JP2004181901A - インクジェット記録ヘッド及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板上の樹脂に発生する応力を抑え、クラックの発生を防ぐインクジェット記録ヘッドおよびその製造方法を得る。
【解決手段】基板１２上に、発熱抵抗体１４とインク吐出部１６を有する樹脂体１８を備え、前記発熱抵抗体１４とインク吐出部１６の間にインク室２０が形成されている。前記インク室２０の壁のみ樹脂体１８は厚膜の構造体となり、インク室２０を除く領域２２では樹脂体１８は除去されるか、または薄膜となることによって、インク室２０を形成する樹脂体１８が、インク室２０の両側で掘り下げられた形状となっている。これによりインク室２０の周囲の領域２２における樹脂体１８は薄い層となるか、または存在しなくなるので樹脂体１８内部に応力が発生してクラックが生じる危険を抑えることができる。
【選択図】 図１
【解決手段】基板１２上に、発熱抵抗体１４とインク吐出部１６を有する樹脂体１８を備え、前記発熱抵抗体１４とインク吐出部１６の間にインク室２０が形成されている。前記インク室２０の壁のみ樹脂体１８は厚膜の構造体となり、インク室２０を除く領域２２では樹脂体１８は除去されるか、または薄膜となることによって、インク室２０を形成する樹脂体１８が、インク室２０の両側で掘り下げられた形状となっている。これによりインク室２０の周囲の領域２２における樹脂体１８は薄い層となるか、または存在しなくなるので樹脂体１８内部に応力が発生してクラックが生じる危険を抑えることができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録方式を用いるインクジェット記録ヘッドおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録ヘッドの製造方法として、従来より基板上に溶解可能なレジストによってインク流路の雄型を形成し、樹脂で被覆したのちレジストを溶出させることで、切断加工を行なわずにインク流路を形成する技術が存在する。（例えば、特許文献１および特許文献２）参照。
【０００３】
具体的には、発熱素子２０２を形成した基板２０１にインク供給口２０８を形成した後、溶解可能なレジスト２０３によりインク流路の雄型を形成する（図１０（ａ））。
【０００４】
レジスト２０３の上から樹脂２０５により被覆した後、樹脂２０５上にレジスト２０４でパターニングする（図１０（ｂ））。
【０００５】
レジスト２０４をマスクとして樹脂２０５にエッチングを行ないインク吐出部２０６を形成した後、溶解可能なレジスト２０３を溶出させることによってインク流路２０９を形成することができる（図１０（ｃ））。
【０００６】
しかし、このレジスト２０３によってインク流路が形成された基板２０１上の全面に樹脂２０５を単層で形成する場合、インク流路２０９上のインク吐出部２０６部分の厚さを所望の厚さとするためには、インク流路２０９以外の領域も厚い樹脂２０５で覆われる。このように厚い樹脂２０５で基板２０１全体を覆った場合、熱処理などの工程を通す際に、基板２０１と被覆する樹脂２０５の熱膨張係数の違いなどにより樹脂２０５内に応力が発生し、クラック発生の原因となっている。
【０００７】
樹脂内に発生する応力は樹脂の膜厚が厚いほど、また被覆領域が広いほど強くなるため、クラックの発生を防ぐには基板上で被覆樹脂が形成された領域を限定するか、または被覆樹脂の厚みが厚い領域を限定することで応力を緩和する必要がある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平０５−３３００６６（第４〜８頁、第７図）
【特許文献２】
特開平０６−２８６１４９（第３〜５頁、第５図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事実を考慮し、基板上の樹脂に発生する応力を抑え、クラックの発生を防ぐインクジェット記録ヘッドおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドは発熱抵抗体を備えた基板上にインク吐出部を有する樹脂体を備え、前記発熱抵抗体とインク吐出部との間にインク室を形成し、インク室の両側の前記樹脂体が掘り下げられたことを特徴とする。
【００１１】
上記構成の発明では、基板上に設けられインク吐出部を有する樹脂のインク室の両側が掘り下げられている。
【００１２】
これにより樹脂部分の厚みを減らし、または除去する構造とすることで、樹脂部分の応力を抑えクラックの発生を防ぐことができる。
【００１３】
請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、発熱抵抗体を備えた基板上に、インク室の形状を規定する第１の樹脂を形成する工程と、前記第１の樹脂を覆う第２の樹脂を形成する工程と、前記第２の樹脂を部分的に除去してインク吐出部を形成する工程と、前記第２の樹脂を前記インク室の壁を残して除去しインク室の両側に段差部を形成する工程と、前記基板に裏側からインク供給口を形成する工程と、前記第１の樹脂を除去してインク室を形成する工程とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
上記構成の発明では、インク室の形状を規定する第１の樹脂を、インク室を構成する第２の樹脂で覆い、第２の樹脂をエッチング等で加工してインク吐出部を形成する。さらにインク室の壁を残してインク室の両側に段差部を形成することでインク室の外形を、基板にインク供給口を形成した後に第１の樹脂を除去することでインク室の内部を形成する。
【００１５】
これによりインク室の壁の両側の樹脂部分を除去することができ、インク室以外の樹脂部分の厚みを抑えることが可能なので、樹脂部分の応力を抑えクラックの発生を防ぐことができる。
【００１６】
請求項３に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法は第１の樹脂が、ポジ型レジストであることを特徴とする。
【００１７】
