JPH04312856A - 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 - 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
式に用いる記録液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液体噴射記
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
な記録液吐出口、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成する方法
として、例えば、ガラスや金属等の板を用い、この板に
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、この溝を形成した板を他の適当な板と接合して
インク液流路の形成を行な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イ
ンク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、製造歩留りが
悪いという欠点もあった。また、エッチング加工を行な
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、記録液小滴を
吐出させる為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、通常記録液（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、記録液からの
影響を受けて強度低下を起こすことがなく、また逆に記
録液中に、記録液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為、特開昭５７−
２０８２５５，５７−２０８２５６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流路および吐出口部からなるノズル
をパターン形成して、この上にガラス板等の蓋を接合す
る方法が考案された。

【０００６】現在、記録品位の向上が望まれ、より多数
のノズルを高密度に基板上に形成する必要が生じている
。しかしながら、前記感光性樹脂を使用した液体噴射記
録ヘッドの製造方法においては、一般的にネガ型（光照
射部が光硬化し、現像液に浸漬するとノズルの側壁とな
る）特性を有する材料が使用されており、高密度化に限
界を生じている。即ち、液体噴射記録ヘッドはＩＣやＬ
ＳＩの製造用のレジストとは異なり、非常に厚い膜厚に
パターニングする必要がある。さらに、パターニングさ
れたレジストはノズルの構成材料として高い強度、耐溶
剤性、耐熱性等の特性が要求される。特にネガ型レジス
トに於いては、現像時のレジストの膨潤によって、厚膜
にて微細なパターンを形成することに対して限界があり
、更に高密度の液体噴射記録ヘッドを製造するには新た
な技術革新が必要となっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の諸点に
鑑み成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（吐出口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、及び同ヘッドを
備えた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、且つ歩留
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、記録液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等を提供する
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為、
本発明は従来のネガ型感光材料に代えて、熱架橋型ポジ
レジストをノズルの壁材として適用することを特徴とし
ている。

【００１１】ネガ型感光性材料の解像特性に対して本件
出願人らが鋭意検討したところ、高密度の液体噴射記録
ヘッドの製造に於いて、次のような解決すべき課題があ
ることを見出した。即ち、■液体噴射記録ヘッドは特に
ノズルの先端部分に於いてインク流路幅を狭め、液滴の
速度および直進性を高める。このため、ノズル先端部は
幅の広いノズル壁の間に細いインク流路を形成する必要
がある。しかし、ネガ型レジストを使用して、広い光照
射部の中に抜きパターンを形成する場合は、光のマスク
エッヂからの回折や基板からの反射の影響が大きく、パ
ターン同志がくっついてしまう。このため、この様な細
い抜きパターンをネガ型レジストにて形成することは困
難である。■一方、このような微細な抜きパターン形成
に於いては、ポジ型レジストが極めて高い解像特性を示
し、良好な形状の吐出口部を形成できる。しかし、一般
的に使用されるポジ型レジストの機械的強度は極めて弱
く、この液体噴射記録ヘッドの構造材料としては使用に
は適さない。

【００１２】本発明者らは、これらの解決すべき課題に
ついて種々検討した結果、熱架橋ポジ型レジストを用い
て噴射記録ヘッドを製造すると、非常に良好な特性を実
現できることを知得して本発明を完成するに至ったもの
である。

【００１３】即ち、本発明はインク吐出口と、インク供
給口を備えたインク液室と、前記インク液室と前記イン
ク吐出口とを連通するインク液流路と、前記インク液流
路内に配設されたインク吐出エネルギー発生素子とを有
する液体噴射記録ヘッドの製造方法において、（Ａ）基
体にインク吐出エネルギー発生素子を配設すると共に、
基体及びインク吐出エネルギー発生素子上に熱架橋型ポ
ジレジスト材料層を設けた後、加熱することにより、前
記ポジレジスト材料層を硬化させる工程、（Ｂ）前記硬
化させたポジレジスト材料層にインク吐出口、インク液
流路、及びインク液室形成用パターン潜像を形成した後
、現像する工程、（Ｃ）前記基体の現像面に、インク供
給口を穿設した天板を接着する工程、上記（Ａ）、（Ｂ
）、（Ｃ）の各工程を順次実施することにより、液体噴
射記録ヘッドを製造するものである。

