JPH11334079A - インクジェットヘッド及びその製造方法 - Google Patents
インクジェットヘッド及びその製造方法Info
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- JPH11334079A JPH11334079A JP14521798A JP14521798A JPH11334079A JP H11334079 A JPH11334079 A JP H11334079A JP 14521798 A JP14521798 A JP 14521798A JP 14521798 A JP14521798 A JP 14521798A JP H11334079 A JPH11334079 A JP H11334079A
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
ェットヘッド及びその製造方法を提供する。 【解決手段】感光性ポリイミド等を用いた樹脂膜の形成
を2層構造で且つ異なるパターンで形成することによっ
て、インク封止・離隔部の高さがインク通路溝の隔壁部
の高さのおよそ2倍の高さになるように形成する。この
とき低いほうの高さとなるインク通路溝となる隔壁部の
形成は2度目の樹脂膜形成によって行うことによって段
差を滑らかにする。
Description
ンクの補給が容易なインクジェットヘッド及びその製造
方法に関する。
いたプリンタが主流を占めてきている。このサーマルイ
ンクジェット方式は、印字のために射出するインクの液
滴形成過程において、ヒータを熱してヒータ面上に核
気泡を発生させる。この核気泡が合体して膜気泡が生
まれる。この膜気泡が断熱膨脹して成長する。その
成長した膜気泡が周囲のインクに熱を取られて収縮す
る。ついには膜気泡が消滅し、次のヒータ加熱を待
つ、という一連の工程を瞬時に行うことによって成り立
っている。そして、上記の〜の工程には膜沸騰現象
が利用されている。
に高温に加熱された物体を液体中に漬けた場合と、液体
と接する物体の表面温度を急激に上げた場合とに発現す
るが、サーマルインクジェットプリンタに用いられる膜
沸騰現象は後者の「液体と接する物体の表面温度を急激
に上げる」方法によっている。
原色のインクを吐出して、フルカラー印刷を行うインク
ジェットプリンタの印字ヘッド(サーマルインクジェッ
トヘッド)は、一般に、シリコンLSIと薄膜技術を利
用して、個々の駆動回路とインク吐出ノズル(オリフィ
ス)が一括して形成されることにより製造される。
図4(a),(b),(c) は、そのようなインクジェットヘッド
の製造方法を工程順に示す図である。図2(a),(b),(c)
はそれぞれ概略の平面図を示しており、図3(a),(b),
(c) はそれぞれ図2(a),(b),(c) の詳細拡大部分図、図
4(a) は、左方に図3(a) のA−A′断面矢視図、右方
に同じくB−B′断面矢視図を示し、図4(b),(c) は、
同図(a) と同一部分の図3(b),(c) にそれぞれ対応する
断面図である。
れもサーマルインクジェットヘッドの1個の発熱ヘッド
のみを示しているが、実際にはこのような発熱ヘッドが
複数個連なって、1枚のシリコン基板上に形成される。
また、図2(a),(b),(c) のそれぞれ下に示している断面
図は、図4(a),(b),(c) のそれぞれ左方に示す断面図と
同一のものである。
コン基板にLSI形成処理により駆動回路とその端子を
形成し、次に、工程2として、薄膜技術を用いて、Ta
−Si−SiOなどの微細抵抗、及びNiなどによる電
極を形成する。この工程で発熱抵抗体の位置が決められ
る。
工程1及び工程2が終了した直後の状態を示している。
すなわち、シリコン基板1上には、共通電極2、共通電
極給電端子3(図2(a) 参照)、個別配線電極4、抵抗
5、駆動回路6、及び駆動回路端子7(図2(a) 参照)
が形成されている。
口に対応するインク溝を形成すべく感光性ポリイミドな
どの有機材料からなる隔壁兼離隔部材を積層する。ここ
では上記の感光性ポリイミドをコーティングし、パター
ン化した後に、300℃〜400℃の熱を30分〜60
分加えて上記感光性ポリイミド(隔壁兼離隔部材)をシ
リコン基板上に固着させるキュア(乾燥硬化)を行う。
更に、工程4として、ウェットエッチングまたはサンド
ブラスト法などにより上記シリコン基板にインク供給路
とインク供給孔を形成する。
