JP2004181893A

JP2004181893A - 記録ヘッドの製造方法と記録ヘッド及びインクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2004181893A
Application number: JP2002354613A
Authority: JP
Inventors: Michio Umezawa; 道夫梅沢
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-12-06
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2004-07-02
Anticipated expiration: 2022-12-06
Also published as: JP4230206B2

Abstract

【課題】ノズル形成部材に対する撥水層の密着性向上とエキシマレーザによる加工性の向上を図るとともに、製作工数と不良の発生の低減を図る。
【解決手段】ノズル基板４０を、インク吐出側表面に撥水膜４０５を有し、ノズル４６を形成するノズル形成部材４０１と、ノズル基板４０のインク吐出側と反対の面に接合されるインク液室の一方の面を構成する液室構成部材４０２とで構成し、ノズル形成部材４０１と液室構成部材４０２を接合するとき、ノズル形成部材４０１と複数の液室構成部材４０２が一体に配列された液室構成部材ウエハ４０９を接合したのち、ノズル形成部材４０１にノズル４６を加工して所定サイズに切断してチップ状にする。
【選択図】図９

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、インク滴をノズルから吐出させて文字や画像を記録する記録ヘッドの製造方法と記録ヘッド及びインクジェット記録装置、特に製作工数と不良の発生の低減に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特許第２９１４１４６号公報
【特許文献２】特開平６−８７２１６号公報
【特許文献３】特開平１０−３０５５８２号公報
ノンインパクト記録装置は記録時の騒音発生が無視できる程度に小さい点でオフィス用等として注目されている。そのうち高速記録可能で、かつ普通紙に特別の定着処理を要せずに記録できるインクジェット記録装置が近年多く使用されている。このインクジェット記録装置のなかで特にオンデマンド方式は従来のインパクト方式の記録装置などと比べると、動作音が小さいことや、高精細な画像を出力できることなどの特徴を有し、近年は急速に普及している。
【０００３】
このインクジェット記録装置に使用する記録ヘッドは、ノズルからインク滴を吐出させて記録を行うため、ノズルの形状や精度がインク滴の噴射特性におおきな影響を与える。また、ノズル孔を形成しているノズル形成部材の表面の特性もインク滴の噴射特性に影響を与える。例えば、ノズル形成部材表面のノズル孔周辺部にインクが付着して不均一なインクだまりが発生すると、インク滴の吐出方向が曲げられたり、インク滴の大きさにバラツキが生じたり、あるいはインク滴の飛翔速度が不安定になる等の不都合が生じる。
【０００４】
そこで例えば特許文献１に示すように、ノズル形成部材の一方の面に粘着部材を貼り付け、その反対側面からレーザビームを照射し、ノズル形成部材の一部が残るように加工した後、粘着部材をはがして残った一部を除去して、ノズル孔の出射側に未加工な部分をなくしてインク滴の飛翔方向のばらつきが生じないようにしたり、特許文献２に示すように、ノズル形成部材の表面に含フッ素重合体からなるコーティング層を設け、その背面側からエキシマレーザを照射してノズル孔加工を行うとともにノズル孔上のコーティング層を除去したり、特許文献３に示すように、ノズル形成部材の一方の面にテトラフルオロエチレンを成分とする共重合体を含む有機樹脂層で撥水膜を形成し、ノズル形成部材の表面の均一性を高め、インク滴の飛翔特性の安定化を図るようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ノズル形成部材として樹脂材料を使用する場合、前記のように撥水膜を樹脂材料の表面に形成するが、樹脂材料と撥水剤との密着性があまり良くないため、直接塗布して使用することは非常に困難である。そこで樹脂材料の表面を粗面化して微細な凹凸を形成し、その上に撥水剤を塗布して密着力の向上を図ったりしているが、十分な密着力の確保には至っていなかった。すなわち、塗布後の初期には撥水性は得られているが、ノズルプレート表面やノズル開口部に付着したインク滴やゴミ等の除去のために行われるワイピング動作によって表面が擦られるため、密着性が十分でないと、徐々に撥水層のはがれが発生し、撥水性が劣化してしまう。また、フッ素系撥水剤を使用する場合などでは、ノズル形成部材である樹脂材料等の表面に、ＳｉＯ_２膜を形成し、その上にフッ素系撥水剤を塗布して密着力を向上することも試みられている。この場合、ＳｉＯ_２膜厚をある程度厚く、例えば２００Å以上にしないと十分な密着力を得ることができない。
