液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、液体カートリッジ及び画像形成装置
【課題】第１の基板と第２の基板の接合面の耐エッチング性を高めて、高い信頼性を有する液滴吐出ヘッドを提供する。
【解決手段】第１の基板３のノズル孔２に連通する加圧液室６と該加圧液室６へインクを供給するための共通液室４を有し、加圧液室６に充填されたインクに対してノズル孔２から吐出させるための液滴吐出エネルギーを発生させる圧電体素子７、振動板８が設けられた第２の基板９と、外部からインクが供給される液体供給貫通口１０に連通するとともに、共通液室４とも連通している共通液体供給流路１１を有する第３の基板１２と、が積層されるように接合された液滴吐出ヘッド１において、接合された第２の基板９と第３の基板１２の、少なくとも連通している共通液室４と共通液体供給流路１１の内壁側の接合面Ｃを含む範囲を覆うようにして保護層１９が設けられている。
【解決手段】第１の基板３のノズル孔２に連通する加圧液室６と該加圧液室６へインクを供給するための共通液室４を有し、加圧液室６に充填されたインクに対してノズル孔２から吐出させるための液滴吐出エネルギーを発生させる圧電体素子７、振動板８が設けられた第２の基板９と、外部からインクが供給される液体供給貫通口１０に連通するとともに、共通液室４とも連通している共通液体供給流路１１を有する第３の基板１２と、が積層されるように接合された液滴吐出ヘッド１において、接合された第２の基板９と第３の基板１２の、少なくとも連通している共通液室４と共通液体供給流路１１の内壁側の接合面Ｃを含む範囲を覆うようにして保護層１９が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、液体カートリッジ及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタ等のインクジェット記録装置（画像形成装置）には、液滴を用紙等の記録媒体に吐出させる液滴吐出ヘッドを備えている。
【０００３】
前記液滴吐出ヘッドとしては、ノズルが形成されたノズル基板と、共通液室が形成され前記ノズルに連通する加圧液室と加圧エネルギーを発生する素子を有するガラス基板と、ガラス基板の共通液室と連通し、外部から前記共通液室へインク等の記録液を供給するための液体供給貫通口が形成されたシリコン基板とを接合するようして形成されたものが従来より知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
前記特許文献１の液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）の製造工程において、ガラス基板とシリコン基板を接合した状態で、エッチングによってシリコン基板の液体供給貫通口（インク供給口）を形成している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記したように特許文献１の液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）は、エッチングによりシリコン基板の液体供給貫通口（インク供給口）が形成される。このため、そのエッチング中に液体供給貫通口の内壁面と連通するガラス基板とシリコン基板の接合面が露出することによって、この接合面の接合不良が発生する虞があり、この接合面のエッチング耐性が求められる。
【０００６】
そこで、本発明は、接合される各基板の接合面のエッチング耐性を高めて、高い信頼性を有する液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、液体カートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、記録液が吐出されるノズル孔を有する第１の基板と、前記ノズル孔に連通する液室と該液室へ記録液を供給するための第１の記録液供給路を有し、前記液室に充填された記録液に対して前記ノズル孔から吐出させるための液滴吐出エネルギーを発生させる液滴吐出エネルギー発生手段が設けられた第２の基板と、外部から記録液が供給される記録液供給口に連通するとともに、前記第１の記録液供給路とも連通している第２の記録液供給路を有する第３の基板と、が積層されるように接合された液滴吐出ヘッドにおいて、接合された前記第２の基板と前記第３の基板の、少なくとも連通している前記第１の記録液供給路と前記第２の記録液供給路の内壁側の接合面を含む範囲を覆うようにして保護層が設けられていることを特徴している。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記保護層は、エッチング溶液に対してエッチング耐性のある樹脂材料で形成されていることを特徴としている。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、記録液が吐出されるノズル孔を有する第１の基板と、前記ノズル孔に連通する液室と該液室へ記録液を供給するための第１の記録液供給路を有し、前記液室に充填された記録液に対して前記ノズル孔から吐出させるための液滴吐出エネルギーを発生させる液滴吐出エネルギー発生手段が設けられた第２の基板と、外部から記録液が供給される記録液供給口に連通するとともに、前記第１の記録液供給路とも連通している第２の記録液供給路を有する第３の基板と、が積層されるように接合された液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記第２の基板と前記第３の基板を接合した後に、少なくとも連通している前記第１の記録液供給路と前記第２の記録液供給路の内壁側の接合面を含む範囲を覆うようにして保護層を設けることを特徴としている。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、液滴をノズル孔から吐出する液滴吐出ヘッドと、この液滴吐出ヘッドに記録液を供給するインクタンクとを一体化した液体カートリッジにおいて、前記液滴吐出ヘッドが請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴としている。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、液滴をノズル孔から吐出する液滴吐出ヘッドを搭載した画像形成装置において、前記液滴吐出ヘッドが請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、接合された第２の基板と第３の基板の、少なくとも連通している第１の記録液供給路と第２の記録液供給路の内壁側の接合面を含む範囲を覆うようにして保護層が設けられているので、この接合面を良好に保護することができる。
【００１３】
これにより、製造時において第２の基板と第３の基板の接合した後に第２の基板に液室等をエッチングで形成するときに、保護層によって第１の記録液供給路と第２の記録液供給路の内壁側の接合面がエッチング液に晒されることが防止されるので、前記接合面を確実に保護してエッチング耐性を向上させた信頼性の高い液滴吐出ヘッド１を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの要部を示す概略斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を示す図。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を示す図。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態２に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を示す図。
【図７】本発明の実施形態３に係るインクカートリッジを示す斜視図。
