JP2005297475A

JP2005297475A - 液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置

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Publication number: JP2005297475A
Application number: JP2004120035A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Matsuno; 靖史松野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-04-15
Filing date: 2004-04-15
Publication date: 2005-10-27

Abstract

【課題】インク溜まりや紙粉溜まりが発生しない液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を得ることを目的とする。
【解決手段】ノズルプレート２とキャビティープレート３とを相互に重ね合わせ、これらの間に、ノズル２１から液体を吐出させる複数の圧力室６と、各圧力室６に前記液体を供給するリザーバ１０と、各圧力室６をリザーバ１０に連通させている液体供給口８と、リザーバ１０の液体供給口８の壁面に圧力変動を緩衝させるための圧力変動緩衝部分２２とを設けた液滴吐出ヘッドにおいて、圧力変動緩衝部分２２をノズルプレート２の液体吐出面とは異なる高さに形成し、圧力変動緩衝部分２２を覆う保護カバー２５を当該圧力変動緩衝部分２２と接触しないようにノズルプレート２に取り付け、ノズル面と保護カバー２５の上面が略同じ高さに形成するようにしたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばインクジェット記録装置のインクジェットヘッド等の液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置、更に詳しくは、ノズル間の圧力緩衝を防止するのに適したインクジェットヘッドの構造に関するものである。

一般的に、圧力室の圧力変動を利用して記録に必要なときのみインク液滴を吐出させる構成のインクジェットヘッドは、複数のインクノズルのそれぞれに対応して配置され、圧力変動によって対応するインクノズルからインク液滴を吐出させる圧力室と、各圧力室にインクを供給するインクリザーバと、各圧力室に前記インクリザーバに連通させているインク供給口とを有している。圧力室、インクリザーバ及びインク供給口は、平板状の基板を重ね合わせることにより、それらの基板間に平面方向に配列された状態に区画形成されている。

そして、インク液滴を吐出させるために圧力室に圧力変動を発生させると、その圧力（吐出圧力）はインクリザーバに伝達し、インクリザーバを介してインクノズル間で相互に圧力干渉が発生する。そのため、駆動ノズル数（デューティ）に応じて、インクリザーバを介した圧力干渉により、インク液滴の吐出量やインク速度が変化する。
更には、吐出させたいインクノズル（駆動ノズル）以外のインクノズル（非駆動ノズル）からインクが漏れ出てしまうといった弊害が生じる。

このような弊害を回避するために、従来のインクジェットヘッドは、ノズルプレートの基板及びキャビティープレトの基板を相互に重ね合わせることにより、これらの間に、インクを吐出する複数のインクノズルのそれぞれに対応して配置され、圧力変動によって対応するインクノズルからインク液滴を吐出させる圧力室と、各圧力室のインクを供給するインクリザーバと、各圧力室を前記インクリザーバに連通させているインク供給口とが平面方向に配列された状態に区画形成されているインクジェットヘッドにおいて、前記インクリザーバを区画形成している平面方向に延びる仕切り壁部分に、前記インクリザーバの圧力変動を緩衝させるために、薄い厚さの圧力変動緩衝部分（ダイアフラム）を形成している。

これにより、小型でありながら、インクリザーバを介した圧力干渉による不具合を軽減している。
さらに、圧力変動緩衝部分を外部から保護するために、その部分を保護カバーによって覆う構造としている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１１−１１５１７９号公報（第１頁、図３，図１０）

しかしながら、従来のインクジェットヘッドでは、ノズルプレートにインクノズルを有するインクノズル面や該インクノズル面から離れた位置にある圧力緩衝部分を構成する仕切り壁部分を形成する場合に、平板状のシリコンウエハからなるノズルプレートの平らな表面の該当箇所にそれぞれエッチング加工により凹部を設けて形成していたため、ノズルプレートの表面とインクノズルを有するインクノズル面や圧力緩衝部分を構成する仕切り壁部分の表面とに段差が生じるものであった。
さらに、圧力変動緩衝部分を外部から保護するために、ノズルプレートの表面に取り付けた保護カバーによって圧力緩衝部分を覆うように構成していた。

