JPH0929970A - Ink jet recording head and method of manufacturing the same - Google Patents
Ink jet recording head and method of manufacturing the sameInfo
- Publication number
- JPH0929970A JPH0929970A JP7182593A JP18259395A JPH0929970A JP H0929970 A JPH0929970 A JP H0929970A JP 7182593 A JP7182593 A JP 7182593A JP 18259395 A JP18259395 A JP 18259395A JP H0929970 A JPH0929970 A JP H0929970A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ink
- recording head
- flow path
- jet recording
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 インクジェット記録ヘッドのインクノズルの
メニスカスの不安定性に起因する印字時のサテライト等
の印字品位低下を解決する。
【解決手段】 感光性樹脂材料4でインク流路壁29及
びオリフィスプレート23を形成し、その際、基板面に
現像残り74を基板中央からオリフィスプレート側にテ
ーパとなるよう形成し、また、天板との接合の際に天板
下面に接着剤の垂れ込み部22が形成されるように接合
し、その後エキシマレーザーを用いてノズル6を形成す
る。
【効果】 ハイパワーエキシマレーザーにより形成され
る3次元ノズルと、フォトリソグラフによる2次元ノズ
ルとのスムースな接続が可能となり、インク滴吐出メカ
ニズムにおけるメニスカス移動が安定化され、印字品位
が向上する。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To solve the deterioration of printing quality of satellites and the like at the time of printing due to the instability of the meniscus of the ink nozzles of an inkjet recording head. An ink flow path wall 29 and an orifice plate 23 are formed of a photosensitive resin material 4, and a developing residue 74 is formed on the surface of the substrate so as to taper from the center of the substrate to the side of the orifice plate. At the time of joining to the plate, the joining is performed so that the hanging portion 22 of the adhesive is formed on the lower surface of the top plate, and then the nozzle 6 is formed using an excimer laser. [Effect] The three-dimensional nozzle formed by the high-power excimer laser and the two-dimensional nozzle formed by the photolithography can be smoothly connected, the movement of the meniscus in the ink droplet ejection mechanism is stabilized, and the printing quality is improved.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、インク滴を飛翔さ
せて記録媒体上に画像を形成するインクジェット記録ヘ
ッド、及びその製造方法、更に詳述すれは、インク流路
及びインク吐出口の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording head that ejects ink droplets to form an image on a recording medium, and a method for manufacturing the same, and more specifically, a method for manufacturing an ink flow path and an ink ejection port. Regarding
【0002】[0002]
【従来の技術】インクジェット記録方式に適用されるイ
ンクジェット記録ヘッド(以下、「記録ヘッド」とい
う)には、一般に、インクを吐出するための吐出口と、
前記吐出口に供給するためのインクを貯える液室と、前
記吐出口と前記液室とを連通するインク流路と、前記イ
ンク流路の一部に設けられたインクを吐出するためのエ
ネルギーを発生するエネルギー発生素子と、前記液室に
外部からインクを供給するためのインク供給口が設けら
れている。そして、従来の記録ヘッドの製造方法の代表
的なものとして次のようなものが知られている。2. Description of the Related Art Generally, an ink jet recording head (hereinafter referred to as a "recording head") applied to an ink jet recording system has an ejection port for ejecting ink,
A liquid chamber that stores ink to be supplied to the ejection port, an ink channel that connects the ejection port and the liquid chamber, and energy for ejecting ink that is provided in a part of the ink channel An energy generating element for generating and an ink supply port for supplying ink to the liquid chamber from the outside are provided. The following is known as a typical method of manufacturing a conventional recording head.
【0003】(1)インク吐出エネルギー発生素子が所
定数配設されたシリコンなどからなる第1の基板1に、
ネガ型(もしくはポジ型)の感光性ドライフィルムを貼
り、前記感光性ドライフィルムの内、インク吐出ノズ
ル、インク流路壁、及びインク液室壁に相当するパター
ンをマスク透過(もしくはマスク遮光)させて露光し、
現像して前記インク吐出ノズル、インク流路壁、及びイ
ンク液室壁に相当するパターンの固体層4を第1の基板
上に設ける。その後、前記固体層4の上に紫外線硬化型
の接着剤20を適宜厚さに塗布し、その上部にインク液
室に相当する凹部やインク供給口に相当する貫通穴10
が形成されたガラス等からなる第2の基板(天板)11
を所定の位置合わせした後、加熱・加圧接合し、第2の
基板を透過させて紫外線を照射し、接着剤の硬化・完全
接合させる。内部に、インク流路、インク液室12とな
る空間が形成された積層体をインク吐出口を形成する位
置で切断して、前記固体層の端面を露出させることで、
インク吐出口面(フェイス面)及びインク吐出口14を
形成する方法(図1及び特開平2−25335号参
照)。(1) On a first substrate 1 made of silicon or the like on which a predetermined number of ink ejection energy generating elements are arranged,
A negative type (or positive type) photosensitive dry film is attached, and a pattern corresponding to the ink discharge nozzle, the ink flow path wall, and the ink liquid chamber wall in the photosensitive dry film is transmitted through the mask (or masked light is blocked). Exposure
After development, a solid layer 4 having a pattern corresponding to the ink discharge nozzle, the ink flow path wall, and the ink liquid chamber wall is provided on the first substrate. After that, an ultraviolet curable adhesive 20 is applied on the solid layer 4 to an appropriate thickness, and a concave portion corresponding to an ink liquid chamber or a through hole 10 corresponding to an ink supply port is formed on the upper portion thereof.
A second substrate (top plate) 11 made of glass or the like on which is formed
After being aligned in a predetermined position, heating and pressure bonding are performed, the second substrate is allowed to pass through, and ultraviolet rays are irradiated to cure and completely bond the adhesive. By cutting the laminated body in which a space to be the ink flow path and the ink liquid chamber 12 is formed at the position where the ink ejection port is formed, and the end face of the solid layer is exposed,
A method for forming the ink ejection port surface (face surface) and the ink ejection port 14 (see FIG. 1 and JP-A-2-25335).
【0004】(2)インク吐出エネルギー発生素子が所
定数配設された第1の基板を備え、第2の基板(天板)
11として射出成型により、オリフィスプレート23、
インク流路28、及びインク液室12を一体に樹脂で形
成した後、エキシマレーザー光を用いてインク吐出口1
4を形成し(図3(a)参照)、前記第1の基板1に、
該第2の基板11を、インク吐出エネルギー発生素子と
インク流路との位置を合わせて、押さえバネ26等の治
具により支持板(ベースプレート)27に圧接固定する
方法(図3(b)及び特開平3−110172号公報参
照)。(2) A second substrate (top plate) is provided with a first substrate on which a predetermined number of ink ejection energy generating elements are arranged.
Orifice plate 23 by injection molding 11
After the ink flow path 28 and the ink liquid chamber 12 are integrally formed of resin, the ink discharge port 1 is formed by using excimer laser light.
4 (see FIG. 3 (a)), and on the first substrate 1,
A method of fixing the second substrate 11 to a support plate (base plate) 27 by pressing and fixing the second substrate 11 with the ink ejection energy generating element and the ink flow path aligned with each other by a jig such as a pressing spring 26 (FIG. 3B and See Japanese Patent Laid-Open No. 3-110172).
【0005】一方、上記(1)のような製造方法におけ
る問題点が知られている。つまり、前記固体層4を形成
する際には、プリント配線基板製造や半導体素子製造に
おいて多用されるフォトリソグラフィー技術を用いてお
り、使用する感光性レジスト材料、露光光源や現像液、
精度面でのレジスト塗布装置や露光装置、現像装置、各
種プロセス条件設定等により高精度に形成できるもの
の、最終的に得られる記録ヘッドのインク吐出口は、フ
ォトリソグラフ工程で決まるものではないことが知られ
ている。On the other hand, there are known problems in the manufacturing method such as the above (1). That is, when the solid layer 4 is formed, the photolithography technique frequently used in the production of printed wiring boards and the production of semiconductor elements is used, and the photosensitive resist material, the exposure light source and the developing solution used,
In terms of accuracy, although it can be formed with high accuracy by using a resist coating device, exposure device, developing device, setting of various process conditions, etc., the ink ejection port of the finally obtained recording head is not determined by the photolithographic process. Are known.
【0006】すなわち、固体層形成の際の液体レジスト
の塗布、あるいはドライフィルムのラミネート時の厚さ
分布・バラツキ、そしてその後の現像膜減りやアッシン
グ膜減り等により、決定される固体層の厚さや幅のバラ
ツキ等を含めた、フォトリソグラフ工程でおさえられる
因子に加え、1つ目の大きな因子として、天板接合時の
圧力分布や治具平面度・天板平面度によるインク流路断
面積のバラツキ、接着剤のたれ込みバラツキによるイン
ク流路断面積のバラツキ等、設計寸法を達成するために
管理しなければならない因子がある。また、2つ目の大
きな因子として、接合後に各吐出エレメントに分割する
が、そのための分離切断時における硬化した感光性樹脂
である固体層端面の欠け、基板エッジの欠け、といった
インク吐出口の仕上げ精度として管理しなければならな
い因子もある。ここで、基板エッジは、基板材料のシリ
コンなどのほか、電気配線等の絶縁層としてのSiO2
やSi3N4が設けられていることが一般的である。That is, the thickness of the solid layer determined by the application of the liquid resist during the formation of the solid layer or the thickness distribution / variation at the time of laminating the dry film, and the reduction of the development film and the ashing film thereafter, and the like. In addition to the factors that are suppressed in the photolithography process, including variations in width, the first major factor is the pressure distribution at the time of joining the top plate and the ink flow passage cross-sectional area due to the jig flatness / top flatness. There are factors that must be managed in order to achieve the design dimension, such as variations and variations in the ink flow passage cross-sectional area due to variations in the amount of adhesive dripping. The second major factor is that the ejection element is divided into individual ejection elements after joining, and therefore the end of the ink ejection port such as the chipped edge of the solid layer of the cured photosensitive resin and the chipped edge of the substrate at the time of separation and cutting is finished. There are also factors that must be managed as accuracy. Here, the substrate edge is made of not only silicon as a substrate material but also SiO 2 as an insulating layer for electrical wiring or the like.
And Si 3 N 4 are generally provided.
