JP2694054B2

JP2694054B2 - 液体噴射記録ヘッド、その製造方法、及び液体噴射記録ヘッドを備えた記録装置

Info

Publication number: JP2694054B2
Application number: JP41174090A
Authority: JP
Inventors: 昌士宮川; 典夫大熊
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-12-19
Filing date: 1990-12-19
Publication date: 1997-12-24
Anticipated expiration: 2012-12-24
Also published as: JPH04216952A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録方
式に用いる記録液小滴を発生するための液体噴射記録ヘ
ッド、その製造方法、及び液体噴射記録ヘッドを備えた
記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録方式（液体噴射記録
方式）に適用される液体噴射記録ヘッドは、一般に微細
なインク吐出口（オリフィス）、インク路及び該インク
路の一部に設けられるインクを吐出するために利用され
るエネルギーを発生するエネルギー発生素子とを備えて
おり、記録時においてはエネルギー発生素子の作動によ
り、インクの小滴が吐出口から噴射されて被記録紙に着
滴し、これにより印字、記録が行なわれるものである。
従来、このような液体噴射記録ヘッドを作製する方法と
して、例えば、ガラスや金属等の板を用い、該板に切削
やエッチング等の加工手段によって微細な溝を形成した
後、該溝を形成した板を他の適当な板と接合してインク
路の形成を行なう方法が知られている。しかしながら、
斯かる従来法によって作製される液体噴射記録ヘッドで
は、切削加工されるインク路内壁面の平滑さが不充分で
あったり、エッチング率の差からインク路に歪が生じた
りして、流路抵抗の一定したインク路が得難く、製作後
の液体噴射記録ヘッドの記録特性にバラツキが出易いと
いった問題があった。また、切削加工の際に、板の欠け
や割れが生じ易く、製造歩留りが悪いという欠点もあっ
た。また、エッチング加工を行なう場合には、製造工程
が多く、製造コストの上昇を招くという不利もあった。
更には、上記従来法に共通する欠点として、インク路を
形成した溝付き板と、記録液小滴を吐出させる為の吐出
エネルギーを発生するための圧電素子や電気熱変換素子
等の駆動素子（エネルギー発生素子）が設けられた蓋板
とを貼り合わせる際に、これら板の位置合せが困難であ
り、量産性に欠けるといった問題もあった。

【０００３】また、液体噴射記録ヘッドは、通常その使
用環境下にあっては、インク（一般には、水を主体と
し、多くの場合中性ではないインク、あるいは有機溶剤
を主体とするインク液等）と常時接触している。それ
故、液体噴射記録ヘッドを構成するヘッド構造材料は、
インクからの影響を受けて強度低下を起こすことがな
く、また逆にインク中に、インク液適性を低下させるよ
うな有害成分を与えることの無いものが望まれる。しか
し、上記従来法においては、加工方法等の制約もあっ
て、必ずしもこれら目的にかなった材料を選択すること
ができなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の諸点に
鑑み成されたものであって、安価、精密であり、また信
頼性も高い液体噴射記録ヘッド、その製造方法、及び本
ヘッドを備えた記録装置を提供することを目的とする。

【０００５】また、インク路が精度良く正確に、且つ歩
留り良く微細加工された構成を有する液体噴射記録ヘッ
ドを供給することが可能な新規な液体噴射記録ヘッド、
その製造方法及び本ヘッドを備えた記録装置を提供する
ことも目的とする。

【０００６】また、インクとの相互影響が少なく、機械
的強度や耐薬品性に優れた液体噴射記録ヘッドを供給し
得る新規な液体噴射記録ヘッド、その製造方法、及び本
ヘッドを備えた記録装置を提供することも目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を
達成するために、リソグラフィーの手法を用いてヘッド
を製造する手法を開発してきた。そして、上記工程にお
いて使用するレジスト材料としては、機械的強度、耐熱
性およびインクに長期に浸漬されても変質せず且つイン
クに悪影響を及ぼす物質が溶解しない等の特性が望まれ
るが、この様な材料選択においては、ネガ型レジスト材
料が優れていると考えた。即ち、一般的に得られる高分
子材料は、光重合開始剤あるいは光架橋剤の添加により
ネガ型レジストと成り得るとともに、遠紫外線、電子
線、Ｘ−線等の電離放射線の照射により光開始剤を添加
しなくても架橋反応を起こしネガ型特性を示す。この点
より、ネガ型レジスト材料を前記液体噴射記録ヘッドの
製造に使用することは、材料選択の範囲が広がり、コス
トダウン、ヘッド特性の向上に効果的となる。

【０００８】しかしながら、本液体噴射記録ヘッドの製
造工程においては上下の感光性材料層にリソグラフィー
手法によりパターンニングしてヘッドを製造するもので
あるが、上および下層感光性材料層の両者にネガ型レジ
スト材料を使用する場合には、弊害が生じる場合があ
る。即ち、本液体噴射記録ヘッドの構造として、インク
路上の上層レジスト材料層を残す必要がある。このとき
ネガ型レジストを使用した場合、インク路上のレジスト
に露光する必要があり、この時にインク路部のレジスト
を感光してインク路部を閉塞してしまうという弊害が生
じる。もちろん、レジスト層の膜厚やレジスト膜の吸光
係数を最適化すれば、下層レジスト層に到達する光量が
小さくなり実質的に下層レジスト層を感光させない状態
をつくることは可能である。このように、レジスト膜厚
や膜の吸収係数を最適化することは、ヘッドの設計や製
造安定性に悪影響をおよぼす場合がある。本発明者ら
は、この現象を回避する手段として上および下層レジス
ト材料として感光波長域の異なるもの、あるいは同一の
波長に感度を有している場合でも感度が大きく異なる感
光性材料を使用することにより、上層レジストの露光時
に下層レジストが感光する現象を防止できることに想到
し、本発明を完成するに到ったものである。即ち、本発
明はインク吐出口と、インク供給口と、及び前記インク
吐出口とインク供給口とを連通するインク路と、該イン
ク路に対応して配設されインクを吐出するために利用さ
れるエネルギーを発生するエネルギー発生素子とを有す
る液体噴射記録ヘッドの製造方法において、前記エネル
ギー発生素子が配設された基板上に所定の感光波長域を
有するインク路形成用ネガ型第１感光性材料層を設けて
該第１感光性材料層に前記所定の感光波長域でインク路
形成用パターン露光を行ない、次いで前記第１感光性材
料層上に更に第１感光性材料層と異なる感光波長域を有
するネガ型第２感光性材料層を設けて第２感光性材料層
に前記異なる感光波長域でインク吐出口及びインク供給
口形成用パターン露光を行ない、その後前記第１及び第
２の感光性材料層の現像を行なうもので、また前記第１
感光性材料及び第２感光性材料に配合する光重合開始剤
を異ならしめることにより両者の感光波長域が異ならし
めことを含むものである。

