JP2004082491A

JP2004082491A - Liquid drop ejection head and its manufacturing process, ink cartridge and inkjet recorder

Info

Publication number: JP2004082491A
Application number: JP2002246083A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Kanehara; 金原　滋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2004-03-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that a variation in length of a fluidity section causes a variation in velocity of a drop thus deteriorating image quality. <P>SOLUTION: A channel 5 communicating with a nozzle 4, a pressurized liquid chamber 6 and an ink supply passage 7 are formed in a channel board 1. The pressurized liquid chamber 6 is provided with one ink supply passage 7 having a width W1 narrower than the pressurized liquid chamber 6 and a length L1 not shorter than 500 μm. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【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、インクカートリッジ、インクジェット記録装置に関する。
【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、加圧室、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（圧力発生手段）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駆動手段として、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、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サーマル型のもの、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などが知られている。
【０００４】
これらの各種ヘッドの内でも、ノズル開口が形成されたノズルプレート（ノズル形成部材）と振動板とをスぺーサ（流路形成部材）の両面に接着して圧力室（液室）を形成し、振動板を圧電素子により変形させる方式のインクジェットヘッドは、インク滴を飛翔させるための駆動源として熱エネルギーを使用しないため熱によるインクの変質がなく、特に熱により劣化しやすいカラーインクを吐出させる上で利点がある。しかも、圧電振動子の変位量を調整してインク滴のインク量を自在に調節することが可能であるため、高品質なカラー印刷のためのインクジェット記録装置を構成するのに最適なヘッドである。
【０００５】
ところで、インクジェットヘッドは記録媒体上のドットをインク滴により構成する関係上、インク滴のサイズを小さくすることにより、極めて高い解像度での記録、印刷が可能である。
【０００６】
しかしながら、効率よく記録するためには、インク開口の数を多くする（ノズル数を多くする）必要があり、特に、圧電素子を駆動手段とするものにあっては、圧電素子のエネルギーを効率よく使用するために圧力室（加圧液室）を大きくする必要がある。このことは、ヘッドの小型化要請とは相反することである。このような相反する問題を解消するため、通常隣り合う圧力室を区画している壁（隔壁）を薄くすると共に圧力室の形状を長手方向に大きくして容積を稼ぐことが行われている。
【０００７】
このような圧力室やリザーバは、振動板とノズルプレートの間隔を所定の値に保持する部材である流路形成部材にて形成するが、上述したように、極めて小さく、しかも複雑な形状を備えた圧力室を形成する必要上、通常エッチング技術が使用されている。このような流路形成部材を形成する材料としては、感光性樹脂膜が使用されることが多いが、これは機械的強度が低いためクロストークや撓み等が生じ高い解像度を得ようとすると印字品質が低下するという問題がある。
【０００８】
そこで、比較的簡単な手法で微細な形状を高い精度で加工が可能なシリコン単結晶基板の異方性エッチングを用いた部品製作技術、いわゆるマイクロマシニング技術を適用してインクジェットヘッドを構成する部材を加工することが行われるようになっている。特に、結晶方位（１１０）の単結晶シリコン基板を流路形成部材に用いて、異方性エッチングを行って、圧力室やリザーバを形成することが行われる。単結晶シリコンを使用したスペーサは、機械的剛性が高いため、圧電素子の変形に伴う記録ヘッド全体のたわみを小さくできるとともに、エッチングを受けた壁面が表面に対してほぼ垂直であるため圧力室を均一に構成することが可能であるという大きな利点を備えている。
【０００９】
このような液室にインクを供給するためにはインク流動部（インク供給路ともいう。）が必要であるが、このインク流動部は液室に発生させる圧力を効率的にノズル側に伝えるため、液室よりも狭く形成する。
【００１０】
例えば、特開２０００−６４０２号公報に記載されているように、ノズル開口に連通する複数の圧力発生室と、この圧力発生室に対応する領域に少なくとも下電極、圧電体層及び上電極を含む圧電素子を形成し、外部からインクが供給されるインク供給口に連通される連通部と圧力発生室とをこの圧力発生室の幅よりも狭い幅を有する部分を介して連通し、圧力発生室の前記幅の狭い部分の端部近傍にその幅が徐々に狭くなる部分を設けたヘッドが知られている。
【００１１】
また、特開平７−１２５１９８号公報に記載されているように、ノズル開口の各々と連通する圧力発生室と、圧力発生室にインクを供給するための共通のインク室と、圧力発生室と共通のインク室と接続するインク供給口とを形成する流路形成基板を有し、インク供給口にはインク滴吐出性能を支配する最狭部を有し、ここから複数の段差部を経由して圧力発生室に向けて拡開するように構成して、流体抵抗を変化させることなく長さをかせぐようにしたヘッドが知られている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、加圧液室よりも狭いインク流動部は、狭くすれば効率良くノズルに圧力を伝えることができるが、狭くしすぎてしまうと高周波での噴射の場合に液室へのインク供給が不十分となってしまい、噴射不良を生じさせることになる。そのため、インク流動部は設定した寸法に精度良く形成する必要がある。
【００１３】
ここで、複数の加圧液室に対応する各インク流動部間で寸法バラツキが生じた場合、各インク流動部で流体抵抗値のバラツキが生じることになる。この流体抵抗値のバラツキによって、各チャンネル間（各ノズル間）でインク滴の吐出速度（噴射速度）Ｖｊがばらつくことになり、各ノズルでインク滴の着弾位置のずれが生じることなって画像品質が低下することになる。
【００１４】
また、特にインクジェット記録装置においては、普通紙上に印字した場合、画像の色再現性、耐久性、耐光性、インク乾燥性、文字滲み（フェザリング）、色境界滲み（カラーブリード）、両面印刷性等、インクジェット記録装置特有の画質劣化問題が顕在しており、更に、普通紙にて高速印字しようとした場合には、これら全ての特性を満足して印刷することは極めて難しい課題となっている。
【００１５】
そこで、普通紙を使用した場合での従前の染料系インクに対する問題点を改善するために、着色剤として有機顔料、カーボンブラック等を用いる顔料系インクの使用が普通紙印字に対して検討、あるいは実用化がされている。顔料は、染料とは異なり水への溶解性がないため、通常は、顔料を分散剤とともに混合し、分散処理して水に安定分散させた状態の水性インクとして用いられる。
【００１６】
このような顔料系インクは粘度が高くなり、各チャンネル間でのインク流動部の流体抵抗値のバラツキによる滴速度Ｖｊのバラツキの影響がより大きくなり、画像品質に与える影響も大きくなる。勿論、顔料系インクに限らず、粘度の高い液体を吐出する場合には同様の課題が生じる。
【００１７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、滴速度のバラツキが低減して高い画像品質の記録を行うことができる液滴吐出ヘッド及びその製造方法、このヘッドを一体化することで高い画像品質の記録を行うことができるインクカートリッジ、このヘッド又はインクカートリッジを搭載することで高品質画像を記録できるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【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、加圧液室に連通して液体を供給する液体流動部を一つ設け、この液体流動部は加圧液室よりも幅が狭く、且つ、その長さが５００μｍ以上である構成としたものである。
【００１９】
ここで、流路形成部材はシリコン基板から形成されていることが好ましく、この場合、加圧液室及び液体流動部は前記シリコン基板のハーフエッチングで形成され、加圧液室及び液体流動部のエッチング深さが略等しいことが好ましい。また、液体流動部の最短幅の壁面は（１１１）面で規定されていることが好ましい。
【００２０】
また、液体流動部の入口側には幅が徐々に狭くなる部分を、出口側には幅が徐々に広くなる部分を有することが好ましい。さらに、加圧液室間の隔壁の幅と加圧液室の高さの比（高さ／幅）が３以上６以下であることが好ましく、この場合、流路形成部材のノズル形成部材との接合面には加圧液室に似た形状の擬似液室が形成され、この擬似液室間の隔壁の幅と擬似液室の高さの比（高さ／幅）が３以上６以下であることが好ましい。
【００２１】
さらに、流路形成部材にはこの流路形成部材の厚さ方向に加圧液室とノズルとの間を連通するノズル連通路を有し、複数のノズル連通路間の隔壁の幅と、この隔壁の加圧液室長手方向の長さとの比（長さ／幅）が８以下であることが好ましく、この場合、ノズル連通路の高さが６００μｍ以下であることが好ましい。
【００２２】
さらにまた、加圧液室及び／又は液体流動部の壁面には酸化膜又は窒化チタン膜が形成されていることが好ましい。
【００２３】
また、液体の粘度が５ｃＰ（２５℃）以上のインクであることが好ましく、このインクは少なくとも、顔料、水溶性有機溶剤、炭素数８以上のポリオール又はグリコールエーテル及び水を含むことが好ましい。
【００２４】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、本発明に係る液滴吐出ヘッドを製造する製造方法であって、流路形成部材はシリコンのドライエッチングによる深堀、又はドライエッチングによる深堀と異方性ウェットエッチングとを併用して形成する構成としたものである。
【００２５】
ここで、異方性ウェットエッチングを併用する場合、シリコン酸化膜／シリコン窒化膜の積層膜、又はシリコン酸化膜、若しくはシリコン窒化膜をマスクとして行うことが好ましい。
【００２６】
本発明に係るインクカートリッジは、本発明に係る液滴吐出ヘッドからなるインクジェットヘッドとこのインクジェットヘッドにインクを供給するインクタンクを一体化したものである。
【００２７】
本発明に係るインクジェット記録装置は、インク滴を吐出させる本発明に係る液滴吐出ヘッドからなるインクジェットヘッド、又は本発明に係るインクジェットヘッド一体型のインクカートリッジを備えるものである。
【００２８】
【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実施形態に係るインクジェットヘッドについて図１ないし図４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は同ヘッドの要部平面説明図である。
【００２９】
このインクジェットヘッドは、単結晶シリコン基板で形成した流路形成部材である流路板１と、この流路板１の下面に接合した振動板２と、流路板１の上面に接合したノズル板３とを有し、これらによって液滴であるインク滴を吐出するノズル４がノズル連通路（連通管）５を介して連通するインク流路である加圧液室（加圧液室）６、加圧液室６にインクを供給するための共通液室８にインク供給口９を介して連通する流体抵抗部となる液体流動部（インク流動部）であるインク供給路７を形成している。
【００３０】
そして、振動板２の外面側（液室と反対面側）に各加圧液室６に対応して加圧液室６内のインクを加圧するための駆動手段（アクチュエータ手段）である電気機械変換素子としての積層型圧電素子１２を接合し、この圧電素子１２をベース基板１３に接合している。ベース基板１３はチタン酸バリウム、アルミナ、フォルステライトなどの絶縁性基板を用いている。
【００３１】
また、圧電素子１２の間には加圧液室６、６間の隔壁部６ａに対応して支柱部１４を設けている。ここでは、圧電素子部材にハーフカットのダイシングによるスリット加工を施すことで櫛歯状に分割して、１つ毎に圧電素子１２と支柱部１４して形成している。支柱部１４も構成は圧電素子１２と同じであるが、駆動電圧を印加しないので単なる支柱となる。
【００３２】
さらに、振動板１２の外周部はフレーム部材１６にギャップ材を含む接着剤１７にて接合している。このフレーム部材１６には、共通液室８となる凹部、この共通液室８に外部からインクを供給するためのインク供給穴１８（図５参照）を形成している。このフレーム部材１６は、例えばエポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成している。
【００３３】
ここで、流路板１は、後述するように、例えば結晶面方位（１１０）の単結晶シリコン基板をドライエッチングによる深堀と水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）、ＴＭＡＨ液などのエッチング液を用いた異方性エッチングとを併用することで、ノズル連通路５、加圧液室６、インク供給路７となる凹部や穴部を形成したものである。
【００３４】
そして、流路板１のインクに接する面（液流路の壁面）となる加圧液室６、インク供給路７の各壁面には酸化膜、窒化チタン膜或いはポリイミドなどの有機樹脂膜からなる耐液性薄膜１０を成膜している。このような耐液性薄膜１０を形成することで、シリコン基板からなる流路板１０がインクに対して溶出しにくく、また濡れ性も向上するため気泡の滞留が生じにくく、安定した滴吐出が可能になる。
【００３５】
振動板２は、ニッケルの金属プレートから形成したもので、例えばエレクトロフォーミング法（電鋳法）で作製しているが、この他の金属板や樹脂板或いは金属と樹脂板との接合部材などを用いることもできる。
【００３６】
この振動板２は加圧液室６に対応する部分に変形を容易にするための厚みが２〜１０μｍの薄肉部（ダイアフラム部）２１及び圧電素子１２と接合するための厚肉部（島状凸部）２２を形成するとともに、支柱部１４に対応する部分及びフレーム部材１６との接合部にも厚肉部２３を形成し、平坦面側を流路板１に接着剤接合し、島状凸部２２を圧電素子１２に接着剤接合し、更に厚肉部２３を支柱部１４及びフレーム部材１６に接着剤１７で接合している。なお、ここでは、振動板２を２層構造のニッケル電鋳で形成している。この場合、ダイアフラム部２１の厚みは３μｍ、幅は３５μｍ（片側）としている。
【００３７】
ノズル板３は各加圧液室６に対応して直径１０〜３５μｍのノズル４を形成し、流路板１に接着剤接合している。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、金属とポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂との組み合せ、、シリコン、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。ここでは、電鋳工法によるＮｉメッキ膜等で形成している。また、ノズル４の内部形状（内側形状）は、ホーン形状（略円柱形状又は略円錘台形状でもよい。）に形成し、このノズル４の穴径はインク滴出口側の直径で約２０〜３５μｍとしている。さらに、各列のノズルピッチは１５０ｄｐｉとし、２列配置により３００ｄｐｉとしている。
【００３８】
また、ノズル板３のノズル面（吐出方向の表面：吐出面）には、図示しない撥水性の表面処理を施した撥水処理層を設けている。撥水処理層としては、例えば、ＰＴＦＥ−Ｎｉ共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂（例えばフッ化ピッチなど）を蒸着コートしたもの、シリコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等、インク物性に応じて選定した撥水処理膜を設けて、インクの滴形状、飛翔特性を安定化し、高品位の画像品質を得られるようにしている。
【００３９】
圧電素子１２は、厚さ１０〜５０μｍ／１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電層３１と、厚さ数μｍ／１層の銀・パラジューム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極層３２とを交互に積層したものであり、内部電極３２を交互に端面の端面電極（外部電極）である個別電極３３、共通電極３４に電気的に接続したものである。この圧電常数がｄ３３である圧電素子１２の伸縮により加圧液室６を収縮、膨張させるようになっている。圧電素子１２に駆動信号が印加され充電が行われると伸長し、また圧電素子１２に充電された電荷が放電すると反対方向に収縮するようになっている。
【００４０】
なお、圧電素子部材の一端面の端面電極はハーフカットによるダイシング加工で分割されて個別電極３３となり、他端面の端面電極は切り欠き等の加工による制限で分割されずにすべての圧電素子１２で導通した共通電極３４となる。
【００４１】
そして、圧電素子１２の個別電極３３には駆動信号を与えるために半田接合又はＡＣＦ（異方導電性膜）接合若しくはワイヤボンディングでＦＰＣケーブル３５を接続し、このＦＰＣケーブル３５には各圧電素子１２に選択的に駆動波形を印加するための駆動回路（ドライバＩＣ）を接続している。また、共通電極３４は、圧電素子の端部に電極層を設けて回し込んでＦＰＣケーブル３５のグラウンド（ＧＮＤ）電極に接続している。
【００４２】
このように構成したインクジェットヘッドにおいては、例えば、記録信号に応じて圧電素子１２に駆動波形（１０〜５０Ｖのパルス電圧）を印加することによって、圧電素子１２に積層方向の変位が生起し、振動板２を介して加圧液室６内のインクが加圧されて圧力が上昇し、ノズル４からインク滴が吐出される。
【００４３】
その後、インク滴吐出の終了に伴い、加圧液室６内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動パルスの放電過程によって加圧液室６内に負圧が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、図示しないインクタンクから供給されたインクは共通液室８に流入し、共通液室８からインク供給口９を経てインク供給路７を通り、加圧液室６内に充填される。
【００４４】
ここで、インク供給路（流体抵抗部）７は、吐出後の残留圧力振動の減衰に効果が有る反面、表面張力による最充填（リフィル）に対して抵抗になる。このインク供給路７の流体抵抗値を適宜に選択することで、残留圧力の減衰とリフィル時間のバランスが取れ、次のインク滴吐出動作に移行するまでの時間（駆動周期）を短くできる。
【００４５】
ここで、このインクジェットヘッドにおいて使用する液体であるインクについて説明する。本発明に係るインクジェットヘッドで使用するインク液（これを「本発明のインク」という。）は、次の構成（１）〜（１０）よりなる印字用インク（記録用インク）であるが、これに限るものではない。
【００４６】
（１）顔料（自己分散性顔料）６ｗｔ％以上
（２）湿潤剤１
（３）湿潤剤２
（４）水溶性有機溶剤
（５）アニオンまたはノニオン系界面活性剤
（６）炭素数８以上のポリオールまたはグリコールエーテル
（７）エマルジョン
（８）防腐剤
（９）ｐＨ調製剤
（１０）純水
【００４７】
すなわち、印字（記録）するための着色剤として顔料を使用し、それを分解、分散させるための溶剤とを必須成分とし、更に添加剤として、湿潤剤、界面活性剤、エマルジョン、防腐剤、ｐＨ調整剤とを含んでいる。湿潤剤１と湿潤剤２とを混合するのは各々湿潤剤の特徴を活かすためと、粘度調整が容易にできるためである。
【００４８】
以下、上記各インク構成要素について、より具体的に説明する。
（１）の顔料に関しては、特にその種類を限定することなく、無機顔料、有機顔料を使用することができる。無機顔料としては、酸化チタン及び酸化鉄に加え、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法などの公知の方法によって製造されたカーボンブラックを使用することができる。また、有機顔料としては、アゾ顔料（アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料などを含む）、多環式顔料（例えば、フタロシアニン顔料、ぺリレン顔料、ぺリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフラロン顔料など）、染料キレート（例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレートなど）、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラックなどを使用できる。
【００４９】
本発明のインクの好ましい態様によれば、これらの顔料のうち、水と親和性の良いものが好ましく用いられる。顔料の粒径は、０．０５μｍから１０μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１μｍ以下であり、最も好ましくは０．１６μｍ以下である。インク中の着色剤としての顔料の添加量は、６〜２０重量％程度が好ましく、より好ましくは８〜１２重量％程度である。
【００５０】
本発明のインクの好ましく用いられる顔料の具体例としては、以下のものが挙げられる。
黒色用としては、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック７）類、または銅、鉄（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１１）、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１）等の有機顔料が挙げられる。
【００５１】
さらに、カラー用としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１（ファストイエローＧ）、３、１２（ジスアゾイエローＡＡＡ）、１３、１４、１７、２４、３４、３５、３７、４２（黄色酸化鉄）、５３、５５、８１、８３（ジスアゾイエローＨＲ）、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、４０８、１０９、１１０、１１７、１２０、１３８、１５３、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ５、１３、１６、１７、３６、４３、５１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１、２、３、５、１７、２２（ブリリアントファーストスカレット）、２３、３１、３８、４８：２（パーマネントレッド２Ｂ（Ｂａ））、４８：２（パーマネントレッド２Ｂ（Ｃａ））、４８：３（パーマネントレッド２Ｂ（Ｓｒ））、４８：４（パーマネントレッド２Ｂ（Ｍｎ））、４９：１、５２：２、５３：１、５７：１（ブリリアントカーミン６Ｂ）、６０：１、６３：１、６３：２、６４：１、８１（ローダミン６Ｇレーキ）、８３、８８、１０１（べんがら）、１０４、１０５、１０６、１０８（カドミウムレッド）、１１２、１１４、１２２（キナクリドンマゼンタ）、１２３、１４６、１４９、１６６、１６８、１７０、１７２、１７７、１７８、１７９、１８５、１９０、１９３、２０９、２１９、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット１（ローダミンレーキ）、３、５：１、１６、１９、２３、３８、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１、２、１５（フタロシアニンブルーＲ）、１５：１、１５：２、１５：３（フタロシアニンブルーＥ）、１６、１７：１、５６、６０、６３、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン１、４、７、８、１０、１７、１８、３６等がある。
