吐出させるためのエネルギーを発生する吐出
エネルギー発生素子、液流路に連通するインク供給部を
有している。図８はこのようなインクジェット記録ヘッ
ドの一例を示すものである。

【０００３】このインクジェット記録ヘッドは、複数の
吐出エネルギー発生素子２を有するものであって、これ
ら吐出エネルギー発生素子２は、第１の基板１の表面に
形成され、２つの液流路１１のそれぞれの底部に配置さ
れるようになっている。各液流路１１の一方の端部は細
くなっていて外部に開口しており、これが吐出口１３と
なる。各液流路１１の他方の端部は、液流路１１に共通
に設けられた液室１２に連通している。液室１２は、後
述する液供給口６とともに、インクを各液流路１１に供
給するためのインク供給部を構成している。各液流路１
１の液室１２に連通する部分は、複数の液流路１１が合
流した共通液流路１５となっている。共通液流路１５に
は、この共通液流路１５の底壁（すなわち第１の基板
１）と天井とを結ぶ多数の柱２１が設けられ、これら柱
２１相互の間隙が概ね液流路１１の横幅より小さくなる
ようになっている。すなわち、これら柱２１はフィルタ
ーを構成して、インク中に含まれるゴミなどの固形物が
液流路１１内に流れ込まないようにしている。液室１２
の下部やこれら液流路１１、吐出口１３、共通液流路１
５、柱２１は、充填部材１０によって一体的に形成され
ている。充填部材１０の上面には、第２の基板４が設け
られている。この第２の基板４の下面には、液室１２の
上部に相当する凹部５が設けられ、さらにこの凹部５に
は、第２の基板４の上面に連絡する液供給口６が設けら
れ、外部から液室１２にインクを供給できるようになっ
ている。

【０００４】次に、このインクジェット記録ヘッドの製
造方法について、図９(A)〜(E)を用いて説明する。な
お、図９(B)〜(E)は、それぞれ図９(A)のD-D'線での断
面に相当する図である。予め吐出エネルギー発生素子２
を形成しておいた第１の基板１の上にポジ型のドライフ
ィルムなどを積層してフォトリソグラフィ工程を行なう
ことにより、図９(A)の平面図や図９(B)の断面図に示す
ように、液流路１１、液室１２の下端部、吐出口１３、
共通液流路１５が予定される部位の第１の基板１上に、
固体層３を形成する。このとき共通液流路１５の柱２１
に相当する部分には固体層３が形成されないようにして
おく。続いて、図９(C)に示すように、第１の基板１の
上にさらに硬化性の樹脂組成物２２をポッティングし、
図９(D)に示すようにして第２の基板４を貼り合わせ、
樹脂組成物２２を硬化させて充填部材１０とし、第１の
基板１、充填部材１０、第２の基板４からなる積層体を
得る。柱２１に相当する部分には固体層３が形成されて
いないので、柱２１に相当する部分に硬化性の樹脂組成
物２２が流れ込むこととなり、樹脂組成物２２の硬化に
よって柱２１が形成されることになる。この積層体につ
いて、図９(E)に示すように、固体層３のみを例えばア
ルカリ水溶液で流し出して除去すれば、インクジェット
記録ヘッドの完成品が得られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のインク
ジェット記録ヘッドでは、液流路や吐出口が目詰まりす
るのを防ぐため、液室から液流路に流入するインクから
ゴミなどの固形物を除去する必要があるが、共通液流路
に設けられた多数の柱だけでフィルターを構成してこれ
ら固形物を取り除くことは難しいという問題点がある。
具体的には、共通液流路の柱をフォトリソグラフィ工程
で作成するため、柱間の間隙をある程度以下まで狭くす
ることができず、さらに柱間の間隙であるから、高さ方
向にこの間隙を小さくすることが原理的に不可能であ
る。さらに、柱自体の径を余り小さくできないので、共
通液流路の断面積に対する柱の縦断面積の比が大きくな
って、インクの流れ抵抗が大きくなり、液流路へのイン
クの供給特性が悪くなったり、インクの供給不足が起き
て吐出不良を生じたりするという問題点がある。

【０００６】本発明の目的は、吐出口や液流路の目詰ま
りが発生せず、インクの液流路への供給特性や吐出口か
らの吐出特性が良好なインクジェット記録ヘッドと、こ
のインクジェット記録ヘッドを容易に量産性よく製造で
きる製造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
記録ヘッドは、インク供給部に連通する部分の液流路
に、３次元形状のフィラーからなるフィルターが設けら
れている。また、本発明のインクジェット記録ヘッドの
製造方法は、表面に吐出エネルギー発生素子が設けられ
た基板を用い、少なくとも液流路と吐出口とに相当する
部位の前記基板の表面に、除去可能な部材からなる固体
層を設ける工程と、前記固体層ごと前記基板の表面を充
填部材で被覆する工程と、そののち前記固体層を除去す
る除去工程とを有し、前記液流路が前記インク供給部に
連通する部分に相当する部位の前記固体層には、前記除
去工程では除去されない材料からなる３次元形状のフィ
ラーが混合されている。

