(57)【要約】【課題】内部応力の発生を抑制できるとともに、発泡室のパターン不良の発生を防止できる、インクジェット記録ヘッド用基板、記録ヘッド、記録装置及びインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法を提供する。【解決手段】本発明のインクジェット記録ヘッド用基板１１は、インク流路２５及び吐出口２３に連通する発泡室２２が形成されることとなる流路形成部材２１が積層されるものである。このインクジェット記録ヘッド用基板１１において、流路形成部材２１の、発泡室２２の周縁であって発泡室２２の側壁２１ａに繋がる下端面２１ｂに対応する位置に形成された、上面が平坦な平坦化層１を有する。さらに本発明のインクジェット記録ヘッド用基板１１は、平坦化層１の周囲に形成された、流路形成部材２１が直接接触する接触面２１ｃを有する。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク流路及び吐出口に連通する発泡室が形成されることとなる流路形成部材が積層されるインクジェット記録ヘッド用基板において、
前記流路形成部材の、前記発泡室の周縁であって前記発泡室の側壁に繋がる下端面に対応する位置に形成された、上面が平坦な平坦化層と、
前記平坦化層の周囲に形成された、前記流路形成部材が直接接触する接触面と、を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基板。
【請求項２】
前記発泡室内に配置されるヒータを有し、
前記平坦化層は、前記発泡室内に対応する位置であって、かつ前記ヒータの配置されていない位置に形成されている、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド用基板。
【請求項３】
請求項１または２に記載のインクジェット記録ヘッド用基板に前記インク流路及び前記吐出口に連通する前記発泡室が形成された前記流路形成部材を積層してなるインクジェット記録チップを備えたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
請求項３に記載のインクジェット記録ヘッドを着脱可能に搭載するキャリッジを備えていることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項５】
インク流路及び吐出口に連通する発泡室が形成されることとなる流路形成部材が積層されるインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法において、
前記流路形成部材の、前記発泡室の周縁であって前記発泡室の側壁に繋がる下端面に対応する位置に、上面が平坦な平坦化層を形成する工程と、
前記平坦化層の周囲に前記流路形成部材が直接接触する接触面を形成する工程と、を含むことを特徴とするインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
【請求項６】
前記発泡室内にヒータを配置する工程と、
前記平坦化層を、前記発泡室内に対応する位置であって、かつ前記ヒータの配置されていない位置に形成する工程と、を含む請求項５に記載のインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
【請求項７】
請求項５または６に記載の製造方法により製造された前記インクジェット記録ヘッド用基板上に、前記発泡室及び前記インク流路を形成するための流路形成型材を形成する工程と、
前記流路形成型材を形成した後、前記流路形成部材を積層する工程と、
前記流路形成部材を積層した後、流路形成型材を除去する工程と、を含むインクジェット記録チップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐出口よりインク液滴を吐出させることにより記録を行うインクジェット記録ヘッドに用いられるインクジェット記録ヘッド用基板に関する。さらに、このようなインクジェット記録ヘッド用基板を有するインクジェット記録ヘッドと、このようなインクジェット記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置に関する。また、本発明は、インクジェット記録ヘッド用基板及びインクジェット記録チップ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において、記録速度の高速化を実現するために、ヘッドの長尺化が進んできている。しかしながら、このインクジェット記録ヘッドを長尺化することにより、インクジェット記録ヘッド用基板から流路形成部材が剥れやすくなるという問題が発生してきている。
【０００３】