【0007】この課題を説明する、フェイス面から見た
図が、図2(a)であり、25は天板接合時の圧力分布
や治具平面度・天板平面度による天板11、固体層30
のそり、うねりを示している。また、天板61(天板基
板11とインク液室形成樹脂層30との積層体)と接着
剤20を除いて、仮想的にあらわした図が、図2(b)
である。この図の21は分離切断時における固体層端面
の欠け、基板エッジの欠けを、22は、接着剤層20の
たれ込み分布断面を模式的にあらわしている。FIG. 2 (a) is a view for explaining this problem as seen from the face side, and 25 is a top plate 11 based on the pressure distribution and the jig flatness / top flatness at the time of joining the top plates, and the solid state. Layer 30
It shows sledges and swells. 2 (b) is a virtual representation of the top plate 61 (a laminate of the top plate substrate 11 and the ink liquid chamber forming resin layer 30) and the adhesive 20.
It is. Reference numeral 21 in this figure schematically represents a chipping of the end face of the solid layer and chipping of the substrate edge at the time of separation and cutting, and 22 schematically represents a sagging distribution cross section of the adhesive layer 20.
【0008】前記1つ目の大きな因子は、切断工程を経
てインク吐出口を形成した際に、結果としてインク吐出
口面積のバラツキ、ひいてはインク吐出時の吐出体積の
バラツキとなり、印字品位にかかわるドット径のバラツ
キとなるが、この問題に対する提案として、インク流路
壁上面すなわち固体層上面の形状を工夫することによる
接着剤のたれ込み制御方法などが提案されている。The first major factor is that when an ink ejection port is formed through a cutting process, the result is a variation in the ink ejection port area, which in turn results in a variation in the ejection volume at the time of ink ejection, and the dots that affect print quality. Although there are variations in diameter, as a proposal for this problem, a method for controlling the sagging of the adhesive by devising the shape of the upper surface of the ink flow path wall, that is, the upper surface of the solid layer, has been proposed.
【0009】また、前記2つ目の大きな因子は、インク
吐出口を形成する周囲部材のエッジが欠けていることか
ら、インク吐出滴の方向が本来の方向からずれる印字品
位低下(ヨレと呼ぶ)をもたらすが、この切断時の欠け
を抑制する提案として、インク流路壁と天板と基板とに
はさまれたインク流路空間に詰め物をして切断する方
法、などが提案されている。The second major factor is that the edge of the peripheral member forming the ink ejection port is lacking, so that the direction of the ink ejection drop is deviated from the original direction (deterioration of print quality). However, as a proposal for suppressing the chipping at the time of cutting, a method of filling and cutting the ink flow path space sandwiched between the ink flow path wall, the top plate and the substrate has been proposed.
【0010】一方、これらの提案を大きく上回る効果が
得られる提案として、近年微細加工用としても用途が拡
大しつつあるエキシマレーザーを用いて、感光性樹脂に
よるインク流路壁とともに形成した感光性樹脂によるオ
リフィスプレートに穴あけ加工を行うことも提案されて
いる(図5(a)(b)参照)。これは、特公平4−5
9144号公報で提案されているような方法より改善さ
れた手段であり、大量に安価に記録ヘッドを製造する上
で、従来例(2)のような形態でも、インク吐出ノズル
形成方法として実用化されている方法である。On the other hand, as a proposal that can obtain an effect far exceeding those proposals, a photosensitive resin formed with an ink flow path wall made of a photosensitive resin by using an excimer laser whose application is expanding for fine processing in recent years. It has also been proposed to drill holes in the orifice plate (see FIGS. 5 (a) and 5 (b)). This is special fair 4-5
This is an improved means compared to the method proposed in Japanese Patent No. 9144, and in order to manufacture a large number of recording heads at low cost, even the form of the conventional example (2) is put to practical use as an ink ejection nozzle forming method. That is the method used.
【0011】この提案では、エキシマレーザーによるア
ブレーションを利用して、樹脂オリフィスプレートへ貫
通穴加工を行うことによりインク吐出口およびインク吐
出ノズルを形成するため、インク吐出口面積は、基本的
に光学マスクで決まることになり、高精度を達成するこ
とが可能であり、前記固体層の接合時の接着剤たれ込み
問題や、切断時の欠け等から本質的に開放される提案で
ある。In this proposal, since ink ejection ports and ink ejection nozzles are formed by processing through holes in a resin orifice plate by utilizing ablation by an excimer laser, the ink ejection port area is basically an optical mask. Therefore, it is possible to achieve high accuracy, and it is a proposal that is essentially released from the problem of adhesive sagging when joining the solid layers, chipping when cutting, and the like.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の記録ヘッドの製造方法においては、以下に述ベるよ
うな問題点があった。However, the above-mentioned conventional method of manufacturing a recording head has the following problems.
【0013】従来例(2)の方法では、天板のインク流
路壁それぞれを第1の基板に対し、接着固定することな
く、機械的に圧接固定しているため、射出成形後の天板
のそり具合、圧接固定強度の分布・バラツキ、などに起
因して、インク流路壁に浮き部分24などが現われ、隣
り合うインク流路がリークする現象が本質的な課題とし
て挙げられている。これは、クロストークとよばれる現
象であり、隣のインク流路からインク吐出が起こるか起
こらないかによって、インク吐出にかかる運動エネルギ
ーが変動してしまい、印字ドット径の大小となって、あ
るいはインク吐出速度の低下によるヨレ増大となって、
印字品位低下をもたらすものである。現状では、各イン
ク吐出エネルギー発生素子の駆動パターンを工夫し、な
るべく目立たないようにしているのが実情であるが、ノ
ズル数が、64、128、256と大きくなるのに伴
い、無視できない本質的な課題となっている(図4参
照)。In the method of the conventional example (2), since the ink flow path walls of the top plate are mechanically pressure-bonded and fixed to the first substrate without being adhesively fixed, the top plate after injection molding is performed. An essential problem is that a floating portion 24 or the like appears on the ink flow path wall due to the degree of warpage, the distribution / variation of the pressure contact fixing strength, and the like, and adjacent ink flow paths leak. This is a phenomenon called crosstalk, and the kinetic energy required for ink ejection fluctuates depending on whether ink ejection from the adjacent ink flow path occurs or not, resulting in a large or small print dot diameter, or As the ink ejection speed decreases, the distortion increases,
This causes deterioration of print quality. At present, it is the actual situation that the drive pattern of each ink ejection energy generating element is devised so as to be as inconspicuous as possible, but as the number of nozzles increases to 64, 128, 256, it cannot be ignored. Has become a problem (see Fig. 4).
【0014】一方、前述した従来例(1)の形態におけ
るエキシマレーザー照射を利用したインク吐出ノズル形
成は、以下の課題を有している。すなわち、エキシマレ
ーザー光のアブレーションを用いて加工した3次元ノズ
ルと、フォトリソグラフィー技術を用いて形成した2次
元流路(基板面に水平パターン)とのリンクが、幾何学
的にはリンクされているものの、高い記録周波数で駆動
した場合など、インク吐出メカニズム上は、マッチング
しないケースがあった。On the other hand, formation of the ink discharge nozzle using the excimer laser irradiation in the above-mentioned conventional example (1) has the following problems. That is, a three-dimensional nozzle processed by using ablation of excimer laser light and a two-dimensional flow path (horizontal pattern on the substrate surface) formed by photolithography are geometrically linked. However, in some cases, such as when driven at a high recording frequency, there is no matching due to the ink ejection mechanism.
【0015】すなわち、電気熱変換素子2への電気パル
ス印加後、バブル71の形成に伴いインク吐出口14よ
りインク柱が伸び、表面張力によりインク滴が形成され
て飛翔していく過程において、スムーズにメニスカス7
5の後退・復帰がなされないと、主滴72の後方に形成
される副滴73が不安定となり、本来主滴と同一方向に
飛翔して、主滴に追いつき、主滴と一体となって紙に着
弾すべき副滴が、主滴と異なる位置に着弾して、サテラ
イトやスプラッシュといった印字品位低下をもたらして
いた。(図6(a)〜(f)参照)。That is, after the electric pulse is applied to the electrothermal converting element 2, the ink column is extended from the ink ejection port 14 as the bubble 71 is formed, and the ink droplet is formed due to the surface tension and is smoothly ejected. To meniscus 7
If the retreat / return of No. 5 is not performed, the sub-droplet 73 formed behind the main drop 72 becomes unstable and originally flies in the same direction as the main drop, catches up with the main drop, and becomes integral with the main drop. The sub-droplet that should land on the paper landed at a position different from that of the main drop, resulting in deterioration of printing quality such as satellite and splash. (See FIGS. 6A to 6F).
【0016】こうした場合、キャラクター印字(アルフ
ァベットや漢字などの文字の印字)では、印字品位的に
許容できる場合もあるが、特にイメージ印字(画面のハ
ードコピーや網かけのあるグラフ、画像など)では、か
なり気にさわる印字品位になるため、ファインモードな
どを設けて、ノズル毎の特有のバラツキ因子とともに目
立たなくする手がうたれたりしている。当然、実質の記
録スピードは低下し、かつまたそうした処理を施すため
の制御系にコストがかかってしまっている。In such a case, character printing (printing of characters such as alphabets and kanji) may be acceptable in terms of print quality, but especially in image printing (hard copy of screen, shaded graph, image, etc.). However, because the print quality is quite noticeable, there are times when the fine mode, etc. is provided to make it inconspicuous with the unique variation factors of each nozzle. Naturally, the actual recording speed is lowered, and the control system for performing such processing is costly.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来技術
の有する課題に鑑みてなされたものであり、歩留り良く
安価で、高精度であり、また信頼性も高い高解像度(高
密度記録に対応できる高密度吐出口配列)なインクジェ
ット記録ヘッドおよびその製造方法を提供することを目
的とするものであり、以下の手段を有する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has a high yield (yield, low cost, high accuracy, high reliability (high density recording). It is an object of the present invention to provide an inkjet recording head having a high-density ejection port arrangement which can be applied and a manufacturing method thereof, and has the following means.
【0018】(1)基板、および、少なくともインク吐
出口、インク流路、インク液室、インク供給口からな
り、かつ感光性樹脂にてインク流路壁を形成して後、天
板を接合して、切断によりインク吐出口面(フェイス
面)を形成するインクジェット記録ヘッドにおいて、後
にインク吐出ノズルが形成されるオリフィスプレートが
設けられており、かつ前記オリフィスプレートがインク
流路壁と同材質の感光性樹脂であり、かつインク流路壁
と同時に形成され、かつエキシマレーザーを用いてイン
ク吐出口形成を行うことを特徴とするインジェット記録
ヘッドの製造方法。(1) A substrate, and at least an ink discharge port, an ink flow path, an ink liquid chamber, an ink supply port, and an ink flow path wall made of a photosensitive resin, and then joined to a top plate. In an inkjet recording head that forms an ink ejection port surface (face surface) by cutting, an orifice plate on which an ink ejection nozzle is formed later is provided, and the orifice plate is made of a photosensitive material of the same material as the ink flow path wall. A method for manufacturing an ink jet recording head, characterized in that it is made of a resin and is formed at the same time as an ink flow path wall, and an ink discharge port is formed by using an excimer laser.
