(57)【要約】【課題】  強固な密着性が実現でき、剥離面からのインク漏れ等、吐出特性の劣化がなく、又、接着剤成分のインクへの溶出がないインクジェット記録装置を実現する。【解決手段】  光硬化性を有する感光性ペースト材からフォトリソで形成したオリフィスプレートにより、ヒーター基板との接合に接着層を介さず、熱溶着する。【選択図】  図１
2007038451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被記録媒体に対してインクを吐出して画像を形成するインクジェット記録装置において、インクの吐出口と該インク吐出口にインクを供給するインク流路を備え、かつ該インク流路の側壁が光硬化性を有する感光性ペースト材から形成され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】
被記録媒体に対してインクを吐出して画像を形成するインクジェット記録装置において、インクの吐出口と該インク吐出口にインクを供給するインク流路を備え、かつ該インク流路の側壁が光硬化性を有する感光性ペースト材から形成され、かつ吐出口を有する天板が感光性ペースト材から形成されることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
被記録媒体に対してインクを吐出して画像を形成するインクジェット記録装置において、インクの吐出口と該インク吐出口にインクを供給するインク流路を備え、該インク流路の側壁および吐出口を有する天板が光硬化性を有する感光性ペースト材から形成されるインクジェット記録ヘッドにおいて、インク流路と天板との間に紫外線の透過を防ぐ成分を含有するペースト材からなる層を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
インク流路の側壁層とその基板との間、あるいは天板との間に有機物からなる接着剤層を含まないことを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の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、インクを紙などの被記録材に吐出して画像形成を行うインクジェット記録装置における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方式は、記録情報に基づいて微小なインク滴を吐出し、紙等の被記録材に着弾させて記録を行うものであり、小型化が容易であり、印字品位も高く、また高速印字が可能なことや、製造コストも比較的低く抑えられるといった種々の利点を有する。これらの利点から、インクジェット記録装置の市場は年々拡大する傾向にあり、またその用途の多様化も進んでいる。こうした背景から、インクジェット記録装置に求められる技術レベルは益々高度化しており、特に心臓部といえるインクジェット記録ヘッドには、さらなる記録密度の向上、吐出安定性の向上、吐出特性のばらつき低減、小型化、低コスト化、等々が求められている。
【０００３】
インクジェット記録ヘッドは、微細なインク吐出口と、このインク吐出口にインクを供給するインク流路と、インクを吐出させるための駆動力を与える吐出力生成手段とを備えている。上記の吐出力生成手段としては、ヒータでインクを急速に加熱することによって生じる発泡現象を利用する方式や、圧電体を変形させてインクに圧力を与えるピエゾ方式等が用いられている。上記インクジェット記録ヘッドおいて、インク流路の側壁を形成する手段としてはフォトリソグラフィを用いる方法（特開昭６１−１５４９７号公報）や、レーザー加工などの加工手段によりインク吐出口、液路及び液室を形成するための凹部ならびに前記液室と外部とを連通するためのインク供給口を設けたオリフィスプレートをエネルギー発生素子が設けられた基板上に、位置合わせし、接着層を介して貼り付ける方法（特開平09-118017）等が知られている。フォトリソグラフィを用いる方法の１例として、ヒータでインクを急速に加熱することによって生じる発泡現象を利用する方式の記録ヘッドの場合、まず基板上に、蓄熱層、ヒータ、該ヒータに電流を供給する電極配線、およびヒータ保護層を形成し、該ヒータ保護層上に感光性レジスト層を塗布、あるいはラミネートする。つぎに所定のマスクを介して感光性レジスト層を露光し、現像によりインク流路となる非露光領域の感光性レジストを除去して、インク流路の側壁を形成する。したがってこの場合、光硬化した感光性レジスト自体がインク流路の側壁となる。また予め樹脂にレーザー加工により、吐出口およびインク流路を有するオリフィスプレートを形成したオリフィスプレートを蓄熱層、ヒータ、該ヒータに電流を供給する電極配線、ヒータ保護層を形成した基板上に熱融着などで貼り合わせて製造する方法などが知られている。
