JP2764418B2

JP2764418B2 - インクジェット記録ヘッドの製造方法および該方法によって製造されたインクジェット記録ヘッド

Info

Publication number: JP2764418B2
Application number: JP1018079A
Authority: JP
Inventors: 雅実池田; 和明益田; 伸行桑原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-01-28
Filing date: 1989-01-28
Publication date: 1998-06-11
Anticipated expiration: 2013-06-11
Also published as: JPH02198857A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はインクジェット記録ヘッドの製造方法および
該方法によって製造された記録ヘッドに関し、詳しく
は、吐出口が形成された吐出口形成部材を有するインク
ジェット記録ヘッドの製造方法および記録ヘッドに関す
る。

〔従来の技術〕

上述したインクジェット記録ヘッドとしては、圧電素
子の変形により液流路内に圧力変化を発生させて微小液
滴を吐出させるものの、あるいは更に一対の電極を設け
て、これにより液滴を偏向して吐出させるものが知られ
ている。また液路内に配設した発熱素子を急激に発熱さ
せることによって気泡を生ぜしめ、その気泡の発生によ
って吐出口から液滴を吐出させるもの等が種々提案され
てきた。

これらの中でも、熱エネルギーを利用して記録液を吐
出するインクジェット記録ヘッドは、記録用の液滴を吐
出して飛翔用液滴を形成するための液体吐出口（オリフ
ィス）を高密度に配列することができるために高解像力
の記録をすることが可能であること、記録ヘッドとして
全体的コンパクト化も容易であること、最近の半導体分
野における技術の進歩と信頼性の向上が著しいIC技術や
マイクロ加工技術の長所を十二分に活用でき、長尺化お
よび面状化（２次元化）が容易であること等により、マ
ルチノイズ化および高密度実装化が容易で、しかも大量
生産時の生産性が良く製造費用も廉価にできるものとし
特に注目されている。

上述のインクジェット記録ヘッドは、第10図に示すよ
うにインクの吐出口（オリフィス）41を有する吐出口形
成部材（オリフィスプレート）40と、各吐出口（オリフ
ィス）に連通したインク路溝401を有した天板400と、イ
ンク路の一部を構成し、かつ吐出のためのエネルギー発
生素子101を有するヒータボード100とにより構成されて
いる。

一般に、オリフィスプレート40は、ヒータボード100
と天板400との濡れ性の違いに起因する吐出インク的の
吐出方向のずれを防止するため、吐出口面の同一部材で
構成することを目的として設けられたものであり、また
オリフィスはその形状等がインクジェット記録ヘッドの
吐出性能を左右する重要な要素である。とりわけ、イン
クが吐出されるオリフィスは最も重要な部分となるが、
前述したように近年の画像記録技術および記録ヘッド製
造技術の高度化に伴い、吐出口（オリフィス）のサイズ
（オリフィス径）は微小化され、また複数のオリフィス
群が高密度に設けられるようになった。

一方、従来から吐出口（オリフィス）の加工には様々
な工夫がなされてきた。そのいくつかの例を挙げると、１）ドリルによる機械加工。

２）放電加工による微細加工。

３）Siの異方性エッチングによる微細加工。

４）フォトリソによりパターン化し、メッキにより得る
方法。

５）炭酸ガス、YAGレーザーによる微細加工。などがあ
る。

〔発明が解決しようとする技術的課題〕

しかしながら、上述したように、現在の記録技術は高
精細、高速化が当然の要求であり、この要求に従ってイ
ンクジェット記録ヘッドの吐出口（オリフィス）はその
寸法が微小になり、かつオリフィス密度が高く、しかも
複数のオリフィス群を有するようになった。

特に、高密度化の為に、記録ドット間のピッチは狭く
なるし、高速化の為にノズルの流体抵抗を小さくする為
オリフィス間ピッチを拡げたい要求がある。

この為オリフィス間ピッチを広くとり、各吐出口は斜
めに加工され記録液の吐出方向が集束する様に形成され
ることにより高精細な記録を行うことが可能となる。し
かしながら従来の加工方法では各オリフィスごとの吐出
角度を微妙に変えて加工することが非常に困難であっ
た。

また、高速記録のためもしくはカラー記録のために各
オリフィス列が複数設けられた記録ヘッドでは、各オリ
フィス間の距離が大きいと、それぞれのオリフィス列間
の記録Dot信号の調整を行う為に大きなメモリーサイズ
が必要となり、この為にプリンター本体のコストアップ
となってしまう。

