(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からインクが供給される複数のインク流路と、インクを吐出するために利用されるエネルギを発生する、前記各インク流路内に設けられた複数のエネルギ発生素子と、前記各インク流路に連通する吐出口およびダミー吐出口であって、記録に用いられる非円形の複数の吐出口と、記録に用いられない円形のダミー吐出口と、を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、
前記ダミー吐出口、および該ダミー吐出口の開口面積であるダミー吐出口面積に比例する開口面積を有する前記吐出口を同じウェハ上で一括パターニングによって形成した前記インクジェット記録ヘッドを用意する工程と、
前記ダミー吐出口面積を測定する測定工程と、
前記インクジェット記録ヘッドに搭載されたメモリ素子に、前記ダミー吐出口面積、該ダミー吐出口面積と相関関係にあるインクの吐出量、および前記ダミー吐出口面積と前記インクの吐出量との相関関係に基づく、個体差による前記インクの吐出量の多寡を示す指標である吐出量ランクのうちの少なくとも１つを含む情報を書き込む工程と、を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】
前記測定工程を、前記インクジェット記録ヘッドの製造ロット毎に行う請求項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】
前記測定工程を、製造される前記インクジェット記録ヘッド毎に行う請求項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４】
請求項１ないし３のいずれか１項のインクジェット記録ヘッドの製造方法により製造されたインクジェット記録ヘッドであって、
前記吐出口の開口面積よりも前記ダミー吐出口の開口面積の方が大きいインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
請求項４に記載のインクジェット記録ヘッドによるインクジェット記録方法であって、
気泡を大気に連通させてインクを吐出することを特徴とするインクジェット記録方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録ヘッドの製造方法、インクジェット記録ヘッド、およびインクジェット記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日広く一般的に用いられているインクジェット記録方式のインク吐出方法にはインク滴を吐出するために用いられる吐出エネルギ発生素子として電気熱変換素子（ヒータ）を利用する方法と圧電素子（ピエゾ）を利用する方法があり、いずれも電気的な信号によってインク滴の吐出を制御することが可能である。例えば、電気熱変換素子を用いるインク滴吐出方法の原理は、電気熱変換素子に電気信号を与えることにより、電気熱変換素子近傍のインクを瞬時にして沸騰させ、そのときのインクの相変化により生じる急激な気泡の成長によってインク滴を高速に吐出させるものである。一方、圧電素子を用いるインク滴の吐出方法の原理は、圧電素子に電気信号を与えることにより、圧電素子が変位しこの変位時の圧力によってインク滴を吐出させるものである。
【０００３】
これらのインクジェット記録ヘッドにおいては、製造上のばらつきにより、吐出させるインク液滴量がヘッド毎にばらついてしまい、インクジェット記録ヘッド毎に記録される印字濃度が異なってしまう問題があった。
【０００４】
この問題を解決する手段として、インクジェット記録ヘッドの製造工程において、紙面もしくは専用の印字媒体に対してインクを実際に吐出をさせて記録を行い、そのドット径から吐出量を算出し、この吐出量情報をインクジェット記録ヘッドに実装されたメモリ素子に書き込み、その吐出量情報に応じてインクジェット記録ヘッドの吐出量を変更する、また、画像への打ち込み量を変更するという方法が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例のインクジェット記録ヘッドによって各ヘッド毎のインク吐出量のばらつきを抑制するには、以下の課題があった。
【０００６】
すなわち、上記従来の方法では、被記録媒体のロットや１枚毎に表面のインク受容層の厚みや受容層へのインクの浸透性／にじみ等のばらつきにより、ドット径のばらつきが生じてしまい吐出量を算出する誤差が大きくなってしまう場合があった。
【０００７】
また、電気熱変換素子を利用する、いわゆるバブルジェット方式のインクジェット記録ヘッドにおいては、ヘッド自体が温度等により吐出量が変化する性質を持っているために、正確な吐出量を測定するためには温度管理を精度良くおこなった上でドット径を測定する必要があり、記録装置や設備が大きくまたコストが上がってしまう場合があった。
【０００８】
さらには、液滴自体、例えば、５ｐｌのように小さくなった場合には、ドット径自体が５０μｍ程度とかなり小さくなっているために、ドット径測定のばらつきの影響が吐出量を算出する時に大きいという問題もあった。
【０００９】
以上のように、実際に吐出／記録を行うことにより吐出量を算出するには、精度や装置コストの問題があった。
【００１０】