【特許文献１】特開昭６１−１５４９７号公報
【特許文献２】特開平０９−１１８０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インクジェット記録ヘッドの特性向上を図る上で、障害となっている従来技術の問題点について以下説明する。まずオリフィスプレート作製の従来法であるフォトリソグラフィ法やレーザー加工法に共通する問題点として、インク流路の一部がレジストや接着剤等の有機材料で形成されていることが挙げられる。これら有機材料からなるインク流路内壁や接着材料による接着状態は必ずしも理想的なものではなく、インクの吐出駆動に伴い、密着性の低下や剥離、さらに接着剤成分のインクへの溶出や剥離面からのインク漏れ等、吐出特性の劣化を引き起こす要因となる。とくに、バブルジェット（登録商標）記録ヘッドの場合、発泡に伴うインク流路中の圧力変動に加え、急激な温度変動の繰り返しが接着層の密着力を低下させ、さらには予期せぬ化学反応や析出物の溶出現象を誘発して、ヨレや不吐など耐久性低下の原因になる。またレーザー加工法に特有な問題点としては、内壁面の平滑性が低いこと、加えてレーザー加工に伴う粒状物がインク流路内に残存し、洗浄工程によっても取りきれない場合があり、吐出特性のばらつきや低下の原因となっている。本発明は従来技術の上記問題点を解消して、インク滴の大きさ、吐出方向、吐出速度にばらつきが少なく、しかも経時変化が少なく安定した吐出特性を有する長寿命なインクジェット記録ヘッドを、安価に提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を達成するため、本発明はインクジェット記録ヘッドにおいて、インク流路の側壁が光硬化性を有する感光性ペースト材から形成されることを第1の特徴とする。感光性ペーストは通常、無機の微粒子が感光性を有する有機のバインダー中に分散された構造を持ち、紫外線等の露光を行うことにより硬化する性質を持っている。例えばバブルジェット（登録商標）記録ヘッドの場合、ヒータ保護層の上にこの感光性ペーストを所望の厚さ塗布した後、インク流路のパターンを有するマスクを介して露光し、乾燥、非露光領域の除去、さらに焼成工程を施すことによりインク流路の側壁を形成する。このようにして形成されたインク流路は、下地であるヒータ保護層表面に多少の凹凸があっても、接着層を介すことなく強固に接合することができ、かつそのパターンは高い寸法精度を持つ。本発明の第2の特徴はインク流路の天板を上述した感光性ペーストを用いて形成することである。なお、上述した感光性ペーストが非露光部分を除去するものである。本発明の第3の特徴は、インク流路側壁と天板を感光性ペーストにより形成する際に、該感光性ペーストを部分的に光硬化するためのマスク露光の工程数に対して、非露光領域を除去するための除去工程の回数が少ないことである。典型的な例としては、まずヒータ保護層上に感光性ペーストを塗布し、マスク露光、および適当な乾燥を施した後、非露光領域の除去を行わずに天板用の感光性ペーストの塗布と露光を行う。さらに乾燥後、インク流路およびインク吐出口となる非露光部分を一括して除去することにより、効率的にインクジェット記録ヘッドを作製することができる。
【発明の効果】
【０００６】
以上の説明から明らかなように、本発明によるインクジェット記録ヘッドは、製造工程が単純なため製造コストが安価であり、かつ高い寸法精度を有し、またヒータ保護層に対して堅牢な密着性を有する。また吐出口に到るまでのインク流路に有機材料を含まないため、発泡に伴うインク流路中の圧力変動や、急激な温度変動の繰り返しに対しても高い耐性を持っている。さらには製造工程時の異物や残存物の生成が極めて少ない。またインクと有機材料の化学反応による析出物の溶出現象等もないため、経時変化が少なく安定した吐出特性を有する長寿命なインクジェット記録ヘッドの提供が可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
【実施例１】
【０００８】