また、ノズル孔加工をエキシマレーザ加工等で行う場合、ノズル形成部材の樹脂材料としてポリイミド等を使用すればエキシマレーザによる加工性を確保できるが、ＳｉＯ_２膜はエキシマレーザによる加工性が悪いため、きれいなノズル孔加工ができなくなり、異形ノズル孔が発生してしまう。
【０００６】
また、ノズル形成部材と液室構成部材は、１ヘッド単位（１チップ単位）に切断分割してから接合しているため、ノズル形成部材と液室構成部材とも分割後の部品の取り扱いや接合やエキシマレーザ加工及び洗浄などの各工程がチップ単位となり、量産ではその取り扱いだけで時間を要し、記録ヘッドの生産効率が悪くなってしまう。
【０００７】
この発明はかかる短所を改善し、ノズル形成部材に対する撥水層の密着性向上とエキシマレーザによる加工性の向上を図るとともに、製作工数と不良の発生の低減を図ることができる記録ヘッドの製造方法と記録ヘッド及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ものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の記録ヘッドの製造方法は、インク滴を吐出する複数のノズルを有するノズル基板と、前記各ノズルが連通する複数のインク液室とを有し、各ノズルに対応するエネルギーを発生するアクチュエータを駆動して前記ノズルからインク滴を吐出させる記録ヘッドの製造方法において、前記ノズル基板は、インク吐出側表面に撥水膜を有し、ノズルを形成するノズル形成部材と、ノズル基板のインク吐出側と反対の面に接合されるインク液室の一方の面を構成する液室構成部材を有し、ノズル形成部材と液室構成部材を接合するとき、ノズル形成部材と複数の液室構成部材が一体に配列された液室構成部材集合体を接合したのちノズル形成部材にノズルを加工して所定サイズに切断してチップ状にして、前記アクチュエータと接合することを特徴とする。
【０００９】
前記ノズル形成部材を樹脂フィルムで形成することが望ましい。また、撥水膜は、ＳｉＯ_２膜とフッ素系撥水剤とで構成すると良い。さらに、液室構成部材集合体をＳｉウエハで構成する。
【００１０】
また、ノズル形成部材と液室構成部材集合体の接合にエポキシ系接着剤を使用することが望ましい。
【００１１】
また、ノズル形成部材にエキシマレーザ加工でノズルを加工する。このノズルを加工するとき、ノズル形成部材の撥水膜の表面にＵＶ硬化型粘着テープを貼り付け、液室構成部材側からエキシマレーザを照射してノズルを加工する。
【００１２】
さらに、ノズルを加工したノズル形成部材と液室構成部材を所定サイズに切断するとき、ＵＶ硬化型粘着テープの厚さ方向の一部も切断して、ノズル形成部材と液室構成部材を確実に切断するとともに後処理を容易にする。
【００１３】
この発明の記録ヘッドは前記製造方法で製造され、安定した吐出特性でインクを吐出することを特徴とする。
【００１４】
この発明のインクジェット記録装置は、前記記録ヘッドを有し、良質な画像を安定して記録することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明のインクジェット記録装置の構成図である。図に示すように、インクジェット記録装置１は、印字機構部２と給紙カセット３と手差しトレイ４及び排紙トレイ５を有し、給紙カセット３又は手差しトレイ４から送られた記録用紙６に印字機構部２で所定の画像等を記録して排紙トレイ５に排紙する。
【００１６】