上記構成の発明では、高解像度を実現可能なポジ型レジストを使用することでより精密な成形が可能となり、また基板表面からの反射、現像残渣などの影響もない。
【００１８】
請求項４に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、第１の樹脂が、基板上に回転塗布法により塗布され、基板と共に加熱することで固形化することを特徴とする。
【００１９】
上記構成の発明では、回転塗布法を用いることで均一な薄膜を形成すると共に、基板ごと加熱して固形化することで乾燥時の膜厚偏りを防ぐ。
【００２０】
請求項５に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、前記第１の樹脂が、酸素プラズマによるドライエッチングによって形成されることを特徴とする。
【００２１】
上記構成の発明では、第１の樹脂をドライエッチングによって加工することでレジストパターン通りの高精度な加工を行なうことができる。
【００２２】
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は、前記第２の樹脂が、ネガ型レジストであることを特徴とする。
【００２３】
上記構成の発明では、第２の樹脂に機械的強度に優れ、塗布膜厚を薄くすることができるネガ型レジストを使用することでインク室部分および近傍部分の樹脂厚さを薄くすることができる。
【００２４】
請求項７に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、第２の樹脂が、前記基板上に回転塗布法により塗布され、基板と共に加熱することで固形化することを特徴とする。
【００２５】
上記構成の発明では、回転塗布法を用いることで均一な薄膜を形成すると共に、基板ごと加熱して固形化することで乾燥時の膜厚偏りを防ぐ。
【００２６】
請求項８に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、インク吐出部が、ドライエッチングによって形成されることを特徴とする。
【００２７】
上記構成の発明では、インク吐出部をドライエッチングによって加工することでレジストパターン通りの高精度な加工を行なうことができる。
【００２８】
請求項９に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、インク供給口が、前記インク吐出部が形成された後に形成されることを特徴とする。
【００２９】
上記構成の発明では、基板に穴を開けるインク供給口の形成工程が、インク吐出部の形成工程より後に行なわれることで、インク吐出部の形成時に液状樹脂を塗布することができる。
【００３０】
これにより、張り合わせ工程等で必要となる位置合わせ（レジスタ）が不要になる。
【００３１】
請求項１０に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、第２の樹脂が、同じ物質の複数の層の積層からなることを特徴とする。
【００３２】
上記構成の発明では、インク室を形成する第２の樹脂が、同じ物質の複数の層の積層からなっているため、第２の樹脂中に不連続面やクラックの発生する危険を抑えることができる。
【００３３】
請求項１１に記載のインクジェットカートリッジは発熱抵抗体を備えた基板上にインク吐出部を有する樹脂体を備え、前記発熱抵抗体とインク吐出部との間にインク室を形成し、インク室の両側の前記樹脂体が掘り下げられた構造のインクジェット記録ヘッドと、インクタンクを備えたことを特徴とする。
【００３４】
上記構成の発明では、基板上に設けられインク吐出部を有する樹脂のインク室の両側が掘り下げられたインクジェット記録ヘッドを備えている。
【００３５】
これにより樹脂部分の厚みを減らし、または除去する構造とすることで、樹脂部分の応力を抑えクラックの発生を防ぐことができるインクジェット記録ヘッドおよび前記インクジェット記録ヘッドと一体型または別体型のインクタンクを備えたインクジェットカートリッジとなる。
【００３６】
請求項１２に記載のインクジェットプリンタは発熱抵抗体を備えた基板上にインク吐出部を有する樹脂体を備え、前記発熱抵抗体とインク吐出部との間にインク室を形成し、インク室の両側の前記樹脂体が掘り下げられた構造のインクジェット記録ヘッドを備えたことを特徴とする。
【００３７】
上記構成の発明では、基板上に設けられインク吐出部を有する樹脂のインク室の両側が掘り下げられたインクジェット記録ヘッドを備えている。
【００３８】
これにより樹脂部分の厚みを減らし、または除去する構造とすることで、樹脂部分の応力を抑えクラックの発生を防ぐことができるインクジェット記録ヘッドを備えたインクジェットプリンタとなる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
図１には、本発明の第１形態に係るインクジェット記録ヘッド１０が示されている。
【００４０】
基板１２上に、発熱抵抗体１４とインク吐出部１６を有する樹脂体１８を備え、前記発熱抵抗体１４とインク吐出部１６の間にインク室２０が形成されている。
【００４１】
図２には図１における断面Ａを矢印Ｂ方向から見た際の、発熱抵抗体１４、樹脂体１８、インク供給口２４、インク室２０の配置が示されている。
【００４２】
ここで、発熱抵抗体１４はインクジェット記録ヘッド１０の長手方向に等間隔で２列に並んでいるが、２列の発熱抵抗体１４は発熱抵抗体１４の、長手方向の間隔の半分だけずらして配置され、いわゆる千鳥配置となっている。これにより長手方向のインク画像解像度を、発熱抵抗体１４の列の２倍とすることができる。例えば１列の発熱抵抗体１４の、長手方向の解像度が６００ｄｐｉだった場合、２列で千鳥配置にすることで１２００ｄｐｉとなる。
【００４３】
また、インク供給口２４の両側に発熱抵抗体１４を千鳥配置で並べたことにより、樹脂体１８の幅方向に薄い部分を交互に配置することができ、樹脂体１８の強度を向上させている。
【００４４】
図３には、図１のインクジェット記録ヘッド１０表面を矢印Ｂ方向から見た際の樹脂体１８、インク吐出部１６、除去領域２２の配置が示されている。インク吐出部１６を千鳥配置としたことで、インク吐出部１６自体を小型化せずにドットを接近させることができるので印字結果の解像度を上げることができる。
