(57)【要約】【課題】小液滴記録時にも安定したインク吐出が可能なインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供すること。【解決手段】発熱抵抗体を有する基板面に対して垂直にインク液滴が吐出されるインクジェット記録ヘッドの製造方法において、該基板上に溶解可能な第１の樹脂層で前記発熱抵抗体がその底部に位置するようにインク流路を形成する工程と、前記第１の樹脂層上に被覆樹脂層を形成する工程と、前記被覆樹脂層の前記発熱抵抗体垂直上方の対応する部分にインク吐出口を形成する工程と、前記被覆樹脂層上に更に溶解可能な第２の樹脂層を形成する工程と、前記第１及び第２の樹脂層を溶出する工程と、前記被覆樹脂層上に撥インク剤層を形成する工程と、前記撥インク剤層に前記被覆樹脂層に形成したインク吐出口と同一寸法のインク吐出口を形成する工程と、を少なくとも含む。【選択図】図３
2005125620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱抵抗体を有する基板面に対して垂直にインク液滴が吐出されるインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
基板上に溶解可能な第１の樹脂層で前記発熱抵抗体がその底部に位置するようにインク流路を形成する工程と、
前記第１の樹脂層上に被覆樹脂層を形成する工程と、
前記被覆樹脂層の前記発熱抵抗体垂直上方の対応する部分にインク吐出口を形成する工程と、
前記被覆樹脂層上に更に溶解可能な第２の樹脂層を形成する工程と、
前記第１及び第２の樹脂層を溶出する工程と、
前記被覆樹脂層上に撥インク剤層を形成する工程と、
前記撥インク剤層に、前記被覆樹脂層に形成したインク吐出口と同一寸法のインク吐出口を形成する工程と、
を少なくとも含むことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記第１の樹脂層及び前記第２の樹脂層を同一の構成材料にて形成す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の製造方法。
【請求項３】
前記第１の樹脂層及び前記第２の樹脂層とが、ポリメチルイソプロペニルケトンを含有し、且つ、シクロヘキサノン溶媒にてコーティングすることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記撥インク剤層の形成方法が、撥インク部材をドライフィルム化し転写する方法であることを特徴とする請求項１〜３の何れか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】
前記被覆樹脂層及び撥インク層にそれぞれインク吐出口を形成する方法が、ステッパ露光装置或はスキャナ露光装置を用いた方法であることを特徴とする請求項１〜４の何れか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】
請求項１〜５の何れかに記載の方法で製造されたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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インクジェット記録ヘッドとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録ヘッドは、インク吐出圧力発生素子が形成された基体に対し垂直方向にインク液滴が吐出する所謂サイドシューター型記録ヘッドである。
【０００３】
特許文献１，２に記載のインクジェット記録ヘッドは、発熱抵抗体を加熱することにより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ものである。又、特許文献３には、前記特許文献１，２に記載のインクジェット記録ヘッドを実現するための代表的な製造方法が示されている。
【０００４】
特許文献３には、図３（ａ）〜（ｅ）及び図４に示すように、溶解可能な樹脂層３により発熱抵抗体１がその底部に位置するようにインク流路を形成する工程と、該溶解可能な樹脂層３上に被覆樹脂層４を形成する工程と、該被覆樹脂層４上に撥インク剤層８を形成する工程と、該被覆樹脂層及び撥インク剤層の発熱抵抗体垂直上方の対応する部分にインク吐出口５を形成する工程とが示されており、インク吐出口５の形成手段としてフォトリソグラフィーを用いる例が示されている。
【０００５】
