(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出するために利用されるエネルギー発生体と、該エネルギー発生体が配されインクを吐出する吐出口に連通するインク通路と、を基板上に設け、該基板と天板とを接合してなるインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記基板上の前記インク通路形成予定部位に固体層を設ける固体層配設工程と、
前記インク通路の壁部材となる硬化前状態の材料を、上向きにした前記天板の上に、該天板の側端部において表面張力を利用して保持されるように設ける壁部材配設工程と、
前記壁部材配設工程で前記天板の上に設けられた前記硬化前の材料が前記固体層配設工程で前記基板の上に設けられた前記固体層を覆うように、前記天板と前記基板とを近接させて接合する接合工程と、
前記固体層を除去して前記インク通路を形成する固体層除去工程と、
を有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。
【請求項２】
前記接合工程は、前記天板を下向きにして前記基板と接合す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。
【請求項３】
前記壁部材配設工程において、前記硬化前状態の材料を前記天板の上に設けた後、減圧下で放置を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記接合工程と前記固体層除去工程との間に、前記硬化前状態の材料を本硬化させる本硬化工程を更に含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記本硬化工程と前記固体層除去工程との間に、切断処理を施して複数のインクジェット記録ヘッドを得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の製造方法。
【請求項６】
前記固体層配設工程と前記壁部材配設工程とは、この順に行うことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記固体層配設工程より前記壁部材配設工程を先に行うことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記固体層配設工程と前記壁部材配設工程とを並行して行うことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクを吐出して記録を行うインクジェット記録ヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録装置は、ワードプロセッサー、コンピューター等の情報処理機器の出力端末として一体的に、または別体として設けられるものの他、情報読み取り機器等と組み合わされた複写装置、情報送受信機能を有するファクシミリ装置、布への捺染を行う機械等において広く用いられている。このインクジェット記録装置は、インクを微小な液滴として吐出口から高速で吐出させることにより、高精細な画像を高速で記録することができるという特徴を有している。特に、インクを吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生体として電気熱変換体を用い、この電気熱変換体が発生する熱エネルギーによって生ずるインクの発泡を利用してインクを吐出する方式のインクジェット記録装置は、画像の高精細性、高速記録性、記録ヘッド及び装置の小型化、更にはカラー化に適していることから、近年注目されている。
【０００３】
インクジェット記録装置において使用されるインクジェット記録ヘッド（以下、単に「ヘッド」とも称する）には、通常、複数の吐出口が設けられる。吐出口からそれぞれインクを吐出するために利用される熱エネルギーを発生する電気熱変換体が、各インク流路に対応して基板上に設けられている。電気熱変換体は、主に発熱抵抗体及びこれに電力を供給するための電極配線、並びにこれらを保護するための絶縁性保護膜により構成される。
【０００４】
ヘッドは、電気熱変換体が設けられた基板とインク通路が形成された天板とを接合した基本構造をもつものが多い。インク通路に含まれる各インク流路は、その吐出口と反対側の端部が共通インク室と連通しており、この共通インク室にはインクタンクから供給されるインクが貯留される。複数のインク流路と共通インク室とを総称して、「インク通路」と呼ぶことにする。
【０００５】
共通インク室に供給されたインクは、ここから各インク流路に導かれ、吐出口近傍でメニスカスを形成して保持される。この状態で電気熱変換体を選択的に駆動させることにより、その発生する熱エネルギーを利用して熱作用面上のインクを急激に加熱して沸騰させ、これに基づいて吐出口からインクを吐出する。
【０００６】
