(57)【要約】      （修正有）【課題】基板とインク流路形成部材の密着性の高い、信頼性の高いインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】中間層４がインク流路パターンに沿って、流路パターンに対してより微少な凹凸を多数有する鋸歯状５にパターニングされており、前記鋸歯パターンの少なくとも一部がインク流路形成部材８と密着する構成とする。【選択図】  図１
2007168115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出するための吐出口と、該吐出口に連通するとともに前記インク吐出圧力発生素子を内包する液路と、インク吐出圧力発生素子が形成された基板と、前記基板と接合して前記液路を形成するインク流路形成部材と、前記基板と前記インク流路形成部材との間に中間層を有し、前記基板と前記インク流路形成部材が前記中間層を介して密着しているインクジェットヘッドにおいて、
前記中間層がインク流路パターンに沿って、流路パターンに対してより微少な凹凸を多数有する鋸歯状にパターニングされており、前記鋸歯パターンの少なくとも一部がインク流路形成部材と密着している
ことを特徴とするインクジェットヘッド
【請求項２】
前記中間層に形成された鋸歯状パターンが、中間層の厚さ方向に貫通していないことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
インクを吐出するための吐出口と、該吐出口に連通するとともに前記インク吐出圧力発生素子を内包するインク流路と、インク吐出圧力発生素子が形成された基板と、前記基板と接合して前記インク流路を形成するインク流路形成部材と、前記基板とインク流路形成部材との間に中間層を有するインクジェットヘッドの製造方法において、
前記インク吐出圧力発生素子上に中間層を形成する工程と、
前記中間層にインク流路パターンに沿って、鋸歯状のパターンを形成する工程と、
前記中間層上に溶解可能な樹脂にてインク流路パターンを形成する工程と、
該インク流路パターン上に液路壁を形成するための被覆樹脂層を形成する工程と、
該被覆樹脂層の前記インク吐出圧力発生素子上方に前記インク吐出口を形成する工程と、
前記インク流路パターンを溶出する工程とを有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記中間層に鋸歯状パターンをドライエッチングによるハーフエッチングによって形成することで、中間層の厚さ方向に貫通させないことを特徴とする請求項3に記載のインクジェットヘッド製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体をオリフィスから噴射して液滴を形成するインクジェットプリントヘッド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のインクジェット記録ヘッドに関し、例えば特開昭５４ー５１８３７に記載されているインクジェット記録法は、熱エネルギーを液体に作用させて、液滴吐出の原動力を得るという点において、他のインクジェット記録方法とは異なる特徴を有している。
【０００３】
即ち、上述の公報に開示されている記録法は、熱エネルギーの作用を受けた液体が過熱されて気泡を発生し、この気泡発生に基づく作用力によって、記録ヘッド部先端のオリフィスから液滴が形成され、この液滴が被記録部材に付着して情報の記録が行われるということを特徴としている。
【０００４】
この記録法に適用される記録ヘッドは、一般に液体を吐出するために設けられたオリフィスと、このオリフィスに連通して液滴を吐出するための熱エネルギーが液体に作用する部分である熱作用部を構成の一部とする液流路とを有する液吐出部及び熱エネルギーを発生する手段である熱変換体としての発熱抵抗層とそれをインクから保護する上部保護層と蓄熱するための下部層を具備している。ところで、高密度、高精度のノズル及び吐出口を形成する方法として特許文献１及び特許文献２に示されている方法が提案されている。
【特許文献１】特開平5-330066号公報
【特許文献２】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】
【０００５】
特開平11-348290において、インク吐出圧力発生素子が形成された基板とインク流路形成部材との密着力を高める方法として、前記インク流路形成部材をポリエーテルアミド樹脂からなる密着層を介して前記基板に接合する方法が開示されている。
【０００６】
近年、インクジェットプリンタの高性能化に伴い、より高速に印字が可能なプリントヘッドがもとめられている。これに対し、特開平6-286149の製法を用いたインクジェットプリントヘッドにおいて、印字速度を上げる為に一度に印刷できる幅を大きくすることが提案されている。一度に印刷できる幅を大きくする為にはインクの吐出口を長く配列する必要がある。