【０００９】また、本発明はインク吐出口と、インク供
給口と、及び前記インク吐出口とインク供給口とを連通
するインク路と、該インク路に対応して配設されインク
を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネ
ルギー発生素子とを有する液体噴射記録ヘッドの製造方
法において、前記エネルギー発生素子が配設された基板
上にインク路形成用ネガ型第１感光性材料層を設けて該
第１感光性材料層にインク路形成用パターン露光を行な
い、次いで前記第１感光性材料層上に更に照射光に対す
るゲル化感度が前記第１感光性材料層と異なるネガ型第
２感光性材料層を設けて第２感光性材料層にインク吐出
口及びインク供給口形成用パターン露光を行ない、その
後前記第１及び第２の感光性材料層の現像を行なうもの
である。更に、本発明はインク吐出口と、インク供給口
と、及び前記インク吐出口とインク供給口とを連通する
インク路と、該インク路に対応して配設されインクを吐
出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギ
ー発生素子とを有する液体噴射記録ヘッドの製造方法に
おいて、前記エネルギー発生素子が配設された基板上に
インク路形成用ネガ型第１感光性材料層を設けて該第１
感光性材料層にインク路形成用パターン露光を行ない、
次いで前記第１感光性材料層上に更に前記第１感光性材
料層よりも平均分子量が大きいネガ型第２感光性材料層
を設けて該第２感光性材料層にインク吐出口及びインク
供給口形成用パターン露光を行ない、その後前記第１及
び第２の感光性材料層の現像を行なうものである。

【００１０】また更に、本発明はインク吐出口と、イン
ク供給口と、及び前記インク吐出口とインク供給口とを
連通するインク路と、該インク路に対応して配設されイ
ンクを吐出するために利用されるエネルギーを発生する
エネルギー発生素子とを有する液体噴射記録ヘッドの製
造方法において、前記エネルギー発生素子が配設された
基板上にインク路形成用ネガ型第１感光性材料層を設け
て該第１感光性材料層にインク路形成用パターン露光を
行ない、次いで前記第１感光性材料層上に更に前記第１
感光性材料層よりも光重合開始剤を多量に配合してなる
ネガ型第２感光性材料層を設けて該第２感光性材料層に
インク吐出口及びインク供給口形成用パターン露光を行
ない、その後前記第１及び第２の感光性材料層の現像を
行なうものである。

【００１１】更に、本発明は上記方法により製造した液
体噴射記録ヘッド、及び同ヘッドを備えた記録装置に関
するものである。

【００１２】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明
する。

【００１３】図１乃至図７は本発明に係る製造方法の説
明図で、本発明に係るヘッドは図１中に示す基板１上に
製造する。この基板１は、例えばガラス、セラミック
ス、プラスチックス、又は金属等で構成され、後述する
インク液のインク路構成部材の一部として機能し、また
後述する感光性材料層の支持体として機能するもので、
上記目的に合致するものであれば、その形状、材質等、
特に制限されることなく使用できる。上記基板１上に
は、電気熱変換素子又は圧電素子等のインクを吐出する
ために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生
素子２を所定数（本図においては２個）配設してある。
このような、エネルギー発生素子２によって、インク小
滴を吐出させるための吐出エネルギーがインク液に与え
られ、記録が行なわれる。因に、例えば、上記エネルギ
ー発生素子２として電気熱変換素子を用いるときには、
この素子が近傍の記録液を加熱することにより、吐出エ
ネルギーを発生する。また、例えば、圧電素子を用いる
ときは、この素子の機械的振動によって、吐出エネルギ
ーを発生する。尚、これらの素子２には、これら素子２
を動作させるため制御信号入力用電極（図示せず）を接
続してある。また、一般にはこれらエネルギー発生素子
の耐用性の向上を目的として、保護層等の各種機能層を
設けることもできる。次いで図２に示すように、上記エ
ネルギー発生素子２を配設した基板１上に、ネガ型第１
感光性材料層３を形成する。感光性材料層３の形成方法
としては、感光性材料を溶解した溶液を、ソルベントコ
ート法によって塗布しても良いし、また感光性材料を塗
布したドライフィルムを作製し、ラミネート法によって
基板上に積層しても良い。

【００１４】ソルベントコート法とは、該感光性材料溶
液をスピンコーター、ロールコーターあるいはワイヤー
バー等により基板上に塗布した後、溶剤を乾燥除去し、
感光性材料層を形成する方法である。

【００１５】ここで、本発明においては前記ネガ型第１
感光性材料層（下層レジスト）３は、後述するネガ型第
２感光性材料層（上層レジスト）と異なる感光波長域、
又はパターン潜像形成用照射光に対する異なるゲル化感
度を有するものである。

【００１６】本発明においては、それぞれ異なる感光波
長域、又は異なるゲル化感度を有する感光性材料層用い
ることにより、パターン潜像を形成する際に他の感光性
材料層をゲル化させることなく、目的の材料層のみにパ
ターン潜像を形成させるものである。