【００１４】また、本発明は上記方法で製造した記録ヘ
ッド、及び同ヘッドを備えた液体噴射記録装置に関する
ものである。

【００１５】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。

【００１６】図１から図６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６の夫々には、本
発明の方法に係わ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。尚、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１つの場合、及び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。

【００１７】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、プラスチックあ
るいは金属等からなる基体１が用いられる。

【００１８】このような基体１は、液流路構成部材の一
部として機能し、また後述する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。上記基体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させるための吐出エネルギ
ーがインクに与えられ、記録が行なわれる。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、圧電素子が用いられるときは、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。

【００１９】尚、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用電極（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
層が設けられるが、もちろん本発明に於いてもこの様な
機能層を設けることは一向に差しつかえない。

【００２０】次いで、図２に示すように、本発明によれ
ば熱架橋型ポジレジストよりなる材料層３を前記基体１
上に形成する。

【００２１】ここで、本発明に用いる熱架橋型ポジレジ
ストとは、光あるいは電離放射線崩壊型樹脂の一部に熱
架橋可能な官能基を共重合したもので、このレジストを
基体上に塗布した後に加熱操作を行なうことによってこ
のレジストを硬化せしめ、この後レジストに光（電離放
射線）を露光してパターン形成を行なうことができるも
のである。このレジストはポジ型であり、前記した微細
な抜きパターンの形成に対しては非常に良好な解像性を
示す。また、熱硬化反応によって樹脂が硬化している為
、高い機械的強度、耐溶剤性および基体との密着性を実
現できる等の利点を有している。

【００２２】熱架橋型ポジレジストとしては、前記した
ように光崩壊型高分子化合物に熱硬化可能な官能基を共
重合することに依って多くの種類のものを得ることがで
きる。光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ＳＯ２　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が結合しているもの等が挙げ
られる。

【００２３】分子構造中に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ある。

【００２４】ＳＯ２　分子を主鎖に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（Ｕ
ＣＣ社：ＵＤＥＬ　ＰＯＬＹＳＵＬＦＯＮＥ）、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（ＩＣＩ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，　ｉｓｏ，
　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、フッソ等のハロゲン
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光崩壊型高分子化合物を
得ることができる。この光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、本発明に於ける熱架橋型ポジレジスト
を合成できる。

【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であり、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、グリシジル（メタ）アクリレート
等が挙げられる。これら熱架橋する官能基を含有するモ
ノマーを前記光崩壊型高分子化合物と共重合すれば本発
明による熱架橋型ポジレジストが合成できる。もちろん
、これら樹脂の硬化特性を高める為に、該樹脂中にイソ
シアナート基、アミノ基を有する成分を混合あるいは共
重合し、ヒドロキシル基、エポキシ基の熱硬化性を促進
することも有効である。

【００２８】本件出願人らが、液体噴射記録ヘッドのノ
ズル形成材料として、上記熱架橋型ポジレジストを更に
検討したところ、熱硬化可能な官能基を有するモノマー
としては、メタクリル酸あるいはメタクリル酸グリシジ
ルが更に好ましいことを見出した。クロル等のハロゲン
化合物を使用すると、ヘッドの長期使用に際して、イン
ク中にハロゲンが溶出し、電極やヒーターの腐食、断線
を招く可能性も考えられる。またイソシアナートを含有
する系は、レジストの保存安定性が比較的低い等が考え
られる。

【００２９】メタクリル酸あるいはメタクリル酸グリシ
ジルはこれらの可能性も考えられず、液体噴射記録ヘッ
ドのノズル形成材料として極めて良好な特性を示す。

【００３０】更にこれら、熱架橋可能な官能基を有する
モノマーの共重合比およびレジストの重量平均分子量に
関しては、共重合比は１０ｍｏｌ　％以上、重量平均分
子量は５００００以上が特に好ましいことを見出した。

【００３１】従来、液体噴射記録ヘッド等のように膜厚
の厚いノズル壁を形成する場合においては、レジスト現
像時に被膜中にクラックが発生すると言う大きな問題が
生じた。