【図８】本発明の実施形態４に係るインクジェット記録装置内の要部の構成を示す概略斜視図。
【図９】本発明の実施形態４に係るインクジェット記録装置内の要部の構成を示す概略側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
【００１６】
〈実施形態１〉
図１は、本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの要部を示す概略斜視図、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図である。なお、本実施形態の液滴吐出ヘッド１は、基板面部に設けたノズル孔から液滴を吐出させるサイドシュータタイプである。
【００１７】
（液滴吐出ヘッド１の構成）
これらの図に示すように、本実施形態の液滴吐出ヘッド１は、複数のノズル孔２が形成された第１の基板３と、共通液室４と複数の加圧液室隔壁５と該加圧液室隔壁５で仕切られた加圧液室６が形成され、液体吐出エネルギーを発生する圧電体素子７及び振動板８が配置された第２の基板９と、外部のインクタンク（不図示）からインク等の記録液が供給される液体供給貫通口１０及び該液体供給貫通口１０と連通する共通液体供給流路１１が形成された第３の基板１２とが接合されるようにして構成されている。第２の基板９の共通液室４と第３の基板１２の共通液体供給流路１１は連通している。
【００１８】
第１の基板３のノズル孔２は、第２の基板９の加圧液室６に対応した位置に形成されている。第２の基板９の共通液室４と加圧液室６の間には、連通するようにして所定幅の流体抵抗流路１３が形成されている。振動板８は、第２の基板９と第３の基板１２の間の共通液室４以外の部分に配置されており、振動板８の第３の基板１２側の面に接続された圧電体素子７は、振動板８を介して加圧液室６と対向している。
【００１９】
圧電体素子７は、図２、図３に示すように、圧電体１４と、該圧電体１４の両面を挟むように接続された個別電極１５、共通電極１６とで構成されている。また、図２、図３に示すように、第３の基板１２の第２の基板９側には、圧電体素子７の変位により振動板８が変形しても干渉しないように凹状の溝部１７が形成されている。
【００２０】
また、本実施形態の液滴吐出ヘッド１では、図３に示すように、連通している第２の基板９の共通液室４と第３の基板１２の共通液体供給流路１１の内壁面において、第２の基板９と第３の基板１２の接着剤１８で接合された接合面Ｃ付近を覆うようにして保護層１９が設けられている（詳細は後述する）。
【００２１】
（液滴吐出ヘッド１の動作）
上記のように形成された液滴吐出ヘッド１においては、各加圧液室６内に記録液（インク）が満たされた状態で、図示しない制御部からの印字データに基づいて、記録液の吐出を行いたいノズル孔２に対応する圧電体素子７の個別電極１５に対して、発振回路（不図示）により例えば２０Ｖのパルス電圧を印加する。
【００２２】
このパルス電圧を個別電極１５に印加することにより、圧電体素子７の圧電体１４をその積層方向に変位させることで、振動板８を加圧液室６側へ変形させる（撓ませる）。振動板８の加圧液室６側への変形により加圧液室６内の圧力が急激に上昇して加圧液室６内の記録液（不図示）が加圧され、加圧液室６と連通するノズル孔２から液滴として吐出（噴射）される。
【００２３】
そして、パルス電圧の個別電極１５への印加をＯＦＦ状態にすることによって、変形した振動板８が元の位置に戻るため、加圧液室６内が共通液室４内に比べて負圧となる。これに伴って、外部から液体供給貫通口１０を介して供給されている記録液が、共通液体供給流路１１、共通液室４から流体抵抗流路１３を介して加圧液室６に充填される。
【００２４】
上記した動作を繰り返すことにより、ノズル孔２から液滴を連続的に吐出され、給紙される用紙等の記録媒体（不図示）に制御部（不図示）からの印字データに基づいた画像（文字を含む）が形成される。
【００２５】
（液滴吐出ヘッド１の製造方法）
次に、上記した本実施形態の液滴吐出ヘッド１の製造方法を、図４（ａ）〜（ｃ）、図５（ａ）〜（ｅ）に示した製造工程を参照して説明する。なお、図４、図５は、図３に示した液滴吐出ヘッド１の断面位置に対応している。
【００２６】
先ず、図４（ａ）に示すように、面方位（１１０）のシリコン単結晶基板（例えば、板厚４００μｍ）からなる第２の基板９上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法や熱処理製膜法等でシリコン酸化膜２２を成膜（例えば、厚さ６００ｎｍ）し、その上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法でシリコン窒化膜２３を成膜（例えば、厚さ５００ｎｍ）し、更にその上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法でシリコン酸化膜２４を成膜（例えば、厚さ６００ｎｍ）し、振動板８としての振動板構成膜を形成する。なお、シリコン窒化膜２３は、振動板８の剛性調整膜として機能する。
【００２７】
ここで、前記シリコン窒化膜２３は、振動板８の機能や製造プロセスの整合性等を鑑みて、例えばＺｒＯ２、Ａｌ３Ｏ２などの膜でもよい。また、シリコン酸化膜２２は、後の加圧液室６を形成するためのエッチング時のエッチングストップ層として機能するが、機能を満たすのであれば他の材料膜でもよい。
【００２８】
次に、図４（ｂ）に示すように、前記シリコン酸化膜２４上に、Ｔi層とＰｔ層からなる共通電極１６を、スパッタ法で例えばそれぞれ３０ｎｍと１００ｎｍの厚さで成膜する。次に、この共通電極１６上に圧電体１４として、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）をスパッタ法で例えば２μｍの厚さで成膜し、更にその上に個別電極１５となるＰｔ層を、スパッタ法で例えば１００ｎｍの厚さで成膜する。なお、圧電体１４の成膜方法としては、スパッタ法に限らず、例えばイオンプレーティング法、エアーゾル法、ゾルゲル法、あるいはインクジェット法等などで成膜してもよい。
【００２９】
次に、図４（ｃ）に示すように、リソエッチ法によって共通電極１６、個別電極１５、圧電体１４をパターニングし、後の工程で形成する加圧液室６に対応する位置に圧電体素子７を形成する。
【００３０】
次に、図５（ａ）に示すように、共通液体供給流路１１から後の工程で形成される共通液室４に連通する箇所の振動板８を、リソエッチ法で除去する。そして、次に、共通液体供給流路１１、液体供給貫通口１０及び凹状の溝部１７が形成された、例えばガラス材で形成した第３の基板１２を、第２の基板９（シリコン単結晶基板）の振動板８上に接着剤１８を介して接合する。
【００３１】
ここで、第３の基板１２としてガラス材を適用したが、シリコン単結晶基板等でもよい。但し、シリコン単結晶基板の場合、後の工程で加圧液室６等を形成するエッチングで基板がエッチングされないように、耐エッチング性のある膜（例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜など）を共通液体供給流路１１の内壁及び基板表面に被膜しておく必要がある。
【００３２】
次に、図５（ｂ）に示すように、後の工程で加圧液室６、共通液室４、流体抵抗流路１３（図１参照）を形成するために、第２の基板（シリコン単結晶基板）９を所望の厚さ（例えば、厚さ８０μｍ）になるように公知の技術で研磨する。なお、研磨法以外にもエッチングなどでもよい。
【００３３】
次に、図５（ｃ）に示すように、共通液体供給流路１１の内壁に露出している接着剤１８で接合された第２の基板９（振動板８）と第３の基板１２の接合面Ｃ付近に、後の工程で加圧液室６、共通液室４、流体抵抗流路１３等を形成するためのアルカリ溶液によるエッチング時に曝されないように、耐アルカリ性の樹脂材からなる保護層１９を塗布する。
【００３４】
