JPH09187944A - インクジェットヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

インクジェットヘッドおよびその製造方法

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JPH09187944A
JPH09187944A JP184996A JP184996A JPH09187944A JP H09187944 A JPH09187944 A JP H09187944A JP 184996 A JP184996 A JP 184996A JP 184996 A JP184996 A JP 184996A JP H09187944 A JPH09187944 A JP H09187944A
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JP
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resin layer
ink
substrate
pressure generating
generating element
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JP184996A
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Norio Okuma
典夫 大熊
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Canon Inc
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インク液滴の吐出方向性が改善されたサイド
シューター型インクジェットヘッドおよびその製造方法
を提供する。 【解決手段】 インク吐出圧力発生素子が形成された基
板上に樹脂層が形成され、該樹脂層の該インク吐出圧力
発生素子上部分にはインク吐出口が設けられた発泡室が
形成されており、該発泡室からのインク液滴の吐出が該
インク吐出圧力発生素子を有する基板面に対して垂直方
向に行われるインクジェットヘッドにおいて、前記樹脂
層が形成する該発泡室壁面が基板面に対して鋭角に交わ
って傾斜している構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録方式に用いる記録液小液滴を発生するためのインクジ
ェットヘッドおよびその製造方法に関する。特に本発明
は、インク吐出圧力発生素子が形成された面に対して垂
直方向に記録液小滴を吐出させるいわゆるサイドシュー
ター型ヘッドにおける記録液小滴の方向性の改善に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来よりサイドシューター型インクジェ
ットヘッドにおける、記録液滴の方向性の改善について
は、多くの提案がなされている。
【0003】特開平1−118443号明細書は、ヒー
ター中心とインク吐出口中心を1〜25μmずらすこと
でインク液滴の吐出方向が改善されることを明示してい
る。また、EP−056487A1明細書は、インク吐
出口をインク吐出方向に傾斜(吐出開口部が先細り)さ
せることでインク液滴の吐出方向が改善されることを示
している。しかしながらその効果は十分とはいえない。
【0004】また、近年の記録技術の進展に伴いインク
ジェット記録に対してもより高精細な画像品位が望まれ
ている。特開平4−10940号、同4−10941号
および同4−10942号明細書に記載の方法は、この
目的を達成するためのものである。
【0005】すなわち、その記録方法は、インク吐出圧
力発生素子(電気熱変換素子)に記録情報に対応して駆
動信号を印加し、電気熱変換素子にインクの核沸騰を越
える急激な温度上昇を与える熱エネルギーを発生させ、
インク内に気泡を形成、この気泡を外気と連通させてイ
ンク液滴を吐出させるものである。
【0006】その方法では、小インク液滴(50pl以
下)の吐出が可能で、かつヒーター前方のインクをすべ
て吐出させるため、インク液滴の体積、速度が温度の影
響を受けずに安定化されるために高品位な画像を形成す
ることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらその方法
においては、生成した気泡を外気と連通させてインク液
滴を吐出させるため、電気熱変換素子とインク吐出口の
距離を従来の吐出方式に比較して短く設定する必要があ
りインク液滴の吐出方向性を制御するのが困難であっ
た。
【0008】従って、本発明は、上記の諸点に鑑みなさ
れたもので、インク液滴の吐出方向性が改善されたサイ
ドシューター型インクジェットヘッドおよびその製造方
法を提供することを目的とする。
【0009】
【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が形成された基
板上に樹脂層が形成され、該樹脂層の該インク吐出圧力
発生素子上部分にはインク吐出口が設けられた発泡室が
形成されており、該発泡室からのインク液滴の吐出が該
インク吐出圧力発生素子を有する基板面に対して垂直方
向に行われるインクジェットヘッドにおいて、前記樹脂
層が形成する該発泡室壁面が基板面に対して鋭角に交わ
って傾斜していることを特徴とするインクジェットヘッ
ドを提供する。
【0010】前記発泡室を形成する壁の傾斜角度は基板
面に対して50〜85°であることが好ましい。
【0011】また、前記インク吐出圧力発生素子が電気
熱変換素子であり、加熱されることによって生成した気
泡が外気と連通することでインク液滴を吐出させるもの
であることが好ましい。
【0012】さらに本発明は、(1)インク吐出圧力発
生素子を有する基板の該インク吐出圧力発生素子上に、
溶解可能な樹脂にてインク流路と側壁が基板面に対して
鋭角に交わって傾斜している発泡室を形成する工程、
