JP2006224445A - 液滴吐出ヘッド、液体カートリッジ及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板のサイズに制約されることがなく長尺化に対応でき、かつ、ビット間の干渉にも影響を受けない高性能な液滴吐出ヘッドを提供する。
【解決手段】 複数のノズル口を形成したノズル口形成部材と、複数のノズル口がそれぞれ連通する複数の加圧液室を形成する加圧液室形成部材と、加圧液室内の液体を加圧する圧力発生手段と、を有し、圧力発生手段の作動により液体の液滴をノズル口より飛翔させる液滴吐出ヘッドであって、加圧液室形成部材は、加圧液室を分離するための隔壁部と、隔壁部に対して垂直に備わる樹脂基板とであって、隔壁部は樹脂基板上に金属で形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インク液滴を吐出するための液滴吐出ヘッド、液体カートリッジ及びインクジェット記録装置に関する。

一般に、プリンタ、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置として用いるインクジェット記録装置は、記録時の騒音が極めて小さいこと、高速印字が可能なこと、インクの自由度が高く安価な普通紙を使用できることなど多くの利点を有する。その中でも、記録の必要なときにのみインク液滴を吐出するいわゆるインク・オン・デマンド方式は、記録に不要なインク液滴の回収を必要としないため、現在主流となっている。

このインク・オン・デマンド方式のインクジェット式記録ヘッド（インクジェットヘッド、液滴吐出ヘッド）には、駆動手段が圧電素子であるものや、インクを加熱して気泡を発生させ、その圧力でインクを吐出させる方法、あるいは、駆動手段に静電気力を利用したものなどがある。

このようなインクジェット式記録ヘッドは、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印刷が可能である。しかしながら、効率よく印刷するためにはノズル口の数を多くする必要があり、特に圧電振動子をインク滴噴射源に使用する物にあっては、圧電振動子のエネルギーを効率よく使用するために圧力発生室を大きくする必要があり、小型化の要請と相反することになる。このような相反する問題を解消するため、通常、隣り合う加圧液室を区画している壁を薄くすると共に、圧力発生室の形状を長手方向に大きくして容積を確保することが行われている。

このような加圧液室やリザーバは、振動板とノズル板との間隔を所定の値に保持する部材である液室部に形成されているが、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加圧液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。このような液室部を構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、高い解像度を実現しようとすると印字品質が低下するという問題がある。

このような問題を解決するために、結晶方位(１１０)のシリコン単結晶基板を液室部に適した厚さに切り出し、これを圧力発生室やリザーバを構成するのに必要な形状に異方性エッチングを行うことが提案されている。このような単結晶シリコンを使用した液室は機械的剛性が高いため、圧電振動子の変形に伴う記録ヘッド全体の撓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発生室をほぼ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。しかしながら、エッチングが結晶方位に依存するため、インクジェット式記録ヘッドの圧力発生室として理想的な形状に加工することが困難であり、圧力発生室内にインクの淀みや気泡の停滞を招きやすいという不具合を抱えている。また、シリコンは材料としては高価なため、コスト高になってしまう。

そこで、シリコン以外の材料（ニッケル、ＳＵＳ、セラミックなど比較的硬い材料）を加圧液室に使う構成が提案されている。
このような従来技術例として、銅の電鋳シート上にＤＦＲにてパターニングした後、メッキにより液室を形成する製造方法がある（例えば、特許文献１参照）。この発明は、隔壁の部分をＮｉ等のメッキ材で形成する方法としてダイアフラムとなるＣｕシートに電鋳法で隔壁を形成するとしている。
また、別の従来技術例として、圧電素子上にメッキの核となる層を形成した後、この層の上に無電界メッキ法で液室を形成する方法がある（例えば、特許文献２参照）。この発明は、ベース基板（ここではＳｉ基板）に圧電層をスパッタにより形成し、その上に隔壁となる金属を無電界メッキにより形成するとしている。よって、ベース基板を利用することでハンドリングの難しさといった点では上記特許文献１の発明よりも改善されている。
特開平０９−３００６３４号公報 特開２００４−０８２６９８号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の発明は、ダイアフラムとなるＣｕシートは非常に薄く２〜５μｍほどしかなく、そのシート上にＤＦＲをコートしパターニングすることはハンドリングの難しさからいって非常に困難である。