この様なヘッドの製造方法の一従来例が、米国特許第５，０３０，３１７号等に記載されている。図１は、その工程を説明するための模式的斜視図である。インク通路に対応する様に配される電気熱変換体２７が設けられた基板２７の上のインク通路形成予定部位に、例えばポジ型の感光性を有する樹脂からなる固体層２８を設ける（同図（ａ））。その上に、固体層８を覆う様に、インク通路壁形成部材２２となる活性エネルギー線硬化材料からなる層を設ける（同図（ｂ））。更にその上に、インクの供給口２６に連通する凹部２９が設けられた天板２４を積層する（同図（ｃ））。然る後、共通インク室に対応する部位にフォトマスク３２を設け、矢印の向きに活性エネルギー線を照射して、活性エネルギー線硬化材料の被照射部を硬化せしめる（同図（ｄ））。そして、インクの供給口２６等から矢印の通りに固体層除去液を導入して（同図（ｅ））、固体層２８を除去する。これにより、吐出口３３に連通するインク通路を形成する（同図（ｆ））。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この様な方法では、インク通路壁形成部材２２となる活性エネルギー線硬化材料からなる層と天板２４との間の接合強度に偏りが発生し、その間にわずかな隙間ができ、そこからインクが漏れ、ひいてはヘッドそのものの強度や耐久性に支障を来たすことがあった。
【０００８】
本発明の目的の一つは、強度や耐久性に優れた高精度なインクジェット記録ヘッドを作業性良く簡易に製造することができるインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するための手段として、本発明は、インクを吐出するために利用されるエネルギー発生体と、該エネルギー発生体が配されインクを吐出する吐出口に連通するインク通路と、を基板上に設け、該基板と天板とを接合してなるインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記基板上の前記インク通路形成予定部位に固体層を設ける固体層配設工程と、前記インク通路の壁部材となる硬化前状態の材料を、上向きにした前記天板の上に、該天板の側端部において表面張力を利用して保持されるように設ける壁部材配設工程と、前記壁部材配設工程で前記天板の上に設けられた前記硬化前の材料が前記固体層配設工程で前記基板の上に設けられた前記固体層を覆うように、前記天板と前記基板とを近接させて接合する接合工程と、前記固体層を除去して前記インク通路を形成する固体層除去工程と、を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供するものである。
【００１０】
また、本発明は、かかる製造方法によって製造された、強度や耐久性に優れた高精度なインクジェット記録ヘッドを提供するものでもある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明するが、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲内であれば適宜変更できるものである。
【００１２】
（実施例１）
図２（１）〜（７）は、本発明の実施例１に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す模式的断面図である。
【００１３】
図２（１）：
インクを吐出するために利用されるエネルギーとして熱エネルギーを発生する電気熱変換体１４が２列設けられた厚さ２ｍｍのアルミニウム基板１上のインク通路形成予定部位に第１の固体層２を２０μｍの厚さに形成した。固体層２は、後述する各工程を経た後に除去され、残された空間部分がインク通路を形成する。固体層２としては、東京応化製「ＭＦ−５８」を用いた。
【００１４】
図２（２）：
基板１上の固体層２のない部分に、接着層として常温硬化性樹脂８ａをディスペンサで塗布した。常温硬化性樹脂８ａとして、油化シェルエポキシ（株）製「エピコート８２８」（重量部１００）と富士化成工業（株）製「フジキュア−６０１０」（重量部５０）との混合物に、フィラーを３０重量％更に混合したものを用いた。これをＧ１９のニードルを用い、吐出圧０．８ｋｇ／ｃｍ２  、塗布速度３０ｍｍ／ｓｅｃ、基板−ニードル間距離０．３ｍｍで塗布した。更にこれを７５℃で１時間オーブンで加熱し、常温硬化性樹脂８ａを半硬化状態とした。
【００１５】
図２（３）：
天板５として、供給口４を有し耐インク処理を施した厚さ２ｍｍのアルミニウム板を用いた。この天板５を上向きにして、その中央部（幅２．０ｍｍ）に対し、ディスペンサ８ｂからインク通路の壁部材となる常温硬化性樹脂８を塗布した。この常温硬化性樹脂８は、先程の常温硬化性樹脂８ａからフィラーを除いたものである。これをＧ２１のニードルを用い、吐出圧３．０ｋｇ／ｃｍ２、塗布速度３０ｍｍ／ｓｅｃ、天板−ニードル間距離０．２ｍｍで塗布した。常温硬化性樹脂８はフィラーを含んでいないが、天板の側端部で表面張力によって凸型に比較的大きな厚さに保持される。これを真空下、常温で１時間放置した。
【００１６】
（２）の加熱が大気圧下であるのに対してここで放置を真空下（減圧下）で行うのは、以下の理由による。接着層は主に基板１と天板５とを接合するためのものなので、樹脂中に多少の気泡があってもさほど問題にならない。これに対して（３）の常温硬化性樹脂８は、後に微細なインク流路となる固体層２に直接接するので、ここに気泡があるとインク流路の形状が変わったり、複数の吐出口が繋ってしまうおそれがある。このため、真空下で脱泡処理を行うわけである。ここで、樹脂の塗布工程の段階から真空下で行ってもよい。
