JPH05124205A

JPH05124205A - 液体噴射記録ヘツド、その製造方法、及び同ヘツドを具備した記録装置

Info

Publication number: JPH05124205A
Application number: JP3286272A
Authority: JP
Inventors: Masashi Miyagawa; 昌士宮川; Norio Okuma; 典夫大熊
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-10-31
Filing date: 1991-10-31
Publication date: 1993-05-21
Anticipated expiration: 2014-07-28
Also published as: JP2925816B2

Abstract

(57)【要約】【目的】機械的強度、耐熱性、耐インク安定性に優れ
る液体噴射記録ヘッドを製造する。【構成】基板１上に第１感光性材料層３を設け、加熱
架橋後、液路７の潜像を形成する。次いで、第２感光性
材料層６を積重ねて加熱架橋後、インク供給口９の潜像
を形成する。これを現像してヘッドを得るが、上記感光
性材料層として分子中にエポキシ基を有し、加熱により
重合するポジ型レジストを用いる。

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、及び記録装置に関する。また、本
発明は、該液体噴射記録ヘッドの製造に使用する感光性
樹脂材料に関する。

【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（オリフィス）、液路、及び該液路の一
部に設けられた液体吐出エネルギー発生部とを備えてい
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
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は、切削加工される液路内壁
面の荒れが大き過ぎたり、エッチング率の差から液路に
歪が生じたりして、流路抵抗の一定した液路が得難く、
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
の吐出エネルギー発生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、液体噴射記録ヘッドは、通常その使
用環境下にあっては、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が、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】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記問
題を解決するためにリソグラフィーによる記録ヘッドの
製造方法を検討した。しかしながら、この手法による場
合には、複数回の感光性材料層のコーティング、及び露
光工程を繰返し、更に一括して現像処理を施すことを要
し、このため下層レジスト材料の現像時の膜減りがヘッ
ドの機械的強度を低下させる場合がある。すなわち、上
記液体噴射記録ヘッドの製造法においては、下層のレジ
ストの現像前に上層レジストの塗布、露光を行なう為
に、現像時に下層レジストが膜減りを起こし、両層の接
着性が大きく低下する。一般的に、ネガ型レジストに於
いては、塗布後の膜厚に対して現像後の膜厚は減少し、
膜減りが無い条件を見出すことは非常に難しい。これ
は、ネガ型レジストは分子間の架橋反応によってパター
ンが形成できるが、架橋反応によってゲル化まで至る感
度はレジストの分子量によって大きく変化する。レジス
トのような高分子化合物は分子量分布を有しており、低
分子の感度の低いものが現像時に溶解して膜減りを生じ
させる。もちろん露光量を極めて大きくすれば膜減り量
は低減するが、過度の露光はレジストの解像性を極めて
低下させる。

【０００６】一方ポジ型レジストの場合は、露光部と未
露光部の溶解速度の差によってパターンを形成するた
め、原理的に未露光部の膜減りを無くすることは困難で
ある。もちろん現像液の溶解力を弱め（アルカリ現像の
場合はｐＨを低くする、有機溶剤現像では非溶剤を現像
液に添加する）ることにより、膜減り量を低減すること
は可能であるが、現像時間が長くなる等の弊害が生じて
生産性が低下する問題がある。

【０００７】本課題に対して本願出願人らが鋭意検討し
た結果、架橋型ポジレジストの採用によって前記した問
題の解決が図れることを見出した。架橋型レジストと
は、ＰｈｉｌｉｐｓＴｅｃｈ．Ｒｅｖ．，３５，４
１（１９７５）に記載される原理に基づく電子線レジス
トであり、光崩壊型高分子化合物（メタクリル樹脂等）
の分子鎖に、熱硬化可能となる反応基を共重合してお
き、感光性樹脂層の形成後に加熱処理による熱硬化反応
にて被膜を溶剤に溶解しない状態とし、ついで露光によ
って所望の箇所の架橋した分子を切断してパターンを形
成するレジストである。本レジストは熱硬化によって未
露光部は溶剤に全く溶解しなくなっている為、膜減りが
殆ど起こらない。また本発明においては、小さな吐出口
やインクの供給路から現像液が供給されるために現像時
間が長くなる場合もあるが、架橋型ポジレジストは前記
したように膜減りが殆どなく、現像時間によってヘッド
の寸法が変化する等の問題を生じない。一方現像時間を
短くする為に現像液の強度を強くしても、膜減りが起こ
らず製造の生産性を高めることが可能である。

