JP2002154210A - Method of manufacturing ink jet recording head, ink jet recording head and ink jet recorder - Google Patents

Method of manufacturing ink jet recording head, ink jet recording head and ink jet recorder

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JP2002154210A
JP2002154210A JP2000353398A JP2000353398A JP2002154210A JP 2002154210 A JP2002154210 A JP 2002154210A JP 2000353398 A JP2000353398 A JP 2000353398A JP 2000353398 A JP2000353398 A JP 2000353398A JP 2002154210 A JP2002154210 A JP 2002154210A
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JP
Japan
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ink jet
jet recording
ink
recording head
photosensitive resin
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Application number
JP2000353398A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masataka Sakaeda
正孝 榮田
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eject a markedly small ink drop and to improve the arrival accuracy of the ink drop. SOLUTION: An inorganic material such as SiO2, TiO2 and ZrO2 is dissolved into a solvent including an alkoxide, methoxide, proxide, n-methylpropiden, or the like and a dissolution material of the solvent and an epoxy photosensitive resin is subjected to spin-coating on a metallic substrate 9 to be prebaked to form a first layer 10. An epoxy positive type photosensitive resin is applied on the first layer 10 to form a second layer 11. The exposing by ultraviolet rays is applied thereto by using a mask 22 that allows an exposing light to pass through only a region in a diameter of an ejection nozzle 3. The exposing by ultraviolet rays is further applied thereto by using a gradation mask 23 having a gradation section 25. Next, the exposed section is removed and a curing treatment is executed. Finally, the metallic substrate 9 is dissolved by diluted hydrochloric acid or the like to obtain an orifice plate 1 having the ejection nozzle 3 in which a straight line section 12 and a curve section 14 are formed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】インクを紙などの被記録媒体
に吐出することで画像を記録する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
ンクジェット記録装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing an ink jet recording head for recording an image by discharging ink onto a recording medium such as paper, an ink jet recording head, and an ink jet recording apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクジェットプリント方式は、その原
理の一つが米国特許第4723129号に開示されてい
るが、プリンタ製品として1985年くらいからオンデ
マンド方式で、広く普及しはじめてきた。
2. Description of the Related Art One of the principles of the ink jet printing system is disclosed in U.S. Pat. No. 4,723,129, but it has been widely used as an on-demand system since 1985 as a printer product.

【0003】インクを吐出するインクジェット記録ヘッ
ドは、特開平3−101944号公報や特開平6−84
47号公報、あるいは、特開平9−183228号公報
に開示されているように、ポリイミド、ポリサルフォ
ン、ニッケル、ステンレスなどで構成されるオリフィス
プレートが使用されている。これらの材料を用いるイン
クジェット記録ヘッドは、レーザ加工やメッキ、打ち抜
きなどの手法により吐出口が形成されている。
An ink jet recording head for discharging ink is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 3-101944 and 6-84.
As disclosed in JP-A-47-47 or JP-A-9-183228, an orifice plate made of polyimide, polysulfone, nickel, stainless steel or the like is used. In an ink jet recording head using these materials, discharge ports are formed by a method such as laser processing, plating, or punching.

【0004】ポリイミドは、フィルム状態にしか形成で
きないことから、フィルムやプレートとして使用されて
きたが、その熱膨張係数がシリコン板の熱膨張係数に対
して、両者を接合して使用可能レベルな程度の差である
ため、エキシマレーザで加工されることで、オリフィス
プレートとしてインクジェット記録ヘッドでは使用され
ている。
Polyimide has been used as a film or a plate because it can be formed only in a film state. However, the coefficient of thermal expansion of the polyimide is smaller than the coefficient of thermal expansion of a silicon plate by a degree that can be used by joining them. Because of this difference, it is processed by an excimer laser and used as an orifice plate in an ink jet recording head.

【0005】ポリサルフォンは、強靭でかなり高い温度
までの耐熱性があり、成形樹脂として使用可能であり、
さらに、エキシマレーザ加工が可能であることでインク
ジェット記録ヘッドのオリフィスプレートやオリフィス
プレートの構成体として使用されてきた。
Polysulfone is tough, has heat resistance up to a considerably high temperature, can be used as a molding resin,
Further, since it is possible to perform excimer laser processing, it has been used as an orifice plate of an ink jet recording head or a structure of an orifice plate.

【0006】一方、ニッケルやステンレスは金属である
ため、その耐摩耗性は良好である。しかしながら、その
性質上微細加工が困難なために、比較的簡単な形状の吐
出口程度の形成しかできず、主に、オリフィスプレート
として使用されてきた。さらに、熱膨張係数がシリコン
やセラミックスなどより高いため、長さが短いインクジ
ェット記録ヘッドは形成できるが長いインクジェット記
録ヘッドでは、熱膨張による変形の影響が無視できなく
なり、使用が困難であるという欠点を有している。従来
技術の一例としては、ニッケル製のオリフィスプレート
をメッキで形成し、インクに腐食されないように金メッ
キしたオリフィスプレートを用いたインクジェット記録
ヘッドが特開平8−58094号公報に開示されてい
る。
On the other hand, since nickel and stainless steel are metals, their abrasion resistance is good. However, because of its nature, microfabrication is difficult, so that it is only possible to form a discharge port having a relatively simple shape, and it has been mainly used as an orifice plate. Furthermore, since the thermal expansion coefficient is higher than that of silicon or ceramics, short inkjet printheads can be formed, but with long inkjet printheads, the effects of deformation due to thermal expansion cannot be ignored, making it difficult to use. Have. As an example of the prior art, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-58094 discloses an ink jet recording head using an orifice plate formed by plating a nickel orifice plate and using a gold plating so as not to be corroded by ink.

【0007】これらのオリフィスプレートは、10pl
程度のインクジェットの液滴を吐出するレベルの画像で
あれば問題は特に発生しなかった。このレベルの画像品
位としては若干、粗い写真調の画像品位であり、肉眼で
は30cm程度プリント画像から目を離せばほとんどイ
ンクジェットの液滴の粒子(プリントされた1ドット)
は確認できないレベルのものであった。
[0007] These orifice plates are 10 pl
There was no particular problem if the image was of a level at which ink jet droplets were ejected. The image quality of this level is slightly coarse, and the image quality is slightly coarse. If the eyes are away from the printed image by about 30 cm, the particles of the ink-jet droplet are almost completely printed (one dot printed).
Was of an unidentifiable level.

【0008】しかしながら、さらに、高品位の写真調の
画像をプリントしようとすると、そのインクジェットの
液滴の大きさを3pl、もしくは、2pl以下の液滴の
体積とせざるをえない状況となってきた。
However, in order to print a high-quality photographic image, the size of ink-jet droplets has to be reduced to 3 pl or 2 pl or less. .

【0009】これは、液滴の体積はその液滴の半径の3
乗に比例するために、インクジェットでのプリント粒子
(プリントドット)の大きさを半分にするためには、体
積を1/3乗にする必要があるためである。
This is because the volume of a droplet is three times the radius of the droplet.
This is because, in order to be proportional to the power, in order to reduce the size of the print particles (print dots) in the ink jet by half, the volume must be reduced to the 1/3 power.

【0010】人間の肉眼では、直径約45〜48μmの
大きさ以下のドットは認織できないものである。一方、
インクジェットの液滴で8〜10pl程度で、インクジ
ェットのプリント粒子の大きさは直径50〜60μm程
度となる。従って、4pl程度にすれば、人間の目の認
識範囲以下となる。
With the naked eye of a human, dots having a diameter of about 45 to 48 μm or less cannot be recognized. on the other hand,
In the case of about 8 to 10 pl of ink-jet droplets, the size of ink-jet print particles is about 50 to 60 μm in diameter. Therefore, when the distance is set to about 4 pl, the distance becomes smaller than the recognition range of human eyes.

【0011】しかし、色調は一般にY(黄色)、M(マ
ゼンタ)、C(シアン)の組み合わせで形成されるため
に、これらのインクジェットのプリント粒子の組み合わ
せにより、1ドットが形成される。そこで、この色のド
ットの組み合わせで、直径約45〜48μmの大きさ以
下のドットの大きさとする必要が生じてくるのである。
基本的には、ドットは30%以上程度重ね合わせるよう
に配置しているために、1ドットの大きさを直径30μ
m以下にすれば、ほぼ、人間の肉眼認識範囲未満とな
り、滑らかな、粒状感のない高品位の写真調画像とな
る。一般に銀塩写真の粒子は3000dpiといわれ、
直径10μm程度である。したがってこのレベルまでは
達せずとも、おおよそ1ドットの大きさを直径30μm
程度以下にすればよい。
However, since the color tone is generally formed by a combination of Y (yellow), M (magenta) and C (cyan), one dot is formed by a combination of these ink jet print particles. Therefore, it is necessary to make the size of the dot having a diameter of about 45 to 48 μm or less by combining the dots of this color.
Basically, since the dots are arranged so as to overlap by about 30% or more, the size of one dot is 30 μm in diameter.
If it is less than m, it will be substantially less than the human visual recognition range, and a smooth, high-quality photographic image without graininess will be obtained. Generally, particles in silver halide photography are said to be 3000 dpi,
The diameter is about 10 μm. Therefore, even if this level is not reached, the size of one dot can be reduced to 30 μm in diameter.
It should be less than the degree.

【0012】ところが、1ドットの大きさを直径30μ
m程度にするには、インクジェットの液滴の体積は2〜
3plとなってしまう。このように、超微少な液滴をイ
ンクジェット吐出することは大変困難である。その理由
は、液滴の体積が非常に小さいために、インクジェット
のオリフィスプレートの吐出口の直径を10μm以下と
し、曲線と直線がなだらかに連続した形状の吐出口を形
成するのが困難なことと、インクジェットの吐出におけ
る着弾精度を向上させることが困難なためである。
However, the size of one dot is 30 μm in diameter.
m, the volume of the inkjet droplet is 2 to 2.
3 pl. As described above, it is very difficult to eject ultra-fine droplets by inkjet. The reason is that since the volume of the droplet is very small, it is difficult to make the diameter of the discharge port of the ink jet orifice plate 10 μm or less, and to form a discharge port having a shape in which a curve and a straight line are smoothly continued. This is because it is difficult to improve the landing accuracy in the ink jet discharge.

【0013】着弾精度を向上させるために、特開平11
−997号公報では、図11に示すように、インクジェ
ットの吐出口203の直線部214を記録媒体と垂直に
し、かつ、その直線部214の長さの比率を吐出口20
3の直径の20〜80%として、インクの吐出飛翔方向
の変化をもたせている例が開示されている。この公報に
よると、直線部214が形成されることで、インクの吐
出方向の流抵抗が減少し、直線部214を流れるインク
の吐出速度が向上し、曲線部分213を流れるインクよ
り速いために、出口でインクの飛出し方向のベクトルが
曲がり、吐出方向の制御が可能な旨が記載されている。
In order to improve the landing accuracy, Japanese Patent Laid-Open No.
In Japanese Patent Application Laid-Open No. H.-997, as shown in FIG. 11, the straight portion 214 of the ejection port 203 of the ink jet is perpendicular to the recording medium, and the ratio of the length of the straight portion 214 is set to the ejection port 20.
An example is disclosed in which the ejection and flying direction of ink is changed as 20 to 80% of the diameter of No. 3. According to this publication, the formation of the straight portion 214 reduces the flow resistance in the ink ejection direction, improves the ejection speed of the ink flowing through the straight portion 214, and is faster than the ink flowing through the curved portion 213. It describes that the vector in the ejection direction of the ink is bent at the exit, and the ejection direction can be controlled.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
11−997号公報では、インクジェットの加熱時間を
制御することで、インク液滴を大小に可変させることが
できることにより、30pl程度の液滴や8plの液滴
を吐出制御できる旨の記載があるが、吐出口203の形
状の形成方法についての記載は一切見られない。また、
この事例では直線部212と曲線部214はある角度を
持った屈曲点213を形成して接続している。この屈曲
点213があるとインクジェットの吐出の際に流れのよ
どみや乱流を発生し、良好な吐出が形成されないことが
確認されている。ましてや、曲線部214と直線部21
3とが円滑に連続している3plや2pl程度の吐出量
に対応する吐出口203や、その形成方法の技術に関す
る記載は全く見られない。
However, in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-997, it is possible to vary the size of the ink droplet by controlling the heating time of the ink-jet, thereby reducing the size of the ink droplet to about 30 pl or 8 pl. There is a description that the droplet can be controlled to be discharged, but there is no description about a method of forming the shape of the discharge port 203. Also,
In this case, the straight portion 212 and the curved portion 214 are connected by forming a bending point 213 having an angle. It has been confirmed that the presence of the inflection point 213 causes stagnation or turbulence of the flow during the ejection of the ink jet, and that good ejection is not formed. More specifically, the curved portion 214 and the straight portion 21
There is no description about the discharge port 203 corresponding to a discharge amount of about 3 pl or 2 pl in which 3 smoothly continues, and the description of the technique of the forming method.

【0015】つまり、従来技術の問題点としては、イン
クジェットの液滴が2〜3plとなると、吐出口の直径
が10μm以下に形状の各吐出口におけるバラツキを少
なくして形成する必要が生じるが、このような微細な加
工を行うことがかなり困難であるという点が挙げられ
る。
That is, as a problem of the prior art, when the number of ink droplets of the ink jet becomes 2 to 3 pl, it is necessary to form the ejection port with a diameter of 10 μm or less with less variation in each ejection port. There is a point that it is quite difficult to perform such fine processing.

【0016】さらに、インクジェットの液滴の大きさが
2〜3plとなると、液滴の飛翔速度が低くなり、ま
た、飛翔中の空間の空気の抵抗や流れの影響を受けてイ
ンクジェット液滴の飛翔方向がゆらぎ、紙などの媒体へ
の着弾精度がズレて、画像品位を低下させることがあ
る。また、吐出口の大きさが小さくなると、インクジェ
ット吐出機能部の中心と吐出口の中心の位置精度がずれ
易く、インクジェット吐出の方向のズレを生じてしまう
場合もある。
Further, when the size of the ink-jet droplet becomes 2-3 pl, the flying speed of the droplet becomes low, and the flying of the ink-jet droplet is affected by the resistance and flow of the air in the flying space. The direction may fluctuate, the landing accuracy on a medium such as paper may shift, and the image quality may deteriorate. In addition, when the size of the ejection port is reduced, the positional accuracy between the center of the inkjet ejection function unit and the center of the ejection port is likely to shift, which may cause a deviation in the direction of inkjet ejection.

【0017】インクジェット吐出の方向のズレをなくす
ために、オリフィスプレートに形成される吐出口の形状
は、特開平8−58094号公報に開示されるように、
なだらかな曲線の断面を持つように形成されているもの
もある。これは、インクジェット吐出での液滴の飛翔方
向を安定させる一つの手法であり、ノーダルホーン構造
として、縦波振動伝播を利用する機構には広く採用され
ているものである。ノーダルホーン構造は、とくに、超
音波溶着機のホーンやスピーカーのコーンなどに採用さ
れている。
In order to eliminate the deviation in the direction of the ink jet discharge, the shape of the discharge port formed in the orifice plate is as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-58094.
Some are formed to have a gentle curved cross section. This is one method of stabilizing the flight direction of droplets in inkjet discharge, and is widely adopted as a nodal horn structure in a mechanism using longitudinal wave vibration propagation. The nodal horn structure is used especially for horns of ultrasonic welding machines and cones of speakers.

【0018】しかしながら、厚さ10〜30μm程度の
オリフィスプレートにおいて、吐出口の出口から10μ
m程度が円筒形でその先は、2次曲線を引くように断面
が広くなるよう形状のオリフィスを形成することはほと
んど不可能である。つまり、従来のメッキや打ち抜き加
工では、直線的な断面を有する円筒形の吐出口の部分
は、オリフィスプレートの厚さの1/10程度しか形成
できず、ましてや、打ち抜き加工により、直径10μm
以下の吐出口を形成することはまず不可能である。ま
た、レーザ加工では、直線的になり過ぎて、ノーダルの
部分が形成できない。
However, in an orifice plate having a thickness of about 10 to 30 μm, 10 μm
It is almost impossible to form an orifice having a cylindrical shape with a diameter of about m and a cross section widened so as to draw a quadratic curve. That is, in the conventional plating and punching, a cylindrical discharge port having a linear cross section can be formed only about 1/10 of the thickness of the orifice plate.
It is firstly impossible to form the following discharge ports. Further, in laser processing, the shape becomes too linear, and a nodal portion cannot be formed.

【0019】そこで本発明は、非常に小さなインク滴の
吐出が可能で、かつ、その吐出方向が安定することでイ
ンク滴の着弾精度を向上させることが可能なインクジェ
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装置を提供することを目
的とする。
Accordingly, the present invention provides a method of manufacturing an ink jet recording head capable of discharging very small ink droplets and improving the landing accuracy of the ink droplets by stabilizing the discharge direction. It is an object to provide a head and an ink jet recording apparatus.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】そこで、発明者らは、こ
のような従来技術の問題点を解決するために、以下のよ
うな手段を見出した。
The inventors have found the following means in order to solve such problems of the prior art.

【0021】吐出口の形成は、ポリイミド系やエポキシ
系などの樹脂のフイルムを溶媒樹脂と一緒に塗工後プリ
ベークと感光露光などのフォトリソグラフィ工程で形成
する手段を用いて円筒形のオリフィスを形成することと
した。また、感光露光に際して、露光光の透過率が均一
でなく、徐々に透過率が変化する、いわゆるグラデーシ
ョンの形成されたマスクを用いて露光感光し、インクの
入口側をなだらかなノーダル形状に加工する方法を採用
することとした。このようにグラデーションの形成され
たマスクを用いて加工すれば、直径10μm程度以下の
吐出口においてもインクジェットのインクの入口側をノ
ーダル形状に形成することは可能である。さらに、イン
クジェット吐出オリフィスが直径1μm程度までも形成
可能である。
The discharge port is formed by forming a cylindrical orifice by means of a photolithography process such as pre-baking and photosensitive exposure after coating a polyimide or epoxy resin film with a solvent resin. It was decided to. In addition, at the time of exposure to light, the transmittance of the exposure light is not uniform, and the transmittance is gradually changed. The exposure and exposure are performed using a so-called gradation formed mask, and the ink inlet side is processed into a gentle nodal shape. We decided to adopt the method. If processing is performed using a mask on which gradation is formed as described above, it is possible to form the ink-jet ink inlet side in a nodal shape even at a discharge port having a diameter of about 10 μm or less. Further, an ink jet ejection orifice can be formed up to a diameter of about 1 μm.

【0022】その後、金属などの保持基板を酸などの溶
液でエッチングすれば、ノーダルホーン形状をした吐出
口を持つオリフィスプレートを形成できる。
Thereafter, the orifice plate having a discharge port in the form of a nodal horn can be formed by etching the holding substrate such as a metal with a solution such as an acid.

【0023】この方法で形成された吐出口の特徴は、グ
ラデーションのパターンの形状により、その断面は任意
の曲線にほぼ形成可能である。この曲線部を、インクジ
ェット吐出オリフィスの深さの1/10〜1/3程度の
ほぼ真っ直ぐな円筒形の部分に連続させて形成すること
も可能である。
The feature of the discharge port formed by this method is that its cross section can be almost formed into an arbitrary curve depending on the shape of the gradation pattern. It is also possible to form this curved portion continuously with a substantially straight cylindrical portion having a depth of about 1/10 to 1/3 of the depth of the ink jet ejection orifice.

【0024】このような方法にて形成した吐出口は、ノ
ーダル形状の曲線部分と直線形状の部分が連続的に形成
できるので、インクの吐出時のインクジェット吐出の塑
性波の進行方向が連続的であり、直線部分を持つこと
で、塑性波の進行方向が確実に一定化される特徴を有す
る。
Since the discharge port formed by such a method can continuously form a nodal-shaped curved portion and a linear portion, the traveling direction of the plastic wave of ink-jet discharge at the time of ink discharge is continuous. There is a feature that the traveling direction of the plastic wave is reliably fixed by having the straight portion.