【００１７】異なる感光波域のレジスト材料としては、
一般的に電離放射線と呼ばれる遠紫外線、電子線、Ｘー
線用レジスト材料と、紫外線用レジストとに分類でき
る。

【００１８】電離放射線のネガ型レジスト材料として
は、分子構造内に不飽和二重結合を有する高分子化合
物、エポキシ基を有する高分子化合物、シリコーン系高
分子化合物、ビニル系高分子化合物に於いてα位に水素
原子が付加した高分子化合物が挙げられる。更に具体的
に記述すれば、分子内に不飽和二重結合を有する高分子
化合物としては、ポリブタジエン、ポリイソプレン等の
ゴム系高分子化合物、およびそれらの環化物、ジアリル
フタレート樹脂、アルキルビニルエーテルと無水マレイ
ン酸との共重合体のアリルエステル、ポリビニールシン
ナマート、不飽和ポリエステルおよび側鎖にアクリル基
を導入した高分子化合物等が挙げられる。またエポキシ
系化合物としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾ
ールノボラック樹脂、ポリビニルフェノール等の高分子
化合物とエピクロルヒドリンとの反応により合成できる
エポキシ樹脂、あるいはエポキシ化ポリブタジエン等の
エポキシ化ゴム、あるいはヒドロキシアルキル（メタ）
アクリレート、（メタ）アクリル酸等を共重合した樹脂
とエピクロルヒドリンとの反応より合成されるエポキシ
樹脂等を挙げることができる。

【００１９】またシリコーン系高分子化合物としては、
ポリメチルシクロシロキサン、ポリジフェニルシロキサ
ン、ポリビニルシロキサン等の直鎖状シリコーン樹脂、
ポリリメチルシルセスキオキサン、ポリフェニルシルセ
スキオキサン、ポリビニルシルセスキオキサン等の梯型
シリコーン樹脂等が挙げられる。またビニル系高分子化
合物でα位に水素原子を有する高分子化合物としては、
ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリビニルカルバゾー
ル、ポリビニルフェロセン、ポリアクリルアミド、ポリ
ビニルフェノールおよびポリスチレン、ポリビニルカル
バゾール、ポリビニルナフタレン等のハロゲンあるいは
ハロゲン化アルキル化物等を挙げることができる。もち
ろんこれら高分子化合物にアジド、あるいはビスアジド
等の増感剤を添加しても構わない。

【００２０】紫外、可視光用レジスト材料としては前記
した電離放射線用レジスト材料にアジド、ビスアジド等
を添加したもの、あるいは不飽和二重結合を有する化合
物（高分子化合物）に光ラジカル重合開始剤を添加した
もの、ビニルエーテル化合物、エポキシ基を有する化合
物に光カチオン重合開始剤を添加したもの等が使用でき
る。

【００２１】電離放射線用レジストに添加されるアジ
ド、ビスアジド化合物としては、Ｐ−アジドベンズアル
デヒド、Ｐ−アジドアセトフェノン、Ｐ−アジドベンゾ
イン酸、Ｐ−アジドベンザルアセトフェノン、Ｐ−アジ
ドベンザルアセトン、４，４’−ジアジドカルコン、
１，３−ビス−４’−アジドベンザル−アセトン、２，
６−ビス−４’−アジドベンザル−シクロヘキサノン、
２，６−ビス−４’−アジドベンザル−４−メチルシク
ロヘキサノン等が挙げられる。

【００２２】不飽和二重結合を有する化合物に添加され
る光重合開始剤としては、ベンジル、４，４’−ジメト
キシベンジル、４，４−ジメチルベンジル、４，４−ジ
ヒドロキシベンジル等のジケトン化合物（これら開始剤
の吸収極大波長は３００〜３６０nmにある）、チオキサ
ントン、２−クロロチオキサントン、イソプロピルチオ
キサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、２，４
−ジイソプロピルチオキサントン等のチオキサントン誘
導体（これら化合物の吸収極大波長は３６０〜４３０nm
に存在する）、７−ジエチルアミノ−３，３’−カルボ
ニルビスクマリン（吸収極大は４５０nm附近に存在す
る）等が挙げられる。これら光開始剤の種類を組合せる
ことにより、紫外域においても感光波長域の異なるレジ
ストの組合せが可能となる。光カチオン重合において
は、前記したエポキシあるいはビニルエーテル系化合物
にカチオン発生剤としてオニウム塩、さらには感光波長
域を変える為に前記した光ラジカル重合開始剤を添加す
ることも有利である。

【００２３】これら感光波長域の異なるレジストの組合
せの例としては、例えば下層レジストに電離放射線用の
レジストを使用し、上層に紫外線用レジストを使用する
場合、上および下層とも紫外線レジストを使用し、その
感光波長域の異なるものを使用する場合がある。また紫
外線用レジストは添加する感光性材料により感光波長域
を自由に変えることが可能である。特に電離放射線用レ
ジストにおいては、電離放射線が殆ど全ての高分子材料
を感光させる特性を有することから、下層に使用するこ
とがより効果的であると考えられる。

【００２４】感度が異なるレジストを使用する場合、前
記したように下層レジストの感度が上層レジストの感度
よりも低いことが望ましい。また、上および下層レジス
ト材料を同一の材料系にて使用する場合、その開始剤添
加量を制御することにより、感度の調整を容易に行なえ
る。もちろんレジストの感度はレジスト膜の厚さが異な
ると違う場合が多いが、本発明においては、同一の材料
組成にて構成されるレジストを感度が同一と定義する。
感度を異ならせる手段としては、開始剤の種類を変え
る、添加剤を変えるおよび高分子化合物の分子量を変え
る等の手段がある。上層および下層レジストの感度がど
れ位異なれば、本発明による液体噴射記録ヘッドの製造
に有効であるかは、上層および下層レジストの膜厚、基
板の種類、露光波長および手段等により異なり一該には
決まらないが、おおむね２〜１０倍程度違えば有効であ
る。これ以上小さいと、上層レジスト露光の光が下層レ
ジストをゲル化させてしまう。また１０倍以上異なると
プロセス的には良好であるが、下層レジストの感度が大
幅に低下して、露光時間がかかる等の弊害が生じること
がある。

