JP2003053972A

JP2003053972A - 液滴吐出ヘッド及びその製造方法

Info

Publication number: JP2003053972A
Application number: JP2001251112A
Authority: JP
Inventors: Kaihei Itsushiki; 海平一色
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-08-22
Filing date: 2001-08-22
Publication date: 2003-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】振動板材料のインク溶出防止により振動特性
が損なわれる。【解決手段】振動板１０の液室側表面に有機樹脂膜で
ある耐液性薄膜１１を成膜した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液滴吐出ヘッド及びその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プ
ロッタ等の画像記録装置（画像形成装置）として用いる
インクジェット記録装置は、インク滴を吐出するノズル
と、このノズルが連通するインク流路（吐出室、圧力
室、加圧液室、液室等とも称される。）と、このインク
流路内のインクを加圧する駆動手段とを備えた液滴吐出
ヘッドとしてのインクジェットヘッドを搭載したもので
ある。なお、液滴吐出ヘッドとしては例えば液体レジス
トを液滴として吐出する液滴吐出ヘッド、ＤＮＡの試料
を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドなどもあるが、以
下ではインクジェットヘッドを中心に説明する。

【０００３】インクジェットヘッドとしては、インク流
路内のインクを加圧するエネルギーを発生するエネルギ
ー発生手段として、圧電素子を用いてインク流路の壁面
を形成する振動板を変形させてインク流路内容積を変化
させてインク滴を吐出させるいわゆるピエゾ型のもの
（特開平２−５１７３４号公報参照）、或いは、発熱抵
抗体を用いてインク流路内でインクを加熱して気泡を発
生させることによる圧力でインク滴を吐出させるいわゆ
るバブル型のもの（特開昭６１−５９９１１号公報参
照）、インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対
向配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によ
って振動板を変形させることで、インク流路内容積を変
化させてインク滴を吐出させる静電型のもの（特開平６
−７１８８２号公報参照）などが知られている。

【０００４】ところで、インクジェット記録装置におい
ては、高速での特にカラー画像の高画質記録を達成する
ため、高画質化の面ではマイクロマシン技術を用いた高
密度加工が用いられ、ヘッド構成部材の材料も、金属、
プラスチックなどからシリコン、ガラス、セラミックス
などに移行し、特に微細加工に適した材料としてシリコ
ンが用いられようになっている。

【０００５】また、カラー化の面では、インク及び記録
メディア（媒体）の開発が主であり、記録メディアにイ
ンクが付着した時の浸透性や発色性、混色防止性などの
面からの最適化や、印字したメディアの長期保存性、イ
ンク自身の保存性などを高めるために、インクの成分、
組成についても開発が進められている。

【０００６】この場合、インクとヘッド構成部材の材料
の組み合わせによっては、インクによってヘッド構成部
材がインクに溶解してしまうことがある。特に、流路形
成部材をシリコンで形成した場合に、インクにシリコン
が溶出して、ノズル部に析出し、ノズルの目詰まりが発
生したり、インクの発色性を低下させて画質が劣化す
る。特に、振動板を用いるヘッドにあっては、シリコン
薄膜振動板としたときにも同様に振動板を形成するシリ
コンが溶出すると、振動特性が変動したり、振動不能に
なる。

【０００７】この場合、ヘッド構成部材の材料の変更で
対応したのでは、高密度加工の実現が困難になったり、
加工精度の低下なども発生することが多い。また、材料
の変更は、加工プロセスの大幅な変更や、組立て工程の
工夫が必要になったりする結果、ノズル密度の低下、ひ
いては印字品質の低下が引き起こされる。

【０００８】一方、インク組成の調整で対応するので
は、もともとインクの成分、組成は印字品質を高めるた
めに記録メディアに対する浸透性、発色性が最適になる
ように、あるいは保存性が良くなるように調整している
ので、成分の変更調整は高画質化を損うことになりかね
ない。

