JPH02121845A - インクジェット記録ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、インクジェット記録ヘッドの製造方法に関す
る。

［従来の技術］ 上述したインクジェット記録装置としては、圧電素子の
変形により液流路内に圧力変化を発生させて微小液滴を
吐出させるもの、あるいは更に一対の電極を設けて、こ
れにより液滴を偏向して吐出させるものが知られている
。また液路内に配設した発熱素子を急激に発熱させるこ
とによって気泡を生ぜしめ、その気泡の発生によって吐
出口から液滴を吐出させるもの等が種々提案されてきた
。

これらの中でも、熱エネルギーを利用して記録液を吐出
する方式に係るインクジェット記録ヘッドは、記録用の
液滴を吐出して飛翔用液滴を形成するためのオリフィス
等の液体吐出口（以下、オリフィスともいう）を高密度
に配列することができるために高解像力の記録をするこ
とが可能であること、記録ヘッドとして全体的コンパク
ト化も容易であること、最近の半導体分野における技術
の進歩と信顆性の向上が著しいＩＣ技術やマイクロ加工
技術の長所を十二分に活用でき、長尺化および面状化（
２次元化）が容易であること等により、マルチノズル化
および高密度実装化が容易で、しかも大量生産時の生産
性が良く製造費用も廉価にできるものとして特に注目さ
れている。

上述したように、インクジェット記録ヘッドは、一般に
微細なインク吐出口（オリフィス）、インク路およびこ
のインク路の一部に設けられる吐出エネルギー発生素子
を具えている。

そして、このようなインクジェット記録ヘッドを製造す
る方法として、例えば、ガラスヤ金属等の基板に切削や
エツチング等により、微細な溝を形成した後、この溝を
形成した基板を他の適当な基板と接合してヘッド内にイ
ンク路を形成する方法が知られている。

また、複数のインク路を有する場合には、それらインク
路は大抵の場合共通液室に連絡され、円滑かつ充分な記
録液が液路内に供給され得るように構成されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで液体の吐出によって消費される量に応じて充分
な量の記録液を液路内に供給するためには、その消費量
に対して充分に余裕のある容積の共通液室が望まれる。

しかしながら、インク路の高さと同じ程度の高さを有す
る共通液室では実質的な記録液の流動抵抗を小さくする
ことができず、容量的には余裕があるものの充分な記録
液の供給を行えない場合がある。

そこで、共通液室の高さを液路の高さに対して充分大き
くすることが一般的な構成となる。

しかしながら、ガラスや金属の基板に微細な溝を形成す
る方法では、インク路の高さに対して充分な高さを有す
る共通液室を形成することが困難である。

また、エツチングを複数回繰返して共通液室のエツチン
グ量を多くし共通液室の高さを大きくすることもできる
が、この方法では工程が増加するためコストダウンや生
産性に対する要求に充分答えられるとはいえない。

そこで、共通液室部を別途製造し、接着剤等によってイ
ンク路部分の終端部にその共通液室部を接合することで
所望の共通液室を形成することが行われている。

この方法によれば、充分な共通液室容量も得やすいため
インクジェットヘッドの性能面から見れば好ましい。

しかしながら、このように別途部品を接合する方法は同
様に工程数の増加、生産性の低下という問題を内在して
おり、より多くのコストダウンを行うためにはまだ解決
すべき点も有している。

また、このような方法を用いた場合には接着剤の硬化収
縮に伴う応力の発生や位置ずれ、不完全密閉による記録
液のもれ、液路内や共通液室内への接着剤の流れ込みや
目詰りなどが発生する場合があった。

本発明は上述した種々の問題点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは共通液室用溝を有した天
板を射出成形した後にエキシマレーザ−によってインク
路用溝を形成することにより上記問題点を解消すること
が可能なインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段］ そのために本発明では複数の吐出口の各々に対応して設
けられるインク路を構成するために溝を有した天板と、
インク路の一部に配設される吐出エネルギー発生素子を
有した基板とを接合することによりて構成されるインク
ジェット記録ヘッドの製造方法において、天板が有する
溝をエキシマレーザ−光を照射することによって加工す
ることを特徴とする。

［作　用］ 以上の構成によれば、微細な形状を有するインク路溝と
、このインク路の数十倍のサイズの共通液室とを一体に
有した天板を形成することが可能となる。

また、エキシマレーザ−光の加工によりインク路は高い
平滑性および精度を得ることができる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図（Ａ）および（Ｂ）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、インク供給源たるイ
ンク収容部を一体としたディスポーザブルタイプのもの
としである。

