JP2000203031A

JP2000203031A - 液体吐出ヘッドおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2000203031A
Application number: JP944099A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ikegame; 健池亀; Shuji Koyama; 修司小山; Hiroaki Mihara; 弘明三原; Junji Tatsumi; 純二巽; Yoshinori Ito; 美紀伊東
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 1999-01-18
Publication date: 2000-07-25

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】工程歩留まりが高く、印字品位の優れた液体吐
出ヘッドおよびその製造方法。【解決手段】複数の吐出口４１を有するオリフィスプレ
ート４０と、複数の吐出口４１にそれぞれ連通する複数
の流路４０１と、複数の流路４０１に液体を供給するた
めの液室と、液室に液体を供給するための供給口と、複
数の流路４０１に対応して配設され液滴を吐出するため
のエネルギーを発生する複数のエネルギー発生素子１０
１とを備え、オリフィスプレート４０を、オリフィスプ
レート４０の吐出口４１に連通する流路４０１の連通口
が配設されたヘッド本体の接合面に接合させる。オリフ
ィスプレート４０は、ヘッド本体との接合面に凹部４６
と凸部４５とを有し、凸部４５は流路断面形状に対応し
た形状を有すると共に吐出口４１が形成され、凸部４５
もしくはその一部をヘッド本体の流路４０１に進入させ
て流路４０１に嵌合させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体を噴射し飛翔
液滴を形成して記録を行う液体吐出ヘッドと、液体を噴
射する吐出口（以下、オリフィスともいう）の形成に関
するものである。また本発明は紙、糸、繊維、布帛、皮
革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス
等の被記録媒体に対し記録を行う、プリンタ、複写機、
通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有す
るワードプロセッサ等の装置、さらには各種処理装置と
複合的に組み合わせた産業記録装置に適用できる発明で
ある。なお、本発明における、『記録』とは、文字や図
形等の意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与するこ
とだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を付与
することも意味する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、液体吐出ヘッドのオリフィス
から記録液（インク）を吐出することにより記録を行う
インクジェット記録装置が、低騒音、高速記録などの点
で優れた記録装置として知られている。このインクジェ
ット記録法については、これまでにもさまざまな方式が
提案され改良が加えられて商品化されたものもあれば現
在実用化への努力が続けられているものもある。この種
の液体吐出ヘッドは、例えば図６および図７に示すよう
にインクを吐出するためのオリフィス４１を有するオリ
フィスプレート４０と各オリフィスに連通した流路４０
１を形成するための天板４００と、流路４０１の一部を
構成し、かつ吐出のためのエネルギーを発生するエネル
ギー発生素子１０１（以下ヒータ）を有する基板１００
とによって構成されている。オリフィスプレート４０は
インクを吐出するための微細なオリフィス４１を有し、
このオリフィス４１が液体吐出ヘッドの吐出性能を左右
する重要な要素となっている。すなわち液体吐出ヘッド
のオリフィスプレート４０は、微細なオリフィス４１を
設けるため、加工性がよく、また、インクに直接接触す
るため耐インク性がよいなどの性能が必要とされる。

【０００３】従来、上記の性能を満たす材料として、Ｓ
ＵＳ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌなどの金属プレートや、所望の
厚み、材料を簡易にしかも安価に得られるポリイミド、
ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニ
レンオキサイド、ポリフェニレンサルファイド、ポリプ
ロピレンなどの樹脂フィルム材などが用いられていた。
一方、近年の記録技術の進歩に伴って、高速、高精細な
記録が要求されるようになりつつあり、このため、オリ
フィス４１はその大きさ（オリフィス径）が微小で、か
つ高密度に形成されるようになってきた。この結果、オ
リフィス４１の加工法も様々な工夫がなされており、樹
脂フィルムを用いた場合、レーザー光は微細加工に適し
ているため、樹脂フィルムのオリフィス加工にレーザー
光を用いている。また、金属プレートを用いる場合は、
電鋳などの方法によりオリフィス４１を形成している。

【０００４】ところが、微少なオリフィスの開いたオリ
フィスプレート４０とこれに対応した流路４０１を、隣
接するオリフィス４１と隙間なく接合することは極めて
難しい。このため、特開平２−１８７３４２号公報など
のように、オリフィスプレートの材料としての樹脂フィ
ルムをヘッド本体に接合した後に、レーザー光によって
オリフィス加工する方法や、特開平２−２０４０４８号
公報などのように、オリフィスプレートとしてドライフ
ィルムなどを用い、加熱により軟化した状態でヘッド本
体接合面に圧着し、軟化したオリフィスプレートが流路
内に入り込む。その後、フォトリソ工程またはレーザー
加工によってオリフィスを加工する方法が取られてい
る。

【０００５】液体吐出ヘッドのオリフィスは、その形状
が流路側から吐出口側に向かうほど径が小さくなる、い
わゆるテーパ形状が望ましいが、テーパ形状のオリフィ
スをオリフィスプレートに形成した後に、接着樹脂を転
写法などで塗布し、貼り合わせて硬化させると、接着樹
脂がオリフィス内部に進入し、テーパ形状に形成された
オリフィス形状が変わってしまい、吐出方向にばらつき
が生じるなどの不具合が生じる。また、密着不良による
気泡の進入は、隣接するオリフィスとの間の接着が不十
分となり、吐出不良を起こしてしまう。このため、特開
平５−３３００６１号公報などのように、流路およびオ
リフィス内部に接着樹脂が入り込まないように、オリフ
ィス近傍に段差加工を施す方法も取られている。また、
オリフィスの開いたオリフィスプレートをヘッド本体接
合面に接着する場合、接着樹脂の硬化収縮により、硬化
時の位置ずれが起きてしまう。このため、特開平２−７
８５６０号公報などのように、接合に用いる材料の硬化
収縮による影響を防ぐために、オリフィスプレートの接
合面に凹凸を形成する方法も取られている。

