JPH02198857A

JPH02198857A - インクジェット記録ヘッドの製造方法および該方法によって製造されたインクジェット記録ヘッド

Info

Publication number: JPH02198857A
Application number: JP1807989A
Authority: JP
Inventors: Masami Ikeda; 雅実池田; Kazuaki Masuda; 益田　和明; Nobuyuki Kuwabara; 伸行桑原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-01-28
Filing date: 1989-01-28
Publication date: 1990-08-07
Anticipated expiration: 2013-06-11
Also published as: JP2764418B2

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および該
方法によって製造された記録ヘッドに関し、詳しくは、
吐出口が形成された吐出口形成部材を有するインクジェ
ット記録ヘッドの製造方法および記録ヘッドに関する。

〔従来の技術〕

上述したインクジェット記録ヘッドとしては、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液体吐出口（オリフィ
ス）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頼性の向上が著しい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
ルチノイズ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（製造費用も廉価にできるものとし
特に注目されている。

上述のインクジェット記録ヘッドは、第１０図に示すよ
うにインクの吐出口（オリフィス）４１を有する吐出口
形成部材（オリフィスプレート）４０と、各吐出口（オ
リフィス）に連通したインク路溝４０１を有した天板４
００と、インク路の一部を構成し、かつ吐出のためのエ
ネルギー発生素子１０１を有するヒータボード１００と
により構成されている。

一般に、オリフィスプレート４０は、ヒータボード１０
０と天板４００との濡れ性の違いに起因する吐出インク
滴の吐出方向のずれを防止するため、吐出口面を同一部
材で構成することを目的として設けられたものであり、
またオリフィスはその形状等がインクジェット記録ヘッ
ドの吐出性能を左右する重要な要素である。とりわけ、
インクが吐出されるオリフィスは最も重要な部分となる
が、前述したように近年の画像記録技術および記録ヘッ
ド製造技術の高度化に伴い、吐出口（オリフィス）のサ
イズ（オリフィス径）は微小化され、また複数のオリフ
ィス群が高密度に設けられるようになった。

一方、従来から吐出口（オリフィス）の加工には様々な
工夫がなされてきた。そのいくつかの例を挙げると、１）ドリルによる機械加工。

２）放電加工による微細加工。

３）Ｓｉの異方性エツチングによる微細加工。

４）フォトリソによりパターン化し、メツキにより得る
方法。

５）炭酸ガス、ＹＡＧレーザーによる微細加工、などが
ある。

〔発明が解決しようとする技術的課題〕しかしながら、
上述したように、現在の記録技術は高精細、高速化が当
然の要求であり、この要求に従ってインクジェット記録
ヘッドの吐出口（オリフィス）はその寸法が微小になり
、かつオリフィス密度が高く、しかも複数のオリフィス
群を有するようになった。

特に、高密度化の為に、記録ドツト間のピンチは狭くな
るし、高速化の為にノズルの流体抵抗を小さくする為オ
リフィス間ピッチを拡げたい要求がある。

この為オリフィス間ピッチを広（とり、各吐出口は斜め
に加工され記録液の吐出方向が集束する様に形成される
ことにより高精細な記録を行うことが可能となる。しか
しながら従来の加工方法では各オリフィスごとの吐出角
度を微妙に変えて加工することが非常に困難であった。

また、高速記録のためもしくはカラー記録のために各オ
リフィス列が複数設けられた記録ヘッドでは、各オリフ
ィス列間の距離が大きいと、それぞれのオリフィス列間
の記録Ｄｏｔ信号の開整を行う為に大きなメモリーサイ
ズが必要となり、こめ為にプリンター本体のコストアッ
プとなってしまう。

このような観点において、前記従来例１）および２）の
方法によっては、オリフィス寸法の微小化が困難である
とともに、高密度な吐出口角度が異なる複数のオリフィ
スを加工する上で効率が良くないなどの問題点があった
。

また、３）の方法では、吐出口形成部材（オリフィスプ
レート）となるＳｉ材のコストが高く、加工時間が長く
、吐出口角度を曲げることが困難という問題点があった
。

さらに、４）の方法では、フォトリソからメツキまでの
製造工程が長く、基板やレジストなどの補助材料を使用
しなければならない、さらには、吐出口角度を曲げるこ
とが困難という問題点があった。