このような観点において、前記従来例１）および２）
の方法によっては、オリフィス寸法の微小化が困難であ
るとともに、高密度な吐出口角度が異なる複数のオリフ
ィスを加工する上で効率が良くないなどの問題点があっ
た。

また、３）の方法では、吐出口形成部材（オリフィス
プレート）となるSi材のコストが高く、加工時間が長
く、吐出口角度を曲げることが困難という問題点があっ
た。

さらに、４）の方法では、フォトリソからメッキまで
の製造工程が長く、基板やレジストなどの補助材料を使
用しなければならない。さらには、吐出口角度を曲げる
ことが困難という問題点があった。

加えて、５）の方法は以下に説明する理由により上記
要求にかなう十分なオリフィスを製造できないものであ
った。

炭酸ガスレーザーおよびYAGレーザーによる加工はそ
のレーザー出力が十分でなく、形成されるオリフィスの
形状、精度ともに十分でなかった。例えば、YAGレーザ
ーによるオリフィスは形状が円形でなく、また、レーザ
ーにより十分に除去されない異物がオリフィス周辺に付
着する。また、オリフィスプレートの材質および厚さに
よっては、オリフィスすなわち開口部が形成されないこ
ともあった。

また、炭酸ガスレーザーおよびYAGレーザーによる加工
は１個所ずつオリフィスを加工していくため、複数のオ
リフィスを加工するには時間がかかり、量産性に適して
いなかった。

さらに、複数のオリフィスは、それぞれの位置精度が
正確でなければならないが、従来の炭酸ガスレーザーお
よびYAGレーザーによる加工では、位置合わせも精密に
行い得る可動部が必要となるためより加工が困難となっ
ていた。

以上説明したように、従来の方法では上記要求におい
てそれぞれに問題点があり、オリフィスの加工方法とし
ては十分に満足できるものではなかった。

一方、インクジェット記録ヘッドによる記録は上述し
たように高精細、高速化に対応するとともに、その信頼
性を向上することも重要となっている。そのためにイン
クにも改良がなされてきた。この結果、インクに接する
材料は耐インク性能が要求されるためオリフィスプレー
トとなる材料もその要求を満たす必要がある。従って、
オリフィス加工はその材質によっては困難なものになる
場合があった。

また、インクジェット記録ヘッドは前述したようにオ
リフィスプレート、天板および基板により構成されてい
る。とりわけ、オリフィスとそれに連通するインク路は
その位置が正確に合わされていない場合は、吐出性能に
悪影響を与え、最悪の場合、不吐出などの原因となる。

しかし、オリフィスおよびインク路とも、その大きさ
が微小であり、かつ高密度に構成されるため正確な位置
合わせをして組立てることは困難であり、インクジェッ
ト記録ヘッドの製造上の大きな問題点となっていた。

本発明は以上説明したようなオリフィス加工およびオ
リフィスプレートと天板およびヒータボードとの接合に
おける問題点に鑑み、なされたものであり、その目的と
するところは高密度かつ高精度なオリフィスプレートを
有し、かつ吐出口角度を吐出口ごと、ヘッドごとに容易
に変えた吐出口をオリフィスプレートに形成出来、さら
には、オリフィスとインク路等との位置関係が正確なイ
ンクジェット記録ヘッドおよびその製造方法を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、インクを吐出するための複数の吐出口と、
該吐出口を備える吐出口形成部材と、を有し、前記吐出
口形成部材にエキシマレーザーをマスクを介して照射す
ることにより前記複数の吐出口を同時に形成するインク
ジェット記録ヘッドの製造方法であって、前記マスクと
前記吐出口形成部材との間にレーザー光が放射状に広が
る光学系を設けた状態で前記エキシマレーザーを照射す
ることで前記複数の吐出口から吐出されるインクの吐出
方向が収束するように前記複数の吐出口の吐出口角度が
傾斜した吐出口を形成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により、上記目的を達成する
ものである。

本発明は、更に請求項１に記載の製造方法によって製
造されるインクジェット記録ヘッドにより上記目的を達
成するものである。

本発明は、さらに、請求項１に記載の製造方法によっ
て製造される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より上記目的を達成するものであ
る。

〔作用〕

以上の構成により、オリフィスプレートには高密度か
つ高精細で吐出口角度がそれぞれの吐出口に固有に形成
され、さらにインク路等との位置関係が正確なオリフィ
スを形成することが可能となる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第１図の（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の一実施例に
係るインクジェット記録ヘッドを示し、インク供給源た
るインク収容部を一体としたディスポーザブルタイプの
ものとしてある。

