JP2010143004A

JP2010143004A - ノズル基板、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置

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Publication number: JP2010143004A
Application number: JP2008320884A
Authority: JP
Inventors: Masashi Kasuga; 昌志春日; Kazufumi Otani; 和史大谷
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2010-07-01

Abstract

【課題】液滴吐出ヘッドにおけるドット抜け検出を容易に行うことを可能とするシリコン製のノズル基板、このノズル基板を備えた液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】導電性を有するシリコン基板で構成され、シリコン基板において液滴吐出側となる吐出面上に、ノズル１１から吐出される前の液滴をシリコン基板の表面を介して帯電させるための電圧印加に用いるドット抜け用電極１２が設けられているものである。
【選択図】図６

Description

本発明は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドに用いられるノズル基板、このノズル基板を備えた液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関する。

液滴吐出装置の代表例として、画像記録用のインクジェットヘッドを備えたインクジェット式記録装置がある。インクジェット式記録装置は、印刷時の騒音が比較的小さく、しかも小さなドットを高い密度で形成できるため、昨今においてはカラー印刷を含めた多くの印刷に使用されている。このようなインクジェット式記録装置は、インクカートリッジからのインクの供給を受けるインクジェットヘッドと、記憶媒体をインクジェットヘッドの走査方向と垂直に移動させる紙送り機構を備え、インクジェットヘッドをキャリッジ上で記録媒体の幅方向（主走査方向）に移動させながらインクジェットヘッドに対して機械的圧力や熱エネルギーを発生させることで記録媒体に対してインク滴を吐出させることで記録が行われる。

このようなインクジェット式記録装置に用いられるインクジェットヘッドは、一般に、インク滴を吐出するための複数のノズルが形成されたノズル基板と、このノズル基板に接合されノズル基板との間で上記ノズルに連通する圧力室（キャビティ）、リザーバー等のインク流路が形成されたキャビティ基板とを備え、駆動部により圧力室に圧力を加え、圧力室の一部を構成する振動板を変位させることにより、インク滴を、選択されたノズルより吐出するように構成されている。駆動手段としては、静電気力を利用する方式や、圧電素子による圧電方式、発熱素子を利用するバブルジェット（登録商標）方式等がある。

この種のインクジェットヘッドでは、インクジェットヘッドの圧力室内に気泡が発生したり、浮遊する紙粉やゴミなどがノズル近傍に付着したり、ノズル（内のインク）が乾燥したりすると、ノズルからインク滴が吐出されず、記録媒体にドットが形成されないことがある。インク滴の吐出不良を、一般に「ドット抜け」と呼んでいる。ドット抜けの現象が生じた場合には、クリーニング装置によって回復を図る。例えば、気泡の発生によってドット抜け現象が生じた場合には、ポンプでノズル内のインクを吸引して圧力室内部の気泡を排出し、その後、ワイパーと呼ばれる拭い取り部材で吐出面に付着したインクを拭い去り、更にフラッシングと呼ばれるインク滴の無印字吐出を行って混色したインクを放出する。この一連のクリーニング工程によって、気泡によるドット抜け現象が回復する。

上記のようなドット抜けを検出する方法として、従来から、以下の方法がある。導電性の吸収体を備えた検査領域を設け、この検査領域とノズル基板との間に電圧を印加する。そして、この電圧の印加により、ノズル基板の表面を介してインク滴を予め帯電させておき、帯電した液滴を検査領域に吐出させ、ノズルから正常に液滴が吐出して検査領域に着弾した場合の電圧変化と、ノズル詰まりによりインク滴が吐出しなかった場合の電圧変化との相違により、ノズルの目詰まりの有無を判定することができるものがあった（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１７９０６９号公報（第１１頁〜第１５頁，図５，図６）

ところで、上記特許文献１では、ノズル基板の材質について特に言及されていないが、ノズル基板の表面を介してインク滴を帯電させるという原理上、ノズル基板にはＳＵＳ等の導電性基板が用いられているものと予測される。このようなＳＵＳを用いたノズル基板では、シリコン基板で形成されたキャビティ基板と接合するに際し、熱膨張係数の違いから、反りや剥がれ等の問題が発生し、信頼性確保が難しいという問題がある。

