JP3095795B2 - Ink jet recording head and method of manufacturing the head - Google Patents
Ink jet recording head and method of manufacturing the headInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録ヘ
ッドおよび該記録ヘッドの製造方法に関し、詳しくは吐
出口が形成された吐出口形成部材(以下、オリフィスプ
レートともいう)を有する記録ヘッドおよびその製造方
法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording head and a method of manufacturing the recording head, and more particularly, to a recording head having a discharge port forming member (hereinafter, also referred to as an orifice plate) having discharge ports formed therein, and its manufacture. About the method.
【0002】[0002]
【背景の技術】最近、この種の記録ヘッドの吐出口部分
を加工するのにエキシマレーザ光を用いるようになりつ
つある。このエキシマレーザ光による吐出口加工は、オ
リフィスプレートとなる樹脂フィルムを液路に連通する
開口が配された開口面に接合した後、エキシマレーザ光
を照射することによって行っていた。2. Description of the Related Art Recently, an excimer laser beam has been used for processing the discharge port portion of this type of recording head. The discharge port processing using the excimer laser light is performed by irradiating an excimer laser light after joining a resin film serving as an orifice plate to an opening surface provided with an opening communicating with a liquid path.
【0003】このような装置構成によってオリフィスが
加工されたインクジェット記録ヘッド本体5の詳細を図
8に示す。図8はヘッド本体の断面図である。この図に
おいて、7はインク液路を構成するための溝が形成され
た天板、8はインク吐出のために利用されるエネルギを
発生する素子をパターニングしてある基板、9はインク
液路に連通する開口、10は樹脂フィルムよりなるオリ
フィスプレート、11はオリフィスプレート10に形成
されたオリフィスである。FIG. 8 shows the details of an ink jet recording head main body 5 whose orifice has been processed by such an apparatus configuration. FIG. 8 is a sectional view of the head main body. In this figure, 7 is a top plate on which a groove for forming an ink liquid path is formed, 8 is a substrate on which an element for generating energy used for ink ejection is patterned, and 9 is an ink liquid path. The communicating openings 10 are orifice plates made of a resin film, and 11 is an orifice formed in the orifice plate 10.
【0004】また、14はインク液路、15は上記エネ
ルギ発生素子としての電気熱変換体である。Further, reference numeral 14 denotes an ink liquid passage, and reference numeral 15 denotes an electrothermal converter as the energy generating element.
【0005】このような従来のエキシマレーザによる吐
出口加工では、吐出口部分の形状は前方側が広がったテ
ーパ状となる。In such a conventional discharge port processing by an excimer laser, the discharge port portion has a tapered shape in which the front side is widened.
【0006】しかしながら、このような前方側に広がっ
たテーパ状の吐出口を有するインクジェット記録ヘッド
では、次のような問題点があった。[0006] However, the ink jet recording head having such a tapered ejection port that spreads out in the front has the following problems.
【0007】すなわち、吐出口が上述したような形状で
あると、文字,画像等の良好な記録(以下印字ともい
う)を行うのに必要なインク液の量およびインク吐出速
度が十分に得られない場合が生じるなど吐出特性が不安
定となり、記録画像の品位の低下を招来することがあっ
た。 そこで、本発明者らは、かかる問題点を解決する
ために、特願平1−7410号(特開平2−18734
6号)において、吐出口のテーパ形状を吐出口側が狭く
なるよう形成することにより記録の際に必要なインク液
滴の量および吐出速度を安定して十分に得ることができ
るインクジェット記録ヘッドおよびその製造方法を提案
した。[0007] That is, when the discharge port has the above-described shape, the amount of ink liquid and the ink discharge speed necessary for performing good recording (hereinafter also referred to as printing) of characters, images, and the like can be sufficiently obtained. In some cases, the ejection characteristics become unstable, for example, and the quality of the recorded image is degraded. In order to solve such a problem, the present inventors have proposed Japanese Patent Application No. 1-7410 (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. Hei 2-18734).
No. 6), an ink jet recording head capable of stably and sufficiently obtaining an amount of an ink droplet and a discharge speed required for recording by forming the tapered shape of the discharge port so that the discharge port side is narrowed. A manufacturing method was proposed.
【0008】当該提案では、インクを吐出するために利
用される吐出エネルギを発生する素子を形成した基板
と、基板と接合することにより前記素子の配設部位に対
応して液路を形成するための凹部を有する天板と、液路
に連通してインクを吐出するための吐出口が形成された
吐出口形成部材と、を具えたインクジェット記録ヘッド
の製造方法において、天板と吐出口形成部材とを一体の
樹脂として形成した後、凹部側からエキシマレーザ光を
照射して吐出口を形成することが開示されている。In this proposal, a substrate on which an element for generating ejection energy used for ejecting ink is formed, and a liquid path corresponding to a portion where the element is provided by joining the substrate to the substrate. A method of manufacturing an ink jet recording head, comprising: a top plate having a concave portion; and a discharge port forming member formed with a discharge port for discharging ink by communicating with a liquid path. Is formed as an integral resin, and then the discharge port is formed by irradiating an excimer laser beam from the concave side.
【0009】かかる方法によって製造した記録ヘッドを
用いて記録を行ったところ、吐出口部分は前方に向って
断面積が漸減して行く断面形状を有するため、安定した
吐出が行われ、良好な記録品位が得られた。When recording is performed using a recording head manufactured by this method, the discharge port portion has a cross-sectional shape whose cross-sectional area gradually decreases toward the front, so that stable discharge is performed and good recording is performed. The quality was obtained.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにして製造された記録ヘッドでは、次のような問題が
生じることがあった。However, the recording head manufactured as described above may have the following problems.
【0011】すなわち、エキシマレーザ光を照射して、
吐出口となるべきオリフィスプレート部分の樹脂を除去
する際、レーザ光によって樹脂が分解し、その一部がた
とえばカーボンとなって照射部の周囲に堆積する。この
ため、照射後に超音波洗浄等の手段で、堆積したカーボ
ン層を除去していたが、天板上へのカーボンの付着力が
強固であることがあり、完全な除去を行うことが困難で
あった。しかしながら、カーボンの除去が不十分なま
ま、この天板を用いて記録ヘッドを組立てて種々の印字
耐久テストを行なったところ、前記のカーボン層が天板
から剥離,浮遊し、最終的にそのカーボン片が吐出口に
目詰りし、吐出不良または吐出不能となって印字不良を
引き起こすことがあった。That is, by irradiating an excimer laser beam,
When removing the resin from the orifice plate portion to be the discharge port, the resin is decomposed by the laser beam, and a part thereof becomes, for example, carbon and deposits around the irradiation part. For this reason, the deposited carbon layer was removed by means such as ultrasonic cleaning after irradiation, but the adhesion of carbon to the top plate may be strong, making it difficult to perform complete removal. there were. However, when the recording head was assembled using this top plate and various printing durability tests were performed with insufficient removal of carbon, the carbon layer was separated and floated from the top plate, and finally the carbon layer was removed. The piece was clogged in the discharge port, and a discharge failure or a discharge failure occurred, which sometimes caused a print failure.
【0012】さらに、カーボンの一部は、吐出口となる
べき周辺部にも堆積していた。このような状態で印字を
行うと以下のような問題点があった。Further, a part of carbon was also deposited on a peripheral portion to be a discharge port. Printing in such a state has the following problems.