そこで本発明は、実際にインクを吐出させることなく、個々のインクジェット記録ヘッドの吐出量に関する個体差を把握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、およびインクジェット記録ヘッドを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、外部からインクが供給される複数のインク流路と、インクを吐出するために利用されるエネルギを発生する、前記各インク流路内に設けられた複数のエネルギ発生素子と、前記各インク流路に連通する吐出口およびダミー吐出口であって、記録に用いられる非円形の複数の吐出口と、記録に用いられない円形のダミー吐出口と、を有するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記ダミー吐出口、および該ダミー吐出口の開口面積であるダミー吐出口面積に比例する開口面積を有する前記吐出口を同じウェハ上で一括パターニングによって形成した前記インクジェット記録ヘッドを用意する工程と、前記ダミー吐出口面積を測定する測定工程と、前記インクジェット記録ヘッドに搭載されたメモリ素子に、前記ダミー吐出口面積、該吐出口面積との相関関係にあるインクの吐出量、および前記ダミー吐出口面積と前記インクの吐出量との相関関係に基づく、個体差による前記インクの吐出量の多寡を示す指標である吐出量ランクのうちの少なくとも１つを含む情報を書き込む工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
上記の通りの本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、インクジェット記録ヘッドに搭載されたメモリ素子に、ダミー吐出口面積、ダミー吐出口面積と相関関係にあるインクの吐出量、および、ダミー吐出口面積とインクの吐出量との相関関係に基づく、個体差によるインクの吐出量の多寡を示す指標である吐出量ランクのうちの少なくとも１つを含む吐出量情報を書き込むため、製造上のばらつきによる、インクジェット記録ヘッドのインク吐出量の個体差を吐出量情報として、個々のインクジェット記録ヘッドに持たせることができる。また、ダミー吐出口の形状が円形であることで、ダミー吐出口面積の測定が容易となるだけでなく、実際にインクを吐出する吐出口の形状をインクの吐出に適した形状とすることができる。
【００１４】
さらに、測定工程をインクジェット記録ヘッドの製造ロット毎に行うものであってもよく、この場合、個々のインクジェット記録ヘッドの吐出口面積を測定する必要がないので、測定に要する時間が短縮化されるだけでなく、作業の簡略化を図ることができる。
【００１５】
なお、測定工程を、製造されるインクジェット記録ヘッド毎に行うものであってもよい。
【００１７】
上述の構成により、ダミー吐出口面積、ダミー吐出口面積と相関関係にあるインクの吐出量、および、ダミー吐出口面積とインクの吐出量との相関関係に基づく、個体差によるインクの吐出量の多寡を示す指標である吐出量ランクのうちの少なくとも１つを含む吐出量情報を書き込んだメモリ素子を有するため、個々のインクジェット記録ヘッドが製造上のばらつきによる、インクジェット記録ヘッドのインク吐出量の個体差を吐出量情報として持つことができる。
【００１８】
また、インクの吐出に寄与する吐出口の開口面積よりもダミー吐出口の開口面積の方が大きいものであってもよい。インクの吐出に寄与する吐出口の開口面積は、吐出体積が小さいほど小さくなる傾向があるが、吐出口面積が小さくなるほど測定分解能に起因する誤差が乗りやすくなり正確に測定するのが困難になるが、開口面積の大きいダミー吐出口を測定することで、容易に、かつ、正確に吐出口面積の測定を行うことができる。
【００１９】
本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法により製造されたインクジェット記録ヘッドでは、ダミー吐出口面積、ダミー吐出口面積と相関関係にあるインクの吐出量、および、ダミー吐出口面積とインクの吐出量との相関関係に基づく、個体差によるインクの吐出量の多寡を示す指標である吐出量ランクのうちの少なくとも１つを含む吐出量情報を書き込んだメモリ素子を有するため、個々のインクジェット記録ヘッドが製造上のばらつきによる、インクジェット記録ヘッドのインク吐出量の個体差を吐出量情報として持つことができる。
【００２０】
本発明のインクジェット記録方法は、本発明のインクジェット記録ヘッドによるインクジェット記録方法であって、気泡を大気に連通させてインクを吐出することを特徴とする。
【００２１】
上記の通りの本発明のインクジェット記録方法は、インクジェット記録ヘッドに搭載されたメモリ素子に、ダミー吐出口面積、ダミー吐出口面積と相関関係にあるインクの吐出量、および、ダミー吐出口面積とインクの吐出量との相関関係に基づく、個体差によるインクの吐出量の多寡を示す指標である吐出量ランクのうちの少なくとも１つを含む吐出量情報を書き込まれているため、各個体差に適した吐出信号を送ることで、吐出量の個体差による記録濃度のばらつきを低減させることができる。また、気泡を大気に連通させてインクを吐出することで、エネルギ発生素子と吐出口との間にあるインク全てを確実に吐出することとなり、インクの吐出量を安定させることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は本発明の実施形態の基本的な形態を示す記録ヘッドカートリッジの外観斜視図である。
