JP2008221661A - 液体吐出ヘッド及びその製造方法、ヘッドカートリッジ、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータ基板を貫通して形成された液供給路に接液膜を形成する場合、上記方法を適用した場合、材料の表面張力によって液供給路の表面（出入り口）付近で被覆性（膜厚）が不十分となり易い。
【解決手段】アクチュエータ基板１０の液供給路である液供給口６０の基板表面部分には、絶縁膜１１、１３、２２、応力調整膜２４、犠牲層除去孔封止膜２５の積層膜からなる接液性を有する庇６２が設けられ、この庇６２と液供給路６０内壁に接液膜６１が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は液体吐出ヘッド及びその製造方法、ヘッドカートリッジ、画像形成装置に関する。

一般に、プリンタ／ファックス／コピア或いはこれらの機能を複合した画像形成装置としては、例えば、記録液（液体）の液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを含む液体吐出装置を用いて、媒体（以下「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、また、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。）を搬送しながら、液体としての記録液（以下、インクという。）を用紙に付着させて画像形成（記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる。）を行なうものがある。

なお、画像形成装置は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を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媒体に付与することをも意味する。また、液体吐出装置とは、液体吐出ヘッドから液体を吐出する装置を意味し、画像形成を行うものに限定されるものではない。

液体吐出ヘッドとしては、電気機械変換素子などの圧電型アクチュエータを用いたもの、電気熱変換素子に膜沸騰を利用するサーマル型アクチュエータを用いたもの、振動板と電極間の静電力を利用する静電型アクチュエータを用いたものなどがあり、この中でも静電型アクチュエータを用いたヘッドは、小型化、高速化、高密度化、省電力化において他の方式のヘッドに比べて優位であるという利点を有している。

ところで、液体吐出ヘッドにおいては、インクと接する面がインクで侵食されることを防止するために、接液膜（耐インク性膜）を形成することが行われている。例えば、圧力発生手段が形成された基板（アクチュエータ基板）を貫通して液供給路が設けられ、液供給路内壁面に接液膜を形成することやその他流路壁面に接液膜を形成することが記載されているものとして、次のような文献がある。
特開２００２−２６４３３２号公報 特開２００３−０３９６６６号公報 特開２００１−００１５１５号公報 特開２００６−０４４０８３号公報 特開２００３−１５９８０１号公報 特開２００３−１４５７５１号公報

ところで、上述した特許文献などにおいては、アクチュエータ基板を貫通して形成された液供給路内壁面に金属膜や金属の酸化膜・窒化膜をＣＶＤ法やスパッタ法にて成膜して接液膜を形成するようにしている。

これに対して、接液膜の形成方法として、接液膜となる材料（例えばポリベンゾオキサゾール・ポリイミド）やその前駆体を含む溶液をスプレーコート法、ディップ等により塗布した後、ベークにて溶媒を飛ばし、さらに材料によってはその後架橋反応等をさせて形成する方法がある。

この方法は、低コストである、短時間で厚膜を形成することができる、塗布時の液の流動性によって平坦性に優れる（下地の凹凸を平滑にできる）、比較的低温或いは常温で形成することができるなどの有利な点がある。また、材料として感光性材料を用いた場合には、短工程数で容易にパターニング（余分な部分を除去）することができる。

しかしながら、アクチュエータ基板を貫通して形成された液供給路に接液膜を形成する場合、上記方法を適用した場合、材料の表面張力によって液供給路の表面（出入り口）付近で被覆性（膜厚）が不十分となり易いという課題があることが判明した。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、液体吐出ヘッドの基板を貫通する液供給路の内壁面に十分な膜厚を有する接液膜を形成し、ヘッドの信頼性を向上すること、この液体吐出ヘッドを備えるヘッドカートリッジ、画像形成装置の信頼性を向上することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズル孔と、ノズル孔の各々に連通する圧力発生手段を備えた圧力発生室と、圧力発生手段が形成された基板を貫通するように設けられた液供給路と、液供給路の基板表面部分の少なくとも一方に、接液性を有する庇が設けられ、庇と液供給路内壁に接液膜が形成されている構成とした。

ここで、庇が複数の膜の積層膜で形成されている構成とすることができる。また、庇が貫通する液供給路の両端の基板表面部分に設けられていることが好ましい。また、液供給路内の接液膜が感光性材料である構成とすることができる。