本発明の実施例１はインクジェット記録ヘッドにおけるインク流路の側壁と天板を感光性ガラスペーストから形成したものであり、図１はその作製工程を示している。図1aはＳｉ基板１上に蓄熱層2、ヒータ3、ヒータ保護層4を形成した状態を表す。まず、ヒータ保護層4上に感光性ガラスペースト5を塗布し（図1b）、乾燥した後、マスク6を介して紫外線7を露光する。ここで、8、9は感光性ガラスペースト5における紫外線の露光領域および非露光領域を各々表す。つぎに、遮光板として酸化セリウムを含有した熱硬化型ガラスペースト10、および感光性ガラスペースト5と同一材料からなる感光性ガラスペースト層11を塗布する（図1d）。紫外線12による全面露光（図1e）により、感光性ガラスペースト層11を硬化するが、このとき、紫外線はガラスペースト10にカットされるため領域9のガラスペーストは硬化しない。高架下後、工程を示している。図1fは、ガラスペースト10を熱硬化後、レーザ13の照射によって吐出口14を形成する工程を示している。図1ｇは、紫外線の非露光領域を除去し、インク流路15が形成された状態を示している。ガラスペースト10を熱硬化後、レーザ13の照射によって吐出口14を形成し（図1f）、最後に、流露15となる紫外線の非露光領域を除去することによってインクジェット記録ヘッドが完成する（図1g）。
【実施例２】
【０００９】
本発明の実施例2はインク流路の側壁を光照射により硬化する感光性ガラスペーストから、天板を非露光領域が熱処理により硬化する感光性ガラスから形成したものである。図2は本実施令の作製工程を示している。図2aはＳｉ基板16上に蓄熱層17、ヒータ18、ヒータ保護層19を形成した状態を表す。まず、ヒータ保護層19上に感光性ガラスペースト20を塗布し（図2b）、適度に乾燥した後、マスク21を介して紫外線22を露光する。ここで、23、24は感光性ガラスペースト層20における紫外線の露光領域および非露光領域を各々表す。つぎに酸化セリウムを含有する感光性ガラス板25を張り合わせ（図2c）、マスク26を介して紫外線27を露光する（図2d）。ここで28は紫外線の露光領域を示している。この後、インク流露の側壁となる感光性ペースト層の非露光領域24、および天板となる感光性ガラス層の露光領域28をフッ酸により除去し、さらに熱処理により、天板と側壁層の熱融着と各層の硬化を完成させる。図2fは完成されたインクジェット記録ヘッドであり、29はインク流路、30はインク吐出口を示している。
【実施例３】
【００１０】
本発明の実施例3はインク流路の側壁を光照射により硬化する感光性ガラスペーストから、天板を非露光領域が熱処理により硬化する感光性ガラスから形成したものである。図3は本実施令の作製工程を示している。図3aはＳｉ基板31上に蓄熱層32、ヒータ33、ヒータ保護層34を形成した状態を表す。まず、ヒータ保護層34上に感光性ガラスペースト35を塗布し（図3b）、適度に乾燥した後、マスク36を介して紫外線37を露光する。ここで、38、39は感光性ガラスペースト層34における紫外線の露光領域および非露光領域を各々表す。つぎに酸化セリウムを含有する感光性ガラス板40を張り合わせ（図3d）、レーザ光41を吐出口形成部分42に照射する（図3e）。この後、インク流露の側壁となる感光性ペースト層の非露光領域39をフッ酸により除去し、さらに熱処理を施して天板と側壁層の熱融着と各層の硬化を完成させる。図3fは完成されたインクジェット記録ヘッドであり、43はインク流路、44はインク吐出口を示している。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明における実施例１のインクジェット記録ヘッド作製工程図。
【図２】本発明における実施例2のインクジェット記録ヘッド作製工程図。
【図３】本発明における実施例3のインクジェット記録ヘッド作製工程図。
【符号の説明】
【００１２】
１  Si基板
２  蓄熱層
３  ヒータ
４  ヒータ保護層
５  感光性ガラスペースト
６  露光用マスク
７  紫外線
８  感光性ガラスペースト５における非露光領域
９  感光性ガラスペースト５における露光領域
１０  遮光用ガラスペースト層
１１  感光性ペースト
１２  紫外線
１３  レーザ光
１４  インク吐出口
１５  インク流路
１６  Si基板
１７  蓄熱層
１８  ヒータ
１９  ヒータ保護層
２０  感光性ガラスペースト
２１  露光用マスク
２２  紫外線
２３  感光性ガラスペースト５における非露光領域
２４  感光性ガラスペースト５における露光領域
２５  感光性ガラス
２６  露光用マスク
２７  紫外線
２８  感光性ガラス２５における露光領域
２９  インク流路
３０  インク吐出口
３１  Si基板
３２  蓄熱層
３３  ヒータ
３４  ヒータ保護層
３５  感光性ガラスペースト
３６  露光用マスク
３７  紫外線
３８  感光性ガラスペースト５における非露光領域
３９  感光性ガラスペースト５における露光領域
４０  感光性ガラス
４１  レーザ光
４２  レーザ照射領域
４３  インク流路
４４  インク吐出口
【図１】
2007038451.tif 000003
【図２】
2007038451.tif 000004
【図３】
2007038451.tif 000005