加えて、５）の方法は以下に説明する理由により上記要
求にかなう十分なオリフィスを製造できないものであっ
た。

炭酸ガスレーザーおよびＹＡＧレーザーによる加工はそ
のレーザー出力が十分でなく、形成されるオリフィスの
形状、精度とも十分でなかった０例えば、ＹＡＧレーザ
ーによるオリフィスは形状が円形でなく、また、レーザ
ーにより十分に除去されない異物がオリフィス周辺に付
着する。また、オリフィスプレートの材質および厚さに
よっては、オリフィスすなわち開口部が形成されないこ
ともあった。

また、炭酸ガスレーザーおよびＹＡＧレーザーによる加
工は１個所ずつオリフィスを加工していくため、複数の
オリフィスを加工するには時間がかかり、量産性に適し
ていなかった。

さらに、複数のオリフィスは、それぞれの位置精度が正
確でなければならないが、従来の炭酸ガスレーザーおよ
びＹＡＧレーザーによる加工では、位置合わせも精密に
行い得る可動部が必要となるためより加工が困難となっ
ていた。

以上説明したように、従来の方法では上記要求において
それぞれに問題点があり、オリフィスの加工方法として
は十分に満足できるものではなかった。

一方、インクジェット記録ヘッドによる記録は上述した
ように高精細、高速化に対応するとともに、その信頼性
を向上することも重要となっている。そのためにインク
にも改良がなされてきた。

この結果、インクに接する材料は耐インク性能が要求さ
れるためオリフィスプレートとなる材料もその要求を満
たす必要がある。従って、オリフィス加工はその材質に
よっては困難なものになる場合があった。

また、インクジェット記録ヘッドは前述したようにオリ
フィスプレート、天板および基板により構成されている
。とりわけ、オリフィスとそれに連通ずるインク路はそ
の位置が正確に合わされていない場合は、吐出性能に悪
影響を与え、最悪の場合、不吐出などめ原因となる。

しかし、オリフィスおよびインク路とも、その大きさが
微小であり、かつ高密度に構成されるため正確な位置合
わせをして組立てることは困難であり、インクジェット
記録ヘッドの製造上の大きな問題点となっていた。

本発明は以上説明したようなオリフィス加工およびオリ
フィスプレートと天板およびヒータボードとの接合にお
ける問題点に鑑み、なされたものであり、その目的とす
るところは高密度かつ高精度なオリフィスプレートを有
し、かつ吐出口角度を吐出口ごと、ヘッドごとに容易に
変えた吐出口をオリフィスプレートに形成出来、さらに
は、オリフィスとインク路等との位置関係が正確なイン
クジェット記録ヘッドおよびそ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〕

請求項１の発明は、エキシマレーザ−光を照射して複数
の吐出口を形成するインクジェット記録ヘッドの製造方
法であって、前記エキシマレーザ−光の吐出口面に対す
る入射角度が少なくとも１つ以上具なるようにして前記
複数の吐出口を形成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法により、上記目的を達成する
ものである。

請求項２の発明は、前記吐出口面に垂直で、前記吐出口
の並ぶ方向と前記吐出口からインクが吐出する方向とで
形成される面内で、前記入射角度を少なくとも一つ以上
を異ならせることを特徴とする請求項ｌに記載のインク
ジェット記録ヘッドの製造方法により、上記目的を達成
するものである。

請求項３の発明は、前記吐出口面に垂直で、前記吐出口
の並ぶ方向と前記吐出口からインクが吐出する方向とで
形成される面と、前記吐出口面とで形成される角度が異
なるように前記入射角度を異ならせることを特徴とする
請求項ｌに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法
により、上記目的を達成するものである。

請求項４の発明は、請求項Ｌ２または３に記載の製造方
法によらて製造されるインクジェット記録ヘッドにより
、上記目的を達成するものである。

請求項１．２または３に記載の製造方法によって製造さ
れるインクジェット記録ヘッドを備えたインクジェット
記録装置により、上記目的を達成するものである。

〔作　用〕

以上の構成により、オリフィスプレートには高密度かつ
高精細で吐出口角度がそれぞれの吐出口に固有に形成さ
れ、さらにインク路等との位置関係が正確なオリフィス
を形成することが可能となる。

