JP2005343136A - インクジェットヘッドとその製造方法、インクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】 吐出精度が高く、ワイピング特性の良好なインクジェットヘッドを提供する。
【解決手段】 本発明のインクジェットヘッド１は、対向する一対の基板２，３間に、インクを収容する共通インク室１０とこの共通インク室１０に連通する圧力室６とを備え、前記一対の基板の一方の基板２の表面に圧力室６に連通するノズル２１が形成されており、圧力室６の圧力変動により圧力室内に収容されたインクをノズル２１を介して吐出するものである。一方の基板２の共通インク室１０に対応する部分に、一方の基板２の吐出側と反対側の面を加工して形成された凹部２２を有し、凹部２２によって一方の基板２の厚みを減じることによって一方の基板２に共通インク室内の圧力変動を緩衝するための可撓性の緩衝壁１０ａが形成される一方、一方の基板２の吐出側の面であって緩衝壁１０ａからノズル２１の開口部までの連続した面が平坦面に形成されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、インクジェットヘッドとその製造方法、インクジェットプリンタに関するものである。

一般に、インクジェットプリンタに搭載されるインクジェットヘッドには、インク滴を吐出させるための複数の圧力室と、該圧力室にインクを供給するための共通インク室が設けられている。この共通インク室は、吐出精度を高めるために、なるべく圧力室の圧力変動の影響を受けない構造とすることが望ましい。例えば、圧力室で発生した圧力変動が共通インク室に伝達すると、この共通インク室を介してノズル間で相互に圧力干渉を起こし、インク液滴の吐出量が変化したり、吐出させたいノズル以外のノズルからインク液滴が漏れ出てしまう等の問題が生じる。このような問題を回避するために、特許文献１では、ノズルプレートの共通インク室部分の厚みを薄くし、この薄肉の部分（緩衝壁）で共通インク室の圧力衝撃を緩和する構造が提案されている。
特開平１１−１１５１７９号公報

従来、このような緩衝構造を形成する場合には、まず、ノズルプレートとなるシリコン基板の一方の面（吐出側と反対側の面）をエッチングしてノズル孔等を形成する。そして、これが終了したら、今度は他方の面（吐出側の面）をエッチングしてノズル孔を吐出面に貫通させ、更に、共通インク室部分に厚みの薄い部分を形成するために、この共通インク室部分にエッチングにより凹部を形成する。このように基板の両面側から加工することによって、シリコン基板の厚みを部分的に調節し、所望の形状のノズルプレートを製造している。しかしながら、この方法では吐出面側に形成した緩衝構造によってノズルプレートに多数の凹凸ができてしまい、ワイパー等で吐出面を払拭する場合に障害になることがある。ワイピングが十分に行なえない場合には、ノズル面に残留するインクや紙粉等の影響によってインク滴吐出時に飛行曲がりが生じ、印刷品質が損なわれる場合がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、吐出精度が高く、ワイピング特性の良好なインクジェットヘッドとその製造方法、インクジェットプリンタを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明のインクジェットヘッドは、対向する一対の基板間に、インクを収容する共通インク室と該共通インク室に連通する圧力室とを備え、前記一対の基板の一方の基板の表面に前記圧力室に連通するノズルが形成されており、前記圧力室の圧力変動により前記圧力室内に収容されたインクを前記ノズルを介して吐出するインクジェットヘッドであって、前記一方の基板の前記共通インク室に対応する部分に、前記一方の基板の吐出側と反対側の面を加工して形成された凹部を有し、前記凹部によって前記一方の基板の厚みを減じることによって前記一方の基板に前記共通インク室内の圧力変動を緩衝するための可撓性の緩衝壁が形成される一方、前記一方の基板の吐出側の面であって前記緩衝壁から前記ノズルの開口部までの連続した面が平坦面に形成されていることを特徴とする。
本構成では、緩衝壁構造を一方の基板の吐出側と反対側の面に作りこむことによって、吐出側の面にこれらの構造による段差が生じないようにしている。このため、従来と同様の吐出精度を維持しつつ、良好なワイピング特性を得ることができる。