【0025】特に、インクジェット吐出を引き起こすイ
ンクジェット塑性波の中心と、吐出口の中心が位置的な
ズレを生じている場合、以下のようなメカニズムにおい
て、吐出方向の一定化が実現される。
In particular, when the center of the plastic injection wave causing the ink jet discharge is displaced from the center of the discharge port, the discharge direction can be stabilized by the following mechanism.

【0026】すなわち、インクジェット吐出を誘引する
泡の発泡現象は、発泡の中心がズレた場合、このズレた
位置を中心に泡の拡大が起こり、この瞬間的な拡大によ
りインクが加速されてインクジェットとなってインクを
吐出するのであるが、インクジェットの吐出方向に壁も
しくは障害物がある場合には、その障害物の距離に反比
例して抵抗を受ける。この抵抗が大きければ、その方向
への泡の拡大は阻害され、別方向への泡の拡大となる。
次に、泡の拡大により動き出したインクは、今度はその
障害物からの粘性抵抗を受ける。この粘性抵抗の大きさ
は壁や障害物との距離に反比例する。
In other words, the foaming phenomenon of bubbles that induces ink-jet ejection is such that, when the center of foaming is displaced, the bubble expands around this displaced position, and the instantaneous expansion accelerates the ink, causing the ink to accelerate. Ink is ejected when the wall or obstacle is present in the ejection direction of the ink jet, and the resistance is inversely proportional to the distance of the obstacle. If the resistance is large, the expansion of the bubble in that direction is impeded, and the expansion of the bubble in another direction is caused.
Next, the ink that has begun to move due to the expansion of the bubbles is now subjected to viscous drag from the obstacle. The magnitude of this viscous drag is inversely proportional to the distance between the wall and an obstacle.

【0027】したがって、泡とインクの界面付近にある
インクは、壁や障害物から、距離の2乗に反比例した力
を受け続けることとなる。壁の面が曲線を描いている場
合、壁からの拒離はある特定点からは、2乗以上の高次
の関数に反比例する抵抗を受ける。よって、インクの運
動は、発泡における瞬間的な爆発発泡力と、壁からの抗
力の位置的時間的な変化とによって規定されることとな
る。
Accordingly, the ink near the interface between the bubble and the ink continues to receive a force from a wall or an obstacle that is inversely proportional to the square of the distance. If the wall surface is curved, rejection from the wall experiences a resistance at a particular point that is inversely proportional to a higher-order function of square or higher. Therefore, the movement of the ink is defined by the instantaneous explosive foaming force in foaming and the positional and temporal change of the drag from the wall.

【0028】したがって、泡の拡大方向は、吐出液室の
最も抵抗の低い吐出口の中心部分へ向って、時間の関数
でいえば、4次曲線的に収束されることとなり、インク
ジェットの塑性波が吐出口の中心へと向うわけである。
この吐出口の中心へと向ったインクジェットの塑性波
が、吐出口の出口付近で壁面の直線部分が長いと直線方
向へとベクトルを収斂され、インクの吐出方向と一致す
ることとなる。このようにして、たとえ発泡の泡の中心
がなんらかの理由により、液室の中心よりもズレたとし
ても、出口付近では完全な1方向へ収斂されたインクジ
ェットの流れとなるのである。
Therefore, the expansion direction of the bubbles is converged as a quadratic curve as a function of time toward the center of the discharge port having the lowest resistance of the discharge liquid chamber. Is directed to the center of the discharge port.
The plastic wave of the ink jet heading toward the center of the discharge port converges the vector in the linear direction if the linear portion of the wall surface is long near the outlet of the discharge port, and coincides with the ink discharge direction. In this way, even if the center of the foaming foam is shifted from the center of the liquid chamber for some reason, the flow of the ink jet is completely converged in one direction near the outlet.

【0029】よって、例えば2plのインク液滴であれ
ば、吐出口の直径が8μmの場合、約40μmの長さの
液柱となって、ベクトルをそろえることが可能となる。
しかしながら、直径が20μmの吐出口であれば、その
長さは6.5μm程度となり、ほとんど平板柱状態であ
り、ベクトルはそろえられない。このように、インクジ
ェットの吐出方向を安定させるには、吐出された液柱の
長さを液柱の底面の長さの2倍以上にすることが望まれ
る。
Therefore, for example, in the case of a 2 pl ink droplet, if the diameter of the discharge port is 8 μm, it becomes a liquid column having a length of about 40 μm, and the vectors can be aligned.
However, in the case of a discharge port having a diameter of 20 μm, the length is about 6.5 μm, which is almost a flat columnar state, and the vectors cannot be aligned. Thus, in order to stabilize the ejection direction of the ink jet, it is desired that the length of the ejected liquid column is twice or more the length of the bottom surface of the liquid column.

【0030】ところで、上述のオリフィスプレート形成
方法を行うにあたり、新たな問題点が確認された。それ
は、以下に掲げる8つの問題点である。 オリフィスのエッチングで直線部分を形成しにくい点 オリフィスプレートの基板プレートをエッチングで除
去すると、オリフィスプレートが残留応力によりカール
状に反り、正確な接合が困難な点 オリフィスプレートの基板をエッチング除去するのに
シリコン基板を基板として用いると、エッチングに時間
がかかり工数が増加し、かつ、基板が高価であり経済的
に効率が悪い点 オリフィスプレートが極端に薄いために、取り扱いが
非常に不便で、簡単に破れたり、亀裂が入って取り扱い
しにくい点 インクジェット吐出手段と接合した時点の接合強度が
弱く、剥離しやすい点 インクジェット吐出手段の外部電気接点が取り難い点 オリフィス孔の出口の直線部分が、フォトリソグラフ
ィでは僅かではあるが斜めのテーパ部分が形成されてし
まい、厳密には、インクジェット吐出の方向と平行には
ならないか、もしくは、部分的に一部が平行で、一部が
僅かのテーパを持つ形状となる点 オリフィスを形成する感光性樹脂層は、ポストベーク
による固体化が行われても、基本的には樹脂であり、紙
粉に含まれる無機成分で傷が付き易い点 の以上8の問題点である。
By the way, in performing the above-mentioned method for forming an orifice plate, a new problem was confirmed. These are the eight issues listed below. The point where it is difficult to form a straight line part by etching the orifice. When the substrate plate of the orifice plate is removed by etching, the orifice plate warps in a curl shape due to residual stress, making accurate bonding difficult. When a silicon substrate is used as a substrate, etching takes time and man-hours increase.In addition, the substrate is expensive and economically inefficient.Since the orifice plate is extremely thin, handling is very inconvenient and easy. Points that are difficult to handle because they are torn or cracked. Bonding strength at the time of bonding with the inkjet discharge means is weak and easy to peel off. External electrical contacts of the inkjet discharge means are difficult to remove. The straight line at the exit of the orifice hole is photolithography. In this case, a slight but oblique taper is formed. Strictly speaking, the photosensitive resin layer forming the orifice is not parallel to the direction of the ink jet ejection, or is partially parallel and partially tapered. Even when solidification is performed by baking, the resin is basically a resin, and the inorganic component contained in the paper powder is easily damaged, which is the above-mentioned eight problems.

【0031】これらの問題点の解決手段や方法につい
て、順次説明していく。
Means and methods for solving these problems will be described sequentially.

【0032】:直線部分を形成するには、グラデーシ
ョンの形成されていないマスクで露光を行い、次に、グ
ラデーションの形成されたマスクで露光を行うこと、お
よび、その露光時間や露光照度を変えることで、直線部
分と曲線部分を形成することが可能である。
In order to form a linear portion, exposure is performed using a mask on which no gradation is formed, and then exposure is performed using a mask on which a gradation is formed, and the exposure time and exposure illuminance are changed. Thus, a straight line portion and a curved portion can be formed.

【0033】グラデーションマスクは、露光光線の波長
以下のドットを形成することで、なだらかな露光減衰曲
線を得て、オリフィスの断面の曲線状態を得ることが可
態である。
The gradation mask can form a dot having a wavelength equal to or less than the wavelength of the exposure light beam, thereby obtaining a gentle exposure attenuation curve and obtaining a curved state of the cross section of the orifice.

【0034】:オリフィスプレートの反りの原因は、
塗工した感光性樹脂の厚さが10μm以上と厚いため
に、溶媒の飛散、除去の度合いが基板面近傍と表層面と
では異なること、および、基板と感光性樹脂の熱膨張係
数が大きくことなることが主因であることが確認され
た。そこで、感光性樹脂の塗工を1回で10μm以上行
うのでは無く、厚さ5μm程度に複数回分けて行うこと
とした。
The cause of the orifice plate warpage is as follows.
Because the thickness of the applied photosensitive resin is as large as 10 μm or more, the degree of scattering and removal of the solvent is different between the vicinity of the substrate surface and the surface layer, and the coefficient of thermal expansion between the substrate and the photosensitive resin is large. Has been confirmed to be the main cause. Thus, the application of the photosensitive resin is not performed at a time of 10 μm or more, but is performed by dividing the photosensitive resin into a thickness of about 5 μm a plurality of times.

【0035】塗工を5μm程度行い、プリベークを実施
し、次に、塗工とプリべークを行うというように、複数
回に分けて溶媒を飛散させることとした。さらに、シリ
コン基板の上に感光性樹脂を塗工、プリべーク露光、現
像、キュアーなどを行いオリフィスプレートを形成した
のちに、基板を溶解除去するとそれでも僅かながらの反
りが発生した。これは、キュアー温度が180℃以上と
高く、この段階で最終的に感光性樹脂の分子結合が形成
されるわけであるが、室温に戻る段階で表層部はほぼ自
由に熱収縮可能であるのに対し、基板近傍部はシリコン
基板とほぼ仮接合しているために自由に収縮不可能であ
る。そこで、感光性樹脂とほぼ熱膨張係数が同じ金属類
で塗工基板を形成する手段を採用した。その結果、鉄や
ニッケル、銅などではそのオリフィスプレートの反りは
かなり低減されほとんど平坦状態となった。
The coating was performed about 5 μm, pre-baked, and then the coating and pre-baking were performed, so that the solvent was scattered in a plurality of times. Further, a photosensitive resin was coated on the silicon substrate, subjected to pre-bake exposure, development, curing and the like to form an orifice plate. After dissolving and removing the substrate, slight warping still occurred. This is because the curing temperature is as high as 180 ° C. or more, and molecular bonding of the photosensitive resin is finally formed at this stage. However, the surface layer can be thermally shrunk almost freely at the stage of returning to room temperature. On the other hand, the portion near the substrate cannot be freely contracted because it is almost temporarily bonded to the silicon substrate. Therefore, means for forming a coated substrate with metals having substantially the same thermal expansion coefficient as that of the photosensitive resin is employed. As a result, the warp of the orifice plate was considerably reduced in iron, nickel, copper, and the like, and the plate became almost flat.

【0036】:シリコン基板は、酸には不働体膜を形
成し良好に溶解しない。また、シリコン基板は、HF
(フッ酸)には溶けるが、感光樹脂膜まで損傷をうけて
しまう。さらに、アルカリには溶解するが、かなりの溶
解時間を必要とし、60℃、5〜10質量%程度のNa
OHの強アルカリ液でも、40時間程度必要である。そ
こで、鉄や銅ニッケル、錫などの酸に溶解しやすい金属
を基板として用い、この金属基板を溶解することとし
た。その結果、希塩酸、希硫酸、あるいは、これらの有
機酸との混合酸により、室温付近でわずか4時間程度で
基板を溶解除去することが可能であった。また、シリコ
ン基板は高価であるが、これらの一般金属板は廉価であ
り、経済的にも有利である。
The silicon substrate does not dissolve well because it forms a passivation film in acid. The silicon substrate is HF
It dissolves in (hydrofluoric acid) but damages the photosensitive resin film. Furthermore, although it dissolves in alkali, it requires a considerable dissolution time, and at 60 ° C., about 5 to 10 mass%
Approximately 40 hours are required even with a strong alkaline solution of OH. Therefore, a metal that is easily dissolved in an acid such as iron, copper nickel, or tin is used as a substrate, and the metal substrate is dissolved. As a result, it was possible to dissolve and remove the substrate in about 4 hours at around room temperature using diluted hydrochloric acid, diluted sulfuric acid, or a mixed acid with these organic acids. Also, while silicon substrates are expensive, these general metal plates are inexpensive and economically advantageous.

【0037】:オリフィスプレートは厚さが10μm
程度、厚くても30μm程度の厚さしかないので、撓み
やすく、かつ、破れやすいため、取り扱いが困難であ
り、インクジェット吐出手段との接合時においても、良
好に位置合わせを行う必要があるが、この位置合わせも
困難である。
The thickness of the orifice plate is 10 μm
Approximately, since it is only about 30 μm thick even when thick, it is easy to bend, and because it is easy to tear, it is difficult to handle, and it is necessary to perform good alignment even at the time of joining with the inkjet discharge means, This alignment is also difficult.

【0038】そこで、基板の溶解除去において、部分的
に溶解阻止膜を形成し、格子状に基板を残すことで、残
留基板をオリフィスプレートの取り扱いのための保持基
板とすることとした。その結果、この剛性の高い基板を
吸着や吸引で保持して取り扱うこととなり、インクジェ
ット吐出手段と良好な接合を行うことが可能となった。
特に、ニッケルや鉄板は磁気に反応するために、磁気吸
着搬送が可能で、取り扱いが非常に簡便となった。ま
た、ニッケルや鉄の合金であって、強磁性体で、磁気的
に吸着、搬送移動可能なものであれば、前記基板は何で
も良い。
Therefore, in dissolving and removing the substrate, a dissolution inhibiting film is partially formed, and the substrate is left in a lattice, so that the remaining substrate is used as a holding substrate for handling the orifice plate. As a result, the substrate having high rigidity is handled while being held by suction or suction, so that it is possible to perform good bonding with the inkjet discharging means.
In particular, since nickel and iron plates react to magnetism, they can be magnetically attracted and conveyed, and handling is extremely simple. The substrate may be any alloy of nickel or iron as long as it is a ferromagnetic material and can be magnetically attracted and transported.

【0039】:オリフィスプレートは、スピンコート
にて形成されるためにオリフィスを除く部分は平坦で平
面で極端にいえば鏡面である。この状態のものを、厚さ
1〜2μm程度の接着剤を介して、インクジット吐出手
段に接合しても、ある程度の接合強度は得られるが、部
分的に剥離する場合がある。こうなると、インクジェッ
ト吐出の瞬間に剥離部分が僅かに盛り上がり、インクジ
ェット吐出に支障をきたす。そこで、スピンコートの面
に0.3〜0.5μm以下の僅かな凹凸を形成すること
とした。このようにした結果、接着剤がこの凹凸の部分
に侵入し、接合面を増やすことと、掛かり分を形成する
アンカー効果により、接合強度を向上させることが可能
となった。
Since the orifice plate is formed by spin coating, the portion excluding the orifice is flat, flat and extremely mirror-finished. Even if the device in this state is bonded to the ink-jet discharging means via an adhesive having a thickness of about 1 to 2 μm, a certain degree of bonding strength can be obtained, but it may be partially removed. In such a case, the peeled portion slightly rises at the moment of the ink jet discharge, which hinders the ink jet discharge. Therefore, a slight unevenness of 0.3 to 0.5 μm or less is formed on the surface of the spin coat. As a result, the adhesive penetrates into the uneven portion to increase the bonding surface, and it is possible to improve the bonding strength by the anchor effect of forming a hook.

【0040】この方法には、プリべークした後、もしく
は、露光後、あるいは、現像後でまだ感光樹脂が完全に
結合硬化していない段階で0.3〜0.5μm以下程度
の凹凸のある金属ロールを軽く押し当て、凹凸を微妙に
形成することとした。もっとも、形成容易であったの
は、プリベークと露光後であった。また、別の方法とし
ては、マスクに、2〜3μm程度の円、あるいは、多角
形を無数に形成し、露光を制限することで、凹凸を形成
することも可能である。あるいは、感光性樹脂と同等な
材質の粒径0.3μm以下程度の粉末を溶媒に1%程度
溶かし、これを、プリベーク膜の上にスプレーコート、
もしくは、スピンコート乾操することでも可能である。
この処理は露光後、行ってもよい。ただし、現像後行う
のは好ましいものではない。
In this method, after the prebaking, after the exposure, or after the development, the photosensitive resin is not yet completely bonded and cured, and the unevenness of about 0.3 to 0.5 μm or less is required. A metal roll was pressed lightly to form fine irregularities. However, it was easily formed after pre-baking and exposure. As another method, irregularities can be formed by forming an infinite number of circles or polygons of about 2 to 3 μm on a mask and restricting exposure. Alternatively, a powder having a particle diameter of about 0.3 μm or less of the same material as the photosensitive resin is dissolved in a solvent by about 1%, and this is spray-coated on the pre-baked film.
Alternatively, it is also possible to perform spin coat drying.
This process may be performed after exposure. However, it is not preferable to carry out after development.

【0041】:インクジェット吐出手段を駆動させる
には、駆動信号や電力を供給する手段をインクジェット
吐出手段に電気的に接合する必要がある。しかしなが
ら、その接合領域は、インクジェット吐出手段のある規
定された面に固定される。というのは、吐出手段はシリ
コン基板の上に形成された電気回路と発熱抵抗体やその
保護膜で形成されているので、これを使用するには大き
な一枚のシリコンウェハから4面を切断して切り出すこ
とで使用されることとなる。そうなると、シリコンウェ
ハの内部を縦方向へ貫通して電気接点が形成されている
わけではないので、電気接合領域はインクジェット吐出
手段の形成された面に形成せざるを得ない。そこで、電
気信号接点を形成するために、オリフィスプレートに開
口部を設けて、電気信号接点を形成するようにした。
In order to drive the ink-jet discharge means, it is necessary to electrically connect a means for supplying a drive signal or power to the ink-jet discharge means. However, the joining area is fixed to a certain defined surface of the inkjet discharge means. This is because the discharge means is formed by an electric circuit formed on a silicon substrate, a heating resistor and its protective film, so that it is necessary to cut four surfaces from one large silicon wafer to use it. It will be used by cutting out. In such a case, since the electrical contacts are not formed penetrating the inside of the silicon wafer in the vertical direction, the electrical bonding region has to be formed on the surface on which the inkjet discharging means is formed. Therefore, in order to form an electric signal contact, an opening is provided in the orifice plate to form an electric signal contact.

【0042】:フォトエッチングによるオリフィスプ
レートの製造方法において、露光による紫外線の到達に
はどうしても内部通過での散乱/吸収が避けられないた
め、厳密には、そのエッチング断面は垂直にはなり得
ず、0.5〜3度程度のテーパを有している。また、樹
脂の分散やゆらぎによる若干のバラツキで、一部は0.
5度程度のテーパであり、他の部分は1〜3度捏度のテ
ーパを有するなどの不均一性が発生する。しかしなが
ら、感光性の樹脂の内部に無機物をアルコキシドなどの
形態で均一溶解させた状態で、フォトエッチングを行う
と、そのエッチング断面が垂直になることを見出した。
そこで、SiO2やTiO2、ZrO2などの無機物をメ
トキシド、アルコキシド、プロキシドの形態で入手し、
これをn−メチルプロピドンに溶解し感光性樹脂との溶
解物を形成しスピンコートして感光性樹脂層を形成し、
露光/現像することで、断面が直線でインクジェットの
吐出方向に垂直なオリフィスプレートを製作することが
できた。
In a method of manufacturing an orifice plate by photoetching, scattering / absorption through internal passage is unavoidable for the arrival of ultraviolet light by exposure, so strictly speaking, the etched cross section cannot be vertical, It has a taper of about 0.5 to 3 degrees. In addition, slight dispersion due to dispersion and fluctuation of the resin resulted in a part of the dispersion.
Non-uniformity such as tapering of about 5 degrees and other parts having a taper of 1-3 degrees of kneading occurs. However, it has been found that when photoetching is performed in a state where an inorganic substance is uniformly dissolved in the form of an alkoxide or the like in a photosensitive resin, the etched cross section becomes vertical.
Accordingly, inorganic substances such as SiO 2 , TiO 2 , and ZrO 2 are obtained in the form of methoxide, alkoxide, and proxide,
This was dissolved in n-methylpropidone to form a solution with the photosensitive resin, and spin-coated to form a photosensitive resin layer,
Exposure / development made it possible to produce an orifice plate whose cross section was straight and perpendicular to the ink jet ejection direction.