同図の（Ａ）において、100は、Si基板上に電気熱変
換体（吐出ヒータ）とこれに電力を供給するAl等の配線
とが成膜技術により形成されて成るヒータボードであ
る。200はヒータボード100に対する配線基板であり、対
応する配線は例えばワイヤボンディングにより接続され
る。

400はインク流路を限界とするための隔壁や共通液室
等を設けた天板であり、ポリエーテルサルフォン等の樹
脂材料から成る。

300は例えば金属製の支持体、500は押さえばねであ
り、両者間にヒータボード100および天板400を挟み込ん
だ状態で両者を係合させることにより、押さえばね500
の付勢力によってヒータボード100と天板400とを圧着固
定する。なお、支持体300は、配線基板200も貼着等によ
り設けられるとともに、ヘッドの走査を行うためのキャ
リッジへの取付け基準を有する。また、支持体300は駆
動に伴って生じるヒータボード100の熱を放熱冷却する
部材としても機能する。

600は供給タンクであり、インク供給源をなすインク
貯留部からインク供給を受け、ヒータボード100と天板1
00との接合により形成される共通液室にインクを導くサ
ブタンクとして機能する。700は共通液室へのインク供
給口付近の供給タンク600内の部位に配置されフィル
タ、800は供給タンク600の蓋部材である。

900はインクを含浸させるための吸収体であり、カー
トリッジ本体1000内に配置される。1200は上記各部100
〜800からなるユニットに対してインクを供給するため
の供給口であり、当該ユニットをカートリッジ本体1000
の部分1010に配置する前の工程で供給口1200よりインク
を注入することにより吸収体900のインクを含浸を行わ
せることができる。

1100はカートリッジ本体の蓋部材、1400はカートリッ
ジ内部を大気に連通するために蓋部材に設けた大気連通
口である。1300は大気連通口1400の内方に配置される溌
液材であり、これにより大気連通口1400からのインク漏
洩が防止される。

供給口1200を介してのインク充填が終了すると、各部
100〜800よりなるユニットを部分1010に位置付けて配設
する。このときの位置決めないし固定は、例えばカート
リッジ本体の1000に設けた突起1012と、これに対応して
支持体300に設けた穴312と嵌合させることにより行うこ
とができ、これによって第１図の（Ｂ）のカートリッジ
が完成する。

そして、インクはカートリッジ内部より供給口1200、
支持体300に設けた穴320および供給タンク600の第１図
（Ａ）中裏面側に設けた導入口を介して供給タンク600
内に供給され、その内部を通った後、導出口より適宜の
供給管および天板400のインク導入口420を介して共通液
室内へと流入する。以上におけるインク連通用の接続部
には、例えばシリコンゴムやブチルゴム等のパッキンが
配設され、これによって封止が行われてインク供給路が
確保される。

第１図の（Ａ）および（Ｂ）に示した記録ヘッドにお
いて、吐出口形成部材（オリフィスプレート）は、その
厚さが約10〜50μｍであることが望ましく、また、材料
のコストおよび耐インク性を考慮すると、オリフィスプ
レートの素材としては熱可塑性樹脂などのフィルム材、
例えばポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリ
エーテルサルフォンなどが挙げられる。本実施例ではポ
リエーテルエーテルケトン（PEEK）の厚さ25μｍのフィ
ルムを使用した。

オリフィスプレートを形成する場合、まずオリフィス
プレートとして必要な大きさに上記フィルム材をカット
する。次に、波長248nmの紫外光を射出するKrFのエキシ
マレーザーを使用し、第２図に示す装置によってオリフ
ィスの加工を行う。

このエキシマレーザーは紫外光を発振可能なレーザー
であり、高強度である、単色性が良い、指向性がある、
短パルス発振できる、レンズで集光することでエネルギ
ー密度を非常に大きくできるなどの利点を有する。

エキシマレーザーは希ガスとハロケンガスの混合気体
を放電励起することで、短パルス（15〜35ns）の紫外光
を発振できる装置であり、KrF,Xecl,ArFレーザーがよく
用いられる。これらの発振エネルギーは数100mJ/パル
ス、パルス繰返し周波数は30〜1000Hzである。

このエキシマレーザー光のような高輝度の短パルス紫
外光をポリマー樹脂表面に照射すると、照射部分が瞬間
的にプラズマ発光と衝撃音を伴って分解、飛散するAbla
live Photodecomposition（APD）過程が生じ、この過程
によってポリマー樹脂の加工が可能となる。