この際、感光性を持つ被覆樹脂層４にインク吐出口５を形成する際の現像時に発生するスカム（現像残渣）は、溶解可能な樹脂層３とともに溶出されるため、ノズル内には残渣は残らない。一方、感光性被覆樹脂層４として、溶解可能な樹脂層３と殆ど相溶しない材料を選択する必要があるが、溶解可能な樹脂層３上に感光性被覆樹脂層４を形成した際に、その層間に僅かながら相溶層が形成されてしまい、前記スカムと共に、インク吐出口５の発熱抵抗体側端部に微小突起９ａを発生させる場合がある（図６参照。図６は図４のβ部の拡大図）。この微小突起９ａは、後の加熱処理工程で強固なものとなり、インク吐出を繰り返し行っても除去されない。
【０００６】
前記特許文献に記載されたように、発熱抵抗体とオリフィス間の距離を極めて高い精度で短く且つ再現性良く設定可能であって、又、発熱抵抗体を過熱することにより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、高品位記録が可能なインクジェット記録ヘッドにおいては、前記微小突起９ａでさえも、インク吐出特性に影響を与えてしまう。
【０００７】
即ち、前記微小突起９ａが形成されてしまうと、この突起物によって、発熱抵抗体からオリフィス面側に向かって影になる部分ができ、この部分でよどみを生じたインクは正常に飛翔せず、所望のインク吐出量よりも少なくなってしまう。又、この微小突起９ａがインク吐出口内で非対称に形成されてしまった場合には、インク液滴の飛翔方向ベクトルが所望の方向からずれてしまう。このように、インク吐出量不足や、インク液滴がヨレて飛翔してしまうことにより、「スジ」や「ムラ」印字を発生する原因となってしまう。
【０００８】
又更には、インク液滴吐出を行った後、インク供給口側からインクがノズル内にリフィルする際、前記微小突起９ａがあるとこの部分でインクのリフィルの流れが一旦妨げられてしまう。従って、インクジェット記録ヘッドの重要な性能の１つであるリフィル周波数が低下してしまい、インク吐出周波数に追い付かない場合には、所謂「ショボ」印字発生の原因ともなってしまう。
【０００９】
これらの悪影響は、記録画像の高精細化対応する吐出インク液滴の小液滴化が進むほど、更に大きくなることは言うまでもない。
【００１０】
【特許文献１】特開平４−１０９４０号公報
【特許文献２】特開平４−１０９４１号公報
【特許文献３】特開平６−２８６１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、小液滴記録時にも安定したインク吐出が可能なインクジェット記録ヘッドとその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明は、発熱抵抗体を有する基板面に対して垂直にインク液滴が吐出されるインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
基板上に溶解可能な第１の樹脂層で前記発熱抵抗体がその底部に位置するようにインク流路を形成する工程と、
前記第１の樹脂層上に被覆樹脂層を形成する工程と、
前記被覆樹脂層の前記発熱抵抗体垂直上方の対応する部分にインク吐出口を形成する工程と、
前記被覆樹脂層上に更に溶解可能な第２の樹脂層を形成する工程と、
前記第１及び第２の樹脂層を溶出する工程と、
前記被覆樹脂層上に撥インク剤層を形成する工程と、
前記撥インク剤層に、前記被覆樹脂層に形成したインク吐出口と同一寸法のインク吐出口を形成する工程と、
を少なくとも含むインクジェット記録ヘッドの製造方法である。
【００１３】
又、前記のインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、前記第１の樹脂層及び前記第２の樹脂層を同一の構成材料にて形成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である。
【００１４】
又、前記インクジェット記録ヘッドの製造方法であって、前記第１の樹脂層及び前記第２の樹脂層とが、ポリメチルイソプロペニルケトンを含有し、且つ、シクロヘキサノン溶媒にてコーティング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である。
【００１５】
更に、前記のインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、前記撥インク剤層の形成方法が、撥インク部材をドライフィルム化し転写する方法であ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である。