【００２５】本発明においては、所定の感度波長域又は
所定のゲル化感度を有する上記ネガ型第１感光性材料層
３の上面に、図３に示すようにインク路形成用マスク４
を重ね、図３中矢印Ａの方向から、所定の感光波長域の
光照射を行なう。これにより、図４に示すように、第１
感光性材料層３中にインク路のパターン潜像形成部６を
形成する。本露光手段としては、フォトマスクを介して
の一括露光であっても良いし、また電子線あるいはイオ
ンビーム等による直接描画でも良い。露光光源として
は、従来使用される紫外線のみならず、Deep−ＵＶ光、
エキシマーレーザー、電子線、Ｘ線等感光性材料をパタ
ーニングできるものであればいづれのものでも構わな
い。

【００２６】本発明においては、次いでこのようにイン
ク路の潜像をパターニングした感光性材料層３上に、図
４に示すように更にネガ型第２感光性材料層５を形成す
る。ここでネガ型第２感光性材料層５に用いる材料とし
ては、上記第１感光性材料層３と同様のものが使用でき
るが、この場合第１感光性材料層３と異なる感光波長
域、又は異なるゲル化感度を有することが重要である。

【００２７】第１感光性材料層３上に第２感光性材料層
５を形成するに際しては、下層である第１感光性材料層
３に影響を及ぼさない為の手段が必要となる。例えば、
上層の第２感光性材料層５のドライフィルムによるラミ
ネート法であれば極めて第１感光性材料層３に対する影
響が軽微である。またソルベントコート法を使用する場
合に於いても、第１及び第２感光性材料層の材料の溶解
特性を若干でも変化せしめれば形成可能となる。例えば
下層の第１感光性材料層３の材料として、水あるいはア
ルコール等の極性の強い溶剤に溶解する材料を使用し、
その上にソルベンコートする感光性材料層５の樹脂材料
として芳香族等の極性の低い溶剤に溶解する材料を選択
し、第１感光性材料層３を溶解しないように塗布形成す
る等の方法がある。

【００２８】更に第１感光性材料層３の表面にシランカ
ップリング剤等を薄くコーティングする方法、第１感光
性材料層３に対して適当な加熱処理を施す方法、あるい
はシリコン化合物を含有する雰囲気下にて第１感光性材
料層３の加熱処理を行なう方法、等の手段を用いれば、
第１及び第２感光性材料が同一、或は同様の特性を有す
る樹脂材料であっても２層の構成を形成することが可能
である。

【００２９】前記手段により形成された、２層構成から
なる感光性材料層３，５に対して更に図５に示すよう
に、インク吐出口及びインク供給口を形成するためのパ
ターン露光を行なう。即ち、感光性材料層５の上にマス
ク７を置き、マスク上方向（図５中矢印Ｂ方向）から光
照射を行なう。これにより、図６に示すように感光性材
料層５にインク吐出口のパターン潜像形成部８、インク
供給口のパターン潜像形成部９を形成する。このパター
ン露光は、前記第１感光材料層３の露光と同様にして行
なうことができる。この場合、前述のように第１感光性
材料層３の感光波長域と異なる、第２感光性材料層５の
感光波長域の光照射を行なうようにするか、又は両層の
ゲル化感度が異なるように両層を構成しているので、第
２感光性材料層５の露光の際の照射光が第１感光性材料
層３に影響を及ぼさないか、及ぼしても本発明に係るヘ
ッドの製造に実質的に支障のない程度することができ
る。

【００３０】本発明においては、上記のようにして基板
１上に順次第１感光性材料層３、第２感光性材料層５を
積層して形成したブロック体１０を、次いで現像処理
し、これにより上記潜像形成部６，８，９を溶解除去し
て、図７に示すようにそれぞれ対応するインク路１１、
インク吐出口１２、インク供給口１３を形成し、これに
より本発明の液体噴射記録ヘッドを得る。現像は、第１
及び第２感光性材料層３，５の感光性材料が同一の溶剤
によって現像可能なときには一括して現像できるが、同
一の溶剤で現像でないときには、それぞれに適した溶剤
で順次現像する。図７に図示した液体噴射記録ヘッドの
場合においては、インクの吐出方向およびインクの供給
口がいずれも基板１の同じ面側に存在する為、現像は上
層の第２感光性材料層５に対して行なった後に、下層の
第１感光性材料層３を現像することが望ましい。

【００３１】図７に示す液体噴射記録ヘッドに於いて
は、インク供給の為の接合部材１４を設けてインクの供
給を行なうことが可能である。

【００３２】一方、図８に示した液体噴射記録ヘッドに
おいては、インク供給口１３が基板１を貫通して形成さ
れており、該構成を取る場合に於いては下層の第１感光
性材料層３を先に現像しても構わない。この記録ヘッド
を製造する場合には、基板１に感光性材料を用いて、こ
れにインク供給口を上記方法により形成することができ
る。この記録ヘッドにおいては、図９に示すようなイン
ク供給部材１５を設けてインクの供給を行なうことも可
能である。もちろん、これ以外の手段、形状によってイ
ンクの供給を行なうことも可能である。

【００３３】尚、本例では、２つの吐出口を有する液体
噴射記録ヘッドを示したが、もちろんこれ以上の多数の
吐出口が並設された高密度マルチアレイ液体噴射記録ヘ
ッドの場合でも同様にして製造できるものである。

【００３４】本発明は、特に液体噴射記録（インクジェ
ット記録）方式の中でもバブルジェット方式の記録ヘッ
ド、記録装置に於いて、優れた効果をもたらすものであ
る。その代表的な構成や原理については、例えば、米国
特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０７９６号
明細書に開示されている。この方式は所謂オンデマンド
型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能である
が、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）
が保持されているシートや液路に対応して配置された電
気熱変換体素子に、記録情報に対応した少なくとも一つ
の駆動信号を印加することによって、電気熱変換体に核
沸騰を越える急速な温度上昇を与える熱エネルギーを発
生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を起させ、結
果的にこの駆動信号に一対一に対応した気泡を液体（イ
ンク）内に形成出来るので有効である。この気泡の成
長、収縮により吐出口を介して液体（インク）を吐出さ
せて、少なくとも一つの滴を形成する。この駆動信号を
パルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行な
われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出
が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信号
としては、米国特許第４４６３３５９号明細書、同第４
３４５２６２号明細書に記載されているようなものが適
している。尚、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明
として米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されて
いる条件を採用すると、更に優れた記録を行なうことが
できる。