この保護膜１９としては、例えばＨＩＭＡＬ（商品名：日立化成工業（株）社製）を用いることができる。なお、保護膜１９を形成する樹脂材としては、耐アルカリ性を示す材料であれば前記ＨＩＭＡＬに限定されたものではなく、ポリイミド系樹脂やＰｒｏ ＴＥＫ（商品名：日産化学工業（株）社製）などでもよい。
【００３５】
次に、図５（ｄ）に示すように、リソグラフィ法により、加圧液室６、共通液室４、流体抵抗流路１３以外の隔壁部をレジストで被覆し、その後、アルカリ溶液（例えば、ＫＯＨ溶液、ＴＭＨＡ溶液など）で異方性ウェットエッチを行い、加圧液室６、共通液室４、流体抵抗流路１３を形成する。また、共通液体供給流路１１内に露出する第２の基板９表面に成膜されている保護膜１９ａ（図５（ｃ）参照）を、例えば、酸素プラズマを用いたレジスト除去で除去することで、共通液体供給流路１１と共通液室４とが連通する。
【００３６】
このエッチング時において、前記接合面Ｃ付近は保護層１９で保護されているため、この接合面Ｃ付近が前記アルカリ溶液でダメージを受けることはない。
【００３７】
次に、図５（ｅ）に示すように、第２の基板９の各加圧液室６に対応した位置に別に形成したノズル孔２を有する第１の基板３を接着剤等で接合することにより、図１に示したような液滴吐出ヘッド１が作製される。
【００３８】
このように、共通液体供給流路１１の内壁に露出している接着剤１８で接合された第２の基板９（振動板８）と第３の基板１２の接合面Ｃ付近が保護層１９で被膜保護されている。これにより、第２の基板９に加圧液室６等を形成するエッチング時にアルカリ溶液から前記接合面Ｃを確実に保護して耐エッチング性を向上させた信頼性の高い液滴吐出ヘッド１を得ることができる。
【００３９】
また、共通液体供給流路１１の内壁に露出している接着剤１８で接合された第２の基板９（振動板８）と第３の基板１２の接合面Ｃ付近を保護層１９で被膜保護したことにより、この接合面Ｃ付近の形状が滑らかになるので、記録液（インク）の気泡排出性が向上する。
【００４０】
〈実施形態２〉
次に、本発明の実施形態２に係る液滴吐出ヘッド１の製造方法を、図６（ａ）〜（ｃ）に示した製造工程を参照して説明する。なお、本実施形態の製造工程においても、実施形態１で示した図４（ａ）〜（ｃ）から図５（ａ）、（ｂ）までは同じ製造工程であるので、ここまでの製造工程は省略し、それ以降の製造工程から説明する。
【００４１】
図６（ａ）に示すように、実施形態１の図５（ａ）に示した工程が終了後、共通液体供給流路１１の内壁に露出している接着剤１８で接合された第２の基板９（振動板８）と第３の基板１２の接合面Ｃ付近が、後の工程で加圧液室６、共通液室４、流体抵抗流路１３等を形成するアルカリ溶液によるエッチング時に曝されないようにするため、耐アルカリ性を示すシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等を、例えば接着剤１８の耐熱温度以下の低温Ｐ−ＣＶＤ法で保護層２５を成膜する。成膜の膜厚は、後の工程のエッチング時に接合面Ｃが露出しない膜厚とする。なお、このエッチングはアルカリ溶液の異方性エッチングとしたが、ドライエッチでもシリコンとの選択比が得られるため対応は可能である。
【００４２】
保護層２５は、第３の基板１２の表面全体と前記接合面Ｃ付近を含む共通液体供給流路１１の内壁周囲に均一に成膜される。
【００４３】
次に、図６（ｂ）に示すように、リソグラフィ法により、形成する加圧液室６、共通液室４、流体抵抗流路１３（図１参照）以外の隔壁部をレジストで被覆し、その後、アルカリ溶液（例えば、ＫＯＨ溶液、ＴＭＨＡ溶液など）で異方性ウェットエッチを行い、加圧液室６、共通液室４、流体抵抗流路１３を形成する。また、共通液体供給流路１１内に露出する第２の基板９表面に成膜されている保護層２５ａ（図６（ａ）参照）を、例えば、Ｆ系プラズマを用いたレジスト除去で除去することで、共通液体供給流路１１と共通液室４とが連通する。
【００４４】
このエッチング時において、前記接合面Ｃ付近は保護層２５で保護されているため、この接合面Ｃ付近が前記アルカリ溶液でダメージを受けることはない。
【００４５】
次に、図６（ｃ）に示すように、第２の基板９の各加圧液室６に対応した位置に別に形成したノズル孔２を有する第１の基板３を接着剤等で接合することにより、図１に示したような液滴吐出ヘッド１が作製される。
【００４６】
このように、共通液体供給流路１１の内壁に露出している接着剤１８で接合された第２の基板９（振動板８）と第３の基板１２の接合面Ｃ付近が保護層２５で被膜保護されているので、第２の基板９に加圧液室６等を形成するエッチング時にアルカリ溶液から前記接合面Ｃを確実に保護して、接合不良のない信頼性の高い液滴吐出ヘッド１を得ることができる。
【００４７】
また、保護層２５が、第３の基板１２の表面全体と前記接合面Ｃ付近を含む共通液体供給流路１１の内壁周囲に均一に成膜されるので、第３の基板１２にシリコン単結晶基板を用いた場合に、第２の基板９に共通液室４等を形成するためのエッチング時の第３の基板１２全体の保護膜としても機能する。
【００４８】
更に、保護層２５が、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜等で成膜されている場合には、共通液体供給流路１１の内壁が親水性となるので、記録液（インク）の気泡排出性が向上する。
【００４９】
〈実施形態３〉
図７は、実施形態１又は２の製造工程で作製された液滴吐出ヘッドを一体的に備えたインクカートリッジ（液体カートリッジ）を示す斜視図である。
【００５０】
図７に示した本実施形態に係る液体カートリッジとしてのインクカートリッジ３０は、インク（記録液）を吐出する複数のノズル孔２等を有する液滴吐出ヘッド１（図１参照）と、この液滴吐出ヘッド１の液体供給貫通口（不図示）に記録液であるインクを供給するインクタンク３１とを一体化して構成されている。
【００５１】
このように、本実施形態に係るインクカートリッジ３０は、製造工程のエッチング時にアルカリ溶液から基板接合面を確実に保護して耐エッチング性を向上させた信頼性の高い液滴吐出ヘッド１を備えているので、インクカートリッジ３０全体の信頼性の向上を図ることができる。
【００５２】
〈実施形態４〉
図８は、本実施形態に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置内の要部の構成を示す概略斜視図、図９は、このインクジェット記録装置内の要部の構成を示す概略側面図である。このインクジェット記録装置には、実施形態１又は２の製造工程で作製された液滴吐出ヘッドを一体的に備えたインクカートリッジが搭載されている。
【００５３】
これらの図に示すように、このインクジェット記録装置４０は、装置本体４１の内部に、走査方向に移動可能なキャリッジ４２、キャリッジ４２に搭載した前記液滴吐出ヘッド１、液滴吐出ヘッド１へインクを供給するインクカートリッジ４３等で構成される印字機構部４４等が収納されている。また、装置本体４１の下方部には、前方側（図９の左側）から記録媒体としての多数枚の用紙Ｐを積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい）４５を抜き差し自在に装着されている。更に、用紙を手差しで給紙するために開かれる手差しトレイ４６を有し、給紙カセット４５（或いは手差しトレイ４６）から給送される用紙Ｐを取り込み、印字機構部４４によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ４７に排紙する。
【００５４】
印字機構部４４は、左右の側板（不図示）に横架したガイド部材である主ガイドロッド４８、従ガイドロッド４９と、前記キャリッジ４２を主走査方向に摺動自在に保持している。このキャリッジ４２には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ(Ｍ）、ブラック(Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する前記液滴吐出ヘッド１を、複数のノズル孔（インク吐出口）を主走査方向と交差する方向に配列してインク滴吐出方向が図９の下方側に向くようにして装着している。また、キャリッジ４２には、液滴吐出ヘッド１に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ４３を交換可能に装着している。