〔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図の（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。

同図の（Ａ）において、１００は、Ｓｔ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Ａ１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液室等
を設けた天板であり、ポリエーテルサルフォン等の樹脂
材料から成る。

３００は例えば金属製の支持体、５００は押さえばねで
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、押さえ
ばね５００の付勢力によってヒータボード１００と天板
４００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１００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、ヒータボート１００と天
板１００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
００内の部位に配置されフィルタ、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】０００内に配置される。１２００は上記
各部１００〜８００からなるユニ７）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のインクを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
気遠道口である。　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１
４００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の１０００に設けた突起１０１
２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図の（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）中裏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０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１図の（Ａ）および（Ｂ）に示した記録ヘッドにおい
て、吐出口形成部材（オリフィスプレート）は、その厚
さが約１０〜５０μ謂であることが望ましく、また、材
料のコストおよび耐インク性を考慮すると、オリフィス
プレートの素材としては熱可塑性樹脂などのフィルム材
、例えばポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポ
リエーテルサルフォンなどが挙げられる。本実施例では
ポリエーテルエーテルケトンＣＰＥＥＫ）の厚さ２５μ
ｍのフィルムを使用した。

オリフィスプレートを形成する場合、まずオリフィスプ
レートとして必要な大きさに上記フィルム材をカフ）す
る０次に、波長２４８ｎｍの紫外光を射出するＫｒＦの
エキシマレーザ−を使用し、第２図に示す装置によって
オリフィスの加工を行う。

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、ＫｒＦｒ　ＸｅｃＩｔ、
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１００ｓ＋Ｊ／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＾ｂｌ
ａｌｉｖｅ　Ｐｈｏｔｏｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ（
＾ＰＤ）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−としてのにｒＰレー
ザーと、他のＹＡＧレーザーおよびＣＯ２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ＫｒＦレーザーによってきれいな穴が開くが、ＵＶ領
域にないＹＡＧレーザーでは穴が開くもののエツジ面が
荒れ、赤外線であるＣ０２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。

第２図は本発明の一実施例におけるオリフィス加工方法
を示す装置の模式図であり、図において、ＩＯはエキシ
マレーザ−１１１はエキシマレーザ−１゜から射出され
たレーザービーム１２を集光するためのレンズ、９はエ
キシマレーザ−１ｏとオリフィスプレートの間に配置さ
れるマスク、４ｏはオリフィスが形成されるオリフィス
プレート、１３はマスクを投影してオリフィスプレート
に吐出口をあけるレーザービームを曲げ集光させるため
のレンズである。

第３図はマスク９およびオリフィスプレート４゜の詳細
を示す斜視図である。マスク９にはオリフィスプレート
４０のオリフィスが加工される部位に対応して透明な部
分９１が設けられており、レーザービーム１２が透過す
るようになっている。すなわち、このマスク９にオリフ
ィスとして必要なパターンを設ければ、このパターンが
オリフィスプレートのフィルムに加工されることが可能
となる。

第３図に示すようにオリフィスの数は複数であるがこれ
は模式的に示すものであり、実際には本実施例では３６
０ＤＰＩ、　　φ３３μ−のオリフィスを直線的に並べ
たマスクを使用した。この構成において、プレート４０
にマスク９を介してレーザービーム１２を照射しオリフ
ィスを形成した。なお、マスク材としては、レーザー照
射による熱の影響を受けないことが好ましく、例えば熱
膨張率の小さい材料、例えばＢｅ　−Ｃｕなどの金属材
料を用いることができる。

以上説明したような方法で製造したオリフィスプレート
のオリフィスは、炭酸ガスレーザーおよびＷＡＧレーザ
ーによる加工のように、オリフィスの周辺部に異常な変
形がなく、マスクと同様な円形がフィルムの表裏までき
れいに加工される。