の工程3及び工程4が終了した直後の状態を示してい
る。すなわち、インク供給路8、及びインク供給孔10
(図4(a) 参照)が形成され、共通電極2のインク供給
路8の左側に位置する部分と、個別配線電極4が配設さ
れている部分、及び各抵抗5と抵抗5の間に、隔壁兼離
隔部材9が積層されている。隔壁兼離隔部材9の上記各
抵抗5間に積層される部分は、個別配線電極4上の部分
9−1を櫛の胴とすれば、各抵抗5間に伸び出す部分9
−2は櫛の歯に相当する形状をなしている。これによ
り、この櫛の歯を隔壁として、その歯と歯の間の付け根
部分に抵抗5が位置する微細なインク溝が、抵抗5の数
だけ形成される。
mのポリイミドのフィルムの両面に5μm程度の薄いポ
リイミド系の熱可塑材をコーティングし、片面にNi、
Cu又はAlなどの金属膜を真空装置で1μm程度蒸着
したフィルムからなるオリフィス板を、上記の最上層に
張り付けて、上記隔壁兼離隔部材によって形成されたイ
ンク溝に蓋をして個別の微細通路(インク溝坑)を形成
し、熱可塑材料のガラス転移温度より高い温度に設定し
た環境で、数kg/cm2 の平行加圧を行いながら、数
10分均一に固定し、シリコン基板に張り付ける。
度(Tg)以上になると急激に弾性率が低下し粘着性が
増加し、接着効果が出る。この性質を利用することで、
このような製法が出来る。
金属膜をパターン化して、ポリイミドを選択的にエッチ
ングするマスクを形成する。工程7として、オリフィス
板をECRなどのドライエッチングなどにより上記の金
属膜マスクに従って40μmφ〜20μmφの孔空けを
して多数のノズル孔(オリフィスともいう)を一括形成
する。尚、孔空けはエキシマレーザなどを用いて行って
もよい。
そして、最後に、工程8として、ダイシングソーなどを
用いてカッテングして、単位毎に個別に分割し、実装基
板にダイスボンデングし、端子接続して完成する。
した工程5と工程6が終了した直後の状態を示してい
る。すなわちオリフィス板11が駆動回路6と給電端子
3及び7の部分を除く全領域を覆っており、上記のイン
ク溝も上を覆われて隔壁兼離隔部材9の厚さ10μmに
対応する高さの坑状のインク溝12を形成している。
対応する部分にノズル孔(オリフィス)13がドライエ
ッチングまたエキシマレーザによって形成されており、
これにより、1列のノズル孔13を備えた発熱ヘッド1
4が完成する。
て、その後で、下地のパターンつまり発熱抵抗体5の位
置に合わせてオリフィス孔を加工することは、予めオリ
フィス孔を加工したオリフィス板を張り合わせるより
も、遥かに生産性の高い実用性のある方法である。ま
た、ドライエッチングによる場合は、マスクはNi、C
u、又はAlなどの金属膜を使うことで樹脂と金属膜と
の選択比が概略100程度得られるので、20〜40μ
mのポリイミドフィルムのエッチングには1μm以下の
金属膜でマスクを形成することで十分である。
駆動回路とを一体で構成する例で説明したが、サーマル
インクジェットヘッドの部分だけをシリコン基板または
ガラス基板などの基板に形成する場合でも、駆動回路を
形成する工程を除いて他の工程は全く同様である。ま
た、上記の例では、駆動回路が露出した状態で示されて
いるが、実際には、説明では省略したが保護膜が形成さ
れている。また、保護膜を後からわざわざ形成するので
はなく、オリフィス板11を図2(c) の右方に延長して
積層するようにして、オリフィス板11に駆動回路の保
護膜を兼用させるようにすることも考えられる。
法混色の三原色であるイエロー(Y)、マゼンタ
(M)、シアン(C)の3色に、文字や画像の黒部分に
専用されるブラック(Bk)を加えて合計4色のインク
を必要とする。したがって、最低でも4列のノズル列が
必要である。そして、上述した製造方法によれば4列の
素子をモノリシックに構成することは可能であり、各列
の位置関係も今日の半導体の製造技術により正確に配置
することが可能である。
示したシリコン基板1、共通電極2、共通電極給電端子
3、個別配線電極4、抵抗5、駆動回路6、駆動回路端
子7、インク供給路8、隔壁部材9、インク供給孔1
0、オリフィス板11、インク溝12、ノズル孔13の
各部を1組としてなる素子(発熱ヘッド)14を4列並
べてフルカラーのサーマルインクジェットヘッド15を
構成した状態を示す図である。尚、図4(a) には、発熱
ヘッド14が4列並んだ構成を分かり易く示すため、図
2(a) に示した工程1〜工程2まで終了した状態のもの
