JP2000225706A - 液体吐出ヘッドおよびその製造方法と液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可動部材の可動範囲を規制し、吐出特性向上
と液体吐出の周波数向上とを両立する。 【解決手段】 素子基板１はシリコンからなり発熱体２
が設けられ、発熱体２と対向するように片持梁状の可動
部材６が配設されている。可動部材６は、吐出口５側に
自由端６ｂを有し、可動部材６と発熱体２との間が気泡
発生領域１０となる。さらに、素子基板１には、個々の
発熱体に対応した液流路７を区画する流路側壁９が形成
されている。また、シリコンからなる天板３上に、窒化
シリコン層が形成された後、パターニング及びエッチン
グによって突起１１が形成されている。この天板３が流
路側壁７の上端に貼り合わされている。発熱体２が発熱
すると液体に気泡が発生して成長し、可動部材６は支点
６ａを中心に吐出口５側に大きく開くように変位する
が、突起１１によってその変位量が規制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱エネルギーを液
体に作用させることで起こる気泡の発生によって、所望
の液体を吐出する液体吐出ヘッド、特に気泡の発生を利
用して変位する可動部材を有する液体吐出ヘッドと、そ
の製造方法と液体吐出装置に関する。

【０００２】また、本発明は、紙、糸、繊維、布、金
属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックなどの被
記録媒体に対して記録を行う、プリンタ、複写機、通信
システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワ
ードプロセッサなどの装置、さらには各種処理装置と複
合的に組み合わされた産業用記録装置に適用することが
できるものである。

【０００３】なお、本発明における「記録」とは、文字
や図形などのように意味を持つ画像を被記録媒体に対し
て付与することだけでなく、パターンなどのように意味
を持たない画像を付与することをも意味するものであ
る。

【０００４】

【従来の技術】熱などのエネルギーをインクに与えるこ
とで、インクに急峻な体積変化を伴う状態変化（気泡の
発生）を生じさせ、このインクの状態変化に基づく作用
力によって吐出口からインクを吐出し、これを被記録媒
体上に付着させて画像形成を行うインクジェット記録方
法、いわゆるバブルジェット記録方法が従来知られてい
る。このバブルジェット記録方法を用いる記録装置に
は、米国明細書第４７２３１２９号に開示されているよ
うに、インクを吐出するための吐出ロと、この吐出口に
連通するインク流路と、インク流路内に配置された、イ
ンクを吐出するためのエネルギー発生手段としての電気
熱変換体が一般に設けられている。

【０００５】このような記録方法によれば、品位の高い
画像を高速、低騒音で記録することができるとともに、
この記録方法を行うヘッドは、インクを吐出するための
吐出口を高密度に配置することができるため、小型の装
置で高解像度の記録画像、さらにカラー画像をも容易に
得ることができるという多くの優れた利点を有してい
る。このため、このバブルジェット記録方法は、近年、
プリンター、複写機、ファクシミリなどの多くのオフィ
ス機器に利用されており、さらに、捺染装置などの産業
用システムにまで利用されるようになってきている。

【０００６】このようにバブルジェット技術が多方面の
製品に利用されるに従って、次のような様々な要求が近
年さらに高まっている。

【０００７】例えば、エネルギー効率の向上の要求に伴
って、発熱体の保護膜の厚さを調整するといった発熱体
の最適化が行われている。この手法は、発生した熱の液
体への伝搬効率を向上させる点で効果がある。

【０００８】また、高品質の画像を得るために、インク
の吐出スピードが速く、安定した気泡発生に基づく良好
なインク吐出を行う液体吐出方法のための駆動条件が提
案されたり、また、高速記録の観点から、吐出された液
体の液流路内への充填（リフィル）速度の速い液体吐出
ヘッドを得るために液流路の形状を改良したものも提案
されている。

【０００９】例えば、特開平９−２０１９６６号公報に
は、液流路中に可動部材を設け吐出の安定化を図る構成
が開示されている。さらに、特開平９−４８１２７号公
報には、流路中の可動部材の動く範囲を制御する構成が
提案されている。しかしながら、これらの公報にはそれ
ぞれの構成をどのようにして形成するか具体的な方法に
ついては記載されていない。