印字機構部２は、図２の斜視図に示すように、本体の左右の側板に横架した主ガイドロッド１１と従ガイドロッド１２とに摺動自在に保持したキャリッジ１３と、キャリッジ１３にインク滴吐出方向を下方に向けて装着し、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する記録ヘッド１４と、キャリッジ１３の上側に着脱自在に装着し、記録ヘッド１４に各色のインクを供給するインクカートリッジ１５を有する。キャリッジ１３は、主走査モータ１６の回転軸に連結された駆動プーリ１７と従動プーリ１８の間に巻き回されたタイミングベルト１９に連結され、主走査モータ１６の正逆回転により主走査方向に往復移動する。インクカートリッジ１５は上方に大気と連通する大気導入口が設けられ、下方には記録ヘッド１４へインクを供給する供給口が設けられ、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体により記録ヘッド１４へ供給するインクをわずかな負圧に維持している。
【００１７】
また、給紙カセット３から記録ヘッド１４までの記録用紙６の搬送路には、給紙カセット３から記録用紙６を分離給装する給紙ローラ２１とフリクションパッド２２と、記録用紙６を案内するガイド部材２３と、給紙された記録用紙６を反転させて搬送する搬送ローラ２４と、搬送ローラ２４の外周面に押し付けられる搬送コロ２５及び搬送ローラ２４からの記録用紙６の送り出し角度を規定する先端コロ２６とを有する。搬送ローラ２４は副走査モータ２７によってギヤ列を介して回転駆動される。記録ヘッド１４の下方側には搬送ローラ２４から送り出された記録用紙６を案内する印写受け部材２８が設けられ、印写受け部材２８の搬送方向の下流側には、記録用紙６を送り出すために回転駆動される搬送コロ２９と拍車３０と、記録用紙６を排紙トレイ５に送り出す排紙ローラ３１と拍車３２及び排紙経路を形成するガイド部材３３，３４とが設けられている。
【００１８】
このインクジェット記録装置１で記録用紙６に記録するとき、キャリッジ１３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１４を駆動して、停止している記録用紙６にインクを吐出して１行分を記録し、記録用紙６を所定量だけ搬送したのち次の行の記録を行う。そして記録終了信号又は記録用紙６の後端が記録領域に到達した信号を受けて記録動作を終了させ記録用紙６を排紙する。
【００１９】
また、キャリッジ１３の移動方向の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド１４の吐出不良を回復するための回復装置３５を有する。回復装置３５は、キャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有し、キャリッジ１３は印字待機中には回復装置３５の位置に移動し、記録ヘッド１４のノズル部分を覆い、ノズル孔を湿潤状態に保ち、インク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録中などに記録と関係しないインクをパージすることにより、全てのノズル孔のインク粘度を一定にして安定した吐出性能を維持する。記録ヘッド１４の吐出不良が発生した場合等には、記録ヘッド１４のノズル部分を密封し、吸引手段２よりノズルからインクとともに気泡等を吸い出し、ノズル面に付着したインクやゴミ等をクリーニング手段により除去して吐出不良を回復する。このとき吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インクタンクに排出する。
【００２０】
記録ヘッド１４は、図３の分解斜視図に示すように、ノズル基板４０と静電アクチュエータ４１とＦＰＣケーブル４２とフレーム４３とフィルタ４４及びジョイント部４５を有する。ノズル基板４０には複数のノズル４６を有し、静電アクチュエータ４１の上部に設けられている。静電アクチュエータ４１は、単結晶シリコン基板や多結晶シリコン基板あるいはＳＯＩ基板などのシリコン基板等で形成した流路基板４７と、シリコン基板や高機能セラミックスガラス基板あるいはセラミックス基板等で形成され、流路基板４７の下側に設けられた電極基板４８を有する。流路基板４７には、図４の断面図に示すように、加圧室４９と、加圧室４９の底部をなす第１電極を兼ねた振動板５０を形成する凹部を有し、ノズル基板４０には流体抵抗部５１を形成する溝を有し、流路基板４７と電極基板４８には共通液室流路５２を形成する貫通部を有する。
【００２１】