【0043】曲線部を形成する部分は無機物が添加され
ていない感光性樹脂の構成で、直線部分を形成する部分
が無機物が添加された感光性樹脂層とする2層構成のオ
リフィスプレートとすることで、の問題点を解決し
た。
The portion forming the curved portion is formed of a photosensitive resin to which no inorganic substance is added, and the portion forming the linear portion is a two-layer orifice plate having a photosensitive resin layer to which the inorganic material is added. The problem was solved.

【0044】当然ながら、オリフィスプレートの出口の
面には、撥インク性層を形成し、3層構成とすることも
可能であり、さらには、感光性樹脂の層や、無機物を含
む感光性樹脂の層を2層以上として、3層以上の構成と
してもよい。
Of course, an ink-repellent layer may be formed on the exit surface of the orifice plate to form a three-layer structure. Further, a photosensitive resin layer or a photosensitive resin containing an inorganic substance may be used. May be configured as two or more layers, and may be configured as three or more layers.

【0045】:耐摩耗性を向上させるためには、基本
的に硬度の高い無機物を感光性樹脂層の内部に添加する
ことで、対応可能である。しかしながら、無機物を単に
添加しただけでは、均一な分散をすることは不可能であ
るので、の問題点に用いた分子レベルでの分散添加を
行うこととした。
In order to improve abrasion resistance, it is basically possible to add an inorganic substance having high hardness to the inside of the photosensitive resin layer. However, it is impossible to perform a uniform dispersion simply by adding an inorganic substance. Therefore, it was decided to perform dispersion addition at the molecular level used for the above problem.

【0046】その方法は、無機物をメトキシド、アルコ
キシド、プロキシドの形で溶媒に溶解させ、これを感光
性樹脂との混合溶液とし、これをスピンコートもしくは
スプレーコートなどの方法で塗布し、乾燥/縮合させれ
ば分子レベルで無機物が均一に分散したオリフィスプレ
ートを形成することが可能となり、その後、温度を上げ
るかその他の処理により有機部分を除去し、無機物を析
出させれば、紙粉などに対する耐摩耗性も向上させるこ
とが可能である。
In this method, an inorganic substance is dissolved in a solvent in the form of methoxide, alkoxide, or proxide, and the resulting solution is mixed with a photosensitive resin. The solution is applied by a method such as spin coating or spray coating, and dried / condensed. By doing so, it becomes possible to form an orifice plate in which inorganic substances are uniformly dispersed at the molecular level, and thereafter, if the temperature is increased or other processing is performed to remove the organic portion, and the inorganic substances are precipitated, resistance to paper dust and the like is obtained. It is also possible to improve the abrasion.

【0047】また、乾燥/縮合などにより寸法が若干な
がら変位する場合は、工程を安定させて、あらかじめそ
の収縮寸法を見込んでオリフィスプレートを製作する方
法を取るか、もしくは、すべての寸法がそろう一定の温
度条件の内部で接合や貼り付け、位置合わせを行う方法
を採用するなどの方法がある。
When the dimensions are slightly displaced due to drying / condensation, etc., stabilize the process and take a method of manufacturing an orifice plate in consideration of the shrinkage dimension in advance, or make all dimensions uniform. For example, there is a method of joining, pasting, or performing alignment within the above temperature conditions.

【0048】以上の点を考慮した本発明のインクジェッ
ト記録ヘッドの製造方法、前記インクジェット記録ヘッ
ド、およびインクジェット記録装置を以下に記す。
The manufacturing method of the ink jet recording head of the present invention, the ink jet recording head, and the ink jet recording apparatus in consideration of the above points will be described below.

【0049】すなわち、本発明のインクジェット記録ヘ
ッドの製造方法は、インクを吐出させるために利用され
るエネルギを発生するエネルギ発生素子を備えた液流路
が形成されたインクジェット記録素子と、前記インクジ
ェット記録素子に接合され、前記各液流路に対応する部
位にそれぞれ、前記各液流路と連通する複数のオリフィ
スが形成されたオリフィスプレートとを有するインクジ
ェット記録ヘッドの製造方法において、前記オリフィス
プレートとなるべき感光性樹脂の熱膨張係数と略等しい
熱膨張係数の金属基板上に、前記感光性樹脂からなる少
なくとも1層の感光性樹脂層を形成する工程と、前記各
オリフィスの最小径に対応する部分と前記各オリフィス
の最大径に対応する部分との間での露光光の透過率が序
々に変化しているような透過率分布をもつグラデーショ
ンマスクを用いて、前記感光性樹脂層を露光処理し、前
記オリフィスの側断面の一部が曲線となるように前記各
オリフィスを形成する工程とを含むことを特徴とする。
That is, according to the method of manufacturing an ink jet recording head of the present invention, there is provided an ink jet recording element having a liquid flow path provided with an energy generating element for generating energy used for discharging ink, and the ink jet recording head. An orifice plate joined to an element and having a plurality of orifices formed at portions corresponding to the respective liquid flow paths and communicating with the respective liquid flow paths, the method forms the orifice plate. Forming at least one photosensitive resin layer made of the photosensitive resin on a metal substrate having a coefficient of thermal expansion substantially equal to the coefficient of thermal expansion of the photosensitive resin, and a portion corresponding to a minimum diameter of each orifice And the transmittance of the exposure light between the portion corresponding to the maximum diameter of each orifice is gradually changing. Exposing the photosensitive resin layer to light using a gradation mask having such a transmittance distribution, and forming each of the orifices such that a part of a side cross section of the orifice becomes a curve. I do.

【0050】上記のとおりの本発明のインクジェット記
録ヘッドの製造方法は、透過率分布をもつグラデーショ
ンマスクを用いて、オリフィスの側断面の一部が曲線と
なるようにオリフィスを形成する工程を含む。つまり、
例えば、ポジ型のグラデーションマスクの場合、オリフ
ィスの最小径に対応する部分からオリフィスの最大径に
対応する部分に向かって露光光の透過率が序々に低くな
るようにすることで、感光性樹脂の厚さ方向の露光量が
オリフィスの最小径の部分からオリフィスの最大径の部
分に向かって小さくなるため、オリフィスの側断面の一
部が曲線形状に形成される。そして、このような露光処
理を用いた加工により、オリフィスの、インクの出口側
の直径が10μm程度以下のものにおいても、入口側
を、インクの吐出時のインクジェット吐出の塑性波の進
行方向を連続的とすることができるなだらかな曲線のノ
ーダル形状に加工することが可能となる。
The method for manufacturing an ink jet recording head according to the present invention as described above includes a step of forming an orifice using a gradation mask having a transmittance distribution such that a part of the side cross section of the orifice is curved. That is,
For example, in the case of a positive gradation mask, the transmittance of the exposure light gradually decreases from a portion corresponding to the minimum diameter of the orifice to a portion corresponding to the maximum diameter of the orifice, so that the photosensitive resin is Since the exposure amount in the thickness direction decreases from the minimum diameter portion of the orifice toward the maximum diameter portion of the orifice, a part of the side cross section of the orifice is formed in a curved shape. By processing using such an exposure process, even if the diameter of the orifice on the outlet side of the ink is about 10 μm or less, the inlet side is made continuous with the traveling direction of the plastic wave of the inkjet discharge at the time of ink discharge. It is possible to process into a nodal shape with a gentle curve that can be targeted.

【0051】また、本発明のインクジェット記録ヘッド
の製造方法は、感光性樹脂層の熱膨張係数と略等しい熱
膨張係数の金属基板上に、感光性樹脂からなる第1の感
光性樹脂層を形成する工程と、第1の感光性樹脂層上
に、少なくとも1層の感光性樹脂層を積層して形成する
層形成工程とを含むものであってもよい。この場合、最
終的に感光性樹脂の分子結合を形成させるために行われ
るキュアーの際のキュアー温度から室温に戻る段階で
の、金属基板に接触していない感光性樹脂層の解放面側
と、金属基板に仮接合されている第1の感光性樹脂層の
仮接合面側との熱収縮の度合いを略等しくすることがで
きるため、形成されたオリフィスプレートのカール状の
反りを低減させて略平坦なオリフィスプレートを形成す
ることができる。
Further, according to the method of manufacturing an ink jet recording head of the present invention, a first photosensitive resin layer made of a photosensitive resin is formed on a metal substrate having a thermal expansion coefficient substantially equal to that of the photosensitive resin layer. And a layer forming step of laminating at least one photosensitive resin layer on the first photosensitive resin layer. In this case, at the stage of returning to the room temperature from the curing temperature at the time of curing performed to finally form the molecular bond of the photosensitive resin, the release surface side of the photosensitive resin layer not in contact with the metal substrate, Since the degree of thermal shrinkage of the first photosensitive resin layer temporarily bonded to the metal substrate and that of the temporary bonding surface side can be made substantially equal, curl-like warpage of the formed orifice plate is reduced to substantially reduce A flat orifice plate can be formed.

【0052】また、透過率分布をもたないマスクを用い
て、側断面の一部が直線となるように感光性樹脂層を露
光し、各オリフィスを形成する工程を含むものであって
もよい。この場合、吐出口の中心へと向ったインクジェ
ットの塑性波のベクトルと、インクの吐出方向とを一致
させるための直線部分を形成できるため、インクの着弾
精度をさらに向上させることができる。
Further, the method may include a step of exposing the photosensitive resin layer by using a mask having no transmittance distribution so that a part of the side cross section becomes linear to form each orifice. . In this case, since a linear portion for matching the vector of the plastic wave of the ink jet heading toward the center of the ejection port with the ejection direction of the ink can be formed, the landing accuracy of the ink can be further improved.

【0053】また、撥インク性を呈する材料を含有させ
て、第1の感光性樹脂層を撥インク層とする工程と、撥
インク層上に、少なくとも2層の感光性樹脂層を積層し
て形成する工程とを含むものであってもよい。この場
合、撥インク性の第1の感光性樹脂層をインクジェット
吐出側の面とすることで、連続してインクジェット吐出
を行う場合において、インクのミストの付着によるイン
クジェット吐出方向の変動やバラツキを回避することが
可能となる。
Further, a step of forming a first photosensitive resin layer into an ink-repellent layer by containing a material exhibiting ink-repellent property, and laminating at least two photosensitive resin layers on the ink-repellent layer. And a step of forming. In this case, by using the ink-repellent first photosensitive resin layer as the surface on the ink jet discharge side, in the case of performing continuous ink jet discharge, fluctuations and variations in the ink jet discharge direction due to adhesion of ink mist are avoided. It is possible to do.

【0054】また、無機物をアルコキシド、メトキシ
ド、あるいはプロキシドの形態で溶解含有させた溶媒と
感光性樹脂との混合溶液で第1の感光性樹脂層を形成す
る工程を含むものであってもよい。この場合、露光する
際、無機物を有機溶媒に溶解する形で添加しているの
で、分子レベルでの分散となり、第1の感光性樹脂層で
の露光光の散乱、吸収が抑制されることとなる。このた
め、露光光線の透過において光の直進性が発揮され、フ
ォトリソグラフィでの現像の切れがシャープになり、か
つ、インクジェット吐出オリフィスの断面が露光光線の
進行方向と平行になるのでオリフィスの直線部をストレ
ート形状に加工することができる。
Further, the method may include a step of forming a first photosensitive resin layer with a mixed solution of a photosensitive resin and a solvent in which an inorganic substance is dissolved and contained in the form of alkoxide, methoxide or proxide. In this case, at the time of exposure, since the inorganic substance is added in a form dissolved in an organic solvent, the dispersion at the molecular level occurs, and the scattering and absorption of exposure light in the first photosensitive resin layer are suppressed. Become. For this reason, the straightness of light is exhibited in the transmission of the exposure light beam, the sharpness of the development in photolithography is sharpened, and the cross section of the inkjet discharge orifice is parallel to the direction of travel of the exposure light beam. Can be processed into a straight shape.

【0055】また、本発明のインクジェット記録ヘッド
の製造方法は、金属基板として、磁性を有する金属を用
いるものであってもよく、鉄、あるいはニッケルからな
る金属基板を用いるものであってもよい。この場合、保
持基板としてとして用いられる金属基板に銅やニッケル
などの一般金属を用いるため、保持基板の除去の高速化
や、基板自体のコストの面からも経済的に非常に有利
で、生産性も高くなる。
In the method of manufacturing an ink jet recording head according to the present invention, a metal substrate having magnetic properties may be used as the metal substrate, or a metal substrate made of iron or nickel may be used. In this case, since a general metal such as copper or nickel is used for the metal substrate used as the holding substrate, it is very economically advantageous from the viewpoint of speeding up the removal of the holding substrate and the cost of the substrate itself, and improving productivity. Will also be higher.

【0056】また、金属基板として、シリコンの溶解除
去に要する時間よりも短時間で溶解除去可能な金属を用
いるものであってもよいし、亜鉛、あるいは錫からなる
前記金属基板を用いるものであってもよい。
Further, as the metal substrate, a metal that can be dissolved and removed in a shorter time than the time required for dissolving and removing silicon may be used, or the metal substrate made of zinc or tin may be used. You may.

【0057】また、第1の感光性樹脂層を、金属基板の
鏡面加工された面上に形成する工程を含むものであって
もよい。
Further, the method may include a step of forming the first photosensitive resin layer on a mirror-finished surface of a metal substrate.

【0058】また、第1の感光性樹脂層を、金属基板
の、最大高さRmaxが0.5μm以下の表面粗さの面
上に形成する工程を含むものであってもよい。
Further, the method may include a step of forming the first photosensitive resin layer on a surface of the metal substrate having a maximum height Rmax of 0.5 μm or less.

【0059】また、金属基板を部分的に溶解除去するこ
とでオリフィスプレートの保持部を形成する工程を含む
ものであってもよい。この場合、例えば、格子状に金属
基板を残すことで、剛性の高い基板を吸着や吸引で保持
して取り扱うこととなり、インクジェット記録素子と良
好な接合を行うことが可能となった。特に、ニッケルや
鉄板は磁気に反応するために、磁気吸着搬送が可能で、
取り扱いが非常に簡便となる。
Further, the method may include a step of forming the holding portion of the orifice plate by partially dissolving and removing the metal substrate. In this case, for example, by leaving the metal substrate in a lattice shape, a substrate having high rigidity is held and handled by suction or suction, and good bonding with the inkjet recording element can be performed. In particular, since nickel and iron plates react to magnetism, they can be transported by magnetic attraction.
Handling becomes very simple.

【0060】また、層形成工程で感光性樹脂層を順次積
層する際、感光性樹脂層をプリベークする工程と、感光
性樹脂層を乾燥する工程とが終了してから次の感光性樹
脂層を積層する工程を含むものであってもよい。
When the photosensitive resin layers are sequentially laminated in the layer forming step, the next photosensitive resin layer is formed after the step of prebaking the photosensitive resin layer and the step of drying the photosensitive resin layer are completed. It may include a step of laminating.

【0061】また、各感光性樹脂層のうちの、最後に形
成される第2の感光性樹脂層の、インクジェット記録素
子に接合される面に最大高さRmaxが1μm以下の複
数の凹凸を形成する工程を含むものであってもよい。こ
の場合、接着剤がこの凹凸の部分に侵入し、接合面を増
やすことと、掛かり分を形成するアンカー効果により、
接合強度を向上させることが可能となった。
A plurality of irregularities having a maximum height Rmax of 1 μm or less are formed on the surface of the second photosensitive resin layer formed last, which is to be bonded to the ink jet recording element, of each photosensitive resin layer. May be included. In this case, the adhesive penetrates into the uneven portion, increasing the bonding surface, and the anchor effect of forming a hook portion,
It has become possible to improve the bonding strength.

【0062】また、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素子に接合する前
に、一括して製造された複数のオリフィスプレートを個
々のオリフィスプレートとして切り離す切断工程を含む
ものであってもよいし、あるいは、インクジェット記録
素子に接合した後に、一括して製造された複数のオリフ
ィスプレートを個々のオリフィスプレートとして切り離
す切断工程を含むものであってもよく、この切断工程に
おける切り離しにレーザを用いるものであってもよい。
Further, the method of manufacturing an ink jet recording head of the present invention includes a cutting step of cutting a plurality of orifice plates manufactured together as individual orifice plates before joining to an ink jet recording element. Alternatively, it may include a cutting step of cutting a plurality of orifice plates manufactured together as individual orifice plates after joining to the ink jet recording element. It may be used.

【0063】本発明のインクジェット記録ヘッドは、イ
ンクを吐出させるために利用されるエネルギを発生する
エネルギ発生素子を備えた液流路が形成されたインクジ
ェット記録素子と、前記インクジェット記録素子に接合
され、前記各液流路に対応する部位にそれぞれ、前記各
液流路と連通する複数のオリフィスが形成されたオリフ
ィスプレートとを有するインクジェット記録ヘッドであ
って、本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法に
より製造されたものであることを特徴とする。
The ink jet recording head of the present invention has an ink jet recording element having a liquid flow path provided with an energy generating element for generating energy used for discharging ink, and is joined to the ink jet recording element. An ink jet recording head having an orifice plate formed with a plurality of orifices communicating with the respective liquid flow paths at portions corresponding to the respective liquid flow paths, manufactured by the method for manufacturing an ink jet recording head of the present invention. It is characterized by having been done.

【0064】上記の通り、本発明のインクジェット記録
ヘッドは本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法
により製造されているため、オリフィスのインクの入口
側がなだらかな曲線のノーダル形状で、出口側のの直径
が10μm程度以下、さらには直径1μm程度のオリフ
ィスを有する。このため、インクの吐出時のインクジェ
ット吐出の塑性波の進行方向が連続的となる。また、オ
リフィスが曲線部に加えて直線部を有する場合、塑性波
の進行方向が確実に一定化され、液滴の飛翔方向を安定
させることができる。
As described above, since the ink jet recording head of the present invention is manufactured by the method of manufacturing an ink jet recording head of the present invention, the ink inlet side of the orifice has a nodal shape with a gentle curve, and the diameter of the outlet side is smaller. The orifice has a diameter of about 10 μm or less, and further has a diameter of about 1 μm. For this reason, the traveling direction of the plastic wave of the ink jet discharge at the time of ink discharge becomes continuous. In addition, when the orifice has a straight portion in addition to the curved portion, the traveling direction of the plastic wave is reliably stabilized, and the flying direction of the droplet can be stabilized.

【0065】また、オリフィスの、インクが流入する入
口側の直径が、インクが吐出される出口側の直径の1.
5倍以上であってもよいし、オリフィスの、インクが流
入する入口側の開口面積が、インクが吐出される出口側
の開口面積の2.25倍以上であってもよいし、さらに
は、出口側の直径が10μm以下であってもよいし、ま
た、入口側の曲率半径が10μm以下であってもよい
し、オリフィスプレートの厚さが20μm以下であって
もよい。
The diameter of the orifice on the inlet side where the ink flows in is 1.times. The diameter on the outlet side where the ink is discharged.
It may be 5 times or more, the opening area of the orifice on the inlet side where the ink flows in may be 2.25 times or more of the opening area on the outlet side where the ink is ejected, The diameter on the outlet side may be 10 μm or less, the radius of curvature on the inlet side may be 10 μm or less, and the thickness of the orifice plate may be 20 μm or less.

【0066】また、感光性樹脂はエポキシ系樹脂であっ
てもよいし、ポリイミド系樹脂であってもよい。
The photosensitive resin may be an epoxy resin or a polyimide resin.

【0067】また、オリフィスプレートは、エネルギ発
生素子に電気信号を供給するための開口が形成されてい
るものであってもよい。
The orifice plate may have an opening for supplying an electric signal to the energy generating element.

【0068】また、側断面が直線である直線部の長さ
は、オリフィスプレートの厚さの1/10〜1/2であ
ってもよいし、直線部が形成されている感光性樹脂層
は、5〜80質量%の無機物を含有し、かつ、直線部で
の、インクの吐出方向に対して垂直な面の面積は一定で
あってもよい。
The length of the straight portion having a straight side cross section may be 1/10 to 1/2 of the thickness of the orifice plate. , 5 to 80% by mass of an inorganic substance, and the area of a plane perpendicular to the ink ejection direction in the linear portion may be constant.

