JP2014040022A - Liquid discharge head - Google Patents
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Abstract
【課題】露光装置のテレセントリック性の影響を低減させ、記録品位の低減を抑制した液体吐出ヘッドを提供する。
【解決手段】
本発明の液体吐出ヘッドは、インクを吐出するための複数の吐出口5を有する記録素子基板を備えており、複数の吐出口5が並んで吐出口列9が形成されている。吐出口列9は、記録素子基板の厚さ方向に対して角度を有する一部の吐出口5からなる傾斜吐出部52を有している。傾斜吐出部52の吐出口5の口径が、傾斜吐出部52を構成していない吐出口5の口径よりも小さくなっている。
【選択図】図4A liquid discharge head that reduces the influence of telecentricity of an exposure apparatus and suppresses a reduction in recording quality is provided.
[Solution]
The liquid ejection head of the present invention includes a recording element substrate having a plurality of ejection ports 5 for ejecting ink, and a plurality of ejection ports 5 are arranged to form an ejection port array 9. The discharge port array 9 has an inclined discharge portion 52 including a part of the discharge ports 5 having an angle with respect to the thickness direction of the recording element substrate. The diameter of the discharge port 5 of the inclined discharge unit 52 is smaller than the diameter of the discharge port 5 that does not constitute the inclined discharge unit 52.
[Selection] Figure 4
Description
本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッドに関する。 The present invention relates to a liquid discharge head that discharges liquid.
液体を吐出する液体吐出ヘッドを用いる例としては、液体であるインクを記録媒体に吐出して記録を行うインクジェット記録装置が挙げられる。インクジェット記録装置で使用される液体吐出ヘッドを作製する方法として、特許文献1には、投影方式のi線露光装置を用いる方法が紹介されている。特許文献1に記載の液体吐出ヘッドは、吐出口および吐出口に液体を供給する流路が設けられた吐出口形成部材と、吐出口からインクを吐出するために利用される吐出エネルギーを発生するエネルギー発生素子を有する基板と、を有している。
An example of using a liquid discharge head that discharges a liquid is an ink jet recording apparatus that performs recording by discharging liquid ink onto a recording medium. As a method for producing a liquid discharge head used in an ink jet recording apparatus,
そして、この特許文献1の液体吐出ヘッドの吐出口の製造方法は以下の通りである。まず、基板上にポジ型感光性樹脂層を形成する。そして、形成したポジ型感光性樹脂層を露光し、液体の流路のパターンを形成する。次に、形成したパターン上に吐出口形成部材となるネガ型感光性樹脂層を形成する。そして、形成したネガ型感光性樹脂層を、i線露光し、パターニングして、現像処理をして、吐出口を形成する。
And the manufacturing method of the discharge port of the liquid discharge head of this
この方法により、極めて良好な円形形状の吐出口を再現良くかつ簡便に得ることができる。 By this method, an extremely good circular discharge port can be easily obtained with good reproducibility.
また、露光装置の画角以上の液体吐出ヘッドの吐出口列(複数の吐出口の列)を、投影方式のi線を用いた露光装置により加工するには、吐出口列を長手方向に2分割して露光、つまり2回に分けて露光するのが一般的である。このようにすることで、画角以上の吐出口列を備える液体吐出ヘッドを製造することができる。 Further, in order to process an ejection port array (rows of a plurality of ejection ports) of a liquid ejection head having an angle of view larger than that of the exposure apparatus by an exposure apparatus using a projection type i-line, the ejection port array is set to 2 in the longitudinal direction. It is common to divide and expose, that is, to divide into two exposures. By doing in this way, a liquid discharge head provided with the discharge port row | line more than an angle of view can be manufactured.
