JPH04310750A - 液体噴射記録ヘッド、その製造方法、及び液体噴射記録ヘッドを備えた記録装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録方
式に用いるインク小滴を発生するための液体噴射記録ヘ
ッド、その製造方法、及び同ヘッドを備えた記録装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録方式（液体噴射記録
方式）に適用される液体噴射記録ヘッドは、一般に微細
なインク吐出口、インク液流路及び該液流路の一部に設
けられるインク吐出エネルギー発生素子とを備えている
。従来、このような液体噴射記録ヘッドを作製する方法
として、例えば、ガラスや金属等の板を用い、該板に切
削やエッチング等の加工手段によって微細な溝を形成し
た後、該溝を形成した板を他の適当な板と接合して液流
路の形成を行う方法が知られている。

【０００３】しかしながら、斯かる従来法によって作製
される液体噴射記録ヘッドでは、切削加工される液流路
内壁面の荒れが大き過ぎたり、エッチング率の差から液
流路に歪が生じたりして、流路抵抗の一定した液流路が
得難く、製作後の液体噴射記録ヘッドの記録特性にバラ
ツキが出易いといった問題があった。また、切削加工の
際に、板の欠けや割れが生じ易く、製造歩留まりが悪い
という欠点もあった。また、エッチング加工を行う場合
には、製造工程が多く、製造コストの上昇を招くという
不利もあった。更には、上記従来法に共通する欠点とし
て、液流路を形成した溝付き板と、インク小滴を吐出さ
せるための吐出エネルギーを発生する、圧電素子や電気
熱変換素子等の駆動素子が設けられた蓋板とを貼り合わ
せる際に、これら板の位置合わせが困難であり、量産性
に欠けるといった問題もあった。

【０００４】また、使用環境下における液体噴射記録ヘ
ッドは、通常、インク（一般には、水を主体とし多くの
場合中性ではないインク液、あるいは有機溶剤を主体と
するインク液等）と常時接触している。それ故、液体噴
射記録ヘッドを構成するヘッド構造材料は、インクから
の影響を受けて強度低下を起こすことがなく、また逆に
インク中に、インク適性を低下させるような有害成分を
与えることの無いものが望まれる。しかし、上記従来法
においては、加工方法等の制約もあって、必ずしもこれ
ら目的にかなった材料を選択することができなかった。

【０００５】これらの問題を解決するため、特開昭６１
−１５４９４７号公報に記載される、感光性樹脂材料を
使用して、インク吐出圧力発生素子が形成された基板上
にインク液流路及び吐出口からなるパターンを形成して
、この上にガラス板等の蓋（天板）を接合する方法が考
案された。

【０００６】しかし、該液体噴射記録ヘッドの製造方法
においては、基板、樹脂より形成されるインク液流路及
び天板を一括してダイシングソー等にて切断してインク
吐出口を形成する方法が採用されている。しかしながら
、該液体噴射記録ヘッドの製造方法には下記に記載する
問題を有している。即ち（１）ダイシングソーの切断位
置精度が低いため、インク吐出圧力発生素子とインク吐
出口との間の距離にばらつきが生じ、液体噴射記録ヘッ
ドの性能がロット毎にバラツク、（２）ダイシングソー
の切断時に基板や天板等に破損を生じ、インクが吐出口
より真っ直ぐに噴射しない、（３）基板、流路形成部材
、天板等は一般的に異なる部材により形成され、夫夫の
部材のインクに対する親和性の相違によってインクが吐
出口より真っ直ぐに噴射しない、等の問題を有している
。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の諸点に
鑑みなされたものであって、安価、精密であり、また信
頼性も高い高解像度（吐出孔が高密度にて実装された）
の液体噴射記録ヘッド、その製造方法、及び記録装置を
提供することを目的とする。

【０００８】また、液流路が精度良く正確に、かつ歩留
まり良く微細加工された構成を有する液体噴射記録ヘッ
ドを供給することが可能な新規な液体噴射記録ヘッドの
製造方法等を提供することも目的とする。

【０００９】また、インクとの相互影響が少なく、機械
的強度や耐薬品性に優れた液体噴射記録ヘッドを供給し
得る新規な液体噴射記録ヘッドの製造方法を提供するこ
とも目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明はインク吐出圧力発生素子を形成した基板上に
、該素子前方（インク吐出方向）の吐出口を含む箇所に
吐出口形成用樹脂体を形成し、該樹脂体を利用して、酸
素プラズマ加工にて切断することにより、高精度にてイ
ンク吐出口を形成することを特徴としている。

【００１１】前記したガスプラズマの加工方法において
は、非常に高精度に加工が可能であるが、異なる部材を
選択比が高く、また高速かつ高精度にて加工することは
極めて難しい。ガスプラズマ加工においては、現在イオ
ン化された原子あるいは分子を電気的に収束し、ビーム
化して所望の箇所に照射し、エッチングする手段は実用
化されている。しかし、このようなビームスキャン方式
で液体噴射記録ヘッド等の厚膜の加工を行う場合には、
極めて長時間を要し、コストが高くなる。