【0013】オリフィスプレートの表面で、上記のよう
な堆積物が存在すると、堆積物のある部分と、ない部分
での物理的な性質、特にインクに対する濡れが変化す
る。一般に、オリフィスプレートの表面は、不要なイン
ク溜まりが存在しないように均一であることが望ましい
とされている。しかるに、従来の加工による記録ヘッド
では、堆積物が存在する部分にインク溜まりが存在して
いた。このインク溜まりにより、液的に飛翔方向が安定
せず、良好な記録が行えなくなる。またインクの溜まり
が大きくなると、液滴の吐出が不能になり記録が行えな
くなる状態に陥ることがあった。The presence of such deposits on the surface of the orifice plate changes the physical properties, particularly the ink wetting, with and without deposits. Generally, it is desirable that the surface of the orifice plate be uniform so that unnecessary ink pools do not exist. However, in a recording head formed by conventional processing, an ink pool exists in a portion where a deposit exists. Due to the accumulation of ink, the flight direction is not stable in terms of liquid, and good recording cannot be performed. In addition, when the pool of ink becomes large, the ejection of liquid droplets becomes impossible, and a state where recording cannot be performed may be caused.
【0014】本発明は、上述した問題点を解決し、カー
ボン層を完全に除去することによってカーボン片による
吐出口の目詰りがなく、オリフィスプレート表面にイン
ク溜まりのない信頼性の高い記録ヘッドを得ることので
きるようにすることを目的とする。The present invention solves the above-mentioned problems, and provides a highly reliable recording head in which the carbon layer is completely removed so that the ejection openings are not clogged by the carbon pieces and the ink does not accumulate on the surface of the orifice plate. The purpose is to be able to obtain.
【0015】本発明の他の目的は、記録ヘッドの記録品
位の一層の向上に資することができるようにすることに
ある。Another object of the present invention is to make it possible to further improve the recording quality of a recording head.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】そのために、本発明は、
インクを吐出するために利用されるエネルギを発生する
素子を形成した樹脂でなる基板と、該基板と接合するこ
とにより前記素子の配設部位に対応して液路を形成する
ための樹脂でなる天板部材と、前記液路に連通してイン
クを吐出するための吐出口が形成された吐出口形成部材
と、を具えたインクジェット記録ヘッドの製造方法にお
いて、前記天板部材と前記吐出口形成部材とが一体とさ
れた前記樹脂でなる素材の少なくとも一部に対し、水溶
性の被膜を形成する工程と、エキシマレーザ光を照射し
てアブレーション加工することで前記吐出口を形成する
工程と、前記被膜を洗浄により除去する除去工程とを具
えたことを特徴とする。ここで、前記天板は前記液路を
形成するための凹部を有し、該凹部側より前記エキシマ
レーザ光を照射して前記吐出口を形成するものとするこ
とができる。また、前記一部は、前記エキシマレーザ光
の照射による前記吐出口の形成工程によってカーボンが
付着する部位を含むものとすることができる。For this purpose, the present invention provides:
A substrate made of a resin on which an element for generating energy used for ejecting ink is formed, and a resin for forming a liquid path corresponding to a portion where the element is provided by bonding to the substrate; In a method for manufacturing an ink jet recording head comprising a top plate member and a discharge port forming member formed with a discharge port for discharging ink in communication with the liquid path, the top plate member and the discharge port formation A step of forming a water-soluble coating on at least a part of the material made of the resin in which the member is integrated, and a step of forming the discharge port by performing ablation processing by irradiating excimer laser light, A removing step of removing the coating by washing. Here, the top plate may have a concave portion for forming the liquid path, and the discharge port may be formed by irradiating the excimer laser light from the concave portion side. Further, the part may include a part to which carbon is attached in a step of forming the discharge port by irradiation of the excimer laser light.
【0017】また、本発明は、インクを吐出するために
利用されるエネルギを発生する素子を形成した基板と、
該基板と接合することにより前記素子の配設部位に対応
して液路を形成するための天板部材と、前記液路に連通
してインクを吐出するための吐出口が形成された吐出口
形成部材と、を具えたインクジェット記録ヘッドの製造
方法において、前記天板部材と前記吐出口形成部材とが
一体とされた素材の少なくとも一部に対し、被膜を形成
する工程と、エキシマレーザ光を照射して前記吐出口を
形成する工程と、前記被膜を除去する除去工程とを具
え、前記一部は、前記エキシマレーザ光の照射による前
記吐出口の形成工程によってカーボンが付着する部位を
含み、前記被膜は撥液性を有する材料で形成され、当該
材料でなる膜は、少なくとも前記部位と、前記吐出口が
配置される表面の周辺とに形成され、前記除去工程では
前記部位の被膜のみを選択的に除去することを特徴とす
る。Further, the present invention provides a substrate on which an element for generating energy used for discharging ink is formed;
A top plate member for forming a liquid path corresponding to a portion where the element is provided by bonding to the substrate, and a discharge port formed with a discharge port for discharging ink in communication with the liquid path Forming member, a method for manufacturing an ink jet recording head comprising: a step of forming a coating on at least a part of a material in which the top plate member and the discharge port forming member are integrated; and excimer laser light. Irradiating to form the discharge port, and a removing step of removing the coating, the part includes a portion to which carbon adheres by the step of forming the discharge port by irradiation of the excimer laser light, The film is formed of a material having liquid repellency, and a film made of the material is formed at least on the portion and the periphery of the surface on which the discharge port is arranged. In the removing step, only the film on the portion is formed. Wherein the selectively removing.
【0018】以上において、前記天板と前記吐出口形成
部材とは予め一体に成形されているものとすることがで
きる。In the above, the top plate and the discharge port forming member may be integrally formed in advance.
【0019】また、本発明は、上記のいずれかの製造方
法によって製造されたことを特徴とするインクジェット
記録ヘッドに存する。ここで、前記素子は前記インクに
膜沸騰を生じさせる熱エネルギを前記インクに作用させ
るものとすることができ、さらに前記素子を電気熱変換
体とすることができる。Further, the present invention resides in an ink jet recording head manufactured by any one of the above manufacturing methods. In this case, the element may act on the ink with thermal energy causing film boiling of the ink, and the element may be an electrothermal converter.
【0020】[0020]
【作用】本発明によれば、エキシマレーザ光が照射され
て発生したカーボンの堆積層を、水溶性の被膜の洗浄に
よる除去工程を設けることにより完全に除去することが
できる。従って、記録ヘッドの使用時にカーボン片の脱
落がなく、それによる目詰まりによる不吐出等がない、
長期の信頼性を満足するインクジェットヘッドの供給が
可能になる。According to the present invention, the carbon deposited layer generated by excimer laser light irradiation can be completely removed by providing a removing step by washing the water-soluble coating. Therefore, the carbon piece does not fall off when the recording head is used, and there is no ejection failure due to clogging thereby.
It is possible to supply an inkjet head that satisfies long-term reliability.
【0021】また、吐出口周辺の撥液処理工程をも同時
に行うことができる。In addition, a liquid repellent process around the discharge port can be performed simultaneously.
【0022】[0022]
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0023】図1は本発明の一実施例に係るインクジェ
ット記録ヘッドを示し、インクタンクを一体としたカー
トリッジ形態のものとしてある。FIG. 1 shows an ink jet recording head according to an embodiment of the present invention, which is in the form of a cartridge in which an ink tank is integrated.
【0024】図に示すインクジェット記録ヘッドは、イ
ンク液路および共通液室を構成するための凹部(以下、
溝という)、さらにはオリフィスプレート10を一体に
形成した天板と、インク吐出のために利用されるエネル
ギとして、インクに膜沸騰を生じさせる熱エネルギを発
生するための電気熱変換体(以下、吐出ヒータという)
およびこれに電気信号を供給するためのAl配線とが成
膜技術によってSi基板上に形成された基板(以下、ヒ
ータボード)とを接合することによって構成される記録
ヘッド本体(不図示)を具える。The ink jet recording head shown in the figure has a concave portion (hereinafter, referred to as a concave portion) for forming an ink liquid path and a common liquid chamber.
And a top plate integrally formed with the orifice plate 10 and an electrothermal converter (hereinafter, referred to as a “heat generator”) for generating thermal energy that causes film boiling of the ink as energy used for ink ejection. Discharge heater)
And a recording head body (not shown) configured by joining an Al wiring for supplying an electric signal thereto to a substrate (hereinafter, referred to as a heater board) formed on a Si substrate by a film forming technique. I can.
