JPH08112897A

JPH08112897A - 液体噴射ヘッドおよびその製造方法ならびに液体噴射装置

Info

Publication number: JPH08112897A
Application number: JP24821594A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Shimomura; 明彦下村; Isao Imamura; 功今村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-10-14
Filing date: 1994-10-14
Publication date: 1996-05-07

Abstract

(57)【要約】【目的】印字不良のない信頼性の高い液体噴射ヘッ
ド、そのようなヘッドを簡易な方法および装置で製造す
る方法、ならびにそのようなヘッドを搭載した信頼性の
高い液体噴射装置を提供する。【構成】ノズル形成部材に可視光硬化型樹脂および適
宜フィラーを含有させて液体噴射ヘッドを製造し、その
ヘッドを搭載した液体噴射装置を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット方式に
用いる記録小滴を発生するための液体噴射ヘッドおよび
その製造方法、ならびに該ヘッドを搭載した液体噴射装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット方式（液体噴射方式）に
適用される液体噴射ヘッドは、一般い微細な記録液吐出
口（以下、オリフィスと称する）、液流路およびその液
流路の一部に設けられる液体吐出エネルギー発生部とを
備えている。従来、そのような液体噴射ヘッドを作成す
る方法としては、次のような方法が知られている（図１
参照）。

【０００３】まず、被処理基板（第１の基板）上に感光
性樹脂層（ポジ型フォトレジスト２）を形成し（図１
（ａ））、それをマスク３を介して露光（図１（ｂ））
し、現像処理を施して感光性樹脂層をパターニングし、
被処理基板上に固体層を形成する（図１（ｃ））。次
に、パターニングされた固体層上を活性エネルギー線硬
化型の液流路形成用材料５で被覆し（図１（ｄ））、第
の基板６（蓋板）を被せる（図１（ｅ））。活性エネル
ギー線照射によって、その活性エネルギー線硬化型の液
流路形成用材料を硬化させる（図１（ｆ））。さらに、
パターニングされ固体層を、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（ｇ））。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来法では、ノズル形成部材は、ＵＶ光等のエネルギー
量の大きいエネルギー線にしか反応しないため、装置が
大がかりになり、また作業者が目を悪くする等の危険も
伴った。また、液流路形成用材料が硬化時に硬化収縮を
起こすために、液体噴射ヘッド自体が湾曲し、印字不良
を生じることがあった。蓋板を押えたり、フィラー等を
入れて硬化収縮を低減しようとする試みると、エネルギ
ー線が通りにくいため、硬化不良を起こしていた。

【０００５】従って、本発明は、印字不良のない信頼性
の高い液体噴射ヘッド、そのようなヘッドを簡易な方法
および装置で製造する方法、ならびにそのようなヘッド
を搭載した信頼性の高い液体噴射装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ノズルパター
ンの固体層が設けられた基板上を、活性エネルギー線硬
化型のノズル形成部材で被覆し、活性エネルギー線を透
過する蓋板を該ノズル形成部材を介して基板に接合した
後、活性エネルギー線を照射して該ノズル形成部材を硬
化させ、次に前記ノズルパターンの固体層を除去するこ
とによってノズルを形成する工程、ならびに吐出エネル
ギー発生素子形成工程を有してなる液体噴射ヘッドの製
造方法において、前記ノズル形成部材に可視光硬化型樹
脂および適宜フィラーを含有させることを特徴とする液
体噴射ヘッドの製造方法、その方法によって製造される
液体噴射ヘッド、ならびにそのヘッドを搭載した液体噴
射装置を提供する。

【０００７】

【実施例】以下実施例によって本発明を具体的に説明す
る。

【０００８】図１に示すように、ノズルパターンの固体
層が設けられた基板上を、表１に示す実施例１および２
ならびに比較例１の活性エネルギー線硬化型のノズル形
成部材で被覆し、活性エネルギー線を透過する蓋板をそ
の部材を介して基板に接合した後、活性エネルギー線を
照射してその部材を硬化させ、その後、ノズルパターン
の固体層を除去することによってノズルを形成して、液
体噴射ヘッドを作製した。

【０００９】

【表１】これらの活性エネルギー線硬化材料の露光量は、実施例
１および２では２Ｊであり、比較例１では８Ｊであり、
硬化を増すために固体層除去後に１３０℃で１時間の熱
キュアを行った。そのようにして作製した液体噴射ヘッ
ドを観察したところ、実施例１および２で作製したもの
については、ノズル形成材料の剥がれは認められなかっ
たが、比較例１で作製したものについては、わずかな剥
がれが認められた。

【００１０】また、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）から成るインクジェット用インクを用いて記録を行
ったところ、実施例１および２で作製した液体噴射ヘッ
ドでは印字の乱れは認められなかったが、比較例１で作
製したヘッドの場合は、印字の乱れが認められた。

【００１１】本発明は、上述のように、特にインクジェ
ット方式の中でも、熱エネルギーを利用して飛翔液滴を
形成し、記録を行なうインクジェット方式の液体噴射ヘ
ッド、液体噴射装置において、優れた効果をもたらすも
のである。

【００１２】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なうものが好ましい。この記録方
式は所謂オンデマンド型、コンティニュアンス型のいず
れにも適用可能である。

【００１３】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）に核沸騰現象を越え、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、液体噴射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
４３４５２６２号明細書に記載されているようなものを
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なうこ
とができる。

【００１４】液体噴射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号明細書、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。

【００１５】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。

【００１６】さらに、本発明が有効に利用される液体噴
射ヘッドとしては、液体噴射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液体噴射
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液体噴射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液体噴射ヘッドであっ
ても良い。