【０００８】これら熱架橋をおこす反応性基としては、
メタクリル酸とメタクリル酸クロリドを共重合した樹脂
にて脱塩酸反応を起こして架橋させるもの、あるいはメ
タクリル酸を共重合した樹脂にて脱水反応を起こして架
橋させるもの等が一般的に報告されている。しかし、こ
れら酸無水物の架橋構造はアルカリ等により容易に加水
分解を起こし易く、液体噴射記録ヘッドの構造材料とし
て使用するには問題を起こす場合がある。即ち、液体噴
射記録ヘッドに使用される記録材料のインクは、若干ア
ルカリ性としておいた場合の方が染料が良好に溶解して
おり安定な記録特性を実現できる場合が多い。この為、
前記酸無水物の架橋構造ではインクに対して十分な安定
性を実現できない場合がある。

【０００９】このような問題に対して本件出願人らが鋭
意検討したところ、架橋基としてエポキシ基を用いるこ
とにより、インクに対して極めて安定な液体噴射記録ヘ
ッドを製造できることを見出し本発明に至った。エポキ
シ基の導入は、メタクリル酸グリシジル等のエポキシ環
を有するモノマーを共重合することによって容易に行え
る。また、樹脂溶液中にアミンあるいは酸無水物等、汎
用的なエポキシ樹脂硬化剤を添加せしめて加熱処理を施
せば、容易に熱架橋ポジ型レジスト被膜を形成すること
ができる。

【００１０】架橋型ポジレジストの未露光部は熱硬化反
応によって架橋しているため、高い耐熱性と機械的強度
を有しており液体噴射記録ヘッド等のような苛酷な条件
にて使用される物に於いても耐久性を実現できる。ま
た、エポキシ基にて架橋反応が成されている為、アルカ
リ性インク等のインクに対しても高い化学的安定性を実
現できる。

【００１１】従って、本発明の目的は安価、精密であ
り、また信頼性も高い液体噴射記録ヘッド、その製造方
法、及びヘッドを具備した記録装置を提供することにあ
る。

【００１２】また、本発明の目的は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を提供することにある。

【００１３】また、更に本発明の目的は記録液との相互
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
造方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、液体噴射記録ヘッド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板上に、エポ
キシ基を有する架橋型の第１ポジ型感光性材料層を形成
し、前記第１ポジ型感光性材料層を加熱架橋した後、こ
れに光照射をすることにより加熱架橋した前記第１ポジ
型感光性材料層に液路の潜像を形成する第１工程と、潜
像を形成した第１ポジ型感光性材料層上に、更にエポキ
シ基を有する架橋型の第２ポジ型感光性材料層を形成
し、形成した前記第２ポジ型感光性材料層を加熱架橋し
た後、これに光照射をすることにより前記加熱架橋した
第２ポジ型感光性材料層に吐出口の潜像を形成する第２
工程と、前記潜像を形成した第１、及び第２ポジ型感光
性材料層を現像して液路、及び吐出口を形成する第３工
程と、を含むように構成するもので、ポジ型感光性材料
層の材料がメタクリル酸グリシジルを５〜８０ｍｏｌ％
共重合してなる高分子化合物であることを含む。

【００１５】また、本発明は上記方法で製造した液体噴
射記録ヘッドに関するもので、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ることによって発熱し、
インクに状態変化を生ぜしめて吐出を行わせるための電
気熱変換体であること、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
ものであることを含む。