本発明のインクジェットヘッドでは、前記一方の基板の吐出側と反対側の面であって前記緩衝壁が形成された部分に、前記緩衝壁を補強するための梁が形成されている構成を採用することができる。前述した本発明の構造では、吐出側の面が平坦面に形成されているため、凹部の形成された共通インク室部分の基板の厚みが過度に薄くなり、強度が保てなくなる場合がある。本構成では、この部分に梁を形成して補強するため、耐衝撃性に優れたインクジェットヘッドを提供することができる。

本発明のインクジェットヘッドでは、前記一方の基板がシリコン基板又はホウ珪酸ガラスからなることが望ましい。前記一方の基板には金属基板や樹脂基板を用いることも可能であるが、金属基板は微細加工が難しく、樹脂基板はワイピングの際に吐出面が摩耗したり、撥水性状を維持できない等の問題がある。これに対して、シリコン基板やホウ珪酸ガラスを用いた場合には、これらの問題が生じないため、ヘッドの信頼性向上及び低コスト化を図ることができる。また、ホウ珪酸ガラスを用いた場合には、陽極接合によりシリコン等からなる他方の基板と接着剤を用いずに接合が可能となり、且つ、流路内部が可視となるため、プロテインチップの作成等への応用が可能となる。

本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、対向する一対の基板間に、インクを収容する共通インク室と該共通インク室に連通する圧力室とを備え、前記一対の基板の一方の基板の表面に前記圧力室に連通するノズルが形成されており、前記圧力室の圧力変動により前記圧力室内に収容されたインクを前記ノズルを介して吐出するインクジェットヘッドの製造方法であって、前記一方の基板の吐出側とは反対側の面を加工して、前記共通インク室の内壁面を構成する部分に凹部を形成する工程と、前記一方の基板の吐出側の面を処理して前記吐出側の面を平坦化しつつ、前記処理によって前記凹部の形成部分の厚みを減じることにより、当該部分を前記共通インク室内の圧力変動を緩衝するための可撓性の緩衝壁に加工する工程とを備えたことを特徴とする。
本方法では、緩衝壁を形成するための凹部を前記一方の基板の吐出側と反対側の面に形成しているため、吐出側の面には従来のような凹凸形状は形成されない。このため、ワイピング特性の優れたインクジェットヘッドを提供することができる。

本発明の製造方法では、前記凹部の形成工程が、前記一方の基板の吐出側と反対側の面に前記ノズルとなる孔部を形成する工程を含み、前記処理工程が、前記一方の基板を吐出側の面から薄板化することによって前記孔部を前記一方の基板の吐出側の面に貫通させる工程を兼ねるものとすることができる。こうすることで、ノズルと緩衝壁とを一括で形成することができる。この場合、前記孔部の形成工程が、前記孔部の内面に保護膜を形成する工程を含み、前記処理工程が、前記一方の基板を吐出側の面から薄板化することによって前記保護膜の一部を露出させる工程と、露出した前記保護膜を除去する工程とを含むものとすることができる。このように孔部の内面に保護膜を形成することで、吐出側の面にエッチング処理や研磨処理等を行なった際に、孔部の形状をくずれにくくすることができる。

本発明の製造方法では、前記凹部の形成工程が、前記凹部内に前記緩衝壁を補強するための梁を形成する工程を含むものとすることができる。この場合、前記梁が前記凹部の非形成部として形成されるものとすることができる。前述した本発明の製造方法では、吐出側の面を全体的に薄くしているため、凹部の形成された共通インク室部分の基板の厚みが過度に薄くなり、強度が保てなくなる場合がある。本方法では、この部分に梁を形成して補強するため、耐衝撃性に優れたインクジェットヘッドを提供することができる。

本発明の製造方法では、前記処理工程が、前記一方の基板の吐出側と反対側の面を支持基板によって支持した状態で行なわれるものとすることができる。こうすることで、処理時の基板の割れを防止することができる。
本発明の製造方法では、前記一方の基板がシリコン基板又はホウ珪酸ガラスからなることが望ましい。これにより、ヘッドの信頼性向上及び低コスト化を図ることができる。