【0069】また、撥インク層の撥インク面がオリフィ
スプレートの、インクが吐出される出口側の面であって
もよい。
The ink-repellent surface of the ink-repellent layer may be the surface of the orifice plate on the outlet side where ink is ejected.

【0070】また、エネルギ発生素子は、インク吐出用
の熱エネルギを発生する電気熱変換体であってもよく、
電気熱変換体によって印加される熱エネルギにより、イ
ンクに生ずる膜沸騰を利用してオリフィスからなる吐出
口よりインクを吐出させるものであってもよい。
The energy generating element may be an electrothermal converter for generating thermal energy for discharging ink.
The ink may be ejected from an ejection port formed of an orifice using the film boiling generated in the ink by the heat energy applied by the electrothermal transducer.

【0071】本発明のインクジェット記録装置は、被記
録媒体を搬送する搬送手段と、インクを吐出し、前記被
記録媒体に記録を行う本発明のインクジェット記録ヘッ
ドを保持し、かつ、前記被記録媒体の搬送方向に対して
略直角方向に往復移動する保持手段とを有することを特
徴とする。
The ink jet recording apparatus of the present invention holds a conveying means for conveying a recording medium, an ink jet recording head of the present invention for discharging ink and performing recording on the recording medium, and And holding means for reciprocating in a direction substantially perpendicular to the transport direction.

【0072】上記の通り、本発明のインクジェット記録
装置は、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により記録
を行う。このため、非常に小さなインク滴が安定して吐
出されることとなり、記録画像の画質を向上させること
ができる。
As described above, the ink jet recording apparatus of the present invention performs recording by the ink jet recording head manufactured by the method of manufacturing an ink jet recording head of the present invention. Therefore, very small ink droplets are stably ejected, and the image quality of a recorded image can be improved.

【0073】[0073]

【発明の実施の形態】図1(a)に本発明の一実施形態
であるインクジェット記録ヘッドの斜視図、図1(b)
に分解斜視図を、また、図2に、インクジェット記録素
子の平面図をそれぞれ示す。
FIG. 1A is a perspective view of an ink jet recording head according to an embodiment of the present invention, and FIG.
2 shows an exploded perspective view, and FIG. 2 shows a plan view of an ink jet recording element.

【0074】インクジェット記録ヘッド300は、電気
熱変換素子100が設けられた記録素子基板70、およ
びインク流路81が形成されたインク流路形成部材80
からなるインクジェット記録素子200と、吐出口3が
形成されたオリフィスプレート1とを有する。
The ink jet recording head 300 includes a recording element substrate 70 on which the electrothermal transducer 100 is provided, and an ink flow path forming member 80 on which an ink flow path 81 is formed.
And the orifice plate 1 in which the discharge port 3 is formed.

【0075】記録素子基板70の電気熱変換素子100
は、各インク流路81に対応し、各吐出口3に対面する
ように設けられている。記録素子基板70に形成されて
いる、電気熱変換素子100と、電気熱変換素子100
に電力を供給するAl等の不図示の電気配線とは、成膜
技術により形成されている。
The electrothermal transducer 100 of the recording element substrate 70
Are provided so as to correspond to the respective ink flow paths 81 and face the respective ejection ports 3. An electrothermal transducer 100 formed on the recording element substrate 70;
And an electric wiring (not shown), such as Al, for supplying electric power to the device are formed by a film forming technique.

【0076】インク流路81は、記録素子基板70上
に、シランカップリング剤などで接合強度補助処理を行
った後に、エポキシ感光剤をスピンコートし、次に、エ
ポキシ系の感光性接着剤をスピンコートし、その後、プ
リベークし、所定のインク流路パターンを持ったマスク
で紫外線露光を行い、さらにメチルイソブチルケトンで
現像処理し、さらに、硬化処理することで形成した。
In the ink flow path 81, after a bonding strength assisting process is performed on the recording element substrate 70 with a silane coupling agent or the like, an epoxy photosensitive agent is spin-coated, and then an epoxy photosensitive adhesive is applied. Spin coating was performed, followed by pre-baking, exposure to ultraviolet light using a mask having a predetermined ink flow path pattern, development processing with methyl isobutyl ketone, and further curing processing.

【0077】オリフィスプレート1に形成された、吐出
口3に連通する流路25の断面形状は、インクが流入す
る入口側18が開き、後述の直線部12に向かって窄ま
った曲線のノーダル形状で形成される曲線部14と、曲
線部14と滑らかに繋がり、インクの吐出される出口側
18に向かって窄まった直線のテーパ形状からなる直線
部12とからなる。
The cross-sectional shape of the flow path 25 formed in the orifice plate 1 and communicating with the discharge port 3 has a nodal shape with a curved line narrowing toward a straight line portion 12 described later, with the inlet side 18 into which the ink flows is opened. And a straight line portion 12 which is smoothly connected to the curved line portion 14 and has a straight tapered shape narrowed toward an outlet side 18 where ink is ejected.

【0078】また、本実施形態のオリフィスプレート1
には、吐出口3以外に電気信号接続用の開口孔20を有
する。これは、以下の問題に対応するためである。
The orifice plate 1 of the present embodiment
Has an opening 20 for electrical signal connection other than the discharge port 3. This is to address the following problem.

【0079】インクジェット記録ヘッド300を駆動さ
せるには、外部からの駆動信号や電力を供給する手段を
インクジェット記録ヘッド300に電気的に接合する必
要がある。しかしながら、その接合領域は、インクジェ
ット記録ヘッド300を構成する記録素子基板70のあ
る規定された面に固定される。というのは、記録素子基
板70はシリコン基板の上に形成された電気回路と電気
熱変換素子100やその保護膜で形成されているので、
これを使用するには大きな一枚のシリコンウェハから4
面を切断して切り出すことで使用されることとなる。そ
うなると、シリコンウェハの内部を縦方向へ貫通して電
気接点が形成されているわけではないので、電気接合領
域は記録素子基板70の面上に形成せざるを得ない。そ
こで、電極20を形成するために、オリフィスプレート
1に開口孔20を設けて、電極21を形成するようにし
た。
In order to drive the ink jet recording head 300, it is necessary to electrically connect a means for supplying a driving signal or electric power from the outside to the ink jet recording head 300. However, the bonding area is fixed to a certain surface of the printing element substrate 70 constituting the ink jet printing head 300. This is because the recording element substrate 70 is formed by an electric circuit formed on a silicon substrate, the electrothermal conversion element 100 and its protective film,
To use this, you need 4 large silicon wafers.
It will be used by cutting and cutting out the surface. In this case, since the electrical contacts are not formed penetrating the inside of the silicon wafer in the vertical direction, the electrical bonding region has to be formed on the surface of the recording element substrate 70. Therefore, in order to form the electrode 20, the opening 21 is provided in the orifice plate 1 and the electrode 21 is formed.

【0080】なお、オリフィスプレート1の形成方法に
関しては後述する。
The method of forming the orifice plate 1 will be described later.

【0081】上述したようにして形成されたインクジェ
ット記録素子200に対してオリフィスプレート1を位
置決めし、そして、オリフィスプレート1をインクジェ
ット記録素子200に熱プレス接合した。この際、接着
剤はエポキシ系ポリマを用いた。
The orifice plate 1 was positioned with respect to the ink jet recording element 200 formed as described above, and the orifice plate 1 was hot-press bonded to the ink jet recording element 200. At this time, an epoxy polymer was used as the adhesive.

【0082】なお、インクジェット記録素子200とオ
リフィスプレート1との接合は、一括して製造された複
数のオリフィスプレート1を個々のオリフィスプレート
1として切り離す前に行うものであってもよいし、切り
離した後に行うものであってもよい。
The bonding between the ink jet recording element 200 and the orifice plate 1 may be performed before or after the plurality of orifice plates 1 manufactured collectively as individual orifice plates 1 are separated. It may be performed later.

【0083】以上のような構成のインクジェット記録ヘ
ッド300は、インク流路81を介して供給されたイン
クを電気熱変換素子100に、電気配線を介して電力を
供給することで発熱させ、この発熱によりインクに気泡
を発生させてインクを吐出口3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。なお、インク
を吐出させる際、電気熱変換素子100上に形成された
気泡が吐出口3を介して大気に連通されるような構成で
あってもよい。
In the ink jet recording head 300 having the above-described structure, the ink supplied through the ink flow path 81 is heated by supplying electric power to the electrothermal conversion element 100 through electric wiring. This causes bubbles to be generated in the ink to cause the ink to be ejected from the ejection openings 3 to perform recording on a recording medium such as recording paper. When the ink is ejected, a configuration may be adopted in which bubbles formed on the electrothermal transducer 100 are communicated with the atmosphere via the ejection port 3.

【0084】次に、オリフィスプレートの形成手順を示
す図である図3およびフローチャートである図4を用い
てオリフィスプレートの形成方法に関して説明する。
Next, a method for forming an orifice plate will be described with reference to FIG. 3 showing a procedure for forming an orifice plate and FIG. 4 showing a flowchart.

【0085】なお、図3において、第1の層10および
第2の層11の厚さをt1、t2、これら第1の層10お
よび第2の層11の合計の厚さをt3、形成されたオリ
フィスプレート1の厚さをt4、吐出口3の出口側19
の直径をφ1、入口側18の直径をφ2、直線部12の長
さをLとする。
In FIG. 3, the thicknesses of the first layer 10 and the second layer 11 are t 1 and t 2 , and the total thickness of the first layer 10 and the second layer 11 is t 3 The thickness of the formed orifice plate 1 is t 4 , and the outlet side 19 of the discharge port 3
Is φ 1 , the diameter of the inlet side 18 is φ 2 , and the length of the straight portion 12 is L.

【0086】まず、図3(a)に示すように、鉄、銅、
ニッケル、あるいは錫等の金属基板9上に、エポキシ系
の、露光光が照射された領域が除去されるポジ型の感光
性樹脂をスピンコートし(ステップ51)、プリベーク
することで第1の層10を形成する(ステップ52)。
First, as shown in FIG. 3A, iron, copper,
On a metal substrate 9 such as nickel or tin, an epoxy-based positive photosensitive resin from which a region irradiated with exposure light is removed is spin-coated (step 51) and prebaked to form a first layer. 10 are formed (step 52).

【0087】次に、図3(b)に示すように、第1の層
10上に、再度エポキシ系のポジ型の感光性樹脂をスピ
ンコートし(ステップ53)、プリベークすることで第
2の層11を形成する(ステップ54)。なお、第1の
層10および第2の層11の熱膨張係数と、金属基板9
の熱膨張係数とはほぼ同じである。
Next, as shown in FIG. 3B, an epoxy-based positive photosensitive resin is again spin-coated on the first layer 10 (step 53), and prebaked to form a second layer. The layer 11 is formed (Step 54). Note that the thermal expansion coefficients of the first layer 10 and the second layer 11 and the metal substrate 9
Is almost the same as the coefficient of thermal expansion.

【0088】次に、図3(c)に示すように、吐出口3
の直径の領域内のみ露光光を透過するマスク22にて紫
外線露光を行う(ステップ55)。
Next, as shown in FIG.
UV exposure is performed using the mask 22 that transmits the exposure light only within the area having the diameter of (step 55).

【0089】次に、図3(d)に示すように、吐出口3
の直径のマスクで周りに所定のグラデーション部25を
もったグラデーションマスク23にてさらに紫外線露光
を行う(ステップ56)。
Next, as shown in FIG.
Further, ultraviolet exposure is performed by the gradation mask 23 having a predetermined gradation portion 25 around the mask having a diameter of (step 56).

【0090】ポジ型の感光性樹脂の場合、図5(a)に
示すように、グラデーションマスク23のグラデーショ
ン部25は、オリフィスの最小径に対応するオリフィス
出口径対応部26で露光光の透過率が最も高く、オリフ
ィスの最大径に対応する部分に向かって序々に透過率が
低くなる、つまり、感光性樹脂の厚さ方向の露光量がオ
リフィスの最小径の部分からオリフィスの最大径の部分
に向かって小さくなるようなグラデーションをもつグラ
デーションマスク23が用いられ、ネガ型の感光性樹脂
の場合、これとは逆に、図5(b)に示すように、グラ
デーション部25は、オリフィスの最小径に対応するオ
リフィス出口径対応部26では露光光を透過せず、オリ
フィスの最大径に対応する部分に向かって序々に透過率
が高くなるようなグラデーションをもつグラデーション
マスク23が用いられる。
In the case of a positive photosensitive resin, as shown in FIG. 5A, the gradation portion 25 of the gradation mask 23 has a transmittance of exposure light at an orifice outlet diameter corresponding portion 26 corresponding to the minimum diameter of the orifice. And the transmittance gradually decreases toward the portion corresponding to the maximum diameter of the orifice.In other words, the exposure amount in the thickness direction of the photosensitive resin changes from the minimum diameter portion of the orifice to the maximum diameter portion of the orifice. In the case of a negative photosensitive resin, the gradation portion 25 has a minimum diameter of the orifice, as shown in FIG. 5B. In the orifice outlet diameter corresponding portion 26 corresponding to the orifice, the exposure light is not transmitted, and the transmittance gradually increases toward the portion corresponding to the maximum diameter of the orifice. Gradation mask 23 with the Gradient is used.

【0091】このグラデーションマスク23の模式的な
平面図である図6に示すように、オリフィス出口径対応
部26の周辺のグラデーション部25に露光面(フォト
リソグラフィ加工面)で直径1μmφ以下の微小透過部
27が複数形成されている構成されている。微小透過部
27はオリフィス出口径対応部26に近づくほど密集し
ているため、例えば、ポジ型の場合、グラデーション部
25は、オリフィス出口径対応部26に近づくほど露光
光の透過率が高くなるような透過率分布をもつこととな
る。
As shown in FIG. 6, which is a schematic plan view of the gradation mask 23, the gradation portion 25 around the orifice outlet diameter corresponding portion 26 has a small transmission of a diameter of 1 μmφ or less on the exposure surface (photolithography processed surface). A plurality of portions 27 are formed. Since the minute transmitting portion 27 is denser as it approaches the orifice outlet diameter corresponding portion 26, for example, in the case of a positive type, the gradation portion 25 is configured such that the transmittance of the exposure light increases as it approaches the orifice outlet diameter corresponding portion 26. A light transmittance distribution.

【0092】このグラデーションマスク26は、露光光
線の波長以下のドットを形成することで、なだらかな露
光減衰曲線を得て、オリフィスの断面をなだらかな曲線
のノーダル形状に加工することができる。
The gradation mask 26 forms a dot having a wavelength equal to or smaller than the wavelength of the exposure light beam, thereby obtaining a gentle exposure decay curve and processing the cross section of the orifice into a nodal shape having a gentle curve.

【0093】このように、グラデーションの形成されて
いないマスク22で露光を行うことで直線部12を形成
し、グラデーションの形成されたグラデーションマスク
23で露光を行うこと、および、その露光時間や露光照
度を変えることで曲線部14を形成する。
As described above, the linear portion 12 is formed by performing exposure with the mask 22 on which no gradation is formed, and the exposure is performed with the gradation mask 23 on which gradation is formed. Is changed to form the curved portion 14.

【0094】なお、上述した工程は、ステップ51〜ス
テップ54で、まず、第1の層10および第2の層11
を形成しておき、その後、ステップ55でマスク22に
よる露光、続いて、ステップ56でグラデーションマス
ク23で露光を行うものとした。しかし、開口すべき吐
出口3の直径によっては、ステップ52で、図7(a)
に示すように、第1の層10をプリベークした後に、図
7(b)に示すように、ステップ55の吐出口3の直径
の領域内のみ露光光を透過するマスク22による露光を
行うことで第1の露光部15を形成し、アフターベーク
を行った後、図7(c)に示すように、ステップ53、
54で第2の層11を形成し、ステップ56で、図7
(d)に示すように、グラデーションマスク23で露光
を行うことで第2の露光部16を形成するものであって
もよい。
In the above-described process, the first layer 10 and the second layer 11
After that, exposure is performed by the mask 22 in Step 55, and then exposure is performed by the gradation mask 23 in Step 56. However, depending on the diameter of the discharge port 3 to be opened, in step 52, FIG.
7B, after the first layer 10 is pre-baked, as shown in FIG. 7B, exposure is performed by the mask 22 that transmits the exposure light only in the area of the diameter of the discharge port 3 in step 55. After forming the first exposed portion 15 and performing after-baking, as shown in FIG.
At 54, the second layer 11 is formed.
As shown in (d), the second exposure unit 16 may be formed by performing exposure with the gradation mask 23.

【0095】次に、露光部を周知の手法で除去する(ス
テップ57)ことで、図3(e)あるいは図7(e)に
示すような、金属基板9上に吐出口3の開いた状態のオ
リフィスプレート1が形成され、この状態のオリフィス
プレート1をポストベーク装置に入れ、硬化処理を行う
(ステップ58)。
Next, the exposed portion is removed by a well-known method (step 57), so that the discharge port 3 is opened on the metal substrate 9 as shown in FIG. 3 (e) or FIG. 7 (e). The orifice plate 1 of this state is formed, and the orifice plate 1 in this state is put into a post-baking device to perform a hardening process (step 58).

【0096】次に、金属基板9を希塩酸、希硫酸、ある
いはこれらの有機酸との混合物により溶解する(ステッ
プ59)ことで、図3(f)あるいは図7(f)に示す
ようなオリフィスプレート1を得る。なお、金属基板9
の溶解除去において、部分的に溶解阻止膜を形成し、格
子状に金属基板9を残すことで、金属基板9をオリフィ
スプレート1の取り扱いのための保持基板とするもので
あってもよい。
Next, the metal substrate 9 is dissolved with dilute hydrochloric acid, dilute sulfuric acid, or a mixture of these organic acids (step 59), so that an orifice plate as shown in FIG. 3 (f) or FIG. Get 1. The metal substrate 9
In dissolving and removing the metal substrate 9, the metal substrate 9 may be used as a holding substrate for handling the orifice plate 1 by partially forming a dissolution inhibiting film and leaving the metal substrate 9 in a lattice shape.

【0097】また、第1の層10および第2の層11
は、ポリイミドの感光性樹脂を用いて形成するものであ
ってもよい。この際、直線部12をテーパ加工せずに、
ストレート形状としたい場合は、図4に示したフローチ
ャートのステップ51の前に、図9のフローチャートに
示すように、ステップ50として、SiO2やTiO2
ZrO2などの無機物をアルコキシド、メトキシド、プ
ロキシドをn−メチルプロピドン等の溶媒に溶解し感光
性樹脂との溶解物を作っておき、次いで、ステップ51
で金属基板9にスピンコートするものであってもよい。
なお、この無機物は、エトキシド、メトキシド、プロキ
シドなどの形態で有機溶媒に溶ける形態の無機物であれ
ば何でもよいし、これらの混合複合形態でもよい。ただ
し、インクジェットのインクに悪影響を及ぼすものは回
避することが望ましい。このように無機物を第1の層1
0内に均一に分散させることで、第1の層10を露光す
る際、第1の層10内での紫外線の散乱、吸収が抑制さ
れ、直線部12をインクの吐出方向に対して垂直な面の
面積が一定のストレート形状に加工することができる。
The first layer 10 and the second layer 11
May be formed using a polyimide photosensitive resin. At this time, without tapering the straight portion 12,
If a straight shape is desired, before step 51 in the flowchart shown in FIG. 4, as shown in the flowchart of FIG. 9, as step 50, SiO 2 , TiO 2 ,
An inorganic substance such as ZrO 2 is dissolved in a solvent such as n-methylpropidone such as alkoxide, methoxide and proxide to prepare a solution with the photosensitive resin.
For spin coating on the metal substrate 9.
The inorganic substance may be any inorganic substance soluble in an organic solvent in the form of ethoxide, methoxide, proxide or the like, or may be a mixed composite form thereof. However, it is desirable to avoid those that adversely affect the ink jet ink. As described above, the inorganic substance is applied to the first layer 1.
When the first layer 10 is exposed to light, scattering and absorption of ultraviolet rays in the first layer 10 are suppressed, and the linear portion 12 is perpendicular to the ink ejection direction. It can be processed into a straight shape with a constant surface area.