【００１７】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液体噴射ヘッ
ド、あるいは液体噴射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液体噴射ヘッドを用いた場合にも
本発明は有効である。

【００１８】また、本発明の液体噴射装置に、液体噴射
ヘッドに対する回復手段や、予備的な補助手段などを付
加することは、本発明の液体噴射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
に挙げれば、液体噴射ヘッドに対しての、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、記録とは別の予備
吐出モードを行なう手段を付加することも安定した記録
を行なうために有効である。

【００１９】さらに、液体噴射装置の記録モードとして
は黒色などの主流色のみを記録するモードだけではな
く、液体噴射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いずれでも良いが、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。

【００２０】以上で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。

【００２１】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せしめることで積極的に
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。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などのよ
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。

【００２２】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良い。

【００２３】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。

【００２４】図２は、本発明により得られた液体噴射ヘ
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装置（ＩＪＲＡ）の一例を
示す外観斜視図である。

【００２５】図２において、２０はプラテン２４上に送
紙されてきた記録紙の記録面に対向してインク吐出を行
な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。１６はＩＪＣ２０を保持するキャ
リッジＨＣであり、駆動モータ１７の駆動力を伝達する
駆動ベルト１８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１９Ａおよび１９Ｂと摺動可能
とすることにより、ＩＪＣ２０の記録紙の全幅にわたる
往復移動が可能となる。

【００２６】２６はヘッド回復装置であり、ＩＪＣ２０
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２３を介したモータ２２の
駆動力によって、ヘッド回復装置２６を動作せしめ、Ｉ
ＪＣ２０のキャッピングを行なう。このヘッド回復装置
２６のキャップ部２６ＡによるＩＪＣ２０へのキャッピ
ングに関連させて、ヘッド回復装置２６内に設けた適宜
の吸引手段によるインク吸引もしくはＩＪＣ２０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
を行ない、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などの吐出回復
処理を行なう。また、記録終了時などにキャッピングを
施すことによりＩＪＣが保護される。

【００２７】３０はヘッド回復装置２６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３０はブレード保持部材３０
Ａにカンチレバー形態で保持され、ヘッド回復装置２６
と同様、モータ２２および伝動機構２３によって動作
し、ＩＪＣ２０の吐出面との係合が可能となる。これに
より、ＩＪＣ２０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２６を用いた吐出回復処理
後に、ブレード３０をＩＪＣ２０の移動経路中に突出さ
せ、ＩＪＣ２０の移動動作に伴ってＩＪＣ２０の吐出面
における結露、濡れあるいは塵埃などを拭き取るもので
ある。

【００２８】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明では、液体噴
射ヘッド作製時に高エネルギー線を通さない蓋板でも使
用できることから、蓋板に比較的安価なものを選択する
ことができ、液体噴射ヘッド作製のコストを下げること
ができる。また、液流路形成材料の硬化収縮を押えるた
めにフィラーを混入しても、液流路形成材料の硬化不良
がないことから、剥がれ等がなく、長期間にわたって乱
れのない安定した印字を与える液体噴射ヘッドを作製
し、そのヘッドを搭載した信頼性の高い液体噴射装置を
作製することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】液体噴射ヘッドの製造方法の１例を示す工程図
である。

【図２】本発明に係わるインクジェット記録ヘッドを備
えた記録装置の１例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１第１の基板２ポジ型フォトレジスト３マスク４レジストパターン５液流路形成用材料６第２の基板７液流路１６キャリッジ１７駆動モータ１８駆動ベルト１９Ａ，１９Ｂガイドシャフト２０インクジェットヘッドカートリッジ２２クリーニング用モータ２３伝動機構２４プラテン２６キャップ部材３０ブレード３０Ａブレード保持部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズルパターンの固体層が設けられた基
板上を、活性エネルギー線硬化型のノズル形成部材で被
覆し、活性エネルギー線を透過する蓋板を該ノズル形成
部材を介して基板に接合した後、活性エネルギー線を照
射して該ノズル形成部材を硬化させ、次に前記ノズルパ
ターンの固体層を除去することによってノズルを形成す
る工程、ならびに吐出エネルギー発生素子形成工程を有
してなる液体噴射ヘッドの製造方法において、前記ノズ
ル形成部材に可視光硬化型樹脂を含有させることを特徴
とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項２】ノズルパターンの固体層が設けられた基
板上を、活性エネルギー線硬化型のノズル形成部材で被
覆し、活性エネルギー線を透過する蓋板を該ノズル形成
部材を介して基板に接合した後、活性エネルギー線を照
射して該ノズル形成部材を硬化させ、次に前記ノズルパ
ターンの固体層を除去することによってノズルを形成す
る工程、ならびに吐出エネルギー発生素子形成工程を有
してなる液体噴射ヘッドの製造方法において、前記ノズ
ル形成部材に可視光硬化型樹脂およびフィラーを含有さ
せることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項３】請求項１または２記載の方法によって製
造される液体噴射ヘッド。
【請求項４】吐出エネルギー発生素子が、熱エネルギ
ーを発生する電気熱変換体である請求項３記載の液体噴
射ヘッド。
【請求項５】記録媒体の記録領域にわたって吐出口が
複数設けられているフルラインタイプのものである請求
項３または４記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】記録媒体の被記録面に対向してインクを
吐出するためのインク吐出口が設けられている請求項３
ないし５のいずれかに記載の液体噴射ヘッドと、該ヘッ
ドを載置するための部材とを少なくとも具備する液体噴
射装置。