JPH0848037A - インクジェット記録ヘッドおよびその製造方法ならびに記録装置 - Google Patents

インクジェット記録ヘッドおよびその製造方法ならびに記録装置

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JPH0848037A
JPH0848037A JP18574194A JP18574194A JPH0848037A JP H0848037 A JPH0848037 A JP H0848037A JP 18574194 A JP18574194 A JP 18574194A JP 18574194 A JP18574194 A JP 18574194A JP H0848037 A JPH0848037 A JP H0848037A
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JP
Japan
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solid layer
recording head
pattern
flow path
ink
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JP18574194A
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Makoto Terui
真 照井
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 液流路パターンとなるべき領域の周囲に第1
の固体層を設け、該固体層より大きい膜厚で液流路パタ
ーン状に第2の固体層を設けて液流路パターンの形成を
行うことでインクジェット記録ヘッド用の液流路パター
ンを形成する。 【効果】 インクジェット記録ヘッドにおいて、裾部の
ない高アスペクト比の吐出口を安定して形成でき、液流
路のパターン状固体層を1度の露光・現像で形成するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録方
式に用いる記録小液滴を発生するための液体噴射記録ヘ
ッドの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】基板上に液流路のパターン状に固体層を
設け、固体層が設けられたその基板上に液流路構成部材
の少なくとも一部を設け、前記固体層を基板より除去す
ることによって液流路パターンを形成する工程を含むイ
ンクジェット記録ヘッドの製造方法において、基板上に
設ける液流路のパターン状固体層は、ポジ型の感光性レ
ジストを基板上にスピンコートによって塗布し、これを
パターニングすることによって、あるいは非感光性物質
を基板上に塗布し、その上に感光性樹脂を塗布し、パタ
ーニングし、非感光性物質をドライエッチング・ウェッ
トエッチングによってパターニングするという手法が用
いられていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、インク
ジェット記録ヘッドの高精細・高画質に伴って、ノズル
の高密度化および高アスペクト比の吐出口が求められる
ようになり、それに伴って、従来の液流路形成方法では
以下のような問題が生じるようになってきた。
【0004】(1)高アスペクト比のノズル形成におい
て、パターン状固体層にポジ型感光性レジストを用いた
場合、レジストに対するUV透過率の限界から、膜厚が
20μmを超えるあたりから、パターン下部が裾を引い
た形状になる傾向がある。図3にその様子を示した。基
板101上に塗布されたレジスト201にマスクC(1
57)をとしてUV光を露光した後、現像して得たのが
レジストパターン211である。
【0005】図3に示したように、パターンの下部は裾
状の形状になる。露光量を多くしても、あるいは現像時
間を長くしても、露光時のレジスト発泡・現像時のレジ
ストの細りなどの現象が生じるばかりで、裾部は残って
しまう。2度の露光・2度の現像(すなわち同じレジス
ト膜を2度パターニングして1つのレジスト膜を形成す
る)しても、1度目と2度目のパターニングのアライメ
ントが難しく、寸法精度が悪い。裾部は、液流路構成部
材と基板の接着面積を減少させ、剥がれの原因となるば
かりでなく、形状の再現性が悪いので、生産において一
定の形状では吐出口を形成することが難しい。
【0006】(2)基板上に液流路のパターン状固体層
として非感光性物質を塗布し、これをその上部に形成し
たレジストによって、ウェットエッチングあるいはドラ
イエッチングによってパターニングした場合、液流路の
パターン状固体層にポジレジストを用いるのとは異な
り、パターン下部に裾が形成されることはなく、さらに
1度のエッチングによってパターン形成が可能である。
しかしながら、30μm程度の厚膜のパターンにおいて
は、ドライエッチングの場合はエッチングに長時間を必
要とし、ウェットエッチングの場合はサイドエッチング
の影響が大きく、インクジェット記録ヘッドのノズルを
形成するには不適当である。
【0007】以上、(1)と(2)で述べたように、基
板上に液流路のパターン状に固体層を設ける工程と、固
体層が設けられた前記基板上に液流路構成部材の少なく
とも一部を設ける工程と、前記固体層を前記基板上より
除去する工程とを含むインクジェット記録ヘッドの製造
方法において、従来方法ではインクジェット記録ヘッド
に適用可能な高アスペクト比の液流路(吐出口)を作る
ことは非常に困難であった。
【0008】そこで本発明は、液流路のパターン状固体
層の膜厚およびパターンのアスペクト比が大きい場合に
おいても、その断面形状をインクジェット記録ヘッドに
適用可能な形状にするパターニング方法を提供すること
を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に液流
路のパターン状に固体層を設け、固体層が設けられた該
基板上に液流路構成部材の少なくとも1部を設け、前記
固体層を基板より除去することによって液流路パターン
を形成する工程を含むインクジェット記録ヘッドの製造
方法において、液流路パターンとなるべき領域の周囲に
第1の固体層を設け、該固体層より大きい膜厚で液流路
パターン状に第2の固体層を設け、その後該第1の固体
層を除去することによって得られた第2の固体層を液流
路のパターンとす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を提供する。以下、図面を用いて本
発明を詳細に説明する。
【0010】図4は、本発明の方法の基本工程を示す工
程図である。本図のように、基板102上に従来の方法
では形成される裾部より大きい膜厚で塗布されたレジス