そこで、近年では、キャビティ基板と同材質で、且つフォトリソグラフィ法を用いてノズル孔を高密度、高精細に形成することが可能なシリコン基板を用いてノズル基板が作製されている。しかしながら、シリコン基板は半導体基板であることから、上記特許文献１の技術を用いてドット抜け検出を行おうとした場合、インク滴を帯電させることができず、ドット抜け検出ができないという問題点があった。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、液滴吐出ヘッドにおけるドット抜け検出を容易に行うことを可能とするシリコン製のノズル基板、このノズル基板を備えた液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供することを目的とする。

本発明に係るノズル基板は、液滴を吐出する複数のノズルを有するノズル基板であって、導電性を有するシリコン基板で構成され、シリコン基板の液滴吐出面側に、ノズルから吐出される前の液滴をシリコン基板の表面を介して帯電させるための電圧印加に用いる電極が設けられているものである。
これにより、電極へ電圧を印加することにより、導電性のシリコン基板に電荷を与えることができ、シリコン基板の表面に接触している液滴、すなわち吐出前の液滴を帯電させることが可能となる。従って、ノズル基板と接合されるキャビティ基板と同材質のシリコン基板を用いながらも、吐出前の液滴を帯電させることが可能となり、既存の液滴帯電方式の吐出不良ノズル検出方法を適用して容易に吐出不良ノズルを検出することが可能となる。

また、本発明に係るノズル基板は、電極が、複数のノズルの形成位置近傍を避けて配置されているものである。
これにより、ノズル基板上に電極を設けたことによりノズルの吐出特性に何らかの影響が及ぶのを防止できる。

また、本発明に係るノズル基板は、電極が、液滴吐出ヘッドの一部となるヘッドカバーによって覆われる位置に設けられているものである。
ノズル基板には、複数のノズルを露出させる窓を備えた導電性のヘッドカバーが装着される。このヘッドカバーによって覆われる位置に電極を設けることにより、紙送りの際に電極の表面が媒体に接触して摩耗する等の不都合を防止できる。

また、本発明に係るノズル基板は、電極が、シリコン基板の外周部に周状に形成されているものである。
これにより、ノズル基板においてヘッドカバーと接触する部分の吐出面からの高さが電極の厚みで一様となる。従って、高さがばらつくことによる高さ補正手段を講じる必要がないため、ヘッドカバーとの組立性が低下するのを防止することができる。

また、本発明に係るノズル基板は、シリコン基板が、吐出面、吐出面と反対側の面及びノズルの内壁にこれらの面を保護する保護膜を有し、更に、保護膜上の吐出面全面には撥液膜が形成され、ノズルの吐出口縁部を境界にしてノズル内壁及び反対側の面には撥液膜が形成されていない構成を有し、電極は、保護膜及び撥液膜が除去されてシリコン面が露出した部分に形成されているものである。
これにより、吐出液に対する耐久性向上及び吐出面の液滴残留防止が可能である。

また、本発明に係るノズル基板は、電極に使用する電極が、シリコンとオーミック接続できる材料で、且つ、耐熱性及び液滴に対する耐液性を有する材料であるものである。
これにより、実用上、電圧制御しやすく、また、電極の耐久性を確保でき、長期間の使用に渡って信頼性を確保することができる。

また、本発明に係るノズル基板は、電極材料が、Ｐｔ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｔａ，これらの合金又は化合物の何れかであるものである。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上記のノズル基板と、ノズル基板の複数のノズルに連通して液滴を収容する複数の圧力室を有するキャビティ基板と、圧力室に液滴を吐出させる圧力変化を与える圧力発生手段とを有するものである。
これにより、シリコンノズル基板の機械的に優れた特性を維持したまま（半導体製造プロセスにおける高精度なノズル寸法精度を確保、液滴保護膜性能確保、組立時の工業性等）、液滴帯電方式の吐出不良ノズル検出方法に対応することが可能な液滴吐出ヘッドを得ることができる。