また、上記特許文献２は、ベース基板にＳｉウエハという非常に高価な材料を使用している。そのため部品コストとしては高価なものになってしまう。さらにこの従来例では、Ｓｉウエハをウェットエッチングにより除去してしまうため、無駄が生じてしまう。仮にＳｉ基板に代わる安価な材料をベース基板に使う場合には以下に述べる問題を有してしまう。つまり、ウェットエッチングで基板を除去する他の課題としてメッキ材への影響がある。特許文献２では、基板をウェットエッチするためにＫＯＨを利用することが紹介されているが、メッキにより形成された隔壁はＮｉやＣｕで形成されているので基板エッチング時に隔壁材もエッチングされてしまい、形状が変わってしまう。特許文献２ではこの形状変化に対する問題については言及されておらず、構成としては不十分である。また、基板をＳｉに代わる他の材料にしてエッチング液であるＫＯＨを代えたとしても必要な選択比を得るには非常に困難である。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、基板のサイズに制約されることがなく長尺化に対応でき、かつ、ビット間の干渉にも影響を受けない高性能な液滴吐出ヘッドを提供するとともに、長尺で低コストな液体カートリッジ及びインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、複数のノズル口を形成したノズル口形成部材と、複数のノズル口がそれぞれ連通する複数の加圧液室を形成する加圧液室形成部材と、加圧液室内の液体を加圧する圧力発生手段と、を有し、圧力発生手段を作動させて液体の液滴をノズル口より飛翔させる液滴吐出ヘッドであって、加圧液室形成部材は、加圧液室を分離するための隔壁部と、隔壁部に対して垂直に備わる樹脂基板とであって、隔壁部は樹脂基板上に金属で形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、隔壁部は、スパッタ、メッキ、又は熱圧着のいずれかを用いて樹脂基板上に金属で形成されることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、樹脂基板は、ポリイミドで形成されることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、樹脂基板と、隔壁部の金属部分との間には、無機膜の層が形成されることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、樹脂基板と、隔壁部との間には、金属の層が形成されることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の発明において、隔壁部の金属部分の材料は、２種類以上の材料からなることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の発明において、樹脂基板は、ノズル口形成部材の一部を成していることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項に記載の発明において、樹脂基板は、振動板形成部材の一部を成していることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを有することを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド、及び、請求項９記載の液体カートリッジのうち少なくとも１つを有することを特徴とする。

本発明によれば、基板のサイズに制約されることがなく長尺化に対応でき、かつ、ビット間の干渉にも影響を受けない、高性能な液滴吐出ヘッドを提供できる。また、長尺で低コストな液体カートリッジ及びインクジェット記録装置を提供できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態であるインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）の構成を示した図である。
図１では、ノズル板１０１、加圧液室部１０３、振動板１０７、アクチュエータ(圧電素子)１１１の各部品を示している。また、ノズル板１０１と、加圧液室部１０３と、振動板１０７とで液室ユニットをなしている。

図１に示すノズル板１０１は一部分のみを図示したものであり、残りの部分は省略している（実際には、加圧液室部１０３全体を覆う構成である）。ノズル板１０１にはインク液滴を飛翔させるための微細孔である多数のノズル口１０２が各加圧液室の先端部分に対応して形成されており、このノズル１０２の径は２０〜３５μｍである。また、ノズル板１０１は撥水性の表面処理膜が成膜している。

加圧液室部１０３は、周囲が金属メッキにより形成されており、加圧液室部１０３を分離する隔壁１１２はノズルのピッチ方向に対して垂直に近い形状に形成することができるため、微細化、狭ピッチ化に有利となる。