このように、ノズルプレートの表面とインクノズル面とに段差があり、さらにノズルプレートの表面に圧力緩衝部分を覆う保護カバーを設けると、インクノズル面とに大きな段差が生じるため、ノズル面を清浄する動作（ワイピング）により、これらの段差にインク溜まりや紙粉溜まりが発生することがあった。
そして、これらのインク溜まりや紙粉溜まりが大きくなると、印字紙とこすれることにより、印字紙に汚れが発生するという問題が生じていた。
そこで、本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、インク溜まりや紙粉溜まりが発生しない液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を得ることを目的とする。

本発明に係る液滴吐出ヘッドは、ノズルプレートとキャビティープレートとを相互に重ね合わせ、これらの間に、ノズルから液体を吐出させる複数の圧力室と、各圧力室に前記液体を供給するリザーバと、前記各圧力室を前記リザーバに連通させている液体供給口と、前記リザーバの前記液体供給口の壁面に圧力変動を緩衝させるための圧力変動緩衝部分とを設けた液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧力変動緩衝部分を前記ノズルプレートの液体吐出面と略同じ高さに形成したことを特徴とするものである。

本発明によれば、ノズルプレートにおけるリザーバの液体供給口の壁面に設けられた圧力変動緩衝部分をノズルプレートの液体吐出面と略同じ高さに形成したので、ノズル面及び圧力変動緩衝部分を有するノズルプレートの全体の表面は段差がない平らとなり、液滴吐出ヘッドがインクジェットヘッドとして使用された場合に、ノズル面を清浄する動作が行われても、従来の段差によるインク溜まりや紙粉溜まりが発生することはなくなり、印刷品質が向上することとなった。

本発明に係る液滴吐出ヘッドは、ノズルプレートとキャビティープレートとを相互に重ね合わせ、これらの間に、ノズルから液体を吐出させる複数の圧力室と、各圧力室に前記液体を供給するリザーバと、前記各圧力室を前記リザーバに連通させている液体供給口と、前記リザーバの前記液体供給口の壁面に圧力変動を緩衝させるための圧力変動緩衝部分とを設けた液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧力変動緩衝部分を前記ノズルプレートの液体吐出面とは異なる高さに形成し、前記圧力変動緩衝部分を覆う保護カバーを当該圧力変動緩衝部分と接触しないように前記ノズルプレートに取り付け、前記液体吐出面と前記保護カバーの上面が略同じ高さになるようしたことを特徴とするものである。

本発明によれば、ノズルプレートにおけるリザーバの液体供給口の壁面に設けられた圧力変動緩衝部分を該ノズルプレートの液体吐出面とは異なる高さに形成し、該圧力変動緩衝部分を覆う保護カバーを当該圧力変動緩衝部分と接触しないように前記ノズルプレートに取り付け、前記液体吐出面と該保護カバーの上面が略同じ高さになるようしたので、液体吐出面及び保護カバーを有するノズルプレートの全体の表面は段差がない平らとなり、液滴吐出ヘッドがインクジェットヘッドとして使用された場合に、ノズル面を清浄する動作が行われても、従来の段差によるインク溜まりや紙粉溜まりが発生することはなくなった。

本発明の液滴吐出ヘッドにおいて、前記保護カバーの液体吐出面は、撥水性を有することを特徴とする。
このように保護カバーの液体吐出面が撥水性を有することにより、ノズル面を線上する動作（ワイピング）の際に、保護カバーの上面に例えばインク液等の液滴の付着残りが発生することもなくなった。

本発明の液滴吐出ヘッドにおいて、前記保護カバーは前記圧力変動緩衝部分を有するノズルプレートと、前記キャビティープレートを覆うように取り付けられていることを特徴とする。
こうすることにより、保護カバーによってノズルプレートの圧力変動緩衝部分だけでなく、キャビティープレートも保護されることとなる。

本発明の液滴吐出ヘッドにおいて、前記保護カバーは少なくとも１つの外部と連通する通気孔を有することを特徴とする。
このように保護カバーが外部と連通する通気孔を有することにより、圧力変動緩衝部分が保護カバーで覆われても振動可能で気密状態にならず、圧力変動緩衝部分の振動に悪影響を及ぼすことはない。

