JP2002154202A

JP2002154202A - インクジェット記録ヘッドの製造方法、インクジェット記録ヘッド、およびインクジェット記録方法

Info

Publication number: JP2002154202A
Application number: JP2001270601A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Murakami; 修一村上
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-09-06
Filing date: 2001-09-06
Publication date: 2002-05-28
Anticipated expiration: 2021-09-06
Also published as: JP4856827B2

Abstract

(57)【要約】【課題】個体差によるインクの吐出量のばらつきを解
消する。【解決手段】まず、ダミー吐出口１７の開口面積を画
像処理により測定する（ステップ１０１）。吐出量のば
らつきが製造ロット毎にばらついていることが分かって
いる場合、ダミー吐出口１７を製造ロット毎で測定し、
そのロットの代表値を求めるようにしてもよいし、ある
いは、個々の記録素子基板１２についてダミー吐出口１
７の開口面積を測定するようにしてもよい。次に、記録
素子基板１２の吐出量ランクを、ダミー吐出口１７の開
口面積より３つに分けた表１に基づいて、記録素子基板
１２の吐出量ランクを決定する（ステップ１０２）。次
に、ステップ１０２で決定された、「吐出量小」、「吐
出量中」、あるいは「吐出量大」といった吐出量ランク
をＥＥＰＲＯＭ３３に書き込む（ステップ１０３）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録ヘッドの製造方法、インクジェット記録ヘッド、およ
びインクジェット記録方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日広く一般的に用いられているインク
ジェット記録方式のインク吐出方法にはインク滴を吐出
するために用いられる吐出エネルギ発生素子として電気
熱変換素子（ヒータ）を利用する方法と圧電素子（ピエ
ゾ）を利用する方法があり、いずれも電気的な信号によ
ってインク滴の吐出を制御することが可能である。例え
ば、電気熱変換素子を用いるインク滴吐出方法の原理
は、電気熱変換素子に電気信号を与えることにより、電
気熱変換素子近傍のインクを瞬時にして沸騰させ、その
ときのインクの相変化により生じる急激な気泡の成長に
よってインク滴を高速に吐出させるものである。一方、
圧電素子を用いるインク滴の吐出方法の原理は、圧電素
子に電気信号を与えることにより、圧電素子が変位しこ
の変位時の圧力によってインク滴を吐出させるものであ
る。

【０００３】これらのインクジェット記録ヘッドにおい
ては、製造上のばらつきにより、吐出させるインク液滴
量がヘッド毎にばらついてしまい、インクジェット記録
ヘッド毎に記録される印字濃度が異なってしまう問題が
あった。

【０００４】この問題を解決する手段として、インクジ
ェット記録ヘッドの製造工程において、紙面もしくは専
用の印字媒体に対してインクを実際に吐出をさせて記録
を行い、そのドット径から吐出量を算出し、この吐出量
情報をインクジェット記録ヘッドに実装されたメモリ素
子に書き込み、その吐出量情報に応じてインクジェット
記録ヘッドの吐出量を変更する、また、画像への打ち込
み量を変更するという方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のインクジェット記録ヘッドによって各ヘッド毎の
インク吐出量のばらつきを抑制するには、以下の課題が
あった。

【０００６】すなわち、上記従来の方法では、被記録媒
体のロットや１枚毎に表面のインク受容層の厚みや受容
層へのインクの浸透性／にじみ等のばらつきにより、ド
ット径のばらつきが生じてしまい吐出量を算出する誤差
が大きくなってしまう場合があった。

【０００７】また、電気熱変換素子を利用する、いわゆ
るバブルジェット（登録商標）方式のインクジェット記
録ヘッドにおいては、ヘッド自体が温度等により吐出量
が変化する性質を持っているために、正確な吐出量を測
定するためには温度管理を精度良くおこなった上でドッ
ト径を測定する必要があり、記録装置や設備が大きくま
たコストが上がってしまう場合があった。

【０００８】さらには、液滴自体、例えば、５ｐｌのよ
うに小さくなった場合には、ドット径自体が５０μｍ程
度とかなり小さくなっているために、ドット径測定のば
らつきの影響が吐出量を算出する時に大きいという問題
もあった。

【０００９】以上のように、実際に吐出／記録を行うこ
とにより吐出量を算出するには、精度や装置コストの問
題があった。

【００１０】そこで本発明は、実際にインクを吐出させ
ることなく、個々のインクジェット記録ヘッドの吐出量
に関する個体差を把握することができるインクジェット
記録ヘッドの製造方法、およびインクジェット記録ヘッ
ドを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、外部からインクが供給される複数のインク
流路と、インクを吐出するために利用されるエネルギを
発生する、前記各インク供給流路内に設けられた複数の
エネルギ発生素子と、前記各インク流路に連通する複数
の吐出口とを有し、前記吐出口がパターニングによって
形成されるインクジェット記録ヘッドの製造方法におい
て、前記吐出口の開口面積である吐出口面積を測定する
測定工程と、前記吐出口面積とインクの吐出量との相関
関係に基づく、個体差によるインクの吐出量の多寡を示
す指標である吐出量ランクを決定する工程と、前記イン
クジェット記録ヘッドに搭載されたメモリ素子に、前記
吐出口面積、前記吐出口面積との相関関係にあるインク
の吐出量、および前記吐出量ランクのうちの少なくとも
１つを含む吐出量情報を書き込む工程とを含むことを特
徴とする。

【００１２】上記の通りの本発明のインクジェット記録
ヘッドの製造方法は、インクジェット記録ヘッドに搭載
されたメモリ素子に、吐出口面積、吐出口面積との相関
関係にあるインクの吐出量、および、吐出口面積とイン
クの吐出量との相関関係に基づく、個体差によるインク
の吐出量の多寡を示す指標である吐出量ランクのうちの
少なくとも１つを含む吐出量情報を書き込むため、製造
上のばらつきによる、インクジェット記録ヘッドのイン
ク吐出量の個体差を吐出量情報として、個々のインクジ
ェット記録ヘッドに持たせることができる。