本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出するノズル孔と、ノズル孔の各々に連通する圧力発生手段を備えた圧力発生室と、圧力発生手段が形成された基板を貫通するように設けられた液供給路を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、液供給路の基板表面部分の少なくとも一方に、接液性を有する庇を形成した後に、庇と液供給路内壁に接液膜材料又はその前駆体を含む溶液を塗布し溶媒を揮発させて液供給路内の接液膜を形成する構成とした。

ここで、接液膜材料又はその前駆体が感光性を有する構成とすることができる。

本発明に係るヘッドカートリッジは、本発明に係る液体吐出ヘッドとこの液体吐出ヘッドに液体を供給する液体タンクを一体化した構成とした。

本発明に係る画像形成装置は、記録ヘッドが本発明に係る液体吐出ヘッドで構成されているものである。

本発明に係る液体吐出ヘッド及び本発明に係るヘッドカートリッジによれば、液供給路の基板表面部分の少なくとも一方に、接液性を有する庇が設けられ、庇と液供給路内壁に接液膜が形成されている構成としているので、庇を形成後、液供給路内壁に接液膜材料を含む溶液を塗布し溶媒を揮発させる成膜方法にて液供給路内の接液膜を形成した場合でも、液供給路の表面付近（出入り口付近）の被覆性（膜厚）が不十分となることを防止でき、また、そのような成膜方法で接液膜を形成できることにより、容易に低コストで比較的厚く且つ下地の凹凸を平坦化した接液膜を形成することができて、信頼性が向上し、低コスト化を図れる。そして、本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えることにより、信頼性が向上する。

本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法によれば、液供給路の基板表面部分の少なくとも一方に、接液性を有する庇を形成した後に、庇と液供給路内壁に接液膜材料又はその前駆体を含む溶液を塗布し溶媒を揮発させて液供給路内の接液膜を形成する構成としたので、液供給路の表面付近（出入り口付近）の被覆性（膜厚）が不十分となることを防止でき、また、容易に低コストで比較的厚く且つ下地の凹凸を平坦化した接液膜を形成することができ、ヘッドの信頼性が向上し、低コスト化を図れる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの一例について図１ないし図７を参照して説明する。なお、図１は同液体吐出ヘッドの分解斜視説明図、図２は同じく透過状態で示す平面説明図、図３は図２のＹ１−Ｙ１線に沿う断面説明図、図４は図２のＸ１−Ｘ１線に沿う断面説明図、図５は図２のＸ２−Ｘ２線に沿う断面説明図、図６は図２のＸ３−Ｘ３線に沿う断面説明図、図７は図２のＸ４−Ｘ４線に沿う断面説明図である。

この液体吐出ヘッドＨは、基板の面部に設けたノズルから液滴を吐出させるサイドシュータタイプのものであり、第１の基板であるアクチュエータ基板１０と第２の基板である流路基板３０と第３の基板であるノズル基板４０を順次積層して構成し、これら３枚の基板１０、３０、４０を接合することで、液滴を吐出するノズル４１がノズル連通路３４を介して連通する液室（圧力発生室）３３、液室３３にインクを供給するための流体抵抗部３２及び共通液室３１を形成している。そして、アクチュエータ基板１０には外部から共通液室３１にインクを供給する液供給路である液供給路６０をアクチュエータ基板１０を貫通させて形成している。

アクチュエータ基板１０は、液３３の一部の壁面を形成する可変電極（振動板電極）を含む可変領域を形成する振動板２０と、この振動板２０に犠牲層エッチングによって形成した空隙（ギャップ）１４ａを介して対向する固定電極（対向電極）１２ａを備え、これらの振動板２０と固定電極１２ａによって各液室３３に対応する静電型アクチュエータを構成する。

アクチュエータ基板１０上に接合する流路基板３０は、例えば、結晶面方位（１１０）のシリコン基板に、液室（吐出室）３３と、各々の液室３３に流体抵抗部３２を介して連通する共通液室３１などを溝部（凹部）として形成している。また、流路基板３０の上に接合するノズル基板４０は、例えば、厚さ５０μｍのニッケルを用い、ノズル４１はドライ又はウェットエッチングやレーザー加工など周知の方法で形成することができる。なお、アクチュエータ基板１０と流路基板３０、流路基板３０とノズル基板４０３とは接着剤５６で接合している。

このように構成した液滴吐出ヘッドにおいては、各液室３３内に記録液（インク）が満たされた状態で、図示しない制御部からの画像データに基づいて、記録液の吐出を行いたいノズル４に対応する固定電極１２ａに対して、駆動回路により所定のパルス電圧を印加する。この電圧を印加することにより固定電極１２ａの表面にプラス電荷が帯電し、固定電極１２ａと、振動板電極を含む振動板２０との間に静電力による吸引作用が働いて、振動板２０が下方へ撓む（実際に変形するのは可変領域である）。これにより、液室３３の容積が広げられることから、その容積分の記録液が共通液室３１より流体抵抗部３２を介して液室３３へ流入する。