【０００８】

【作用】本発明のインクジェット記録ヘッドでは、イン
ク供給部に連通する部分の液流路に、３次元形状のフィ
ラーからなるフィルターが設けられているので、インク
に対する流れ抵抗を増大させることなく、ゴミなどの固
形物を除去でき、効果的に吐出口や液流路の目詰まりを
防止できる。

【０００９】また、本発明のインクジェット記録ヘッド
の製造方法では、液流路がインク供給部に連通する部分
に相当する部位の固体層に３次元形状のフィラーを混合
させておくので、固体層のみを除去することによって、
３次元形状のフィラーからなるフィルターがインク供給
部に連通する部分の液流路に設けられたインクジェット
記録ヘッドを容易に製造できる。このとき、固体層とし
て活性エネルギー線感応性樹脂を用いるとよい。

【００１０】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は、本発明の一実施例のインクジェッ
ト記録ヘッドの構成を説明する模式斜視図であり、図２
〜７はこのインクジェット記録ヘッドの製造方法を説明
する図である。図３〜７における各分図(A)〜(C)は、そ
れぞれ図２(A),(B)に記載されたA-A'線、B-B'線、C-C'
線における断面に相当する図である。なお、これらの図
において２つの吐出口を有するインクジェット記録ヘッ
ドが示されているが、もちろん、３つ以上の吐出口を有
する高密度マルチアレイ型のインクジェット記録ヘッ
ド、あるいは１つの吐出口のみを有するインクジェット
記録ヘッドにも、本発明が適用し得ることはいうまでも
ない。

【００１１】例えば、ガラス、セラミックス、プラスチ
ックあるいは金属などからなる第１の基板１の上に、所
望の個数の吐出エネルギー発生素子２が設けられてい
る。第１の基板１は、液流路１１や液室１２の底壁とし
て機能し、また後述するように、固体層３や活性エネル
ギー線硬化性材料層７の積層時の支持体としても機能す
るものである。吐出エネルギー発生素子２は、吐出口１
３から吐出するためのエネルギーをインクに与えるもの
であって、例えば電気熱変換体や圧電素子などからな
る。ちなみに吐出エネルギー発生素子２として電気熱変
換体を使用した場合、この素子が近傍のインクを加熱す
ることにより吐出エネルギーが発生し、圧電素子を使用
した場合には、この素子の機械的振動によって吐出エネ
ルギーが発生する。吐出エネルギー発生素子２には、こ
れら素子を動作させるための駆動信号が入力する電極
（不図示）が接続されている。また、吐出エネルギー発
生素子２の耐久性を向上させるために、保護層などの各
種の機能層が設けられるが、本発明においてもこのよう
な機能層を設けることは一向に差し支えない。

【００１２】各吐出エネルギー発生素子２に対応してほ
ぼ直線状の液流路１１が設けられ、液流路１１の底部に
吐出エネルギー発生素子２が配置されるようになってい
る。各液流路１１の一方の端部は細くなっていて外部に
開口しており、これが吐出口１３となる。各液流路１１
の他方の端部は、液流路１１に共通に設けられた液室１
２に連通している。液室１２は、後述する液供給口６と
ともに、各液流路１１にインクを供給するためのインク
供給部を構成している。各液流路１１の液室１２に連通
する部分は、複数の液流路１１が合流した共通液流路１
５となっている。共通液流路１５には、この共通液流路
１５の底壁（すなわち第１の基板１）と天井とを結ぶ適
宜の個数の柱２１が設けられ、この柱２１間に３次元形
状のフィラーであるウィスカー１４が配置されている。
このウィスカー１４は、液室１２から液流路１１に送ら
れるインクに対するフィルターとなるものであり、前記
インクの全量が、ウィスカー１４が設けられてフィルタ
ーとなっている部分を通過するようになっている。液室
１２の下部やこれら液流路１１、吐出口１３、共通液流
路１５、柱２１は、充填部材１０によって一体的に形成
されている。充填部材１０の上面には、第２の基板４が
設けられている。この第２の基板４の下面には、液室１
２の上部に相当する凹部５が設けられ、さらにこの凹部
５には、第２の基板２の上面に連絡する液供給口６が設
けられ、外部から液室１２にインクを供給できるように
なっている。