このようにエキシマレーザーによる加工精度と他のレ
ーザーによるそれとを比較した場合、例えばポリイミド
（P1）フィルムにエキシマレーザーとしてのKrFレーザ
ーと、他のYAGレーザーおよびCO2レーザーを照射する
と、PIの光を吸収する波長がUV領域であるため、KrFレ
ーザーによってきれいな穴が開くが、UV領域にないYAG
レーザーでは穴が開くもののエッジ面が荒れ、赤外線で
あるCO2レーザーでは穴の周囲にクレーターを生じてし
まう。

また、SUS等の金属、不透明なセラミックス、Si等は
大気の雰囲気において、エキシマレーザー光の照射によ
って影響を受けないため、エキシマレーザーによる加工
におけるマスク材として用いることができる。

第２図は本発明の一実施例におけるオリフィス加工方
法を示す装置の模式図であり、図において、10はエキシ
マレーザー、11はエキシマレーザー10から出射されたレ
ーザービーム12を集光するためのレンズ、９はエキシマ
レーザー10とオリフィスプレートの間に配置されるマス
ク、40はオリフィスが形成されるオリフィスプレート、
13はマスクを投影してオリフィスプレートに吐出口をあ
けるレーザービームを曲げ集光させるためのレンズであ
る。

第３図はマスク９およびオリフィスプレート40の詳細
を示す斜視図である。マスク９にはオリフィスプレート
40のオリフィスが加工される部位に対応して透明な部分
91が設けられており、レーザービーム12が透過するよう
になっている。すなわち、このマスク９にオリフィスと
して必要なパターンを設ければ、このパターンがオリフ
ィスプレートのフィルムに加工されることが可能とな
る。

第３図に示すようにオリフィスの数は複数であるがこ
れは模式的に示すものであり、実際には本実施例では36
0DPI,φ33μｍのオリフィスを直線的に並べたマスクを
使用した。この構成において、プレート40にマスク９を
介してレーザービーム12を照射しオリフィスを形成し
た。なお、マスク材としては、レーザー照射による熱の
影響を受けないことが好ましく、例えば熱膨張率の小さ
い材料、例えばBe−Cuなどの金属材料を用いることがで
きる。

以上説明したような方法で製造したオリフィスプレー
トのオリフィスは、炭酸ガスレーザーおよびYAGレーザ
ーによる加工のように、オリフィスの周辺部に異常な変
形がなく、マスクと同様な円形がフィルムの表裏までき
れいに加工される。

第４図および第５図は、それぞれ、本発明の記録ヘッ
ド製造方法を実施するに好適なオリフィス加工の装置の
模式図および該製造方法によって得られたマスクとオリ
フィスプレートの詳細を表わす斜視図である。

本実施例では、まず始めに天板400としてガラス材に
溝加工したものと、Siウェハにエネルギー発生素子およ
びその配線等を設けたヒータボード100を接合し、次
に、オリフィスプレート40と天板100およびヒータボー
ド100とを接合するために接合面をオゾン洗浄し、シラ
ンカップリング剤を塗布した。その塗布方法は、φ100,
t＝0.6のSiゴムにシランカップリング材Ａ−187（日本
ユニカー（株）による）をピストンコートしたものから
転写することによって行った。

次に、オリフィスプレート40の材料としてのドライフ
ィルム（東京応化（株）SE−320）を、片側の保護フィ
ルム、ポリエーテルを剥離した後、約40〜80℃に加熱し
た。このとき、天板400とヒータボード100の一体となっ
たものも同時に加熱する。この加熱は、本実施例ではホ
ットプレートまたはクリーンオーブンを用いて行った。

ドライフィルムが１分加熱された後、フィルムのドラ
イフィルム面と天板・ヒータボードとを１〜10秒間、２
〜10kg/cm²の圧力で押しつけて接合する。次に、室温
（約25℃）まで徐冷し、その後フィルムと天板・ヒータ
ボードとを分離する。このとき、オリフィスプレートと
なるドライフィルムはもう一方の保護フィルムであるマ
イラーフィルムから分離されて天板とヒータボードに接
合され、第６図に示す状態となる。次に、接合したドラ
イフィルム面に紫外光を当てることにより硬化させ、第
４図に示す構成からなる装置の所定の位置に記録ヘッド
（天板・ヒータボード・オリフィスプレート）を固定
し、この記録ヘッドとエキシマレーザーおよびマスクと
の位置合わせを行う。この位置合わせは、本実施例では
記録ヘッドを固定する台７を可動式にして応答した。位
置合わせ終了後、エキシマレーザー光をマスク９を介し
てオリフィスプレート40に照射し、オリフィス41の加工
を行った。この加工後の記録ヘッドの状態を第７図に示
す。

以上説明した方法によれば、微小なオリフィスを有す
るオリフィスプレートと、天板・ヒータボードとを精度
の高い位置合わせをして接合する必要がなく、インクジ
ェット記録ヘッドの製造工程が簡易になる。

