(57)【要約】【課題】サイドシューター型のインクジェット記録ヘッドにおいて、使用できるインクの自由度（特にｐｈ）が高く、高速連続吐出時の安定性に優れたインクジェット記録ヘッドを提供すること。【解決手段】サイドシューター型のインクジェット記録ヘッドにおいて、インク供給口が異方性エッチングにより形成された面から成り、かつ、基体の両端に配される構成とし、インクは基体のエッジ部より供給される構成とする。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出するための複数の吐出と、該吐出口に連通する流路と、該流路に対応して設けられたインクを吐出するためのエネルギーを発生する複数の圧力発生素子とを基体上に有し、インクの吐出方向が前記圧力発生素子の上方に飛翔するサイドシューター型のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記流路にインクを供給するためのインク供給口が異方性エッチングに再形成された面から成り、かつ、前記基体の両端に配されていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
前記基体が面方位＜１００＞のシリコン基板から成る請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
前記基体が面方位＜１１０＞のシリコン基板から成る請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記複数の吐出口と、該吐出口に連通する流路とが樹脂を主成分とする材料から成ることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
前記インクを吐出するためのエネルギーを発生する複数の圧力発生素子がＴａＮ、ＴａＳｉＮなどを主成分とする発熱抵抗素子から成ることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱抵抗素子によってインク内に生ずるバブルの成長作用を用いて発熱抵抗素子の上方に吐出口よりインク滴を飛翔させて記録を行う、サイドシューター型のインクジェット記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、発熱抵抗素子の上方にインク滴を吐出するサイドシューター型のインクジェット記録ヘッドでは、発熱抵抗素子が形成された基板に貫通口（インク供給口）を設け発熱抵抗素子が形成された面の裏面よりインクを供給する方式が取られている。これは、発熱抵抗素子の形成面倒からインク供給を行った場合、インク供給部材の存在により吐出口から記録媒体までの距離を短くできないことにより、インク滴の着弾精度を低下させてしまい、画像品位を劣化させてしまうためである。
【０００３】
このようなサイドシューター型のインクジェット記録ヘッドは、図７に示すように、インク供給口１００３を挟んで両側に千鳥配置された複数の吐出口１００１が設けられ、また、これからそれぞれインク滴を吐出するために利用される熱エネルギーを発生する発熱抵抗素子１００２が各インク流路１００４毎に基体１００５上に設けられている。発熱抵抗素子１００２は、主にヒーター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インクより保護する保護膜により構成されている（図示せず）。
【０００４】
インク供給口１００３の形成は、ダイシング，サンドブラスト，異方性エッチングなどによる方法が一般的であり、図７では加工精度の高い異方性エッチングにより形成したインク供給口１００３を示してある。インク供給口１００３の加工精度が悪いと、各々のインク流路１００４においてインク供給口１００３端からヒーターまでの距離が異なるため流抵抗にバラツキが生じ、複数の吐出口１００１から吐出されるインク吐出量に変動を招いたりして記録画像の品位を劣化させてしまうため重要なファクターである。
【０００５】
また、吐出口１００１の形成は大別して、ポリイミドなどのフィルムに予めレーザー加工などで処理形成したものを基体１００５上に張り合わせ接合する方法と、樹脂材料などを基体１００５上にコーティングしフォトリソグラフィー技術を用いて露光現像或いはプラズマエッチングにより形成する方法とがある。しかし、昨今のフォトプリントに対する要求の高まりを鑑みると、今後更にインク滴の着弾精度に対する要求は厳しさを増すであろうから、吐出口１００１の加工精度並びにヒーターとの位置精度などの観点から、後者のフォトリソグラフィー技術を用いた基体１００５上への一貫した形成方法が有利である。
【０００６】
上述した構成から成るサイドシューター型のインクジェット記録ヘッドにおいて、インクは複数の吐出口１００１の近傍でメニスカスを形成して保持される。この時、発熱抵抗素子１００２を画像の記録情報などに応じて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沸騰させ、この時の激力によってインクを吐出させる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
