JP4095368B2 - インクジェット記録ヘッドの作成方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体をオリフィス（吐出口）から噴射して液滴を形成するインクジェット記録ヘッドの作成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体をオリフィスから噴射して液滴を形成するこの種のインクジェット記録ヘッドに関し、例えば特開昭５４−５１８３７号公報に記載されているインクジェット記録法は、熱エネルギーを液体に作用させて、液滴吐出の原動力を得るという点において、他のインクジェット記録方法とは異なる特徴を有している。
【０００３】
即ち、上述の公報に開示されている記録法は、熱エネルギーの作用を受けた液体が過熱されて気泡を発生し、この気泡発生に基づく作用力によって、記録ヘッド部先端のオリフィスから液滴が形成され、この液滴が被記録部材に付着して情報の記録が行われるということを特徴としている。
【０００４】
この記録法に適用される記録ヘッドは、一般に液体を吐出するために設けられたオリフィスと、このオリフィスに連通して液滴を吐出するための熱エネルギーが液体に作用する部分である熱作用部を構成の一部とする液流路とを有する液吐出部及び熱エネルギーを発生する手段である熱変換体としての発熱抵抗層とそれをインクから保護する上部保護層と蓄熱するための下部層を具備している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような熱エネルギーを液体に作用させて、液滴吐出の原動力を得るインクジェット記録ヘッドにおいて、その印字スピードの向上のため、インクジェット記録ヘッドに求められる性能として周波数特性の向上がある。この周波数特性を向上するためには、液滴を吐出した後のインクのリフィル性能を上げる必要がある。インクのリフィル性能を上げるためにはインク供給口から吐出口までの流抵抗を低減することが必要となる。
【０００６】
しかしながら、流抵抗の低減をすると発泡圧力がインク供給口側へ逃げてしまい、吐出速度の低下及び安定性が無くなり吐出性能が悪くなり印字が悪くなることとなる。このため、吐出性能を維持し周波数特性を向上することは非常に困難であった。
【０００７】
更には、近年の高画質に対する市場の要望に答えるために、高解像度、且つ、小液滴による印字物を達成するために、インクジェットプリントヘッドは、高密度に配列され、且つ、吐出口からは、微小な液滴を飛翔させる必要がある。
【０００８】
一方、インク供給口と吐出口の間におけるノズル流路内にいわゆる流体ダイオードとなる可動部材を設けることにより、吐出性能を維持しつつ周波数特性を向上させることが提案されている。しかし、そのような従来のインクジェット記録ヘッドでは、可動部材が剥がれたり破壊されたりしてしまう場合があった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記課題を解決し、インク供給口と吐出口の間におけるノズル流路に可動部材を形成し、吐出性能を維持し周波数特性を向上することを可能とした高密度、高精度、高信頼性のインクジェット記録ヘッドの作成方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、つぎの（１）〜（４）のように構成したインクジェット記録ヘッドの作成方法を提供するものである。
（１）発熱抵抗体と、該発熱抵抗体に対応して設けられたインク吐出口と、該インク吐出口に連通するノズル流路と、を有し、該ノズル流路内の、前記発熱抵抗体と、前記ノズル流路内にインクを供給するためのインク供給口と、の間に可動部材が形成されており、前記発熱抵抗体の発熱によりノズル流路内のインク中に発生させた気泡を利用して前記インク吐出口からインクを吐出するインクジェット記録ヘッドの作成方法において、
前記発熱抵抗体を備えた基板を準備する工程と、
該基板上に、前記ノズル流路及び前記可動部材を形成するための第１の型材となる第１の樹脂を塗布する工程と、
該第１の樹脂により前記第１の型材を形成する工程と、
前記第１の型材を覆うように、前記基板上に前記ノズル流路及び前記可動部材を形成するための第２の樹脂を塗布する工程と、
前記第１の型材を除去する工程と、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作成方法。
（２）前記第１の樹脂はフォトレジストであって、前記第１の型材を形成する工程では、前記フォトレジストの解像度限界以下の幅を有するマスクパターンを用いて前記第１の型材の、前記可動部材を形成するための部分を形成する工程を含むことを特徴とする上記（１）に記載のインクジェット記録ヘッドの作成方法。
（３）前記第１の樹脂を塗布する工程の前に、前記基板上に、前記ノズル流路を形成するための第２の型材となる第３の樹脂を塗布する工程を、さらに有し、
前記第１の樹脂を塗布する工程は、前記第２の型材を前記第１の樹脂で覆うように前記基板上に前記第１の樹脂を塗布する工程であることを特徴とする
上記（１）に記載のインクジェット記録ヘッドの作成方法。
（４）前記基板上に、前記第１の樹脂を塗布する前に、前記基板上の、前記可動部材と前記供給口との間に対応する位置に前記可動部材が前記供給口側に変位することを制限するための突状障壁を形成する工程をさらに有することを特徴とする上記（１）に記載のインクジェット記録ヘッドの作成方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