を示している。また、図4(b) に示す形態は、オリフィ
ス板11に駆動回路の保護膜を兼用させる形態のものを
示している。
クジェットヘッド15は、4個の発熱ヘッド14(14
a、14b、14c、14d)が並んで配置され、例え
ばインク供給路8aからYインクが発熱ヘッド14aの
インク溝12(図4(c) 参照)に供給され、インク供給
路8bからMインクが発熱ヘッド14bのインク溝12
に供給され、インク供給路8cからCインクが発熱ヘッ
ド14cのインク溝12に供給され、そして、インク供
給路8dからはBkインクが発熱ヘッド14dのインク
溝12に供給される。
て選択的に通電され、瞬時に発熱して膜沸騰現象を発生
させ、その抵抗5に対応するノズル孔13からインク滴
が吐出される。このようなインクジェット方式ではイン
ク滴はノズル孔13の径に対応する大きさの略球形で吐
出され、紙面上には略その倍の径の大きさとなって印字
される。
マルインクジェットヘッドは、解像度が360dpiの
場合であれば128ノズル×4列=640ノズルを備え
ることになり、概略8.5mm×19.0mmの大きさ
に形成される。また解像度が720dpiの場合であれ
ば、256ノズル×4列=1280ノズルが、ほぼ8.
5mm×19.0mmの大きさの中に形成される。
たように、隔壁によってシリコン基板から隔てられ、そ
のシリコン基板に対向して張り付けられるオリフィス板
には、しばしばシリコン基板と接触する不具合が発生す
る。これは、隔壁の厚みが10μm程度の厚さであるた
め、オリフィス板とシリコン基板との間隙が10μmと
狭いうえに、オリフィス板がポリイミドフィルムや感光
性ドライフィルムから成るため接着層の「だれ」やおよ
そ300℃で行われる熱処理における軟化などで、シリ
コン基板面との接触が助長されるからでる。
多素子構成を基本としているので、例えば規模の大きい
256オリフィスの素子ではヘッドの長さが10mm程
度に長くなる。こうなると、薄膜であるオリフィス板の
撓みによってもシリコン基板面との接触が発生する。
は、インク供給路からインク溝を経てオリフィスに運ば
れる。インク供給路からインク溝までは、オリフィス板
に囲まれており、上記の10μmのギャップを通してイ
ンクが供給(補給)される。したがって、上記のように
オリフィス板とシリコン基板面との接触が発生している
と、インクの通路が妨害される。すなわちインクの目詰
まりが発生する。
は、先の印字でインクが無くなったオリフィス近傍にイ
ンクを補給して次のパルス加熱で再びインク滴を飛ばし
ている。このような印字を安定して行うには、インクが
オリフィスに素早く補給される必要がある。しかし、上
記のようなオリフィス板の張り付けでは、シリコン基板
とのギャップが狭いことによって接触が発生し、安定し
た印字が保障されない。すなわち不良品が発生して、デ
バイスとしての製造歩留まりが低下する。
(液滴を遠心力を利用して塗布する装置)などによって
感光性ポリイミドを均一に塗布したものであり、この場
合の塗布の厚さは20μmがほぼ限界であり、この厚さ
はキュア(焼成、乾燥硬化)の処理によって50%に収
縮するものであり、したがって、前述した製造工程3に
おける感光性ポリイミドを用いた隔壁形成ではウェーハ
全面での均一性を考えると、10μm程度の高さが限界
である。
せられるものであるから、シリコン基板面とオリフィス
板との10μmのギャップ構成は、これ以上如何とも成
し難く、このため、インクのオリフィスへのコンダクタ
ンスをこれ以上大きくできないという問題を有してい
た。
オリフィスへのインクの補給が容易なインクジェットヘ
ッド及びその製造方法を提供することである。
明のインクジェットヘッドの製造方法は、基板上に複数
の発熱素子をアレイ状に形成する工程と、インク供給部
から上記発熱素子へ供給されるインクの漏液を防止する
ための第1のインク封止層を形成する工程と、該第1の
インク封止層上に第2のインク封止層を形成すべく感光
性樹脂を塗布すると共に該感光性樹脂を少なくとも上記
発熱素子上に塗布する工程と、該発熱素子上の上記感光
性樹脂を除去し上記発熱素子間に隔壁を形成する工程と
を含んで編成される。
トヘッドは、基板上に形成された複数の発熱素子と、イ
ンク供給部から上記発熱素子へ供給されるインクの漏液
を防止するためのインク封止部と、上記発熱素子間を隔
てる隔壁部と、上記インク封止部と上記隔壁部に密着し