【００１３】また、上述の吐出口面積は、吐出口のうち
インクの吐出に寄与しないダミー吐出口の開口面積であ
るものであってもよい。

【００１４】さらに、測定工程をインクジェット記録ヘ
ッドの製造ロット毎に行うものであってもよく、この場
合、個々のインクジェット記録ヘッドの吐出口面積を測
定する必要がないので、測定に要する時間が短縮化され
るだけでなく、作業の簡略化を図ることができる。

【００１５】なお、測定工程を、製造されるインクジェ
ット記録ヘッド毎に行うものであってもよい。

【００１６】インクの吐出に寄与する前記吐出口の形状
は円形以外の形状であり、かつ、前記ダミー吐出口の形
状は円形であってもよい。

【００１７】上述の構成により、吐出口面積、吐出口面
積との相関関係にあるインクの吐出量、および、吐出口
面積とインクの吐出量との相関関係に基づく、個体差に
よるインクの吐出量の多寡を示す指標である吐出量ラン
クのうちの少なくとも１つを含む吐出量情報を書き込ん
だメモリ素子を有するため、個々のインクジェット記録
ヘッドが製造上のばらつきによる、インクジェット記録
ヘッドのインク吐出量の個体差を吐出量情報として持つ
ことができる。また、ダミー吐出口の形状が円形である
ことで、吐出口面積の測定が容易となるだけでなく、実
際にインクを吐出する吐出口の形状をインクの吐出に適
した形状とすることができる。

【００１８】また、インクの吐出に寄与する吐出口の開
口面積よりもダミー吐出口の開口面積の方が大きいもの
であってもよい。インクの吐出に寄与する吐出口の開口
面積は、吐出体積が小さいほど小さくなる傾向がある
が、吐出口面積が小さくなるほど測定分解能に起因する
誤差が乗りやすくなり正確に測定するのが困難になる
が、開口面積の大きいダミー吐出口を測定することで、
容易に、かつ、正確に吐出口面積の測定を行うことがで
きる。

【００１９】本発明のインクジェット記録ヘッドの製造
方法により製造されたインクジェット記録ヘッドでは、
吐出口面積、吐出口面積との相関関係にあるインクの吐
出量、および、吐出口面積とインクの吐出量との相関関
係に基づく、個体差によるインクの吐出量の多寡を示す
指標である吐出量ランクのうちの少なくとも１つを含む
吐出量情報を書き込んだメモリ素子を有するため、個々
のインクジェット記録ヘッドが製造上のばらつきによ
る、インクジェット記録ヘッドのインク吐出量の個体差
を吐出量情報として持つことができる。

【００２０】本発明のインクジェット記録方法は、本発
明のインクジェット記録ヘッドによるインクジェット記
録方法であって、前記気泡を大気に連通させてインクを
吐出することを特徴とする。

【００２１】上記の通りの本発明のインクジェット記録
方法は、インクジェット記録ヘッドに搭載されたメモリ
素子に、吐出口面積、吐出口面積との相関関係にあるイ
ンクの吐出量、および、吐出口面積とインクの吐出量と
の相関関係に基づく、個体差によるインクの吐出量の多
寡を示す指標である吐出量ランクのうちの少なくとも１
つを含む吐出量情報を書き込まれているため、各個体差
に適した吐出信号を送ることで、吐出量の個体差による
記録濃度のばらつきを低減させることができる。また、
気泡を大気に連通させてインクを吐出することで、エネ
ルギ発生素子と吐出口との間にあるインク全てを確実に
吐出することとなり、インクの吐出量を安定させること
ができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００２３】図１は本発明の実施形態の基本的な形態を
示す記録ヘッドカートリッジの外観斜視図である。

【００２４】図１に示すように、不図示のイクジェット
記録装置に着脱自在に搭載され、Ｘ方向に往復走査され
る記録ヘッドカートリッジ１１は、インクを吐出する複
数の吐出口１６が形成された記録素子基板１２を有する
インクジェット記録ヘッド５１６を備える。また、記録
ヘッドカートリッジ１１は、記録素子基板１２にインク
を供給するための不図示のインクタンクを着脱自在に搭
載する。本実施形態の記録ヘッドカートリッジ１１は、
６色のインクを収納する６つのインクタンクを搭載可能
な例が示されている。なお、インクタンクに収納される
６色のインクの色としては、黒以外の色であるカラーイ
ンクと、黒のインクとが収納されるものであってもよ
い。

【００２５】電気配線テープ３１は、記録素子基板１２
に対してインクを吐出するための電気信号を印加するも
のであり、記録素子基板１２を組み込むための開口部
と、記録素子基板１２の電極部に対応する素子基板用電
極端子と、本体装置からの電気信号を受け取るための外
部信号入力端子３２とが設けられており、その裏面に
は、ＥＥＰＲＯＭ（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＥｒａ
ｓａｂｌｅＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄＯ
ｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）３３が搭載されている。このＥ
ＥＰＲＯＭ３３は、格納されたデータを電気的に消去可
能なＲＯＭでここに記憶されたデータは装置自体の電源
を切られても保持されるようになっており、本実施形態
では、後述する、記録素子基板１２の吐出量ランク等が
格納されるようになっている。

【００２６】なお、ＥＥＰＲＯＭ３３は、図２に示す記
録ヘッドカートリッジ１１ａのように外部信号入力端子
３２ａが、電気配線テープ３１ａとは別体の、電気配線
テープ３１ａと電気的に接続された電気コンタクト基板
３０に設けられた構成の場合、この電気コンタクト基板
３０の裏面に設けられているものであってもよい。

【００２７】図３に電気コンタクト基板の配線パターン
層の透視図を、また、図４に、図３とは別の層の配線パ
ターン層の透視図をそれぞれ示す。ＥＥＰＲＯＭ３３
は、図３に示す部位に電気的に接続されている。また、
この電気コンタクト基板３０には、図４に示すように、
ＣＳ、ＳＫ、ＤＯ、ＤＩの４つの外部信号入力端子３２
ａがＥＥＰＲＯＭ３３の入出力用として設けられてい
る。