振動板１０７は樹脂基板であり、その振動機能部は、圧電素子内の非駆動部に接合する梁部と、圧電素子内の駆動部と接合する島状凸部（図示せず）と、この島状凸部の周囲に形成した厚み２〜１０μｍ程度の最薄膜部分（図示せず）と、からなる。アクチュエータ部は、セラミックス基板、例えばチタン酸バリウム、アルミナ、フォルステライトなどの絶縁性の基板上に電気機械変換素子である複数の積層型圧電素子を接合し、これら圧電素子をダイシングにより切断し個々に分離を行っている。ここで、圧電素子は厚さ１０〜５０μｍ／層のチタン酸ジルコン酸（ＰＺＴ)と、厚さ数μｍ／層の銀パラジューム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極と、を交互に積層したものである。圧電素子を厚さ１０〜５０μｍ／層の積層型とすることによって、低電圧駆動でも大きな変位を得ることが可能となっている。なお、電気機械変換素子としてはＰＺＴに限られるものではない。そしてこの圧電素子の内部電極を交互に端面に取り出して端面電極として一方基板上に共通電極パターン及び個別電極パターンを、駆動部となる圧電素子の端面電極に導電性接着剤等を介して電気的に接続し、共通電極パターン及び共通電極パターンに接続したＦＰＣケーブルを介してＰＣＧ基板と接続して、駆動部に駆動波形を印加することによって積層方向の伸びの変位を発生させる。

なお、上記では圧電素子を利用した液滴吐出ヘッドの構成を例に示したが、電気熱変換素子を利用したサーマルインクジェットヘッドにも適用可能である（図６参照）。すなわち、別の実施形態として、図６に示すように、ノズル板１０１、加圧液室部１０３、天板１０４、ヒータ１０７、基板１１１等の各部品で構成するようにしてもよい。図６に示すように、加圧液室部１０３と天板１０４とは一体で液室ユニットを構成している。また、天板１０４は一部分を示したものであり、残りの部分の図示を省略している。ノズル板１０１にはインク滴を飛翔させるための微細孔である多数のノズル１０２が各加圧液室の先端部分に対応して形成されており、このノズル口１０２の径は２０〜３５μｍである。また、ノズル板１０１は撥水性の表面処理膜が成膜している。加圧液室部１０３の隔壁部１１２は金属メッキにより形成されており、加圧液室１０３を分離する隔壁１１２はノズルのピッチ方向に対して垂直に近い形状に形成することができるため、微細化、狭ピッチ化に有利となる。

以上のように構成された本実施形態の液滴吐出ヘッドは、ヒータ１０７に電気信号が入ると瞬時に発熱し、インク液を膜沸騰現象で一気に加圧し、加圧液室部１０３の圧力を上昇させ、ノズル１０２より液滴を吐出する。

本実施形態の液滴吐出ヘッドの実施例１について説明する。
図２は加圧液室部液室ユニットの製造方法の過程を示したものである。まず、図２（ａ）に示すように厚さ５０μｍのポリイミドフィルム２０１を用意する。次に、ＳｉＯ２をスパッタにより蒸着する（図示せず）。ＳｉＯ２は金属薄膜とポリイミドフィルム２０１との密着性を向上させ、剥離や密着強度の低下を防ぐことが可能である。また、ＳｉＯ２のほかにＳｉやＳｉＮ、他の金属膜（Ａｌ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｆｅ等）を適用しても同様の効果を得ることが可能である。厚みとしては１０ｎｍ〜３μｍ程度までが効果があるが、本実施例では２０ｎｍとした。もちろん直接隔壁材となる材料をメッキ等により形成してもよいが、上記効果を得られるものが好ましい。

次に、図２（ｂ）に示すように、ポリイミドフィルム２０１上に金属薄膜２０２を形成する。金属薄膜２０２の形成方法としては、ポリイミドフィルム２０１上にスパッタでＣｕを１μｍ形成した。なお、ポリイミドフィルムの代わりに他の有機フィルム材（例えばナイロン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニール、アセテート、ポリエチレン、ＰＰＳ、ポリプロピレン、ポリエステル等）でもよい。また、本実施例ではスパッタでＣｕを形成したがこれに限られるものではなく、他の手段、例えば無電界メッキや熱圧着などでも可能である。また、材料についてもＣｕに限られるものではなく、例えばＮｉやＡｕ、Ｓｎなどの導電性の材料であれば他の材料を用いてもよい。