【００１７】
尚、この図２（３）の工程は、図２（１），（２）の工程より後に行うものとして説明したが、図２（１），（２）の工程より前に、或いは同時並行して行ってもよい。
【００１８】
図２（４）：
天板５を下向きにして、基板１と天板５とを接合した。樹脂は硬化前状態なので、比較的軽い圧力で両者は接合する。ここで、共通インク室１０は樹脂で満たされることがないが、もし樹脂が入り込んだ場合には、図７（５）の様に、固体層２に至るまで切削すればよい。この後、３０℃で２４時間、次いで１２０℃で１時間の本硬化処理を行った。
【００１９】
本工程に対応した製造中のインクジェット記録ヘッドを図３（ａ）の模式的斜視図に示す。図３（ａ）では、一つの基板１上に３対（計６個）のヘッドが形成されている。図３（ａ）のＡ−Ａ’の一点鎖線に沿って切断した模式的断面図が図２（４）に相当する。
【００２０】
図２（５）：
列状の電気熱変換体１４の中央を（図３（ａ）ではＢ−Ｂ’の一点鎖線に沿って）刃幅１ｍｍのダイヤモンドソーで切断し、２つのヘッドに分離した。尚、天板５の供給口４の部分には数個所の梁（不図示）が設けられている。すなわち、天板５は、共通インク室１０の前方と後方とで完全に分離されているわけではないので、その強度は維持されている。本工程に対応した製造中のインクジェット記録ヘッドを図３（ｂ）の模式的斜視図に示す。
【００２１】
図２（６）：
エチルセロソルブを天板５の上方から吹きかけ、固体層２を除去し、吐出口９に連通するインク通路を開通させた。
【００２２】
図２（７）：
天板５の上に蓋板１３を接着した。次いで、ヘッドの共通インク室１０の両端に位置する供給口４に対して、インク供給用部材１５，１５ａを取り付けた。本実施例によって製造されたインクジェット記録ヘッドを、矢印Ｂの方から見た模式的正面図が図４である。
【００２３】
（実施例２）
図５は、本発明の実施例２に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す模式的断面図である。実施例１との主たる違いは、本実施例では天板５の厚さが部分的に異なることと基板１側には樹脂を塗布しないこととである。本実施例の様に、天板として、複数のインク流路に対応する部分が、他の部分より薄いものを用いれば、インク通路の壁部材となる材料を充填する空隙を形成するための所謂スペーサを少ないものとすることができるので好ましい。
【００２４】
図５（１）：
実施例１における図２（１）とほぼ同じである。
【００２５】
図５（２）：
天板５として、部分的に厚さの異なる耐インク処理を施したアルミニウム板を用いた。天板５の外側の厚さｈ１は２ｍｍ、外側と内側の厚さの差ｈ２は０．１ｍｍとした。まず、天板５の中央部（幅２．０ｍｍ）に常温硬化性樹脂８（実施例１で天板５側に塗布したものと同じ材料）を、実施例１と同じ条件で塗布した。次に、天板の両脇部に先程と同じ常温硬化性樹脂８を吐出圧０．２ｋｇ／ｃｍ２で塗布した。この両脇部には、中央部と異なり、樹脂を薄く塗ればよい。
【００２６】
図５（３）〜（６）：
実施例１における図２（４）〜（７）とほぼ同じである。
【００２７】
（実施例３）
図６は、本発明の実施例３に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す模式的断面図である。実施例２との主たる違いは、本実施例では天板５の上部に穴がないことである。
【００２８】
図６（１）：
実施例２における図５（１）とほぼ同じである。
【００２９】
図６（２）：
天板５として、上部に穴のない耐インク処理を施したアルミニウム板を用いた。ｈ１，ｈ２の数値、その他の製造条件等については、実施例２とほぼ同じである。
【００３０】
図６（３）：
実施例２における図５（３）とほぼ同じである。
【００３１】
図６（４）：
実施例２における図５（４）とほぼ同じである。本実施例では、天板５の上部に穴がないので、実施例２の場合に比べて強度的に一層有効である。
【００３２】
図６（５）：
天板５の上部には穴がないので、ヘッドの側方から（紙面に垂直な方向から）除去液を吹きかけ、固体層２を除去し、インク通路を開通させた。この様に本実施例では、上部に穴がない天板を用いるので、新たに蓋板を接着する必要がない。
【００３３】
（実施例４）
図７（１）〜（７）は、本発明の実施例４に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す模式的断面図である。
【００３４】
図７（１）：
実施例３における図６（１）とほぼ同じである。
【００３５】
図７（２）：
天板５として、供給口４を有し耐インク処理を施していない厚さ２ｍｍのアルミニウム板を用いた。この天板５を上向きにして、その両脇部（幅１．２ｍｍ）に対し、ディスペンサ８ｂから常温硬化性樹脂８を塗布した。この常温硬化性樹脂８は、油化シェルエポキシ（株）製「エピコート８２８」（重量部１００）と富士化成工業（株）製「フジキュア−６０１０」（重量部５０）との混合物である。これをＧ２１のニードルを用い、吐出圧２．０ｋｇ／ｃｍ２、塗布速度３０ｍｍ／ｓｅｃ、天板−ニードル間距離０．１ｍｍで塗布した。常温硬化性樹脂８は、天板の端部で表面張力によって凸型に維持される。これをオーブン中７５℃で１時間加熱し、半硬化状態とした。