【００１６】更に、本発明は記録媒体の被記録面に対向
してインクを吐出するインク吐出口が設けられている記
録ヘッドと、該記録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に関する。

【００１７】本発明による液体噴射記録ヘッドの製造に
おいては、液体噴射記録ヘッドの特性に影響を及ぼす最
も重要な因子の一つである、吐出エネルギー発生素子と
吐出口の間の距離および吐出エネルギー発生素子中心と
液路中心との位置精度の設定が極めて容易に実現できる
等の利点を有する。

【００１８】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１９】まず、本発明において用いる架橋型ポジレ
ジストについて説明する。

【００２０】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メタクリル樹脂、αメチ
ルスチレン等が挙げられる。

【００２１】分子構造中にケトンを有する物としては、
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
た高分子化合物等がある。

【００２２】分子構造中にＳＯ₂ を有する高分子化合物
としては、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。

【００２３】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，ｔｅｒ
ｔ−）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位の原子としては、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。

【００２４】前記したポリマーは、これら分子を構成す
るモノマーをラジカル重合や、イオン重合にて重合する
ことにより合成され、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としてエポキシ基を
有するモノマーを共重合することによって、本発明に於
ける架橋型ポジレジストを合成できる。

【００２５】エポキシ基を有し、重合によって電離放射
線崩壊型樹脂となるモノマーとしては、メタクリル酸グ
リシジルが最も好適に使用できる。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中
に５〜７０ｍｏｌ％の割合にて共重合すれば本発明によ
る架橋型ポジレジストが合成できる。

【００２６】例えば、メチルメタクリレートとメタクリ
ル酸グリシジルとの共重合体から成る熱架橋型ポジレジ
ストを合成する場合は、メチルメタクリレートとメタク
リル酸グリシジルを所定のモル比にて混合し、ＡＩＢＮ
等のラジカル重合開始剤を数％程度添加して６０〜８０
℃の温度にて攪拌すれば容易に合成できる。

【００２７】熱架橋可能な官能基を有するモノマー（メ
タクリル酸グリシジル等）の共重合比が５ｍｏｌ％未満
であれば、下層レジスト被膜が完全に架橋しておらず、
後述する現像時に膜減りが起こったり、被膜にクラック
が入ったりする。また７０ｍｏｌ％を越えて共重合した
場合には、感度が極めて低下したり、また硬化被膜が極
めて脆くなって十分な機械的強度を実現できない。

【００２８】エポキシ基を熱硬化する硬化剤としては、
トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、
ジエチルアミノプロピルアミン等の脂肪族ポリアミン、
４，４’−ジアミノジフェニルメタン、ｍ−キシリレン
ジアミン等の芳香族ポリアミン、ポリアミド、無水フタ
ル酸、無水トリメリット酸等の酸無水物、３フッ化ホウ
素−アミン錯体等のルイス酸等が使用できる。これら硬
化剤の添加量としては、０．００１ｗｔ％〜５ｗｔ％の
範囲が好ましい。添加量が少ないと、現像時に被膜にク
ラックが入ったり、十分な機械的強度、耐熱性を実現で
きない。また５ｗｔ％を越えた添加を行うと極めて感度
が低下する。

【００２９】これら熱架橋型ポジレジストの基板上への
被膜形成は、該レジストをシクロヘキサノンや酢酸２−
エトキシエチル等の溶剤に溶解してスピンコート法、バ
ーコート法、ロールコート法等のソルベントコートにて
基板上に直接塗布して乾燥する手段、ポリエチレンテレ
フタレートやアラミド等の基材に塗布、乾燥した後、基
板にラミネートして形成する手段等を利用できる。

【００３０】熱架橋の温度、時間等は夫々の高分子化合
物によって最適化を図る必要があるが、一般的には６０
℃から３００℃の範囲が好適である。６０℃に満たない
温度にて硬化を行うと、現像時に被膜にクラックが入
る、また３００℃を越えた温度にて硬化を行うと感度が
極めて低下する。