次に、図２（ｃ）に示すようにシード層となるＣｕの層２０３を電解メッキにより５μｍ形成した後、図２（ｄ）に示すように厚さ６０μｍの感光性のフィルム２０４をシード層２０３上に貼付け、隔壁となる部分のパターンがなくなるようにフォトリソによりパターンを得る。なお、本実施例では、ポリイミドフィルム上にスパッタと電解メッキとによって金属膜を形成し、シード層として利用するものとして説明したが、あらかじめ導電性金属シートを用意しておき、その導電性金属シート上に液状ポリイミドを均一に塗布後、熱硬化により金属シートとポリイミドフィルムの積層体を得ることも可能である。

図２（ｅ）に示すように、Ｃｕメッキ浴の中に浸し、図２（ｃ）で形成したシード層に電流を流して感光性フィルム２０４のパターンのないところにＣｕ層を成長させる。この時の厚みは５０μｍを目標とした結果、５０±５μｍに入っていた。また、本実施例では電解メッキにより隔壁部２０７を形成したが、厚さ方向に精度よく形成するには無電解メッキ法を用いた方がよい。実験では無電解メッキでは５０μｍを目標とした結果、５０±２μｍの非常にばらつきの少ない均一なメッキ厚を得ることができた。

次に、感光性フィルム２０４を除去し、図２（ｆ）に示す構造を得た後に、図２（ｇ）に示すように塩化第二鉄でシード層２０３のＣｕを全面エッチングし、不要なＣｕを除去する。

そして、振動板を有さないもの、例えばサーマルインクジェットヘッドの場合には、図２（ｇ）が完了した時点でヒータが形成されたＳｉ基板とアライメント接着接合し、別途用意したノズル板を貼り合わせることでインクジェットヘッドとなる。

一方、振動板を有するようなインクジェットヘッドの場合、図２（ｈ）に示すように、別途作成したＮｉの振動板２０５を隔壁２０７とアライメントして、接着剤により接着する。次に、ポリイミドフィルム２０１の裏面をフォトリソでパターニングした後、アルカリ金属水酸化物とアミン化合物からなるエッチング液によりポリイミドをエッチングして、各隔壁部２０７において先端部２０８を形成し、図２（ｉ）に示す構造を得る。

次に、図２（ｊ）に示すように、Ｃｕのパターンが形成された片側にはノズル基板２０６をアライメントして貼付け、液室ユニットを得る。

以上、本実施例によれば、基板にポリイミドフィルムを使用しているため、材料が非常に安価でしかも微細ピッチで隔壁を形成することが出来るので、安価で高密度な液滴吐出ヘッドの液室ユニットを提供することが出来る。また、ポリイミドフィルムを使用する利点として大きさの制限がないことが挙げられる。Ｓｉなどの単結晶材料はサイズに制限があり、あまり大きなウエハは使用できない。つまり、従来、インクジェットヘッドの長尺化に対応するためには限界があるため、液室ユニットを長尺化するには複数の液室ユニットをつなぎ合わせる必要があり、工程が複雑で高価なヘッドになってしまうなどの問題点があったが、本実施例ではこの問題を解決することができる。

さらに、本実施例によれば、ポリイミド基板と金属薄膜との間に無機膜を形成しているため、ポリイミドフィルムと金属膜との接着強度を安定して高めることが可能となり、剥離や強度低下といった問題を解決することができる。

本実施形態の液滴吐出ヘッドの実施例２について説明する。
図３は別な液室ユニットの製造方法の過程を示したものである。図３において、左側の列の図は、加圧液室の断面短手方向をあらわしたものであり、右側の列の図は、１つの加圧液室を上から見た様子を示したものである。

シード層３０３を形成するところまでは、実施例１と同様であるので説明は省略する（実施例１の図２（ａ）〜（ｆ）参照）。本実施例では、シード層３０３は３μｍとし、このシード層３０３上に感光性フィルム３０４を厚さ６０μｍで貼付け、連通管となる部分に感光性フィルム３０４が残るように露光現像を行った（図３（ａ）参照）。

次に、Ｃｕメッキ浴の中に浸し、シード層３０３に電解Ｃｕメッキにより感光性フィルム３０４のパターンのないところにＣｕ層３０５を成長させる（図３（ｂ）参照）。この時の厚みは４０μｍを目標とした結果、４０±５μｍの膜厚を得ることができた。