(2)前記溶解可能な樹脂層上に被覆樹脂層を形成する
工程、(3)前記被覆樹脂層の前記溶解可能な樹脂層上
の部分にインク吐出口を形成する工程、ならびに(4)
前記溶解可能な樹脂層を溶出する工程とを少なくとも含
むことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法を
提供する。
【0013】前記溶解可能な樹脂層をポジレジストとす
ることが好ましい。
【0014】さらに、前記発泡室を形成する壁の傾斜角
度は、50〜85°とすることが好ましい。
【0015】すなわち本発明者らは、発泡室を形成する
壁が基板面に対して垂直ではなく傾斜した構造となるよ
うにすることで、インク吐出圧力(インク吐出圧力発生
素子が電気熱変換素子の場合には気泡)に方向性を持た
せ、吐出するインク液滴の方向性を改善することができ
る見い出し、本発明に至ったものである。特に、そのよ
うな効果は、インク吐出圧力発生素子とインク吐出口と
の距離が短い構造の前記特開平4−10940号、同4
−10941号、同4−10942号明細書に記載の方
式において顕著である。
【0016】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照しつつ本発明を
詳細に記述する。
【0017】図2および図3は、従来技術によるサイド
シューター型インクジェットヘッドの構造が示す図であ
る。
【0018】図2は、従来のインクジェットヘッドの1
例の構造を示す要部断面図である。ここで、シリコン基
板1上にインク吐出圧力発生素子として電気熱変換素子
2が形成されており、ポリマー障壁3からなる発泡室と
Ni電鋳によって作製されたオリフィスプレート4でイ
ンクジェットヘッドが形成されている。
【0019】図3は、特開平4−10940号明細書記
載のインクジェットヘッドの実施形態の一例であり、電
気熱変換素子2で発生した気泡が外気と連通することで
インク液滴を吐出させるものである。
【0020】図1は、本発明によるインクジェットヘッ
ドの構造を示す要部断面図である。このヘッドは、発泡
室を形成する壁が基板面に対してθの角度を持って傾斜
していることを特徴とする。発泡室を形成する壁がこの
ような傾斜を有する構造となっていることによって、電
気熱変換素子2で生成した気泡の成長方向が制御され、
従ってインク液滴の吐出方向性が改善される。基板面に
対する傾斜角度θは、吐出インク液滴の体積等によって
適宜決定されるが、約50°〜85°が望ましい。85
°を超えると吐出の方向性改善の効果が十分ではなく、
50°未満の場合には気泡の取り込みが発生する場合が
ある。
【0021】また、図1においては、オリフィスプレー
トのインク吐出口は基板面に対して垂直に形成されてい
るが、気泡の取り込み防止の観点から、インク吐出方向
に傾斜(吐出開口部が先細り)構造を持たせても構わな
い。さらに、オリフィスプレートと発泡室を形成する壁
が一体に形成されていても構わない。
【0022】次いで、上記の本発明のインクジェットヘ
ッドの製造方法について説明する。発泡室を形成する壁
は、ネガ型レジストをフォトリソグラフィーによってパ
ターニングする方式が一般的であるが、ネガ型レジスト
の場合、前述の傾斜構造を持たせることは困難である。
そこで本発明者らは、以下に示す製造方法により発泡室
を形成する壁に傾斜構造を持たせることに成功した。
【0023】すなわち、(1)インク吐出圧力発生素子
を有する基板の該インク吐出圧力発生素子上に、溶解可
能な樹脂にてインク流路と側壁が基板面に対して鋭角に
交わって傾斜している発泡室を形成する工程、(2)前
記溶解可能な樹脂層上に被覆樹脂層を形成する工程、
(3)前記被覆樹脂層の前記溶解可能な樹脂層上の部分
にインク吐出口を形成する工程、ならびに(4)前記溶
解可能な樹脂層を溶出する工程とを少なくとも含むこと
を特徴とするインクジェットヘッドの製造方法である。
【0024】ここで前記溶解可能な樹脂層は、好適には
ポジレジストで形成され、そのパターニング時にオーバ
ー露光することによって、ほぼ任意の傾斜構造を形成す
ることができる。
【0025】以下に図面を参照しながら詳細に説明す
る。
【0026】まず、図4に示すごとく、シリコン基板1
上にインク吐出圧力発生素子2およびインク供給口5を
形成する。これら素子には、素子動作のための制御信号
入力用電極(図示せず)が接続されている。図5および
図6は、図4のA−A’断面に基づいた本発明の製造方
法の手順を示す工程図であり、以下、この工程図で本発
明のインクジェットヘッドの製造方法の工程を説明す
る。
【0027】前記の工程で得られた図5(a)の構造の
基板に、図5(b)に示すように、溶解可能な樹脂層と
してポジ型レジスト6を形成する。そして次に、図5
(c)に示すように、マスク7を介して露光する。この
際に、最適露光量(パターンがほぼ垂直に形成される露
光量)以上にオーバー露光し、現像処理することで、傾
斜構造を有するパターンが形成可能となる。ポジ型レジ
ストは、露光された部分が現像液に対して溶解するため
に、オーバー露光によって露光表面が先細りとなるパタ
ーンが容易に形成できる。図5(d)(i)は最適露光
量で形成されたパターンであり、図5(d)(ii)
は、オーバー露光によって形成されたパターンである。
この傾斜角度は、オーバー露光量によって調整可能であ
る。
【0028】次いで、図6(a)に示すように、傾斜構
造をもって形成された溶解可能な樹脂層上に被覆樹脂層
8を形成する。この被覆樹脂層は、インクジェットヘッ
ドの構造材料となるため、高い機械的強度、耐熱性、基
板に対する密着性、インク液に対する耐性等の特性が要
求される。この被覆樹脂層は、光又は熱エネルギーの付
与により重合・硬化するものが好適に用いられる。
【0029】次いで、図6(b)に示すように、インク
吐出口9を形成する。インク吐出ロの形成は、被覆樹脂
層8が感光性を有する場合にはフォトリソグラフィーに
よってパターニングを行うことで行うことができ、硬化