本発明のインクジェットプリンタは、前述した本発明のインクジェットヘッドを備えたことを特徴とする。これにより、吐出精度が高く、ワイピング特性の良好なインクジェットプリンタを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態として、インクジェットプリンタ、インクジェットヘッド、及びインクジェットヘッドの製造方法について、図面を参照しつつ説明する。尚、以下の実施の形態は本発明の技術範囲を限定するものではない。

［インクジェットプリンタ］
以下、本発明の一実施の形態である、インクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタについて説明する。尚、本実施形態では記録紙等に文字や画像を印刷するプリンタを例示して説明するが、本発明におけるインクジェットプリンタは、記録紙等に印刷する形態に限らず、工業的に用いられる液滴吐出装置（例えばカラーフィルタ製造装置や、有機ＥＬ素子製造装置、配線パターン形成装置等）も含めたものである。

図１は、本発明のインクジェットプリンタを、紙等に印刷する一般的なプリンタに適用した場合の一実施形態を示す概略構成図であり、図１中符号６０はインクジェットプリンタである。尚、以下の説明では、図１のＺ方向上側を「上部」、Ｚ方向下側を「下部」と言う。

インクジェットプリンタ６０は、装置本体６２を備えたもので、上部後方に記録用紙を設置するトレイ６２１を有し、下部前方に記録用紙を排出する排出口６２２を有しており、上部面には、操作パネル６７を有している。操作パネル６７は、例えば液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤランプディスプレイ等の表示デバイスにて構成されたもので、エラーメッセージ等を表示する表示部（図示せず）と、各種スイッチ等で構成される操作部（図示せず）とを備えたものである。装置本体６２の内部には、主に、往復動するヘッドユニット６３を備えた印刷装置６４と、記録用紙を１枚ずつ印刷装置６４に送り込む給紙装置６５と、印刷装置６４および給紙装置６５を制御する制御部６６とが設けられている。制御部６６の制御により、給紙装置６５は、記録用紙を一枚ずつ間欠送りするようになっている。間欠送りされる記録用紙は、ヘッドユニット６３の下部近傍を通過する。このとき、ヘッドユニット６３が記録用紙の送り方向とほぼ直交する方向に往復移動し、記録用紙への印刷を行うようになっている。すなわち、ヘッドユニット６３の往復動と、記録用紙の間欠送りとが、印刷における主走査および副走査となり、インクジェット方式の印刷が行なわれるようになっている。

印刷装置６４は、ヘッドユニット６３と、ヘッドユニット６３の駆動源となるキャリッジモータ６４１と、キャリッジモータ６４１の回転を受けて、ヘッドユニット６３を往復動させる往復動機構６４２とを備えたものである。ヘッドユニット６３は、その下部に、多数のノズルを備えるインクジェットヘッド１と、このインクジェットヘッド１にインクを供給するインクカートリッジ６３１と、インクジェットヘッド１およびインクカートリッジ６３１を搭載したキャリッジ６３２とを有したものである。尚、インクカートリッジ６３１として、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（黒）の４色のインクを充填したものを用いることにより、フルカラー印刷が可能となる。この場合、ヘッドユニット６３０には、各色にそれぞれ対応したインクジェットヘッド１が設けられることになる。

往復動機構６４２は、その両端がフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸６４４と、キャリッジガイド軸６４４と平行に延びて走行動作するタイミングベルト６４３とを有している。そして、キャリッジ６３２は、キャリッジガイド軸６４４に往復動自在に支持されるとともに、タイミングベルト６４３の一部に固定されたものである。キャリッジモータ６４１の作動により、プーリを介してタイミングベルト６４３を正逆走行させると、キャリッジガイド軸６４４に案内されて、ヘッドユニット６３が往復動する。そして、この往復動の際に、インクジェットヘッド１から適宜インクが吐出され、記録用紙への印刷が行われるようになっている。