【0019】(2)前記フェイス面において、オリフィ
スプレートのエキシマレーザー加工のための位置きめ手
段を設け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) A method for manufacturing an ink jet recording head, characterized in that the face surface is provided with positioning means for excimer laser processing of the orifice plate.
【0020】(3)前記のオリフィスプレートは、厚さ
が5〜50μmであ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。(3) A method for manufacturing an ink jet recording head, wherein the orifice plate has a thickness of 5 to 50 μm.
【0021】(4)前記のインク流路の上面と、インク
液室と、インク供給口等とを形成している天板と、感光
性樹脂からなるインク流路壁との接合面において、前記
接合に光硬化性接着剤を用い、該接着剤がインク流路内
における天板下面からオリフィスプレートに向かって、
たれ込むようにし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。(4) At the joint surface between the upper surface of the ink flow path, the ink liquid chamber, the ceiling plate forming the ink supply port, etc., and the ink flow path wall made of a photosensitive resin, Using a photo-curable adhesive for joining, the adhesive from the bottom surface of the top plate in the ink flow path toward the orifice plate,
A method for manufacturing an ink jet recording head, characterized in that the ink jet recording head is adapted to fold down.
【0022】(5)前記のインク流路壁およびオリフィ
スプレートと基板との接合面において、前記オリフィス
プレート材である感光性樹脂に現像残りを生じさせ、か
つその現像残り部分を熱硬化によりオリフィスプレート
の一部とし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。(5) At the joint surface between the ink flow path wall and the orifice plate and the substrate, the undeveloped portion is caused in the photosensitive resin as the orifice plate material, and the undeveloped portion is thermally cured to cause the orifice plate. A method for manufacturing an ink jet recording head, characterized in that
【0023】(6)前記記録ヘッドの、フェイス面(イ
ンク吐出口面)におけるインク吐出口下端の高さは、前
記基板とオリフィスプレート構成材との密着界面からイ
ンク吐出口面積の円換算径Rの1/3以上であることを
特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。(6) The height of the lower end of the ink ejection port on the face surface (ink ejection port surface) of the recording head is a circle conversion diameter R of the ink ejection port area from the contact interface between the substrate and the orifice plate constituent material. 1/3 or more of the above.
【0024】(7)前記記録ヘッドは、エキシマレーザ
ー光による吐出ノズル形成前に、オリフィスプレート外
面の撥水処理を行う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。(7) A method of manufacturing an ink jet recording head, wherein the recording head is subjected to water repellent treatment on the outer surface of the orifice plate before forming the discharge nozzle by the excimer laser light.
【0025】(8)前記の基板は、一体にインク吐出エ
ネルギー発生素子が形成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。(8) A method for manufacturing an ink jet recording head, wherein the substrate has an ink discharge energy generating element integrally formed thereon.
【0026】(9)前記のインク吐出エネルギー発生素
子は、電気熱変換素子であ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。(9) A method for manufacturing an ink jet recording head, wherein the ink ejection energy generating element is an electrothermal converting element.
【0027】(10)以上の方法で製造されたインクジ
ェット記録ヘッド、あるいはインクタンクが一体となっ
たインクジェット記録カートリッジ。(10) An ink jet recording head manufactured by the above method, or an ink jet recording cartridge in which an ink tank is integrated.
【0028】[0028]
【発明の実施の形態】本発明は、感光性樹脂材料でイン
ク流路壁およびオリフィスプレ―ト等をあらかじめ形成
した基板に対し、インク供給口に相当する貫通穴やイン
ク液室の一部に相当する掘り込み凹部が形成された天板
を接着し、オリフィスプレートのインク吐出ノズルに相
当する部位にエキシマレーザーを用いて貫通穴加工した
後、従来切断加工によりインク吐出口を形成していた際
の欠け問題等を本質的に解決するばかりでなく、エキシ
マレーザーを用いてインク吐出口を形成した記録ヘッド
におけるインク吐出性能、特にサテライト、スプラッシ
ュといった印字品位問題を解決できる。しかもこの発明
では、構造上インク流路壁形成材およびインク流路天井
形成材と基板との密着構造の記録ヘッドが得られ、イン
ク吐出性能上も従来例(2)によるものに比ベ大きく優
れるものである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION According to the present invention, a substrate having an ink flow path wall, an orifice plate and the like formed in advance with a photosensitive resin material is provided in a through hole corresponding to an ink supply port or a part of an ink liquid chamber. When the top plate with the corresponding digging recess is bonded and the through hole is processed using excimer laser at the part corresponding to the ink discharge nozzle of the orifice plate, then the ink discharge port is formed by the conventional cutting process. In addition to essentially solving the problem of lack of ink, ink ejection performance in a recording head in which an ink ejection port is formed by using an excimer laser, particularly printing quality problems such as satellite and splash can be solved. Moreover, according to the present invention, a recording head having a structure in which the ink flow path wall forming material and the ink flow path ceiling forming material are in close contact with the substrate is structurally obtained, and the ink ejection performance is greatly superior to that of the conventional example (2). It is a thing.
【0029】[0029]
実施例1 図17は本発明の特徴を表わす構成図であり、また図7
から図16のそれぞれには、本発明になる手段(1)〜
(6)、(8)〜(10)の特徴を最もよく表わす本実
施例の方法に関わるインクジェット記録ヘッドの構成と
その製造手順の概要が示されている。以下これらの図面
をもとに説明する。Embodiment 1 FIG. 17 is a block diagram showing the features of the present invention, and FIG.
16 to 16 are the means (1) to the present invention.
The outline of the configuration and manufacturing procedure of the ink jet recording head relating to the method of the present embodiment that best expresses the features (6) and (8) to (10) is shown. Hereinafter, description will be given with reference to these drawings.
【0030】なお、本実施例では、便宜上5つまでの吐
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、もちろんこれ以上の吐出口を有する高密度マルチア
レイインクジェット記録ヘッドの場合でも同様であるこ
とは言うまでもない。また、インク吐出滴の体積の異な
るインク流路が一体に設けられている記録ヘッド、たと
えば80ngの吐出体積をもつブラックインクノズルが
64本設けられ、かつ同列に40ngの吐出体積をもつ
イエロー、マゼンタ、シアン各色の24本ずつのノズル
が設けられた4色一体構成の360dpi記録ヘッドの
ような構成であってもよい。In this embodiment, an ink jet recording head having up to five ejection ports is shown for convenience, but the same applies to a high density multi-array ink jet recording head having more ejection ports. Needless to say. Further, a recording head integrally provided with ink flow passages having different ink discharge droplet volumes, for example, 64 black ink nozzles having a discharge volume of 80 ng is provided, and yellow and magenta having a discharge volume of 40 ng are provided in the same row. Alternatively, a structure such as a 360-dpi recording head having a four-color integrated structure in which 24 nozzles for each cyan color are provided may be used.
【0031】まず、基板1に厚さ0.625mmのシリ
コンウエハーを用い、基板1上には、電気熱変換素子2
(材質HfB2からなるヒーター)と前記電気熱変換素
子に対応する配線および電極3(材質Al)をスパッタ
リング装置で成膜した後、感光性レジスト塗布・露光・
現像・レジスト剥離といった半導体製造と同様のプロセ
スにより、所定の間隔を置いて電気熱変換素子2を基板
1の同一面上に配設した(図7参照、以下の図は1吐出
エレメントを描いてあるが、実際には基板上に多数の吐
出エレメントの領域が設けられている)。また、図示さ
れていないが、耐久性の向上などを目的として、各電
極、各電気熱変換素子を含めて素子面に、電気絶縁膜S
iO2、保護膜Ta、電極酸化防止膜Auなどの各種の
機能層を設けた。First, a silicon wafer having a thickness of 0.625 mm is used as the substrate 1, and the electrothermal conversion element 2 is provided on the substrate 1.
(Heater made of material HfB 2 ), wiring and electrode 3 (material Al) corresponding to the electrothermal conversion element are formed by a sputtering device, and then photosensitive resist coating / exposure
By a process similar to semiconductor manufacturing such as development and resist peeling, the electrothermal conversion elements 2 are arranged on the same surface of the substrate 1 at a predetermined interval (see FIG. 7, the following figures depict one ejection element). However, in reality, a large number of ejection element regions are provided on the substrate). Although not shown, an electric insulating film S is formed on the element surface including each electrode and each electrothermal conversion element for the purpose of improving durability.
Various functional layers such as iO 2 , a protective film Ta, and an electrode oxidation preventing film Au were provided.
【0032】つづいて、前記基板1上に、東京応化工業
(株)製ネガ型感光性ドライフィルムSX−325をラ
ミネートし、各電気熱変換素子に相対するインク流路壁
(29)と、インク液室壁(5)と、オリフィスプレー
ト(23)とのパターンマスクを用いて、露光、トリク
ロルエタンによる現像工程を経て、固体層4を形成した
(図8参照)。Subsequently, a negative photosensitive dry film SX-325 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. is laminated on the substrate 1, and an ink flow path wall (29) facing each electrothermal conversion element and ink. Using the pattern mask of the liquid chamber wall (5) and the orifice plate (23), the solid layer 4 was formed through the steps of exposure and development with trichloroethane (see FIG. 8).
【0033】このとき、インク流路壁29およびオリフ
ィスプレート23に囲まれた部分のうち、およそ30μ
m四方ぐらいの領域の基板面には、なめらかに現像残り
が発生するように、パターン配列や現像工程での条件、
現像方式を選択した。すなわち、各吐出エレメントの固
体層パターンは、基板内で同一方向を向いた配列(2列
ごとに向かい合った対向配列ではない)とし、現像方式
としては、パドル方式やスピン方式は好ましくなく、シ
ャワー現像方式とし、シャワーも往復シャワリングでな
く片方向で、しかもインク流路壁パターンに対し平行
に、かつインク吐出方向にあたる方向と逆向きに、また
シャワーノズルは基板に対し操作方向直角に広がるスリ
ットノズルを用いることとした。実際、現像残りは、イ
ンク流路壁高さ32μmに対し、インク流路壁部および
オリフィスプレート面部で約3〜5μm、インク流路中
央部ではほぼ0になるようなテーパとなった。At this time, of the portion surrounded by the ink flow path wall 29 and the orifice plate 23, approximately 30 μm
The condition of the pattern arrangement and the developing process, so that the undeveloped development may occur smoothly on the substrate surface in the area of about m square.