【０００７】
ところが、インク吐出口を長く配列し、インク流路形成部材を長大化させた場合、上記特開平11-348290において提案されているポリエーテルアミド樹脂からなる密着層を用いたとしても、インク流路形成部材の浮きや剥がれが生じることがあった。
【０００８】
また、特開2003-080717においては、インク流路形成部材（オリフィスプレート）の外周溝部やインク流路内壁部に鋸波状のパターンを形成する方法が示されている。特にインク流路内壁部に鋸波状パターンを形成する方法は、常に高温のインクに接することで、剥離の生じやすいインク流路内壁部の密着性を向上させる方法として有効である。
【０００９】
しかし、インク流路自体にパターンを形成しなければならないため、設計上の制約が生じる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、インク吐出圧力発生素子が形成された基板とインク流路形成部材との密着力を高め、十分に信頼性の高いプリントヘッドを提供することを目的とするものである。
【００１１】
上記目的を達成する本発明では、インクを吐出するための吐出口と、該吐出口に連通するとともに前記インク吐出圧力発生素子を内包する液路と、インク吐出圧力発生素子が形成された基板と、前記基板と接合して前記液路を形成する液路形成部材と、前記基板と液路形成部材との間に双方を密着させるポリエーテルアミド樹脂からなる密着層を有するインクジェットヘッドにおいて、前記密着層がインク流路パターンに沿って、微少な凹凸を多数有する鋸歯状にパターニングことにより、達成した。
【００１２】
本発明では、基板とインク流路構成部材との間に設けられた密着層にインク流路に沿った鋸歯状のパターンを形成することを特徴とする。これによれば、インク流路の流路内壁端部に密着層の鋸歯状パターンがかみ合う形になり、密着強度が向上する。これは、鋸歯状の凹凸パターンにより密着部にかかる応力が密着部の接線方向に対し直行する方向に働くことによるものであり、特開2003-80717と同様の効果を得ることができる。また、三次元的な断面を考えると、通常の平面よりも密着面積が増すことによる副次的な効果も期待できる。また、請求項2に示したように鋸歯状のパターンを密着層の厚さ方向に対して貫通させない構成とすることで、密着部の面積が増し、より効果的である。
【００１３】
また、鋸歯状のパターンは、いわゆるギザギザパターン以外にも、ギザギザの角部を丸めた形状や正弦波形状、台形のパターンなどが効果的である。密着面積の増加による効果が著しいものとして、矩形パターン等もあげられる。これら以外にもさらに複雑な凹凸パターンを用いてもかまわない。さらに、これらのパターンを複合的に用いたり、部位によって組み合わせたりと、様々なバリエーションがある。
【００１４】
また、本件では、密着層のパターンのみの変更ですむため、インク流路のパターンに制約がない。よって、流路や液室の設計がしやすく、高性能かつ信頼性の高いインクジェットヘッドが容易に実現可能である。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、ポリエーテルアミドからなる密着層にインク流路パターンに沿って、微少な凹凸を多数有する鋸歯状パターンを形成することで、基板とインク流路形成部材の密着性の高い、信頼性の高いインクジェットヘッドを得ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
【００１７】
以下に図を用いて本発明の実施例を説明する。
【００１８】
(第一の実施形態)
第一の実施例として請求項１に示した基本的な構造について述べる。
【００１９】
まず、吐出エネルギー発生素子としての電気熱変換素子２を形成したシリコン基板１を用意した。なお、電気熱変換素子には、素子を動作させるための制御回路、配線が設けられている（図示せず）。また、あらかじめインク供給口を形成するためのマスク3を基板裏面に設けておく。
【００２０】
次いで、前記基板状に密着層4としてポリエーテルアミドからなる層を厚さ2.0μｍで形成した。ポリエーテルアミド層には、日立化成工業（株）社製HIMAL1200を用い、スピンコーターで基板上に塗布し、その後、100℃／30分+250℃／60分のベークを行った。
【００２１】
次いで、前記HIMAL上に富士フイルムアーチ（株）社製ポジレジストFH-SPを用いて後に形成するインク流路パターンに沿った鋸歯状パターン5のパターニングを行い、このFH-SPパターンをマスクとして酸素プラズマを用いたケミカルドライエッチングによりHIMAL層のパターニングを行い、最後にマスクとして使用したFH-SPを剥離し密着層を得た。FH-SPは、耐酸素プラズマ製に優れるため、本発明の鋸歯状パターンのような微細なパターンのマスクとするのに好適である。
【００２２】