【００２４】
図１に示すように、不図示のイクジェット記録装置に着脱自在に搭載され、Ｘ方向に往復走査される記録ヘッドカートリッジ１１は、インクを吐出する複数の吐出口１６が形成された記録素子基板１２を有するインクジェット記録ヘッド５１６を備える。また、記録ヘッドカートリッジ１１は、記録素子基板１２にインクを供給するための不図示のインクタンクを着脱自在に搭載する。本実施形態の記録ヘッドカートリッジ１１は、６色のインクを収納する６つのインクタンクを搭載可能な例が示されている。なお、インクタンクに収納される６色のインクの色としては、黒以外の色であるカラーインクと、黒のインクとが収納されるものであってもよい。
【００２５】
電気配線テープ３１は、記録素子基板１２に対してインクを吐出するための電気信号を印加するものであり、記録素子基板１２を組み込むための開口部と、記録素子基板１２の電極部に対応する素子基板用電極端子と、本体装置からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子３２とが設けられており、その裏面には、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）３３が搭載されている。このＥＥＰＲＯＭ３３は、格納されたデータを電気的に消去可能なＲＯＭでここに記憶されたデータは装置自体の電源を切られても保持されるようになっており、本実施形態では、後述する、記録素子基板１２の吐出量ランク等が格納されるようになっている。
【００２６】
なお、ＥＥＰＲＯＭ３３は、図２に示す記録ヘッドカートリッジ１１ａのように外部信号入力端子３２ａが、電気配線テープ３１ａとは別体の、電気配線テープ３１ａと電気的に接続された電気コンタクト基板３０に設けられた構成の場合、この電気コンタクト基板３０の裏面に設けられているものであってもよい。
【００２７】
図３に電気コンタクト基板の配線パターン層の透視図を、また、図４に、図３とは別の層の配線パターン層の透視図をそれぞれ示す。ＥＥＰＲＯＭ３３は、図３に示す部位に電気的に接続されている。また、この電気コンタクト基板３０には、図４に示すように、ＣＳ、ＳＫ、ＤＯ、ＤＩの４つの外部信号入力端子３２ａがＥＥＰＲＯＭ３３の入出力用として設けられている。
【００２８】
このように、ＥＥＰＲＯＭ３３は、図１あるいは、図２に示した記録ヘッドカートリッジのいずれに搭載されるものであってもよいが、以降の説明は、図１に示した記録ヘッドカートリッジ１１を用いて説明する。
【００２９】
図１２は、図１に示した記録ヘッドに備えられている、インクの吐出を行う記録素子基板の模式的な一部破断斜視図である。また、図１３は、図１２のＡ−Ａ’線における記録素子基板１２の一部断面図であり、図１４は、図１２の矢印Ｂの方向から見た電気熱変換素子１４近傍の透視平面図である。
【００３０】
図１２に示すように、記録素子基板１２は、例えば、厚さ０．６２５ｍｍのＳｉ基板１９で形成されている。また、インクをそれぞれ供給する、長溝状の貫通口からなるインク供給口１５が形成され、各々のインク供給口１５の両側に電気熱変換素子１４がそれぞれ１列ずつ千鳥状に配列されている。なお、図１２には、６色のうちの１色分に対応するインク供給口１５、および電気熱変換素子１４のみが示されている。
【００３１】
電気熱変換素子１４と、電気熱変換素子１４に電力を供給するＡｌ等の電気配線とは、成膜技術により形成されている。また、電気配線に電力を供給するための不図示の電極部には、Ａｕ等のバンプが設けられている。インク供給口１５は、Ｓｉ基板１９の結晶方位を利用して、異方性エッチングを行う。ウェハ面に＜１００＞、厚さ方向に＜１１１＞の結晶方位を持つ場合、アルカリ系（ＫＯＨ、ＴＭＡＨ、ヒトラジン等）の異方性エッチングによりエッチングが進行する。この方法を用いて、所望の深さにエッチングする。あるいは、インク供給口１５は、特開平１０−１８１０３２号公報に開示されているＡＥ−ＰＯＬＹ方式により形成されるものであってもよい。このＡＥ−ＰＯＬＹ方式の場合、インク供給口１５を高精度に形成することができ、好適である。
【００３２】
Ｓｉ基板１９上には、電気熱変換素子１４に対応したインク流路１３を形成するためのインク流路壁２０、インクの吐出に寄与する吐出口１６、およびインクの吐出に寄与しないダミー吐出口１７がフォトリソグラフィ技術により形成され、上述した、６色のインクに対応した１２列の吐出口列を構成している。
【００３３】
次に、このフォトリソグラフィ技術による吐出口形成について、より詳細に説明する。
【００３４】
図５から図１１は、本発明の基本的な態様を示すための摸式図であり、本発明に係わるインクジェット記録ヘッドの構成とその製作手順の一例が示されている。なお、図５（ａ）〜図１１（ａ）は、図１２のＡ−Ａ’線での断面を模式的に示した断面図であり、図５（ｂ）〜図１１（ｂ）は、図１２のＢ−Ｂ’線での断面を模式的に示した断面図である。
【００３５】
まず、本態様においては、例えば図５に示されるような、ガラス、セラミックス、プラスチックあるいは金属等からなる基板１が用いられる。
【００３６】