した樹脂層を加工する場合にはエキシマレーザーによる
加工、酸素プラズマによるエッチング等の手法によって
行うことができる。最後に、溶解可能な樹脂層を溶出し
てインクジェットヘッド(図6(c))を完成する。
【0030】
【実施例】
(実施例1)本実施例では、前述の図5および図6に示
す手順に従い、前記の特開平4−10940号明細書記
載の吐出方式のインクジェットヘッドをいくつか作製し
た。すなわち、溶解可能な樹脂層として0DUR101
0(東京応化工業社製)を用い、オーバー露光の程度を
各種変えて、発泡室内の傾斜構造が異なる(前記の傾斜
角度θが異なる)ヘッドを形成したものである。
【0031】さらに、被覆樹脂層としてエポキシ樹脂の
光カチオン重合硬化物を用い、インク吐出口は通常のフ
ォトリソグラフィーによりパターニングで形成した。な
お、発泡室の高さは12μm、インク吐出口の厚みは8
μmである。
【0032】これらのインクジェットヘッドにインクを
充填し、インクジェットヘッドと被記録媒体(コート
紙)の間隔を1mmに設定し、被記録媒体上に記録を行
い理想着弾点からのヨレ量を測定した。測定結果を表1
に示す。
【0033】
【表1】 表1より明らかなように、傾斜角度θが85°以下であ
れば、ヨレ量が大幅に改善されることが理解される。但
し、傾斜角度θが45°の場合は、ヨレ量は改善される
ものの、連続吐出時に気泡の取り込みに起因すると考え
られる不吐出が観察された。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によって、
従来のものと比較してインク液滴の吐出方向性が改善さ
れたサイドシューター型インクジェットヘッドを得るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のインクジェットヘッドの1例の構造を
示す要部の模式的断面図である。
【図2】従来のインクジェットヘッドの1例の構造を示
す要部の模式的断面図である。
【図3】従来のインクジェットヘッドの別の例の構造を
示す要部の模式的断面図である。
【図4】本発明の製造方法において、インク吐出圧力発
生素子およびインク供給口の形成されたシリコン基板の
斜視図である。
【図5】本発明のインクジェットヘッドの製造方法の1
例の製造手順の前半を示す工程図である。
【図6】図5の製造手順に続く後半の製造手順を示す工
程図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 インク吐出圧力発生素子 3 発泡室を形成する壁 4 オリフィスプレート 5 インク供給口 6 溶解可能な樹脂層 7 マスク 8 被覆樹脂層 9 インク吐出口

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インク吐出圧力発生素子が形成された基
    板上に樹脂層が形成され、該樹脂層の該インク吐出圧力
    発生素子上部分にはインク吐出口が設けられた発泡室が
    形成されており、該発泡室からのインク液滴の吐出が該
    インク吐出圧力発生素子を有する基板面に対して垂直方
    向に行われるインクジェットヘッドにおいて、前記樹脂
    層が形成する該発泡室壁面が基板面に対して鋭角に交わ
    って傾斜していることを特徴とするインクジェットヘッ
    ド。
  2. 【請求項2】 前記発泡室を形成する壁の傾斜角度が基
    板面に対して50〜85°である請求項1記載のインク
    ジェットヘッド。
  3. 【請求項3】 前記インク吐出圧力発生素子が電気熱変
    換素子であり、加熱されることによって生成した気泡が
    外気と連通することでインク液滴を吐出させるものであ
    る請求項1または2記載のインクジェットヘッド。
  4. 【請求項4】(1)インク吐出圧力発生素子を有する基
    板の該インク吐出圧力発生素子上に、溶解可能な樹脂に
    てインク流路と側壁が基板面に対して鋭角に交わって傾
    斜している発泡室を形成する工程、 (2)前記溶解可能な樹脂層上に被覆樹脂層を形成する
    工程、 (3)前記被覆樹脂層の前記溶解可能な樹脂層上の部分
    にインク吐出口を形成する工程、ならびに (4)前記溶解可能な樹脂層を溶出する工程とを少なく
    とも含むことを特徴とするインクジェットヘッドの製造
    方法。
  5. 【請求項5】 前記溶解可能な樹脂層をポジレジストと
    する請求項4記載の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記発泡室を形成する壁の傾斜角度を、
    基板面に対して50〜85°とする請求項4または5記
    載の製造方法。
JP184996A 1996-01-10 1996-01-10 インクジェットヘッドおよびその製造方法 Pending JPH09187944A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8556382B2 (en) 2008-11-27 2013-10-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Nozzle plate and method of manufacturing the same
JP2014131854A (ja) * 2013-01-07 2014-07-17 Canon Inc 液体吐出ヘッドの製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8556382B2 (en) 2008-11-27 2013-10-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Nozzle plate and method of manufacturing the same
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