次に、エキシマレーザーによる加工でオリフィス形状
をより好ましい形状にする実施例を示す。

第８図に示すように、本例におけるインクジェット記
録ヘッドのオリフィス形状は、インク路402からオリフ
ィス41に近づくほど先が細くなる形状が望ましいとされ
ていた。しかし、従来の製造方法ではそれを実現するの
は困難であったため、その形状は第９図のような円柱状
のものが多かった。

ところが、エキシマレーザーを用い、オリフィスプレ
ートのみの加工においてその照射中徐々に集光レンズを
移動させ、焦点の位置を変えることにより孔の形状が変
化する特徴を生かして第８図のようなオリフィス形状も
製造することができる。

以上の様にして製造された記録ヘッドの主要部分は第
11図で示される様な構成となる。

つまり、オリフィスプレート102に形成された吐出口1
05の角度θが、各液路104ごとに異なり、このため吐出
口105ごとの吐出方向107は吐出口角度とほぼ同じに曲が
って液滴が飛翔することになる。このため、被記録面10
6で形成される記録ドットピッチｄは記録ヘッドの液路
ピッチｄ′より小さくすることが可能である。

このため従来記録ピッチと吐出口ピッチが同じであっ
た記録ヘッドに比べ、吐出口巾を大きくとることが可能
であり、かつ、吐出エネルギー素子の巾も大きくとるこ
とが可能となった。このためエネルギー効率が良くなる
ための吐出速度を高めることができるようになった。さ
らに液路の断面積を大きくすることができるので、液路
へのインクの補充もスムーズになり、それ故応答周波数
を向上させることも可能となり、さらには、総合的に画
像品位を向上させることも可能となった。

さらに、第11図に示されるインクジェット記録ヘッド
において、中央部分の吐出口の径に比べて外側部分の吐
出口の径ほど小さくすれば、インク滴の飛翔距離の長い
外側部分の吐出口から吐出されるインク滴の速度に比べ
てインク滴の飛翔距離の短い中央部分の吐出口から吐出
されるインク滴の速度ほど大きくすることができるの
で、吐出口からインク滴が吐出されるタイミングとその
駆動力とが各吐出口について同じ場合に、最終的に記録
媒体にインク滴が着弾するタイミングを極めて容易に同
じくすることができる。

なお、以上の実施例では各吐出口の吐出口角を集中す
る方向に形成したが、本発明では、必要に応じて、吐出
口角は角吐出口に対し種々の方向に設定することができ
る。

例えば、前記吐出口面に垂直で、前記吐出口の並ぶ方
向と前記吐出口からインクが吐出する方向とで形成され
る面と、前記吐出口面とで形成される角度が異なるよう
に前記入射角度を異ならせるように構成することができ
る。

次ぎに他の実施例を説明する。

第12図は本発明の他の実施例に係るインクジェット記
録ヘッドを示し、インクタンクを一体としたディスポー
ザブルなものである。

第12図に示すインクジェット記録ヘッドは、インク液
路および共通液室を構成するための凹部（以下溝と呼
ぶ）、さらには吐出口形成部材（オリフィスプレート）
10を一体に形成した天板と、吐出エネルギーを発生する
ための電気熱変換体（以下吐出ヒータと呼ぶ）およびこ
れに電気信号を供給するためのAl配線とが成膜技術によ
ってSi基板上に形成された基板（以下、ヒータボードと
呼ぶ）とを接合することによって構成される記録ヘッド
本体を４つ具える。

また、図中600は記録ヘッド本体に隣接して配設され
るサブインクタンタであり、そのサブインクタンク600
および上記本体は蓋300および800によって支持される。
さらに、1000はカートリッジ本体、1100はカートリッジ
本体の蓋部材である。カートリッジ本体内部にはインク
タンクが内蔵され、サブインクタンク600に適宜インク
を供給する。

第13図の（Ａ）、（Ｂ）は、天板と一体に形成された
オリフィスプレートにインク液路側からエキシマレーザ
ー光を照射してオリフィス加工を行う様子を示したもの
である。すなわち、（Ａ）は天板凹部側から、（Ｂ）は
吐出口側から吐出口を形成する様レーザービームを入射
する装置の模式図である。同図において、１はKrFエキ
シマレーザー光を発振するレーザー発振装置、２はレー
ザー発振装置１から発振される波長248mm、パルス幅約1
5μsecのパルスレーザービーム、３はレーザービーム２
を収光するための合成石英レンズ、４はレーザービーム
２に対して遮蔽可能なアルミニウムを蒸着した投影マス
クであり、直径133μｍの孔が212μｍピッチで複数配設
されてオリフィスパターンを構成している。