本発明の液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドと、前記圧力室の振動板に対向する電極との間に電圧を印加するドライバとを備えているものである。
本発明によれば、圧力変動緩衝部分によってノズル間での圧力干渉が抑制された状態で、液滴吐出ヘッドがノズルから液滴を精度よく吐出させることができる。

図１は本発明の実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドの外観形状を示す斜視図、図２は同液滴吐出ヘッドの一部を示す分解斜視図、図３は同液滴吐出ヘッドの部分断面図、図４は図３の部分拡大断面図、図５は同液滴吐出ヘッドから保護カバーを外した状態を示す分解斜視図、図６は液滴吐出ヘッドに保護カバーを取り付けた状態を示す分解斜視図である。
この実施の形態１の液滴吐出ヘッドである例えばインクジェットヘッド１は、インク液滴を基板の上面に設けたノズルから吐出させるフェイス型であり、静電駆動方式のものである。

このインクジェットヘッド１は、ノズルプレート（第１の基板）２、キャビティープレート（第２の基板）３、ガラス基板４がこの順序で積層し、相互に接合されている。
キャビティープレート３は、例えばシリコン基板であり、プレートの表面には底壁が振動板５として機能する圧力室６を構成することになる凹部７と、凹部７の後部に設けられたインク供給口８を構成することとなる細溝９と、各々の圧力室６にインクを供給するためのインクリザーバ１０を構成することとなる凹部１１とがエッチングによって形成されている。このキャビティープレート３の下面は鏡面研磨によって平滑化されており、ガラス基板４に対する取付け部とされている。

このキャビティープレート３の上面（溝形成側の基板表面）に接合されるノズルプレート２において、圧力室６の上面を規定する壁部分には各圧力室６に連通する複数のインクノズル２１が形成されている。
このインクノズル２１が形成されるインクノズル面はノズルプレート２の表面（上面）と面一に形成されている。
また、インクノズル２１は段状断面をしており、インク液滴の吐出方向の前側には円形の小断面ノズル部分２１ａが形成され、後側には円形の大断面ノズル部分２１ｂが形成されている。

このノズルプレート２およびキャビティープレート３を相互に重ね合わせることにより、これらのプレート２，３の間に、圧力室６、インク供給口８及びインクリザーバ１０とが平面方向Ｈに配列された状態に区画形成される。
キャビティープレート３の下面に接合されるガラス基板４において、インクリザーバ１０の底面に対応する壁部分にはインク供給孔１９が形成されている。
このインク供給孔１９はインクリザーバ１０まで延びている。インク供給孔１９には接続パイプを介してインクタンク等の外部のインク供給源が接続されている。
インク供給源からインク供給孔１９を介してインクリザーバ１０にインクが供給可能な状態となっている。

ガラス基板４において、各々の振動板５に対峙する部分には、振動室１２を構成することになる凹部１３が形成されている。この凹部１３の底面には、振動板５に対峙する個別電極１４が配置されている。
個別電極１４はリード部１５を介して端子部１６に接続されている。端子部１６を除く個別電極１４及びリード部１５は絶縁膜１７に被覆されている。各端子部１６にはリード線１８がボンディングされている。

キャビティープレート３に形成した各圧力室６の底面を規定している振動板５は、共通電極として機能し、この共通電極と各個別電極１４の端子部１６との間にはドライバ２４が接続されている。
従って、液滴吐出装置は、上記構成の液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッド１と、振動板５と各個別電極１４との間に電圧を印加するドライバ２４とで構成される。

ここで、インクリザーバ１０を区画形成しているノズルプレート２及びキャビティープレート３からなる仕切り壁部分１０ａは、相互に対峙していると共に平面方向Ｈに延びる第１の仕切り壁部分１０ｂ及び第２の仕切り壁部分１０ｃを備えている。
これらの仕切り壁部分１０ｂ、１０ｃのうち、インク供給口８に近い側の第１の仕切り壁部分１０ｂには、インクリザーバ１０の圧力変動を緩衝させるために、薄い厚さの圧力変動緩衝部分２２が計４個形成されている。

このように圧力変動緩衝部分２２が形成されている第１の仕切り壁部分１０ｂの上面はノズルプレート２の表面（上面）より段差２３を持って一段低くくなるように形成されている。従って、第１の仕切り壁部分１０ｂの上面はノズルプレート２の表面（上面）と面一であるインクノズル面に対しても一段低くくなっている。