【００３１】エポキシの硬化に際しては、前記したよう
に、硬化剤の種類、添加量、硬化温度、硬化時間を夫々
に最適化することが必要となる。硬化が不十分である
と、現像時に被膜にクラックが入ったり、被膜の機械的
強度、耐熱性の不足を来す。また硬化を強固に行うと感
度が極めて低下してしまう。勿論、これら弊害を排除す
る為に、現像後に加熱操作を行って被膜の強度を高めて
も構わない。

【００３２】本発明による熱架橋型ポジレジストの露光
手段としては、前記したように電離放射線の露光が好適
である。一般的に使用されるＤｅｅｐ−ＵＶ光源であ
る、Ｘｅ−Ｈｇランプを使用して得られる波長２５０〜
３００ｎｍの遠紫外線、電子線、Ｘ−線（ＳＯＲ光）、
γ−線、エキシマーレーザー等何れも使用できる。これ
ら露光は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何れを使用しても構
わない。

【００３３】また、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光やエキシマレーザ
ー等の短波長光による露光に際しては、レジスト被膜の
透過性の問題が重要となる。例えば、分子構造中に芳香
環を含有すれば、波長３００ｎｍの光の透過性が極めて
悪くなり、薄い被膜の露光しかできなくなる。一方、Ｘ
−線や電子線は光よりも透過性が高い為、比較的厚い被
膜の露光が可能である。製造する液体噴射記録ヘッドの
構成や寸法を鑑みて、レジスト材料の分子構造の選択や
露光手段の選択を行う必要がある。

【００３４】以下、上記感光性材料を使用して液体噴射
記録ヘッドを製造する工程について、図面を参照しつつ
以下に説明する。

【００３５】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つの液
路を有する液体噴射記録ヘッドが示されるが、もちろん
これ以上の液路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。

【００３６】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板１が用いられる。尚、図１
は感光性材料層形成前の基板の模式的斜視図である。

【００３７】このような基板１は、液路構成部材の一部
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液体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、液体吐出エネルギー発生素子２によ
って記録液小滴を吐出させるための吐出エネルギーが記
録液に与えられ、記録が行なわれる。因に、例えば、上
記液体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、この素子が近傍の記録液を加熱
することにより、吐出エネルギーが発生する。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。

【００３８】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。

【００３９】次いで図２に示すように、上記液体吐出エ
ネルギー発生素子２を含む基板１上に、前記熱架橋型ポ
ジレジストからなる第１ポジ型感光性材料層３を形成す
る。感光性材料層の形成の方法としては、該感光性材料
を溶解した溶液を、ソルベントコート法によって塗布し
ても良いし、また該感光性材料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板上に形成しても良
い。

【００４０】ソルベントコート法とは、該感光性材料溶
液をスピンコーター、ロールコーターあるいはワイヤー
バー等により基板上に塗布した後溶剤を乾燥除去し、該
感光性材料層を形成する方法を示す。

【００４１】本発明においては、上記のようにして形成
した第１ポジ型感光性材料層を、次いで加熱することに
より架橋せしめる。

【００４２】加熱は６０〜３００℃に５分〜３０分間保
つことにより行なう。

【００４３】前記手段により架橋された感光性材料層３
に対して、図３に示すように液路のパターン露光を行な
い液路の潜像５を形成する。本露光手段としては、フォ
トマスク４を介しての一括露光であっても良いし、また
電子線あるいはイオンビーム等による直接描画でも良
い。露光光源としては、従来使用される紫外光のみなら
ず、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光、エキシマーレーザー、電子線、
Ｘ−線等感光性材料をパターニングできるものであれば
構わない。