【０００６】また、このようなオリフィスプレートと接
合される液体吐出ヘッド本体を製造する方法としては、
例えば、シリコン基板上に、吐出エネルギ発生素子を形
成し、続いて流路壁を形成する感光性樹脂をラミネート
する。この後、前記感光性樹脂をパターニングして、所
望の流路壁を形成する。流路壁が形成された後、ガラス
等よりなる天板を積層し、流路が形成される。さらに、
ダイヤモンドブレード等によって前記積層体を切断する
ことにより、流路の長さの調整および分離が行われる。
それから、流路に連通するように、オリフィスプレート
が接着剤等を介して接合され、所望の液体吐出ヘッドが
製造される。図１３は液体吐出ヘッドの一従来例を示す
斜視図であり、図１４はその平面図である。

【０００７】図１３および図１４に示す液体吐出ヘッド
は、シリコン基板１３０９上に流路壁１３０１および吐
出エネルギ発生素子として電気熱変換素子１３０３が設
けられ、これに例えばシリコン基板よりなる天板１３１
０が接合されている。これに流路１３０２の位置を調整
する等のために、ダイヤモンドブレードを用いて切断
し、オリフィスプレート１３０７をエポキシ樹脂等の接
着剤１３０６で接合する。このような液体吐出ヘッドに
おいても、オリフィスプレートを接合する際に用いられ
る接着剤が流路に入り込んで詰まらせてしまうという問
題点があった。このため、ここでも特開平５−３３００
６１号公報に記載されているように、オリフィス近傍に
段差を設ける加工を施すことで、流路およびオリフィス
内部の接着剤の入り込みを防ぐ方法が採られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来例のものにおいては、以下に説明する種々の問
題点があった。すなわち、オリフィスプレートをヘッド
本体に接合するときに、軟化した樹脂を流路内に入り込
ませる場合、流路への樹脂の入り込み量の制御が難し
く、オリフィス径が微小で、かつ高密度に形成されるよ
うになると、流路内に入り込んだ樹脂の量が、吐出性能
に大きく影響し、ノズルごとの吐出量にばらつきが生じ
てしまうという問題があった。また、オリフィスの高密
度化およびフェイス面の回復操作などに伴い、オリフィ
ス間の距離が狭くなり、接着樹脂がオリフィス内部に侵
入するのを防ぐために、オリフィス近傍に段差加工を施
すと、オリフィス間の接着力が弱くなり、液体吐出ヘッ
ドの耐久性に不具合が生じてしまう。また、オリフィス
の高密度化、および各種インクの使用、およびフェイス
面の回復操作などに伴い、溝部分を接着しないと、オリ
フィスプレートとヘッド本体との接着力が弱く、液体吐
出ヘッドの耐久性に不具合が生じる。また、オリフィス
プレートに樹脂フィルムを用いた場合、レーザー光はオ
リフィス加工などの微細加工に適している。しかし、オ
リフィスプレートを貼りあわせた後にレーザー加工を施
すと、レーザー加工のアブレーションによって生じるカ
ーボンなどのごみがノズル内に進入し、オリフィス詰ま
りもしくはヒータ上への固着が生じ、吐出不良の原因に
なる。また、従来のヘッド本体のオリフィスプレートと
の接合面を切断し、流路の長さを調整するものでは、流
路内に切り粉やゴミ等の混入や、切断面の欠けやひび等
が発生する点に問題があり、また、オリフィス近傍に段
差加工を施すと、オリフィス間の接着力が弱くなり、液
体吐出ヘッドの耐久性等に問題が生じる。

【０００９】そこで、本発明は、上記従来例のものにお
ける課題を解決し、接着材のオリフィス内部への進入及
びオリフィス周辺部の気泡溜りを防ぐことができ、オリ
フィスプレートとヘッド本体との接着力を向上させるこ
とができ、レーザー加工のアブレーションによって生じ
るカーボンなどのごみの、流路への進入を防ぐことので
きる液体吐出ヘッドおよびその製造方法を提供すること
を目的としている。また、本発明は、ヘッド本体のオリ
フィスプレートとの接合面を切断し、流路の長さを調整
するに際して、切断時のゴミの混入や連通口の欠けなど
の発生を防止することができ、工程歩留まりが高く、印
字品位の優れた液体吐出ヘッドおよびその製造方法を提
供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するために、液体吐出ヘッドおよびその製造方法を、
つぎのように構成したことを特徴とするものである。す
なわち、本発明の液体吐出ヘッドは、液滴を吐出するた
めの複数の吐出口を有するオリフィスプレートと、前記
複数の吐出口にそれぞれ連通する複数の流路と、該複数
の流路に液体を供給するための液室と、該液室に液体を
供給するための供給口と、該複数の流路に対応して配設
され液滴を吐出するためのエネルギーを発生する複数の
エネルギー発生素子とを備えたヘッド本体とを有し、前
記オリフィスプレートを、該オリフィスプレートの吐出
口に連通する流路の連通口が配設されたヘッド本体の接
合面に接合させてなる液体吐出ヘッドにおいて、前記オ
リフィスプレートが、ヘッド本体との接合面に凹部と凸
部とを有し、該凸部は前記流路断面形状に対応した形状
を有すると共に吐出口が形成されており、該凸部もしく
はその一部を該ヘッド本体の流路に進入させて該流路に
嵌合させ、該オリフィスプレートの接合面を該ヘッド本
体の接合面に接合させてなることを特徴としている。ま
た、本発明の液体吐出ヘッドは、前記オリフィスプレー
トの凹部には溝が形成されていることを特徴としてい
る。また、本発明の液体吐出ヘッドは、前記オリフィス
プレートの吐出口に連通する流路の連通口は、該ヘッド
本体の該オリフィスプレートとの接合面を切断し、該接
合面に連通口を設けることにより形成されていることを
特徴としている。また、本発明の液体吐出ヘッドは、前
記吐出口が複数個設けられ、前記エネルギー発生素子が
該複数の吐出口のそれぞれに対応して複数設けられてい
ることを特徴としている。また、本発明の液体吐出ヘッ
ドは、前記オリフィスプレートが、樹脂、シリコン、セ
ラミックス、もしくは金属材料からなることを特徴とし
ている。また、本発明の液体吐出ヘッドおよびその製造
方法は、前記吐出口を、テーパー形状としたことを特徴
としている。また、本発明の液体吐出ヘッドおよびその
製造方法は、前記接着樹脂が、紫外線照射、赤外線照射
あるいは加熱などの処理を行うことにより、Ｂステージ
化する接着剤であることを特徴としている。また、本発
明の液体吐出ヘッドおよびその製造方法は、前記接着樹
脂が熱硬化性、または／及び光エネルギー硬化性のエポ
キシ系接着剤であることを特徴としている。