【００５５】
インクカートリッジ４３は、上方に大気と連通する大気口、下方には液滴吐出ヘッド１へインクを供給する供給口が設けられ、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により液滴吐出ヘッド１へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。なお、本実施形態では、各色のインク滴をそれぞれ吐出する４個の液滴吐出ヘッド１を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個の液滴吐出ヘッドでもよい。
【００５６】
キャリッジ４２は、後方側（用紙搬送下流側)を主ガイドロッド４８に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送上流側)を従ガイドロッド４９に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ４２を主走査方向に移動走査するために、モータ５０で回転駆動される駆動プーリ５１と従動プーリ５２との間にタイミングベルト５３を張装し、このタイミングベルト５３をキャリッジ４２に固定している。モータ５０の正逆回転によりキャリッジ４２が往復駆動される。
【００５７】
一方、給紙カセット４５にセットした用紙Ｐを液滴吐出ヘッド１の下方側に搬送するために、給紙カセット４５から用紙Ｐを分離給送する給紙ローラ５４及びフリクションパッド５５と、用紙Ｐを案内するガイド部材５６と、給紙された用紙Ｐを反転させて搬送する搬送ローラ５７と、この搬送ローラ５７の周面に押し付けられる搬送コロ５８、及び搬送ローラ５７からの用紙Ｐの送り出し角度を規定する先端コロ５９とを有している。搬送ローラ５７は、ギア列が連結されたモータ（不図示）によって回転駆動される。
【００５８】
また、液滴吐出ヘッド１のノズル孔側と対向する位置には、搬送される用紙Ｐを案内するため用紙ガイド部材６０を設けている。この用紙ガイド部材６０の用紙搬送方向下流側には、用紙を排紙方向へ送り出すための搬送コロ６１と拍車６２が設けられており、更に用紙を排紙トレイ４７に送り出す排紙ローラ６３と拍車６４と、排紙経路を形成するガイド部材６５，６６とが設けられている。
【００５９】
そして、上記したインクジェット記録装置４０による記録時には、キャリッジ４２を移動させながら入力される画像信号に応じて液滴吐出ヘッド１を駆動することにより、給紙された用紙Ｐにインクを吐出して１行分を記録し、その後、用紙Ｐを所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙後端が記録領域に到達した信号を受けることにより記録動作を終了し、排紙トレイ４７に用紙Ｐを排紙する。
【００６０】
また、キャリッジ４２の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、液滴吐出ヘッド１の吐出不良を回復するための回復装置６７を配置している。この回復装置６７は、キャッピング手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ４２は、印字待機中にはこの回復装置６７側に移動されて、キャッピング手段で液滴吐出ヘッド１をキャッピングしてノズル孔を湿潤状態に保つことにより、インク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係ないインクを吐出することにより、全てのノズル孔のインク粘度を一定にし、安定した吐出状態を維持する。
【００６１】
更に、インクの吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で液滴吐出ヘッド１のノズル孔を密封し、チューブを通して吸引手段でノズル孔からインクとともの気泡等を吸出し、ノズル孔に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され、吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、装置本体４１の下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【００６２】
このように、本実施形態に係るインクジェット記録装置４０は、製造工程のエッチング時にアルカリ溶液から基板接合面を確実に保護して耐エッチング性を向上させた信頼性の高い液滴吐出ヘッド１を備えているので、インクジェット記録装置４０全体の信頼性の向上を図ることができる。よって、長期にわたって安定したインク吐出特性が得られ、高品質な画像を記録することができる。
【００６３】
なお、本実施形態では、インクジェット記録装置４０に上記した液滴吐出ヘッド１を使用した場合について説明したが、インク以外の液滴、例えばパターニング用の液体レジストを吐出する装置に、上記した液滴吐出ヘッド１を適用してもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１ 液滴吐出ヘッド
２ ノズル孔
３ 第１の基板
４ 共通液室
６ 加圧液室
７ 圧電体素子
８ 振動板
９ 第２の基板
１０ 液体供給貫通口
１１ 共通液体供給流路
１２ 第３の基板
１９、２５ 保護層
３０ インクカートリッジ
３１ インクタンク
４０ インクジェット記録装置
４２ キャリッジ
４４ 印字機構部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６５】
【特許文献１】特開平１０−１９３６１１号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、液体カートリッジ及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタ等のインクジェット記録装置（画像形成装置）には、液滴を用紙等の記録媒体に吐出させる液滴吐出ヘッドを備えている。
【０００３】
前記液滴吐出ヘッドとしては、ノズルが形成されたノズル基板と、共通液室が形成され前記ノズルに連通する加圧液室と加圧エネルギーを発生する素子を有するガラス基板と、ガラス基板の共通液室と連通し、外部から前記共通液室へインク等の記録液を供給するための液体供給貫通口が形成されたシリコン基板とを接合するようして形成されたものが従来より知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
前記特許文献１の液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）の製造工程において、ガラス基板とシリコン基板を接合した状態で、エッチングによってシリコン基板の液体供給貫通口（インク供給口）を形成している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記したように特許文献１の液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）は、エッチングによりシリコン基板の液体供給貫通口（インク供給口）が形成される。このため、そのエッチング中に液体供給貫通口の内壁面と連通するガラス基板とシリコン基板の接合面が露出することによって、この接合面の接合不良が発生する虞があり、この接合面のエッチング耐性が求められる。
【０００６】
