JPH08300669A - 液体噴射記録ヘッドの製造方法 - Google Patents
液体噴射記録ヘッドの製造方法Info
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- JPH08300669A JPH08300669A JP13598395A JP13598395A JPH08300669A JP H08300669 A JPH08300669 A JP H08300669A JP 13598395 A JP13598395 A JP 13598395A JP 13598395 A JP13598395 A JP 13598395A JP H08300669 A JPH08300669 A JP H08300669A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 感光性樹脂製のノズル層の液流路の断面寸法
等が設計値からずれるのを防ぐ 【構成】 吐出エネルギー発生素子11を有する基板1
0に感光性樹脂のノズル層20を積層しフォトリソグラ
フィによって液流路21をパターニングする。その上に
感光性樹脂の共通液室層30を積層し、同じくフォトリ
ソグラフィによって共通液室31をパターニングする。
共通液室31をパターニングする工程で、液流路21の
空気を窒素と置換し、液流路21の雰囲気に酸素を含ま
ない状態で共通液室層30を露光する。
等が設計値からずれるのを防ぐ 【構成】 吐出エネルギー発生素子11を有する基板1
0に感光性樹脂のノズル層20を積層しフォトリソグラ
フィによって液流路21をパターニングする。その上に
感光性樹脂の共通液室層30を積層し、同じくフォトリ
ソグラフィによって共通液室31をパターニングする。
共通液室31をパターニングする工程で、液流路21の
空気を窒素と置換し、液流路21の雰囲気に酸素を含ま
ない状態で共通液室層30を露光する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、微細な吐出孔(オリフ
ィス)から記録液(インク)を液滴として吐出し記録紙
等に記録(印刷)を行なう液体噴射記録装置に用いる液
体噴射記録ヘッドの製造方法に関するものである。
ィス)から記録液(インク)を液滴として吐出し記録紙
等に記録(印刷)を行なう液体噴射記録装置に用いる液
体噴射記録ヘッドの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】微細な吐出孔(オリフィス)から記録液
(インク)を液滴として吐出し記録紙等に記録(印刷)
を行なう液体噴射記録装置の液体噴射記録ヘッドは、一
般的に、吐出エネルギー発生素子を備えた基板に、記録
液を流動させる液流路(ノズル)や共通液室を形成する
ノズル層を積層した積層構造を有する。
(インク)を液滴として吐出し記録紙等に記録(印刷)
を行なう液体噴射記録装置の液体噴射記録ヘッドは、一
般的に、吐出エネルギー発生素子を備えた基板に、記録
液を流動させる液流路(ノズル)や共通液室を形成する
ノズル層を積層した積層構造を有する。
【0003】ノズル層の製作には、まず、ガラスや金属
等の板材の表面に切削やエッチング等によって液流路等
を溝加工し、このように溝加工を施した板材を吐出エネ
ルギー発生素子を備えた基板に位置合わせしたうえで貼
り合わせるか、あるいは、前記基板上に公知のリソグラ
フィ等によって液流路等のレジストパターンを形成し、
これを覆うように樹脂層を被着させ、次いでレジストパ
ターンを溶出する(特開昭62−154947号公報参
照)等の方法が採用されている。
等の板材の表面に切削やエッチング等によって液流路等
を溝加工し、このように溝加工を施した板材を吐出エネ
ルギー発生素子を備えた基板に位置合わせしたうえで貼
り合わせるか、あるいは、前記基板上に公知のリソグラ
フィ等によって液流路等のレジストパターンを形成し、
これを覆うように樹脂層を被着させ、次いでレジストパ
ターンを溶出する(特開昭62−154947号公報参
照)等の方法が採用されている。
【0004】また、近年では、マルチノズル化やノズル
の高密度化とともに印字の高速化がより一層進み、吐出
周波数が高くても安定した吐出性能を得ることのできる
液体噴射記録ヘッドか必要となっており、このような条
件を満足するものとして、液流路のみを有するノズル層
と、共通液室のみを有する共通液室層と、共通液室の上
を覆うふたを順次基板に積層した液体噴射記録ヘッドが
開発された。
の高密度化とともに印字の高速化がより一層進み、吐出
周波数が高くても安定した吐出性能を得ることのできる
液体噴射記録ヘッドか必要となっており、このような条
件を満足するものとして、液流路のみを有するノズル層
と、共通液室のみを有する共通液室層と、共通液室の上
を覆うふたを順次基板に積層した液体噴射記録ヘッドが
開発された。
【0005】図6の(a)は一従来例による液体噴射記
録ヘッドE0 を示す斜視図であって、これは、図示しな
い吐出エネルギー発生素子を有する基板101上にまず
複数の液流路121を有する感光性樹脂のノズル層12
0を公知のフォトリソグラフィによって形成し、その上
に同じ感光性樹脂の共通液室層130を同様のフォトリ
ソグラフィによって形成し、これにふた140を重ねた
ものであり、共通液室層130はノズル層120の各液
流路121の天井の大部分を覆うように構成され、共通
液室131はその張出部131aがノズル層120の各
液流路121の天井の一部分と重なり合って連通口12
1aを形成しており、また、ふた140は共通液室13
1に記録液(インク)を供給するための注入口141を
備えている。