【0025】また、図中600は記録ヘッド本体に隣接
して配設されるサブインクタンクであり、このサブイン
クタンク600および上記本体は蓋300および800
によって支持される。さらに、1000はカートリッジ
本体、1100はカートリッジ本体の蓋部材である。カ
ートリッジ本体内部にはインクタンクが内蔵され、サブ
インクタンク600に適宜インクを供給する。In the figure, reference numeral 600 denotes a sub ink tank disposed adjacent to the recording head main body.
Supported by Further, reference numeral 1000 denotes a cartridge main body, and 1100 denotes a lid member of the cartridge main body. An ink tank is built in the cartridge body, and supplies ink to the sub ink tank 600 as appropriate.
【0026】図2は、天板部分7に対しオリフィスプレ
ート10を一体に形成した天板5に対して、液路側から
エキシマレーザ光を照射してオリフィス加工を行う様子
を示したものである。同図において、1はKrFエキシ
マレーザ光を発振するレーザ発振装置、2はレーザ発振
装置1から発振される波長248mm,パルス幅約15
nsecのパルスレーザビーム、3はレーザビーム2を
収光するための合成石英レンズ、4はレーザビーム2に
対して遮蔽可能なアルミニウムを蒸着した投影マスクで
あり、直径133μmの穴が212μmピッチで複数配
設されてオリフィスパターンを構成している。FIG. 2 shows a state in which the orifice processing is performed by irradiating an excimer laser beam from the liquid path side to the top plate 5 in which the orifice plate 10 is formed integrally with the top plate portion 7. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a laser oscillation device that oscillates a KrF excimer laser beam, and 2 denotes a wavelength 248 mm and a pulse width of approximately 15
An nsec pulse laser beam, 3 is a synthetic quartz lens for collecting the laser beam 2, 4 is a projection mask on which aluminum that can shield the laser beam 2 is deposited, and a plurality of holes having a diameter of 133 μm are arranged at a pitch of 212 μm. They are arranged to form an orifice pattern.
【0027】図3および図4は本実施例に係る基板(ヒ
ータボード)8の平面図およびその部分拡大図である。FIGS. 3 and 4 are a plan view and a partially enlarged view of a substrate (heater board) 8 according to this embodiment.
【0028】図3において101は本例に係るヒータボ
ード基体、103は吐出ヒータ部である。104は端子
であり、ワイヤボンディングにより外部と接続される。
102は温度センサであり、吐出ヒータ部103等と同
じ成膜プロセスにより吐出ヒータ部103の両側に形成
してある。図4は図3におけるセンサ102を含む部分
Bの拡大図であり、15および106は、それぞれ、吐
出ヒータおよび配線である。また、108はヘッドを加
熱するための保温ヒータである。In FIG. 3, reference numeral 101 denotes a heater board base according to the present embodiment, and 103 denotes a discharge heater section. Reference numeral 104 denotes a terminal, which is connected to the outside by wire bonding.
A temperature sensor 102 is formed on both sides of the discharge heater unit 103 by the same film forming process as that of the discharge heater unit 103 and the like. FIG. 4 is an enlarged view of a portion B including the sensor 102 in FIG. 3, and reference numerals 15 and 106 denote a discharge heater and wiring, respectively. Reference numeral 108 denotes a heater for heating the head.
【0029】センサ102は、他の部分と同様に、半導
体同様の成膜プロセスによって形成してあるため極めて
高精度であり、他の部分の構成材料であるアルミニウ
ム,チタン,タンタル,5酸化タンタル,ニオブ等、温
度に応じて導電率が変化する材料で作成できる。例え
ば、これらのうち、チタンは電気熱変換素子を構成する
発熱抵抗層と電極との接着性を高めるために両者間に配
置可能な材料、タンタルは発熱抵抗層上の保護層の耐キ
ャビテーション性を高めるためにその上部に配置可能な
材料である。また、プロセスのばらつきを小とするため
に線幅を太くし、配線抵抗等の影響を少なくするために
蛇行形状として高抵抗化を図っている。Since the sensor 102 is formed by a film forming process similar to that of a semiconductor similarly to the other parts, it has extremely high accuracy, and aluminum, titanium, tantalum, tantalum pentoxide, tantalum pentoxide, It can be made of a material such as niobium whose conductivity changes according to temperature. For example, of these, titanium is a material that can be disposed between the heating resistance layer and the electrode that constitute the electrothermal conversion element in order to enhance the adhesion between the two, and tantalum is a material that can prevent cavitation resistance of the protective layer on the heating resistance layer. A material that can be placed on top of it to enhance it. Further, the line width is increased in order to reduce process variations, and the resistance is increased in a meandering shape in order to reduce the influence of wiring resistance and the like.
【0030】また、同様に保温ヒータ108は、吐出ヒ
ータ15の発熱抵抗層と同一材料(例えばHfB2 )を
用いて形成できるが、ヒータボードを構成する他の材
料、例えばアルミニウム,タンタル,チタン等を用いて
形成しても良い。Similarly, the heat retaining heater 108 can be formed using the same material (for example, HfB 2 ) as the heat generating resistance layer of the discharge heater 15, but other materials constituting the heater board, for example, aluminum, tantalum, titanium, etc. May be used.
【0031】図5は本例に係る天板5の構成例を示す。FIG. 5 shows a configuration example of the top plate 5 according to the present embodiment.
【0032】本例に係る天板7は、液路溝14と、これ
に連通した共通液室溝20と、各液路に対応してオリフ
ィスプレート10に形成したインク吐出口11とを有し
(図においては簡略のために液路および吐出口を2個示
してある)、オリフィスプレート10を一体に設けた構
成としてある。The top plate 7 according to this embodiment has a liquid passage groove 14, a common liquid chamber groove 20 communicating with the liquid passage groove 14, and an ink discharge port 11 formed in the orifice plate 10 corresponding to each liquid passage. (In the figure, two liquid paths and two discharge ports are shown for simplicity), and the orifice plate 10 is provided integrally.
【0033】そして、図5に示した構成例においては、
天板5は耐インク性に優れたポリサルフォン,ポリエー
テルサルフォン,ポリフェニレンオキサイド,ポリプロ
ピレンなどの樹脂を用い、オリフィスプレート10と共
に金型内で一体に同時成型してある。Then, in the configuration example shown in FIG.
The top plate 5 is made of a resin such as polysulfone, polyethersulfone, polyphenylene oxide, or polypropylene having excellent ink resistance, and is integrally molded together with the orifice plate 10 in a mold.
【0034】ここで、液路溝14や吐出口11の形成方
法を含め、天板7の形成工程を説明する。Here, the steps of forming the top plate 7 including the method of forming the liquid channel grooves 14 and the discharge ports 11 will be described.
【0035】I まず、液路溝については、それと逆パ
ターンの微細溝を切削等の手法により形成した金型によ
り、上記樹脂を成型し、これによって天板素材に液路溝
14を形成する。I. First, with respect to the liquid channel groove, the above-mentioned resin is molded by a mold in which a fine groove having a pattern opposite to that of the liquid channel groove is formed by a method such as cutting, thereby forming the liquid channel groove 14 in the top plate material.
【0036】II 次に、このように液路溝14が形成
された天板素材を例えば有機溶剤中に浸漬し、有機溶剤
のコーティングを施した。この有機溶剤は、後の工程で
除去可能なものであれば基本的には所望のものを用いる
ことができるが、本例の場合天板の材質が樹脂であるの
で、除去工程において有機溶剤を使用すると天板の材質
によっては溶剤クラック等を起こすおそれがあり、従っ
て水等の除去剤で除去しうるコーティング剤、すなわち
水溶性のコーティング剤等を用いて被膜を形成するのが
好ましい。II Next, the top plate material on which the liquid channel grooves 14 were formed was immersed in, for example, an organic solvent, and coated with an organic solvent. As the organic solvent, basically any desired organic solvent can be used as long as it can be removed in a later step.In this case, since the material of the top plate is a resin, the organic solvent is removed in the removing step. Depending on the material of the top plate, there is a possibility that solvent cracks or the like may occur. Therefore, it is preferable to form a film using a coating agent that can be removed with a removing agent such as water, that is, a water-soluble coating agent.