その後、固定電極１２ａへのパルス電圧を０Ｖにする（印加を止める）ことにより、静電力により下方へ撓んだ振動板２０は自身の剛性により元の位置に戻る。これにより、液室３３内の圧力が急激に上昇して、液室３３に連通するノズル４１より記録液の液滴が吐出される。そして、この動作を繰り返してノズル４１から記録液を連続的に吐出することにより、液滴吐出ヘッドに対向して配置した被記録媒体（用紙）に画像を形成する。

このとき、パルス電圧が印加されて振動板２０が引き付けられるときには、液室３３内には負圧が発生し、圧力が液室３３の固有振動数で振動する。パルス電圧の立ち下げ時の圧力は、パルス電圧立ち上げ時に発生した残留圧力振動と、振動板２０の復元により発生する圧力の重ね合わせになる。したがって、静電型液体吐出ヘッドにおいて、効果的に液滴を吐出させるためには、振動板２０の復元時だけでなく、振動板２０の変形時（撓ませる時）も強い力で振動板２０を固定電極側に引き付ける必要がある。

そこで、この液体吐出ヘッドＨにおけるアクチュエータ基板１０の詳細について説明する。
アクチュエータ基板１０には、絶縁膜１１を形成し、この絶縁膜１１上に固定電極層１２によって固定電極１２ａ、電極取り出し部１２ｂ及びスペーサ部１２ｃを形成して絶縁膜１３にて被覆している。この絶縁膜１３上には犠牲層残存部分１４ｂ及び犠牲層１４がエッチング除去されて形成される空隙１４ａが形成され、犠牲層１４ｂ上に多層膜からなる振動板２０を形成している。

振動板２０は、犠牲層残存部分１４ｂ及び除去される前の空隙１４ａ上に絶縁膜２２を形成し、この絶縁膜２２上に複数のノズル４１に対応する共通電極となる振動板電極層２３を形成し、更に振動板電極層２３上に応力調整膜２４、犠牲層除去孔封止膜２５及び接液膜２６を順次積層形成したものである。

そして、固定電極１２ａの電極取り出し部１２ｂは貫通接続部５２、配線５３ａを介して外部取り出し電極５４に接続し、また、振動板電極層２３には配線５３ｂを介して外部取り出し電極５５に接続している。

さらに、このアクチュエータ基板１０の液供給路である液供給口６０の基板表面部分には接液性を有する庇６２が設けられ、この庇６２と液供給路６０内壁に接液膜６１が形成されている。なお、庇６２を構成している絶縁膜１１、１３、２２、応力調整膜２４、犠牲層除去孔封止膜２５は耐インク性（接液性）を有している。

このように、液供給路の基板表面部分の少なくとも一方に、接液性を有する庇が設けられ、庇と液供給路内壁に接液膜が形成されていることで、庇を形成後、液供給路内壁に接液膜材料を含む溶液を塗布し溶媒を揮発させる成膜方法にて液供給路内の接液膜を形成した場合でも、液供給路の表面付近（出入り口付近）の被覆性（膜厚）が不十分となることを防止でき、信頼性が向上する。

以下、具体的な実施例について説明する。
まず、液体吐出ヘッドの各部の構成は、次のとおりとしているが、これに限るものではない。
ノズル（チャネル）ピッチ：８５μｍ、
流路基板３０の厚さ：４００μｍ
液室幅／長／高：７０／１２６０／８０μｍ、流体抵抗部幅／長：３５／４００／８０μｍ、流路基板接液膜３５の厚さ：１．４μｍ
振動板幅／長：６０／１２００μｍ

また、上記アクチュエータ基板１０を構成する各層の材質、膜厚は、表１のようにすることができる。なお、これに限るものではない。

ここで、各部の接液性について説明する。なお、液に対する濡れ性は本実施例では各膜とも十分なので、ここでは耐液性について説明する。
振動板２０には、二酸化シリコンからなる犠牲層除去孔封止膜２５上にポリベンゾオキサゾールからなる振動板接液膜２６を形成している。一方で、流路基板３０上には、流路基板接液膜３５として二酸化シリコン膜（熱酸化膜）を用いている。接液膜２６、３５の違いは許容される腐蝕量（液への溶出による膜減り量）の違いによるものである。