同図（Ａ）において、１００はＳｉ基板上に電気熱変換
体（吐出ヒータ）と、これに電力を供給するＡｌ１等の
配線とが成膜技術により形成されて成るヒータボードで
ある。２００はヒータボード１００に対する配線基板で
あり、対応する配線は例えばワイヤボンディングにより
接続される。

４００はインク流路を限界するための隔壁や共通？ｙ、
室等を設けた天板であり、ポリエーテルサルフォン等の
樹脂材料で成る。

３００は例えば金属製の支持体、５００は押えばねであ
り、両者間にヒータボード１００および天板４００を挟
み込んだ状態で両者を係合させることにより、押えばね
５００の付勢力によってヒータボード１００と天板４０
０とを圧着固定する。なお、支持体３００は、配線基板
２００も貼着等により設けられるとともに、ヘッドの走
査を行うためのキャリッジへの取付は基準を有する。ま
た、支持体３００は駆動に伴って生じるヒータボード１
００の熱を放熱冷却する部材としても機能する。

６００は供給タンクであり、インク供給源をなすインク
貯留部からインク供給を受け、ヒータボード１００と天
板４００との接合により形成される共通液室にインクを
導くサブタンクとして機能する。

７００は共通液室へのインク供給口付近の供給タンク６
０Ｑ内の部位に配置されるフィルタ、８００は供給タン
ク６００の蓋部材である。

９００はインクを含浸させるための吸収体であり、カー
トリッジ本体１０００内に配置される。１２００は上記
各部１００〜８００からなるユニットに対してインクを
供給するための供給口であり、当該ユニットをカートリ
ッジ本体１０００の部分１０１０に配置する前の工程で
供給口１２００よりインクを注入することにより吸収体
９００のインク含浸を行わせることができる。

１１００はカートリッジ本体の蓋部材、１４００はカー
トリッジ内部を大気に連通ずるために蓋部材に設けた大
気連通口である。１３００は大気連通口１４００の内方
に配置される撥液材であり、これにより大気連通口１４
００からのインク漏洩が防止される。

供給口１２００を介してのインク充填が終了すると、各
部１００〜８００よりなるユニットを部分１０１０に位
置付けて配設する。このときの位置決めないし固定は、
例えばカートリッジ本体１０００に設けた突起１０１２
と、これに対応して支持体３００に設けた穴３１２　と
を嵌合させることにより行うことができ、これによって
第１図（Ｂ）のカートリッジが完成する。

そして、インクはカートリッジ内部より供給口１２００
、支持体３００に設けた穴３２０および供給タンク６０
０の第１図（Ａ）中央面側に設けた導入口を介して供給
タンク６００内に供給され、その内部を通った後、導出
口より適宜の供給管および天板４００のインク導入口４
２０を介して共通液室内へと流入する。以上におけるイ
ンク連通用の接続部には、例えばシリコンゴムやブチル
ゴム等のパツキンが配設され、これによって封止が行わ
れてインク供給路が確保される。

第２図は第１図に示した天板４００を示す斜視図であり
、共通液室用溝４０３と加工前のインク路用溝４０２（
破線）を表わすものであり、天板４００は樹脂成形体で
ある。樹脂材料としては耐インク性に（量れたポリエー
テルサル エーテルケトンなどを用いることができる。天板４００
の成形は、市販の射出成形機および第２図に示す形状と
対になる金型を用いて行う。

射出成形を終了すると、次に、第４図に示す如くエキシ
マレーザ−のレーザービーム１２に対し、インク路のパ
ターンに対応した、透明である部分１３と非透明である
部分１４を持つマスク９と、第２図に示した樹脂成形体
とを位置決めした後、エキシマレーザ−光の透明部分を
通過したレーザー光によって樹脂成形体表面を除去，蒸
発せしめ第５図に示すようなインク路の溝形状を得る。

このエキシマレーザ−は紫外光を発振可能なレーザーで
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ー
密度を非常に大きくできるなどの利点を有する。

エキシマレーザ−は希ガスとへロケンガスの混合気体を
放電励起することで、短パルス（１５〜３５ｎｓ）の紫
外光を発振できる装置であり、ＫｒＦ。

Ｘｅｃｕ　、ＡｒＦレーザーがよく用いられる。これら
の発振エネルギーは数ＩＱＱｍＪ／パルス、パルス繰返
し周波数は３０〜１０００Ｈｚである。

このエキシマレーザ−光のような高輝度の’ｆｌハルス
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７音を伴って分解．飛散するＡ
ｂｌａｔｉｖｅ　Ｐｈｏｔｏｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ（ＡＰＤ）　過程が生じ、この過程によってポリマー
樹脂の加工が可能となる。