【0037】III 次に、図2で説明したように、吐
出口を形成すべき位置にオリフィスプレート10の液路
側からレーザ装置によりエキシマレーザ光を照射し、天
板の樹脂を部分的に除去・蒸発せしめて吐出口11を形
成する。III Next, as described with reference to FIG. 2, an excimer laser beam is irradiated from the liquid path side of the orifice plate 10 to the position where the discharge port is to be formed by a laser device to partially remove the resin on the top plate. The discharge port 11 is formed by evaporation.
【0038】図6は吐出口形成の詳細を示す。同図から
明らかなように、エキシマレーザ光2はオリフィスプレ
ート10に対して液路14側から前述のマスク4を介し
て照射される。また、エキシマレーザ光2は、光軸13
に関して片側θ1 =2度で収光され、オリフィスプレー
ト10の鉛直方向から光軸13をθ2 =10度傾けて照
射される。FIG. 6 shows details of the formation of the discharge port. As is clear from the figure, the excimer laser beam 2 is applied to the orifice plate 10 from the liquid path 14 side via the mask 4 described above. Also, the excimer laser beam 2 has an optical axis 13
Is collected at one side θ 1 = 2 degrees, and is irradiated with the optical axis 13 inclined at θ 2 = 10 degrees from the vertical direction of the orifice plate 10.
【0039】このように、インク液路側からレーザ光を
照射することにより、テーパ形状を有するオリフィスの
断面積は吐出方向に向って縮少した形状となる。As described above, by irradiating the laser beam from the ink liquid path side, the cross-sectional area of the orifice having a tapered shape is reduced toward the ejection direction.
【0040】ここで、本例に用いられるエキシマレーザ
光について説明する。Here, the excimer laser light used in this embodiment will be described.
【0041】このエキシマレーザは紫外光を発振可能な
レーザであり、高強度である、単色性が良い、指向性が
ある、短パルス発振できる、レンズで集光することでエ
ネルギ密度を非常に大きくできるなどの利点を有する。This excimer laser is a laser capable of oscillating ultraviolet light, has high intensity, has good monochromaticity, has directivity, can oscillate short pulses, and has a very high energy density by focusing with a lens. It has such advantages as possible.
【0042】エキシマレーザ発振器は希ガスとハロゲン
の混合気体を放電励起することで、短パルス(15〜3
5ns)の紫外光を発振できる装置であり、Kr−F,
Xe−Cl, Ar−Fレーザがよく用いられる。これら
の発振エネルギは数100mJ/パルス,パルス繰返し
周波数は30〜1000Hzである。The excimer laser oscillator discharges and excites a mixed gas of a rare gas and a halogen to generate short pulses (15 to 3).
5 ns), which can oscillate ultraviolet light.
Xe-Cl, Ar-F lasers are often used. These oscillation energies are several hundred mJ / pulse, and the pulse repetition frequency is 30 to 1000 Hz.
【0043】このエキシマレーザ光のような高輝度の短
パルス紫外光をポリマー樹脂表面に照射すると、照射部
分が瞬間的にプラズマ発光と衝撃音を伴って分解,飛散
するAblative Photodecomposi
tion(アブレイティブ・フォトデコンポジション;
APD)過程が生じ、この過程によってポリマー樹脂の
アブレーション加工が可能となる。When high-brightness short-pulse ultraviolet light such as excimer laser light is applied to the surface of the polymer resin, the irradiated portion is instantaneously decomposed and scattered with plasma light emission and impact sound, and the resulting image is scattered.
Tion (Ablative Photo Decomposition;
An APD) process occurs, which allows ablation of the polymer resin.
【0044】このようにエキシマレーザによる加工精度
と他のレーザによるそれとを比較した場合、例えばポリ
イミド(PI)フィルムにエキシマレーザとしてのレー
ザと、他のYAGレーザおよびCO2 レーザを照射する
と、PIの光を吸収する波長がUV領域であるためKr
Fレーザによってきれいな穴が開くが、UV領域にない
YAGレーザでは穴が開くもののエッジ面が荒れ、赤外
線であるCO2 レーザでは穴の周囲にクレータを生じて
しまう。As described above, when the processing accuracy of the excimer laser is compared with that of another laser, for example, when a polyimide (PI) film is irradiated with a laser as an excimer laser, another YAG laser and a CO 2 laser, the PI Since the wavelength of absorbing light is in the UV region, Kr
Clean pitting by F laser is rough edge surface of pitting stuff in YAG laser not in the UV region, the CO 2 laser is an infrared occurs crater around the bore.
【0045】また、SUS等の金属,不透明なセラミッ
クス,Si等は大気の雰囲気において、エキシマレーザ
光の照射によって影響を受けないため、エキシマレーザ
による加工におけるマスク材として用いることができ
る。Since metals such as SUS, opaque ceramics, and Si are not affected by the irradiation of excimer laser light in the atmosphere of the atmosphere, they can be used as mask materials in processing by excimer laser.
【0046】IV 次に、そのように吐出口を設けた天
板素材を適宜の溶剤等を用いて洗浄し、コーティング層
上に堆積したカーボン層を、コーティング層ごと、いわ
ばリフトオフ的に除去する。IV Next, the top plate material provided with the discharge ports is washed with an appropriate solvent or the like, and the carbon layer deposited on the coating layer is removed together with the coating layer in a lift-off manner.
【0047】図7(a)に有機溶剤のコーティングを施
した後、エキシマレーザ加工を行なった際のカーボン層
の付着の状況を模式的に示した。同図において、16が
有機溶剤のコーティング層、17がその上に堆積したカ
ーボン層である。なお、カーボン層は、エキシマレーザ
光が直接照射されるオリフィスプレート10の吐出口1
1周辺で最も厚く堆積しており、遠くへ離れるほど薄く
なる傾向がある。FIG. 7A schematically shows the state of adhesion of a carbon layer when excimer laser processing is performed after coating with an organic solvent. In the figure, 16 is a coating layer of an organic solvent, and 17 is a carbon layer deposited thereon. Note that the carbon layer is formed on the discharge port 1 of the orifice plate 10 to which the excimer laser light is directly irradiated.
1 and is thickest around 1 and tends to become thinner as the distance increases.
【0048】これに対して、具体例は後述するが、適宜
の洗浄工程を施すことにより、図7(b)に示すよう
に、カーボン層17の存在しない天板5を得ることがで
きる。On the other hand, although a specific example will be described later, by performing an appropriate washing step, the top plate 5 without the carbon layer 17 can be obtained as shown in FIG. 7B.
【0049】図8は上述した工程によって得た天板5と
ヒータボード8とを接合して構成される記録ヘッド本体
の斜視図である。FIG. 8 is a perspective view of a recording head body formed by joining the top plate 5 and the heater board 8 obtained by the above-described steps.
【0050】同図に示すように、吐出ヒータ15等を有
するヒータボード8をオリフィスプレート10に突き当
てて接合し、記録ヘッド本体を得る。As shown in the figure, a heater board 8 having a discharge heater 15 and the like is brought into contact with the orifice plate 10 and joined to obtain a recording head body.