【００１３】次に、このインクジェット記録ヘッドの動
作について説明する。記録用の液体であるインクは、図
示しない液体貯蔵室から液供給口６を通って液室１２に
供給される。液室１２内に供給されたインクは、毛管現
象により、共通液流路１５を通って各液流路１１内に供
給され、液流路１１の先端にある吐出口１３でメニスカ
スを形成することにより安定に保持される。このとき、
共通液流路１５に３次元形状のフィラーであるウィスカ
ー１４が設けられてフィルターを構成しているので、液
室１２に供給されるインク中にゴミなどの固形物が含ま
れていても、これら固形物が各液流路１１に流入するこ
とはなく、したがってこれら固形物による液流路１１や
液流路１１の先端にあって液流路１１よりさらに狭くな
っている吐出口１３の目詰まりが発生することはない。
ここで吐出エネルギー発生素子２を図示しない駆動手段
で駆動することにより、吐出エネルギーがインクに印加
され、その吐出エネルギーの作用によりインクが吐出口
１３から吐出する。吐出口１３は、１６個／ｍｍといっ
た高密度で１２８個もしくは２５６個さらにはそれ以上
の個数形成することができ、さらに被記録媒体の記録領
域の全幅にわたるだけの数を形成してフルラインタイプ
とすることもできる。

【００１４】次に、本発明の製造方法の実施例によるこ
のインクジェット記録ヘッドの製造について説明する。
まず、図２に示すように、表面の所定の位置に所望の個
数の吐出エネルギー発生素子２が設けられている第１の
基板１を用意する。次に、図３(A)に示すように、液流
路１１（図１）、液室１２（図１）の下部、吐出口１３
（図１）および共通液流路１５（図１）に相当する部位
の第１の基板１の表面に、固体層３を積層する。このと
き、共通液流路１５の柱２１（図１）に相当する部位に
は固体層３は設けられない。また、共通液流路１５の各
柱２１間に相当する部位の固体層３には、ウィスカー１
４が混合されている。

【００１５】固体層３は、後述する各工程を経たのちに
除去され、この除去部分に液流路１１、液室１２の下端
部、吐出口１３および共通液流路１５が構成されること
になる。もちろん、液流路１１、共通液流路１５および
液室１２の形状は所望のものとすることができ、これら
のものの形状に応じて固体層３の形状が決定される。こ
のような固体層３を構成する際に用いられる材料および
プロセスとしては、例えば以下に挙げるようなものがあ
る。感光性ドライフィルムを用い、いわゆるドライ
フィルムの画像形成プロセスにしたがって固体層３を形
成する。第１の基板１上に所望の厚さの溶剤可溶性
ポリマー層およびフォトレジスト層を順次積層し、この
フォトレジスト層にパターンを形成した後、溶剤可溶性
ポリマー層をこのパターンにしたがって選択的に除去す
る。樹脂を印刷する。

【００１６】に挙げた感光性ドライフィルムとして
は、ポジ型のものもネガ型のものも用いることができる
が、例えば、ポジ型ドライフィルムであれば活性エネル
ギー線の照射によって現像液に可溶化するものが、ネガ
型ドライフィルムであれば光重合型であって塩化メチレ
ンや強アルカリ溶液によって溶解もしくは剥離除去しう
るものが適している。

【００１７】ポジ型ドライフィルムとしては、具体的に
は、例えば、「OZATEC R225」（商品名、ヘキストジャ
パン(株)）などが、またネガ型ドライフィルムとして
は、「OZATEC Tシリーズ」（商品名、ヘキストジャパン
(株)）、「PHOTOTEC PHTシリーズ」（商品名、日立化成
工業(株)）、「RISTON」（商品名、デュ・ポン・ド・ネ
モアース・Co.）などが用いられる。これらの市販材料
のみならず、ポジ型に作用する樹脂組成物、例えばナフ
トキノンジアジド誘導体とノボラック型フェノール樹脂
を主体とする樹脂組成物、あるいはネガ型に作用する樹
脂組成物、例えばアクリルエステルを反応基とするアク
リルオリゴマーと熱可塑性高分子化合物および増感剤を
主体とする樹脂組成物、ポリオールとポリエン化合物お
よび増感剤とからなる樹脂組成物を同様に用いることが
できる。

【００１８】に挙げた溶剤可溶性ポリマーとしては、
それを溶解する溶剤が存在し、コーティングによって被
膜形成し得る高分子化合物であれば、いずれのものも使
用できる。ここで使用されるフォトレジスト層として
は、典型的には、ノボラック型フェノール樹脂とナフト
キノンジアジドからなるポジ型液状フォトレジスト、ポ
リビニルシンナメートからなるネガ型液状フォトレジス
ト、環化ゴムとビスアジドからなるネガ型液状フォトレ
ジスト、ネガ型感光性ドライフィルム、熱硬化型および
紫外線硬化型のインキなどが挙げられる。

【００１９】に挙げた印刷法によって固体層３を形成
する材料としては、例えば蒸発乾燥型、熱硬化型あるい
は紫外線硬化型などのそれぞれの乾燥方式で用いられる
平板印刷インキ、スクリーン印刷インキならびに転写型
の樹脂などが挙げられる。固体層３を構成する材料とし
て以上に述べたもののうち、加工精度や除去の容易性あ
るいは作業性などの面からみて、の感光性ドライフィ
ルムを用いる手段が好ましく、その中でもポジ型ドライ
フィルムを用いるのが特に好ましい。