この圧力変動緩衝部分２２を外部から保護するために、図３及び図４に示すように圧力変動緩衝部分２２が保護カバー２５によって覆われている。
なお、この保護カバー２５はノズルプレート２、キャビティプレート３及びガラス基板４の端部も覆っている。
但し、圧力変動緩衝部分２２を保護カバー２５が接触し、しかも気密状態に覆ってしまうと、圧力変動緩衝部分２２に保護カバー２５が干渉し、さらに気密状態となることにより、圧力変動緩衝部分２２の振動に悪影響を及ぼすことがある。

このため、圧力変動緩衝部分２２を覆う保護カバー２５は、圧力変動緩衝部分２２に接触しないように、また気密状状態が生じないように取り付ける必要がある。
従って、この実施の形態１では、保護カバー２５をノズルプレート２及びガラス基板４に次のようにして取り付けている。
この保護カバー２５はステンレス板を直角に折り曲げた断面Ｌ字状をしている。そして、保護カバー２５の一方の水平面部２５ａは、第１の仕切り壁部分１０ｂにおける圧力変動緩衝部分２２の周囲の部分にスペーサ２６ａを介して接着剤により接合されている。

このとき、保護カバー２５の一方の水平面部２５ａの厚さとスペーサ２６ａの厚さを併せた厚さ寸法が、圧力変動緩衝部分２２が形成されている第１の仕切り壁部分１０ｂの上面と、インクノズル面に面一のノズルプレート２の表面（上面）とで形成される段差２３の高さ寸法と同じになるように設定されている。

このため、圧力変動緩衝部分２２を覆う保護カバー２５が取り付けられても、ノズルプレート２の表面（上面）と保護カバー２５の一方の水平面部２５ａとは同じ高さ、即ち面一となり、インクノズル面及び保護カバー２５を有するノズルプレート２の全体の表面は真っ平らとなる。
さらに、保護カバー２５の他方の垂直面部２５ｂは、ガラス基板４の端面にスペーサ２６ｂを介して接着剤により接合されている。この保護カバー２５の他方の垂直面部２５ｂには、２つの通気孔２７が設けられている。

なお、保護カバー２５のノズルプレート２及びガラス基板４に対する上記以外の取り付け方としては、ノズルプレート２の上記段差２３の上方位置に保護カバー支持段差面を形成し、その保護カバー支持段差面に保護カバー２５の一方の水平面部２５ａの端部を接着剤により接合し、保護カバー２５の他方の垂直面部２５ｂは、ガラス基板４の端面にスペーサ２６ｂを介して接着剤により接合するようにしてもよい。

なお、この場合も、保護カバー２５の一方の水平面部２５ａの上面とインクノズル面に面一のノズルプレート２の表面（上面）とは同じ高さ、即ち面一となるように設定される。
以上は、圧力変動緩衝部分２２を保護カバー２５で覆った場合であるが、圧力変動緩衝部分２２を保護カバー２５で覆わない場合には、インクノズル面に面一のノズルプレート２の表面（上面）と圧力変動緩衝部分２２の上面とを同じ高さ、即ち面一となるように設定するようにしてもよい。

次に、上記構成の液滴吐出ヘッドの動作について説明する。
まず、図示しない液滴タンクより液体供給孔１９を経てキャビティプレート３の内部に液体であるインク液が供給され、インクリザーバ１０、圧力室５等に貯蔵される。
次に、ドライバ２４を駆動して個別電極１４に電圧を印加すると、電圧が印加された個別電極１４と対峙している振動板５が静電気力によって振動し、これに伴って圧力室６の圧力が変動してインクノズル２１からインク液滴が吐出される。

例えば、正の電圧パルスを印加して個別電極１４の表面を正の電位に帯電させると、対応する振動板５の下面は負の電位に帯電する。従って、振動板５は静電気力によって吸引されて下方へ撓む。
次に、個別電極１４へ印加している電圧をオフにすると、振動板５が元の位置に復帰する。この復帰動作によって、圧力室６の内圧が急激に上昇して、インクノズル２１からインク液滴が吐出される。
そして、振動板５が下方に撓むことにより、インクがインクリザーバ１０からインク供給口８を経由して、圧力室６に補給される。

