JP3595641B2

JP3595641B2 - インクジェット記録ヘッドの製造方法及びインクジェット記録ヘッド

Info

Publication number: JP3595641B2
Application number: JP4069797A
Authority: JP
Inventors: 敏夫鈴木; 雅実横田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1997-02-25
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2017-02-25
Also published as: JPH09290509A; US6041501A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録装置に装着し、記録液の小滴を記録媒体に向けて吐出するインクジェット記録ヘッドの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
計算機、ワードプロセッサ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンター等、各種機器において、用紙等の記録媒体に記録を行う手段として、騒音を発生することがなく、高速の記録が可能で、しかもカラー画像の記録も容易なことから、インクジェット記録ヘッドを装着したインクジェット記録装置が広く利用されつつある。
【０００３】
従来、インクジェット記録ヘッドの製造方法として、例えば特開昭６２−２５３４５７号公報には、基体上に液路となる固体層を形成し、しかる後、活性エネルギー線硬化性材料層及び第２の基体を積層し、その後、液室予定部位以外の領域に活性エネルギー線を照射した後、前記液室予定部位の未硬化の活性エネルギー線硬化性材料層を除去して液室を形成し、その後、液室部位に形成された固体層を除去する方法が提案されている。
【０００４】
しかしながら、以上のような従来の製造方法によれば、下記のような問題点があった。すなわち、
１．液路の壁を構成する材料は、液室部におけるパターニングが必要なため、活性エネルギー線硬化材料に限定され、上記材料を選定する上で大きな制約があった。
【０００５】
２．インクジェット記録ヘッドのインク滴の吐出性能上、共通液室の高さを大きく形成したい場合、前記活性エネルギー線硬化材料層が厚くなるため、液室部をパターニングする際のパターニング精度が低下することによる歩留まりの低下や、十分な露光量を確保するために高価な露光装置を長時間占有してしまうことになるため、コストアップの要因となっていた。
【０００６】
そこで、これらの問題点に鑑みて、以下に記載される製造方法が提案されている。
【０００７】
図５，６は、このようなインクジェット記録ヘッドの製造方法を説明するための説明用斜視図である。図５には、基体１の上に複数本のヘッドを形成し、右部に示すように分離することで、このヘッドを得る方法が示されており、図６は、図５のＡ−Ａ断面部分における各工程を説明する工程説明図である。
【０００８】
図６（１）
まず、吐出圧発生素子１４が設けられた基体１上の液路形成予定部位及び液室形成予定部位に、液路及び液室の一部を形成するための第１の固体層２が、パターニング等により選択的に形成される。
【０００９】
図６（２）
ついで、液室の容積を十分確保すべく、第１の固体層２上の少なくとも液室予定部位に、印刷方等の方法により第２の固体層３が形成される。
【００１０】
図６（３）
ついで、後にインク供給口となる穴４を有する第２の基体５が、前記第２の固体層３上に載置される。このとき、第２の基体に設けられている穴４は、第２の固体層３によって塞がれる。
【００１１】
図６（４）
前記第２の固体層３上に第２の基体５を載置する際に、第１の基体１及び第２の基体５に反りやうねりがあったり、第２の固体層３の平坦性や平面内の厚さが不均一であると、第２の固体層３と第２の基体５との接触部位にわずかに隙間６が発生し、後の工程の液路や液室の壁となる硬化性樹脂８を注入する工程で、毛管現象により隙間６に硬化性樹脂８が侵入することになる。
【００１２】
このように硬化性樹脂８が隙間６に侵入した場合、隙間６に侵入した硬化性樹脂８は極めて薄いため、硬化した後に、第１の固体層２及び第２の固体層３を除去する際の除去液、あるいはインクにより膨潤した際に、第２の基体５より剥離し、ノズルを詰まらせるごみとなったり、剥離しない場合でも、インク供給口４の周囲にバリ状に残ってしまうと、インクのリフィル特性を大幅に低下させるといった問題点があった。また、さらに甚だしい場合、前記の硬化性樹脂８が第２の固体層３の上面にはみ出して、後に、この第２の固体層３を除去する際に妨げとなる虞れもあった。
【００１３】
そこで、これらの現象を防止するため、前記液路の壁となる硬化性樹脂８を注入するに、前記第２の基体５と前記第２の固体層３との間隙６とを、流動性のある物質７で予め充填する。
【００１４】
図６（５）