録ヘッドE0 を示す斜視図であって、これは、図示しな
い吐出エネルギー発生素子を有する基板101上にまず
複数の液流路121を有する感光性樹脂のノズル層12
0を公知のフォトリソグラフィによって形成し、その上
に同じ感光性樹脂の共通液室層130を同様のフォトリ
ソグラフィによって形成し、これにふた140を重ねた
ものであり、共通液室層130はノズル層120の各液
流路121の天井の大部分を覆うように構成され、共通
液室131はその張出部131aがノズル層120の各
液流路121の天井の一部分と重なり合って連通口12
1aを形成しており、また、ふた140は共通液室13
1に記録液(インク)を供給するための注入口141を
備えている。
【0006】各液流路121の吐出口122から液滴を
吐出した後は液流路121の天井の連通口121aから
共通液室131の記録液が補充される。このように各液
流路121の後端を閉塞しその天井の連通口121aか
ら記録液を補充することによって記録液の補充を極めて
迅速に行ない、液滴吐出の応答周波数の高い液体噴射記
録ヘッドを実現できる(特開昭61−110557号公
報、特開昭61−110558号公報参照)。
吐出した後は液流路121の天井の連通口121aから
共通液室131の記録液が補充される。このように各液
流路121の後端を閉塞しその天井の連通口121aか
ら記録液を補充することによって記録液の補充を極めて
迅速に行ない、液滴吐出の応答周波数の高い液体噴射記
録ヘッドを実現できる(特開昭61−110557号公
報、特開昭61−110558号公報参照)。
【0007】また、このように液流路の後端を閉塞する
とともに液流路の後方部分の断面を縮小したりその形状
を工夫することで吐出口から逆流する記録液の量を減ら
すと、より一層応答周波数が高くて吐出性能の安定した
液体噴射記録ヘッドを得ることができる。
とともに液流路の後方部分の断面を縮小したりその形状
を工夫することで吐出口から逆流する記録液の量を減ら
すと、より一層応答周波数が高くて吐出性能の安定した
液体噴射記録ヘッドを得ることができる。
【0008】なお、ノズル層や共通液室層には耐インク
性が要求されるためこれらを構成する感光性樹脂には光
硬化性のものが用いられる。また、液流路や吐出口には
高い寸法精度が必要であるため、光硬化性の感光性樹脂
のなかでも特にパターン精度の高いフォトリソグラフィ
が可能であるラジカル重合性のものを用いるのが一般的
である。
性が要求されるためこれらを構成する感光性樹脂には光
硬化性のものが用いられる。また、液流路や吐出口には
高い寸法精度が必要であるため、光硬化性の感光性樹脂
のなかでも特にパターン精度の高いフォトリソグラフィ
が可能であるラジカル重合性のものを用いるのが一般的
である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、前述のように、ノズル層や共通液室層
を構成する感光性樹脂にはラジカル重合性の光硬化性樹
脂が用いられるため、ノズル層の上に共通液室層を形成
する工程で、ノズル層の液流路内に残留する空気中の酸
素が共通液室層の硬化反応を阻害し、液流路に面した部
分が未硬化のままで残されるため、共通液室層の現像工
程において液流路の天井が図6の(b)に示すようにえ
ぐり取られるというトラブルを発生する。このように液
流路の天井がえぐられると、液流路の断面寸法が設計値
から著しくずれて、所望の吐出性能を得ることができな
い。
の技術によれば、前述のように、ノズル層や共通液室層
を構成する感光性樹脂にはラジカル重合性の光硬化性樹
脂が用いられるため、ノズル層の上に共通液室層を形成
する工程で、ノズル層の液流路内に残留する空気中の酸
素が共通液室層の硬化反応を阻害し、液流路に面した部
分が未硬化のままで残されるため、共通液室層の現像工
程において液流路の天井が図6の(b)に示すようにえ
ぐり取られるというトラブルを発生する。このように液
流路の天井がえぐられると、液流路の断面寸法が設計値
から著しくずれて、所望の吐出性能を得ることができな
い。
【0010】また、図7の(a)に示すように、基板2
01上に液流路221を有するノズル層220を設ける
一方で、ガラスや金属の天板230に切削あるいはエッ
チングによる穴開け加工を行なって共通液室231を形
成したものを接着剤250によって基板201上のノズ
ル層220に接着する方法も開発されているが、天板2
30とノズル層220の位置合わせを高精度で行なうこ
とが難しいうえに、(b)に示すように、接着剤250
の一部分がノズル層220の液流路221内に流入し、
このために液流路221の断面寸法が縮小して設計通り
の安定した吐出性能を得ることが難しい。
01上に液流路221を有するノズル層220を設ける
一方で、ガラスや金属の天板230に切削あるいはエッ
チングによる穴開け加工を行なって共通液室231を形
成したものを接着剤250によって基板201上のノズ
ル層220に接着する方法も開発されているが、天板2
30とノズル層220の位置合わせを高精度で行なうこ
とが難しいうえに、(b)に示すように、接着剤250
の一部分がノズル層220の液流路221内に流入し、
このために液流路221の断面寸法が縮小して設計通り
の安定した吐出性能を得ることが難しい。
【0011】さらに、ノズル層が金属メッキによって形
成され、また、天板も金属製である場合は、接着剤を用
いることなく、ノズル層と天板を重ねたものを真空中で
加熱する拡散溶接法を採用する方法も提案されている
(特開昭57−113075号公報参照)。しかしなが
らこれも、ノズル層と天板の位置合わせを高精度で行な
うことが難しいうえに、高温加熱によって基板の材質等