【0051】以上の如き構成では、従来のように天板と
オリフィスプレートとの位置合わせや接着が不要である
ので、位置合わせ誤差や接着時の位置ずれ等が全く無く
なり、不良品の低減および工程の短縮によって、記録ヘ
ッドの量産性並びに低廉化に資することができた。ま
た、従来のような天板とオリフィスプレートとの接着工
程が存在しないので、接着剤が流れ込むことによるオリ
フィスやインク流路の閉塞の恐れがない。さらに、ヒー
タボード8とオリフィスプレート10を一体とした天板
7との接合時に、オリフィスプレート10の吐出側端面
と逆側の端面にヒータボード8を突き当てることにより
流路方向の位置決めができるので、全体的な位置決め工
程や組み立て工程が容易となる。加えて、従来のような
オリフィスプレートの剥離のおそれも全く生じないもの
である。In the above-described configuration, since positioning and bonding between the top plate and the orifice plate are not required as in the related art, there is no positioning error or displacement at the time of bonding. This has contributed to mass production of the recording heads and cost reduction. Further, since there is no step of bonding the top plate and the orifice plate as in the related art, there is no possibility that the orifice or the ink flow path is blocked due to the flow of the adhesive. Further, when the heater board 8 and the orifice plate 10 are joined together with the top plate 7 in an integrated manner, the heater board 8 is brought into contact with the end face of the orifice plate 10 opposite to the end face on the discharge side, so that positioning in the flow path direction can be performed. In addition, the entire positioning process and the assembling process are facilitated. In addition, there is no possibility that the orifice plate may be peeled off as in the related art.
【0052】以上説明した記録ヘッド本体は、図1に示
したようなカートリッジ形態で得ることができ、さらに
これを用いて図9のようなインクジェットプリンタを構
成することができる。The recording head body described above can be obtained in the form of a cartridge as shown in FIG. 1 and further used to construct an ink jet printer as shown in FIG.
【0053】なお、図9において80は図1に示したカ
ートリッジであり、このカートリッジ80は、押え部材
81によりキャリッジ51の上に固定されており、これ
らはシャフト21に沿って長手方向に往復動可能となっ
ている。また、キャリッジ51に対する位置決めは、例
えば蓋300に設けた穴と、キャリッジ15側に設けた
ダボ等により行うことができる。さらに、電気的接続は
配線基板に設けた接続パッドに、キャリッジ51上のコ
ネクタを結合させればよい。In FIG. 9, reference numeral 80 denotes the cartridge shown in FIG. 1. The cartridge 80 is fixed on the carriage 51 by a pressing member 81, and these reciprocate in the longitudinal direction along the shaft 21. It is possible. The positioning with respect to the carriage 51 can be performed by, for example, a hole provided in the lid 300 and a dowel provided on the carriage 15 side. Further, electrical connection may be made by connecting a connector on the carriage 51 to a connection pad provided on the wiring board.
【0054】記録ヘッドにより吐出されたインクは、記
録ヘッドと微少間隔をおいて、プラテン19に記録面を
規制された記録媒体18に到達し、記録媒体18上に画
像を形成する。The ink ejected by the recording head reaches the recording medium 18 whose recording surface is regulated by the platen 19 at a minute interval from the recording head, and forms an image on the recording medium 18.
【0055】記録ヘッドには、ケーブル16およびこれ
に結合する端子を介して適宜のデータ供給源より画像デ
ータに応じた吐出信号が供給される。カートリッジ80
は、用いるインク色等に応じて、1ないし複数個(図で
は2個)を設けることができる。An ejection signal corresponding to image data is supplied to the recording head from an appropriate data supply source via a cable 16 and a terminal connected thereto. Cartridge 80
One or more (two in the figure) can be provided according to the ink color or the like to be used.
【0056】また、図9において、17はキャリッジ5
1をシャフト21に沿って走査させるためのキャリッジ
モータ、22はモータ17の駆動力をキャリッジ51に
伝達するワイヤである。また、20はプラテンローラ1
9に結合して記録媒体18を搬送させるためのフィード
モータである。In FIG. 9, reference numeral 17 denotes the carriage 5.
A carriage motor for scanning 1 along the shaft 21, and a wire 22 for transmitting the driving force of the motor 17 to the carriage 51. 20 is the platen roller 1
9 is a feed motor for transporting the recording medium 18 in combination with the recording medium 9.
【0057】次に、種々のコーティング工程(上記(I
I))および除去工程(上記(IV))により形成した
天板5に対してカーボン層17の付着状態を観察すると
ともに、その天板を用いて構成した記録ヘッドの印字状
態を評価した実施例について述べる。Next, various coating steps ((I)
Example in which the adhesion state of the carbon layer 17 to the top plate 5 formed by the I)) and the removal process ((IV)) was observed, and the printing state of a recording head formed using the top plate was evaluated. Is described.
【0058】〈実施例1〉工程(II)におけるコーテ
ィング剤として、いわゆるフォトリソグラフィで用いる
ポジ型の液体レジスト(例えば東京応化工業(株)のO
FPR−800の0.5%溶液)を用い、この溶液中に
天板素材を浸漬し、引き上げた後、30分自然乾燥し
た。また天板素材は前述した工程(I)で形成したが、
材質としてポリサルフォンを用いた。<Example 1> As a coating agent in the step (II), a positive type liquid resist used in so-called photolithography (for example, O
Using a 0.5% solution of FPR-800), the top plate material was immersed in this solution, pulled up, and air-dried for 30 minutes. Also, the top plate material was formed in the step (I) described above,
Polysulfone was used as a material.
【0059】次に、工程(III)にて吐出口の加工を
行った後、工程(IV)として現像液(例えば東京応化
工業(株)のNMD3)中に浸漬し、超音波洗浄を5分
行った。Next, after the discharge port is processed in step (III), it is immersed in a developer (for example, NMD3 of Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) as step (IV), and ultrasonic cleaning is performed for 5 minutes. went.
【0060】〈実施例2〉工程(II)におけるコーテ
ィング剤として〈実施例1〉と同じくフォトリソグラフ
ィで用いるネガ型液体レジスト(東京応化工業(株)の
OMR−83の0.5%溶液)を用い、この溶液中に天
板素材を浸漬し、引き上げた後に30分自然乾燥した。
なお、天板材質には、ポリプロピレンを用いた。Example 2 A negative type liquid resist (0.5% solution of OMR-83 of Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) used in photolithography as in Example 1 was used as a coating agent in step (II). The top plate material was immersed in this solution, pulled up, and air-dried for 30 minutes.
In addition, polypropylene was used for the top plate material.
【0061】工程(III)による吐出口の加工を行っ
た後、工程(IV)としてキシレン中への浸漬を行い、
超音波洗浄を5分行った。After processing the discharge port in step (III), immersion in xylene is performed in step (IV).
Ultrasonic cleaning was performed for 5 minutes.
【0062】〈実施例3〉工程(II)におけるコーテ
ィング剤としてポリビニルアルコール(重合度500,
ケン化度80%)を用い、0.5%の水溶液として、こ
の水溶液中に天板素材を浸漬し、その後、30分自然乾
燥した。天板材質には、ポリサルフォンを用いた。Example 3 As a coating agent in the step (II), polyvinyl alcohol (polymerization degree 500,
Using a saponification degree of 80%), a top plate material was immersed in this aqueous solution as a 0.5% aqueous solution, and then naturally dried for 30 minutes. Polysulfone was used for the top plate material.
【0063】同様に吐出口の加工を行った後、工程(I
V)として水中への浸漬を行い、超音波洗浄を5分行っ
た。After processing the discharge port in the same manner, the process (I)
As V), immersion in water was performed and ultrasonic cleaning was performed for 5 minutes.
【0064】〈実施例4〉次に、特にオリフィスプレー
トの表面のカーボン等を除去する方法として、金属膜を
被膜に用いた実施例について説明する。<Embodiment 4> Next, as a method of removing carbon or the like on the surface of an orifice plate, an embodiment using a metal film as a coating will be described.
【0065】天板素材としては、ポリエーテルサルフォ
ンを用いた。As the top plate material, polyether sulfone was used.