【００１０】本発明の目的は、簡単な構成で吐出特性向
上と液体吐出の周波数向上とを両立する液体吐出ヘッド
およびその製造方法と液体吐出装置を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の液体吐出ヘッド
は、互いに対向する状態で固定される素子基板および天
板と、前記天板と前記素子基板との間に設けられ複数の
液流路を区画する複数の流路側壁と、複数の前記液流路
内にそれぞれ位置するように前記素子基板の表面に並列
に設けられた複数の吐出エネルギー発生素子と、前記複
数の吐出エネルギー発生素子のそれぞれに対向するよう
に前記素子基板上に設けられ、前記液流路内の液体の進
行方向の上流側の端部が固定され、下流側の端部が自由
端となる片持ち梁状の複数の可動部材と、前記天板に設
けられ、前記複数の可動部材の変位量をそれぞれ規制す
る複数の突起とを有し、前記素子基板および前記天板が
同質材料である液体吐出ヘッドにおいて、前記流路側壁
が前記素子基板上に形成され、前記天板には前記流路側
壁の上端面がはめ合わされる凹部を有する係合層が設け
られていることを特徴とする。

【００１２】前記係合層にはさらに前記突起が設けられ
ていることが好ましい。

【００１３】前記係合層と前記流路側壁とが同質材料で
あることが好ましい。その場合、前記係合層と前記流路
側壁とは窒化シリコンにより形成されていてもよい。

【００１４】このような構成によると、素子基板と天板
とが同質材料を含んでいるため、線膨張率の差違が小さ
く、組立後の温度上昇による変形を抑制できる。さら
に、シリコン基板に窒化シリコンの厚膜加工を施して突
起を形成すると、インクの成分に左右されない化学的に
安定な構成とすることができる。また、流路側壁が前記
素子基板上に形成され、前記天板には前記流路側壁の上
端面がはめ合わされる凹部が設けられているため、素子
基板および流路側壁および天板の密着性が向上し、液流
路の密閉性が向上する。

【００１５】前記係合層の凹部は吐出口側が閉ざされて
いてもよい。

【００１６】前記係合層はエポキシ樹脂硬化物、ポリイ
ミド、ポリエーテルアミド、アラミド樹脂等の高分子材
料からなるものであってもよい。

【００１７】少なくとも流路上流側の前記突起の可動部
材との接触面からの直角度θが、流路上流、下流ともに
100゜〜45゜であることが好ましい。さらに、少なくと
も流路上流側の前記突起の可動部材との接触面からの直
角度θが、流路上流、下流ともに90〜60゜であるとより
好ましい。

【００１８】本発明のもう一つの特徴は、互いに対向す
る状態で固定される素子基板および天板と、前記天板と
前記素子基板との間に設けられ複数の液流路を区画する
複数の流路側壁と、複数の前記液流路内にそれぞれ位置
するように前記素子基板の表面に並列に設けられた複数
の吐出エネルギー発生素子と、前記複数の吐出エネルギ
ー発生素子のそれぞれに対向するように前記素子基板上
に設けられ、前記液流路内の液体の進行方向の上流側の
端部が固定され、下流側の端部が自由端となる片持ち梁
状の複数の可動部材と、前記天板に設けられ、前記複数
の可動部材の変位量をそれぞれ規制する複数の突起とを
有し、前記素子基板および前記天板が同質材料である液
体吐出ヘッドにおいて、前記流路側壁が前記素子基板上
に形成され、前記天板には前記突起を有する係合層が設
けられているところにある。

【００１９】本発明のさらに他の特徴は、上記したいず
れかの構成の液体吐出ヘッドの製造方法において、無機
材料からなる前記天板に無機材料層を積層し、該無機材
料層を部分的に切除加工することにより前記突起と前記
凹部とを形成する工程を含むところにある。

【００２０】本発明の液体吐出装置の特徴は、上記した
いずれかの構成の液体吐出ヘッドを搭載するキャリッジ
を有するところにある。

【００２１】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）次に、本発
明の実施の形態について図面を参照して説明する。

【００２２】図１は、本発明の第１の実施形態の液体吐
出ヘッドの基本構造を示す液流路方向に沿った断面図で
ある。本実施形態の液体吐出ヘッドは、図１に示すよう
に、液体に気泡を発生させるための熱エネルギーを与え
る吐出エネルギー発生素子である複数個（図１では１個
のみ示す）の発熱体２が並列された素子基板１と、この
素子基板１上に接合された天板３と、素子基板１および
天板３の前端面に接合されたオリフィスプレート４とを
有する。