The development method was selected. That is, the solid layer patterns of the respective discharge elements are arranged in the same direction in the substrate (not the opposed arrangement in which two rows face each other), and the paddle method and the spin method are not preferable as the developing method, and the shower developing method is not preferable. The shower is not a reciprocating showering but one-way, parallel to the ink flow path wall pattern and opposite to the ink discharge direction, and the shower nozzle spreads at right angles to the substrate in the operation direction. Was decided to be used. In fact, the undeveloped portion was tapered such that the ink flow path wall height was 32 μm, the ink flow path wall portion and the orifice plate surface portion were about 3 to 5 μm, and the ink flow path center portion was almost zero.
【0034】なお、電気熱変換素子2が配設された流路
領域の両側に、オリフィスプレートを設けないダミーノ
ズル62を固体層4により同時に設けた。これは、後に
エキシマレーザー光で加工する際の基準マーカーとして
用いるものであり、片側でもよく、またダミーノズルと
いった形態を取らずともよい。趣旨は、固体層4のパタ
ーニングの際に、分離切断後、フェイス面15にエキシ
マレーザー照射の際の位置きめ手段となるパターンを設
けておくことにある。Dummy nozzles 62 having no orifice plate were simultaneously provided by the solid layer 4 on both sides of the flow path region in which the electrothermal conversion element 2 was provided. This is used as a reference marker when processing with an excimer laser beam later, and may be provided on one side or may not take the form of a dummy nozzle. The purpose is to provide a pattern on the face surface 15 which serves as a position determining means at the time of irradiation of excimer laser after separation and cutting in patterning the solid layer 4.
【0035】つぎに、インク供給のための貫通穴10お
よびインク液室の一部となる掘り込み凹部が形成された
(掘り込み凹部は図示されていない)、厚さ1.0mm
のテンパックスガラス製の第2の基板11(天板基板)
の掘り込み凹部面にも、インク流路壁と同材質の感光性
ドライフィルムをラミネートし、露光現像を工程を経
て、固体層30を形成した(図9、図10参照)。Next, a through hole 10 for supplying ink and a digging concave portion which is a part of the ink liquid chamber are formed (the digging concave portion is not shown), and the thickness is 1.0 mm.
Second substrate 11 made of Tempax glass (top substrate)
A photosensitive dry film of the same material as that of the ink flow path wall was laminated on the surface of the recessed portion, and the solid layer 30 was formed through the steps of exposure and development (see FIGS. 9 and 10).
【0036】この固体層30は、基板1側のインク流路
壁およびインク液室壁と天板との密着性を向上させ、か
つインク流路内の3方向の面(基板面を除く壁2面と天
井1面)を同一材質とすることでインクに対するぬれ性
を同じに保ち、インク吐出をより安定化させるために設
けた。補足として、基板への固体層4の形成前に、また
天板への固体層30の形成前に、プラズマアッシング処
理およびシランカップリング剤塗布を、密着信頼性向上
の観点から行っている。The solid layer 30 improves the adhesion between the ink passage wall on the side of the substrate 1 and the ink chamber wall and the top plate, and the surface in three directions within the ink passage (the wall 2 excluding the substrate surface). The surface and one surface of the ceiling) are made of the same material to maintain the same wettability to ink and to stabilize the ink ejection. As a supplement, plasma ashing treatment and application of a silane coupling agent are performed from the viewpoint of improving adhesion reliability before forming the solid layer 4 on the substrate and before forming the solid layer 30 on the top plate.
【0037】つづいて、この天板の固体層30形成面
に、ロールコーターを用いて、接着剤20を厚めの5μ
mの厚さに塗布した(図11参照)。接着剤として、U
V硬化性樹脂の中から、ウレタン系アクリルエステルを
主成分とするサンノプコ(株)製ノプコキュアCPA−
4(商品名)を選択した。Then, on the surface of the top plate on which the solid layer 30 is formed, a roll coater is used to coat the adhesive 20 with a thicker layer of 5 μm.
It was applied to a thickness of m (see FIG. 11). U as an adhesive
Nopco Cure CPA-made by San Nopco Co., Ltd. that contains urethane-based acrylic ester as a main component from among V-curable resins
4 (trade name) was selected.
【0038】こうして前処理の終了した天板61と、先
に固体層4を形成した基板1とを、接着剤層20をはさ
むように向かい合わせ、所定の位置合わせをした後、仮
固定を行った(図12参照)。仮固定は、基板周辺部
で、吐出エレメントが取り得ない部分に、2液性の瞬間
弾性接着剤66(セメダイン(株)製、ペグα(商品
名))を用いた。The top plate 61 thus pretreated and the substrate 1 on which the solid layer 4 is previously formed face each other with the adhesive layer 20 sandwiched between them, and after predetermined alignment, temporary fixing is performed. (See FIG. 12). For temporary fixing, a two-component instantaneous elastic adhesive 66 (Peg α (trade name) manufactured by Cemedine Co., Ltd.) was used in the peripheral portion of the substrate where the ejection element could not be taken.
【0039】つづいて、接合用可動加圧治具64に仮固
定された積層体16(基板1・固体層4・接着剤層20
・固体層30・天板基板11)を加熱し、天板基板11
側に設けられた紫外線透過性の材料でできた固定治具6
3(ここではガラス製)に向かって、下方より加圧して
接合した(図13参照)。加熱および加圧の条件は、イ
ンク流路壁を形成している固体層4のパターン幅や選択
する接着剤層20の硬化条件等にもよるが、本実施例で
は、オリフィスプレート内側面に積極的に接着剤がたれ
込むように条件設定したため、100℃の加熱および8
kg/cm2の条件が、接合状態(図14(a)参照)
およびその後の密着信頼性試験でもよかった(硬化後の
たれ込み量として、インク流路中央部で約5μm、イン
ク流路壁部で約10μmの自然なたれ込みであっ
た。)。Subsequently, the laminated body 16 (substrate 1, solid layer 4, adhesive layer 20) temporarily fixed to the movable pressurizing jig 64 for joining is used.
・ The solid layer 30 / top plate substrate 11) is heated to form the top plate substrate 11
Fixing jig 6 made of ultraviolet-transparent material provided on the side
3 (here, made of glass) was pressed from below and joined (see FIG. 13). The conditions of heating and pressurization depend on the pattern width of the solid layer 4 forming the ink flow path wall, the curing conditions of the adhesive layer 20 to be selected, and the like, but in this embodiment, the inner surface of the orifice plate is positively affected. Since the conditions were set so that the adhesive drips, heating at 100 ° C and
The condition of kg / cm 2 is the bonding state (see FIG. 14 (a))
It was also good in the adhesion reliability test thereafter (the amount of sagging after curing was about 5 μm at the central portion of the ink flow passage and about 10 μm at the ink passage wall portion, which was a natural sagging amount).
【0040】定性的には、積層体16の加熱温度が高い
場合、すなわち接着剤層20の温度が高い場合には、低
圧加圧でよく、逆に温度が低い場合には、高い加圧が必
要となる。一方、接着温度が低すぎると、接着剤層20
と固体層4との界面の接着強度が弱く、後に紫外線を用
いて接着剤層20を硬化させた場合、界面で剥離が生じ
やすい。また、接着温度が高すぎると、接着剤の粘度が
低下するため、制御可能な低圧で加圧しても、固体層3
0と固体層4との間の接着剤層20がすべて押し出さ
れ、結果として、接着剤がインク流路空間の固体層4の
側面にたれ込んだ部分でのみ接着されることとなるため
(図14(b)参照)、接着強度は弱くやはり剥離を生
じやすい。Qualitatively, when the heating temperature of the laminate 16 is high, that is, when the temperature of the adhesive layer 20 is high, low pressure pressurization is sufficient, and conversely, when the temperature is low, high pressurization is applied. Will be needed. On the other hand, if the bonding temperature is too low, the adhesive layer 20
The adhesive strength at the interface between the solid layer 4 and the solid layer 4 is weak, and when the adhesive layer 20 is subsequently cured using ultraviolet rays, peeling easily occurs at the interface. Further, if the adhesion temperature is too high, the viscosity of the adhesive decreases, so that even if pressure is applied at a controllable low pressure, the solid layer 3
The adhesive layer 20 between 0 and the solid layer 4 is entirely extruded, and as a result, the adhesive is adhered only at the portion of the ink flow path space that is hung down on the side surface of the solid layer 4 (see FIG. 14 (b)), the adhesive strength is weak and peeling is likely to occur.
【0041】これで、固体層4が形成された基板1と、
固体層30が設けられた天板61とが接合されたが、こ
の加圧状態のまま、基板をおよそ30℃まで冷却し、天
板側上部に設けられたUVランプを発光させ、前記ガラ
ス製固定治具63、天板61に加圧の際にかかる負荷を
軽減するために設けられた弾性体薄膜65および天板基
板11および感光性樹脂からなる固体層30を通して、
接着剤層20に紫外線41を照射し、硬化させた(図1
3参照)。その後、完全硬化を期して、熱キュアも行っ
た。With this, the substrate 1 on which the solid layer 4 is formed,
The top plate 61 provided with the solid layer 30 was joined, but the substrate was cooled to about 30 ° C. in this pressurized state, and the UV lamp provided on the top of the top plate was made to emit light to make the glass plate. Through the fixing jig 63, the elastic thin film 65 provided to reduce the load applied to the top plate 61 at the time of pressurization, the top plate substrate 11 and the solid layer 30 made of a photosensitive resin,
The adhesive layer 20 was irradiated with ultraviolet rays 41 to be cured (FIG. 1).
3). After that, heat curing was also performed for complete curing.
【0042】こうして、天板基板11と基板1の間に、
固体層4および固体層30が形成された一体積層体16
の基板1裏面に、ウエハーダイシング用の紫外線硬化型
の粘着テープを貼り付けた。次に、半導体ウエハーのダ
イシングで一般的なブレードダイシングマシンのカッテ
ィングテーブル上にセットし、フェイス面を形成する位
置(本実施例ではオリフィスプレートの厚さが20μm
となる位置)で、積層体16に対し、#2500のダイ
ヤモンド砥粒のレジンブレードと、切削液兼冷却水とし
ての純水を用いて、粘着テープへの半分切り込み、すな
わち積層体16のフルカット切断加工を行った。この時
点で、電気熱変換素子2が配設されたインク流路28の
両側に設けられたダミーノズル62を形成する固体層4
端面が露出した。Thus, between the top plate substrate 11 and the substrate 1,
Integrated laminate 16 in which solid layer 4 and solid layer 30 are formed
An ultraviolet-curable adhesive tape for wafer dicing was attached to the back surface of the substrate 1. Next, the semiconductor wafer is set on a cutting table of a general blade dicing machine for dicing to form a face surface (in this embodiment, the orifice plate has a thickness of 20 μm).