この流路基板４７として例えば単結晶シリコン基板を用いた場合、あらかじめ振動板５０の厚さにボロンを注入してエッチングストップ層となる高濃度ボロン層を形成し、電極基板４８と接合した後、加圧室４９となる凹部をＫＯＨ水溶液などのエッチング液を用いて異方性エッチングする。このとき高濃度ボロン層がエッチングストップ層となって振動板５０が高精度に形成される。また、多結晶シリコン基板で振動板５０を形成する場合は、流路基板４７上に振動板となる多結晶シリコン薄膜を形成する方法、または、あらかじめ電極基板４８を犠牲材料で平坦化し、その上に多結晶シリコン薄膜を成膜した後、犠牲材料を除去することで形成できる。なお、振動板５０に別途電極膜を形成してもよいが、上述したように不純物の拡散などによって振動板５０が電極を兼ねるようにしている。また、振動板５０の電極基板４８側の面に絶縁膜を形成することもできる。この絶縁膜としてはＳｉＯ_２等の酸化膜系絶縁膜やＳｉ_３Ｎ_４等の窒化膜系絶縁膜などを用いることができる。この絶縁膜の成膜は、振動板５０の表面を熱酸化して酸化膜を形成したり、成膜手法を用いたりすることができる。さらに、この流路基板４７には共通電極を設けている。この共通電極は、Ａｌ等の金属をスパッタしてシンタリング（熱拡散）することにより付設しており、流路基板４７との導通を確保して、半導体基板よりなる流路基板４７とオーミックコンタクトを取っている。
【００２２】
また、電極基板４８には、図５の部分断面図に示すように、酸化膜層４８ａを形成し、この酸化膜層４８ａの部分に凹部５３を形成して、凹部５３の底面に振動板５０に対向する第２電極である電極５４を設け、振動板５０と電極５４との間に所定の間隙、例えば０．２μｍの間隙を形成している。この電極５４の表面にはＳｉＯ_２膜などの酸化膜系絶縁膜やＳｉ_３Ｎ_４膜などの窒化膜系絶縁膜からなる電極保護膜５５を成膜しているが、電極表面５４に電極保護膜５５を形成しないで、振動板５０側に絶縁膜を形成しても良い。
【００２３】
この電極基板４８の電極５４としては、通常半導体素子の形成プロセスで一般的に用いられるＡｌ，Ｃｒ，Ｎｉ等の金属材料や、Ｔｉ，ＴｉＮ，Ｗ等の高融点金属、または不純物により低抵抗化した多結晶シリコン材料などを用いることができる。電極基板４８をシリコンウエハで形成する場合には、電極基板４８と電極５４との間には絶縁層となる酸化膜層４８ａを形成する必要があるが、電極基板４８にガラス等の絶縁性材料を用いる場合には電極５４との間に絶縁層を形成する必要はない。また、電極基板４８にシリコン基板を用いる場合、電極５４としては、不純物拡散領域を用いることができる。この場合、拡散に用いる不純物は基板シリコンの導電型と反対の導電型を示す不純物を用い、拡散領域周辺にｐｎ接合を形成し、電極５４と電極基板４８とを電気的に絶縁する。
【００２４】
この流路基板４７と電極基板４８との接合は、接着剤による接合も可能であるが、より信頼性の高い物理的な接合、例えば電極基板４７がシリコンで形成される場合、酸化膜を介した直接接合法を用いることができる。この直接接合は１０００℃程度の高温下で実施する。また、電極基板４８がガラスの場合、陽極接合を行うことができる。電極基板４８をシリコンで形成して、陽極接合を行う場合には、電極基板４８と流路基板４７との間に高機能セラミックスガラスを成膜し、この膜を介して陽極接合を行うこともできる。さらに、流路基板４７と電極基板４８にシリコン基板を使用して金等のバインダーを接合面に介在させた共晶接合で接合することもできる。
【００２５】
ノズル基板４０は多数のノズル４６を２列配置して形成したものであり、吐出面には撥水処理を施している。このノズル基板４０は流路基板４７に接着剤にて接合している。このノズル基板４０の２列に配置したノズル４６に対応して加圧室４９と振動板５０及び電極５４なども２列に配置し、各ノズル列の中央部に共通液室流路５２を配置して、左右の加圧室４９にインクを供給するようにして、簡単な構成で多数のノズル４６を有するマルチノズルの記録ヘッド１３を構成することができる。
【００２６】
電極基板４８の電極５４の外部に延びた電極パット部５４ａは、図６の断面図に示すように、異方性導電膜などを介してＦＰＣケーブル４２に接続している。ＦＰＣケーブル４２にはヘッド駆動回路であるドライバＩＣ５６を搭載している。そして電極基板４８とノズル基板４０との間は、エポキシ樹脂等の接着剤を用いたギャップ封止剤５７により気密封止している。
【００２７】