【００１２】一方、平行平板型ドライエッチング装置や
、サイクロトロン、マグネトロンプラズマエッチング装
置にて加工する場合には、切断箇所にマスクパターンを
形成して、該パターンをマスクとして基板全面にエッチ
ングガスを照射すれば、高速にてエッチング可能である
が、本方式の場合、マスクと被エッチング部材とのエッ
チング選択比が大きく取れず、厚膜の加工には問題を有
している。

【００１３】そこで本発明においては、樹脂体を形成し
た後、該加工手段を施すことにより上記問題を解決する
ものである。即ち、樹脂体は酸素プラズマやイオンにて
高速にエッチングできるし、また酸素プラズマはシリコ
ン等の金属パターンは殆どエッチングできないため、高
い選択比を実現でき、液体噴射記録ヘッド等の厚膜の加
工に極めて効果的となる。

【００１４】また、酸素プラズマはガラスやシリコン等
の液体噴射記録ヘッドの基板に使用される部材は殆どエ
ッチングできないため、基板の切断においては、従来の
ダイシングソー等による切断あるいは弗酸や強アルカリ
（水酸化カリウム等）を使用したウェットエッチングを
利用しても構わない。本発明では、インク吐出口は基板
表面とは異なる箇所に形成されるため、基板切断精度は
従来の液体噴射記録ヘッドの製造に比べて高精度を要求
されないものである。

【００１５】即ち、本発明は、基板上にインク吐出エネ
ルギー発生素子と、前記素子と所定間隔離間してインク
吐出口形成用樹脂体を配設すると共に、前記樹脂体上か
ら前記素子に至り、更にその延長方向に所定距離だけ至
るインク液流路形成用可溶性樹脂層を積層する工程と、
前記可溶性樹脂層上に被覆樹脂層を積層すると共に、樹
脂体上方かつ樹脂体の幅よりも狭い部分及び樹脂層の延
長部上方の部分の被覆樹脂層面上に開口部を有するよう
に酸素プラズマ切断用マスクを形成する工程と、マスク
を形成した基板に酸素プラズマを照射して開口部下方の
樹脂層及び樹脂体を切断する共に、必要により基板を前
記樹脂体の切断部で切断する工程と、可溶性樹脂層を溶
解除去する工程とを有するものである。

【００１６】

【発明の実施態様】以下、必要に応じて図面を参照しつ
つ、本発明を詳細に説明する。

【００１７】図１から図８は、本発明の基本的な態様を
示すための模式図であり、図１から図８の夫々には、本
発明の方法に係る液体噴射記録ヘッドの構成とその製作
手順の一例が示されている。なお、本例では、２つの吐
出口を有する液体噴射記録ヘッドが示されるが、もちろ
んこれ以上の吐出口を有する高密度マルチアレイ液体噴
射記録ヘッドの場合でも同様であることは、言うまでも
ない。

【００１８】まず、本態様においては、例えば図１に示
されるような、ガラス、セラミックスあるいは金属等か
らなる基板１が用いられる。

【００１９】このような基板１は、液流路構成部材の一
部として機能し、また後述の感光性材料層の支持体とし
て機能し得るものであれば、その形状、材質等、特に限
定されることなく使用できる。上記基板１上には、電気
熱変換素子あるいは圧電素子等のインク吐出エネルギー
発生素子２が所望の個数配置される（図１では２個にて
例示）。このような、インク吐出エネルギー発生素子２
によってインク小滴を吐出せるための吐出エネルギーが
インクに与えられ、記録が行われる。因に、例えば、上
記インク吐出エネルギー発生素子２として電気熱変換素
子が用いられるときには、この素子が近傍のインクを加
熱することにより、吐出エネルギーを発生する。また、
例えば、圧電素子を用いられるときは、この素子の機械
的振動によって、吐出エネルギーが発生される。

【００２０】なお、これらの素子２には、これら素子を
動作させるための制御信号入力電極（図示せず）が接続
されている。また、一般にはこれら吐出エネルギー発生
素子の耐用性の向上を目的として、保護層等の各種機能
層を設けるが、もちろん本発明においてもこのような機
能層を設けることは一向に差し支えない。

【００２１】次いで図２に示すように、上記インク吐出
エネルギー発生素子（インク吐出圧力発生素子）２を含
む基板１上に、該素子前方に所定間隔離間して直方体状
のインク吐出口形成用樹脂体３を形成する。樹脂体３の
形成方法としては、従来使用されるフォトリソグラフィ
ー法やスクリーン印刷法等が使用できる。また樹脂とし
ては、一般的に使用される樹脂のいずれのものでも構わ
ないが、インク液に対する耐性等、液体噴射記録の構成
部材としての基本的特性は要求される。

【００２２】樹脂体３の材料としては、例えばポリスチ
レン、塩化ビニール、ビニルフォルマール、アクリル等
のビニル樹脂、エポキシ、ノボラック、ポリエステル、
ポリエーテル等いずれも使用できる。また、該樹脂体３
は芳香環を有さない樹脂や、あるいは電離放射線崩壊型
樹脂であれば、エッチング速度が速くなり、更に生産性
が高まる場合がある。崩壊型高分子化合物としては、分
子構造中にケトンを有するもの、ポリスルフォン等ＳＯ
２　分子を主鎖に含有するもの、ビニール系の高分子化
合物であってα位に水素原子以外の原子または官能基が
結合している化合物等が挙げられる。