【0098】なお、直線部12が形成された層での無機
物の含有率は、5〜80質量%であってもよい。
The content of the inorganic substance in the layer where the linear portions 12 are formed may be 5 to 80% by mass.

【0099】また、第1の層10の表面5に撥インク性
を持たせるため、金属基板9上に撥インク層を形成して
から、その後に第1の層10を形成するものであっても
よい。この撥インク層は、感光性樹脂に、例えば、ポリ
テトラフルオロエチレンの粉を懸濁混合して形成するも
のであってもよい。
In order to make the surface 5 of the first layer 10 ink-repellent, an ink-repellent layer is formed on the metal substrate 9 and then the first layer 10 is formed. Is also good. This ink-repellent layer may be formed by suspending and mixing, for example, polytetrafluoroethylene powder in a photosensitive resin.

【0100】さらに、第1の層10あるいは撥インク層
の耐摩耗性を向上させるために、例えば、テトラエトキ
シチタンをn−メチルピロリドンに溶解させ、この溶液
に、テフロン(登録商標)粒子を脂肪酸系界面活性剤と
ともに懸濁させ、感光性樹脂の溶液と混合させて、第1
の層10あるいは撥インク層を形成するものであっても
よい。この場合、上述の混合液をスピンコートもしくは
スプレーコートなどの方法で塗布し、乾燥/縮合させれ
ば分子レベルで無機物が均一に分散したオリフィスプレ
ート1を形成することが可能となり、その後、温度を上
げるかその他の処理により有機部分を除去し、無機物を
析出させれば、紙粉などに対する耐摩耗性も向上させる
ことが可能である。
Further, in order to improve the abrasion resistance of the first layer 10 or the ink repellent layer, for example, tetraethoxytitanium is dissolved in n-methylpyrrolidone, and Teflon (registered trademark) particles are added to this solution with a fatty acid. Suspended with a surfactant, mixed with a solution of a photosensitive resin,
To form the layer 10 or the ink-repellent layer. In this case, if the above-mentioned mixed solution is applied by a method such as spin coating or spray coating and dried / condensed, the orifice plate 1 in which inorganic substances are uniformly dispersed at the molecular level can be formed. If the organic portion is removed by raising or other treatment to precipitate an inorganic substance, it is possible to improve the abrasion resistance against paper dust and the like.

【0101】また、インクジェット記録素子200に対
して接着剤により接合される面である第2の層11の接
合面7には、接合面積を増加させるために僅かな凹凸を
形成するものであってもよい。
Further, on the bonding surface 7 of the second layer 11, which is a surface bonded to the ink jet recording element 200 with an adhesive, slight irregularities are formed in order to increase the bonding area. Is also good.

【0102】また、これらの混合複合形態でもよい。た
だし、インクジェットのインクに悪影響を及ぼすものは
回避することが望ましい。
Further, a mixed composite form thereof may be used. However, it is desirable to avoid those that adversely affect the ink jet ink.

【0103】なお、本実施形態では、感光性樹脂とし
て、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂を用いるとした
が、これに限定されるものではなく、オリフィスプレー
ト1に適した感光性樹脂であれば何でもよい。特に、高
強度、強靭性、柔軟性、耐摩耗性、薬品安定性、耐熱
性、加工容易性、寸法安定性などが満足されて、本発明
の方法でオリフィスプレートが形成できるものであれば
何でもよいものである。
In this embodiment, an epoxy resin or a polyimide resin is used as the photosensitive resin. However, the present invention is not limited to this, and any photosensitive resin suitable for the orifice plate 1 may be used. Good. In particular, anything that satisfies high strength, toughness, flexibility, abrasion resistance, chemical stability, heat resistance, workability, dimensional stability, and the like, and can form an orifice plate by the method of the present invention. Good thing.

【0104】また、本実施形態では、露光に際して紫外
線を用いたが、フォトリソグラフィを行うことが可能な
ものであれば、可視光線、軟X線、電子線、レーザビー
ム光線であっても構わない。
In this embodiment, ultraviolet light is used for exposure. However, visible light, soft X-ray, electron beam, or laser beam may be used as long as photolithography can be performed. .

【0105】また、吐出口3の入口側18の直径φ2
出口側19の直径φ1より1.5倍以上であってもよい
し、吐出口3の入口側18の断面積が出口側19の断面
積より2.25倍以上であってもよい。
Further, the diameter φ 2 of the inlet side 18 of the discharge port 3 may be 1.5 times or more larger than the diameter φ 1 of the outlet side 19, and the sectional area of the inlet side 18 of the discharge port 3 may be smaller than the outlet side. It may be 2.25 times or more than the cross-sectional area of 19.

【0106】さらに、出口側19の直径が10μm以下
であってもよいし、また、入口側18の曲率半径が10
μm以下であってもよいし、オリフィスプレート1の厚
さt 4が20μm以下であってもよい。
Further, the diameter of the outlet side 19 is 10 μm or less.
And the radius of curvature of the inlet side 18 is 10
μm or less, and the thickness of the orifice plate 1
T FourMay be 20 μm or less.

【0107】また、直線部12の長さLがオリフィスプ
レート1の深さ、すなわち、厚さt 4に対して1/10
〜1/2の範囲内であってもよい。
The length L of the linear portion 12 is
Rate 1 depth, ie, thickness t Four1/10 for
It may be in the range of 1 / to 1 /.

【0108】以上説明したように、本実施形態のインク
ジェット記録ヘッドの製造方法によれば、以下の点で有
利である。
As described above, the method for manufacturing an ink jet recording head according to the present embodiment is advantageous in the following points.

【0109】すなわち、出口側19の直径φ1が10μ
m以下であっても、グラデーションの形成されたマスク
で露光を行うことで曲線部14を形成できるとともに、
グラデーションの形成されていないマスクで露光を併用
することで直線部12を形成することができる。
That is, the diameter φ 1 of the outlet side 19 is 10 μm.
m or less, the curved portion 14 can be formed by performing exposure with the mask on which the gradation is formed,
The linear portion 12 can be formed by using exposure with a mask on which no gradation is formed.

【0110】また、吐出口3が形成される層を、熱膨張
係数がほぼ同じである金属基板9上に、第1の層10お
よび第2の層11と複数層で形成した。これにより、最
終的に感光性樹脂の分子結合を形成させるために行われ
るキュアーの際のキュアー温度から室温に戻る段階で
の、基板に接触していない解放面6a側と、基板に仮接
合されている仮接合面6b側(図3(c)参照)との熱
収縮の度合いを略等しくすることができるため、形成さ
れたオリフィスプレート1のカール状の反りを低減させ
て略平坦なオリフィスプレート1を形成することができ
る。
A plurality of layers on which the discharge ports 3 were formed were formed on the metal substrate 9 having substantially the same thermal expansion coefficient as the first layer 10 and the second layer 11. As a result, at the stage when the temperature is returned from the curing temperature at the time of curing to finally form the molecular bond of the photosensitive resin to room temperature, the release surface 6a not in contact with the substrate is temporarily joined to the substrate. Since the degree of thermal shrinkage with the temporary bonding surface 6b side (see FIG. 3 (c)) can be substantially equalized, the curl-like warpage of the formed orifice plate 1 is reduced, and the substantially flat orifice plate is reduced. 1 can be formed.

【0111】また、吐出口3が形成される層を、シリコ
ン基板ではなく、金属基板9上に形成したことで、基板
の除去に要する時間を短縮することができる。すなわ
ち、シリコン基板は、酸には不働体膜を形成し良好に溶
解しない。また、シリコン基板は、HF(フッ酸)には
溶けるが感光樹脂膜まで損傷をうけ、さらに、アルカリ
には溶解するがかなりの溶解時間を必要とし、60℃、
5〜10質量%程度のNaOHの強アルカリ液でも、4
0時間程度必要となる。これに対し、本実施形態の場
合、鉄や銅ニッケル、錫などの酸に溶解しやすい金属基
板9は、希塩酸、希硫酸、あるいは、これらの有機酸と
の混合酸により、室温付近でわずか4時間程度で基板を
溶解除去することが可能となる。また、シリコン基板は
高価であるが、これらの一般金属板は廉価であり、経済
的にも有利である。
Further, since the layer on which the discharge ports 3 are formed is formed on the metal substrate 9 instead of the silicon substrate, the time required for removing the substrate can be reduced. That is, the silicon substrate forms a passivation film in the acid and does not dissolve well. Further, the silicon substrate is soluble in HF (hydrofluoric acid) but is damaged up to the photosensitive resin film. Further, it is soluble in alkali but requires a considerable dissolution time.
Even in a strong alkaline solution of NaOH of about 5 to 10% by mass,
It takes about 0 hours. On the other hand, in the case of the present embodiment, the metal substrate 9 which is easily dissolved in an acid such as iron, copper nickel, tin, or the like can be reduced to about 4 at room temperature by using dilute hydrochloric acid, dilute sulfuric acid, or a mixed acid with these organic acids. The substrate can be dissolved and removed in about time. Also, while silicon substrates are expensive, these general metal plates are inexpensive and economically advantageous.

【0112】さらに、本実施形態の場合、格子状に金属
基板9を残すように金属基板9を溶解除去することで、
この格子状の金属基板9をオリフィスプレート1の取り
扱いのための保持基板とすることができ、よって、取り
扱い時のオリフィスプレート1の剛性を高めることがで
きる。すなわち、格子状の金属基板9によって剛性の高
められた基板は、吸着や吸引で保持して取り扱うことが
でき、インクジェット記録素子200と良好な接合を行
うことができる。特に、ニッケルや鉄板の金属基板9は
磁気に反応するため磁気吸着搬送が可能であり、取り扱
いを非常に簡便にすることができる。
Further, in the case of the present embodiment, the metal substrate 9 is dissolved and removed so as to leave the metal substrate 9 in a lattice shape.
The lattice-shaped metal substrate 9 can be used as a holding substrate for handling the orifice plate 1, so that the rigidity of the orifice plate 1 during handling can be increased. In other words, the substrate whose rigidity is increased by the lattice-shaped metal substrate 9 can be held and handled by suction or suction, and good bonding with the inkjet recording element 200 can be performed. In particular, the metal substrate 9 made of nickel or an iron plate reacts with magnetism, so that it can be magnetically attracted and conveyed, and can be handled very easily.

【0113】また、第2の層11の接合面7に僅かな凹
凸を形成することで、インクジェット記録素子200に
対する接合特性を向上させることができる。この凹凸
は、深さが1μm以下であってもよい。
Further, by forming slight irregularities on the bonding surface 7 of the second layer 11, the bonding characteristics to the ink jet recording element 200 can be improved. The unevenness may have a depth of 1 μm or less.

【0114】また、オリフィスプレート1に開口孔20
を設けて、電極21を形成するようにすることで、イン
クジェット記録ヘッド300を駆動させるための駆動信
号や電力を供給する手段をインクジェット記録ヘッド3
00に電気的に接合することができる。
Further, the opening hole 20 is formed in the orifice plate 1.
And the means for supplying a drive signal and electric power for driving the ink jet recording head 300 by forming the electrode 21.
00 can be electrically bonded.

【0115】また、無機物をアルコキシド、メトキシ
ド、プロキシドの状態でn−メチルプロピドン等に溶解
し、この溶液と感光性樹脂との混合溶解物により第1の
層10を形成することで、第1の層10を露光する際、
第1の層10内での紫外線の散乱、吸収を抑制すること
ができ、これにより直線部12をストレート形状に加工
することができる。
The first layer 10 is formed by dissolving an inorganic substance in n-methylpropidone or the like in the form of alkoxide, methoxide or proxide, and forming a first layer 10 with a mixed solution of this solution and a photosensitive resin. When exposing layer 10 of
Scattering and absorption of ultraviolet light in the first layer 10 can be suppressed, whereby the straight portion 12 can be processed into a straight shape.

【0116】さらに、テトラエトキシチタンをn−メチ
ルピロリドンに溶解し、この溶液に、テフロン粒子を脂
肪酸系界面活性剤とともに懸濁させ、感光性樹脂の溶液
と混合させて、第1の層10あるいは撥インク層を形成
することで紙粉などに対する耐摩耗性を向上させること
ができる。
Further, tetraethoxytitanium is dissolved in n-methylpyrrolidone, and Teflon particles are suspended in this solution together with a fatty acid-based surfactant, mixed with a solution of a photosensitive resin, and mixed with the first layer 10 or 10. By forming the ink-repellent layer, the abrasion resistance to paper dust and the like can be improved.

【0117】次に、上述のようにして形成されたオリフ
ィスプレート1と、インクジェット記録素子200とを
接合することで形成されたインクジェット記録ヘッド3
00を複数個用いて製作された、カラーインクジェット
記録ヘッドを搭載可能なインクジェット記録装置の一例
の斜視図を図9に示す。
Next, the ink jet recording head 3 formed by joining the orifice plate 1 formed as described above and the ink jet recording element 200 is formed.
FIG. 9 shows a perspective view of an example of an ink jet recording apparatus which can be mounted with a color ink jet recording head manufactured by using a plurality of 00s.

【0118】本体シャーシ1012にはガイドシャフト
1009が取付けられ、キャリッジ1008は、矢印
B”方向に摺動自在にガイドシャフト1009に支持さ
れている。このキャリッジ1008は、キャリッジモー
タ1011にベルトを介して結合された駆動プーリ10
13と、アイドラプーリ1014との間に張設されたタ
イミングベルト1010にキャリッジ1008の一部が
固定されており、キャリッジモータ1011の回転に応
じガイドシャフト1009に沿って矢印B”方向に往復
移動可能である。
A guide shaft 1009 is mounted on the main body chassis 1012, and a carriage 1008 is supported on the guide shaft 1009 so as to be slidable in the direction of arrow B ". The carriage 1008 is driven by a carriage motor 1011 via a belt. Combined drive pulley 10
A portion of the carriage 1008 is fixed to a timing belt 1010 stretched between the motor 13 and the idler pulley 1014, and can reciprocate in the direction of arrow B ″ along the guide shaft 1009 according to the rotation of the carriage motor 1011. It is.

【0119】キャリッジ1008に着脱可能に搭載され
た記録ヘッドカートリッジ1017は、BK(ブラッ
ク)、Y(黄色)、M(マゼンタ)、C(シアン)を吐
出する4つのインクジェット記録ヘッド300からなる
カラーインクジェット記録ヘッド301を有している。
また、記録ヘッドカートリッジ1017は、各インクジ
ェット記録ヘッドに供給するための、BK、Y、M、C
の各インクを内部に収納するインクタンク1015を着
脱可能に保持する。なお、各インクジェット記録ヘッド
300の吐出口3は図示下向きに形成されている。
A recording head cartridge 1017 detachably mounted on the carriage 1008 is a color ink jet recording head comprising four ink jet recording heads 300 for discharging BK (black), Y (yellow), M (magenta), and C (cyan). It has a recording head 301.
Further, the recording head cartridge 1017 includes BK, Y, M, C for supplying to each ink jet recording head.
The ink tank 1015 for storing each of the inks is held detachably. The ejection port 3 of each ink jet recording head 300 is formed to face downward in the figure.

【0120】記録ヘッドカートリッジ1017は、この
記録ヘッドカートリッジ1017を駆動するための電流
や信号を送受信するフレキシブルケーブル1002を介
して、本体シャーシ1012の背面に取り付けられてい
る、記録装置本体を制御する基板である不図示のコント
ロール基板に電気的に接続されている。
The print head cartridge 1017 is mounted on the back of the main body chassis 1012 via a flexible cable 1002 for transmitting and receiving a current and a signal for driving the print head cartridge 1017, and for controlling the printing apparatus main body. Is electrically connected to a control board (not shown).

【0121】不図示の記録用紙搬送モータによって駆動
される不図示の搬送ローラは、矢印A”で示す副走査方
向に記録用紙1004を搬送する。
A transport roller (not shown) driven by a recording paper transport motor (not shown) transports the recording paper 1004 in the sub-scanning direction indicated by arrow A ″.

【0122】記録領域まで搬送された記録用紙1004
に対して、インクタンク1015から供給されたインク
が各インクジェット記録ヘッドの吐出口3より吐出され
ることで記録が行われる。
Recording paper 1004 conveyed to the recording area
In contrast, recording is performed by discharging the ink supplied from the ink tank 1015 from the discharge port 3 of each ink jet recording head.

【0123】以上、本実施形態で説明に用いた数値、あ
るいは材料等は、一例であり、これらに限定されるもの
ではない。
As described above, the numerical values, materials, and the like used in the description of the present embodiment are merely examples, and the present invention is not limited to these.

【0124】[0124]

【実施例】以下に、本発明の実施形態の実施例を示す
が、本発明はこれらによって何ら限定されるものでもな
い。
EXAMPLES Examples of the embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

【0125】なお、説明に用いる図面および符号は、上
述の実施形態で用いた図面および符号を用いる。 (第1の実施例)本実施例では、吐出口3の出口側19
の直径φ1が、8μmおよび4μmのオリフィスプレー
ト1を作製した。
The drawings and reference numerals used in the description are the same as those used in the above embodiment. (First Embodiment) In this embodiment, the outlet side 19 of the discharge port 3 is used.
Diameter phi 1 is to prepare the orifice plate 1 of 8μm and 4 [mu] m.

【0126】まず、吐出口3の出口側19の直径φ1
8μmの場合のオリフィスプレート1の製造方法に関し
て説明する。
First, a method of manufacturing the orifice plate 1 in the case where the diameter φ 1 of the outlet side 19 of the discharge port 3 is 8 μm will be described.

【0127】アモルファス鉄板からなる金属基板9上
に、エポキシ系のポジ型の感光性樹脂を350rpm、
40秒間、厚さt1≒11μmでスピンコートし、80
℃で5分間プリベークし、図3(a)に示すように第1
の層10を形成した後に、図3(b)に示すように、再
度エポキシ系のポジ型の感光性樹脂を300rpm、3
0秒間、厚さt2≒12μmでスピンコートし、80℃
で5分間プリベークすることで第2の層11を形成し
た。
On a metal substrate 9 made of an amorphous iron plate, an epoxy-based positive photosensitive resin was applied at 350 rpm.
Spin coat for 40 seconds at a thickness t 1 ≒ 11 μm,
Pre-baking at 5 ° C. for 5 minutes, as shown in FIG.
After the layer 10 is formed, as shown in FIG. 3B, the epoxy-type positive photosensitive resin is again applied at 300 rpm and 3 rpm.
0 seconds, spin-coat at thickness t 2 ≒ 12 μm, 80 ° C.
The second layer 11 was formed by pre-baking for 5 minutes.

【0128】次に、図3(c)に示すように、直径8μ
mの領域内のみ露光光を透過するマスク22にて2J/
cm2で紫外線露光を行い、その後、図3(d)に示す
ように、直径が8μmのオリフィス出口径対応部26の
周りに直径1μmφ以下の複数の微小透過部27が形成
されたグラデーション部25をもつグラデーションマス
ク23にて3J/cm2で紫外線露光を行った。
Next, as shown in FIG.
m at the mask 22 that transmits the exposure light only in the area of m / m.
with ultraviolet exposure in cm 2, then 3 (d), the gradation portion 25 having a diameter a plurality of micro transmitting portion 27 of the following diameters 1μmφ around the orifice exit diameter corresponding portion 26 of 8μm was formed UV exposure was performed at 3 J / cm 2 using a gradation mask 23 having

【0129】その後、メチルイソブチルケトンにて、露
光部を除去した。このようにすることで、図3(e)に
示すように、金属基板9上に吐出口3の開いた状態の基
板が形成された。
Thereafter, the exposed portions were removed with methyl isobutyl ketone. In this way, as shown in FIG. 3E, a substrate with the discharge ports 3 opened was formed on the metal substrate 9.

【0130】次に、この基板をポストベーク装置に入
れ、180℃で30分の硬化処理を行った。
Next, the substrate was placed in a post-baking apparatus and cured at 180 ° C. for 30 minutes.