上記構成を適用したインクジェット記録ヘッドの作成方法によれば、可動部材がノズル型材のパターニング時に型を形成できるので、可動部材とノズル流路がフォトリソグラフィ法で高密度、高精度に形成することができ、高密度、高精度のインクジェット記録ヘッドの作成が可能となる。
さらに、可動部材を形成する方法として、前記第１の樹脂の解像度限界以下の幅を有するマスクパターンを用いて前記第１の型材の、前記可動部材を形成するための部分を形成し、その部分に後に塗布する樹脂によって可動部材を形成すれば、ノズル流路と可動部材の形成部分の型材を同一のマスクで形成することが可能となる。したがって、ノズル流路と可動部材がマスク作成精度で形成することができる。また、パターニング工程を一つ省略することが出来、コストの低減化を図ることができる。
また、上記構成を適用したインクジェット記録ヘッドによれば、インク流路を構成する材料と同じ材料によって可動部材を形成することができ、可動部材とインク流路が一体に形成されることから、可動部材を別部品として付ける方法と比較して、可動部材の剥がれや破壊が生じ難く、信頼性が高いインクジェットヘッドを提供することができる。
【００１２】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について説明する。なお、図２２は本発明実施例におけるインクジェット記録ヘッドの模式的な斜視図を示している。発熱抵抗体３及びインク供給口５を備えた基板１上にインク流路を構成する部材１２及び吐出口７が形成されている。なお、以下で本発明の各実施例におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法を説明するための、図１〜５（実施例１），図６〜９（実施例２），図１２〜１４（実施例３）及び図１５〜１７（実施例４）に示す断面図は、図２２のＡ−Ａ’線における断面図に相当する。
【００１３】
［実施例１］
本発明の実施例１におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法を、図１〜図５を用いて説明する。
まず、シリコン基板上１０１に蓄熱層１０２を形成し、２５μｍ角のヒータ（発熱抵抗体）１０３を６００ｄｐｉに配列し、その上に保護層１０４を形成する（図１（ａ）及び図１（ｂ））。
次に、第一の型レジスト１０８を３μｍ塗布する（図１（ｃ）及び図１（ｄ））。
次に、第一の型レジスト１０８をノズル流路の形状に露光、現像によりパターニングする（図２（ａ）及び図２（ｂ））。
【００１４】
次に、前記パターニングされた上に、第二の型レジスト１０９を１２μｍ塗布する（図２（ｃ）及び図２（ｄ））。
次に、第二の型レジスト１０９をノズル流路形状と可動部材形状１１１（５μｍ×２５μｍ）に露光、現像によりパターニングする（図３（ａ）及び図３（ｂ））。
次に、ノズル流路、吐出口、可動部材を形成するための感光性エポキシ材１１２を塗布する（図３（ｃ）及び図３（ｄ））。
【００１５】
次に、吐出口１０７を露光、現像によって直径１８μｍの形状にパターニングによって形成する（図４（ａ）及び図４（ｂ））。
次に、基板裏面からドライエッチング法によってインク供給口１０５を形成する（図４（ｃ）及び図４（ｄ））。
【００１６】
最後に、型材となったレジストを、剥離液を用いて除去し、可動部材１１０の形成されたノズル１０６付きのヘッドチップが完成する（図５（ａ）及び図５（ｂ））。このようにしてノズル流路内に形成された可動部材は、発熱抵抗体が設けられた側の基板面に対向するノズル流路の壁面に支点を有するとともに、該基板面側に自由端を有する。
そして、インク供給するためのチューブとヒータを発熱するための電気を供給するための電気実装をしてインクジェット記録ヘッドが完成する。
【００１７】
このようにして完成されたヘッドは周波数応答性が高く、吐出性能が良い。したがって、高速に良好な印字が可能になった。
また、可動部材を形成するためのパターニングがフォトリソグラフィ法であることから、可動部材を高精度で形成できるうえ、ヒータ、ノズル、及び吐出口に対して高精度で可動部材を配置することが出来る。したがって、今後の小液滴化、高密度化に十分対応が可能である。
【００１８】
さらに、ノズル、吐出口を形成するエポキシ材と一体で形成できることから、長期使用時の剥がれ破壊などが生じ難く、また耐インク性があるエポキシ材を選定することによってエポキシ材からの溶質及び膨れなど発生しない。
したがって、信頼性の高いヘッドを提供することができる。
【００１９】
［実施例２］
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作成方法を、図６〜図９を用いて説明する。
まず、実施例１と同様にして２５μｍ角のヒータを６００ｄｐｉに配列したヒータ２０３付き基板２０１を作成する（図６（ａ）及び図６（ｂ））。
【００２０】
次に、型材となるフォトレジスト２０８を２０μｍ塗布する（図６（ｃ）及び図６（ｄ））。
次に、図１０に示すようなノズル流路形状と可動部材形状（２μｍ×２５μｍ）のマスクパターンを有するマスクを用いて露光、現像しパターンを形成する。
本実施例で用いているフォトレジスト２０８は、厚さ２０μｍにおいて解像度は４μｍであるので、マスクパターンの可動部材の厚さに対応する部分の幅Ｗを解像度限界以下の２μｍとしたマスクを用いてパターニングした。
【００２１】