昨今のプリントに対する高画質化への要求の高まりから、吐出するインクのサイズは小さくなり、単位面積当たりに打ち込むインク滴の量を揃えるために吐出の回数が増える傾向にある。これをプリントスピードが損なわれないようにより高速に吐出を繰り返すため、インクジェット記録ヘッドの温度上昇は一層厳しさを増してきている。こうした理由から、吐出駆動時に抱き込んだ泡や、インクに容存していた泡の成長が促進され、ひどい時にはインク供給口１００３を塞いでしまい吐出を正常に行えなくなってしまうことがある。これら不要な泡による吐出への影響を軽減するようインク供給口１００３を広げることが出来れば良いが、千鳥配置された複数の吐出口１００１の中央部にインク供給口１００３を設けた構成においては、基体１００５の強度上の問題や、基体のサイズが大きくなることによるコスト上の問題、更には、駆動制御上の問題からあまり広げることは現実的でない。
【０００８】
そこで、基体１００５の両端、即ちエッジ部よりインクの供給を行う方法が考えられる。この方法によれば、上述した問題は回避可能であるが、基体１００５のエッジ部はダイシングによる切り出し面のため耐エッチング性に乏しい。そのため、例えば耐水染料を使用する場合、溶解件の問題からインクのＰＨを高くせざるを得ず、それにより基体１００５の原材料であるシリコンが侵食されヘッド寿命を著しく減少させてしまうといった問題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために成されたもので、課題を解決するための本発明に係る代表的な手段は、インクを吐出するための複数の吐出口と、該吐出口に連通する流路と、該流路に対応して設けられたインクを吐出するためのエネルギーを発生する複数の圧力発生素子とを基体上に有し、インクの吐出方向が前記圧力発生素子の上方に飛翔するサイドシューター型のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記流路にインクを供給するためのインク供給口が異方性エッチングにより形成された面から成り前記基体の両端に配されている構成とするものである。これにより、インク供給口面の耐エッチング性を高め、ＰＨの高いインクを使用した場合でもヘッド寿命を軽減させることなく、また、インク供給口の間口を広げられるため、吐出駆動時の抱き込みや、インク容存といった不要な泡による吐出への影響を軽減出来、吐出の安定性に優れたインクジェット記録ヘッドが得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の目的が達成され得るものであれば良い。
【００１１】
図１から図６は、本発明のインクジェット記録ヘッドに係わる構成とその一製作手順例を示すための模式図が示されている。
【００１２】
まず、本態様においては、例えば図１に示されるような、シリコンからなる基体１００５が用いられる。
【００１３】
このような基体１００５は、液流路構成部材の一部として機能し、また、後述のインク流路１００４および吐出口１００１を形成する材料層の支持体として機能し得る。上記基体１００５上には、発熱抵抗素子１００２が所望の個数配置される。発熱抵抗素子１００２は、ＴａＮ，ＴａＳｉＮなどのヒーターと、それに電力を供給するためのＡｌ，ＡｌＣｕなどの電極配線と、その他に耐用性の向上を目的として、ＳｉＣ，ＳｉＯ，ＳｉＮ，Ｔａなどの保護膜、等の各種機能層とが設けられるが、（図示せず）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。
【００１４】
図１において、インク供給のための供給口１００３を基体１００５上に予め設けておき、図中の一点鎖線で示すようにダイシングすることで基体１００５のエッジ部よりインクを供給する形態を例示した。よって、基体１００５の形状は、長手方向に見てＩ型の形状となっている。核インク供給口１００３の形成においては、基体１００５にレジストパターン等を形成して化学的にエッチングすることで行った。シリコンからなる基体１００５の異方性エッチングは、アルカリ性エッチング液に対する結晶方位の溶解度の差を利用したもので、ほとんど溶解度を示さない＜１１１＞面でエッチングは停止する。したがって、基体１００５の面方位によってインク供給口１００３の形状が異なる。面方位＜１００＞を用いた場合には図中のθが５４．７°となり、面方位＜１１０＞を用いた場合は９０°（基体表面に対して垂直）となる。
【００１５】
次いで、図２（図１のＡ−Ａ′断面図）に示すように、上記発熱抵抗素子１００２を含む基体１００５上に、溶解可能な樹脂にてインク流路パターン１００４を形成する。最も一般的な手段としては感光性材料にて形成する手段が挙げられるが、スクリーン印刷法等の手段にても形成は可能である。感光性材料を使用する場合においては、インク流路パターン１００４が溶解可能であるため、ポジ型レジストか、あるいは溶解性変化型のネガ型レジストの使用が可能である。
【００１６】
このように、インク流路１００４をパターニングした溶解可能な樹脂材料層上に、図３に示すように、さらに被覆樹脂層１００６を通常のスピンコート法、ロールコート法等で形成する。ここで、該樹脂層１００６を形成する工程において、溶解可能な樹脂パターンを変形せしめない等の特性が必要となる。すなわち、被覆樹脂層１００６を溶剤に溶解し、これをスピンコート、ロールコート等で溶解可能な樹脂パターン上に形成する場合、溶解可能な樹脂パターンを溶解しないように溶剤を選択する必要がある。
【００１７】
次に、本発明に用いる被覆樹脂層１００６について説明する。被覆樹脂層１００６としては、インク吐出口１００１をフォトリソグラフィーで容易にかつ精度よく形成できることから、感光性のものが好ましい。このような感光性被覆樹脂層１００６は、構造材料としての高い機械的強度、基体１００５との密着性、耐インク性と、同時にインク吐出口の微細なパターンをパターニングするための解像性が要求される。ここでは、エポキシ樹脂のカチオン重合硬化物を使用した。その他、構造材料として優れた強度、密着性、対インク性を有するものであればこれに限定されるものではない。