【００３２】厚膜のレジストパターン形成に於いては、
樹脂中の未架橋成分の存在が大きな問題となる。即ち、
従来使用されるネガ型レジストに於いては、未架橋の成
分は現像液中に溶解し、形成されるパターンの厚さは、
塗布膜厚に対して１０〜２０％減少して形成される。未
架橋成分が溶出後、パターンは膜減りを起こして内部に
ストレスが発生しない訳である。一方、熱架橋ポジレジ
ストに於いては、塗布後のベーキングによって被膜は硬
化し、各構成分子の立体的配置は決定されてしまう。露
光終了後、該膜を現像液に浸漬すると、未露光箇所に架
橋していない成分が存在した場合、これら成分が溶出し
、被膜内部にストレスが発生する。該ストレスは、ネガ
レジストのように膜減りによって緩和されず、クラック
の発生を起こすと想定された。

【００３３】本発明者らはクラックの発生防止には、熱
硬化時に未架橋成分の存在を低減させることが重要であ
り、該課題に対して架橋成分の共重合比１０ｍｏｌ　％
以上、且つ重量平均分子量５００００以上であることが
好ましいことを見出したものである。

【００３４】本発明においては、前述のように、上記の
熱架橋型ポジレジストよりなる材料層３を基体１上に形
成するものであるが、この材料層３の形成方法としては
、このレジストを直接塗布して形成してもよく、レジス
トが固体の場合には溶剤に溶解した溶液をスピンコータ
ーやバーコーター等を使用してソルベントコート法によ
って塗布して形成しても良いし、またこの熱硬化ポジ型
レジストを塗布したドライフィルムを作製し、ラミネー
トによって基体上に形成しても良い。

【００３５】該レジスト被膜を塗布し、溶剤等を除去し
て材料層３を形成した後、熱硬化操作を行なう。

【００３６】熱架橋の温度、時間等は夫々の樹脂によっ
て最適化を図る必要があり、一般的には５０℃から３０
０℃の範囲が適している。温度が低いと充分な架橋密度
を得られないか、架橋に時間を要する。また温度が３０
０℃を越えるとレジストの熱分解、熱酸化を招いたり、
加熱操作後に室温に戻した時に基体との熱膨張率の差に
よってレジスト膜にクラックが入ったりする場合がある
。加熱時間に関してもレジストの特性に最適な条件を選
ぶ必要があるが、一般的には５〜１２０分間程度である
。加熱温度が低い場合には、空気中で加熱しても構わな
いが、熱酸化等を防止する為に窒素等の不活性ガスの雰
囲気下や真空中にて加熱しても構わない。

【００３７】もちろん２液硬化タイプの架橋基を用いて
常温で硬化させても構わない。例えば分子中にエポキシ
基を架橋成分として含有した成分Ａとアミノ基を含有す
る成分Ｂとを混合した後基板上に塗布すれば常温での硬
化も可能となる。尚２液系とするのは常温での保存安定
性を高める為である。しかし硬化時間の短縮等の生産性
を高めるには温度を加えることが望ましいと考えられる
。これらの手段はヒドロキシル基を有するモノマーを共
重合した系とイソシアナート基を有するモノマーを共重
合した系に対しても同様の手段を適用できる。

【００３８】前記の方法によって形成し、加熱により硬
化させた熱架橋型ポジレジスト材料層３に対して、本発
明においては図３に示すように、後述するインク液流路
、インク吐出孔、インク液室等を形成するためのパター
ン露光を行なう。４は露光部を示すものである。

【００３９】露光は一般的に使用されるＤｅｅｐ−ＵＶ
光源であるＸｅ−Ｈｇランプを使用し、２９０ｎｍや２
５０ｎｍのコールドミラーにて得られる遠紫外光を使用
しても構わないし、また電子線、Ｘ−線、エキシマーレ
ーザー等の感光性材料層３をパターンニングできるもの
であればいずれのものでも使用できるし、またマスクを
介した一括露光、ステップ＆リピート、電子線のビーム
スキャン方式のいずれでも構わない。ただし、Ｄｅｅｐ
−ＵＶ光やエキシマーレーザー等の短波長の光はレジス
ト膜の吸収によって厚膜の場合、光が透過せずに均一露
光できない場合がある。例えば、レジストの分子構造中
に芳香環が存在すると、特にレジスト膜の光吸収が大き
くなり光を透過しなくなる。よってこのような場合芳香
環を含まないレジストとするか、あるいは電子線やＸ−
線等の透過性の高い露光源を使用する等の回避が必要と
なる場合がある。現在の露光装置の形態から考えるとＤ
ｅｅｐ−ＵＶ露光が、一括露光でありまた広い露光面積
を得られること等から最も生産性が良いと考えられるが
、Ｘ−線露光はその高い透過性から材料選択の範囲が広
くなり本発明には最も適しており、光源の高強度化、マ
スク、露光装置の低価格化が進めば適用が可能である。