このように解像度限界以下のマスクで形成すると図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すようにレジストの途中までパターニングされる。したがって、基板までパターンが到達しないので、可動が可能な可動部材の型材として機能することができる。
次に、ノズル流路２０６、吐出口２０７、可動部材２１０を形成するための感光性エポキシを塗布する（図７（ｃ）及び図７（ｄ））。
次に、吐出口を露光、現像によって直径１８μｍの形状にパターニングによって形成する（図８（ａ）及び図８（ｂ））。
【００２２】
次に、基板裏面からドライエッチ法によってインク供給口２０５を形成する（図８（ｃ）及び図８（ｄ））。
最後に、型材となったレジストを、剥離液を用いて除去し、ノズル付きの基板が完成する（図９（ａ）及び図９（ｂ））。
そして、インク供給するためのチューブ（不図示）を接続しヒータ２０３を発熱するための電気を供給するための電気配線基板（不図示）を接続してインクジェット記録ヘッドが完成する。
このようにして完成されたヘッドは周波数応答性が高く、吐出性能が良い。したがって、高速に良好な印字が可能になった。
【００２３】
実施例１の効果に加えさらに型レジストの塗布、露光、現像の工程を一つ省略できることによって、コストを削減することが可能になった。
また、ノズル流路２０６と可動部材２１０を同一のマスクで作成することができるので、アライメント精度をさらに向上させることが可能となる。
また、このようにしてノズル流路２０６内に形成された可動部材２１０は、実施例１の場合と同様にノズル流路２０６を構成する壁と一体に形成されているうえ、可動部材２１０の支点側の厚みｔ₁が可動部材の自由端側の厚みｔ₂よりも厚い構造となるため、一層、剥がれ破壊などが生じ難い。これのため、より信頼性の高いインクジェット記録ヘッドを提供することができる。
【００２４】
また、図１１に示すように、可動部材２１０と供給口２０５との間のノズル流路２０６の一部が可動部材２１０の幅よりも狭く絞られた形状となるようにノズルパターンを形成しノズル流路を形成して、可動部材２１０が供給口側に変位することを制限することができるようにすれば、発泡圧力が供給口側へ逃げることをより抑制して、さらに吐出性能を高めたヘッドを、製造工程を増やすことなく製造することができる。
【００２５】
［実施例３］
本発明の実施例３におけるインクジェット記録ヘッド（インクジェットプリントヘッド）の作成方法の別の一例を図１２〜図１４を参照して説明する。
まず、図１２（ａ）に示すように、例えばＳｉチップ上にパターニング処理等により複数のヒータ３０３およびこれらヒータ３０３に電圧を印加するための所定の配線（不図示）を設けることにより素子基板３０１を形成する。次に、図１２（ｂ）に示すように、前記素子基板３０１上に、前記可動部材３１０が、供給口３０５側に変位することを制限するための突起状障壁３１３’を形成するために、オリフィス基板３１２と同じ組成である透明なネガ型樹脂層３１３を約５．０μｍ塗布する。
【００２６】
その後、図１２（ｃ）に示すように、ＵＶ光を用いて、突起型形状になるようなパターン（突起状障壁）３１３’を形成する。次に、図１２（ｄ），図１２（ｅ）に示すように、前記基板３０１上に、下樹脂層３０８および上樹脂層３０９を連続して、スピンコート法によりそれぞれ塗布する。下樹脂層３０８および上樹脂層３０９は、波長が３３０ｎｍ以下の紫外光であるＤｅｅｐ−ＵＶ光（以下、ＤＵＶ光と称する。）を照射することによって、分子中の結合が破壊されて溶解可能な樹脂を用いる。
【００２７】
また、下樹脂層３０８として、脱水縮合反応による熱架橋型の樹脂材を用いることで、上樹脂層３０９をスピンコート法によって塗布する際に、下樹脂層３０８と上層樹脂３０９の各樹脂層間で相互に溶融することが防止されている。下樹脂層３０８としては、例えばメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）とメタクリル酸（ＭＡＡ）をラジカル重合させて、ポリマー化させた２元共重合体（Ｐ（ＭＭＡ−ＭＡＡ）＝９０：１０）をシクロヘキサノン溶媒で溶解した液を使用した。
【００２８】
また、上樹脂層３０９としては、例えばポリメチルイソプロペニルケトン（ＰＭＩＰＫ）をシクロヘキサノン溶媒で溶解した液を使用した。下樹脂層として使用した２元共重合体（Ｐ（ＭＭＡ−ＭＡＡ））は脱水縮合反応は、１８０〜２００℃で、３０分〜２時間加熱することにより、脱水縮合反応によって、より強固な架橋膜を形成することができる。尚、この架橋膜は、溶媒不溶型になっているが、ＤＵＶ光などの電子線を照射することで、分解反応が起こり、低分子化が進み、電子線が照射した部分のみ、溶媒可溶性となる。
【００２９】
その後、図１３（ａ）に示すように、ＤＵＶ光を照射する露光装置を用いて、この露光装置に波長２６０ｎｍ未満のＤＵＶ光を遮断するフィルターを装着することで、２６０ｎｍ以上のみを透過させる波長選択手段を用いて、波長が２６０〜３３０ｎｍ付近のＮｅａｒ−ＵＶ光（以下、ＮＵＶ光と称する。）を照射させて、上樹脂層３０９を露光および現像することによって、上樹脂層３０９により所望のノズルパターン３０９’を形成する。上樹脂層３０９によりノズルパターン３０９’を形成する際、上樹脂層３０９と下樹脂層３０８とは、波長２６０〜３３０ｎｍ付近のＮＵＶ光に対する感度比が約４０：１以上の差であるため、下樹脂層３０８が感光されることなく、下樹脂層３０９：Ｐ（ＭＭＡ−ＭＡＡ）が分解されることはない。又、下樹脂層３０８は、熱架橋膜であるために、上樹脂層を現像時の現像液に溶解することもない。