このような基板１は、液流路構成部材の一部として機能し、また、後述のインク流路およびインク吐出口を形成する材料層の支持体として機能し得るものであれば、その形状、材質等に特に限定されることなく使用できる。上記基板１上には、電気熱変換素子あるいは圧電素子等のインク吐出エネルギー発生素子２が所望の個数配置される。このような、インク吐出エネルギー発生素子２によって記録液小滴を吐出させるための吐出エネルギーがインク液に与えられ、記録が行われる。ちなみに、例えば、上記インク吐出エネルギー発生素子２として電気熱変換素子が用いられる時には、この素子が近傍の記録液を加熱することにより、記録液に状態変化を生起させ吐出エネルギーを発生する。また、例えば、圧電素子が用いられる時は、この素子の機械的振動によって、吐出エネルギーが発生される。
【００３７】
なお、これらの素子２には、これら素子を動作させるための制御信号入力用電極８が接続されている。また、一般にはこれら吐出エネルギー発生素子の耐用性の向上を目的として、保護層等の各種機能層が設けられるが、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。
【００３８】
図５において、インク供給口１５となる開口部を基板１上に予め設けておき、基板後方よりインクを供給する形態を例示した。インク供給口１５の形成においては、基板１に穴を形成できる手段であれば、いずれの方法も使用できる。例えば、ドリル等機械的手段にて形成しても構わないし、レーザー等の光エネルギーを使用しても構わない。また、基板１にレジストパターン等を形成して化学的にエッチングしても構わない。
【００３９】
もちろん、インク供給口を基板１に形成せず、樹脂パターンに形成し、基板１に対してインク吐出口と同じ面に設けてもよい。
【００４０】
次いで、図６に示すように、上記インク吐出エネルギー発生素子２を含む基板１上に、溶解可能な樹脂にてインク流路パターン４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。
【００４１】
レジスト層の形成の方法としては、基板上にインク供給口を設けた基板を使用する場合には、該感光性材料を適当な溶剤に溶解し、ＰＥＴなどのフィルム上に塗布、乾燥してドライフィルムを作成し、ラミネートによって形成することが好ましい。上述のドライフィルムとしては、ポリメチルイソプロピルケトン、ポリビニルケトン等のビニルケトン系光崩壊性高分子化合物を好適に用いることができる。というのは、これら化合物は、光照射前は高分子化合物としての特性（被膜性）を維持しており、インク供給口１５上にも容易にラミネート可能であるためである。
【００４２】
また、インク供給口１５に後工程で除去可能な充填物を配置し通常のスピンコート法、ロールコート法等で被膜を形成しても構わない。
【００４３】
このように、インク流路をパターニングした溶解可能な樹脂材料層４上に、図７に示すように、さらに被覆樹脂層５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５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５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４上に形成する場合、溶解可能な樹脂パターン４を溶解しないように溶剤を選択する必要がある。
【００４４】
次に、本実施形態に用いる被覆樹脂層５について説明する。被覆樹脂層５としては、インク吐出口３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５は、構造材料としての高い機械的強度、基板１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。このため、エポキシ樹脂のカチオン重合硬化物が構造材料として優れた強度、密着性、対インク性を有し、かつ前記エポキシ樹脂が常温にて固体状であれば、優れたパターニング特性を有する。
【００４５】
まず、エポキシ樹脂のカチオン重合硬化物は、通常の酸無水物もしくはアミンによる硬化物に比較して高い架橋密度（高Ｔｇ）を有するため、構造材として優れた特性を示す。また、常温にて固体状のエポキシ樹脂を用いることで、光照射によりカチオン重合開始剤より発生した重合開始種のエポキシ樹脂中への拡散が抑えられ、優れたパターニング精度、形状を得ることができる。
【００４６】
溶解可能な樹脂層上に被覆樹脂層を形成する工程は、常温で固体状の被覆樹脂を溶剤に溶解し、スピンコート法で形成することが望ましい。
【００４７】
薄膜コーティング技術であるスピンコート法を用いることで、被覆樹脂層５は均一にかつ精度良く形成することができ、従来方法では困難であったインク吐出圧力発生素子２とオリフィス間の距離を短くすることができ、小液滴吐出を容易に達成することができる。
【００４８】
ここで、被覆樹脂層５を溶解可能な樹脂層４上にフラットに形成するために、スピンコート時に被覆樹脂を溶剤に対して３０〜７０質量％の濃度で、さらに好ましくは４０〜６０質量％の濃度で溶解させることにより被覆樹脂層５表面をフラットにすることが可能となる。
【００４９】
本実施形態に用いる固体状のエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡとエピクロヒドリンとの反応物のうち分子量がおよそ９００以上のもの、含ブロモスフェノールＡとエピクロヒドリンとの反応物、フェノールノボラックあるいはｏ−クレゾールノボラックとエピクロヒドリンとの反応物、特開昭６０−１６１９７３号公報、特開昭６３−２２１１２１号公報、特開昭６４−９２１６号公報、特開平２−１４０２１９号公報に記載のオキシシクロヘキサン骨格を有する多感応エポキシ樹脂等があげられる。