【0066】本実施例においては、オリフィスプレート
の表面に厚さ約0.3〜0.5μmのアルミニウム(A
l)を、スパッタにより設けた。次に、工程(III)
にて吐出口の加工を行った後、工程(IV)として、リ
ン酸溶液中に浸漬し、超音波洗浄を3分行った。ポリエ
ーテルサルフォンはリン酸に対する耐薬品性がよく、天
板にクラックなどが入りにくいため、より簡易に皮膜の
除去が行うことができた。In this embodiment, an aluminum (A) having a thickness of about 0.3 to 0.5 μm is formed on the surface of the orifice plate.
l) was provided by sputtering. Next, step (III)
After the processing of the discharge port was performed, as step (IV), the substrate was immersed in a phosphoric acid solution and subjected to ultrasonic cleaning for 3 minutes. Polyethersulfone has good chemical resistance to phosphoric acid, and cracks and the like hardly enter the top plate, so that the film could be removed more easily.
【0067】〈比較例〉以上の実施例と比較を行うため
に、上記工程(II)を経ず、工程(I)で得た天板素
材に吐出口の加工を施し、これを水中に浸漬して5分間
の超音波洗浄を施して天板を得た。なお、天板材質はポ
リサルフォンである。<Comparative Example> In order to compare with the above embodiment, the top plate material obtained in the step (I) was subjected to the processing of the discharge port without passing through the step (II), and was immersed in water. Then, ultrasonic cleaning was performed for 5 minutes to obtain a top plate. The top plate is made of polysulfone.
【0068】以上の実施例1〜4および比較例につい
て、その工程、天板のカーボン除去状態の評価、および
印字状態の評価をまとめると、表1に示す如くである。Table 1 summarizes the steps, the evaluation of the carbon removal state of the top plate, and the evaluation of the printing state for the above Examples 1 to 4 and Comparative Examples.
【0069】[0069]
【表1】 [Table 1]
【0070】この表から明らかなように、金属顕微鏡で
堆積したカーボンの除去程度を観察してみると実施例1
〜3ではいずれもカーボン残りが全く認められなかっ
た。一方比較例では、約半分程度除去されているもの
や、ほとんど除去されていないものもあった。As is clear from this table, when the degree of removal of the deposited carbon was observed with a metallurgical microscope, it was found that Example 1 was obtained.
In Nos. 3 to 3, no carbon residue was observed at all. On the other hand, in the comparative examples, some were removed by about half and some were hardly removed.
【0071】また、このようにして得た天板を用いて完
成した記録ヘッドに対して実際に印字耐久試験を行なっ
たところ、表1に示したように、比較例ではカーボン片
の目詰りによる不吐出が発生することがあったが、実施
例1〜3ではいずれも耐久試験(A4サイズの記録媒体
に対し2000枚までテスト)において、不吐出の発生
はなく、最後まで良好な印字状態を得た。また、オリフ
ィスプレートの表面にインクの溜まりが発生せず、イン
ク液滴の飛翔方向が安定し良好な記録が行えた。Further, when a printing durability test was actually performed on the recording head completed using the top plate obtained as described above, as shown in Table 1, in the comparative example, carbon pieces were clogged due to clogging. Although non-ejections may occur, in Examples 1 to 3, none of the non-ejections occurred in the durability test (test up to 2,000 sheets of A4 size recording medium), and a good print state was obtained to the end. Obtained. In addition, no ink accumulation occurred on the surface of the orifice plate, and the flying direction of the ink droplets was stabilized, and good recording was performed.
【0072】(他の実施例)以上の実施例は、洗浄工程
においてコーティング層をすべて除去することにより、
カーボンが一切残留しないようにするものであった。し
かしカーボンが存在しない部位、もしくは存在しても問
題とならない程度の量である部位であれば、その部位か
らはコーティング層の除去が行われないようにすること
もできる。これは、例えばフォトレジストのコーティン
グを行った場合には、洗浄に先立つ光の選択的な照射に
よって、洗浄工程において所望の部位からの選択的な除
去もしくは残留を行わしめることができる(例えば、ポ
ジ型のレジストを用いた場合には除去を行いたい部位の
みに光を照射してから洗浄を行えばよく、ネガ型のレジ
ストを用いた場合には残留させたい部位のみに光を照射
してから洗浄を行えばよい)。(Other Embodiments) In the above embodiments, all the coating layers are removed in the cleaning step.
This was to ensure that no carbon remained. However, if there is no carbon or a small amount of carbon that does not cause a problem, the coating layer may not be removed from the carbon. This is because, for example, in the case of coating with a photoresist, selective removal of light from a desired portion or residue in a cleaning step can be performed by selective irradiation of light prior to cleaning (for example, positive In the case of using a resist of the type, it is only necessary to irradiate light to the portion to be removed and then to perform the cleaning. Cleaning may be performed).
【0073】このことは、洗浄液の量,洗浄時間の低減
化にも寄与しうるが、インクジェット記録ヘッドにあっ
ては次の点に関し有効となる。This can contribute to a reduction in the amount of the cleaning liquid and the cleaning time. However, the ink jet recording head is effective in the following points.
【0074】すなわち、インクジェット記録ヘッドにあ
っては、吐出口が配列される面(吐出口配列面。上例の
ヘッドにおいてオリフィスプレート表面)に撥液処理が
施されることがある。これは、吐出口配列面の濡れ性が
高いと、インク吐出動作後にメニスカスが復帰するとき
にインクの一部が吐出口配列面に取り残され、これが次
回に吐出されるインクを引張り、吐出方向のよれを生じ
ることがあること等を考慮して行われるものである。That is, in the ink jet recording head, a liquid repellent treatment may be applied to the surface on which the ejection ports are arranged (ejection port arrangement surface; orifice plate surface in the head in the above example). This is because if the wettability of the ejection port arrangement surface is high, when the meniscus returns after the ink ejection operation, a part of the ink is left behind on the ejection port arrangement surface, which pulls the ink to be ejected next time, and This is performed in consideration of, for example, the occurrence of skewing.
【0075】本実施例においては、このような状況に対
処するため、撥液性を有する樹脂を工程(II)におい
てコーティングし、工程(IV)の前にレジストに応じ
た吐出口配列面への光の照射または遮断を適切に行うよ
うにする。In this embodiment, in order to cope with such a situation, a resin having liquid repellency is coated in the step (II), and before the step (IV), the ejection port arrangement surface corresponding to the resist is coated. Irradiate or block light appropriately.
【0076】図10はその後の洗浄によって得られた天
板5Aを示すもので、オリフィスプレート10の前面に
は撥液層として機能する膜16Aが残留している。本実
施例によれば、撥液層を別途設けたり、あるいは記録装
置において自動的に塗布したりする等の処理が不要とな
るわけである。FIG. 10 shows the top plate 5A obtained by the subsequent washing. A film 16A functioning as a liquid-repellent layer remains on the front surface of the orifice plate 10. According to the present embodiment, there is no need to separately provide a liquid-repellent layer or to automatically apply the liquid-repellent layer in a recording apparatus.
【0077】なお、本例のような撥液層は、吐出口周辺
の必要部分のみに残留させてもよく、あるいは他の部位
(オリフィスプレート背面や流路内の所定部位)にも設
けることが望ましければその部位にも残留させてもよ
い。いずれにしても、光の照射または遮断部位を適切に
制御することによって所望の残留が可能である。The liquid-repellent layer as in this example may be left only in a necessary portion around the discharge port, or may be provided in another portion (the back surface of the orifice plate or a predetermined portion in the flow path). If desired, it may be left at the site. In any case, a desired residue can be obtained by appropriately controlling the light irradiation or blocking portion.
【0078】さらに、上例では樹脂のコーティングにあ
たって天板素材のレジスト溶液中への浸漬を行うように
したが、本発明のように機能する層の種類,積層または
配置部位等は上例にのみ限られず適宜定めることができ
るのは勿論である。Further, in the above example, the top plate material is immersed in the resist solution when coating the resin. However, the type, lamination or arrangement portion of the layers functioning as in the present invention are only in the above example. It is needless to say that it can be appropriately determined without limitation.