【００１１】また、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法
は、液滴を吐出するための複数の吐出口を有するオリフ
ィスプレートを、該複数の吐出口にそれぞれ連通する流
路の連通口が配設されたヘッド本体の接合面に接合して
なる液体吐出ヘッドの製造方法において、オリフィスプ
レートのヘッド本体との接合面に、凹部と流路断面形状
に対応した形状を有する凸部とを形成すると共に該凸部
に吐出口を形成し、該オリフィスプレートの凸部もしく
はその一部を、該ヘッド本体の流路に進入させて該流路
に嵌合させ、該オリフィスプレートと該ヘッド本体とを
接合して液体吐出ヘッドを形成することを特徴としてい
る。また、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、液滴
を吐出するための複数の吐出口を有するオリフィスプレ
ートを、該複数の吐出口にそれぞれ連通する複数の流路
の連通口が配設されたヘッド本体の接合面に接合してな
る液体吐出ヘッドの製造方法において、（Ａ）オリフィ
スプレートのヘッド本体との接合面に、凹部と凸部およ
び該凹部への溝を同時に形成する工程と、（Ｂ）該オリ
フィスプレートに接着樹脂を塗布し、該接着樹脂を硬化
収縮する工程と、（Ｃ）該オリフィスプレートの凸部に
吐出口を形成する工程と、（Ｄ）該オリフィスプレート
の凸部もしくはその一部を、該ヘッド本体の流路に進入
させて該流路に嵌合させる工程と、（Ｅ）該オリフィス
プレートと該ヘッド本体とを、密着させて加熱圧着し、
接着樹脂を硬化する工程と、を少なくとも有し、該
（Ａ）〜（Ｅ）の各工程をこの順に行い、液体吐出ヘッ
ドを形成することを特徴としている。また、本発明の液
体吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出するための複数
の吐出口を有するオリフィスプレートを、該複数の吐出
口にそれぞれ連通する複数の流路の連通口が配設された
ヘッド本体の接合面に接合してなる液体吐出ヘッドの製
造方法において、（Ａ）オリフィスプレートのヘッド本
体との接合面に、凹部と凸部とを形成する工程と、
（Ｂ）該オリフィスプレートに接着樹脂を塗布し、該接
着樹脂を硬化収縮する工程と、（Ｃ）該オリフィスプレ
ートの凸部に吐出口を、該オリフィスプレートの凹部に
溝を同時に形成する工程と、（Ｄ）該オリフィスプレー
トの凸部もしくはその一部を、該ヘッド本体の流路に進
入させて該流路に嵌合させる工程と、（Ｅ）該オリフィ
スプレートと該ヘッド本体とを、密着させて加熱圧着
し、接着樹脂を硬化する工程と、を少なくとも有し、該
（Ａ）〜（Ｅ）の各工程をこの順に行い、液体吐出ヘッ
ドを形成することを特徴としている。また、本発明の液
体吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出するための複数
の吐出口を有するオリフィスプレートを、該複数の吐出
口にそれぞれ連通する複数の流路の連通口が配設された
ヘッド本体の接合面に接合してなる液体吐出ヘッドの製
造方法において、（Ａ）オリフィスプレートのヘッド本
体との接合面に、凹部と凸部とを形成する工程と、
（Ｂ）該オリフィスプレートの凸部に吐出口を、該オリ
フィスプレートの凹部に溝を形成する工程と、（Ｃ）該
オリフィスプレートに接着樹脂を塗布し、該接着樹脂を
硬化収縮する工程と、（Ｄ）該オリフィスプレートの凸
部もしくはその一部を、該ヘッド本体の流路に進入させ
て該流路に嵌合させる工程と、（Ｅ）該オリフィスプレ
ートと該ヘッド本体とを、密着させて加熱圧着し、接着
樹脂を硬化する工程と、を少なくとも有し、該（Ａ）〜
（Ｅ）の各工程をこの順に行い、液体吐出ヘッドを形成
することを特徴としている。また、本発明の液体吐出ヘ
ッドの製造方法は、ヘッド本体のオリフィスプレートと
の接合面を切断により形成した後、該接合面に該オリフ
ィスプレートを接合するための連通口を形成する工程を
含むことを特徴としている。また、本発明の液体吐出ヘ
ッドの製造方法は、前記オリフィスプレートが、樹脂材
料からなることを特徴としている。また、本発明の液体
吐出ヘッドの製造方法は、前記オリフィスプレートにお
ける凹部と凸部、及び該凸部への吐出口、または該凹部
への溝を、エキシマレーザーを用いて加工することを特
徴としている。また、本発明の液体吐出ヘッドの製造方
法は、前記オリフィスプレートにおける凹部と凸部を射
出成形で形成することを特徴としている。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明によると、上記したオリフ
ィス周辺に流路配列方向における流路に沿った方向での
流路断面形状に対応した凸部を設け、流路内に前記凸部
もしくはその一部を進入させる構成により、接着樹脂
の、オリフィス形成部への流れ込みを防ぎ、またオリフ
ィスプレートのヘッド本体との接合面を凹部とすること
により、接着樹脂の流路への進入、気泡の入り込みを防
ぐことが可能となり、、さらに接着樹脂を前記溝に一部
もしくは全てに進入させるようにすることによって、オ
リフィスプレートとヘッド本体との接着力を向上させる
ことができる。また、オリフィス加工を、ヘッド本体に
貼り合わせる前に行うことができるため、流路内に、レ
ーザーのアブレーションなどによるごみの侵入を防ぐこ
とができる。また、本発明によると、オリフィスプレー
トとヘッド本体とが高温になった際に熱膨張率の差に起
因する流路とオリフィスのずれも格段に低減することが
できる。また、本発明によると、上記したオリフィスプ
レートの吐出口に連通する流路の連通口は、流路等との
距離関係を考慮しながら、まず、ヘッド本体の該オリフ
ィスプレートとの接合面を切断し、その後オリフィスプ
レートを接合するための連通口を形成するようにして、
切断時のゴミの混入や連通口の欠けなどの発生を防止す
ることができる。