また、本実施例で想定している吐出液（インク）は、インクジェットプリンタ用インク（ｐｈ９程度）で、それに対して想定している耐用環境・期間は３５℃−５年間での、各材料の腐蝕量は、次のとおりである。なお、３週間の加速試験結果から外挿した推定値である。
ポリベンゾオキサゾール：ほとんど腐蝕されない（測定限界以下）
二酸化シリコン：０．７μｍ程度。
シリコン：５μｍ程度

これに対し、振動板２０の変形領域については、厚さが薄いことに加え、その剛性がアクチュエータの特性に影響するため、本実施例においては０．１μｍ以下（好ましくは０．０５μｍ以下）の腐蝕量に抑える必要があることから、ポリベンゾオキサゾールからなる振動板接液膜２６で覆う必要がある。もちろん、これは本実施例についての場合であり、酸化膜を溶解させない液に対しては、その上のポリベンゾオキサゾールによる接液膜は不要である。一方、振動板２０の変形領域（振動板部分）以外については、振動板部分ほどの耐液性が要求されず、例えば、本実施例の場合、二酸化シリコンの腐蝕量０．７μｍはほとんど特性に影響は無い。

ちなみに、流路基板３０及びアクチュエータ基板１０の材料であるシリコンについては、接液膜で保護されていない場合は、例えば、隣接チャンネル間の隔壁厚さが、本実施例の構成では初期：１５μｍから腐蝕後：５μｍと大幅に薄くなることで、隔壁の剛性が大幅に小さくなり、その結果、隣接相互干渉が問題となったり（それ以前に、接着部が剥がれる等現象が起こる場合もある）、流体抵抗部３２の幅が、初期：３５μｍから腐蝕後４５μｍと広くなることで、吐出効率が下がったりと、特性に大きな影響が生じる他、腐蝕量がかなり大きいので、吐出液への影響も出てくる。さらに、シリコン基板が露出している領域とそうでない領域が混在すると、その境界にノッチ形状の窪みが生じ、気泡排出性への悪影響が懸念される。それらの理由により、シリコン基板が露出していることは避ける必要がある。

本発明の特徴は、液供給路６０の出入り口部分において、図８にも示すように、十分な接液性を有する膜（絶縁膜１１、１３、２２、応力調整膜２４、犠牲層除去孔封止膜２５で構成される積層膜であるが、これに限るものではない。）７０による庇６２を設けるとともに、液供給路６０の内壁を液供給路接液膜６１で覆ったところにある。

ここで、庇６２の張り出し量は液供給路接液膜６１の膜厚と同じ３．０μｍにした。なお、液供給路接液膜６１の厚さについては、振動板接液膜２６が振動板の剛性を考慮して比較的薄く形成されているのに対し、液供給路接液膜６１は、そのような制限が無い一方で液供給路６０内壁に凹凸があるため、振動板接液膜２６よりも厚く形成している（これにより、凹凸を平滑にして、インクの流れがスムーズになる。）。

このような構成とすることにより、アクチュエータ基板１０を腐蝕するインクについても使用することができる。また、液供給路接液膜６１を、その材料やその材料の前駆体を含む溶液を塗布する工程を含む方法により形成した場合にも、液供給路６０の出入り口付近での被覆性を十分に確保することができる。

そして、液供給路接液膜６１を、その材料やその材料の前駆体を含む溶液を塗布する工程を含む方法により形成することで、低コスト、短時間で厚膜が形成可能で、塗布時の液の流動性により平坦性に優れる（下地の凹凸を平滑できる）ので、低コスト化が可能で、液供給路内壁に凹凸がある場合についても、信頼性を高く気泡排出性を向上させることが可能となる。また、比較的低温で形成可能で、常圧で形成可能等な特徴があるのでプロセス上の自由度を増すことが可能となる（本実施例においてはアルミニウムからなる配線等の形成後に成膜することができる。）。さらに、接液膜の材料として感光性材料を用いることもでき、短工程数で容易にパターニング（余分な部分を除去）することができるので、低コスト化とともにプロセス上の自由度を増すことが可能となる。

つまり、図９（ａ）に示すように、液供給路６１内壁にＣＶＤ、ＰＶＤ、熱酸化によって接液性が不十分な基板７１（前述したシリコン基板など）接液膜６１Ａを形成すると、基板１０の壁面に凹凸がある場合、液供給口６０の内壁面にはそのまま又はより大きな凹凸形状が現れることになり、また、成膜方法によっては凹凸の角付近の膜質が悪くなることがある。その他、高温プロセス、真空中でのプロセスが必要になったり、余分な箇所に付着した接液膜６１Ａを除去するために特別の工夫が必要になるなどの問題がある。これに対して、液供給路接液膜６１を、その材料やその材料の前駆体を含む溶液を塗布する工程を含む方法により形成することができる構成とすることによって、このような問題を解消することができる。