【００１８】
次いで、感光性被複樹脂層１００６に対して、図４に示すように、マスク１００７を介してパターン露光を行う。本態様の感光性被環樹脂層１００６は、ネガ型であり、インク吐出口を形成する部分をマスクで遮蔽する（むろん、電気的な接続を行う部分も遮蔽する。図示せず。）。パターン露光は、使用する光カチオン重合開始剤の感光領域に合わせて紫外線、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光、電子線、Ｘ線などから適宜溝択することができる。
【００１９】
ここで、これまでの工程は、すべて従来のフォトリソグラフィー技術を用いて位置合わせが可能であり、オリフィスプレートを別途作成し基板と張り合せる方法に比べて、格段に精度をあげることができる。こうしてパターン露光された感光性被覆樹脂層１００６は、必要に応じて反応を促進するために、加熱処理を行ってもよい。ここで、前述のごとく、感光性被覆樹脂層１００６は常温で固体状のエポキシ樹脂で構成されているため、パターン露光で生じるカチオン重合開始種の拡散は制約を受け、優れたパターニング精度、形状を実現できる。
【００２０】
次いで、パターン露光された感光性被覆樹脂層１００６は、適当な溶剤を用いて現像され、図５に示すように、インク吐出口１００１を形成する。ここで、未露光の感光性被覆樹脂層１００６の現像時に同時にインク流路１００４を形成する溶解可能な樹脂パターンを現像することも可能である。ただし、一般的に、シリコンウエハ上には複数の同一または異なる形態の基体１００５が配置され、ダイシングによる切断工程を経てインクジェット記録ヘッドとして使用されるため、切断時のごみ対策として、図５に示すように感光性被覆樹脂層１００６のみを選択的に現像することにより、インク流路１００４を形成する樹脂パターンを残し（液室内に樹脂パターンが残存するため切断時に発生するゴミが入り込まない）、切断工程後に樹脂パターンを現像することも可能である（図６）。また、この際、感光性被覆樹脂層１００６を現像する時に発生するスカム（現像残渣）は、溶解可能な樹脂層と共に溶出されるためノズル内には残渣が残らない。
【００２１】
このようにして形成したインク流路１００４およびインク吐出口１００１が配された基体１００５に対して、インク供給のための部材（図示せず）および発熱抵抗素子１００２を駆動するための電気的接合（図示せず）を行ってインクジェット記録ヘッドが形成される。
【００２２】
本実施態様では、インク吐出口１００１の形成をフォトリソグラフィーによって行ったが、本発明はこれに限ることなく、マスクを変えることによって、酸素プラズマによるドライエッチングやエキシマレーザーによってもインク吐出口１００１を形成することができる。エキシマレーザーやドライエッチングによってインク吐出口１００１を形成する場合には、基体１００５が樹脂パターンで保護されてレーザーやプラズマによって傷つくことがないため、精度と信頼性の高いヘッドを提供することも可能となる。さらに、ドライエッチングやエキシマレーザー等でインク吐出口１００１を形成する場合は、被覆樹脂層１００６は感光性のもの以外にも熱硬化性のものも適用可能である。
【００２３】
このようにして作成したインクジェット記録ヘッドを、ＰＨが１０程度のインクを用いて十数ｋＨｚの高速連続吐出を行なったところ、泡によりインク供給口１００３が塞がれること無く安定な吐出が可能であった。さらに、このインクジェット記録ヘッドに前記インクを充填した状態で、６０℃３か月保存した後に、再び吐出を行ったところ、保存試験前と同様な吐出を得ることができた。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明のインクジェット記録ヘッドは、インク供給口が異方性エッチングにより形成された面から成るため、耐エッチング性に優れＰＨの高いインクを使用した場合でもヘッド寿命を軽減させることがなく、更に、基体の両端にインク供給口が配されているため、基体の強度やコスト及び駆動制御上の問題からの制約を受けることなくインク供給口の間口を広げられるため、吐出駆動時の抱き込みや、インク容存といった不要な泡による吐出への影響を軽減出来、吐出の安定性に優れたインクジェット記録ヘッドを得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】インク流路、吐出口部形成前の基体の模式的斜視図。
【図２】溶解可能なインク流路パターンを形成した基体の模式図。
【図３】被覆樹脂層を形成した基体の模式図。
【図４】被覆樹脂層にインク吐出口のパターン露光を行っている模式図。
【図５】パターニングされた被覆樹脂層を現像した基体の模式図。
【図６】溶解可能な樹脂パターンを溶出した基体の模式図。
【図７】サイドシューター型のインクジェット記録ヘッドの一従来例を示す斜視図。
【符号の説明】
１００１　吐出口
１００２　発熱抵抗素子
１００３　インク供給口
１００４　インク流路
１００５　基体
１００６　被覆樹脂層
１００７　マスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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