【００１３】つぎに、本発明が適用される液体吐出ヘッ
ドの概略構成について説明する。図１は、本発明の一実
施例にかかる液体吐出ヘッドの模式的断面図を、図２
は、本発明の一実施例にかかる液体吐出ヘッドの模式的
斜視図を示している。図に示す液体吐出ヘッドは、図１
および図２に示したように、流路４０１及び液室４０２
を構成するための段差を一体に形成した天板４００と、
吐出エネルギーを発生するためのエネルギー発生素子
（以下、ヒータ）１０１およびこれに電気信号を供給す
るためのＡｌ配線とが成膜技術によってＳｉ基板上に形
成された基板（以下、ヒータボード）１００とを接合す
ることによって構成されるヘッド本体（不図示）を具
え、この接合によって各ユニット毎に形成される流路４
０１の開口を配する開口配設面（以下、ヘッド本体接合
面）４４には、図に示されるように後述されるオリフィ
スプレート４０が貼り合わされる。なお、オリフィスプ
レート４０としては、ＳＵＳ、Ｎｉなどの金属フィル
ム、または耐インク性の優れたプラスチックフィルム、
例えば、ポリイミド、ポリサルフォン、ポリエーテルサ
ルフォン、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレン
サルファイド、ポリプロピレンなどの樹脂フィルム材を
用いることが望ましい。ここで、オリフィスプレート４
０には、流路配列方向における流路に沿った方向での流
路断面形状に対応した凸部４５が設けられており、この
凸部４５が流路４０１に嵌合されている。この構成によ
り、接着剤の硬化工程や、ヒータ駆動による温度変化に
よって生じるオリフィスと流路のずれを、凸部が制限す
ることになる。

【００１４】なお、本実施例では、厚さが５０μｍのＰ
ＳＦフィルムをオリフィスプレートとして用いた。ま
た、本実施例では、オリフィスプレートと、ヘッド本体
とを接合する接着樹脂として、ＵＶ照射によりタック性
を保持したままＢステージ化して硬化収縮が終了し、更
なるＵＶ照射、もしくは加熱することにより硬化するエ
ポキシ系の接着剤を用いた。なお、該接着剤は加熱圧着
のみでも接着が可能である。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。［実施例１］本発明の実施例１について、図３により説
明する。オリフィスプレート４０の加工には、波長２４
８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー光を使用し、図９に示
す装置によって、凹凸、溝及びオリフィス加工を行っ
た。１０はエキシマレーザー、１１はエキシマレーザー
１０から射出されたレーザービーム１２を集光するため
のレンズ、１３はエキシマレーザー１０とオリフィスプ
レート４０の間に配置されるマスク、４０は凹凸、溝お
よびオリフィスが形成されるオリフィスプレートであ
る。

【００１６】つぎに、本実施例における液体吐出ヘッド
を形成するための工程について説明する。まず、凸部４
５が６００ｄｐｉ相当の間隔に直線的に複数個ならぶよ
うに凹部４６の加工を行い、オリフィスプレート４０の
凸部４５の寸法が３０μｍ×３０μｍとなるように、凸
部４５以外の部分である凹部４６を深さ方向１０μｍ、
凸部４５から３０μｍ離れた位置の凹部４６に、溝４３
を幅２０μｍ、深さ方向が凹部４６よりさらに２０μｍ
加工し、ヘッド本体との接合面である凹部４６および溝
４３を形成した（図３−ｂ）。

【００１７】次に、ＵＶ照射によりタック性を保持した
ままＢステージ化し、硬化収縮が終了し、加熱圧着によ
り接着できるエポキシ系の接着剤を、スプレーを用いオ
リフィスプレート４０の加工したヘッド本体との接合面
に均一に塗布した。その後、１ｍＷ／ｃｍ²の紫外線を
６０秒照射してＢステージ化を行い、接着剤の硬化収縮
を終わらせた（図３−ｃ）。

【００１８】その後、オリフィスプレート４０のヘッド
本体との接合面側からエキシマレーザー光を照射し、各
凸部に一つずつオリフィス径２２μｍのオリフィス４１
を形成した（図３−ｄ）。オリフィスプレート４０を、
流路４０１、素子基板１００、天板４００が形成されて
いるヘッド本体の流路に、オリフィス周辺に設けた凸部
４５を進入させ、凹部４６で接合させた。