給紙装置６５は、その駆動源となる給紙モータ６５１と、給紙モータ６５１の作動により軸周りに回転する給紙ローラ６５２とを有したものである。給紙ローラ６５２は、記録用紙の送り経路を挟んで上下に対向する従動ローラ６５２ａと、駆動ローラ６５２ｂとで構成されたものであり、駆動ローラ６５２ｂは、給紙モータ６５１に連結されたものである。このような構成によって給紙ローラ６５２は、トレイ６２１に設置した多数枚の記録用紙を、印刷装置６４に向かって１枚ずつ送り込めるようになっている。尚、トレイ６２１に代えて、記録用紙を収容する給紙カセットを着脱自在に装着し得るような構成としてもよい。

制御部６６は、例えばパーソナルコンピュータやディジタルカメラ等のホストコンピュータから入力された印刷データに基づいて、印刷装置６４や給紙装置６５等を駆動することにより印刷動作の制御を行うものである。この制御部６６には、いずれも図示しないものの、主に各部を制御する制御プログラム等を記憶するメモリ、インクジェットヘッド１を駆動してインクの吐出タイミングを制御するヘッド駆動回路、印刷装置６４（キャリッジモータ６４１）を駆動する制御回路、給紙装置６５（給紙モータ６５１）を駆動する駆動回路、およびホストコンピュータからの印刷データを入手する通信回路と、これらに電気的に接続され、各部での各種制御を行うＣＰＵとが備えられている。

また、ＣＰＵには、例えば、インクカートリッジ６３１のインク残量、ヘッドユニット６３の位置、温度、湿度等の印刷環境等を検出可能な各種センサが、それぞれ電気的に接続されている。制御部６６は、通信回路を介して印刷データを入手してメモリに格納する。ＣＰＵは、この印刷データを処理し、この処理データおよび各種センサからの入力データに基づき、各駆動回路に駆動信号を出力する。この駆動信号によりインクジェットヘッド１、印刷装置６４および給紙装置６５は、それぞれ作動する。これにより、記録用紙に所望の印刷がなされる。

［インクジェットヘッド］
次に、図１に示したインクジェットヘッド１の構成について説明する。図２は、本実施形態のインクジェットヘッド１の概観形状を示す斜視図及びその分解斜視図であり、図３はその部分断面図である。以下の説明では、インクジェットヘッド１を単にヘッド１と称することもある。

ヘッド１は、シリコン製のキャビティプレート（他方の基板）３を挟み、上側に同じくシリコン製のノズルプレート（一方の基板）２、下側にシリコンと熱膨張率が近いホウ珪酸ガラス基板４がそれぞれ積層された３層構造となっている。中央のキャビティプレート３には、その表面からエッチングを施すことにより、独立した複数の圧力室６と、１つの共通インク室１０と、この共通インク室１０を各圧力室６に連通しているインク供給路８としてそれぞれ機能する溝が形成されている。このキャビティプレート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に連通する複数のノズル２１が形成されている。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、インク供給路８、および共通インク室１０とが平面方向に配列された状態に区画形成されている。独立した各圧力室６はその底壁５が薄肉とされており、この底壁５が、面外方向、すなわち、図１において上下方向に弾性変位可能な振動板として機能するようになっている。また、キャビティプレート３には図示略の共通電極が形成されており、この共通電極を介して振動板５に共通電位が供給されるようになっている。

キャビティプレート３の下面に接合されるガラス基板４において、共通インク室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は共通インク室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（図示略）が接続されている。インク供給源からインク供給孔１９を介して共通インク室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、その上面であるキャビティプレート３との接合面には、キャビティプレート３の各圧力室６に対向する位置及びそれに連通する位置に、電極形成用の溝１３が形成されている。この溝１３において各圧力室６に対向する位置に形成された部分は振動室１２として構成され、これに連通する部分は封止材を充填するための通路として構成されている。この溝１３の底面にはＩＴＯ等からなる対向電極が形成されている。この対向電極は、振動板５に対向する個別電極１４と、この個別電極１４に接続された配線部１５とを有する。個別電極１４及び配線部１５はそれぞれ振動室１２及び通路の底面に形成されており、個別電極１４は配線部１５を介して外部端子１６に接続されている。外部端子１６を除く個別電極１４および配線部１５は絶縁膜に被覆されており、各外部端子１６にはリード線（図示略）がボンディングされている。