【0079】(その他)なお、本発明は、特にインクジ
ェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段
(例えば電気熱変換体やレーザ光等)を備え、前記熱エ
ネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録
ヘッド、記録装置において優れた効果をもたらすもので
ある。かかる方式によれば記録の高密度化,高精細化が
達成できるからである。(Others) The present invention includes a means (for example, an electrothermal converter or a laser beam) for generating thermal energy as energy used for discharging ink, particularly in an ink jet recording system. An excellent effect is obtained in a recording head and a recording apparatus of a type in which the state of ink is changed by the thermal energy. This is because according to such a method, it is possible to achieve higher density and higher definition of recording.
【0080】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4740
796号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。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ている電気
熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急
速な温度上昇を与える少なくとも1つの駆動信号を印加
することによって、電気熱変換体に熱エネルギを発生せ
しめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結
果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体(インク)
内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成
長,収縮により吐出用開口を介して液体(インク)を吐
出させて、少なくとも1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
4345262号明細書に記載されているようなものが
適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する
発明の米国特許第4313124号明細書に記載されて
いる条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことが
できる。The typical configuration and principle are described in, for example, US Pat. Nos. 4,723,129 and 4,740.
It is preferable to use the basic principle disclosed in the specification of Japanese Patent No. 796. This method is a so-called on-demand type,
Although it can be applied to any type of continuous type, in particular, in the case of the on-demand type, it can be applied to a sheet holding liquid (ink) or an electrothermal converter arranged corresponding to the liquid path. By applying at least one drive signal corresponding to the recorded information and giving a rapid temperature rise exceeding the nucleate boiling, heat energy is generated in the electrothermal transducer, and film boiling occurs on the heat acting surface of the recording head. Liquid (ink) corresponding to this drive signal on a one-to-one basis.
This is effective because air bubbles inside can be formed. The liquid (ink) is ejected through the ejection opening by the growth and contraction of the bubble to form at least one droplet. When the drive signal is formed into a pulse shape, the growth and shrinkage of the bubble are performed immediately and appropriately, so that the ejection of a liquid (ink) having particularly excellent responsiveness can be achieved, which is more preferable. As the pulse-shaped drive signal, those described in US Pat. Nos. 4,463,359 and 4,345,262 are suitable. Further, if the conditions described in US Pat. No. 4,313,124 relating to the temperature rise rate of the heat acting surface are adopted, more excellent recording can be performed.
【0081】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,液路,電気熱変換体
の組合せ構成(直線状液流路または直角液流路)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44
59600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に対して、共通
するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示
する特開昭59−123670号公報や熱エネルギの圧
力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示す
る特開昭59−138461号公報に基いた構成として
も本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの
形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。As the configuration of the recording head, in addition to the combination of a discharge port, a liquid path, and an electrothermal converter (a linear liquid flow path or a right-angled liquid flow path) as disclosed in the above-mentioned respective specifications, U.S. Pat. No. 4,558,333 and U.S. Pat. No. 44,558 which disclose a configuration in which a heat acting portion is arranged in a bending region.
A configuration using the specification of Japanese Patent No. 59600 is also included in the present invention. In addition, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 59-123670 discloses a configuration in which a common slit is used as a discharge portion of an electrothermal converter for a plurality of electrothermal converters, and an aperture for absorbing a pressure wave of thermal energy is provided. The effect of the present invention is effective even if the configuration is based on JP-A-59-138461, which discloses a configuration corresponding to a discharge unit. That is, according to the present invention, recording can be reliably and efficiently performed regardless of the form of the recording head.
【0082】さらに、記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによっ
てその長さを満たす構成や、一体的に形成された1個の
記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。Further, the present invention can be effectively applied to a full-line type recording head having a length corresponding to the maximum width of a recording medium on which a recording apparatus can record. Such a recording head may have a configuration that satisfies the length by a combination of a plurality of recording heads, or a configuration as one integrally formed recording head.
【0083】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
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
体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの
記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。In addition, even in the case of the serial type as described above, the recording head fixed to the apparatus main body or the electric connection with the apparatus main body and the ink from the apparatus main body are mounted on the apparatus main body by being attached to the apparatus main body. The present invention is also effective when a replaceable chip-type recording head that can be supplied or a cartridge-type recording head in which an ink tank is provided integrally with the recording head itself is used.
【0084】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加す
ることは本発明の効果を一層安定できるので、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
対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧或
は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或
はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。Further, it is preferable to add ejection recovery means for the recording head, preliminary auxiliary means, and the like as the configuration of the recording apparatus of the present invention since the effects of the present invention can be further stabilized. If these are specifically mentioned, the recording head is heated using capping means, cleaning means, pressurizing or suction means, an electrothermal transducer, another heating element or a combination thereof. Pre-heating means for performing the pre-heating and pre-discharging means for performing the discharging other than the recording can be used.
【0085】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、例えば単色のインクに対応して1個の
みが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数
のインクに対応して複数個数設けられるものであっても
よい。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては
黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによるか
いずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色
によるフルカラーの各記録モードの少なくとも一つを備
えた装置にも本発明は極めて有効である。The type and number of recording heads to be mounted are not limited to those provided only for one color ink, for example, and for a plurality of inks having different recording colors and densities. A plurality may be provided. That is, for example, the printing mode of the printing apparatus is not limited to a printing mode of only a mainstream color such as black, but may be any of integrally forming a printing head or a combination of a plurality of printing heads. The present invention is also very effective for an apparatus provided with at least one of the recording modes of full color by color mixture.
【0086】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体として説明しているが、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
くは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェ
ット方式ではインク自体を30℃以上70℃以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用記
録信号付与時にインクが液状をなすものを用いてもよ
い。加えて、熱エネルギによる昇温を、インクの固形状
態から液体状態への状態変化のエネルギとして使用せし
めることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発
を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化す
るインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの
記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状イ
ンクが吐出されるものや、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、熱エネルギの付与
によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も
本発明は適用可能である。このような場合のインクは、
特開昭54−56847号公報あるいは特開昭60−7
1260号公報に記載されるような、多孔質シート凹部
または貫通孔に液状又は固形物として保持された状態
で、電気熱変換体に対して対向するような形態としても
よい。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行するもので
ある。In addition, in the embodiments of the present invention described above, the ink is described as a liquid. However, an ink which solidifies at room temperature or lower and which softens or liquefies at room temperature may be used. In general, the ink jet method generally controls the temperature of the ink itself within a range of 30 ° C. or more and 70 ° C. or less to control the temperature so that the viscosity of the ink is in a stable ejection range. Sometimes, the ink may be in a liquid state. In addition, in order to positively prevent temperature rise due to thermal energy by using it as energy for changing the state of the ink from a solid state to a liquid state, or to prevent evaporation of the ink, the ink is solidified in a standing state and heated. May be used. In any case, the application of heat energy causes the ink to be liquefied by the application of the heat energy according to the recording signal and the liquid ink to be ejected, or to start solidifying when it reaches the recording medium. The present invention is also applicable to a case where an ink having a property of liquefying for the first time is used. In such a case, the ink
JP-A-54-56847 or JP-A-60-7
As described in Japanese Patent Publication No. 1260, it is also possible to adopt a form in which the sheet is opposed to the electrothermal converter in a state where it is held as a liquid or solid substance in the concave portion or through hole of the porous sheet. In the present invention, the most effective one for each of the above-mentioned inks is to execute the above-mentioned film boiling method.
【0087】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。Further, the form of the ink jet recording apparatus of the present invention is not limited to the one used as an image output terminal of an information processing apparatus such as a computer, a copying apparatus combined with a reader or the like, and a facsimile apparatus having a transmitting / receiving function. It may take a form.
