JP5679688B2 - 液体吐出ヘッド及びその製造方法 - Google Patents
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Description
基体と、該基体の上に液体を吐出するための吐出口と該吐出口に連通する液体流路とを構成する流路形成部材と、を含む液体吐出ヘッドであって、
前記基体はシリコンで形成され、
前記流路形成部材は有機樹脂で形成され、
前記基体の上であって前記流路形成部材の内部に多孔質の無機材料からなる土台部材を有し、該土台部材は前記流路形成部材と接する面に凹凸を有し、前記土台部材の厚みは、前記流路形成部材の厚みの30%以上であることを特徴とする液体吐出ヘッドである。
液体を吐出するための吐出口と該吐出口に連通する液体流路とを構成する流路形成部材と、前記液体流路に前記液体を供給する液体供給口を有するシリコンで形成された基体と、
を含む液体吐出ヘッドの製造方法であって、
(1)前記基体の上に、前記液体流路の型となる溶解可能な流路パターンと、表面に凹凸を有し、多孔質の無機材料からなる土台部材と、を形成する工程と、
(2)前記流路パターン及び前記土台部材を覆うように有機樹脂を前記基体の上に塗布し、前記流路形成部材を形成する工程と、
(3)前記流路形成部材に前記吐出口を形成する工程と、
(4)前記基体に前記液体供給口を形成する工程と、
(5)前記液体供給口から前記流路パターンを溶出し、前記液体流路を形成する工程と、
を含み、前記土台部材の厚みは、前記流路形成部材の厚みの30%以上であることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法である。
の厚みの30%以上90%以下とすることが好ましい。30%以上とすることにより、流路形成部材との接触面積を十分に確保することができ、より密着性を向上することができる。90%以下とすることにより、流路形成部材による土台部材の被覆性を上げることができる。また、土台部材の高さは液体流路の高さ以上とすることが好ましい。
図3は、図2で説明した液体吐出ヘッドの製造工程を説明するための断面工程図である。以下は、例としてインクジェット記録ヘッドの製造工程について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
実施形態においては、アルミニウムの陽極酸化反応を用いて基体の上に多孔質化した無機材料を配置する方法について図3及び図10を参照して説明する。
本実施形態においては、土台部材を斜め蒸着法を用いて形成する方法について示す。
次に、インクジェット記録ヘッドをインクタンクと一体化したカートリッジ形態のユニット(図5参照)およびこれを用いたインクジェット記録装置(図6参照)について説明する。
本実施例においては、図3に示した工程により、図3(i)に示した断面形状の土台部材を有する液体吐出ヘッドを作製した。
本実施例においては、図7に示すように、土台部材を短冊状に形成した。この土台部材は、実施例1において第2のパターニングマスクの形状をパターンを分断化した形状とすることにより作製した。本実施例においては、土台部材と基体との接触面積が流路形成部材と基体と接触面積の約40%となるように、土台部材を形成した。また、土台部材をその厚みが流路形成部材の厚みの約50%となるように形成した。このような構成とすることにより、流路形成部材をより強固に基体に固定することが可能となる。
本実施例においては、図8に示すように、土台部材を短冊状に形成し、土台部材をその厚みが流路形成部材の厚みの約85%となるように形成した。この構成は、基体の上に配置する無機材料の厚みを増やすことにより作製した。本実施例においては、土台部材と基体との接触面積が流路形成部材と基体と接触面積の約35%となるように、土台部材を形成した。このような構成とすることにより、流路形成部材をより強固に基体に固定することが可能となる。
本実施例においては、実施形態3に示した工程を用いて土台部材を形成し、その他は実施例1と同様に液体吐出ヘッドを作製した。
本実施例においては、実施形態4に示した工程を用いて土台部材を形成し、その他は実施例1と同様に液体吐出ヘッドを作製した。
無機材料の形成を斜め蒸着法を用いて行った。これは、TiやAl、Cu、Au等の金属を基体に対して斜め方向から蒸着させることにより、膜厚方向で柱状の多孔質状態の膜を形成した。
図11で説明した従来の製法により、液体吐出ヘッドを得た。つまり、流路形成部材として感光性エポキシ樹脂をスピンコートによって塗布し、フォトリソグラフィー技術によって、所望の形状にパターニングを行った。
実施例1〜5および比較例で作製したインクジェット記録ヘッドをインクジェット記録装置に取り付けて、吐出を開始する発泡開始電圧Vthの測定および印字耐久試験を行った。この試験は、A4サイズの用紙に、インクジェット記録装置に組み込まれている一般的なテストパターンを記録させることで行った。このとき、駆動周波数15KHz、駆動パルス幅1μsのパルス信号を与え、発泡開始電圧Vthを求めた。実施例1で形成したものは、Vth=18.0Vであった。
105、209、309 吐出口
213、313 液体流路
104、208、308 流路形成部材
106、206、306b 土台部材
Claims (19)
- 基体と、該基体の上に液体を吐出するための吐出口と該吐出口に連通する液体流路とを構成する流路形成部材と、を含む液体吐出ヘッドであって、
前記基体はシリコンで形成され、
前記流路形成部材は有機樹脂で形成され、