ついで、第１の基体１と第２の基体５との間に不図示の注入口より液路や液室の壁となる硬化性樹脂８を注入する。
【００１５】
図６（６）
ついで、硬化性樹脂８を硬化した後に充填剤７を除去し、対向ヘッド中央を切断し、個々のヘッドに分離する。
【００１６】
図６（７）
最後に、第１の固体層２、第２の固体層３を除去し、吐出口９、液路、液室１０を有する記録ヘッドを得る。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の製造方法にも、以下のような各問題点がある。すなわち、
１）第２の固体層３を形成する工程が必要である。
【００１８】
２）第２の固体層３には、第１の固体層２と不要物を形成しないこと、硬化性樹脂８と相溶しないこと、比較的厚く（数十μｍ以上）形成でき、成型性がよいこと、第１の固体層２と同一の除去液で除去可能であることが望ましい等、材料の限定条件が多い。
【００１９】
３）隙間を埋める固体も必要であり、充填剤７の材料についても、
１．流動性があり、隙間６を埋められ、かつ、第２の固体層３からはみ出さない、
２．樹脂注入硬化後に除去できる、
３．注入樹脂と交じり合って樹脂の硬化を妨げることがない、
４．作業性が良いこと、
などの限定条件が多い。
【００２０】
そこで、本発明は、上記従来の問題点を解消するためになされたもので、第２の固体層を必要としない簡略な工程より成るインクジェット記録ヘッドの製造方法及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ものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、インクジェット記録ヘッドの製造方法を次の（１）ないし（８）のとおりに構成し、インクジェット記録ヘッドを次の（９）のとおりに構成する。
（１）インクを吐出するための圧力を発生させる素子を備えた第１の基体と、インク供給口が形成された第２の基体と、前記第１の基体と前記第２の基体との間に介在するように形成された液路及び前記液路に連通する液室の壁となる樹脂と、を有する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の基体上の前記液路及び液室を形成する部位に固体層を形成する工程と、
前記第１の基体上に間隙ができるように前記第２の基体をスペーサを介して載置する工程と、
前記第２の基体のインク供給口が形成される開口部と前記間隙とに前記樹脂を充填する工程と、
前記樹脂を硬化させる工程と、
前記開口部の端面に前記樹脂が残るように、前記開口部幅より狭い幅で、前記樹脂を前記開口部の上方から前記固体層に至るまで切削加工して除去することで前記インク供給口と前記液室の一部とを形成する工程と、
前記固体層を除去することで、前記液路と前記液室の一部以外の部分の液室とを形成する工程と、
を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
（２）前記液路及び液室の壁となる樹脂は、硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂であることを特徴とする前記（１）に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
（３）前記第２の基体は金属であることを特徴とする前記（１）または前記（２）に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
（４）前記開口部は、前記第２の基体を前記第１の基体に載置する前に設けられることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
（５）前記開口部は、前記第２の基体を前記第１の基体に載置した後に設けられることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
（６）前記樹脂は、前記間隙に前記開口部より注入されることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
（７）前記樹脂の注入は、毛細管現象により行われることを特徴とする前記（６）に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
（８）前記樹脂の注入は、減圧注入により行われることを特徴とする前記（６）に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
（９）前記（１）〜（８）のいずれかに記載の製造方法によって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。
【００２２】
【作用】