【００３５】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口、液流路、電気熱変換
体素子の組み合わせ構成（直線状液流路又は直角液流
路）の他に熱作用部が屈曲する領域に配置されている構
成を開示する米国特許第４５５８３３３号明細書、米国
特許第４４５９６００号明細書を用いた構成も本発明に
含まれるものである。加えて、複数の電気熱変換体素子
に対して、共通するスリットを電気熱変換体素子の吐出
部とする構成を開示する特開昭５９年第１２３６７０号
公報や熱エネルギーの圧力波を吸収する開孔を吐出口に
対応させる構成を開示する特開昭５９年第１３８４６１
号公報に基づいた構成にしても本発明は有効である。

【００３６】更に、記録紙の全幅に亘り同時に記録がで
きるフルラインタイプの記録ヘッドとしては、上述した
明細書に開示されているような複数記録ヘッドの組み合
わせによって、その長さを満たす構成や、一対的に形成
された一個の記録ヘッドとしての構成のいずれでも良い
が、本発明は、上述した構成を一層有効に発揮すること
ができる。

【００３７】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的に設けられたカートリッ
ジタイプの記録ヘッドにおいても本発明は有効である。

【００３８】又、記録装置に記録ヘッドに対する回復手
段や予備的な補助手段等を付加することは、本発明によ
り得られる記録ヘッドの効果を一層安定にできるので、
好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、記録
ヘッドに対しての、キャピング手段、クリーニング手
段、加圧或は吸引手段、電気熱変換素子或はこれとは別
の加熱素子、或はこれらの組み合わせによる予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出モードを行なう
手段等を付加することも安定した記録を行なうために有
効である。

【００３９】更に、記録装置の記録モードとしては黒色
等の主流色のみを記録するモードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成した、又は複数個を組み合わせて構
成したいずれでもよいが、異なる色の複数カラー又は、
混色によるフルカラーの少なくとも一つを備えた装置の
記録ヘッドにも本発明は極めて有効である。

【００４０】又、本発明により得られる記録ヘッドは、
インクが液体でなくとも、室温やそれ以下で固化するイ
ンクであって、室温で軟化もしくは液体となるもの、或
いは、インクジェットにおいて一般的に行なわれている
温度調整範囲である３０℃以上７０℃以下で軟化もしく
は液体となるものにも適用できる。すなわち、記録信号
付与時にインクが液状をなすものであれば良い。加え
て、積極的に熱エネルギーによる昇温を、インクの固形
状態から液体状態への態変化のエネルギーとして吸収せ
しめることで防止するか、又は、インクの蒸発防止を目
的として放置状態で固化するインクを用いるかして、い
ずれにしても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によ
ってインクが液化してインク液状として吐出するものや
記録媒体に到達する時点ではすでに固化し始めるもの等
のような、熱エネルギーによって初めて液化する性質の
インク使用も本発明に係る記録ヘッドには適用可能であ
る。このような場合インクは、特開昭５４−５６８４７
号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に記載さ
れるような、多孔質シート凹部又は貫通孔に液状又は固
形物として保持された状態で、電気熱変換体素子に対し
て対向するような形態としても良い。本発明において
は、上述した各インクに対して最も有効なものは、上述
した膜沸騰方式を実施するものである。

【００４１】図１０は本発明により得られた記録ヘッド
をインクジェットヘッドカートリッジ（ＩＪＣ）として
装着したインクジェット記録装置（ＩＪＲＡ）の一例を
示す外観斜視図である。

【００４２】図において、２０はプラテン２４上に送紙
されてきた記録紙の記録面に対向してインク吐出を行な
うノズル群を具えたインクジェットヘッドカートリッジ
（ＩＪＣ）である。１６はＩＪＣ２０を保持するキャリ
ッジＨＣであり、駆動モータ１７の駆動力を伝達する駆
動ベルト１８の一部と連結し、互いに平行に配設された
２本のガイドシャフト１９Ａおよび１９Ｂと摺動可能と
することにより、ＩＪＣ２０の記録紙の全幅にわたる往
復移動が可能となる。

【００４３】２６はヘッド回復装置であり、ＩＪＣ２０
の移動経路の一端、例えばホームポジションと対向する
位置に配設される。電動機構２３を介したモータ２２の
駆動力によって、ヘッド回復装置２６を動作せしめ、Ｉ
ＪＣ２０のキャッピングを行なう。このヘッド回復装置
２６のキャップ部２６ＡによるＩＪＣ２０へのキャッピ
ングに関連させて、ヘッド回復装置２６内に設けた適宜
の吸引手段によるインク吸引もしくはＩＪＣ２０へのイ
ンク供給経路に設けた適宜の加圧手段によるインク圧送
を行ない、インク吐出口より強制的に排出させることに
よりノズル内の増粘インクを除去する等の吐出回復処理
を行なう。また、記録終了時等にキャッピングを施すこ
とによりＩＪＣが保護される。

【００４４】３０はヘッド回復装置２６の側面に配設さ
れ、シリコンゴムで形成されるワイピング部材としての
ブレードである。ブレード３０はブレード保持部材３０
Ａにカンチレバー形態で保持され、ヘッド回復装置２６
と同様、モータ２２および伝動機構２３によって動作
し、ＩＪＣ２０の吐出面との係合が可能となる。これに
より、ＩＪＣ２０の記録動作における適切なタイミング
で、あるいはヘッド回復装置２６を用いた吐出回復処理
後に、ブレード３０をＩＪＣ２０の移動経路中に突出さ
せ、ＩＪＣ２０の移動動作に伴ってＩＪＣ２０の吐出面
における結露、濡れあるいは塵埃等をふきとるものであ
る。