Position), using a resin blade of # 2500 diamond abrasive grains and pure water as cutting fluid and cooling water, a half cut into the adhesive tape, that is, a full cut of the laminate 16 A cutting process was performed. At this point, the solid layer 4 forming the dummy nozzles 62 provided on both sides of the ink flow path 28 in which the electrothermal conversion element 2 is disposed.
The end face is exposed.
【0043】以上で、インク吐出口面(フェイス面)1
5が形成され、かつ個別の吐出エレメント17に分割さ
れた(図12の形態)。この吐出エレメントのオリフィ
スプレート23の内側には、固体層4を形成した際の平
面方向のノズルテーパがついいているだけでなく、本発
明のポイントである上下方向にもノズルテーパが得られ
ている。すなわち、基板面側では、インク流路壁のパタ
ーニング時に積極的に現像残りをおこさせたことによる
テーパが、天板基板11下の固体層30面側では、オリ
フィスプレート周囲により接着剤が自然にたれ込む構造
を設けたことによるテーパが形成されている。As described above, the ink ejection port surface (face surface) 1
5 was formed and divided into individual discharge elements 17 (form of FIG. 12). Inside the orifice plate 23 of this discharge element, not only the nozzle taper in the plane direction when the solid layer 4 is formed but also the nozzle taper in the vertical direction which is the point of the present invention is obtained. That is, on the substrate surface side, the taper due to the positive development residue during patterning of the ink flow path wall causes the adhesive to naturally stick around the orifice plate on the solid layer 30 surface side under the top plate substrate 11. The taper is formed by providing the structure that hangs down.
【0044】つぎに、フェイス面15の両端近くに設け
られたダミーノズル62を基準に、エキシマレーザー光
軸とワークとの位置合わせを行った後、インク流路に相
対したオリフィスプレートに向かって、前面0゜の方向
からエキシマレーザー光31を照射し、貫通穴加工する
ことでインク吐出ノズル6を形成した。この加工の様子
を模式的にあらわしたのが、図15であり、7がエキシ
マレーザー光を浴びて消失した部位である。基板面から
ノズルまでの高さは、ノズル下端が、基板から5μmの
高さになるように設定した。これは、フェイス面15に
おいて、オリフィスプレートと基板界面からノズルを離
すと同時に、現像残りによるテーパとエキシマレーザー
加工したノズルとをスムーズに接続するために決定し
た。Next, after aligning the optical axis of the excimer laser with the workpiece with reference to the dummy nozzles 62 provided near both ends of the face surface 15, the ink is directed toward the orifice plate facing the ink flow path. The ink discharge nozzle 6 was formed by irradiating the excimer laser light 31 from the direction of 0 ° on the front surface and processing the through hole. FIG. 15 schematically shows the state of this processing, and 7 is a portion which has disappeared by being exposed to the excimer laser light. The height from the substrate surface to the nozzle was set so that the lower end of the nozzle was 5 μm above the substrate. This was determined in order to separate the nozzle from the interface of the orifice plate and the substrate on the face surface 15 and at the same time, to smoothly connect the taper due to the undeveloped residue and the excimer laser processed nozzle.
【0045】ここで用いたエキシマレーザー加工装置の
構成は、図18のようなものであり、32はエキシマレ
ーザー本体、33はレーザーパワーをモニタするための
ハーフミラーおよびパワーメーター、34は吐出口パタ
ーンに対応したエキシマレーザー光をワークに投影する
ための光学レンズ系(シリンドリカルレンズ群、フライ
アイレンズ群、フィールドレンズ群、プロジェクション
レンズ群など)、35は投影パターンを形成した石英ガ
ラスマスク、36はワークの移動ステージ兼取り付け
台、37は画像処理を行うための観察系、38はレーザ
ー発振タイミングやワーク位置決め等をコントロールす
る制御系、39はエキシマレーザーのガスを循環精製す
る装置である。The structure of the excimer laser processing apparatus used here is as shown in FIG. 18, 32 is the excimer laser main body, 33 is a half mirror and power meter for monitoring the laser power, and 34 is a discharge port pattern. , An optical lens system for projecting excimer laser light onto a work (such as a cylindrical lens group, a fly's eye lens group, a field lens group, and a projection lens group), 35 is a quartz glass mask on which a projection pattern is formed, and 36 is a work. The moving stage and mounting base, 37 is an observation system for performing image processing, 38 is a control system for controlling laser oscillation timing, work positioning, and the like, and 39 is a device for circulating and refining excimer laser gas.
【0046】加工条件としては上記構成において、Kr
Fエキシマレーザー(波長248nm)光を、固体層4
の垂直断面に10゜の角度で、繰り返し周波数200P
PS、パルスエネルギー密度1500mJ/cm2で照
射したところ、ベンゼン環が十分に紫外光を吸収するた
め、100パルス以内で所定の(厚さ20μmの貫通
穴)アブレーション加工が行われた。また、アブレーシ
ョン時の副生成物が、インク流路内やフェイス面に付着
することを防ぐため、ヘリウムガスを加工と同時に吹き
付けた。貫通穴があき始めるまでは、アブレーションに
よる汚染物の飛散は、エキシマレーザー光照射側、すな
わちフェイス面側におこるが、実際には、次の工程で行
う撥水処理前に、洗浄を行うことで、特に撥水剤層の密
着信頼性上問題はみられなかった。The processing conditions are as follows:
F excimer laser (wavelength 248 nm) light is applied to the solid layer 4
At a vertical cross section of 10 ° and a repetition frequency of 200P
Upon irradiation with PS and a pulse energy density of 1500 mJ / cm 2 , the benzene ring sufficiently absorbs ultraviolet light, and thus a predetermined ablation process (through hole having a thickness of 20 μm) was performed within 100 pulses. Further, in order to prevent the by-products at the time of ablation from adhering to the inside of the ink flow path and the face surface, helium gas was sprayed at the same time as the processing. Until the through holes start to be made, contaminants due to ablation scatter on the excimer laser light irradiation side, that is, on the face side.However, in practice, cleaning can be performed before the water repellent treatment in the next step. In particular, no problem was observed in the adhesion reliability of the water repellent layer.
【0047】また、貫通穴があきはじめた瞬間から、汚
染物はインク流路内の空間に飛散するが、本実施例のよ
うな樹脂をアブレーション加工する場合、パルスエネル
ギー密度1500mJ/cm2のレベルでは、およそ1
パルスで0.2〜0.5μmくらいのエッチングレート
が得られるため、実際インク流路内へ飛散する対象樹脂
は非常に微量であり、インク流路やインク吐出ノズルが
詰まることもなく、また汚染が原因でぬれ性が変化しイ
ンク吐出が不安定になることも認められなかった。これ
は、ヘリウムガスの効果も得られているためである。Further, from the moment the through hole begins to be formed, the contaminants are scattered in the space inside the ink flow path. However, when the resin is ablated as in this embodiment, the level of the pulse energy density is 1500 mJ / cm 2 . Then about 1
Since an etching rate of about 0.2 to 0.5 μm can be obtained with a pulse, the target resin that actually scatters into the ink flow path is very small, and the ink flow path and ink ejection nozzles are not clogged, and there is no contamination. It was not observed that the wettability changed and the ink ejection became unstable due to the above. This is because the effect of helium gas is also obtained.
【0048】補足として、1500mJ/cm2程度の
エキシマレーザー光(波長248nm)の場合には、厚
さ20μmオリフィスプレート23の両側の穴面積は4
%以内(穴径で2%以内)におさまり、実質ストレート
ノズルであるため、インクジェット記録ヘッドのインク
吐出ノズルとして用いても、吐出速度が低下して印字品
位が悪くなるなどの問題はない。これに対して、従来例
(2)の形態での例では、同じ波長248nmで100
0mJ/cm2のエネルギー密度では、40μmのポリ
サルフォン製のオリフィスプレートにおいて、出射側
(貫通穴側)を1とすると、入射側は径で1.2、面積
で1.4の比であった。As a supplement, in the case of excimer laser light (wavelength 248 nm) of about 1500 mJ / cm 2 , the hole area on both sides of the orifice plate 23 having a thickness of 20 μm is 4
% (Hole diameter is 2% or less), and since it is a substantially straight nozzle, even if it is used as an ink discharge nozzle of an inkjet recording head, there is no problem such as a decrease in discharge speed and poor print quality. On the other hand, in the example of the conventional example (2), the same wavelength of 248 nm is 100
At an energy density of 0 mJ / cm 2 , in the orifice plate made of polysulfone of 40 μm, the ratio of the diameter on the incident side was 1.2 and the ratio on the incident side was 1.4 when the emission side (through hole side) was 1.
【0049】このようにしてつくられた記録ヘッドの吐
出エレメント17(図16、図17参照)を用いて、フ
ェイス面15の撥水処理(撥インク処理)、ワイヤーボ
ンディング等による電気的な接続、インクの供給系の接
続を行って、プリンタ上で吐出性能試験、印字耐久試験
を行ったが、記録ヘッドとしての性能、たとえば、吐出
最大周波数、インク吐出手段である電気熱変換素子の耐
久性、印字性能面での被記録材への着弾点精度、ドット
径、などは設計上要求される性能を十分満足し、また従
来例での課題であったメニスカス不安定さによる印字品
位低下も改善されていることが確認できた。もちろん、
本実施例ではインク吐出ノズルとして、断面が円の例を
示したが、インク流路断面と相似の長方形や台形の断面
をもつノズルでも同様である。Using the ejection element 17 (see FIGS. 16 and 17) of the recording head thus manufactured, water repellent treatment (ink repellent treatment) of the face surface 15, electrical connection by wire bonding, etc., The ink supply system was connected and the ejection performance test and the printing durability test were performed on the printer. The performance as a recording head, for example, the ejection maximum frequency, the durability of the electrothermal conversion element that is the ink ejection means, In terms of printing performance, the accuracy of the landing point on the recording material, the dot diameter, etc. fully satisfied the performance required in the design, and the deterioration of printing quality due to the instability of the meniscus, which was a problem in the conventional example, was also improved. I was able to confirm. of course,
In this embodiment, the ink discharge nozzle has an example of a circular cross section, but the same applies to a nozzle having a rectangular or trapezoidal cross section similar to the cross section of the ink flow path.
【0050】しかも基板1とオリフィスプレート23と
の界面に、切断加工時にクラック等が生じていた場合に
おいても、従来例(1)のエッジシュータータイプのイ
ンク吐出口と違い、クラックそのものがインク吐出口か
ら離れており、かつフェイス面全体には0.1μm以下
の撥水剤層が設けられているため、インク吐出への弊害
は認められなかった。もちろん、インク浸漬下での高温
保存テスト等でも、インク流路壁のはがれなどの信頼性
に問題はなかった。Moreover, even if a crack or the like is generated at the interface between the substrate 1 and the orifice plate 23 during cutting, unlike the edge shooter type ink ejection port of the conventional example (1), the crack itself is the ink ejection port. Since the water repellent layer having a thickness of 0.1 μm or less is provided on the entire face surface, no adverse effect on ink ejection was observed. Of course, there was no problem in reliability such as peeling of the ink flow path wall even in a high temperature storage test under immersion in ink.