【００２８】このように、ＥＥＰＲＯＭ３３は、図１あ
るいは、図２に示した記録ヘッドカートリッジのいずれ
に搭載されるものであってもよいが、以降の説明は、図
１に示した記録ヘッドカートリッジ１１を用いて説明す
る。

【００２９】図１２は、図１に示した記録ヘッドに備え
られている、インクの吐出を行う記録素子基板の模式的
な一部破断斜視図である。また、図１３は、図１２のＡ
−Ａ’線における記録素子基板１２の一部断面図であ
り、図１４は、図１２の矢印Ｂの方向から見た電気熱変
換素子１４近傍の透視平面図である。

【００３０】図１２に示すように、記録素子基板１２
は、例えば、厚さ０．６２５ｍｍのＳｉ基板１９で形成
されている。また、インクをそれぞれ供給する、長溝状
の貫通口からなるインク供給口１５が形成され、各々の
インク供給口１５の両側に電気熱変換素子１４がそれぞ
れ１列ずつ千鳥状に配列されている。なお、図１２に
は、６色のうちの１色分に対応するインク供給口１５、
および電気熱変換素子１４のみが示されている。

【００３１】電気熱変換素子１４と、電気熱変換素子１
４に電力を供給するＡｌ等の電気配線とは、成膜技術に
より形成されている。また、電気配線に電力を供給する
ための不図示の電極部には、Ａｕ等のバンプが設けられ
ている。インク供給口１５は、Ｓｉ基板１９の結晶方位
を利用して、異方性エッチングを行う。ウェハ面に＜１
００＞、厚さ方向に＜１１１＞の結晶方位を持つ場合、
アルカリ系（ＫＯＨ、ＴＭＡＨ、ヒトラジン等）の異方
性エッチングによりエッチングが進行する。この方法を
用いて、所望の深さにエッチングする。あるいは、イン
ク供給口１５は、特開平１０−１８１０３２号公報に開
示されているＡＥ−ＰＯＬＹ方式により形成されるもの
であってもよい。このＡＥ−ＰＯＬＹ方式の場合、イン
ク供給口１５を高精度に形成することができ、好適であ
る。

【００３２】Ｓｉ基板１９上には、電気熱変換素子１４
に対応したインク流路１３を形成するためのインク流路
壁２０、インクの吐出に寄与する吐出口１６、およびイ
ンクの吐出に寄与しないダミー吐出口１７がフォトリソ
グラフィ技術により形成され、上述した、６色のインク
に対応した１２列の吐出口列を構成している。

【００３３】次に、このフォトリソグラフィ技術による
吐出口形成について、より詳細に説明する。

【００３４】図５から図１１は、本発明の基本的な態様
を示すための摸式図であり、本発明に係わるインクジェ
ット記録ヘッドの構成とその製作手順の一例が示されて
いる。なお、図５（ａ）〜図１１（ａ）は、図１２のＡ
−Ａ’線での断面を模式的に示した断面図であり、図５
（ｂ）〜図１１（ｂ）は、図１２のＢ−Ｂ’線での断面
を模式的に示した断面図である。

【００３５】まず、本態様においては、例えば図５に示
されるような、ガラス、セラミックス、プラスチックあ
るいは金属等からなる基板１が用いられる。

【００３６】このような基板１は、液流路構成部材の一
部として機能し、また、後述のインク流路およびインク
吐出口を形成する材料層の支持体として機能し得るもの
であれば、その形状、材質等に特に限定されることなく
使用できる。上記基板１上には、電気熱変換素子あるい
は圧電素子等のインク吐出エネルギー発生素子２が所望
の個数配置される。このような、インク吐出エネルギー
発生素子２によって記録液小滴を吐出させるための吐出
エネルギーがインク液に与えられ、記録が行われる。ち
なみに、例えば、上記インク吐出エネルギー発生素子２
として電気熱変換素子が用いられる時には、この素子が
近傍の記録液を加熱することにより、記録液に状態変化
を生起させ吐出エネルギーを発生する。また、例えば、
圧電素子が用いられる時は、この素子の機械的振動によ
って、吐出エネルギーが発生される。

【００３７】なお、これらの素子２には、これら素子を
動作させるための制御信号入力用電極８が接続されてい
る。また、一般にはこれら吐出エネルギー発生素子の耐
用性の向上を目的として、保護層等の各種機能層が設け
られるが、もちろん本発明においてもこのような機能層
を設けることは一向に差し支えない。

【００３８】図５において、インク供給口１５となる開
口部を基板１上に予め設けておき、基板後方よりインク
を供給する形態を例示した。インク供給口１５の形成に
おいては、基板１に穴を形成できる手段であれば、いず
れの方法も使用できる。例えば、ドリル等機械的手段に
て形成しても構わないし、レーザー等の光エネルギーを
使用しても構わない。また、基板１にレジストパターン
等を形成して化学的にエッチングしても構わない。

【００３９】もちろん、インク供給口を基板１に形成せ
ず、樹脂パターンに形成し、基板１に対してインク吐出
口と同じ面に設けてもよい。

【００４０】次いで、図６に示すように、上記インク吐
出エネルギー発生素子２を含む基板１上に、溶解可能な
樹脂にてインク流路パターン４を形成する。最も一般的
な手段としては感光性材料にて形成する手段が挙げられ
るが、スクリーン印刷法等の手段にても形成は可能であ
る。感光性材料を使用する場合においては、インク流路
パターンが溶解可能であるため、ポジ型レジストか、あ
るいは溶解性変化型のネガ型レジストの使用が可能であ
る。