【００３６】
図７（３）：
天板５を下向きにして、基板１と天板５とを接合した。樹脂は半硬化状態なので、比較的軽い圧力で両者は接合する。この結果、厚さが約１００μｍの樹脂層が形成された。
【００３７】
図７（４）：
インクの供給口４から、前述したものと同じ常温硬化性樹脂８を充填し、硬化させた。詳細には次の手順で行った。まず、天板５の下方まで樹脂を充填した。続いて、常温、１時間の真空脱泡処理を行った。続いて、３０℃で２４時間、次いで１２０℃で１時間加熱し、樹脂を本硬化状態とした。次に、供給口４の上部まで樹脂を充填し、６０℃で６時間加熱し、樹脂を半硬化状態とした。ここでいきなり本硬化状態としないのは、硬化収縮による基板の反りを防ぐためである。
【００３８】
図７（５）：
供給口４より幅の狭いダイヤモンドソーによって供給口４の近傍の樹脂８を固体層２に至るまで切削し、インク室１０を形成した。この結果、天板５の側面を覆う樹脂は、耐インク層として機能する。次いで、１２０℃で１時間の加熱を行い、前工程で半硬化状態であった樹脂を本硬化した。ここでは、１２０℃で加熱しても、本硬化する樹脂の量が比較的少ないので基板が反ることはない。
【００３９】
図７（６）：
列状の電気熱変換体１４の中央をダイヤモンドソーで切断し、２つのヘッドに分離した。
【００４０】
図７（７）：
エチルセロソルブを天板５の上方から吹きかけ、固体層２を除去し、インク通路を開通させた。
【００４１】
（実施例５）
図８は、本発明の実施例５に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す模式的断面図である。実施例４との主たる違いは、本実施例では天板側に塗布する樹脂と充填する樹脂とを異ならせたことである。前者の樹脂は空隙を形成するため比較的粘度が高いものが望ましく、後者の樹脂は耐インク性が高く微細な箇所に行き渡らせるために比較的粘度の低いものが望ましい。
【００４２】
本実施例では、充填用樹脂として、実施例４において用いた常温硬化性樹脂と同じ樹脂８を用い、塗布用樹脂として同じ常温硬化性樹脂に対してフィラーを３０重量％更に混合して増粘した樹脂８ａを用いた。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、インク通路の壁部材となる硬化前状態の材料を上向きにした天板の上に設けるので、壁部材と天板との接合強度が高く、強度や耐久性に優れたインクジェット記録ヘッドを製造することができる。また、インク通路の壁部材となる硬化前状態の材料が、天板の側端部において表面張力を利用して保持されるので、所望の比較的大きな厚さをもつインク通路の壁部材を所望の部位に簡易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェット記録ヘッドの製造方法の一従来例を説明するための模式的斜視図である。
【図２】本発明の実施例１に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す模式的断面図で、（１）から順番にそのプロセスを示す。
【図３】図２の一部に対応した、製造中のインクジェット記録ヘッドを示す模式的斜視図である。
【図４】図２の製造方法によって製造されたインクジェット記録ヘッドを示す模式的正面図である。
【図５】本発明の実施例２に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す模式的断面図で、（１）から順番にそのプロセスを示す。
【図６】本発明の実施例３に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す模式的断面図で、（１）から順番にそのプロセスを示す。
【図７】本発明の実施例４に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す模式的断面図で、（１）から順番にそのプロセスを示す。
【図８】本発明の実施例５に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す模式的断面図で、（１）から順番にそのプロセスを示す。
【符号の説明】
１  基板
２  固体層
４  供給口
５  天板
８  常温硬化性樹脂
８ａ  常温硬化性樹脂
８ｂ  ディスペンサ
９  吐出口
１０  共通インク室
１３  蓋板
１４  電気熱変換体
１５，１５ａ  インク供給用部材
【図１】
0003595710.tif 000002
【図２】
0003595710.tif 000003
【図３】
0003595710.tif 000004
【図４】
0003595710.tif 000005
【図５】
0003595710.tif 000006
【図６】
0003595710.tif 000007
【図７】
0003595710.tif 000008
【図８】
0003595710.tif 000009