【００１６】
又、前記のインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、前記被覆樹脂層及び前記撥インク層にインク吐出口を形成する方法が、ステッパ露光装置或はスキャナ露光装置を用いた方法であ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である。
【００１７】
更には、前記方法で製造されたインクジェット記録ヘッドである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）インク吐出口が発熱抵抗体側端部においても微小突起のない良好な形状に形成可能なため、インク吐出液滴の飛翔方向が安定で、且つ、インク液滴の吐出体積及び吐出速度が安定であることから、高品位な印字物を得ることが可能となる。
（２）インクがリフィルする際の流れの妨げが少なく、高い周波数にてリフィルが可能なことから、吐出周波数の速い、即ち高速印字が可能な液体噴射記録ヘッドを提供することが可能となる。
（３）インク供給口形成を異方性エッチングにて行う際で、ノズル保護部材として環化ゴム等を用いたときに、この保護部材の除去残渣がオリフィス面に付着してしまう場合がある。この場合でも前記残渣は溶解可能な樹脂層の除去時にリフトオフされ、オリフィス面上に残ることはない。従って、オリフィス面をクリーニングするためのワイピングを行っても、ワイピング残りは発生せず、長期に亘って安定的にインク吐出可能な記録ヘッドを提供することが可能となる。
（４）インク供給口形成までの主要な工程を終了後に、撥インク剤層の形成を行うことで、工程中の撥インク性能の劣化がないことから、ワイピングによるインクのクリーニング操作が効率良く行われ、且つ、長期に亘って撥インク性能を継続できることから、高精度安定吐出を長期に亘って可能なインクジェット記録ヘッドを提供することができる。
（５）撥インク剤層のパターン形成に、位置重ね合わせ精度の非常に優れたステッパ露光装置を用いることで、インク吐出口部の被覆樹脂層と撥インク剤層とは、一括同時工程にて形成した場合と同様の形状、寸法で形成できることから、インクがインク流路内をリフィルした際、オリフィスプレート表面である撥インク剤層部分で、正確にメニスカスを保持し、且つ、インク液滴吐出の際にもインク液滴後端の液切れが安定的に行われるため、インク吐出体積が安定し、且つ、ヨレ、ムラ等の全く無い高品位で高性能なインクジェット記録ヘッドを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１（ａ）〜（ｅ）、図２（ａ）〜（ｃ）は本発明の製造方法の一例を示した模式図であり、図５は図２（ｃ）のα部を拡大した模式図である。これらを用いて、本発明の製造方法の一例を説明する。
（１）先ず、図１（ａ）に示すように、発熱抵抗体１を備えた基板２に、溶解可能な樹脂層３を形成し、公知の方法で断面が長方形のインク流路パターンを形成する。
（２）次に、前記溶解可能な樹脂層から成るインク流路パターン３上に図１（ｂ）に示すように被覆樹脂層４を形成する。ここに、被覆樹脂層４に用いる樹脂は感光性を有するとともに、前記溶解可能な樹脂層３とは殆ど相溶しない性質を有するものである。
（５）この被覆樹脂層４に、ステッパ露光装置、或はスキャナ露光装置によりパターン露光を行う。このパターンは前記発熱抵抗体１の垂直上方の対応する部分にインク吐出口となるパターン５を形成する（図１（ｃ））。
（６）次いで、図１（ｄ）に示すように、インク吐出口５が形成された被覆樹脂層４上に、再び溶解可能な樹脂層６を形成する。このとき、インク吐出口５の内部は全て溶解可能な樹脂層６によって充填されている。
（７）続いて、インク供給のための開口部であるインク供給口を基板に穴を開けることによって形成する（図１（ｅ））。
（８）更に、図２（ａ）に示すように、溶解可能な樹脂層３および６を溶出することにより、インク流路を形成する。
（９）そして次に、インク吐出口５が形成された被覆樹脂層４上に、撥インク剤層８を形成する（図２（ｂ））。
（１０）続いて、図２（ｃ）のように、撥インク剤層８に、被覆樹脂層４に形成したインク吐出口５と同一の形状、寸法の開口部（即ち、インク吐出口５の一部を成すもの）を形成する。このパターン形成には、前記（５）と同様にステッパ露光装置、或はスキャナ露光装置を用いる。
【００２１】