キャビティプレート２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の外部端子１６との間にはドライバ２０が接続されている。ドライバ２０によって個別電極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（弾性変形）し、これに伴って圧力室６の圧力が変動してノズル２１からインク液滴Ｌ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される。したがって、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パルスをオフにすると、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、該圧力室６に連通するノズル２１からインク液滴Ｌが吐出される。そして、振動板５が下方に撓むことにより、インクが共通インク室１０からインク供給路８を経由して圧力室６に補給される。

ここで、ノズルプレート２の共通インク室１０の内壁面を構成する面には凹部２２が形成されており、この凹部２２の形成された部分の板厚が相対的に薄くなっている。この薄板部分は可撓性を有しており、共通インク室１０の圧力変動を緩衝させるための緩衝壁（ダイヤフラム）１０ａとして機能する。また、ノズルプレートの吐出側の面（吐出面）２ａには研磨処理が施されており、表面が平坦化されている。このため、ワイパー等によって吐出面２ａをワイピングしたときに吐出面の汚れを十分に払拭することができる。このように吐出面２ａ側を平坦化すると、凹部２２の形成された部分（即ち、緩衝壁１０ａが形成された部分）は他の部分に比べて強度が弱くなるため、本実施形態ではこの凹部２２内に緩衝壁１０ａを補強するための梁を形成している。

図４は、梁１０ｂの概略形状を示す平面模式図である。梁１０ｂは平面視Ｙ字状に形成され、緩衝壁１０ａの略全面に張り巡らされている。この梁１０ｂは緩衝壁１０ａに対して一体に形成されている。このような梁１０ｂは、例えば、エッチングによって凹部２２を形成した際の非エッチング部（即ち、凹部２２の非形成部）として形成することができる。本実施形態では梁１０ｂをＹ字状に形成しているので、緩衝壁１０ａにバネとして十分な可撓性を付与しつつ、緩衝壁１０ａによる緩衝効果を高めて割れを防止することができる。図５は、梁１０ｂの他の形態を示している。図５（ａ）に示す例では、緩衝壁１０ａの形状を略正方形として、緩衝壁１０ａに発生する応力を最小化している。この形態では、緩衝壁１０ａによる緩衝効果が最大化され、割れも防止することができる。図５（ｂ）に示す例では、梁１０ｂによる補強を行なうとともに、ノズル間で均一な緩衝効果が得られるように緩衝壁１０ａを構成し、ノズル間でのインク吐出特性のばらつきを低減している。

［インクジェットヘッドの製造方法］
次に、インクジェットヘッド１の製造方法を図６を用いて説明する。
まず、図６（ａ）に示すように、ノズルプレート用の比較的厚めのシリコン基板（シリコン基板）３０を用意する。ノズルプレート２には、ステンレス等の金属基板やアクリル等の樹脂基板を用いることもできる。しかし、金属基板は微細加工が難しく、樹脂基板はワイピングの際に吐出面が摩耗したり、撥水性状を維持できない等の問題がある。シリコン基板を用いた場合には、これらの問題が生じないため、ヘッドの信頼性向上及び低コスト化を図ることができる。

次に、このシリコン基板３０を熱酸化して、表面にエッチングマスクとしてのシリコン酸化膜３１を約１μｍ程度形成する。具体的には、約４００μｍ厚みの（１００）シリコン基板を材料として用い、これを湿式で熱酸化してエッチングマスク３１を形成する。ノズル穴として貫通する部分（小断面ノズル部分２１ａ）や位置決め用の穴を形成する部分には、酸化膜３１をフッ酸やフッ化アンモニウム溶液によりフルエッチングして開口する。また、この小断面ノズル部分２１ａに連通する径の大きな連通流路（大断面ノズル部分２１ｂ）やインク供給路、緩衝壁１０ａとなる部位では、シリコン酸化膜３１をハーフエッチングする。