また、ノズル基板４０と静電アクチュエータ４１はフレーム４３上に接着剤で接合している。このフレーム４３には共通液室流路５２に外部からインクを供給するためのインク供給穴５８を有し、ＦＰＣケーブル４２等はフレーム４３に形成した穴部５９に収納される。このフレーム４３とノズル基板４０との間の接合には、エポキシ樹脂等の接着剤を用いたギャップ封止剤６０にて封止し、撥水性を有するノズル基板４０表面のインクが電極基板４３やＦＰＣケーブル４２等に回り込むことを防止している。フレーム４３はフィルタ４４を介してジョイント部４５に連結している。ジョイント部４５はインクカートリッジ１５が連結され、インクカートリッジ１５からフィルタ４４とインク供給穴５８を通して共通液室流路５２にインクが供給される。
【００２８】
そして振動板５０を共通電極とし、電極５４を個別電極として、振動板５０と電極５４との間に駆動電圧を印加することにより、振動板５０と電極５４との間に発生する静電力によって振動板５０が電極５４側に変形変位し、この状態から振動板５０と電極５４間の電荷を放電させることによって振動板５０が復帰変形して、加圧室４９の内容積と圧力を変化させてノズル４６からインク滴を吐出する。
【００２９】
このインクジェット記録装置１の記録ヘッド１４のノズル基板４０に形成する複数のノズル４６はエキシマレーザ加工機７０により加工される。エキシマレーザ加工機７０は、図７の構成図に示すように、レーザ発振機７１から射出されたエキシマレーザビーム７２をミラー７３，８５，７８によって反射し加工テーブル８０に導く。このレーザビーム７２が加工テーブル８０に至るまでの光路には、加工物に対して最適なビームが届くように、レーザビーム７２を所望のサイズに拡大するビームエキスパンダ７４と、レーザビーム７２を加工する孔に対応した形状にするマスク７６と、マスク７６を通過したレーザビームを結像光学系７９に導くフィールドレンズ７７を有する。加工テーブル８０はＸＹＸテーブル等で構成され、加工するノズル基板４０を載置して加工位置を位置決めする。
【００３０】
このエキシマレーザ加工機７０でノズル４６を加工するノズル基板４０は、図８の部分断面図に示すように、ノズル４６を有するノズル形成部材４０１と加圧室４９の一方の面を構成するとともに流体抵抗部５１を形成する溝を有する液室構成部材４０２とを接着剤４０３で接合し、ノズル形成部材４０１の表面にＳｉＯ_２薄膜４０４と撥水膜４０５を順次積層して形成する。液室構成部材４０２にはあらかじめノズル４６を加工する位置にノズル連通口４０６が設けられている。
【００３１】
このノズル基板４０の製造方法を図９の工程図を参照して説明する。まず、図９（Ａ）に示すように、サイズが５００×１０００ｍｍのノズル形成部材４０１を準備する。このノズル形成部材４０１としてはＳｉＯ２等の粒子が添加されていないポリイミドフイルムを使用する。すなわち、一般的なポリイミドフイルムはロールフイルム取扱装置等における取扱性（滑り）からフイルム材料の中にＳｉＯ_２（シリカ）や燐酸水素カルシウムなどの粒子が添加されている。エキシマレーザでノズル孔を加工する場合、このＳｉＯ_２等の粒子はエキシマレーザによる加工性が悪く、エキシマレーザでノズル孔を加工する場合、加工したノズルに異形が発生する。このノズル孔の異形発生を防ぐためにノズル形成部材４０１としてはＳｉＯ２等の粒子が添加されていないポリイミドフイルムを使用する。
【００３２】
このノズル形成部材４０１の表面に、（Ｂ）に示すように、ＳｉＯ_２薄膜４０４を形成する。このＳｉＯ_２薄膜４０４を形成するときは、比較的熱を加えず、ノズル形成部材４０１に熱的影響の発生しない範囲の温度で成膜可能な方法で形成する。例えばスパッタリングやイオンビーム蒸着、イオンプレーティング、ＣＶＤ（化学蒸着法）、Ｐ−ＣＶＤ（プラズマ蒸着法）などが適している。このＳｉＯ_２薄膜４０４の膜厚は密着力が確保できる範囲で必要最小限の厚さとして工程時間、材料費を削減する。また、ＳｉＯ_２薄膜４０４の膜厚があまり厚くなると、エキシマレーザでのノズル孔加工に支障がでてくる場合がある。すなわちノズル形成部材４０１はきれいに孔形状が加工されていても、ＳｉＯ_２薄膜４０４の一部が十分に加工されず、加工残りになることがある。したがって、具体的には密着力が確保でき、エキシマレーザ加工時にＳｉＯ_２薄膜４０４が残らない範囲として、膜厚１Å〜３００Åの範囲が適している。なかでも膜厚１０Å〜１００Åの範囲が最も適している。
【００３３】
このＳｉＯ_２薄膜４０４を例えばスパッタリング方法で膜厚を２０Åに形成する。すなわちノズル形成部材４０１の表面にＳｉをスパッタリングした後、Ｓｉ表面にＯ_２イオンを当てることによりＳｉＯ_２薄膜４０４を形成できる。このようにして形成したＳｉＯ_２薄膜４０４はノズル形成部材４０１に対する密着力が大きくかつ均質で緻密な膜が得られる。したがって撥水膜４０５との密着性も良く、撥水膜４０５のワイピング耐久性を向上することができる。