【００２３】分子構造中のケトンを有する化合物として
は、メチルビニルケトン、メチルイソプロペニルケトン
、エチルビニルケトン、ｔｅｒｔ−プロペニルケトン、
ビニルフェニルケトン等のビニル基を有するケトンを重
合した高分子化合物が挙げられる。

【００２４】ＳＯ２　を有する高分子化合物としては、
ビスフェノールＡとジクロロジフェニルスルフォンとの
反応によって合成されるポリスルフォン（ＵＣＣ社：Ｕ
ＤＥＬＰＯＬＹＳＵＬＦＯＮＥ）、ジクロロジフェニル
スルフォンより合成されるポリエーテルスルフォン（Ｉ
ＣＩ社：ＶＩＣＴＲＥＸ），更には不飽和二重結合を有
するオレフィンとＳＯ２　より合成されるポリオレフィ
ンスルフォン（ＭＥＡＤ社：ポリブテン−１−スルフォ
ンＰＢＳ）等が挙げられる。もちろんポリオレフィンス
ルフォンとしては他のオレフィンとしてスチレン、α−
メチルスチレン、プロピレン等いずれのオレフィンを使
用しても構わない。

【００２５】ビニル系高分子化合物であって、α位に水
素原子以外の原子が又は官能基が付加した高分子化合物
としては、メチルアクリレートの範疇が挙げられる。例
えばメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プ
ロピル（ｎ，ｉｓｏ）メタクリレート、ブチル（ｎ，ｉ
ｓｏ，ｔｅｒｔ−）メタクリレート等非常に多くの種類
が挙げられる。またメタクリルアミド、メタクリルニト
リル等も使用可能である。これら不飽和二重結合を有す
るモノマーを重合することにより、光崩壊型のポジレジ
ストが作製できる。またα位の官能基としては、前記し
たメチル基以外にも、シアノ基、塩素、フッ素等のハロ
ゲン等が付加したモノマーも一般に入手可能であり、α
−シアノ（クロロ、フルオロ）アクリレート、α−シア
ノ（クロロ、フルオロ）エチルアクリレート等も使用で
きる。更にはα−メチル（クロロ、シアノ、フルオロ）
スチレン、α−メチル（クロロ、シアノ、フルオロ）ス
チレンのヒドロキシ、メチル、エチル、プロピル、クロ
ロ、フルオロ等の誘導体等が使用できる。

【００２６】前記したモノマーを単独にて、あるいは複
数種混合して重合することにより、崩壊型高分子化合物
を得ることができる。この崩壊型高分子化合物を合成す
る際に熱硬化可能な官能基を有するモノマーを共重合す
ることによって、架橋構造を導入し、強度や耐溶剤性、
耐熱性を高めても構わない。

【００２７】熱硬化可能な官能基を有するモノマーとし
ては、ヒドロキシ基、クロル、イソシアナート、エポキ
シ等の官能基を有するモノマーがあり、例えばヒドロキ
シ（メタ）アクリレート、ヒドロキシアルキル（例えば
メチル、エチル、プロピル等）アクリレート、ヒドロキ
シアルキルメタアクリレート、アクリル酸クロリド、メ
タクリル酸クロリド等が挙げられる。

【００２８】該樹脂体３の形成位置としては、インク吐
出圧力発生素子の前方、即ちインク吐出方向の基板上に
形成される。一般的には、液体噴射記録ヘッドは基板上
に複数製造することが、コスト的に好ましい。このため
、該樹脂体３と直交する位置に後述するインク液流路パ
ターンを形成し、該樹脂体３を対称中心として、両側に
インク吐出圧力発生素子を形成すれば、１回の精密な切
断にて２個のヘッドが製造できる。

【００２９】該樹脂体３を形成した後、基板上に図３に
示すようにインク液流路形成用パターンを形成する。本
方式は特開昭６１−１５４９４７に記載される方法にて
インク液流路を作製するもので、まず図３に示すように
、溶解可能な樹脂によってインク液流路パターンを形成
するものである。即ち、樹脂体３の上面からインク吐出
エネルギー発生素子２の上面にかけて、更にその延長方
向に所定距離にわたり、インク液流路形成用の可溶性の
樹脂層４を基板１上に積層するものである。積層方法と
しては、前記樹脂体３の形成方法と同様に種々の方法が
利用できる。なお、上記樹脂層４の延長端５は同一の可
溶性樹脂で一体に形成されたインク液室形成用樹脂部６
に連結してある。可溶性樹脂としては、例えばノボラッ
ク樹脂とナフトキノンジアジド誘導体を混合したポジレ
ジスト等が好ましい。