この問題を解決するため、特許文献１に開示されているように、ヒータボード上のヒータ配線を除く領域に平坦化膜を形成し、ヒータボードと流路形成部材との密着性向上を図る技術が開示されている。
【０００４】
以下、インクジェット記録ヘッド用基板上に吐出口と発泡室および流路が形成されたものをインクジェット記録チップと表記する。
【特許文献１】特開平８−１９７７３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現在、さらなる長尺インクジェット記録チップの開発が進められている。しかしながら、ヘッドのさらなる長尺化により、インクジェット記録チップの内部応力の影響がさらに厳しくなり、これらの内部応力により流路形成部材の剥離などが発生する場合がある。
【０００６】
また剥離までに至らなくてもインクジェット記録チップのそりとして問題が発生する可能性がある。これらの内部応力は、特に特許文献１に開示されるようにヒータボード上のヒータ配線を除く領域に平坦化膜を形成した場合に顕著に問題に現れてくる場合がある。また、さらなる長尺化を進めていくうちに、インクジェット記録チップの流路および吐出口形成工程において新たな発泡室のパターン不良が発生することがあった。この新たなパターン不良の一例を図７に示す。図７は、従来のインクジェット記録チップの一例のヒータ部周辺を示す図であり、図７（ａ）はその平面図であり、図７（ｂ）は発泡室内のＥＥ断面図である。
【０００７】
従来のインクジェット記録ヘッド用基板７１はヒータ２１２とそれに電力を供給するヒータ配線２１３とそれらの保護膜２１４とが積層されてなるものである。保護膜２１４上に流路形成部材２２１が積層されており、発泡室２２２と吐出口２２３が形成されている。図７に示すように、発泡室２２２がヒータ配線間の窪みに沿ってツノ状に拡張されたような形状のパターン不良７２が発生している。
【０００８】
同パターン不良は流路形成型材のパターニング後にはみられず、その後の流路形成部材形成工程において生じている。この発生状況から、同パターン不良は流路形成部材形成工程において流路形成型材がヒータ配線間の窪みに沿って押し出されているものと考えている。これは、流路および吐出口形成工程の熱履歴に伴う流路形成部材の体積変化やそりなどにより、流路形成型材に力がかかり流路壁を押している状態になる。そして、発泡室とヒータ配線が交差している場所のヒータ配線間の窪み部などに力が集中して押し出されたものと推測される。
【０００９】
また、これらの発泡室のパターン不良は、実際のプリンタなどでの記録時は発泡室内での泡溜りの起点となり泡が滞留することになる。この残留泡はヒータによる発泡による発生圧力の緩衝材として働き、インク滴の吐出速度低下の要因となり、最後には吐出しなくなり記録された画質に大きく影響を与えることになる。
【００１０】
そこで、本発明は、内部応力の発生を抑制できるとともに、発泡室のパターン不良の発生を防止できる、インクジェット記録ヘッド用基板、記録ヘッド、記録装置及びインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明のインクジェット記録ヘッド用基板は、インク流路及び吐出口に連通する発泡室が形成されることとなる流路形成部材が積層されるものである。このインクジェット記録ヘッド用基板において、流路形成部材の、発泡室の周縁であって発泡室の側壁に繋がる下端面に対応する位置に形成された、上面が平坦な平坦化層を有する。さらに本発明のインクジェット記録ヘッド用基板は、平坦化層の周囲に形成された、流路形成部材が直接接触する接触面を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、内部応力の発生を抑制できるとともに、発泡室のパターン不良の発生を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態のインクジェット記録ヘッド用基板のヒータ部周辺を示す平面図と発泡室内のＡＡ断面図である。
【００１５】
このインクジェット記録ヘッド用基板１１は、ヒータ１２と、ヒータ１２に電力を供給するヒータ配線１３と、これらを保護するための保護膜１４とが積層されている。さらに、インクジェット記録ヘッド用基板１１には、本発明の特徴である平坦化層１が形成されている。
【００１６】
本実施形態のインクジェット用基板に流路および吐出口を形成したインクジェット記録チップを図２Ａ及び図２Ｂに示す。図２Ａは、本実施形態のインクジェット記録チップ２４のヒータ部周辺を示す平面図と発泡室内のＢＢ断面図である。また、図２Ｂは、図２Ａに示されたインクジェット記録チップの発泡室近傍であって平坦化層が形成されている部分の一部拡大図である。
【００１７】