しかしながら、分割して露光した場合、形成された吐出口列のうち1回目に露光された部分と2回目に露光された部分との境界部分(以下、「つなぎ部」とも称する)が、露光装置の画角の外周部の位置で露光されると問題が生じる。具体的には、吐出口列が、露光装置の光学系に起因するテレセントリック性の影響をうけて形成される。 However, when exposure is performed in a divided manner, a boundary portion (hereinafter also referred to as a “joint portion”) between a portion exposed first time and a portion exposed second time in the formed ejection opening array is referred to as an exposure apparatus. If exposure is performed at the outer peripheral portion of the angle of view, a problem arises. Specifically, the ejection port array is formed under the influence of telecentricity caused by the optical system of the exposure apparatus.
i線露光装置の露光は、露光装置のマスクに形成された吐出口パターンの位置を透過したレーザ光は、レンズユニットで縮小され複数の基板からなるウェハーに露光する、投影露光であるため、吐出口はテレセントリック性の影響をうける。したがって、液体吐出ヘッドの吐出口列の断面は、図7のような形状となる。なお、形状はイメージしやすいように誇張して図示している。 The exposure of the i-line exposure apparatus is a projection exposure in which the laser light that has passed through the position of the discharge port pattern formed on the mask of the exposure apparatus is a projection exposure that is reduced by the lens unit and exposed to a wafer composed of a plurality of substrates. The exit is affected by telecentricity. Therefore, the cross section of the discharge port array of the liquid discharge head has a shape as shown in FIG. It should be noted that the shape is exaggerated for ease of imagery.
上記の方法で製造された液体吐出ヘッドを搭載した記録装置で記録を行った場合、図7に示すように、吐出口列29の両端部に位置する吐出口25は、記録素子基板21の厚さ方向に平行になっているため、吐出されるインク滴は、記録媒体43に垂直に着弾する。そのため、吐出口25の位置と記録媒体43に形成されるドット44の位置のずれがない。しかしながら、1回目に露光した部分と2回目に露光した部分との境界部分であるつなぎ部42に近づくにつれて、吐出口25は徐々にテレセントリック性の影響をうけるため、記録素子基板21の厚さ方向に対して角度を有するようになる。それに伴い、吐出されるインク滴も、徐々につなぎ部42に近づくように記録媒体43に着弾するため、ドット44もつなぎ部42に向かってずれていく。したがって、記録媒体43の、つなぎ部42に対向する位置にドット44が集中するようになり、記録画像に黒スジが生じてしまう。
When recording is performed by a recording apparatus equipped with the liquid ejection head manufactured by the above method, the
また、つなぎ部42付近の吐出口25から吐出されたインク滴で形成される記録媒体43とドット24と間の距離は、紙間距離(液体吐出ヘッド21と記録媒体43との間の距離)が変動すれば変化する。すなわち紙間距離が小さければインク滴が吐出口25から吐出されてから記録媒体43に着弾するまでの距離である飛翔距離も小さいため、吐出口25の位置とトッド24の位置とのずれは小さい。しかしながら、紙間距離が大きければ、インク滴の飛翔距離が大きくなり、吐出口25の位置とドット44の位置とのずれが大きい。
Further, the distance between the recording medium 43 formed by the ink droplets ejected from the
また、一般的に、つなぎ部42近傍では、つなぎ部42の方向に傾斜した吐出口25(ノズル)が形成され、傾斜は、つなぎ部42に近づくほど大きい。したがって、この問題を解決するために、例えばドット44が重ならないようにつなぎ部42近傍の吐出口25同士の位置を、互いに離間する方向に移動させるという方法が挙げられる。しかし、例えば最大紙間距離(液体吐出ヘッドと記録媒体との間の距離が最も大きい)に合わせて吐出口25の位置を決定してしまうと、紙間距離が小さくなった場合につなぎ部42近傍の吐出口25から吐出されたインクによるドット24同士の距離が大きくなる。その結果、記録画像に白スジが生じてしまう。
In general, the discharge port 25 (nozzle) inclined in the direction of the connecting portion 42 is formed in the vicinity of the connecting portion 42, and the inclination becomes larger as the connecting portion 42 is approached. Therefore, in order to solve this problem, for example, there is a method of moving the positions of the
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、露光装置のテレセントリック性の影響を低減させ、記録品位の低減を抑制した液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a liquid discharge head that reduces the influence of telecentricity of an exposure apparatus and suppresses the reduction in recording quality.