【０００９】そこで、従来のインクジェットヘッドにあ
っては、流路形成部材のインクに接する面に耐インク性
の薄膜を形成することが行われている。例えば、ＷＯ９
８／４２５１３号公報にはインクに接する面に、チタン
又は、チタン化合物あるいは、酸化アルミニウムを形成
することが、特開平５―２２９１１８号公報にはインク
に接する面に酸化物膜を形成すること、特開平１０−２
９１３２２号公報には酸化シリコン膜の表面に耐インク
性を有する酸化物、窒化物、金属等の薄膜を形成するこ
とが開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のインクジェットヘッドにあっては、無機系の耐
インク性膜はインクのｐＨによって電気化学的に溶解し
やすい領域があり、インクに対する要求が厳しくなりや
すい。具体的には、例えばシリコン酸化膜では、ｐＨ＞
９のインクに対して溶解してしまうが、一般的に発色性
の良いインクのｐＨは１０〜１１程度のアルカリ性であ
る場合が多く、このため、耐インク性を確保するために
は膜厚をかなり厚くしなければならず、無機系の膜を厚
く付けることは、プロセス面でも困難が伴うことが多い
うえ、内部応力が発生して流路形成部材の変形を招くと
いう課題が生じる。

【００１１】また、耐インク性膜を成膜する場合、スパ
ッタ法や蒸着法が用いられているが、このとき薄膜を形
成するための粒子は方向性を持っているために流路の構
造に起因する影の部分が発生して薄膜が部分的に薄くな
ったり、或いは全く形成されなかったりして、すべての
面を完全に薄膜で被覆することが困難であるという課題
がある。

【００１２】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、低コストで液体による腐食を防止した信頼性の
高い液滴吐出ヘッド及び低コストで高い信頼性を有する
耐液性薄膜を形成する液滴吐出ヘッドの製造方法を提供
することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、振動板の液室側表
面に有機樹脂膜を含む耐液性薄膜を形成したものであ
る。

【００１４】ここで、有機樹脂膜としてはポリイミド系
樹脂膜或いはエポキシ系樹脂膜が好ましく、また、耐液
性薄膜の厚みが振動板の厚みの３倍以内であることが好
ましい。

【００１５】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法
は、ポリイミド前駆体のポリアミド酸の粘度５ｃＰ以下
の溶液を塗布した後、加熱脱水しイミド化する工程で薄
膜化して前記ポリイミド系樹脂膜を形成する。

【００１６】また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造
方法は、高真空化で加熱蒸着して前記ポリイミド系樹脂
膜を形成する。

【００１７】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法
は、主剤及び硬化剤ともに、溶媒によって粘度５ｃＰ以
下の溶液とし、これらを混合塗布した後、加熱硬化しエ
ポキシ化して、前記エポキシ系樹脂膜を形成する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。本発明の液滴吐出ヘッドの第
１実施形態に係るインクジェットヘッドについて図１乃
至図５を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの分
解斜視説明図、図２は同ヘッドの液室長手方向に沿う断
面説明図、図３は同ヘッドの液室短手方向に沿う断面説
明図、図４は同ヘッドの液室部分の要部拡大断面説明図
である。

【００１９】このインクジェットヘッドは、流路形成部
材である第１基板１と、この第１基板１の下側に設けた
電極基板である第２基板２と、第１基板１の上側に設け
た第３基板でもあるノズル板３とを備え、これらにより
インク滴を吐出する複数のノズル４が連通する液流路で
ある加圧液室６、加圧液室６に流体抵抗部７を介してイ
ンクを供給する共通液室８などを形成している。

【００２０】第１基板１には加圧液室６及び加圧液室６
の壁面である底面を形成する振動板１０を形成する凹
部、流体抵抗部７となる溝部、共通液室８を形成する凹
部などを設けている。

【００２１】この第１基板１は、例えば結晶面方位（１
１０）の単結晶シリコン基板に高濃度Ｐ型不純物、例え
ば高濃度のボロン（５×１０¹⁹／ｃｍ^３）を拡散したボ
ロン拡散層を形成し、ＫＯＨ水溶液などのエッチング液
を用いて異方性エッチングすることで、ボロン拡散層が
エッチングストップ層として機能してエッチストップす
るので、ボロン拡散層による高精度厚みの振動板１０を
形成したものである。