インクジェット記録チップ２４は、インクジェット記録ヘッド用基板１１の上に流路形成部材２１が積層されており、発泡室２２、吐出口２３及びインク流路２５が形成されている。インクジェット記録チップ２４は、発泡室２２の周縁部分に平坦化層１を有する。すなわち、インクジェット記録ヘッド用基板１１は、流路形成部材２１の、発泡室２２の周縁であって発泡室２２の側壁２１ａに繋がる下端面２１ｂに対応する位置に、上面が平坦な平坦化層１を有する。なお、下端面２１ｂとは図２Ｂ（ａ）ではハッチングで示されている部分である。また、平坦化層１は、発泡室２２内に対応する位置であって、かつヒータ１２の配置されていない位置にも形成されている。換言すれば、平坦化層１は、流路および吐出口形成工程において、発泡室２２が形成されることとなる側壁２１ａの角部２１ｄの発泡室２２側と流路形成部材２１側の両側に亘る領域に設けられている。なお、平坦化層１の一部は、ヒータ配線１３の上部にも形成されている。
【００１８】
また、インクジェット記録ヘッド用基板１１は、平坦化層１の周囲に接触面２１ｃを有する。この接触面２１ｃは、インクジェット記録ヘッド用基板１１の基板部１１ａ上に流路形成部材２１が積層して形成されることで流路形成部材２１と基板部１１ａとが直接接触する面を指す。接触面２１ｃ上には平坦化層１は形成されていない。
【００１９】
このように、本実施形態のインクジェット記録ヘッド用基板１１は、流路形成部材２１の下端面２１ｂを支持する位置及びその近傍に平坦化層１が形成されている。このため、インクジェット記録チップ２４は、インクジェット記録ヘッド用基板１１と流路形成部材２１との密着性の向上が図られたものとなる。また、本実施形態のインクジェット記録チップ２４は、平坦化層１の周囲には接触面２１ｃが形成されており、従来のようにインクジェット記録ヘッド用基板１１と流路形成部材２１とを全面に亘り、平坦化層１で接合した構成とはなっていない。Ｓｉウェハ上に平坦化層１としてのＳｉＯ2膜を作成した場合、上に凸状になるように内部応力が働く。一方、Ｓｉウェハ上に流路形成部材２１を作成した場合は、下に凸状に内部応力が働く。このように、相反する方向に内部応力が働くため、流路形成部材との接着界面における力はかなり強くなることが予想される。しかし、本実施形態のインクジェット記録ヘッド用基板１１は、流路形成部材２１の下端面２１ｂを支持する位置及びその近傍のみに平坦化層１を形成している。そして、その他の領域はインクジェット記録ヘッド用基板１１の基板部１１ａ上に流路形成部材２１が直接積層される接触面２１ｃとしている。このため、本実施形態の場合、インクジェット記録ヘッド用基板１１と流路形成部材２１との接着界面における内部応力の発生を従来に比べ、小さくすることができる。よって、本実施形態においては、インクジェット記録ヘッド用基板１１と流路形成部材２１との剥離、あるいはインクジェット記録チップ２４のそりを防止することができる。
【００２０】
そして、流路形成部材２１の下端面２１ｂが平坦化層１によって支持されていることで、発泡室２２のパターン不良の発生を抑えられる。これは、流路および吐出口形成工程の熱履歴に伴う流路形成部材２１の体積変化やそりなどにより、流路形成型材４１（図４Ｂ参照）に力がかかったとしても力の集中を回避できるためである。このように、本実施形態においては、発泡室２２のパターン不良の発生を抑制できるため、残留泡に起因する吐出不良を防止することができる。
【００２１】
次に、本発明のインクジェット記録ヘッド用基板の製造プロセスの一例について図３Ａ〜図３Ｅを用いて説明する。
【００２２】
図３Ａ〜図３Ｅは、本実施形態のインクジェット記録ヘッド用基板のヒータ部周辺を作製する時のプロセスを示す平面図（図中（ａ））、及び発泡室内のＣＣ断面図（図中（ｂ））である。
【００２３】
本プロセス例では、平坦化層１のパターニングにはリフトオフ法を用い、平坦化にはＣＭＰ（化学的機械研磨）法を用いている。
【００２４】
まず、従来方法によるインクジェット記録ヘッド用基板を作製する（図３Ａ）。インクジェット記録ヘッド用基板７１はヒータ１２とヒータ１２に電力を供給するヒータ配線１３と、これらの保護膜１４とが積層されてなるものである。
【００２５】
このインクジェット記録ヘッド用基板７１に平坦化層１をリフトオフ法においてパターニングするためのレジスト３１をパターニングする（図３Ｂ）。平坦化層１を配置する位置は、流路形成部材２１の、発泡室２２の周縁であって発泡室２２の側壁２１ａに繋がる下端面２１ｂに対応することとなる位置である。また、平坦化層１は、発泡室２２内に対応することとなる位置であって、かつヒータ１２の配置されていない位置にも配置される。換言すれば、平坦化層１は、流路および吐出口形成工程において、発泡室２２が形成されることとなる側壁２１ａの角部２１ｄの発泡室２２側と流路形成部材２１側の両側に亘る領域に配置される。なお、平坦化層１の一部は、ヒータ配線１３の上部にも配置される。
