JP4937061B2 - 液体吐出ヘッドの流路基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出ヘッドの流路基板の製造方法に関する。

従来より、画像形成装置として、インクを吐出する多数のノズルを配列させたインクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）を備え、このインクジェットヘッドと記録媒体を相対的に移動させながら、記録媒体に向けてノズルからインクを吐出することにより記録媒体上に画像を形成するインクジェット記録装置（インクジェットプリンタ）が知られている。

インクジェットヘッドは、インクタンクからインク流路を介して、ノズルと連通するインク室（圧力室）にインクを導き、インク室内に圧力を発生させる等、様々な方法でノズルからインクを吐出する。

このとき、インク流路内に入りこんだり、あるいはインク流路内で発生した気泡が、インク流路内の端部の角になったような場所に付着すると、インクが正しく供給されず吐出不良を起こすことがある。

そこでインク流路内に気泡が発生しても、気泡がインク流路に付着することなく、気泡を排除しやすいインク流路を形成することが望まれていた。

これに対して、従来例えばインク流路の断面形状を隅部に丸みを付けて角をなくすように形成して、インク流路内に気泡が付着しにくく除去し易くしたものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。

この特許文献１に記載されたものは、図１２（ａ）に示すように、まず発熱抵抗体５０２を備えた基板５００上に、ある種の液体(溶解液)に溶解可能な樹脂層（犠牲層）５０４で、断面が長方形のインク流路パターンを形成する。次に図１２（ｂ）に示すように、これに加熱処理を施して、長方形に形成されている犠牲層５０４のインク流路パターンの角部に丸みを付ける。次に、その上に前記溶解液では溶解しない被覆樹脂層５０６を形成し、被覆樹脂層５０６の前記発熱抵抗体５０２の垂直上方の対応する部分にインク吐出口５０８を形成し、最後に溶解液で犠牲層５０４を溶出して、図１２（ｃ）に示すようなインク流路５１０を形成するものである。
特開平９−１９３４０５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のものは、溶解可能な樹脂層で長方形に形成されたインク流路パターンを加熱処理によって角部に丸みを付ける際に、図１２（ｂ）に符号δで示すように、溶解可能な樹脂層（犠牲層）５０４が広がり、基板５００に接している部分の幅が変わってしまい、寸法精度が悪化するという問題がある。

さらに、犠牲層５０４が広がった部分により、図１２（ｃ）に示すように、流路５１０の隅に狭い角部５１２ができるため、そこに液体（インク）中の気泡が溜まり、気泡の除去性が悪くなり、液体の吐出にも影響を与えるという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、流路を形成する際、所望の寸法精度を保ったまま、角部がなく気泡除去性の良い流路を有する液体吐出ヘッドの流路基板の製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、基板上に溶解可能な樹脂で液体流路の形状を形成する工程と、前記基板及び前記溶解可能な樹脂で形成された液体流路の形状の上に撥液膜を形成する工程と、前記溶解可能な樹脂で形成された液体流路の形状の前記基板に接していない側の角部に加熱処理によって丸みを付ける工程と、前記加熱処理の後に前記基板及び前記溶解可能な樹脂で形成された液体流路の形状の上に形成された撥液膜を除去する工程と、前記撥液膜が除去された前記基板及び前記溶解可能な樹脂で形成された液体流路の形状の上に被覆樹脂層を形成する工程と、前記被覆樹脂層をパターニングする工程と、前記溶解可能な樹脂層を溶出する工程と、を少なくとも含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの流路基板の製造方法を提供する。

これにより、加熱処理時における溶解可能な樹脂（犠牲層）の濡れ広がりを防止し、該犠牲層で形成された流路の形状の寸法精度を保ったまま、その基板に接していない側の角部に丸みを付けることができ、その結果、気泡排除性を向上させた流路を有する液体流路基板を得ることができる。

また、請求項２に示すように、前記溶解可能な樹脂層にポジレジストを用い、前記撥液膜にフルオロアルキルシランを用いるとともに、前記撥液膜の除去に真空紫外線を用いることを特徴とする。

これにより、真空紫外線を基板の全面に照射するだけで、撥液膜の除去と溶解可能な樹脂層の表層の硬化を同時に行うことができ、溶解可能な樹脂層で形成された流路の形状の耐久性を上げ、流路製造時の加工精度を向上させることができる。