【００２２】また、例えば、シリコン基板を酸化膜を介
して接合したＳＯＩ基板を用いて形成することができ
る。この場合も、加圧液室６となる凹部をＫＯＨ水溶液
などのエッチング液を用いて異方性エッチングすること
により、酸化膜層をエッチストップ層として振動板１０
を形成できる。

【００２３】そして、図４に示すように、この第１基板
１の加圧液室６の壁面を形成する振動板１０の液室側表
面を含めて有機樹脂膜からなる耐液性薄膜１１を成膜し
ている。この場合、第１基板１の表面に形成した耐液性
薄膜１１のうち、振動板１０表面の領域１１ａの膜厚及
びノズル板３との接合面の領域１１ｂの膜厚よりも各加
圧液室６の隔壁１３の壁面の領域１１ｃの膜厚を薄く形
成している。このような膜厚の耐液性薄膜１１は有機樹
脂をスプレー塗布工法で成膜することによって得られ、
このとき振動板１０と隔壁１３との角部の膜厚は振動板
１０表面の領域１１ａの膜厚よりも厚くなる。なお、図
５に示すように、第１基板１の表面に略均一な膜厚の耐
液性薄膜１１を形成することもできる。

【００２４】この第１基板１には振動板１０に外部から
電圧を印加するＦＰＣやワイヤーボンディング等の実装
を行うための振動板電極パッド１５を形成している。こ
の振動板電極パッド１５としては、Ａu、Ａl、Ｐt、Ｔi
Ｎ、Ｎi等の金属を用いることができる。

【００２５】第２基板１２には結晶面方位（１００）或
いは（１１０）の単結晶シリコン基板を用いているが、
単結晶シリコン基板以外にパイレックス（登録商標）ガ
ラス等のガラス基板、セラミックス基板などをも用いる
ことができる。

【００２６】そして、この第２基板２にはＨＴＯ、ＬＴ
Ｏ、熱酸化法、ＣＶＤ法、スパッタ法等により絶縁膜２
２を形成し、この絶縁膜２２をフォトリソグラフィ、エ
ッチングにより加工して電極形成用溝２４を形成し、こ
の電極形成用溝２４の底面に振動板１０にギャップ２６
をおいて対向する駆動電極２５を形成し、これらの振動
板１０と対向する駆動電極２５とによって振動板１０を
静電力で変形させるマイクロアクチュエータを構成して
いる。

【００２７】なお、絶縁膜２２の膜厚はインクジェット
ヘッド駆動電圧等の動作特性を左右する設計パラメータ
であるので、インクジェットヘッドの動作仕様に応じて
適切に選択される。この絶縁膜２２の電極形成用溝２４
以外の部分はギャップ２６を規定するギャップスペーサ
部となる。

【００２８】駆動電極２５は、チタン、タングステン、
タンタル等の高融点金属とその窒化物、或いはそれらの
化合物、或いはそれらの積層構造、Ａl、ポリシリコン
等を用いることができる。また、図示しないが、単結晶
シリコン基板の導電型と異なる導電性不純物層を形成
し、拡散電極としてもよい。

【００２９】そして、この駆動電極２５の表面（少なく
とも振動板１０側表面）には絶縁保護膜（ギャップ膜）
２７を成膜している。この絶縁保護膜２７としては、Ｈ
ＴＯ、ＬＴＯ、熱酸化法、ＣＶＤ法、スパッタ法等によ
り形成したシリコン酸化膜等を用いることができる。

【００３０】また、駆動電極２５は外部に引き出して外
部駆動回路（駆動ＩＣ）から電圧を印加するＦＰＣやワ
イヤーボンディング等の実装を行うための電極パッド部
２８を一体に設けている。前述した振動板電極パッド１
５と駆動電極２５とは数μｍの段差であり、電極引出し
をＦＰＣやワイヤーボンディング等で同時に行なうこと
ができる。ＦＰＣの場合は１枚のＦＰＣで異方性導電膜
を介して接続することができ、ワイヤボンディングの場
合は駆動電極２５と振動板電極パッド２８とで高さ調整
をすることなく連続でボンディングすることができる。