【００３０】
その後、図１３（ｂ）に示すように、上述した露光装置で波長２１０〜３３０ｎｍのＤＵＶ光を照射させて、下樹脂層を露光および現像することによって、下樹脂層３０８により所望のノズルパターン３０８’を形成する。下樹脂層３０８に使用したＰ（ＭＭＡ−ＭＡＡ）材料は、解像力が高く、５〜２０μｍ程度の厚さでも、側壁の傾斜角は、０〜５°程度のトレンチ構造に形成することが可能である。
その後、ノズルパターン３０８’，３０９’が形成されて、ＤＵＶ光によって、分子中の架橋結合が破壊されて溶解可能な上樹脂層３０９および下樹脂層３０８上に、図１３（ｃ）に示すように、オリフィス基板となる透明な被覆樹脂層３１２を塗布する。
【００３１】
その後、図１３（ｄ）に示すように、この被覆樹脂層３１２に、露光装置でＵＶ光を照射させて、吐出口３０７に相当する部分を露光および現像して除去することにより、オリフィス基板を形成する。該オリフィス基板に形成する吐出口部の側壁の傾斜は、液滴を前記素子基板の主面に直交する平面に対し、なるべく０°付近で形成することが望ましい。又、０〜１０°程度であれば、液滴の吐出特性について、大きな問題は発生しない。
【００３２】
その後、図１４（ａ）に示すように、化学エッチングを行う際のオリフィスプレート面側を保護するために、有機系樹脂膜３１４を塗布する。そして、図１４（ｂ）に示すように、素子基板３０１の裏面に化学的なエッチング処理等を行うことによって、素子基板３０１に供給口３０５を形成する。化学的なエッチング処理としては、例えば、強アルカリ溶液（ＫＯＨ，ＮａＯＨ，ＴＭＡＨ）を用いた異方性エッチング処理が適用される。
【００３３】
その後、図１４（ｃ）に示すように、波長３３０ｎｍ以下のＤＵＶ光を素子基板３０１の主面側から被覆樹脂層３１２を透過させて照射することにより、素子基板３０１とオリフィス基板３１２との間に位置するノズル型材である上樹脂層３０９，下樹脂層３０８をそれぞれ溶出させる。
【００３４】
したがって、吐出口３０７および供給口３０５と、これらを連通する供給路（ノズル流路）３０６内の、ヒータ３０３と供給口３０５との間に可動部材３１０が形成され、該可動部材３１０と供給口３０５との間に該可動部材の供給口側への変位を制限する突起状障壁が形成されたノズル流路３０６を備えるチップが得られる。このチップと、ヒータ３０３を駆動するための配線基板（図示せず）等とを電気的に接続することにより、記録ヘッドが得られる。
【００３５】
なお、上述した記録ヘッドの製造方法によれば、ＤＵＶ光によって分子中の架橋結合が破壊されて溶解可能な上樹脂層３０９および下樹脂層３０８を、素子基板の厚み方向に対して更に階層構造にすることによって、ノズル内に３段以上の段差状に形成された制御部を設けることが可能とされる。例えば、上樹脂層の更に上層側に、波長４００ｎｍ以上の光に感度を有する樹脂材料を用いて、多段階のノズル構造を形成することができる。
【００３６】
［実施例４］
以下に本発明に係るインクジェットプリントヘッドの製造方法の別の一例を図１５〜図１７に従って、詳細に示す。
まず、図１５（ａ）に示すように、Ｓｉチップ上にパターニング等によって複数の電気熱変換素子（ヒータ）４０３およびそれらを駆動するための必要な配線（不図示）が施された基板４０１を用意する。
【００３７】
その後、図１５（ｂ），図１５（ｃ）に示すように、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光（３００ｎｍ以下の紫外光）によって、分子中の架橋結合が破壊され、溶解可能な樹脂層４０８及び、４０９を連続で、スピンコート法により、塗布する。その際、下層となる樹脂層４０８には、熱架橋型樹脂を用いることで、上層の樹脂４０９をスピンコート法により、塗布する際に、下層樹脂と上層の樹脂間で相互に溶融することを防止した。この時、下層樹脂４０８としては、Ｐ（ＭＭＡ−ＭＡＣ＝９０：１０）をシクロヘキサノン溶媒で溶解した液を使用した。又、上層樹脂としては、ＰＭＩＰＫをシクロヘキサノン溶媒で溶解した液を使用した。その後、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光を用いた露光装置（キヤノン製：ＰＬＡ５２１）により、ＣＭ２９０を装着し、２９０ｎｍ近傍のＤｅｅｐ−ＵＶ光のみで、上層樹脂４０９を露光し現像することで、図１５（ｄ）に示すようなノズルパターン４０９’を形成した。その際、下層樹脂４０８と上層樹脂４０９とでは、２９０ｎｍ近傍のＤｅｅｐ−ＵＶ光に対する感度比が、約５０：１以上の差があるために、下層樹脂が、感光し、パターニングされることは無い。
【００３８】
次に、同じ露光装置で、ＣＭ２５０を装着し、２５０ｎｍ近傍のＤｅｅｐ−ＵＶ光のみで、下層樹脂を露光し現像することで、図１６（ａ）に示すようにノズルパターンを形成した。更に、このようなノズルパターンが形成され、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光によって、分子中の架橋結合が破壊され、溶解可能な樹脂層４０８及び、４０９上に、被覆樹脂層４１２を形成させ（図１６（ｂ））、吐出口４０７に相当する部分を、ＵＶ光を用いた露光装置（キヤノン製：ＭＰＡ−６００）により、露光して現像し、除去した（図１６（ｃ））。