【００５０】
上記エポキシ樹脂を硬化させるための光カチオン重合開始剤としては、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩［Ｊ．ＰＯＬＹＭＥＲ ＳＣＩ：Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｎｏ. ５６ ３８３−３９５（１９７６）参照］や旭電化工業株式会社より上市されているＳＰ−１５０、ＳＰ−１７０等が挙げられる。
【００５１】
次いで、上記化合物からなる感光性被覆樹脂層５に対して、図８に示すように、マスク６を介してパターン露光を行う。本態様の感光性被覆樹脂層５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。）。
【００５２】
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線などから適宜選択することができる。
【００５３】
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５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。
【００５４】
次いで、パターン露光された感光性被覆樹脂層５は、適当な溶剤を用いて現像され、図９に示すように、インク吐出口を形成する。ここで、未露光の感光性被覆樹脂層の現像時に同時にインク流路を形成する溶解可能な樹脂パターン４を現像することも可能である。ただし、一般的に、基板１上には複数の同一または異なる形態のヘッドが配置され、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９に示すように感光性被覆樹脂層５のみを選択的に現像することにより、インク流路を形成する樹脂パターン４を残し（液室内に樹脂パターン４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４を現像することも可能である（図１０）。また、この際、感光性被覆樹脂層５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４と共に溶出されるためノズル内には残渣が残らない。
【００５５】
前述したように架橋密度を上げる必要がある場合には、この後、インク流路およびインク吐出口が形成された感光性被覆樹脂層５を還元剤を含有する溶液に浸漬および加熱することにより後硬化を行う。これにより、感光性被覆樹脂層５の架橋密度はさらに高まり、基板に対する密着性および耐インク性は非常に良好となる。もちろん、この銅イオン含有溶液に浸漬加熱する工程は、感光性被覆樹脂層５をパターン露光し、現像してインク吐出口を形成した直後に行っても一向にさしつかえなく、その後で溶解可能な樹脂パターン４を溶出しても構わない。また浸漬、加熱工程は、浸漬しつつ加熱しても構わないし、浸漬後に加熱処理を行っても構わない。
【００５６】
このような還元剤としては、還元作用を有する物質であれば有用であるが、特に銅トリフラート、酢酸銅、安息香酸銅など銅イオンを含有する化合物が有効である。前記化合物の中でも、特に銅トリフラートは非常に高い効果を示す。さらに前記以外にアスコルビン酸も有用である。
【００５７】
このようにして形成したインク流路およびインク吐出口を形成した基板に対して、インク供給のための部材７およびインク吐出圧力発生素子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（図１１）。
【００５８】
本実施態様では、インク吐出口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を形成する場合には、基板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を形成する場合は、被覆樹脂層５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。
【００５９】
インクを吐出し、記録を行うために用いられる吐出口１６は、開口面積は１９０μｍ2であり、１列に１２８個形成されている。なお、吐出口１６の形状は、図１２に示す形状以外に記録に最適な形状であればいかなる形状であってもよく、円形であってもよい。
【００６０】
一方、１２８個並んだ吐出口１６の両脇に各２個ずつ、計４個形成され、その開口面積が１９０μｍ2よりも大きい２７４〜３４２μｍ2の範囲内で形成される、円形のダミー吐出口１７は、記録に用いられるのではなく、後述するように、記録素子基板１２のインク吐出量のランク分けを行うために用いられるものである。
【００６１】
電気熱変換素子１４は、各吐出口１６に対面するように６００ＤＰＩのピッチで一直線に１３２個設けられており、インク供給口１５から供給されたインクを電気熱変換素子１４により気泡を発生させてインクを吐出口１６から吐出させ、記録用紙等の被記録媒体に記録を行うものである。ただし、１３２個の電気熱変換素子１４のうち、両側の２個ずつを除いた１２８個は被記録媒体への記録のために駆動されるが、ダミー吐出口１７に対応する位置の両側の２個ずつの電気熱変換素子１４は駆動されない。
【００６２】