【0088】[0088]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エキシマレーザ光を照射して吐出口を形成する際に発生
したカーボンの堆積層を完全に除去することができるた
め、記録ヘッド使用に際してのカーボン片の脱落がな
く、従ってこれによる目詰りや画像品位の低下等の不都
合が生じずに、信頼性および良好な画像を長期にわたっ
て維持できる記録ヘッドを提供できた。As described above, according to the present invention,
Since the carbon deposit layer generated when the discharge port is formed by irradiating excimer laser light can be completely removed, the carbon pieces do not fall off when the recording head is used, so that clogging and image quality are not caused. Thus, it was possible to provide a recording head capable of maintaining reliability and a good image for a long period of time without causing inconveniences such as reduction in image quality.
【0089】また、カーボン除去のために利用される被
膜の材料を撥液性を有するものとし、これを選択的に残
留させれば、吐出口配列面の撥液処理を別工程にて行う
必要がなく、製造工程の簡略化等にも寄与できるように
なった。Further, if the material of the film used for removing carbon is made to have liquid repellency and is selectively left, it is necessary to perform the liquid repellent treatment on the ejection port arrangement surface in another step. And can contribute to simplification of the manufacturing process and the like.
【図1】本発明の一実施例に係るインクジェット記録ヘ
ッドカートリッジの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of an ink jet recording head cartridge according to an embodiment of the present invention.
【図2】エキシマレーザ光によるオリフィス加工装置の
模式的構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an orifice processing apparatus using excimer laser light.
【図3】本発明の一実施例にかかるヒータボードのそれ
ぞれ平面図である。FIG. 3 is a plan view of a heater board according to one embodiment of the present invention.
【図4】その部分拡大図である。FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG.
【図5】本発明の一実施例に係るインクジェット記録ヘ
ッドのオリフィスプレートを一体とした天板の斜視図で
ある。FIG. 5 is a perspective view of a top plate with an integrated orifice plate of the inkjet recording head according to one embodiment of the present invention.
【図6】その断面図である。FIG. 6 is a sectional view thereof.
【図7】図7(a)および(b)は天板の洗浄工程前後
の状態を示す側断面図である。FIGS. 7A and 7B are side cross-sectional views showing states before and after the top plate cleaning step.
【図8】図3に示したヒータボードと図5に示した天板
とを接合して構成されるインクジェット記録ヘッド本体
の斜視図である。FIG. 8 is a perspective view of an ink jet recording head main body formed by joining the heater board shown in FIG. 3 and the top plate shown in FIG.
【図9】本発明の実施例による記録ヘッドが搭載される
インクジェットプリンタの一例を示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing an example of an ink jet printer on which a recording head according to an embodiment of the present invention is mounted.
【図10】本発明の他の実施例に係る天板を示す側断面
図である。FIG. 10 is a side sectional view showing a top plate according to another embodiment of the present invention.
1 レーザー発信装置 2 レーザービーム 3 収光レンズ 4 マスク 5,5A 天板 7 天板部分 8 基板(ヒータボード) 10 オリフィスプレート 11 オリフィス 13 光軸 14 液路 15 吐出ヒータ 16 樹脂層 17 カーボン層 REFERENCE SIGNS LIST 1 laser transmitting device 2 laser beam 3 light collecting lens 4 mask 5, 5A top plate 7 top plate portion 8 substrate (heater board) 10 orifice plate 11 orifice 13 optical axis 14 liquid path 15 discharge heater 16 resin layer 17 carbon layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 元昭 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−187346(JP,A) 特開 昭51−14228(JP,A) 特開 昭57−159287(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/135 - 2/16 B23K 26/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Motoaki Sato 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (56) References JP-A-2-187346 (JP, A) JP-A Sho 51-14228 (JP, A) JP-A-57-159287 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B41J 2/135-2/16 B23K 26/00
Claims (8)
ルギを発生する素子を形成した基板と、該基板と接合す
ることにより前記素子の配設部位に対応して液路を形成
するための樹脂でなる天板部材と、前記液路に連通して
インクを吐出するための吐出口が形成された樹脂でなる
吐出口形成部材と、を具えたインクジェット記録ヘッド
の製造方法において、 前記天板部材と前記吐出口形成部材とが一体とされた前
記樹脂でなる素材の少なくとも一部に対し、水溶性の被
膜を形成する工程と、エキシマレーザ光を照射してアブ
レーション加工することで前記吐出口を形成する工程
と、前記被膜を洗浄により除去する除去工程とを具えた
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. A substrate on which an element for generating energy used for ejecting ink is formed, and a resin for forming a liquid path corresponding to a portion where the element is provided by joining the substrate to the substrate. A method of manufacturing an inkjet recording head, comprising: a top plate member made of a resin; and a discharge port forming member made of a resin formed with a discharge port for discharging ink in communication with the liquid path. Forming a water-soluble coating on at least a part of the resin material in which the discharge port forming member is integrated with the discharge port forming member, and irradiating an excimer laser beam to perform the ablation process to form the discharge port. A method for manufacturing an ink jet recording head, comprising: a forming step; and a removing step of removing the coating by washing.
部を有し、該凹部側より前記エキシマレーザ光を照射し
て前記吐出口を形成することを特徴とする請求項1に記
載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。2. The discharge port according to claim 1, wherein the top plate has a concave portion for forming the liquid path, and the discharge port is formed by irradiating the excimer laser beam from the concave side. Of manufacturing an inkjet recording head.
射による前記吐出口の形成工程によってカーボンが付着
する部位を含む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。3. The method according to claim 1, wherein the portion includes a portion to which carbon adheres in a step of forming the discharge port by irradiation of the excimer laser light. .
ルギを発生する素子を形成した基板と、該基板と接合す
ることにより前記素子の配設部位に対応して液路を形成
するための天板部材と、前記液路に連通してインクを吐
出するための吐出口が形成された吐出口形成部材と、を
具えたインクジェット記録ヘッドの製造方法において、 前記天板部材と前記吐出口形成部材とが一体とされた素
材の少なくとも一部に対し、被膜を形成する工程と、エ
キシマレーザ光を照射して前記吐出口を形成する工程
と、前記被膜を除去する除去工程とを具え、 前記一部は、前記エキシマレーザ光の照射による前記吐
出口の形成工程によってカーボンが付着する部位を含
み、前記被膜は撥液性を有する材料で形成され、当該材
料でなる膜は、少なくとも前記部位と、前記吐出口が配
置される表面の周辺とに形成され、前記除去工程では前
記部位の被膜のみを選択的に除去することを特徴とする
インクジェット記録ヘッドの製造方法。4. A substrate on which an element for generating energy used for ejecting ink is formed, and a ceiling for forming a liquid path corresponding to a portion where the element is provided by bonding to the substrate. In a method for manufacturing an ink jet recording head, comprising: a plate member; and a discharge port forming member formed with a discharge port for discharging ink in communication with the liquid path, wherein the top plate member and the discharge port forming member are provided. A step of forming a film on at least a part of the material in which the material is integrated, a step of forming the discharge port by irradiating excimer laser light, and a removing step of removing the film. The portion includes a portion to which carbon is attached by a step of forming the discharge port by irradiation of the excimer laser light, the coating is formed of a material having liquid repellency, and a film made of the material is at least the portion When the discharge port is formed on a peripheral surface disposed, in the removing step method for producing an ink jet recording head, characterized by selectively removing only the film of the site.
一体に成形されていることを特徴とする請求項1ないし
4のいずれか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 1, wherein the top plate and the ejection port forming member are integrally formed in advance.
造方法によって製造されたことを特徴とするインクジェ
ット記録ヘッド。6. An ink jet recording head manufactured by the manufacturing method according to claim 1.
せる熱エネルギを前記インクに作用させることを特徴と
する請求項6に記載のインクジェット記録ヘッド。7. The ink jet recording head according to claim 6, wherein said element applies heat energy to said ink to cause film boiling in said ink.
徴とする請求項7に記載のインクジェット記録ヘッド。8. The ink jet recording head according to claim 7, wherein said element is an electrothermal transducer.
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