次に、図１７（ａ）に示すように、化学エッチングを行う際に吐出口面側を保護するために、有機系樹脂膜４１４を塗布した。そして、図１７（ｂ）に示すように、基板４０１を裏面から化学的にエッチングするなどして、供給口を形成した。より具体的には、強アルカリ溶液（ＫＯＨ，ＮａＯＨ，ＴＭＡＨ）を用いた異方性エッチングによって供給口４０５を形成した。
【００３９】
最後に、基板４０１の表面から、前記被覆樹脂層４１２を透して、Ｄｅｅｐ−ＵＶ光（３００ｎｍ以下の紫外光）を照射し、ノズルパターンである樹脂層４０８’，４０９’を溶出させた。これにより、吐出口４０７、供給口４０５とそれらに連通する段差形状を有するノズル４０６を備え、該ノズル４０６内の電気熱変換素子４０３と供給口４０５との間に可動部材４１０及び可動部材の供給口側への変位を制限するための制限部４１２’を備えたインクジェットヘッドチップを得ることができる。このチップに電気熱変換素子を駆動するための配線基板と電気的接合等を行うことにより、本発明のインクジェット記録ヘッドを得ることができる。
【００４０】
図１８は、上記インクジェット記録ヘッドのノズル部分の平面図を示している（図１７（ｃ）は図１８のＡ−Ａ’線における断面図に対応する。）。前記可動部材４１０は、ヒータ面上で気泡が発生した時に、該可動部材４１０から吐出口までの部分を略密閉状態にするために、該可動部材４１０が、気泡発生時にインク供給口４０５側へ変位することを制限できるストッパー（障壁）がノズル流路４０６の側壁の一部４１２’を突出させることによって形成されている。この障壁は、リフィルの際に供給口から吐出口側へのインクの流れをなるべく妨げないように、寸法的に小さなものが好ましい。更に、可動部材とノズル壁との間にも、フォトリソグラフィープロセス法により作成できる微小な隙間を有している。この隙間は、可動部材が変位するのに、可能な量であれば、なるべく微小であることが望ましい。
【００４１】
また、図１９に示すインクジェット記録ヘッドのように、本実施例のように、可動部材５１０とインク供給口５０５との間の、ノズル流路５０６の側壁の一部５１２’を突出させるばかりでなく、実施例３のように基板上に突起型障壁５１３’を形成すれば、気泡の成長時により効果的に可動部材５１０によってインク供給口５０５側へのインクの流れをより抑制することができ、さらに吐出性能を高めることができる。
【００４２】
上記のように作成されたインクジェット記録ヘッド（液体吐出ヘッド）の動作について、図２０を参照して、簡単に説明する。
まず、図２０（ａ）で示すように、初期状態では、吐出口６０７の下方にヒータ６０３が配され、ヒータから吐出口への吐出口流路と、ヒータからインク供給口に繋がるノズル６０６とは、Ｌ字型になっている。ノズル内には、可動部材６１０が、ヒータを備えた基板のノズル側の面に対して垂直方向に配されている。そして、図２０（ｂ）で示すように、ヒータ部で気泡６１５が発生すると同時に、発生する圧力波、および、インクの流れに伴って、可動部材６１０が、インク供給口６０５側に少し傾いて、可動部材、ＨＢ（基板）上に形成した突起型障壁６１３’、および、該可動部材後方に形成されているストッパー形状の構造物６１２’によって、吐出口から該可動部材までのノズル内部を略密閉状態に維持する。
【００４３】
これにより、ヒータ面上の圧力が殆ど吐出口側へ集中し、吐出するインク滴６１６を効率良く飛翔させることができる。尚、可動部材と突起型障壁６１３’との間には、微小の隙間が存在するが、前述の略密閉状態になるためには、可能な限り微小であることが望ましい。又、可動部材６１０とノズル６０６の側壁との間にも、微小な隙間が存在する。
【００４４】
次に、図２１（ａ）で示すように、ノズル内が、可動部材６１０と突起型障壁６１３’とストッパー形状の構造物６１２’によって、略密閉状態になっているので、気泡の成長は、殆ど吐出口側に大きく成長し、より安定的に、且つ、より効率良くインク滴６１６を吐出口から飛翔させることができる。そして、図２１（ｂ）で示すように、ヒータ面上で、気泡が消泡し始めると、前記可動部材６１０が、吐出口６０７側に変位し始める。続いて、可動部材６１０が吐出口側に大きく変位する。この際、可動部材が吐出口側へ変位する量は、気泡成長時に可動部材がインク供給口側へ変位する量よりも大きい。
【００４５】
これにより、インク供給口６０５から複数のインクノズル内へ高速リフィルが行われる。尚、気泡発生時のインク供給口６０５側へのインクの流れが、前記可動部材６１０、ＨＢ（基板）６０１上に形成した突起型障壁６１３’および、該可動部材後方に形成されているストッパー形状の構造物６１２’によって、阻害されているので、ノズル６０６内にリフィルされるインク量を、飛翔したインク体積に近い最低限のインク量とすることができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、インク供給口と吐出口の間におけるノズル流路に可動部材を形成し、吐出性能を維持し周波数特性を向上することを可能とした高密度、高精度、高信頼性のインクジェット記録ヘッドの作成方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（ａ）は、本発明の実施例１におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法を説明するための模式的な断面図である。図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図である。