【００２３】素子基板１は、図示しないが、シリコンな
どの基板上に絶縁および蓄熱を目的としたシリコン酸化
膜または窒化シリコン膜を形成し、その上に、発熱体２
を構成する電気抵抗層および配線をパターニングしたも
のである。この配線を介して電気抵抗層に電圧が印加さ
れ、電気抵抗層に電流が流されると発熱体２が発熱す
る。そして、この配線と電極抵抗層の上には、それらを
インクから保護する保護膜が形成されており、さらにそ
の保護膜の上にはインク消泡によるキャビテーションか
ら保護する耐キャビテーション膜が形成されている。

【００２４】素子基板１上には、発熱体２と対向するよ
うに片持梁状の可動部材６が配設されている。可動部材
６は、プラズマＣＶＤ法などによって２０〜５０μｍの
厚さに形成した窒化シリコンを、フォトリソグラフィ法
及びパターニングによって素子基板１上に配設すること
により形成されている。

【００２５】この可動部材６は、発熱体２に面した位置
に発熱体２を覆うような状態で発熱体２から所定の距離
を隔てて配されており、液体の吐出動作によって共通液
室８から可動部材６を経て吐出口５側へ流れる大きな流
れの上流側に支点６ａを持ち、この支点６ａよりも下流
側に自由端６ｂを持つ一端支持の片持ち梁状の部材であ
る。可動部材６の固定端側は弁台座１２に固定的に支持
されている。この可動部材６と発熱体２との間が気泡発
生領域１０となる。

【００２６】さらにこの表面上に、個々の発熱体に対応
した液流路７を区画する流路側壁９が形成される。この
液流路７を区画する流路側壁９は、液流路７に流れ込む
インクに対する安定性、すなわち、インクによる溶出
や、形状変化の影響が少ないものである必要がある。そ
のため流路側壁９は、例えば素子基板１上に２０〜５０
μｍの厚さに約４００℃のプラズマＣＶＤ法によって形
成された後、フォトリソグラフィ技術を用いたパターニ
ング及びエッチングによって形成された窒化シリコン
（ＳｉＮ）からなることが最も好ましい。

【００２７】天板３は、各発熱体２に対応した複数の流
路側壁９の上端に貼り合わされるものであり、各液流路
７にインクを供給するための共通液室８が形成されてい
る。天板３はシリコン系の材料からなり、流路側壁７と
接合される面には、凹部状の共通液室８と、可動部材の
動きを制限する凸部状の突起（規制部）１１と、前記流
路側壁とはめ合わされる浅い凹部２０とを有する係合層
が１１ａが形成されている。

【００２８】このように天板３とは別の係合層１１ａに
突起１１や凹部２０を形成することにより、これら突起
１１、凹部２０を精度良く、簡易に作成することが出来
る。しかも、天板３の位置決めに関わる凹部２０と、突
起１１とが係合層１１ａに形成されていることにより、
突起１１の位置決めを容易に行うことが出来る。

【００２９】また、各突起部１１を孤立させるのではな
く係合層に設けることにより、天板取付け時や可動部材
が高周波数で変位する場合であっても突起部の剥離を防
止することが出来る。

【００３０】なお、本実施の形態では、係合層は単一の
層として示したが、同質材料から形成する場合には複数
層に分割されていても構わない。そして、この係合層１
１ａを流路側壁と同質材料とすることにより流路内面の
少なくとも３面をを同質とすることが出来るため、液体
の流動特性を揃えることが出来好ましい。

【００３１】本実施形態において、この天板３の共通液
室８などの凹部状部分は異方性エッチングによって形成
される。また、図２（ａ）に示すシリコン基板である天
板３上に、図２（ｂ）に示すように約４００℃のプラズ
マＣＶＤ法によって２０〜５０μｍの厚さの窒化シリコ
ン（ＳｉＮ）層１１ａが形成された後、図２（ｃ）に示
すようにフォトリソグラフィ技術を用いてパターニング
及びエッチングによってＳｉＮ層の表層の一部が除去さ
れて突起１１と浅い凹部２０とが形成される。また、こ
れらの発熱体の並びの方向の断面図を図３に示す。