次に、感光性フィルム３０４の残存部分（連通管となる部分）を除去した後、再度感光性フィルム３０８を厚さ６０μｍで貼付けた（図３（ｃ）参照）。そして、この感光性フィルム３０８には隔壁３０７となる部分のパターンがなくなるようにフォトリソによりパターンの構造を得た後に、連通管を形成した上記メッキ層に浸し、電解Ｃｕメッキにより５０μｍ形成した（図３（ｄ）参照）。

次に、残っている感光性フィルム３０８を除去し、塩化第二鉄液に浸漬してＣｕを全面エッチングし、シード層３０３のＣｕ部３μｍを除去する（図３（ｅ）参照）。

次に、Ｃｕ層の上に電解メッキにより表面全体にＡｕメッキ３０９を形成する。メッキの厚みとしては０.１μｍ〜程度でよいがＣｕ部分を確実に被覆するために、本実施例では１μｍの厚みとした（図３（ｆ）参照）。

次に、アルカリ金属水酸化物とアミン化合物とからなるエッチング液により、ポリイミドフィルム３０１を全面エッチングし完全に除去する（図３（ｇ）参照）。

次に、別途作成したＮｉの振動板３１０を隔壁３０７とアライメントして接着剤により接着し、連通管のパターンが形成された面にはノズル基板３１１をアライメントして貼付け、液室ユニットを得る（図３（ｈ）参照）。

以上、本実施例によれば、メッキを連通管部形成（Ｃｕ）、隔壁形成（Ｃｕ）、表面保護（Ａｕ）に分けて形成しているので複雑な構成の液室を形成することができ、また表面保護層もインクに容易に溶出しない材料を選定することで連通管部形成材や隔壁形成材などの材料に制限を設けることなく選択できる。つまり、加工の容易性、コストを優先に材料選択ができるためプロセス設計が容易である。また、連通管部形成はベース基板のポリイミドフィルムをエッチングで除去した後でも剛性がある程度確保されており、その後の組立工程においても容易にアライメント、接着が可能となる。

本実施形態の液滴吐出ヘッドの実施例３について、図４を参照して説明する。
図４（ａ）は、実施例２において、隔壁部のＣｕを５０μｍ形成し、感光性フィルムを除去した直後の状態（図３（ｅ）参照）を示す。この状態において、ポリイミドフィルム４０１上に撥水材４１２（旭硝子社製、商品名：サイトップ）をスピンコートで塗布し、２２０℃、９０分で熱処理を行い、厚さ１μｍの撥水層を形成した（図４（ｂ）参照）。

次に、図４（ｂ）の状態で真空蒸着室に移し、減圧下でキシリレンダイマー（日本パリレン社製、商品名：パリレン）を加熱蒸発させ、約６５０℃に過熱したパイプ中を通過させることで熱分解を起こさせ、モノマーを発生させる。発生したモノマーを室温下に管理された真空蒸着室に導き、厚さ１μｍのポリパラキシリレン薄膜４０９をＣｕの表面に成膜した（図４（ｃ）参照）。

次に、隔壁４０７が形成された側から、ＫｒＦエキシマレーザー発振機から発振された波長２４８ｎｍのレーザーをノズル口の描画マスクを通すことにより、ノズル口４１３を形成する（図４（ｄ）参照）。

以上で得られた構成部材に、別途形成したＮｉの振動板４１１を隔壁４０７とアライメントして貼付け液室ユニットを得る（図４（ｅ）参照）。

以上、本実施例によれば、隔壁を形成する際のベース基板であるポリイミドフィルムをノズル基板の一部としても利用するため、別途ノズル基板を用意する必要がなく部品コストを抑えることが可能となる。また、貼り合わせの組立工程が削減できるため、組立コストを大幅に減らすことが可能となる。さらに、本実施例では耐液性膜としてポリパラキシリレンを常温で塗布しているため、隔壁材の制約が少なく、製造プロセスの汎用性が高く、高効率の製造が可能となる。

本実施形態の液滴吐出ヘッドの実施例４について、図５を参照して説明する。
図５（ａ）は、実施例１において隔壁部が形成された状態（図２（ｇ）参照）のものであり、そこまでの製造方法は実施例１と同様なので省略する。