【００４５】
以上のようにインク室２０を基板１２からインク吐出方向へ向けて凸形状としたことで、インク室２０およびその近傍にのみ前記樹脂体１８が存在することになる。これによりインク室２０の周囲には、これを囲む厚い樹脂の層は存在せず、樹脂内部に応力が発生してクラックが生じる危険を抑えることができる。
【００４６】
図４には、、本発明の第２形態に係るインクジェット記録ヘッド１１が示されている。
【００４７】
基板１２上に、発熱抵抗体１４とインク吐出部１６を有する樹脂体１８を備え、前記発熱抵抗体１４とインク吐出部１６の間にインク室２０が形成されている。
【００４８】
前記インク室２０の近傍のみ樹脂体１８は厚膜の構造体となり、インク室２０の近傍を除く領域では樹脂体１８は薄膜となることによって、インク室２０を形成する樹脂体１８が、基板１２に対してインク吐出方向に凸形状となっている。
【００４９】
これによりインク室２０の周囲を囲む樹脂体１８の層は薄いものとなるので、樹脂体１８内部に応力が発生してクラックが生じる危険を抑えることができる。
【００５０】
続いて、本発明の第３形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を説明する。
【００５１】
まず、発熱抵抗体３２を備えた基板３０上に、回転塗布によって厚膜レジスト３４をコートする（図５−ａ）。
【００５２】
厚膜レジスト３４上に回転塗布によって耐酸素プラズマ性レジスト３６をコートした後、露光現像を行ない、耐酸素プラズマ性レジスト３６にインク室パターン３７を形成する（図５−ｂ）。
【００５３】
耐酸素プラズマ性レジスト３６をマスクとして厚膜レジスト３４を酸素プラズマでドライエッチングし、厚膜レジスト３４にインク室パターン３８を形成する（図５−ｃ）。
【００５４】
次いで、剥離液により、厚膜レジスト３４のインク室パターン３８上に残留している耐酸素プラズマ性レジスト３６を除去する。
【００５５】
厚膜レジスト３４によりインク室パターン３８が形成された基板３０上に、回転塗布によって感光性の第１の樹脂４０をコートする（図５−ｄ）。
【００５６】
第１の樹脂４０の露光現像を行ない、インク吐出部４２を開口すると共に、厚膜レジスト３４のインク室パターン３８近傍以外の、第１の樹脂４０の除去領域４４を形成する（図５−ｅ）。
【００５７】
基板３０の裏面からエッチングすることにより、インク供給のためのインク供給口４６を基板３０の裏面に形成する。さらに、レジスト除去液に浸すことにより、厚膜レジスト３４からなるインク室パターン３８を除去し、インク供給口４６からインク吐出部４２までのインク室４８を形成してインクジェット記録ヘッド１０の完成とする。
【００５８】
なお本実施形態では、厚膜レジスト３４によるインク室パターン３８の形成をドライエッチングによって行なったが、感光性の厚膜レジストを用いることにより、フォトリソグラフィーによって形成することも可能である。
【００５９】
以上の構成により、インク室４８およびその近傍にのみ第１の樹脂４０が存在することになる。これによりインク室４８の周囲には、これを囲む厚い樹脂の層は存在せず、第１の樹脂４０の内部に応力が発生してクラックが生じる危険を抑えることができる。
【００６０】
続いて、本発明の第４形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を説明する。
【００６１】
まず、発熱抵抗体５２を備えた基板５０上に、回転塗布によって厚膜レジスト５４をコートする（図６−ａ）。
【００６２】
厚膜レジスト５４上に回転塗布によって耐酸素プラズマ性レジスト５６をコートした後、露光現像を行ない、耐酸素プラズマ性レジスト５６にインク室パターン５７を形成する（図６−ｂ）。
【００６３】
耐酸素プラズマ性レジスト５６をマスクとして厚膜レジスト５４を酸素プラズマでドライエッチングし、厚膜レジスト５４にインク室パターン５８を形成する（図６−ｃ）。
【００６４】
次いで、剥離液により、厚膜レジスト５４のインク室パターン５８上に残留している耐酸素プラズマ性レジスト５６を除去する。
【００６５】
厚膜レジスト５４によりインク室パターン５８が形成された基板５０上に、回転塗布によって第１の樹脂６０をコートする（図６−ｄ）。
【００６６】
第１の樹脂６０上に回転塗布によって耐酸素プラズマ性レジスト６２をコートし、露光現像を行ない除去パターン６４を形成する（図６−ｅ）。
【００６７】
除去パターン６４をマスクとして第１の樹脂６０を酸素プラズマでエッチングし、インク吐出部６６を開口すると共に、厚膜レジスト５４のインク室パターン５７近傍以外の第１の樹脂６０に除去領域６８を形成する（図６−ｆ）。
【００６８】
あるいは、インク吐出部６６と厚膜レジスト５４のインク室パターン５７近傍以外の第１の樹脂６０との膜厚の差を利用して、インク吐出部６６を開口させるのに十分なエッチングを行ない、インク室パターン５７近傍以外の第１の樹脂６０は膜厚の薄い凹部とする。
【００６９】
これによりインク室７０近傍と、それ以外の領域の第１の樹脂６０に段差を設け、インク室７０をインク吐出方向（矢印Ａ）に凸形状とすることができる。
【００７０】
次いで、剥離液により、第１の樹脂６０上に残留している除去パターン６４を剥離する。さらに基板５０の裏面からエッチングすることにより、インク供給のためのインク供給口７４を基板５０の裏面に形成する。さらに、レジスト除去液に浸すことにより、厚膜レジスト５４からなるインク室パターン５７を除去し、インク供給口７４からインク吐出部６６までのインク室７０を形成してインクジェット記録ヘッド１１の完成とする（図６−ｈ）。
【００７１】
続いて、本発明の第５形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を説明する。
【００７２】
まず第３、または第４形態の製造工程と同様、厚膜レジストによって基板８０上にインク室パターン８２を形成する。この上に、回転塗布によりネガ型感光性の第１の樹脂８４をコートする（図７−ａ）。さらに、このネガ型感光性の第１の樹脂８４の全面に露光をかけ、硬化させる。