また、同様に前記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、基板上に液体流路の形状が形成される場所の周辺に前記液体流路に沿った溝または壁を形成する工程と、前記基板上に溶解可能な樹脂で液体流路の形状を形成する工程と、前記基板及び前記溶解可能な樹脂で形成された液体流路の形状の上に撥液膜を形成する工程と、前記溶解可能な樹脂で形成された液体流路の形状の前記基板に接していない側の角部に加熱処理によって丸みを付ける工程と、前記加熱処理の後に前記基板及び前記溶解可能な樹脂で形成された液体流路の形状の上に形成された撥液膜を除去する工程と、前記撥液膜が除去された前記基板及び前記溶解可能な樹脂で形成された液体流路の形状の上に被覆樹脂層を形成する工程と、前記被覆樹脂層をパターニングする工程と、前記溶解可能な樹脂層を溶出する工程と、を少なくとも含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの流路基板の製造方法を提供する。

これにより、加熱処理時における犠牲層の濡れ広がりをより確実に防止することができ、犠牲層で形成された流路の形状の寸法精度をより保ったまま、その基板に接していない側の角部に丸みを付けることができる。

以上説明したように、本発明によれば、加熱処理時における溶解可能な樹脂（犠牲層）の濡れ広がりを防止し、該犠牲層で形成された流路の形状の寸法精度を保ったまま、その基板に接していない側の角部に丸みを付けることができ、その結果、気泡排除性を向上させた流路を有する液体流路基板を得ることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る液体吐出ヘッドの流路基板の製造方法について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る流路基板を有する液体吐出ヘッドを備えた画像記録装置としてのインクジェット記録装置の第１実施形態の概略を示す全体構成図である。

図１に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数の印字ヘッド（液体吐出ヘッド）１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インクを吐出するノズルが形成されたノズルプレートの表面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６とを備えている。

図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。

複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグ等の情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。

給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。

デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラー３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面（フラット面）をなすように構成されている。

ベルト３３は、記録紙１６幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（図示省略）が形成されている。図１に示したとおり、ローラー３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。

ベルト３３が巻かれているローラー３１、３２の少なくとも一方にモータ（図示省略）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は、図１の左から右へと搬送される。

縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラー線速度を変えると清掃効果が大きい。

なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。

吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。

印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている（図２参照）。

図２に示すように、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。

記録紙１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図１の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応した印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。

このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙搬送方向（副走査方向）について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を一回行うだけで（すなわち、一回の副走査で）記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、印字ヘッドが紙搬送方向と直交する方向（主走査方向）に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。

なお、ここで主走査方向及び副走査方向とは、次に言うような意味で用いている。すなわち、記録紙の全幅に対応したノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時、（１）全ノズルを同時に駆動するか、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動するか、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動するか、等のいずれかのノズルの駆動が行われ、用紙の幅方向（記録紙の搬送方向と直交する方向）に１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字をするようなノズルの駆動を主走査と定義する。そして、この主走査によって記録される１ライン（帯状領域の長手方向）の示す方向を主走査方向という。

一方、上述したフルラインヘッドと記録紙とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。そして、副走査を行う方向を副走査方向という。結局、記録紙の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する方向が主走査方向ということになる。

また本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出する印字ヘッドを追加する構成も可能である。

図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段等）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。

印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。

本例の印字検出部２４は、少なくとも各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。

印字検出部２４は、各色の印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。

印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹きつける方式が好ましい。

多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。

後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラー４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（図示省略）が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。

また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。

次に、印字ヘッド（液体吐出ヘッド）のノズル（液体吐出口）の配置について説明する。インク色毎に設けられている各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によって印字ヘッドを表すものとし、図３に印字ヘッド５０の平面透視図を示す。

図３に示すように、本実施形態の印字ヘッド５０は、インクを液滴として吐出するノズル５１、インクを吐出する際インクに圧力を付与する圧力室５２、図３では図示を省略した供給液室から圧力室５２にインクを供給するインク供給口５３を含んで構成される圧力室ユニット５４が千鳥状の２次元マトリクス状に配列され、ノズル５１の高密度化が図られている。

図３に示す例においては、各圧力室５２を上方から見た場合に、その平面形状は略正方形状をしているが、圧力室５２の平面形状はこのような正方形に限定されるものではない。圧力室５２には、図３に示すように、その対角線の一方の端にノズル５１が形成され、他方の端の側にインク供給口５３が設けられている。

また、図４は他の印字ヘッドの構造例を示す平面透視図である。図４に示すように、複数の短尺ヘッド５０’を２次元の千鳥状に配列して繋ぎ合わせて、これらの複数の短尺ヘッド５０’全体で印字媒体の全幅に対応する長さとなるようにして１つの長尺のフルラインヘッドを構成するようにしてもよい。

また、図３中の５−５線に沿った断面図を図５に示す。

図５に示すように、圧力室ユニット５４は、その一番下層にインクを吐出するノズル５１が形成されたノズルプレート１５１が形成され、その上に、インクを供給するためのインク供給流路（供給液室）５５や圧力室５２が形成される流路基板１５２が形成されている。