図５（ａ）において液室は３００ｄｐｉで形成されており、ポリイミド基板５０１の厚みは５μｍである。また、ポリイミド基板５０１の片面側には、金属薄膜Ｎｉ５０２が５μｍ形成されており、その金属薄膜５０２が形成されたポリイミド基板５０１の反対側の面には実施例１と同じく、隔壁部５０７のＣｕを５０μｍ形成し、感光性フィルムを除去した直後の状態である。

次に、この状態のものを真空蒸着室に移し減圧下でキシリレンダイマー（日本パリレン社製、商品名：パリレン）を加熱蒸発させ、約６５０℃に過熱したパイプ中を通過させることで熱分解を起こさせ、モノマーを発生させる。発生したモノマーを室温下に管理された真空蒸着室に導き、厚さ１μｍのポリパラキシリレン薄膜５０９をＣｕの表面に成膜した（図５（ｂ）参照）。

次に、別途用意したノズル板５１１を隔壁５０７とアライメントして貼り合わせ、液室ユニットを得る（図５（ｃ）参照）。

次に、上記で得られた液室ユニットにおいて、ポリイミド基板５０１側を圧電素子と接着し、液滴吐出ヘッドを得る。

以上、本実施例によれば、ベースとなるポリイミドフィルムを振動板基板の一部として利用するため、別途振動板を用意する必要がなく部品コストを抑えることが可能となる。また張り合わせの組立工程が削減できるため、組立コストを大幅に減らすことが可能となる。

次に、本発明の実施形態である液体カートリッジについて図７を参照して説明する。
本実施形態の液体カートリッジ（インクカートリッジ）は、ノズル１０等を有する上記実施形態及び上記各実施例のいずれかの液室ユニットを搭載したインクジェットヘッド１１と、このインクジェットヘッド１１に対してインクを供給するインクタンク１２とを一体化したものである。

このようにインクタンク一体型のヘッドの場合、ヘッドのコスト低減は直ちに液体カートリッジ全体のコスト低減につながるので、上述したように製造プロセスの簡略化やアライメント工程の削減などによることで、液体カートリッジの歩留まりが向上し、ヘッド一体型液体カートリッジの低コスト化を図れる。

次に、上記実施形態及び上記実施例１〜４のいずれかの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８及び図９を参照して説明する。なお、図８は同記録装置の斜視説明図、図９は同記録装置の機構部の側面説明図である。

本実施形態のインクジェット記録装置は、記録装置本体８１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、このキャリッジに搭載した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液体カートリッジ等で構成される印字機構部８２等を収納し、装置本体８１の下方部には前方側から多数枚の用紙８３を積載可能な給紙カセット（あるいは給紙トレイ）８４を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙８３を手差しで給紙するための手差しトレイ８５を開倒することができ、給紙カセット８４あるいは手差しトレイ８５から給送される用紙８３を取り込み、印字機構部８２によって所定の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ８６に排紙する。

印字機構部８２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９１と従ガイドロッド９２とでキャリッジ９３を主走査方向（図２１で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ９３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インクジェットヘッドからなるヘッド９４を複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。またキャリッジ９３にはヘッド９４に各色のインクを供給するための各液体カートリッジ９５を交換可能に装着している。

液体カートリッジ９５は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、記録ヘッドとしてここでは各色のインクジェットヘッドを有するヘッド９４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。

ここで、キャリッジ９３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド９１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９２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ９３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ９７で回転駆動される駆動プーリ９８と従動プーリ９９との間にタイミングベルト１００を張装し、このタイミングベルト１００をキャリッジ９３に固定しており、主走査モータ９７の正逆回転によりキャリッジ９３が往復駆動される。

一方、給紙カセット８４にセットした用紙８３をヘッド９４の下方側に搬送するために、給紙カセット８４から用紙８３を分離給装する給紙ローラ２１及びフリクションパッド２２と、用紙８３を案内するガイド部材２３と、給紙された用紙８３を反転させて搬送する搬送ローラ２４と、この搬送ローラ２４の周面に押し付けられる搬送コロ１０５及び搬送ローラ２４からの用紙８３の送り出し角度を規定する先端コロ１０６とを設けている。搬送ローラ２４は副走査モータ２７によってギヤ列を介して回転駆動される。