ト151にマスクD(158)を通ったUV光を露光す
る。それを現像することによって得たレジストパターン
(第1の固体層:十分に膜厚が薄いため、パターン断面
形状が矩形)161上にレジスト202を塗布し、それ
にマスクE(159)を通してUV光を露光する。現像
の後、レジストパターン161を除去することによっ
て、液流路のパターン状固体層としてのレジストパター
ン(第2の固体層)212を得る。このように、裾部の
形成されやすいパターン下部にあらかじめ固体層を設
け、後でこの固体層を除去する方式をとると、第2の固
体層は、第1の固体層より上部だけがパターニングされ
れば良いことになる。従って、UV光が十分に透過する
膜厚となり、断面を矩形とすることができる。さらに
は、第2の固体層として非感光性物質をエッチングする
場合にも、エッチング時間が短くなるというメリットが
ある。最終的に、第1の固体層を除去すれば、インクジ
ェット記録ヘッドに適用可能な液流路のパターン状固体
層を得ることができる。これによって、上記の(1)お
よび(2)の問題点は解決される。この時、材料の選択
においては、(ア)第1の固体層の除去液によって第2
の固体層が除去されないこと、(イ)第2の固体層を形
成する際の加熱・露光などによっても第1の固体層がパ
ターンを維持できること、などを考慮する必要がある。
【0011】
【実施例】
(実施例1)図1に、本発明の方法の1例の工程を示し
た。本図において、工程は(a)から(e)の方向へ進
行し、その(a)〜(e)のそれぞれの上側の図は工程
を示す断面図であり、下側の図はそれぞれの工程後の状
態を示す平面図である。
【0012】図1(a)に示した基板100上に、図1
(b)に示したようにネガレジスト(例えば、東京応化
工業PMER−N)150を塗布し、70℃でベークし
た。次に、図1(c)に示したように、前記のネガレジ
スト150にマスクA(図中の155)を用いて露光・
現像を行ってパターニングしてネガレジストパターン1
60を形成した。この時、膜厚は10μmである。その
上に、図1(d)に示すように、膜厚30μmのポジレ
ジスト(例えば、東京応化工業PMER P−AR90
0)200を形成し(70℃ベーク)、それにマスクB
(図中の156)を用いて露光・現像を行い、図1
(e)に示すように、ポジレジストパターン210を形
成した。ここで、ポジレジストパターン210の現像
は、1.5%NaOH水溶液を用いたシャワーにて、2
7℃、300秒の条件で行った。その現像の際に、同時
にネガレジストパターン160も膨潤剥離した(東京応
化工業PMER−Nのメーカー推奨剥離条件はNaOH
4%、50〜60℃、スプレー法にて30〜60秒であ
る)。
【0013】このようにして得たポジレジストパターン
210の断面形状は、インクジェット記録ヘッドの吐出
口に適用可能な、パターン下部に裾形状のない矩形であ
った(PMER−Nを用いず、PMER P−AR90
0のみを基板に塗布しパターニングした場合、パターン
下部には高さ約8μmの裾部分が形成されてしまう)。
このポジレジストパターンを液流路のパターン状固体層
(第2の固体層)としてインクジェット記録ヘッドを形
成したところ、インク吐出量が各ノズルで安定した吐出
性能の優れたヘッドであった。
【0014】(実施例2)図2に、本発明の方法の別の
例の工程を示した。本図において、工程は(a)から
(f)の方向へ進行し、その(a)〜(f)のそれぞれ
の上側の図は工程を示す断面図であり、下側の図はそれ
ぞれの工程後の状態を示す平面図である。
【0015】図2(a)に示した基板103上にはSO
G(スピンオングラス)152が1μm厚で塗布してあ
り、次に、図2(b)に示すように膜厚1μmでポジレ
ジストを塗布し、マスクF(図中の153)を用いて露
光・現像を行い、パターニングした。その後、フッ酸と
フッ化アンモニウムの混合液でSOGをエッチングし、
ポジレジストをアセトンで剥離し、図2(c)に示した
ようなパターン163を得た。その上に、図2(d)に
示すように、膜厚20μmのポジレジスト203(例え
ばPMER P−AR900:東京応化)を膜形成し、
それにマスクG(図中の154)を用いて露光・現像
し、図2(e)に示すように、パターニングした後、S
OGをフッ酸とフッ化アンモニウムの混合液で除去し、
図2(f)に示すように、ポジレジストパターン213
を形成した。
【0016】このようにして得たポジレジストパターン
213の断面形状は、インクジェット記録ヘッドの吐出
口に適用可能な、パターン下部とパターン上部で面積の
差が極めて小さい矩形であった。このポジレジストパタ
ーンを液流路のパターン状固体層としてインクジェット
記録ヘッドを形成したところ、インク吐出量が各ノズル
で安定した吐出性能の良好なヘッドであった。
【0017】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的液滴を形成し、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。
【0018】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
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。
【0019】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。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。
【0020】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
の組み合わせ構成(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。
【0021】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59−123670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
としても本発明は有効である。
【0022】さらに、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み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1個の記録ヘッドとして
の構成のいずれでもよいが、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。
【0023】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インクタンクが設けら