【００３１】ノズル板３にはインク滴を吐出する複数の
ノズル４を配置形成している。このノズル板３として
は、ステンレス、ニッケルなどの金属、ポリイミド樹脂
フィルム等の樹脂、シリコンウエハ等及びそれらの組み
合わせからなるものを用いることができる。また、ノズ
ル面（吐出方向の表面：吐出面）には、インクとの撥水
性を確保するため、メッキ被膜、あるいは撥水剤コーテ
ィングなどの周知の方法で撥水膜を形成している。

【００３２】このノズル板３は、図４にも示すように、
第１基板１上に接着剤、例えば耐インク性を有するエポ
キシ系樹脂接着剤１６で接合している。このとき、エポ
キシ系樹脂接着剤１６のはみ出しによって同図に示すよ
うに耐液性薄膜１１の薄くなった隔壁１３表面部分が覆
われるので、隔壁１３部分の耐インク性が向上する。

【００３３】このように構成したインクジェットヘッド
においては、振動板１０を共通電極とし、電極２５を個
別電極として、図２に示すように、ドライバＩＣ（駆動
回路）から選択的に振動板１０と電極２５との間に駆動
電圧を印加することによって、振動板１０と電極２５と
の間に発生する静電力によって振動板１０が電極２５側
に変形変位し、この状態から振動板１０と電極２５間の
電荷を放電させる（駆動電圧を０にする）ことによって
振動板１０が復帰変形して、液室６の内容積（体積）／
圧力が変化し、ノズル４からインク滴が吐出される。

【００３４】このとき、振動板１０の液室側表面は有機
樹脂膜である耐液性薄膜１１で被覆しているので、振動
板１０を含む第１基板１を形成するシリコンのインク中
への溶出が防止され、ノズルの目詰まり、振動特性のバ
ラツキ、振動不良などもなく、長期の動作安定性及び信
頼性が得られる。

【００３５】耐液性薄膜１１として、ポリイミド系樹脂
膜を成膜した場合の耐インク基材への溶出特性評価結果
を図６に示している。この評価結果は、紫外線吸収曲線
によって評価したものである。リファレンスの溶液の吸
収特性と、ポリイミド浸漬液の吸収特性に全く差がな
く、ポリイミドの溶出がないことがわかる。なお、浸漬
は５０℃で３日間超音波を印加した場合の結果である。

【００３６】次に、耐液性薄膜である有機樹脂膜の成膜
方法の第１例について図７及び図８を参照して説明す
る。ここでは、有機樹脂膜としてポリイミド系樹脂膜を
形成する場合を説明する。先ず、ポリイミドの前駆物質
であるポリアミド酸をＮメチルピロリドンなどの溶媒を
用いて、５ｃＰ（２５℃）以下の粘度になるまで希釈す
る。具体的には、３ｃＰ（２５℃）まで希釈して塗布に
用いた。

【００３７】そして、この液をスプレー塗布装置等の手
段によって加圧液室６、振動板１０等を形成した第１基
板１上に塗布する。このとき、溶媒の蒸発分を考慮して
塗布している。

【００３８】次に、ポリアミド酸が塗布された第１基板
１を１００〜１８０℃の温度で加熱し、溶媒であるＮメ
チルピロリドンをゆっくりと蒸発させる。ここで用いた
Ｎメチルピロリドンの沸点は２０３℃であるが、この温
度に近い温度、あるいは、より高い温度で急速に蒸発さ
せると、発泡による膜の不均一化が発生することがある
ため、ゆっくりと蒸発させることが必要である。

【００３９】溶媒が蒸発すると、ポリアミド酸の膜は図
７或いは図８に示す膜２１〜２３、２４〜２６のように
残る。この場合、膜が薄いときには、同じ工程を繰り返
して製膜し、厚膜化を図ることができる。