【００３４】
次に、ＳｉＯ_２薄膜４０４の表面に撥水膜４０５を形成する。撥水膜４０５の形成は、（Ｃ）に示す撥水剤層４０５ａの形成工程と（Ｄ）に示す空中放置工程とを有する。撥水剤層４０５ａはフッ素系撥水材料をスピンコータやロールコータあるいはスクリーン印刷又はスプレーコータなどの方法で塗布するが、より効果的には、真空蒸着で成膜する方法が撥水膜４０５の密着性を向上し、ワイピング耐久性を向上することができる。さらに、撥水剤層４０５ａを真空蒸着で成膜するとき、ＳｉＯ_２薄膜４０４を形成した真空チャンバ内で引き続いて形成すると、より撥水膜４０５の密着性を向上することができる。すなわちＳｉＯ_２薄膜４０４を形成後に真空チャンバから取り出すと、ＳｉＯ_２薄膜４０４の表面に不純物が付着して密着性を損なうためである。この撥水剤層４０５ａを形成するフッ素系撥水材料は種々あるが、例えばシラン変性パーフルオロポリオキセタンを使用することにより、インクに対して必要な撥水性を得ることができる。また、撥水剤層４０５ａの膜厚を１０Å〜３０Åにすることにより必要とする撥水性を得ることができる。例えば撥水材層４０５の膜厚を１０Åと２０Å及び３０Åとして撥水性とワイピング耐久性能を調べたところ差は見られなかった。したがって成膜時間やコストなどを考慮すると１Å〜２０Åが最も適している。撥水剤層４０５ａを形成後、（Ｄ）に示す空中放置工程に入る。この空中放置工程により、フッ素系の撥水剤層４０５ａとＳｉＯ２薄膜４０４とが、空気中の水分を仲介として化学的結合をして撥水膜４０５になる。
【００３５】
このＳｉＯ_２薄膜４０４と撥水剤層４０５ａを真空チャンバ内で連続して形成する成膜装置を図１０に示す。図１０に示す成膜装置は、米国のＯＰＴＩＣＡＬＣＯＡＴＩＮＧＬＡＢＯＲＡＴＯＲＹＩＮＣ．で開発した、メタモードプロセスと呼ばれる工法を装置化したものであり、ディスプレイなどの反射防止・防汚膜の作製に使用されている。図に示すように、ドラム８１の周囲４個所にステーション８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄが配置され、全体が真空引きできるチャンバーの中に収容されている。ドラム８１の直径は約１ｍあり、ドラム８１の外周部に５００×１０００ｍｍサイズのシート状の材料が７枚設置して一括処理することができる。このドラム８１の外周部にノズル形成部材４０１を設置し、ステーション８２ａでＳｉをスパッタし、その後、ステーション８２ｂでＳｉ表面にＯ_２イオンを当ててＳｉＯ_２薄膜４０４を形成する。その後、ステーション８２ｄでシラン変性パーフルオロポリオキセタンを蒸着する。反射防止膜の場合はステーション８２ｃでＮｂを蒸着し、ＮｂとＳｉＯ_２を所定の厚さで必要層数重ねた後、ステーション８２ｄでシラン変性パーフルオロポリオキセタンを蒸着するが、撥水膜４０５は反射防止膜の機能は必要なく、ＳｉＯ_２薄膜４０４と撥水剤層４０５ａを１層ずつ形成する。
【００３６】
次に、（Ｅ）に示すように、撥水膜４０５の表面にＵＶ硬化型粘着テープ４０７を貼り付ける。このＵＶ硬化型粘着テープ４０７を撥水膜４０５に貼るとき、気泡が生じないようにして貼り付ける。例えば撥水膜４０５とＵＶ硬化型粘着テープ４０７の間に気泡があると、気泡の位置にあけたノズルは、加工時の付着物などで品質が劣化してしまうから、これを防ぐためである。
【００３７】
このＵＶ硬化型粘着テープ４０７を貼り付けたほぼ５００×１０００ｍｍサイズのノズル基板シート４０８を、図１１の平面図に示すように、１５０×１２０ｍｍサイズに切断し、（Ｆ）に示すように、ノズル形成部材４０１にノズル連通口４０６を有する液室構成部材４０２を接着剤４０３で接合する。この液室構成部材４０２は、図１２の平面図に示すように、一般的に知られている半導体製作用のフォトリソプロセス等を使用して、所定の液室構成パターン、例えば６インチウエハで４２個の液室構成部材４０２のパターンを有する液室構成部材ウエハ４０９を形成する。この液室構成部材ウエハ４０９のノズル形成部材４０１の貼付け面の必要部分に、接着剤薄膜転写装置等で接着剤４０３を１〜２μｍ程度塗布し、そこにカットフィルムを貼りつける。このカットフィルムの貼付けは、精度の高い位置合わせは必要なく、チップエリアからフィルムが外れない程度の位置合わせで良い。また、接着剤４０３は、エポキシ系接着剤、例えば日本エイブルスティック社製エイブルボンド９３１−１などが薄膜転写に適している。また、硬化にもあまり高い温度に加熱する必要はなく、通常５０〜７０℃程度であるため、ノズル形成部材４０１と液室構成部材４０２との熱膨張係数差も問題にならずに接合することができる。