なお、インクジェットヘッド１で使用されるインクとしては、水、アルコール、トルエン等の主溶媒にエチレングリコール等の界面活性材と、染料または顔料とを溶解または分散させることにより調製される。
さらに、インクジェットヘッド１にヒータを設けておけば、ホットメルトインクも使用できる。

図７には圧力変動緩衝部分２２のコプライアンスＣｒとインク吐出量の重量変化率の相関関係を示してある。この図から分かるように、圧力変動緩衝部分２２のコプライアンスＣｒが１×１０-17[Ｎ／ｍ5]であれば、インク吐出量の重量変化率を約７５％程度に維持でき、インクの吐出特性の要求に十分満足できる。
このため、インクジェットヘッド１では、圧力緩衝部分２２のコプライアンスＣｒが１×１０-17[Ｎ／ｍ5]以上となるように、当該圧力緩衝部分２２の厚さ及び面積を調整してある。

従って、インクリザーバ１０に圧力変動が生じても、圧力変動緩衝部分２２でその圧力干渉を抑制できる。なお、インク吐出量の重量変化率が殆どないようにして、インクノズル間の相互の圧力干渉を無くすには、圧力変動緩衝部分２２のコプライアンスＣｒを３×１０-17[Ｎ／ｍ5] 以上にすることが最も望ましい。

以上のように、インクジェットヘッド１においては、インクリザーバ１０を区画形成している平面方向Ｈに延び、インク供給口８に近い側の第１の仕切り壁部分１０ｂに、圧力変動緩衝部分２２を形成している。
従って、圧力室６からインク供給口８を経由して伝達する吐出圧力をインクリザーバ１０に進入した時点で圧力変動緩衝部分２２で吸収できる。このため、インクリザーバ１１に伝達する前段階で圧力を和らげることができるので、インクノズル間の圧力干渉を効果的に防止できる。

そして、この圧力変動緩衝部分２２をインク供給口８に近い側の第１の仕切り壁部分１０ｂに形成しても、断面Ｌ字状の保護カバー２５の一方の水平面部２５ａが第１の仕切り壁部分１０ｂにおける圧力変動緩衝部分２２の周囲の部分にスペーサ２６ａを介して接着剤により接合されることにより、第１の仕切り壁部分１０ｂに形成した圧力変動緩衝部分２２は圧力変動緩衝部分２２から隙間を隔てて保護カバー２５の一方の水平面部２５ａで覆われ、ノズルプレート２の表面（上面）と保護カバー２５の一方の水平面部２５ａとは同じ高さ、即ち面一となり、インクノズル面及び保護カバー２５を有するノズルプレート２の全体の表面は真っ平らとなるため、インクノズル面を清浄する動作が行われても、従来のような段差によるインク溜まりや紙粉溜まりが発生することはなくなり、印刷品質が向上することとなった。

また、保護カバー２５はステンレスで構成されているので、撥水機能を有し、インク液の付着を防止することができる。
この保護カバー２５をステンレス以外の素材として、例えばステンレス以外の金属又はプラスチックで形成してもよく、この場合には表面に撥水処理を施しておくことにより、撥水機能を持たせ、インク液の付着を防止するようにすることが望ましい。

また、断面Ｌ字状の保護カバー２５の一方の水平面部２５ａが第１の仕切り壁部分１０ｂにおける圧力変動緩衝部分２２の周囲の部分にスペーサ２６ａを介して接着剤により接合され、保護カバー２５の２つの通気孔２７を有する他方の垂直面部２５ｂは、ガラス基板４の端面にスペーサ２６ｂを介して接着剤により接合されることにより、圧力変動緩衝部分２２が保護カバー２５の一方の水平面部２５ａと接触しないと共に保護カバー２５の他方の垂直面部２５ｂの２つの通気孔２７が外部と連通することが確保されるため、圧力変動緩衝部分２２が振動可能で気密状態とならず、圧力変動緩衝部分２２の振動に悪影響を及ぼすことはない。