【００４０】次に、ポリアミド酸膜が形成された第１基
板１を、ゆっくりと加熱し、脱水縮合させてポリイミド
膜とする。具体的には、１５０℃／１５分、２００℃／
１５分、２５０℃／１０分、３００℃／１０分、３５０
℃／１０分処理後、徐冷した。ゆっくりと加熱する目的
は、脱水縮合によるイミド化によって、第１基板１に余
計な応力が加わらないようにするためである。

【００４１】このポリイミド膜は各種インクに対して高
い接液性（不溶解性、耐膨潤性）を持っており、薄い膜
であっても十分に耐インク性を確保することができる。
ここで、厚膜化を図る目的は、振動板１０表面がエッチ
ング面であるため、僅かではあるが凹凸が存在するこ
と、微細な塵があった場合にそこが耐液性薄膜のピンホ
ールになることを防ぐためである。ここでは、振動板１
０表面のポリイミド膜がイミド化後約３μｍの厚さにな
るように成膜した。

【００４２】また、重力の影響を受けるため、第１基板
１の隔壁１３の上部は膜厚が薄くなってしまうが、前述
したようにノズル板３を接着剤１６で貼りつけるさい、
接着剤１６のはみ出しにより覆われるため、耐インク性
が影響されることはない。

【００４３】次に、耐液性薄膜である有機樹脂膜の成膜
方法の第２例について説明する。ここでは、有機樹脂膜
としてエポキシ系樹脂膜を形成する場合を説明する。先
ず、エポキシ樹脂の主材であるビスフェノールＡをエタ
ノールなどの溶媒を用いて、５ｃＰ（２５℃）以下の粘
度になるまで希釈する。具体的には、２ｃＰ（２５℃）
以下まで希釈して塗布に用いた。また、反応開始剤とな
るエピクロロヒドリンもエタノールなどの溶媒を用いて
希釈する。エピクロロヒドリンは２ｃＰ程度の溶液なの
で、粘度調整が目的ではなく、反応開始剤であるビスフ
ェノールＡとの混合比を調整するために使用するもので
ある。

【００４４】これらの主剤と反応開始剤を混合し、スプ
レー塗布装置を用いて加圧液室６、振動板１０などを形
成した第１基板１上に塗布する。

【００４５】次に、前記エポキシ前駆溶液が塗布された
第１基板１を５０〜８０℃の温度で加熱し、溶媒である
エタノールをゆっくりと蒸発させる。ゆっくりと蒸発さ
せる目的は、上述した同様に、発泡による膜の不均一化
を防止するためである。

【００４６】溶媒が蒸発すると、エポキシ樹脂前駆体の
膜は前述した図７或いは図８と同様な形態で残る。この
とき、膜が薄い場合は、同じ工程を繰り返して製膜し、
厚膜化を図ることができる。

【００４７】次に、エポキシ樹脂前駆体が形成された第
１基板１を、ゆっくりと加熱し、硬化させてエポキシ樹
脂膜とした。具体的には、５０℃／３０分、１００℃／
１５分、１５０℃／１０分、２００℃／１０分処理後、
徐冷している。ゆっくりと加熱する目的は、硬化時の応
力によって第１基板１に余計な応力が加わらないように
するためである。

【００４８】エポキシ樹脂も各種インクに対して高い接
液性（不溶解性、耐膨潤性）を持っており、薄い膜であ
っても耐インク膜の役割を達成することができる。ここ
で、厚膜化を図る目的は、振動板１０表面がエッチング
面であるため、僅かではあるが凹凸が存在すること、微
細な塵があった場合そこが耐インク膜のピンホールにな
ることを防ぐためである。ここでも、振動板１０上のエ
ポキシ樹脂膜が硬化後約３μｍの厚さになるように成膜
した。

【００４９】次に、耐液性薄膜である有機樹脂膜の成膜
方法の第３例について図９を参照して説明する。ここで
は、有機樹脂膜としてポリイミド系樹脂膜を形成する他
の例を説明する。同図に示すような反応装置３１を用い
て、蒸発源３２、３３としての無水ピロメリト酸とビス
（４―アミノフェニル）エーテルを高真空下でヒータ３
４、３５で加熱することによって、第１基板１に蒸着、
第１基板を加熱して重縮合反応を起こし、ポリイミド膜
を得た。なお、同図中、３６はシャッター、３７，３８
はレイトモニタ、３９は厚さモニタ、４０は基板であ
る。