また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、ノズル基板の複数のノズルを露出させる窓を備えた導電性のヘッドカバーを有し、電極がヘッドカバーに電気的に接触した構成を有するものである。
これにより、電極をヘッドカバーを介して液滴吐出ヘッド外部の電圧印加回路へと導出することができる。

また、本発明に係る液滴吐出装置は、上記の液滴吐出ヘッドと、圧力発生手段を駆動する駆動制御回路と、液滴吐出ヘッドの吐出不良ノズルを検出する吐出不良ノズル検出手段とを備え、吐出不良ノズル検出手段は、液滴吐出ヘッドの電極と液滴吐出ヘッドの吐出不良ノズルを検出する検査領域との間に電圧を印加し、ノズルから吐出する前の液滴を帯電させる電圧印加回路と、検査領域の電圧を検出する電圧検出回路とを有し、電圧印加回路により検査領域と電極との間に電圧を印加し、吐出前の液体を帯電させた状態で駆動制御回路を制御して圧力発生手段を駆動させ、検査対象のノズルから液滴を検査領域へ吐出させたときの電圧検出回路による検出電圧の変化と、ノズルから液滴が正常に吐出したときの電圧検出回路による検出電圧の変化との比較結果に基づいて、吐出不良か否かを判定するものである。
これにより、シリコンノズル基板の機械的に優れた特性を維持したまま（半導体製造プロセスにおける高精度なノズル寸法精度を確保、保護膜（ＳｉＯ₂）性能確保、組立時の工業性等）、液滴帯電方式の吐出不良ノズル検出方法に対応可能な液滴吐出装置を得ることができる。

実施の形態１．
以下、本発明のノズル基板を備えた液滴吐出ヘッドを適用した液滴吐出装置について説明する。ここでは、液滴吐出装置の具体的一例として、インクジェット式捺染装置について説明する。

図１は、長尺の布に印刷が可能な大型の捺染装置としてのインクジェット式記録装置の一実施例を示すものである。

両側の基部２０１、２０２の間には所定のターゲットとして布等の記録媒体を供給する供給部２０３、上記ターゲットに流体としてのインク滴を吐出する吐出領域としての印刷領域２０４及び排出された記録媒体を巻き取る巻取部２０５が配置され、供給部２０３の側方には制御パネル２０６が、また基部２０１及び２０２にはそれぞれカートリッジホルダー２１６が設けられている。

これらカートリッジホルダー２１６には、ブラックインクカートリッジ２０７ＢＫ、カラーインクカートリッジとしてシアンインクカートリッジ２０７Ｃ、マゼンダインクカートリッジ２０７Ｍ、イエローインクカートリッジ２０７Ｙ、ライトシアンインクカートリッジ２０７ＬＣ、ライトマゼンダインクカートリッジ２０７ＬＭ、グリーンインクカートリッジ２０７Ｇ、オレンジインクカートリッジ２０７ＯＲ（以下、単に「インクカートリッジ７」として説明することもある）が着脱可能に装着されている。

これにより、本実施形態の装置は、ブラックインク、シアンインク、マゼンダインク、イエローインク、ライトシアンインク、ライトマゼンダインク、グリーンインク、オレンジインクの８色のインクでインクジェット式の記録を行うことができるようになっている。

図中符号２０９は、カートリッジホルダー２１６のインクカートリッジ２０７のインクを後述するインク供給装置２１７（図２参照）を介してインクの供給を受けるインクジェットヘッド１０（図２，図３，図６参照）が搭載されるキャリッジ２０９であり、ガイド部材２１０により主走査方向である記録布の幅方向に往復動可能に支持されている。

上記印刷領域を外れた左右の非印刷領域には、印字信号と無関係の吐出信号をインクジェットヘッド１０に入力して強制的にインクを吐出することにより印刷中に生じるノズルの軽度の目詰まりを回復するためのフラッシング動作を行うためのフラッシング領域が設けられている。上記フラッシング領域には、フラッシングで吐出されたインクを受けるためのフラッシングボックス２１１が配置され、フラッシングボックス２１１の下にはフラッシング吐出された廃液を貯留する廃液タンク２１２が配置されている。