【００２６】
次に、本発明である平坦化層１を積層させる（図３Ｃ）。ここで、平坦化層１としては例えばＳｉＯ2などをＣＶＤ法などで成膜することができる。
【００２７】
次に、この基板をＣＭＰ法により平坦化する（図３Ｄ）。
【００２８】
その後、リフトオフ用のレジストを除去することにより本発明のインクジェット記録ヘッド用基板が完成する（図３Ｅ）。
【００２９】
次に、本発明のインクジェット記録チップの製造プロセスの一例について図４Ａ〜図４Ｅを用いて説明する。
【００３０】
図４Ａ〜図４Ｅは、本実施形態のインクジェット記録チップの流路および吐出口を作製する時のプロセスを示す平面図（図中（ａ））と、発泡室内のＤＤ断面図（図中（ｂ））である。
【００３１】
まず、本発明のインクジェット記録ヘッド用基板１１を、図３Ａ〜図３Ｅを用いて説明した製造方法により作製する（図４Ａ）。
【００３２】
次に、発泡室やインク流路を形成するための流路形成型材４１をパターニングする（図４Ｂ）。ここで流路形成型材４１としては、例えばアクリル系のポジ型光感光性樹脂などが用いられる。
【００３３】
さらに、流路形成部材２１をスピンコート法などで塗布する（図４Ｃ）。ここで流路形成部材２１としては、例えばエポキシ系のネガ型光感光性樹脂などが用いられる。流路形成部材２１は、発泡室２２の周縁部分については平坦化層１上に形成され、平坦化層１の周囲については、接触面２１ｃ上に直接形成される。
【００３４】
そして、露光現像により流路形成部材２１をパターニングして吐出口２３を形成する（図４Ｄ）。
【００３５】
その後、流路形成型材４１を溶解除去することにより発泡室２２を作製し、本発明のインクジェット記録チップ２４が完成する（図４Ｅ）。
【００３６】
インクジェット記録チップ２４は、平坦化層１が、流路形成部材２１の、発泡室２２の周縁であって発泡室２２の側壁２１ａに繋がる下端面２１ｂに対応することとなる位置に形成されている。また、平坦化層１は、発泡室２２内に対応することとなる位置であって、かつヒータ１２の配置されていない位置にも形成されている。換言すれば、平坦化層１は、流路および吐出口形成工程において、発泡室２２が形成されることとなる側壁２１ａの角部２１ｄの発泡室２２側と流路形成部材２１側の両側に亘る領域に形成されている。なお、平坦化層１の一部は、ヒータ配線１３の上部にも形成されている。
（実施例１）
本実施例では、図１に示すインクジェット記録ヘッド用基板１１を用いて、図２のインクジェット記録チップを作製した。インクジェット記録チップとしての大きさは、長手方向長さが５０ｍｍで、幅は３ｍｍである。完成後、インクジェット記録チップの発泡室形状の検査を行った。また、比較例として、平坦化層の無い従来のインクジェット記録チップを作製し、発泡室形状の検査を行った。
【００３７】
それぞれ１００チップを検査したところ、本発明のインクジェット記録チップには異常が無かったが、比較例としての従来品は４チップについて発泡室の形状異常が確認された。
（実施例２）
本実施例では、実施例１と同じインクジェット記録チップを作製し、これを用いたインクジェット記録ヘッドを組立てた。さらに、このインクジェット記録ヘッドを用いたインクジェット記録装置により記録動作を行った。
【００３８】
図５は、本実施例のインクジェット記録ヘッドの外観斜視図である。
【００３９】
フレキシブルフィルム配線基板１１１の一端側には、本発明のインクジェット記録ヘッド用基板１１と電気的に接続される電気接続部１１２が設けられている。また、フレキシブルフィルム配線基板１１１の他端側には、インクジェット記録装置との接続に用いられるコンタクトパッド部１１３が形成されている。このような構成のフレキシブルフィルム配線基板１１１、及び本発明のインクジェット記録チップ２４を、インクタンク１１４の表面に貼り付ける。その後、ボンディングを行い、フレキシブルフィルム配線基板１１１の電気接続部１１２を封止材によって封止してインクジェット記録ヘッド１１５が完成する。
【００４０】
インクジェット記録ヘッド１１５は、ヒータ配線１３を介してヒータ１２に電気エネルギを入力することで、これらヒータ１２に接する、インク流路２５から発泡室２２内に供給されたインクに急峻な体積変化（気泡の発生）を伴う状態変化を生じさる。そして、インクジェット記録ヘッド１１５は、このインクの状態変化に基づく作用力によって吐出口２３からインクを吐出し、この吐出されたインクが被記録媒体上に付着させて画像形成を行うように構成されている。
【００４１】
図６は、本発明のインクジェット記録ヘッドが適用されるインクジェット記録装置の模式的な概観斜視図である。
【００４２】