【００５２】
その他顔料（例えばカーボン）の表面を樹脂等で処理し、水中に分散可能としたグラフト顔料や、顔料（例えばカーボン）の表面にスルホン基やカルボキシル基等の官能基を付加し水中に分散可能とした加工顔料等が使用できる。
【００５３】
また、顔料をマイクロカプセルに包含させ、該顔料を水中に分散可能なものとしたものであっても良い。
【００５４】
本発明のインクの好ましい態様によれば、ブラックインク用の顔料は、顔料を分散剤で水性媒体中に分散させて得られた顔料分散液としてインクに添加されるのが好ましい。好ましい分散剤としては、従来公知の顔料分散液を調整するのに用いられる公知の分散液を使用することができる。
【００５５】
分散液としては、例えば以下のものが挙げられる。
ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、アクリル酸−アクリロニトリル共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体、アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−メタクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸共重合体−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体、酢酸ビニル−エチレン共重合体、酢酸ビニル−脂肪酸ビニルエチレン共重合体、酢酸ビニル−マレイン酸エステル共重合体、酢酸ビニル−クロトン酸共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸共重合体等が挙げられる。
【００５６】
本発明のインクの好ましい態様によれば、これらの共重合体は重量平均分子量が３、０００〜５０、０００であるのが好ましく、より好ましくは５、０００〜３０、０００、最も好ましくは７、０００〜１５、０００である。分散剤の添加量は、顔料を安定に分散させ、他の効果を失わせない範囲で適宣添加されて良い。分散剤としては１：０．０６〜１：３の範囲が好ましく、より好ましくは１：０．１２５〜１：３の範囲である。
【００５７】
着色剤に使用する顔料は、記録用インク全重量に対して６重量％〜２０重量％含有し、０．０５μｍ〜０．１６μｍ以下の粒子径の粒子であり、分散剤により水中に分散されていて、分散剤が、分子量５、０００から１００、０００の高分子分散剤である。水溶性有機溶剤が少なくとも１種類にピロリドン誘導体、特に、２−ピロリドンを使用すると画像品質が向上する。
【００５８】
（２）〜（４）の湿潤剤１、２と水溶性有機溶剤に関しては、本発明のインクの場合、インク中に水を液媒体として使用するものであるが、インクを所望の物性にし、インクの乾燥を防止するために、また、溶解安定性を向上するため等の目的で、例えば下記の水溶性有機溶剤が使用される。これら水溶性有機溶剤は複数混合して使用してもよい。
【００５９】
湿潤剤と水溶性有機溶剤の具体例としては、例えば以下のものが挙げられる。
エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラエチレングリコール、ヘキシレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、グリセロール、１，２、６−ヘキサントリオール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，３−ブタントリオール、ペトリオール等の多価アルコール類；
【００６０】
エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類；
【００６１】
エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類；
【００６２】
２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−ヒドロキシエチル−２−ピロリドン、１，３−ジメチルイミイダゾリジノン、ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクトン等の含窒素複素環化合物；
【００６３】
ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド類；
【００６４】
モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等のアミン類；
【００６５】
ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物類；プロピレンカーボネート、炭酸エチレン等である。
【００６６】
これら有機溶媒の中でも、特にジエチレングリコール、チオジエタノール、ポリエチレングリコール２００〜６００、トリエチレングリコール、グリセロール、１，２，６−ヘキサントリオール、１，２，４−ブタントリオール、ペトリオール、１，５−ペンタンジオール、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンが好ましい。これらは溶解性と水分蒸発による噴射特性不良の防止に対して優れた効果が得られる。
【００６７】
その他の湿潤剤としては、糖を含有してなるのが好ましい。糖類の例としては、単糖類、二糖類、オリゴ糖類（三糖類および四糖類を含む）および多糖類があげられ、好ましくはグルコース、マンノース、フルクトース、リボース、キシロース、アラビノース、ガラクトース、マルトース、セロビオース、ラクトース、スクロース、トレハロース、マルトトリオースなどが挙げられる。ここで、多糖類とは広義の糖を意味し、α−シクロデキストリン、セルロースなど自然界に広く存在する物質を含む意味に用いることとする。
【００６８】
また、これらの糖類の誘導体としては、前記した糖類の還元糖（例えば、糖アルコール（一般式ＨＯＣＨ_２（ＣＨＯＨ）ｎＣＨ_２ＯＨ（ここでｎ＝２〜５の整数を表す。）で表される。）、酸化糖（例えば、アルドン酸、ウロン酸など）、アミノ酸、チオ酸などがあげられる。特に糖アルコールが好ましく、具体例としてはマルチトール、ソルビットなどが挙げられる。
【００６９】
これら糖類の含有量は、インク組成物の０．１〜４０重量％、好ましくは０．５〜３０重量％の範囲が適当である。
【００７０】
（５）の界面活性剤に関しても、特に限定はされないが、アニオン性界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、ラウリル酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートの塩などが挙げられる。
【００７１】
非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミドなどが挙げられる。前記界面活性剤は、単独または二種以上を混合して用いることができる。
【００７２】
本発明のインクにおける表面張力は紙への浸透性を示す指標であり、特に表面形成されて１秒以下の短い時間での動的表面張力を示し、飽和時間で測定される静的表面張力とは異なる。測定法としては特開昭６３−３１２３７号公報等に記載の従来公知の方法で１秒以下の動的な表面張力を測定できる方法であればいずれも使用できるが、本発明ではＷｉｌｈｅｌｍｙ式の吊り板式表面張力計を用いて測定した。表面張力の値は４０ｍＪ／ｍ^２以下が好ましく、より好ましくは３５ｍＪ／ｍ^２以下とすると優れた定着性と乾燥性が得られる。
【００７３】
（６）の炭素数８以上のポリオールまたはグリコールエーテルに関しては、２５℃の水中において０．１〜４．５重量％未満の間の溶解度を有する部分的に水溶性のポリオールおよび／またはグリコールエーテルを記録用インク全重量に対してを０．１〜１０．０重量％添加することによって、該インクの熱素子への濡れ性が改良され、少量の添加量でも吐出安定性および周波数安定性が得られることが分かった。▲１▼２−エチル−１、３−ヘキサンジオール　溶解度：４．２％（２０℃）　▲２▼２、２、４−トリメチル−１、３−ペンタンジオール　溶解度：２．０％（２５℃）。
【００７４】
２５℃の水中において０．１〜４．５重量％未満の間の溶解度を有する浸透剤は溶解度が低い代わりに浸透性が非常に高いという長所がある。したがって、２５℃の水中において０．１〜４．５重量％未満の間の溶解度を有する浸透剤と他の溶剤との組み合わせや他の界面活性剤との組み合わせで非常に高浸透性のあるインクを作製することが可能となる。
【００７５】
（７）本発明のインクには樹脂エマルジョンが添加されている方が好ましい。樹脂エマルジョンとは、連続相が水であり、分散相が次の様な樹脂成分であるエマルジョンを意味する。分散相の樹脂成分としてはアクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリル−スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン系樹脂などが挙げられる。
【００７６】
本発明のインクの好ましい態様によれば、この樹脂は親水性部分と疎水性部分とを併せ持つ重合体であるのが好ましい。また、これらの樹脂成分の粒子径はエマルジョンを形成する限り特に限定されないが、１５０ｎｍ程度以下が好ましく、より好ましくは５〜１００ｎｍ程度である。
【００７７】
これらの樹脂エマルジョンは、樹脂粒子を、場合によって界面活性剤とともに水に混合することによって得ることができる。例えば、アクリル系樹脂またはスチレン−アクリル系樹脂のエマルジョンは、（メタ）アクリル酸エステルまたはスチレンと、（メタ）アクリル酸エステルと、場合により（メタ）アクリル酸エステルと、界面活性剤とを水に混合することによって得ることができる。樹脂成分と界面活性剤との混合の割合は、通常１０：１〜５：１程度とするのが好ましい。界面活性剤の使用量が前記範囲に満たない場合、エマルジョンとなりにくく、また前記範囲を超える場合、インクの耐水性が低下したり、浸透性が悪化する傾向があるので好ましくない。
【００７８】
前記エマルジョンの分散相成分としての樹脂と水との割合は、樹脂１００重量部に対して水６０〜４００重量部、好ましくは１００〜２００の範囲が適当である。
【００７９】
市販の樹脂エマルジョンとしては、マイクロジェルＥ−１００２、Ｅ−５００２（スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、日本ペイント株式会社製：いずれも商品名）、ボンコート４００１（アクリル系樹脂エマルジョン、大日本インキ化学工業株式会社製：商品名）、ボンコート５４５４（スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、大日本インキ化学工業株式会社製：商品名）、ＳＡＥ−１０１４（スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、日本ゼオン株式会社製：商品名）、サイビノールＳＫ−２００（アクリル系樹脂エマルジョン、サイデン化学株式会社製：商品名）、などが挙げられる。
【００８０】
本発明のインクは、樹脂エマルジョンを、その樹脂成分がインクの０．１〜４０重量％となるよう含有するのが好ましく、より好ましくは１〜２５重量％の範囲である。
【００８１】
樹脂エマルジョンは、増粘・凝集する性質を持ち、着色成分の浸透を抑制し、さらに記録材への定着を促進する効果を有する。また、樹脂エマルジョンの種類によっては記録材上で皮膜を形成し、印刷物の耐擦性をも向上させる効果を有する。
【００８２】
（８）〜（１０）本発明のインクには上記着色剤、溶媒、界面活性剤の他に従来より知られている添加剤を加えることができる。
例えば、防腐防黴剤としてはデヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、２−ピリジンチオール−１−オキサイドナトリウム、安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウム等が使用できる。
【００８３】
ｐＨ調整剤としては、調合されるインクに悪影響を及ぼさずにｐＨを７以上に調整できるものであれば、任意の物質を使用することができる。その例として、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミン、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属元素の水酸化物、水酸化アンモニウム、第４級アンモニウム水酸化物、第４級ホスホニウム水酸化物、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩等が挙げられる。
【００８４】
キレート試薬としては、例えば、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸ナトリウム、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸ナトリウム、ジエチレントリアミン五酢酸ナトリウム、ウラミル二酢酸ナトリウム等がある。
【００８５】
防錆剤としては、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオジグリコール酸アンモン、ジイソプロピルアンモニウムニトライト、四硝酸ペンタエリスリトール、ジシクロヘキシルアンモニウムニトライト等がある。
【００８６】
このような本発明のインクを使用することによって、特に普通紙上に印字した場合でも、良好な色調（十分な発色性、色再現性を有する。）、高い画像濃度、文字を含む画像にフェザリング現象やカラーブリード現象のない鮮明な画質、両面印刷にも耐え得るインク裏抜け現象の少ない画像、高速印刷に適したインク乾燥性（定着性）、耐光性、耐水性などの高い堅牢性を有した画像等、これらの画像特性に対して十分に満足できる高画質画像を形成することができるようになる。
【００８７】
この本発明のインクのように、特に、粘度が５ＣＰｓ以上、より好ましい粘度８ＣＰｓ以上のインクを用いた場合には、インク供給路７（インク流動部）の流体抵抗値のバラツキによる滴速度への影響、加圧液室６の隔壁と幅との関係、インク連通路５（連通管）の隔壁などによる滴速度への影響が生じる。
【００８８】
そこで、本発明に係るインクジェットヘッドにおける流路形成部材である流路板１の形状の詳細について図５以降をも参照して説明する。
まず、この実施形態においては、図１及び図５ないし図７を参照して、流路板１は、シリコン基板で形成して、振動板２側の面に各加圧液室６、インク供給路７となる凹部をそれぞれ形成しているので、この状態では流路板１の振動板２側表面の凹部以外の面（振動板接合面）の表面積とノズル板３側の凹部（この状態ではノズル連通路５のみ）以外の面（ノズル板接合面）の表面積との差が大きくなる。
【００８９】
このように、ノズル板側接合面と振動板接合面との形状や面積が大きく異なると、耐液性薄膜１０、特に耐液性に優れたシリコン酸化膜や窒化チタン膜を形成した場合に膜の内部応力によって流路板１に反りが発生することになる。
【００９０】
そこで、このヘッドの流路板１には、ノズル板接合面側及び振動板接合面側にそれぞれ接着剤逃がし用の肉抜き部（凹部）４５、４７を形成するとともに、ノズル板接合面側に液室形状（流路形状）に似た形状の擬似液室（凹部）４６を形成することによって、ノズル板接合面の凹部以外の表面積と振動板接合面の凹部以外の表面積とが略同じになるようにしている。
【００９１】
このように、流路板１の両面の凹部以外の表面積が略同じになるようにすることで、流路壁面に耐液性薄膜１０を形成する場合に、ノズル板接合面側と振動板接合面側の耐液性薄膜の膜応力の差などに起因する流路板１の反りが緩和されるので、流路板１の各面にノズル板３及び振動板２を接着剤接合した場合の接合信頼性が向上するとともに、製造工程における接合不良が低減することで歩留まりが向上して低コスト化を図ることができる。
【００９２】
すなわち、流路板１のノズル板接合面１ａと振動板接合面１ｂの凹部形状及び表面積が大きく異なっていると、例えば、耐液性薄膜としてのシリコン酸化膜を７０００Åの厚みで成膜した場合に、シリコン流路板１には６μｍを越える反りが発生することを確認している。そのため、流路板１の各面にノズル板及び振動板を接合すると接合不良箇所が発生する。勿論接着剤層の厚みを厚くすることで接合不良はある程度解消できるが、接着剤層の厚みを厚くすることは、接着剤のはみ出しが多くなり、液室部材全体の剛性の点でも好ましくない。
【００９３】
これに対して、流路板１のように液室形状に対応する擬似液室４６を形成することで、ノズル板接合面１ａと振動板接合面１ｂの凹部形状及び表面積がほぼ同じになる。そのため、耐液性薄膜としてのシリコン酸化膜を７０００Åの厚みで成膜した場合でも、シリコン流路板１の反りは約２μｍに抑えることができ、この程度の反りであれば流路板１の各面のノズル板及び振動板を接合しても接合不良箇所が発生しないことを確認した。
【００９４】
ここで、図７にノズル板接合面と振動板接合面の面積比とシリコン酸化膜を膜厚１μｍで形成した場合の液室形成部材（流路板）の反り量の関係の実測結果を示している。
【００９５】
次に、このインクジェットヘッドにおけるインク供給路（インク流動部）７について図８を参照して説明する。なお、同図は１ビット分の加圧液室及びインク供給路部分の平面説明図である。
インク供給路７の幅Ｗ１は加圧液室６の幅Ｗ２よりも狭く形成する。これにより、加圧液室６に発生させた圧力をインク供給方向に逃がすことなく効率的にノズル４側に伝えることができる。
【００９６】
また、インク供給路７は１つの加圧液室６に対して１箇所に形成している。これにより、インク供給路７を加圧液室６に対して複数設けた場合に比べて、インク流動時の複数のインク流動に起因する干渉及びインクの滞りを低減することができる。
【００９７】
さらに、インク供給路７は加圧液室６の幅方向の略中央部に配置し、流体的に、気泡を発生させない構造としている。各加圧液室６に対して加圧液室６よりも狭いインク供給路７が１箇所であれば、加圧液室６の幅方向のいずれかに片寄った位置に配置されていたとしても気泡を発生させにくく、インクの滞りのない形状にすることができるが、加圧液室６の幅方向の略中央部に配置することで、より一層気泡の発生、インクの滞りを低減することができ、信頼性が向上する。
【００９８】
また、インク供給路７と加圧液室６とはシリコン基板のハーフエッチングにより形成し、加圧液室６とインク供給路７のエッチング深さを略等しくしている。ハーフエッチングで加圧液室６及びインク供給路７を形成することによりフルエッチングで形成する場合に比べて、流路形成部材である流路板１の剛性を高くすることができ、安定した滴噴射を行うことができる。また。加圧液室６とインク供給路７のエッチング深さを略等しくすることにより、寸法制御がしやすく、少ない工程数で形成することができる。
【００９９】
さらに、流路形成部材である流路板１として面方位（１１０）のシリコン基板を用いてイインク供給路７の幅方向（ノズル配列方向）の壁面を（１１１）面で規定する配置、形状としている。インク供給路７の流体抵抗値として最も噴射特性に影響を及ぼす最短幅をＷ１を制御のしやすいシリコン（１１１）面で規定することにより、噴射ばらつきの少ないヘッドが得られる。
【０１００】
また、インク供給路７の長さＬ１は５００μｍ以上にしている。これにより、流体抵抗値のバラツキによる滴吐出特性（特に滴速度Ｖｊ）に対する影響を低減することができ、各チャンネル間の滴速度Ｖｊのばらつきを約１ｍ／ｓ以内の差に抑えることが可能となり、高品質の画像を形成することができるようになる。
【０１０１】
すなわち、流路形成部材（流路板１）として面方位（１１０）のシリコン基板を用いた場合、インク供給路７の長さ方向では、加圧液室６と加圧液室６よりも狭いインク流入口との接続部５１及び共通液室８側からのインク流入口との接続部５２にシリコンの高次面が出現するため、高精度の寸法制御が困難になる。
【０１０２】
そこで、インク供給路７の長さＬ１を５００μｍ以上にすることで、加圧液室６よりも幅が狭いインク供給路７に寸法ばらつきが生じた場合でも、インク供給路７の流体抵抗値のばらつきを小さく抑えることができるようになる。
【０１０３】
ここで、インク供給路７の長さＬ１と各チャンネル（ノズル）間での最大噴射速度Ｖｊｍａｘと最小噴射速度Ｖｊｍｉｎとの差（滴速度Ｖｊのばらつき）の関係を測定した結果を図９に示している。この実験に用いたインクは前述した本発明のインクであり、粘度は５ｃＰの調整した。
【０１０４】
実際のシリコン基板を用いて加圧液室６及びインク供給路７を作製し、各チャンネル間でインク供給路７の長さ（幅狭部の長さ）Ｌ１を測定したところ、最も長いＬ１ｍａｘと最も短いＬ１ｍｉｎの差（Ｌ１ｍａｘ−Ｌ１ｍｉｎ）では２５μｍ程度のバラツキが生じた。
【０１０５】
このとき、インク供給路７の長さＬ１を２５０μｍとすると、抵抗値としては１０％の差が生じることになり、同図に示すように、滴速度Ｖｊの差（Ｖｊｍａｘ−Ｖｊｍｉｎ）が約１．５ｍ／ｓになってしまい、滴着弾位置がばらついて画像品質が低下する。
【０１０６】
これに対して、インク供給路７の長さＬ１を５００μｍ以上にすることで、抵抗値としては５％の差に止まることになり、長さのバラツキが抵抗値のバラツキ、噴射特性のバラツキに与える影響が低減し、同図に示すように、高粘度（５ｃＰ以上）のインクを用いた場合でも、滴速度Ｖｊの差（Ｖｊｍａｘ−Ｖｊｍｉｎ）を約１．０ｍ／ｓに抑えることができる。このように、各チャンネル間での滴速度Ｖｊのばらつきを約１．０ｍ／ｓ以内に抑えることにより、滴着弾位置のばらつき画像品質に与える影響を大幅に低減できて、画像品質が向上する。
【０１０７】
また、インク供給路７のインク出口側（接続部５１）は加圧液室６に対するインク供給方向で幅が徐々に広くなるように、インク入口側（接続部５２）はインク供給方向で幅が徐々に広くなるように形成している。これにより、インクの流れがスムーズになり、インクの滞り、気泡のトラップを低減することができる。
【０１０８】
このように、インクの滞りのない形状にインク供給路７を形成することによって、高周波でのインク吐出の際にも噴射ダウンのないヘッドを得ることができる。
【０１０９】
次に、加圧液室６の高さと加圧液室間の隔壁６ａの幅との関係について図１０を参照して説明する。
加圧液室６間の隔壁６ａの幅と高さの寸法はインク吐出性能に大きな影響を及ぼすものである。すなわち、例えば、幅と高さの比（高さ／幅）が大きい場合は、インク吐出時に隣接する加圧液室からの影響を受け易くなる。このため、単発ビットのみでインクを吐出する場合（シングル駆動）と複数ビットから同時にインクを吐出する場合（マルチ駆動）とでインク吐出特性に大きな差が生じてしまい、画像の劣化につながる。
【０１１０】
一方、隔壁の幅と高さの比（高さ／幅）が小さすぎる場合は、上記の現象は生じないが、高品質画像を高速度で記録する場合は、ノズルピッチ、加圧液室ピッチを小さくする必要があり、その場合加圧液室の体積が小さいためにノズルへの液体供給量が不足することになる。特に、高粘度インクを用いた高周波駆動の場合にインクの供給量の不足が顕著になり、結果駆動周波数が制限されて高速記録が制限されることになる。
【０１１１】
そこで、このインクジェットヘッドにおいては、図１０に示すように、加圧液室６を分離する隔壁６ａのノズル配列方向の幅（液室隔壁幅）Ｄ１と加圧液室６の高さ（液室高さ）Ｈ１（隔壁６ａの高さでもある。）とを、液室隔壁幅Ｄ１と液室高さＨ１の比（Ｈ１／Ｄ１）が３以上６以下になる範囲に形成している。
【０１１２】
このように、液室隔壁幅Ｄ１と液室高さＨ１の比（Ｈ１／Ｄ１）が３以上６以下の範囲内とすることで、液滴吐出時に隣接の加圧液室からの影響を受けやすくなるために生じる単発ビットのみで液滴を吐出するシングル駆動の場合と複数ビット同時に液滴を吐出するマルチ駆動の場合とでの液滴吐出特性の大きな差の発生を抑えることができ、画像品質が向上する。それとともに、ノズルへの液供給量不足をなくすることでき、特に普通紙高画質印刷のための高粘度インクを使用したときにおいても、高周波吐出時（高周波駆動時）の液供給を十分に行うことができ、記録速度の高速化を図れる。
【０１１３】
ここで、液室間隔壁幅Ｄ１と液室高さＨ１との比（Ｈ１／Ｄ１：アスペクト比）の値の一例を表１に示している。ここで、液室間隔壁幅Ｄ１が３０μｍのとき１５０ｄｐｉに相当し、２０μｍのとき３００ｄｐｉに相当し、１０μｍのとき６００ｄｐｉに相当するノズルピッチが得られる。
【０１１４】
また、この表１の液室間隔壁幅Ｄ１と液室高さＨ１に設定して、シングル（単数ビット）駆動で滴噴射を行ったときの滴噴射速度Ｖｊとマルチ（複数ビット）駆動で液滴噴射を行ったときの滴噴射速度Ｖｊとの差の評価結果を表２に示している。なお、同表中、滴噴射速度Ｖｊの差が１．０以下の場合を可「○」とし、１．０を越える場合を不可「×」としている。さらに、高周波駆動を行ったときの噴射不良率の評価結果を表３に示している。なお、同表中、不良ビットがないときを可「○」、不良ビットが発生したときを不可「×」としている。
【０１１５】
【表１】