以上のような本発明方法によれば、従来の第２の固体層を必要としない、簡略な工程より成るインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供できる。そして、共通液室の形成に、型材を使用しないため、型材使用に伴う隙間の充填作業も必要とせず、また、液路及び液室の壁を形成する硬化性樹脂の材料選択性に富み、簡単な工程で信頼性の高いインクジェト記録ヘッドが得られる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を複数の実施例に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法の複数の実施例を、図面を参照して説明する。
【００２５】
（実施例１）
図１は、本実施例１に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法を説明するための工程説明断面図である。
【００２６】
図１（１）
まず、吐出圧発生素子１４が設けられた第１の基板１上の液路形成部位及びそれと連通する液室形成予定部位に第１の固体層２を形成する。ここで、本実施例１においては第１の基体１として耐蝕コートを施したアルミ基板を用いた。なお、本実施例１では、第２固体層はないので、以下、第１の固体層２を単に固体層２と記すこととする。
【００２７】
上記固体層２は、後述する各工程を経て後に除去され、残された空間部分が少なくとも液路となる。ここでは、固体層２としてポジ型のフォトレジスタである東京応化（株）製ＭＦ−５８（商品名）を用いた。
【００２８】
図１（２）
ついで、第１の基体１上に、第２の基体５を載置するためのスペーサを、切断分離後不要部となる部位に約１００μｍ厚で設けた（不図示）のち、固体層２を被覆するように、硬化性樹脂８を第１の基体上に塗布した。この時硬化性樹脂の塗布厚を、スペーサの厚みと同様に約１００μｍとした。なお、スペーサとしては、ダイシングテープを用いた。
【００２９】
図１（３）
ついで、インク供給口４を有する第２の基体５を、スペーサ及び硬化性樹脂８を介して第１の基体１上に載置した。なお、第２の基体５としては、表面に耐蝕処理を施したアルミ天板を用いた。
【００３０】
図１（４）
ダイヤモンドソーによって、インク供給口下部の硬化製樹脂８を固体層２に至るまで切削する。硬化製樹脂８の切削された部分が液室１０となる。
【００３１】
また、Ｂ部に他の機器との接続パッドがある場合には、この上部も切削により除去する。
【００３２】
図１（５）
ダイヤモンドソーで対向するヘッドを分離する。
【００３３】
図１（６）
固体層２を、除去液エチルセロソルブで除去し、吐出口及びインク液路を得る。
【００３４】
このようにして本実施例１に係るインクジェット記録ヘッドを得た。
【００３５】
なお、本発明で切削加工によってインク供給口及び液室の一部を形成するものであるが、液路形成部分に固体層が設けられているため、固体層に到るまで切削加工を行えば良く、切削加工によって第１の基体を損傷することがない。
【００３６】
（実施例２）
第２の実施例２の製造固定説明断面図を図２に示す。前記図１との違いは、第２のインク供給口となる開口４に、予め硬化性樹脂８を充填しておくことである。
【００３７】
まず、実施例１と同様に、吐出圧発生素子１４が設けられた第１の基板１上の液路形成部位及びそれと連通する液室形成予定部位に、第１の固定層２を形成し（図２（１））、この第１の基体上に、第２の基体を載置するためのスペーサを設置する（図２（２））。なお、図２（２）では、スペーサ１３をヘッド近傍に配置したが、第１の基体端部に設けてもよい。その他、第１の基体または第２の基体５に凸部を設け、スペーサとしてもよい。
【００３８】
そして、図２（３）に示すように、本実施例では、インク供給口となる開口４に予め硬化性樹脂８を充填しておいている。そして、実施例１と同様に、第１の基体と第２の基体との間の間隙に硬化性樹脂を注入し（図２（４））、この樹脂を硬化させた後、第２の基体の開口部端面に触れないように、開口部幅より狭い幅でダイヤモンドソーによって固体層に到るまで切削することにより、インク供給口部及び液室部を形成する（図２（５））。ついで、実施例１と同様に、基板を切断分離し（図２（６））、固体層２とスペーサ１３とを、エチロセルソブルで同時に除去する（図２（７））。これにより、Ｂ部の接続パッドが表面に出る。
【００３９】
このようにすることにより、第２の基板にアルミニウムのような腐食し易い金属基板を用いた場合にも、第２基板のインク供給口部分が露出することがないため、耐蝕コートのような特別な処理を施さなくても、この端面のインクによる腐食を防止することもできるものである。
【００４０】
なお、除去可能なスペーサを基体に設けることにより、Ｂ部上に第２の基体が及ばないようにできるため、Ｂ部を露出するために第２の基体を切削する必要もない。
【００４１】
また、本実施例２では、インク供給口となる開口部４を、第１の基体に載置する前に予め形成していたが、図３に示すように、第１の基体と第２の基体との間隙に硬化性樹脂８を注入後に、第２の基体のインク供給口となる部分を切削加工して開口部を形成してもよい。このときも、開口部に硬化性樹脂を充填した後にインク供給口部及び液室部の切削加工を行うのはもちろんのことである。