【0131】この結果、吐出口3の入口側18の直径φ
2が約20μmで、断面形状において入口付近がなだら
かなノーダル形状の曲線部14を形成することができ、
かつ、出口側19の直径φ1が8μmで、出口付近が直
線形状の、曲線部14に滑らかに繋がる直線部12を形
成することができた。
As a result, the diameter φ of the inlet side 18 of the discharge port 3
2 is about 20 μm, and it is possible to form a nodal-shaped curved portion 14 having a gentle cross section near the entrance,
And a diameter phi 1 of the outlet side 19 is 8 [mu] m, the vicinity of the outlet is a straight line shape, it was possible to form a straight portion 12 continues smoothly to the curved portion 14.

【0132】その後、この基板を15%塩酸溶液にて5
0℃で金属基板9の除去を行った。
Thereafter, this substrate was washed with a 15% hydrochloric acid solution for 5 minutes.
The metal substrate 9 was removed at 0 ° C.

【0133】ところで、鉄板は表面の鏡面度合いが最大
高さRmaxで0.3μm以下のものは厚さ0.15m
mのものが一般的に市販されているものの中で、最も薄
いものである。
By the way, an iron plate having a mirror surface degree of maximum height Rmax of 0.3 μm or less has a thickness of 0.15 m.
m is the thinnest among the commercially available products.

【0134】しかしながら、これでは、湿式エッチング
などにより保持基板を除去するのに時間がかかる。そこ
で本実施例では、エッチングに用いる基板をアモルファ
ス鉄板にして検討を行った。このアモルファス鉄板は厚
さが約40μmであり、磁界に反応するものである。上
述の紫外線硬化型の樹脂スピンコートは、電磁吸着板に
このアモルファス鉄板の円盤基板を吸着固定して行っ
た。
However, in this case, it takes time to remove the holding substrate by wet etching or the like. Therefore, in the present embodiment, an investigation was performed using an amorphous iron plate as a substrate used for etching. This amorphous iron plate has a thickness of about 40 μm and responds to a magnetic field. The above-mentioned UV-curable resin spin coating was performed by adsorbing and fixing this amorphous iron plate disk substrate to an electromagnetic adsorption plate.

【0135】この薄く可撓性に富むアモルファス鉄板か
らなる金属基板9を、電磁吸着保持台の切り替えによ
り、吸着と脱離を電気的に繰り返しながら、スピンコー
トとプリベーク、露光、現像、ポストベーク、エッチン
グの工程を経由して、良好にインクの入口側18が曲線
状で出口側19が直線を成す吐出口3を持つオリフィス
プレート1を製作することが可能となった。なお、ポス
トベークにおいては、磁気的に吸着力を無くす領域にあ
るために、部分的に開口部のある固定台に挟み込み式で
固定し、180℃の温度でポストベークを行った。
The metal substrate 9 made of a thin and flexible amorphous iron plate is spin-coated and pre-baked, exposed, developed, post-baked, and electrically-adsorbed and desorbed by switching the electromagnetic adsorption holding table. Through the etching process, the orifice plate 1 having the discharge port 3 in which the ink inlet side 18 is curved and the outlet side 19 forms a straight line can be manufactured satisfactorily. In the post-baking, since it was in a region where the magnetic attraction force was lost, it was fixed in a fixed base having an opening partly in a sandwiching manner, and post-baked at a temperature of 180 ° C.

【0136】金属基板9の厚さが約40μmと薄いため
に、そのエッチングによる除去速度は速く、約1時間
で、良好に部分エッチングを行うことが可能となった。
Since the thickness of the metal substrate 9 is as thin as about 40 μm, the removal rate by the etching is high, and the partial etching can be performed satisfactorily in about one hour.

【0137】このように、磁気的に固定できる基板を用
いたことで、40μmという薄いアモルファス鉄板を用
いても、良好にオフィスプレート1の担持と移動取り扱
いを行うことができた。
As described above, by using the substrate that can be magnetically fixed, the office plate 1 can be carried and moved well even when an amorphous iron plate as thin as 40 μm is used.

【0138】以上のようにして、図3(f)に示すよう
に、所定の約14μmの厚さのオリフィスプレート1を
作製した。
As described above, the orifice plate 1 having a predetermined thickness of about 14 μm was manufactured as shown in FIG.

【0139】金属基板9上に2回のスピンコートで形成
した本実施例のオリフィスプレート1は、反りはほとん
ど無く、良好な状態であった。
The orifice plate 1 of this example formed by spin coating twice on the metal substrate 9 was in a good condition with almost no warpage.

【0140】次に、吐出口3の出口側19の直径φ1
4μmの場合のオリフィスプレート1の製造方法に関し
て説明する。
Next, a method of manufacturing the orifice plate 1 when the diameter φ 1 of the outlet side 19 of the discharge port 3 is 4 μm will be described.

【0141】まず、図7(a)に示すように金属基板9
上にエポキシ系の光感光性樹脂を8μmの厚さでスピン
コートし、80℃で3分間プリベークした後に、図7
(b)に示すように、直径4μmの領域内のみ露光光を
透過するマスク22にて、第1の露光部15を形成すべ
く5J/cm2で紫外線露光を行った。その後、80℃
で2分間のアフターベークを行った。
First, as shown in FIG.
After spin-coating an epoxy-based photosensitive resin to a thickness of 8 μm on the top and pre-baking at 80 ° C. for 3 minutes, FIG.
As shown in (b), ultraviolet exposure was performed at 5 J / cm 2 to form the first exposed portion 15 using a mask 22 that transmits exposure light only in a region having a diameter of 4 μm. Then 80 ° C
For 2 minutes after baking.

【0142】次に、図7(c)に示すように、再度上記
のエポキシ系の感光性樹脂10を8μmの厚さでスピン
コートし同様に、80℃で3分間プリベークした。その
後、位置合わせを十分に行い、図7(d)に示すよう
に、直径が4.5μmのオリフィス出口径対応部26の
周りにグラデーション部25が形成されたグラデーショ
ンマスク23にて5J/cm2で紫外線露光を行った。
Next, as shown in FIG. 7C, the epoxy photosensitive resin 10 was again spin-coated with a thickness of 8 μm, and similarly prebaked at 80 ° C. for 3 minutes. After that, the alignment is sufficiently performed, and as shown in FIG. 7D, 5 J / cm 2 is applied to a gradation mask 23 having a gradation portion 25 formed around an orifice outlet diameter corresponding portion 26 having a diameter of 4.5 μm. Was exposed to ultraviolet light.

【0143】次に、メチルブチルイソケトンにて、第1
の露光部15および第2の露光部16を除去した。この
ようにすることで、図7(e)に示すように、金属基板
9上に、吐出口3の開いた状態の基板が形成された。
Next, the first reaction was carried out with methyl butyl isoketone.
The exposed portion 15 and the second exposed portion 16 were removed. In this way, as shown in FIG. 7E, a substrate with the discharge ports 3 opened was formed on the metal substrate 9.

【0144】次に、この基板を熱処置ポストベーク装置
に入れ、180℃、30分間の条件で硬化処理を行っ
た。その後これを20%塩酸溶液で30℃の温度にてエ
ッチング除去処理を行った。
Next, the substrate was placed in a heat treatment post-baking apparatus and cured at 180 ° C. for 30 minutes. Thereafter, this was subjected to etching removal treatment with a 20% hydrochloric acid solution at a temperature of 30 ° C.

【0145】以上により、図7(f)に示すように、吐
出口3の入口側18の直径φ2が約16μm程度、断面
形状において入口付近がなだらかな曲線部14と、出口
側19の直径φ1が4μmで、出口付近が直線の形状の
直線部12とが形成された吐出口3を有するオリフィス
プレート1を作製することができた。
As described above, as shown in FIG. 7 (f), the diameter φ 2 of the inlet side 18 of the discharge port 3 is about 16 μm, the curved portion 14 having a gentle cross section near the inlet, and the diameter of the outlet side 19 phi 1 is in the 4 [mu] m, the vicinity of the outlet is able to produce an orifice plate 1 having a discharge outlet 3 and the straight portion 12 in the shape of a straight line is formed.

【0146】なお、ここで用いたエポキシ感光樹脂は、
旭電化社のアデカオプトマ−KS−820である。この
アデカオプトマーKS−820は、主剤と感光触媒剤と
から形成されているので、これを所定の配合比で混合す
ることで一定の硬化速度、感光速度の紫外線感光樹脂が
得られるものである。
The epoxy photosensitive resin used here is:
This is Adeka Optoma-KS-820 from Asahi Denka. Since this Adeka Optomer KS-820 is formed from a main component and a photocatalytic agent, an ultraviolet-sensitive resin having a constant curing speed and photospeed can be obtained by mixing them at a predetermined compounding ratio. .

【0147】このような硬化速度、感光速度を調整可能
な光感光性樹脂を用い、ポリアミドイミドやポリサルフ
ォン、ポリフェニレンサルファイドなどの材料を用いる
ことで、本実施例のような、曲線部14と直線部12を
有する出口側19の直径φ1が8μm以下の吐出口3を
形成することができる。
By using such a photosensitive resin whose curing speed and photosensitive speed can be adjusted and using a material such as polyamide imide, polysulfone, or polyphenylene sulfide, the curved portion 14 and the linear portion as in this embodiment can be obtained. It is possible to form the discharge port 3 having a diameter φ 1 of 8 μm or less on the outlet side 19 having the nozzle 12.

【0148】次に、インクジェット記録ヘッド300の
製造方法に関して説明する。
Next, a method of manufacturing the ink jet recording head 300 will be described.

【0149】インクジェット記録ヘッド300は、電気
熱変換素子100が設けられた記録素子基板70、およ
びインク流路81が形成されたインク流路形成部材80
からなるインクジェット記録素子200と、吐出口3が
形成されたオリフィスプレート1とを有する。
The ink jet recording head 300 includes a recording element substrate 70 on which the electrothermal transducer 100 is provided, and an ink flow path forming member 80 on which an ink flow path 81 is formed.
And the orifice plate 1 in which the discharge port 3 is formed.

【0150】記録素子基板70の電気熱変換素子100
は、各インク流路81に対応し、各吐出口3に対面する
ように設けられている。記録素子基板70に形成されて
いる、電気熱変換素子100と、電気熱変換素子100
に電力を供給するAl等の不図示の電気配線とは、成膜
技術により形成されている。
The electrothermal transducer 100 of the recording element substrate 70
Are provided so as to correspond to the respective ink flow paths 81 and face the respective ejection ports 3. An electrothermal transducer 100 formed on the recording element substrate 70;
And an electric wiring (not shown), such as Al, for supplying electric power to the device are formed by a film forming technique.

【0151】インク流路81は、記録素子基板70上
に、シランカップリング剤などで接合強度補助処理を行
った後に、エポキシ感光剤を16μmスピンコートし、
次に、厚さ1.5μmでエポキシ系の感光性接着剤をス
ピンコートし、その後、プリベークし、所定のインク流
路パターンを持ったマスクで紫外線露光を行い、さらに
メチルイソブチルケトンで現像処理を行い、180℃に
て30分間硬化処理することで形成した。
In the ink flow path 81, after a bonding strength assisting process is performed on the recording element substrate 70 with a silane coupling agent or the like, an epoxy photosensitive agent is spin-coated at 16 μm.
Next, a 1.5 μm thick epoxy-based photosensitive adhesive is spin-coated, then pre-baked, exposed to ultraviolet light with a mask having a predetermined ink flow path pattern, and further developed with methyl isobutyl ketone. The film was formed by performing a curing treatment at 180 ° C. for 30 minutes.

【0152】次に、オリフィスプレート1を、このパタ
ーンの形成されたインクジェット記録素子200に対し
て位置決めした後、オリフィスプレート1をインクジェ
ット記録素子200に熱プレス接合した。熱プレス接合
の条件は、200℃、196kPa、30秒で行った。
接着剤は総研化学製のエポキシ系ポリマを用いた。
Next, after positioning the orifice plate 1 with respect to the ink jet recording element 200 on which this pattern was formed, the orifice plate 1 was hot-press bonded to the ink jet recording element 200. The conditions of the hot press bonding were 200 ° C., 196 kPa, and 30 seconds.
The adhesive used was an epoxy polymer manufactured by Soken Chemical.

【0153】このようにして作製したインクジェット記
録ヘッド300を図9に示すインクジェット記録装置に
搭載し、インクジェット吐出を行った。
The ink jet recording head 300 manufactured as described above was mounted on the ink jet recording apparatus shown in FIG. 9, and ink jet was performed.

【0154】その結果、15KHzの吐出周波数にて、
φ1=8μmの吐出口3を持つインクジェット記録ヘッ
ド300は100万回での平均インクジェット吐出量が
約3.5plであった。また、φ1=4μmの吐出口3
を持つインクジェット記録ヘッド300は同様な条件で
平均インクジェット吐出量が約1plであった。ただ
し、インクジェット記録素子200に設けられた電気熱
変換素子100の形状は、吐出口3の入口側18の直径
φ2の大きさに合わせて変更している。
As a result, at a discharge frequency of 15 KHz,
The inkjet recording head 300 having the ejection openings 3 of φ 1 = 8 μm had an average inkjet ejection amount of about 3.5 pl after 1 million operations. Also, a discharge port 3 of φ 1 = 4 μm
The average ink jet ejection amount of the ink jet recording head 300 having about 1 pl was about 1 pl under the same conditions. However, the shape of the electrothermal conversion element 100 provided in the ink jet recording element 200 is changed according to the size of the diameter φ 2 of the inlet side 18 of the discharge port 3.

【0155】なお、φ1=4μmのものにφ1=8μm用
の電気熱変換素子100を用いれば、吐出口3の大きさ
による流抵抗で吐出インクの量はかなり減少するもの
の、安定したインクジェット吐出は可能であった。
When the electrothermal conversion element 100 for φ 1 = 8 μm is used for φ 1 = 4 μm, although the amount of the discharged ink is considerably reduced due to the flow resistance due to the size of the discharge port 3, a stable ink jet is obtained. Discharge was possible.

【0156】一方、φ1=4μm用の電気熱変換素子1
00は、φ1=8μm用としては発泡体積が小さく、イ
ンクジェット吐出を行うことは不可能であった。
On the other hand, the electrothermal conversion element 1 for φ 1 = 4 μm
Sample No. 00 had a small foaming volume for φ 1 = 8 μm, and it was impossible to perform inkjet discharge.

【0157】以上、従来のインクジェット吐出ヘッドで
は、3plや1plなどのインクジェット液滴を良好に
吐出することは困難であったが、本実施例のインクジェ
ット記録ヘッド300を搭載するインクジェット記録装
置では、良好なカラー画像の形成が可能であることが確
認された。 (第2の実施例)オリフィスプレート1の表面5は通常
フェイス面と呼ばれているが、その面は撥インク性の面
であることが望ましい。この厚さは特に寸法的には重要
ではないが、この撥インク性の面が消耗しないことが望
まれ、約1μm以下程度の厚さに形成されている。
As described above, it has been difficult to satisfactorily eject ink droplets such as 3 pl and 1 pl with a conventional ink jet recording head. However, with the ink jet recording apparatus equipped with the ink jet recording head 300 of this embodiment, it is difficult. It was confirmed that a perfect color image could be formed. (Second Embodiment) The surface 5 of the orifice plate 1 is usually called a face surface, but it is desirable that the surface be an ink-repellent surface. Although this thickness is not particularly important in dimensions, it is desired that the ink-repellent surface is not consumed, and is formed to a thickness of about 1 μm or less.

【0158】ただし、この撥インク性の部分が、不均一
に吐出口3の内部にだれ込むことは、インクの吐出方向
のバラツキとなり好ましいものではない。従って、層状
に堆積形成したり、塗布形成するのが一般的である。
However, it is not preferable that the ink-repellent portion non-uniformly drips into the inside of the ejection port 3 because the ink ejection direction varies. Therefore, it is common to form a layer by depositing or coating.

【0159】そこで、本実施例では、銅からなる金属基
板9上に、エポキシ感光樹脂の主剤の内部に粒径0.1
μmのポリテトラフルオロエチレンの粉を8重量%懸濁
混合し、これをスピンコートで厚さ0.8μm程度形成
した。次に、この上に、エポキシ感光樹脂をスピンコー
トして、t3=23μmの厚さの第1の層10および第
2の層11を形成し、オリフィスプレート1を形成し
た。
Therefore, in the present embodiment, on the metal substrate 9 made of copper, a particle size of 0.1
8 μm polytetrafluoroethylene powder was suspended and mixed in an amount of 8% by weight, and this was formed into a thickness of about 0.8 μm by spin coating. Next, an epoxy photosensitive resin was spin-coated thereon to form a first layer 10 and a second layer 11 having a thickness of t 3 = 23 μm, and an orifice plate 1 was formed.

【0160】このオリフィスプレート1のフェイス面で
ある表面5側にインクを垂らすとインクは液滴となり、
オリフィスプレート1を15度以上傾けると、完全に落
下し、オリフィスプレート1の面5に付着することはな
かった。このようにして、オリフィスプレート1のフェ
イス面5が撥インク性であることが確認された。
When ink is dripped on the front surface 5 of the orifice plate 1, which is the face surface, the ink becomes droplets,
When the orifice plate 1 was tilted by 15 degrees or more, it fell completely and did not adhere to the surface 5 of the orifice plate 1. Thus, it was confirmed that the face surface 5 of the orifice plate 1 was ink-repellent.

【0161】また、この撥インク層を有するオリフィス
プレート1の直線部12の長さLは約5μmであり、曲
線部14の入口側18の直径φ2は約20μmであり、
オリフィスプレート1の厚さは約14.3μmであっ
た。
The length L of the linear portion 12 of the orifice plate 1 having the ink-repellent layer is about 5 μm, the diameter φ 2 of the curved portion 14 on the entrance side 18 is about 20 μm,
The thickness of the orifice plate 1 was about 14.3 μm.

【0162】吐出口3の出口側19の直径φ1は、ほと
んど変化が無く約8μmであった。
The diameter φ 1 on the outlet side 19 of the discharge port 3 was almost unchanged and was about 8 μm.

【0163】従って、吐出口3の出口側19の直径φ1
の大きさに対して入口側18の直径φ2は、約250%
であり、また、オリフィスプレート1の厚さt4に対す
る直線部12の長さLの比L/t4は約0.3〜0.4
の範囲内であった。
Therefore, the diameter φ 1 of the outlet side 19 of the discharge port 3
The diameter φ 2 of the inlet side 18 is about 250% of the size of
And the ratio L / t 4 of the length L of the straight portion 12 to the thickness t 4 of the orifice plate 1 is about 0.3 to 0.4.
Was within the range.

【0164】グラデーションマスク23のパターンと露
光の条件を変えて行った結果、0.2≦L/t4≦0.
8の場合に良好なインクジェット液滴の着弾精度を得ら
れることが明らかとなった。 (第3の実施例)第1の実施例では、第1の層10およ
び第2の層11をエポキシ系の感光性樹脂により作製し
たが、本実施例では、これら各層をポリイミドの感光性
樹脂を用いて作製した。
As a result of changing the pattern of the gradation mask 23 and the exposure conditions, 0.2 ≦ L / t 4 ≦ 0.
In the case of No. 8, it became clear that good landing accuracy of ink-jet droplets could be obtained. (Third Embodiment) In the first embodiment, the first layer 10 and the second layer 11 are made of an epoxy-based photosensitive resin. In this embodiment, these layers are made of polyimide photosensitive resin. It was produced using.

【0165】以下に、本実施例における各層の形成工程
を説明する。
The steps of forming each layer in this embodiment will be described below.