10は吐出口を形成するためのオリフィスプレートで、
レーザービーム２に対して自由に回転できる治具13上に
固定される。

第14図の（Ａ）および（Ｂ）は本実施例に係る基板
（ヒータボード）８の平面図およびその部分拡大図であ
る。同図の（Ａ）において101は本例に係るヒータボー
ド基体、103は吐出ヒータ部である。104は端子であり、
ワイヤボンディングにより外部と接続される。102は温
度センサであり、吐出ヒータ部103等と同じ成膜プロセ
スにより同一基板上に形成してある。同図の（Ｂ）は同
図の（Ａ）におけるセンサ102を含む部分Ｂの拡大図で
あり,15および106は、それぞれ、吐出ヒータおよび配線
である。また、108はヘッドを加熱するための保温ヒー
タである。

センサ102は、他の部分と同様に、半導体同様の成膜
プロセスによって形成してあるため極めて高精度であ
り、他の部分の構成材料であるアルミニウム、チタン、
タンタル、５酸化タンタル、ニオブ等、温度に応じて電
動率が変化する材料で作成できる。例えば、これらのう
ち、チタンは電気熱変換素子を構成する発熱抵抗層と電
極との接着性を高めるために両者間に配置可能な材料、
タンタルは発熱抵抗層上の保護層の耐キャビテーション
性を高めるためにその上部に配置可能な材料である。ま
た、プロセスのバラツキを小とするために線幅を太く
し、配線抵抗等の影響を少なくするため、蛇行形状とし
て高抵抗化を図っている。

また、同様に保温ヒータ108は、吐出ヒータ15の発熱
抵抗層と同一材料（例えばHfB2）を用いて形成できる
が、ヒータボードを構成する他の材料、例えばアルミニ
ウム、タンタル、チタン等を用いて形成しても良い。

第15図の（Ａ）は本例に係る天板７の構成例を示す。

本例に係る天板７は、インク液路溝14と、これに対応
してオリフィスプレート10に形成したインク吐出口（オ
リフィス）11とを所望の個数（図においては簡略のため
に２個）有し、オリフィスプレート10を一体に設けた構
成としてある。

そして、第15図の（Ａ）図示の構成例においては、天
板７は耐インク性に優れたポリサルフォン、ポリエーテ
ルサルフォン、ポリフェニレンオキサイド、ポリプロピ
レンなどの樹脂を用い、オリフィスプレート10と共に金
型内で一体に同時成型してある。

次に、インク液路溝14はオリフィス11の形成方法を説
明する。

インク液路溝については、それと逆パターンの微細溝
を切削等の手法により形成した型により樹脂を成型し、
これによって天板７に液路溝14を形成することができ
る。

また、オリフィスの形成については、金型内ではオリ
フィス11を有さない状態で成型し、第２図で説明したよ
うにオリフィスを形成すべき位置にオリフィスプレート
10のインク液路側からレーザー装置によりエキシマレー
ザー光を照射し、樹脂を除去・蒸発せしめてオリフィス
11を形成する。

オリフィス形成の詳細を第15図の（Ｂ）に示す。同図
から明らかなように、エキシマレーザー光２はオリフィ
スプレート10に対してインク液路14側から前述のマスク
４を介して照射される。また、エキシマレーザー光２
は、光軸13に対して片側θ１＝２度で収光され、オリフ
ィスプレート10の鉛直方向から光軸13をθ２＝10度傾け
て照射される。

このように、インク液路側からレーザー光を照射する
ことにより、テーバ形状を有するオリフィスの断面積は
吐出方向に向って縮小した形状となる。

また、第13図（Ｂ）のような形成方法によると第16図
のようなオリフィス断面形状となる。

ここで、本例に用いられるエキシマレーザー光につい
て説明する。

このエキシマレーザー紫外光を発振可能なレーザーで
あり、高強度である、単色性が良い、指向性がある、短
パルス発振できる、レンズで集光することでエネルギー
密度を非常に大きくできるなどの利点を有する。

エキシマレーザー発振器は希ガスとハロゲンの混合気
体を放電励起することで、短パルス（15〜35ns）の紫外
光を発振できる装置であり、Kr−F,Xe−Cl,Ar−Ｆレー
ザーがよく用いられる。これらの発振エネルギーは100m
J/パルス、パルス繰返し周波数は30〜1000Hzである。