【００４２】
（実施例３）
図４（１）から（７）は、本発明の実施例３の製造工程を説明する断面図であり、これを基に本発明に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法の本実施例３を工程順に説明する。
【００４３】
図４（１）に示す如く、吐出圧発生素子が設けられたアルミ基板（第１の基板１）上に、液路形成部位及びそれと連通する液室形成予定部位に第１の固体層２を形成する。
【００４４】
上記固体層２は、後述する各工程を経た後に除去され、残された空間部分が、少なくとも液路となる。ここでは、固体層２として東京応化（株）製ＰＭＥＲ−９００（商品名）を用いた。
【００４５】
図４（２）に示す如く、前記第１の基板の不要部分（インクジェットヘッドの有効部分の外部）に、例えば５０μｍ〜２００μｍ程度の所望の厚さのスペーサ１３を配設する。
【００４６】
例えば本実施例においては、基板厚２００μｍのテープを基板の端分の不要部分に設けた。
【００４７】
図４（３）に示す如く、予めインク供給口及び共通液室形成予定部位に、前記インク供給口及び共通液室より０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度大きい開口部４を有するアルミよりなる第２の基板５を載置する。
【００４８】
図４（４）に示す如く、前記第２の基板５に設けられた開口部４の一方より、エポキシ系常温硬化型樹脂８がディスペンサー等の周知の手段により滴下され、毛細管力によって、前記第１の基板１と第２の基板５とによって構成される空隙に注入される。前記ディスペンサーは、滴下を継続しながらノズル配列方向に走査され、前記硬化性樹脂８を滴下した開口部４に対向するもう一方の第２の開口部４′の少なくとも一部が充填されるまで、前記硬化性樹脂８の滴下及びディスペンサーの走査が継続される。しかる後、前記第２の開口部４′が完全に前記硬化性樹脂８で充填されるよう、前記第２の開口部４′側にも前記硬化性樹脂８を滴下する。しかる後、常温放置あるいは加熱により、前記樹脂８を硬化させる。
【００４９】
図４（５）に示す如く、ダイヤモンドソーによって、インク供給口下部の硬化性樹脂を固体層２に到るまで切削する。これにより、インク供給口及び共通液室１０を形成する。
【００５０】
また、Ｂ部に他の機器との接続パッドがある場合には、この上部も切削により除去する。
【００５１】
図４（６）に示す如く、ダイヤモンドソーで対向ヘッドを分離する。
【００５２】
図４（７）に示す如く、固体層２を除去液エチルセロソルブで除去し、吐出口及び液路を得る。
【００５３】
以上の工程により、本発明によるインクジェット記録ヘッドが完成する。
【００５４】
（実施例４）
前記実施例３においては、前記常温硬化型樹脂８を、毛細管現象を利用して前記空隙部に注入したが、前記第２の開口部より吸引する方法も、好ましい注入方法である。
【００５５】
例えば、前記第１の開口部４に前記常温硬化型樹脂８を充分滴下後、前記第２の開口部４′よりゴムキャップ等の簡単な密閉手段を有した治具の後方に、ダイヤフラム式等の簡便な真空ポンプを接続し、リーク弁等で吸引力を調整しながら、この常温硬化型樹脂８を吸引する。
【００５６】
しかる後、前記吸引により前記第１の開口部４内の前記常温硬化型樹脂８の液面が低下した分を、前記第１の開口部４より補充する。
【００５７】
上記の方法によれば、極めて粘度の高い硬化性樹脂でも前記空隙部に注入が可能であり、硬化性樹脂が外部へ漏出することもない。
【００５８】
また、前記硬化性樹脂８として常温硬化型樹脂を用いたが、該樹脂に特に限定されるものではなく、後に硬化するものであれば、いかなるものでも使用可能であり、例えば熱硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂等も好適に使用できる。
【００５９】
なお、本発明の各実施例の説明においては、硬化性樹脂として常温硬化型樹脂を用いたが、前記第２の基板材料を例えばガラス、アクリル樹脂等の紫外線透過材料で構成し、前記硬化性樹脂として、例えばエポキシ系の紫外線硬化性樹脂を注入後、紫外光を前記第２の基板の上面より照射して硬化させる方法も、短時間で硬化でき、樹脂のポットライフ等の制約がない好ましいインクジェット記録ヘッドの製造方法である。
【００６０】
また、前記インク供給口及びインク共通液室を形成するための切削手段として、ダイヤモンドソーを用いたが、エンドミル等の切削ツールも好適に使用できるものである。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、従来の第２の固体層を必要としない簡略な工程より成るインクジェット記録ヘッドの製造方法及びこの製造方法で製造されたインクジェット記録ヘッドを提供できる。
【００６２】
詳しくは、
１．共通液室に、型材を使用しないこと、そして型材使用に伴う隙間の充填作業も必要とせず、簡単な工程で信頼性の高いインクジェット記録ヘッドが得られる。