さらに、圧力変動緩衝部分２２を保護カバー２５で覆わない場合には、インクノズル面に面一のノズルプレート２の表面（上面）と圧力変動緩衝部分２２の上面とを同じ高さ、即ち面一となるように設定することにより、インクノズル面及び圧力変動緩衝部分２２が形成された第１の仕切り壁部分１０ｂを有するノズルプレート２の全体の表面は真っ平らとなるため、インクノズル面を清浄する動作が行われても、従来のような段差によるインク溜まりや紙粉溜まりが発生することはなくなった。

図８〜図１１にはノズルプレート２の製造工程の一例を示してある。これらの図を参照してノズルプレート２の製造手順を説明する。

（Ｓｔｅｐ１：第１の熱酸化膜形成工程）
先ず、図８（Ａ）に示すように、厚さが１８０ミクロンのシリコンウエハ３０を用意し、当該シリコンウエハ３０を熱酸化させて、その表面にレジスト膜としての厚さが１．２ミクロン以上のＳｉＯ2 膜３１を形成する。

（Ｓｔｅｐ２：ＳｉＯ2 膜の第１のパターニング工程）
次に、図８（Ｂ）に示すように、シリコンウエハ３０の表面３０ａを覆っているＳｉＯ2 膜３１の部分にハーフエッチングを施すことにより、インクノズル２１の大断面ノズル部分２１ｂ、インク供給口８およびインクリザーバ１０の第１の仕切り壁部分１０ｂを形成するためのパターン３２ｂおよび３３を形成する。エッチング液としては、フッ化アンモニウム（ＨＦ：ＮＨ４Ｆ＝８８０ｍｌ：５６１０ｍｌ）を使用することができる。

（Ｓｔｅｐ３：ＳｉＯ2 膜の第２のパターニング工程）
この後は、図８（Ｃ）に示すように、インクノズル２１の小断面ノズル部分２１ａを形成するためのパターン３２ａを、ＳｉＯ2 膜３１のハーフエッチング領域であるパターン３２ｂの部分に形成する。すなわち、これらのハーフエッチング領域をエッチングして、シリコンウエハ表面を露出させたパターン３２ａを形成する。この場合に使用するエッチング液も上記と同様なフッ化アンモニウムを使用できる。

（Ｓｔｅｐ４：第１のドライエッチング工程）
このようにして、ＳｉＯ2 膜２１０に２回のパターニングを施した後は、図９（Ａ）に示すように、ＩＣＰ放電による異方性ドライエッチングをシリコンウエハ３０に施す。これにより、上記のＳｔｅｐ３で形成されたパターン３２ａに対応した形状で、シリコンウエハ３０の表面が垂直にエッチングされて、所定の深さの溝３４が形成される。この場合のエッチングガスとしては、例えば、ＣＦ４、ＳＦ６を使用し、これらのエッチングガスを交互に使用すればよい。ここで、ＣＦ４は形成される溝の側面にエッチングが進行しないように溝側面を保護するために使用し、ＳＦ６はシリコンウエハの垂直方向のエッチングを促進させるために使用する。

このようにして、溝３４を形成した後は、ＳｉＯ2 膜３１をフッ酸水溶液によってパターン３２ｂ、３３が完全に除去されるように、適当なエッチングレートでエッチ除去する。この結果、図９（Ｂ）に示すように、Ｓｔｅｐ２で形成したパターン３２ｂ、３３の部分が完全に除去されて、シリコンウエハ３０の表面が露出した状態になる。

（Ｓｔｅｐ５：第２のドライエッチング工程）
次に、図７（Ｃ）に示すように、再度、ＩＣＰ放電による異方性ドライエッチングを行なう。この結果、露出しているシリコンウエハの表面部分は、その断面形状を保った状態で厚さ方向に向けて垂直にエッチングが進行する。この場合のエッチングガスも上記のＳｔｅｐ４と同一である。この結果、段状のインクノズル２１に対応する断面形状のノズル溝３６、インク供給口８およびインクリザーバ１０の第１の仕切り壁部分１０ｂに対応する断面形状の溝３７が形成される。
この後は、ＳｉＯ2 膜３１をフッ酸水溶液（例えば、ＨＦ：Ｈ2 Ｏ＝１：５ｖｏｌ，２５ ℃）で全て剥離する。図９（Ｄ）にはこの状態を示してある。