圧力室ユニット５４は、このノズル５１と連通する圧力室５２によって主に形成される。また圧力室５２は、ノズル５１と連通するとともに、インク供給口５３を介してインクを供給する供給液室５５と連通する。圧力室５２の一面（図では天面）は振動板５６で構成され、その上部には、振動板５６に圧力を付与して振動板５６を変形させる圧電素子５８が接合され、圧電素子５８の上面には個別電極５７が形成されている。また、振動板５６は共通電極を兼ねている。

圧電素子５８は、共通電極（振動板５６）と個別電極５７によって挟まれており、これら２つの電極５６、５７に駆動電圧を印加することによって変形する。圧電素子５８の変形によって振動板５６が押され、圧力室５２の容積が縮小されてノズル５１からインクが吐出されるようになっている。２つの電極５６、５７間への電圧印加が解除されると圧電素子５８がもとに戻り、圧力室５２の容積が元の大きさに回復し、供給液室５５からインク供給口５３を通って新しいインクが圧力室５２に供給されるようになっている。

図６はインクジェット記録装置１０におけるインク供給系の構成を示した概要図である。インクタンク６０は印字ヘッド５０にインクを供給するための基タンクであり、図１で説明したインク貯蔵／装填部１４に設置される。インクタンク６０の形態には、インク残量が少なくなった場合に、補充口（図示省略）からインクを補充する方式と、タンクごと交換するカートリッジ方式とがある。使用用途に応じてインク種類を替える場合には、カートリッジ方式が適している。この場合、インクの種類情報をバーコード等で識別して、インク種類に応じて吐出制御を行うことが好ましい。なお、図６のインクタンク６０は、先に記載した図１のインク貯蔵／装填部１４と等価のものである。

図６に示したように、インクタンク６０と印字ヘッド５０を繋ぐ管路の中間には、異物や気泡を除去するためにフィルタ６２が設けられている。フィルタ・メッシュサイズは印字ヘッド５０のノズル径と同等若しくはノズル径以下（一般的には、２０μｍ程度）とすることが好ましい。

なお、図６には示さないが、印字ヘッド５０の近傍又は印字ヘッド５０と一体にサブタンクを設ける構成も好ましい。サブタンクは、ヘッドの内圧変動を防止するダンパー効果及びリフィルを改善する機能を有する。

また、インクジェット記録装置１０には、ノズルの乾燥防止又はノズル近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてのキャップ６４と、ノズル面（ノズルプレート１５１の表面）５０Ａの清掃手段としてのクリーニングブレード６６とが設けられている。

これらキャップ６４及びクリーニングブレード６６を含むメンテナンスユニットは、図示を省略した移動機構によって印字ヘッド５０に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置から印字ヘッド５０下方のメンテナンス位置に移動される。

キャップ６４は、図示しない昇降機構によって印字ヘッド５０に対して相対的に昇降変位される。昇降機構は、電源ＯＦＦ時や印刷待機時にキャップ６４を所定の上昇位置まで上昇させ、印字ヘッド５０に密着させることにより、ノズル面５０Ａのノズル領域をキャップ６４で覆うようになっている。

クリーニングブレード６６は、ゴムなどの弾性部材で構成されており、図示を省略したブレード移動機構により印字ヘッド５０のインク吐出面（ノズル面５０Ａ）に摺動可能である。ノズル面５０Ａにインク液滴又は異物が付着した場合、クリーニングブレード６６をノズル面５０Ａに摺動させることでノズル面５０Ａを拭き取り、ノズル面５０Ａを清浄するようになっている。

印字中又は待機中において、特定のノズル５１の使用頻度が低くなり、そのノズル５１近傍のインク粘度が上昇した場合、粘度が上昇して劣化したインクを排出すべく、キャップ６４に向かって予備吐出が行われる。

また、印字ヘッド５０内のインク（圧力室５２内のインク）に気泡が混入した場合、印字ヘッド５０にキャップ６４を当て、吸引ポンプ６７で圧力室５２内のインク（気泡が混入したインク）を吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンク６８へ送液する。この吸引動作は、初期のインクのヘッドへの装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも行われ、粘度が上昇して固化した劣化インクが吸い出され除去される。