そして、最後に熱硬化工程を行った後、発熱抵抗体２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完成する。
【００２２】
ここで、上記（１）〜（１０）の中で、従来例と同様、被覆樹脂層４と撥インク剤層８を一括工程にて露光し、インク吐出口５を形成した後に、微小突起９ａを発生させないために溶解可能な樹脂層６を再塗布する方法も考えられる。しかしながら、この場合、溶解可能な樹脂層６を形成する際、或は更にインク供給口７を形成する等の工程中に、撥インク剤層８の撥インク性能を若干劣化させてしまうことが判明した。そこで、これらの工程が終了した後に、撥インク剤層８を形成することで、工程中の影響による撥インク性能の劣化を防止でき、撥インク剤層８の本来の性能を発揮できるインクジェット記録ヘッドの提供が可能となる。
【００２３】
このようにして作製したインクジェット記録ヘッドを用いてインク液滴を吐出させた場合には、図５の８のようにインク吐出口５の発熱抵抗体側端部９に微小突起９ａａは発生していないため、安定的なインク吐出が可能となる。
【００２４】
即ち、微小突起９ａによって起こるインクのよどみや、非対称形状の微小突起によるインク液滴飛翔方向ベクトルのずれが発生しないため、常に所望の体積のインク液滴が吐出され、且つ、所望の方向に真っ直ぐにインク液滴が飛翔することから、ヨレ、ムラ等の全くない、高品位で且つ安定的にインク吐出が可能となる、インクジェット記録ヘッドを提供することができる。
【００２５】
更に又、インク吐出口５のパターン形成にステッパ露光装置或はスキャナ露光装置を用いることで、高精度にてパターン位置合わせが可能となる。従って、オリフィスプレートを成す被覆樹脂層４と撥インク剤層８に形成されたインク吐出口５は、同時一括露光を行った場合と同様の形状、寸法を得ることができる。このため、インクがインク流路内をリフィルした際、オリフィスプレート表面である撥インク剤層部分で正確にメニスカスを保持し、且つ、インク液滴吐出の際にもインク液滴後端の液切れが安定的に行われるため、ヨレ、ムラ等の全くない高品位で且つ安定的にインク吐出が可能となるインクジェット記録ヘッドを提供することができる。
【００２６】
本発明は、特に特開平４−１０９４０号公報及び特開平４−１０９４１号公報に記載の液体（滴）噴射方法を適用した記録ヘッドに最適である。前記公報には、発熱抵抗体（電気熱変換素子）に、記録情報に対応した駆動信号を印加し、電気熱変換素子にインクの核沸騰を超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させ、この気泡を外気と連通させてインク液滴を吐出させる方法が記載され、この方法に更に本法を適用すれば、インク液滴の吐出体積や吐出速度を安定化し、高品位な画像を得ることができる。
【００２７】
又、本発明は、記録紙の全幅に渡り同時に記録ができるフルラインタイプの記録ヘッドとして、更には記録ヘッドを一体的に、或は複数個組み合わせたカラー記録ヘッドにも有効である。
【実施例】
【００２８】
以下実施例をあげて本発明をさらに詳細に説明する。
【００２９】
本実施例においては下記（１）〜（６）ように図１（ａ）〜（ｅ）、図２（ａ）〜（ｃ）に示す手順に従ってインクジェット記録ヘッドを作製した。
（１）基板２の材料にシリコンを、発熱抵抗体１には窒化タンタルを用い、溶解可能な樹脂層３にはポリメチルイソプロペニルケトン（東京応化工業（株）製、ＯＤＵＲ−１０１０Ａ）を用いてキヤノン（株）製ＣＤＳ−８６０Ｒ＋にてスピンコート、プリベークを行った。更に、図１（ａ）に示すように、ウシオ電機（株）製ＵＸ−３０００を使用してＤｅｅｐ−ＵＶ露光を行い、ＣＤＳ−８６０Ｒ＋にて現像することで、流路パターン３を形成した。
（２）次いで、図１（ｂ）のように、この樹脂層３の上に、下記表１に示す樹脂組成物１から成る被覆樹脂層４をスピンコートにより被覆した。スピンコート、プリベークは（１）同様、ＣＤＳ−８６０Ｒ＋にて行った。
（３）続いて、図１（ｃ）に示すように、被覆樹脂層４の、前記発熱抵抗体１の垂直上方に相当する部分に露光による方法で開口部（インク吐出口５）を設けた。露光にはキヤノン（株）製ＦＰＡ−３０００ＥＸ６を用いた。又、ＰＥＢ（Ｐｏｓｔ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｂａｋｅ）及び現像にはＣＤＳ−８６０Ｒ＋を用いた。