図６に示すようにメインフレーム１２２のキャリッジ１２３上に本発明のインクジェット記録ヘッド１１５を搭載することにより本発明のインクジェット記録装置１２１が完成する。１２４は紙送り機構であり、被記録媒体である記録用紙Ｐを供給、搬送する。
【００４３】
本体シャーシ１２６にはガイドシャフト１２５が取付けられ、キャリッジ１２３は、矢印Ａ方向に摺動自在にガイドシャフト１２５に支持されている。インクジェット記録ヘッド１１５はキャリッジ１２３に着脱自在に搭載されている。また、インクジェット記録ヘッド１１５は、フレキシブルケーブル（不図示）を介して、本体シャーシ１２６の背面に取り付けられている、インクジェット記録装置本体を制御する基板であるコントロール基板（不図示）に電気的に接続される。記録用紙Ｐは紙送り機構１２４により矢印Ｂで示す副走査方向に搬送され、記録領域においてインクジェット記録ヘッド１１５から吐出されたインクにより記録がなされる。
【００４４】
なお、本実施例では、インクジェット記録ヘッド１１５は、インクジェット記録チップ２４とインクタンク１１４を一体化したものを、その一例として挙げている。しかしながら、インクジェット記録チップ２４とインクタンクカートリッジとは分離可能な構成であってもよい。この場合、インクカートリッジは交換可能な構成とされる。インクジェット記録ヘッド１１５は、キャリッジ１２３上に固定される、あるいはキャリッジ１２３に対して着脱可能な構成が採用される。
【００４５】
以上の構成の本発明のインクジェット記録装置１２１を用いて長時間連続的な記録動作を行った。また、比較例として、平坦化層の無い従来のインクジェット記録チップを搭載したインクジェット記録装置を用いて、同様に長時間連続的な記録動作を行った。
【００４６】
その結果、従来のインクジェット記録装置では不吐出ノズルが発生することがあったが、本発明のインクジェット記録装置１２１においては、問題無く記録動作を行うことが可能であることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態におけるインクジェット記録ヘッド用基板の平面図および断面図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態におけるインクジェット記録チップの平面図および断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示されている発泡室近傍の一部拡大図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態におけるインクジェット記録ヘッド用基板の製造プロセスの説明図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態におけるインクジェット記録ヘッド用基板の製造プロセスの説明図である。
【図３Ｃ】本発明の一実施形態におけるインクジェット記録ヘッド用基板の製造プロセスの説明図である。
【図３Ｄ】本発明の一実施形態におけるインクジェット記録ヘッド用基板の製造プロセスの説明図である。
【図３Ｅ】本発明の一実施形態におけるインクジェット記録ヘッド用基板の製造プロセスの説明図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態におけるインクジェット記録チップの製造プロセスの説明図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態におけるインクジェット記録チップの製造プロセスの説明図である。
【図４Ｃ】本発明の一実施形態におけるインクジェット記録チップの製造プロセスの説明図である。
【図４Ｄ】本発明の一実施形態におけるインクジェット記録チップの製造プロセスの説明図である。
【図４Ｅ】本発明の一実施形態におけるインクジェット記録チップの製造プロセスの説明図である。
【図５】本発明の実施例２におけるインクジェット記録ヘッドの外観斜視図である。
【図６】本発明の実施例２におけるインクジェット記録装置の模式的な概観斜視図である。
【図７】従来のインクジェット記録ヘッド用基板の一例の平面図および断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１    平坦化層
１１    インクジェット記録ヘッド用基板
２１    流路形成部材
２１ａ    側壁
２１ｂ    下端面
２１ｃ    接触面
２２    発泡室
２３    吐出口
２５    インク流路
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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