【0166】まず、図3(a)に示すように、金属基板
9上に、ポリイミドのポジ型の感光性樹脂を500rp
m、60秒間、厚さt1≒15μmでスピンコートし、
85℃で15分間プリベークし、第1の層10を形成し
た後に、図3(b)に示すように、再度ポリイミドのポ
ジ型の感光性樹脂を500rpm、60秒間、厚さt 2
≒で約15μmでスピンコートし、80℃で20分間プ
リベークすることで第2の層11を形成した。
First, as shown in FIG.
9 on the positive photosensitive resin of polyimide 500rpm
m, 60 seconds, thickness t1Spin coat at で 15μm,
Pre-bake at 85 ° C. for 15 minutes to form a first layer 10
After that, as shown in FIG.
Di-type photosensitive resin is applied at 500 rpm for 60 seconds with a thickness t. Two
Spin coat at about 15 μm with ≒ and press at 80 ° C for 20 minutes.
The second layer 11 was formed by rebaking.

【0167】次に、図3(c)に示すように、直径8μ
mの領域内のみ露光光を透過するマスク22にて2J/
cm2で紫外線露光を行い、その後、図3(d)に示す
ように、直径が8μmのオリフィス出口径対応部26の
周りに直径1μmφ以下の複数の微小透過部27が形成
されたグラデーション部25をもつグラデーションマス
ク23にて3J/cm2で紫外線露光を行った。
Next, as shown in FIG.
m at the mask 22 that transmits the exposure light only in the area of m / m.
with ultraviolet exposure in cm 2, then 3 (d), the gradation portion 25 having a diameter a plurality of micro transmitting portion 27 of the following diameters 1μmφ around the orifice exit diameter corresponding portion 26 of 8μm was formed UV exposure was performed at 3 J / cm 2 using a gradation mask 23 having

【0168】その後、水酸化テトラメチルアンモニウム
溶液にて、露光部を25℃で1分間浸漬し、現像除去し
た。
Thereafter, the exposed portion was immersed in a tetramethylammonium hydroxide solution at 25 ° C. for 1 minute and developed and removed.

【0169】次に、リンス処理として酢酸1%水溶液に
30秒間浸漬し、次に純水水溶液で洗浄し、その後、6
5℃の温度で60分間水分を乾操除去することで、図3
(e)に示すように、金属基板9上に吐出口3の開いた
状態の基板を形成した。
Next, as a rinsing treatment, the substrate was immersed in a 1% aqueous acetic acid solution for 30 seconds, washed with a pure water aqueous solution, and then washed with a 6% aqueous solution.
By removing the moisture by drying at a temperature of 5 ° C. for 60 minutes, FIG.
As shown in (e), a substrate with the discharge port 3 opened was formed on the metal substrate 9.

【0170】次に、この基板をポストベーク装置に入
れ、170℃、260℃、330℃で各30分の硬化処
理を行った。
Next, this substrate was placed in a post-baking apparatus, and a curing treatment was performed at 170 ° C., 260 ° C., and 330 ° C. for 30 minutes each.

【0171】この結果、吐出口3の入口側18の直径φ
2が約20μmで、断面形状において入口付近がなだら
かな曲線部14を形成することができ、かつ、出口側1
9の直径φ1が8μmで、出口付近が直線の形状の直線
部12を形成することができた。
As a result, the diameter φ of the inlet side 18 of the discharge port 3
2 is about 20 μm, a cross-sectional shape can form a gentle curved portion 14 near the entrance, and the exit side 1
9 diameter phi 1 is 8μm, the vicinity of the outlet is able to form a straight portion 12 in the shape of a straight line.

【0172】その後、この基板を15%塩酸溶液にて5
0℃で金属基板9の除去を行った。
Thereafter, this substrate was washed with a 15% hydrochloric acid solution for 5 minutes.
The metal substrate 9 was removed at 0 ° C.

【0173】このようにして、図3(f)に示すよう
に、所定の約15μmの厚さのオリフィスプレート1を
作製した。
In this way, as shown in FIG. 3F, an orifice plate 1 having a predetermined thickness of about 15 μm was manufactured.

【0174】金属基板9上に2回のスピンコートで形成
した本実施例のオリフィスプレート1は、反りはほとん
ど無く、良好な状態であった。 (第4の実施例)本実施例では、吐出口の直線部がテー
パ加工されていないストレート形状のオリフィスプレー
トを作製した。
The orifice plate 1 of this example formed by spin coating twice on the metal substrate 9 was almost in a good condition without any warpage. (Fourth Embodiment) In this embodiment, a straight orifice plate in which the straight portion of the discharge port is not tapered was manufactured.

【0175】このストレート形状の直線部を有するオリ
フィスプレートの作製方法に関して、図10を用いて以
下に説明する。なお、説明に用いる符号は、第1の層1
10、第2の層111、ストレート部116以外は、上
述の実施形態および各実施例の符号と同じものを用い
る。
A method of manufacturing the orifice plate having the straight straight portion will be described below with reference to FIG. The reference numerals used in the description are the first layer 1
Except for 10, the second layer 111, and the straight portion 116, the same reference numerals as those in the above-described embodiment and each example are used.

【0176】まず、SiO2のメトキシドであるテトラ
メトキシシランをn−メチルピロリドンに溶解させ、こ
れを同様の溶媒に溶解した感光性ポリイミドの溶液と混
合した(図8に示したフローチャートのステップ5)。
ポリイミドはビフェニルテトラカルボン酸二無水物と芳
香属ゾアミンの重縮合タイプ(BPDA型ポリイミド)
で、宇部興産社のユピファインを用いた。
First, tetramethoxysilane, which is a methoxide of SiO 2 , was dissolved in n-methylpyrrolidone, and this was mixed with a solution of a photosensitive polyimide dissolved in a similar solvent (step 5 in the flowchart shown in FIG. 8). .
Polyimide is a polycondensation type of biphenyltetracarboxylic dianhydride and aromatic zoamine (BPDA type polyimide)
Ube Industries' Upifine was used.

【0177】テトラメトキシシランは、東レシリコーン
社のシリコーン中間生成前駆体よりなるシルプレックス
を用いた。本感光性ポリイミドとテトラメトキシシラン
の溶液の粘度は、約8Pa・sであったので、500r
pm60秒のスピンコートで鉄からなる金属基板9上に
スピンコートし、その後、90℃で20分間プリベーク
を行うことで、図10(a)に示すような第1の層11
0を形成した。
For tetramethoxysilane, a silplex consisting of a silicone intermediate product precursor manufactured by Toray Silicone Co., Ltd. was used. Since the viscosity of the solution of the present photosensitive polyimide and tetramethoxysilane was about 8 Pa · s, the viscosity was 500 r.
The first layer 11 as shown in FIG. 10A is formed by spin-coating on a metal substrate 9 made of iron by spin coating at 60 pm for 60 minutes, and then performing pre-baking at 90 ° C. for 20 minutes.
0 was formed.

【0178】次に、感光性ポリイミドのみの溶液を50
0rpm、60秒でスピンコートし、85℃で15分間
のプリベークを行うことで、図10(b)に示すよう
な、第2の層111を形成した。
Next, a solution containing only the photosensitive polyimide was added to 50 times.
Spin coating was performed at 0 rpm for 60 seconds, and pre-baking was performed at 85 ° C. for 15 minutes to form a second layer 111 as shown in FIG. 10B.

【0179】以上により、図10(b)に示すように厚
さt3≒28μmの層となった。このようにして形成さ
れた層を、波長365nmの紫外線でオリフィスのパタ
ーンが形成されたマスクを用いて露光した。露光時の紫
外線量は2J/cm2であった。マスクのパターンは、
グラデーションの形成された直径20μmの部分とグラ
デーションの無い直径8μmの部分とからの構成とし
た。直径20μmの部分から直径8μmの部分へかけて
のグラデーションの紫外線の平均透過率は2次関数で増
加するパターンとし、グラデーションの部分で曲線部1
4を形成するようにした。本実施例ではポジ型感光性樹
脂を用いたために、直径8μmの部分では100%の紫
外線透過率で、グラデーション部とこの直径8μmの部
分を除く部分の紫外線透過率は0%である。なお、ネガ
型感光樹脂を用いれば、この逆のパターンとなる。
As a result, a layer having a thickness t 3 ≒ 28 μm was obtained as shown in FIG. The layer thus formed was exposed to ultraviolet light having a wavelength of 365 nm using a mask on which an orifice pattern was formed. The amount of ultraviolet light at the time of exposure was 2 J / cm 2 . The mask pattern is
The configuration was made up of a portion having a diameter of 20 μm where gradation was formed and a portion having a diameter of 8 μm where no gradation was formed. The average transmittance of the ultraviolet rays in the gradation from the portion having a diameter of 20 μm to the portion having a diameter of 8 μm is a pattern that increases as a quadratic function.
4 was formed. In this embodiment, since the positive photosensitive resin is used, the ultraviolet ray transmittance is 100% in a portion having a diameter of 8 μm, and the ultraviolet ray transmittance is 0% in a portion other than a gradation portion and a portion having a diameter of 8 μm. If a negative photosensitive resin is used, the pattern is reversed.

【0180】本実施例においてポジ型感光性樹脂を用い
たのは、BPDA型感光性ポリイミド溶液が若干ながら
茶褐色の性状を呈しており、紫外線が透過するに従いそ
の色調が透明となり、透過率が向上する性質を有するの
でその特徴を生かし、厚い感光膜でもフォトリソグラフ
ィを可能とするためである。なお、ネガ型感光性樹脂の
場合、紫外線が透過するに従い、さらに茶褐色となるた
め、t3=28μmという厚さのプリベーク膜で良好な
フォトリソグラフィを行うには露光処理に多くの手間を
要することとなる。
In this example, the positive type photosensitive resin was used because the BPDA type photosensitive polyimide solution exhibited a slightly brownish color, and the color tone became transparent as the ultraviolet light was transmitted, thereby improving the transmittance. The reason for this is that photolithography can be performed even with a thick photosensitive film by taking advantage of its characteristics. In addition, in the case of a negative photosensitive resin, the color becomes further brown as the ultraviolet light is transmitted. Therefore, it takes much time and labor for the exposure process to perform good photolithography with a prebaked film having a thickness of t 3 = 28 μm. Becomes

【0181】次に、テトラメチルアンモニウム溶液(T
MAH水溶液)の現像処理でオリフィスを形成すべく6
0秒間現像処理を行った。その後、1%酢酸溶液で20
秒間後処理現像を行い、20秒間純水洗浄を行い図10
(c)のような状態となった。その後、60℃の恒温槽
内部で水分を乾燥させ、170℃、260℃、350℃
でそれぞれ20分間のポストベークを行った。その結
果、オリフィスの形成された約16μmの厚さのポリイ
ミド層が付着した金属基板9が形成された。
Next, a tetramethylammonium solution (T
MAH aqueous solution) to form an orifice 6
Development processing was performed for 0 seconds. Then, 20% with 1% acetic acid solution
After post-processing development for 20 seconds, washing with pure water for 20 seconds
The state was as shown in FIG. Then, moisture is dried in a 60 ° C. constant temperature bath, and 170 ° C., 260 ° C., 350 ° C.
For 20 minutes each. As a result, a metal substrate 9 having an orifice formed thereon and a polyimide layer having a thickness of about 16 μm was formed.

【0182】次に、この金属基板9を10%塩酸溶液に
10時間浸漬し、図10(d)に示すような厚さt4
16μmのオリフィスプレート1を形成した。
Next, the metal substrate 9 was immersed in a 10% hydrochloric acid solution for 10 hours, and the thickness t 4 = as shown in FIG.
A 16 μm orifice plate 1 was formed.

【0183】このオリフィスプレート1の吐出口3の断
面を顕微鏡で観察した結果、厚さt 5=7μmのなだら
かな曲線を持つ曲線部14と、厚さt6=9μmのスト
レート部17から形成されており、ストレート部17は
オリフィスプレート1の表面5に対して直角に形成され
ていた。
Disconnection of the discharge port 3 of the orifice plate 1
As a result of observing the surface with a microscope, the thickness t Five= 7μm noodles
Curved portion 14 having a kana curve and thickness t6= 9 μm strike
The straight part 17 is formed from the rate part 17.
Formed at right angles to the surface 5 of the orifice plate 1
I was

【0184】また、この時のオリフィスプレート1の内
部のSiO2含有率は約5%であった。従って、このオ
リフィスプレートは2層構成であり、その厚さがほぼ半
分づつであるので、SiO2を含有する層でのSiO2
有率は約10%程度であると判断された。
At this time, the content of SiO 2 in the orifice plate 1 was about 5%. Therefore, since this orifice plate has a two-layer structure and the thickness is almost half, it was determined that the SiO 2 content in the layer containing SiO 2 was about 10%.

【0185】また、ストレート部17を有するオリフィ
スプレート1を用いた本実施例のインクジェット記録ヘ
ッド300を搭載するインクジェット記録装置によって
良好な画像の形成が可能であることが確認された。 (第5の実施例)本実施例では、撥インク性層の耐摩耗
性を向上させたオリフィスプレート1を作製した。
Further, it was confirmed that a good image could be formed by an ink jet recording apparatus equipped with the ink jet recording head 300 of this embodiment using the orifice plate 1 having the straight portion 17. (Fifth Embodiment) In this embodiment, an orifice plate 1 in which the abrasion resistance of the ink-repellent layer is improved was manufactured.

【0186】以下に、本実施例における撥インク層の形
成方法に関して説明する。
Hereinafter, a method for forming the ink-repellent layer in this embodiment will be described.

【0187】まず、テトラエトキシチタンを40質量%
の含有率で、n−メチルピロリドンに溶解させた。次
に、この溶液に、直径0.1μmのテフロン粒子を約2
0質量%さらに脂肪酸系界面活性剤0.2質量%ととも
に懸濁させた。その後、感光性ポリイミド溶液と50:
50の比率で混合した。次に、この溶液を1500rp
mで60秒間、金属基板9にスピンコートし、80℃で
30分間プリベーク処理した。このときの層の厚さは、
約1μmであり、これをこのまま170、260、33
0℃のポストベークを行うことで約0.65μmの厚さ
の撥インク性層を得た。
First, 40% by mass of tetraethoxytitanium was added.
And dissolved in n-methylpyrrolidone. Next, about 2 μm of Teflon particles having a diameter of 0.1 μm were added to this solution.
0% by mass and further suspended with 0.2% by mass of a fatty acid-based surfactant. Then, a photosensitive polyimide solution and 50:
The mixture was mixed at a ratio of 50. Next, the solution was brought to 1500 rpm
m, spin-coated on the metal substrate 9 for 60 seconds, and pre-baked at 80 ° C. for 30 minutes. The thickness of the layer at this time is
Approximately 1 μm, which is
By performing post-baking at 0 ° C., an ink-repellent layer having a thickness of about 0.65 μm was obtained.

【0188】本プリベーク層の上に、第3の実施例と同
様に、ポリイミド感光性樹脂とテトラメトキシシランの
混合溶液のスピンコート、プリべーク、次に、ポリイミ
ド感光性樹脂のみのスピンコートとプリベークを行った
後に、マスクで紫外線露光とその後の現像エッチング、
リンス、洗浄、乾燥、3段のポストベーク、鉄板基板の
溶解除去を行って所定のオリフィスプレート1を得た。
このときのオリフィスプレート1の厚さt4は、約1
6.5μmであり、フェイス面である表面5は撥インク
性を示した。
On this prebaked layer, as in the third embodiment, spin coating of a mixed solution of a polyimide photosensitive resin and tetramethoxysilane, prebaking, and then spin coating of only the polyimide photosensitive resin. After performing pre-bake, UV exposure with a mask and subsequent development etching,
A predetermined orifice plate 1 was obtained by rinsing, washing, drying, three-stage post-baking, and dissolving and removing the iron plate substrate.
At this time, the thickness t 4 of the orifice plate 1 is about 1
6.5 μm, and the surface 5, which is the face surface, showed ink repellency.

【0189】さらに、本実施例では、オリフィスプレー
ト1の厚さを一定に保ちながら、ポリイミドとテトラメ
トキシシランとの混合溶液のスピンコート層の厚さ、ポ
リイミドのみのスピンコート層の厚さの比率を変えなが
ら、また、露光パターンの形態も変えながら各種のオリ
フィスプレート1を作製したが、吐出口3の断面がなだ
らかな曲線部14と、インクジェット吐出方向と平行な
直線部12を有する形状を形成することが可能となり、
良好なインクジェット吐出が可能であることが確認され
た。
Further, in this embodiment, while keeping the thickness of the orifice plate 1 constant, the ratio of the thickness of the spin coat layer of the mixed solution of polyimide and tetramethoxysilane to the thickness of the spin coat layer of only polyimide is maintained. The various orifice plates 1 were manufactured while changing the shape of the exposure pattern and the shape of the exposure pattern. The shape of the orifice plate 1 was formed such that the cross section of the discharge port 3 had a gentle curved portion 14 and the linear portion 12 parallel to the ink jet discharge direction. It is possible to
It was confirmed that good inkjet discharge was possible.

【0190】また、本実施例のオリフィスプレート1を
用いたインクジェット記録ヘッド300を搭載するイン
クジェット記録装置によって良好な画像の形成が可能で
あることも確認された。 (第6の実施例)本実施例では、ポリイミド中の無機
物、特にSiO2の含有率を変動させ、その許容値を計
測した。
It was also confirmed that a good image could be formed by an ink jet recording apparatus equipped with the ink jet recording head 300 using the orifice plate 1 of this embodiment. (Sixth Embodiment) In this embodiment, the content of the inorganic substance, particularly SiO 2 , in the polyimide was varied, and the allowable value was measured.

【0191】テトラメチルシランの混合溶液の濃度を変
え、この含有率を変動させた結果、80質量%まではフ
ィルム化することが可能であった。SiO2の含有率が
80質量%あたりになると、かなりパリパリともろくな
るものの、約15mm角ではフィルム化可能であり、そ
の上にポリイミドのみの感光樹脂層が形成されているの
で取り扱うことが可能であった。
As a result of changing the concentration of the mixed solution of tetramethylsilane and changing the content, it was possible to form a film up to 80% by mass. When the content of SiO 2 is around 80% by mass, it becomes quite crisp, but it can be made into a film about 15 mm square, and it can be handled because a photosensitive resin layer of only polyimide is formed on it. there were.

【0192】ポリイミド中のSiO2の含有率が3質量
%の場合、フォトリソグラフィによる垂直な断面は明確
には確認されず、かつ、紙の端面での擦り試験では、僅
かではあるが傷らしきものが形成された。しかし、Si
2の含有率が5質量%のものは、垂直なフォトリソグ
ラフィが可能であり、かつ、紙の端面で擦っても、ほと
んど傷は形成されなかった。
When the content of SiO 2 in the polyimide was 3% by mass, a vertical cross-section by photolithography was not clearly confirmed, and in a rubbing test on the end face of the paper, it was slightly damaged. Was formed. However, Si
When the content of O 2 was 5% by mass, vertical photolithography was possible, and scars were scarcely formed even when rubbed on the end face of the paper.

【0193】SiO2の含有率は5〜80質量%が好適
であるが、柔軟性/強度/硬度を含めて、SiO2の含
有率は10〜40質量%程度の範囲内がさらに望まし
い。
The content of SiO 2 is preferably from 5 to 80% by mass, but the content of SiO 2 including flexibility / strength / hardness is more preferably in the range of about 10 to 40% by mass.

【0194】[0194]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、グラデ
ーションマスクを用いて感光性樹脂によりオリフィスプ
レートを製造するため、出口側の直径が10μm以下に
おいても、インクの入口側が曲線のオリフィスを形成す
ることができる。そのために、インクジェットの吐出が
非常に小さな小液滴においても、その吐出方向が安定し
ており、バラツキが少なく、インクジェット液滴の着弾
精度を向上させることが可能である。このことにより、
インクジェットの液滴が微少な液滴においても、高品位
のカラー画像を形成することが可能である。
As described above, according to the present invention, since the orifice plate is manufactured from the photosensitive resin using the gradation mask, even if the diameter on the outlet side is 10 μm or less, the orifice on the ink inlet side has a curved orifice. Can be formed. For this reason, even in the case of a small droplet that has a very small ejection of the ink jet, the ejection direction is stable, there is little variation, and the landing accuracy of the ink jet droplet can be improved. This allows
It is possible to form a high-quality color image even if the ink-jet droplets are minute.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態であるインクジェット記録
ヘッドの斜視図および分解斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view and an exploded perspective view of an inkjet recording head according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示したインクジェット記録素子の平面図
である。
FIG. 2 is a plan view of the ink jet recording element shown in FIG.