また、上記印刷領域２０４を外れた図示の右側（ホームポジション）の非印刷領域には、インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッドの一例）１０の吐出面１ａを封止するキャップ２１５を備え、キャップ２１５で封止された状態でキャップ２１５内を吸引ポンプ２１３で負圧にしてノズルから強制的にインクを吸引することにより、ノズルの吐出不良を回復する回復動作としてのクリーニング動作を行うためのキャッピング装置２１４が設けられている。

上記キャップ２１５は、上記印刷領域２０４外に設けられ、後述する吐出不良検出手段２４７（図４参照）によるドット抜け検出動作を行うための検査領域２７４（後述の図４参照）が存在する。そして、上記キャリッジ２０９は、印刷領域２０４と検査領域２７４との間でインクジェットヘッド１０を移動させる。

図２は、上記インク供給装置２１７を示す流路構成図である。

この例は１色の系統のみを示している。インクカートリッジ２０７は、流体として液体のインクが封入されたインクパック２２５と、インクパック２２５を収納するケース２２４とからなる。インクパック２２５はインク排出口２２５ａにインク供給チューブ２２２が接続される。インクパック２２５はインク排出口２２５ａのみが外部に露出し、それ以外の部分が気密状態でケース２２４に収納され、これによりケース２２４の内部には気密状態の空間が形成される。

また、ケース２２４には外部から内部の空間に連通する空気供給チューブ２２１が接続されている。上記空気供給チューブ２２１には、加圧ポンプ２１８、圧力センサー２１９及び大気開放弁２２０が接続され、空気供給チューブ２２１を介して加圧空気（加圧気体）をインクカートリッジ２０７に送り出す。

加圧ポンプ２１８が作動すると加圧空気が空気供給チューブ２２１を伝ってインクカートリッジ２０７内の空間に導入され、加圧空気の空気圧（加圧力）によってインクパック２２５が押し潰される。これにより、インクパック２２５内のインクがインク供給チューブ２２２を介してサブタンク２２３に供給されるようになっている。そのインクはサブタンク２２３で一時貯留され、図示しない圧力調整機構により圧力調整された状態でインクジェットヘッド１０へと供給される。

そして、この記録装置は、ホストコンピューター２４４（図３参照）やメモリーカードから取り込んだ印刷データに基づきキャリッジモーター２２６及び紙送りモーター（図示せず）を駆動し、インクジェットヘッド１０からインクを吐出して印刷処理を実行する。なお、上記キャリッジ２０９に搭載されたインクジェットヘッド１０の詳細については、後述する。

図３は、上記記録装置のシステム構成の一例を示すブロック図である。

ここで説明する吐出不良検出手段２４７は、上記インクジェットヘッド１０において吐出不良ノズルを検出する本発明の吐出不良検出手段２４７として機能するものであり、クリーニング制御手段２５４、ポンプ制御手段２４９は、吐出不良ノズルの吐出特性を回復する本発明の回復手段としても機能するものである。そして、印刷制御手段２４６、ヘッド駆動手段２４８、キャリッジ制御手段２５２、処置選択手段２５１、報知手段２５３等の各手段は、上記インクジェットヘッド１０、吐出不良検出手段２４７、回復手段等を制御する本発明における制御手段として機能するものである。

図３において、２４４はホストコンピューターであり、プリンタードライバー（図３においてはドライバー）２４５が内蔵され、このプリンタードライバー２４５のユーティリティ上で入力装置（図示せず）からの入力によって記録媒体のサイズ，モノクロ／カラー印刷の選択，記録モードの選択，フォント等のデータ及び印刷指令等を入力しうるように構成されている。また、上記プリンタードライバー２４５のユーティリティにおいて、クリーニング制御手段２５４に対するクリーニング指令も入力しうるように構成されている。