すなわち、印字ヘッド５０は、ある時間以上吐出しない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してノズル近傍のインクの粘度が高くなってしまい、吐出駆動用の圧力発生手段（図示省略、後述）が動作してもノズル５１からインクが吐出しなくなる。したがって、この様な状態になる手前で（圧力発生手段の動作によってインク吐出が可能な粘度の範囲内で）、インク受けに向かって圧力発生手段を動作させ、粘度が上昇したノズル近傍のインクを吐出させる「予備吐出」が行われる。また、ノズル面５０Ａの清掃手段として設けられているクリーニングブレード６６等のワイパーによってノズル面５０Ａの汚れを清掃した後に、このワイパー摺擦動作によってノズル５１内に異物が混入するのを防止するためにも予備吐出が行われる。なお、予備吐出は、「空吐出」、「パージ」、「唾吐き」などと呼ばれる場合もある。

また、ノズル５１や圧力室５２内に気泡が混入したり、ノズル５１内のインクの粘度上昇があるレベルを超えたりすると、上記予備吐出ではインクを吐出できなくなるため、上述したような吸引動作を行う。

すなわち、ノズル５１や圧力室５２のインク内に気泡が混入した場合、或いはノズル５１内のインク粘度があるレベル以上に上昇した場合には、圧力発生手段を動作させてもノズル５１からインクを吐出できなくなる。このような場合、印字ヘッド５０のノズル面５０Ａに、キャップ６４を当てて圧力室５２内の気泡が混入したインク又は増粘インクをポンプ６７で吸引する動作が行われる。

ただし、上記の吸引動作は、圧力室５２内のインク全体に対して行われるためインク消費量が大きい。したがって、粘度上昇が少ない場合はなるべく予備吐出を行うことが好ましい。なお、図６で説明したキャップ６４は、吸引手段として機能するとともに、予備吐出のインク受けとしても機能し得る。

また、好ましくは、キャップ６４の内側が仕切壁によってノズル列に対応した複数のエリアに分割されており、これら仕切られた各エリアをセレクタ等によって選択的に吸引できる構成とする。

図７はインクジェット記録装置１０のシステム構成を示す要部ブロック図である。

図７に示すように、インクジェット記録装置１０は、通信インターフェース７０、システムコントローラ７２、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８、プリント制御部８０、画像バッファメモリ８２、ヘッドドライバ８４等を備えている。

通信インターフェース７０は、ホストコンピュータ８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース７０にはＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット（登録商標）、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（図示省略）を搭載してもよい。ホストコンピュータ８６から送出された画像データは通信インターフェース７０を介してインクジェット記録装置１０に取り込まれ、一旦画像メモリ７４に記憶される。画像メモリ７４は、通信インターフェース７０を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ７２を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなどの磁気媒体を用いてもよい。

システムコントローラ７２は、通信インターフェース７０、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８等の各部を制御する制御部である。システムコントローラ７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、ホストコンピュータ８６との間の通信制御、画像メモリ７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ８８やヒーター８９を制御する制御信号を生成する。

モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示に従ってモータ８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ７８は、システムコントローラ７２からの指示にしたがって後乾燥部４２等のヒーター８９を駆動するドライバである。

プリント制御部８０は、システムコントローラ７２の制御に従い、画像メモリ７４内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字制御信号（印字データ）をヘッドドライバ８４に供給する制御部である。プリント制御部８０において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいてヘッドドライバ８４を介して印字ヘッド５０のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。

プリント制御部８０には画像バッファメモリ８２が備えられており、プリント制御部８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ８２に一時的に格納される。なお、図７において画像バッファメモリ８２はプリント制御部８０に付随する態様で示されているが、画像メモリ７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部８０とシステムコントローラ７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。

ヘッドドライバ８４はプリント制御部８０から与えられる印字データに基づいて各色の印字ヘッド５０の圧力発生手段を駆動する。ヘッドドライバ８４にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。

印字検出部２４は、図１で説明したように、ラインセンサー（図示省略）を含むブロックであり、記録紙１６に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつきなど）を検出し、その検出結果をプリント制御部８０に提供するものである。

プリント制御部８０は、必要に応じて印字検出部２４から得られる情報に基づいて印字ヘッド５０に対する各種補正を行うようになっている。

以下、本発明に係る流路基板の製造方法について説明する。なお、前に図５において説明したように、流路基板にはインク供給流路や圧力室が形成され、ここでは液体流路にはいわゆる（インク）流路の他に圧力室なども含むものとする。そこで、以下では特にどのような流路が形成される流路基板であるかは特定せずに説明することとする。

図８（ａ）〜（ｉ）に、本発明の第１実施形態に係る流路基板の製造方法の工程を示す。

まず図８（ａ）に示すように、シリコンあるいはステンレス等の金属や樹脂等の基板１１０の上に溶解液で溶解可能な樹脂で流路の型となる層（犠牲層）１１２を塗布する。この犠牲層１１２の厚みｄ１は、１０〜５０μｍに形成される。犠牲層１１２の形成方法は特に限定されるものではなく、例えば、スピンコートやスプレーコートなどで形成することができる。また、犠牲層１１２にはポジ型のレジストが用いられる。これにより露光現像によるパターニングが可能であり、さらに除去も容易となる。