【００４５】

【実施例】以下、実施例を示し、本発明を更に詳細に説
明する。実施例１本実施例は感光波長域の異なる感光性材料（レジスト）
を使用した例であり、下層である第１感光性材料層には
電子線レジストを、上層である第２感光性材料層は紫外
線レジスト（感光波長域３００nm）を使用した。

【００４６】図１から図７に示す操作手順に準じて、図
７の構成の液体噴射記録ヘッドを作製した。

【００４７】まず、エネルギー発生素子としての電気熱
変換素子（材質ＨｆＢ２からなるヒーター）を形成した
ガラス基板上に、ネガ型レジストとしてクロロメチル化
ポリスチレン（トーソー株：ＣＭＳ−ＥＸ）を２５μｍ
厚にて塗布し、８０℃にて１時間ベーキングした。次い
で、該基板を電子線描画装置（エリオニクス社：ＥＬＳ
−３３００）に装着し、加速電圧３０kV、照射量４０μ
Ｃ／cm² の条件にてインク路に該当する箇所のパターニ
ングを行なった。

【００４８】次いで該レジスト膜上に、ポリビニルフェ
ノール（レジン−Ｍ：丸善石油化学）に４，４’−ジア
ドカルコン（Ａ−０１３：シンコー技研）を５％添加
し、ｎ−ブチルアルコールに溶解した。この溶液を０．
２２μｍのフィルターにて濾過した。このレジストを前
記ＣＭＳレジスト上にスピンコート法にて膜厚２０μｍ
にて塗布し、８０度℃にて３０分間プリベークした。こ
の感光性材料層に対して、インク吐出口及びインク供給
口に相当するパターンのマスクを重ね光照射を施した。
光照射は、キヤノン製マスクアイライナーＰＬＡ−５２
０を遠紫外用にしたものを使用し、コンタクト露光にて
実施した。また、反射ミラーは２９０nm用のものを使用
した。尚該層の露光量は、約８００mJ／cm² である。

【００４９】次いで、前記基板をアルカリ性現像液（ヘ
キスト社：ＭＩＦ−３１２現像液）に１０分間浸漬し、
インク吐出口、及びインク供給口を現像した後、ＣＭＳ
−ＥＸの現像液（トルエン）に浸漬し、超音波を付与し
ながら３０分間を要してインク路を現像した。レジスト
はパターニングのままでは、機械的強度、耐溶剤性、耐
熱性に劣る。そこで、３００nm以下のDeep- ＵＶ光によ
るハードニングと加熱処理を施して前記特性を向上させ
た。ハードニングはウシオ電機製２kW Xe-Hg 光源にて
２０分間実施し、その後１５０℃にて３０分間熱処理を
行なった。最後にインク供給口にインク供給部材を接着
して液体噴射記録ヘッドを作製した。

【００５０】このようにして、作製した液体噴射記録ヘ
ッドを記録装置に装着し、純水／グリセリン／ダイレク
トブラック１５４（水溶性黒色染料）＝６５／３０／５
から成るインクを用いて記録を行なったところ、安定な
印字が可能であった。実施例２本実施例は上層および下層レジストとして同種のネガ型
レジストを使用した場合である。

【００５１】実施例１と同様に、基板上に下層レジスト
として環化ポリイソプレンレジスト（ＯＥＢＲ−８０
０：東京応化工業）に実施例１で使用したビスアジド化
合物（４，４’−ジアジドカルコン）を２wt％添加し、
膜厚２５μｍにて塗布した。実施例１と同様にして、該
レジスト層に波長３００nmの紫外光を照射し、インク路
のパターンを露光した。露光量は８００mJ／cm² であ
る。

【００５２】膜厚１００μｍのＰＥＴフィルムにビスア
ジド化合物を１０wt％添加する以外は下層レジスト材料
と同じ液をバーコーターにて膜厚２０μｍにて塗布し
た。該フィルムを真空中８０℃にて１時間プリベークし
て溶剤を除去した後、下層レジストをパターニングした
基板にラミネートして転写した。ラミネートは、温度１
２０℃にて、圧力１０kg／cm² の条件にて実施した。

【００５３】上記手段にて形成したレジスト膜上に、下
層レジスト膜と同じ条件にて露光を行なった。尚、露光
量は１００mJ／cm² であり、該露光量では下層レジスト
材料はゲル化しなかった。

【００５４】露光終了後、基板をトルエンに２０分間浸
漬して現像を行なったのち、イソプロピルアルコールに
５分間浸漬してリンスを行なった。実施例１と同様にし
てＵＶハードニングをした。最後に、インク供給口にイ
ンク供給部材を接着して液体噴射記録ヘッドを作製し
た。このようにして、作製した液体噴射記録ヘッドを記
録装置に装着し、純水／グリセリン／ダイレクトブラッ
ク１５４（水溶性黒色染料）＝６５／３０／５から成る
インクを用いて記録を行なったところ、安定な印字が可
能であった。実施例３本実施例は、上層および下層感光性樹脂材料の感度が異
なるものを使用した例について記載する。

【００５５】アクリレート系プレポリマー（アロニクス
Ｍ−３１２：東亜合成化学）とアクリル樹脂(Elvacite
２０４１：du Pont)を７０：３０の比率にて混合し酢酸
エチルに溶解させた。この溶液に光開始剤として２−ク
ロルチオキサントン（東京化成製試薬）を固形分に対し
て３部、又は２−クロルチオキサントン３部とエチルＰ
−ジメチルアミノベンゾエート２部を添加した物を２種
作製した。これら材料を厚さ２０μｍのアラミドフィル
ム（東レ製）にバーコーターにて膜厚さ３０μｍにて塗
布した。この皮膜をラミネートによってガラス基板上に
貼り合わせて、マスクアライメント装置（ミカサ株：Ｍ
Ａ−１０）に装着して感度を測定した。エチル−Ｐ−ジ
メチルアミノベンゾエートを添加した系は、しない系に
比べて５倍感度が高かった。即ち、アミンを添加した系
は照射時間２０秒にてトルエンで現像後の膜厚は１８μ
ｍであったが、添加しない系では１００秒にて同様の残
膜率を得た。