【００３０】本発明においては、上記のようにして形成
した樹脂層４等を有する基板１上に、更に図４に示すよ
うに被覆樹脂層７を積層するものである。被覆樹脂とし
ては、何れの樹脂を使用しても構わないが、被覆手段に
応じて選定する必要がある。例えば、射出成型法等の加
熱によって樹脂を軟化せしめ、該パターン上に被覆する
場合においては、パターンに対する、熱変形を起こさな
い温度にて射出成型可能な樹脂を選択する必要がある。 また、樹脂を溶剤に溶解し、ソルベントコート法によっ
て被覆する場合は、溶剤がパターンを溶解しないように
選択する必要がある。また、液体噴射記録ヘッドの耐熱
性、耐溶剤性、あるいは強度を高めるために、あるいは
インク供給口等の加工を容易かつ高精度に行うために、
熱硬化性樹脂、あるいは光硬化性樹脂を使用すると良い
場合がある。これら熱あるいは光硬化性材料としては、
エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂
、ジアリールフタレート樹脂、分子中に不飽和二重結合
を有するアクリル樹脂等何れも使用できる。これらは、
アミン等の硬化剤を添加して熱硬化させても良いし、ま
た光重合開始剤等を添加して光重合しても構わない。

【００３１】このようにして形成した被覆樹脂層７の上
面に、次いで図５に示すようにマスクパターン８を形成
する。このマスクパターン８は、次に行う酸素プラズマ
エッチング工程用のマスクで、樹脂体３上方かつ樹脂体
３の幅よりも狭い部分、及び樹脂層４の延長部分（樹脂
部６）上に夫々開口部９，１０を形成したものである。 マスクパターン８の形成方法としては、最も一般的な方
法は、金属やシリコン酸化膜等をスパッタや蒸着によっ
て、前記被覆樹脂層７上に形成し、該層上にフォトレジ
ストパターンを形成した後、このレジスタトパターンを
マスクとして塩素あるいはフッ素ガスプラズマにて前記
金属膜あるいはシリコン酸化膜をエッチングする方法で
ある。

【００３２】また、前記手段が繁雑なため、近年検討さ
れているシリコーン樹脂系レジストを使用することも可
能である。この方法は、被覆樹脂層７上にシリコーン系
レジストを塗布し、該レジストを光あるいは電離放射線
にてパターン露光した後、現像処理によってシリコーン
樹脂のレジストパターンを形成する手段である。シリコ
ーン樹脂は酸素プラズマではエッチングされないため、
簡便な手段にてマスクパターンが形成できる。

【００３３】上記マスクパターンを形成した後、図６に
示すように酸素プラスマにてエッチングを行い、マスク
パターン８から基板１までの間の樹脂をマスクパターン
に応じて切断し、これにより各々吐出口形成用切断面１
１、インク室形成用切断面１２を形成する。エッチング
は前記したように、平行平板型ドライエッチング装置で
も構わないし、またエッチング速度及びエッチングの異
方性を高めるため、サイクロトロン方式、マグネトロン
方式等も使用できる。本方式は、イオン化された酸素プ
ラズマが高速にて基板方向に照射され、樹脂の酸化、エ
ッチングを行う方法であり、高速かつ異方性のエッチン
グが可能である。また液体噴射記録ヘッドに使用される
基板は殆どエッチングされないので、エッチング終点の
検出は厳密に行う必要はなく、しかも樹脂体３及び樹脂
層４のエッチングによる切断面１１，１２は高精度（素
子２からの距離、及び切断面の平滑性）なものである。

【００３４】前記ガスプラズマでのエッチングでは、基
板１の切断はできないため、図７に示すように、必要に
より基板１の切断を行う。切断はダイシングソー等のダ
イヤモンドカッターが使用可能である。また、基板１に
シリコン等を使用すれば、Ｘ−線マスク等にて使用され
る湿式のエッチングにても切断は可能である。この場合
、シリコン基板１裏面にレジストパターンを形成し、該
レジストをマスクとして基板１をエッチングする。シリ
コン基板１の結晶面を選択することにより、エッチング
速度や異方性を高められることは公知である。

【００３５】いずれの方法においても、高い切断精度は
実現できないが、本発明では、基板１上に樹脂層を形成
し、該樹脂にてインク吐出口を形成しているため、本基
板切断の精度は高い精度が要求されない。

【００３６】最後に図８に示すように、吐出口を形成す
る溶解可能な樹脂層４を溶剤にて溶解してインク液流路
１３及び吐出口１４を形成する。なお、１５はインク供
給口である。

【００３７】このように、本発明による液体噴射記録ヘ
ッドはガスプラズマにてインク吐出面の切断を行うため
、高い精度にて樹脂の切断が可能となる。このため、液
体噴射記録ヘッドの特性バラツキが低減し歩留まりを向
上できると共に、切断面のカケ等を生じないため、イン
クの吐出方向が一定している等の特性向上が図れるもの
である。

【００３８】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも、熱エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、記
録を行うインクジェット記録方式の記録ヘッド、記録装
置において、優れた効果をもたらすものである。

【００３９】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おり、本発明はこれらの基
本的な原理を用いて行うものが好ましい。この記録方式
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。

【００４０】この記録方式を簡単に説明すると、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液体（
インク）に核沸騰現象を越え、膜沸騰現象を生じるよう
な急速な温度上昇を与えるための少なくとも一つの駆動
信号を印加することによって、熱エネルギーを発生せし
め、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせる。この
ように液体（インク）から電気熱変換体に付与する駆動
信号に一対一対応した気泡を形成できるため、特にオン
デマンド型の記録方法には有効である。この気泡の成長
、収縮により吐出孔を介して液体（インク）を吐出させ
て、少なくとも一つの滴を形成する。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４３４
５２６２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、更に優れた記録を行なうことができる
。