【００４１】レジスト層の形成の方法としては、基板上
にインク供給口を設けた基板を使用する場合には、該感
光性材料を適当な溶剤に溶解し、ＰＥＴなどのフィルム
上に塗布、乾燥してドライフィルムを作成し、ラミネー
トによって形成することが好ましい。上述のドライフィ
ルムとしては、ポリメチルイソプロピルケトン、ポリビ
ニルケトン等のビニルケトン系光崩壊性高分子化合物を
好適に用いることができる。というのは、これら化合物
は、光照射前は高分子化合物としての特性（被膜性）を
維持しており、インク供給口１５上にも容易にラミネー
ト可能であるためである。

【００４２】また、インク供給口１５に後工程で除去可
能な充填物を配置し通常のスピンコート法、ロールコー
ト法等で被膜を形成しても構わない。

【００４３】このように、インク流路をパターニングし
た溶解可能な樹脂材料層４上に、図７に示すように、さ
らに被覆樹脂層５を通常のスピンコート法、ロールコー
ト法等で形成する。ここで、該樹脂層５を形成する工程
において、溶解可能な樹脂パターンを変形せしめない等
の特性が必要となる。すなわち、被覆樹脂層５を溶剤に
溶解し、これをスピンコート、ロールコート等で溶解可
能な樹脂パターン４上に形成する場合、溶解可能な樹脂
パターン４を溶解しないように溶剤を選択する必要があ
る。

【００４４】次に、本実施形態に用いる被覆樹脂層５に
ついて説明する。被覆樹脂層５としては、インク吐出口
３をフォトリソグラフィーで容易にかつ精度よく形成で
きることから、感光性のものが好ましい。このような感
光性被覆樹脂層５は、構造材料としての高い機械的強
度、基板１との密着性、耐インク性と、同時にインク吐
出口の微細なパターンをパターニングするための解像性
が要求される。このため、エポキシ樹脂のカチオン重合
硬化物が構造材料として優れた強度、密着性、対インク
性を有し、かつ前記エポキシ樹脂が常温にて固体状であ
れば、優れたパターニング特性を有する。

【００４５】まず、エポキシ樹脂のカチオン重合硬化物
は、通常の酸無水物もしくはアミンによる硬化物に比較
して高い架橋密度（高Ｔｇ）を有するため、構造材とし
て優れた特性を示す。また、常温にて固体状のエポキシ
樹脂を用いることで、光照射によりカチオン重合開始剤
より発生した重合開始種のエポキシ樹脂中への拡散が抑
えられ、優れたパターニング精度、形状を得ることがで
きる。

【００４６】溶解可能な樹脂層上に被覆樹脂層を形成す
る工程は、常温で固体状の被覆樹脂を溶剤に溶解し、ス
ピンコート法で形成することが望ましい。

【００４７】薄膜コーティング技術であるスピンコート
法を用いることで、被覆樹脂層５は均一にかつ精度良く
形成することができ、従来方法では困難であったインク
吐出圧力発生素子２とオリフィス間の距離を短くするこ
とができ、小液滴吐出を容易に達成することができる。

【００４８】ここで、被覆樹脂層５を溶解可能な樹脂層
４上にフラットに形成するために、スピンコート時に被
覆樹脂を溶剤に対して３０〜７０質量％の濃度で、さら
に好ましくは４０〜６０質量％の濃度で溶解させること
により被覆樹脂層５表面をフラットにすることが可能と
なる。

【００４９】本実施形態に用いる固体状のエポキシ樹脂
としては、ビスフェノールＡとエピクロヒドリンとの反
応物のうち分子量がおよそ９００以上のもの、含ブロモ
スフェノールＡとエピクロヒドリンとの反応物、フェノ
ールノボラックあるいはｏ−クレゾールノボラックとエ
ピクロヒドリンとの反応物、特開昭６０−１６１９７３
号公報、特開昭６３−２２１１２１号公報、特開昭６４
−９２１６号公報、特開平２−１４０２１９号公報に記
載のオキシシクロヘキサン骨格を有する多感応エポキシ
樹脂等があげられる。

【００５０】上記エポキシ樹脂を硬化させるための光カ
チオン重合開始剤としては、芳香族ヨードニウム塩、芳
香族スルホニウム塩［Ｊ．ＰＯＬＹＭＥＲＳＣＩ：Ｓ
ｙｍｐｏｓｉｕｍＮｏ. ５６３８３−３９５（１９７
６）参照］や旭電化工業株式会社より上市されているＳ
Ｐ−１５０、ＳＰ−１７０等が挙げられる。

【００５１】次いで、上記化合物からなる感光性被覆樹
脂層５に対して、図８に示すように、マスク６を介して
パターン露光を行う。本態様の感光性被覆樹脂層５は、
ネガ型であり、インク吐出口を形成する部分をマスクで
遮蔽する（むろん、電気的な接続を行う部分も遮蔽す
る。図示せず。）。

【００５２】パターン露光は、使用する光カチオン重合
開始剤の感光領域に合わせて紫外線、Ｄｅｅｐ−ＵＶ
光、電子線、Ｘ線などから適宜選択することができる。

【００５３】ここで、これまでの工程は、すべて従来の
フォトリソグラフィー技術を用いて位置合わせが可能で
あり、オリフィスプレートを別途作成し基板と張り合せ
る方法に比べて、格段に精度をあげることができる。こ
うしてパターン露光された感光性被覆樹脂層５は、必要
に応じて反応を促進するために、加熱処理を行ってもよ
い。ここで、前述のごとく、感光性被覆樹脂層は常温で
固体状のエポキシ樹脂で構成されているため、パターン
露光で生じるカチオン重合開始種の拡散は制約を受け、
優れたパターニング精度、形状を実現できる。