そこで、本発明は、接合される各基板の接合面のエッチング耐性を高めて、高い信頼性を有する液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、液体カートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、記録液が吐出されるノズル孔を有する第１の基板と、前記ノズル孔に連通する液室と該液室へ記録液を供給するための第１の記録液供給路を有し、前記液室に充填された記録液に対して前記ノズル孔から吐出させるための液滴吐出エネルギーを発生させる液滴吐出エネルギー発生手段が設けられた第２の基板と、外部から記録液が供給される記録液供給口に連通するとともに、前記第１の記録液供給路とも連通している第２の記録液供給路を有する第３の基板と、が積層されるように接合された液滴吐出ヘッドにおいて、接合された前記第２の基板と前記第３の基板の、少なくとも連通している前記第１の記録液供給路と前記第２の記録液供給路の内壁側の接合面を含む範囲を覆うようにして保護層が設けられていることを特徴している。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記保護層は、エッチング溶液に対してエッチング耐性のある樹脂材料で形成されていることを特徴としている。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、記録液が吐出されるノズル孔を有する第１の基板と、前記ノズル孔に連通する液室と該液室へ記録液を供給するための第１の記録液供給路を有し、前記液室に充填された記録液に対して前記ノズル孔から吐出させるための液滴吐出エネルギーを発生させる液滴吐出エネルギー発生手段が設けられた第２の基板と、外部から記録液が供給される記録液供給口に連通するとともに、前記第１の記録液供給路とも連通している第２の記録液供給路を有する第３の基板と、が積層されるように接合された液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記第２の基板と前記第３の基板を接合した後に、少なくとも連通している前記第１の記録液供給路と前記第２の記録液供給路の内壁側の接合面を含む範囲を覆うようにして保護層を設けることを特徴としている。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、液滴をノズル孔から吐出する液滴吐出ヘッドと、この液滴吐出ヘッドに記録液を供給するインクタンクとを一体化した液体カートリッジにおいて、前記液滴吐出ヘッドが請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴としている。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、液滴をノズル孔から吐出する液滴吐出ヘッドを搭載した画像形成装置において、前記液滴吐出ヘッドが請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、接合された第２の基板と第３の基板の、少なくとも連通している第１の記録液供給路と第２の記録液供給路の内壁側の接合面を含む範囲を覆うようにして保護層が設けられているので、この接合面を良好に保護することができる。
【００１３】
これにより、製造時において第２の基板と第３の基板の接合した後に第２の基板に液室等をエッチングで形成するときに、保護層によって第１の記録液供給路と第２の記録液供給路の内壁側の接合面がエッチング液に晒されることが防止されるので、前記接合面を確実に保護してエッチング耐性を向上させた信頼性の高い液滴吐出ヘッド１を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの要部を示す概略斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を示す図。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を示す図。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態２に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を示す図。
【図７】本発明の実施形態３に係るインクカートリッジを示す斜視図。
【図８】本発明の実施形態４に係るインクジェット記録装置内の要部の構成を示す概略斜視図。
【図９】本発明の実施形態４に係るインクジェット記録装置内の要部の構成を示す概略側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
【００１６】
〈実施形態１〉
図１は、本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの要部を示す概略斜視図、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図である。なお、本実施形態の液滴吐出ヘッド１は、基板面部に設けたノズル孔から液滴を吐出させるサイドシュータタイプである。
【００１７】
（液滴吐出ヘッド１の構成）
これらの図に示すように、本実施形態の液滴吐出ヘッド１は、複数のノズル孔２が形成された第１の基板３と、共通液室４と複数の加圧液室隔壁５と該加圧液室隔壁５で仕切られた加圧液室６が形成され、液体吐出エネルギーを発生する圧電体素子７及び振動板８が配置された第２の基板９と、外部のインクタンク（不図示）からインク等の記録液が供給される液体供給貫通口１０及び該液体供給貫通口１０と連通する共通液体供給流路１１が形成された第３の基板１２とが接合されるようにして構成されている。第２の基板９の共通液室４と第３の基板１２の共通液体供給流路１１は連通している。
【００１８】
第１の基板３のノズル孔２は、第２の基板９の加圧液室６に対応した位置に形成されている。第２の基板９の共通液室４と加圧液室６の間には、連通するようにして所定幅の流体抵抗流路１３が形成されている。振動板８は、第２の基板９と第３の基板１２の間の共通液室４以外の部分に配置されており、振動板８の第３の基板１２側の面に接続された圧電体素子７は、振動板８を介して加圧液室６と対向している。
【００１９】
圧電体素子７は、図２、図３に示すように、圧電体１４と、該圧電体１４の両面を挟むように接続された個別電極１５、共通電極１６とで構成されている。また、図２、図３に示すように、第３の基板１２の第２の基板９側には、圧電体素子７の変位により振動板８が変形しても干渉しないように凹状の溝部１７が形成されている。
【００２０】
また、本実施形態の液滴吐出ヘッド１では、図３に示すように、連通している第２の基板９の共通液室４と第３の基板１２の共通液体供給流路１１の内壁面において、第２の基板９と第３の基板１２の接着剤１８で接合された接合面Ｃ付近を覆うようにして保護層１９が設けられている（詳細は後述する）。
【００２１】
（液滴吐出ヘッド１の動作）
上記のように形成された液滴吐出ヘッド１においては、各加圧液室６内に記録液（インク）が満たされた状態で、図示しない制御部からの印字データに基づいて、記録液の吐出を行いたいノズル孔２に対応する圧電体素子７の個別電極１５に対して、発振回路（不図示）により例えば２０Ｖのパルス電圧を印加する。
【００２２】
このパルス電圧を個別電極１５に印加することにより、圧電体素子７の圧電体１４をその積層方向に変位させることで、振動板８を加圧液室６側へ変形させる（撓ませる）。振動板８の加圧液室６側への変形により加圧液室６内の圧力が急激に上昇して加圧液室６内の記録液（不図示）が加圧され、加圧液室６と連通するノズル孔２から液滴として吐出（噴射）される。
【００２３】
そして、パルス電圧の個別電極１５への印加をＯＦＦ状態にすることによって、変形した振動板８が元の位置に戻るため、加圧液室６内が共通液室４内に比べて負圧となる。これに伴って、外部から液体供給貫通口１０を介して供給されている記録液が、共通液体供給流路１１、共通液室４から流体抵抗流路１３を介して加圧液室６に充填される。
【００２４】