このエキシマレーザー光のような高輝度の短パルス紫
外光をポリマー樹脂表面に照射すると、照射部分が瞬間
的にプラズマ発光と衝撃音を伴って分解、飛散するAbla
tive Photodecomposition（APD）過程が生じ、この過程
によってポリマー樹脂の加工が可能となる。

このようにエキシマレーザーによる加工精度を他のレ
ーザーによるそれとを比較した場合、例えばポリイミド
（PI）フィルムにエキシマレーザーとしてのレーザー
と、他のYAGレーザーおよびC02レーザーを照射すると、
PIの光を吸収する波長がUV領域であるためKrFレーザー
によってきれいな穴が開くが、UV領域にないYAGレーザ
ーでは穴が開くもののエッジ面が荒れ、赤外線であるC0
2レーザーでは穴の周囲にクレータを生じてしまう。

第17図は上述したヒータボード８と天板７とを接合し
て構成される記録ヘッド本体の斜視図である。

同図に示すように、吐出ヒータ15等を有するヒータボ
ード８をオリフィスプレート10に突き当てて接合し、記
録ヘッド本体を得る。

以上の如き構成では、従来のように天板とオリフィス
プレートとの位置合わせや接着が不要であるので、位置
合わせ誤差や接着時の位置ずれ等が全く無くなり、不良
品の低減および工程の短縮によって、記録ヘッドの量産
性並びに低廉化に資することができた。また、従来のよ
うな天板とオリフィスプレートとの接着工程が存在しな
いので、接着材が流れ込むことによるオリフィスやイン
ク流路の閉塞の恐れがない。さらに、ヒータボード８と
オリフィスプレート10を一体とした天板７との接合時
に、オリフィスプレート10の吐出側端面と逆側の端面に
ヒータボード８を突き当てることにより流路方向の位置
決めができるので、全体的な位置決め工程や組み立て工
程が容易となる。加えて、従来のようなオリフィスプレ
ートの剥離のおそれも全く生じない。

以上説明した記録ヘッド本体は、第12図に示すような
カートリッジ形態で得ることができ、さらにこれを用い
て第18図のようなインクジェットプリンタ、すなわち、
ディスポーザブルのカートリッジを用いるインクジェッ
トプリンタを構成することができる。

なお、第18図において80は第１図に示したカートリッ
ジであり、このカートリッジ80は、押え部材81によりキ
ャリッジ15の上に固定されており、これらはシャフト21
に沿って長手方向に往復動可能となっている。また、キ
ャリッジ15に対する位置決めは、例えば蓋300に設けた
穴と、キャリッジ15側に設けたダボ等により行うことが
できる。さらに、電気的接続は配線基板に設けた接続バ
ッドに、キャリッジ15上のコネクタを結合させればよ
い。

記録ヘッドにより吐出されたインクは、記録ヘッドと
微少間隔をおいて、プラテン19に記録面を規制された記
録媒体18に到達し、記録媒体18上に画像を形成する。

記録ヘッドには、ケーブル16およびこれに結合する端
子を介して適宜のデータ供給源より画像データに応じた
吐出信号が供給される。カートリッジ80は、用いるイン
ク色等に応じて、１ないし複数個（図では２個）を設け
ることができる。

また、第18図において、17はキャリッジ15をシャフト
21に沿って走査させるためのキャリッジモータ、22はモ
ータ17な駆動力をキャリッジ15に伝達するワイヤであ
る。また、20はプランテンローラ19に結合して記録媒体
18を搬送させるためのフィードモードである。

以上の様に作成された記録ヘッドの主要部分は第19図
で示される様な構成となる。

つまり、オリフィスプレート202に形成された吐出口2
09の吐出口角度θが各ヘッド201ごとに異なり、このた
めの各ヘッドごとの吐出方向211は、吐出角度とほぼ同
じに曲がって、液滴は飛翔することになる。このため、
被記録面210で形成される各吐出口列ごとの記録ドット
ピッチｄ″は記録ヘッドの吐出口列間距離ｄより小さ
くすることが可能である。