が劣化するおそれがあり、かつ、量産性も低いために実
用性に欠ける傾向がある。
成され、また、天板も金属製である場合は、接着剤を用
いることなく、ノズル層と天板を重ねたものを真空中で
加熱する拡散溶接法を採用する方法も提案されている
(特開昭57−113075号公報参照)。しかしなが
らこれも、ノズル層と天板の位置合わせを高精度で行な
うことが難しいうえに、高温加熱によって基板の材質等
が劣化するおそれがあり、かつ、量産性も低いために実
用性に欠ける傾向がある。
【0012】本発明は、上記従来の技術の有する問題点
に鑑みてなされたものであり、感光性樹脂層に液流路と
共通液室をパターニングするフォトリソグラフィにおい
て液流路の断面寸法等が設計値から著しくずれるのを防
ぎ、安定した吐出性能を得ることができる液体噴射記録
ヘッドの製造方法を提供することを目的とするものであ
る。
に鑑みてなされたものであり、感光性樹脂層に液流路と
共通液室をパターニングするフォトリソグラフィにおい
て液流路の断面寸法等が設計値から著しくずれるのを防
ぎ、安定した吐出性能を得ることができる液体噴射記録
ヘッドの製造方法を提供することを目的とするものであ
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法は、吐出エ
ネルギー発生手段を有する基板に第1の感光性樹脂層を
積層し、フォトリソグラフィによって前記第1の感光性
樹脂層に液流路をパターニングしたうえで第2の感光性
樹脂層を積層し、フォトリソグラフィによって前記第2
の感光性樹脂層に共通液室をパターニングする工程を有
し、該共通液室をパターニングするフォトリソグラフィ
において、前記液流路の雰囲気に前記第2の感光性樹脂
層の硬化を妨げる成分を含まない状態で前記第2の感光
性樹脂層を露光することを特徴とする。
め、本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法は、吐出エ
ネルギー発生手段を有する基板に第1の感光性樹脂層を
積層し、フォトリソグラフィによって前記第1の感光性
樹脂層に液流路をパターニングしたうえで第2の感光性
樹脂層を積層し、フォトリソグラフィによって前記第2
の感光性樹脂層に共通液室をパターニングする工程を有
し、該共通液室をパターニングするフォトリソグラフィ
において、前記液流路の雰囲気に前記第2の感光性樹脂
層の硬化を妨げる成分を含まない状態で前記第2の感光
性樹脂層を露光することを特徴とする。
【0014】液流路の空気を不活性ガスによって置換す
るとよい。
るとよい。
【0015】
【作用】第2の感光性樹脂層に共通液室をパターニング
するフォトリソグラフィにおいて、第2の感光性樹脂層
の露光中に第1の感光性樹脂層の液流路に空気が充填さ
れたままであれば、これに含まれる酸素等のために第2
の感光性樹脂層の硬化が妨げられて局部的に不充分とな
る。その結果、第2の感光性樹脂層の現像工程で、第2
の感光性樹脂層が必要以上に除去され、液流路の天井等
がえぐてれて液流路の断面寸法等が設計値から大きくず
れるおそれがある。
するフォトリソグラフィにおいて、第2の感光性樹脂層
の露光中に第1の感光性樹脂層の液流路に空気が充填さ
れたままであれば、これに含まれる酸素等のために第2
の感光性樹脂層の硬化が妨げられて局部的に不充分とな
る。その結果、第2の感光性樹脂層の現像工程で、第2
の感光性樹脂層が必要以上に除去され、液流路の天井等
がえぐてれて液流路の断面寸法等が設計値から大きくず
れるおそれがある。
【0016】そこで、液流路の空気を不活性ガス等によ
って置換し、液流路の雰囲気に第2の感光性樹脂層の硬
化を妨げる酸素等を含まない状態で第2の感光性樹脂層
を露光し、第2の感光性樹脂層の硬化が局部的に不充分
になるのを防ぐ。
って置換し、液流路の雰囲気に第2の感光性樹脂層の硬
化を妨げる酸素等を含まない状態で第2の感光性樹脂層
を露光し、第2の感光性樹脂層の硬化が局部的に不充分
になるのを防ぐ。
【0017】このようにして、設計値通りの断面寸法の
液流路を有し、従って吐出性能の安定した液体噴射記録
ヘッドを得ることができる。
液流路を有し、従って吐出性能の安定した液体噴射記録
ヘッドを得ることができる。
【0018】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【0019】図1は一実施例による液体噴射記録ヘッド
E1 を示すもので、これは、吐出エネルギー発生手段で
ある吐出エネルギー発生素子11を有する基板10上に
第1の感光性樹脂層であるノズル層20を積層し、これ
に、公知のフォトリソグラフィによって複数の液流路2
1をパターニングし、その上に第2の感光性樹脂層であ
る共通液室層30を積層し、フォトリソグラフィによっ
て共通液室31をパターニングし、これにふた40を重
ねたものであり、共通液室層30はノズル層20の各液
流路21の天井の大部分を覆うように構成され、共通液
室31はその張出部31aがノズル層20の液流路21
の天井の一部分と重なり合って連通口21aを形成して
おり、また、ふた40は共通液室31に記録液(イン
ク)を供給するための注入口41を備えている。
E1 を示すもので、これは、吐出エネルギー発生手段で
ある吐出エネルギー発生素子11を有する基板10上に
第1の感光性樹脂層であるノズル層20を積層し、これ
に、公知のフォトリソグラフィによって複数の液流路2
1をパターニングし、その上に第2の感光性樹脂層であ
る共通液室層30を積層し、フォトリソグラフィによっ
て共通液室31をパターニングし、これにふた40を重
ねたものであり、共通液室層30はノズル層20の各液