次に、図８（ｂ）に示すように、犠牲層１１２をパターニングして流路となる（実際にインクが流れる）部分の型（流路の形状）を形成する。この型は図８（ｂ）に示すように長方形状にパターニングされるが、その幅ｗは、どのようなインク流路が形成されるのかによって異なる。例えば、形成される流路が圧力室部分となる場合には、幅ｗは２０〜１００μｍに形成され、その他の流路の場合には５〜５００μｍに形成される。またパターニングは、特に限定されないが、例えば感光性の樹脂（レジスト）を用いて、露光、現像によってパターニングを行うことができる。

次に、図８（ｃ）に示すように、基板１１０及びパターニングされた犠牲層１１２の上に撥液膜１１４を形成する。撥液膜１１４は、スピンコート、スプレーコートあるいは蒸着など各種の方法で形成することができる。撥液膜１１４には、後で除去可能な物が用いられる。例えば、フッ素系樹脂、フルオロアルキルシランなどが用いられる。これらは酸素プラズマ処理や真空紫外線の照射で除去可能である。

次に、図８（ｄ）に示すように、加熱処理を行い、パターニングされた犠牲層１１２が基板１１０に接していない側の角部に丸みを付ける。この丸みとしては、流路内に混入したり、流路内で発生した気泡の半径と同等もしくはそれ以上の大きさの曲率半径を有する丸みが好ましい。例えば、圧力室の場合、その形状や液体（インク）の物性（粘度）などにもよるが、直径５〜１０μｍの気泡でも吐出に影響を与えるため、気泡の排出性を考慮すると、その気泡の半径と同等もしくはそれ以上の角Ｒがついた圧力室にすることで、液の流れによる気泡排出性が改善される。具体的には、気泡の直径が５μｍとすると、角Ｒが２．５μｍ以上であればよい。

加熱処理には、例えば、オーブンやホットプレートなどが用いられる。処理温度は、犠牲層１１２の材料にもよるが、例えば１００℃〜１２０℃程度で加熱される。なお、本実施形態においては、前の工程で撥液膜１１４が形成されているため、加熱処理によって犠牲層１１２が基板１１０上で横に濡れ広がることはない。すなわち、図８（ｄ）において、長方形状のパターンに丸みを付けた際のずれ量ｄ２は略０となる。

次に、図８（ｅ）に示すように、撥液膜１１４を除去する。

次に、図８（ｆ）に示すように、基板１１０及び犠牲層１１２の上に被覆樹脂層１１６を形成する。被覆樹脂層１１６の形成も、スピンコートあるいはスプレーコートで行われる。被覆樹脂層１１６の厚みｄ３は、犠牲層１１２の厚みｄ１にもよるが、例えば２５〜１５０μｍに形成される。

次に被覆樹脂層１１６をパターニングする。このパターニングで形成されるものは、その流路が圧力室部分になるのかその他の流路になるのかによって異なる。形成される流路が圧力室の場合には、ノズルに連通するインク流路がパターニングされ、また、形成される流路が供給液室のようにその他の流路の場合には、その流路から例えば圧力室等にインクを供給する供給口に連通するインク流路などがパターニングされる。

被覆樹脂層１１６をパターニングする方法も特に限定されるものではなく、例えば図８（ｇ）に示すように、被覆樹脂層１１６が感光性樹脂の場合には、露光、現像によりパターニングすることができる。または、図８（ｈ）のように、被覆樹脂層１１６上にマスクとなる層を形成してパターニングしてマスク１１８を形成し、ドライエッチングなどで被覆樹脂層１１６をパターニングし、その後マスク１１８を除去するようにしてもよい。

最後に、図８（ｉ）に示すように、犠牲層１１２の樹脂が溶解可能な液に漬けることによって犠牲層１１２を除去して、流路１２０が形成される。

以上説明したように、本実施形態においては、パターニングされた犠牲層１１２上に撥液膜１１４を形成したことにより、加熱処理時の犠牲層１１２の濡れ広がりを防止することができる。前述した従来例では、加熱時にパターニングされた犠牲層が数μｍ程度濡れ広がると考えられるが、本実施形態の方法ではこの濡れ広がりは略０となる。これにより、所望の寸法精度を保ちながら、角に丸みを付けることができる。

このようにして形成された流路を有する流路基板においては、流路内に気泡が混入したり気泡が発生しても、流路端部に角部がなく、気泡が付着したり滞留することがなく、気泡をたやすく排除することができる。