本発明の液体吐出ヘッドは、インクを吐出するための複数の吐出口を有する記録素子基板を備えており、複数の吐出口が並んで吐出口列が形成されている。吐出口列は、記録素子基板の厚さ方向に対して角度を有する一部の吐出口からなる傾斜吐出部を有している。傾斜吐出部の吐出口の口径が、傾斜吐出部を構成していない吐出口の口径よりも小さくなっている。 The liquid discharge head of the present invention includes a recording element substrate having a plurality of discharge ports for discharging ink, and a plurality of discharge ports are arranged to form a discharge port array. The ejection port array has an inclined ejection portion including a part of ejection ports having an angle with respect to the thickness direction of the recording element substrate. The diameter of the discharge port of the inclined discharge part is smaller than the diameter of the discharge port that does not constitute the inclined discharge part.
本発明によれば、製造時における露光装置のテレセントシック性の影響による記録品位の低減を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress a reduction in recording quality due to the influence of the telecentricity of the exposure apparatus during manufacturing.
以下に、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態を説明する。なお、同一の機能を有する構成には添付図面中、同一の番号を付与し、その説明を省略することがある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, the same number is attached | subjected to the structure which has the same function in an accompanying drawing, and the description may be abbreviate | omitted.
(第1の実施例)
図1は、本発明に係る液体吐出ヘッドの一実施形態の模式図である。液体吐出ヘッド51は、シリコン(Si)基板で形成された記録素子基板1と、記録素子基板1上に積層された樹脂材料からなる吐出口形成部材4と、で形成されている。なお、記録素子基板1と吐出口形成部材4とを一体形成して、1つの記録素子基板としてもよい。記録素子基板1上には、所定のピッチで吐出エネルギー発生素子2が2列に並んでおり、さらに、Si基板を異方性エッチングする事により形成された供給口3が、吐出エネルギー発生素子2の2つの列に挟まれるように開口している。吐出口形成部材4には、各エネルギー発生素子2に対向する位置に設けられた、吐出口(ノズル)5が複数形成されている。なお、複数の吐出口5を以下、「吐出口列9」と称す。吐出口形成部材4は、供給口3から吐出口5に連通する個別の流路6を形成する流路部材としても機能している。なお、本実施例の説明では、吐出口形成部材4の表面の開口のみではなく、開口につながる流路6一部を含めて吐出口5と表現している。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic view of an embodiment of a liquid discharge head according to the present invention. The liquid ejection head 51 is formed by a
この液体吐出ヘッド51では、供給口3を介して流路6内に充填された、例えばインクに、エネルギー発生素子2によって発生するエネルギー(例えば熱エネルギー)が加えられる。すると、インク液滴が加熱による発泡圧力によって、吐出口5から吐出し、記録媒体に付着するため、記録を行うことができる。
In the liquid ejection head 51, energy (for example, thermal energy) generated by the energy generating
液体吐出ヘッド51の吐出口5の形成方法を説明する。まず、記録素子基板1上にポジ型感光性樹脂の層を形成し、次にフォトリソグラフ工程によりポジ型感光性樹脂をパターニングして、インク流路パターンを形成する。
A method for forming the
次に、流路パターンが形成された記録素子基板1上に、吐出口形成部材4となるネガ型感光性樹脂の層を形成する。次に、i線露光装置で、マスクを介して紫外光であるi線を用いてネガ型感光性樹脂層をパターン露光し、現像処理をおこない、吐出口5を形成する。吐出口5を露光するi線露光装置としては、i線のステッパーが挙げられる。
Next, a layer of a negative photosensitive resin that forms the discharge
次に、より具体的に吐出口5の形成方法を説明する。図2は、i線のステッパーでの露光のイメージを示す模式図である。記録素子基板1が複数配置されたウェハー11は、後にダイサー等で切り出されて、個別の記録素子基板1となる。マスク10には、吐出口パターン12があり、パターンを通過したレーザ光14(i線光)は、レンズユニット13を介して投影され、ウェハー11上に露光する。
Next, a method for forming the
i線のステッパーの画角以上の吐出口列を形成するには、例えば2回に分けて露光をする方法が一般的である。図3は、i線のステッパーを用いて分割して露光する方法を示す模式図である。 In order to form an ejection port array having an angle of view larger than that of the i-line stepper, for example, a method of performing exposure in two steps is generally used. FIG. 3 is a schematic diagram showing a method of dividing and exposing using an i-line stepper.