流路21の天井の大部分を覆うように構成され、共通液
室31はその張出部31aがノズル層20の液流路21
の天井の一部分と重なり合って連通口21aを形成して
おり、また、ふた40は共通液室31に記録液(イン
ク)を供給するための注入口41を備えている。
【0020】各液流路21の吐出口22から液滴を吐出
した後は液流路21の天井の連通口21aから共通液室
31の記録液が補充される。このように各液流路21の
後端を閉塞しその天井の連通口21aから記録液を補充
することによって記録液の補充を極めて迅速に行ない、
液滴吐出の応答周波数の高い液体噴射記録ヘッドを実現
できる。
した後は液流路21の天井の連通口21aから共通液室
31の記録液が補充される。このように各液流路21の
後端を閉塞しその天井の連通口21aから記録液を補充
することによって記録液の補充を極めて迅速に行ない、
液滴吐出の応答周波数の高い液体噴射記録ヘッドを実現
できる。
【0021】液体噴射記録ヘッドE1 は以下のように製
造されたものである。まず、図2に示すように、基板1
0上に感光性樹脂の塗膜を設けこれを公知のフォトリソ
グラフィによってパターニングして液流路21を有する
ノズル層20を形成する。その上に、図3に示すよう
に、ラジカル重合によって硬化する感光性樹脂塗膜30
aを設ける。これは例えば、表1に示す組成の感光性樹
脂を用いて以下のように製作されたものである。
造されたものである。まず、図2に示すように、基板1
0上に感光性樹脂の塗膜を設けこれを公知のフォトリソ
グラフィによってパターニングして液流路21を有する
ノズル層20を形成する。その上に、図3に示すよう
に、ラジカル重合によって硬化する感光性樹脂塗膜30
aを設ける。これは例えば、表1に示す組成の感光性樹
脂を用いて以下のように製作されたものである。
【0022】
【表1】 表1に示す感光性樹脂に対してトルエンとエチルセロソ
ルブを1:1の混合比で混合した混合液を倍量を含む溶
液を作成し、これを厚さ25μmのポリエステルフィル
ム上にワイヤーバーコータでコーティングし、乾燥後の
厚さが40μmの樹脂層を得た。これを、ラミネータに
よってノズル層20に圧着した。ラミネートの条件は圧
力1.5kg/cm2 、温度30℃、送り速度0.2m
/sで行なった。
ルブを1:1の混合比で混合した混合液を倍量を含む溶
液を作成し、これを厚さ25μmのポリエステルフィル
ム上にワイヤーバーコータでコーティングし、乾燥後の
厚さが40μmの樹脂層を得た。これを、ラミネータに
よってノズル層20に圧着した。ラミネートの条件は圧
力1.5kg/cm2 、温度30℃、送り速度0.2m
/sで行なった。
【0023】次に、図4の(a)に示すように、共通液
室の遮光パターンPを有するマスクMを公知の方法で感
光性樹脂塗膜30a上に位置合わせし、同図の(b)に
示すように、密封箱Sに入れて、密封箱S内の雰囲気で
ある空気を窒素と置換する。その工程は、例えば、以下
のように行なわれる。
室の遮光パターンPを有するマスクMを公知の方法で感
光性樹脂塗膜30a上に位置合わせし、同図の(b)に
示すように、密封箱Sに入れて、密封箱S内の雰囲気で
ある空気を窒素と置換する。その工程は、例えば、以下
のように行なわれる。
【0024】まず脱気バルブV1 を開け、ガス導入バル
ブV2 を閉じた状態で脱気口に通じる真空ポンプを運転
し、密封箱S内を1mmHg以下に排気する。次に脱気
バルブV1 を閉じてガス導入バルブV2 を開けここから
不活性ガスである窒素を導入し大気圧まで昇圧する。こ
の操作を10回繰り返してノズル層20の液流路21の
中まで完全に窒素雰囲気としたうえで、アライナー(P
LA−501キヤノン(株))製)を用いて紫外線露光
し、次いで、トリクロルエタンで50秒間スプレー現像
し、図5に示すように共通液室31と連通口21aを形
成する。
ブV2 を閉じた状態で脱気口に通じる真空ポンプを運転
し、密封箱S内を1mmHg以下に排気する。次に脱気
バルブV1 を閉じてガス導入バルブV2 を開けここから
不活性ガスである窒素を導入し大気圧まで昇圧する。こ
の操作を10回繰り返してノズル層20の液流路21の
中まで完全に窒素雰囲気としたうえで、アライナー(P
LA−501キヤノン(株))製)を用いて紫外線露光
し、次いで、トリクロルエタンで50秒間スプレー現像
し、図5に示すように共通液室31と連通口21aを形
成する。
【0025】さらに、紫外線を10J/cm2 照射し、
耐インク製を高めた後注入口41を有するふた40(図
1参照)を接着剤によって共通液室層30に接着し、最
後に端縁をダイシングソー(AWD−2500B/TC
(株)東京精密製)で切断して図1に示す液体噴射記録
ヘッドE1 を完成させる。
耐インク製を高めた後注入口41を有するふた40(図
1参照)を接着剤によって共通液室層30に接着し、最
後に端縁をダイシングソー(AWD−2500B/TC
(株)東京精密製)で切断して図1に示す液体噴射記録
ヘッドE1 を完成させる。
【0026】本実施例によれば、共通液室層30をパタ
ーニングするための露光工程の前にノズル層20の各液
流路21内の空気を完全に窒素と置換する脱酸素処理を
行ない、液流路21の雰囲気に感光性樹脂塗膜30aの
硬化を妨げる成分である酸素が存在しない状態で感光性
樹脂塗膜30aの露光を行なうものであるため、液流路
21内に滞留する酸素のために感光性樹脂塗膜30aの
ラジカル重合が妨げられてその一部分の硬化が不充分に
なるおそれがない。従って、従来例のように現像後の液
流路21の天井がえぐられ液流路21の断面寸法や共通
液室31との間の連通口21aの開口面積が著しく拡大