【０１１６】
【表２】

【０１１７】
【表３】

【０１１８】
また、液室間隔壁幅Ｄ１と液室高さＨ１との比（Ｈ１／Ｄ１：アスペクト比）とシングル（単数ビット）／マルチ（複数ビット）駆動間での滴速度Ｖｊの差の測定結果を図１１に、液室間隔壁幅Ｄ１と液室高さＨ１との比（Ｈ１／Ｄ１：アスペクト比）に対する高周波駆動を行ったときの噴射不良率の評価結果を図１２にも示している。なお、これらの測定、評価に用いたインクは前述した本発明のインクであり、粘度は５ｃＰの調整した。
【０１１９】
これらの表１ないし表３及び図１１、図１２から分かるように、液室間隔壁幅Ｄ１と液室高さＨ１との比（Ｈ１／Ｄ１：アスペクト比）を「６」以下にすることにより、隣接ビットとの干渉が小さくなり、シングル（単数ビット）／マルチ（複数ビット）駆動間の液速度Ｖｊ差を良好な画像品質が得られる１ｍ／ｓ以下に抑えることができる。
【０１２０】
また、液室間隔壁幅Ｄ１と液室高さＨ１との比（Ｈ１／Ｄ１：アスペクト比）を「３」以上にすることによって、高粘度インクを使用し、高周波駆動を行って液滴を噴射させたときでもノズルへのインクの供給が十分行われて、噴射不良が発生しない。
【０１２１】
このように、液室隔壁幅Ｄ１と液室高さＨ１の比（Ｈ１／Ｄ１）が３以上６以下の範囲内とすることで、特に高粘度インクを使用して高速、高画質で普通紙への記録を行うことができるようになる。
【０１２２】
なお、このヘッドにおいては、前述したように流路板１のノズル接合面１ａに擬似液室４６を形成しているが、この擬似液室４６についても、図１０に示すように、擬似液室４６を分離する隔壁４６ａのノズル配列方向の幅（擬似液室隔壁幅）Ｄ２と擬似液室４６の高さ（擬似液室高さ）Ｈ２（擬似液室の隔壁４６ａの高さでもある。）とを、擬似液室隔壁幅Ｄ２と擬似液室高さＨ２の比（Ｈ２／Ｄ２）が３以上６以下になる範囲に形成している。
【０１２３】
この場合、液室間隔壁幅Ｄ１と擬似液室隔壁幅Ｄ２、液室高さＨ１と擬似液室高さＨ２とは同じにすることもでき、或いは異ならせることもできるが、上述したように比（Ｈ２／Ｄ２）が３以上６以下の範囲になるように形成することで、擬似液室４６と加圧液室６の高さ及び隔壁幅を同じにすることが可能になる。
【０１２４】
次に、連通管（ノズル連通路）５の長さと連通管５間の隔壁の幅との関係、連通管５の高さについて図１３を参照して説明する。
連通管５は流路板１の厚さ方向に流路板１を貫通して形成しており（流路板１の厚さ方向に部分的に形成することもできる。）、この連通管５は加圧液室６にて加圧されたインクをノズル４へと流動させるための部位であり、各連通管５は図１３（ａ）に示すようにノズル配列方向では隔壁５ａにより分離されている。
【０１２５】
この連通管５の隔壁５ａの剛性が低下すると、隣接するビットの連通管５との間で干渉を起こしてしまう場合がある。隣接する連通管５の間で干渉を生じると、単発ビットのみで液滴を吐出するシングル駆動の場合と複数ビット同時に吐出するマルチ駆動の場合との間で液滴吐出特性に大きな差が発生してしまい、画像品質が低下することになる。
【０１２６】
そこで、このインクジェットヘッドにおいては、図１３（ａ）に示すように、連通管５を分離する隔壁５ａのノズル配列方向の幅（連通管隔壁幅又はノズル連通路間隔壁幅）Ｄ３と連通管５を分離する隔壁５ａの加圧液室６の長さ方向での長さ（連通管隔壁長さ又はノズル連通路間隔壁）Ｌ２とを、連通管隔壁幅Ｄ３と連通管隔壁長さＬ２の比（Ｌ２／Ｄ３）が８以下になる範囲に形成している。
【０１２７】
このように、連通管隔壁幅Ｄ３と連通管隔壁長さＬ２の比（Ｌ２／Ｄ３）が８以下になる範囲内とすることで、隔壁５ａの剛性不足が原因となって発生する単発ビットのみで液滴を吐出するシングル駆動の場合と複数ビット同時に液滴を吐出するマルチ駆動の場合とでの液滴吐出特性の大きな差の発生を抑えることができ、高精度の噴射特性を得ることできて、画像品質が向上する。
【０１２８】
なお、このインクジェットヘッドにおいては、連通管５の隔壁５ａのノズル配列方向の幅（連通管隔壁幅）Ｄ３は、連通管５と加圧液室６とのノズル配列方向の幅を同じに形成しているので、液室間隔壁幅Ｄ１と同じであるが、これらの連通管隔壁幅Ｄ３と液室間隔壁幅Ｄ１とを異ならせることもできる。
【０１２９】
ここで、連通管隔壁幅Ｄ３と連通管隔壁長さＬ２との比（Ｌ２／Ｄ３：アスペクト比）の値の一例を表４に示している。なお、連通管隔壁幅Ｄ３と液室間隔壁幅Ｄ１とが同じ場合には、前述した表１で述べた液室間隔壁幅Ｄ１とノズルピッチの関係が成り立つ。
【０１３０】
また、この表４の連通管隔壁幅Ｄ３と連通管隔壁長さＬ２に設定して、シングル（単数ビット）駆動で滴噴射を行ったときの滴噴射速度Ｖｊとマルチ（複数ビット）駆動で液滴噴射を行ったときの滴噴射速度Ｖｊとの差の評価結果を表５に示している。なお、同表中、滴噴射速度Ｖｊの差が１．０以下の場合を可「○」とし、１．０を越える場合を不可「×」としている。
【０１３１】
【表４】