【００５４】次いで、パターン露光された感光性被覆樹
脂層５は、適当な溶剤を用いて現像され、図９に示すよ
うに、インク吐出口を形成する。ここで、未露光の感光
性被覆樹脂層の現像時に同時にインク流路を形成する溶
解可能な樹脂パターン４を現像することも可能である。
ただし、一般的に、基板１上には複数の同一または異な
る形態のヘッドが配置され、切断工程を経てインクジェ
ット記録ヘッドとして使用されるため、切断時のごみ対
策として、図９に示すように感光性被覆樹脂層５のみを
選択的に現像することにより、インク流路を形成する樹
脂パターン４を残し（液室内に樹脂パターン４が残存す
るため切断時に発生するゴミが入り込まない）、切断工
程後に樹脂パターン４を現像することも可能である（図
１０）。また、この際、感光性被覆樹脂層５を現像する
時に発生するスカム（現像残渣）は、溶解可能な樹脂層
４と共に溶出されるためノズル内には残渣が残らない。

【００５５】前述したように架橋密度を上げる必要があ
る場合には、この後、インク流路およびインク吐出口が
形成された感光性被覆樹脂層５を還元剤を含有する溶液
に浸漬および加熱することにより後硬化を行う。これに
より、感光性被覆樹脂層５の架橋密度はさらに高まり、
基板に対する密着性および耐インク性は非常に良好とな
る。もちろん、この銅イオン含有溶液に浸漬加熱する工
程は、感光性被覆樹脂層５をパターン露光し、現像して
インク吐出口を形成した直後に行っても一向にさしつか
えなく、その後で溶解可能な樹脂パターン４を溶出して
も構わない。また浸漬、加熱工程は、浸漬しつつ加熱し
ても構わないし、浸漬後に加熱処理を行っても構わな
い。

【００５６】このような還元剤としては、還元作用を有
する物質であれば有用であるが、特に銅トリフラート、
酢酸銅、安息香酸銅など銅イオンを含有する化合物が有
効である。前記化合物の中でも、特に銅トリフラートは
非常に高い効果を示す。さらに前記以外にアスコルビン
酸も有用である。

【００５７】このようにして形成したインク流路および
インク吐出口を形成した基板に対して、インク供給のた
めの部材７およびインク吐出圧力発生素子を駆動するた
めの電気的接合（図示せず）を行ってインクジェット記
録ヘッドが形成される（図１１）。

【００５８】本実施態様では、インク吐出口の形成をフ
ォトリソグラフィーによって行ったが、本発明はこれに
限ることなく、マスクを変えることによって、酸素プラ
ズマによるドライエッチングやエキシマレーザーによっ
てもインク吐出口を形成することができる。エキシマレ
ーザーやドライエッチングによってインク吐出口を形成
する場合には、基板が樹脂パターンで保護されてレーザ
ーやプラズマによって傷つくことがないため、精度と信
頼性の高いヘッドを提供することも可能となる。さら
に、ドライエッチングやエキシマレーザー等でインク吐
出口を形成する場合は、被覆樹脂層５は感光性のもの以
外にも熱硬化性のものも適用可能である。

【００５９】インクを吐出し、記録を行うために用いら
れる吐出口１６は、開口面積は１９０μｍ²であり、１
列に１２８個形成されている。なお、吐出口１６の形状
は、図１２に示す形状以外に記録に最適な形状であれば
いかなる形状であってもよく、円形であってもよい。

【００６０】一方、１２８個並んだ吐出口１６の両脇に
各２個ずつ、計４個形成され、その開口面積が１９０μ
ｍ²よりも大きい２７４〜３４２μｍ²の範囲内で形成さ
れる、円形のダミー吐出口１７は、記録に用いられるの
ではなく、後述するように、記録素子基板１２のインク
吐出量のランク分けを行うために用いられるものであ
る。

【００６１】電気熱変換素子１４は、各吐出口１６に対
面するように６００ＤＰＩのピッチで一直線に１３２個
設けられており、インク供給口１５から供給されたイン
クを電気熱変換素子１４により気泡を発生させてインク
を吐出口１６から吐出させ、記録用紙等の被記録媒体に
記録を行うものである。ただし、１３２個の電気熱変換
素子１４のうち、両側の２個ずつを除いた１２８個は被
記録媒体への記録のために駆動されるが、ダミー吐出口
１７に対応する位置の両側の２個ずつの電気熱変換素子
１４は駆動されない。

【００６２】なお、本実施形態の記録素子基板１２は、
インクを吐出させる際、電気熱変換素子１４上に形成さ
れた気泡が吐出口１６を介して大気に連通されるような
構成であってもよい。

【００６３】各インク流路１３は、図１２および図１３
に示すように、インク流路壁２０で仕切られているが、
本実施形態では、インク流路壁２０が、インク供給口端
部１５ａまで延びておらず、インク供給口端部１５ａか
らインク流路壁端部２０ａまで、距離ａだけ離れた構成
となっている。また、本実施形態のインク供給口１５の
短手方向の幅は１００μｍであり、インク流路１３内の
流路高さＬは２５μｍ、電気熱変換素子１４の大きさは
２４μｍ×２４μｍである。

【００６４】なお、本実施形態では、上述したように、
インク供給口端部１５ａからインク流路壁端部２０ａま
で距離ａだけ離れた構成を示しているが、これに限定さ
れるものではなく、距離ａがゼロ、すなわち、インク流
路壁端部２０ａがインク供給口端部１５ａまで延びた構
成であってもよい。

【００６５】次に、記録素子基板１２の製造時に生じる
個体差による、インクの吐出量の多寡をランク付けした
ものである吐出量ランクのランク分けについて説明す
る。

【００６６】吐出口１６とダミー吐出口１７の面積を十
分に対応させるために、吐出口１６およびダミー吐出口
１７を形成する工程は同じ条件で行うのが好ましい。本
実施形態でのノズル形成工程においては、ウェハ状態に
てＭＰＡ装置にて一括してパターン露光されるために、
ダミー吐出口１７も吐出口１６も同時に同じ条件で形成
されることから、ダミー吐出口１７と吐出口１６の対応
は十分取れている。具体的には、吐出口１６がφ１５．
５μｍの場合に、ダミー吐出口１７はφ１９．０μｍと
なっており、この１５．５：１９．０という比率は、常
に一定の比率になっている。このように、同一ウエハ上
で同時にパターニングされたダミー吐出口面積と吐出口
面積には比例関係が存在する。