図１（ｃ）は、本発明の実施例１におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図１（ａ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。図１（ｄ）は図１（ｃ）のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図２】 図２（ａ）は、本発明の実施例１におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図１（ｃ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図である。図２（ｃ）は、本発明の実施例１におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図２（ａ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。図２（ｄ）は図２（ｃ）のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図３】 図３（ａ）は、本発明の実施例１におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図２（ｃ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図である。図３（ｃ）は、本発明の実施例１におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図３（ａ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。図３（ｄ）は図３（ｃ）のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図４】 図４（ａ）は、本発明の実施例１におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図３（ｃ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図である。図４（ｃ）は、本発明の実施例１におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図４（ａ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。図４（ｄ）は図４（ｃ）のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図５】 図５（ａ）は、本発明の実施例１におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図４（ｃ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図６】 図６（ａ）は、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作成方法を説明するための模式的な断面図である。図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図である。図６（ｃ）は、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作成方法の図６（ａ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。図６（ｄ）は図６（ｃ）のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図７】 図７（ａ）は、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作成方法の図６（ｃ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図である。図７（ｃ）は、本発明の実施例１におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図７（ａ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。図７（ｄ）は図７（ｃ）のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図８】 図８（ａ）は、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作成方法の図７（ｃ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図である。図８（ｃ）は、本発明の実施例１におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図８（ａ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。図８（ｄ）は図８（ｃ）のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図９】 図９（ａ）は、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作成方法の図８（ｃ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図１０】 本発明の実施例２における図７（ａ）の工程において用いるマスクパターンを示す平面図である。