【００３２】上記の構成において、発熱体２が駆動され
て発熱すると、可動部材６と発熱体２との間の気泡発生
領域１０の液体（インク）に熱が作用し、発熱体２上の
液体に膜沸騰現象に基づく気泡が発生して成長する。こ
の気泡の成長に伴う圧力は可動部材６に優先的に作用
し、可動部材６は図１に破線で示されるように、支点６
ａを中心に吐出口５側に大きく開くように変位する。可
動部材６の変位によって、気泡の発生に基づく圧力の伝
播や気泡自身の成長が吐出口５側に導かれ、吐出口５か
ら液体が吐出する。

【００３３】つまり、気泡発生領域１０上に、液流路７
内の液体の流れの上流側（共通液室８側）に支点６ａを
持ち下流側（吐出口５側）に自由端６ｂを持つ可動部材
６を設けることによって、気泡の圧力伝播方向が下流側
へ導かれ、気泡の圧力が直接的に効率よく吐出に寄与す
ることになる。そして、気泡の成長方向自体も圧力伝播
方向と同様に下流方向に導かれ、上流より下流で大きく
成長する。このように、気泡の成長方向自体を可動部材
によって制御し、気泡の圧力伝播方向を制御すること
で、吐出効率や吐出力または吐出速度などの根本的な吐
出特性を向上させることができる。

【００３４】本実施形態では、天板３に可動部材６の動
きを制限するための突起１１が設けられているので、可
動部材６は図１に破線で示す変位位置より上方へは移動
し得ない。すなわち、可動部材６は、前記した通り気泡
の成長方向自体を制御し気泡の圧力伝播方向を制御する
ために必要な変形を行なったら、必要以上の変形は生じ
ない。

【００３５】発熱体２の駆動が停止されて加熱が終了す
ると、気泡は消泡し始める。気泡の消泡に伴って、可動
部材６に加わる力が減少し、可動部材６は初期状態に復
帰していく。可動部材６の弾性力との相乗効果で気泡は
急速に消泡し、可動部材６は最終的には図１に実線で示
した初期位置に復帰する。本実施形態では、前記の通り
可動部材６の変位量が凸部１１により規制され、可動部
材６が不必要に大きく変形することはないため、消泡時
の可動部材６の復帰速度が速く効率がよい。

【００３６】このとき、気泡発生領域１０での気泡の収
縮体積を補うため、また、吐出された液体の体積分を補
うために、上流側すなわち共通液室８側から液体が流れ
込み液流路７への液体の充填（リフィル）が行われる
が、このリフィルは、可動部材６の復帰作用に従って効
率よく合理的かつ安定的に行われる。

【００３７】このように本実施形態によると、可動部材
６を利用することにより、安定的な液体吐出と、気泡の
成長方向を吐出口５側に導くことが可能になり、吐出特
性を向上することができる。さらに、突起１１により可
動部材６の変位量を規制することにより、可動部材６の
復帰の高速化が可能になり、吐出特性向上の効果を保ち
つつ液体吐出の周波数向上が達成できる。またさらに、
本実施形態では天板３に流路側壁とはめ合わされる凹部
を有しており、これによって発熱体の並びの方向のズレ
が少なくなり、かつはめ合わせによって隙間が狭くなる
ため圧力の損失が少なくなる。

【００３８】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施形態について、図４を参照して説明する。第１の
実施形態については図４（ａ）および（ｂ）に示すよう
に形成するが、同時に形成される突起部分の位置におい
ては、十分な精度が要求される。すなわち、図１に示す
ように突起１１によって可動部の変位量が規制されるた
め、この突起１１と可動部材の位置の設計とのズレによ
って変位量が変わり、吐出性能にバラツキを生じさせ
る。そのために、素子基板と天板の貼り合わせには十分
な精度が必要になってくる。

【００３９】そこで第２の実施形態においては、この貼
り合わせを簡略化するために、吐出口壁の凹部を図４
（ｃ）および（ｄ）に示す２１のように閉じた。

【００４０】このことによって、まず図４（ｅ）で示す
ように天板３と素子基板１をはめ合わせ、次に図４
（ｆ）で示すように天板３を移動させ流路壁９と天板３
の凹部の閉じた部分２１をつき合わせることによって、
簡単に可動部材と天板側の突起との位置を精度よく決定
することができる。