【００７３】
続いて第１の樹脂８４上に、回転塗布によって感光性の第２の樹脂８６をコートする（図７−ｂ）。
【００７４】
さらに感光性の第２の樹脂８６の露光、現像を行ないインク室パターン８２近傍以外の第２の樹脂８６に除去領域８８を形成する（図７−ｄ）。
【００７５】
第１の樹脂８４、第２の樹脂８６の上から回転塗布によって耐酸素プラズマ性レジスト９０をコートし、露光、現像を行なってインク吐出部パターン９２を形成する。
【００７６】
耐酸素プラズマ性レジスト９０をマスクとして、第１の樹脂８４および第２の樹脂８６を酸素プラズマによりドライエッチングし、インク吐出部９４を開口する。基板８０の裏側からエッチングを行ない、インク供給口９６を形成したのち、インク室パターン８２を形成している厚膜レジストをレジスト除去液によって除去し、インク室９８を形成する（図７−ｅ）。
【００７７】
続いて、本発明の第６形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を説明する。
【００７８】
まず第３、第４または第５形態の製造工程と同様、厚膜レジストによって基板１００上にインク室パターン１０２を形成する。この上に、回転塗布により感光性の第１の樹脂１０４をコートする（図８−ａ）。
【００７９】
感光性の第１の樹脂１０４の露光、現像を行ない、インク室パターン１０２近傍の第１の樹脂１０４を除去し、除去領域１０６を設ける（図８−ｂ）。
【００８０】
インク室パターン１０２および第１の樹脂１０４の上に、回転塗布によって感光性の第２の樹脂１０８をコートする（図８−ｃ）。
【００８１】
感光性の第２の樹脂１０８の露光、現像を行ない、インク吐出部１１０を形成すると共に、インク室パターン１０２近傍以外の第２の樹脂に薄膜領域１１２を形成する。基板１００の裏側からエッチングを行ない、インク供給口１１４を形成したのち、インク室パターン１０２を形成している厚膜レジストをレジスト除去液によって除去し、インク室１１６を形成する（図８−ｄ）。
【００８２】
本形態ではインク室パターン１０２近傍に第１の樹脂１０４の除去領域１０６を設けている。これは厚膜レジスト上に樹脂をコートする際、表面張力などで樹脂が凸形状になり、結果としてインク吐出部１１０付近の樹脂が不均一になることを避けるためで、第２の樹脂１０８をコートする際に除去領域１０６に第２の樹脂１０８が引張られて厚膜レジスト上の樹脂が平坦になる効果を利用している。
【００８３】
図９には本発明の第７形態に係るインクジェットプリンタが示されている。
【００８４】
図９に示すように、インクジェットプリンタ１２０はインクジェット記録用ヘッド１２１が搭載されたキャリッジ１２２を備えている。キャリッジ１２２はインクジェットプリンタ１２０に設けられたシャフト１２４に沿って主走査方向（矢印Ｍ方向）に移動する。
【００８５】
また、インクジェットプリンタ１２０には記録用紙１２６を搬送する搬送ローラ１２８が設けられている。記録用紙１２６は搬送ローラ１２８に挟持されて搬送され、副走査方向（矢印Ｓ方向）へ移動する。
【００８６】
インクジェット記録ヘッド１２１にはインクタンク１３０が設けられており、このインクタンク１３０の、記録用紙１２６に対面する側（図９では下側）が、インクジェット記録ヘッド１２１となっている。なお本実施形態のインクジェット記録ヘッド１２１では長手方向が副操作方向と一致し、短手方向が主走査方向と一致しているため、図９においてインクジェット記録ヘッド１２１の長手方向が矢印Ｓで、短手方向が矢印Ｍでそれぞれ示されている。
【００８７】
本実施例は以上の構成としたことで、基板上の樹脂に発生する応力を抑え、クラックの発生を防ぐインクジェットプリンタとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態１に係るインクジェット記録ヘッドの断面図である。
【図２】本実施形態１に係るインクジェット記録ヘッドの平面図である。
【図３】本実施形態１に係るインクジェット記録ヘッドの平面図である。
【図４】本実施形態２に係るインクジェット記録ヘッドの断面図である。
【図５】本実施形態３に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図６】本実施形態４に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図７】本実施形態５に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図８】本実施形態６に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図９】本実施形態７に係るインクジェットプリンタの斜視図である。
【図１０】従来のインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ インクジェット記録ヘッド
１２ 基板
１４ 発熱抵抗体
１６ インク吐出部
１８ 樹脂体
２０ インク室
２２ 除去領域
２４ インク供給口
３４ 厚膜レジスト
３６ 耐酸素プラズマ性レジスト
３８ インク室パターン
６８ 除去領域
８４ 第１の樹脂
８６ 第２の樹脂
１０６ 除去領域
１２０ インクジェットプリンタ
１２１ インクジェット記録ヘッド
１３０ インクタンク
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録方式を用いるインクジェット記録ヘッドおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録ヘッドの製造方法として、従来より基板上に溶解可能なレジストによってインク流路の雄型を形成し、樹脂で被覆したのちレジストを溶出させることで、切断加工を行なわずにインク流路を形成する技術が存在する。（例えば、特許文献１および特許文献２）参照。
【０００３】
具体的には、発熱素子２０２を形成した基板２０１にインク供給口２０８を形成した後、溶解可能なレジスト２０３によりインク流路の雄型を形成する（図１０（ａ））。