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。
【0024】また、本発明の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、記録とは別の吐出を行う予備吐出モード
を行うことも安定した記録を行うために有効である。
【0025】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を組み合わせによってで
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。
【0026】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、室温で軟化するもの、もしくは
液体であるもの、あるいは上述のインクジェット方式で
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。
【0027】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状態変化のエネル
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、液状インクとし
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、熱エネルギーによって初め
て液化する性質のインクの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54−5684
7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。
【0028】さらに加えて、本発明に係る記録装置の形
態としては、ワードプロセッサやコンピュータ等の情報
処理機器の画像出力端末として一体または別体に設けら
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
ものであっても良い。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法によ
り、(1)インクジェット記録ヘッドにおいて、裾部の
ない高アスペクト比の吐出口を安定して形成でき、
(2)インクジェット記録ヘッドにおいて、液流路のパ
ターン状固体層を1度の露光・現像で形成することがで
きて、吐出性能の優れたインジェット記録ヘッドを得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の本発明の方法の工程を示す工程図で
ある。
【図2】実施例2の本発明の方法の工程を示す工程図で
ある。
【図3】従来のノズル形成法を示す模式図である。
【図4】本発明の方法の基本的な原理を示す工程図であ
る。
【符号の説明】
100〜103 基板 150 ネガレジスト 152 SOG 153 マスクF 154 マスクG 155 マスクA 156 マスクB 157 マスクC 158 マスクD 159 マスクE 160 ネガレジストパターン 161、211、212 レジストパターン 163 SOGパターン 200 ポジレジスト 201、151、202 レジスト 203 ポジレジスト 210、213 ポジレジストパターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B41J 3/04 103 H

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に液流路のパターン状に固体層を
    設け、固体層が設けられた該基板上に液流路構成部材の
    少なくとも1部を設け、前記固体層を基板より除去する
    ことによって液流路パターンを形成する工程を含むイン
    クジェット記録ヘッドの製造方法において、液流路パタ
    ーンとなるべき領域の周囲に第1の固体層を設け、該固
    体層より大きい膜厚で液流路パターン状に第2の固体層
    を設け、その後該第1の固体層を除去することによって
    得られた第2の固体層を液流路のパターンとすることを
    特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
  2. 【請求項2】 第1の固体層にネガ型感光性樹脂を用
    い、第2の固体層にポジ型感光性樹脂を用いる請求項1
    記載の製造方法。
  3. 【請求項3】 第1の固体層に非感光性物質を用い、第
    2の固体層にポジ型感光性樹脂を用いる請求項1記載の
    製造方法。
  4. 【請求項4】 第1の固体層にネガ型感光性樹脂を用
    い、第2の固体層に非感光性物質を用いる請求項1記載
    の製造方法。
  5. 【請求項5】 第1の固体層にポジ型感光性樹脂を用
    い、第2の固体層に非感光性物質を用いる請求項1記載
    の製造方法。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれか1項に記載
    の方法で形成されたインクジェット記録ヘッド。
  7. 【請求項7】 インク吐出エネルギー発生素子が電気エ
    ネルギーを与えることによって発熱し、インクに状態変
    化を生ぜしめて吐出を行なわせるための電気熱変換体で
    ある、請求項6記載のインクジェット記録ヘッド。
  8. 【請求項8】 記録媒体の記録領域の全幅にわたって吐
    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
    ることを特徴とする、請求項6記載のインクジェット記
    録ヘッド。
  9. 【請求項9】 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6
    に記載の記録ヘッドと、該記録ヘッドを載置するための
    部材とを少なくとも具備する記録装置。
JP18574194A 1994-08-08 1994-08-08 インクジェット記録ヘッドおよびその製造方法ならびに記録装置 Pending JPH0848037A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008087475A (ja) * 2006-09-08 2008-04-17 Canon Inc 液体吐出ヘッドおよびその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008087475A (ja) * 2006-09-08 2008-04-17 Canon Inc 液体吐出ヘッドおよびその製造方法

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