従来の複数の吐出口列を有する記録ヘッドではそれぞ
れの吐出口列間隔は記録ドッド列間隔と同じになるた
め、記録ドット列ごとのタイミングをとるためのメモリ
ーサイズが大きいものが必要であったが、本発明では記
録ドット列間の距離を小さくとれるためのプリンタ本体
のコストを廉価にすることが可能となった。特に吐出口
列を各色ごとに分けねばならないカラー印字の際にこの
様な構成は非常に有効となる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなごとく、本発明は、インクを
吐出するための複数の吐出口と、該吐出口を備える吐出
口形成部材と、を有し、前記吐出口形成部材にエキシマ
レーザーをマスクを介して照射することにより前記複数
の吐出口を同時に形成するインクジェット記録ヘッドの
製造方法であって、前記マスクと前記吐出口形成部材と
の間にレーザーが光で放射状に広がる光学系を設けた状
態で前記エキシマレーザーを照射することで前記複数の
吐出口から吐出されるインクの吐出方向が収束するよう
に前記複数の吐出口の吐出口角度が傾斜した吐出口を形
成することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製
造方法を構成するので、吐出口形成部材（オリフィスプ
レート）に高精度かつ高精細な吐出口が複数の吐出口か
ら吐出されるインクの吐出方向が収束するように容易に
斜めに形成され、更に、同時に異なる吐出口角度の複数
の吐出口（オリフィス）を形成することが可能となる。

また、吐出口列ごとに一括して吐出口角度を変えて吐
出口を形成することも可能になる。

その結果、簡易かつ廉価に、高品位かつ高精細で高速
記録を行い得るインクジェット記録ヘッドが提供され
る。

請求項２〜請求項６の各発明によっても、上記とほぼ
同じ効果を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図の（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施
例に係るインクジェット記録ヘッドの分解斜視図および
外観斜視図、第２図は本発明によるインクジェット記録
ヘッドの製造する装置の模式図、第３図は第２図中のマ
スクおよび吐出口形成部材を示す斜視図、第４は本発明
の製造方法を実施するのに好適な吐出口形成部材の加工
装置の模式図、第５図は第４図中のマスクおよび吐出口
形成部材を示す斜視図、第６図は本発明の製造方法の途
中でのインクジェット記録ヘッドを示す斜視図、第７図
は第６図のものに吐出口を加工した状態を示す斜視図、
第８図は本発明のインクジェット記録ヘッドの液路の形
状を例示する部分縦断面図、第９図は従来のインクジェ
ットヘッドの液路を例示する部分縦断面図、第10図は従
来のインクジェット記録ヘッドを例示する分解斜視図、
第11図は本発明の製造方法によって得られたインクジェ
ット記録ヘッドの要部構成を例示する模式的、第12図は
本発明の他の実施例に係るインクジェット記録ヘッドの
斜視図、第13図の（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ吐出口
を形成するためのレーザービームを入射する装置を例示
する模式図、第14図の（Ａ）および（Ｂ）は本発明によ
るインクジェット記録ヘッドのヒータボードの平面図お
よび部分拡大図、第15図の（Ａ）および（Ｂ）は本発明
のインクジェット記録ヘッドの天板を例示する部分斜視
図およびその吐出口の詳細を示す模式的拡大縦断面図、
第16図は第13図（Ｂ）の形成方法による吐出口を示す模
式的拡大縦断面図、第17図はヒータボードと天板とを接
合したヘッド本体の斜視図、第18図は本発明によって得
られる記録ヘッドを搭載したインクジェット記録装置の
一部破断斜視図、第19図は本発明によって得られるイン
クジェット記録ヘッドの要部構成を示す模式的説明図で
ある。 101,201……インクジェット記録ヘッド、102,202……吐
出口形成部材、103,203……吐出エネルギー発生素子、1
04,204……液路、105,209……吐出口（オリフィス）、2
07……吐出エネルギー発生基板、208……天板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−32761（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−142370（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−73643（ＪＰ，Ａ) 特公昭54−31368（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】インクを吐出するための複数の吐出口と、
該吐出口を備える吐出口形成部材と、を有し、前記吐出
口形成部材にエキシマレーザーをマスクを介して照射す
ることにより前記複数の吐出口を同時に形成するインク
ジェット記録ヘッドの製造方法であって、前記マスクと前記吐出口形成部材との間にレーザー光が
放射状に広がる光学系を設けた状態で前記エキシマレー
ザーを照射することで前記複数の吐出口から吐出される
インクの吐出方向が収束するように前記複数の吐出口の
吐出口角度が傾斜した吐出口を形成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。
【請求項２】請求項１に記載の製造方法によって製造さ
れるインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】吐出エネルギー発生素子は熱エネルギーを
インクに作用させることを特徴とする請求項２に記載の
インクジェット記録ヘッド。
【請求項４】吐出エネルギー発生素子は電気熱変換体で
あることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット
記録ヘッド。
【請求項５】請求項１に記載の製造方法によって製造さ
れるインクジェット記録ヘッドであって、前記吐出口か
らインクが吐出する方向がそれぞれ異なる複数個のヘッ
ドを組合わせて一体化したことを特徴とするインクジェ
ット記録ヘッド。
【請求項６】請求項１に記載の製造方法によって製造さ
れる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。