【００６７】一方、一定の駆動条件のもとでは、吐出口
の面積とインク吐出量の間には、図１５に示すように強
い相関関係がある。すなわち、吐出口の面積が小さい場
合はインク吐出量は小さく、逆に吐出口の面積が大きい
場合はインクの吐出量は多くなる関係にある。

【００６８】この関係を用いて、本実施形態の記録素子
基板１２の吐出量ランクを、吐出口１６の開口面積より
表２のように３つに分ける。

【００６９】

【表１】

【００７０】すなわち、吐出口１６の開口面積Ｓが１５
５μｍ²≦Ｓ＜１６８μｍ²のとき、吐出口１６からのイ
ンクの吐出量Ｖｄは、４．０ｎｇ≦Ｖｄ＜４．３ｎｇと
なり、この場合の吐出量ランクを「吐出量小」とし、吐
出口１６の開口面積Ｓが１６８μｍ²≦Ｓ＜１８５μｍ²
のとき、吐出口１６からのインクの吐出量Ｖｄは、４．
３ｎｇ≦Ｖｄ＜４．７ｎｇとなり、この場合の吐出量ラ
ンクを「吐出量中」とし、さらに、吐出口１６の開口面
積Ｓが１８５μｍ²≦Ｓ＜１９８μｍ²のとき、吐出口１
６からのインクの吐出量Ｖｄは、４．７ｎｇ≦Ｖｄ＜
５．０ｎｇとなり、この場合の吐出量ランクを「吐出量
大」とした。なお、吐出量ランクのランク分けは、さら
に多段階にランク分けされるものであってもよいし、ま
た、ランク分けのしきい値も上述した値に限定されるも
のではない。

【００７１】また、ダミー吐出口面積と吐出口面積には
比例関係が存在することより、図１６に示すように、本
実施形態の記録素子基板１２は、インクを吐出しないダ
ミー吐出口１７の開口面積と、インクを吐出する吐出口
１６からのインクの吐出量との間に強い相関がある。す
なわち、ダミー吐出口１７の開口面積が小さいと吐出口
１６からのインクの吐出量は小さく、逆にダミー吐出口
１７の開口面積が大きいと吐出口１６からのインクの吐
出量は多くなる関係にある。

【００７２】この関係を用いて、本実施形態の記録素子
基板１２の吐出量ランクを、上述した吐出口１６の開口
面積と吐出口１６からのインクの吐出量との関係を用い
てのランク分けと同様に、表２に示すように、ダミー吐
出口１７の開口面積吐出口１６からのインクの吐出量と
の関係を用いたランク分けが行える。

【００７３】

【表２】

【００７４】すなわち、ダミー吐出口１７の開口面積Ｓ
₀が２７４μｍ²≦Ｓ₀＜２９４μｍ²のとき、吐出口１６
からのインクの吐出量Ｖｄは、４．０ｎｇ≦Ｖｄ＜４．
３ｎｇとなり、この場合の吐出量ランクを「吐出量小」
とし、ダミー吐出口１７の開口面積Ｓ₀が２９４μｍ²≦
Ｓ₀＜３２２μｍ²のとき、吐出口１６からのインクの吐
出量Ｖｄは、４．３ｎｇ≦Ｖｄ＜４．７ｎｇとなり、こ
の場合の吐出量ランクを「吐出量中」とし、さらに、ダ
ミー吐出口１７の開口面積Ｓ₀が３２２μｍ²≦Ｓ₀＜３
４２μｍ²のとき、吐出口１６からのインクの吐出量Ｖ
ｄは、４．７ｎｇ≦Ｖｄ＜５．０ｎｇとなり、この場合
の吐出量ランクを「吐出量大」とした。

【００７５】上述した記録素子基板１２の吐出量ランク
のランク分けの工程を図１７に示す。

【００７６】まず、開口の形状が円形であるダミー吐出
口１７の開口面積を画像処理により測定する（ステップ
１０１）。

【００７７】ここで、ダミー吐出口１７の開口面積の測
定は、ウェハ単位にて測定するものであってもよいし、
ヘッド組立て後に測定するものであってもよい。

【００７８】面積の測定は、顕微鏡において、ヘッドフ
ェイス面１８（図１２参照）に照明を照射し、ＣＣＤで
画像を取り込み、吐出口のＸ方向、Ｙ方向（図１２参
照）の長さをエッジ検出した結果から測定し、面積に換
算する。しかしながら、吐出口１６のような星形状等の
複雑な形状においては、Ｘ方向Ｙ方向のエッジ検出だけ
では、面積を求めることはできず、取り込んだ吐出口１
６の画像を２値化し画素をカウントする必要があるが、
吐出口部の断面図である図１８（ａ）に示すように吐出
口１６のエッジ部分はＲ形状１６ａがあるために、吐出
口１６の正面から観察した場合に吐出口１６が図１８
（ｂ）に示すような二重線として観察されるために、２
値化する上での精度が確保できない。また、測定時間を
なるべく短くすることが求められることから、エッジ検
出で測定が可能なダミー吐出口１７のような円形状が好
ましい。

【００７９】なお、ウェハ単位で面積の測定を行う場合
には、エッチングのバラツキがウェハ内でほぼ均一に分
布していることから、そのバラツキを考慮した上で、全
てのチップではなく一部のチップを測定することで、ウ
ェハの代表値とすることでも良い。具体的には、ウェハ
の中において、中央部の１チップと上下左右の端部チッ
プの４チップ、合計５チップのダミー吐出口１７の開口
面積を測定しその平均値を代表値するのが好ましい。

【００８０】チップ上にＲＯＭに相当する機能がある場
合には、ウェハで測定時にそのまま書き込むことができ
るためにチップ毎にダミー吐出口１７の開口面積を測定
することが好ましいが、チップ上にＲＯＭに相当する機
能が無い場合にはウェハ単位で測定し、代表値を求めた
方が良い。