【0051】補足として、本実施例のエキシマレーザー
でインク吐出ノズルを形成したオリフィスプレート厚さ
は20μmであったが、インクジェット記録ヘッドとし
ては、5〜50μmの範囲が望ましい。これは、切断公
差を考えると最低3μm程度の切断残し代が必要あり、
またプリンタにおける紙ジャム時の外力などを考えて下
限として5μmが必要であった。一方、エキシマレーザ
ー加工上は、ストレートに近いノズルを得るためには、
厚くなるほど高いエネルギー密度での加工が必要となる
ため、50μmを上限とするのが好ましい。As a supplement, the thickness of the orifice plate on which the ink discharge nozzle is formed by the excimer laser of this embodiment is 20 μm, but the range of 5 to 50 μm is preferable for the ink jet recording head. This requires a cutting margin of at least 3 μm considering the cutting tolerance.
In addition, the lower limit of 5 μm is required considering the external force when the paper is jammed in the printer. On the other hand, in excimer laser processing, in order to obtain a nozzle that is almost straight,
As the thickness becomes thicker, the processing with higher energy density becomes necessary. Therefore, the upper limit is preferably 50 μm.
【0052】実施例2 詳細は省略するが、図19は実施例2の構成図であり、
以下この図をもとに説明する。まず、ホウ珪酸ガラスか
らなる基板1上に、電気熱変換素子2(材質TaN2か
らなるヒーター)と前記電気熱変換素子に対応する電極
(材質Al)をスパッタリング装置、電子ビーム成膜装
置で成膜した後、実施例1と同様にパターニングし、所
定の間隔を置いて電気熱変換素子を基板の同一面上に配
設した。Second Embodiment Although details are omitted, FIG. 19 is a configuration diagram of the second embodiment.
Hereinafter, description will be given based on this figure. First, an electrothermal conversion element 2 (a heater made of TaN 2 ) and an electrode (material Al) corresponding to the electrothermal conversion element are formed on a substrate 1 made of borosilicate glass by a sputtering apparatus and an electron beam film forming apparatus. After forming the film, patterning was performed in the same manner as in Example 1, and the electrothermal conversion elements were arranged on the same surface of the substrate with a predetermined interval.
【0053】本実施例では、インク吐出滴の体積の異な
るインク流路が一体に設けられている記録ヘッドとし、
80ngの吐出体積をもつブラック(BK)インクノズ
ルが64本設けられ、かつ同列に40ngの吐出体積を
もつイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)各
色の24本ずつのノズルが設けられた4色一体構成の記
録ヘッド用の電気熱変換素子配列とした。In this embodiment, the recording head is integrally provided with the ink flow paths having different ink discharge droplet volumes,
64 black (BK) ink nozzles having a discharge volume of 80 ng are provided, and 24 nozzles for each color of yellow (Y), magenta (M), and cyan (C) having a discharge volume of 40 ng are provided in the same row. The electrothermal conversion element array for the recording head having the four-color integrated structure is formed.
【0054】つぎに、実施例1同様、固体層4を形成し
た。ここでは、インク吐出体積の異なるインク吐出ノズ
ルを一体に設けなければならないが、固体層4の厚さ
は、その形成方法から、吐出体積の異なるインク流路に
おいても同じとし、すでに配設された電気熱変換素子の
大きさ・形状・位置およびインク流路幅とインク吐出ノ
ズルで、制御する設計方法を用いた。Next, as in Example 1, the solid layer 4 was formed. Here, it is necessary to integrally provide the ink discharge nozzles having different ink discharge volumes, but the thickness of the solid layer 4 is the same even in the ink flow paths having different discharge volumes due to its forming method, and the solid layer 4 has already been arranged. A design method was used in which the size / shape / position of the electrothermal conversion element, the ink flow path width, and the ink ejection nozzle were controlled.
【0055】すなわち、インク吐出ノズルの大きさにか
かわらず、インク吐出ノズル列の中心は同一線上に設け
ることとし、カラー(イエロー、マゼンタ、シアン)の
インク流路の幅は、ブラックのそれよりも狭くするする
ことで、より多くの現像残りと接着剤たれ込みにより、
樹脂層30からも、基板1からもブラックより離れたイ
ンク吐出ノズルに対して、適正なテーパを得ることがで
きた。なお、設計的には同一線上に設けなくとも、たと
えばブラックとカラー吐出タイミングをずらすことで、
印字上は同一線上に着弾させることが可能であるが、こ
れも現像残りと接着剤たれ込みとのバランスなどによ
り、選択するかいなかを判断するのが望ましい。That is, regardless of the size of the ink discharge nozzles, the centers of the ink discharge nozzle rows are provided on the same line, and the width of the color (yellow, magenta, cyan) ink flow paths is wider than that of black. By making it narrower, more development residue and adhesive dripping,
An appropriate taper could be obtained from the resin layer 30 as well as from the substrate 1 with respect to the ink ejection nozzles farther than black. Even if they are not arranged on the same line by design, for example, by shifting the black and color discharge timings,
It is possible to land on the same line in printing, but it is also desirable to judge whether or not to select this, depending on the balance between the undeveloped portion and the dripping of the adhesive.
【0056】つづいて、天板の接合、各吐出エレメント
への分離切断を経て、フェイス面に撥水処理を行った。
撥水処理については、特に記さないが、旭ガラス(株)
製サイトップ(商品名)を用いて、フッ素系の樹脂皮膜
(厚さ0.05μm程度)を形成した。Subsequently, the top surface was subjected to water repellent treatment after joining the top plate and separating and cutting into each discharge element.
The water repellent treatment is not specified, but Asahi Glass Co., Ltd.
A fluorine-based resin film (thickness: about 0.05 μm) was formed using Cytop (trade name).
【0057】この撥水処理された吐出エレメントの、イ
ンク流路に相対したオリフィスプレートに、エキシマレ
ーザーを照射して、実施例1同様、インク吐出ノズルを
形成した。実施例1とは、ノズル加工前に撥水処理を行
っている点が異なるが、インク吐出口の形成前に撥水処
理を行うため、インク吐出ノズル内への撥水剤の入り込
み等の管理が不要であり、容易に処理することができ
た。一方、本実施例で用いた撥水剤は、エキシマレーザ
ー光に対し、透明(吸収がない)であるが、撥水薄膜下
でアブレーションがおこることで、インク吐出ノズル加
工には支障がないことも確認されている。The orifice plate facing the ink flow path of this water-repellent discharge element was irradiated with an excimer laser to form an ink discharge nozzle as in Example 1. This example is different from Example 1 in that the water repellent treatment is performed before the nozzle processing, but since the water repellent treatment is performed before the ink ejection ports are formed, management of the water repellent agent entering the ink ejection nozzles is managed. Was unnecessary and could be easily processed. On the other hand, the water repellent used in this example is transparent (no absorption) to the excimer laser light, but ablation occurs under the water repellent thin film, which does not hinder the ink discharge nozzle processing. Has also been confirmed.
【0058】こうしてできあがった吐出エレメントを用
いて、実施例1同様にしてカラー記録を行ってみたが、
本発明の効果によりサテライトのない、スムーズなイン
ク吐出を行う記録ヘッドを得ることができた。Color recording was carried out in the same manner as in Example 1 using the discharge element thus formed.
Due to the effect of the present invention, it is possible to obtain a recording head which does not have satellites and discharges ink smoothly.
【0059】さらに、種々の印字パターンや全ベタパタ
ーンにおけるインク吐出観察およびフェイス面観察を行
った結果、基板1とオリフィスプレート23との界面の
影響をなくすには、インク吐出口の下端と前記界面との
距離がインク吐出口の円換算径R(”インク吐出口面積
S/円周率π”の平方根)の1/3以上であるとよいこ
とも確認された。補足として、使用するインクの表面張
力やフェイス面の状態(面粗さや撥水処理具合など)に
も多少依存するが、使用するインクにおいて、後退接触
角が65゜以上となるように撥水処理を行うのが一般的
であり、前記範囲においても効果が確認された。Further, as a result of observing the ink ejection and face surface observation in various print patterns and all solid patterns, in order to eliminate the influence of the interface between the substrate 1 and the orifice plate 23, the lower end of the ink ejection port and the interface can be eliminated. It was also confirmed that the distance between and is preferably 1/3 or more of the circle equivalent diameter R of the ink ejection port (“ink ejection port area S / square root of pi”). As a supplement, it depends to some extent on the surface tension of the ink used and the state of the face surface (surface roughness, water repellency, etc.). Is generally performed, and the effect was confirmed in the above range.
【0060】以上の実施例1、実施例2を通じて、本発
明の趣旨は、インク流路壁が基板に密着することでノズ
ルクロストークがないなど吐出特性に優れた記録ヘッド
において、感光性樹脂材料でインク流路壁およびオリフ
ィスプレートを形成する際に、基板面に現像残りを生じ
させるように現像し、かつ天板を接合する際に、天板下
面に接着剤がたれ込むように接合することで、ハイパワ
ーエキシマレーザー光による3次元ノズルと、フォトリ
ソグラフによる2次元ノズルとのスムーズな接続が可能
となり、従来インク滴吐出メカニズムにおけるメニスカ
ス移動が不安定で、サテライト等の印字品位低下を生じ
ていた問題点を解決する点にある。Through the above Examples 1 and 2, the purpose of the present invention is to provide a photosensitive resin material in a recording head which is excellent in ejection characteristics such as no nozzle crosstalk due to the ink flow path wall being in close contact with the substrate. When forming the ink flow path wall and orifice plate with, develop so as to cause undeveloped residue on the substrate surface, and when joining the top plate, join so that the adhesive drips on the bottom surface of the top plate. The smooth connection between the 3D nozzle using the high-power excimer laser light and the 2D nozzle using the photolithography is possible, and the movement of the meniscus in the conventional ink droplet ejection mechanism is unstable, resulting in deterioration of the printing quality of satellites. There is a point to solve the problem.
【0061】また、従来インク吐出口を形成した後、撥
水処理を施していたが、本発明のエキシマレーザー光を
照射する前に、処理を施すことにより、より容易に低コ
ストで確実な撥水膜形成を可能としている。Further, although the water repellent treatment is conventionally performed after the ink ejection port is formed, by performing the treatment before irradiating the excimer laser light of the present invention, the water repellent treatment can be performed more easily and at low cost with certainty. It enables the formation of a water film.