【００４１】（第３の実施の形態）以下、本実施の形態
を図面を用いて詳細に説明する。

【００４２】図７は本発明の液体吐出ヘッドの一実施例
を示す摸式図である。

【００４３】本発明の液体吐出ヘッドは発熱抵抗体１０
２の発熱面と垂直に吐出口１０８が配置されたいわゆる
エッジシュータータイプのヘッドである。液体吐出ヘッ
ドは、素子基板と天板部材およびオリフィスプレート１
０７等から構成されている。素子基板１０１には気泡を
発生させるために利用される発熱抵抗体１０２が半導体
プロセスにて複数配置されている。該発熱抵抗体１０２
上と等間隔に液流路を形成するために流路壁１０５が形
成されている。該発熱抵抗体１０２を覆うように平板片
持梁形状の可動部材１０３が設けられている。該可動部
材１０３は、金属やシリコン系材料等の弾性を有する材
料から形成されている。該可動部材１０３の上方への変
位を規制する目的で規制部１０４は２０μｍ程度の間隔
を持って離間している。天板１０６は異方性エッチング
により液室およびインク供給口を形成した後、塗布、ラ
ミネート等により感光性樹脂層を均一にコーティング
し、密着向上層１０９および規制部１０４をフォトリソ
技術にて形成する。該素子基板１０１と天板１０６は接
着剤や押さえバネ等により接合される。オリフィスプレ
ート１０７には液体を吐出する吐出口１０８が形成され
ている。本実施例では、シート状の樹脂材料をエキシマ
レーザーにて加工している。

【００４４】該密着向上層１０９と該規制部１０４との
位置関係は、フォトリソ技術およびレーザー加工技術に
て形成され、該密着向上層１０９の流路上流端で流路長
さd2が決定できるため、μｍ単位で制御することがで
き、リフィル周波数を安定させる効果を発揮する。

【００４５】前記密着向上層１０９および前記規制部１
０４の材質は、適宜樹脂材料から選択することができ
る。具体的には、エポキシ樹脂硬化物、ポリイミド、ポ
リエーテルアミド、アラミド樹脂等が挙げられる。特に
感光性を付与させたエポキシ樹脂硬化物は、規制部１０
４と強固に接着することから好適な例として挙げること
ができる。さらにエポキシ樹脂硬化物は、光カチオン重
合開始剤を選択することにより、フォトリソ技術により
該規制部と良好な位置精度で形成することが可能となり
好適な例として挙げることができる。

【００４６】インクリフィルに効果的なテーパー形状を
形成するには、グラデーションマスクの適用、UV硬化樹
脂材料中の高分子成分量を増加させる手法、ＵV光露光
時のデフォーカス等が適宜道択できる。

【００４７】また、樹脂の分子構造上、ベンゼン環を有
する樹脂を選択することにより、波長248nmのKrFエキシ
マレーザー光のアブレーションにより規制部形状を形成
することも可能である。アブレーションによりテーパー
形状を実現するには、レーザーマスクとしてグラデーシ
ョンマスクを選択することにより可能となる。掘り込み
深さはパルス数によりμｍ単位で制御することが可能で
ある。

【００４８】該規制部１０４の形状は、露光基準面（可
動部材との接触面）１３０からの直角度θが100〜45゜
であり、好ましくは90〜60°である。

【００４９】100゜より大きな直角度であるとインクが
流動しない部分がでてくるために、インクリフィル効率
が低下する。45゜より小さな直角度であると、機能を満
足するための規制部１０４の上面寸法に対して、下面の
寸法が大きくなりすぎ、かえってインクの流抵抗が増大
し、リフィル効率の低下につながってしまう。

【００５０】該密着向上層１０９の厚さは、1〜50μ
ｍ、好ましくは20〜35μｍである。

【００５１】50μｍより厚くなると、樹脂中の内部応力
（膜応力）が増加し、天板１０６と密着不良を引き起こ
す虞がある。また1μｍより薄くなると、上記の効果を
十分に発揮しない虞がある。

【００５２】前記工程により、図７に示した形態の液体
吐出ヘッドを作成した。本実施形態特有の工程は下記に
示した通りである。

【００５３】天板１０６に密着向上層１０９を形成する
ために感光性エポキシ樹脂をラミネートした。MPA‐600
露光装置（ミラープロジェクションマスクアライナー、
キヤノン製）にて密着向上層１０９の形状に露光した
後、90℃、5分間のPEB（ポストエクスポジャーベーク）
を行った。続いて、規制部１０４を形成するために感光
性エポキシ樹脂をラミネートした。前記同様MPA露光装
置にて露光した後、90℃、5分間のPEBを行った。該露光
時にフォーカスを規制部露光基準面１３０より上方へ30
μｍシフトさせることにより、直角度θが80゜の形状を
形成した。有機溶剤にて現像を行うことで未露光部は溶
解し、密着向上層１０９と規制部１０４を一括に形成し
た。その後、200℃、1時間のベークを行い露光部分を完
全硬化させた。

