JP3372739B2 - 液体噴射記録ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
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
録ヘッドの製造方法ならびにその製造方法で得られる液
体噴射記録ヘッドに関する。
インク吐出圧力発生素子が形成された基体に対し垂直方
向にインク液滴が吐出する。いわゆるサイドシューター
型記録ヘッドである。
ンク吐出圧力発生素子が形成された基体に、電鋳加工に
より製造されるオリフィスプレートを、パターニングさ
れたドライフィルムを介して接合する方法が開示されて
いる。このような方法によって製造された液体噴射記録
ヘッドの模式的断面図を、図3(a)に示す。図におい
て、インク吐出圧力発生素子12が形成された基板11
は、ドライフィルム18を介してオリフィスプレート1
5に接合されて流路を形成する。インク吐出圧力発生素
子12に相対してオリフィスプレートに設けられている
インク吐出口16を有する流路の部分はインク吐出圧力
発生素子を含む基板を床部にした発泡室17を形成して
いる。発泡室17にはインクが流入してきてインク吐出
圧力発生素子12によって泡を生じ、その泡がインクを
同伴して吐出口16より記録ヘッドの外に飛翔するので
あるが、図から明らかなように、インク吐出時にもイン
クの流れが生じない、いわゆるデッドゾーンとなる隅部
(図3(a)の※部)が存在する。
が付着した場合には、この泡が固定泡となり、リフィル
周波数低下や、インク液滴の飛翔方向が曲り被記録材上
のインク液滴着弾位置がずれる「ヨレ」等の原因とな
り、インク吐出は非常に不安定なものとなる。更にこの
泡が放置泡として成長してしまうと、インクが不吐出に
至ってしまう場合もある。
10941号公報に記載の液体噴射記録ヘッドは、発熱
抵抗体を過熱することにより生成した気泡を外気と連通
させて、インク液滴を吐出させるものであるが、この方
法においては、発熱抵抗体とインク吐出口との間のイン
ク量によりインク吐出体積が決定されるため、前述のよ
うな隅部(図3(b)の※部)が存在する場合にはイン
ク吐出に与える悪影響は大きい。
が残り、この隅部に気泡が付着した場合には、吐出体積
そのものが変化し、印字にいわゆる「ムラ」や「スジ」
を生じてしまう。またこの泡が固定泡となってしまった
場合には、リフィル周波数の低下やヨレ等の原因とな
り、また放置泡による不吐出の原因ともなり得る。また
この隅部においてインク流れが生じないと、インク残り
が発生して、この場合も同様にインク吐出は不安定にな
る。
応する吐出インク液滴の小液滴化が進むほど、さらに大
きくなることは言うまでもない。
鑑み成されたものであって、小液滴記録時にも安定した
インク吐出が可能な液体噴射記録ヘッドを提供すること
を目的とする。
滴が吐出される液体噴射記録ヘッドの製造方法におい
て、(1)該基板上に溶解可能な樹脂で前記発熱抵抗体
がその底部に位置するようにインク流路形成を形成する
工程と、(2)前記インク流路形状にパターニングされ
た溶解可能な樹脂層に、加熱処理により角部に丸みを付
ける工程と、(3)前記溶解可能な樹脂層上に被覆樹脂
層を形成する工程と、(4)前記被覆樹脂層の前記発熱
抵抗体の垂直上方の対応する部分に、インク吐出口を形
成する工程と、(5)前記溶解可能な樹脂層を溶出する
工程とを少なくとも含む、前記液体噴射記録ヘッドの製
造方法。 2.前記インク流路形状にパターニングされた樹脂層の
角部に付けられた丸みが、外側に凸の曲面である前記1
に記載の製造方法および 3.上記1または2に記載の方法で製造された液体噴射
記録ヘッドである。
細に説明する。図1は本発明に使用する発熱抵抗体2を
有する基板1の一例を示す斜視図であり、インク供給口
3が設けられている。この基板を用いて本発明の製造法
の一例を図2を用いて説明する。図2は図1のA−A′
断面を基本にした図である。 (1)まず図2(a)に示すように、発熱抵抗体2を備
えた基板1に、強アルカリや有機溶剤等の液体に溶解可
能な樹脂層4を形成する。ついで図2(b)に示すよう