第４図および第５図は、それぞれ、本発明の記録ヘッド
製造方法を実施するに好適なオリフィス加工の装置の模
式図および該製造方法によって得られたマスクとオリフ
ィスプレートの詳細を表わす斜視図である。

本実施例では、まず始めに天板４００としてガラス材に
溝加工したものと、Ｓｉウェハにエネルギー発生素子お
よびその配線等を設けたヒータボード１００を接合し、
次に、オリフィスプレート４ｏと天板１００およびヒー
タボード１００とを接合するために接合面をオゾン洗浄
し、シランカップリング剤を塗布した。その塗布方法は
、φ１００．　ｔ＝０．６のＳｉゴムにシランカップリ
ング剤Ａ−１８７（日本ユニカー−による）をスピンコ
ードしたものから転写することによって行った。

次に、オリフィスプレート４０の材料としてのドライフ
ィルム（東京応化＠ＳＥ・３２０）を、片側の保護フィ
ルム、ポリエーテルを剥離した後、約４０〜８０℃に加
熱した。このとき、天板４００とヒータボード１００の
一体となったものも同時に加熱する。

この加熱は、本実施例ではホットプレートまたはクリー
ンオーブンを用いて行った。

ドライフィルムが１分加熱された後、フィルムのドライ
フィルム面と天板・ヒータボードとを１〜１０秒間、２
〜１０ｋｇ／ａＪの圧力で押しつけて接合する０次に、
室温（約２５℃）まで徐冷し、その後フィルムと天板・
ヒータボードとを分離する。このとき、オリフィスプレ
ートとなるドライフィルムはもう一方の保護フィルムで
あるマイラーフィルムから分離されて天板とヒータボー
ドに接合され、第６図に示す状態となる０次に、接合し
たドライフィルム面に紫外光を当てることにより硬化さ
せ、第４図に示す構成からなる装置の所定の位置に記録
ヘッド（天板・ヒータボード・オリフィスプレート）を
固定し、この記録ヘッドとエキシマレーザ−およびマス
クとの位置合わせを行う。

この位置合わせは、本実施例では記録ヘッドを固定する
台フを可動式にして対応した。位置合わせ終了後、エキ
シマレーザ−光をマスク９を介してオリフィスプレート
４０に照射し、オリフィス４１の加工を行った。この加
工後の記録ヘッドの状態を第７図に示す。

以上説明した方法によれば、微小なオリフィスを有する
オリフィスプレートと、天板・ヒータボードとを精度の
高い位置合わせをして接合する必要がなく、インクジェ
ット記録ヘッドの製造工程が簡易になる。

次に、エキシマレーザ−による加工でオリフィス形状を
より好ましい形状にする実施例を示す。

第８図に示すように、本例におけるインクジェット記録
ヘッドのオリフィス形状は、インク路４０２からオリフ
ィス４１に近づくほど先が細くなる形状が望ましいとさ
れていた。しかし、従来の製造方法ではそれを実現する
のは困難であったため、その形状は第９図のような円柱
状のものが多かった。

ところが、エキシマレーザ−を用い、オリフィスプレー
トのみの加工においてその照射中徐々に集光レンズを移
動させ、焦点の位置を変えることにより孔の形状が変化
する特徴を生かして第８図のようなオリフィス形状も製
造することができる。

以上の様にして製造された記録ヘッドの主要部分は第１
１図で示される様な構成となる。

つまり、オリフィスプレート１０２に形成された吐出口
１０５の角度θが、各液路１０４ごとに異なり、このた
め吐出口１０５ごとの吐出方向１０７は吐出口角度とほ
ぼ同じに曲がって液滴が飛翔することになる。このため
、被記録面１０６で形成される記録ドラトビフチｄは記
録ヘッドの波路ピッチｄ゛より小さくすることが可能で
ある。

このため従来記録ピッチと吐出口ピッチが同じであった
記録ヘッドに比べ、吐出口中を大きくとることが可能で
あり、かつ、吐出エネルギー素子の巾も大きくとること
が可能となった。このためエネルギー効率が良くなるた
め吐出速度を高めることができるようになった。さらに
液路の断面積を大きくすることができるので、液路への
インクの補充もスムーズになり、それ故応答周波数を向
上させることも可能となり、さらには、総合的に画像品
位を向上させることも可能となった。