次に、本発明の流路基板の製造方法の第２実施形態について説明する。

第２実施形態は、前述した第１実施形態と略同じであるが、図８（ｄ）から図８（ｅ）に移るところで、撥液膜１１４を除去する際に、真空紫外線を用いる点で異なっている。

すなわち、本第２実施形態においては、犠牲層１１２にポジレジスト、例えば、東京応化工業製、ＰＭＥＲ Ｐ−ＬＡ９００ＰＭ、あるいはＡＺエレクトロニックマテリアルズ製、ＡＺ１０−ＸＴなどを用い、撥液膜１１４にフルオロアルキルシランを用いて、さらに撥液膜１１４の除去に真空紫外線を用いるようにしている。

第２実施形態は、撥液膜１１４の除去以外については第１実施形態と同じなので、撥液膜１１４の除去についてのみ説明する。

図９（ａ）〜（ｃ）に、第２実施形態における撥液膜１１４の除去工程を示す。

まず、図９（ａ）に示すように、第１実施形態の図８（ａ）〜図８（ｄ）と同様にして、基板１１０上にポジレジストの犠牲層１１２をパターニングし、その上に撥液膜１１４を形成し、加熱処理を行いパターニングされた犠牲層１１２の基板１１０に接していない側の角部に丸みをつける。

次に、図９（ｂ）に示すように、基板１１０全体を真空中において、上から真空紫外線１２２を照射する。真空紫外線１２２としては、波長が１５０〜３００ｎｍの遠紫外線が用いられる。これは空気中で照射しても空気に吸収されてしまい対象物に届かないので真空中で照射が行われるものである。

すると真空紫外線１２２の照射により、図９（ｃ）に示すように、撥液膜１１４が除去されると同時に、犠牲層１１２の表層１１２’が硬化する。このように犠牲層１１２の表層１１２’が硬化することにより、犠牲層１１２の耐久性が向上する。そのため、被覆樹脂層１１６の形成時に、被覆樹脂層１１６あるいはそれに含まれる溶媒により、犠牲層１１２が溶解するのを防止することができる。また、硬化が進むのは犠牲層１１２の表層１１２’だけなので、溶解液による犠牲層１１２の除去は可能である。

このように、基板１１０の全面に真空紫外線１２２を照射するだけで良く、非常に簡単な工程で、撥液膜１１４の除去と犠牲層１１２の表層１１２’の硬化という２つの効果が得られる。

撥液膜１１４を除去した後は、第１実施形態と同様に、その上に被覆樹脂層を形成し、被覆樹脂層をパターニングして、犠牲層を溶出して流路が形成される。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。

第３実施形態は、犠牲層パターンの周辺に凹凸形状（溝や壁）を形成して、それによって加熱処理時の犠牲層パターンの濡れ広がりを防ごうというものである。

図１０に凹形状（溝）を形成する場合の例を示し、図１１に凸形状（壁）を形成する場合の例を示す。

凹形状を形成する場合、まず図１０（ａ）に示すように、基板１１０に対して犠牲層がパターニングされる周辺にそのパターンに沿って凹形状（溝）１２４を形成する。溝１２４の形成方法は特に限定はされないが、例えばドライエッチングあるいはウエットエッチングなどで基板を掘って形成することができる。なお、加熱処理時の犠牲層１１２の濡れ広がり防止の観点からは、凹部の角部は直角もしくは鋭角であることが望ましい。

次に図１０（ｂ）に示すように、溝１２４が形成された基板１１０上に犠牲層１１２を形成する。これは前述した第１実施形態と同様に、スピンコートやスプレーコートで形成することができる。

次に図１０（ｃ）に示すように、犠牲層１１２をパターニングして流路となる型を形成する。

次に図１０（ｄ）に示すように、加熱処理により犠牲層１１２のパターンの基板１１０に接していない側の角部に丸みを付ける。このとき、溝１２４が形成されているため、犠牲層１１２の濡れ広がりが防止できる。

なお、図１０（ｃ）で犠牲層１１２をパターニングした後、全面に撥液膜を形成してから、加熱処理を行うようにしてもよい。撥液膜を形成した場合には、溝１２４と撥液膜の両方の効果により、より一層犠牲層１１２の濡れ広がりを確実に防止することができる。撥液膜を形成した場合には、次の被覆樹脂層形成の前に撥液膜を除去しておく。

次に図１０（ｅ）に示すように、基板１１０及び犠牲層１１２のパターンの上に被覆樹脂層１１６を形成する。これも、スピンコートあるいはスプレーコートで形成することができる。