【００３８】
その後、（Ｇ）に示すように、液室構成部材４０２側からエキシマレーザを照射してノズル４６を加工する。このノズル４６を加工するとき、ノズル４６がきれいに加工されるように、ＵＶ硬化型粘着テープ４０７の一部まで加工できるように加工条件を設定する。このエキシマレーザ加工は単ビーム加工でも良いが、加工速度を向上するために、複数のノズル４６を同時に加工できるような光学系及びマスク７６を使用すると良い。ノズル４６を加工後、ＵＶ硬化型粘着テープ４０７を貼りつけた状態で次工程に送る。
【００３９】
このようにウエハ単位でノズル４６を形成したのち次工程でチップ毎に切断する。この切断は通常のＩＣ製造工程で使用されているダイシング工程を応用して行う。すなわち、エキシマレーザ加工後のウエハを、ＵＶ硬化型粘着テープ４０７側を加工テーブル側としてダイシングマシンに載置し、図１１に示す液室構成部材４０２のチップ外形に沿ってダイシング加工してノズル基板４０を形成する。このときダイシング深さは、ＵＶ硬化型粘着テープ４０７の厚さの中間程度まで切断する深さにするのが良い。このように切断することにより、ノズル基板４０を完全に切断することができるとともに次工程のＵＶ硬化型粘着テープ４０７のエキスパンドを実施し易くすることができる。なお、ダイシングマシンには洗浄ステーションが併設されていて、ダイシング後切粉等の洗浄を連続的に行うと洗浄効果をより向上することができる。このノズル基板４０を静電アクチュエータ４１に接合する。
【００４０】
前記説明では記録ヘッド１４に静電アクチュエータ４１を使用した場合について説明したが、圧電素子方式やサーマル方式などのアクチュエータを使用しても良い。また、液室構成部材４０２と静電アクチュエータ４１を別部品として構成した場合について説明したが、両機能を統合して、すなわち静電アクチュエータ４１の流路基板４７のノズル基板４０側に対する面に、流路抵抗部５１やノズル連通口４０６を設けても良い。この要にして部品点数を減らすことができ、大幅なコストダウンを図ることができる。
【００４１】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、インク滴を吐出する複数のノズルを有するノズル基板を、インク吐出側表面に撥水膜を有し、ノズルを形成するノズル形成部材と、ノズル基板のインク吐出側と反対の面に接合されるインク液室の一方の面を構成する液室構成部材とで構成し、ノズル形成部材と液室構成部材を接合するとき、ノズル形成部材と複数の液室構成部材が一体に配列された液室構成部材集合体を接合したのち、ノズル形成部材にノズルを加工して所定サイズに切断してチップ状にするようにしたから、ノズル形成部材と液室構成部材を接合するときの位置合わせや取り扱い等の処理回数を低減することができ、製作工数を低減するとともに、取り扱い等による不良の発生も低減することができ、記録ヘッドのコストが大幅に低減することができる。
【００４２】
また、ノズル形成部材を樹脂フィルムで形成することにより、材料のコストを低減するとともに、ノズルの加工方法の選択範囲を広くすることができる。
【００４３】
また、ノズル形成部材の表面に設けた撥水膜をＳｉＯ_２膜とフッ素系撥水剤とで構成することにより、ＳｉＯ_２膜とフッ素系撥水剤が化学的結合により密着するから、フッ素系撥水剤を非常に薄くすることができ、撥水剤の使用量を低減できるとともに、ワイピング耐久性と加工性を向上することができる。
【００４４】
さらに、液室構成部材集合体をＳｉウエハで構成することにより、複数の液室構成部材の集積化を高精度に置くなうことができ、後工程の加工や切断処理を容易に行うことができる。
【００４５】
また、ノズル形成部材と液室構成部材集合体の接合にエポキシ系接着剤を使用することにより、液室構成部材の必要箇所に選択的に塗布することができ、ノズル形成部材のノズル形成部に接着剤を塗布しないで済み、ノズルの加工を容易に行うことができるとともに、塗布厚さのムラによるノズル径にバラツキが発生することを防ぐことができる。
【００４６】
また、ノズル形成部材と液室構成部材を接合してからノズル形成部材にエキシマレーザ加工でノズルを加工することにより、精度の良いノズル孔加工することができるとともに、ノズル形成部材と液室構成部材を接合するときに、高精度な位置合わせや接着剤硬化時の加熱熱膨張による位置ズレなどの影響を受けずにノズルを加工することができる。