上記した動作を繰り返すことにより、ノズル孔２から液滴を連続的に吐出され、給紙される用紙等の記録媒体（不図示）に制御部（不図示）からの印字データに基づいた画像（文字を含む）が形成される。
【００２５】
（液滴吐出ヘッド１の製造方法）
次に、上記した本実施形態の液滴吐出ヘッド１の製造方法を、図４（ａ）〜（ｃ）、図５（ａ）〜（ｅ）に示した製造工程を参照して説明する。なお、図４、図５は、図３に示した液滴吐出ヘッド１の断面位置に対応している。
【００２６】
先ず、図４（ａ）に示すように、面方位（１１０）のシリコン単結晶基板（例えば、板厚４００μｍ）からなる第２の基板９上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法や熱処理製膜法等でシリコン酸化膜２２を成膜（例えば、厚さ６００ｎｍ）し、その上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法でシリコン窒化膜２３を成膜（例えば、厚さ５００ｎｍ）し、更にその上に、例えばＬＰ−ＣＶＤ法でシリコン酸化膜２４を成膜（例えば、厚さ６００ｎｍ）し、振動板８としての振動板構成膜を形成する。なお、シリコン窒化膜２３は、振動板８の剛性調整膜として機能する。
【００２７】
ここで、前記シリコン窒化膜２３は、振動板８の機能や製造プロセスの整合性等を鑑みて、例えばＺｒＯ２、Ａｌ３Ｏ２などの膜でもよい。また、シリコン酸化膜２２は、後の加圧液室６を形成するためのエッチング時のエッチングストップ層として機能するが、機能を満たすのであれば他の材料膜でもよい。
【００２８】
次に、図４（ｂ）に示すように、前記シリコン酸化膜２４上に、Ｔi層とＰｔ層からなる共通電極１６を、スパッタ法で例えばそれぞれ３０ｎｍと１００ｎｍの厚さで成膜する。次に、この共通電極１６上に圧電体１４として、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）をスパッタ法で例えば２μｍの厚さで成膜し、更にその上に個別電極１５となるＰｔ層を、スパッタ法で例えば１００ｎｍの厚さで成膜する。なお、圧電体１４の成膜方法としては、スパッタ法に限らず、例えばイオンプレーティング法、エアーゾル法、ゾルゲル法、あるいはインクジェット法等などで成膜してもよい。
【００２９】
次に、図４（ｃ）に示すように、リソエッチ法によって共通電極１６、個別電極１５、圧電体１４をパターニングし、後の工程で形成する加圧液室６に対応する位置に圧電体素子７を形成する。
【００３０】
次に、図５（ａ）に示すように、共通液体供給流路１１から後の工程で形成される共通液室４に連通する箇所の振動板８を、リソエッチ法で除去する。そして、次に、共通液体供給流路１１、液体供給貫通口１０及び凹状の溝部１７が形成された、例えばガラス材で形成した第３の基板１２を、第２の基板９（シリコン単結晶基板）の振動板８上に接着剤１８を介して接合する。
【００３１】
ここで、第３の基板１２としてガラス材を適用したが、シリコン単結晶基板等でもよい。但し、シリコン単結晶基板の場合、後の工程で加圧液室６等を形成するエッチングで基板がエッチングされないように、耐エッチング性のある膜（例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜など）を共通液体供給流路１１の内壁及び基板表面に被膜しておく必要がある。
【００３２】
次に、図５（ｂ）に示すように、後の工程で加圧液室６、共通液室４、流体抵抗流路１３（図１参照）を形成するために、第２の基板（シリコン単結晶基板）９を所望の厚さ（例えば、厚さ８０μｍ）になるように公知の技術で研磨する。なお、研磨法以外にもエッチングなどでもよい。
【００３３】
次に、図５（ｃ）に示すように、共通液体供給流路１１の内壁に露出している接着剤１８で接合された第２の基板９（振動板８）と第３の基板１２の接合面Ｃ付近に、後の工程で加圧液室６、共通液室４、流体抵抗流路１３等を形成するためのアルカリ溶液によるエッチング時に曝されないように、耐アルカリ性の樹脂材からなる保護層１９を塗布する。
【００３４】
この保護膜１９としては、例えばＨＩＭＡＬ（商品名：日立化成工業（株）社製）を用いることができる。なお、保護膜１９を形成する樹脂材としては、耐アルカリ性を示す材料であれば前記ＨＩＭＡＬに限定されたものではなく、ポリイミド系樹脂やＰｒｏ ＴＥＫ（商品名：日産化学工業（株）社製）などでもよい。
【００３５】
次に、図５（ｄ）に示すように、リソグラフィ法により、加圧液室６、共通液室４、流体抵抗流路１３以外の隔壁部をレジストで被覆し、その後、アルカリ溶液（例えば、ＫＯＨ溶液、ＴＭＨＡ溶液など）で異方性ウェットエッチを行い、加圧液室６、共通液室４、流体抵抗流路１３を形成する。また、共通液体供給流路１１内に露出する第２の基板９表面に成膜されている保護膜１９ａ（図５（ｃ）参照）を、例えば、酸素プラズマを用いたレジスト除去で除去することで、共通液体供給流路１１と共通液室４とが連通する。
【００３６】
このエッチング時において、前記接合面Ｃ付近は保護層１９で保護されているため、この接合面Ｃ付近が前記アルカリ溶液でダメージを受けることはない。
【００３７】
次に、図５（ｅ）に示すように、第２の基板９の各加圧液室６に対応した位置に別に形成したノズル孔２を有する第１の基板３を接着剤等で接合することにより、図１に示したような液滴吐出ヘッド１が作製される。
【００３８】
このように、共通液体供給流路１１の内壁に露出している接着剤１８で接合された第２の基板９（振動板８）と第３の基板１２の接合面Ｃ付近が保護層１９で被膜保護されている。これにより、第２の基板９に加圧液室６等を形成するエッチング時にアルカリ溶液から前記接合面Ｃを確実に保護して耐エッチング性を向上させた信頼性の高い液滴吐出ヘッド１を得ることができる。
【００３９】
また、共通液体供給流路１１の内壁に露出している接着剤１８で接合された第２の基板９（振動板８）と第３の基板１２の接合面Ｃ付近を保護層１９で被膜保護したことにより、この接合面Ｃ付近の形状が滑らかになるので、記録液（インク）の気泡排出性が向上する。
【００４０】
〈実施形態２〉
次に、本発明の実施形態２に係る液滴吐出ヘッド１の製造方法を、図６（ａ）〜（ｃ）に示した製造工程を参照して説明する。なお、本実施形態の製造工程においても、実施形態１で示した図４（ａ）〜（ｃ）から図５（ａ）、（ｂ）までは同じ製造工程であるので、ここまでの製造工程は省略し、それ以降の製造工程から説明する。
【００４１】
図６（ａ）に示すように、実施形態１の図５（ａ）に示した工程が終了後、共通液体供給流路１１の内壁に露出している接着剤１８で接合された第２の基板９（振動板８）と第３の基板１２の接合面Ｃ付近が、後の工程で加圧液室６、共通液室４、流体抵抗流路１３等を形成するアルカリ溶液によるエッチング時に曝されないようにするため、耐アルカリ性を示すシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等を、例えば接着剤１８の耐熱温度以下の低温Ｐ−ＣＶＤ法で保護層２５を成膜する。成膜の膜厚は、後の工程のエッチング時に接合面Ｃが露出しない膜厚とする。なお、このエッチングはアルカリ溶液の異方性エッチングとしたが、ドライエッチでもシリコンとの選択比が得られるため対応は可能である。
【００４２】
保護層２５は、第３の基板１２の表面全体と前記接合面Ｃ付近を含む共通液体供給流路１１の内壁周囲に均一に成膜される。
【００４３】
次に、図６（ｂ）に示すように、リソグラフィ法により、形成する加圧液室６、共通液室４、流体抵抗流路１３（図１参照）以外の隔壁部をレジストで被覆し、その後、アルカリ溶液（例えば、ＫＯＨ溶液、ＴＭＨＡ溶液など）で異方性ウェットエッチを行い、加圧液室６、共通液室４、流体抵抗流路１３を形成する。また、共通液体供給流路１１内に露出する第２の基板９表面に成膜されている保護層２５ａ（図６（ａ）参照）を、例えば、Ｆ系プラズマを用いたレジスト除去で除去することで、共通液体供給流路１１と共通液室４とが連通する。