【００４４】このように、液路をパターニングした第１
ポジ型感光性材料層３上に、図４に示すように更に第２
ポジ型感光性材料層６を形成する。この時に、第１ポジ
型感光性材料層に影響を及ぼさない為の手段が必要とな
る。例えば、第２ポジ型感光性材料層の形成がドライフ
ィルムによるラミネート法であれば極めて影響が軽微で
ある。またソルベントコート法を使用する場合に於いて
も、第１及び第２層材料の溶解特性を若干でも変化せし
めれば可能となる。即ち、第１層感光性材料として、水
あるいはアルコール等の極性の強い溶剤に溶解する材料
を使用し、その上にソルベントコートする感光性材料と
して芳香族等、極性の低い溶剤に溶解する材料を選択し
第１層材料を溶解しないように塗布形成することが可能
である。また、第１層感光性材料層の表面にシランカッ
プリング剤等を薄くコーティングしたり、第１層感光性
材料に対して適当な加熱処理を施したり、あるいはシリ
コン化合物を含有する雰囲気下にて第１層感光性材料層
の加熱処理を行なう等の手段を用いれば、第１層および
第２層感光性材料が同一、あるいは同様の特性を有して
いても２層の構成を形成することが可能である。

【００４５】上記のようにして形成した第２ポジ型感光
性材料層は、次いで加熱して架橋させるものである。架
橋条件は第１層の場合と同様である。

【００４６】前記手段により形成された、２層構成から
なる感光性材料層に対して、図５に示すようにインク吐
出口を形成する為のパターン露光を行ない、吐出口の潜
像を形成する。該パターン露光は、前記したように第１
層感光性材料層の露光と同様の手段が選択できる。液体
噴射記録ヘッドに於いては、第１層インク液路の露光部
よりも、吐出口の露光部分の方が小さい。この為、第１
層、および第２層の感光性材料としてポジ型レジストを
使用すれば、第２層露光時に第１層レジストが感光して
も全く問題を起さない。本発明は、機械的強度、耐熱
性、耐インク性に優れる熱架橋型ポジレジストを使用す
ることによって、極めて微細な構造を有する液体噴射記
録ヘッドを再現性良く製造できることを可能とした。

【００４７】次いで、図６に図示するように現像処理を
実施して、インク液路７、吐出口８、インク供給口９を
作製する。第１層および第２層の感光性材料が同一の溶
剤にて現像可能な場合は一括にて現像しても構わないこ
とは当然であるが、同一の溶剤にて現像されない場合は
夫々に適した現像液にて現像することも可能である。

【００４８】現像は一般的に使用される有機溶剤やアル
カリ性水溶液を使用することが可能である。例えばメチ
ルイソブチルケトンや２−ブタノン等のケトン、酢酸エ
チルや酢酸２−エトキシエチル等のエステル、トルエン
やキシレン等の芳香族、クロルベンゼンやトリクロルエ
タン等の塩素系溶剤、エーテル等、また水酸化ナトリウ
ムやテトラヒドロキシアンモニウム等のアルカリ性水溶
液が挙げられる。

【００４９】第１層および第２層レジスト材料を異なる
熱架橋型ポジレジストとし、夫々に異なる現像液にて現
像する場合に際しては、図６に図示した液体噴射記録ヘ
ッドにおいては、液滴の吐出方向およびインクの供給口
がいずれも基板１の上面側に存在する為、現像は第２層
感光性材料層に対して行なった後に第１層材料層を現像
することが望ましい。一方、図８に示した液体噴射記録
ヘッドにおいては、インクの供給口９が基板１を貫通す
る穴を介して形成されており、該構成を取る場合に於い
ては第１層感光性材料層を先に現像しても構わない。図
６に示す液体噴射記録ヘッドに於いては、図７に示すよ
うなインク供給部材１０を設けてインクの供給を行なう
ことが可能である。また、図８に示す液体噴射記録ヘッ
ドに於いては、図９に示すようなインク供給部材（イン
クタンク１１）を基板の裏側に設けてインクの供給を行
なうことが可能である。一般的には、インク供給部材を
基板の裏側に設けた方が、部材の接着が容易である、お
よび吐出口と記録紙間隔を狭くできる等の利点を有す
る。もちろん、これ以外の手段、形状によってインクの
供給を行なうことは可能である。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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できるため、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４３４５
２６２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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】さらに、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。