このように酸化膜３１に２回のパターニングを施したら、図６（ｂ）に示すように、シリコン基板３０の表面３０ａに異方性ドライエッチングを施す。本例では、例えばＩＣＰドライエッチングにより、ノズルとなる部分に穴加工を行なう。加工は高速ＲＩＥでも可能である。小断面ノズル部分２１ａの穴加工を行なったら、ハーフエッチングしたエッチングマスク部分を除去して、更にノズル穴を掘り進む。それと同時に、インク供給路８や緩衝壁１０ａとなる部位に溝加工や穴加工を行なう。この工程により、ノズル２１の領域に孔部３３ａ，３３ｂが形成され、緩衝壁１０ａの領域に凹部３４が形成される。

次に、一旦エッチングマスク３１をフッ酸等で除去し、再度、基板表面を乾式で熱酸化して、基板の表面及び孔部３３ａ，３３ｂの内面に、耐インク膜となるシリコン酸化膜３５を１００ｎｍ形成する。ここで、耐インク膜３５は湿式で熱酸化しても良い。この場合には厚みを５００ｎｍ〜１０００ｎｍとして耐インク性を確保する。表面にシリコン酸化膜３５を形成した後、図６（ｃ）に示すように、この加工面側に支持基板４０を接着する。支持基板４０は、シリコンと熱膨張係数が略同一となるホウ珪酸ガラス等の材料を用いる。接着剤は、レーザ照射やＵＶ照射、加熱により剥離可能な接着剤を用いる。

次に、図６（ｄ）に示すように、支持基板４０を貼り付けた面３０ａと反対側のシリコン基板３０の表面３０ｂを研磨またはエッチングして加工し、シリコン基板３０の厚みを薄くする。本例では、４００μｍの厚みを研磨処理によって４０μｍ〜８０μｍとし、更に２０μｍエッチングして約２０μｍ〜６０μｍに仕上げる。全面エッチングはＣＦ_４を用いたＲＩＥによるドライエッチングでも、ＫＯＨ水溶液を用いたスピンエッチングでも可能である。この際、孔部３３ａ,３３ｂの内面にはシリコン酸化膜３５が形成されているので、これが保護膜となり、研磨時に孔部の形状がくずれるのを防ぐことができる。

シリコン基板３０を薄板化したら、孔部３３ａに残って孔部を閉塞しているシリコン酸化膜３５を除去して、孔部３３ａ，３３ｂを裏面３０ｂ側に貫通させる。シリコン酸化膜３５の除去はフッ酸等によるエッチングや、ＣＨＦ_３によるＲＩＥドライエッチング加工により行なう。ウエットエッチングによれば、容易に穴の開口が可能となる。また、ドライエッチングによれば、孔内に形成した耐インク保護膜であるシリコン酸化膜３５に損傷を与えずに加工ができる。孔部３３ａ,３３ｂを裏面側に貫通させたら、上述の加工した面３０ｂに、耐インク膜となるシリコン酸化膜をＣＶＤにより形成する。その後、フッ素系の樹脂膜をコーティング又は蒸着して撥水膜を形成する撥水加工を施し、ノズル面とする。ノズル面のシリコン酸化膜の代わりにシリコン窒化膜を形成しても良い。シリコン窒化膜によれば撥水加工により形成した撥水膜との密着性をより高めて、撥水膜の持続性をより高めることが可能となる。

次に、支持基板４０のガラス側からレーザ光を走査して照射して接着剤の接着力を低下させる。その後、ダイシングテープをノズル面から貼り付けてノズルプレートをダイシングテープに転写し、更に、ダイシングテープにＵＶ光を照射して接着力を低下させてノズルプレート２を採取する。図６（ｅ）は採取後のノズルプレート２を示している。