て設けられ、上記発熱素子に対応する位置にオリフィス
が形成されたオリフィス板とを有し、上記インク封止部
における上記基板と上記オリフィス板間のギャップより
も上記隔壁部における上記基板と上記オリフィス板間の
ギャップの方が狭く形成されて構成される。
記インク封止部における上記基板と上記オリフィス板間
のギャップと上記隔壁部における上記基板と上記オリフ
ィス板間のギャップの比率は約2:1であるように構成
される。
を参照しながら説明する。図1(a),(b),(c) は一実施の
形態におけるインクジェットヘッドの主要部の構成を示
す図であり、同図(a) は、インク封止部分と隔壁部分の
断面図であり、同図(b) はインク封止部分とインク溝部
分の断面図、同図(c) は、そのシリコン基板を取り除い
た(又は透視した)底面図である。尚、同図(a) は同図
(c) のC−C′断面矢視図であり、同図(b) は同図(c)
のD−D′断面矢視図である。
クジェットヘッド20は、シリコン基板(ガラス基板で
もよい)21の上に例えば感光性ポリイミドなどの感光
性樹脂22を厚さ20μmにコーティングし、露光現像
して同図(a),(b) に示すインク封止部23のようにパタ
ーンを形成し、キュア(焼結、乾燥硬化)処理により、
およそ10μmの厚さの一層目の樹脂層22−1(第1
のインク封止層)を形成して固着させる。
ーティングし、これを露光現像することにより、樹脂層
24(24−0、24−1、24−2)が形成される。
これにより樹脂層24−0(第2のインク封止層)と樹
脂層22−1(第1の樹脂層)からなる二層構造のイン
ク封止部23と、樹脂層24−1、24−2の形成によ
り樹脂層24−2の一層のみの隔壁部25が形成され
る。この後、キュア処理を施して固着させる。このよう
な工程で樹脂層22−1及び樹脂層24−0からなる二
層の部分と、樹脂層24−1と24−2のみからなる一
層の部分を形成すると、同図(a),(b) に示すように、段
差部26は2層目の樹脂24でコーティングされるため
段差が円滑(斜め)に変化した状態で形成することが出
来る。
の隔壁兼インク封止部24の構造の上にオリフィス板2
7を乗せる。このオリフィス板27は、10〜30μm
のポリイミドフィルムに3〜6μmの熱可塑性ポリイミ
ドをコートして成る。オリフィス板27を隔壁兼インク
封止部24上に乗せる際には、およそ1〜2μmの厚さ
のフツ素ゴムを重ねる。そして、温度200〜300℃
及び圧力10kg/cm2 での加熱加圧をおよそ一時間
行う。
うに、段差部26にも一様に密着した状態でオリフィス
板27を張り付けることが出来る。この後、発熱抵抗体
28に対応する位置にオリフィス29を形成する。
0のインク封止部23は二層構造になり、そしてインク
通路溝31の隔壁部258(樹脂層24−2)は一層構
造になる。つまり、オリフィス板27のオリフィス29
と発熱抵抗体28間の距離も一層構造の隔壁部24−2
つまり24−1の高さと同一になる。このようにオリフ
ィス板27と発熱抵抗28の距離は狭いので、インク吐
出のためのエネルギーは低エネルギーでよい。
ンク通路溝31の2倍の高さに形成されているので、イ
ンク供給路32をインク溝よりも高く形成でき、これに
より、インク補給のための液路のコンダクタンスを大き
くすることが出来る。
れば、隔壁部材の構造を複数階層で形成するので、一層
のみで形成した隔壁部材の構成の場合と比較してオリフ
ィス板の張り付けのとき対向面の接触による不良発生が
解消され、これにより、製品歩留まりが向上し、したが
って、製品コストが低減する。
形成するので、インクシール部の高さをインク溝やイン
ク通路の2倍の高さに形成することが容易にでき、これ
により、インク補給のための液路のコンダクタンスを大
きくすることが出来、したがって、インクかすれの無い
安定した高速印字を行うことが可能となる。
ッドのインク封止部分と隔壁部分((c) のC−C′部
分)の断面図、(b) はインク封止部分とインク溝部分
((c) のD−D′部分)の断面図、(c) は(a),(b) のシ
リコン基板を取り除いた(又は透視した)底面図であ
る。
製造方法を工程順に示す概略の平面図である。
面図である。
トヘッドを示す図である。
脂層 25 隔壁部 26 段差 27 オリフィス板 28 発熱抵抗体 29 オリフィス 31 インク通路溝 32 インク通路
Claims (3)
- 【請求項1】 基板上に複数の発熱素子をアレイ状に形