することなく、図1の(c)に示すように液流路21の
天井が平らで液流路21の断面寸法や連通口21aの開
口面積が設計値通りの安定した吐出性能を有する液体噴
射記録ヘッドを製作することができる。
ーニングするための露光工程の前にノズル層20の各液
流路21内の空気を完全に窒素と置換する脱酸素処理を
行ない、液流路21の雰囲気に感光性樹脂塗膜30aの
硬化を妨げる成分である酸素が存在しない状態で感光性
樹脂塗膜30aの露光を行なうものであるため、液流路
21内に滞留する酸素のために感光性樹脂塗膜30aの
ラジカル重合が妨げられてその一部分の硬化が不充分に
なるおそれがない。従って、従来例のように現像後の液
流路21の天井がえぐられ液流路21の断面寸法や共通
液室31との間の連通口21aの開口面積が著しく拡大
することなく、図1の(c)に示すように液流路21の
天井が平らで液流路21の断面寸法や連通口21aの開
口面積が設計値通りの安定した吐出性能を有する液体噴
射記録ヘッドを製作することができる。
【0027】なお、脱酸素処理に用いる窒素の替わり
に、ネオン、アルゴン等の不活性ガスを用いることもで
きる。
に、ネオン、アルゴン等の不活性ガスを用いることもで
きる。
【0028】本実施例の液体噴射記録ヘッドの製造方法
によって、吐出口の開口面積(液流路の断面)の設計値
が900μm2 (30μm×30μm)、連通口の開口
面積の設計値が2000μm2 (40μm×50μm)
である液体噴射記録ヘッドを100個製作し、また、第
1比較例として、本実施例と同様の工程で露光前に脱酸
素処理を行なうことなく前記設計値の液体噴射記録ヘッ
ドを100個製作し、さらに第2比較例としてノズル層
上にフォトリソグラフィによって共通液室層を形成する
替わりに、ふたにニッケルメッキを施すことで共通液室
層を形成したものを接着剤によってノズル層に接着する
方法で前記設計値の液体噴射記録ヘッドを100個製作
し、合計300個の液体噴射記録ヘッドについて吐出口
と連通口の開口面積、リフィル周波数、液滴スピード、
飛翔ドット径を調べた結果を表2に示す。
によって、吐出口の開口面積(液流路の断面)の設計値
が900μm2 (30μm×30μm)、連通口の開口
面積の設計値が2000μm2 (40μm×50μm)
である液体噴射記録ヘッドを100個製作し、また、第
1比較例として、本実施例と同様の工程で露光前に脱酸
素処理を行なうことなく前記設計値の液体噴射記録ヘッ
ドを100個製作し、さらに第2比較例としてノズル層
上にフォトリソグラフィによって共通液室層を形成する
替わりに、ふたにニッケルメッキを施すことで共通液室
層を形成したものを接着剤によってノズル層に接着する
方法で前記設計値の液体噴射記録ヘッドを100個製作
し、合計300個の液体噴射記録ヘッドについて吐出口
と連通口の開口面積、リフィル周波数、液滴スピード、
飛翔ドット径を調べた結果を表2に示す。
【0029】
【表2】 ノズル(液流路)密度:400ドット/インチ ノズル(液流路)数:48ノズル 表2から解るように、本実施例による液体噴射記録ヘッ
ドの吐出口と連通口の開口面積はいずれも設計値からの
ずれがわずかであり、リフイル周波数も極めて高く従っ
て高速印字が可能である。また、液滴スピードはバラツ
キが大きいと飛翔ドットの着弾点が不正確となって印字
品位の低下を招くものであるが、本実施例の液体噴射記
録ヘッドにおいては液滴スピードのバラツキが0.5m
/s以下であり、従って高品位の印字を行なうことがで
きる。飛翔ドット径の設計値は45μmで各サンプルご
とのバラツキは±2μmと微小であり、印字面にインク
が不足していわゆる白ヌケ等の欠陥を発生するおそれが
ない。
ドの吐出口と連通口の開口面積はいずれも設計値からの
ずれがわずかであり、リフイル周波数も極めて高く従っ
て高速印字が可能である。また、液滴スピードはバラツ
キが大きいと飛翔ドットの着弾点が不正確となって印字
品位の低下を招くものであるが、本実施例の液体噴射記
録ヘッドにおいては液滴スピードのバラツキが0.5m
/s以下であり、従って高品位の印字を行なうことがで
きる。飛翔ドット径の設計値は45μmで各サンプルご
とのバラツキは±2μmと微小であり、印字面にインク
が不足していわゆる白ヌケ等の欠陥を発生するおそれが
ない。
【0030】他方、第1比較例による液体噴射記録ヘッ
ドは、吐出口と連通口の開口面積がいずれも設計値より
大幅に拡大し、リフィル周波数が低いうえに液滴スピー
ドのバラツキが3.0m/sと大きく、また、飛翔ドッ
ト径も大きいためにインクの消費量が増大する傾向を有
する。
ドは、吐出口と連通口の開口面積がいずれも設計値より
大幅に拡大し、リフィル周波数が低いうえに液滴スピー
ドのバラツキが3.0m/sと大きく、また、飛翔ドッ
ト径も大きいためにインクの消費量が増大する傾向を有
する。
【0031】第2比較例による液体噴射記録ヘッドは、
吐出口と連通口の開口面積が設計値より縮小し、液滴ス
ピードのばらつきが4.5m/sと大きく、また、飛翔
ドット径が30〜45μmと極めて小さくなり、前述の
白ヌケ等が発生して印字濃度が低下したり印字が不鮮明
になる等多くのトラブルを発生するおそれがある。
吐出口と連通口の開口面積が設計値より縮小し、液滴ス
ピードのばらつきが4.5m/sと大きく、また、飛翔
ドット径が30〜45μmと極めて小さくなり、前述の
白ヌケ等が発生して印字濃度が低下したり印字が不鮮明
になる等多くのトラブルを発生するおそれがある。
【0032】次に、上記の300個の液体噴射記録ヘッ
ドを用いて駆動周波数15kHzの印字試験を行なった
結果を表3に示す。
ドを用いて駆動周波数15kHzの印字試験を行なった