そして、キャリッジ９３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ２４から送り出された用紙８３を記録ヘッド９４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１０９を設けている。この印写受け部材１０９の用紙搬送方向下流側には、用紙８３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１１８、拍車１１９を設け、さらに用紙８３を排紙トレイ８６に送り出す排紙ローラ１１３及び拍車１１４と、排紙経路を形成するガイド部材１１５，１１６とを配設している。

記録時には、キャリッジ９３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド９４を駆動することにより、停止している用紙８３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙８３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８３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８３を排紙する。

また、キャリッジ９３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド９４の吐出不良を回復するための回復装置１１７を配置している。回復装置１１７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９３は印字待機中にはこの回復装置１１７側に移動されてキャッピング手段でヘッド９４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。

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９４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（図示せず）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。

このように、本実施形態のインクジェット記録装置は、上記実施例１〜４のいずれかのインクジェットヘッドを搭載しているので、低コストでヘッドを製造することが可能となるためプリンタ全体のコストを低減することが可能となる。

なお、本実施形態では、インクジェットヘッドに適用したが、インク以外の液滴、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にも適用することできる。

また、本実施形態では、ヘッドが移動して記録を行うタイプのプリンタで説明を行ったが、記録用紙幅に相当する長さを有し、記録用紙の搬送によってのみ記録が行えるライン型プリンタにも搭載可能である。この場合はポリイミドフィルムを基板として利用しているのでＳｉウエハと比較しても長尺にも容易に対応可能でありＡ３サイズ対応のライン型ヘッドにも対応可能である。

以上、本発明の実施形態である液滴吐出ヘッドによれば、加圧液室を構成する加圧液室隔壁部は樹脂基板上に金属で形成されているので、基板のサイズに制約されることがなく長尺化にも対応でき、加圧液室を形成する部材の一部は金属で形成されているので、ビット間の干渉にも影響を受けない高性能な液滴吐出ヘッドを提供できる。

また、本発明の実施形態である液滴吐出ヘッドによれば、樹脂基板はポリイミド基板であるので材料が安く耐熱性、耐伸縮性に優れているので安価で安定した液滴吐出ヘッドを提供できる。

また、本発明の実施形態である液滴吐出ヘッドによれば、樹脂基板と加圧液室隔壁部の金属との間には無機膜の層があるので無機膜がない場合と比較して密着強度が高く、液のリークなどの不良が起こりにくい。

また、本発明の実施形態である液滴吐出ヘッドによれば、隔壁部の金属はメッキ工程で形成された部分が含まれているので高密度で垂直な隔壁を形成することが可能でかつ厚膜にも対応可能であり、加圧液室の容量を多く設計できる。

また、本発明の実施形態である液滴吐出ヘッドによれば、樹脂基板と隔壁の間に金属の層が形成されているので、樹脂が吸湿することで寸法が変化することを防止でき、安定した形状を得ることが可能となる。さらには樹脂単層の時よりも外圧に対しても変位しにくくヘッドの特性を安定して供給できる。

また、本発明の実施形態である液滴吐出ヘッドによれば、隔壁を成す金属メッキの材料は２種類以上の材料から形成されているので、形状を構成する材料と耐液性を構成する材料を別々にメッキ製膜すればよく製造プロセスの自由度が高く高効率な製造が可能となる。

また、本発明の実施形態である液滴吐出ヘッドによれば、樹脂基板がノズル形成部材の一部を成しているのでノズル形成部材を別途用意する必要がなくさらに液室とのアライメントも必要ないため安価で高精度な液室ユニットを提供できる。

また、本発明の実施形態である液滴吐出ヘッドによれば、樹脂基板が振動板形成部材の一部を成しているので振動板形成部材を別途用意する必要がなくさらに液室とのアライメントも必要ないため安価で高精度な液室ユニットを提供できる。

また、本発明の実施形態である液体カートリッジによれば、本実施形態の液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）を搭載した液体カートリッジであるので長尺、低コストで提供できる。

また、本発明の実施形態であるインクジェット記録装置によれば、本実施形態の液滴吐出ヘッド（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であるので、長尺、低コストで提供できる。

以上、本発明の実施形態及び各実施例について説明したが、上記例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。