さらに、第１１図に示されるインクジェット記録ヘッド
において、中央部分の吐出口の径に比べて外側部分の吐
出口の径はど小さくすれば、インク滴の飛翔距離の長い
外側部分の吐出口から吐出されるインク滴の速度に比べ
てインク滴の飛翔距離の短い中央部分の吐出口から吐出
されるインク滴の速度はど大きくすることができるので
、吐出口からインク滴が吐出されるタイミングとその駆
動力とが各吐出口について同じ場合に、最終的に記録媒
体にインク滴が着弾するタイミングを極めて容易に同じ
くすることができる。

なお、以上の実施例では各吐出口の吐出口角を集中する
方向に形成したが、本発明では、必要に応じて、吐出口
角は各吐出口に対し種々の方向に設定することができる
。

例えば、前記吐出口面に垂直で、前記吐出口の並ぶ方向
と前記吐出口からインクが吐出する方向とで形成される
面と、前記吐出口面とで形成される角度が異なるように
前記入射角度を異ならせるように構成することができる
。

次ぎに他の実施例を説明する。

第１２図は本発明の他の実施例に係るインクシエンド記
録ヘッドを示し、インクタンクを一体としたディスポー
ザブルなものである。

第１２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（以下溝と呼ぶ
）、さらには吐出口形成部材（オリフィスプレート）１
０を一体に形成した天板と、吐出エネルギーを発生する
ための電気熱変換体（以下吐出ヒータと呼ぶ）およびこ
れに電気信号を供給するためのＡＩ配線とが成膜技術に
よってＳｔ基板上に形成された基板（以下、ヒータボー
ドと呼ぶ）とを接合することによって構成される記録ヘ
ッド本体を４つ具える。

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６０
０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、１１０
０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。

第１３図の（Ａ）　、（Ｂ）は、天板と一体に形成され
たオリフィスプレートにインク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。すなわち、（Ａ）は天板凹部側から、（Ｂ）
は吐出口側から吐出口を形成す・る様レーザービームを
入射する装置の模式図である。

同図において、１はＫｒＦエキシマレーザ−光を発振す
るレーザー発振装置、２はレーザー発振装置′ｌから発
振される波長２４８ｕ、パルス幅約１５μｓｅｃのパル
スレーザ−ビーム、３はレーザービーム２を収光するた
めの合成石英レンズ、４はレーザーＩ？”−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１３３μ−の孔が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。

ＩＯは吐出口を形成するためのオリフィスプレートで、
レーザービーム２に対して自由に回転できる治具Ｉ３上
に固定される。

第１４図の（Ａ）および（Ｂ）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
。同図の（Ａ）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等と同じ成膜でプロセスにより同一基板上に形成
しである。同図の（Ｂ）は同図の（Ａ）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、吐出し−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。

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で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、５ｗｉ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０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、プロセスのバラツキ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じて
高抵抗化を図っている。

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
。

第１５図の（Ａ）は本例に係る天板７の構成例を示す。

本例に係る天板７は、インク液路溝１４と、これに対応
してオリフィスプレーＮＯに形成したインク吐出口（オ
リフィス）１１とを所望の個数（図においては簡略のた
めに２個）有し、オリフィスプレート１０を一体に設け
た構成としである。

そして、第１５図の（Ａ）図示の構成例においては、天
板７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である。

次に、インク液路溝１４やオリフィス１１の形成方法を
説明する。

インク液路溝については、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型により樹脂を成型し、こ
れによって天板７に液路溝１４を形成することができる
。

また、オリフィスの形成については、金型内ではオリフ
ィス１１を有さない状態で成型し、第２図で説明したよ
うにオリフィスを形成すべき位置にオリフィスプレート
ｌＯのインク液路側からレーザー装置によりエキシマレ
ーザ−光を照射し、樹脂を除去・蒸発せしめてオリフィ
°ス１１を形成する。

オリフィス形成の詳細を第１５図の（Ｂ）に示す。

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ＮＯに対してインク液路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に対して片側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。