【図１１】 本発明の実施例２の変形例を示すインクジェット記録ヘッドの平面図である。
【図１２】 図１２（ａ）は、本発明の実施例３におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法を説明するための模式的な断面図である。図１２（ｂ）は、本発明の実施例３におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図１２（ａ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。図１２（ｃ）は、本発明の実施例３におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図１２（ｂ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。図１２（ｄ）は、本発明の実施例３におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図１２（ｃ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。図１２（ｅ）は、本発明の実施例３におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図１２（ｄ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。
【図１３】 図１３（ａ）は、本発明の実施例３におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図１２（ｅ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。図１３（ｂ）は、本発明の実施例３におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図１３（ａ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。図１３（ｃ）は、本発明の実施例３におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図１３（ｂ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。図１３（ｄ）は、本発明の実施例３におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図１３（ｃ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。
【図１４】 図１４（ａ）は、本発明の実施例３におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図１３（ｄ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。図１４（ｂ）は、本発明の実施例３におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図１４（ａ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。図１４（ｃ）は、本発明の実施例３におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図１４（ｂ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。
【図１５】 図１５（ａ）は、本発明の実施例４におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法を説明するための模式的な断面図である。図１５（ｂ）は、本発明の実施例３におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図１５（ａ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。図１５（ｃ）は、本発明の実施例３におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図１５（ｂ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。図１５（ｄ）は、本発明の実施例３におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図１５（ｃ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。
【図１６】 図１６（ａ）は、本発明の実施例４におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図１５（ｄ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。図１６（ｂ）は、本発明の実施例３におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図１６（ａ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。図１６（ｃ）は、本発明の実施例３におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図１６（ｂ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。