（４）ここで、更に被覆樹脂層４上に、溶解可能な樹脂層６をポリメチルイソプロペニルケトン（ＯＤＵＲ−１０１０Ａ）を用いて、ＣＤＳ−８６０Ｒ＋にてスピンコート、プリベークした（図１（ｅ））。ここで、インク吐出口５の内部には、溶解可能な樹脂層６によって全て充填されている。このとき、パターン露光は行わない。
（５）次に、インク供給のための開口部であるインク供給口７を、ＴＭＡＨによるシリコンの異方性エッチングにより形成した（図１（ｅ））。この際、上記のように作製したノズル部材がダメージを受けないように、環化ゴム等でシリコン基板のノズルを形成した側の面を保護しておき、インク供給口７を形成した後、除去した（不図示）。
（６）更に、図２（ａ）に示すように、上記基板にＵＸ−３０００を使用してＤｅｅｐ−ＵＶ光を全面照射後、乳酸メチルに浸積し、超音波洗浄槽中で処理して溶解可能な樹脂層３及び６を除去し、その後、純水で洗浄し乾燥することで、インク流路を形成した。
（７）続いて、被覆樹脂層４上に、下記表２に示す樹脂組成物２から成る撥インク剤層８を形成した。撥インク剤層８はＰＥＴフィルム上にドライフィルム化したものを、ラミネートすることで形成した。この転写した後、ＰＥＴフィルムを剥離すると、図２（ｂ）に示すような、ひさし形状物がインク吐出口５上に残留場合がある。
（８）次に、図２（ｃ）に示すように、撥インク剤層８のインク吐出口５に相当する部分をＦＰＡ−３０００ＥＸ６にてパターン露光し、ＰＥＢ、現像をＣＤＳ−８６０Ｒ＋にて行うことで、インク吐出口５と同一の形状、寸法の開口部を形成した。
【００３０】
そして、最後に熱硬化工程を行った後、発熱抵抗体２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完成した。
【００３１】
【表１】
2005125620.tif 000003
【００３２】
【表２】
2005125620.tif 000004
このインクジェット記録ヘッドを用いて、純水／ジエチレングリコール／イソプロピルアルコール酢酸リチウム／黒色染料フードブラック２＝７９．４／１５／３／０．１／２．５から成るインクを用いて記録を行った。その結果、「スジ」や「ムラ」の見られない高品位な印字物が得られた。
【００３３】
一方、図３（ａ）〜図３（ｅ）及び図４に示す手順にて作製したインクジェット記録ヘッド、即ち図６に示すような吐出口５の発熱抵抗体側端部に微小突起９ａがあるようなインクジェット記録ヘッドにて同様のインクを用いて記録を行った。その結果、「スジ」や「ムラ」が若干目立つ印字物となってしまった。
【００３４】
又、従来のインクジェット記録ヘッドを破壊検査による断面観察を行った結果、インク吐出口の発熱抵抗体側端部には微小突起９ａが観察された一方、本実施例のインクジェット記録ヘッドを断面観察した結果、微小突起９ａ等の無い良好な形状であった。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
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インクジェット記録ヘッドとその製造方法に適用して、小液滴記録時にも安定したインク吐出が可能なインクジェット記録ヘッドを簡易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る液体噴射記録ヘッド製造方法の基本的な態様を示す模式的断面図である。
【図２】本発明に係る液体噴射記録ヘッド製造方法の基本的な態様を示す模式的断面図である。
【図３】従来の液体噴射記録ヘッド製造方法の基本的な態様を示す模式的断面図である。
【図４】従来の液体噴射記録ヘッド製造方法の基本的な態様を示す模式的断面図である。
【図５】本発明に係る液体噴射記録ヘッドの一例を示す模式的断面図で、図２（ｃ）のα部の拡大断面図である。
【図６】従来の液体噴射記録ヘッドの一例を示す模式的断面図で、図４のβ部の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    発熱抵抗体
２    基板
３    第１の樹脂層
４    被覆樹脂層
５    インク吐出口
６    第２の樹脂層
７    インク供給口
８    撥インク剤層
９    発熱抵抗体側端部
９ａ  微小突起
【図１】
2005125620.tif 000005
【図２】
2005125620.tif 000006
【図３】
2005125620.tif 000007
【図４】
2005125620.tif 000008
【図５】
2005125620.tif 000009
【図６】
2005125620.tif 000010