【００５６】実施例１と同様にしてヒーター基板上に前
記感光性樹脂をラミネートによって貼り付けた。なおこ
の樹脂はアミンを添加しないものである。これを前記マ
スクアライメント装置に装着して、高圧水銀灯より発生
する光を照射して、インク路のパターンを露光した。尚
露光時間は１５０秒とした。

【００５７】次いで、レジスト表面のアラミドフィルム
をはがし、アミンを添加したレジストを同様にラミネー
ト法にて貼り付けた後、インク吐出口、インク供給口の
パターンを露光した。尚露光時間は２０秒である。レジ
スト表面のアラミドフィルムを剥がした後、トルエンに
て２０分間現像した。現像後に１０分間ハードニングの
為の露光を行ない、１２０℃の加熱処理を施した。

【００５８】

【発明の効果】以上説明した本発明によってもたらされ
る効果としては、下記に列挙する項目が挙げ上げられ
る。

【００５９】１）ヘッド製作のための主要工程が、フォトレジストや
感光性ドライフィルム等を用いたリソグラフィー技術に
よるため、ヘッドの細密部を所望のパターンで、しかも
極めて容易に形成することができるばかりか、同構成の
多数のヘッドを同時に加工することも容易にできる。

【００６０】２）オリフィス面の切断工程を必要とせず、且つエネル
ギー発生素子とインク吐出口間の距離をレジスト膜の塗
布膜厚を制御することで調整できるため、素子と吐出口
間隔が一定で吐出口内面の滑らかなヘッドを安定に製造
でき、歩留りの向上と印字品位の向上が図れる。

【００６１】３）主要構成部材の位置合わせを容易にして確実になす
ことが可能であり、寸法精度の高いヘッドが歩留りよく
製造できる。

【００６２】４）少なくとも２回のレジスト塗布と露光の工程と、１
回の現像工程によりヘッドの製造が可能であり、製造工
程の短縮により、生産性の向上が図れる。

【００６３】５）高密度マルチアレイ液体噴射記録ヘッドが簡単な手
段で得られる。

【００６４】６）インク路の高さ、および吐出口の長さの制御は、レ
ジスト膜の塗布膜厚によって簡単且つ精度良く変えられ
る為、設計の変更と制御が容易に実施できる。７）接着剤による微細部の接着が必要ない為、接着剤が
インク路や吐出口を塞ぐことがなく、ヘッドの機能低下
を招かない。

【００６５】８）異なる感度のレジストを組合わせて該液体噴射記録
ヘッドを作製する場合においては、同一の露光装置を使
用できるし、また反射ミラー等の交換の必要がないた
め、ヘッドの製造ラインの１ラインに１台の露光装置を
設置すればよく、大幅な設備投資の低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るヘッドの製造方法において、イン
ク路、吐出口形成前の基板の状態を示す模式的斜視図で
ある。

【図２】本発明に係るヘッドの製造方法において、第１
感光性材料層を形成した基板の状態を示す模式的斜視図
である。

【図３】本発明に係るヘッドの製造方法において、第１
感光性材料層に施すパターン露光の状態を示す模式図で
ある。

【図４】本発明に係るヘッドの製造方法において、第２
感光性材料層の積層状態を示す模式図である。

【図５】本発明に係るヘッドの製造方法において、第２
感光性材料層に施すパターン露光の状態を示す模式図で
ある。

【図６】本発明に係るヘッドの製造方法において、形成
されたインク路、吐出口等のパターン潜像形成部を示す
模式的斜視図である。

【図７】インク供給手段を設けた本発明ヘッドの一実施
例を示す模式図である。

【図８】インクの供給を、インクの吐出方向に対して基
板の反対側より行なう本発明ヘッドの他の実施例を示す
模式図である。

【図９】インク供給手段を設けた図８のヘッドの模式図
である。

【図１０】本発明に係るヘッドを取付可能な記録装置の
説明図である。

【符号の説明】

１基板２エネルギー発生素子３第１感光性材料層４マスク５第２感光性材料層６潜像形成部７マスク８潜像形成部９潜像形成部１０ブロック体１１インク路１２インク吐出口１３インク供給口１６キャリッジ１７駆動モータ１８駆動ベルト１９Ａガイドシャフト１９Ｂガイドシャフト２０インクジェットヘッドカートリッジ２２クリーニング用モータ２３伝動機構２４プラテン２６キャップ部材３０ブレード３０Ａブレード保持部材