【００４１】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孔、液流路、電気熱変換
体を組み合わせた構成（直線状液流路又は直角液流路）
の他に、米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許
第４４５９６００号明細書に開示されているように、熱
作用部が屈曲する領域に配置された構成をもつものも本
発明に含まれる。

【００４２】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孔とする構成を開
示する特開昭５９年第１２３６７０号公報や熱エネルギ
ー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年第１３８４６１号公報に基づいた
構成にしても本発明は有効である。

【００４３】更に、本発明が有効に利用される記録ヘッ
ドとしては、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅に
対応した長さのフルラインタイプの記録ヘッドがある。 このフルラインヘッドは、上述した明細書に開示されて
いるような記録ヘッドを複数組合わせることにによって
、フルライン構成にしたものや、一体的に形成された一
個の記録ヘッドであっても良い。

【００４４】加えて、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。

【００４５】また、本発明の記録装置に、記録ヘッドに
対する回復手段や、予備的な補助手段等を付加すること
は、本発明の記録装置を一層安定にすることができるの
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、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこ
れとは別の加熱素子、あるいはこれらの組合わせによる
予備加熱手段、記録とは別の吐出を行う予備吐出モード
を行う手段を付加することも安定した記録を行うために
有効である。

【００４６】更に、記録装置の記録モードとしては黒色
等の主流色のみを記録するモードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成したものか、複数個を組合わせて構
成したものかのいずれでも良いが、異なる色の複色カラ
ー又は、混色によるフルカラー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。

【００４７】以上説明した本発明実施例においては、液
体インクを用いて説明しているが、本発明では室温で固
体状であるインクであっても、室温で軟化状態となるイ
ンクであっても用いることができる。上述のインクジェ
ット装置ではインク自体を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であれば良い。

【００４８】加えて、熱エネルギーによるヘッドやイン
クの過剰な昇温をインクの固形状態から液体状態への状
態変化のエネルギーとして使用せしめることで積極的に
防止するか又は、インクの蒸発防止を目的として放置状
態で固化するインクを用いることもできる。いずれにし
ても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってイン
クが液化してインク液状として吐出するものや記録媒体
に到達する時点では既に固化し始めるもの等のような、
熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質を持つ
インクの使用も本発明には適用可能である。

【００４９】このようなインクは、特開昭５４−５６８
４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公報に記
載されるような、多孔質シートの凹部又は貫通孔に液状
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良い。

【００５０】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。

【００５１】第１１図は本発明により得られた記録ヘッ
ドをインクジェットヘッドカートリッジ（ＩＪＣ）とし
て装着したインクジェット記録装置（ＩＪＲＡ）の一例
を示す外観斜視図である。

【００５２】図において、２０はプラテン２４上に送紙
されてきた記録紙の記録面に対向してインク吐出を行う
ノズル群を備えたインクジェットヘッドカートリッジ（
ＩＪＣ）である。１６はＩＪＣ２０を保持するキャリッ
ジＨＣであり、駆動モータ１７の駆動力を伝達する駆動
ベルト１８の一部と連結し、互いに平行に配設された２
本のガイドシャフト１９Ａ及び１９Ｂと摺動可能とする
ことにより、ＩＪＣ２０の記録紙の全幅にわたる往復移
動が可能となる。

【００５３】２６はヘッド回復装置であり、ＩＪＣ２０
の移動経路の一端、例えばホームポジションと対向する
位置に配設される。伝動機構２３を介したモータ２２の
駆動力によって、ヘッド回復装置２６を動作せしめ、Ｉ
ＪＣ２０のキャッピングを行う。このヘッド回復装置２
６のキャップ部２６ＡによるＩＪＣ２０へのキャッピン
グに関連させて、ヘッド回復装置２６内に設けた適宜の
吸引手段によるインク吸引もしくはＩＪＣ２０へのイン
ク供給経路に設けた適宜の加圧手段によるインク圧送を
行い、インクを吐出口より強制的に排出させることによ
りノズル内の増粘インクを除去する等の吐出回復処理を
行う。また、記録終了時等にキャッピングを施すことに
よりＩＪＣ２０が保護される。

【００５４】３０はヘッド回復装置２６の側面に配設さ
れ、シリコンゴムで形成されるワイピング部材としての
ブレードである。ブレード３０はブレード保持部材３０
Ａにカンチレバー形態で保持され、ヘッド回復装置２６
と同様、モータ２２及び伝動機構２３によって動作し、
ＩＪＣ２０の吐出面との係合が可能となる。これにより
、ＩＪＣ２０の記録動作における適切なタイミングで、
あるいはヘッド回復装置２６を用いた吐出回復処理後に
、ブレード３０をＩＪＣ２０の移動経路中に突出させ、
ＩＪＣ２０の移動動作に伴ってＩＪＣ２０の吐出面にお
ける結露、濡れあるいは塵埃等をふきとるものである。