【００４０】本発明においては、次いで上記のようにし
てパターンニングを行なった材料層３の現像を行なう。 図４は現像された後の材料層３の形状を示すものである
。

【００４１】現像は、通常の有機溶剤を使用しても構わ
ないし、またアルカリ水溶液、水等、熱硬化ポジレジス
トを現像できるものであれば何れでも良い。また浸漬法
によって現像しても構わないし、パドルやスプレー等の
現像方法でも構わない。

【００４２】従来のネガ型レジストに於いては、パター
ンを形成した後、発生する現像残渣やスカムを除去する
為、酸素プラズマによるアッシング処理が必要となるが
、本発明によるポジ型レジストに於いては、これらの操
作が不必要であり、工程の大幅な短縮をも実現できると
いう利点をも有する。

【００４３】このように、インク液流路５、インク液室
６、吐出口７に相当するパターニング露光および現像を
した材料層３上に、図５に示すようにインク供給口１１
を形成した天板８を接合する。この天板８には接着剤層
９が形成されており、これにより天板８と熱架橋型ポジ
レジスト材料層３との接着を行なう。接着剤としては、
通常の接着剤でも構わないし、また感光性、感圧性接着
剤であっても構わない。

【００４４】最後に、図５中のＡ−Ａ線に沿って切断し
、図６に示す液体噴射記録ヘッドを得るものである。 インク吐出口１０は切断面に形成される。なお、切断は
ダイシングソー等の機械的切断方法を用いても構わない
し、またレーザー等の光加工によっても構わない。

【００４５】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
に於いて、優れた効果をもたらすものである。

【００４６】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なうものが好ましい。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。

【００４７】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様な
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。この様
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出来るため、特にオンデマ
ンド型の記録法には有効である。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なわれるの
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４３４５２
６２号明細書に記載されているようなものが適している
。尚、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。

【００４８】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様に、熱作
用部が屈曲する領域に配置された構成を持つものも本発
明に含まれる。

【００４９】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
構成においても本発明は有効である。

【００５０】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み合わせることによって
フルライン構成にしたものや、一体的に形成された一個
のフルライン記録ヘッドであっても良い。

【００５１】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。

【００５２】又、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、キャピング手段、クリーニング手段
、加圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加
熱素子、或はこれらの組み合わせによる予備加熱手段、
記録とは別の吐出を行なう予備吐出モードを行なう手段
を付加することも安定した記録を行なうために有効であ
る。

【００５３】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、複数個の組み合わせて
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。

【００５４】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。

【００５５】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出来る。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すで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。

【００５６】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。

【００５７】本発明において、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。

【００５８】図７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。

【００５９】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な
うノズル群を具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および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。

【００６０】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。伝導機構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なう。このヘッド回復装置
２６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
を行ない、インク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
を行なう。また、記録終了時等にキャッピングを施すこ
とによりＩＪＣが保護される。

【００６１】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および伝導機構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の移動動作に伴なって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。

【００６２】

【実施例】以下に実施例を示し、本発明を更に詳細に説
明する。 実施例１ 図１から図６に示す操作手順に準じて、図６の構成の液
体噴射記録ヘッドを作製した。

【００６３】レジストの合成１００部のベンゼンに対し
て、蒸留したメチルメタクリレート８０部、メタクリル
酸２０部、重合開始剤としてＮ，Ｎ’−アゾビスイソブ
チロニトリル１部を添加した（試薬は何れもキシダ化学
社製）。窒素ガスをバブリングしながら、６０℃にて２
時間攪拌した。反応液をシクロヘキサンに投入して樹脂
を回収し、トルエン−シクロヘキサン系にて洗浄し、乾
燥した。合成した樹脂の分子量はパーキンエルマー社製
ゲルパーミエーション分子量測定装置にて測定したとこ
ろＭｗ＝１０００００であった。