【０００４】
レジスト２０３の上から樹脂２０５により被覆した後、樹脂２０５上にレジスト２０４でパターニングする（図１０（ｂ））。
【０００５】
レジスト２０４をマスクとして樹脂２０５にエッチングを行ないインク吐出部２０６を形成した後、溶解可能なレジスト２０３を溶出させることによってインク流路２０９を形成することができる（図１０（ｃ））。
【０００６】
しかし、このレジスト２０３によってインク流路が形成された基板２０１上の全面に樹脂２０５を単層で形成する場合、インク流路２０９上のインク吐出部２０６部分の厚さを所望の厚さとするためには、インク流路２０９以外の領域も厚い樹脂２０５で覆われる。このように厚い樹脂２０５で基板２０１全体を覆った場合、熱処理などの工程を通す際に、基板２０１と被覆する樹脂２０５の熱膨張係数の違いなどにより樹脂２０５内に応力が発生し、クラック発生の原因となっている。
【０００７】
樹脂内に発生する応力は樹脂の膜厚が厚いほど、また被覆領域が広いほど強くなるため、クラックの発生を防ぐには基板上で被覆樹脂が形成された領域を限定するか、または被覆樹脂の厚みが厚い領域を限定することで応力を緩和する必要がある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平０５−３３００６６（第４〜８頁、第７図）
【特許文献２】
特開平０６−２８６１４９（第３〜５頁、第５図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事実を考慮し、基板上の樹脂に発生する応力を抑え、クラックの発生を防ぐインクジェット記録ヘッドおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドは発熱抵抗体を備えた基板上にインク吐出部を有する樹脂体を備え、前記発熱抵抗体とインク吐出部との間にインク室を形成し、インク室の両側の前記樹脂体が掘り下げられたことを特徴とする。
【００１１】
上記構成の発明では、基板上に設けられインク吐出部を有する樹脂のインク室の両側が掘り下げられている。
【００１２】
これにより樹脂部分の厚みを減らし、または除去する構造とすることで、樹脂部分の応力を抑えクラックの発生を防ぐことができる。
【００１３】
請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、発熱抵抗体を備えた基板上に、インク室の形状を規定する第１の樹脂を形成する工程と、前記第１の樹脂を覆う第２の樹脂を形成する工程と、前記第２の樹脂を部分的に除去してインク吐出部を形成する工程と、前記第２の樹脂を前記インク室の壁を残して除去しインク室の両側に段差部を形成する工程と、前記基板に裏側からインク供給口を形成する工程と、前記第１の樹脂を除去してインク室を形成する工程とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
上記構成の発明では、インク室の形状を規定する第１の樹脂を、インク室を構成する第２の樹脂で覆い、第２の樹脂をエッチング等で加工してインク吐出部を形成する。さらにインク室の壁を残してインク室の両側に段差部を形成することでインク室の外形を、基板にインク供給口を形成した後に第１の樹脂を除去することでインク室の内部を形成する。
【００１５】
これによりインク室の壁の両側の樹脂部分を除去することができ、インク室以外の樹脂部分の厚みを抑えることが可能なので、樹脂部分の応力を抑えクラックの発生を防ぐことができる。
【００１６】
請求項３に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法は第１の樹脂が、ポジ型レジストであることを特徴とする。
【００１７】
上記構成の発明では、高解像度を実現可能なポジ型レジストを使用することでより精密な成形が可能となり、また基板表面からの反射、現像残渣などの影響もない。
【００１８】
請求項４に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、第１の樹脂が、基板上に回転塗布法により塗布され、基板と共に加熱することで固形化することを特徴とする。
【００１９】
上記構成の発明では、回転塗布法を用いることで均一な薄膜を形成すると共に、基板ごと加熱して固形化することで乾燥時の膜厚偏りを防ぐ。
【００２０】
請求項５に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、前記第１の樹脂が、酸素プラズマによるドライエッチングによって形成されることを特徴とする。
【００２１】
上記構成の発明では、第１の樹脂をドライエッチングによって加工することでレジストパターン通りの高精度な加工を行なうことができる。
【００２２】
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は、前記第２の樹脂が、ネガ型レジストであることを特徴とする。
【００２３】
上記構成の発明では、第２の樹脂に機械的強度に優れ、塗布膜厚を薄くすることができるネガ型レジストを使用することでインク室部分および近傍部分の樹脂厚さを薄くすることができる。
【００２４】
請求項７に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、第２の樹脂が、前記基板上に回転塗布法により塗布され、基板と共に加熱することで固形化することを特徴とする。
【００２５】
上記構成の発明では、回転塗布法を用いることで均一な薄膜を形成すると共に、基板ごと加熱して固形化することで乾燥時の膜厚偏りを防ぐ。
【００２６】
請求項８に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、インク吐出部が、ドライエッチングによって形成されることを特徴とする。
【００２７】
上記構成の発明では、インク吐出部をドライエッチングによって加工することでレジストパターン通りの高精度な加工を行なうことができる。
【００２８】