【０１３２】
【表５】

【０１３３】
また、連通管隔壁幅Ｄ３と連通管隔壁長さＬ２との比（Ｌ２／Ｄ３：アスペクト比）とシングル（単数ビット）／マルチ（複数ビット）駆動間での滴速度Ｖｊの差の測定結果を図１４にも示している。なお、この測定、評価に用いたインクは前述した本発明のインクであり、粘度は５ｃＰの調整した。
【０１３４】
これらの表４、表５及び図１４から分かるように、連通管隔壁幅Ｄ３と連通管隔壁長さＬ２との比（Ｌ２／Ｄ３：アスペクト比）を「８」以下にすることにより、隣接ビットとの干渉が小さくなり、シングル（単数ビット）／マルチ（複数ビット）駆動間の液速度Ｖｊ差を良好な画像品質が得られる１ｍ／ｓ以下に抑えることができる。
【０１３５】
ところで、連通管隔壁幅Ｄ３と連通管隔壁長さＬ２との比（Ｌ２／Ｄ３：アスペクト比）を「８」以下、特により小さな値になるようにすると、連通管５の流体抵抗が大きくなり、特に、高粘度インクを用いた高周波駆動の場合にインクの供給量の不足が顕著になり、結果駆動周波数が制限されて高速記録が制限されることになる。
【０１３６】
そこで、このインクジェットヘッドでは、図１３（ｂ）に示すように、連通管５の高さＨ３を６００μｍ以下にしている。これにより、連通管５の隔壁５ａの剛性を高めるために連通管５を分離する隔壁５ａの幅と隔壁５ａの加圧液室長手方向の長さの比（長さ／幅）を小さくするために生じる流体抵抗の増大を抑えることができ、特に普通紙高画質画像を高速で得るために必要な高粘度インクを使用し、高周波で噴射させたときにも噴射不良のないヘッドが得られる。
【０１３７】
ここで、連通管５の高さＨ３に対する高周波駆動時の噴射不良の発生率の測定結果の一例を図１５に示している。なお、ここでも、測定、評価に用いたインクは前述した本発明のインクであり、粘度は５ｃＰの調整した。
【０１３８】
この図１５から分かるように、連通管５の高さＨ３、すなわち、流路板１の厚さを６００μｍ以下とすることによって、高粘度インクを使用し、高周波で噴射させたときでもノズルへの液体の供給は十分行われており、噴射不良は発生しない。
【０１３９】
このように、連通管隔壁幅Ｄ３と連通管隔壁長さＬ２との比（Ｌ２／Ｄ３：アスペクト比）を「８」以下とし、連通管５の高さＨ３を６００μｍ以下とすることにより、特に高粘度インクを使用して高速、高画質で普通紙への記録を行うことができるようになる。
【０１４０】
次に、本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法に係る第１実施形態の製造工程について図１６及び図１７を参照して説明する。
先ず、図１６（ａ）に示すように、厚さ４００μｍで面方位（１１０）のシリコン基板（シリコンウエハを用いる。）６１を用意し、このシリコン基板６１両表面に厚さ１．０μｍのシリコン酸化膜６２ａ、６２ｂ及び厚さ０．１５μｍのシリコン窒化膜６３ａ、６３を形成した。なお、窒化膜６３ａ、６３ｂはＬＰ−ＣＶＤで形成した。
【０１４１】
なお、使用するウエハの種類は両面研磨ウエハ、両面未研磨ウエハ、片面未研磨ウエハのいずれのウエハであっても良く、また比抵抗も揃っている必要はなく、例えばここでは、比抵抗０．１−１００Ωｃｍのウエハを使用している。また、ウエハの厚さは連通管（ノズル連通路）５の高さを規定することになるので、前述したように高粘度インクを使用することから６００μｍ以下の厚さのものを使用している。
【０１４２】
次いで、同図（ｂ）に示すように、シリコン基板６１のノズル板接合面側のシリコン窒化膜６３ａ表面に、ノズル連通路５を形成するための開口と、ノズル板３との接合時の余剰接着剤を流れ込ませる凹部（肉抜き部）４５、擬似液室４６を形成するための各開口とを有するレジストパターン６４ａを形成した。
【０１４３】
そして、ドライエッチングを行って、シリコン窒化膜６３ａに、ノズル連通路５を形成するための開口６５と、ノズル板３との接合時の余剰接着剤を流れ込ませる凹部４５を形成するための開口６６、擬似液室４６を形成するための開口６８をパターニングする。この工程では擬似液室２６を形成するための開口６８は加圧液室６とほぼ同じ平面形状に形成した。
【０１４４】
その後、同図（ｃ）に示すように、シリコン基板６１のノズル板接合面側のシリコン窒化膜６３ａを埋め込み、ノズル連通路５を形成するための開口を有するレジストパターン６４ｃ形成し、ドライエッチングを行って、シリコン窒化膜６３ａの開口６５に連続してシリコン酸化膜６２ａにノズル連通路５を形成するための開口（以下では両開口を単に「開口６５」と表記する。）をパターニングする。
【０１４５】
次に、同図（ｄ）に示すように、シリコン基板６１の振動板接合面側のシリコン窒化膜６３ｂ表面に、加圧液室６及びインク供給路（インク流動部）７を形成するための開口と、振動板２との接合時の余剰接着剤を流れ込ませる凹部（肉抜き部）４７を形成するための開口とを有するレジストパターン６４ｂを形成した。
【０１４６】
そして、ドライエッチングを行って、シリコン窒化膜６３ａに、加圧液室６及びインク供給路（インク流動部）７を形成するための開口７０と、振動板２との接合時の余剰接着剤を流れ込ませる凹部（肉抜き部）４７を形成するための開口７１をパターニングする。
【０１４７】
次いで、同図（ｅ）に示すように、シリコン基板６１の振動板接合面側のシリコン窒化膜６３ｂを埋め込み、ノズル連通路５を形成するための開口を有するレジストパターン６４ｄ形成し、ドライエッチングを行って、シリコン酸化膜６２ａにノズル連通路５を形成するための開口７２をパターニングする。
【０１４８】
その後、図１７（ａ）に示すように、レジストでシリコン窒化膜６３ａの開口６５、６６、６８を埋め込み、ノズル連通路５を形成するための開口７３を有するレジストパターン７２を形成した。このときのレジストの膜厚は８μｍとした。
【０１４９】
そして、同図（ｅ）に示すように、シリコン基板６１のノズル板接合面側のシリコン窒化膜６３ａ、シリコン酸化膜６３ａを埋め込み、ＩＣＰドライエッチャーによりシリコンエッチングのためのマスク７３を形成して、ＩＣＰドライエッチャーを使用して、シリコン基板６１にノズル連通路５を形成するための深堀７４を形成した。ここでは、深堀７４の深さを３００μｍとした。また、ＩＣＰエッチングはノズル板接合面側から行っているが、振動板接合面側から行うこともできる。
【０１５０】
次いで、同図（ｂ）に示すように、マスク７３を除去して、水酸化カリウム水溶液によりシリコン基板６１の異方性エッチングを行ってノズル連通路５となる連通管７５を形成した。
【０１５１】
その後、同図（ｃ）に示すように、ウエットエッチングにより、ノズル板との接合時の余剰接着剤を流れ込ませる凹部（肉抜き部）４５を形成するための開口６６と、擬似液室４６を形成するための開口６８に対応するシリコン酸化膜６２ａを除去するとともに、加圧液室６及びインク供給路（インク流動部）７を形成するための開口７０と、振動板２との接合時の余剰接着剤を流れ込ませる凹部（肉抜き部）４７を形成するための開口７１に対応するシリコン酸化膜６２ｂを除去する。
【０１５２】
そして、同図（ｄ）に示すように、再度水酸化カリウム水溶液により、シリコン基板６１の異方性エッチングを行って、シリコン基板６１に、加圧液室６となる凹部７６、この凹部７６に連続し、インク供給路７となる凹部７７（仮想線で図示した部分）、凹部４５、４７、擬似液室４６となる各凹部を形成した。ここで、加圧液室部形成時のシリコンの異方性エッチングは、水酸化カリウム水溶液として溶液濃度３０％のものを用いて、処理温度８５℃で行った。
【０１５３】
この場合、加圧液室６となる凹部７６とインク供給路７となる凹部７７は一度の異方性エッチングで凹部を形成するので略等しい深さとなっている。同様に、加圧液室６となる凹部７６と擬似液室４６となる凹部の深さは一度の異方性エッチングで凹部を形成するので略等しい深さとなっている。
【０１５４】
そして、同図（ｅ）に示すように、シリコン窒化膜６３ａ、６３ｂ及びシリコン酸化膜６２ａ、６２ｂを除去し、その後図示しないが、耐インク接液膜（耐液性薄膜）１０としてシリコン酸化膜を１μｍの厚さで形成して、インクジェット用流路板１を得た。
【０１５５】
このように、上記実施形態ではノズル板接合面と振動板接合面との接合面積がほぼ同じになるように、またノズル接合面の形状は加圧液室の形状に似た形状の擬似液室形状になるようにパターニングを行ったので、流路板１は接液保護膜（耐液性薄膜）形成時でも反り量を１μｍ以下に抑えることができた。
【０１５６】
そして、この製造工程においては、液室形成部材をシリコンから形成し、ドライエッチングによる深堀と異方性ウェットエッチングとを併用して、必要なノズル連通路や加圧液室などの流路を形成したので、精度よく加圧液室を形成することが可能となり、吐出特性にばらつきのないヘッドが得られた。
【０１５７】
また、シリコン酸化膜／シリコン窒化膜の積層膜をマスクとして異方性ウェットエッチングを行ったので、シリコン窒化膜膜、シリコン酸化膜をそれぞれエッチングのマスクとして使用することでき、寸法制御性に優れたヘッドが得られる。
【０１５８】
そして、この場合、各加圧液室６に対して狭いインク流動部（インク供給路）７を１箇所形成している。このような形状にすることにより、各加圧液室６に対して複数のインク流動部を配設した場合に比べて、インク流動時の複数のインク流動に起因する干渉及びインクの滞りを解消することができる。
【０１５９】
また、加圧液室６よりも狭いインク流動部７の長さは５００μｍ以上、ここでは７００μｍの寸法としている。インク流動部７の幅方向はシリコン基板の（１１１）面により規定することで、制御よく形成することが可能となる。これに対して、インク流動部７の長さ方向に関しては、加圧液室６と加圧液室６よりも狭いインク流入口との接続部、外部からのインク流入口と加圧液室よりも狭いインク流動部との接続部に、シリコンの高次面が出現することから高精度の寸法制御が困難であるが、インク流動部７の長さ５００μｍ以上にすることにより、加圧液室６よりも狭いインク流動部７の寸法ばらつきが生じた場合でも、狭いインク流動部７の流体抵抗値ばらつきを小さく抑えることができる。
【０１６０】
また、加圧液室６よりも狭いインク流動部７へのインクの入出時にインクの滞りがないように、上記接続部は外部からインク流動部７の入口に向かって徐々に狭くなるように、またインク流動部７から加圧液室６へは徐々に広くなるように形成している。
【０１６１】
このように形成した流路板を用いることで、高性能、高信頼性のインクジェットヘッドが得られる。
【０１６２】
次に、本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法に係る第２実施形態の製造工程について図１８及び図１９を参照して説明する。
先ず、図１８（ａ）に示すように、厚さ４００μｍで面方位（１１０）のシリコン基板（シリコンウエハを用いる。）９１を用意し、このシリコン基板９１両表面に厚さ１．０μｍのシリコン酸化膜９２ａ、９２ｂを形成した。
【０１６３】
なお、使用するウエハの種類は両面研磨ウエハ、両面未研磨ウエハ、片面未研磨ウエハのいずれのウエハであっても良く、また比抵抗も揃っている必要はなく、例えばここでは、比抵抗０．１−１００Ωｃｍのウエハを使用している。また、ウエハの厚さは連通管（ノズル連通路）５の高さを規定することになるので、前述したように高粘度インクを使用することから６００μｍ以下の厚さのものを使用している。
【０１６４】
次いで、同図（ｂ）に示すように、シリコン基板９１のノズル板接合面側のシリコン酸化膜９２ａ表面に、ノズル連通路５を形成するための開口と、ノズル板３との接合時の余剰接着剤を流れ込ませる凹部（肉抜き部）４５及び擬似液室４６を形成するための各開口とを有するレジストパターン９４を形成した。
【０１６５】
そして、ドライエッチングを行って、シリコン酸化膜９２ａに、ノズル連通路５を形成するための開口９５と、ノズル板３との接合時の余剰接着剤を流れ込ませる凹部４５を形成するための開口９６及び擬似液室４６を形成するための開口９８とをパターニングする。なお、擬似液室４６を形成するための開口９８は加圧液室６とほぼ同じ平面形状に形成した。
【０１６６】
その後、同図（ｃ）に示すように、シリコン基板９１の振動板接合面側のシリコン酸化膜９２ｂ表面に、加圧液室６及びインク供給路７を形成するための開口と振動板２との接合時の余剰接着剤を流れ込ませる凹部（肉抜き部）４７を形成するための開口とを有するレジストパターン１０２を形成し、ドライエッチングを行ってシリコン酸化膜９２ｂに加圧液室６及びインク供給路７を形成するための開口１０３と振動板２との接合時の余剰接着剤を流れ込ませる凹部４７を形成するための開口１０４とをパターニングする。
【０１６７】
その後、同図（ｄ）に示すように、レジストでシリコン酸化膜９２ａの開口９５、９６、９８を埋め込み、ノズル連通路５を形成するための開口１０５を有するレジストパターン１０６を形成した。このときのレジストの膜厚は８μｍとした。
【０１６８】
そして、図１４（ａ）に示すように、レジストパターン１０６をマスクとしてＩＣＰドライエッチャーを使用して、シリコン基板９１にノズル連通路５を形成するための掘り込み１０７を形成した。ここでは、ＩＣＰエッチングはノズル板接合面側から行っている。
【０１６９】
次いで、同図（ｂ）に示すように、レジストパターン１０６を除去して、水酸化カリウム水溶液によりシリコン基板９１の異方性エッチングを行ってノズル連通路５となる貫通孔１１５、加圧液室６となる凹部１１６、インク供給路７となる凹部１１７、凹部４５、４７、擬似液室４６となる凹部を形成した。ここで、加圧液室部形成時のシリコンの異方性エッチングは、水酸化カリウム水溶液として溶液濃度３０％のものを用いて、処理温度８５℃で行った。
【０１７０】
そして、同図（ｄ）に示すように、シリコン酸化膜９２ａ、９２ｂを除去し、その後図示しないが、耐インク接液膜（耐液性薄膜）１０としてシリコン酸化膜を１μｍの厚さで形成して、インクジェット用流路板１を得た。
【０１７１】
このように、この製造工程においては、液室形成部材をシリコンから形成し、ドライエッチングによる深堀と異方性ウェットエッチングとを併用して、必要なノズル連通路や加圧液室などの流路を形成したので、精度よく加圧液室を形成することが可能となり、吐出特性にばらつきのないヘッドが得られた。
【０１７２】
そして、シリコン酸化膜をマスクとして異方性ウェットエッチングを行ったので、マスク作製工程を非常に簡単でかつ短工期に行うことができるので、低コスト化を図れる。なお、その他の作用効果は前記第１実施形態と同様である。
【０１７３】
次に、本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法に係る第３実施形態の製造工程について図２０及び図２１を参照して説明する。
先ず、図１９（ａ）に示すように、厚さ４００μｍで面方位（１１０）のシリコン基板（シリコンウエハを用いる。）１２１を用意し、このシリコン基板１２１両表面に厚さ０．１５μｍのシリコン酸化膜１２２ａ、１２２ｂをＬＰ−ＣＶＤで形成した。
【０１７４】
なお、使用するウエハの種類は両面研磨ウエハ、両面未研磨ウエハ、片面未研磨ウエハのいずれのウエハであっても良く、また比抵抗も揃っている必要はなく、例えばここでは、比抵抗０．１−１００Ωｃｍのウエハを使用している。また、ウエハの厚さは連通管（ノズル連通路）５の高さを規定することになるので、前述したように高粘度インクを使用することから６００μｍ以下の厚さのものを使用している。
【０１７５】
次いで、同図（ｂ）に示すように、シリコン基板１２１のノズル板接合面側のシリコン窒化膜１２２ａ表面に、ノズル連通路５を形成するための開口と、ノズル板３との接合時の余剰接着剤を流れ込ませる凹部（肉抜き部）４５及び擬似液室４６を形成するための各開口とを有するレジストパターン１２４を形成した。
【０１７６】
そして、ドライエッチングを行って、シリコン窒化膜１２２ａに、ノズル連通路５を形成するための開口１２５と、ノズル板３との接合時の余剰接着剤を流れ込ませる凹部４５を形成するための開口１２６及び擬似液室４６を形成するための開口１２８とをパターニングする。なお、擬似液室２６を形成するための開口１２８は加圧液室６とほぼ同じ平面形状に形成した。
【０１７７】
その後、同図（ｃ）に示すように、シリコン基板１２１の振動板接合面側のシリコン窒化膜１２２ｂ表面に、加圧液室６及びインク供給路７を形成するための開口と振動板２との接合時の余剰接着剤を流れ込ませる凹部（肉抜き部）４７を形成するための開口とを有するレジストパターン１３２を形成し、ドライエッチングを行ってシリコン窒化膜１２２ｂに加圧液室６及びインク供給路７を形成するための開口１３３と振動板２との接合時の余剰接着剤を流れ込ませる凹部４７を形成するための開口１３４とをパターニングする。
【０１７８】
その後、同図（ｄ）に示すように、レジストでシリコン窒化膜１２２ａの開口１２５、１２６、１２８を埋め込み、ノズル連通路５を形成するための開口１３５を有するレジストパターン１３６を形成した。このときのレジストの膜厚は８μｍとした。
【０１７９】
そして、図１６（ａ）に示すように、レジストパターン１３６をマスクとしてＩＣＰドライエッチャーを使用して、シリコン基板１２１にノズル連通路５を形成するための掘り込み１３７を形成した。ここでは、ＩＣＰエッチングはノズル板接合面側から行っている。
【０１８０】
次いで、同図（ｂ）に示すように、レジストパターン１３６を除去して、水酸化カリウム水溶液によりシリコン基板１２１の異方性エッチングを行ってノズル連通路５となる貫通孔１４５、加圧液室６となる凹部１４６、インク供給路７となる凹部１４７、凹部４５、４７、擬似液室４６となる凹部を形成した。ここで、加圧液室部形成時のシリコンの異方性エッチングは、水酸化カリウム水溶液として溶液濃度３０％のものを用いて、処理温度８５℃で行った。
【０１８１】
そして、同図（ｄ）に示すように、シリコン窒化膜１２２ａ、１２２ｂを除去し、その後図示しないが、耐インク接液膜（耐液性薄膜）１０としてシリコン酸化膜を１μｍの厚さで形成して、インクジェット用流路板１を得た。
【０１８２】
このように、この製造工程においては、シリコン窒化膜をマスクとして異方性ウェットエッチングを行ったので、マスク膜厚を薄くすることが可能となり、エッチング時に生じるＣＤロスを抑えることができ、寸法制御性を向上することが可能となる。また、マスク作製工程が非常に簡単かつ短工期のプロセスであり、低コスト化を図れる。その他の作用効果は前記第１実施形態と同様である。
【０１８３】
次に、本発明に係るインクジェットヘッドとインクタンクとを一体化したインクカートリッジについて図２２を参照して説明する。
このインクカートリッジ（インクタンク一体型ヘッド）２００は、ノズル孔２０１等を有する上記実施形態のインクジェットヘッド２０２と、このインクジェットヘッド２０２に対してインクを供給するインクタンク２０３とを一体化したものである。
【０１８４】
このようにインクタンク一体型のヘッドの場合、ヘッドの信頼性はただちに全体の信頼性につながるので、上述したように滴噴射特性のバラツキが少なく、噴射不良が生じないインクジェットヘッドを一体化することで、全体の歩留まりが向上して低コスト化を図れ、また、信頼性が向上する。
【０１８５】
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドからな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２３及び図２４を参照して説明する。なお、図２３は同記録装置の斜視説明図、図２４は同記録装置の機構部の側面説明図である。
【０１８６】
このインクジェット記録装置は、記録装置本体２１１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２１２等を収納し、装置本体２１１の下方部には前方側から多数枚の用紙２１３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）２１４を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙２１３を手差しで給紙するための手差しトレイ２１５を開倒することができ、給紙カセット２１４或いは手差しトレイ２１５から給送される用紙２１３を取り込み、印字機構部２１２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２１６に排紙する。
【０１８７】
印字機構部２１２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２２１と従ガイドロッド２２２とでキャリッジ２２３を主走査方向（図２４で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ２２３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２２４を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、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２２３にはヘッド２２４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２２５を交換可能に装着している。なお、上述したインクタンク一体型ヘッドである本発明に係るインクカートリッジを搭載するようにすることもできる。
【０１８８】
インクカートリッジ２２５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。
【０１８９】
また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド２２４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。
【０１９０】
ここで、キャリッジ２２３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド２２１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２２２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ２２３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ２２７で回転駆動される駆動プーリ２２８と従動プーリ２２９との間にタイミングベルト２３０を張装し、このタイミングベルト２３０をキャリッジ２２３に固定しており、主走査モーター２２７の正逆回転によりキャリッジ２２３が往復駆動される。
【０１９１】
一方、給紙カセット２１４にセットした用紙２１３をヘッド２２４の下方側に搬送するために、給紙カセット２１４から用紙２１３を分離給装する給紙ローラ２３１及びフリクションパッド２３２と、用紙２１３を案内するガイド部材２３３と、給紙された用紙２１３を反転させて搬送する搬送ローラ２３４と、この搬送ローラ２３４の周面に押し付けられる搬送コロ２３５及び搬送ローラ２３４からの用紙２１３の送り出し角度を規定する先端コロ２３６とを設けている。搬送ローラ２３４は副走査モータ２３７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【０１９２】
そして、キャリッジ２２３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ２３４から送り出された用紙２１３を記録ヘッド２２４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２３９を設けている。この印写受け部材２３９の用紙搬送方向下流側には、用紙２１３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ２４１、拍車２４２を設け、さらに用紙２１３を排紙トレイ２１６に送り出す排紙ローラ２４３及び拍車２４４と、排紙経路を形成するガイド部材２４５，２４６とを配設している。
【０１９３】
記録時には、キャリッジ２２３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２２４を駆動することにより、停止している用紙２１３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙２１３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２１３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２１３を排紙する。
【０１９４】
また、キャリッジ２２３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド２２４の吐出不良を回復するための回復装置２４７を配置している。回復装置２４７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２２３は印字待機中にはこの回復装置２４７側に移動されてキャッピング手段でヘッド２２４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。
【０１９５】
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２２４の吐出口（ノズル）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。
【０１９６】
このように、このインクジェット記録装置においては本発明を実施したインクジェットヘッドを搭載しているので、信頼性が高く、長期にわたり、安定したインク滴吐出特性が得られて、高画質記録を行うことができる。
【０１９７】
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、上記各実施形態においては圧電素子を用いるヘッドで説明したが、前述したようなサーマル型、あるいは静電型のヘッドにも同様に適用できる。
【０１９８】
また、上記実施形態においては、本発明のインクを使用する液滴吐出ヘッドに本発明を適用した例を説明したが、使用するインクは本発明のインク限るものではなく、また、高粘度インク以外のインクを使用する液滴吐出ヘッドにも同様に適用できる。
【０１９９】
【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、加圧液室に連通して液体を供給する液体流動部を一つ設け、この液体流動部は加圧液室よりも幅が狭く、且つ、その長さが５００μｍ以上である構成としたので、液体流動の干渉がなく滞りのない流体流動が可能であり、噴射特性に対する液体流動部の長さばらつきの影響が低減され、滴速度のバラツキが低減して高い画像品質で画像を記録できるようになる。
【０２００】
本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法によれば、液室形成部材をシリコンで形成した本発明に係る液滴吐出ヘッドを製造する製造方法であって、液室形成部材はドライエッチングによる深堀又はドライエッチングによる深堀と異方性ウェットエッチングとを併用して形成する構成としたので、低コストで信頼性の高いヘッドを得ることができる。
【０２０１】
本発明に係るインクカートリッジによれば、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とインクタンクを一体化したので、滴速度のバラツキが低減して高い画像品質で画像を記録できるようになる。
【０２０２】
本発明に係るインクジェット記録装置によれば、インクジェットヘッドが本発明に係る液滴吐出ヘッドである構成としたので、高品質画像を記録することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液滴吐出ヘッドの実施形態に係る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要部断面説明図
【図４】同ヘッドの要部平面説明図
【図５】同ヘッドの流路形成部材の断面説明図
【図６】同流路形成部材のノズル板接合面側の平面説明図
【図７】同流路形成部材の振動板接合面側の平面説明図
【図８】同ヘッドの流路形成部材のインク供給路（インク流動部）の説明に供する平面説明図
【図９】インク供給路の長さに対する噴射速度のバラツキの関係の説明に供する説明図
【図１０】同ヘッドの流路形成部材の液室間隔壁幅と液室高さの説明に供する断面説明図
【図１１】液室間隔壁のアスペクト比に対するシングル／マルチ噴射速度差の説明に供する説明図
【図１２】液室間隔壁のアスペクト比に対する高周波噴射時の噴射不良率の説明に供する説明図
【図１３】同ヘッドの流路形成部材の連通管隔壁幅、連通管隔壁長さ、連通管隔壁高さの説明に供する断面説明図
【図１４】連通管隔壁の幅と長さの比に対するシングル／マルチ噴射速度差の説明に供する説明図
【図１５】連通管隔壁高さに対する高周波噴射時の噴射不良率の説明に供する説明図
【図１６】本発明に係る製造方法の第１実施形態の製造工程を説明する説明図
【図１７】図１６に続く工程を説明する説明図
【図１８】本発明に係る製造方法の第２実施形態の製造工程を説明する説明図
【図１９】図１８に続く工程を説明する説明図
【図２０】本発明に係る製造方法の第３実施形態の製造工程を説明する説明図
【図２１】図２０に続く工程を説明する説明図
【図２２】本発明に係るインクカートリッジの説明に供する斜視説明図
【図２３】本発明に係る液滴吐出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２４】同記録装置の機構部の側面説明図
【符号の説明】
１…流路板、２…振動板、３…ノズル板、４…ノズル、５…ノズル連通路（連通管）、５ａ…連通管隔壁、６…加圧液室、６ａ…液室間隔壁、７…インク供給路（液体流動部）、８…共通液室、１０…耐液性薄膜、１２…圧電素子、１３…ベース基板、６１…シリコン基板、６２ａ…シリコン酸化膜、６３ｂ…シリコン窒化膜、２００…インクカートリッジ、２１４…記録ヘッド。[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a droplet discharge head and a method of manufacturing the same, an ink cartridge, and an ink jet recording apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An ink jet recording apparatus used as an image recording apparatus (image forming apparatus) such as a printer, a facsimile, a copying apparatus, and a plotter includes a nozzle for ejecting ink droplets and an ink flow path (ejection chamber, pressure chamber, pressurizing chamber) communicating with the nozzle. A liquid chamber, a pressure chamber, a liquid chamber, etc.) and a driving unit (pressure generating unit) for pressurizing the ink in the ink flow path. Things. The droplet discharge head includes, for example, a droplet discharge head that discharges a liquid resist as droplets, a droplet discharge head that discharges a DNA sample as droplets, and the like, but the following description will focus on an inkjet head.
[0003]
As an inkjet head, as a driving means for generating energy to pressurize the ink in the ink flow path, a piezoelectric element is used to deform a diaphragm forming a wall surface of the ink flow path to change the volume in the ink flow path. A so-called piezo-type that discharges ink droplets, or a so-called thermal-type that discharges ink droplets by pressure generated by heating ink in an ink flow path using a heating resistor to generate bubbles, The diaphragm that forms the wall of the path and the electrode are arranged facing each other, and the diaphragm is deformed by the electrostatic force generated between the diaphragm and the electrode, thereby changing the volume in the ink flow path and ejecting ink droplets. An electrostatic type is known.
[0004]
Among these various heads, a pressure plate (liquid chamber) is formed by bonding a nozzle plate (nozzle forming member) having a nozzle opening and a diaphragm to both surfaces of a spacer (flow path forming member). Ink-jet heads in which the diaphragm is deformed by piezoelectric elements do not use heat energy as a driving source for flying ink droplets, so that there is no deterioration of the ink due to heat, and particularly, color ink that is easily deteriorated by heat is ejected. There are advantages above. Moreover, since the amount of ink droplets can be freely adjusted by adjusting the amount of displacement of the piezoelectric vibrator, the head is optimal for configuring an ink jet recording apparatus for high quality color printing. .
[0005]
By the way, the ink jet head can record and print at an extremely high resolution by reducing the size of the ink droplet because dots on the recording medium are constituted by ink droplets.
[0006]
However, for efficient recording, it is necessary to increase the number of ink openings (increase the number of nozzles). In particular, in the case of using a piezoelectric element as a driving means, the energy of the piezoelectric element can be efficiently reduced. It is necessary to enlarge the pressure chamber (pressurized liquid chamber) for use. This conflicts with the demand for a smaller head. In order to solve such conflicting problems, it is common practice to increase the capacity by increasing the shape of the pressure chamber in the longitudinal direction while reducing the thickness of the wall (partition wall) that partitions the adjacent pressure chambers.
[0007]
Such a pressure chamber and a reservoir are formed by a flow path forming member which is a member for maintaining a distance between the diaphragm and the nozzle plate at a predetermined value. As described above, the pressure chamber and the reservoir have a very small and complicated shape. Due to the necessity of forming the pressure chamber, an etching technique is usually used. As a material for forming such a flow path forming member, a photosensitive resin film is often used. However, since the mechanical strength is low, crosstalk or bending is caused to obtain high resolution. There is a problem that quality is reduced.
[0008]
Therefore, a component manufacturing technology using anisotropic etching of a silicon single crystal substrate capable of processing a fine shape with high accuracy by a relatively simple method, that is, a member forming an ink jet head by applying a so-called micromachining technology is used. Processing is performed. In particular, pressure chambers and reservoirs are formed by performing anisotropic etching using a single crystal silicon substrate having a crystal orientation (110) as a flow path forming member. The spacer using single crystal silicon has high mechanical rigidity, which can reduce the deflection of the entire recording head due to the deformation of the piezoelectric element, and the pressure chamber is formed because the etched wall is almost perpendicular to the surface. It has a great advantage that it can be configured uniformly.
[0009]
In order to supply ink to such a liquid chamber, an ink flowing section (also referred to as an ink supply path) is required. This ink flowing section is for efficiently transmitting the pressure generated in the liquid chamber to the nozzle side. , Formed narrower than the liquid chamber.
[0010]
For example, as described in JP-A-2000-6402, a plurality of pressure generating chambers communicating with a nozzle opening, and at least a lower electrode, a piezoelectric layer, and an upper electrode in a region corresponding to the pressure generating chamber are included. A pressure generating chamber is formed by forming a piezoelectric element and communicating a communication portion communicating with an ink supply port to which ink is supplied from the outside with a pressure generating chamber through a portion having a width smaller than the width of the pressure generating chamber. There is known a head provided with a portion whose width gradually decreases near the end of the narrow portion.
[0011]