【００２０】その理由は、ポジ型の感光性材料は、一般
に解像度がネガ型のものより優れ、垂直かつ平滑な側壁
面を有しあるいはテーパ型ないし逆テーパ型の断面形状
を有するレリーフパターンを容易に作成することができ
るからであり、これらの特長によって液流路を形成する
上で最適であるからである。また、レリーフパターンを
現像液や有機溶剤で溶解除去できるという特長も有して
いる。特に、例えば先に述べたナフトキノンジアシドと
ノボラック型フェノール樹脂を用いたポジ型感光性材料
は、弱アルカリ水溶液あるいはアルコールで完全に溶解
できるので、吐出エネルギー発生素子２に損傷をなんら
与えることがなく、かつ後の工程での除去も極めて速や
かである。このようなポジ型感光性材料の中でも、ドラ
イフィルム状のものは、１０〜１００μｍの膜厚のもの
が得られる点で、最も好ましい材料である。

【００２１】固体層３の共通液流路１５の各柱２１間に
相当する部位には、３次元形状のフィラーであるウィス
カー１４が混合されているが、混合する方法としては、
予め固体層３を構成する材料中にウィスカー１４を混和
しておき、この混和した材料を共通液流路１５に相当す
る部位の固体層３の形成に用いる方法や、固体層３の形
成後、共通液流路１５に相当する部位の固体層３の表面
にウィスカー１４を載置し、加熱して固体層３を軟化さ
せウィスカー１４を押圧して固体層３中にめりこませる
方法などがある。このとき、ウィスカー１４をその先端
部までが完全に固体層３に埋没するようにする必要はな
く、むしろウィスカー１４の少なくとも一部の先端部が
固体層３の外に出るようした方がよい。このようにする
ことにより、後述するように、ウィスカー１４の先端部
が充填部材１０中に固定されることになり、共通液流路
１５からのウィスカー１４の移動を防ぐことができる。

【００２２】ウィスカー以外の３次元形状のフィラー
も、共通液流路１５の各柱２１間に相当する部位の固体
層３に混合するのに使用することができる。３次元形状
のフィラーとしては、流れ抵抗の小さいアスペクト比の
大きいものが望ましい。また、粒度選択性、耐薬品性、
機械特性の良好なものが好ましい。このような観点か
ら、３次元形状のフィラーとして、各種ウィスカー類が
適しているといえる。３次元形状のフィラーとして使用
できるウィスカーには、例えば正４面体の中心から各頂
点方向に伸びる形状を有する「パナテトラ」（商品名、
松下産業機器製）などがある。

【００２３】一方、このインクジェット記録ヘッドにお
いて、充填部材１０（図１）をはさんで第１の基板１に
対向する第２の基板４が、図３(B)に示されている。第
２の基板４も、第１の基板１と同様に、ガラス、プラス
チック、感光性樹脂、セラミックス、金属などの所望の
材質のものを用いることができるが、後述する活性エネ
ルギー線を照射する工程をこの第２の基板４側から行な
う場合には、その活性エネルギー線を透過しうる材料で
ある必要がある。第２の基板４には、液室１２の上部に
相当する凹部５と、この凹部５と第２の基板４の上面と
の間を貫通する液供給口６とが設けられている。

【００２４】続いて、固体層３の形成された第１の基板
１の表面に、図４(A)〜(C)に示すように、固体層３を被
覆するように活性エネルギー線硬化性材料層７を積層す
る。この活性エネルギー線硬化性材料層７は、硬化後に
充填部材１０となるべきものであって、固体層３を被覆
し得るものであれば好適に使用することができるが、液
流路１１や液室１２、吐出口１３、共通液流路１５を構
成することになるものであるので、各基板１,４との接
着性、機械的強度、寸法安定性、耐蝕性の面で優れたも
のを選択して用いることが好ましい。活性エネルギー線
硬化性材料層７を構成するのに好ましい材料を具体的に
示せば、液状で、紫外線硬化あるいは電子線硬化などの
活性エネルギー線硬化性材料が適しており、中でも、エ
ポキシ樹脂、アクリル樹脂、ジグリコールジアルキルカ
ルボネート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタ
ン樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹
脂、尿素樹脂などがあげられる。特に、光によってカチ
オン重合を開始することのできるエポキシ樹脂、光によ
ってラジカル重合できるアクリルエステル基を有するア
クリルオリゴマー類、ポリチオールとポリエーテルを用
いた光付加重合性樹脂、不飽和シクロアセタール樹脂な
どは、重合速度が大きく、重合体の物性も優れており、
活性エネルギー線硬化性材料層７を構成するのに適して
いる。

【００２５】活性エネルギー線硬化性材料層７の積層の
方法としては、例えば、第１の基板１の形状に即したノ
ズルを用いた吐出器具、アプリケータ、カーテンコー
タ、ロールコータ、スプレコータ、スピンコータなどの
手段を用いるものが具体的に挙げられる。なお、液状の
硬化性材料を積層する場合には、この硬化性材料の脱気
を行なったのち、気泡の混入を避けながら行なうことが
望ましい。また、上述したように固体層３からウィスカ
ー１４の先端部が外に出ている場合には、このウィスカ
ー１４の先端部は、活性エネルギー線硬化性材料層７の
中に侵入することになる。