請求項９に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、インク供給口が、前記インク吐出部が形成された後に形成されることを特徴とする。
【００２９】
上記構成の発明では、基板に穴を開けるインク供給口の形成工程が、インク吐出部の形成工程より後に行なわれることで、インク吐出部の形成時に液状樹脂を塗布することができる。
【００３０】
これにより、張り合わせ工程等で必要となる位置合わせ（レジスタ）が不要になる。
【００３１】
請求項１０に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、第２の樹脂が、同じ物質の複数の層の積層からなることを特徴とする。
【００３２】
上記構成の発明では、インク室を形成する第２の樹脂が、同じ物質の複数の層の積層からなっているため、第２の樹脂中に不連続面やクラックの発生する危険を抑えることができる。
【００３３】
請求項１１に記載のインクジェットカートリッジは発熱抵抗体を備えた基板上にインク吐出部を有する樹脂体を備え、前記発熱抵抗体とインク吐出部との間にインク室を形成し、インク室の両側の前記樹脂体が掘り下げられた構造のインクジェット記録ヘッドと、インクタンクを備えたことを特徴とする。
【００３４】
上記構成の発明では、基板上に設けられインク吐出部を有する樹脂のインク室の両側が掘り下げられたインクジェット記録ヘッドを備えている。
【００３５】
これにより樹脂部分の厚みを減らし、または除去する構造とすることで、樹脂部分の応力を抑えクラックの発生を防ぐことができるインクジェット記録ヘッドおよび前記インクジェット記録ヘッドと一体型または別体型のインクタンクを備えたインクジェットカートリッジとなる。
【００３６】
請求項１２に記載のインクジェットプリンタは発熱抵抗体を備えた基板上にインク吐出部を有する樹脂体を備え、前記発熱抵抗体とインク吐出部との間にインク室を形成し、インク室の両側の前記樹脂体が掘り下げられた構造のインクジェット記録ヘッドを備えたことを特徴とする。
【００３７】
上記構成の発明では、基板上に設けられインク吐出部を有する樹脂のインク室の両側が掘り下げられたインクジェット記録ヘッドを備えている。
【００３８】
これにより樹脂部分の厚みを減らし、または除去する構造とすることで、樹脂部分の応力を抑えクラックの発生を防ぐことができるインクジェット記録ヘッドを備えたインクジェットプリンタとなる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
図１には、本発明の第１形態に係るインクジェット記録ヘッド１０が示されている。
【００４０】
基板１２上に、発熱抵抗体１４とインク吐出部１６を有する樹脂体１８を備え、前記発熱抵抗体１４とインク吐出部１６の間にインク室２０が形成されている。
【００４１】
図２には図１における断面Ａを矢印Ｂ方向から見た際の、発熱抵抗体１４、樹脂体１８、インク供給口２４、インク室２０の配置が示されている。
【００４２】
ここで、発熱抵抗体１４はインクジェット記録ヘッド１０の長手方向に等間隔で２列に並んでいるが、２列の発熱抵抗体１４は発熱抵抗体１４の、長手方向の間隔の半分だけずらして配置され、いわゆる千鳥配置となっている。これにより長手方向のインク画像解像度を、発熱抵抗体１４の列の２倍とすることができる。例えば１列の発熱抵抗体１４の、長手方向の解像度が６００ｄｐｉだった場合、２列で千鳥配置にすることで１２００ｄｐｉとなる。
【００４３】
また、インク供給口２４の両側に発熱抵抗体１４を千鳥配置で並べたことにより、樹脂体１８の幅方向に薄い部分を交互に配置することができ、樹脂体１８の強度を向上させている。
【００４４】
図３には、図１のインクジェット記録ヘッド１０表面を矢印Ｂ方向から見た際の樹脂体１８、インク吐出部１６、除去領域２２の配置が示されている。インク吐出部１６を千鳥配置としたことで、インク吐出部１６自体を小型化せずにドットを接近させることができるので印字結果の解像度を上げることができる。
【００４５】
以上のようにインク室２０を基板１２からインク吐出方向へ向けて凸形状としたことで、インク室２０およびその近傍にのみ前記樹脂体１８が存在することになる。これによりインク室２０の周囲には、これを囲む厚い樹脂の層は存在せず、樹脂内部に応力が発生してクラックが生じる危険を抑えることができる。
【００４６】
図４には、、本発明の第２形態に係るインクジェット記録ヘッド１１が示されている。
【００４７】
基板１２上に、発熱抵抗体１４とインク吐出部１６を有する樹脂体１８を備え、前記発熱抵抗体１４とインク吐出部１６の間にインク室２０が形成されている。
【００４８】
前記インク室２０の近傍のみ樹脂体１８は厚膜の構造体となり、インク室２０の近傍を除く領域では樹脂体１８は薄膜となることによって、インク室２０を形成する樹脂体１８が、基板１２に対してインク吐出方向に凸形状となっている。
【００４９】
これによりインク室２０の周囲を囲む樹脂体１８の層は薄いものとなるので、樹脂体１８内部に応力が発生してクラックが生じる危険を抑えることができる。
【００５０】
続いて、本発明の第３形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を説明する。
【００５１】
まず、発熱抵抗体３２を備えた基板３０上に、回転塗布によって厚膜レジスト３４をコートする（図５−ａ）。
【００５２】
厚膜レジスト３４上に回転塗布によって耐酸素プラズマ性レジスト３６をコートした後、露光現像を行ない、耐酸素プラズマ性レジスト３６にインク室パターン３７を形成する（図５−ｂ）。
【００５３】
耐酸素プラズマ性レジスト３６をマスクとして厚膜レジスト３４を酸素プラズマでドライエッチングし、厚膜レジスト３４にインク室パターン３８を形成する（図５−ｃ）。
【００５４】
次いで、剥離液により、厚膜レジスト３４のインク室パターン３８上に残留している耐酸素プラズマ性レジスト３６を除去する。
【００５５】
厚膜レジスト３４によりインク室パターン３８が形成された基板３０上に、回転塗布によって感光性の第１の樹脂４０をコートする（図５−ｄ）。
【００５６】