このように、インク液路側からレーザー光を照射するこ
とにより、テーバ形状を有するオリフィスの断面積は吐
出方向に向って縮小した形状となる。

また、第１３図（Ｂ）のような形成方法によると第１６
図のようなオリフィス断面形状となる。

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。

このエキシマレーザ−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−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（１５〜３５ｎｓ）の
紫外光を発振できる装置であり、Ｋｒ−Ｆ＋Ｘｅ−Ｃｌ
　、　Ａｒ−Ｆレーザーがよく用いられる。これらの発
振エネルギーは１００ｓＪ／パルス、パルス繰返し周波
数は３０〜ｌ０００Ｈｚである。

このエキシマレーザ−光のような高輝度の短バルス紫外
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Ａｂｌ
ａｔｉｖｅ　Ｐｈｏｔｏｄｅｃｏｍｐｏｓｎ５ｏｎ（Ａ
ＰＤ）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−による加工精度を他のレー
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−としてのレーザーと
、他のＹＡＧレーザーおよびＣＯ２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Ｋｒ
Ｆレーザーによってきれいな穴が開くが、［ＵＶ領域に
ないＷＡＧレーザー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。

第１７図は上述したヒータボード８と天板７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。

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。

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、接着材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（生じない。

以上説明した記録ヘッド本体は、第１２図に示すような
カートリッジ形態で得ることができ、さらにこれを用い
て第１８図のようなインクジェットプリンタ、すなわち
、ディスポーザブルのカートリッジを用いるインクジェ
ットプリンタを構成することができる。

なお、第１８図において８０は第１図に示したカートリ
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１５の上に固定されており、これらはシ
ャフト２１に沿って長平方向に往復動可能となっている
。また、キャリッジ１５に対する位置決めは、例えばｉ
　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バンドに、
キャリッジＩ５上のコネクタを結合させればよい。

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
。

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。

また、第１８図において、１７はキャリッジ１５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１５に伝達する
ワイヤである。また、２０はプラテンローラ１９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ドで
ある。

以上の様に作成された記録ヘッドの主要部分は第１９図
で示される様な構成となる。

つまり、オリフィスプレート２０２に形成された吐出口
２０９の吐出口角度θが各ヘッド２０１ごとに異なり、
このための各ヘッドごとの吐出方向２１１は、吐出角度
とはほぼ同じに曲がって、液滴は飛翔することになる。

このため、被記録面２１０で形成される各吐出口列ごと
の記録ドツトピッチｌは記録ヘッドの吐出口列間距離ｌ
′より小さくすることが可能である。

従来の複数の吐出口列を有する記録ヘッドではそれぞれ
の吐出口列間隔は記録ドソド列間隔と同じになるため、
記録ドツト列ごとのタイミングをとるためのメモリーサ
イズが大きいものが必要であったが、本発明では記録ド
ツト列間の距離を小さくとれるためプリンタ本体のコス
トを廉価にすることが可能となった。特に吐出口列を各
色ごとに分けねばならないカラー印字の際にこの様な構
成は非常に有効となる。

〔発明の効果〕

以上の発明から明らかなごと（、請求項１の発明は、エ
キシマレーザ−光を照射して複数の吐出口を形成するイ
ンクジェット記録ヘッドの製造方法であって、前記エキ
シマレーザ−光の吐出口面に対する入射角度が少なくと
も１つ以上異なるようにして前記複数の吐出口を形成す
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
法法を構成するので、吐出口形成部材（オリフィスブレ
ート）に高精度かつ高精細な吐出口が容易に一括して斜
めに形成され、さらに、同時に異なる吐出口角度の複数
の吐出口（オリフィス）を形成することが可能になる。