このようにエキシマレーザ−による加工精度と他のレー
ザー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ＫｒＦ　レ
ーザーと、他のＹＡＧレーザ−およびＣＯ□レーザーを
照射すると、ＰＩの光を吸収する波長がＵＶ領域である
ためにｒＦレーザー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ツジ面
が荒れ、赤外線であるＣＯ２　レーザーでは穴の周囲に
クレータ−を生じてしまう。

また、ＳｕＳ等の金属．不透明なセラミックス。

ＳＩ等は大気の霊囲気において、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。

本例に用いたエキシマレーザ−はに「Ｆエキシマレーザ
ーであり、また＾ｒＦエキシマレーザーを用いることも
可能である。

また、マスク材料としては石英基板を用い、マスク９の
不透明部１４はＣｒ蒸着によって形成した。

インク路溝の幅３は、ｉｎｍ当り１６個の吐出口を有す
る構成に対応して３２μｍとし、非溝部の幅４は３１．
５μｍとした。

さらに、ＨｒＦエキシマレーザ−はカナダ、ルモニクス
社製のＩｎｄｅｘ２００を用い、１パルス当り：１５０
ｍＪ／ｃｍ２のエネルギー密度で３６０パルス照射する
ことにより溝の深さ５は３０μｍが得られた。

以上の過程により第２図の樹脂成形体は第３図に示すよ
うにインク路用の微細な溝を一体に有する天板となる。

次に、この天板４００は精密に洗浄された後、第６図に
示す如く、ガラス、セラミックス、　Ｓｔ、プラスチッ
クあるいは金属等で形成されることが可能な基板に、発
熱素子等の吐出エネルギー発生素子１０１を配設したヒ
ータボード１００と接合し、ヘッド本体８０を構成する
。

ちなみに、図中４１はヘッド本体８０におけるインク吐
出口（オリフィス）である。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように本発明によれば、微細な
形状を有するインク路溝と、このインク路の数十倍のサ
イズの共通液室とを一体に有した天板を形成することが
可能となる。

また、エキシマレーザ−光の加工によりインク路は高い
平滑性および精度を得ることができる。

この結果、従来に比較して製造のための工程数が減少し
、また、接着剤接合によって派生する位置ずれ９記録液
もれ、インク路への接着剤の流れ込み等の弊害を防止で
きると共に、インク吐出性能の向上したインクジェット
記録ヘッドを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１（＾）および（Ｂ）は本発明の一実施例にかかるイ
ンクジェット記録ヘッドの詳細な構成を示すそれぞれ分
解斜視図および外観斜視図、第２図は本発明の一実施例
による加工前を示す樹脂成形体の斜視図、 第３図は本発明の一実施例による加工後の天板を示す斜
視図、 第４図は本発明の一実施例におけるマスクを介したエキ
シマレーザ−による除去加工態様を示す概念図、 第５図は第４図に示した加工の結果得られる溝の形状の
特徴を表わす模式図、 第６図は本発明の実施例によって得られる天板を用いて
構成されるインクジェット記録ヘッド本体の模式的斜視
図である。 ４０２・・・インク路溝、 ４０３・・・共通液室。 １３・・・エキシマレーザ−光の透過部、１４・・・エ
キシマレーザ−光の非透過部、４１・・・吐出口（オリ
フィス）、 １００・・・ヒータボード、 １０１・・・吐出エネルギー発生素子、第 図 第 図 第 図 １２レーサーヒーム 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）複数の吐出口の各々に対応して設けられるインク路
   を構成するために溝を有した天板と、前記インク路の一
   部に配設される吐出エネルギー発生素子を有した基板と
   を接合することによって構成されるインクジェット記録
   ヘッドの製造方法において、 前記天板が有する前記溝をエキシマレーザー光を照射す
   ることによって加工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。 ２）複数の吐出口の各々に対応して設けられるインク路
   と、該インク路に供給されるインクを貯留する共通液室
   とを構成するための溝を有した天板と、前記インク路の
   一部に配設される吐出エネルギー発生素子を有した基板
   とを接合することによって構成されるインクジェット記
   録ヘッドの製造方法において、 前記共通液室を構成するための前記溝を有した基板を射
   出成形によって形成し、 当該形成された基板にエキシマレーザー光を照射するこ
   とにより前記インク路を構成するための前記溝を加工す
   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。 ３）前記エキシマレーザー光の照射はマスクを介して行
   われることを特徴とする請求項１または２のいずれかの
   項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。 ４）前記吐出エネルギー発生素子はインクを吐出するた
   めの熱エネルギーを発生する電気熱変換素子であること
   を特徴とする請求項１ないし３のいずれかの項に記載の
   インクジェット記録ヘッド。 ５）前記天板は樹脂よりなることを特徴とする請求項１
   ないし４のいずれかの項に記載のインクジェット記録ヘ
   ッドの製造方法。