次に図１０（ｆ）に示すように、被覆樹脂層１１６をパターニングする。このパターニングも前述した第１実施形態と同様に、露光、現像によりパターニングしてもよいし、被覆樹脂層１１６上にマスクとなる層を形成してパターニングしてマスクを形成してドライエッチングなどで被覆樹脂層１１６をパターニングした後マスクを除去するようにしてもよい。

次に図１０（ｇ）に示すように、、犠牲層１１２の樹脂が溶解可能な液に漬けることによって犠牲層１１２を除去して、流路１２０が形成される。

次に凸形状（壁）を形成する場合について説明する。凸形状（壁）を形成する場合の例を図１１に示す。

凸形状（壁）を形成する場合には、まず図１１（ａ）に示すように、基板１１０上に凸形状（壁）１２６を形成する。壁１２６の形成方法も特に限定されるものではなく、例えば基板１１０上の凸形状（壁）となる部分以外をドライエッチングやウエットエッチングで削って形成する方法もあるが、これだと加工する面積が大きく基板１１０が無駄になるので、別材料で凸部を形成する方が好ましい。それには例えばドライフイルムレジストをラミネートし、露光現像するようにしてもよい。また加熱処理時の犠牲層１１２の濡れ広がり防止の観点からは、凸部の角部は直角もしくは鋭角であることが望ましい。

次に図１１（ｂ）に示すように、壁１２６が形成された基板１１０上に犠牲層１１２をスピンコートあるいはスプレーコートなどで形成する。

次に図１１（ｃ）に示すように、犠牲層１１２をパターニングして、流路の型を形成する。

次に図１１（ｄ）に示すように、加熱処理により犠牲層１１２のパターンの基板１１０に接していない側の角部に丸みを付ける。このとき、壁１２６が形成されているため、犠牲層１１２の濡れ広がりが防止できる。

なお、図１１（ｃ）で犠牲層１１２をパターニングした後、全面に撥液膜を形成してから、加熱処理を行うようにしてもよい。撥液膜を形成した場合には、壁１２６と撥液膜の両方の効果により、より一層犠牲層１１２の濡れ広がりを確実に防止することができる。撥液膜を形成した場合には、次の被覆樹脂層形成の前に撥液膜を除去しておく。

次に図１１（ｅ）に示すように、基板１１０及び犠牲層１１２のパターンの上にスピンコートあるいはスプレーコートにより被覆樹脂層１１６を形成する。

次に図１１（ｆ）に示すように、被覆樹脂層１１６をパターニングする。このパターニングも前述した第１実施形態と同様に、露光、現像によりパターニングしてもよいし、被覆樹脂層１１６上にマスクとなる層を形成してパターニングしてマスクを形成してドライエッチングなどで被覆樹脂層１１６をパターニングした後マスクを除去するようにしてもよい。

次に図１１（ｇ）に示すように、犠牲層１１２の樹脂が溶解可能な液に漬けることによって犠牲層１１２を除去して、流路１２０が形成される。

このように本第３実施形態においては、凹凸形状を形成することによって、あるいはさらに撥液膜の塗布と合わせて加熱処理時の犠牲層の濡れ広がりを防止しているが、上に示した例では、いずれも基板に凹凸形状を形成してから犠牲層を形成しているが、凹凸形状の形成は犠牲層形成後でもよい。ただし、犠牲層形成後に凹凸形状を形成する場合には、そのためのプロセスにより犠牲層にダメージを与える虞れがあるため、犠牲層形成前に凹凸形状を形成する方が望ましい。

凹凸形状の大きさは、幅、深さ（高さ）は、例えば０．５〜５μｍ程度が好ましい。幅があまり大きいと流路の高密度化が困難となるからである。また、深さ（高さ）があまり大きいと凹凸形状の形成プロセスの時間が長くなり、効率が悪いからである。また、逆に幅や深さ（高さ）が小さすぎると濡れ広がりを抑える効果が無くなるからである。

なお、これらの最適値を求めるには、犠牲層の材料の粘度、表面張力、また基板の種類などを考慮して決める必要がある。

また、凹凸形状の間隔は、犠牲層の幅よりもやや大きくしておくことが好ましい。これは犠牲層のパターニング時に位置ずれしても、必ず凹凸形状の間に犠牲層のパターニングされた形状が入るようにするためである。ただし、その間隔を犠牲層の幅よりも大きくする程度は、装置などの位置合わせ精度にもよるが、小さい方が望ましく、例えば、０．１〜１μｍ程度が好ましい。

このように本実施形態によれば、凹凸形状の効果により、あるいはさらに撥液膜と合わせた相乗的な効果により、加熱処理時に犠牲層が濡れ広がるのを防止することができ、所望の寸法精度を保ちながら、流路の型となる犠牲層のパターンの角部に丸みを付けることができる。