Further, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-125198, a pressure generating chamber communicating with each of the nozzle openings, a common ink chamber for supplying ink to the pressure generating chamber, and a common Having a flow path forming substrate that forms an ink supply port connected to the ink chamber, the ink supply port has a narrowest portion that governs the ink droplet ejection performance, and from there through a plurality of step portions 2. Description of the Related Art There is known a head configured to expand toward a pressure generating chamber so as to increase the length without changing the fluid resistance.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, if the ink flowing portion, which is narrower than the pressurized liquid chamber, is made narrower, the pressure can be efficiently transmitted to the nozzles. However, if it is made too narrow, the ink supply to the liquid chamber becomes impossible in the case of high-frequency ejection. This will be sufficient and will result in poor injection. For this reason, it is necessary to form the ink flowing portion with the set dimensions with high accuracy.
[0013]
Here, when a dimensional variation occurs between the ink flowing portions corresponding to the plurality of pressurized liquid chambers, a variation in the fluid resistance value occurs in each ink flowing portion. Due to this variation in the fluid resistance value, the ejection speed (ejection speed) Vj of the ink droplets varies between channels (between the nozzles), and the landing positions of the ink droplets shift in the respective nozzles, resulting in image quality. Will decrease.
[0014]
In particular, in the case of an ink jet recording apparatus, when printing on plain paper, color reproducibility of an image, durability, light resistance, ink drying property, character bleeding (feathering), color boundary bleeding (color bleed), double-sided printing property For example, the problem of image quality deterioration peculiar to the ink jet recording apparatus has become apparent, and when high-speed printing is to be performed on plain paper, it is extremely difficult to perform printing while satisfying all these characteristics. .
[0015]
Therefore, in order to improve the problems with the conventional dye-based ink when using plain paper, the use of a pigment-based ink using an organic pigment, carbon black, or the like as a colorant has been studied for plain paper printing, or It has been put to practical use. Pigments, unlike dyes, have no solubility in water, and thus are usually used as aqueous inks in a state where the pigment is mixed with a dispersant, subjected to dispersion treatment, and stably dispersed in water.
[0016]
Such a pigment-based ink has a high viscosity, and the influence of the variation of the droplet speed Vj due to the variation of the fluid resistance value of the ink flowing portion between the respective channels is further increased, and the influence on the image quality is also increased. Of course, not only the pigment-based ink but also a similar problem occurs when ejecting a liquid having a high viscosity.
[0017]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and has a droplet discharge head capable of performing recording with high image quality by reducing variations in droplet speed, and a method of manufacturing the same, by integrating the head. It is an object of the present invention to provide an ink cartridge capable of performing high-quality image recording, and an inkjet recording apparatus capable of recording a high-quality image by mounting the head or the ink cartridge.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the droplet discharge head according to the present invention is provided with one liquid flowing unit that supplies a liquid in communication with the pressurized liquid chamber, and the liquid flowing unit is wider than the pressurized liquid chamber. Is narrow and the length is 500 μm or more.
[0019]
Here, the flow path forming member is preferably formed from a silicon substrate. In this case, the pressurized liquid chamber and the liquid flowing section are formed by half-etching the silicon substrate, and the pressurized liquid chamber and the liquid flowing section are formed. Preferably, the etching depths are substantially equal. In addition, it is preferable that the shortest width wall surface of the liquid flowing part is defined by the (111) plane.
[0020]
Further, it is preferable that the liquid flowing section has a gradually narrowing portion on the inlet side and a gradually increasing portion on the outlet side. Further, the ratio (height / width) of the width of the partition wall between the pressurized liquid chambers and the height of the pressurized liquid chamber is preferably 3 or more and 6 or less. A pseudo liquid chamber having a shape similar to the pressurized liquid chamber is formed on the joint surface of. The ratio between the width of the partition between the pseudo liquid chambers and the height of the pseudo liquid chamber (height / width) is 3 or more and 6 or less. It is preferable that
[0021]
Further, the flow path forming member has a nozzle communication path communicating between the pressurized liquid chamber and the nozzle in the thickness direction of the flow path forming member, and the width of the partition wall between the plurality of nozzle communication paths, The ratio (length / width) of the partition to the length in the longitudinal direction of the pressurized liquid chamber is preferably 8 or less, and in this case, the height of the nozzle communication passage is preferably 600 μm or less.
[0022]
Furthermore, it is preferable that an oxide film or a titanium nitride film is formed on the wall surface of the pressurized liquid chamber and / or the liquid flowing portion.
[0023]
The ink preferably has a liquid viscosity of 5 cP (25 ° C.) or more, and preferably contains at least a pigment, a water-soluble organic solvent, a polyol or glycol ether having 8 or more carbon atoms, and water.
[0024]
The method for manufacturing a droplet discharge head according to the present invention is a method for manufacturing the droplet discharge head according to the present invention, wherein the flow path forming member is anisotropically formed by deep etching by dry etching of silicon or by deep etching by dry etching. In this case, the wet etching is used in combination with the wet etching.
[0025]
Here, in the case where anisotropic wet etching is used together, it is preferable to use a silicon oxide film / silicon nitride film stacked film, a silicon oxide film, or a silicon nitride film as a mask.
[0026]
The ink cartridge according to the present invention integrates an ink jet head including the droplet discharge head according to the present invention and an ink tank that supplies ink to the ink jet head.
[0027]
An ink jet recording apparatus according to the present invention includes an ink jet head configured to discharge ink droplets, the ink jet head including the liquid drop discharging head according to the present invention, or the ink cartridge integrated with the ink jet head according to the present invention.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. An ink jet head according to an embodiment of the droplet discharge head of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is an exploded perspective view of the head, FIG. 2 is a cross-sectional view of the head along the longitudinal direction of the liquid chamber, FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view of the head along the lateral direction of the liquid chamber, and FIG. FIG. 3 is an explanatory plan view of a main part of a head.
[0029]
This ink jet head includes a flow path plate 1 as a flow path forming member formed of a single crystal silicon substrate, a vibration plate 2 bonded to a lower surface of the flow path plate 1, and a nozzle plate bonded to an upper surface of the flow path plate 1. A pressurized liquid chamber (pressurized liquid chamber) 6, which is an ink flow path through which a nozzle 4 for discharging ink droplets, which is a droplet, communicates via a nozzle communication path (communication pipe) 5. An ink supply path 7 is formed as a liquid flowing part (ink flowing part) that serves as a fluid resistance part and communicates via an ink supply port 9 to a common liquid chamber 8 for supplying ink to the pressurized liquid chamber 6. .
[0030]
An electric machine which is a driving means (actuator means) for pressurizing ink in the pressurized liquid chamber 6 corresponding to each pressurized liquid chamber 6 on the outer surface side (the opposite side to the liquid chamber) of the diaphragm 2. A laminated piezoelectric element 12 as a conversion element is joined, and this piezoelectric element 12 is joined to a base substrate 13. The base substrate 13 uses an insulating substrate such as barium titanate, alumina, and forsterite.
[0031]
In addition, between the piezoelectric elements 12, support columns 14 are provided corresponding to the partition walls 6 a between the pressurized liquid chambers 6. Here, the piezoelectric element member is subjected to slit processing by half-cut dicing so as to be divided into a comb-tooth shape, and each of the piezoelectric element members is formed as a piezoelectric element 12 and a support portion 14. The structure of the support 14 is the same as that of the piezoelectric element 12, but is a simple support because no drive voltage is applied.
[0032]
Further, the outer peripheral portion of the diaphragm 12 is joined to the frame member 16 with an adhesive 17 containing a gap material. The frame member 16 has a recess serving as the common liquid chamber 8 and an ink supply hole 18 (see FIG. 5) for supplying ink to the common liquid chamber 8 from outside. The frame member 16 is formed by injection molding of, for example, epoxy resin or polyphenylene sulphite.
[0033]
Here, as described later, for example, the flow channel plate 1 is formed by etching a single crystal silicon substrate having a crystal plane orientation of (110) by dry etching and by using an etching solution such as an aqueous solution of potassium hydroxide (KOH) or TMAH. By using the anisotropic etching together, a recess or a hole serving as the nozzle communication path 5, the pressurized liquid chamber 6, and the ink supply path 7 is formed.
[0034]
The pressurized liquid chamber 6 serving as a surface (wall surface of the liquid flow path) of the flow path plate 1 which is in contact with the ink, and each wall surface of the ink supply path 7 are formed of an oxide film, a titanium nitride film, or an organic resin film such as polyimide. A liquid-resistant thin film 10 is formed. By forming such a liquid-resistant thin film 10, the flow path plate 10 made of a silicon substrate is hardly eluted with ink, and the wettability is also improved. Will be possible.
[0035]
The diaphragm 2 is formed from a nickel metal plate, and is manufactured by, for example, an electroforming method (electroforming method). However, other diaphragms such as a metal plate, a resin plate, and a joining member between a metal and a resin plate are used. It can also be used.
[0036]
The vibration plate 2 has a thin portion (diaphragm portion) 21 having a thickness of 2 to 10 μm for facilitating deformation at a portion corresponding to the pressurized liquid chamber 6 and a thick portion (island shape) for joining with the piezoelectric element 12. (A convex portion) 22 and a thick portion 23 also at a portion corresponding to the support portion 14 and a joint portion with the frame member 16, and the flat surface side is bonded to the flow path plate 1 with an adhesive to form an island shape. The convex portion 22 is bonded to the piezoelectric element 12 with an adhesive, and the thick portion 23 is further bonded to the support portion 14 and the frame member 16 with an adhesive 17. Here, diaphragm 2 is formed by nickel electroforming of a two-layer structure. In this case, the thickness of the diaphragm 21 is 3 μm and the width is 35 μm (one side).
[0037]
The nozzle plate 3 forms a nozzle 4 having a diameter of 10 to 35 μm corresponding to each pressurized liquid chamber 6 and is bonded to the flow path plate 1 with an adhesive. The nozzle plate 3 may be made of a metal such as stainless steel or nickel, a combination of a metal and a resin such as a polyimide resin film, silicon, or a combination thereof. Here, it is formed by a Ni plating film or the like by an electroforming method. Further, the inner shape (inner shape) of the nozzle 4 is formed in a horn shape (a substantially columnar shape or a substantially truncated cone shape), and the hole diameter of the nozzle 4 is approximately 20 to 20 in diameter on the ink droplet outlet side. It is 35 μm. Further, the nozzle pitch of each row is set to 150 dpi, and is set to 300 dpi by two rows.
[0038]
In addition, a water-repellent treatment layer (not shown) that has been subjected to a water-repellent surface treatment is provided on the nozzle surface (surface in the discharge direction: discharge surface) of the nozzle plate 3. Examples of the water-repellent layer include PTFE-Ni eutectoid plating, electrodeposition coating of a fluororesin, evaporation-coated fluororesin (for example, pitch fluoride), silicon-based resin and fluorine-based resin. A water-repellent treatment film selected according to the physical properties of the ink, such as baking after the application of a solvent, is provided to stabilize the ink droplet shape and flying characteristics and obtain high-quality image quality.
[0039]
The piezoelectric element 12 includes a piezoelectric layer 31 of lead zirconate titanate (PZT) having a thickness of 10 to 50 μm / 1 and an internal electrode layer 32 of silver / palladium (AgPd) having a thickness of several μm / 1. The internal electrodes 32 are alternately electrically connected to the individual electrodes 33 and the common electrodes 34 which are end electrodes (external electrodes) on the end faces. The pressurized liquid chamber 6 is contracted and expanded by expansion and contraction of the piezoelectric element 12 whose piezoelectric constant is d33. When a drive signal is applied to the piezoelectric element 12 and charging is performed, the piezoelectric element 12 expands, and when the electric charge charged to the piezoelectric element 12 discharges, it contracts in the opposite direction.
[0040]
The end face electrode on one end face of the piezoelectric element member is divided into individual electrodes 33 by dicing processing by half-cutting, and the end face electrode on the other end face is not divided by restriction by processing such as a notch. The conductive common electrode 34 is formed.
[0041]
An FPC cable 35 is connected to the individual electrode 33 of the piezoelectric element 12 by solder bonding, ACF (anisotropic conductive film) bonding or wire bonding to give a drive signal. Is connected to a drive circuit (driver IC) for selectively applying a drive waveform. The common electrode 34 is connected to a ground (GND) electrode of the FPC cable 35 by providing an electrode layer at the end of the piezoelectric element and running it around.
[0042]
In the ink jet head configured as described above, for example, by applying a drive waveform (pulse voltage of 10 to 50 V) to the piezoelectric element 12 in accordance with a recording signal, a displacement in the stacking direction occurs in the piezoelectric element 12 and vibration is generated. The ink in the pressurized liquid chamber 6 is pressurized via the plate 2, the pressure increases, and ink droplets are ejected from the nozzles 4.
[0043]
Thereafter, with the end of the ink droplet ejection, the ink pressure in the pressurized liquid chamber 6 decreases, and a negative pressure is generated in the pressurized liquid chamber 6 due to the inertia of the ink flow and the discharge process of the driving pulse to fill the ink. Move to the process. At this time, the ink supplied from an ink tank (not shown) flows into the common liquid chamber 8, passes through the ink supply port 9 from the common liquid chamber 8, and fills the pressurized liquid chamber 6 through the ink supply path 7.
[0044]
Here, the ink supply path (fluid resistance section) 7 is effective in attenuating residual pressure vibration after ejection, but is resistant to refilling due to surface tension. By appropriately selecting the fluid resistance value of the ink supply path 7, a balance between the attenuation of the residual pressure and the refill time can be achieved, and the time (drive cycle) required to shift to the next ink droplet ejection operation can be shortened.
[0045]
Here, the ink that is the liquid used in the inkjet head will be described. The ink liquid used in the inkjet head according to the present invention (hereinafter referred to as “the ink of the present invention”) is a printing ink (recording ink) having the following configurations (1) to (10). It is not limited to.
[0046]
(1) Pigment (self-dispersible pigment) 6 wt% or more
(2) Wetting agent 1
(3) Wetting agent 2
(4) Water-soluble organic solvent
(5) Anionic or nonionic surfactant
(6) Polyol or glycol ether having 8 or more carbon atoms
(7) Emulsion
(8) Preservative
(9) pH adjuster
(10) Pure water
[0047]
That is, a pigment is used as a colorant for printing (recording), a solvent for decomposing and dispersing the pigment is used as an essential component, and as additives, wetting agents, surfactants, emulsions, preservatives, pH And conditioning agents. The reason why the wetting agent 1 and the wetting agent 2 are mixed is that the characteristics of the wetting agents are utilized and that the viscosity can be easily adjusted.
[0048]
Hereinafter, each of the ink components will be described more specifically.
Regarding the pigment (1), inorganic pigments and organic pigments can be used without any particular limitation. As the inorganic pigment, in addition to titanium oxide and iron oxide, carbon black produced by a known method such as a contact method, a furnace method, and a thermal method can be used. Examples of organic pigments include azo pigments (including azo lakes, insoluble azo pigments, condensed azo pigments, chelated azo pigments, etc.) and polycyclic pigments (for example, phthalocyanine pigments, perylene pigments, perinone pigments, anthraquinone pigments, quinacridone pigments) , Dioxazine pigments, thioindigo pigments, isoindolinone pigments, quinoflurone pigments, etc., dye chelates (eg, basic dye chelates, acid dye chelates, etc.), nitro pigments, nitroso pigments, aniline black and the like.
[0049]
According to a preferred embodiment of the ink of the present invention, among these pigments, those having good affinity for water are preferably used. The particle size of the pigment is preferably from 0.05 μm to 10 μm, more preferably 1 μm or less, and most preferably 0.16 μm or less. The addition amount of the pigment as a colorant in the ink is preferably about 6 to 20% by weight, more preferably about 8 to 12% by weight.
[0050]
Specific examples of the pigment preferably used in the ink of the invention include the following.
For black color, carbon black (CI pigment black 7) such as furnace black, lamp black, acetylene black, and channel black, or metal such as copper, iron (CI pigment black 11), and titanium oxide And organic pigments such as aniline black (CI pigment black 1).
[0051]
Further, for color, C.I. I. Pigment Yellow 1 (Fast Yellow G), 3, 12 (Disazo Yellow AAA), 13, 14, 17, 24, 34, 35, 37, 42 (Yellow Iron Oxide), 53, 55, 81, 83 (Disazo Yellow HR) ), 95, 97, 98, 100, 101, 104, 408, 109, 110, 117, 120, 138, 153, C.I. I.