次いで、基板上に東京応化工業（株）社製ポジレジストODUR-1010からなる厚み約14μｍのインク流路型材層6を形成し、パターニングすることで、インク流路パターン7を形成した。このインク流路パターンは、前記密着層に形成された鋸歯パターン5に重なるようにパターニングされなければならない。さらにインク流路形成部材8としてエポキシ樹脂層を基板上に形成した後、パターニングにより吐出口9を形成した。
【００２３】
次いで、前記基板裏面に設けたパターンをマスクに、シリコン結晶異方性エッチングを用い、基板をエッチングする。TMAH（水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液：80℃、20％）を用い、約15時間基板を浸漬することで、インク供給口10を得た。この際、耐エッチング性保護膜（図示せず）として、インク流路形成部材上に、東京応化工業（株）社製OBCを塗布した。
【００２４】
次いで、ODURからなるインク流路パターンを除去した後、前記エポキシ樹脂を完全に硬化させるため、200℃／60分のベークを行い、インクジェットヘッドチップを得た。
【００２５】
前記チップを実装し、ヘッド形状に組み立て、印字耐久試験を行った。鋸歯状パターンを採用しない従来の実施形態では、約10000枚の印字試験後には、印字品位には、影響を与えていないものの、インク流路壁と基板の間に、若干の剥がれが生じていた。本実施例の形態では、インク流路は、密着層に形成された鋸歯状パターンに重なるように作られているため、密着性が高く、約10000枚の印字試験後も剥がれは、見られなかった。
【００２６】
(第二の実施形態)
次に、請求項２に記載の鋸歯状のパターンを貫通させない形態について示す。１の場合と同様に、まず、吐出エネルギー発生素子としての電気熱変換素子２を形成したシリコン基板１を用意した。なお、電気熱変換素子には、素子を動作させるための制御回路、配線が設けられている（図示せず）。また、あらかじめインク供給口を形成するためのマスク3を基板裏面に設けておく。
【００２７】
次いで、前記基板状に密着層4としてポリエーテルアミドからなる層を厚さ2.0μｍで形成した。ポリエーテルアミド層には、日立化成工業（株）社製HIMAL1200を用い、スピンコーターで基板上に塗布し、その後、100℃／30分+250℃／60分のベークを行った。
【００２８】
次いで、前記HIMAL上に東京応化工業（株）社製ポジレジストOFPR（登録商標）800を用いて後に形成するインク流路パターンに沿った鋸歯状パターン5のパターニングを行い、このOFPRパターンをマスクとして酸素プラズマを用いたケミカルドライエッチングによりHIMAL層のパターニングを行った。この際、エッチングは、約1.0μｍでストップし、完全に貫通はさせない。マスクとして使用したOFPRをいったん剥離し、再度OFPRを用い、電気熱変換素子部及び、インク流路部等のパターンを形成し、再度酸素プラズマを用いたケミカルドライエッチングによりHIMALを貫通させる。これにより、鋸歯状の段差パターンを持った密着層が形成された。
【００２９】
次いで、基板上に東京応化工業（株）社製ポジレジストODUR-1010からなる厚み約14μｍのインク流路型材層6を形成し、パターニングすることで、インク流路パターン7を形成した。このインク流路パターンは、前記密着層に形成された鋸歯パターン5に重なるようにパターニングされなければならない。さらにインク流路形成部材8としてエポキシ樹脂層を基板上に形成した後、パターニングにより吐出口9を形成した。
【００３０】
次いで、前記基板裏面に設けたパターンをマスクに、シリコン結晶異方性エッチングを用い、基板をエッチングする。TMAH（水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液：80℃、20％）を用い、約15時間基板を浸漬することで、インク供給口10を得た。この際、耐エッチング性保護膜（図示せず）として、インク流路形成部材上に、東京応化工業（株）社製OBCを塗布した。
【００３１】
次いで、ODURからなるインク流路パターンを除去した後、前記エポキシ樹脂を完全に硬化させるため、200℃／60分のベークを行い、インクジェットヘッドチップを得た。
【００３２】
前記チップを実装し、ヘッド形状に組み立て、印字耐久試験を行った。実施例１の場合と同様、約10000枚の印字試験後も剥がれは、見られなかった。
【００３３】
以上、第一、第二の実施形態において、説明したように本発明によれば、本件によれば、優れた効果を示すことがわかる。なお、実施例では、吐出圧力発生素子に電気熱変換素子を用いた場合についてのみ記載したが、吐出圧力発生素子としてピエゾ抵抗素子を用いた場合や、対抗電極による静電容量型素子の場合でも、本発明は有効である。
なお、
図１は、請求項１に示した、本発明のインクジェット記録ヘッドの断面図である。
【００３４】
図２は、請求項１に示した、本発明のインクジェット記録ヘッドの透視平面図である。