また、図９（ｂ）に示すように、庇６０が設けられていない液供給路６０Ａに対して液供給路接液膜６１をその材料やその材料の前駆体を含む溶液を塗布する工程を含む方法により形成すると、角７２の部分で接液膜６１が非常に薄くなり、段切れが起きると、基板７１が腐食される。接液膜６１形成直後の時点で薄くとも被覆している場合であって、後工程（例えば、接着性向上のためのプラズマ処理など）で膜減りし、段切れする場合もある。また、図９（ｃ）のように、接液性が不十分な基板７１上の接液性が十分な膜７０を形成することで、ある程度改善されるものの、未だ得られる膜厚は不十分である。

本発明による庇を設けた液供給路構成とすることによって、上述したように、これらの図９で説明した構成や成膜方法による問題を解消することができる。

なお、ここでは、庇とした十分な接液性を有する膜７０は、絶縁膜１１、１３、２２、応力調整膜２４、犠牲層除去孔封止膜２５で構成される積層膜としている。前述したとおり、若干の溶出はあるが、特性・機能には問題無いレベルである。もちろん、積層膜である必要は無く、いずれか単層のみ残すようにすることもできるし、また、本実施例のように他の目的で成膜した前記膜を転用することに代えて、庇を形成するために別途接液性の十分な膜を成膜することもできる。また、液供給路接液膜の材料も一例であり、他の材料でも良い。さらに、圧力発生手段は静電アクチュエータとしているが、他の圧力発生手段とすることもできる。

次に、この第１実施形態の液体吐出ヘッドを製造する本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の第１実施形態におけるアクチュエータ基板の製造方法について図１０を参照して説明する。
先ず、図１０（ａ）に示すように、アクチュエータ基板１０上の一方の面（アクチュエータ形成面）に静電アクチュエータを作製する。

このとき、液供給路６０が形成される領域については、固定電極層１２、犠牲層１４、振動板電極層２３は除去している（これらは、いずれも材質が多結晶シリコンであり、使用する液に対し溶出し易い材質であるためである。）。また、同領域において、基板上絶縁膜１１、固定電極側絶縁膜１３、振動板側絶縁膜２２、応力調整膜２４、犠牲層除去孔封止膜２５は使用する液に対し溶出し難い材質であるため、ここではすべて残しているが、後工程での同領域のエッチング時間短縮やその他の理由により、あらかじめ一部除去しておくことも可能である。これらの膜や層の除去は、工程中のマスクパターンを変更することで、工程増無しに実施することが可能である。

また、アクチュエータ形成面と反対側の面においては、固定電極層１２、犠牲層１４、振動板電極層２３は除去し、基板上絶縁膜１１、固定電極側絶縁膜１３、振動板側絶縁膜２２、応力調整膜２４、犠牲層除去孔封止膜２５はすべて残している。

本実施形態では、固定電極層１２、犠牲層１４、振動板電極層２３それぞれ成膜するごとに、アクチュエータ面を全面レジストで保護した後、ウェットエッチングにて裏面のみエッチングすることで実施した。上述した全層を成膜後（途中、アクチュエータ面のパターニング工程は行われる）、積層膜を基板絶縁膜１１のみ残して連続してエッチング除去することにより、基板絶縁膜１１だけにすることも可能である。また、研磨により全層除去後、アクチュエータ形成面と反対側の面のみ、新たに接液性のある膜を成膜することも可能である。

次に、図１０（ｂ）に示すように、 以下のステップにて液供給口６０を形成する。まず、液供給口６０形成部分が開口したレジスト８１をマスクに、基板上絶縁膜１１ないし犠牲層除去孔封止膜２５までの積層膜をＣＦ_４＋ＣＨＦ_３のプラズマを用いたＲＩＥ（Reactive Ion etching ）にてエッチングした後、アクチュエータ基板１０をＩＣＰ（Inductive Coupled Plasma )によるシリコン深堀エッチャーにてエッチングする。その後、再びＣＦ_４+ＣＨＦ_３のプラズマを用いたＲＩＥにて、アクチュエータ形成面と反対側の面の基板上の絶縁膜１１ないし犠牲層除去孔封止膜２５までの積層膜をエッチングする。ここで、シリコン深堀エッチャーでは、ＳＦ_６プラズマによるエッチングステップと、Ｃ_４Ｆ_８プラズマによる側壁保護膜デポステップを繰り返すプロセス（いわゆるボッシュプロセス）を用いた。そのため、そのステップに応じた「スキャロップ」と呼ばれる波状の凹凸が形成されている。凹凸の高さは処理条件に依存するが、本実施形態では０．５μｍ以下に抑えられている。