この後、ノズルプレート２を、キャビティプレート３と電極ガラス基板４とが陽極接合された基板のキャビティプレート３側へ接着剤により接合し、ウエハ３０からインクジェットヘッドを個別に切断又は割断してインクジェットヘッドを完成させる。ここで、ノズルプレート２の接合には、接着剤を用いずにそれぞれのシリコン表面をプラズマ照射により活性化して加圧する直接接合によっても良い。接着剤を用いれば、１００℃以下の比較的低温で接合が可能である。また、直接接合では、接着剤を用いない無機材料によるインク流路を形成して、耐インク性に優れたインク材料を変質させないインクジェットヘッドを実現可能となる。

ノズルプレート２の接合では、ノズルプレート２及び陽極接合基板に形成された位置決め穴を用いて高精度なピンを用いて位置決めしても良い。また、ノズルプレート２をウエハ状態でウエハ同士の位置決めマークをカメラアライメントして位置決めしても良い。ピンによる位置決めによれば、ノズルプレート２を単体で取り出して、陽極接合後のウエハ基板上にノズルプレート単体で高精度に位置決めが可能である。カメラアライメントによれば、ウエハ同士での生産性の高い製造が可能となる。

以上説明したように、本実施形態では緩衝壁１０ａを形成するための凹部２２を前記ノズルプレート２の裏面（吐出側と反対側の面）に形成しているため、吐出面には従来のような凹凸形状は形成されない。このため、ワイピング特性の優れたインクジェットヘッド１を提供することができる。また、本実施形態では緩衝壁１０ａを形成するための凹部２２に梁１０ｂを形成しているため、耐衝撃性に優れたインクジェットヘッド１を提供することができる。つまり、本実施形態ではノズル面２ａを研磨してノズルプレート２を全体的に薄くしているため、凹部２２の形成された共通インク室部分のノズルプレート２の厚みが過度に薄くなり、強度が保てなくなる場合があるが、凹部２２内に梁１０ｂを張り巡らしてこの部分を補強しているので、緩衝壁１０ａの製造工程での割れによる破損を防止することができ、又、印刷中に紙ジャム等に過大な力がインクジェットヘッド１のノズル面に作用しても緩衝壁１０ａが割れることはない。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。例えば、本実施形態ではインクジェットヘッド１を静電駆動式としたが、本発明はこれに限定されず、振動板５に圧電素子を設けて圧力室に圧力を加える圧電素子型のインクジェットヘッドに本発明を適用することも可能である。このように圧電素子を用いることにより、繊細な圧力の制御を行なうことが可能で、精緻な印刷を行なうことができるインクジェット記録装置を提供することができる。同様に、圧力室の底面に、インクを加熱して沸騰させるヒータを設け、これに通電してインク液滴を吐出するサーマルタイプのインクジェットヘッドへの応用が可能である。この場合、より少ない部品点数でインクジェットヘッドを構成し、組み立て性に優れたインクジェットヘッドを実現可能となる。また、ノズルプレートをホウ珪酸ガラス等の透明無機材料にて形成すれば、陽極接合によりキャビティ基板と接着剤を用いずに接合が可能となり、且つ、流路内部が可視となるため、プロテインチップの作成等への応用が可能となる。また、上述の効果に加えて、活性を失いやすい蛋白質等の材料を含む溶液の吐出を行ない、医療診断用として用いることが可能であり、更に組織再生医療を行なう細胞吐出装置への応用も可能である。更に、昆虫フェロモン等を微小液滴化して農場に散布する吐出装置への応用も可能である。この場合、農作物に被害を与える昆虫を、農薬を用いずに駆除することが可能となる。また、上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

本発明のインクジェットプリンタの一例を示す斜視図。 インクジェットヘッドの概観形状を示す斜視図及び分解斜視図。 インクジェットヘッドの部分断面図。 緩衝壁の梁構造を示す平面模式図。 梁構造の他の形態例を示す平面模式図。 インクジェットヘッドの製造方法を説明するための工程図。