【００５０】ここでも、振動板１０上のポリイミド膜
が、硬化後約３μｍの厚さになるように成膜した。この
とき、蒸発源からの蒸着レートは１：１に制御すること
が必要であった。また、基板を公転、自転させるような
動きを行うことで、隔壁１２の側壁面、振動板１０表面
などにも均一性の高い膜を得ることができる。ただし、
接合面上の厚さを１００とすると、隔壁１３の側壁面部
分は約３０、振動板１０表面は約６０の厚さになってい
る。

【００５１】次に、耐液性薄膜１１の膜厚について図１
０を参照して説明する。耐液性薄膜１１を成膜した場
合、膜の持つ応力によって振動板１０が撓んだり、耐液
性薄膜を含む振動板全体の剛性が高くなり、振動板１０
を曲げるために必要な電圧が高くなったりすることがあ
る。したがって、上述したように成膜時の塵、表面凹凸
以外の観点からも耐液性薄膜の膜厚を規定する必要があ
る。

【００５２】そこで、振動板の剛性（ばね性）を板厚、
幅などを変更することで変えた試験ヘッドを作製し、そ
の駆動電圧特性を観察したところ、狙いの剛性の振動板
に対して、ばね性で２倍までであれば、駆動電圧は２Ｖ
以下の変化でしかないことが分かった。

【００５３】したがって、耐液性薄膜が付いていないシ
リコン振動板のばね定数をＫ１とすると、耐インク膜が
付いた振動板のばね定数Ｋ２が、２＞Ｋ２／Ｋ１であれ
ば良いことになる。

【００５４】ここで、ばね定数Ｋ１＝３５Ｅｘｈｘ３／
ａ４である（Ｅｘ：シリコン振動板のヤング率、ｈ
ｘ：シリコン振動板の板厚、ａ：振動板の短辺方向幅）
ので、ポリイミド膜を形成した場合、ばね定数Ｋ２＝３
５／ａ４＊（Ｅｘｈｘ３＋Ｅｙｈｙ３）である（Ｅｙ：
ポリイミド膜のヤング率、ｈｘ：ポリイミド膜の膜厚）
となる。

【００５５】これらの関係から、図１０に示すように、
シリコン振動板の板厚に対してポリイミドの膜厚比が３
以下であれば、ばね定数比が２以下になることが分か
る。具体的に、シリコン振動板１０の厚さを１μｍとし
た場合ポリイミド膜（耐液性薄膜１１）の膜厚を約３μ
ｍとすることによって振動特性に対する影響がなく、か
つ、前述したようにピンホール欠陥等も防止できる。

【００５６】次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドである
インクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装
置の一例について図１１及び図１２を参照して説明す
る。なお、図１１は同記録装置の斜視説明図、図１２は
同記録装置の機構部の側面説明図である。このインクジ
ェット記録装置は、記録装置本体５１の内部に主走査方
向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載した本発
明に係るインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記
録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で構
成される印字機構部５２等を収納し、装置本体５１の下
方部には前方側から多数枚の用紙５３を積載可能な給紙
カセット（或いは給紙トレイでもよい。）５４を抜き差
し自在に装着することができ、また、用紙５３を手差し
で給紙するための手差しトレイ５５を開倒することがで
き、給紙カセット５４或いは手差しトレイ５５から給送
される用紙５３を取り込み、印字機構部５２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
５６に排紙する。

【００５７】印字機構部５２は、図示しない左右の側板
に横架したガイド部材である主ガイドロッド６１と従ガ
イドロッド６２とでキャリッジ６３を主走査方向（図１
２で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッ
ジ６３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
本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッ
ドからなるヘッド６４を複数のインク吐出口を主走査方
向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に
向けて装着している。またキャリッジ６３にはヘッド６
４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６５を交換可能に装着している。