（Ｓｔｅｐ６：第２の熱酸化膜形成工程）
この後は、図１０（Ａ）に示すように、再び、シリコンウエハ３０の表面を熱酸化して、レジスト膜としてのＳｉＯ2 膜３８を形成する。この場合においても、ＳｉＯ2 膜３８の厚みは、例えば、１．２ミクロンにすれば良い。

（Ｓｔｅｐ７：ＳｉＯ2 膜の第３のパターニング工程）
次に、図１０（Ｂ）に示すように、シリコンウエハ３０の反対側の表面全体を覆っているＳｉＯ2 膜をエッチングする。この場合のエッチング液は上記のＳｔｅｐ２で使用したものを使用できる。

（Ｓｔｅｐ８：ウエットエッチング工程）
次に、図１０（Ｃ）に示すように、シリコンウエハ３０をエッチング液に漬けてシリコンウエハ３０の反対側の表面に対して異方性湿式エッチングを施してノズル２１を貫通させる。この場合に使用するエッチング液は、水酸化カリウム水溶液であり、その濃度は２０ｗｔパーセントで液温８０℃のものを使用できる。エッチング終了後は、図１０（Ｄ）に示すように、ＳｉＯ2 膜３８をフッ酸水溶液で全て剥離する。この結果、シリコンウエハ３０の表面が露出した状態になる。

（Ｓｔｅｐ９：第３の熱酸化膜形成工程）
この後は、図１１（Ａ）に示すように、再び、シリコンウエハ３０の表面を熱酸化して、レジスト膜としてのＳｉＯ2 膜３８を形成する。この場合においても、ＳｉＯ2 膜３８の厚みは、例えば、１．２ミクロンにすれば良い。

（Ｓｔｅｐ１０：ＳｉＯ2 膜の第４のパターニング工程）
次に、図１１（Ｂ）に示すように、シリコンウエハ３０の反対側の表面３０ｂを覆っているＳｉＯ2 膜３８の部分をエッチングして、圧力変動緩衝部分２２に対応したパターン４１を形成する。この場合のエッチング液は上記のＳｔｅｐ２で使用したものを使用できる。

（Ｓｔｅｐ１１：ウエットエッチング工程）
次に、図１１（Ｃ）に示すように、シリコンウエハ３０をエッチング液に漬けてシリコンウエハ３０の露出部分に対して異方性湿式エッチングを施し、溝４３を形成して所定の厚さの圧力変動緩衝部分２２を形成する。この場合に使用するエッチング液は、水酸化カリウム水溶液であり、その濃度は２０ｗｔパーセントで液温８０ ℃のものを使用できる。エッチング終了後は、図１１（Ｄ）に示すように、ＳｉＯ2 膜３８をフッ酸水溶液で全て剥離する。この結果、シリコンウエハ３０の表面が露出した状態になる。

最後に、シリコンウエハの耐インク性とノズル面の撥水処理の密着性を確保するために、再度シリコンウエハを熱酸化して、ＳｉＯ2膜を形成する。
以上により、ノズルプレート２が得られる。このようにして得られたノズルプレート２をキャビティープレート３を接合することにより、圧力室６、インク供給口８及びインクリザーバ１０が平面方向Ｈに配列された状態に区画形成される。

前述したインクジェットヘッド１は、インク液滴をノズルプレート２の上面から吐出させるフェイスインクジェットタイプであるが、インク液滴をノズルプレート２の側方から吐出させるエッジインクヘットタイプについても本発明を適用できる。

上述の本発明の液滴吐出ヘッドにおいて、吐出液体は印刷用のインク液とし、通常の紙媒体等への印刷をする一般的なインクジェットプリンタとして利用することができるとして説明した。
また、吐出液体を生体分子を含む溶液とするれば、例えばＤＮＡチップ、プロテイン（蛋白質）チップ等の製造に利用することができる。
さらに、吐出形態をカラーフィルタを形成させる溶液とすれば、液晶表示装置に利用することができるカラーフィルタ製造に利用することができる。
また、吐出液体を発光材料を含む溶液とすれば、電界発光素子の吐出を行うことができ、これを用いた表示装置の製造に利用することができる。