【００６４】まず、液体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体上に、合成したメチルメタクリレ
ートとメタアクリル酸の９０：１０（ｍｏｌ）　共重合
体をシクロヘキサノンに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３５μｍ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
。

【００６５】この基体をウシオ電機製のＸｅ−Ｈｇラン
プ（２ｋＷ）を使用した照射装置にて、インク流路パタ
ーンを含むマスクを介してコンタクト露光法によりＤｅ
ｅｐ−ＵＶ光の照射を行なった。ミラーは２５０ｎｍ用
コールドミラーを使用し、露光時間は１０分間である。

【００６６】次いで、前記基板を現像液（メチルイソブ
チルケトン）に浸漬し、攪拌しながら約５分間現像する
ことにより、インク液室、インク液流路を現像した。本
ヘッドのインク液流路の最も狭い箇所の幅（切断操作後
にインク吐出口となる箇所）は１５μｍであった。

【００６７】次いで、インク供給口部を切削加工した厚
さ１ｍｍのガラス基板に、ネガ型ドライフィルム（東京
応化社製：オーディールＳＹ３５５）を１００℃にてラ
ミネートし、該フィルムにキヤノン製マスクアライナー
ＰＬＡ−５０１にてインク液室のパターン露光を行なっ
た。露光は８０カウントの露光量にて行ない、カバーフ
ィルムを剥離した後トリクロロエタンにて現像を行なっ
た。次いで１５０℃にて４時間を要して熱キュアした。

【００６８】インク液室をパターン露光したガラス基板
上のネガ型レジスト上に、紫外線接着剤をロールコータ
ーにて厚さ２μｍにて塗布した。紫外線接着剤としては
サンノプコ社製ＣＰＡ−４を使用した。

【００６９】次いで、インク液室、インク液流路を形成
した基体と、インク液室パターンを形成したガラス基板
よりなるガラス天板を、インク液室部が一致するように
アライメントして貼り合わせた。次いで、キヤノン製マ
スクアライナーＰＬＡ−５０１にて紫外線を１０Ｊ／ｃ
ｍ２　照射して、そのまま１５０℃にて４時間ベーキン
グして基体と天板を貼り合わせた。

【００７０】このものを、東京精密社製マイクロフォー
ミングマシーンＵ−ＦＭ２０を使用してインク液流路部
で切断してインク吐出口を形成した。

【００７１】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。

【００７２】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
から成るインクを用いて記録を行なったところ、安定な
印字が可能であった。 実施例２ 実施例１と同様にして、メタクリル酸メチルとメタクリ
ル酸グリシジルの共重合体を重合した。重合比はメタク
リル酸メチル９０部、メタクリル酸グリシジル１０部で
ある。また合成した樹脂の重量平均分子量は５００００
であった。該レジスト固形分に対して架橋剤としてトリ
エチレンテトラミン（油化シェルエポキシ社）を２ｗｔ
％にて添加し、トルエンに２５ｗｔ％にて溶解して、実
施例１と同様に基体上に塗布した。

【００７３】８０℃にて３０分間ベーキングして溶剤を
除去した後、１００℃にて１５分間加熱して被膜を硬化
した。該被膜の膜厚は２５μｍであった。

【００７４】該基体を電子線描画装置（エリオニクス社
：ＥＬＳ−３３００）に装着し、パターン露光を行なっ
た。露光量は７０μＣ／ｃｍ２　であった。メチルイソ
ブチルケトンに５分間浸漬して現像した。開口部のパタ
ーンは１０μｍであった。

【００７５】実施例１と同様にガラス製天板を接合して
、ダイシングソーにて切断後、インク吐出を行なったと
ころ良好な印字ができた。 実験例１〜１０ 現像に起因して、噴射ヘッドの材料層の部分にクラック
ができると、これはヘッド製造の歩留り、及びヘッドの
信頼性を低下させるものである。本実験例は、メタクリ
ル酸メチルとメタクリル酸およびメタクリル酸グリシジ
ルとの共重合比、分子量を変化させてクラックが発生し
ない条件を検討したものである。合成は実施例１と同様
にして行なった。合成したレジストを実施例１と同様に
して基体上に２０μｍの膜厚にて塗布し、２００℃にて
２０分間加熱硬化した被膜をジメチルフォルムアミド、
ジオキサンに３０分間浸漬してクラックの発生状態を観
察した。