【００６３】
２．硬化性樹脂の露光、現像等の工程が不要なため、安価で高精度のインクジェット記録ヘッドが得られる。
【００６４】
３．硬化性樹脂の粘度、濡れ等に関わりなく、自由に硬化性樹脂を選択でき、耐インク性、耐熱製等に優れた高信頼性を有するインクジェット記録ヘッドが得られる。
【００６５】
４．硬化性樹脂の極めて薄い部分が発生しないため剥離後に遊離して液路を塞ぐごみとなったり、インクのリフィル特性を悪化させたりすることなく、高速応答が可能なインクジェット記録ヘッドを高歩留まりで製造することができる。
【００６６】
５．第２の基体の開口部端面を、硬化性樹脂で被覆することができるため、第２の基体としてアルミニウム等の腐食し易い金属基板を用いても、腐食性材料のインクの溶出による吐出圧発生素子の寿命の低下や、腐食によるインクジェットヘッドの故障のない高い信頼性を有するインクジェット記録ヘッドを提供することができる。
【００６７】
６．また、開口部から樹脂を注入するようにすることにより、開口部を塞ぐための樹脂充填工程を新たに必要とせず、簡略な工程で安価なインクジェット記録ヘッドを作成することができる。さらに、硬化性樹脂の注入口（開口部）から出口間の距離が短いため、フルマルチアレイタイプのようなノイズ配列方向に長いいわゆる長尺ヘッドでも、容易に硬化性樹脂を注入でき、かつ気泡の混入等のない高品質なヘッドを高い歩留まりで得ることができる。
【００６８】
そして、インクジェット記録ヘッドの有効部分外に、別途硬化樹脂の注入口を設ける必要がないため、基板サイズを小さくしたり、１基板内におけるインクジェット記録ヘッドの採り個数を増やすことができるため、大幅なコストダウンを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の工程説明断面図
【図２】実施例２の工程説明断面図
【図３】実施例２の別形態を示す工程説明断面図
【図４】実施例３の工程説明断面図
【図５】従来のエッジシューター型インクジェット記録ヘッドの製造方法を説明するための説明よう者図
【図６】従来のインクジェット記録ヘッド製造方法の工程説明断面図
【符号の説明】
１第１の基体
２第１の固体層
３第２の固体層
４インクの供給口
５第２の基体
５′ アルミ天板
６第２の固体層と第２の基体の隙間
７流動性のある物質
８硬化性樹脂
９吐出口
１０液室
１１対向ヘッド
１２切断線
１３スペーサ
１４吐出圧発生素子

Claims

インクを吐出するための圧力を発生させる素子を備えた第１の基体と、インク供給口が形成された第２の基体と、前記第１の基体と前記第２の基体との間に介在するように形成された液路及び前記液路に連通する液室の壁となる樹脂と、を有する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の基体上の前記液路及び液室を形成する部位に固体層を形成する工程と、
前記第１の基体上に間隙ができるように前記第２の基体をスペーサを介して載置する工程と、
前記第２の基体のインク供給口が形成される開口部と前記間隙とに前記樹脂を充填する工程と、
前記樹脂を硬化させる工程と、
前記開口部の端面に前記樹脂が残るように、前記開口部幅より狭い幅で、前記樹脂を前記開口部の上方から前記固体層に至るまで切削加工して除去することで前記インク供給口と前記液室の一部とを形成する工程と、
前記固体層を除去することで、前記液路と前記液室の一部以外の部分の液室とを形成する工程と、
を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
前記液路及び液室の壁となる樹脂は、硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
前記第２の基体は金属であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
前記開口部は、前記第２の基体を前記第１の基体に載置する前に設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
前記開口部は、前記第２の基体を前記第１の基体に載置した後に設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
前記樹脂は、前記間隙に前記開口部より注入されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
前記樹脂の注入は、毛細管現象により行われることを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
前記樹脂の注入は、減圧注入により行われることを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
請求項１〜８のいずれかに記載の製造方法によって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。