【００１９】その後、オリフィス面から１ｋｇ／ｃｍ²
の荷重をかけてオリフィスプレート４０とヘッド本体を
密着させ、その状態を保持したまま６０℃で加熱圧着
し、接着剤の硬化を終了させた。硬化が終了した液体吐
出ヘッドを用いて印字を行ったところ、印宇にヨレやム
ラが発生せず、オリフィスプレートが剥がれることもな
く、良好な印字が得られた。また、ヘッド本体とオリフ
ィスプレートとの接着状態をオリフィスプレーとごしに
観察したところ、オリフィス周辺の接合面に気泡だまり
がないことを確認した。さらに、前記液体吐出ヘッドを
分解し観察したところ、オリフィス内および流路内に異
物は存在していなかった。

【００２０】［実施例２］本発明の実施例２について、
図４により説明する。オリフィスプレート４０の加工に
は、実施例１と同様に、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシ
マレーザー光を使用し、図９に示す装置によって、凹
凸、溝及びオリフィス加工を行った。つぎに、本実施例
における液体吐出ヘッドを形成するための工程について
説明する。まず、凸部４５が１２００ｄｐｉ相当の間隔
に直線的に複数個ならぶように凹部４６の加工を行い、
オリフィスプレート４０の凸部４５の寸法が１５μｍ×
１５μｍとなるように、該凸部４５以外の部分である凹
部４６を深さ方向１０μｍ加工し、ヘッド本体との接合
面である凹部４６の形成を行った（図４−ｂ）。

【００２１】次に、ＵＶ照射によりタック性を保持した
ままＢステージ化し、硬化収縮が終了し、加熱圧着によ
り接着できるエポキシ系の接着剤を、スプレーを用いオ
リフィスプレート４０の加工したヘッド本体との接合面
に均一に塗布した。その後、１ｍＷ／ｃｍ²の紫外線を
６０秒照射してＢステージ化を行い、接着剤の硬化収縮
を終わらせた（図４−ｃ）。

【００２２】その後、オリフィスプレート４０の接合面
側からエキシマレーザー光を照射し、各凸部に一つずつ
オリフィス径１１μｍのオリフィス４１を、また、凸部
から２０μｍ離れた位置の凹部４６に、幅２０μｍ、深
さ方向が凹部４６よりさらに２０μｍ加工し溝４３を形
成した（図４−ｅ）。本実施例においては、オリフィス
４１および溝４３の加工は同時に行ったが、別々に加工
を施しても構わない。オリフィスプレート４０を、流路
４０１、素子基板１００、天板４００が形成されている
ヘッド本体の流路にオリフィス周辺に設けた凸部４５を
進入させ、凹部４６で接合させた。その後、オリフィス
面から１ｋｇ／ｃｍ²の荷重をかけてオリフィスプレー
ト４０とヘッド本体を密着させ、その状態を保持したま
ま６０℃で加熱圧着し、接着剤の硬化を終了させた。

【００２３】以上のサンプルについて、実施例１と同様
の評価を行った。硬化が終了した液体吐出ヘッドを用い
て印字を行ったところ、印字にヨレやムラが発生せず、
オリフィスプレートが剥がれることもなく、良好な印字
が得られた。また、ヘッド本体とオリフィスプレートの
接着状態をオリフィスプレートごしに観察したところ、
オリフィス周辺の接合面に気泡だまりがないことを確認
した。また、前記液体吐出ヘッドを分解し観察したとこ
ろ、オリフィス内および流路内に異物は存在していなか
った。

【００２４】［実施例３］本発明の実施例３について、
図５により説明する。オリフィスプレート４０の加工に
は、実施例１と同様に、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシ
マレーザー光を使用し、図９に示す装置によって、凹
凸、溝及びオリフィス加工を行った。

【００２５】つぎに、本実施例における液体吐出ヘッド
を形成するための工程について説明する。まず、凸部４
５が１２００ｄｐｉ相当の間隔に直線的に複数個ならぶ
ように凹部４６の加工を行い、オリフィスプレート４０
の凸部４５の寸法が１５μｍ×１５μｍとなるように、
該凸部４５以外の部分である凹部４６を深さ方向１０μ
ｍ加工し、ヘッド本体との接合面である凹部４６の形成
を行った（図５−ｂ）。その後、オリフィスプレート４
０の接合面側からエキシマレーザー光を照射し、各凸部
に一つずつオリフィス径１１μｍのオリフィス４１を、
また、凸部から２０μｍ離れた位置の凹部４６に、幅２
０μｍ、深さ方向が凹部４６よりさらに２０μｍ加工し
溝４３を形成した（図５−ｃ）。

【００２６】次に、ＵＶ照射によりタック性を保持した
ままＢステージ化し、硬化収縮が終了し、加熱圧着によ
り接着できるエポキシ系の接着剤を、転写法を用いてヘ
ッド本体接合面に均一に塗布した。その後、１ｍＷ／ｃ
ｍ²の紫外線を６０秒照射してＢステージ化を行い、接
着剤の硬化収縮を終わらせた（図４−ｃ）。オリフィス
プレート４０を、接着剤が塗布されている流路４０１、
素子基板１００、天板４００が形成されているヘッド本
体の流路にオリフィス周辺に設けた凸部４５を進入さ
せ、凹部４６で接合させた。その後、オリフィス面から
１ｋｇ／ｃｍ²の荷重をかけてオリフィスプレート４０
とヘッド本体を密着させ、その状態を保持したまま６０
℃で加熱圧着し、接着剤の硬化を終了させた。