【００２６】次に、図５(A)〜(C)に示すように、活性エ
ネルギー線硬化性材料層７の上に第２の基板４を積層す
る。なお、活性エネルギー線硬化材料層７の積層は、第
２の基板４を固体層３に積層したのちに行なってもよ
い。この場合の積層方法として、第２の基板４を第１の
基板１に圧着したのち、内部を減圧にして硬化性材料を
注入するするなどの方法が好ましく用いられる。また、
第２の基板４を積層するに際しては、活性エネルギー線
硬化材料層７を所要の厚さにするべく、例えばそれぞれ
の基板１,４間にスペーサーを設けたり、第２の基板４
の端部に凸部を設けたりするなどの工夫をしてもよい。

【００２７】こうして第１の基板１、固体層３、活性エ
ネルギー線硬化性材料層７および第２の基板４が順次積
層された積層体を得たのち、図６(A)〜(C)に示すよう
に、液室１２となる部分を活性エネルギー線９から遮蔽
するマスク８を第２の基板４の上に積層し、このマスク
８の上方から活性エネルギー線９を照射する。図中、マ
スク８の黒塗りの部分が活性エネルギー線９を透過しな
い部分であり、黒塗り以外の部分が活性エネルギー線９
を透過する部分である。この活性エネルギー線９の照射
により、照射部分の活性エネルギー線硬化性材料層９が
硬化して充填部材１０が形成されるとともに、硬化によ
って第１の基板１と第２の基板４の接合も行なわれる。
もちろん、活性エネルギー線９を透過する材料で第１の
基板を構成し、第１の基板１側から活性エネルギー線９
を照射するようにしてもよい。

【００２８】活性エネルギー線９としては、紫外線、電
子線、可視光線などが利用できるが、第２の基板４を透
過させての露光であるので紫外線や可視光線が好まし
く、また重合速度の面から紫外線が最も適している。紫
外線源としては、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ハロゲン
ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、カー
ボンアークなどのエネルギー密度の高い光源が好ましく
用いられる。光源からの光線は、平行度が高く、熱の発
生が少ないものほど精度のよい加工が行なえるが、印刷
製版ないしプリント配線基板の加工あるいは光硬化型塗
料の硬化に一般に用いられている紫外線光源であれば、
概ね利用可能である。

【００２９】活性エネルギー線９に対するマスク８とし
ては、特に紫外線もしくは可視光線を用いる場合、メタ
ルマスク、銀塩からなるエマルジョンマスク、ジアゾマ
スクなどが挙げられ、その他、液室１２に対応する位置
に黒色のインクを印刷したりシールを貼りつけたりする
などの方法でもよい。次いで、例えば吐出口１３の形成
されるべき端面が露出していない場合には、必要に応じ
てダイヤモンドブレードを用いたダイシングソーなどに
よって上記積層体を所要の位置で切断し、吐出口１３の
形成されるべき端面を露出させる。しかしこのような切
断操作は必ずしも必要なものでもなく、例えば、液状の
ものを活性エネルギー線硬化性材料層７として用い、こ
の活性エネルギー線硬化性材料層７を積層する際に型を
使用し、吐出口１３の先端部が閉じて覆われたりするこ
となくかつこの先端部が平滑に成型されるようにした場
合などには、切断は不要である。

【００３０】そして、図７(A)〜(C)に示すように、活性
エネルギー線９の照射が終了した上記積層体から、固体
層３および未硬化の活性エネルギー線硬化性材料層７を
除去する。その結果、液流路１１、液室１２、吐出口１
３および共通液流路１５とが充填部材１０によって一体
的に形成される。その結果、図１に示されるようなイン
クジェット記録ヘッドの完成品が得られることになる。

【００３１】ここで液室１２について説明する。液室１
２の下端部の固体層３の厚みに相当する部分は、固体層
３を設けたことによって形成され、液室１２の上部の第
２の基板４に設けられた凹部５に相当する部分は、その
凹部５によって形成されたことになる。液室１２の残り
の部分、すなわち活性エネルギー線硬化性材料層７に相
当する部分は、上述のように、液室１２に対応するマス
ク８を設けて活性エネルギー線９を照射したことにより
形成させる。つまり液室１２の壁面となる部分は、照射
されて硬化し充填部材１０の一部となり、マスク８によ
って遮蔽されたことによる未硬化の部分は、除去されて
液室１２の上記残りの部分となる。

【００３２】共通液流路１５の柱２１に相当する部位に
は固体層３が積層されていなかったので、この部分にも
活性エネルギー線硬化性材料層７が流入し、柱２１も形
成されることになる。柱２１間に相当する部位の固体層
３には、ウィスカー１４が混合されていたが、このウィ
スカー１４は除去されずに残って、インクに対する網目
状のフィルターを構成するようになる。上述したように
ウィスカー１４の先端部が固体層３からはみ出るように
なっていれば、この先端部は活性エネルギー線硬化性材
料層７の中に侵入しているので、結果として充填部材１
０に良好に固定されることになる。