前記基体の上であって前記流路形成部材の内部に多孔質の無機材料からなる土台部材を有し、該土台部材は前記流路形成部材と接する面に凹凸を有し、前記土台部材の厚みは、前記流路形成部材の厚みの30%以上であることを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 前記土台部材は、金属、金属酸化物、金属窒化物及び金属炭化物から選ばれる少なくとも1種の材料で構成される請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記土台部材は、Au、Cu、Al及びTiから選ばれる少なくとも1種の材料で構成される請求項1又は2に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記土台部材は、硫酸、燐酸、硝酸若しくはフッ酸又はこれらの混合物からなる溶液で表面を処理された請求項2又は3に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記土台部材は、多孔質ガラスからなる請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記多孔質ガラスは、Na2O−B2O3−SiO2系のガラス成分を前記基体上に塗布し、熱処理した後に酸溶液中に浸漬させることにより形成された請求項5に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記多孔質ガラスの気孔率は30%以上である請求項5又は6に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記土台部材は、金属からなり、前記土台部材のうち前記基板と反対側が陽極酸化反応により多孔質化されており、前記基板側が多孔質化されていない請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記金属は、アルミニウムである請求項8に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記土台部材は、ポリマー微粒子を含有する前記無機材料からなり、複合めっき法により形成された請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記土台部材の厚みは、前記液体流路の高さ以上である請求項1乃至10のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
- 前記基体と前記土台部材の接触面積は、前記基体と前記流路形成部材との接触面積の30%以上である請求項1乃至11のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
- 液体を吐出するための吐出口と該吐出口に連通する液体流路とを構成する流路形成部材と、前記液体流路に前記液体を供給する液体供給口を有するシリコンで形成された基体と、を含む液体吐出ヘッドの製造方法であって、
(1)前記基体の上に、前記液体流路の型となる溶解可能な流路パターンと、表面に凹凸を有し、多孔質の無機材料からなる土台部材と、を形成する工程と、
(2)前記流路パターン及び前記土台部材を覆うように有機樹脂を前記基体の上に塗布し、前記流路形成部材を形成する工程と、
(3)前記流路形成部材に前記吐出口を形成する工程と、
(4)前記基体に前記液体供給口を形成する工程と、
(5)前記液体供給口から前記流路パターンを溶出し、前記液体流路を形成する工程と、
を含み、
前記土台部材の厚みは、前記流路形成部材の厚みの30%以上であることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記工程(1)において、前記凹凸を有する土台部材は、Au、Cu、Al及びTiから選ばれる少なくとも1種の材料を前記基体の上に配置する工程と、前記材料の表面を硫酸、燐酸、硝酸若しくはフッ酸又はこれらの混合物からなる溶液で処理する工程と、を含む工程により形成される請求項13に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記工程(1)において、前記凹凸を有する土台部材は、Na2O−B2O3−SiO2系のガラス成分を前記基体の上に塗布する工程と、前記ガラス成分を熱処理した後に酸溶液中に浸漬させて多孔質ガラスとする工程と、を含む工程により形成される請求項13に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記工程(1)は、前記基体の上に前記流路パターンの材料を形成する工程と、該流路パターンの材料の上に前記多孔質ガラスを形成する工程と、前記流路パターンの材料が露出するまで前記多孔質ガラスを平坦化する工程と、前記流路パターンの材料及び前記多孔質ガラスの上にパターニングマスクを形成してエッチングすることにより、前記流路パターン及び前記土台部材を形成する工程と、を含む請求項15に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記工程(1)において、前記凹凸を有する土台部材は、金属を前記基体の上に配置する工程と、前記金属のうち前記基板と反対側を陽極酸化反応により多孔質化し、前記基板側を多孔質化しない工程と、を含む工程により形成された請求項13に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記工程(1)は、前記基体の上に前記金属を形成する工程と、前記土台部材を形成する部分を前記陽極酸化反応により多孔質化させる工程と、前記金属の上にパターニングマスクを形成してエッチングすることにより、前記金属からなる前記流路パターンと前記多孔質化した金属を含む土台部材とを形成する工程と、を含む請求項17に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記金属は、アルミニウムである請求項17又は18に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
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