【００２７】以上のサンプルについて、実施例１と同様
の評価を行った。硬化が終了した液体吐出ヘッドを用い
て印字を行ったところ、印字にヨレやムラが発生せず、
またオリフィスプレートが剥がれることもなく、良好な
印字が得られた。また、ヘッド本体とオリフィスプレー
トの接着状態をオリフィスプレートごしに観察したとこ
ろ、オリフィス周辺の接合面に気泡だまりがないことを
確認した。また、前記液体吐出ヘッドを分解し観察した
ところ、オリフィス内および流路内に異物は存在してい
なかった。また、本実施例のほかに、溝部分が図８に示
すようなパターン（円、長方形、四角形など）であった
り、図８（ｃ）のように、オリフィスプレートの凸部の
外側形状がテーパー形状であったり、図８（ａ）のよう
に、吐出口の間に溝が形成されていても構わない。

【００２８】［実施例４］図１０は、本発明の実施例４
を示す液体吐出ヘッドの斜視図である。同図において、
１００９は記録ヘッドを構成するシリコン基板であり、
インクを吐出するための電気熱変換素子１００３を配設
してある。１００７はオリフィスプレート、１００５は
オリフィスプレートに形成された突起、１００８はオリ
フィスであり、１００１はシリコン基板１００９上に積
層された感光性樹脂をパターニングにより形成した流路
壁、１０１０はシリコン基板からなる天板、１００２は
流路、１００４はオリフィスプレートとの接合に用いら
れる連通口であり、ダイヤモンドブレードにより切断し
た後にレーザー光を照射することにより形成されたもの
である。以下に、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。

【００２９】図１１の（ａ）から（ｃ）は、上述したオ
リフィスプレートを形成するための工程を示す図であ
り、１１０１は樹脂から成るフィルム、１１０２は突
起、１１０３はオリフィスである。まず、耐インク性や
剛性に優れたポリサルフォンやポリイミドなどの樹脂フ
ィルム１１０１をエキシマレーザー光の照射により、突
起１１０２を形成する。照射方法として、突起の寸法形
状を規制するマスクを介して行なう結像加工法を用いた
が、ガルバノメータを用いた焦点加工法でもよい。通常
レーザー加工において、加工の際に発生する副生成物に
より、数度のテーパー形状となることが知られている
が、このテーパー形状を利用して、後述する流路との接
合を行なう。なお、本実施例では、外径φ２８μｍ、高
さ２３μｍで７０．５μｍピッチの突起を形成した。次
に、オリフィス１１０３を開け、図１１の（ｃ）に示す
オリフィスプレートを形成する。オリフィス１１０３の
穴あけ手段として、突起を形成した後に、前記エキシマ
レーザ光を用い光軸との相対位置を変化させないで、マ
スクのみを交換しオリフィスを形成することにより、突
起との位置ずれなく加工できる。本実施例では、レーザ
ー入射径をφ２６μｍとしたが、前記突起形状から加工
公差±１μｍでオリフィス１１０３を形成できた。

【００３０】図１２（ａ）から（ｃ）は、上述した液体
吐出ヘッドを製造するための工程を示す図である。図１
２（ａ）に示すように、流路１２０２はシリコン基板上
に感光性樹脂をパターニングし形成された流路壁１２０
１によって構成されている。この後、ダイヤモンドブレ
ードにより切断し、所望の大きさに分離する。この状態
ではオリフィスプレート１２０７との連通口１２０４が
形成されていないため、切断時に発生するバリや欠け、
流路内１２０２ヘの切り粉やゴミの混入は見られなかっ
た。そして、オリフィスプレート１２０７を接着するた
めに、流路先端部全面にエポキシ樹脂からなる接着剤１
２０６を転写法により塗布する。この時もオリフィスプ
レート１２０７との連通口１２０４が形成されていない
ため、流路内１２０２に接着剤の入り込みを防ぐことが
できる。次に、オリフィスプレート１２０７のオリフィ
ス１２０８および突起１２０５の形成と同様にマスクを
介してエキシマレーザー光を流路先端部に照射し、オリ
フィスプレート１２０７との接合に用いる連通口１２０
４を形成する。連通口１２０４の形状は、突起１２０５
に対して、１０μｍ程度の大きさにする。また、連通口
１２０４加工前に接着剤１２０６を塗布しているので、
流路内に入り込む余分な接着剤を除去することができ
る。この結果、図１２（ｂ）に示すような形状になる。
その後、前記オリフィスプレート１２０７の突起１２０
５と流路先端部の連通口１２０４を位置決めし、接着剤
１２０６により接合する。位置決めに関して、オリフィ
スプレート１２０７の突起１２０５と流路先端部の連通
口１２０４を利用してはめ合わせることにより、容易に
位置決めを行なうことができる。また、接合に関しては
気泡が入らないように加圧後、加熱を行ない仮接合し、
続いて本硬化を行なった。この接合の際に発生する接着
剤の入り込みはみられず、図１２（ｃ）のような液体吐
出ヘッドを得ることができた。このように作製された液
体吐出ヘッドを用いて、記録を行なったところ接着剤の
入り込みや切断時のゴミによる不吐出がなく、バリや欠
けによる印字不良もみられない良好な結果を得ることが
出来た。