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…キャビティプレート（第２の基板）、４…電極ガラス基板、６…圧力室、１０…共通インク室、１０ａ…緩衝壁（ダイヤフラム）、１０ｂ…梁、２１…ノズル、２２…凹部、３０…シリコン基板、３３ａ,３３ｂ…孔部、３５…耐インク膜（保護膜）、４０…支持基板、６０…インクジェットプリンタ、Ｌ…インク

Claims (11)

1. 対向する一対の基板間に、インクを収容する共通インク室と該共通インク室に連通する圧力室とを備え、前記一対の基板の一方の基板の表面に前記圧力室に連通するノズルが形成されており、前記圧力室の圧力変動により前記圧力室内に収容されたインクを前記ノズルを介して吐出するインクジェットヘッドであって、
   前記一方の基板の前記共通インク室に対応する部分に、前記一方の基板の吐出側と反対側の面を加工して形成された凹部を有し、前記凹部によって前記一方の基板の厚みを減じることによって前記一方の基板に前記共通インク室内の圧力変動を緩衝するための可撓性の緩衝壁が形成される一方、前記一方の基板の吐出側の面であって前記緩衝壁から前記ノズルの開口部までの連続した面が平坦面に形成されていることを特徴とする、インクジェットヘッド。
2. 前記一方の基板の吐出側と反対側の面であって前記緩衝壁が形成された部分に、前記緩衝壁を補強するための梁が形成されていることを特徴とする、請求項１記載のインクジェットヘッド。
3. 前記一方の基板がシリコン基板又はホウ珪酸ガラスからなることを特徴とする、請求項１又は２記載のインクジェットヘッド。
4. 対向する一対の基板間に、インクを収容する共通インク室と該共通インク室に連通する圧力室とを備え、前記一対の基板の一方の基板の表面に前記圧力室に連通するノズルが形成されており、前記圧力室の圧力変動により前記圧力室内に収容されたインクを前記ノズルを介して吐出するインクジェットヘッドの製造方法であって、
   前記一方の基板の吐出側とは反対側の面を加工して、前記共通インク室の内壁面を構成する部分に凹部を形成する工程と、
   前記一方の基板の吐出側の面を処理して前記吐出側の面を平坦化しつつ、前記処理によって前記凹部の形成部分の厚みを減じることにより、当該部分を前記共通インク室内の圧力変動を緩衝するための可撓性の緩衝壁に加工する工程とを備えたことを特徴とする、インクジェットヘッドの製造方法。
5. 前記凹部の形成工程が、前記一方の基板の吐出側と反対側の面に前記ノズルとなる孔部を形成する工程を含み、前記処理工程が、前記一方の基板を吐出側の面から薄板化することによって前記孔部を前記一方の基板の吐出側の面に貫通させる工程を兼ねることを特徴とする、請求項４記載のインクジェットヘッドの製造方法。
6. 前記孔部の形成工程が、前記孔部の内面に保護膜を形成する工程を含み、前記処理工程が、前記一方の基板を吐出側の面から薄板化することによって前記保護膜の一部を露出させる工程と、露出した前記保護膜を除去する工程とを含むことを特徴とする、請求項５記載のインクジェットヘッドの製造方法。
7. 前記凹部の形成工程が、前記凹部内に前記緩衝壁を補強するための梁を形成する工程を含むことを特徴とする、請求項４〜６のいずれかの項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
8. 前記梁が前記凹部の非形成部として形成されることを特徴とする、請求項７記載のインクジェットヘッドの製造方法。
9. 前記処理工程が、前記一方の基板の吐出側と反対側の面を支持基板によって支持した状態で行なわれることを特徴とする、請求項４〜８のいずれかの項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
10. 前記一方の基板がシリコン基板又はホウ珪酸ガラスからなることを特徴とする、請求項４〜９のいずれかの項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
11. 請求項１〜３のいずれかの項に記載のインクジェットヘッドを備えたことを特徴とする、インクジェットプリンタ。
    
    

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