Pigment Orange

5, 13, 16, 17, 36, 43, 51, C.I. I.

Pigment Red

1, 2, 3, 5, 17, 22 (Brilliant Fast Scarlet), 23, 31, 38, 48: 2 (Permanent Red 2B (Ba)), 48: 2 (Permanent Red 2B (Ca)), 48: 3 (permanent red 2B (Sr)), 48: 4 (permanent red 2B (Mn)), 49: 1, 52: 2, 53: 1, 57: 1 (brilliant carmine 6B), 60: 1, 63. : 1, 63: 2, 64: 1, 81 (rhodamine 6G lake), 83, 88, 101 (Bengara), 104, 105, 106, 108 (cadmium red), 112, 114, 122 (quinacridone magenta), 123 , 146, 149, 166, 168, 170, 172, 177, 178, 179, 185, 190, 193, 209, 219, C I. Pigment Violet 1 (rhodamine lake), 3, 5: 1, 16, 19, 23, 38, C.I. I. Pigment Blue 1, 2, 15 (phthalocyanine blue R), 15: 1, 15: 2, 15: 3 (phthalocyanine blue E), 16, 17: 1, 56, 60, 63, C.I. I.

Pigment Green

1, 4, 7, 8, 10, 17, 18, 36 and the like.
[0052]
Other pigments (for example, carbon) are treated with a resin or the like to treat the surface of the pigment (eg, carbon) with a graft pigment that can be dispersed in water. Processed pigments and the like can be used.
[0053]
Further, the pigment may be contained in microcapsules so that the pigment can be dispersed in water.
[0054]
According to a preferred embodiment of the ink of the present invention, the pigment for black ink is preferably added to the ink as a pigment dispersion obtained by dispersing the pigment in an aqueous medium with a dispersant. As a preferred dispersant, a known dispersion used for preparing a conventionally known pigment dispersion can be used.
[0055]
Examples of the dispersion include the following.
Polyacrylic acid, polymethacrylic acid, acrylic acid-acrylonitrile copolymer, vinyl acetate-acrylic ester copolymer, acrylic acid-alkyl acrylate copolymer, styrene-acrylic acid copolymer, styrene-methacrylic acid copolymer Polymer, styrene-acrylic acid-alkyl acrylate copolymer, styrene-methacrylic acid-alkyl acrylate copolymer, styrene-α-methylstyrene-acrylic acid copolymer, styrene-α-methylstyrene-acryl Acid copolymer-alkyl acrylate copolymer, styrene-maleic acid copolymer, vinylnaphthalene-maleic acid copolymer, vinyl acetate-ethylene copolymer, vinyl acetate-fatty acid vinyl ethylene copolymer, vinyl acetate -Maleic acid ester copolymer, vinyl acetate- Crotonic acid copolymer, vinyl acetate-acrylic acid copolymer and the like.
[0056]
According to a preferred embodiment of the ink of the present invention, these copolymers preferably have a weight average molecular weight of 3,000 to 50,000, more preferably 5,000 to 30,000, most preferably 7, 000 to 15,000. The addition amount of the dispersant may be appropriately added within a range in which the pigment is stably dispersed and other effects are not lost. The dispersant is preferably in the range of 1: 0.06 to 1: 3, more preferably in the range of 1: 0.125 to 1: 3.
[0057]
The pigment used for the colorant is a particle having a particle diameter of 0.05 μm to 0.16 μm, which is contained in an amount of 6% by weight to 20% by weight based on the total weight of the recording ink, and is dispersed in water by a dispersant. The dispersant is a polymer dispersant having a molecular weight of 5,000 to 100,000. When at least one water-soluble organic solvent is a pyrrolidone derivative, particularly 2-pyrrolidone, the image quality is improved.
[0058]
Regarding the wetting agents 1 and 2 and the water-soluble organic solvent of (2) to (4), in the case of the ink of the present invention, water is used as a liquid medium in the ink. For the purpose of preventing drying of the ink and improving the dissolution stability, for example, the following water-soluble organic solvents are used. These water-soluble organic solvents may be used as a mixture of two or more.
[0059]
Specific examples of the wetting agent and the water-soluble organic solvent include, for example, the following.
Ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, tetraethylene glycol, hexylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, glycerol, Polyhydric alcohols such as 1,2,6-hexanetriol, 1,2,4-butanetriol, 1,2,3-butanetriol and petriol;
[0060]
Polyhydric alcohol alkyl ethers such as ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, tetraethylene glycol monomethyl ether, and propylene glycol monoethyl ether;
[0061]
Polyhydric alcohol aryl ethers such as ethylene glycol monophenyl ether and ethylene glycol monobenzyl ether;
[0062]
Nitrogen-containing heterocyclic compounds such as 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, N-hydroxyethyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethylimidazolidinone, ε-caprolactam, γ-butyrolactone;
[0063]
Amides such as formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide;
[0064]
Amines such as monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, monoethylamine, diethylamine and triethylamine;
[0065]
Sulfur-containing compounds such as dimethyl sulfoxide, sulfolane and thiodiethanol; propylene carbonate and ethylene carbonate.
[0066]
Among these organic solvents, especially, diethylene glycol, thiodiethanol, polyethylene glycol 200 to 600, triethylene glycol, glycerol, 1,2,6-hexanetriol, 1,2,4-butanetriol, petriol, and 1,5-pentane Diol, 2-pyrrolidone and N-methyl-2-pyrrolidone are preferred. These have an excellent effect on the solubility and the prevention of jetting characteristics failure due to water evaporation.
[0067]
As another wetting agent, it is preferable to contain sugar. Examples of saccharides include monosaccharides, disaccharides, oligosaccharides (including trisaccharides and tetrasaccharides) and polysaccharides, preferably glucose, mannose, fructose, ribose, xylose, arabinose, galactose, maltose, cellobiose, Lactose, sucrose, trehalose, maltotriose and the like. Here, the polysaccharide means a sugar in a broad sense, and is used to include substances widely existing in nature such as α-cyclodextrin and cellulose.
[0068]
Examples of the derivatives of these saccharides include reducing sugars of the aforementioned saccharides (eg, sugar alcohols (general formula HOCH) ₂ (CHOH) nCH ₂ OH (where n represents an integer of 2 to 5). ), Oxidized sugars (eg, aldonic acid, uronic acid, etc.), amino acids, thioacids and the like. Particularly, sugar alcohols are preferable, and specific examples include maltitol and sorbitol.
[0069]
The content of these saccharides is suitably in the range of 0.1 to 40% by weight, preferably 0.5 to 30% by weight of the ink composition.
[0070]
No particular limitation is imposed on the surfactant (5), but examples of the anionic surfactant include polyoxyethylene alkyl ether acetate, dodecylbenzene sulfonate, laurate, and polyoxyethylene alkyl ether sulfate. And the like.
[0071]
Examples of the nonionic surfactant include polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene alkylphenyl ether, polyoxyethylene alkylamine, and polyoxyethylene alkylamide. No. The surfactants may be used alone or in combination of two or more.
[0072]
The surface tension in the ink of the present invention is an index indicating the permeability to paper, and particularly indicates a dynamic surface tension in a short time of 1 second or less after the surface is formed, and a static surface tension measured in a saturation time. Is different. As a measuring method, any method can be used as long as it can measure a dynamic surface tension of 1 second or less by a conventionally known method described in JP-A-63-31237 or the like, but in the present invention, a Wilhelmy type suspension is used. It measured using the plate type surface tensiometer. The value of surface tension is 40 mJ / m ² The following is preferable, and 35 mJ / m is more preferable. ² When the content is set as below, excellent fixability and drying property are obtained.
[0073]
With respect to the polyol or glycol ether having 8 or more carbon atoms of (6), a partially water-soluble polyol and / or glycol ether having a solubility of 0.1 to less than 4.5% by weight in water at 25 ° C is used. By adding 0.1 to 10.0% by weight based on the total weight of the recording ink, the wettability of the ink to the thermal element is improved, and the ejection stability and frequency stability can be obtained even with a small amount of addition. I knew it could be done. (1) 2-Ethyl-1,3-hexanediol Solubility: 4.2% (20 ° C.) (2) 2,2,4-Trimethyl-1,3-pentanediol Solubility: 2.0% (25 ° C.) .
[0074]
Penetrants having a solubility between 0.1 and less than 4.5% by weight in water at 25 ° C. have the advantage of having a very high permeability instead of a low solubility. Therefore, an ink having a very high permeability in a combination of a penetrant having a solubility of 0.1 to less than 4.5% by weight in water at 25 ° C. and another solvent or a combination of another surfactant. Can be manufactured.
[0075]
(7) It is preferable that a resin emulsion is added to the ink of the present invention. The resin emulsion means an emulsion in which the continuous phase is water and the dispersed phase is the following resin component. Examples of the resin component of the dispersed phase include an acrylic resin, a vinyl acetate resin, a styrene-butadiene resin, a vinyl chloride resin, an acryl-styrene resin, a butadiene resin, and a styrene resin.
[0076]
According to a preferred embodiment of the ink of the present invention, the resin is preferably a polymer having both a hydrophilic portion and a hydrophobic portion. The particle size of these resin components is not particularly limited as long as an emulsion is formed, but is preferably about 150 nm or less, more preferably about 5 to 100 nm.
[0077]
These resin emulsions can be obtained by mixing resin particles with water, optionally with a surfactant. For example, an emulsion of an acrylic resin or a styrene-acrylic resin is obtained by adding a (meth) acrylate or styrene, a (meth) acrylate, and optionally a (meth) acrylate, and a surfactant to water. It can be obtained by mixing. The mixing ratio of the resin component and the surfactant is usually preferably about 10: 1 to 5: 1. When the amount of the surfactant used is less than the above range, it is difficult to form an emulsion, and when the amount exceeds the above range, the water resistance of the ink tends to decrease and the permeability tends to deteriorate.
[0078]
The ratio of the resin and water as the disperse phase component of the emulsion is suitably from 60 to 400 parts by weight of water, preferably from 100 to 200 parts by weight, per 100 parts by weight of the resin.
[0079]
Commercially available resin emulsions include Microgel E-1002, E-5002 (styrene-acrylic resin emulsion, manufactured by Nippon Paint Co., Ltd .: all trade names), Boncoat 4001 (acrylic resin emulsion, Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) Company: trade name), Boncoat 5454 (styrene-acrylic resin emulsion, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc .: trade name), SAE-1014 (styrene-acrylic resin emulsion, manufactured by Zeon Corporation: trade name) And Sibinol SK-200 (acrylic resin emulsion, manufactured by Siden Chemical Co., Ltd .: trade name).
[0080]
The ink of the present invention preferably contains a resin emulsion such that the resin component is 0.1 to 40% by weight of the ink, more preferably 1 to 25% by weight.
[0081]
The resin emulsion has a property of thickening and aggregating, has an effect of suppressing penetration of a coloring component, and further has an effect of promoting fixation to a recording material. Further, depending on the type of the resin emulsion, a film is formed on the recording material, which has the effect of improving the abrasion resistance of the printed matter.
[0082]
(8)-(10) In addition to the above-mentioned colorants, solvents and surfactants, conventionally known additives can be added to the ink of the present invention.
For example, as a preservative / antifungal agent, sodium dehydroacetate, sodium sorbate, sodium 2-pyridinethiol-1-oxide, sodium benzoate, sodium pentachlorophenol and the like can be used.
[0083]
As the pH adjuster, any substance can be used as long as it can adjust the pH to 7 or more without adversely affecting the ink to be prepared. Examples thereof include amines such as diethanolamine and triethanolamine, hydroxides of alkali metal elements such as lithium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide, ammonium hydroxide, quaternary ammonium hydroxide, and quaternary phosphonium. Examples include hydroxides, carbonates of alkali metals such as lithium carbonate, sodium carbonate, and potassium carbonate.
[0084]
Examples of the chelating reagent include sodium ethylenediaminetetraacetate, sodium nitrilotriacetate, sodium hydroxyethylethylenediaminetriacetate, sodium diethylenetriaminepentaacetate, and sodium uramildiacetate.
[0085]
Examples of the rust inhibitor include acidic sulfite, sodium thiosulfate, ammonium thiodiglycolate, diisopropylammonium nitrite, pentaerythritol tetranitrate, dicyclohexylammonium nitrite and the like.
[0086]
By using such an ink of the present invention, even in the case of printing on plain paper, feathering can be performed on images including good color tone (having sufficient color development and color reproducibility), high image density, and characters. High image quality free of phenomena and color bleeding phenomenon, images with few ink strike-through phenomena that can withstand double-sided printing, ink fastness suitable for high-speed printing (fixability), light fastness, water fastness, etc. This makes it possible to form a high-quality image that sufficiently satisfies these image characteristics, such as a reproduced image.
[0087]
In particular, when an ink having a viscosity of 5 CPs or more, and more preferably a viscosity of 8 CPs or more, is used like the ink of the present invention, the drop velocity due to the variation in the fluid resistance value of the ink supply path 7 (ink flowing portion) is reduced. Influence, the relationship between the partition and the width of the pressurized liquid chamber 6, the partition of the ink communication passage 5 (communication tube), and the like affect the drop velocity.
[0088]
Therefore, the details of the shape of the flow path plate 1 as the flow path forming member in the ink jet head according to the present invention will be described with reference to FIGS.
First, in this embodiment, referring to FIGS. 1 and 5 to 7, the flow path plate 1 is formed of a silicon substrate, and each of the pressurized liquid chambers 6 and the ink supply In this state, the recesses on the nozzle plate 3 side (in this state, the surface area of the surface other than the recesses on the diaphragm 2 side surface of the flow path plate 1 and the recesses on the nozzle plate 3 side) are formed. The difference from the surface area of the surface (nozzle plate joining surface) other than the nozzle communication passage 5 only) increases.
[0089]
As described above, if the shape and area of the nozzle plate side joining surface and the diaphragm joining surface are significantly different, the liquid-resistant thin film 10, particularly a silicon oxide film or a titanium nitride film excellent in liquid resistance, is formed. Due to the internal stress, the flow path plate 1 is warped.
[0090]
Therefore, in the flow path plate 1 of the head, lightening portions (recesses) 45 and 47 for releasing the adhesive are formed on the nozzle plate joining surface side and the vibration plate joining surface side, respectively. By forming the pseudo liquid chamber (recess) 46 having a shape similar to the liquid chamber shape (flow path shape), the surface area of the nozzle plate joining surface other than the concave portion and the surface area of the diaphragm joining surface other than the concave portion become substantially the same. I am trying to become.
[0091]
In this way, by making the surface areas other than the concave portions on both surfaces of the flow path plate 1 substantially the same, when the liquid-resistant thin film 10 is formed on the flow path wall surface, the nozzle plate bonding surface side and the vibration plate bonding Since warpage of the flow channel plate 1 due to a difference in film stress of the liquid-resistant thin film on the surface side is reduced, the nozzle plate 3 and the vibration plate 2 are bonded to each surface of the flow channel plate 1 with an adhesive. The bonding reliability is improved, and the bonding failure in the manufacturing process is reduced, so that the yield is improved and the cost can be reduced.
[0092]
That is, if the concave shape and the surface area of the nozzle plate joining surface 1a and the diaphragm joining surface 1b of the flow path plate 1 are significantly different, for example, a silicon oxide film as a liquid-resistant thin film having a thickness of 7000 mm is formed. In addition, it has been confirmed that the silicon flow path plate 1 is warped exceeding 6 μm. For this reason, when the nozzle plate and the diaphragm are joined to each surface of the flow path plate 1, a joint failure portion occurs. Of course, the bonding failure can be eliminated to some extent by increasing the thickness of the adhesive layer. However, increasing the thickness of the adhesive layer is not preferable in terms of the rigidity of the entire liquid chamber member because the adhesive is protruded more.
[0093]
On the other hand, by forming the pseudo liquid chamber 46 corresponding to the liquid chamber shape like the flow path plate 1, the concave portion shape and the surface area of the nozzle plate joining surface 1a and the diaphragm joining surface 1b become substantially the same. Therefore, even when a silicon oxide film as a liquid-resistant thin film is formed with a thickness of 7000 °, the warpage of the silicon flow path plate 1 can be suppressed to about 2 μm. It was confirmed that even when the nozzle plate and the vibration plate on each surface were joined, no defective joint portion occurred.
[0094]
Here, FIG. 7 shows the measured results of the relationship between the area ratio between the nozzle plate joining surface and the diaphragm joining surface and the amount of warpage of the liquid chamber forming member (flow path plate) when the silicon oxide film is formed with a film thickness of 1 μm. ing.
[0095]
Next, an ink supply path (ink flowing portion) 7 in the inkjet head will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an explanatory plan view of the pressurized liquid chamber and the ink supply path portion for one bit.
The width W1 of the ink supply path 7 is smaller than the width W2 of the pressurized liquid chamber 6. Thus, the pressure generated in the pressurized liquid chamber 6 can be efficiently transmitted to the nozzle 4 without escaping in the ink supply direction.
[0096]
Further, the ink supply path 7 is formed at one place for one pressurized liquid chamber 6. Accordingly, compared to the case where a plurality of ink supply paths 7 are provided for the pressurized liquid chamber 6, it is possible to reduce interference and ink stagnation caused by a plurality of ink flows when the ink flows.
[0097]
Further, the ink supply path 7 is disposed at a substantially central portion in the width direction of the pressurized liquid chamber 6, and has a structure in which bubbles are not generated fluidly. If there is one ink supply passage 7 narrower than the pressurized liquid chamber 6 with respect to each pressurized liquid chamber 6, even if the ink supply path 7 is arranged at a position offset in one of the width directions of the pressurized liquid chamber 6, It is difficult to generate air bubbles, and it is possible to make the shape without ink stagnation. However, by arranging the pressurized liquid chamber 6 at a substantially central portion in the width direction, it is possible to further reduce the generation of air bubbles and ink stagnation. And reliability is improved.
[0098]
The ink supply path 7 and the pressurized liquid chamber 6 are formed by half-etching the silicon substrate, and the etching depths of the pressurized liquid chamber 6 and the ink supply path 7 are made substantially equal. By forming the pressurized liquid chamber 6 and the ink supply path 7 by half etching, the rigidity of the flow path plate 1 as a flow path forming member can be increased as compared with the case of forming by full etching, and stable droplets can be obtained. Injection can take place. Also. By making the etching depths of the pressurized liquid chamber 6 and the ink supply path 7 substantially equal, dimensional control is easy, and the formation can be performed with a small number of steps.
[0099]
Further, a silicon substrate having a plane orientation of (110) is used as the flow path plate 1 as the flow path forming member, and the wall surface in the width direction (nozzle arrangement direction) of the ink supply path 7 is defined by the (111) plane. I have. By defining the shortest width that most affects the ejection characteristics as the fluid resistance value of the ink supply path 7 on the silicon (111) surface where control is easily performed, a head with less ejection variation can be obtained.
[0100]
The length L1 of the ink supply path 7 is set to 500 μm or more. As a result, it is possible to reduce the influence on the droplet discharge characteristics (particularly, the droplet speed Vj) due to the variation in the fluid resistance value, and it is possible to suppress the variation of the droplet speed Vj between the channels to a difference of about 1 m / s or less. Thus, a high-quality image can be formed.
[0101]
That is, when a silicon substrate having a plane orientation (110) is used as the flow path forming member (flow path plate 1), the pressurized liquid chamber 6 is narrower than the pressurized liquid chamber 6 in the length direction of the ink supply path 7. Since a high-order surface of silicon appears at the connection portion 51 with the ink inlet and the connection portion 52 with the ink inlet from the common liquid chamber 8 side, it is difficult to perform high-precision dimensional control.
[0102]
Therefore, by setting the length L1 of the ink supply path 7 to 500 μm or more, even if the ink supply path 7 having a smaller width than the pressurized liquid chamber 6 has a dimensional variation, the fluid resistance value of the ink supply path 7 can be reduced. Variations can be reduced.
[0103]
Here, FIG. 9 shows the measurement result of the relationship between the length L1 of the ink supply path 7 and the difference (variation in the droplet velocity Vj) between the maximum ejection velocity Vjmax and the minimum ejection velocity Vjmin between each channel (nozzle). ing. The ink used in this experiment was the ink of the present invention described above, and the viscosity was adjusted to 5 cP.
[0104]
The pressurized liquid chamber 6 and the ink supply path 7 were formed using an actual silicon substrate, and the length (the length of the narrow portion) L1 of the ink supply path 7 was measured between the channels. The shortest difference of L1min (L1max−L1min) resulted in a variation of about 25 μm.
[0105]
At this time, if the length L1 of the ink supply path 7 is 250 μm, a difference of 10% occurs in the resistance value, and as shown in the figure, the difference (Vjmax−Vjmin) of the droplet speeds Vj is about 1 It becomes 0.5 m / s, and the landing position of the droplet varies, and the image quality deteriorates.
[0106]
On the other hand, when the length L1 of the ink supply path 7 is set to 500 μm or more, the resistance value is limited to a difference of 5%, and the variation of the length is reduced to the variation of the resistance value and the variation of the ejection characteristics. As a result, the difference (Vjmax-Vjmin) of the droplet speeds Vj can be suppressed to about 1.0 m / s even when ink having a high viscosity (5 cP or more) is used, as shown in FIG. As described above, by suppressing the variation of the droplet speed Vj between the respective channels to about 1.0 m / s or less, the variation in the droplet landing position can be greatly reduced, and the image quality can be improved.
[0107]
The ink inlet side (connecting portion 52) has a width in the ink supply direction such that the width of the ink outlet side (connecting portion 51) of the ink supply path 7 gradually increases in the ink supply direction to the pressurized liquid chamber 6. It is formed so that it gradually becomes wider. Thereby, the flow of the ink becomes smooth, and the stagnation of the ink and the trapping of the air bubbles can be reduced.
[0108]
In this manner, by forming the ink supply path 7 in a shape without stagnation of ink, it is possible to obtain a head that does not have a jetting down even when ejecting ink at a high frequency.
[0109]
Next, the relationship between the height of the pressurized liquid chamber 6 and the width of the partition 6a between the pressurized liquid chambers will be described with reference to FIG.
The dimensions of the width and height of the partition 6a between the pressurized liquid chambers 6 have a great influence on the ink ejection performance. That is, for example, when the width-to-height ratio (height / width) is large, the ink is more likely to be affected by the adjacent pressurized liquid chamber during ink ejection. For this reason, there is a large difference in the ink ejection characteristics between the case where the ink is ejected with only a single bit (single drive) and the case where the ink is ejected from a plurality of bits at the same time (multi drive), which leads to image deterioration.
[0110]
On the other hand, when the ratio between the width and the height of the partition walls (height / width) is too small, the above phenomenon does not occur. However, when recording a high-quality image at a high speed, the nozzle pitch and the pressurized liquid chamber pitch are not used. Needs to be reduced. In this case, the volume of the pressurized liquid chamber is small, so that the liquid supply amount to the nozzle becomes insufficient. In particular, in the case of high-frequency driving using high-viscosity ink, the shortage of ink supply becomes remarkable, and as a result, the driving frequency is restricted, and high-speed recording is restricted.
[0111]
Therefore, in this ink jet head, as shown in FIG. 10, the width D1 of the partition wall 6a separating the pressurized liquid chamber 6 in the nozzle arrangement direction (liquid chamber partition width) and the height of the pressurized liquid chamber 6 (liquid chamber). The height H1 (also the height of the partition 6a) is formed in a range where the ratio (H1 / D1) of the liquid chamber partition width D1 to the liquid chamber height H1 is 3 or more and 6 or less.
[0112]
As described above, by setting the ratio (H1 / D1) of the liquid chamber partition width D1 to the liquid chamber height H1 to be in the range of 3 or more and 6 or less, it is affected by the adjacent pressurized liquid chamber at the time of discharging the droplet. It is possible to suppress a large difference in droplet discharge characteristics between the case of single drive in which droplets are discharged only with a single bit and the case of multi-drive in which droplets are discharged simultaneously for a plurality of bits. Quality is improved. At the same time, it is possible to eliminate the shortage of the liquid supply amount to the nozzle, and to sufficiently supply the liquid at the time of high-frequency discharge (at the time of high-frequency driving) even when using a high-viscosity ink for high-quality printing on plain paper. Recording speed can be increased.
[0113]
Here, Table 1 shows an example of a value of a ratio (H1 / D1: aspect ratio) between the liquid chamber interval wall width D1 and the liquid chamber height H1. Here, a nozzle pitch corresponding to 150 dpi when the liquid chamber spacing wall width D1 is 30 μm, 300 dpi when 20 μm, and 600 dpi when 10 μm is obtained.
[0114]
Further, the liquid chamber interval wall width D1 and the liquid chamber height H1 in Table 1 are set, and the liquid droplet ejection velocity Vj when single (single bit) drive is performed and the liquid discharge velocity when multi (multiple bit) drive is used. Table 2 shows the evaluation results of the difference from the droplet ejection speed Vj when the droplet ejection was performed. In the table, the case where the difference between the droplet ejection speeds Vj is 1.0 or less is indicated by “可”, and the case where the difference exceeds 1.0 is indicated by “×”. Further, Table 3 shows the evaluation results of the injection failure rate when high-frequency driving was performed. In the table, the case where there is no defective bit is indicated by “可”, and the case where a defective bit occurs is indicated by “×”.
[0115]
[Table 1]