【００５４】密着向上層１０９と規制部１０４を形成し
た天板１０６と、流路壁１０５を形成した素子基板１０
１をエポキシ樹脂接着剤にて接合した後、吐出口を形成
したオリフィスプレートを同様に接着剤にて接合し、イ
ンクジェット吐出エレメントを得た。

【００５５】該エレメントを用いて、周波数18kHxで吐
出評価を行った。良好な印字結果が得られるとともに、
リフィル周波数も20kHzと高速な値を示した。さらに、1
0⁸パルスによる吐出耐久を行った結果、規制部１０４の
剥がれは生じなかった。

【００５６】（第４の実施の形態）前記工程により、図
８に示した形態の液体吐出ヘッドを作成した。本実施の
形態特有の工程は下記に示した通りである。

【００５７】天板１０６に密着向上層１０９を形成する
ために感光性エポキシ樹脂をラミネートした。

【００５８】MPA−600露光装置（ミラープロジェクショ
ンマスクアライナー、キヤノン製）にて密着向上層１０
９の形状に露光した後、90℃、5分間のPEB（ポストエク
スポジャーベーク）を行った。続いて、規制部１０４を
形成するために感光性エポキシ樹脂をラミネートした。
前記同様MPA露光装置にて露光した後、90℃、5分間のPE
Bを行った。該露光時に規制部露光基準面１３０にフォ
ーカスを合わせ、直角度θが90゜の形状を形成した。有
機溶剤にて現像を行うことで未露光部は溶解し、密着向
上層１０９と規制部１０４を一括に形成した。その後、
200℃、1時間のベークを行い露光部分を完全硬化させ
た。その後、エキシマレーザー光により、図８の形状に
規制部１０４流路上流を加工した。該レーザー加工時の
マスクにグラデーションマスクを適用することにより、
所望の直角度θを形成することが可能となる。

【００５９】密着構造層9と規制部１０４を形成した天
板１０６と、流路壁１０５を形成した素子基板１０１を
エポキシ樹脂接着剤にて接合した後、吐出口を形成した
オリフィスプレートを同様に接着剤にて接合し、インク
ジェット吐出エレメントを得た。該エレメントを用い
て、周波数18kHzで吐出評価を行った。良好な印字結果
が得られるとともに、リフィル周波数も20kHzと高速な
値を示した。さらに、10⁸パルスによる吐出耐久を行っ
た結果、規制部１０４の剥がれは生じなかった。

【００６０】図５は、上述した液体吐出ヘッドを搭載し
た液体吐出装置を示す斜視図である。本実施形態では、
特に吐出液体としてインクを用いた液体吐出装置ＩＪＲ
Ａを用いて説明する。図５に示すように、液体吐出装置
ＩＪＲＡに備えられたキャリッジＨＣは、インクを収容
する液体容器９０と液体吐出へッド２００とが着脱可能
なヘッドカートリッジ２０２を搭載している。また、液
体吐出装置ＩＪＲＡには被記録媒体搬送手段が備えられ
ており、その被記録媒体搬送手投で搬送される記録紙な
どの被記録媒体１５０の幅方向（矢印ａ，ｂ方向）に、
キャリッジＨＣが往復運動する。液体吐出装置ＩＪＲＡ
では、不図示の駆動信号供給手段からキャリッジＨＣ上
の液体吐出ヘッド２００に駆動信号が供給されると、こ
の駆動信号に応じて液体吐出ヘッド２００から被記録媒
体１５０に対して記録液体が吐出される。

【００６１】さらに、液体吐出装置ＩＪＲＡは、被記録
媒体搬送手段およびキャリッジＨＣを駆動するための駆
動源としてのモータ１１１、モータ１１１からの動力を
キャリッジＨＣに伝えるためのギア１１２，１１３、お
よびキャリッジ軸８５ａ，８５ｂなどを有している。こ
の液体吐出装置ＩＪＲＡによって、各種の被記録媒体に
対して液体を吐出させることで良好な画像の記録物を得
ることができた。