次に、図１０（ｃ）に示すように、例えばウェットエッチングによりシリコンを等方性エッチングすることにより、液供給口６０の壁面を後退させ、基板上絶縁膜１１ないし犠牲層除去孔封止膜２５までの積層膜からなる庇６２を形成する。エッチング量がすなわち庇６０の張り出し量になるが、本実施形態では３μｍ程度のエッチング量・張り出し量とした。

次に、図１０（ｄ）に示すように、液供給路６０の内壁に、ポリベンゾオキサゾールからなる液供給路接液膜６１を以下のステップにより形成する。なお、液供給路接液膜６１の厚みも、３μｍ程度となるよう塗布量（塗布時間）を調整した。

つまり、ステップ１：感光性の（露光(ＵＶ照射)されるとアルカリ可溶となる）ポリベンゾオキサゾール前駆体を含む溶液を基板１０裏側（アクチュエータ形成面とは反対側の面）からスプレーコートにより塗布する。このとき、塗布直後の材料は流動性を有しているので、毛管力により庇６２の裏側にも回り込んで成膜される。また、流動性により下地の凹凸も滑らかにされる。

ステップ２：ソフトベーク（１２０℃−２分、ホットプレート）により溶媒を揮発させる。

ステップ３：露光・現像プロセスによりアクチュエータ形成面側に回り込んだ余分な膜を除去する。すなわち、マスク露光により、余分な部分のみ露光・アルカリ可溶とし、その後アルカリ水溶液（２．３８％ＴＭＡＨ水溶液）に浸漬することによりアルカリ可溶となった露光部のみ除去される。

ステップ４：ハードベーク（３２０℃−３０分、オーブン）により前駆体を反応させポリベンゾオキサゾール膜とする。このステップが液供給路接液膜６１形成における最高温度であり、アルミニウムからなる配線等の形成後に行うことも全く問題は無い。

このように、液供給路接液膜をその材料やその材料の前駆体を含む溶液を塗布する工程を含む方法により形成することで、前述したように、低コスト、短時間で厚膜が形成可能で、塗布時の液の流動性により平坦性に優れる（下地の凹凸を平滑できる）ので、低コスト化が可能で、液供給路内壁に凹凸がある場合についても、信頼性を高く気泡排出性を向上させることが可能となるなどの効果が得られる。

次に、本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドの一例について図１１ないし図１８を参照して説明する。なお、図１１は同液体吐出ヘッドの分解斜視説明図、図１２は同じく透過状態で示す平面説明図、図１３は図１２のＹ１１−Ｙ１１線に沿う断面説明図、図１４は図１２のＹ１２−Ｙ１２線に沿う断面説明図、図１５は図１２のＸ１１−Ｘ１１線に沿う断面説明図、図１６は図１２のＸ１２−Ｘ１２線に沿う断面説明図、図１７は図１２のＸ１３−Ｘ１３線に沿う断面説明図、図１８は図１２のＸ１４−Ｘ１４線に沿う断面説明図である。

ここで、アクチュエータ基板１０のアクチュエータ形成面とは反対側の面に共通液室３１が形成されていて、また、第１実施形態の液供給口６０が、チャネルごとの個別の液供給路１６０となっている点が第１実施形態と異なっている。なお、共通液室３１の深さは５５０μｍ、液供給路１６０の幅は６０μｍ×１００μｍ（Ｘ方向×Ｙ方向）としている。また、共通液室３１をアクチュエータ基板１０側に設けたことにより、固定電極１４ａ、振動板電極層２３に対する配線５３ａ、５３ｂの引き回し方も異なっている。

このようにアクチュエータ基板１０のアクチュエータ形成面とは反対側の面（裏面）に共通液室３１を配置することによって、ノズル列数を増加することが容易になる（ただし、図ではノズル列は１列のみを示している。）。

次に、この第２実施形態の液体吐出ヘッドを製造する本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の第２実施形態におけるアクチュエータ基板の製造工程について図１９を参照して説明する。
図１９（ａ）に示すように、アクチュエータ基板１０のアクチュエータ形成面とは反対側の面（裏面）に共通液室３１を形成した後、アクチュエータ基板１０のアクチュエータ形成面に第１実施形態と同様にして静電アクチュエータを作製する。なお、共通液室３１は例えばアルカリ水溶液によるシリコン異方性エッチングにより容易に形成することができる。