なお、本実施形態の記録素子基板１２は、インクを吐出させる際、電気熱変換素子１４上に形成された気泡が吐出口１６を介して大気に連通されるような構成であってもよい。
【００６３】
各インク流路１３は、図１２および図１３に示すように、インク流路壁２０で仕切られているが、本実施形態では、インク流路壁２０が、インク供給口端部１５ａまで延びておらず、インク供給口端部１５ａからインク流路壁端部２０ａまで、距離ａだけ離れた構成となっている。また、本実施形態のインク供給口１５の短手方向の幅は１００μｍであり、インク流路１３内の流路高さＬは２５μｍ、電気熱変換素子１４の大きさは２４μｍ×２４μｍである。
【００６４】
なお、本実施形態では、上述したように、インク供給口端部１５ａからインク流路壁端部２０ａまで距離ａだけ離れた構成を示しているが、これに限定されるものではなく、距離ａがゼロ、すなわち、インク流路壁端部２０ａがインク供給口端部１５ａまで延びた構成であってもよい。
【００６５】
次に、記録素子基板１２の製造時に生じる個体差による、インクの吐出量の多寡をランク付けしたものである吐出量ランクのランク分けについて説明する。
【００６６】
吐出口１６とダミー吐出口１７の面積を十分に対応させるために、吐出口１６およびダミー吐出口１７を形成する工程は同じ条件で行うのが好ましい。本実施形態でのノズル形成工程においては、ウェハ状態にてＭＰＡ装置にて一括してパターン露光されるために、ダミー吐出口１７も吐出口１６も同時に同じ条件で形成されることから、ダミー吐出口１７と吐出口１６の対応は十分取れている。具体的には、吐出口１６がφ１５．５μｍの場合に、ダミー吐出口１７はφ１９．０μｍとなっており、この１５．５：１９．０という比率は、常に一定の比率になっている。このように、同一ウエハ上で同時にパターニングされたダミー吐出口面積と吐出口面積には比例関係が存在する。
【００６７】
一方、一定の駆動条件のもとでは、吐出口の面積とインク吐出量の間には、図１５に示すように強い相関関係がある。すなわち、吐出口の面積が小さい場合はインク吐出量は小さく、逆に吐出口の面積が大きい場合はインクの吐出量は多くなる関係にある。
【００６８】
この関係を用いて、本実施形態の記録素子基板１２の吐出量ランクを、吐出口１６の開口面積より表２のように３つに分ける。
【００６９】
【表１】
0004856827.tif 000002
【００７０】
すなわち、吐出口１６の開口面積Ｓが１５５μｍ2≦Ｓ＜１６８μｍ2のとき、吐出口１６からのインクの吐出量Ｖｄは、４．０ｎｇ≦Ｖｄ＜４．３ｎｇとなり、この場合の吐出量ランクを「吐出量小」とし、吐出口１６の開口面積Ｓが１６８μｍ2≦Ｓ＜１８５μｍ2のとき、吐出口１６からのインクの吐出量Ｖｄは、４．３ｎｇ≦Ｖｄ＜４．７ｎｇとなり、この場合の吐出量ランクを「吐出量中」とし、さらに、吐出口１６の開口面積Ｓが１８５μｍ2≦Ｓ＜１９８μｍ2のとき、吐出口１６からのインクの吐出量Ｖｄは、４．７ｎｇ≦Ｖｄ＜５．０ｎｇとなり、この場合の吐出量ランクを「吐出量大」とした。なお、吐出量ランクのランク分けは、さらに多段階にランク分けされるものであってもよいし、また、ランク分けのしきい値も上述した値に限定されるものではない。
【００７１】
また、ダミー吐出口面積と吐出口面積には比例関係が存在することより、図１６に示すように、本実施形態の記録素子基板１２は、インクを吐出しないダミー吐出口１７の開口面積と、インクを吐出する吐出口１６からのインクの吐出量との間に強い相関がある。すなわち、ダミー吐出口１７の開口面積が小さいと吐出口１６からのインクの吐出量は小さく、逆にダミー吐出口１７の開口面積が大きいと吐出口１６からのインクの吐出量は多くなる関係にある。
【００７２】
この関係を用いて、本実施形態の記録素子基板１２の吐出量ランクを、上述した吐出口１６の開口面積と吐出口１６からのインクの吐出量との関係を用いてのランク分けと同様に、表２に示すように、ダミー吐出口１７の開口面積吐出口１６からのインクの吐出量との関係を用いたランク分けが行える。
【００７３】
【表２】
0004856827.tif 000003
【００７４】
すなわち、ダミー吐出口１７の開口面積Ｓ0が２７４μｍ2≦Ｓ0＜２９４μｍ2のとき、吐出口１６からのインクの吐出量Ｖｄは、４．０ｎｇ≦Ｖｄ＜４．３ｎｇとなり、この場合の吐出量ランクを「吐出量小」とし、ダミー吐出口１７の開口面積Ｓ0が２９４μｍ2≦Ｓ0＜３２２μｍ2のとき、吐出口１６からのインクの吐出量Ｖｄは、４．３ｎｇ≦Ｖｄ＜４．７ｎｇとなり、この場合の吐出量ランクを「吐出量中」とし、さらに、ダミー吐出口１７の開口面積Ｓ0が３２２μｍ2≦Ｓ0＜３４２μｍ2のとき、吐出口１６からのインクの吐出量Ｖｄは、４．７ｎｇ≦Ｖｄ＜５．０ｎｇとなり、この場合の吐出量ランクを「吐出量大」とした。
【００７５】
上述した記録素子基板１２の吐出量ランクのランク分けの工程を図１７に示す。
【００７６】
まず、開口の形状が円形であるダミー吐出口１７の開口面積を画像処理により測定する（ステップ１０１）。
【００７７】
ここで、ダミー吐出口１７の開口面積の測定は、ウェハ単位にて測定するものであってもよいし、ヘッド組立て後に測定するものであってもよい。
【００７８】