【００５５】

【実施例】以下、実施例を示し、本発明を更に具体的に
説明する。

【００５６】実施例１ 図１から図８に示す操作手順に準じて、図８の構成の液
体噴射記録ヘッドを作製した。

【００５７】まず、インク吐出エネルギー発生素子とし
ての電気熱変換素子（材質ＨｆＢ２からなるヒーター）
を形成したガラス基板上に、メチルメタクリレートとメ
タアクリル酸の８０：２０共重合体（ポリサイエンス社
製）をシクロヘキサノンと１，４−ジオキサンの１：１
混合液に２０％で溶解した溶液を７０番のワイヤーバー
を使用して塗布した。８０℃にて１時間加熱して溶剤を
除去した後、２００℃にて１時間加熱して熱硬化させた
。本被膜の膜厚は１５μｍであり、また該被膜はいずれ
の溶剤にも溶解しないものとなっていた。

【００５８】この基板をウシオ電機製のＸｅ−Ｈｇラン
プ（２ｋＷ）を使用した照射装置にて、マスクを介して
コンタクト露光法によりＤｅｅｐ−ＵＶ光の照射を行っ
た。露光時間は１０分間である。次いでメチルイソブチ
ルケトンにて現像操作を行い、図２に示す樹脂体を形成
した。なお樹脂体の膜厚は１５μｍ、ヒータ先端から該
樹脂体までの距離は５０μｍ，樹脂体幅６０μｍで形成
した。

【００５９】次いで該樹脂体を形成した基板上に、ポジ
型フォトレジスト（ヘキスト社：ＡＺ−４９０３）をス
ピナーにてコーティングした。９０℃にて１０分間プリ
ベークした後、キャノン製アライナー、ＭＰＡ−５００
ＦＡにてパターン露光を行った。露光時間は２００秒で
あった。ＭＩＦ−３１２（ヘキスト社）現像液を２倍に
水にて希釈した溶液にて現像を行い、インク流路パター
ンを形成するための樹脂層を形成した。形成したパター
ン寸法は、膜厚３０μｍ（前記樹脂パターン上における
ＡＺ−４９０３の膜厚は１５μｍ）、幅１５μｍであっ
た。

【００６０】上記樹脂体及び樹脂層よりなるパターン上
に、被覆樹脂層を被覆した。被覆樹脂はエポキシ樹脂（
エピコート８３４：油化シェルエポキシ社）、及び光重
合開始剤として２−クロロチオキサントン（東京化成試
薬）、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアルセナ
イド（緑化学試薬）を９５：３：２にて混合したものを
５０ｗｔ％の濃度にてトルエンに溶解し、ロールコータ
ーにて厚さ１００μｍにて塗布した。８０℃にて１時間
乾燥した後、キャノン製アライナー、ＰＬＡ−５２０Ｆ
Ａにて光照射を行った。露光時間は１０分間、露光終了
後８０℃にて１時間加熱して重合度を高めた。上層レジ
ストのコーティングを可能にするため、シランカップリ
ング剤（ＯＡＰ：東京応化社）を被覆樹脂層上にスピナ
ーにて塗布した。

【００６１】次いで、該被覆樹脂層上にプラズマエッチ
ングマスクパターンを形成した。即ち、東洋曹達社製シ
リコーン系レジスト、ＳＮＲをスピナーにて０．５μｍ
厚にて塗布した後、８０℃にて１０分間プリベークを行
い、キャノン製アライナーＰＬＡ−５０１ＦＡをＤｅｅ
ｐ−ＵＶ用に改良した露光機にて１０秒間露光した。ト
ルエンに３０秒間浸漬した後、イソプロピルアルコール
にてリンスした。

【００６２】該基板を平行平板型ドライエッチング装置
（ＤＥＭ−４５１：日電アネルバ社）に装着し、酸素プ
ラズマにて樹脂のエッチングを行った。エッチング条件
は酸素ガス圧力１０Ｐａ、投入電力１５０ｗ／ｃｍ２　
、エッチング時間は１２０分間である。

【００６３】東京精密製ダイシングソーにて、エッチン
グを行った基板のガラス基板部分の切断を行った。この
後、酢酸イソアミルに１５分間浸漬し、被覆樹脂のドラ
イエチング残渣及びＡＺ−４９０３より形成される樹脂
層の洗い出しを行い、これによりインク液流路、インク
室、吐出口を形成した。

【００６４】形成された液体噴射記録ヘッドの寸法を測
定したところ、ヒーターとインク吐出口の切断面との間
の距離精度は極めて高く製造できた。またインク吐出口
の形状も極めて良好であった。

【００６５】最後に、インク供給口にインク供給部材を
接着して液体噴射記録ヘッドを作製した。

【００６６】このようにして、作製した液体噴射記録ヘ
ッドを記録装置に装着し、純水／グリセリン／ダイレク
トブラック１５４（水溶性黒色染料）＝６５／３０／５
からなるインクを用いて記録を行ったところ、安定な印
字が可能であった。

【００６７】実施例２ 本実施例は、プラズマエッチングのエッチング速度を高
めるため、崩壊型樹脂のアクリル系樹脂を使用し、エッ
チング装置としてはマグネトロン型を用いたものである
。