【００８１】一方、ヘッド組み立て後に面積の測定を行
う場合には、ヘッド内にインクが充填されると吐出口１
６に形成されるメニスカスの形状が、上述した吐出口１
６のＲ形状１６ａの影響を受けやすくなり、メニスカス
が張る位置のバラツキが大きくなり正確に測定できなく
なる。特により小さな吐出口においては、Ｒ形状１６ａ
の影響を受けやすいことから、吐出口１６より大きなダ
ミー吐出口１７を形成しておいて測定することが好まし
い。さらに、上記のことを踏まえた上でインク充填後に
測定する場合には、印字検査後であれば、吐出口１６は
印字時にミストが付着することにより測定しにくいため
に、ダミー吐出口１７にて測定することが好ましい。

【００８２】ここで、ダミー吐出口１７が円形であるの
が好適である理由について、さらに説明する。

【００８３】吐出口１６およびダミー吐出口１７をＭＰ
Ａのような露光装置で開ける場合、マスク上に形成され
た吐出口１６およびダミー吐出口１７に対して収差等に
よる像のゆがみを含んだ形状になる場合がある。つま
り、マスク上でのダミー吐出口１７は真円であっても、
形成されたダミー吐出口１７は真円にならない場合があ
る。しかしながら、ダミー吐出口１７が円形であること
で、円形以外の多角形に比べて、ゆがみ量を正確に把握
できるため、ダミー吐出口１７の開口面積の測定精度を
向上させることができる。すなわち、ダミー吐出口１７
内部と外部とを画像処理によって２値化して切り分ける
ことで、ダミー吐出口１７の形状が真円からずれていて
もダミー吐出口１７の開口面積を正確に測定できる。

【００８４】また、ダミー吐出口１７の開口面積を測定
するということは、吐出口１６の形状よりも簡単な形
状、かつ、大きい開口面積のダミー吐出口１７を測定す
るということであり、よって、吐出口１６の開口面積を
測定するよりもより正確に測定することができる。

【００８５】すなわち、吐出口１６が円形状でなく、本
実施形態のような星形状、あるいは矩形形状や１チップ
内に複数種類の吐出量の吐出口が混在し複数の吐出口面
積がある場合等といった、面積測定がしにくい場合に
も、ダミー吐出口１７面積を円形状にすれば簡易に測定
することができる。

【００８６】また、ダミー吐出口１７を吐出口１６より
大きくすることにより、吐出口１６の面積公差が１５５
〜１９８μｍ²と４３μｍ²の範囲になるのに対し、ダミ
ー吐出口１７面積公差は２７４〜３４２μｍ²とレンジ
で６８μｍ²となり、より広い領域をとることができ
る。こうすることにより、吐出口１６が小さくなるにつ
れ、製法プロセス上その寸法公差に入れるためにはよ
り条件マージンが少なくなること、吐出口面積の測定
精度等の影響を受けやすくなること、これらから吐出口
１６で測定すると寸法公差が厳しくなるといったことを
回避できる。

【００８７】このように、吐出口１６は記録を行うのに
最適な形状に形成されており、一方、ダミー吐出口１７
は吐出量ランクのランク分けに最適な形状に形成されて
いる。

【００８８】なお、吐出量ランクのランク分けのため、
本実施形態ではダミー吐出口１７の開口面積とインクの
吐出量との相関関係に基づき、ダミー吐出口１７の開口
面積を測定するとしたが、これに限定されるものではな
く、吐出口１６の開口面積とインクの吐出量との相関関
係が分かっている場合、吐出口１６の開口面積を測定す
るものであってもよい。

【００８９】上述の測定およびランク分けは、吐出量の
ばらつきが製造ロット毎にばらついていることが分かっ
ている場合、ダミー吐出口１７を製造ロット毎で測定
し、そのロットの代表値を求めるようにしてもよい。こ
の場合、個々の記録素子基板１２についてダミー吐出口
１７の開口面積を測定する必要がないので、開口面積の
測定に要する時間が短縮化されるだけでなく、作業の簡
略化を図ることができる。ただし、ロット毎の測定に限
定されるものではなく、必要に応じて個々の記録素子基
板１２についてダミー吐出口１７の開口面積を測定する
ようにしてもよい。

【００９０】次に、表１に基づいて、記録素子基板１２
の吐出量ランクを決定する（ステップ１０２）。ロット
毎の測定を行った場合は、そのロットは、全て同じ吐出
量ランクになる。

【００９１】次に、ステップ１０２で決定された吐出量
ランクをＥＥＰＲＯＭ３３に書き込む（ステップ１０
３）。なお、この書き込むデータは、表２に基づく「吐
出量小」、「吐出量中」、あるいは「吐出量大」といっ
た吐出量ランクであってもよいし、ダミー吐出口１７の
開口面積、あるいは、図１６に示す相関関係に基づいた
ダミー吐出口１７の開口面積に対応する、インクの吐出
量を書き込むものであってもよい。

【００９２】なお、図１に示すような６色一体ヘッドの
場合には、６色とも同じウェハの場合は１つのランクで
良く、別のウェハの場合は複数のランクをＥＥＰＲＯＭ
３３上に設ける必要がある。

【００９３】また、ダミー吐出口１７面積と吐出口１６
面積との変換テーブルは、６色間の吐出体積が仕様上も
しくは別ウェハであることから異なることにより、吐出
口面積が異なる場合もあるので、チップ毎や色毎に設け
られているのが好ましい。