面積の測定は、顕微鏡において、ヘッドフェイス面１８（図１２参照）に照明を照射し、ＣＣＤで画像を取り込み、吐出口のＸ方向、Ｙ方向（図１２参照）の長さをエッジ検出した結果から測定し、面積に換算する。しかしながら、吐出口１６のような星形状等の複雑な形状においては、Ｘ方向Ｙ方向のエッジ検出だけでは、面積を求めることはできず、取り込んだ吐出口１６の画像を２値化し画素をカウントする必要があるが、吐出口部の断面図である図１８（ａ）に示すように吐出口１６のエッジ部分はＲ形状１６ａがあるために、吐出口１６の正面から観察した場合に吐出口１６が図１８（ｂ）に示すような二重線として観察されるために、２値化する上での精度が確保できない。また、測定時間をなるべく短くすることが求められることから、エッジ検出で測定が可能なダミー吐出口１７のような円形状が好ましい。
【００７９】
なお、ウェハ単位で面積の測定を行う場合には、エッチングのバラツキがウェハ内でほぼ均一に分布していることから、そのバラツキを考慮した上で、全てのチップではなく一部のチップを測定することで、ウェハの代表値とすることでも良い。具体的には、ウェハの中において、中央部の１チップと上下左右の端部チップの４チップ、合計５チップのダミー吐出口１７の開口面積を測定しその平均値を代表値するのが好ましい。
【００８０】
チップ上にＲＯＭに相当する機能がある場合には、ウェハで測定時にそのまま書き込むことができるためにチップ毎にダミー吐出口１７の開口面積を測定することが好ましいが、チップ上にＲＯＭに相当する機能が無い場合にはウェハ単位で測定し、代表値を求めた方が良い。
【００８１】
一方、ヘッド組み立て後に面積の測定を行う場合には、ヘッド内にインクが充填されると吐出口１６に形成されるメニスカスの形状が、上述した吐出口１６のＲ形状１６ａの影響を受けやすくなり、メニスカスが張る位置のバラツキが大きくなり正確に測定できなくなる。特により小さな吐出口においては、Ｒ形状１６ａの影響を受けやすいことから、吐出口１６より大きなダミー吐出口１７を形成しておいて測定することが好ましい。さらに、上記のことを踏まえた上でインク充填後に測定する場合には、印字検査後であれば、吐出口１６は印字時にミストが付着することにより測定しにくいために、ダミー吐出口１７にて測定することが好ましい。
【００８２】
ここで、ダミー吐出口１７が円形であるのが好適である理由について、さらに説明する。
【００８３】
吐出口１６およびダミー吐出口１７をＭＰＡのような露光装置で開ける場合、マスク上に形成された吐出口１６およびダミー吐出口１７に対して収差等による像のゆがみを含んだ形状になる場合がある。つまり、マスク上でのダミー吐出口１７は真円であっても、形成されたダミー吐出口１７は真円にならない場合がある。しかしながら、ダミー吐出口１７が円形であることで、円形以外の多角形に比べて、ゆがみ量を正確に把握できるため、ダミー吐出口１７の開口面積の測定精度を向上させることができる。すなわち、ダミー吐出口１７内部と外部とを画像処理によって２値化して切り分けることで、ダミー吐出口１７の形状が真円からずれていてもダミー吐出口１７の開口面積を正確に測定できる。
【００８４】
また、ダミー吐出口１７の開口面積を測定するということは、吐出口１６の形状よりも簡単な形状、かつ、大きい開口面積のダミー吐出口１７を測定するということであり、よって、吐出口１６の開口面積を測定するよりもより正確に測定することができる。
【００８５】
すなわち、吐出口１６が円形状でなく、本実施形態のような星形状、あるいは矩形形状や１チップ内に複数種類の吐出量の吐出口が混在し複数の吐出口面積がある場合等といった、面積測定がしにくい場合にも、ダミー吐出口１７面積を円形状にすれば簡易に測定することができる。
【００８６】
また、ダミー吐出口１７を吐出口１６より大きくすることにより、吐出口１６の面積公差が１５５〜１９８μｍ2と４３μｍ2の範囲になるのに対し、ダミー吐出口１７面積公差は２７４〜３４２μｍ2とレンジで６８μｍ2となり、より広い領域をとることができる。こうすることにより、吐出口１６が小さくなるにつれ、▲１▼製法プロセス上その寸法公差に入れるためにはより条件マージンが少なくなること、▲２▼吐出口面積の測定精度等の影響を受けやすくなること、これらから吐出口１６で測定すると寸法公差が厳しくなるといったことを回避できる。
【００８７】
このように、吐出口１６は記録を行うのに最適な形状に形成されており、一方、ダミー吐出口１７は吐出量ランクのランク分けに最適な形状に形成されている。
【００８８】
なお、吐出量ランクのランク分けのため、本実施形態ではダミー吐出口１７の開口面積とインクの吐出量との相関関係に基づき、ダミー吐出口１７の開口面積を測定するとしたが、これに限定されるものではなく、吐出口１６の開口面積とインクの吐出量との相関関係が分かっている場合、吐出口１６の開口面積を測定するものであってもよい。
【００８９】
上述の測定およびランク分けは、吐出量のばらつきが製造ロット毎にばらついていることが分かっている場合、ダミー吐出口１７を製造ロット毎で測定し、そのロットの代表値を求めるようにしてもよい。この場合、個々の記録素子基板１２についてダミー吐出口１７の開口面積を測定する必要がないので、開口面積の測定に要する時間が短縮化されるだけでなく、作業の簡略化を図ることができる。ただし、ロット毎の測定に限定されるものではなく、必要に応じて個々の記録素子基板１２についてダミー吐出口１７の開口面積を測定するようにしてもよい。
【００９０】
次に、表１に基づいて、記録素子基板１２の吐出量ランクを決定する（ステップ１０２）。ロット毎の測定を行った場合は、そのロットは、全て同じ吐出量ランクになる。