印刷指令の入力により、プリンタードライバー２４５からは印刷制御手段２４６に対して流体吐出データである印刷データが送出されるようになっている。また、印刷制御手段２４６は印刷データに基づいてビットマップデータを生成し、ヘッド駆動手段２４８により吐出信号を発生させてアクチュエーターに入力し、インクジェットヘッド１０からインク滴を吐出させるようになっている。

このとき、印刷制御手段２４６からの指示により図示しない媒体送り制御手段は同じく図示しない媒体送りモーターを制御して記録媒体の副走査方向への移動制御を行う。また、印刷制御手段２４６からの指示によりキャリッジ制御手段２５２はパルスモーターであるキャリッジモーター２２６を制御してキャリッジ２０９の主走査方向への往復移動制御を行う。

上記ヘッド駆動手段２４８は、本実施形態において吐出制御手段として機能するもので、印刷データに基づく駆動信号のほかに、図示しないフラッシング制御手段からのフラッシング指令信号を受けてフラッシングのための吐出信号をインクジェットヘッド１０に出力する。このフラッシング動作により、ノズル１１から印刷とは無関係のインクをフラッシングボックス２１１に対して吐出することにより、ノズルの増粘インクを排出してノズルの吐出特性を回復する。

ここで、ノズルの吐出能力が低下するメカニズムについて説明すると、印刷実行中はインクジェットヘッド１０の吐出面１ａがキャップ２１５から開放された状態となり、加えてキャリッジ２０９で往復移動されている。このような状態でインクの吐出がなければ、ノズルの開口部に存在するインクから溶媒が蒸発して徐々にその粘度が高くなり、吐出能力が低下するのである。そして、印刷中に頻繁にインク滴を吐出しているノズルは、新しいインクが順次供給されて目詰まりはあまり生じないが、インク滴を吐出する機会が少ないノズルでは目詰まりを生じやすい。したがって、インクの吐出量が少なく空送時間が長いノズルほど増粘が進行し、その程度はノズル毎にばらつきがある。

なお、この例では、インクジェットヘッド１０が吐出する液体がインクであり、インクの増粘によりノズルの吐出能力が低下する場合を説明したが、吐出特性の低下するメカニズムは、吐出する液体の種類によって異なる場合があり、本発明は、低下したノズルの吐出特性を流体の吐出で回復しうるものであれば、インクに限らず種々の流体を吐出する装置に適用できる趣旨である。

上記キャリッジ制御手段２５２は、印刷動作中にキャリッジ２０９を主走査方向に往復移動させる移動制御を行うほか、所定のフラッシングタイミングにおいてキャリッジ２０９を印刷領域以外のフラッシングポジションに移動させ、インクジェットヘッド１０をキャップ２１５に対面させてフラッシング動作を行う位置に移動する移動制御を行う。

上記キャリッジ制御手段２５２は、装置の電源オフのときや吸引動作を行う際には、インクジェットヘッド１０をキャップ２１５の位置に移動させる移動制御を行う。また、後述する吐出不良ノズルを検出するドット抜け検出動作の際に、検出対象とするノズル列をキャップ２１５内に存在する検査領域（後述の図４参照）と対面する位置に移動させる移動制御を行う。

上記吸引動作は、記録装置を最初に使用するときに、最初にインクカートリッジ２０７を装着した際、インクジェットヘッド１０やサブタンク２２３等の流路にインクを最初に充填する初期充填動作の際に実行される。また、インクカートリッジ２０７を交換したときや、使用していたインクカートリッジ２０７を一旦取り外して再装填するときには、交換や再装填に伴ってインクジェットヘッド１０の流路内に空気が混入して正常な吐出ができなくなるため、混入した気泡をインクジェットヘッド１０から強制吸引して除去するために実行される。

上記吸引動作は、記録装置を使用せずに放置しているときは、キャップ２１５でノズル形成面（吐出面）を封止した状態であっても、図示しない放置タイマで計測した放置時間（前回の電源オフから今回の電源オンまでの時間）が長いと徐々にノズルの開口部近傍に存在するインクから溶媒が蒸発してその粘度が高くなり、吐出能力が低下するので、それを回復するクリーニングのために電源オン時に、クリーニング制御手段２５４による制御によりクリーニングモードによる吸引が実行される。また、印刷動作を継続していると、流路内に残存した気泡が徐々に内部のフィルター上流部に溜まることがあるため、定期的に気泡を強制吸引して除去するクリーニングのため、クリーニング制御手段２５４による制御によりクリーニングモードによる吸引が実行されることもある。