【００３３】固体層３および未硬化の活性エネルギー線
硬化性材料層７の除去方法は、特に限定されるものでは
ないが、具体的には、例えば固体層３と活性エネルギー
線硬化性樹脂層７とを溶解または膨潤あるいは剥離する
液体中に浸漬して除去する方法などが好ましいものとし
て挙げられる。この際、必要に応じて、超音波処理、ス
プレー、加熱、攪拌、振とう、加圧循環やその他の除去
促進手段を用いることも可能である。除去の際に用いら
れる上記液体としては、例えば含ハロゲン炭化水素、ケ
トン、エーテル、アルコール、Ｎ−メチルピロリドン、
ジメチルホルムアミド、フェノール、水、酸溶液あるい
はアルカリ溶液などが挙げられる。これらの液体には、
必要に応じて界面活性剤などを加えてもよい。また、固
体層３としてポジ型ドライフィルムを用いた場合には、
除去を容易にするために固体層３に改めて紫外線照射を
施すことが好ましく、その他の材料を用いた場合には、
４０〜６０℃に上記液体を加温することが好ましい。

【００３４】図７(A)〜(C)には、上記のような固体層３
と未硬化の活性エネルギー線硬化材料層７の除去を行な
ったのちの状態が示されているが、本実施例の場合、固
体層３と未硬化の活性エネルギー線硬化材料層７とは、
これを溶解する液体中に浸漬され、吐出口１３と液供給
口６を通して溶解除去されている。なお、以上の各工程
終了した後、吐出エネルギー発生素子２と吐出口１３と
の間隔を最適なものとするために、必要に応じて、吐出
口１３の先端の切断、研磨、平滑化を行なってもよい。

【００３５】以上、本実施例のインクジェット記録ヘッ
ドについて説明したが、固体層３は、必ずしも第１の基
板１の液室１２に相当する部位にまでは設けなくてもよ
く、少なくとも各液流路１１、共通液流路１５に相当す
る部位に設けられていればよい。また、本発明のインク
ジェット記録ヘッドとしては、第２の基板４は必ずしも
必要ではなく、さらに液室１２も必ずしも必要ではな
い。液室１２のかわりに、インク供給部として各液流路
１１に良好にインクを供給できるものを使用することが
可能である。

【００３６】次に、本実施例によって実際にインクジェ
ット記録ヘッドを製造した結果について説明する。［実施例１］図２〜７を用いて説明した上述の製造方法
によってインクジェット記録ヘッドを作成した。まず、
第１の基板１としてガラス基板（厚さ１.１ｍｍ）を用
い、第１の基板１の上に吐出エネルギー発生素子２とし
てHfB₂からなる電気熱変換体を形成した。次に、この第
１の基板１上に、ラミネーションによってポジ型ドライ
フィルム「OZATEC R225」（商品名、ヘキストジャパン
(株)）からなる厚さ５０μｍの感光層を形成した。この
感光層のうち共通液流路１５の各柱２１間に相当する部
分の表面に、ウィスカー１４として、大きさが３０〜７
０μｍの３次元形状のウィスカー「パナテトラ」（商品
名、松下産業機器(社)）を１ｃｍ²あたり４万個の割合
で載せ、その状態で１２０℃において２０分間のアフタ
ー・ラミネーション・ベークを行なった。このベーク
中、ウィスカー１４を感光層であるポジ型ドライフィル
ムに押し付けた。この結果、ウィスカー１４が感光層に
混合されることとなった。続いて、液流路１１、液室１
２、吐出口１３および共通液流路１５の形状に相当する
形状のマスクを前記感光層の上に載せ、７０ｍＪ／ｃｍ
²のエネルギー密度の紫外線照射を行ない、５％のメタ
ケイ酸ナトリウム水溶液にてスプレー現像を行なって、
第１の基板１上に厚さ５０μｍの固体層３を形成した。
液流路１１の長さは約３ｍｍとした。

【００３７】上記と同様の操作を行なうことにより、固
体層３を積層した第１の基板１を合計２００枚作成し、
そののちこれら各第１の基板１の上に、下記の表に示す
液状の硬化性材料からなる活性エネルギー線硬化性材料
層７を積層した。積層は、樹脂と触媒とを混合して硬化
性材料を調製し、その硬化性材料を真空ポンプによって
脱泡し、そののちアプリケータを用いて第１の基板１の
上面から７０μｍの厚さに塗布することによって行なっ
た。