第１の樹脂４０の露光現像を行ない、インク吐出部４２を開口すると共に、厚膜レジスト３４のインク室パターン３８近傍以外の、第１の樹脂４０の除去領域４４を形成する（図５−ｅ）。
【００５７】
基板３０の裏面からエッチングすることにより、インク供給のためのインク供給口４６を基板３０の裏面に形成する。さらに、レジスト除去液に浸すことにより、厚膜レジスト３４からなるインク室パターン３８を除去し、インク供給口４６からインク吐出部４２までのインク室４８を形成してインクジェット記録ヘッド１０の完成とする。
【００５８】
なお本実施形態では、厚膜レジスト３４によるインク室パターン３８の形成をドライエッチングによって行なったが、感光性の厚膜レジストを用いることにより、フォトリソグラフィーによって形成することも可能である。
【００５９】
以上の構成により、インク室４８およびその近傍にのみ第１の樹脂４０が存在することになる。これによりインク室４８の周囲には、これを囲む厚い樹脂の層は存在せず、第１の樹脂４０の内部に応力が発生してクラックが生じる危険を抑えることができる。
【００６０】
続いて、本発明の第４形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を説明する。
【００６１】
まず、発熱抵抗体５２を備えた基板５０上に、回転塗布によって厚膜レジスト５４をコートする（図６−ａ）。
【００６２】
厚膜レジスト５４上に回転塗布によって耐酸素プラズマ性レジスト５６をコートした後、露光現像を行ない、耐酸素プラズマ性レジスト５６にインク室パターン５７を形成する（図６−ｂ）。
【００６３】
耐酸素プラズマ性レジスト５６をマスクとして厚膜レジスト５４を酸素プラズマでドライエッチングし、厚膜レジスト５４にインク室パターン５８を形成する（図６−ｃ）。
【００６４】
次いで、剥離液により、厚膜レジスト５４のインク室パターン５８上に残留している耐酸素プラズマ性レジスト５６を除去する。
【００６５】
厚膜レジスト５４によりインク室パターン５８が形成された基板５０上に、回転塗布によって第１の樹脂６０をコートする（図６−ｄ）。
【００６６】
第１の樹脂６０上に回転塗布によって耐酸素プラズマ性レジスト６２をコートし、露光現像を行ない除去パターン６４を形成する（図６−ｅ）。
【００６７】
除去パターン６４をマスクとして第１の樹脂６０を酸素プラズマでエッチングし、インク吐出部６６を開口すると共に、厚膜レジスト５４のインク室パターン５７近傍以外の第１の樹脂６０に除去領域６８を形成する（図６−ｆ）。
【００６８】
あるいは、インク吐出部６６と厚膜レジスト５４のインク室パターン５７近傍以外の第１の樹脂６０との膜厚の差を利用して、インク吐出部６６を開口させるのに十分なエッチングを行ない、インク室パターン５７近傍以外の第１の樹脂６０は膜厚の薄い凹部とする。
【００６９】
これによりインク室７０近傍と、それ以外の領域の第１の樹脂６０に段差を設け、インク室７０をインク吐出方向（矢印Ａ）に凸形状とすることができる。
【００７０】
次いで、剥離液により、第１の樹脂６０上に残留している除去パターン６４を剥離する。さらに基板５０の裏面からエッチングすることにより、インク供給のためのインク供給口７４を基板５０の裏面に形成する。さらに、レジスト除去液に浸すことにより、厚膜レジスト５４からなるインク室パターン５７を除去し、インク供給口７４からインク吐出部６６までのインク室７０を形成してインクジェット記録ヘッド１１の完成とする（図６−ｈ）。
【００７１】
続いて、本発明の第５形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を説明する。
【００７２】
まず第３、または第４形態の製造工程と同様、厚膜レジストによって基板８０上にインク室パターン８２を形成する。この上に、回転塗布によりネガ型感光性の第１の樹脂８４をコートする（図７−ａ）。さらに、このネガ型感光性の第１の樹脂８４の全面に露光をかけ、硬化させる。
【００７３】
続いて第１の樹脂８４上に、回転塗布によって感光性の第２の樹脂８６をコートする（図７−ｂ）。
【００７４】
さらに感光性の第２の樹脂８６の露光、現像を行ないインク室パターン８２近傍以外の第２の樹脂８６に除去領域８８を形成する（図７−ｄ）。
【００７５】
第１の樹脂８４、第２の樹脂８６の上から回転塗布によって耐酸素プラズマ性レジスト９０をコートし、露光、現像を行なってインク吐出部パターン９２を形成する。
【００７６】
耐酸素プラズマ性レジスト９０をマスクとして、第１の樹脂８４および第２の樹脂８６を酸素プラズマによりドライエッチングし、インク吐出部９４を開口する。基板８０の裏側からエッチングを行ない、インク供給口９６を形成したのち、インク室パターン８２を形成している厚膜レジストをレジスト除去液によって除去し、インク室９８を形成する（図７−ｅ）。
【００７７】
続いて、本発明の第６形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を説明する。
【００７８】
まず第３、第４または第５形態の製造工程と同様、厚膜レジストによって基板１００上にインク室パターン１０２を形成する。この上に、回転塗布により感光性の第１の樹脂１０４をコートする（図８−ａ）。
【００７９】
感光性の第１の樹脂１０４の露光、現像を行ない、インク室パターン１０２近傍の第１の樹脂１０４を除去し、除去領域１０６を設ける（図８−ｂ）。
【００８０】
インク室パターン１０２および第１の樹脂１０４の上に、回転塗布によって感光性の第２の樹脂１０８をコートする（図８−ｃ）。
【００８１】
感光性の第２の樹脂１０８の露光、現像を行ない、インク吐出部１１０を形成すると共に、インク室パターン１０２近傍以外の第２の樹脂に薄膜領域１１２を形成する。基板１００の裏側からエッチングを行ない、インク供給口１１４を形成したのち、インク室パターン１０２を形成している厚膜レジストをレジスト除去液によって除去し、インク室１１６を形成する（図８−ｄ）。
【００８２】
本形態ではインク室パターン１０２近傍に第１の樹脂１０４の除去領域１０６を設けている。これは厚膜レジスト上に樹脂をコートする際、表面張力などで樹脂が凸形状になり、結果としてインク吐出部１１０付近の樹脂が不均一になることを避けるためで、第２の樹脂１０８をコートする際に除去領域１０６に第２の樹脂１０８が引張られて厚膜レジスト上の樹脂が平坦になる効果を利用している。