成する工程と、 インク供給部から前記発熱素子へ供給されるインクの漏
液を防止するための第1のインク封止層を形成する工程
と、 該第1のインク封止層上に第2のインク封止層を形成す
べく感光性樹脂を塗布すると共に該感光性樹脂を少なく
とも前記発熱素子上に塗布する工程と、 該発熱素子上の前記感光性樹脂を除去し前記発熱素子間
に隔壁を形成する工程と、 を含んで成ることを特徴とするインクジェットヘッドの
製造方法。 - 【請求項2】 基板上に形成された複数の発熱素子と、 インク供給部から前記発熱素子へ供給されるインクの漏
液を防止するためのインク封止部と、 前記発熱素子間を隔てる隔壁部と、 前記インク封止部と前記隔壁部に密着して設けられ、前
記発熱素子に対応する位置にオリフィスが形成されたオ
リフィス板と、 を有し、 前記インク封止部における前記基板と前記オリフィス板
間のギャップよりも前記隔壁部における前記基板と前記
オリフィス板間のギャップの方が狭く形成されて成るこ
とを特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項3】 前記インク封止部における前記基板と前
記オリフィス板間のギャップと前記隔壁部における前記
基板と前記オリフィス板間のギャップの比率は約2:1
であることを特徴とする請求項2記載のインクジェット
ヘッド。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14521798A JPH11334079A (ja) | 1998-05-27 | 1998-05-27 | インクジェットヘッド及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14521798A JPH11334079A (ja) | 1998-05-27 | 1998-05-27 | インクジェットヘッド及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11334079A true JPH11334079A (ja) | 1999-12-07 |
Family
ID=15380080
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14521798A Pending JPH11334079A (ja) | 1998-05-27 | 1998-05-27 | インクジェットヘッド及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11334079A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013169699A (ja) * | 2012-02-21 | 2013-09-02 | Brother Industries Ltd | 液体吐出装置の製造方法及び液体吐出装置 |
US8782895B2 (en) | 2010-11-17 | 2014-07-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing droplet ejection head |
JP2016203548A (ja) * | 2015-04-27 | 2016-12-08 | キヤノン株式会社 | 液体吐出ヘッド及びその製造方法 |
-
1998
- 1998-05-27 JP JP14521798A patent/JPH11334079A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8782895B2 (en) | 2010-11-17 | 2014-07-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing droplet ejection head |
JP2013169699A (ja) * | 2012-02-21 | 2013-09-02 | Brother Industries Ltd | 液体吐出装置の製造方法及び液体吐出装置 |
JP2016203548A (ja) * | 2015-04-27 | 2016-12-08 | キヤノン株式会社 | 液体吐出ヘッド及びその製造方法 |
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