【００３８】

【表１】

【００３９】次に、活性エネルギー線硬化性材料層７を
積層した第１の基板１のそれぞれに、液供給口６と深さ
０.３ｍｍの凹部５を有するガラス基板（厚さ１.１ｍ
ｍ）からなる第２の基板４を、液室１２となる予定の位
置を合わせるようにして積層し、積層体を形成した。続
いてこの積層体の第２の基板４の上面に液室１２となる
部位を遮蔽するようにフィルムマスクを密着させ、上方
から超高圧水銀灯「ユニアーク」（ウシオ電機(株)製）
によって紫外線を照射して活性エネルギー線硬化性材料
層７を硬化させた。硬化した部分が充填部材１０とな
る。このとき、波長が３６５ｎｍ付近である光の積算強
度は１０００ｍＪ／ｃｍ²であった。そののちフィルム
マスクを取り外し、吐出エネルギー発生素子２である電
気熱変換体が吐出口１３から０.７ｍｍの位置となるよ
うに、吐出口１３の形成されるべき端面を切断によって
露出させ、吐出口１３を形成した。

【００４０】吐出口１３の形成された各積層体をそれぞ
れエタノール中に浸漬し、固体層３と未硬化の活性エネ
ルギー線硬化性材料層７を溶解除去した。溶解除去は、
第２の基板４の液供給口６から積層体の内部にエタノー
ルを充填し、吐出口１３がエタノールに接触した状態と
なるようにして、超音波洗浄槽中にて約３分間行なっ
た。溶解除去が終了した後、５％のＮａＯＨ水溶液およ
び純水で洗浄を行なった。洗浄後これらの積層体を乾燥
させ、高圧水銀灯を用いて光の積算エネルギー密度が１
０Ｊ／ｃｍ²である後露光を行ない、充填部材１０を完
全に硬化させた。このようにして作成された２００個の
インクジェット記録ヘッドの液流路１１の内部には、固
体層３の残渣は全く存在しなかった。

【００４１】続いてこれら２００個のインクジェット記
録ヘッドのそれぞれをインクジェット記録装置に装着
し、純水／グリセリン／ダイレクトブラック１５４（水
溶性黒色染料）＝６５／３０／５（重量部）からなるイ
ンクジェット記録用インクを用いて記録を行ない、液流
路１１の目詰まり、インクの吐出不良の発生頻度を測定
した。その結果を表２に示す。なお、吐出口１３の寸法
は５０×５０μｍであり、共通液流路１５の各柱２１間
の隙間（フィルター開口部）の大きさは、それぞれ幅３
０×高さ５０μｍであった。

【００４２】

【表２】

【００４３】［比較例１］共通液流路１５に柱２１の存
在しない構成、すなわち共通液流路１５にはフィルター
効果を有するものが一切ない構成とした以外は実施例１
と同様のインクジェット記録ヘッドを２００個作成し、
実施例１と同様にして液流路１１の目詰まり、インクの
吐出不良の発生頻度を測定した。その結果を表２に示
す。［比較例２］共通液流路１５には柱２１のみが存在して
ウィスカー１４が配置されていないこと以外は実施例１
と同様のインクジェット記録ヘッドを２００個作成し、
実施例１と同様にして液流路１１の目詰まり、インクの
吐出不良の発生頻度を測定した。その結果を表２に示
す。

【００４４】表２から明らかなように、本実施例による
インクジェット記録ヘッドは、全くフィルターを設けな
い比較例１と比べ、格段によい結果を示した。また、共
通液流路１５に柱２１しかない比較例２に比べ、３次元
形状のフィラーを配置して実質的に網目状のフィルター
を形成することにより、液流路に詰まるゴミを確実に除
去できることがわかった。

【００４５】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明のインクジェット記録ヘッドによれば、インクを
吐出、噴射するノズル部分と網目状のフィルターとを一
体形成できるので、部品点数および製造工程を増やす必
要がなく、フィルターを別途製造する場合に比べて大幅
なコストダウンを図ることができる。また、網目状のフ
ィルターとなっているので、液供給特性を低下させるこ
となく、また液流路や吐出口ごとの液供給特性のばらつ
きを発生させることなく、ゴミなどの固形物を確実に除
去できる。３次元形状のフィラーを用いているので、イ
ンクジェット記録ヘッドとしては構造的に強化されてい
る。

【００４６】また、本発明のインクジェット記録ヘッド
の製造方法の工業的価値をまとめれば、精密な加工
ができること、液流路、フィルター部分、液室の形
状に対し加工上の制限が少ないこと、加工上、特に
熟練を要さず、量産性に優れていること、活性エネ
ルギー線硬化材料の選択範囲が広く、構造材料としての
機能に優れたものを用いることができること、安価
であること、網目状フィルターが一体成形できるた
め、プロセスを変えずに機能の向上が図れること、など
が挙げられる。

【００４７】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でもキヤノン株式会社の提唱する熱エネルギーでイン
クを吐出させる方式のインクジェット記録ヘッド、イン
クジェット記録装置に於いて、優れた効果をもたらすも
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なうものが好
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一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ーを発生せしめ、記録
ヘッドの熱作用面に膜沸騰させて、結果的にこの駆動信
号に一対一対応し液体（インク）内の気泡を形成出来る
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なわれるので、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4345262号明細書に記載され
ているようなものが適している。尚、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、更に優れた記録を行
なうことができる。