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】インク吐出口と、インク供給口と、及び
前記インク吐出口とインク供給口とを連通するインク路
と、該インク路に対応して配設されインクを吐出するた
めに利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素
子とを有する液体噴射記録ヘッドの製造方法において、
前記エネルギー発生素子が配設された基板上に所定の感
光波長域を有するインク路形成用ネガ型第１感光性材料
層を設けて該第１感光性材料層に前記所定の感光波長域
でインク路形成用パターン露光を行ない、次いで前記第
１感光性材料層上に更に第１感光性材料層と異なる感光
波長域を有するネガ型第２感光性材料層を設けて該第２
感光性材料層に前記異なる感光波長域でインク吐出口及
びインク供給口形成用パターン露光を行ない、その後前
記第１及び第２の感光性材料層の現像を行なうことを特
徴とする液体噴射記録ヘッドの製造方法。
【請求項２】第１感光性材料層及び第２感光性材料層
の配合する光重合開始剤が異なることにより両者の感光
波長域が異なる請求項１記載のヘッドの製造方法。
【請求項３】インク吐出口と、インク供給口と、及び
前記インク吐出口とインク供給口とを連通するインク路
と、該インク路に対応して配設されインクを吐出するた
めに利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素
子とを有する液体噴射記録ヘッドの製造方法において、
前記エネルギー発生素子が配設された基板上にインク路
形成用ネガ型第１感光性材料層を設けて該第１感光性材
料層にインク路形成用パターン露光を行ない、次いで前
記第１感光性材料層上に更に照射光に対するゲル化感度
が前記第１感光性材料層と異なるネガ型第２感光性材料
層を設けて第２感光性材料層にインク吐出口及びインク
供給口形成用パターン露光を行ない、その後前記第１及
び第２の感光性材料層の現像を行なうことを特徴とする
液体噴射記録ヘッドの製造方法。
【請求項４】インク吐出口と、インク供給口と、及び
前記インク吐出口とインク供給口とを連通するインク路
と、該インク路に対応して配設されインクを吐出するた
めに利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素
子とを有する液体噴射記録ヘッドの製造方法において、
前記エネルギー発生素子が配設された基板上にインク路
形成用ネガ型第１感光性材料層を設けて該第１感光性材
料層にインク路形成用パターン露光を行ない、次いで前
記第１感光性材料層上に更に第１感光性材料層よりも平
均分子量が大きいネガ型第２感光性材料層を設けて該第
２感光性材料層にインク吐出口及びインク供給口形成用
パターン露光を行ない、その後前記第１及び第２の感光
性材料層の現像を行なうことを特徴とする液体噴射記録
ヘッドの製造方法。
【請求項５】インク吐出口と、インク供給口と、及び
前記インク吐出口とインク供給口とを連通するインク路
と、該インク路に対応して配設されインクを吐出するた
めに利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素
子とを有する液体噴射記録ヘッドの製造方法において、
前記エネルギー発生素子が配設された基板上にインク路
形成用ネガ型第１感光性材料層を設けて該第１感光性材
料層にインク路形成用パターン露光を行ない、次いで前
記第１感光性材料層上に更に前記第１感光性材料層より
も光重合開始剤を多量に配合してなるネガ型第２感光性
材料層を設けて該第２感光性材料層にインク吐出口及び
インク供給口形成用パターン露光を行ない、その後前記
第１及び第２の感光性材料層の現像を行なうことを特徴
とする液体噴射記録ヘッドの製造方法。
【請求項６】インク吐出口と、該インク吐出口と連通
するインク路と、該インク路に対応して配設されインク
を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネ
ルギー発生素子とを有する液体噴射記録ヘッドの製造方
法において、前記エネルギー発生素子が配設されインク
供給口が設けられた基板上に所定の感光波長域を有する
インク路形成用ネガ型第１感光性材料層を設けて該第１
感光性材料層に前記所定の感光波長域でインク路形成用
パターン露光を行ない、次いで前記第１感光性材料層上
に更に前記第１感光性材料層と異なる感光波長域を有す
るネガ型第２感光性材料層を設けて該第２感光性材料層
に前記異なる感光波長域でインク吐出口形成用パターン
露光を行ない、その後前記第１及び第２の感光性材料層
の現像を行なうことを特徴とする液体噴射記録ヘッドの
製造方法。
【請求項７】第１感光性材料及び第２感光性材料の配
合する光重合開始剤が異なることにより両者の感光波長
域が異なる請求項６記載のヘッドの製造方法。
【請求項８】インク吐出口と、該インク吐出口と連通
するインク路と、該インク路に対応して配設されインク
を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネ
ルギー発生素子とを有する液体噴射記録ヘッドの製造方
法において、前記エネルギー発生素子が配設されインク
供給口が設けられた基板上にインク路形成用ネガ型第１
感光性材料層を設けて該第１感光性材料層にインク路形
成用パターン露光を行ない、次いで前記第１感光性材料
層上に更に照射光に対するゲル化感度が前記第１感光性
材料層と異なるネガ型第２感光性材料層を設けて該第２
感光性材料層にインク吐出口形成用パターン露光を行な
い、その後前記第１及び第２の感光性材料層の現像を行
なうことを特徴とする液体噴射記録ヘッドの製造方法。
【請求項９】インク吐出口と、該インク吐出口と連通
するインク路と、該インク路に対応して配設されインク
を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネ
ルギー発生素子とを有する液体噴射記録ヘッドの製造方
法において、前記エネルギー発生素子が配設されインク
供給口が設けられた基板上にインク路形成用ネガ型第１
感光性材料層を設けて該第１感光性材料層にインク路形
成用パターン露光を行ない、次いで前記第１感光性材料
層上に更に前記第１感光性材料層よりも平均分子量が大
きいネガ型第２感光性材料層を設けて該第２感光性材料
層にインク吐出口形成用パターン露光を行ない、その後
前記第１及び第２の感光性材料層の現像を行なうことを
特徴とする液体噴射記録ヘッドの製造方法。
【請求項１０】インク吐出口と、該インク吐出口と連
通するインク路と、該インク路に対応して配設されイン
クを吐出するために利用されるエネルギーを発生するエ
ネルギー発生素子とを有する液体噴射記録ヘッドの製造
方法において、前記エネルギー発生素子が配設されイン
ク供給口が設けられた基板上にインク路形成用ネガ型第
１感光性材料層を設けて該第１感光性材料層にインク路
形成用パターン露光を行ない、次いで前記第１感光性材
料層上に更に前記第１感光性材料層よりも光重合開始剤
を多量に配合してなるネガ型第２感光性材料層を設けて
該第２感光性材料層にインク吐出口形成用パターン露光
を行ない、その後前記第１及び第２の感光性材料層の現
像を行なうことを特徴とする液体噴射記録ヘッドの製造
方法。
【請求項１１】請求項１乃至１０のいずれかに記載の
製造方法で製造された液体噴射記録ヘッド。
【請求項１２】前記エネルギー発生素子が前記エネル
ギーとして熱エネルギーを発生する電気熱変換体である
ことを特徴とする請求項１１記載の液体噴射記録ヘッ
ド。
【請求項１３】記録媒体の記録領域の全幅にわたってイ
ンク吐出口が複数設けられているフルラインタイプのも
のであることを特徴とする請求項１１記載の液体噴射記
録ヘッド。
【請求項１４】記録媒体の被記録面に対向してインク
吐出口が設けられている請求項１１記載の液体噴射記録
ヘッドと、該ヘッドを載置するための部材とを少なくと
も具備することを特徴とする液体噴射記録装置。