本発明は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の被記録媒体に対して記録を行うプリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサ等の装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業用記録装置に適用できる。
なお、上記説明における「記録」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を被記録媒体に付与することをも意味するものである。

本発明の実施形態に係る液滴体吐出ヘッドの構成の一例を示す斜視図である。 本発明の実施例１に係る液滴吐出ヘッドの製造過程を示す側面図である。 本発明の実施例２に係る液滴吐出ヘッドの製造過程を示す側面図及び上面図である。 本発明の実施例３に係る液滴吐出ヘッドの製造過程を示す側面図及び上面図である。 本発明の実施例４に係る液滴吐出ヘッドの製造過程を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの構成の一例を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る液体カートリッジの一例を示す外観斜視図である。 本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の構成の一例を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の構成の一例を示す側面図である。

符号の説明

１０ ノズル
１１ インクジェットヘッド
１２ インクタンク
２１ 給紙ローラ
２２ フリクションパッド
２３、１１５、１１６ ガイド部材
２４ 搬送ローラ
２７ 副走査モータ
８１ インクジェットヘッド
８２ 印刷機構部
８３ 用紙
８４ 給紙カセット
８５ 手差しトレイ
８６ 排紙トレイ
９１ 主ガイドロット
９２ 従ガイドロット
９３ キャリッジ
９４ ヘッド
９５ 液体カートリッジ
９７ 主走査モータ
９８ 駆動プーリ
９９ 従動プーリ
１００ タイミングベルト
１０１、２０６、３１１、５１１ ノズル板（ノズル口形成部材の一例）
１０２、４１３ ノズル口
１０３ 加圧液室部
１０４ 天板（加圧液室形成部材の一部）
１０７ ヒータ（圧力発生手段の一例）
１０５、１１８ 搬送コロ
１０６ 先端コロ
１０９ 印写受け部材
１１１ アクチュエータ（圧電素子、圧力発生手段の一例）
１１２、２０７、３０７、４０７、５０７ 隔壁（隔壁部の一例、加圧液室形成部材の一部）
１１４、１１９ 拍車
１１３ 排紙ローラ
１１７ 回復装置
２０１、３０１、μ４０１ ポリイミドフィルム（樹脂基板の一例、加圧液室形成部材の一部）
２０２、５０２ 金属薄膜
２０３、３０３ シード層
２０４、３０４、３０８ 感光性フィルム
２０５、３１０、４１１ 振動板（樹脂基板の一例、加圧液室形成部材の一部）
２０８ 先端部
３０５ Ｃｕ層（金属の一例）
３０９ Ａuメッキ（金属の一例）
４０９、５０９ ポリパラキシリレン薄膜
４１２ 撥水層
５０７ ポリイミド基板（樹脂基板の一例、加圧液室形成部材の一部）

Claims (10)

1. 複数のノズル口を形成したノズル口形成部材と、
   前記複数のノズル口がそれぞれ連通する複数の加圧液室を形成する加圧液室形成部材と、
   前記加圧液室内の液体を加圧する圧力発生手段と、を有し、
   該圧力発生手段を作動させて前記液体の液滴を前記ノズル口より飛翔させる液滴吐出ヘッドであって、
   前記加圧液室形成部材は、前記加圧液室を分離するための隔壁部と、該隔壁部に対して垂直に備わる樹脂基板とであって、
   該隔壁部は該樹脂基板上に金属で形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 前記隔壁部は、スパッタ、メッキ、又は熱圧着のいずれかを用いて前記樹脂基板上に金属で形成されることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
3. 前記樹脂基板は、ポリイミドで形成されることを特徴とする請求項１又は２記載の液滴吐出ヘッド。
4. 前記樹脂基板と、前記隔壁部の金属部分との間には、無機膜の層が形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
5. 前記樹脂基板と、前記隔壁部との間には、金属の層が形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
6. 前記隔壁部の金属部分の材料は、２種類以上の材料からなることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
7. 前記樹脂基板は、前記ノズル口形成部材の一部を成していることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
8. 前記樹脂基板は、振動板形成部材の一部を成していることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを有することを特徴とする液体カートリッジ。
10. 請求項１から８のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド、及び、請求項９記載の液体カートリッジのうち少なくとも１つを有することを特徴とするインクジェット記録装置。

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