その後、図１９（ｂ）に示すように、第１実施形態と同様なステップで、液供給路１６０を形成する。レジストマスクのパターンが第１実施形態と異なり、各チャネル個別の開口となっているのみで他は全く同様である。次いで、図１９（ｃ）に示すように、第１実施形態と同様な方法にて、基板上絶縁膜１１ないし犠牲層除去孔封止膜２５までの積層膜からなる庇６２を液供給路１６０の入り口部分（共通液室３１に臨む部分）及び出口部分（流路基板３０に臨む部分）に形成する。そして、図１９（ｄ）に示すように、第１実施形態と同様なステップにて液供給路１６０の内壁に、ポリベンゾオキサゾールからなる液供給路接液膜６１を形成する。

このように、工程的には、始め初めにアクチュエータ基板１０の裏面側に共通液室３１をした後は、マスクパターンが異なるだけで、他は第１実施形態と同じ工程にて製造することが可能である。

この第２実施形態では、上記工程にて製造したことから、共通液室３１内壁は接液性が十分な基板上絶縁膜１１ないし犠牲層除去孔封止膜２５の積層膜で覆われているので、液供給路１６０の出入り口部分にのみ庇を形成するので十分であったが、他の製造工程にて、共通液室３１の内壁もすべて液供給路接液膜６１で覆う必要がある場合には、共通液室３１とアクチュエータ基板１０の裏面の境界部分にも接液性のある膜からなる庇を形成することが好ましい。

次に、本発明に係るヘッドカートリッジについて図２０を参照して説明する。なお、図２０は同ヘッドカートリッジの一例を示す斜視説明図である。
このヘッドカートリッジ９０は、ノズル９１を有する液体吐出ヘッド部９２に液体としてのインクを供給する液体タンク９３とを一体的に備えている。これにより、タンク一体化型液体吐出ヘッドを得ることができる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える画像形成装置の一例について図２１及び図２２を参照して説明する。なお、図２１は同装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図、図２２は同機構部の要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、左右の側板２０１Ａ、２０１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド２３１、２３２でキャリッジ２３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ２３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド２３４ａ、２３４ｂ（区別しないときは「記録ヘッド２３４」という。）を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。

記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有し、記録ヘッド２３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を、記録ヘッド２３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。

また、キャリッジ２３３には、記録ヘッド２３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのヘッドタンク２３５ａ、２３５ｂ（区別しないときは「ヘッドタンク３５」という。）を搭載している。このサブタンク２３５には各色の供給チューブ３６を介して、各色のインクカートリッジ２１０から各色のインクが補充供給される。

一方、給紙トレイ２０２の用紙積載部（圧板）２４１上に積載した用紙２４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２４１から用紙２４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２４３及び給紙コロ２４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２４４を備え、この分離パッド２４４は給紙コロ２４３側に付勢されている。

そして、この給紙部から給紙された用紙２４２を記録ヘッド２３４の下方側に送り込むために、用紙２４２を案内するガイド部材２４５と、カウンタローラ２４６と、搬送ガイド部材２４７と、先端加圧コロ２４９を有する押さえ部材２４８とを備えるとともに、給送された用紙２４２を静電吸着して記録ヘッド２３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト２５１を備えている。

この搬送ベルト２５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２５２とテンションローラ２５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト２５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２５６を備えている。この帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の表層に接触し、搬送ベルト２５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト２５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ２５２が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。

さらに、記録ヘッド２３４で記録された用紙２４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２５１から用紙２４２を分離するための分離爪２６１と、排紙ローラ２６２及び排紙コロ２６３とを備え、排紙ローラ２６２の下方に排紙トレイ２０３を備えている。

また、装置本体１の背面部には両面ユニット２７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット２７１は搬送ベルト２５１の逆方向回転で戻される用紙２４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２４６と搬送ベルト２５１との間に給紙する。また、この両面ユニット２７１の上面は手差しトレイ２７２としている。

さらに、キャリッジ２３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２３４のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む本発明に係るヘッドの維持回復装置である維持回復機構２８１を配置している。この維持回復機構２８１には、記録ヘッド２３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）２８２ａ、２８２ｂ（区別しないときは「キャップ２８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード２８３と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８４などを備えている。

また、キャリッジ２３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける液体回収容器であるインク回収ユニット（空吐出受け）２８８を配置し、このインク回収ユニット２８８には記録ヘッド２３４のノズル列方向に沿った開口部２８９などを備えている。

このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２０２から用紙２４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙２４２はガイド２４５で案内され、搬送ベルト２５１とカウンタローラ２４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド２３７で案内されて先端加圧コロ２４９で搬送ベルト２５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、帯電ローラ２５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト２５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト２５１上に用紙２４２が給送されると、用紙２４２が搬送ベルト２５１に吸着され、搬送ベルト２５１の周回移動によって用紙２４２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ２３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２３４を駆動することにより、停止している用紙２４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙２４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙２４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙２４２を排紙トレイ２０３に排紙する。

この画像形成装置は本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載しているので、信頼性が向上し、安定して高画質画像を形成することができる。

なお、上記実施形態ではプリンタ構成の画像形成装置で説明しているが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置にも適用することができる。また、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料などを吐出する液体吐出ヘッドや画像形成装置にも適用することができる。また、液体吐出ヘッドを構成している静電アクチュエータは、液体吐出ヘッドだけでなく、マイクロポンプ、光学デバイス（光変調デバイス）のみならず、マイクロスイッチ（マイクロリレー）、マルチ光学レンズのアクチュエータ（光スイッチ）、マイクロ流量計、圧力センサなどにも適用することができる。

本発明の液体吐出ヘッドの第１実施形態を示す分解斜視説明図である。 同じく同ヘッドを透過状態で示す平面説明図である。 図２のＹ１−Ｙ１線に沿う断面説明図である。 図２のＸ１−Ｘ１線に沿う断面説明図である。 図２のＸ２−Ｘ２線に沿う断面説明図である。 図２のＸ３−Ｘ３線に沿う断面説明図である。 図２のＸ４−Ｘ４線に沿う断面説明図である。 図３の要部拡大説明図である。 比較例を示す要部拡大説明図である。 本発明の製造方法の第１実施形態におけるアクチュエータ基板の製造工程の説明に供する断面説明図である。 本発明の液体吐出ヘッドの第２実施形態を示す分解斜視説明図である。 同じく透過状態で示す平面説明図である。 図１２のＹ１１−Ｙ１１線に沿う断面説明図である。 図１２のＹ１２−Ｙ１２線に沿う断面説明図である。 図１２のＸ１１−Ｘ１１線に沿う断面説明図である。 図１２のＸ１２−Ｘ１２線に沿う断面説明図である。 図１２のＸ１３−Ｘ１３線に沿う断面説明図である。 図１２のＸ１４−Ｘ１４線に沿う断面説明図である。 本発明の製造方法の第２実施形態におけるアクチュエータ基板の製造工程の説明に供する断面説明図である。 本発明に係るヘッドカートリッジの一例を示す斜視説明図である。 本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 同じく要部平面説明図である。

符号の説明

１０…アクチュエータ基板
１２ａ…固定電極
１４ａ…空隙（ギャップ）
２０…振動板
３０…流路基板
３１…共通液室
３３…液室（圧力発生室）
４０…ノズル板
４１…ノズル
６０…液供給口（液供給路）
６１…接液膜
６２…庇
１６０…液供給路

Claims (8)

1. 液滴を吐出するノズル孔と、
   前記ノズル孔の各々に連通する圧力発生手段を備えた圧力発生室と、
   圧力発生手段が形成された基板を貫通するように設けられた液供給路と、
   前記液供給路の前記基板表面部分の少なくとも一方に、接液性を有する庇が設けられ、 前記庇と前記液供給路内壁に接液膜が形成されている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 請求項１に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記庇が複数の膜の積層膜で形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
3. 請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記庇が貫通する前記液供給路の両端の基板表面部分に設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記液供給路内の接液膜が感光性材料であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
5. 液滴を吐出するノズル孔と、前記ノズル孔の各々に連通する圧力発生手段を備えた圧力発生室と、圧力発生手段が形成された基板を貫通するように設けられた液供給路を有する液体吐出ヘッドの製造方法において、
   前記液供給路の基板表面部分の少なくとも一方に、接液性を有する庇を形成した後に、前記庇と前記液供給路内壁に接液膜材料又はその前駆体を含む溶液を塗布し溶媒を揮発させて前記液供給路内の接液膜を形成する
   ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
6. 請求項５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法において、前記接液膜材料又はその前駆体が感光性を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
7. 請求項１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドとこの液体吐出ヘッドに液体を供給する液体タンクが一体化されていることを特徴とするヘッドカートリッジ。
8. 液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを備える画像形成装置において、前記記録ヘッドが請求項１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドで構成されていることを特徴とする画像形成装置。

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