【0062】さらに本発明は、歩留りよく、生産性よ
く、高精度に、そして安価に、記録ヘッドを提供できる
ため、インクジェット記録方式の中でも、基板に一体に
インク吐出エネルギー発生素子を作り込むことが容易
な、熱エネルギーを利用してインク液滴を飛翔させ、記
録を行うインクジェット記録方式の記録ヘッドにおい
て、特に優れた効果をもたらすものである。その場合に
は、黒単色記録ヘッドに限らずカラー記録ヘッドであっ
ても、あるいはシリアルスキャンタイプの記録ヘッドに
限らず、記録装置が記録可能な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でも、また用
いるインクが室温で液状でなくても、すなわち吐出時に
液状化あるいは軟化するようなインクであっても、効果
が十分発揮される。なお、上述したカラー記録ヘッドや
フルラインタイプの記録ヘッドは、複数の記録ヘッドを
組み合わせることによって構成したもの、あるいは一体
的に形成された一個の記録ヘッドのどちらであってもか
まわない。Further, according to the present invention, since the recording head can be provided with high yield, high productivity, high accuracy and low cost, the ink ejection energy generating element can be integrally formed on the substrate even in the ink jet recording system. This is particularly advantageous in a recording head of an inkjet recording system in which ink droplets are ejected by utilizing thermal energy and recording is easily performed. In that case, not only the black monochromatic recording head but also the color recording head or the serial scan type recording head, the full line having a length corresponding to the maximum width of the recording medium that can be recorded by the recording device is used. The effect is sufficiently exerted even in the case of a recording head of a type, or even if the ink used is not liquid at room temperature, that is, ink that is liquefied or softened during ejection. The color recording head and the full-line type recording head described above may be either one configured by combining a plurality of recording heads or one recording head integrally formed.
【0063】[0063]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、感
光性樹脂材料でインク流路壁およびオリフィスプレート
を形成することによって、従来の各エレメントへの分断
時に割れや欠けの問題から開放されると共に、インク流
路壁及びオリフィスプレート形成の際に、基板面に現像
残りを生じさせるように現像し、かつ天板を接合する際
に、天板下面に接着剤がたれ込むように接合すること
で、ハイパワーエキシマレーザー光による3次元ノズル
と、フォトリソグラフによる2次元ノズルとのスムーズ
な接続が可能となり、従来インク滴吐出メカニズムにお
けるメニスカス移動が不安定で、サテライト等の印字品
位低下を生じていた問題点が解決できる。As described above, according to the present invention, by forming the ink flow path wall and the orifice plate with the photosensitive resin material, the conventional problem of cracking or chipping at the time of division into each element is released. In addition, when forming the ink flow path wall and the orifice plate, the substrate surface is developed so as to cause an undeveloped residue, and when the top plate is joined, the adhesive is dripping on the bottom face of the top plate. This enables a smooth connection between the 3D nozzle using the high power excimer laser light and the 2D nozzle using the photolithography, and the movement of the meniscus in the conventional ink droplet ejection mechanism is unstable, resulting in deterioration of the printing quality of satellites and the like. You can solve the problems that you had.
【0064】さらに、基板にインク吐出エネルギー発生
素子を容易に一体に作り込める熱エネルギー利用のイン
クジェット記録方式との組み合わせが生産性よく、歩留
りよく、低コストで記録ヘッドを提供する場合には、も
っとも効果が現れ、しかもできた記録ヘッドは、安定し
て、吐出性能に優れ、信頼性も高いものとなる。Further, the combination with an ink jet recording system utilizing thermal energy, which allows the ink discharge energy generating element to be easily integrally formed on the substrate, is most effective when a recording head is provided with high productivity, high yield and low cost. The recording head that is effective, and is stable, has excellent ejection performance and high reliability.
【図1】従来例(1)を説明する吐出エレメントの構成
図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a discharge element for explaining a conventional example (1).
【図2】(a)は従来例(1)の課題を説明する吐出エ
レメントのフェイス面の図である。(b)は従来例
(1)の課題を説明するインク流路への接着剤たれ込み
の斜視図である。FIG. 2A is a view of a face surface of a discharge element for explaining the problem of the conventional example (1). FIG. 9B is a perspective view of the adhesive dripping into the ink flow path for explaining the problem of the conventional example (1).
【図3】(a)は従来例(2)を説明するインク流路を
一体にもつ天板の図である。(b)は従来例(2)を説
明する吐出エレメントの構成図である。FIG. 3A is a diagram of a top plate integrally with an ink flow path for explaining a conventional example (2). (B) is a block diagram of the discharge element explaining the prior art example (2).
【図4】従来例(2)の課題を説明する吐出エレメント
のインク流路断面図(図3(b)のAA断面図)であ
る。FIG. 4 is a sectional view of an ink flow path of an ejection element (a sectional view taken along the line AA in FIG. 3B) for explaining the problem of the conventional example (2).
【図5】従来例(1)の改善案を説明するインク流路お
よびオリフィスプレートの斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of an ink flow path and an orifice plate for explaining an improvement plan of the conventional example (1).
【図6】従来例(1)の改善案の課題を説明するインク
吐出ノズル水平断面図である。 (a):駆動電気パルス印加前 (b):バブルの最大成長時 (c):バブルの収縮過程 (d):インク主滴の飛翔過程 (e):インク副滴の飛翔過程 (f):インク液室からのインク供給による一時的メニ
スカス振動FIG. 6 is a horizontal sectional view of an ink ejection nozzle for explaining the problem of the improvement proposal of the conventional example (1). (A): Before application of driving electric pulse (b): During maximum bubble growth (c): Bubble contraction process (d): Ink main droplet flight process (e): Ink sub-drop flight process (f): Temporary meniscus vibration due to ink supply from the ink chamber
【図7】本発明の実施例1における基板1への電気熱変
換素子2の形成を説明する斜視図である。FIG. 7 is a perspective view illustrating formation of the electrothermal conversion element 2 on the substrate 1 according to the first embodiment of the present invention.
【図8】本発明の実施例1における基板1へのインク流
路壁・オリフィスプレート等をなす固体層4の形成を説
明する斜視図である。FIG. 8 is a perspective view illustrating formation of a solid layer 4 that forms an ink flow path wall, an orifice plate, and the like on the substrate 1 according to the first embodiment of the present invention.
【図9】本発明の実施例1における天板基板11を説明
する斜視図である。FIG. 9 is a perspective view illustrating the top plate substrate 11 according to the first embodiment of the present invention.
【図10】本発明の実施例1における天板基板11への
インク液室の一部をなす感光性樹脂層30の形成を説明
する斜視図である。FIG. 10 is a perspective view illustrating formation of a photosensitive resin layer 30 forming a part of an ink liquid chamber on the top plate substrate 11 in Example 1 of the present invention.
【図11】本発明の実施例1における天板61(天板基
板11と樹脂層30の積層体)への接着剤層22の形成
を説明する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating formation of the adhesive layer 22 on the top plate 61 (a laminated body of the top plate substrate 11 and the resin layer 30) according to the first embodiment of the present invention.
【図12】本発明の実施例1における基板と天板との仮
止め・接合・切断を説明する斜視図である。FIG. 12 is a perspective view illustrating temporary fixing, joining, and cutting of the substrate and the top plate according to the first embodiment of the present invention.
【図13】本発明の実施例1における基板と天板の接合
・UV硬化を説明する斜視図である。FIG. 13 is a perspective view illustrating joining and UV curing of the substrate and the top plate according to the first embodiment of the present invention.
【図14】本発明の実施例1におけるインク流路壁29
と天板との接合状態を説明するインク流路断面図であ
る。FIG. 14 is an ink flow path wall 29 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of an ink flow path for explaining a joining state between the top plate and the top plate.
【図15】本発明の実施例1におけるエキシマレーザー
光の照射を説明する図である。FIG. 15 is a diagram illustrating irradiation of excimer laser light in Example 1 of the present invention.
【図16】本発明の実施例1におけるインク吐出エレメ
ントを説明する斜視図である。FIG. 16 is a perspective view illustrating an ink ejection element according to the first embodiment of the present invention.
【図17】本発明の実施例1におけるオリフィスプレー
ト内側のノズルテーパ状態を説明する斜視図である。FIG. 17 is a perspective view illustrating a nozzle taper state inside the orifice plate according to the first embodiment of the present invention.
【図18】本発明の笑施例1におけるエキシマレーザ一
加工装置を説明する構成図である。FIG. 18 is a configuration diagram illustrating an excimer laser processing apparatus in Example 1 of the present invention.
【図19】本発明の実施例2におけるインク吐出エレメ
ントの構成図である。FIG. 19 is a configuration diagram of an ink ejection element according to a second embodiment of the present invention.