結果を表3に示す。
【0033】
【表3】 本実施例による液体噴射記録ヘッドを用いた結果は印字
品位が極めて良好であったが、第1比較例のものはリフ
ィル周波数が低いことに起因するスプラッシュ現像が観
察され、このために印字品位が低下したものと推察され
る。第3比較例は液滴スピードのばらつきが大きくてし
かも飛翔ドット径が小さいためにドットヨレや白ヌケが
発生し、印字品位の大幅な低下を招いたものと推察され
る。
品位が極めて良好であったが、第1比較例のものはリフ
ィル周波数が低いことに起因するスプラッシュ現像が観
察され、このために印字品位が低下したものと推察され
る。第3比較例は液滴スピードのばらつきが大きくてし
かも飛翔ドット径が小さいためにドットヨレや白ヌケが
発生し、印字品位の大幅な低下を招いたものと推察され
る。
【0034】本発明は、特に液体噴射記録方式の中で熱
エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、記録を行な
う、いわゆるインクジェット記録方式の記録ヘッド、記
録装置において、優れた効果をもたらすものである。
エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、記録を行な
う、いわゆるインクジェット記録方式の記録ヘッド、記
録装置において、優れた効果をもたらすものである。
【0035】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、コンティニュアス型のいずれ
にも適用可能である。
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、コンティニュアス型のいずれ
にも適用可能である。
【0036】この記録方式を簡単に説明すると、記録液
(インク)が保持されているシートや液流路に対応して
配置されている吐出エネルギー発生素子である電気熱変
換体に駆動回路より吐出信号を供給する、つまり、記録
情報に対応して記録液(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、記録ヘッドの熱作用面に膜
沸騰を生じさせる。このように記録液(インク)から電
気熱変換体に付与する駆動信号に一対一に対応した気泡
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、収縮により吐出口を介して
記録液(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
れた記録液(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4
463359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。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4313
124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。
(インク)が保持されているシートや液流路に対応して
配置されている吐出エネルギー発生素子である電気熱変
換体に駆動回路より吐出信号を供給する、つまり、記録
情報に対応して記録液(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、記録ヘッドの熱作用面に膜
沸騰を生じさせる。このように記録液(インク)から電
気熱変換体に付与する駆動信号に一対一に対応した気泡
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、収縮により吐出口を介して
記録液(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
れた記録液(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4
463359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。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4313
124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。
【0037】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、液流路、電気熱変換
体を組み合わせた構成(直線状液流路又は直角液流路)
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にも
本発明は有効である。
書に開示されているような吐出口、液流路、電気熱変換
体を組み合わせた構成(直線状液流路又は直角液流路)
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にも
本発明は有効である。
【0038】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口とする構成を開
示する特開昭59−123670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59−138461号公報に基づいた構成
を有するものにおいても本発明は有効である。
通するスリットを電気熱変換体の吐出口とする構成を開
示する特開昭59−123670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59−138461号公報に基づいた構成