図3(a)に示すような、吐出口パターンである1stショットパターン15と2ndショットパターン16が形成されたマスク10を介して露光を行う。はじめに、シャッター21で2ndショットパターン16を覆った状態で、1stショットパターン15を用いて1回目の露光を行う(図3(b)参照)。なお、ステッパーのi線は、ほぼマスク10全体に照射される。
As shown in FIG. 3A, exposure is performed through a
つぎに、遮光をするシャッター21で1stショットパターン15を覆った状態で、2ndショットパターン16を用いて2回目の露光を行う。このとき、ウェハー11(記録素子基板1)の、1回目の露光で1stショットパターン15のA部17の位置を介して露光された位置と、2ndショットパターン16のB’部20とが長手方向で隣接または重なるように、露光を行う(図3(c)参照)。なお、図3(c)の破線で、1回目の露光で照射された部分を示している。
Next, the second exposure is performed using the
このように2回に分けて露光をおこなうことで、ステッパーの画角以上の大きさの吐出口列のパターンを形成することができる。そして、現像処理を行うことで、吐出口列9が形成される(図3(d)参照)。 By performing the exposure in two steps in this way, it is possible to form a discharge port array pattern having a size larger than the angle of view of the stepper. Then, by performing development processing, the ejection port array 9 is formed (see FIG. 3D).
なお、画角の外周(マスク10の外周)付近に位置するA部17とB’部20の位置ではテレセントリック性が悪く、マスク10の中心付近に位置するA’部18とB部19はテレセントリック性がよい。吐出口列9を形成するために露光するときには、1stショットパターン15におけるテレセントリック性の悪い部分A部17と、2ndショットパターン16におけるテレセントリック性の悪い部分B’部20をつないで吐出口列9を形成した(図3(d)参照)。すなわち、1stショットパターン15のおけるテレセントリック性の良い部分A’部18と、2ndショットパターン16におけるテレセントリック性の良い部分B部19は、吐出口列9の長手方向の両端に配置される。
The telecentricity is poor at the positions of the
本実施例では、吐出口列9の、形成された吐出口列のうち1回目に露光された部分と2回目に露光された部分の境界部分であるつなぎ部付近における記録素子基板1の厚さ方向に対して角度を有する吐出口5からなる傾斜吐出部からのインクの吐出量を調節する。つまり、つなぎ部22付近の、記録素子基板1の厚さ方向に対して角度を有する吐出口からのインクの吐出量を、吐出口列の両端に位置する吐出口からのインクの吐出量よりも少なくする。
In the present embodiment, the thickness of the
図4は、図1の吐出口形成部材4のAA断面の概略図である。本実施例では、図4に示すように、つなぎ部22が存在する傾斜吐出部52の吐出口5の口径を、吐出口列の端部に位置する吐出口5の口径に比べて小さくする。このような構成にすることで、記録画像に黒スジを生じさせるつなぎ部22付近の吐出口5から吐出されるインクが少なくなる。そのため、1つのドット24が小さくなり、また、ドット24同士の間隔が大きくなる。したがって、つなぎ部22付近の吐出口5から吐出されて記録媒体23に形成されたドット24同士が重なり合いにくくなり、記録媒体23の、つなぎ部22に対向する位置にドットが集中しにくくなる。よって、ドット24同士の重なりを抑制することができ、記録画像に黒スジが生じてしまうことを防止することができる。
FIG. 4 is a schematic view of an AA cross section of the discharge
なお、つなぎ部22は、吐出口列9の長手方向で傾斜吐出部52の中央部に位置する。そのため、つなぎ部22を挟むように位置する吐出口5のみの口径を小さくしてもよい。
The connecting
また、紙間距離が最大のとき、つなぎ部22を挟むように位置する、記録素子基板1の厚さ方向から最も角度を有する吐出口5同士から吐出されたインクによるドット24同士が重なり合うようにすれば、紙間距離が最大になるまではドット同士は重なり合わない。また、紙間距離が最大のときにドット同士が重なり合ったとしても、1つのドット24は小さいため、ドット24同士が重なり合っても大きなドットにはならない。したがって、紙間距離が変化しても、黒スジや白スジが生じることを防止することができる。
Further, when the distance between the sheets is the maximum, the
さらに、吐出口5の口径は、口径を小さくしたい位置の吐出口5に相当する位置のマスク10の大きさを調節しておけばよいので、本発明の液体吐出ヘッド51を簡便に製造することができる。
Further, since the diameter of the
(第2の実施例)
本実施例では、図5に示すように、傾斜吐出部52において、つなぎ部22を挟んで位置する、記録素子基板1の厚さ方向に対して最も角度を有する吐出口5の一方からインクを吐出しないようになっている。つまり、複数の吐出口5が等間隔で並んだ吐出口列9のなかで、吐出口5が間引きされた状態になっており、吐出口5同士の間隔が大きくなっている。例えば、あらかじめ、つなぎ部22を挟んで位置する吐出口5(およびエネルギー発生素子2)の一方を形成しないようにしてもよいし、塞いでしまっても構わない。