【００６８】実施例１と同様にして、基板上にインク吐
出エネルギー素子（ヒータ）、電極を形成した後、メタ
クリル酸メチルとメタクリン酸共重合体樹脂（８：２０
）で樹脂体を形成した。

【００６９】次いで、ポリメタクリルアミド樹脂系レジ
スト（ＦＭＲ−Ｅ１００：フジフィルム社製）を２倍に
濃縮した溶液（真空下にて溶剤を除去）を７０番ワイヤ
ーバーを使用して塗布した。１００℃にて３０分間乾燥
して溶剤を除去し後、前記Ｄｅｅｐ−ＵＶ照射装置にて
インク液流路パターンである樹脂層のパターンを露光し
た。該レジストの膜厚は３５μｍ、露光時間は１０分間
である。露光後、アルカリ現像液を脱イオン水にて３倍
に希釈した溶液（ＭＩＦ−３１２：ヘキスト社製）に２
分間浸漬してインク液流路パターン（樹脂層）を形成し
た。また、前記樹脂パターンにてインク液流路以外の箇
所（インク吐出口を形成する面にて、インク吐出口以外
の箇所）も露光されているため、メチルイソブチルケト
ンにて溶解除去した。

【００７０】該インク液流路パターンを形成した基板上
に、メチルメタクリレートとメタクリル酸グリシジルを
９：１にて共重合した樹脂のトルエン溶液（２０％）に
トリエチルアミンを樹脂成分に対して３％添加し、ワイ
ヤーバーにて塗布した。５０℃にて１時間乾燥し溶剤を
除去した後、１３０℃にて２時間加熱して該エポキシ基
を反応せしめて樹脂を硬化して被覆樹脂層を形成した。 この被膜の膜厚は１００μｍであった。

【００７１】該被覆樹脂層上に、実施例１と同様にして
シリコーン系レジスト（ＳＮＲ）パターンを形成した。

【００７２】該基板をアネルバ社製ＥＣＲエッチング装
置（ＥＣＲ０５１０Ｅ）に装着し、酸素プラズマにて樹
脂をエッチングした。エッチング時間は１５分間であっ
た。次いで、実施例１と同様にしてダイシングソーにて
基板を切断した後、ＭＩＦ−３１２現像液（原液）に３
０分間基板を浸漬してＦＭＲ−Ｅ１００を溶出した。最
後に、インク供給口にインク供給部材を接着して液体噴
射記録ヘッドを作製した。

【００７３】このようにして、作製した液体噴射記録ヘ
ッドを記録装置に装着し、純水／グリセリン／ダイレク
トブラック１５４（水溶性黒色染料）＝６５／３０／５
からなるインクを用いて記録を行ったところ、安定な印
字が可能であった。

【００７４】実施例３ 本実施例は、切断部の樹脂パターンにテーパーを付与し
、液体噴射記録ヘッドの特性、特にインク液滴の速度及
び直進性を更に高めたものである。

【００７５】実施例１と同様に基板上にインク吐出エネ
ルギー発生素子としてヒーター、及び電極を形成した。

【００７６】該基板上にメタクリル酸ｎ−ブチルとメタ
クリル酸（９：１）共重合体をソルベメントコートにて
形成し、ベーキングした。

【００７７】該樹脂は、ベンゼン１００部に対して、メ
タクリル酸ｎ−ブチル１１５．２部、メタクリル酸８．
６部、重合開始剤としてＮ，Ｎ’−アゾビスイソブチロ
ニトリルを１部添加し、６０℃にて４時間攪拌して合成
した。反応液中にシクロヘキサンを投入して樹脂を回収
し、トルエンに溶解（２０％）してレジスト液とした。 本レジストは、解像性が高くないため、図９に示すスト
ライプマスクにて露光することによって、図１０に示す
ように該樹脂パターンの厚さ方向に対して傾斜を付与す
ることができる。即ち、図９に示すように、マスクのラ
イン（１）／スペース（Ｓ）のピッチを変化させ、開口
部を徐々に広げることにより、滑らかに膜厚が減少する
。形成された樹脂パターン（樹脂体）の断面図（インク
吐出口形成部付近）を図１０に示す。

【００７８】次いで前記Ｄｅｅｐ−ＵＶ露光装置にて、
切断箇所上に光照射を行った。露光時間は３０分間であ
る。露光終了後、メチルイソブチルケトンにて現像し、
樹脂パターンを形成した。

【００７９】実施例２と同様にして、インク液流路パタ
ーン（樹脂層）の形成、被覆樹脂層の形成、エッチング
マスクパターンの形成、酸素ガスエッチング、基板切断
及びインク液流路パターンの溶出を行った。

【００８０】最後に、インク供給口にインク供給部材を
接着して液体噴射記録ヘッドを作製した。

【００８１】このようにして、作製した液体噴射記録ヘ
ッドを記録装置に装着し、純水／グリセリン／ダイレク
トブラック１５４（水溶性黒色染料）＝６５／３０／５
からなるインクを用いて記録を行ったところ、安定な印
字が可能であった。