を有するものにおいても本発明は有効である。
【0039】さらに、本発明が有効に利用される記録ヘ
ッドとしては、記録装置が記録可能である被記録媒体の
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。
ッドとしては、記録装置が記録可能である被記録媒体の
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。
【0040】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。
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。
【0041】また、記録ヘッドに対する回復手段や予備
的な補助手段を付加することは、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
体的に挙げれば、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、加圧または吸引手段、電気熱
変換体或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、記録とは別の吐出を行な
う予備吐出モード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。
的な補助手段を付加することは、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
体的に挙げれば、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、加圧または吸引手段、電気熱
変換体或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、記録とは別の吐出を行な
う予備吐出モード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。
【0042】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ではなく、記録
ヘッドを一体的に構成したものか、複数個の組み合わせ
で構成したものかのいずれでもよいが、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。
色等の主流色のみを記録するモードだけではなく、記録
ヘッドを一体的に構成したものか、複数個の組み合わせ
で構成したものかのいずれでもよいが、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。
【0043】本発明において、上述した各インクにたい
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。
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。
【0044】さらに加えて、本発明のインクジェット記
録装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器
の画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と
組み合わせた複写装置、さらには送受信機能を有するフ
ァクシミリ装置の形態を採るものであってもよい。
録装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器
の画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と
組み合わせた複写装置、さらには送受信機能を有するフ
ァクシミリ装置の形態を採るものであってもよい。
【0045】以上説明した本発明の実施例においては、
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とな
るもの、或いは、インクジェットにおいて一般的に行な
われている温度調整の温度範囲である30℃以上70℃
以下の温度範囲で軟化もしくは液体となるものでもよ
い。すなわち、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。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、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よい。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。
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とな
るもの、或いは、インクジェットにおいて一般的に行な
われている温度調整の温度範囲である30℃以上70℃
以下の温度範囲で軟化もしくは液体となるものでもよ
い。すなわち、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。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、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よい。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。
【0046】