に公知の方法で断面が長方形のインク流路パターンを形
成する。 (2)次に前記溶解可能な樹脂層4よりなるインク流路
パターンに加熱処理を施す。ここで溶解可能な樹脂層4
として、例えばポリメチルイソプロペニルケトン(東京
応化工業(株)製ODUR−1010)を用いる場合、
熱変形温度である100℃を越える温度(例えば120
℃)で加熱処理する。これにより樹脂層4は図2(c)
に示されるように角部がなくなり、丸みを有する形状と
なる。 (3)更に前記溶解可能な樹脂層4上に図2(d)に示
すように被覆樹脂層5を形成する。ここに、被覆樹脂層
5に用いる樹脂は、前記溶解用液体では溶解しない性質
を有するものである。 (4)この被覆樹脂層5の、前記発熱抵抗体の垂直上方
の対応する部分にインク吐出口6を形成する(図2
(e))。インク供給口5の形成は従来から行われてい
る手法、例えば、O2 プラズマによるエッチング、エキ
シマレーザー穴明け、あるいは紫外線、Deep−UV
光などによる露光など、各種手法で形成可能である。 (5)続いて図2(f)に示すように、溶解可能な樹脂
層4を前記溶解液を用いて溶出することにより、インク
流路および発泡室7を形成する。ここに発泡室7とは、
その床部に前記発熱抵抗体2があり、天井部には前記吐
出口6と連通している開口があり、壁部は流路の壁であ
る小室であって、ここで、この小室に流入するインクが
発熱抵抗体によって過熱されて泡を生じ、その泡によっ
て吐出口6からインク滴が飛翔し、ベッドの外側にあっ
て吐出口に相対している記録媒体上に付着し画像が形成
される。そして最後に発熱抵抗体2を駆動するための電
気的接合(図示せず)を行って、液体噴射記録ヘッドが
完成する。図4には図2(f)の開口部の中心を通り、
この断面図に直交する立断面の図を示した。
部であるインク供給口3の形成は、基板に穴を形成でき
る手段であれば何れの方法も適用でき、ドリル等の機械
的手段、レーザー等の光エネルギーの使用、あるいはま
た化学的なエッチングによっても構わない。もちろんあ
らかじめインク供給口を形成せずに、インク流路、イン
ク吐出口などのノズル部を作成した後に、インク供給口
を設けてもよい。
ド(図2の(f))を用いてインク液滴を吐出させた場
合には、このヘッドのインク流路部及び発泡室7内に
は、図3(a)、(b)の※部分のような、インク流れ
が生じないデッドゾーンとなる部分が存在しないためイ
ンク吐出時にインク吐出口6からインク流路および発泡
室7内に泡を取り込んでしまった場合でも、この泡が付
着し続けることはない。またインク吐出時、インク流路
部および発泡室7内のインクは、インク吐出のための発
泡圧によりインク吐出口6方向にスムーズに押し出さ
れ、インク吐出時に無駄なインク残りが発生することは
ない。
報および特開平10941号公報に記載の液体(滴)噴
射方法を適用した記録ヘッドに最適である。前記公報に
は、発熱抵抗体(電気熱変換素子)に、記録情報に対応
した駆動信号を印加し、電気熱変換素子にインクの核沸
騰を越える急激な温度上昇を与える熱エネルギーを発生
させ、インク内に気泡を形成させ、この気泡を外気と連
通させてインク液滴を吐出させる方法が記載され、この
方法にさらに本法を適用すれば、インク液滴の体積や速
度を安定化し、高品位な画像を得ることができる。また
本発明は、記録紙の全幅に渡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、さらには記録ヘッド
を一体的に、あるいは複数個組み合わせたカラー記録ヘ
ッドにも有効である。
明する。
(a)〜(f)に示す手順に従って、図2(f)および
図4に示すような液体噴射記録ヘッドを作製した。図5
はインク吐出口方向から見た発泡室およびインク流路の
水平を示す模式図である。 (1)基板1の材料にシリコンを用い、発熱抵抗体2に
は窒化タンタルを、樹脂層4にはポリメチルイソプロペ
ニルケトンを用い、断面が30um×10umの流路パ
ターンを形成した。 (2)前記基板を約120℃に20分間加熱して断面が
ドーム形になるようにした。 (3)ついでこの樹脂層4の上に、ビスフェノールAエ
ポキン樹脂に光硬化性触媒SP−170(アデカ(株)