【００４８】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
の組合わせ構成（直線状液流路又は直角液流路）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有効である。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
に基づいた構成としても本発明は有効である。

【００４９】更に、インクジェット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一個の記録ヘ
ッドとしての構成のいずれでも良いが、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。

【００５０】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。又、本発明のインクジェット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、キャピング手段、クリー
ニング手段、加圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれ
とは別の加熱素子或はこれらの組合わせによる予備加熱
手段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出モードを行な
うことも安定した記録を行なうために有効である。

【００５１】更に、インクジェット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合わせ
によってでもよいが、異なる色の複色カラー又は、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。以上説明した本発明実施例に
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、室温で軟化もしく
は液体或いは、上述のインクジェットではインク自体を
３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調整を行なってイ
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良い。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
態変化のエネルギーとして使用せしめることで防止する
か又は、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
ではすで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使用も本発明には
適用可能である。このような場合インクは、特開昭54-5
6847号公報あるいは特開昭60-71260号公報に記載される
ような、多孔質シート凹部又は貫通孔に液状又は固形物
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良い。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。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したようにインクジェット記録
ヘッドについての本発明は、インク供給部に連通する部
分の液流路に３次元形状のフィラーからなるフィルター
を設けることにより、吐出口や液流路の目詰まりを効果
的に防止でき、インクの液流路への供給特性や吐出口か
らの吐出特性が良好なインクジェット記録ヘッドを得る
ことができるという効果がある。

【００５３】また、インクジェット記録ヘッドの製造方
法についての本発明は、液流路がインク供給部に連通す
る部分に相当する部位の固体層に３次元形状のフィラー
を混合させておくことにより、吐出口や液流路の目詰ま
りが発生せず、インクの液流路への供給特性や吐出口か
らの吐出特性が良好なインクジェット記録ヘッドを容易
に量産性よく製造できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のインクジェット記録ヘッド
の構成を説明する模式斜視図である。

【図２】固体層を形成する前の第１の基板の模式斜視図
である。

【図３】(A)は固体層形成後の第１の基板の模式平面
図、(B)は第２の基板の模式平面図である。

【図４】固体層および充填部材積層後の第１の基板を示
し、(A)は図２に示したA−A'線での模式断面図、(B)は
図２に示したB−B'線での模式断面図、(C)は図２に示し
たC−C'線での模式断面図である。

【図５】第２の基板の積層後を示し、(A)はA−A'線での
模式断面図、(B)はB−B'線での模式断面図、(C)はC−C'
線での模式断面図である。

【図６】マスクの積層後を示し、(A)はA−A'線での模式
断面図、(B)はB−B'線での模式断面図、(C)はC−C'線で
の模式断面図である。

【図７】固体層および充填部材の除去後を示し、(A)はA
−A'線での模式断面図、(B)はB−B'線での模式断面図、
(C)はC−C'線での模式断面図である。

【図８】従来のインクジェット記録ヘッドの構成を示す
模式斜視図である。

【図９】(A)〜(E)は、それぞれ従来のインクジェット記
録ヘッドの製造方法を説明する断面図である。

【符号の説明】

１第１の基板２吐出エネルギー発生素子３固体層４第２の基板５凹部６液供給口７活性エネルギー線硬化性材料層８マスク９活性エネルギー線１０充填部材１１液流路１２液室１３吐出口１４ウィスカー１５共通液流路２１柱

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吐出口と、該吐出口に連通する液流路
と、該液流路に設けられインクを前記吐出口から吐出さ
せるエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子と、
前記液流路に連通するインク供給部とを有するインクジ
ェット記録ヘッドにおいて、前記インク供給部に連通す
る部分の前記液流路に、３次元形状のフィラーからなる
フィルターが設けられていることを特徴とするインクジ
ェット記録ヘッド。
【請求項２】吐出エネルギー発生素子が電気熱変換体
である請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】吐出口が被記録媒体の記録領域の全幅に
わたって複数設けられているフルラインタイプである請
求項１または２記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】吐出口と、該吐出口に連通する液流路
と、該液流路に設けられインクを前記吐出口から吐出さ
せるエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子と、
前記液流路に連通するインク供給部とを有するインクジ
ェット記録ヘッドの製造方法において、表面に前記吐出
エネルギー発生素子が設けられた基板を用い、少なくと
も前記液流路と前記吐出口とに相当する部位の前記基板
の表面に、除去可能な部材樹脂からなる固体層を設ける
工程と、前記固体層ごと前記基板の表面を充填部材で被
覆する工程と、そののち前記固体層を除去する除去工程
とを有し、前記液流路が前記インク供給部に連通する部
分に相当する部位の前記固体層には、前記除去工程では
除去されない材料からなる３次元形状のフィラーが混合
されている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。
【請求項５】固体層が活性エネルギー線感応性樹脂か
らなる請求項４記載のインクジェット記録ヘッドの製造
方法。