【００６２】図６は、本発明の液体吐出ヘッドを適用し
たインク吐出記録装置を動作させるための装置全体のブ
ロック図である。

【００６３】図６に示すように、記録装置は、ホストコ
ンピュータ３００より印字情報を制御信号４０１として
受ける。印字情報は記録装置内部の入出力インターフェ
イス３０１に一時保存されると同時に、記録装置内で処
理可能なデータに変換され、ヘッド駆動信号供給手段を
兼ねるＣＰＵ３０２に入力される。ＣＰＵ（中央処理装
置）３０２は、ＲＯＭ（リード・オンリー・メモリー）
３０３に保存されている制御プログラムに基づき、ＣＰ
Ｕ３０２に入力されたデータをＲＡＭ（ランダム・アク
セス・メモリー）３０４などの周辺ユニットを用いて処
理し、印字するデータ（画像データ）に変換する。

【００６４】また、ＣＰＵ３０２は、前記画像データを
記録用紙上の適当な位置に記録するために、画像データ
に同期して記録印紙および液体吐出ヘッド２００を移動
させる駆動用モータ３０６を駆動するための駆動データ
を作る。画像データがヘッドドライバ３０７を介して液
体吐出ヘッド２００に伝達されると共に、モータ駆動デ
ータがモータドライバ３０５を介して駆動用モータ３０
６に伝達される。これにより、液体吐出ヘッド２００お
よび駆動用モータ３０６がそれぞれ、制御されたタイミ
ングで駆動されることで画像が形成される。

【００６５】上述のような記録装置に適用でき、インク
などの液体の付与が行われる被記録媒体としては、各種
の紙やＯＨＰシート、コンパクトディスクや装飾板など
に用いられるプラスチック材、布吊、アルミニウムや銅
などの金属板、牛皮、豚皮、人工皮革などの皮革材、
木、合板などの木材、竹材、タイルなどのプラスチック
材、スポンジなどの三次元構造体などを対象とすること
ができる。

【００６６】また、上述の記録装置として、各種の紙や
ＯＨＰシートなどに対して記録を行うプリンタ装置、コ
ンパクトディスクなどのプラスチック材に記録を行うプ
ラスチック用記録装置、金属板に記録を行う金属用記録
装置、皮革に記録を行う皮革用記録装置、木材に記録を
行う木材用記録装置、セラミックス材に記録を行うセラ
ミックス用記録装置、スポンジなどの三次元網状構造体
に対して記録を行う記録装置、また布帛に記録を行う捺
染装置などをも含むものである。

【００６７】また、これらの液体吐出装置に用いる液体
としては、それぞれの被記録媒体や記録条件に合わせた
液体を用いればよい。

【００６８】

【発明の効果】本発明によると、基板の流路側壁と天板
側の凹部をはめ合わせることによって液流路の密閉性が
向上する。さらに、天板側の凹部を閉じ、貼り合わせ時
に天板と基板とをつきあてることによって簡単に精度よ
く貼り合わせることが可能になる。

【００６９】さらに、天板と突起と素子基板とをすべて
無機材料により形成すると、線膨張率の差異が小さいた
め、製造後の温度変化による変形を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の液体吐出ヘッドの基
本的な構造を示す液流路方向に沿った断面図である。