【００５６】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。

【００５７】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、キャッピング手段、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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】本発明において、上述した各インクにたい
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。

【００６３】図１０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。

【００６４】図１０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。

【００６５】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。

【００６６】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３１はブレード保持部材３１
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３１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。

【００６７】

【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レジスト液の調製先ず以下の方法で熱架橋型ポジレジストの合成を行っ
た。

【００６８】メチルメタクリレート、メタクリル酸グリ
シジルを夫々減圧蒸留法によって蒸留した。次いで、メ
チルメタクリレート８０部（重量比）、メタクリル酸グ
リシジル２３．４部（共重合比は２０ｍｏｌ％）、をテ
トラヒドロフラン１００部に混合し、これにアゾビスイ
ソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）を０．５部添加後、６０
℃にて５時間攪拌してラジカル重合を行った。次いで、
反応液を１０００部のシクロヘキサンに投入して樹脂を
回収した。回収した樹脂を再度２００部のテトラヒドロ
フランに溶解した後、１０００部のシクロヘキサンに投
入して再沈殿せしめて洗浄を行った。該樹脂を６０℃の
真空中にて１昼夜乾燥した後、２５ｗｔ％の濃度のシク
ロヘキサノン溶液とした。次いで、トリエチレンテトラ
ミンの１０ｗｔ％シクロヘキサノン溶液を、樹脂溶液１
００部に対して０．１部添加してレジスト液とした。

【００６９】液体噴射記録ヘッドの製造図１から図７に示す操作手順に準じて、図７の構成の液
体噴射記録ヘッドを作製した。

【００７０】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
形成したガラス基板上に、前記レジスト溶液を６０番の
ワイヤーバーにて塗布し、８０℃にて３０分間乾燥し
た。次いで１２０℃にて１０分間熱硬化を行った。本レ
ジスト被膜の膜厚は３０μｍであった。

【００７１】次いで、インク流路のパターン露光を行っ
た。露光はウシオ電機（株）製の２ｋＷ、Ｘｅ−Ｈｇ、
Ｄｅｅｐ−ＵＶ光源を使用し、コンタクト露光法にて行
った。露光時間は１０分間、照射量は６０Ｊ／ｃｍ² で
あった。

【００７２】次いで、該被膜上に前記レジスト被膜をラ
ミネーションにて形成した。先ず、前記レジスト液を膜
厚２５μｍのアラミドフィルム（東レ社製）に７０番の
ワイヤーバーにて塗布し、８０℃にて３０分間乾燥し、
次いで該フィルムと基板を密着せしめて、ラミネーター
にて被膜を転写した。尚、ラミネート温度は１００℃、
ラミネート圧力は１ｋｇ／ｃｍ² である。フィルムを転
写した後、１２０℃にて１０分間加熱して樹脂を熱架橋
させた。該上層レジスト被膜の膜厚は２０μｍであっ
た。

【００７３】該レジスト被膜に対して、前記したと同様
の方法によって、インク吐出口のパターン露光を行っ
た。露光時間は１０分間であった。

【００７４】次いで、レジストの現像を行った。現像液
としては、メチルイソブチルケトンとエチルアルコール
を１：２（容量比）にて混合したものを使用した。現像
後、８０℃にて１時間加熱してレジスト被膜のキュアを
行った。

【００７５】最後に、インク供給用接合部材１０の接着
および電気実装を行い、液体噴射記録ヘッドを完成し
た。作製した液体噴射記録ヘッドを図１０に示す構成を
有する記録装置に装着し、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
から成るインクを充填して記録を行ったところ、安定な
印字が可能であった。実施例２レジストの調製蒸留したメチルメタクリレート７２部、メタクリル酸グ
リシジル２８部、メタクリル酸８部をテトラヒドロフラ
ン１００部に混合し、ＡＩＢＮ０．５部を添加して実施
例１と同様にして樹脂の合成、洗浄、乾燥を行った。該
樹脂を２５ｗｔ％の濃度にてジアセトンアルコールに溶
解し、０．５ｗｔ％のジエチルアミノプロピルアミンを
添加してレジスト液を調製した。