[0116]
[Table 2]

[0117]
[Table 3]

[0118]
The measurement results of the ratio (H1 / D1: aspect ratio) of the liquid chamber spacing wall width D1 to the liquid chamber height H1 and the difference between the droplet speed Vj between single (single bit) / multi (multiple bit) driving are shown. FIG. 11 also shows an evaluation result of the ejection failure rate when high-frequency driving is performed with respect to the ratio (H1 / D1: aspect ratio) of the liquid chamber spacing wall width D1 to the liquid chamber height H1. The ink used for these measurements and evaluations was the ink of the present invention described above, and the viscosity was adjusted to 5 cP.
[0119]
As can be seen from Tables 1 to 3 and FIGS. 11 and 12, by setting the ratio (H1 / D1: aspect ratio) between the liquid chamber spacing wall width D1 and the liquid chamber height H1 to "6" or less. In addition, interference with adjacent bits is reduced, and the difference in liquid velocity Vj between single (single bit) / multi (multiple bit) driving can be suppressed to 1 m / s or less at which good image quality can be obtained.
[0120]
Further, by setting the ratio (H1 / D1: aspect ratio) of the liquid chamber interval wall width D1 to the liquid chamber height H1 to "3" or more, high-frequency driving is performed using high-viscosity ink, and droplets are formed. Even when the ink is ejected, the ink is sufficiently supplied to the nozzle, and no ejection failure occurs.
[0121]
As described above, by setting the ratio (H1 / D1) of the liquid chamber partition width D1 to the liquid chamber height H1 to be in the range of 3 or more and 6 or less, high-speed, high-quality plain paper using high-viscosity ink is used. Can be recorded.
[0122]
In this head, the simulated liquid chamber 46 is formed on the nozzle joining surface 1a of the flow path plate 1 as described above, and the simulated liquid chamber 46 is also configured as shown in FIG. The width D2 of the partition wall 46a separating the nozzle 46 in the nozzle arrangement direction (pseudo liquid chamber partition wall width) D2 and the height of the pseudo liquid chamber 46 (pseudo liquid chamber height) H2 (also the height of the partition wall 46a of the pseudo liquid chamber). Are formed in a range where the ratio (H2 / D2) of the dummy liquid chamber partition width D2 to the dummy liquid chamber height H2 is 3 or more and 6 or less.
[0123]
In this case, the liquid chamber interval wall width D1 and the pseudo liquid chamber partition width D2, and the liquid chamber height H1 and the pseudo liquid chamber height H2 can be the same or different, but as described above. By forming the ratio (H2 / D2) in the range of 3 or more and 6 or less, it is possible to make the height and the partition wall width of the pseudo liquid chamber 46 and the pressurized liquid chamber 6 the same.
[0124]
Next, the relationship between the length of the communication pipe (nozzle communication passage) 5 and the width of the partition wall between the communication pipes 5 and the height of the communication pipe 5 will be described with reference to FIG.
The communication pipe 5 is formed so as to penetrate the flow path plate 1 in the thickness direction of the flow path plate 1 (the communication pipe 5 may be partially formed in the thickness direction of the flow path plate 1). Is a portion for flowing the ink pressurized in the pressurized liquid chamber 6 to the nozzle 4, and each communication pipe 5 is separated by a partition wall 5a in the nozzle arrangement direction as shown in FIG. I have.
[0125]
If the rigidity of the partition wall 5a of the communication pipe 5 decreases, interference may occur between the communication pipe 5 and the communication pipe 5 of an adjacent bit. When interference occurs between the adjacent communication pipes 5, a large difference occurs in the droplet discharge characteristics between the case of single drive in which droplets are discharged only by a single bit and the case of multi-drive in which a plurality of bits are discharged simultaneously. And the image quality is degraded.
[0126]
Therefore, in this ink jet head, as shown in FIG. 13A, the width D3 of the partition wall 5a separating the communication pipe 5 in the nozzle arrangement direction (communication pipe partition wall width or nozzle communication passage interval wall width) and the communication pipe 5 The length L2 of the partition wall 5a in the longitudinal direction of the pressurized liquid chamber 6 (communication pipe partition length or nozzle communication passage spacing wall) L2 is defined as the ratio of the communication pipe partition width D3 to the communication pipe partition length L2. (L2 / D3) is formed in a range where it is 8 or less.
[0127]
As described above, by setting the ratio (L2 / D3) of the communication pipe partition width D3 to the communication pipe partition length L2 to be equal to or less than 8, only a single-shot bit generated due to insufficient rigidity of the partition 5a can be obtained. It is possible to suppress the occurrence of a large difference in the droplet discharge characteristics between the case of single drive in which droplets are ejected by a single drive and the case of multi drive in which droplets are ejected at the same time by a plurality of bits, and it is possible to obtain highly accurate ejection characteristics. Thus, the image quality is improved.
[0128]
In this inkjet head, the width D3 of the partition wall 5a of the communication pipe 5 in the nozzle arrangement direction (communication pipe partition wall width) is the same as the width of the communication pipe 5 and the pressurized liquid chamber 6 in the nozzle arrangement direction. Therefore, the width D3 of the communication pipe is the same as the width D1 between the liquid chambers, but the width D3 of the partition wall of the communicating pipe may be different from the width D1 of the liquid chamber distance.
[0129]
Here, Table 4 shows an example of a value of a ratio (L2 / D3: aspect ratio) between the communication pipe partition width D3 and the communication pipe partition length L2. When the communication pipe partition wall width D3 and the liquid chamber spacing wall width D1 are the same, the relationship between the liquid chamber spacing wall width D1 and the nozzle pitch described in Table 1 described above is established.
[0130]
In addition, by setting the communication pipe partition width D3 and the communication pipe partition length L2 in Table 4, the droplet ejection speed Vj when performing droplet ejection by single (single bit) drive and the liquid ejection speed by multi (multiple bit) drive. Table 5 shows the evaluation results of the difference from the droplet ejection speed Vj when the droplet ejection was performed. In the table, the case where the difference between the droplet ejection speeds Vj is 1.0 or less is indicated by “可”, and the case where the difference exceeds 1.0 is indicated by “×”.
[0131]
[Table 4]

[0132]
[Table 5]

[0133]
In addition, a measurement result of a ratio (L2 / D3: aspect ratio) of the communication pipe partition wall width D3 and the communication pipe partition length L2 and a difference of a drop velocity Vj between single (single bit) / multi (multiple bits) driving is shown. Also shown in FIG. The ink used for this measurement and evaluation was the ink of the present invention described above, and the viscosity was adjusted to 5 cP.
[0134]
As can be seen from Tables 4 and 5 and FIG. 14, by setting the ratio (L2 / D3: aspect ratio) of the width D3 of the communication pipe partition to the length L2 of the communication pipe partition to be "8" or less, adjacent bits can be reduced. And the difference in liquid velocity Vj between single (single bit) / multi (multiple bit) driving can be suppressed to 1 m / s or less at which good image quality can be obtained.
[0135]
By the way, when the ratio (L2 / D3: aspect ratio) of the communication pipe partition width D3 to the communication pipe partition length L2 is set to "8" or less, particularly a smaller value, the fluid resistance of the communication pipe 5 increases. In particular, in the case of high-frequency driving using high-viscosity ink, the shortage of ink supply becomes conspicuous, and as a result, the driving frequency is restricted, and high-speed recording is restricted.
[0136]
Therefore, in this ink jet head, as shown in FIG. 13B, the height H3 of the communication pipe 5 is set to 600 μm or less. Thereby, the ratio (length / width) of the width of the partition wall 5a separating the communication tube 5 and the length of the partition wall 5a in the longitudinal direction of the pressurized liquid chamber in order to increase the rigidity of the partition wall 5a of the communication tube 5 is increased. In particular, a high-viscosity ink required for obtaining a high-quality image of plain paper at high speed can be used, and a head free from ejection failure can be obtained even when ejected at a high frequency.
[0137]
Here, FIG. 15 shows an example of the measurement result of the occurrence rate of the injection failure at the time of high-frequency driving with respect to the height H3 of the communication pipe 5. Here, the ink used in the measurement and evaluation was the ink of the present invention described above, and the viscosity was adjusted to 5 cP.
[0138]
As can be seen from FIG. 15, by setting the height H3 of the communication pipe 5, that is, the thickness of the flow path plate 1 to 600 μm or less, even when high-viscosity ink is used and jetted at a high frequency, the nozzle is not affected. The liquid is sufficiently supplied, and no ejection failure occurs.
[0139]
In this way, by setting the ratio (L2 / D3: aspect ratio) between the communication pipe partition width D3 and the communication pipe partition length L2 to “8” or less and setting the height H3 of the communication pipe 5 to 600 μm or less, High-speed, high-quality recording on plain paper can be performed using high-viscosity ink.
[0140]
Next, the manufacturing process of the first embodiment according to the method of manufacturing a droplet discharge head of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 16A, a silicon substrate (using a silicon wafer) 61 having a thickness of 400 μm and a plane orientation (110) is prepared, and a silicon substrate of 1.0 μm thickness is formed on both surfaces of the silicon substrate 61.

Oxide films

62a and 62b and silicon nitride films 63a and 63 having a thickness of 0.15 μm were formed. Note that the

nitride films

63a and 63b were formed by LP-CVD.
[0141]
The type of wafer to be used may be any of a double-sided polished wafer, a double-sided unpolished wafer, and a single-sided unpolished wafer, and the specific resistance does not need to be uniform. A 1-100 Ωcm wafer is used. Since the thickness of the wafer defines the height of the communication tube (nozzle communication passage) 5, the thickness of the wafer is 600 μm or less because high-viscosity ink is used as described above. .
[0142]
Next, as shown in FIG. 3B, an opening for forming the nozzle communication passage 5 and the surplus at the time of bonding with the nozzle plate 3 are formed on the surface of the silicon nitride film 63a on the nozzle plate bonding surface side of the silicon substrate 61. A resist pattern 64a having a concave portion (lightening portion) 45 into which the adhesive flows and openings for forming the pseudo liquid chamber 46 was formed.
[0143]
Then, by performing dry etching, an opening 65 for forming the nozzle communication path 5 and an opening 66 for forming the concave portion 45 into which the excess adhesive flows when joining with the nozzle plate 3 are formed in the silicon nitride film 63a. The opening 68 for forming the pseudo liquid chamber 46 is patterned. In this step, the opening 68 for forming the pseudo liquid chamber 26 was formed in substantially the same planar shape as the pressurized liquid chamber 6.
[0144]
Thereafter, as shown in FIG. 4C, a silicon nitride film 63a on the nozzle plate bonding surface side of the silicon substrate 61 is buried, a resist pattern 64c having an opening for forming the nozzle communication passage 5 is formed, and dry etching is performed. Then, an opening for forming the nozzle communication path 5 in the silicon oxide film 62a (hereinafter, both openings are simply referred to as “openings 65”) is patterned in the silicon oxide film 62a following the opening 65 of the silicon nitride film 63a.
[0145]
Next, as shown in FIG. 4D, a pressurized liquid chamber 6 and an ink supply path (ink flowing portion) 7 are formed on the surface of the silicon nitride film 63b on the side of the vibration plate of the silicon substrate 61. A resist pattern 64b having an opening and an opening for forming a recessed portion (lightening portion) 47 into which excess adhesive flows when joining with the diaphragm 2 was formed.
[0146]
Then, by performing dry etching, the excess adhesive at the time of joining the diaphragm 70 with the opening 70 for forming the pressurized liquid chamber 6 and the ink supply path (ink flowing portion) 7 is formed on the silicon nitride film 63a. An opening 71 for forming a concave portion (lightening portion) 47 to be poured is patterned.
[0147]
Next, as shown in FIG. 3E, a silicon nitride film 63b on the side of the diaphragm joining surface of the silicon substrate 61 is buried, a resist pattern 64d having an opening for forming the nozzle communication passage 5 is formed, and dry etching is performed. Then, an opening 72 for forming the nozzle communication path 5 is patterned in the silicon oxide film 62a.
[0148]
Thereafter, as shown in FIG. 17A, the

openings

65, 66, and 68 of the silicon nitride film 63a were buried with a resist, and a resist pattern 72 having an opening 73 for forming the nozzle communication passage 5 was formed. At this time, the film thickness of the resist was 8 μm.
[0149]
Then, as shown in FIG. 3E, a silicon nitride film 63a and a silicon oxide film 63a on the nozzle plate bonding surface side of the silicon substrate 61 are buried, and a mask 73 for silicon etching is formed by an ICP dry etcher. A deep trench 74 for forming the nozzle communication passage 5 was formed in the silicon substrate 61 by using an ICP dry etcher. Here, the depth of the deep moat 74 was 300 μm. Further, although the ICP etching is performed from the nozzle plate bonding surface side, it can be performed from the vibration plate bonding surface side.
[0150]
Next, as shown in FIG. 7B, the mask 73 was removed, and the silicon substrate 61 was anisotropically etched with an aqueous potassium hydroxide solution to form a communication tube 75 serving as the nozzle communication passage 5.
[0151]
Thereafter, as shown in FIG. 3C, an opening 66 for forming a concave portion (lightening portion) 45 into which excess adhesive flows into the nozzle plate at the time of joining with the nozzle plate by wet etching, and a pseudo liquid chamber 46 are formed. The silicon oxide film 62a corresponding to the opening 68 to be formed is removed, and the opening 70 for forming the pressurized liquid chamber 6 and the ink supply path (ink flowing portion) 7 is connected to the diaphragm 2 at the time of joining. The silicon oxide film 62b corresponding to the opening 71 for forming the concave portion (lightening portion) 47 into which the excess adhesive flows is removed.
[0152]
Then, as shown in FIG. 2D, the silicon substrate 61 is again subjected to anisotropic etching with an aqueous solution of potassium hydroxide, and a concave portion 76 serving as the pressurized liquid chamber 6 is formed in the silicon substrate 61. Continuously, a concave portion 77 (portion shown by a phantom line) serving as the ink supply path 7,

concave portions

45 and 47, and concave portions serving as the simulated liquid chamber 46 were formed. Here, the silicon anisotropic etching at the time of forming the pressurized liquid chamber portion was performed at a processing temperature of 85 ° C. using a potassium hydroxide aqueous solution having a solution concentration of 30%.
[0153]
In this case, the recess 76 serving as the pressurized liquid chamber 6 and the recess 77 serving as the ink supply path 7 have substantially the same depth because the recess is formed by a single anisotropic etching. Similarly, the depth of the concave portion 76 that becomes the pressurized liquid chamber 6 and the depth of the concave portion that becomes the pseudo liquid chamber 46 are substantially the same since the concave portion is formed by a single anisotropic etching.
[0154]
Then, as shown in FIG. 2E, the

silicon nitride films

63a and 63b and the

silicon oxide films

62a and 62b are removed, and then, although not shown, a silicon oxide film as an ink-resistant liquid contact film (liquid-resistant thin film) 10 is formed. Was formed with a thickness of 1 μm to obtain an ink jet flow channel plate 1.
[0155]
As described above, in the above-described embodiment, the joint area between the nozzle plate joining surface and the diaphragm joining surface is substantially the same, and the shape of the nozzle joining surface is similar to the shape of the pressurized liquid chamber. Since patterning was performed so as to obtain a shape, the amount of warpage of the flow path plate 1 could be suppressed to 1 μm or less even when a liquid-contact protective film (liquid-resistant thin film) was formed.
[0156]
In this manufacturing process, the liquid chamber forming member is formed from silicon, and a necessary nozzle communication path and a flow path such as a pressurized liquid chamber are formed by using both deep etching by dry etching and anisotropic wet etching. As a result, a pressurized liquid chamber can be formed with high accuracy, and a head having no variation in ejection characteristics can be obtained.
[0157]
In addition, since the anisotropic wet etching is performed using the silicon oxide film / silicon nitride film as a mask, the silicon nitride film and the silicon oxide film can be used as etching masks, respectively, and the dimensional controllability is excellent. The head is obtained.
[0158]
In this case, one narrow ink flowing portion (ink supply path) 7 is formed for each pressurized liquid chamber 6. By adopting such a shape, interference and ink stagnation caused by a plurality of ink flows at the time of ink flow can be eliminated as compared with a case where a plurality of ink flow sections are provided for each pressurized liquid chamber 6. can do.
[0159]
In addition, the length of the ink flowing portion 7 that is smaller than the pressurized liquid chamber 6 is 500 μm or more, and here, the size is 700 μm. By defining the width direction of the ink flowing portion 7 by the (111) plane of the silicon substrate, it is possible to form the ink flowing portion 7 with good control. On the other hand, with respect to the length direction of the ink flowing portion 7, the connection portion between the pressurized liquid chamber 6 and the ink inlet smaller than the pressurized liquid chamber 6, and the connection between the ink inlet from outside and the pressurized liquid chamber It is difficult to control the dimensions with high precision because a high-order surface of silicon appears at the connection portion with the narrow ink flowing portion. However, by setting the length of the ink flowing portion 7 to 500 μm or more, the pressurized liquid chamber can be controlled. Even when the dimensional variation of the ink flowing portion 7 smaller than 6 occurs, the variation of the fluid resistance value of the narrow ink flowing portion 7 can be suppressed.
[0160]
Further, the connecting portion is gradually narrowed from the outside toward the inlet of the ink flowing portion 7 so that the ink does not stay when the ink flows into and out of the ink flowing portion 7 which is narrower than the pressurized liquid chamber 6. Further, it is formed so as to gradually widen from the ink flowing section 7 to the pressurized liquid chamber 6.
[0161]
By using the flow path plate formed in this way, an ink jet head with high performance and high reliability can be obtained.
[0162]
Next, a manufacturing process of a second embodiment according to a method of manufacturing a droplet discharge head of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 18 (a), a silicon substrate (using a silicon wafer) 91 having a thickness of 400 μm and a plane orientation (110) is prepared, and silicon having a thickness of 1.0 μm is formed on both surfaces of the silicon substrate 91.