【００３１】［実施例５］つぎに、本発明の実施例５に
ついて説明する。まず、耐インク性や剛性に優れたポリ
サルフォンやポリイミドなどの樹脂を射出成形法を用い
ることにより、図１１（ｂ）および（ｃ）の形状を持つ
薄板に形成することができる。通常、射出成形法では、
抜き勾配と呼ばれる数度のテーパー形状を金型に設け
る。このテーパー形状により、成形物である薄板を離型
する。テーパー形状は成形物に転写されるので、これを
利用して、流路との接合を行なう。また、射出成形法
で、オリフィスプレートを形成する場合に、図１１
（ｃ）の形状のように形成すれば前記オリフィス加工は
不要となる。なお、本実施例では、成形条件を型温１６
０℃、射出スピードを４００ｍｍ／ｓｅｃとし、７５μ
ｍ厚のオリフィスプレートを得ることができた。この後
の流路の形成およびオリフィスプレートとの接合につい
ては、前記実施例と同様である。このように作製された
液体吐出ヘッドを用いて、記録を行なったところ接着剤
の入り込みや切断時のゴミによる不吐出がなく、バリや
欠けによる印字不良もみられない良好な結果を得ること
ができた。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
上記したオリフィス周辺に凸部を設け、流路内に前記凸
部もしくはその一部を進入させる構成により、接着樹脂
の、オリフィス形成部への流れ込みを防ぎ、またオリフ
ィスプレートのヘッド本体との接合面を凹部とすること
により、接着樹脂の流路への進入、気泡の入り込みを防
ぐことが可能となり、さらに、凹部に溝を形成すること
により接着樹脂をこの溝の一部もしくは全てに進入させ
るようにすることによって、オリフィスプレートとヘッ
ド本体との接着力を向上させることができる。また、オ
リフィスプレートをヘッド本体に組む前にレーザー加工
を施すことができるため、レーザー加工によるヒータボ
ードや流路のカーボン汚染を防ぐことができる。また、
本発明によると、上記したオリフィスプレートの吐出口
に連通する流路の連通口は、流路等との距離関係を考慮
しながら、まず、ヘッド本体の該オリフィスプレートと
の接合面を切断し、その後オリフィスプレートを接合す
るための連通口を形成するようにして、切断時のゴミの
混入や連通口の欠けなどの発生を防止し、信頼性の高い
流路を形成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液体吐出ヘッドの一例を示す模式
的断面図である。