【００７６】液体噴射記録ヘッドの製造実施例１にて使用した電気熱変換素子を形成したガラス
基板の、電気熱変換素子近傍のインク液路となる箇所に
３００μｍφのダイヤモンドドリルにてインク供給の為
の貫通孔を形成した。該基板上に前記レジストをラミネ
ーションにて被膜形成した。尚、ラミネーションは実施
例１と同様の手段にて行った。該被膜を１２０℃にて３
０分間ベーキングし、熱架橋を行った。レジスト被膜の
膜厚は３０μｍであった。

【００７７】該レジスト被膜に対して電子線露光にてイ
ンク液路パターンを露光した。基板を電子線描画装置Ｅ
ＬＳ−３３００（エリオニクス社）に装着し、２００μ
Ｃ／ｃｍ² の露光量にてパターン露光を行った。該被膜
上に実施例１にて合成したレジストをラミネーションに
て被膜形成し１２０℃にて１０分間ベーキングを行っ
た。レジスト被膜の膜厚は２０μｍであった。基板を再
度電子線描画装置に装着し、インク吐出口のパターン露
光を行った。露光量は１５０μＣ／ｃｍ² であった。次
いで、メチルイソブチルケトンとジエチレングリコール
の１／３混合液にて第１層レジスト被膜を現像した後、
メチルイソブチルケトンとエチルアルコールの１／２混
合液にて第２層レジスト被膜を現像した。最後に８０℃
にて１時間を要して被膜をキュアせしめた。

【００７８】アクリル樹脂にて成型加工したインクタン
クにスポンジを入れ、実施例１にて使用したインクを充
填した。次いで、該インクタンクをエポキシ系接着剤
（３Ｍ社：アラルダイト）にて基板背面、インク供給口
にインクが供給できる位置に接着した。また、電気熱変
換素子に電気信号を供給する為の電気実装を施した。

【００７９】実施例１と同様に図１０に示す記録装置に
前記液体噴射記録ヘッドを装着し、記録を行ったとこ
ろ、安定な記録を行うことが可能であった。

【００８０】

【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利用したリソグラフィー技術に
よって成される為、ヘッドの細密部を、所望のパターン
にて、しかも極めて容易且つ精密に形成できるばかり
か、同構成の多数のヘッドを同時に加工することも容易
にできるようになり、安価で精密な液体噴射記録ヘッド
が製造できる。２）吐出面の切断工程を必要とせず、且つ電気熱変換素
子とオリフィス間の距離をレジスト膜の塗布膜厚を制御
することによって容易に制御できる為、電気熱変換素子
とオリフィス間隔が一定で、吐出面の平滑な液体噴射記
録ヘッドを安定に製造でき、歩留りの向上と印字品位の
向上が図れる。３）主要構成部材の位置合わせを容易にして確実に成す
ことが可能であり、特に電気熱変換素子とインク吐出口
の位置合わせはリソグラフィーにて為される為、寸法精
度が高く且つインク液滴吐出方向の一定な液体噴射記録
ヘッドが歩留り良く製造できる。４）少なくとも、２回のレジスト塗布、露光工程と少な
くとも１回の現像工程にて液体噴射記録ヘッドの主要部
分の製造が可能であり、製造工程の短縮により、生産性
の向上と設備費の低減が図れる。５）高密度マルチアレイ液体噴射記録ヘッドが簡単な手
段にて得られる。６）インク液路の高さ、および長さの制御は、レジスト
膜の塗布膜厚によって簡単且つ精度良く変えられる為、
設計の変更と制御が容易に実施できる。７）微細構造部の接着剤による接着の必要がない為、接
着剤がインク液路やインク吐出口に入り込む可能性が少
なく、歩留りの向上を図れる。８）熱架橋ポジ型レジストをインク液路および吐出口形
成部材として使用することにより、現像時のレジスト被
膜の膜減りがなく、寸法精度が高くまた第１および第２
層レジスト膜との密着性に優れた液体噴射記録ヘッドが
製造できる。９）熱架橋型ポジレジストは溶剤では溶解せず、また機
械的強度、耐熱性に優れている為、強靱な液体噴射記録
ヘッドを製造できる。更に、エポキシ基を熱架橋基とし
た熱架橋型ポジレジストはアルカリ等にても加水分解し
難く、インクに長時間浸漬していても、劣化し難い液体
噴射記録ヘッドが製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】液体吐出エネルギー発生素子を設けた基板の一
例を示す模式的斜視図である。