【００８３】
図９には本発明の第７形態に係るインクジェットプリンタが示されている。
【００８４】
図９に示すように、インクジェットプリンタ１２０はインクジェット記録用ヘッド１２１が搭載されたキャリッジ１２２を備えている。キャリッジ１２２はインクジェットプリンタ１２０に設けられたシャフト１２４に沿って主走査方向（矢印Ｍ方向）に移動する。
【００８５】
また、インクジェットプリンタ１２０には記録用紙１２６を搬送する搬送ローラ１２８が設けられている。記録用紙１２６は搬送ローラ１２８に挟持されて搬送され、副走査方向（矢印Ｓ方向）へ移動する。
【００８６】
インクジェット記録ヘッド１２１にはインクタンク１３０が設けられており、このインクタンク１３０の、記録用紙１２６に対面する側（図９では下側）が、インクジェット記録ヘッド１２１となっている。なお本実施形態のインクジェット記録ヘッド１２１では長手方向が副操作方向と一致し、短手方向が主走査方向と一致しているため、図９においてインクジェット記録ヘッド１２１の長手方向が矢印Ｓで、短手方向が矢印Ｍでそれぞれ示されている。
【００８７】
本実施例は以上の構成としたことで、基板上の樹脂に発生する応力を抑え、クラックの発生を防ぐインクジェットプリンタとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態１に係るインクジェット記録ヘッドの断面図である。
【図２】本実施形態１に係るインクジェット記録ヘッドの平面図である。
【図３】本実施形態１に係るインクジェット記録ヘッドの平面図である。
【図４】本実施形態２に係るインクジェット記録ヘッドの断面図である。
【図５】本実施形態３に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図６】本実施形態４に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図７】本実施形態５に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図８】本実施形態６に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図９】本実施形態７に係るインクジェットプリンタの斜視図である。
【図１０】従来のインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ インクジェット記録ヘッド
１２ 基板
１４ 発熱抵抗体
１６ インク吐出部
１８ 樹脂体
２０ インク室
２２ 除去領域
２４ インク供給口
３４ 厚膜レジスト
３６ 耐酸素プラズマ性レジスト
３８ インク室パターン
６８ 除去領域
８４ 第１の樹脂
８６ 第２の樹脂
１０６ 除去領域
１２０ インクジェットプリンタ
１２１ インクジェット記録ヘッド
１３０ インクタンク
Claims (12)
- 発熱抵抗体を備えた基板上にインク吐出部を有する樹脂体を備え、前記発熱抵抗体とインク吐出部との間にインク室を形成し、インク室の両側の前記樹脂体が掘り下げられたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
- 発熱抵抗体を備えた基板上に、インク室の形状を規定する第１の樹脂を形成する工程と、前記第１の樹脂を覆う第２の樹脂を形成する工程と、前記第２の樹脂を部分的に除去してインク吐出部を形成する工程と、前記第２の樹脂を前記インク室の壁を残して除去しインク室の両側に段差部を形成する工程と、前記基板に裏側からインク供給口を形成する工程と、前記第１の樹脂を除去してインク室を形成する工程とを備えたインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記第１の樹脂が、ポジ型レジストであることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記第１の樹脂が、前記基板上に回転塗布法により塗布され、前記基板と共に加熱することで固形化することを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記第１の樹脂が、酸素プラズマによるドライエッチングによって形成されることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記第２の樹脂が、ネガ型レジストであることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記第２の樹脂が、前記基板上に回転塗布法により塗布され、前記基板と共に加熱することで固形化することを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記インク吐出部が、ドライエッチングによって形成されることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記インク供給口が、前記インク吐出部が形成された後に形成されることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 前記第２の樹脂が、同じ物質の複数の層の積層からなることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
- 請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドと、インクタンクとを備えたインクジェットカートリッジ。
- 請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドを備えたインクジェットプリンタ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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