さらに、凹凸形状を形成したことによる効果として、凹凸形状と被覆樹脂層とが互いに入り込むため、被覆樹脂層の基板への密着性も向上するという効果もある。

このように、本実施形態によれば、気泡除去性に優れた流路基板を製造することが可能となる。

以上、本発明の液体吐出ヘッドの流路基板の製造方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

本発明に係る流路基板を有する液体吐出ヘッドを備えた画像記録装置としてのインクジェット記録装置の第１実施形態の概略を示す全体構成図である。 図１に示したインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図である。 印字ヘッドの構造例を示す平面透視図である。 印字ヘッドの他の例を示す平面図である。 図３中の５−５線に沿った断面図である。 本実施形態のインクジェット記録装置におけるインク供給系の構成を示した概要図である。 本実施形態のインクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図である。 （ａ）〜（ｉ）は、第１実施形態に係る流路基板の製造方法を示す工程図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態に係る流路基板の製造方法を示す工程図である。 （ａ）〜（ｇ）は、第３実施形態に係る流路基板の製造方法の１例を示す工程図である。 （ａ）〜（ｇ）は、同じく第３実施形態に係る流路基板の製造方法の他の例を示す工程図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、従来の流路基板の製造方法を示す工程図である。

符号の説明

１０…インクジェット記録装置、１２…印字部、１４…インク貯蔵／装填部、１６…記録紙、１８…給紙部、２０…デカール処理部、２２…吸着ベルト搬送部、２４…印字検出部、２６…排紙部、２８…カッター、３０…加熱ドラム、３１、３２…ローラー、３３…ベルト、３４…吸着チャンバー、３５…ファン、３６…ベルト清掃部、４０…加熱ファン、４２…後乾燥部、４４…加熱・加圧部、４５…加圧ローラー、４８…カッター、５０…印字ヘッド、５０Ａ…ノズル面、５１…ノズル、５２…圧力室、５３…インク供給口、５４…圧力室ユニット、５５…共通液室、５６…振動板（共通電極）、５７…個別電極、５８…圧電素子、６０…インクタンク、６２…フィルタ、６４…キャップ、６６…ブレード、６７…吸引ポンプ、６８…回収タンク、７０…通信インターフェース、７２…システムコントローラ、７４…画像メモリ、７６…モータドライバ、７８…ヒータドライバ、８０…プリント制御部、８２…画像バッファメモリ、８４…ヘッドドライバ、８６…ホストコンピュータ、８８…モータ、８９…ヒータ、１１０…基板、１１２…犠牲層、１１４…撥液膜、１１６…被覆樹脂層、１１８…マスク、１２０…流路、１２２…真空紫外線、１２４…凹形状（溝）、１２６…凸形状（壁）

Claims (3)

1. 基板上に溶解可能な樹脂で液体流路の形状を形成する工程と、
   前記基板及び前記溶解可能な樹脂で形成された液体流路の形状の上に撥液膜を形成する工程と、
   前記溶解可能な樹脂で形成された液体流路の形状の前記基板に接していない側の角部に加熱処理によって丸みを付ける工程と、
   前記加熱処理の後に前記基板及び前記溶解可能な樹脂で形成された液体流路の形状の上に形成された撥液膜を除去する工程と、
   前記撥液膜が除去された前記基板及び前記溶解可能な樹脂で形成された液体流路の形状の上に被覆樹脂層を形成する工程と、
   前記被覆樹脂層をパターニングする工程と、
   前記溶解可能な樹脂層を溶出する工程と、
   を少なくとも含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの流路基板の製造方法。
2. 前記溶解可能な樹脂層にポジレジストを用い、前記撥液膜にフルオロアルキルシランを用いるとともに、前記撥液膜の除去に真空紫外線を用いることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの流路基板の製造方法。
3. 基板上に液体流路の形状が形成される場所の周辺に前記液体流路に沿った溝または壁を形成する工程と、
   前記基板上に溶解可能な樹脂で液体流路の形状を形成する工程と、
   前記基板及び前記溶解可能な樹脂で形成された液体流路の形状の上に撥液膜を形成する工程と、
   前記溶解可能な樹脂で形成された液体流路の形状の前記基板に接していない側の角部に加熱処理によって丸みを付ける工程と、
   前記加熱処理の後に前記基板及び前記溶解可能な樹脂で形成された液体流路の形状の上に形成された撥液膜を除去する工程と、
   前記撥液膜が除去された前記基板及び前記溶解可能な樹脂で形成された液体流路の形状の上に被覆樹脂層を形成する工程と、
   前記被覆樹脂層をパターニングする工程と、
   前記溶解可能な樹脂層を溶出する工程と、
   を少なくとも含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの流路基板の製造方法。

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