【図１７】 図１７（ａ）は、本発明の実施例４におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図１６（ｃ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。図１７（ｂ）は、本発明の実施例３におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図１７（ａ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。図１７（ｃ）は、本発明の実施例３におけるインクジェット記録ヘッドの作成方法の図１７（ｂ）の工程に続く工程を説明するための模式的な断面図である。
【図１８】 図１８は、本発明の実施例４におけるインクジェット記録ヘッドのノズル部分を示す平面図である。
【図１９】 図１９（ａ）は、本発明の実施例４の変形例におけるインクジェット記録ヘッドの模式的な断面図である。図１９（ｂ）は、本発明の実施例４の変形例によって得られたヘッドチップの模式的な断面図である。
【図２０】 図２０は、本発明のインクジェット記録ヘッドの作成方法によって作成されたインクジェット記録ヘッドを用いてインク滴を吐出する吐出動作を説明するための模式的な断面図である。
【図２１】 図２１は、図２０に引き続き、本発明のインクジェット記録ヘッドの作成方法によって作成されたインクジェット記録ヘッドを用いてインク滴を吐出する吐出動作を説明するための模式的な断面図である。
【図２２】 図２２は、本発明のインクジェット記録ヘッドの作成方法によって作成されたインクジェット記録ヘッドを示す模式的な斜視図である。
【符号の説明】
１：基板
３：発熱抵抗体
５：インク供給口
７：吐出口
１２：インク流路を構成する部材
１０１：基板
１０２：蓄熱層
１０３：ヒータ（発熱抵抗部）
１０４：保護層
１０５：インク供給口
１０６：ノズル
１０７：吐出口
１０８：第一の型レジスト
１０９：第二の型レジスト
１１０：弁
１１１：型レジストによる弁形状形成部
１１２：感光性エポキシ材
２０１：基板
２０２：蓄熱層
２０３：ヒータ（発熱抵抗部）
２０４：保護層
２０５：インク供給口
２０６：ノズル
２０７：吐出口
２０８：フォトレジスト
２１０：可動部材
３０１：素子基板
３０３：ヒータ
３０５：供給口
３０６：供給路
３０７：吐出口
３０８：下樹脂層
３０８’：ノズルパターン
３０９：上樹脂層
３０９’：ノズルパターン
３１０：可動部材
３１２：オリフィス基板
３１３：ネガ型樹脂層
３１３’：突起状障壁
４０１：基板
４０３：電気熱変換素子（ヒータ）
４０５：供給口
４０６：ノズル
４０８：下樹脂層
４０９：上樹脂層
４１０：可動部材
５０５：インク供給口
５０６：ノズル流路
６０５：インク供給口
６０６：ノズル
６１０：可動部材
６１２’：ストッパー形状の構造物
６１３’：突起型障壁
６１５：気泡

Claims (4)

1. 発熱抵抗体と、該発熱抵抗体に対応して設けられたインク吐出口と、該インク吐出口に連通するノズル流路と、を有し、該ノズル流路内の、前記発熱抵抗体と、前記ノズル流路内にインクを供給するためのインク供給口と、の間に可動部材が形成されており、前記発熱抵抗体の発熱によりノズル流路内のインク中に発生させた気泡を利用して前記インク吐出口からインクを吐出するインクジェット記録ヘッドの作成方法において、
   前記発熱抵抗体を備えた基板を準備する工程と、
   該基板上に、前記ノズル流路及び前記可動部材を形成するための第１の型材となる第１の樹脂を塗布する工程と、
   該第１の樹脂により前記第１の型材を形成する工程と、
   前記第１の型材を覆うように、前記基板上に前記ノズル流路及び前記可動部材を形成するための第２の樹脂を塗布する工程と、
   前記第１の型材を除去する工程と、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作成方法。
2. 前記第１の樹脂はフォトレジストであって、前記第１の型材を形成する工程では、前記フォトレジストの解像度限界以下の幅を有するマスクパターンを用いて前記第１の型材の、前記可動部材を形成するための部分を形成する工程を含む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作成方法。
3. 前記第１の樹脂を塗布する工程の前に、前記基板上に、前記ノズル流路を形成するための第２の型材となる第３の樹脂を塗布する工程を、さらに有し、
   前記第１の樹脂を塗布する工程は、前記第２の型材を前記第１の樹脂で覆うように前記基板上に前記第１の樹脂を塗布する工程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作成方法。
4. 前記基板上に、前記第１の樹脂を塗布する前に、前記基板上の、前記可動部材と前記供給口との間に対応する位置に前記可動部材が前記供給口側に変位することを制限するための突状障壁を形成する工程をさらに有す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作成方法。

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