Oxide films

92a and 92b were formed.
[0163]
The type of wafer to be used may be any of a double-sided polished wafer, a double-sided unpolished wafer, and a single-sided unpolished wafer, and the specific resistance does not need to be uniform. A 1-100 Ωcm wafer is used. Since the thickness of the wafer defines the height of the communication tube (nozzle communication passage) 5, the thickness of the wafer is 600 μm or less because high-viscosity ink is used as described above. .
[0164]
Next, as shown in FIG. 4B, an opening for forming the nozzle communication passage 5 and a surplus at the time of joining with the nozzle plate 3 are formed on the surface of the silicon oxide film 92 a on the nozzle plate joining surface side of the silicon substrate 91. A resist pattern 94 having a concave portion (lightening portion) 45 into which the adhesive flows and openings for forming the pseudo liquid chamber 46 was formed.
[0165]
Then, dry etching is performed to form an opening 95 for forming the nozzle communication passage 5 in the silicon oxide film 92a and an opening 96 for forming the concave portion 45 into which the surplus adhesive at the time of joining with the nozzle plate 3 flows. And an opening 98 for forming the pseudo liquid chamber 46 is patterned. The opening 98 for forming the simulated liquid chamber 46 was formed in substantially the same planar shape as the pressurized liquid chamber 6.
[0166]
Thereafter, as shown in FIG. 4C, an opening for forming the pressurized liquid chamber 6 and the ink supply path 7 and the vibration plate 2 are formed on the surface of the silicon oxide film 92b on the vibration plate joining surface side of the silicon substrate 91. A resist pattern 102 having an opening for forming a concave portion (lightening portion) 47 into which excess adhesive flows during bonding is formed, and dry etching is performed to form a pressurized liquid chamber 6 and ink in the silicon oxide film 92b. The opening 103 for forming the supply path 7 and the opening 104 for forming the concave portion 47 into which the surplus adhesive flows when joining the diaphragm 2 are patterned.
[0167]
Thereafter, as shown in FIG. 3D, the

openings

95, 96, and 98 of the silicon oxide film 92a were buried with a resist, and a resist pattern 106 having an opening 105 for forming the nozzle communication path 5 was formed. At this time, the film thickness of the resist was 8 μm.
[0168]
Then, as shown in FIG. 14A, a dug 107 for forming the nozzle communication passage 5 was formed in the silicon substrate 91 using an ICP dry etcher with the resist pattern 106 as a mask. Here, the ICP etching is performed from the nozzle plate bonding surface side.
[0169]
Next, as shown in FIG. 3B, the resist pattern 106 is removed, the silicon substrate 91 is anisotropically etched with an aqueous potassium hydroxide solution, and the through-hole 115 serving as the nozzle communication path 5 and the pressurized liquid chamber are formed. 6, a recess 117 serving as the ink supply path 7, recesses 45 and 47, and a recess serving as the simulated liquid chamber 46 were formed. Here, the silicon anisotropic etching at the time of forming the pressurized liquid chamber portion was performed at a processing temperature of 85 ° C. using a potassium hydroxide aqueous solution having a solution concentration of 30%.
[0170]
Then, as shown in FIG. 1D, the

silicon oxide films

92a and 92b are removed, and then a silicon oxide film having a thickness of 1 μm is formed as the ink-resistant liquid contact film (liquid-resistant thin film) 10 (not shown). Thus, the ink jet flow channel plate 1 was obtained.
[0171]
As described above, in this manufacturing process, the liquid chamber forming member is formed from silicon, and the deep hole by dry etching and the anisotropic wet etching are used together to form a necessary nozzle communication path and a flow path such as a pressurized liquid chamber. Formed, a pressurized liquid chamber can be formed with high accuracy, and a head having no variation in ejection characteristics was obtained.
[0172]
Then, since the anisotropic wet etching is performed using the silicon oxide film as a mask, the mask manufacturing process can be performed very simply and in a short period, so that the cost can be reduced. Other functions and effects are the same as those of the first embodiment.
[0173]
Next, a manufacturing process of a third embodiment according to a method of manufacturing a droplet discharge head of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 19A, a silicon substrate (using a silicon wafer) 121 having a thickness of 400 μm and a plane orientation (110) is prepared, and a silicon substrate having a thickness of 0.15 μm is formed on both surfaces of the silicon substrate 121. The

oxide films

122a and 122b were formed by LP-CVD.
[0174]
The type of wafer to be used may be any of a double-sided polished wafer, a double-sided unpolished wafer, and a single-sided unpolished wafer, and the specific resistance does not need to be uniform. A 1-100 Ωcm wafer is used. Since the thickness of the wafer defines the height of the communication tube (nozzle communication passage) 5, the thickness of the wafer is 600 μm or less because high-viscosity ink is used as described above. .
[0175]
Next, as shown in FIG. 3B, an opening for forming the nozzle communication passage 5 and a surplus at the time of bonding with the nozzle plate 3 are formed on the surface of the silicon nitride film 122a on the nozzle plate bonding surface side of the silicon substrate 121. A resist pattern 124 having a concave portion (lightening portion) 45 into which the adhesive flows and openings for forming the pseudo liquid chamber 46 was formed.
[0176]
Then, dry etching is performed to form an opening 125 for forming the nozzle communication passage 5 and an opening 126 for forming a recess 45 into which excess adhesive flows when the nozzle plate 3 is bonded to the silicon nitride film 122a. And an opening 128 for forming the pseudo liquid chamber 46 is patterned. The opening 128 for forming the simulated liquid chamber 26 was formed in substantially the same planar shape as the pressurized liquid chamber 6.
[0177]
Thereafter, as shown in FIG. 3C, an opening for forming the pressurized liquid chamber 6 and the ink supply path 7 and the vibration plate 2 are formed on the surface of the silicon nitride film 122b on the vibration plate joining surface side of the silicon substrate 121. A resist pattern 132 having an opening for forming a concave portion (a lightened portion) 47 into which excess adhesive flows during bonding of the substrate is formed, and dry etching is performed to apply a pressurized liquid chamber 6 and ink to the silicon nitride film 122b. The opening 133 for forming the supply path 7 and the opening 134 for forming the concave portion 47 into which the surplus adhesive flows when joining the diaphragm 2 are patterned.
[0178]
Thereafter, as shown in FIG. 4D, the

openings

125, 126, and 128 of the silicon nitride film 122a were buried with a resist, and a resist pattern 136 having an opening 135 for forming the nozzle communication path 5 was formed. At this time, the film thickness of the resist was 8 μm.
[0179]
Then, as shown in FIG. 16A, a dug 137 for forming the nozzle communication passage 5 was formed in the silicon substrate 121 using an ICP dry etcher using the resist pattern 136 as a mask. Here, the ICP etching is performed from the nozzle plate bonding surface side.
[0180]
Next, as shown in FIG. 6B, the resist pattern 136 is removed, and the silicon substrate 121 is anisotropically etched with an aqueous potassium hydroxide solution to form a through hole 145 serving as the nozzle communication path 5 and a pressurized liquid chamber. 6, a concave portion 147 serving as the ink supply path 7,

concave portions

45 and 47, and a concave portion serving as the pseudo liquid chamber 46 were formed. Here, the silicon anisotropic etching at the time of forming the pressurized liquid chamber portion was performed at a processing temperature of 85 ° C. using a potassium hydroxide aqueous solution having a solution concentration of 30%.
[0181]
Then, as shown in FIG. 1D, the

silicon nitride films

122a and 122b are removed, and thereafter, although not shown, a silicon oxide film having a thickness of 1 μm is formed as the ink-resistant liquid contact film (liquid-resistant thin film) 10. Thus, the ink jet flow channel plate 1 was obtained.
[0182]
As described above, in this manufacturing process, since the anisotropic wet etching is performed using the silicon nitride film as a mask, the thickness of the mask can be reduced, and the CD loss generated during the etching can be suppressed. It is possible to improve the performance. In addition, the mask manufacturing process is a very simple and short construction process, and cost reduction can be achieved. Other functions and effects are the same as those of the first embodiment.
[0183]
Next, an ink cartridge in which an ink jet head and an ink tank according to the present invention are integrated will be described with reference to FIG.
The ink cartridge (ink tank integrated type head) 200 is obtained by integrating the ink jet head 202 having the nozzle holes 201 and the like with the ink tank 203 for supplying ink to the ink jet head 202. .
[0184]
As described above, in the case of the ink tank integrated type head, since the reliability of the head immediately leads to the overall reliability, it is necessary to integrate the inkjet head which has a small variation in the droplet ejection characteristics and does not cause ejection failure as described above. As a result, the overall yield is improved, the cost is reduced, and the reliability is improved.
[0185]
Next, an example of an ink jet recording apparatus equipped with an ink jet head composed of a droplet discharge head according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 23 is a perspective view of the recording apparatus, and FIG. 24 is a side view of a mechanism of the recording apparatus.
[0186]
The inkjet recording apparatus includes a carriage movable in the main scanning direction inside the recording apparatus main body 211, a recording head including the inkjet head according to the present invention mounted on the carriage, an ink cartridge for supplying ink to the recording head, and the like. A paper feed cassette (or a paper feed tray) 214 capable of stacking a large number of sheets 213 from the front side is detachably attached to the lower part of the apparatus main body 211. The manual feed tray 215 for manually feeding the paper 213 can be opened, the paper 213 fed from the paper feed cassette 214 or the manual feed tray 215 is taken in, and the printing mechanism 212 After recording the image, the paper is discharged to the paper discharge tray 216 mounted on the rear side.
[0187]
The printing mechanism 212 holds the carriage 223 slidably in the main scanning direction (the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 24) by a main guide rod 221 and a sub guide rod 222, which are guide members that are horizontally mounted on left and right side plates (not shown). On the carriage 223, a head 224 composed of an inkjet head, which is a droplet discharge head according to the present invention, which discharges ink droplets of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk). Are arranged in a direction intersecting the main scanning direction with a plurality of ink ejection ports, and are mounted with the ink droplet ejection direction facing downward. Each ink cartridge 225 for supplying each color ink to the head 224 is exchangeably mounted on the carriage 223. It should be noted that the ink cartridge according to the present invention, which is the above-described ink tank integrated head, may be mounted.
[0188]
The ink cartridge 225 has an upper air port communicating with the atmosphere, a lower supply port for supplying ink to the inkjet head, and a porous body filled with ink inside, and a capillary force of the porous body. Maintains the ink supplied to the inkjet head at a slight negative pressure.
[0189]
Although the heads 224 of each color are used here as the recording head, a single head having nozzles for ejecting ink droplets of each color may be used.
[0190]
Here, the carriage 223 is slidably fitted on the main guide rod 221 on the rear side (downstream side in the paper conveyance direction), and is slidably mounted on the front guide rod 222 on the front side (upstream side in the paper conveyance direction). are doing. In order to move and scan the carriage 223 in the main scanning direction, a timing belt 230 is stretched between a driving pulley 228 and a driven pulley 229 which are driven to rotate by a main scanning motor 227. , And the carriage 223 is reciprocated by the forward and reverse rotation of the main scanning motor 227.
[0191]
On the other hand, in order to transport the sheet 213 set in the sheet cassette 214 to the lower side of the head 224, the sheet 213 is guided by the sheet supply roller 231 and the friction pad 232 for separating and feeding the sheet 213 from the sheet cassette 214. A guide member 233, a transport roller 234 that transports the fed paper 213 in a reversed state, a transport roller 235 pressed against the peripheral surface of the transport roller 234, and a leading end that defines a feed angle of the paper 213 from the transport roller 234. A roller 236 is provided. The transport roller 234 is driven to rotate by a sub-scanning motor 237 via a gear train.
[0192]
In addition, a print receiving member 239 is provided as a paper guide member for guiding the paper 213 sent from the transport roller 234 below the recording head 224 corresponding to the moving range of the carriage 223 in the main scanning direction. On the downstream side of the printing receiving member 239 in the paper transport direction, there are provided a transport roller 241 and a spur 242 which are driven to rotate to transport the paper 213 in the paper discharge direction. Rollers 243 and spurs 244 and guide

members

245 and 246 forming a paper discharge path are provided.
[0193]
At the time of recording, by driving the recording head 224 according to the image signal while moving the carriage 223, ink is ejected onto the stopped paper 213 to record one line, and after the paper 213 is transported by a predetermined amount, Record the line. Upon receiving a recording end signal or a signal indicating that the rear end of the sheet 213 has reached the recording area, the recording operation is terminated and the sheet 213 is discharged.
[0194]
Further, a recovery device 247 for recovering the ejection failure of the head 224 is disposed at a position outside the recording area on the right end side in the moving direction of the carriage 223. The recovery device 247 has a cap unit, a suction unit, and a cleaning unit. The carriage 223 is moved to the recovery device 247 side during the printing standby, the head 224 is capped by the capping means, and the ejection port is kept wet, thereby preventing ejection failure due to ink drying. In addition, by discharging ink that is not related to printing during printing or the like, the ink viscosity of all the discharge ports is kept constant, and stable discharge performance is maintained.
[0195]
When a discharge failure occurs, the discharge port (nozzle) of the head 224 is sealed with a capping unit, and air bubbles and the like are sucked out of the discharge port with a suction unit through a tube, and ink or dust adhered to the discharge port surface. Is removed by the cleaning means, and the ejection failure is recovered. The sucked ink is discharged to a waste ink reservoir (not shown) provided at a lower portion of the main body, and is absorbed and held by an ink absorber inside the waste ink reservoir.
[0196]
As described above, since the inkjet recording apparatus is equipped with the inkjet head embodying the present invention, the inkjet recording apparatus has high reliability, stable ink droplet ejection characteristics can be obtained over a long period of time, and high-quality recording can be performed. it can.
[0197]
In the above embodiment, the droplet discharge head according to the present invention is applied to an inkjet head. However, droplets of liquid other than ink, for example, a droplet discharge head for discharging a liquid resist for patterning, a gene analysis sample, The present invention can also be applied to a droplet discharging head for discharging. In each of the above embodiments, the head using the piezoelectric element has been described. However, the present invention can be similarly applied to the above-described thermal or electrostatic head.
[0198]
In the above embodiment, the example in which the present invention is applied to the droplet discharge head using the ink of the present invention has been described. However, the ink to be used is not limited to the ink of the present invention. The same can be applied to a droplet discharge head using the above ink.
[0199]
【The invention's effect】
As described above, according to the droplet discharge head of the present invention, one liquid flowing unit that supplies a liquid in communication with the pressurized liquid chamber is provided, and the liquid flowing unit is wider than the pressurized liquid chamber. Is narrow, and the length is 500 μm or more, so that there is no interference of the liquid flow and a fluid flow without stagnation is possible, and the influence of the variation in the length of the liquid flowing portion on the ejection characteristics is reduced, Variations in drop velocity are reduced, and an image can be recorded with high image quality.
[0200]
According to the method of manufacturing a droplet discharge head according to the present invention, there is provided a method of manufacturing the droplet discharge head according to the present invention, in which the liquid chamber forming member is formed of silicon, wherein the liquid chamber forming member is formed by deep etching by dry etching. Alternatively, the head is formed by using both deep trenching by dry etching and anisotropic wet etching, so that a low-cost and highly reliable head can be obtained.
[0201]
According to the ink cartridge of the present invention, since the ink jet head, which is the droplet discharge head according to the present invention, and the ink tank are integrated, variations in droplet speed are reduced, and an image can be recorded with high image quality. .
[0202]
According to the inkjet recording apparatus of the present invention, since the inkjet head is configured to be the droplet discharge head of the present invention, a high-quality image can be recorded.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of an inkjet head according to an embodiment of a droplet discharge head of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view of the head along a liquid chamber longitudinal direction.
FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view of a main part of the head along a lateral direction of a liquid chamber.
FIG. 4 is an explanatory plan view of a main part of the head.
FIG. 5 is an explanatory sectional view of a flow path forming member of the head.
FIG. 6 is an explanatory plan view of a nozzle plate joining surface side of the flow path forming member.
FIG. 7 is an explanatory plan view of the flow path forming member on the side of the diaphragm joining surface;
FIG. 8 is an explanatory plan view for describing an ink supply path (ink flowing portion) of a flow path forming member of the head.
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the length of the ink supply path and the variation of the ejection speed.
FIG. 10 is an explanatory cross-sectional view for explaining a liquid chamber spacing wall width and a liquid chamber height of a flow path forming member of the head.
FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining a single / multi injection speed difference with respect to an aspect ratio of a liquid chamber spacing wall.
FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining an injection failure rate at the time of high-frequency injection with respect to an aspect ratio of a liquid chamber spacing wall.
FIG. 13 is an explanatory cross-sectional view for explaining a communication pipe partition width, a communication pipe partition length, and a communication pipe partition height of a flow path forming member of the head.
FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining a single / multiple injection speed difference with respect to a ratio of a width and a length of a communication pipe partition wall;
FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining an injection failure rate at the time of high-frequency injection with respect to a height of a communication pipe partition wall;
FIG. 16 is an explanatory view illustrating a manufacturing process of the first embodiment of the manufacturing method according to the present invention.
FIG. 17 is an explanatory view illustrating a step following FIG. 16;
FIG. 18 is an explanatory view illustrating a manufacturing process of a second embodiment of the manufacturing method according to the present invention.
FIG. 19 is an explanatory view illustrating a step following FIG. 18;
FIG. 20 is an explanatory view illustrating a manufacturing process of a third embodiment of the manufacturing method according to the present invention.
FIG. 21 is an explanatory view illustrating a step following FIG. 20;
FIG. 22 is a perspective explanatory view for explaining an ink cartridge according to the present invention;
FIG. 23 is an explanatory perspective view showing an example of an ink jet recording apparatus equipped with a droplet discharge head according to the present invention.
FIG. 24 is an explanatory side view of a mechanism of the recording apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Flow path plate, 2 ... Vibration plate, 3 ... Nozzle plate, 4 ... Nozzle, 5 ... Nozzle communication path (communication pipe), 5a ... Communication pipe partition wall, 6 ... Pressurized liquid chamber, 6a ... Liquid chamber spacing wall, 7: ink supply path (liquid flowing portion), 8: common liquid chamber, 10: liquid-resistant thin film, 12: piezoelectric element, 13: base substrate, 61: silicon substrate, 62a: silicon oxide film, 63b: silicon nitride film , 200 ... ink cartridge, 214 ... recording head.

Claims

In a droplet discharge head including a nozzle forming member that forms a nozzle that discharges a droplet and a flow path forming member that forms a pressurized liquid chamber that communicates with the nozzle, a liquid is communicated with the pressurized liquid chamber to A liquid discharge head comprising a single liquid flowing section to be supplied, wherein the liquid flowing section is narrower than the pressurized liquid chamber and has a length of 500 μm or more.

The droplet discharge head according to claim 1, wherein the flow path forming member is formed from a silicon substrate.

3. The droplet discharge head according to claim 2, wherein the pressurized liquid chamber and the liquid flowing section are formed by half-etching the silicon substrate, and the etching depths of the pressurized liquid chamber and the liquid flowing section are substantially equal. Characteristic droplet discharge head.

4. The droplet discharge head according to claim 2, wherein a shortest width wall surface of the liquid flowing portion is defined by a (111) plane.

5. The liquid drop discharge head according to claim 1, wherein a width of the liquid flowing portion is gradually reduced on an inlet side and a width is reduced on an outlet side in a liquid supply direction to the liquid flowing portion. A droplet discharge head characterized in that the droplet discharge head has a portion that gradually widens.

6. The droplet discharge head according to claim 1, wherein a ratio (height / width) of a width of the partition wall between the pressurized liquid chambers and a height of the pressurized liquid chamber is 3 or more and 6 or less. A droplet discharge head characterized in that:

7. The droplet discharge head according to claim 1, wherein a pseudo liquid chamber having a shape similar to the pressurized liquid chamber is formed on a joint surface of the flow path forming member with the nozzle forming member. A droplet discharge head, wherein a ratio (height / width) of a width of a partition wall between the pseudo liquid chambers and a height of the pseudo liquid chamber is 3 or more and 6 or less.

8. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the flow path forming member communicates with the nozzle between the pressurized liquid chamber and a nozzle in a thickness direction of the flow path forming member. 9. Wherein the ratio (length / width) of the width of the partition wall between the plurality of nozzle communication passages to the length of the partition wall in the longitudinal direction of the pressurized liquid chamber is 8 or less. .

9. The droplet discharge head according to claim 8, wherein the height of the nozzle communication path is 600 μm or less.

10. The droplet discharge head according to claim 1, wherein an oxide film or a titanium nitride film is formed on a wall surface of the pressurized liquid chamber and / or the liquid flowing portion. Discharge head.

11. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the viscosity of the liquid is 5 cP (25 ° C.) or more.

12. The droplet discharge head according to claim 11, wherein the ink contains at least a pigment, a water-soluble organic solvent, a polyol or glycol ether having 8 or more carbon atoms, and water.

13. The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 1, wherein the flow path forming member is formed by deep etching by dry etching of silicon. Method.

13. The manufacturing method for manufacturing a droplet discharge head according to claim 1, wherein the flow path forming member is formed by using both deep etching by dry etching of silicon and anisotropic wet etching. A method for manufacturing a droplet discharge head, comprising:

15. The method of manufacturing a droplet discharge head according to claim 14, wherein the anisotropic wet etching is performed using a silicon oxide film / silicon nitride film laminated film, a silicon oxide film, or a silicon nitride film as a mask. Of manufacturing a droplet discharge head.

13. An ink cartridge in which an ink jet head for discharging ink droplets and an ink tank for supplying ink to the ink jet head are integrated, wherein the ink jet head is the liquid drop discharge head according to any one of claims 1 to 12. And an ink cartridge.

An ink jet recording apparatus comprising an ink jet head for discharging ink droplets, wherein the ink jet head is the liquid drop discharge head according to any one of claims 1 to 12.

17. An ink jet recording apparatus comprising an ink cartridge in which an ink tank for supplying ink to an ink jet head for discharging ink droplets is provided, wherein the ink cartridge is the ink cartridge according to claim 16. .