【００８２】

【発明の効果】以上説明した本発明によってもたらされ
る効果としては、下記に列挙する項目が挙げられる。

【００８３】１）ヘッド製作のための主要工程が、フォ
トレジストや感光性ドライフィルム等を用いたリソグラ
フィー技術によるため、ヘッドの細密部を、所望のパタ
ーンで、しかも極めて容易に形成することができるばか
りか、同構成の多数のヘッドを同時に加工することも容
易にできる。

【００８４】２）吐出面の切断工程をガスプラズマにて
行うため、インク吐出エネルギー発生素子と吐出面との
間の距離をアライナー等の紫外線照射装置のアライメン
ト精度にて制御できるため、ヒーターと吐出面との間隔
が一定で、吐出面の滑らかなヘッドを安定に製造でき、
歩留まりの向上と印字品位の向上が図れる。

【００８５】３）主要構成部材の位置合わせを容易にし
て確実になすことが可能であり、寸法精度の高いヘッド
が歩留まりよく製造できる。

【００８６】４）高密度マルチアレイ液体噴射記録ヘッ
ドが簡単な手段で得られる。

【００８７】５）接着剤による微細部の接着が必要ない
ため、接着剤がインク液流路や吐出口を塞ぐことがなく
、ヘッドの機能低下を招かない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明製造方法において、インク吐出エネルギ
ー発生素子を配設した基板の状態を示す模式的斜視図で
ある。

【図２】本発明製造方法において、樹脂体を形成した基
板の模式的斜視図である。

【図３】本発明製造方法において、インク液流路を形成
するための可溶性樹脂層を形成した基板の模式的斜視図
である。

【図４】本発明製造方法において、可溶性樹脂層を被覆
する被覆樹脂層を形成した基板の模式図である。

【図５】本発明製造方法において、被覆樹脂層上面にガ
スプラズマに対するエッチングマスクを形成した基板の
模式的断面図である。

【図６】本発明製造方法において、ガスプラズマにてイ
ンク吐出面をエッチング切断した基板の模式的断面図で
ある。

【図７】本発明製造方法において、ダイシングソーにて
切断した基板の模式的断面図である。

【図８】本発明の製造方法において、可溶性樹脂層を溶
出して得たヘッドの模式的断面図である。

【図９】実施例３にて樹脂層に傾きを付与するために使
用した、ストライプマスクの寸法図である。

【図１０】ストライプマスクを用いて形成された樹脂体
によるインク吐出口形成部の断面寸法図である。

【図１１】本発明に係る記録ヘッドを備えた記録装置の
概略斜視図である。

【符号の説明】

１　　　　基板 ２　　　　インク吐出エネルギー発生素子３　　　　樹
脂体 ４　　　　樹脂層 ５　　　　延長端 ６　　　　インク室形成用樹脂部 ７　　　　被覆樹脂層 ８　　　　マスクパターン ９　　　　開口部 １０　　　　開口部 １１　　　　切断面 １２　　　　切断面 １３　　　　インク液流路 １４　　　　吐出口 １５　　　　インク供給口 Ｂ　　　　クロムパターン Ｃ　　　　石英基板（開口部） １６　　　　キャリッジ １７　　　　駆動モータ １８　　　　駆動ベルト １９Ａ，１９Ｂ　　　　ガイドシャフト２０　　　　イ
ンクジェットヘッドカートリッジ２２　　　　クリーニ
ング用モータ ２３　　　　伝動機構 ２４　　　　プラテン ２６　　　　キャップ部材 ３０　　　　ブレード ３０Ａ　　ブレード保持部材

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　基板上にインク吐出エネルギー発生素
   子と、前記素子と所定間隔離間してインク吐出口形成用
   樹脂体を配設すると共に、前記樹脂体上から前記素子に
   至り、更にその延長方向に所定距離だけ至るインク液流
   路形成用可溶性樹脂層を積層する工程と、前記可溶性樹
   脂層上に被覆樹脂層を積層すると共に、樹脂体上方かつ
   樹脂体の幅よりも狭い部分及び樹脂層の延長部上方の部
   分の被覆樹脂層面上に開口部を有するように酸素プラズ
   マ切断用マスクを形成する工程と、マスクを形成した基
   板に酸素プラズマを照射して開口部下方の樹脂層及び樹
   脂体を切断する共に必要により基板を前記樹脂体の切断
   部で切断する工程と、可溶性樹脂層を溶解除去する工程
   とを有する液体噴射記録ヘッドの製造方法。
2. 【請求項２】　　請求項１記載の製造方法で製造した液
   体噴射記録ヘッド。
3. 【請求項３】　　インク吐出エネルギー発生素子が電気
   エネルギーを与えられることによりインクに状態変化を
   生ぜしめ、インクの吐出を行うための電気熱変換体であ
   る請求項２記載の液体噴射記録ヘッド。
4. 【請求項４】　　記録媒体の記録領域の全幅にわたって
   吐出口が複数設けられているフルラインタイプのもので
   ある請求項２記載の記録ヘッド。
5. 【請求項５】　　記録媒体の被記録面に対向してインク
   を吐出する吐出口が設けられている請求項２記載の記録
   ヘッドと、該ヘッドを載置するための部材とを少なくと
   も具備する記録装置。