【００３５】
図３は、請求項２に示した、本発明のインクジェット記録ヘッドの断面図である。
【００３６】
図４は、請求項２に示した、本発明のインクジェット記録ヘッドの透視平面図である。
【００３７】
図５は、中間層に形成される微少な凹凸を多数有する鋸歯状パターンのバリエーションを表す平面図である。
【００３８】
（ａ）標準的な三角波パターンである。
【００３９】
（ｂ）三角波パターンのバリエーションの一例である。
【００４０】
（ｃ）角部を丸めた形状、あるいは、正弦波パターンの一例である。
【００４１】
（ｄ）台形波パターンの一例である。
【００４２】
（ｅ）矩形波パターンの一例である。
【００４３】
図６は、本発明の第１の実施の形態の液体吐出ヘッドの各製造工程を説明するために示す第１の断面図である。
【００４４】
（ａ）は素子基板である。
【００４５】
（ｂ）は素子基板に中間層が形成された状態である。
【００４６】
（ｃ）中間層に鋸歯パターンが形成された状態である。
【００４７】
（ｄ）インク流路型材層を形成した状態である。
【００４８】
（ｅ）インク流路型材層にインク流路パターンをパターニングした状態である。
【００４９】
図７は、本発明の第２の実施の形態の液体吐出ヘッドの各製造工程を説明するために示す第２の断面図である。
【００５０】
（ａ）は素子基板である。
【００５１】
（ｂ）は素子基板に中間層が形成された状態である。
【００５２】
（ｃ）中間層に鋸歯パターンが形成された状態である。
【００５３】
（ｄ）インク流路型材層を形成した状態である。
【００５４】
（ｅ）インク流路型材層にインク流路パターンをパターニングした状態である。
【００５５】
図８は、本発明の第１の実施の形態の液体吐出ヘッドの各製造工程を説明するために示す第１の断面図である。
【００５６】
（ａ）はインク流路形成部材となる被覆樹脂層が形成された状態である。
【００５７】
（ｂ）は吐出口部が形成された状態である。
【００５８】
（ｃ）はインク供給口が形成された状態である。
【００５９】
（ｄ）は内部のインク流路パターンを溶解流出させてインクジェット記録ヘッドが完成した状態である。
【００６０】
図９は、本発明の第２の実施の形態の液体吐出ヘッドの各製造工程を説明するために示す第２の断面図である。
【００６１】
（ａ）はインク流路形成部材となる被覆樹脂層が形成された状態である。
【００６２】
（ｂ）は吐出口部が形成された状態である。
【００６３】
（ｃ）はインク供給口が形成された状態である。
【００６４】
（ｄ）は内部のインク流路パターンを溶解流出させてインクジェット記録ヘッドが完成した状態である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】請求項１に示した、本発明のインクジェット記録ヘッドの断面図である。
【図２】請求項１に示した、本発明のインクジェット記録ヘッドの透視平面図である。
【図３】請求項２に示した、本発明のインクジェット記録ヘッドの断面図である。
【図４】請求項２に示した、本発明のインクジェット記録ヘッドの透視平面図である。
【図５】中間層に形成される微少な凹凸を多数有する鋸歯状パターンのバリエーションを表す平面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の液体吐出ヘッドの各製造工程を説明するために示す第１の断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の液体吐出ヘッドの各製造工程を説明するために示す第２の断面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態の液体吐出ヘッドの各製造工程を説明するために示す第１の断面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態の液体吐出ヘッドの各製造工程を説明するために示す第２の断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  素子基板
２  吐出圧力発生素子
３  インク供給口形成のためのマスク
４  中間層
５  鋸歯状パターン
６  インク流路型材層
７  インク流路パターン
８  インク流路形成部材
９  吐出口
１０  インク供給口
【図１】
2007168115.tif 000003
【図２】
2007168115.tif 000004
【図３】
2007168115.tif 000005
【図４】
2007168115.tif 000006
【図５】
2007168115.tif 000007
【図６】
2007168115.tif 000008
【図７】
2007168115.tif 000009
【図８】
2007168115.tif 000010
【図９】
2007168115.tif 000011