【００９１】
次に、ステップ１０２で決定された吐出量ランクをＥＥＰＲＯＭ３３に書き込む（ステップ１０３）。なお、この書き込むデータは、表２に基づく「吐出量小」、「吐出量中」、あるいは「吐出量大」といった吐出量ランクであってもよいし、ダミー吐出口１７の開口面積、あるいは、図１６に示す相関関係に基づいたダミー吐出口１７の開口面積に対応する、インクの吐出量を書き込むものであってもよい。
【００９２】
なお、図１に示すような６色一体ヘッドの場合には、６色とも同じウェハの場合は１つのランクで良く、別のウェハの場合は複数のランクをＥＥＰＲＯＭ３３上に設ける必要がある。
【００９３】
また、ダミー吐出口１７面積と吐出口１６面積との変換テーブルは、６色間の吐出体積が仕様上もしくは別ウェハであることから異なることにより、吐出口面積が異なる場合もあるので、チップ毎や色毎に設けられているのが好ましい。
【００９４】
なお、本実施形態の説明で用いた数値は、一例であり、これらの数値に限定されるものではない。
【００９５】
以上のようにしてダミー吐出口１７の開口面積に基づいてランク分けされた、吐出量ランク、ダミー吐出口１７の開口面積、あるいは、インクの吐出量を、ＥＥＰＲＯＭ３３に書き込むことにより、製造された記録素子基板１２のそれぞれが、インクの吐出量に関してどのような吐出特性であるかを把握することができる。これにより、インクジェット記録装置は、例えば、記録素子基板１２を交換した場合でも、記録素子基板１２の吐出量の個体差を把握して、その記録素子基板１２に応じた吐出信号を記録素子基板１２に送ることができるため、記録素子基板１２毎における記録濃度のばらつきといった問題を解消することができる。
【００９６】
また、インクジェット記録装置においては、インクジェット記録ヘッド５１６の設けられたＥＥＰＲＯＭ３３の吐出量ランク情報を読み込み、その情報に基づいてインクジェット記録ヘッド５１６を駆動する条件を変更したり、また、単位面積当りのドット数を増減させることにより濃度を合わせる制御を行うことにより、画像上、どのヘッドにおいても同じ濃度、色が得られるようになる。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、インクジェット記録ヘッドに搭載されたメモリ素子に、吐出口面積、インクの吐出量、および、吐出量ランクのうちの少なくとも１つを含む吐出量情報を書き込む。このため、実際にインクを吐出して、各インクジェット記録ヘッド毎の吐出量のばらつきを測定する必要がないので製造工程を簡単化できるとともに、個体差に応じた吐出信号に基づく記録を行うことができるため、インクジェット記録ヘッド毎における記録濃度のばらつきを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態におけるインクジェット記録ヘッドの一例の外観斜視図である。
【図２】本発明の実施形態におけるインクジェット記録ヘッドの別の例の外観斜視図である。
【図３】電気コンタクト基板の配線パターン層の透視図である。
【図４】電気コンタクト基板の、図３に示した配線パターン層とは別の配線パターン層の透視図である。
【図５】インク流路、オリフィス部形成前の基板の模式図である。
【図６】溶解可能なインク流路パターンを形成した基板の模式図である。
【図７】被覆樹脂層を形成した基板の模式図である。
【図８】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基板の模式図である。
【図９】パターニングされた被覆樹脂層を現像した基板の模式図である。
【図１０】溶解可能な樹脂パターンを溶出した基板の模式図である。
【図１１】インク供給部材を配置した基板の模式図である。
【図１２】図１に示したインクジェット記録ヘッドに備えられている記録素子基板の一部破断斜視図である。
【図１３】図１２のＡ−Ａ’線における記録素子基板の一部断面図である。
【図１４】図１２に示す矢印Ｂの方向から見た電気熱変換素子近傍の透視平面図である。
【図１５】吐出口の開口面積と、吐出口から吐出されるインクの吐出量との相関関係を示すグラフである。
【図１６】ダミー吐出口の開口面積と、吐出口から吐出されるインクの吐出量との相関関係を示すグラフである。
【図１７】記録素子基板の吐出量ランクのランク分けの工程を示すフローチャートである。
【図１８】吐出口のＲ形状部を示す側断面図および正面図である。
【符号の説明】
１    基板
２    インク吐出圧力発生素子
４    溶解可能な樹脂層
５    被覆樹脂層
６    マスク
７    インク供給部材
８    電極
１１、１１ａ    記録ヘッドカートリッジ
１２    記録素子基板
１３    インク流路
１４    電気熱変換素子
１５    インク供給口
１５ａ    インク供給口端部
１６    吐出口
１６ａ    Ｒ形状
１７    ダミー吐出口
１９    Ｓｉ基板
２０    インク流路壁
２０ａ    インク流路壁端部
３０、３０ａ    電気コンタクト基板
３１、３１ａ    電気配線テープ
３２、３２ａ    外部信号入力端子
３３    ＥＥＰＲＯＭ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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