【００７６】結果を下表にまとめる。

【００７７】下表より、メタクリル酸あるいはメタクリ
ル酸グリシジルを１０ｍｏｌ　％以上共重合したレジス
トであり、重量平均分子量が５００００以上のものはク
ラックの発生がないことが判明した。該組成の樹脂を使
用することにより、クラック発生がなく、信頼性の高い
液体噴射記録ヘッドの製造が可能となる。

【００７８】

【表１】 ＊１　　メタクリル酸メチル ＊２　　メタクリル酸 ＊３　　メタクリル酸グリシジル

【００７９】

【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。 １）ヘッド製作の為の主要工程が、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
る為、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。 ２）熱架橋ポジ型レジストの解像性は極めて高く、微小
なインク流路およびインク吐出口の形成も容易に行なえ
る。また、現像後の膜減りが殆どない為、設計寸法通り
の液体噴射記録ヘッドが製造できる。 ３）レジスト残渣やスカムの発生がなく、パターン形成
後のアッシング操作が不要となり工程が短縮されるとと
もに、アッシング残渣等がヒーター表面に残存すること
もないため、良好な印字特性を得られる。 ４）熱架橋ポジレジストは汎用的な溶剤では溶解しない
為、ヘッドの構造上、現像時間を長く要しても、あるい
は強い現像液を使用してもヘッドの特性を劣化させない
。 ５）加熱により硬化させている為、基体との密着性、耐
熱性、強度の高いヘッドを製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法において、インク吐出エネル
ギー発生素子を設けた基体を示す模式的斜視図である。

【図２】本発明の製造方法において、熱架橋型ポジレジ
スト材料層を形成し、熱架橋した基体の模式的斜視図で
ある。

【図３】本発明の製造方法において、パターン露光を施
す工程を示す模式的斜視図である。

【図４】本発明の製造方法において、現像を行なった基
体を示す模式的斜視図である。

【図５】本発明の製造方法において、パターン上に天板
を接合した基体を示す模式的断面側面図である。

【図６】本発明の製造方法において、図５のＡ−Ａ線に
沿って基体を切断してインク吐出口を形成したヘッドを
示す模式的断面側面図である。

【図７】本発明に係る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　　　　基体 ２　　　　吐出エネルギー発生素子 ３　　　　熱架橋型ポジレジスト材料層４　　　　露光
部 ５　　　　インク液流路 ６　　　　インク液室 ７　　　　吐出口 ８　　　　天板 ９　　　　接着材層 １０　　　　吐出口 １１　　　　インク供給口 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　　　　伝導機構 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 (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　インク吐出口と、インク供給口を備え
   たインク液室と、前記インク液室と前記インク吐出口と
   を連通するインク液流路と、前記インク液流路内に配設
   されたインク吐出エネルギー発生素子とを有する液体噴
   射記録ヘッドの製造方法において、（Ａ）基体にインク
   吐出エネルギー発生素子を配設すると共に、基体及びイ
   ンク吐出エネルギー発生素子上に熱架橋型ポジレジスト
   材料層を設けた後、加熱することにより、前記ポジレジ
   スト材料層を硬化させる工程、（Ｂ）前記硬化させたポ
   ジレジスト材料層にインク吐出口、インク液流路、及び
   インク液室形成用パターン潜像を形成した後、現像する
   工程、（Ｃ）前記基体の現像面に、インク供給口を穿設
   した天板を接着する工程、上記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）
   の各工程を順次実施することを特徴とする液体噴射記録
   ヘッドを製造方法。
2. 【請求項２】　　ポジレジスト材料層はメタアクリル酸
   、又はメタアクリル酸グリシジルが１０ｍｏｌ％以上共
   重合され、かつ重量平均分子量が５０，０００以上であ
   る熱架橋型ポジレジストよりなる請求項１記載の記録ヘ
   ッドの製造方法。
3. 【請求項３】　　請求項１又は２記載の製造方法で製造
   した液体噴射記録ヘッド。
4. 【請求項４】　　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の状態変化を
   行なわせ吐出を行なう電気熱変換体である請求項３記載
   の記録ヘッド。
5. 【請求項５】　　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
   あることを特徴とする請求項３記載の記録ヘッド。
6. 【請求項６】　　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３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
   も具備することを特徴とする液体噴射記録装置。