【００９４】なお、本実施形態の説明で用いた数値は、
一例であり、これらの数値に限定されるものではない。

【００９５】以上のようにしてダミー吐出口１７の開口
面積に基づいてランク分けされた、吐出量ランク、ダミ
ー吐出口１７の開口面積、あるいは、インクの吐出量
を、ＥＥＰＲＯＭ３３に書き込むことにより、製造され
た記録素子基板１２のそれぞれが、インクの吐出量に関
してどのような吐出特性であるかを把握することができ
る。これにより、インクジェット記録装置は、例えば、
記録素子基板１２を交換した場合でも、記録素子基板１
２の吐出量の個体差を把握して、その記録素子基板１２
に応じた吐出信号を記録素子基板１２に送ることができ
るため、記録素子基板１２毎における記録濃度のばらつ
きといった問題を解消することができる。

【００９６】また、インクジェット記録装置において
は、インクジェット記録ヘッド５１６の設けられたＥＥ
ＰＲＯＭ３３の吐出量ランク情報を読み込み、その情報
に基づいてインクジェット記録ヘッド５１６を駆動する
条件を変更したり、また、単位面積当りのドット数を増
減させることにより濃度を合わせる制御を行うことによ
り、画像上、どのヘッドにおいても同じ濃度、色が得ら
れるようになる。

【００９７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、インクジ
ェット記録ヘッドに搭載されたメモリ素子に、吐出口面
積、インクの吐出量、および、吐出量ランクのうちの少
なくとも１つを含む吐出量情報を書き込む。このため、
実際にインクを吐出して、各インクジェット記録ヘッド
毎の吐出量のばらつきを測定する必要がないので製造工
程を簡単化できるとともに、個体差に応じた吐出信号に
基づく記録を行うことができるため、インクジェット記
録ヘッド毎における記録濃度のばらつきを低減させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態におけるインクジェット記録
ヘッドの一例の外観斜視図である。

【図２】本発明の実施形態におけるインクジェット記録
ヘッドの別の例の外観斜視図である。

【図３】電気コンタクト基板の配線パターン層の透視図
である。

【図４】電気コンタクト基板の、図３に示した配線パタ
ーン層とは別の配線パターン層の透視図である。

【図５】インク流路、オリフィス部形成前の基板の模式
図である。

【図６】溶解可能なインク流路パターンを形成した基板
の模式図である。

【図７】被覆樹脂層を形成した基板の模式図である。

【図８】被覆樹脂層にインク吐出口のパターン露光を行
っている基板の模式図である。

【図９】パターニングされた被覆樹脂層を現像した基板
の模式図である。

【図１０】溶解可能な樹脂パターンを溶出した基板の模
式図である。

【図１１】インク供給部材を配置した基板の模式図であ
る。

【図１２】図１に示したインクジェット記録ヘッドに備
えられている記録素子基板の一部破断斜視図である。

【図１３】図１２のＡ−Ａ’線における記録素子基板の
一部断面図である。

【図１４】図１２に示す矢印Ｂの方向から見た電気熱変
換素子近傍の透視平面図である。

【図１５】吐出口の開口面積と、吐出口から吐出される
インクの吐出量との相関関係を示すグラフである。

【図１６】ダミー吐出口の開口面積と、吐出口から吐出
されるインクの吐出量との相関関係を示すグラフであ
る。

【図１７】記録素子基板の吐出量ランクのランク分けの
工程を示すフローチャートである。

【図１８】吐出口のＲ形状部を示す側断面図および正面
図である。

【符号の説明】

１基板２インク吐出圧力発生素子４溶解可能な樹脂層５被覆樹脂層６マスク７インク供給部材８電極１１、１１ａ記録ヘッドカートリッジ１２記録素子基板１３インク流路１４電気熱変換素子１５インク供給口１５ａインク供給口端部１６吐出口１６ａＲ形状１７ダミー吐出口１９Ｓｉ基板２０インク流路壁２０ａインク流路壁端部３０、３０ａ電気コンタクト基板３１、３１ａ電気配線テープ３２、３２ａ外部信号入力端子３３ＥＥＰＲＯＭ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部からインクが供給される複数のイン
ク流路と、インクを吐出するために利用されるエネルギ
を発生する、前記各インク供給流路内に設けられた複数
のエネルギ発生素子と、前記各インク流路に連通する複
数の吐出口とを有し、前記吐出口がパターニングによっ
て形成されるインクジェット記録ヘッドの製造方法にお
いて、前記吐出口の開口面積である吐出口面積を測定する測定
工程と、前記吐出口面積とインクの吐出量との相関関係に基づ
く、個体差によるインクの吐出量の多寡を示す指標であ
る吐出量ランクを決定する工程と、前記インクジェット記録ヘッドに搭載されたメモリ素子
に、前記吐出口面積、前記吐出口面積との相関関係にあ
るインクの吐出量、および前記吐出量ランクのうちの少
なくとも１つを含む吐出量情報を書き込む工程とを含む
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。
【請求項２】前記吐出口面積が、前記吐出口のうちイ
ンクの吐出に寄与しないダミー吐出口の開口面積である
請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方
法。
【請求項３】前記測定工程を、前記インクジェット記
録ヘッドの製造ロット毎に行う請求項１または２に記載
のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項４】前記測定工程を、製造される前記インク
ジェット記録ヘッド毎に行う請求項１または２に記載の
インクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項５】請求項２ないし４のいずれか１項のイン
クジェット記録ヘッドの製造方法により製造されたイン
クジェット記録ヘッドであって、インクの吐出に寄与す
る前記吐出口の形状は円形以外の形状であり、かつ、前
記ダミー吐出口の形状は円形であることを特徴とするイ
ンクジェット記録ヘッド。
【請求項６】インクの吐出に寄与する前記吐出口の開
口面積よりも前記ダミー吐出口の開口面積の方が大きい
請求項５に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項７】請求項１ないし４のいずれか１項のイン
クジェット記録ヘッドの製造方法により製造されたイン
クジェット記録ヘッドであって、前記吐出口の形状が円であることを特徴とするインクジ
ェット記録ヘッド。
【請求項８】請求項５ないし７に記載のインクジェッ
ト記録ヘッドによるインクジェット記録方法であって、前記気泡を大気に連通させてインクを吐出することを特
徴とするインクジェット記録方法。