【００５８】インクカートリッジ６５は上方に大気と連
通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインク
を供給する供給口を、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インクジェ
ットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持し
ている。また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド
６４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個のヘッドでもよい。

【００５９】ここで、キャリッジ６３は後方側（用紙搬
送方向下流側）を主ガイドロッド６１に摺動自在に嵌装
し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド６
２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ
６３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ６
７で回転駆動される駆動プーリ６８と従動プーリ６９と
の間にタイミングベルト７０を張装し、このタイミング
ベルト７０をキャリッジ６３に固定しており、主走査モ
ーター６７の正逆回転によりキャリッジ６３が往復駆動
される。

【００６０】一方、給紙カセット５４にセットした用紙
５３をヘッド６４の下方側に搬送するために、給紙カセ
ット５４から用紙５３を分離給装する給紙ローラ７１及
びフリクションパッド７２と、用紙５３を案内するガイ
ド部材７３と、給紙された用紙５３を反転させて搬送す
る搬送ローラ７４と、この搬送ローラ７４の周面に押し
付けられる搬送コロ７５及び搬送ローラ７４からの用紙
５３の送り出し角度を規定する先端コロ７６とを設けて
いる。搬送ローラ７４は副走査モータ７７によってギヤ
列を介して回転駆動される。

【００６１】そして、キャリッジ６３の主走査方向の移
動範囲に対応して搬送ローラ７４から送り出された用紙
５３を記録ヘッド６４の下方側で案内する用紙ガイド部
材である印写受け部材７９を設けている。この印写受け
部材７９の用紙搬送方向下流側には、用紙５３を排紙方
向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ８１、拍車
８２を設け、さらに用紙５３を排紙トレイ５６に送り出
す排紙ローラ８３及び拍車８４と、排紙経路を形成する
ガイド部材８５，８６とを配設している。

【００６２】記録時には、キャリッジ６３を移動させな
がら画像信号に応じて記録ヘッド６４を駆動することに
より、停止している用紙５３にインクを吐出して１行分
を記録し、用紙５３を所定量搬送後次の行の記録を行
う。記録終了信号または、用紙５３の後端が記録領域に
到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ
用紙５３を排紙する。

【００６３】また、キャリッジ６３の移動方向右端側の
記録領域を外れた位置には、ヘッド６４の吐出不良を回
復するための回復装置８７を配置している。回復装置８
７はキャップ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６３は印字待機中にはこの回復装置
８７側に移動されてキャッピング手段でヘッド６４をキ
ャッピングされ、吐出口部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
などに記録と関係しないインクを吐出することにより、
全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性
能を維持する。

【００６４】吐出不良が発生した場合等には、キャッピ
ング手段でヘッド６４の吐出口を密封し、チューブを通
して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い
出し、吐出口面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、本体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。

【００６５】このように本発明に係る液滴吐出ヘッドで
あるインクジェットヘッドを搭載することにより、シリ
コンのインク中への溶出が防止され、ノズルの目詰ま
り、振動特性のバラツキ、振動不良などもなく、長期の
動作安定性が得られるので、安定して高画質記録を行う
ことができる。

【００６６】なお、上記実施形態においては、本発明に
係る液滴吐出ヘッドをインクジェットヘッドに適用した
が、インク以外の液体の滴、例えば、パターニング用の
液体レジストを吐出する液滴吐出ヘッド、遺伝子分析試
料を吐出する液滴吐出ヘッドなどにも適用することでき
る。また、上記実施形態においては静電型液滴吐出ヘッ
ドについて説明したが、電気機械変換素子を用いる液滴
吐出ヘッドにも同様に適用することができる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る液滴
吐出ヘッドによれば、振動板の液室側表面に有機樹脂膜
を含む耐液性薄膜を形成したので、振動特性を損なうこ
となく、ノズルの目詰まり、振動特性のバラツキ、振動
不良などもなく、長期の動作安定性が得られる。

【００６８】ここで、有機樹脂膜としてはポリイミド系
樹脂膜或いはエポキシ系樹脂膜を用いることで、特にイ
ンクに対する十分な耐液性を確保することができる。ま
た、耐液性薄膜の厚みが振動板の厚みの３倍以内とする
ことにより振動特性の低下、駆動電圧の高電圧化を抑制
できる。