【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、次に記載するような効果を奏する。
で、次に記載するような効果を奏する。
【0047】感光性樹脂層に液流路と共通液室をパター
ニングするフォトリソグラフィにおいて、液流路の断面
寸法等が設計値から著しくずれるのを防ぎ、設計通りの
安定した吐出性能を有する液体噴射記録ヘッドを製造で
きる。このような液体噴射記録ヘッドを搭載すること
で、液体噴射記録装置の印字品位の向上と安定化に大き
く貢献できる。
ニングするフォトリソグラフィにおいて、液流路の断面
寸法等が設計値から著しくずれるのを防ぎ、設計通りの
安定した吐出性能を有する液体噴射記録ヘッドを製造で
きる。このような液体噴射記録ヘッドを搭載すること
で、液体噴射記録装置の印字品位の向上と安定化に大き
く貢献できる。
【図1】一実施例による液体噴射記録ヘッドを示すもの
で、(a)はその斜視図、(b)は(a)のA−A線に
沿ってとった断面図、(c)は(a)の一部分を示す部
分立面図である。
で、(a)はその斜視図、(b)は(a)のA−A線に
沿ってとった断面図、(c)は(a)の一部分を示す部
分立面図である。
【図2】図1の液体噴射記録ヘッドの製造方法の第1工
程を示す斜視図である。
程を示す斜視図である。
【図3】図1の液体噴射記録ヘッドの製造方法の第2工
程を示す斜視図である。
程を示す斜視図である。
【図4】図1の液体噴射記録ヘッドの製造方法の第3工
程を示すもので、(a)は液体噴射記録ヘッドの斜視
図、(b)は液体噴射記録ヘッドを密封箱に入れて露光
するところを示す斜視図である。
程を示すもので、(a)は液体噴射記録ヘッドの斜視
図、(b)は液体噴射記録ヘッドを密封箱に入れて露光
するところを示す斜視図である。
【図5】図1の液体噴射記録ヘッドの製造方法の第4工
程を示す斜視図である。
程を示す斜視図である。
【図6】従来例による液体噴射記録ヘッドを示すもの
で、(a)はその斜視図、(b)は(a)のB−B線に
沿ってとった部分断面図である。
で、(a)はその斜視図、(b)は(a)のB−B線に
沿ってとった部分断面図である。
【図7】別の従来例による液体噴射記録ヘッドを示すも
ので、(a)はその斜視図、(b)はその一部分を示す
部分立面図である。
ので、(a)はその斜視図、(b)はその一部分を示す
部分立面図である。
10 基板 11 吐出エネルギー発生素子 20 ノズル層 21 液流路 21a 連通口 22 吐出口 30 共通液室層 31 共通液室 40 ふた
Claims (3)
- 【請求項1】 吐出エネルギー発生手段を有する基板に
第1の感光性樹脂層を積層し、フォトリソグラフィによ
って前記第1の感光性樹脂層に液流路をパターニングし
たうえで第2の感光性樹脂層を積層し、フォトリソグラ
フィによって前記第2の感光性樹脂層に共通液室をパタ
ーニングする工程を有し、該共通液室をパターニングす
るフォトリソグラフィにおいて、前記液流路の雰囲気に
前記第2の感光性樹脂層の硬化を妨げる成分を含まない
状態で前記第2の感光性樹脂層を露光することを特徴と
する液体噴射記録ヘッドの製造方法。 - 【請求項2】 液流路の空気を不活性ガスによって置換
することを特徴とする請求項1記載の液体噴射記録ヘッ
ドの製造方法。 - 【請求項3】 不活性ガスが、窒素、ネオン、またはア
ルゴンであることを特徴とする請求項2記載の液体噴射
記録ヘッドの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13598395A JPH08300669A (ja) | 1995-05-09 | 1995-05-09 | 液体噴射記録ヘッドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13598395A JPH08300669A (ja) | 1995-05-09 | 1995-05-09 | 液体噴射記録ヘッドの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08300669A true JPH08300669A (ja) | 1996-11-19 |
Family
ID=15164453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13598395A Pending JPH08300669A (ja) | 1995-05-09 | 1995-05-09 | 液体噴射記録ヘッドの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08300669A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013071293A (ja) * | 2011-09-27 | 2013-04-22 | Fujifilm Corp | インクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置 |
-
1995
- 1995-05-09 JP JP13598395A patent/JPH08300669A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013071293A (ja) * | 2011-09-27 | 2013-04-22 | Fujifilm Corp | インクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置 |
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