【図２】第１ポジ型感光性材料層を積層した基板の一例
を示す模式的斜視図である。

【図３】マスクを介して第１ポジ型感光性材料層にイン
ク液路等のパターン潜像を形成する状態を示す説明図で
ある。

【図４】第１ポジ型感光性材料層の上に第２ポジ型感光
性材料層を積層した状態を示す斜視図である。

【図５】マスクを介して第２ポジ型感光性材料層に吐出
口等のパターン潜像を形成する状態を示す説明図であ
る。

【図６】図１〜６の各工程を施した後、現像することに
より完成した液体噴射記録ヘッドの概略斜視図である。

【図７】液体噴射記録ヘッドにインク供給用接合部材を
取付けた状態を示す概略斜視図である。

【図８】基板にインク供給口を形成したヘッドの他の実
施例を示す斜視図である。

【図９】図８のヘッドにインクタンクを取付けた状態を
示す斜視図である。

【図１０】本発明のヘッドを装着した記録装置の一例を
示す概略斜視図である。

【符号の説明】

１基板２液体吐出エネルギー発生素子３第１ポジ型感光性材料層４フォトマスク４’ フォトマスク５液路の潜像６第２ポジ型感光性材料層７インク液路８吐出口９インク供給口１０インク供給用接合部材１１インクタンク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ヘッド回復装置２６Ａキャップ部３０ブレード３０Ａブレード保持部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インク吐出エネルギー発生素子を設けた
基板上に、エポキシ基を有する架橋型の第１ポジ型感光
性材料層を形成し、前記第１ポジ型感光性材料層を加熱
架橋した後、これに光照射をすることにより加熱架橋し
た前記第１ポジ型感光性材料層に液路の潜像を形成する
第１工程と、潜像を形成した第１ポジ型感光性材料層上に、更にエポ
キシ基を有する架橋型の第２ポジ型感光性材料層を形成
し、形成した前記第２ポジ型感光性材料層を加熱架橋し
た後、これに光照射をすることにより前記加熱架橋した
第２ポジ型感光性材料層に吐出口の潜像を形成する第２
工程と、前記潜像を形成した第１、及び第２ポジ型感光性材料層
を現像して液路、及び吐出口を形成する工程と、を含む
ことを特徴とする液体噴射記録ヘッドの製造方法。
【請求項２】ポジ型感光性材料層の材料がメタクリル
酸グリシジルを５〜８０ｍｏｌ％共重合してなる高分子
化合物である請求項１記載の液体噴射記録ヘッドの製造
方法。
【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。
【請求項４】インク吐出エネルギー発生素子が電気エ
ネルギーを与えることによって発熱し、インクに状態変
化を生ぜしめて吐出を行わせるための電気熱変換体であ
る請求項３記載の液体噴射記録ヘッド。
【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記載の液体噴射記録ヘッ
ド。
【請求項６】記録媒体の被記録面に対向してインクを
吐出するインク吐出口が設けられている請求項３に記載
の記録ヘッドと、該記録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記録装置。