【００４４】
このエッチング時において、前記接合面Ｃ付近は保護層２５で保護されているため、この接合面Ｃ付近が前記アルカリ溶液でダメージを受けることはない。
【００４５】
次に、図６（ｃ）に示すように、第２の基板９の各加圧液室６に対応した位置に別に形成したノズル孔２を有する第１の基板３を接着剤等で接合することにより、図１に示したような液滴吐出ヘッド１が作製される。
【００４６】
このように、共通液体供給流路１１の内壁に露出している接着剤１８で接合された第２の基板９（振動板８）と第３の基板１２の接合面Ｃ付近が保護層２５で被膜保護されているので、第２の基板９に加圧液室６等を形成するエッチング時にアルカリ溶液から前記接合面Ｃを確実に保護して、接合不良のない信頼性の高い液滴吐出ヘッド１を得ることができる。
【００４７】
また、保護層２５が、第３の基板１２の表面全体と前記接合面Ｃ付近を含む共通液体供給流路１１の内壁周囲に均一に成膜されるので、第３の基板１２にシリコン単結晶基板を用いた場合に、第２の基板９に共通液室４等を形成するためのエッチング時の第３の基板１２全体の保護膜としても機能する。
【００４８】
更に、保護層２５が、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜等で成膜されている場合には、共通液体供給流路１１の内壁が親水性となるので、記録液（インク）の気泡排出性が向上する。
【００４９】
〈実施形態３〉
図７は、実施形態１又は２の製造工程で作製された液滴吐出ヘッドを一体的に備えたインクカートリッジ（液体カートリッジ）を示す斜視図である。
【００５０】
図７に示した本実施形態に係る液体カートリッジとしてのインクカートリッジ３０は、インク（記録液）を吐出する複数のノズル孔２等を有する液滴吐出ヘッド１（図１参照）と、この液滴吐出ヘッド１の液体供給貫通口（不図示）に記録液であるインクを供給するインクタンク３１とを一体化して構成されている。
【００５１】
このように、本実施形態に係るインクカートリッジ３０は、製造工程のエッチング時にアルカリ溶液から基板接合面を確実に保護して耐エッチング性を向上させた信頼性の高い液滴吐出ヘッド１を備えているので、インクカートリッジ３０全体の信頼性の向上を図ることができる。
【００５２】
〈実施形態４〉
図８は、本実施形態に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置内の要部の構成を示す概略斜視図、図９は、このインクジェット記録装置内の要部の構成を示す概略側面図である。このインクジェット記録装置には、実施形態１又は２の製造工程で作製された液滴吐出ヘッドを一体的に備えたインクカートリッジが搭載されている。
【００５３】
これらの図に示すように、このインクジェット記録装置４０は、装置本体４１の内部に、走査方向に移動可能なキャリッジ４２、キャリッジ４２に搭載した前記液滴吐出ヘッド１、液滴吐出ヘッド１へインクを供給するインクカートリッジ４３等で構成される印字機構部４４等が収納されている。また、装置本体４１の下方部には、前方側（図９の左側）から記録媒体としての多数枚の用紙Ｐを積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい）４５を抜き差し自在に装着されている。更に、用紙を手差しで給紙するために開かれる手差しトレイ４６を有し、給紙カセット４５（或いは手差しトレイ４６）から給送される用紙Ｐを取り込み、印字機構部４４によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ４７に排紙する。
【００５４】
印字機構部４４は、左右の側板（不図示）に横架したガイド部材である主ガイドロッド４８、従ガイドロッド４９と、前記キャリッジ４２を主走査方向に摺動自在に保持している。このキャリッジ４２には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ(Ｍ）、ブラック(Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する前記液滴吐出ヘッド１を、複数のノズル孔（インク吐出口）を主走査方向と交差する方向に配列してインク滴吐出方向が図９の下方側に向くようにして装着している。また、キャリッジ４２には、液滴吐出ヘッド１に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ４３を交換可能に装着している。
【００５５】
インクカートリッジ４３は、上方に大気と連通する大気口、下方には液滴吐出ヘッド１へインクを供給する供給口が設けられ、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により液滴吐出ヘッド１へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。なお、本実施形態では、各色のインク滴をそれぞれ吐出する４個の液滴吐出ヘッド１を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個の液滴吐出ヘッドでもよい。
【００５６】
キャリッジ４２は、後方側（用紙搬送下流側)を主ガイドロッド４８に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送上流側)を従ガイドロッド４９に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ４２を主走査方向に移動走査するために、モータ５０で回転駆動される駆動プーリ５１と従動プーリ５２との間にタイミングベルト５３を張装し、このタイミングベルト５３をキャリッジ４２に固定している。モータ５０の正逆回転によりキャリッジ４２が往復駆動される。
【００５７】
一方、給紙カセット４５にセットした用紙Ｐを液滴吐出ヘッド１の下方側に搬送するために、給紙カセット４５から用紙Ｐを分離給送する給紙ローラ５４及びフリクションパッド５５と、用紙Ｐを案内するガイド部材５６と、給紙された用紙Ｐを反転させて搬送する搬送ローラ５７と、この搬送ローラ５７の周面に押し付けられる搬送コロ５８、及び搬送ローラ５７からの用紙Ｐの送り出し角度を規定する先端コロ５９とを有している。搬送ローラ５７は、ギア列が連結されたモータ（不図示）によって回転駆動される。
【００５８】
また、液滴吐出ヘッド１のノズル孔側と対向する位置には、搬送される用紙Ｐを案内するため用紙ガイド部材６０を設けている。この用紙ガイド部材６０の用紙搬送方向下流側には、用紙を排紙方向へ送り出すための搬送コロ６１と拍車６２が設けられており、更に用紙を排紙トレイ４７に送り出す排紙ローラ６３と拍車６４と、排紙経路を形成するガイド部材６５，６６とが設けられている。
【００５９】
そして、上記したインクジェット記録装置４０による記録時には、キャリッジ４２を移動させながら入力される画像信号に応じて液滴吐出ヘッド１を駆動することにより、給紙された用紙Ｐにインクを吐出して１行分を記録し、その後、用紙Ｐを所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙後端が記録領域に到達した信号を受けることにより記録動作を終了し、排紙トレイ４７に用紙Ｐを排紙する。
【００６０】
また、キャリッジ４２の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、液滴吐出ヘッド１の吐出不良を回復するための回復装置６７を配置している。この回復装置６７は、キャッピング手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ４２は、印字待機中にはこの回復装置６７側に移動されて、キャッピング手段で液滴吐出ヘッド１をキャッピングしてノズル孔を湿潤状態に保つことにより、インク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係ないインクを吐出することにより、全てのノズル孔のインク粘度を一定にし、安定した吐出状態を維持する。