【図２】図１に示す液体吐出ヘッドの突起の製造方法を
示す説明図である。

【図３】本発明の第１の実施形態の液体吐出ヘッドの基
本的な構造を示す吐出口側から見た正面図である。

【図４】本発明の第２の実施形態の液体吐出ヘッドの説
明図である。

【図５】図１に示す液体吐出ヘッドを搭載した液体吐出
装置を示す斜視図である。

【図６】図１に示す液体吐出ヘッドを適用した液体吐出
記録装置の装置全体のブロック図である。

【図７】本発明の第３の実施形態の液体吐出ヘッドの断
面摸式図である。

【図８】本発明の第４の実施形態の液体吐出ヘッドの断
面摸式図である。

【符号の説明】

１ 素子基板 ２ 発熱体（吐出エネルギー発生素子） ３ 天板 ４ オリフィスプレート ５ 吐出口 ６ 可動部材 ６ａ 支点 ６ｂ 自由端 ７ 液流路 ８ 共通液室 ９ 流路側壁 １０ 気泡発生領域 １１ 突起（規制部） １１ａ 係合層 １２ 弁台座 ２０ 凹部 ２１ 閉じた部分 ８５ａ，８５ｂ キャリッジ軸 ９０ 液体容器 １０１ 素子基板 １０２ 発熱抵抗体 １０３ 可動部材 １０４ 規制部 １０５ 流路壁 １０６ 天板 １０７ オリフィスプレート １０８ 吐出口 １０９ 密着向上層 １１１ モータ １１２，１１３ ギア １３０ 露光基準面 １５０ 被記録媒体 ２００ 液体吐出ヘッド ２０２ ヘッドカートリッジ ３００ ホストコンピュータ ３０１ 入出力インターフェイス ３０２ ＣＰＵ ３０３ ＲＯＭ ３０４ ＲＡＭ ３０５ モータドライバ ３０６ 駆動用モータ ３０７ ヘッドドライバ ４０１ 制御信号 ＩＪＲＡ 液体吐出装置 ＨＣ キャリッジ

フロントページの続き (72)発明者 樫野 俊雄 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 望月 無我 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 久保田 雅彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 斉藤 一郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 栗原 香暁 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 宮川 昌士 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 小山 修司 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに対向する状態で固定される素子基
   板および天板と、前記天板と前記素子基板との間に設け
   られ複数の液流路を区画する複数の流路側壁と、複数の
   前記液流路内にそれぞれ位置するように前記素子基板の
   表面に並列に設けられた複数の吐出エネルギー発生素子
   と、前記複数の吐出エネルギー発生素子のそれぞれに対
   向するように前記素子基板上に設けられ、前記液流路内
   の液体の進行方向の上流側の端部が固定され、下流側の
   端部が自由端となる片持ち梁状の複数の可動部材と、前
   記天板に設けられ、前記複数の可動部材の変位量をそれ
   ぞれ規制する複数の突起とを有し、前記素子基板および
   前記天板が同質材料である液体吐出ヘッドにおいて、 前記流路側壁が前記素子基板上に形成され、前記天板に
   は前記流路側壁の上端面がはめ合わされる凹部を有する
   係合層が設けられている液体吐出ヘッド。
2. 【請求項２】 前記係合層にはさらに前記突起が設けら
   れている請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 【請求項３】 前記係合層と前記流路側壁とが同質材料
   である請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
4. 【請求項４】 前記係合層と前記流路側壁とは窒化シリ
   コンにより形成されている請求項３に記載の液体吐出ヘ
   ッド。
5. 【請求項５】 前記係合層の凹部は吐出口側が閉ざされ
   ている請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
6. 【請求項６】 前記係合層はエポキシ樹脂硬化物、ポリ
   イミド、ポリエーテルアミド、アラミド樹脂等の高分子
   材料からなる請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
7. 【請求項７】 少なくとも流路上流側の前記突起の可動
   部材との接触面からの直角度θが、流路上流、下流とも
   に100゜〜45゜である請求項１に記載の液体吐出ヘッ
   ド。
8. 【請求項８】 少なくとも流路上流側の前記突起の可動
   部材との接触面からの直角度θが、流路上流、下流とも
   に90°〜60゜である請求項７に記載の液体吐出ヘッド。
9. 【請求項９】 互いに対向する状態で固定される素子基
   板および天板と、前記天板と前記素子基板との間に設け
   られ複数の液流路を区画する複数の流路側壁と、複数の
   前記液流路内にそれぞれ位置するように前記素子基板の
   表面に並列に設けられた複数の吐出エネルギー発生素子
   と、前記複数の吐出エネルギー発生素子のそれぞれに対
   向するように前記素子基板上に設けられ、前記液流路内
   の液体の進行方向の上流側の端部が固定され、下流側の
   端部が自由端となる片持ち梁状の複数の可動部材と、前
   記天板に設けられ、前記複数の可動部材の変位量をそれ
   ぞれ規制する複数の突起とを有し、前記素子基板および
   前記天板が同質材料である液体吐出ヘッドにおいて、 前記流路側壁が前記素子基板上に形成され、前記天板に
   は前記突起を有する係合層が設けられている液体吐出ヘ
   ッド。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれか１項に記載の
    液体吐出ヘッドの製造方法であって、 無機材料からなる前記天板に無機材料層を積層し、該無
    機材料層を部分的に切除加工することにより前記突起と
    前記凹部とを形成する工程を含むことを特徴とする液体
    吐出ヘッドの製造方法。
11. 【請求項１１】 請求項１〜９のいずれか１項に記載の
    液体吐出ヘッドを搭載するキャリッジを有する液体吐出
    装置。