本発明の実施の形態１に係る液滴吐出ヘッドの外観を示す斜視図。同液滴吐出ヘッドの一部を示す分解斜視図。同液滴吐出ヘッドの部分断面図。図３の部分拡大断面図。同液滴吐出ヘッドから保護カバーを外した状態を示す分解斜視図。同液滴吐出ヘッドに保護カバーを取り付けた状態を示す分解斜視図。圧力変動緩衝部分のコプライアンスとインク吐出量の重量変化の相関関係を示すグラフ。（Ａ）は液滴吐出ヘッドのノズルプレートの製造工程における第１の熱酸化膜形成工程を示す説明図、（Ｂ）はＳｉＯ2膜の第１のパターニング工程を示す説明図、（Ｃ）はＳｉＯ2膜の第２のパターニング工程を示す説明図。（Ａ）は液滴吐出ヘッドのノズルプレートの製造工程におけるシリコンウエハに対する第１のドライエッチング工程を示す説明図、（Ｂ）はハーフエッチング部分を除去した後の状態を示す説明図、（Ｃ）はシリコンウエハに対する第２のドライエッチング工程を示す説明図、（Ｄ）はＳｉＯ2 膜を除去した後の状態を示す説明図。（Ａ）は液滴吐出ヘッドのノズルプレートの製造工程における第２の熱酸化膜形成工程を示す説明図、（Ｂ）はＳｉＯ2膜の第３のパターニング工程を示す説明図、（Ｃ）はシリコンウエハにに対するウエットエッチング工程を示す説明図、（Ｄ）はＳｉＯ2膜を除去した後の状態を示す説明図。（Ａ）は液滴吐出ヘッドのノズルプレートの製造工程における第３の熱酸化膜形成工程を示す説明図、（Ｂ）はＳｉＯ2膜の第４のパターニング工程を示す説明図、（Ｃ）はシリコンウエハにに対するウエットエッチング工程を示す説明図、（Ｄ）はＳｉＯ2膜を除去した後の状態を示す説明図。

符号の説明

１インクジェットヘッド、２ノズルプレート（第１の基板）、３キャビティープレート（第２の基板）、４ガラス基板、５振動板、６圧力室、８インク供給口、１０インクリザーバ、１０ａ仕切り壁部分、１０ｂ第１の仕切り壁部分、１４個別電極、２１インクノズル、２２圧力変動緩衝部分、２４ドライバ、２５保護カバー、２７通気孔

Claims

ノズルプレートとキャビティープレートとを相互に重ね合わせ、これらの間に、ノズルから液体を吐出させる複数の圧力室と、各圧力室に前記液体を供給するリザーバと、前記各圧力室を前記リザーバに連通させている液体供給口と、前記リザーバの前記液体供給口の壁面に圧力変動を緩衝させるための圧力変動緩衝部分とを設けた液滴吐出ヘッドにおいて、
前記圧力変動緩衝部分を前記ノズルプレートの液体吐出面と略同じ高さに形成したことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
ノズルプレートとキャビティープレートとを相互に重ね合わせ、これらの間に、ノズルから液体を吐出させる複数の圧力室と、各圧力室に前記液体を供給するリザーバと、前記各圧力室を前記リザーバに連通させている液体供給口と、前記リザーバの前記液体供給口の壁面に圧力変動を緩衝させるための圧力変動緩衝部分とを設けた液滴吐出ヘッドにおいて、
前記圧力変動緩衝部分を前記ノズルプレートの液体吐出面とは異なる高さに形成し、
前記圧力変動緩衝部分を覆う保護カバーを当該圧力変動緩衝部分と接触しないように前記ノズルプレートに取り付け、前記液体吐出面と前記保護カバーの上面が略同じ高さになるようしたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
前記保護カバーの液体吐出面は、撥水性を有することを特徴とする請求項２記載の液滴吐出ヘッド。
前記保護カバーは前記圧力変動緩衝部分を有するノズルプレートと、前記キャビティープレートとを覆うように取り付けられていることを特徴とする請求項２又は３記載の液滴吐出ヘッド。
前記保護カバーは少なくとも１つの外部と連通する通気孔を有することを特徴とする請求項４記載の液滴吐出ヘッド。
請求項１〜５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドと、前記圧力室の振動板に対向する電極との間に電圧を印加するドライバと、
を備えていることを特徴とする液滴吐出装置。