1 基板(第1の基板) 2 電気熱変換素子等のインク吐出エネルギー発生素子 3 外部からインク吐出エネルギー発生素子へ吐出信号
を送るための電極 4 インク流路壁等を形成する固体層 5 インク液室壁 6 インク吐出ノズル 7 アブレーションにより消失した部分 10 インク供給口 11 天板基板(第2の基板) 12 インク液室 14 インク吐出口 15 フェイス面 16 基板と一体になった積層体 17 吐出エレメント 20 天板接着剤層 21 切断時に発生する欠け 22 天板接着剤のたれ込み部 23 オリフィスプレート 24 インク流路壁の浮き部分 25 天板のそり、うねり 26 押さえバネ 27 支持板(ベースプレート) 28 インク流路 29 インク流路壁 30 固体層 31 エキシマレーザー光 32 エキシマレーザー本体 33 パワーモニター系 34 光学レンズ系 35 光学マスク 36 ワーク移動ステージ 37 観察カメラ系 38 エキシマレーザー加工装置制御系 39 レーザーガス精製装置 41 紫外線 61 天板(天板基板11と樹脂層30との積層体) 62 ダミーノズル 63 接合用固定治具 64 接合用可動加圧治具 65 弾性体薄膜 66 仮止め用接着剤 71 電気熱変換素子2上で成長・収縮するバブル 72 インク主滴 73 インク副滴 74 固体層4の現像残り部分 75 メニスカスDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate (first substrate) 2 Ink ejection energy generation element such as electrothermal conversion element 3 Electrode for sending ejection signal from the outside to ink ejection energy generation element 4 Solid layer forming ink flow path wall 5 Ink liquid Chamber wall 6 Ink discharge nozzle 7 Part lost by ablation 10 Ink supply port 11 Top plate substrate (second substrate) 12 Ink liquid chamber 14 Ink discharge port 15 Face surface 16 Laminated body integrated with substrate 17 Discharge element 20 Top plate adhesive layer 21 Chips that occur during cutting 22 Top plate adhesive sag 23 Orifice plate 24 Floating part of ink flow path wall 25 Top plate warp, swell 26 Presser spring 27 Support plate (base plate) 28 Ink flow path 29 ink channel wall 30 solid layer 31 excimer laser light 32 excimer laser body 33 Power monitor system 34 Optical lens system 35 Optical mask 36 Work moving stage 37 Observation camera system 38 Excimer laser processing device control system 39 Laser gas refining device 41 Ultraviolet ray 61 Top plate (laminated body of top plate substrate 11 and resin layer 30) 62 Dummy nozzle 63 Fixing jig for joining 64 Movable pressing jig for joining 65 Elastic thin film 66 Adhesive for temporary fixing 71 Bubbles that grow and shrink on the electrothermal conversion element 72 Ink main droplet 73 Ink sub-drop 74 Solid layer Undeveloped area 4 No. 75 Meniscus
Claims (11)
口、インク流路、インク液室、インク供給口からなり、
かつ感光性樹脂にてインク流路壁を形成して後、天板を
接合して、切断によりインク吐出口面(フェイス面)を
形成するインクジェット記録ヘッドにおいて、後にイン
ク吐出口が形成されるオリフィスプレートが設けられて
おり、かつ前記オリフィスプレートがインク流路壁と同
材質の感光性樹脂であり、かつインク流路壁と同時に形
成されるものであって、インク吐出口形成をエキシマレ
ーザーを用いて行う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。1. A substrate, and at least an ink discharge port, an ink flow path, an ink liquid chamber, and an ink supply port,
Further, in the ink jet recording head in which the ink flow path wall is formed by the photosensitive resin, the top plate is joined, and the ink ejection port surface (face surface) is formed by cutting, the orifice in which the ink ejection port is formed later. A plate is provided, the orifice plate is made of a photosensitive resin of the same material as the ink flow path wall, and is formed at the same time as the ink flow path wall, and the ink discharge port is formed by using an excimer laser. A method for manufacturing an ink jet recording head, characterized in that
オリフィスプレートのエキシマレーザー加工のための位
置きめ手段を設け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. The face surface according to claim 1,
A method of manufacturing an ink jet recording head, characterized in that a positioning means for excimer laser processing of an orifice plate is provided.
レートは、厚さが5〜50μmであ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。3. A method for manufacturing an ink jet recording head, wherein the orifice plate according to claim 1 or 2 has a thickness of 5 to 50 μm.
上面と、インク液室と、インク供給口等とを形成してい
る天板と、感光性樹脂からなるインク流路壁との接合面
において、前記接合に光硬化性接着剤を用い、該接着剤
がインク流路内における天板下面からオリフィスプレー
トに向かって、たれ込むようにし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。4. An upper surface of the ink flow path according to claim 1, an ink liquid chamber, a top plate forming an ink supply port, and an ink flow path wall made of a photosensitive resin. A method for manufacturing an ink jet recording head, characterized in that a photo-curable adhesive is used for the joining on the joining surface, and the adhesive is drooped from the lower surface of the top plate in the ink flow path toward the orifice plate. .
リフィスプレートと基板との接合面において、前記オリ
フィスプレート材である感光性樹脂に現像残りを生じさ
せ、かつその現像残り部分を熱硬化によりオリフィスプ
レートの一部とし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。5. The photosensitive resin, which is the orifice plate material, is left undeveloped on the ink flow path wall and the joint surface between the orifice plate and the substrate, and the undeveloped portion is heat-cured. A method for manufacturing an ink jet recording head, characterized in that it is formed as a part of the orifice plate.
ス面(インク吐出口面)におけるインク吐出口下端の高
さは、前記基板とオリフィスプレート構成材との密着界
面からインク吐出口面積の円換算径Rの1/3以上であ
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。6. The height of the lower end of the ink ejection port on the face surface (ink ejection port surface) of the recording head according to claim 1 is the area of the ink ejection port from the contact interface between the substrate and the orifice plate constituent member. A method for manufacturing an ink jet recording head, characterized in that the diameter is 1/3 or more of a circle conversion diameter R.
マレーザー光による吐出ノズル形成前に、オリフィスプ
レート外面の撥水処理を行う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。7. The method for manufacturing an ink jet recording head according to claim 1, wherein the outer surface of the orifice plate is subjected to a water repellent treatment before the discharge nozzle is formed by the excimer laser light.
は、一体にインク吐出エネルギー発生素子が形成されて
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。8. A method of manufacturing an ink jet recording head, wherein the substrate according to claim 1 is integrally formed with an ink ejection energy generating element.
発生素子は、電気熱変換素子であることを特徴とするこ
とを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。9. The method for manufacturing an inkjet recording head, wherein the ink ejection energy generating element according to claim 8 is an electrothermal conversion element.
で製造されたインクジェット記録ヘッド。10. An ink jet recording head manufactured by the method according to claim 1.
で製造されたインクジェット記録ヘッドとインクタンク
が一体となったインクジェット記録カートリッジ。11. An ink jet recording cartridge comprising an ink jet recording head manufactured by the method according to any one of claims 1 to 9 and an ink tank.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7182593A JPH0929970A (en) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | Ink jet recording head and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7182593A JPH0929970A (en) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | Ink jet recording head and method of manufacturing the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0929970A true JPH0929970A (en) | 1997-02-04 |
Family
ID=16121002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7182593A Pending JPH0929970A (en) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | Ink jet recording head and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0929970A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015034027A1 (en) * | 2013-09-03 | 2015-03-12 | Ricoh Company, Ltd. | Inkjet recording method and inkjet recording device |
| JP2016515952A (en) * | 2013-02-28 | 2016-06-02 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー.Hewlett‐Packard Development Company, L.P. | Molded fluid flow structure with sawed passages |
| JP2020006518A (en) * | 2018-07-03 | 2020-01-16 | キヤノン株式会社 | Liquid ejection head and method of manufacturing the same |
| US10821729B2 (en) | 2013-02-28 | 2020-11-03 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Transfer molded fluid flow structure |
| US10836169B2 (en) | 2013-02-28 | 2020-11-17 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Molded printhead |
| US11292257B2 (en) | 2013-03-20 | 2022-04-05 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Molded die slivers with exposed front and back surfaces |
-
1995
- 1995-07-19 JP JP7182593A patent/JPH0929970A/en active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10836169B2 (en) | 2013-02-28 | 2020-11-17 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Molded printhead |
| US11541659B2 (en) | 2013-02-28 | 2023-01-03 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Molded printhead |
| US11426900B2 (en) | 2013-02-28 | 2022-08-30 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Molding a fluid flow structure |
| JP2016515952A (en) * | 2013-02-28 | 2016-06-02 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー.Hewlett‐Packard Development Company, L.P. | Molded fluid flow structure with sawed passages |
| US11130339B2 (en) | 2013-02-28 | 2021-09-28 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Molded fluid flow structure |
| US10994539B2 (en) | 2013-02-28 | 2021-05-04 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Fluid flow structure forming method |
| US10081188B2 (en) | 2013-02-28 | 2018-09-25 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Molded fluid flow structure with saw cut channel |
| US10994541B2 (en) | 2013-02-28 | 2021-05-04 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Molded fluid flow structure with saw cut channel |
| US10821729B2 (en) | 2013-02-28 | 2020-11-03 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Transfer molded fluid flow structure |
| US11292257B2 (en) | 2013-03-20 | 2022-04-05 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Molded die slivers with exposed front and back surfaces |
| US20160185110A1 (en) * | 2013-09-03 | 2016-06-30 | Kiminori MASUDA | Inkjet recording method and inkjet recording device |
| RU2638758C2 (en) * | 2013-09-03 | 2017-12-15 | Рикох Компани, Лтд. | Method for inkjet recording and device for inkjet recording |
| EP3041682A4 (en) * | 2013-09-03 | 2017-01-04 | Ricoh Company, Ltd. | Inkjet recording method and inkjet recording device |
| WO2015034027A1 (en) * | 2013-09-03 | 2015-03-12 | Ricoh Company, Ltd. | Inkjet recording method and inkjet recording device |
| CN105593020A (en) * | 2013-09-03 | 2016-05-18 | 株式会社理光 | Inkjet recording method and inkjet recording device |
| JP2015071291A (en) * | 2013-09-03 | 2015-04-16 | 株式会社リコー | Inkjet recording method, and inkjet recorder |
| JP2020006518A (en) * | 2018-07-03 | 2020-01-16 | キヤノン株式会社 | Liquid ejection head and method of manufacturing the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2082852C (en) | Improved inkjet printhead | |
| EP0564103B1 (en) | Adhesive seal for an inkjet printhead | |
| US5736998A (en) | Inkjet cartridge design for facilitating the adhesive sealing of a printhead to an ink reservoir | |
| US5408738A (en) | Method of making a nozzle member including ink flow channels | |
| CA2083341C (en) | Improved ink delivery system for an inkjet printhead | |
| EP0564080B1 (en) | Aligning a substrate with orifices in an ink jet printhead | |
| US5305015A (en) | Laser ablated nozzle member for inkjet printhead | |
| US5635966A (en) | Edge feed ink delivery thermal inkjet printhead structure and method of fabrication | |
| EP0705694B1 (en) | Printing system | |
| EP0810095B1 (en) | Inkjet print cartridge design to decrease deformation of the printhead when adhesively sealing the printhead to the print cartridge | |
| EP0646462B1 (en) | Inkjet printhead formed to eliminate ink trajectory errors | |
| EP0705693B1 (en) | Ink jet printing system | |
| US6286941B1 (en) | Particle tolerant printhead | |
| EP0705706B1 (en) | Ink jet printing system | |
| JPH08118652A (en) | Ink jet printing head | |
| JPH08174837A (en) | Ink jet printing head | |
| US5755032A (en) | Method of forming an inkjet printhead with channels connecting trench and firing chambers | |
| US5685074A (en) | Method of forming an inkjet printhead with trench and backward peninsulas | |
| JPH0929970A (en) | Ink jet recording head and method of manufacturing the same | |
| JPH08142327A (en) | Inkjet recording device recording head | |
| JP2001010062A (en) | Discharge nozzle processing method for liquid jet recording head and method for manufacturing liquid jet recording head | |
| JPH08169114A (en) | INKJET HEAD, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, AND INKJET DEVICE | |
| JP2004009427A (en) | Inkjet recording head | |
| JPH03258551A (en) | inkjet printer head |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080718 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080718 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 6 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090718 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090718 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 7 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100718 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 7 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100718 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 8 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110718 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120718 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 9 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120718 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 10 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130718 |