【００４７】
さらに、ノズルを加工するとき、ノズル形成部材の撥水膜の表面に、エキシマレーザによる加工性が良好なＵＶ硬化型粘着テープを貼り付け、液室構成部材側からエキシマレーザを照射してノズルを加工することにより、ノズルの形状を高精度に加工することができる。
【００４８】
また、ノズルを加工したノズル形成部材と液室構成部材を所定サイズに切断するとき、ＵＶ硬化型粘着テープの厚さ方向の一部も切断することにより、ノズル形成部材と液室構成部材を確実に切断するとともに後処理を容易にすることができる。
【００４９】
また、この製造方法で作製した記録ヘッドは高精度なノズルを有し、安定した吐出特性でインクを吐出することができる。
【００５０】
また、この記録ヘッドをインクジェット記録装置に使用することにより、良質な画像を安定して記録することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のインクジェット記録装置の構成図である。
【図２】印字機構部の構成を示す斜視図である。
【図３】記録ヘッドの分解斜視図である。
【図４】ノズル基板と静電アクチュエータの構成を示す断面図である。
【図５】ノズル基板と静電アクチュエータの構成を示す部分断面図である。
【図６】記録ヘッドの構成を示す断面図である。
【図７】エキシマレーザ加工機の構成図である。
【図８】ノズル基板の構成を示す断面図である。
【図９】ノズル基板の製造方法を示す工程図である。
【図１０】ＳｉＯ_２膜と撥水膜の成膜装置の構成図である。
【図１１】ノズル基板シートの構成を示す平面図である。
【図１２】液室構成部材ウエハの構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１；インクジェット記録装置、２；印字機構部、３；給紙カセット、
４；手差しトレイ、５；排紙トレイ、６；記録用紙、１３；キャリッジ、
１４；記録ヘッド、１５；インクカートリッジ、４０；ノズル基板、
４１；静電アクチュエータ、４２；ＦＰＣケーブル、４３；フレーム、
４４；フィルタ、４５；ジョイント部、４６；ノズル、４７；流路基板、
４８；電極基板、４９；加圧室、５０；振動板、５１；流体抵抗部、
５２；共通液室流路、４０１；ノズル形成部材、４０２；液室構成部材、
４０３；接着剤、４０４；ＳｉＯ_２薄膜、４０５；撥水膜、
４０７；ＵＶ硬化型粘着テープ。

Claims

インク滴を吐出する複数のノズルを有するノズル基板と、前記各ノズルが連通する複数のインク液室とを有し、各ノズルに対応するエネルギーを発生するアクチュエータを駆動して前記ノズルからインク滴を吐出させる記録ヘッドの製造方法において、
前記ノズル基板は、インク吐出側表面に撥水膜を有し、ノズルを形成するノズル形成部材と、ノズル基板のインク吐出側と反対の面に接合されるインク液室の一方の面を構成する液室構成部材を有し、
ノズル形成部材と液室構成部材を接合するとき、ノズル形成部材と複数の液室構成部材が一体に配列された液室構成部材集合体を接合したのちノズル形成部材にノズルを加工して所定サイズに切断してチップ状にして、前記アクチュエータと接合することを特徴とする記録ヘッドの製造方法。
前記ノズル形成部材は樹脂フィルムで形成されている請求項１記載の記録ヘッドの製造方法。
前記撥水膜は、ＳｉＯ_２膜とフッ素系撥水剤とで構成した請求項１又は２記載の記録ヘッドの製造方法。
前記液室構成部材集合体をＳｉウエハで構成した請求項１乃至３のいずれかに記載の記録ヘッドの製造方法。
前記ノズル形成部材と液室構成部材集合体の接合にエポキシ系接着剤を使用した請求項１乃至４のいずれかに記載の記録ヘッドの製造方法。
前記ノズル形成部材にエキシマレーザ加工でノズルを加工した請求項１乃至５のいずれかに記載の記録ヘッドの製造方法。
前記ノズル形成部材の撥水膜の表面にＵＶ硬化型粘着テープを貼り付け、液室構成部材側からエキシマレーザを照射してノズルを加工する請求項６記載の記録ヘッドの製造方法。
前記ノズルを加工したノズル形成部材と液室構成部材を所定サイズに切断するとき、ＵＶ硬化型粘着テープの厚さ方向の一部も切断する請求項７記載の記録ヘッドの製造方法。
請求項１乃至８のいずれかに記載の記録ヘッドの製造方法で作製したことを特徴とする記録ヘッド。
請求項９記載の記録ヘッドを有することを特徴とするインクジェット記録装置。