【図3】本発明のインクジェット記録ヘッドのオリフィ
スプレートを形成する手順を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a procedure for forming an orifice plate of the inkjet recording head of the present invention.

【図4】本発明のインクジェット記録ヘッドのオリフィ
スプレートを形成する手順を説明するフローチャートで
ある。
FIG. 4 is a flowchart illustrating a procedure for forming an orifice plate of the inkjet recording head of the present invention.

【図5】グラデーションマスクのグラデーション部にお
ける露光光の透過率を模式的に説明する図である。
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating the transmittance of exposure light in a gradation portion of a gradation mask.

【図6】グラデーションマスクの模式的な平面図であ
る。
FIG. 6 is a schematic plan view of a gradation mask.

【図7】本発明のインクジェット記録ヘッドのオリフィ
スプレートを形成する別の手順を説明する図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating another procedure for forming an orifice plate of the inkjet recording head of the present invention.

【図8】感光性樹脂に無機物を均一分散させる工程を付
加した場合のフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart when a step of uniformly dispersing an inorganic substance in a photosensitive resin is added.

【図9】本発明のインクジェット記録ヘッドを複数個用
いることで製作されたカラーインクジェット記録ヘッド
を搭載可能なインクジェット記録装置の一例の斜視図で
ある。
FIG. 9 is a perspective view of an example of an ink jet recording apparatus on which a color ink jet recording head manufactured by using a plurality of the ink jet recording heads of the present invention can be mounted.

【図10】本発明の第4の実施例における、ストレート
形状の直線部を有するオリフィスプレートの作製方法を
説明する図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a method for manufacturing an orifice plate having a straight portion in a straight shape according to a fourth embodiment of the present invention.

【図11】吐出口の壁面に直線部と曲線部を有する、従
来のインクジェット記録ヘッドの一例の模式的な一部断
面図である。
FIG. 11 is a schematic partial cross-sectional view of an example of a conventional ink jet recording head having a straight portion and a curved portion on a wall surface of a discharge port.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 オリフィスプレート 3 吐出口 5 表面 6a 解放面 6b 仮接合面 9 金属基板 10、110 第1の層 11、111 第2の層 12 直線部 14 曲線部 15 第1の露光部 16 第2の露光部 17 ストレート部 18 入口側 19 出口側 20 開口孔 21 電極 22 第1のマスク 23 第2のマスク 24 露光光 25 グラデーション部 26 オリフィス出口径対応部 27 微小透過部 70 記録素子基板 80 インク流路形成部材 81 インク流路 100 電気熱変換素子 200 インクジェット記録素子 300 インクジェット記録ヘッド 301 カラーインクジェット記録ヘッド 1002 フレキシブルケーブル 1004 記録用紙 1008 キャリッジ 1009 ガイドシャフト 1010 タイミングベルト 1011 キャリッジモータ 1012 本体シャーシ 1013 駆動プーリ 1014 アイドラプーリ 1015 インクタンク 1017 記録ヘッドカートリッジ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Orifice plate 3 Discharge port 5 Surface 6a Release surface 6b Temporary bonding surface 9 Metal substrate 10, 110 First layer 11, 111 Second layer 12 Linear portion 14 Curve portion 15 First exposure portion 16 Second exposure portion 17 Straight part 18 Inlet side 19 Outlet side 20 Opening hole 21 Electrode 22 First mask 23 Second mask 24 Exposure light 25 Gradation part 26 Orifice outlet diameter corresponding part 27 Micro transmission part 70 Recording element substrate 80 Ink flow path forming member 81 Ink flow path 100 Electrothermal conversion element 200 Inkjet recording element 300 Inkjet recording head 301 Color inkjet recording head 1002 Flexible cable 1004 Recording paper 1008 Carriage 1009 Guide shaft 1010 Timing belt 1011 Carriage motor 101 Body chassis 1013 driving pulley 1014 idler pulley 1015 ink tanks 1017 recording head cartridge

Claims (34)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インクを吐出させるために利用されるエ
ネルギを発生するエネルギ発生素子を備えた液流路が形
成されたインクジェット記録素子と、前記インクジェッ
ト記録素子に接合され、前記各液流路に対応する部位に
それぞれ、前記各液流路と連通する複数のオリフィスが
形成されたオリフィスプレートとを有するインクジェッ
ト記録ヘッドの製造方法において、 前記オリフィスプレートとなるべき感光性樹脂の熱膨張
係数と略等しい熱膨張係数の金属基板上に、前記感光性
樹脂からなる少なくとも1層の感光性樹脂層を形成する
工程と、 前記各オリフィスの最小径に対応する部分と前記各オリ
フィスの最大径に対応する部分との間での露光光の透過
率が序々に変化しているような透過率分布をもつグラデ
ーションマスクを用いて、前記感光性樹脂層を露光処理
し、前記オリフィスの側断面の一部が曲線となるように
前記各オリフィスを形成する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。
1. An ink jet recording element having a liquid flow path provided with an energy generating element for generating energy used for discharging ink, and an ink jet recording element joined to the ink jet recording element and provided in each of the liquid flow paths. In a method for manufacturing an ink jet recording head having an orifice plate in which a plurality of orifices communicating with the respective liquid flow paths are formed at corresponding portions, a thermal expansion coefficient of the photosensitive resin to be the orifice plate is substantially equal to the thermal expansion coefficient. Forming at least one photosensitive resin layer made of the photosensitive resin on a metal substrate having a coefficient of thermal expansion, a portion corresponding to a minimum diameter of each of the orifices and a portion corresponding to a maximum diameter of each of the orifices; Using a gradation mask with a transmittance distribution such that the transmittance of the exposure light between The photosensitive resin layer was exposed treated, method of manufacturing an ink jet recording head which comprises a step of part of the side section of the orifice to form the respective orifice so as to curve.
【請求項2】 前記感光性樹脂層の熱膨張係数と略等し
い熱膨張係数の金属基板上に、前記感光性樹脂からなる
第1の感光性樹脂層を形成する工程と、 前記第1の感光性樹脂層上に、少なくとも1層の前記感
光性樹脂層を積層して形成する層形成工程とを含む請求
項1に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
2. a step of forming a first photosensitive resin layer made of the photosensitive resin on a metal substrate having a coefficient of thermal expansion substantially equal to the coefficient of thermal expansion of the photosensitive resin layer; The method according to claim 1, further comprising: forming at least one photosensitive resin layer on the conductive resin layer by laminating the photosensitive resin layer.
【請求項3】 前記透過率分布をもたないマスクを用い
て、前記側断面の一部が直線となるように前記感光性樹
脂層を露光処理し、前記各オリフィスを形成する工程を
含む請求項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。
3. A step of exposing the photosensitive resin layer to light using a mask having no transmittance distribution so that a part of the side cross section becomes a straight line to form each of the orifices. Item 3. The method for manufacturing an ink jet recording head according to Item 1 or 2.
【請求項4】 撥インク性を呈する材料を含有させて、
前記第1の感光性樹脂層を撥インク層とする工程と、前
記撥インク層上に、少なくとも2層の前記感光性樹脂層
を積層して形成する工程とを含む請求項2または3に記
載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
4. A material exhibiting ink repellency is contained,
4. The method according to claim 2, further comprising: a step of forming the first photosensitive resin layer as an ink-repellent layer; and a step of laminating at least two photosensitive resin layers on the ink-repellent layer. 5. Of manufacturing an inkjet recording head.
【請求項5】 無機物をアルコキシド、メトキシド、あ
るいはプロキシドの形態で溶解含有させた溶媒と前記感
光性樹脂との混合溶液で前記第1の感光性樹脂層を形成
する工程を含む請求項2ないし4のいずれか1項に記載
のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
5. The method according to claim 2, further comprising the step of forming the first photosensitive resin layer with a mixed solution of the photosensitive resin and a solvent in which an inorganic substance is dissolved and contained in the form of alkoxide, methoxide or proxide. The method for manufacturing an ink jet recording head according to any one of the above items.
【請求項6】 前記金属基板として、磁性を有する金属
を用いる請求項2ないし5のいずれか1項に記載のイン
クジェット記録ヘッドの製造方法。
6. The method according to claim 2, wherein a metal having magnetism is used as the metal substrate.
【請求項7】 鉄、あるいはニッケルからなる前記金属
基板を用いる請求項6に記載のインクジェット記録ヘッ
ドの製造方法。
7. The method according to claim 6, wherein the metal substrate made of iron or nickel is used.
【請求項8】 前記金属基板として、シリコンの溶解除
去に要する時間よりも短時間で溶解除去可能な金属を用
いる請求項2ないし7のいずれか1項に記載のインクジ
ェット記録ヘッドの製造方法。
8. The method according to claim 2, wherein a metal that can be dissolved and removed in a shorter time than the time required for dissolving and removing silicon is used as the metal substrate.
【請求項9】 亜鉛、あるいは錫からなる前記金属基板
を用いる請求項2ないし8のいずれか1項に記載のイン
クジェット記録ヘッドの製造方法。
9. The method according to claim 2, wherein the metal substrate made of zinc or tin is used.
【請求項10】 前記第1の感光性樹脂層を、前記金属
基板の鏡面加工された面上に形成する工程を含む請求項
2ないし9のいずれか1項に記載のインクジェット記録
ヘッドの製造方法。
10. The method according to claim 2, further comprising forming the first photosensitive resin layer on a mirror-finished surface of the metal substrate. .
【請求項11】 前記第1の感光性樹脂層を、前記金属
基板の、最大高さRmaxが0.5μm以下の表面粗さ
の面上に形成する工程を含む請求項2ないし9のいずれ
か1項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
11. The method according to claim 2, further comprising the step of forming the first photosensitive resin layer on a surface of the metal substrate having a maximum height Rmax of 0.5 μm or less. 2. The method for manufacturing an ink jet recording head according to claim 1.
【請求項12】 前記金属基板を部分的に溶解除去する
ことで前記オリフィスプレートの保持部を形成する工程
を含む請求項2ないし11のいずれか1項に記載のイン
クジェット記録ヘッドの製造方法。
12. The method of manufacturing an ink jet recording head according to claim 2, further comprising a step of forming a holding portion of said orifice plate by partially dissolving and removing said metal substrate.
【請求項13】 前記層形成工程で前記感光性樹脂層を
順次積層する際、前記感光性樹脂層をプリベークする工
程と、前記感光性樹脂層を乾燥する工程とが終了してか
ら次の前記感光性樹脂層を積層する工程を含む請求項2
ないし11のいずれか1項に記載のインクジェット記録
ヘッドの製造方法。
13. When sequentially laminating the photosensitive resin layers in the layer forming step, after the step of prebaking the photosensitive resin layer and the step of drying the photosensitive resin layer are completed, 3. The method according to claim 2, further comprising the step of laminating a photosensitive resin layer.
12. The method for manufacturing an ink jet recording head according to any one of items 11 to 11.
【請求項14】 前記各感光性樹脂層のうちの、最後に
形成される第2の感光性樹脂層の、前記インクジェット
記録素子に接合される面に最大高さRmaxが1μm以
下の複数の凹凸を形成する工程を含む請求項2ないし1
3のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘッドの
製造方法。
14. A plurality of irregularities having a maximum height Rmax of 1 μm or less on a surface of the last photosensitive resin layer to be joined to the ink jet recording element, of the second photosensitive resin layer formed last. 2. The method according to claim 1, further comprising the step of:
3. The method for manufacturing an ink jet recording head according to any one of items 3.
【請求項15】 前記インクジェット記録素子に接合す
る前に、一括して製造された複数の前記オリフィスプレ
ートを個々の前記オリフィスプレートとして切り離す切
断工程を含む請求項1ないし14のいずれか1項に記載
のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
15. The method according to claim 1, further comprising a cutting step of cutting the plurality of orifice plates manufactured together as individual orifice plates before joining to the ink jet recording element. Of manufacturing an inkjet recording head.
【請求項16】 前記インクジェット記録素子に接合し
た後に、一括して製造された複数の前記オリフィスプレ
ートを個々の前記オリフィスプレートとして切り離す切
断工程を含む請求項1ないし14のいずれか1項に記載
のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
16. The method according to claim 1, further comprising a cutting step of cutting the plurality of orifice plates manufactured together as individual orifice plates after joining to the ink jet recording element. A method for manufacturing an ink jet recording head.
【請求項17】 前記切断工程における切り離しにレー
ザを用いる請求項15または16に記載のインクジェッ
ト記録ヘッドの製造方法。
17. The method according to claim 15, wherein a laser is used for separation in the cutting step.
【請求項18】 インクを吐出させるために利用される
エネルギを発生するエネルギ発生素子を備えた液流路が
形成されたインクジェット記録素子と、前記インクジェ
ット記録素子に接合され、前記各液流路に対応する部位
にそれぞれ、前記各液流路と連通する複数のオリフィス
が形成されたオリフィスプレートとを有するインクジェ
ット記録ヘッドであって、 請求項1ないし17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ものであることを
特徴とするインクジェット記録ヘッド。
18. An ink jet recording element having a liquid flow path provided with an energy generating element for generating energy used for discharging ink, and an ink jet recording element joined to the ink jet recording element and provided in each of the liquid flow paths. 18. A method for manufacturing an ink jet recording head according to claim 1, further comprising an orifice plate formed with a plurality of orifices communicating with the respective liquid flow paths at corresponding portions. An ink jet recording head manufactured by the following method.
【請求項19】 前記オリフィスの、インクが流入する
入口側の直径が、インクが吐出される出口側の直径の
1.5倍以上である請求項18に記載のインクジェット
記録ヘッド。
19. The ink jet recording head according to claim 18, wherein the diameter of the orifice on the inlet side where the ink flows in is at least 1.5 times the diameter on the outlet side where the ink is discharged.
【請求項20】 前記オリフィスの、インクが流入する
入口側の開口面積が、インクが吐出される出口側の開口
面積の2.25倍以上である請求項18に記載のインク
ジェット記録ヘッド。
20. The ink jet recording head according to claim 18, wherein the opening area of the orifice on the inlet side where the ink flows is at least 2.25 times the opening area on the outlet side where the ink is discharged.
【請求項21】 前記出口側の直径が10μm以下であ
る請求項18ないし20のいずれか1項に記載のインク
ジェット記録ヘッド。
21. The ink jet recording head according to claim 18, wherein the diameter of the outlet side is 10 μm or less.
【請求項22】 前記入口側の曲率半径が10μm以下
である請求項18ないし20のいずれか1項に記載のイ
ンクジェット記録ヘッド。
22. The ink jet recording head according to claim 18, wherein a radius of curvature of the entrance side is 10 μm or less.
【請求項23】 前記オリフィスプレートの厚さが20
μm以下である請求項18ないし22のいずれか1項に
記載のインクジェット記録ヘッド。
23. The orifice plate having a thickness of 20
The ink jet recording head according to any one of claims 18 to 22, wherein the diameter is not more than μm.
【請求項24】 前記感光性樹脂はエポキシ系樹脂であ
る請求項18ないし23のいずれか1項に記載のインク
ジェット記録ヘッド。
24. The ink jet recording head according to claim 18, wherein the photosensitive resin is an epoxy resin.
【請求項25】 前記感光性樹脂はポリイミド系樹脂で
ある請求項18ないし23のいずれか1項に記載のイン
クジェット記録ヘッド。
25. The ink jet recording head according to claim 18, wherein the photosensitive resin is a polyimide resin.
【請求項26】 前記オリフィスプレートは、前記エネ
ルギ発生素子に電気信号を供給するための開口が形成さ
れている請求項18ないし25のいずれか1項に記載の
インクジェット記録ヘッド。
26. The ink jet recording head according to claim 18, wherein the orifice plate has an opening for supplying an electric signal to the energy generating element.
【請求項27】 インクを吐出させるために利用される
エネルギを発生するエネルギ発生素子を備えた液流路が
形成されたインクジェット記録素子と、前記インクジェ
ット記録素子に接合され、前記各液流路に対応する部位
にそれぞれ、前記各液流路と連通する複数のオリフィス
が形成されたオリフィスプレートとを有するインクジェ
ット記録ヘッドであって、 請求項3ないし17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ものであることを
特徴とするインクジェット記録ヘッド。
27. An ink jet recording element having a liquid flow path provided with an energy generating element for generating energy used to discharge ink, and an ink jet recording element joined to the ink jet recording element and provided in each of the liquid flow paths. An ink jet recording head having an orifice plate formed with a plurality of orifices communicating with the respective liquid flow paths at corresponding portions, respectively, wherein the ink jet recording head according to any one of claims 3 to 17, An ink jet recording head manufactured by the following method.
【請求項28】 前記側断面が直線である直線部の長さ
は、前記オリフィスプレートの厚さの1/10〜1/2
である請求項27に記載のインクジェット記録ヘッド。
28. The length of a straight portion having a straight side cross section is 1/10 to 1/2 of the thickness of the orifice plate.
The ink jet recording head according to claim 27, wherein
【請求項29】 前記直線部が形成されている前記感光
性樹脂層は、5〜80質量%の無機物を含有し、かつ、
前記直線部での、インクの吐出方向に対して垂直な面の
面積は一定である請求項27または28に記載のインク
ジェット記録ヘッド。
29. The photosensitive resin layer in which the linear portion is formed contains 5 to 80% by mass of an inorganic substance, and
29. The ink jet recording head according to claim 27, wherein an area of a surface of the linear portion perpendicular to an ink ejection direction is constant.
【請求項30】 インクを吐出させるために利用される
エネルギを発生するエネルギ発生素子を備えた液流路が
形成されたインクジェット記録素子と、前記インクジェ
ット記録素子に接合され、前記各液流路に対応する部位
にそれぞれ、前記各液流路と連通する複数のオリフィス
が形成されたオリフィスプレートとを有するインクジェ
ット記録ヘッドであって、 請求項4ないし17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ものであることを
特徴とするインクジェット記録ヘッド。
30. An ink jet recording element having a liquid flow path provided with an energy generating element for generating energy used for discharging ink, and an ink jet recording element joined to the ink jet recording element and provided in each of the liquid flow paths. An ink jet recording head having an orifice plate formed with a plurality of orifices communicating with the respective liquid flow paths in corresponding portions, respectively, wherein the method for manufacturing an ink jet recording head according to any one of claims 4 to 17 is provided. An ink jet recording head manufactured by the following method.
【請求項31】 前記撥インク層の撥インク面が前記オ
リフィスプレートの、インクが吐出される出口側の面で
ある請求項30に記載のインクジェット記録ヘッド。
31. The ink jet recording head according to claim 30, wherein the ink-repellent surface of the ink-repellent layer is a surface of the orifice plate on the outlet side from which ink is ejected.
【請求項32】 前記エネルギ発生素子は、インク吐出
用の熱エネルギを発生する電気熱変換体である請求項1
8ないし31のいずれか1項に記載のインクジェット記
録ヘッド。
32. The heat generating element according to claim 1, wherein the energy generating element is an electrothermal converter that generates thermal energy for ink ejection.
32. The inkjet recording head according to any one of items 8 to 31, wherein
【請求項33】 前記電気熱変換体によって印加される
熱エネルギにより、インクに生ずる膜沸騰を利用して前
記オリフィスからなる吐出口よりインクを吐出させる請
求項32に記載のインクジェット記録ヘッド。
33. The ink jet recording head according to claim 32, wherein the ink is ejected from an ejection port formed by the orifice by using film boiling generated in the ink by thermal energy applied by the electrothermal transducer.
【請求項34】 被記録媒体を搬送する搬送手段と、イ
ンクを吐出し、前記被記録媒体に記録を行う請求項18
ないし33のいずれか1項に記載のインクジェット記録
ヘッドを保持し、かつ、前記被記録媒体の搬送方向に対
して略直角方向に往復移動する保持手段とを有すること
を特徴とするインクジェット記録装置。
34. A transport means for transporting a recording medium, and ejecting ink to perform recording on the recording medium.
34. An ink jet recording apparatus, comprising: a holding unit for holding the ink jet recording head according to any one of Items 33 to 33 and reciprocating in a direction substantially perpendicular to the transport direction of the recording medium.
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