【００６１】
更に、インクの吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で液滴吐出ヘッド１のノズル孔を密封し、チューブを通して吸引手段でノズル孔からインクとともの気泡等を吸出し、ノズル孔に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され、吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、装置本体４１の下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【００６２】
このように、本実施形態に係るインクジェット記録装置４０は、製造工程のエッチング時にアルカリ溶液から基板接合面を確実に保護して耐エッチング性を向上させた信頼性の高い液滴吐出ヘッド１を備えているので、インクジェット記録装置４０全体の信頼性の向上を図ることができる。よって、長期にわたって安定したインク吐出特性が得られ、高品質な画像を記録することができる。
【００６３】
なお、本実施形態では、インクジェット記録装置４０に上記した液滴吐出ヘッド１を使用した場合について説明したが、インク以外の液滴、例えばパターニング用の液体レジストを吐出する装置に、上記した液滴吐出ヘッド１を適用してもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１ 液滴吐出ヘッド
２ ノズル孔
３ 第１の基板
４ 共通液室
６ 加圧液室
７ 圧電体素子
８ 振動板
９ 第２の基板
１０ 液体供給貫通口
１１ 共通液体供給流路
１２ 第３の基板
１９、２５ 保護層
３０ インクカートリッジ
３１ インクタンク
４０ インクジェット記録装置
４２ キャリッジ
４４ 印字機構部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６５】
【特許文献１】特開平１０−１９３６１１号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録液が吐出されるノズル孔を有する第１の基板と、
前記ノズル孔に連通する液室と該液室へ記録液を供給するための第１の記録液供給路を有し、前記液室に充填された記録液に対して前記ノズル孔から吐出させるための液滴吐出エネルギーを発生させる液滴吐出エネルギー発生手段が設けられた第２の基板と、
外部から記録液が供給される記録液供給口に連通するとともに、前記第１の記録液供給路とも連通している第２の記録液供給路を有する第３の基板と、が積層されるように接合された液滴吐出ヘッドにおいて、
接合された前記第２の基板と前記第３の基板の、少なくとも連通している前記第１の記録液供給路と前記第２の記録液供給路の内壁側の接合面を含む範囲を覆うようにして保護層が設けられていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記保護層は、エッチング溶液に対してエッチング耐性のある樹脂材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
記録液が吐出されるノズル孔を有する第１の基板と、
前記ノズル孔に連通する液室と該液室へ記録液を供給するための第１の記録液供給路を有し、前記液室に充填された記録液に対して前記ノズル孔から吐出させるための液滴吐出エネルギーを発生させる液滴吐出エネルギー発生手段が設けられた第２の基板と、
外部から記録液が供給される記録液供給口に連通するとともに、前記第１の記録液供給路とも連通している第２の記録液供給路を有する第３の基板と、が積層されるように接合された液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記第２の基板と前記第３の基板を接合した後に、少なくとも連通している前記第１の記録液供給路と前記第２の記録液供給路の内壁側の接合面を含む範囲を覆うようにして保護層を設けることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
液滴をノズル孔から吐出する液滴吐出ヘッドと、この液滴吐出ヘッドに記録液を供給するインクタンクとを一体化した液体カートリッジにおいて、
前記液滴吐出ヘッドが請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とする液体カートリッジ。
【請求項５】
液滴をノズル孔から吐出する液滴吐出ヘッドを搭載した画像形成装置において、
前記液滴吐出ヘッドが請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
記録液が吐出されるノズル孔を有する第１の基板と、
前記ノズル孔に連通する液室と該液室へ記録液を供給するための第１の記録液供給路を有し、前記液室に充填された記録液に対して前記ノズル孔から吐出させるための液滴吐出エネルギーを発生させる液滴吐出エネルギー発生手段が設けられた第２の基板と、
外部から記録液が供給される記録液供給口に連通するとともに、前記第１の記録液供給路とも連通している第２の記録液供給路を有する第３の基板と、が積層されるように接合された液滴吐出ヘッドにおいて、
接合された前記第２の基板と前記第３の基板の、少なくとも連通している前記第１の記録液供給路と前記第２の記録液供給路の内壁側の接合面を含む範囲を覆うようにして保護層が設けられていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記保護層は、エッチング溶液に対してエッチング耐性のある樹脂材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
記録液が吐出されるノズル孔を有する第１の基板と、
前記ノズル孔に連通する液室と該液室へ記録液を供給するための第１の記録液供給路を有し、前記液室に充填された記録液に対して前記ノズル孔から吐出させるための液滴吐出エネルギーを発生させる液滴吐出エネルギー発生手段が設けられた第２の基板と、
外部から記録液が供給される記録液供給口に連通するとともに、前記第１の記録液供給路とも連通している第２の記録液供給路を有する第３の基板と、が積層されるように接合された液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記第２の基板と前記第３の基板を接合した後に、少なくとも連通している前記第１の記録液供給路と前記第２の記録液供給路の内壁側の接合面を含む範囲を覆うようにして保護層を設けることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
液滴をノズル孔から吐出する液滴吐出ヘッドと、この液滴吐出ヘッドに記録液を供給するインクタンクとを一体化した液体カートリッジにおいて、
前記液滴吐出ヘッドが請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とする液体カートリッジ。
【請求項５】
液滴をノズル孔から吐出する液滴吐出ヘッドを搭載した画像形成装置において、
前記液滴吐出ヘッドが請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−６１６８９（Ｐ２０１２−６１６８９Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０７１４０（Ｐ２０１０−２０７１４０）
【出願日】平成２２年９月１５日（２０１０．９．１５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１５日（２０１０．９．１５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]