また、吐出口列ごとに一括して吐出口角度を変えて吐出
口を形成することも可能になる。

その結果、簡易かつ廉価に、高品位かつ高精細で高速記
録を行い得るインクジェット記録ヘッドが提供される。

請求項２〜請求項８の各発明によっても、上記とほぼ同
じ効果を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図の（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施
例に係るインクジェット記録ヘッドの分解斜視図および
外観斜視図、第２図は本発明によるインクジェット記録
ヘッドの製造する装置の模式図、第３図は第２図中のマ
スクおよび吐出口形成部材を示す斜視図、第４図は本発
明の製造方法を実施するのに好適な吐出口形成部材の加
工装置の模式図、第５図は第４図中のマスクおよび吐出
口形成部材を示す斜視図、第６図は本発明の製造方法の
途中でのインクジェット記録ヘッドを示す斜視図、第７
図は第６図のものに吐出口を加工した状態を示す斜視図
、第８図は本発明のインクジェット記録ヘッドの液路の
形状を例示する部分縦断面図、第９図は従来のインクジ
ェットヘッドの液路を例示する部分縦断面図、第１０図
は従来のインクジェット記録ヘッドを例示する分解斜視
図、第１１図は本発明の製造方法によって得られたイン
クジェット記録ヘッドの要部構成を例示する模式図、第
１２図は本発明の他の実施例に係るインクジェット記録
ヘッドの斜視図、第１３図の（＾）および（Ｂ）はそれ
ぞれ吐出口を形成するためのレーザービームを入射する
装置を例示する模式図、第１４図の（Ａ）および（Ｂ）
は本発明によるインクジェット記録ヘッドのヒータボー
ドの平面図および部分拡大図、第１５図の（Ａ）および
（Ｂ）は本発明のインクジェット記録ヘッドの天板を例
示する部分斜視図およびその吐出口の詳細を示す模式的
拡大縦断面図、第１６図は第１３図の（Ｂ）の形成方法
による吐出口を示す模式的拡大縦断面図、第１７図はヒ
ータボードと天板とを接合したヘッド本体の斜視図、第
１８図は本発明によって得られる記録ヘッドを搭載した
インクジェット記録装置の一部破断斜視図、第１９図は
本発明によって得られるインクジェット記録ヘッドの要
部構成を示す模式的説明図である。１０１、２０１−・・−ｍ−−−−・−インクジェット
記録ヘッド、１０２、２０２・・・・・・・・・・−吐
出口形成部材、１０３．２０３・−・・−・・・・・−
吐出エネルギー発生素子、１０４．２０４・・・・・・
−・−液路、１０５、２０９−−一−・−・・−・・・
吐出口　（オリフィス）　、２０７−・−・・吐出エネ
ルギー発生基板、２０８・・・・・−・−天板。代理人　弁理士　　大　音　康　毅（Ｂ）第８図第９図１０υ １０４：余Ｊ４１０５：　ロ士−出口 θ二　σゴニ出口角ｉ、第１３図２（］　コ＊ａ　△・・ド２０３：ｒｊ１念エネ・ルキ°′−ｆ／を系）２０４−
地外

Claims

【特許請求の範囲】

（１）エキシマレーザー光を照射して複数の吐出口を形
成するインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
前記エキシマレーザー光の吐出口面に対する入射角度が
少なくとも１つ以上異なるようにして前記複数の吐出口
を形成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）前記吐出口面に垂直で、前記吐出口の並ぶ方向と
前記吐出口からインクが吐出する方向とで形成される面
内で、前記入射角度を少なくとも一つ以上を異ならせる
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。
（３）前記吐出口面に垂直で、前記吐出口の並ぶ方向と
前記吐出口からインクが吐出する方向とで形成される面
と、前記吐出口面とで形成される角度が異なるように前
記入射角度を異ならせ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。
（４）請求項１、２または３に記載の製造方法によって
製造されるインクジェット記録ヘッド。
（５）前記吐出エネルギー発生素子は熱エネルギーをイ
ンクに作用させることを特徴とする請求項４に記載のイ
ンクジェット記録ヘッド。
（６）前記吐出エネルギー発生素子は電気熱変換体であ
ることを特徴とする請求項４に記載のインクジェット記
録ヘッド。
（７）請求項１、２または３に記載の製造方法によって
製造されるインクジェット記録ヘッドであって、前記吐
出口からインクが吐出する方向がそれぞれ異なる複数個
のヘッドを組合わせて一体化したことを特徴とするイン
クジェット記録ヘッド。
（８）請求項１、２または３に記載の製造方法によって
製造されるインクジェット記録ヘッドを備えたインクジ
ェット記録装置。