【００６９】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法に
よれば、ポリイミド前駆体のポリアミド酸の粘度５ｃＰ
以下の溶液を塗布した後、加熱脱水しイミド化する工程
で薄膜化して前記ポリイミド系樹脂膜を形成すること
で、微細な液室深部まで樹脂材料を確実に付着させるこ
とができて、ピンホール欠陥などのないポリイミド系樹
脂膜を成膜できる。

【００７０】また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造
方法によれば、高真空化で加熱蒸着して前記ポリイミド
系樹脂膜を形成することで、均一性の良い膜を、ピンホ
ール欠陥などなく成膜することができる。

【００７１】本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法に
よれば、主剤及び硬化剤ともに、溶媒によって粘度５ｃ
Ｐ以下の溶液とし、これらを混合塗布した後、加熱硬化
しエポキシ化して、前記エポキシ系樹脂膜を形成するこ
とで、微細な液室深部まで樹脂材料を確実に付着させる
ことができて、ピンホール欠陥などのないエポキシ系樹
脂膜を成膜できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液滴吐出ヘッドとしてのインクジェッ
トヘッドの分解斜視説明図

【図２】同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図

【図３】同ヘッドの液室短手方向に沿う断面説明図

【図４】同ヘッドの耐液性薄膜の説明に供する要部拡大
説明図

【図５】同ヘッドの耐液性薄膜の他の成膜例の説明に供
する要部拡大説明図

【図６】ポリイミド樹脂膜のインクに対する溶出評価の
説明に供する説明図

【図７】ポリイミド樹脂膜の成膜方法の説明に供する要
部拡大説明図

【図８】同じくポリイミド樹脂膜の成膜方法の説明に供
する要部拡大説明図

【図９】同じくポリイミド樹脂膜の他の成膜方法の説明
に供する反応装置の概略説明図

【図１０】耐液性薄膜の膜厚の説明に供する説明図

【図１１】本発明に係るインクジェットヘッドを搭載し
たインクジェット記録装置の一例を示す斜視説明図

【図１２】同記録装置の機構部の側面説明図

【符号の説明】

１…第１基板、２…第２基板、３…ノズル板、４…ノズ
ル、６…加圧液室、７…インク供給路、８…共通液室、
１０…振動板、１１…耐液性薄膜（有機樹脂膜）、２５
…電極。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズルが連通する液室と、この液室の壁
面を形成する振動板と、この振動板を変形させて前記液
室内の液体を加圧して前記ノズルから液滴を吐出させる
液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板の液室側表面に有
機樹脂膜を含む耐液性薄膜を形成したことを特徴とする
液滴吐出ヘッド。
【請求項２】請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおい
て、前記有機樹脂膜がポリイミド系樹脂膜であることを
特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項３】請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおい
て、前記有機樹脂膜がエポキシ系樹脂膜であることを特
徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の液滴
吐出ヘッドにおいて、前記耐液性薄膜の厚みが前記振動
板の厚みの３倍以内であることを特徴とする液滴吐出ヘ
ッド。
【請求項５】請求項２に記載の液滴吐出ヘッドを製造
する製造方法であって、ポリイミド前駆体のポリアミド
酸の粘度５ｃＰ以下の溶液を塗布した後、加熱脱水しイ
ミド化する工程で薄膜化して前記ポリイミド系樹脂膜を
形成することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】請求項２に記載の液滴吐出ヘッドを製造
する製造方法であって、高真空化で加熱蒸着して前記ポ
リイミド系樹脂膜を形成することを特徴とする液滴吐出
ヘッドの製造方法。
【請求項７】請求項３に記載の液滴吐出ヘッドを製造
する製造方法であって、主剤及び硬化剤ともに、溶媒に
よって粘度５ｃＰ以下の溶液とし、これらを混合塗布し
た後、加熱硬化しエポキシ化して、前記エポキシ系樹脂
膜を形成することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方
法。