【図２】本発明に係る液体吐出ヘッドの一例を示す模式
的斜視図である。

【図３】本発明に係る実施例１を説明するためのオリフ
ィスプレート形成の一例を示す模式的断面図である。

【図４】本発明に係る実施例２を説明するためのオリフ
ィスプレート形成の一例を示す模式的断面図である。

【図５】本発明に係る実施例３を説明するためのオリフ
ィスプレート形成の一例を示す模式的断面図である。

【図６】従来の液体吐出ヘッドの一例を示す分解斜視図
である。

【図７】従来の液体吐出ヘッドの一例を示す模式的断面
図である。

【図８】本発明に係るオリフィスプレート形成の一例を
示す模式的断面図である

【図９】本発明の一実施例における装置の模式図であ
る。

【図１０】本発明に係る実施例４の液体吐出ヘッドの斜
視図である。

【図１１】本発明に係る実施例４の液体吐出ヘッドのオ
リフィスプレートの加工経過を示す断面図である。

【図１２】本発明に係る実施例４の液体吐出ヘッドの流
路の加工経過を示す断面図である。

【図１３】従来の液体吐出ヘッドの斜視図である。

【図１４】従来の液体吐出ヘッドの斜視図である。

【符号の説明】

１０：エキシマレーザー１１：集光レンズ１２：レーザービーム１３：マスク４０：オリフィスプレート４１：吐出口（オリフィス）４２：接着樹脂４３：溝４４：開口配設面（ヘッド本体接合面）４５：凸部４６：凹部１００：基板（ヒータボード）１０１：エネルギー発生素子（ヒータ）４００：天板４０１：流路４０２：液室４０４：供給口１００１：流路壁１００２：流路１００３：電気熱変換素子１００４：連通口１００５：突起１００６：接着剤１００７：オリフィスプレート１００８：オリフィス１００９：シリコン基板１０１０：天板１１０１：フィルム１１０２：突起１１０３：オリフィス１２０１：流路壁１２０２：流路１２０３：電気熱変換素子１２０４：連通口１２０５：突起１２０６：接着剤１２０７：オリフィスプレート１２０８：オリフィス１３０１：流路壁１３０２：流路１３０３：電気熱変換素子１３０６：接着剤１３０７：オリフィスプレート１３０８：オリフィス１３０９：シリコン基板１３１０：天板１４０１：流路壁１４０２：流路１４０３：電気熱変換素子１４０６：接着剤１４０７：オリフィスプレート１４０８：オリフィス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三原弘明東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者巽純二東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者伊東美紀東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2C057 AF65 AF72 AF78 AF93 AG02 AG04 AG12 AG46 AP13 AP23 AP25 AP46 AP72 AQ03 BA05 BA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液滴を吐出するための複数の吐出口を有す
るオリフィスプレートと、前記複数の吐出口にそれぞれ連通する複数の流路と、該
複数の流路に液体を供給するための液室と、該液室に液
体を供給するための供給口と、該複数の流路に対応して
配設され液滴を吐出するためのエネルギーを発生する複
数のエネルギー発生素子とを備えたヘッド本体とを有
し、前記オリフィスプレートを、該オリフィスプレートの吐
出口に連通する流路の連通口が配設されたヘッド本体の
接合面に接合させてなる液体吐出ヘッドにおいて、前記オリフィスプレートが、ヘッド本体との接合面に凹
部と凸部とを有し、該凸部は前記流路断面形状に対応し
た形状を有すると共に吐出口が形成されており、該凸部
もしくはその一部を該ヘッド本体の流路に進入させて該
流路に嵌合させ、該オリフィスプレートの接合面を該ヘ
ッド本体の接合面に接合させてなることを特徴とする液
体吐出ヘッド。
【請求項２】前記オリフィスプレートの凹部には溝が形
成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐
出ヘッド。
【請求項３】前記オリフィスプレートの吐出口に連通す
る流路の連通口は、該ヘッド本体の該オリフィスプレー
トとの接合面を切断し、該接合面に連通口を設けること
により形成されていることを特徴とする請求項１または
請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】前記吐出口が複数個設けられ、前記エネル
ギー発生素子が該複数の吐出口のそれぞれに対応して複
数設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３
のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】前記オリフィスプレートが、樹脂、シリコ
ン、セラミックス、もしくは金属材料からなることを特
徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の液
体吐出ヘッド。
【請求項６】前記吐出口が、テーパー形状であることを
特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の
液体吐出ヘッド。
【請求項７】前記接着樹脂が、紫外線照射、赤外線照射
あるいは加熱などの処理を行うことにより、Ｂステージ
化する接着剤であることを特徴とする請求項１〜請求項
６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項８】前記接着樹脂が熱硬化性、または／及び光
エネルギー硬化性のエポキシ系接着剤であることを特徴
とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の液体
吐出ヘッド。
【請求項９】液滴を吐出するための複数の吐出口を有す
るオリフィスプレートを、該複数の吐出口にそれぞれ連
通する流路の連通口が配設されたヘッド本体の接合面に
接合してなる液体吐出ヘッドの製造方法において、オリフィスプレートのヘッド本体との接合面に、凹部と
流路断面形状に対応した形状を有する凸部とを形成する
と共に該凸部に吐出口を形成し、該オリフィスプレートの凸部もしくはその一部を、該ヘ
ッド本体の流路に進入させて該流路に嵌合させ、該オリ
フィスプレートと該ヘッド本体とを接合して液体吐出ヘ
ッドを形成することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造
方法。
【請求項１０】液滴を吐出するための複数の吐出口を有
するオリフィスプレートを、該複数の吐出口にそれぞれ
連通する複数の流路の連通口が配設されたヘッド本体の
接合面に接合してなる液体吐出ヘッドの製造方法におい
て、（Ａ）オリフィスプレートのヘッド本体との接合面に、
凹部と凸部および該凹部への溝を同時に形成する工程
と、（Ｂ）該オリフィスプレートに接着樹脂を塗布し、該接
着樹脂を硬化収縮する工程と、（Ｃ）該オリフィスプレートの凸部に吐出口を形成する
工程と、（Ｄ）該オリフィスプレートの凸部もしくはその一部
を、該ヘッド本体の流路に進入させて該流路に嵌合させ
る工程と、（Ｅ）該オリフィスプレートと該ヘッド本体とを、密着
させて加熱圧着し、接着樹脂を硬化する工程と、を少なくとも有し、該（Ａ）〜（Ｅ）の各工程をこの順
に行い、液体吐出ヘッドを形成することを特徴とする液
体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１１】液滴を吐出するための複数の吐出口を有
するオリフィスプレートを、該複数の吐出口にそれぞれ
連通する複数の流路の連通口が配設されたヘッド本体の
接合面に接合してなる液体吐出ヘッドの製造方法におい
て、（Ａ）オリフィスプレートのヘッド本体との接合面に、
凹部と凸部とを形成する工程と、（Ｂ）該オリフィスプレートに接着樹脂を塗布し、該接
着樹脂を硬化収縮する工程と、（Ｃ）該オリフィスプレートの凸部に吐出口を、該オリ
フィスプレートの凹部に溝を同時に形成する工程と、（Ｄ）該オリフィスプレートの凸部もしくはその一部
を、該ヘッド本体の流路に進入させて該流路に嵌合させ
る工程と、（Ｅ）該オリフィスプレートと該ヘッド本体とを、密着
させて加熱圧着し、接着樹脂を硬化する工程と、を少なくとも有し、該（Ａ）〜（Ｅ）の各工程をこの順
に行い、液体吐出ヘッドを形成することを特徴とする液
体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１２】液滴を吐出するための複数の吐出口を有
するオリフィスプレートを、該複数の吐出口にそれぞれ
連通する複数の流路の連通口が配設されたヘッド本体の
接合面に接合してなる液体吐出ヘッドの製造方法におい
て、（Ａ）オリフィスプレートのヘッド本体との接合面に、
凹部と凸部とを形成する工程と、（Ｂ）該オリフィスプレートの凸部に吐出口を、該オリ
フィスプレートの凹部に溝を形成する工程と、（Ｃ）該オリフィスプレートに接着樹脂を塗布し、該接
着樹脂を硬化収縮する工程と、（Ｄ）該オリフィスプレートの凸部もしくはその一部
を、該ヘッド本体の流路に進入させて該流路に嵌合させ
る工程と、（Ｅ）該オリフィスプレートと該ヘッド本体とを、密着
させて加熱圧着し、接着樹脂を硬化する工程と、を少なくとも有し、該（Ａ）〜（Ｅ）の各工程をこの順
に行い、液体吐出ヘッドを形成することを特徴とする液
体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１３】前記液体吐出ヘッドの製造方法は、ヘッ
ド本体のオリフィスプレートとの接合面を切断により形
成した後、該接合面に該オリフィスプレートを接合する
ための連通口を形成する工程を含むことを特徴とする請
求項９〜請求項１２のいずれか１項に記載の液体吐出ヘ
ッドの製造方法。
【請求項１４】前記オリフィスプレートが、樹脂材料か
らなることを特徴とする請求項９〜請求項１３のいずれ
か１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１５】前記オリフィスプレートにおける凹部と
凸部、及び該凸部への吐出口、または該凹部への溝を、
エキシマレーザーを用いて加工することを特徴とする請
求項１４に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１６】前記オリフィスプレートにおける凹部と
凸部を射出成形で形成することを特徴とする請求項９〜
請求項１３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製
造方法。
【請求項１７】前記吐出口をテーパー形状に形成するこ
とを特徴とする請求項９〜請求項１６のいずれか１項に
記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１８】前記接着樹脂が、紫外線照射、赤外線照
射あるいは加熱などの処理を行うことにより、Ｂステー
ジ化する接着剤であることを特徴とする請求項９〜請求
項１７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方
法。
【請求項１９】前記接着樹脂が熱硬化性、または／及び
光エネルギー硬化性のエポキシ系接着剤である事を特徴
とする請求項９〜請求項１７のいずれか１項に記載の液
体吐出ヘッドの製造方法。