製)を加えたものからなる被覆樹脂層5をスピンコート
により被覆した。 (4)被覆樹脂層5の、上記発熱抵抗体2の垂直上方に
相当する部分に紫外線による露光の方法で20um×2
0umの開口部を設けた。 (5)上記基板を乳酸メチルに浸積し、超音波洗滌槽中
で約20分間処理して樹脂層4を除去しその後純水で約
10分間洗滌し乾燥した。
ジエチレングリコール/イソプロピルアルコール酢酸リ
チウム/黒色染料フードブラック2=79.4/15/
3/0.1/2.5からなるインクを用いて記録を行っ
た。その結果、吐出周波数fを10kHzまで上げて印
字しても、「スジ」や「ムラ」の見られない、高品位な
印字物が得られた。また、得られた印字物の光学濃度
O.D.を測定したところ1.40であった。
した液体噴射記録ヘッドにより、上記と同様のインクを
用いてf=10kHzで印字を行ったところ、スジやム
ラの目立つ印字物になり、O.D.も1.20と低いも
のであった。
ッドにおいては、そのインク流路や発泡室内には泡は付
着しにくく、またインク残りも殆ど起きていないと思わ
れる。
に示す手順に従って、図2(f)およびず4に示すよう
な液体噴射記録ヘッドを作製した。但しインク吐出口方
向から見た発泡室およびインク流路の水平断面模式図は
図6に示すようである。
ジエチレングリコール/イソプロピルアルコール酢酸リ
チウム/黒色染料フードブラック2=79.4/15/
3/0.1/2.5からなるインクを用いて記録を行っ
た。その結果、吐出周波数fを10kHzまで上げて印
字しても、「スジ」や「ムラ」の見られない、高品位な
印字物が得られた。また、得られた印字物の光学濃度
O.D.を測定したところ1.45であった。
って、図2(f)および図4に示すような液体噴射記録
ヘッドであって、インク吐出口方向から見た前述の水平
断面模式図が図7に示されるような液体噴射記録ヘッド
を作製し、同様に記録を行った。この場合も得られた印
字物は高品位であり、f=10kHz時のO.D.は
1.45であった。
記録ヘッドにおいては、そのインク流路や発泡室内に
は、泡はより一層付着しにくく、またインク残りも起き
ていないと思われる。
げることができる。 (1)インク吐出時にインク流路内に泡が入り込んで
も、この泡が固定泡となることはないため、非常に高い
周波数でも安定な吐出が可能で、「ヨレ」等も発生しな
い。また長時間にわたる不使用期間が続いた場合でも、
インク流路内に放置泡は発生しないため、使用再開後も
高品位な印字が可能である。 (2)発熱抵抗体の加熱により生成した気泡が外気と連
通することで、インクを吐出させるタイプの液体噴射記
録ヘッドにおいて、インク吐出時に発泡室内のインクは
インク残りなしに全て吐出されるので、「ムラ」などの
ない、インク液滴の吐出体積や吐出速度の安定した高品
位な印字が可能である。
図である。
である。
る。
的断面図である。
示す模式的断面図である。
示す模式的断面図である。
示す模式的断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 発熱抵抗体を有する基板面に対して垂直
にインク液滴が吐出される液体噴射記録ヘッドの製造方
法において、 (1)該基板上に溶解可能な樹脂で前記発熱抵抗体がそ
の底部に位置するようにインク流路形成を形成する工程
と、 (2)前記インク流路形状にパターニングされた溶解可
能な樹脂層に、加熱処理により角部に丸みを付ける工程
と、 (3)前記溶解可能な樹脂層上に被覆樹脂層を形成する
工程と、 (4)前記被覆樹脂層の前記発熱抵抗体の垂直上方の対
応する部分に、インク吐出口を形成する工程と、 (5)前記溶解可能な樹脂層を溶出する工程とを少なく
とも含む、前記液体噴射記録ヘッドの製造方法。 - 【請求項2】 前記インク流路形状にパターニングされ
た樹脂層の角部に付けられた丸みが、外側に凸の曲面で
ある請求項1に記載の製造方法。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載の方法で製造さ
れた液体噴射記録ヘッド。
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