(Second embodiment)
In this embodiment, as shown in FIG. 5, in the inclined ejection part 52, the ink is ejected from one of the
このとき、すべての吐出口5の口径は同じで構わない。しかしながら、白スジが目立つような場合には、図6に示すように、他方の吐出口5の口径を大きくして、記録されない部分を減らすことによって白スジの低減を図るような構成をとってもよい。
At this time, the diameters of all the
このような構成にすることで、記録媒体23の、つなぎ部22に対向する位置に集中するドット24を減らすことができる。そのため、記録画像に黒スジが生じてしまうことを防止することができる。
By adopting such a configuration, it is possible to reduce the
以上で説明したように、本発明の液体吐出ヘッド51は、露光装置のテレセントシック性の影響を抑制することができる。また、本発明の液体吐出ヘッド51を搭載した記録装置で記録を行っても、記録画像に黒スジが生じることを防止することができる。 As described above, the liquid discharge head 51 of the present invention can suppress the influence of the telecentricity of the exposure apparatus. Further, even when recording is performed by a recording apparatus equipped with the liquid discharge head 51 of the present invention, it is possible to prevent black streaks from occurring in the recorded image.
1 記録素子基板
3 供給口
5 吐出口
9 吐出口列
15 1stショットパターン
16 2ndショットパターン
22 つなぎ部
51 液体吐出ヘッド
52 傾斜吐出部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記複数の吐出口が並んで吐出口列が形成されており、
前記吐出口列は、前記記録素子基板の厚さ方向に対して角度を有する一部の吐出口からなる傾斜吐出部を有しており、
前記傾斜吐出部の前記吐出口の口径が、前記傾斜吐出部を構成していない前記吐出口の口径よりも小さくなっている、液体吐出ヘッド。 A liquid discharge head including a recording element substrate having a plurality of discharge ports for discharging ink,
The discharge port array is formed side by side with the plurality of discharge ports,
The ejection port array has an inclined ejection portion including a part of ejection ports having an angle with respect to the thickness direction of the recording element substrate,
The liquid discharge head, wherein a diameter of the discharge port of the inclined discharge unit is smaller than a diameter of the discharge port that does not constitute the inclined discharge unit.
前記複数の吐出口が並んで吐出口列が形成されており、
前記吐出口列は、前記記録素子基板の厚さ方向に対して角度を有する一部の吐出口からなる傾斜吐出部を有しており、
前記傾斜吐出部において、隣接する前記吐出口の間隔が、互いに前記傾斜吐出部を構成していない隣接する前記吐出口の間隔に比べて大きくなっている、液体吐出ヘッド。 A liquid discharge head including a recording element substrate having a plurality of discharge ports for discharging ink,
The discharge port array is formed side by side with the plurality of discharge ports,
The ejection port array has an inclined ejection portion including a part of ejection ports having an angle with respect to the thickness direction of the recording element substrate,
The liquid discharge head in which the interval between the adjacent discharge ports in the inclined discharge unit is larger than the interval between the adjacent discharge ports that do not constitute the inclined discharge unit.
Priority Applications (1)
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