また、上記吸引動作は、ユーザーがクリーニング指令スイッチ２５０を操作することにより、いわゆるマニュアルクリーニングとして実行されることもある。

上記吸引動作は、後述する吐出不良検出手段２４７によって制御されるいわゆるドット抜け検出の際に、ノズルの目づまり等による吐出不良ノズルの存在を検知した場合、クリーニング制御手段２５４による制御によりキャップ２１５によるキャッピングと吸引ポンプ２１３によるクリーニングモードによる吸引を行って、ノズルの吐出不良の回復操作を行う場合に実行される。すなわち、上記クリーニングモードによる吸引は、本発明の吐出不良ノズルの吐出特性を回復する回復動作として機能する。

上記各吸引動作は、初期充填時、インクカートリッジ２０７の交換時、クリーニング時、吐出不良検出時等のクリーニングモードでの吸引等、状況によって吸引条件が異なる場合があるため、ポンプ制御手段２４９による制御で吸引ポンプ２１３の回転数や稼働時間を制御することにより、各種の吸引モードでの吸引を実行することもできる。

そして、上記吸引動作は、クリーニング制御手段２５４により、つぎのように制御される。すなわち、キャリッジ２０９をキャップ２１５に対面させる位置に移動させるとともに、キャップ２１５を図示しないメンテナンスモーターの動作により例えばカム機構等により上昇させてインクジェットヘッド１０の吐出面をキャップ２１５で封止し、メンテナンスモーターによって駆動される吸引ポンプ２１３の作用によりキャップ２１５内を吸引してノズルからインク等を強制的に排出させる。

所定時間の吸引を行った後、図示しない弁機構によりキャップ２１５内を大気開放した状態で吸引ポンプ２１３を駆動して空吸引を行ってキャップ２１５内の空間に残存したインクを排出する。その後、キャップ２１５を下降させると、この状態では吐出面にインクが付着しているため、メンテナンスモーターの駆動により図示しないワイピング部材をその先端部が吐出面に接触し得る位置まで上昇させたのち、キャリッジ２０９を移動制御することにより、吐出面に付着したインクをワイピング部材で払拭することが行われる。

図４は、吐出不良検出手段２４７の詳細を説明する図である。

吐出不良検出手段２４７は、ホームポジションに配置された液滴受部としてのキャップ２１５と、このキャップ２１５の内部に設けられた検査領域２７４と、この検査領域２７４とインクジェットヘッド１０のノズル基板１に設けられた後述のドット抜け検出用電極１２との間に電圧を印加する電圧印加回路２７５と、検査領域２７４の電圧を検出する電圧検出回路２７６とを含んで構成される。

上記キャップ２１５は、上面が開放されたトレイ状の部材であり、エラストマー等の弾性部材により作製されている。このキャップ２１５の内部にはインク吸収体２７７が配設されている。このインク吸収体２７７は、上側吸収体２７７ａと下側吸収体２７７ｂとによって構成され、これらの吸収体２７７ａ，２７７ｂの間には、メッシュ状の電極部材２７８が配設されている。上側吸収体２７７ａは、電極部材２７８と同電位となるように導電性を有するスポンジによって作製されている。このスポンジは、着弾したインク滴が速やかに下方に移動可能な透過性の高いものであり、本実施形態ではエステル系ウレタンスポンジが用いられている。

検査領域２７４は、上側吸収体２７７ａの表面に相当する。下側吸収体２７７ｂは、上側吸収体２７７ａに比べてインクの保持力が高いものであり、フェルトなどの不織布によって作製されている。電極部材２７８は、ステンレス鋼等の金属からなる格子状のメッシュとして形成されている。このため、上側吸収体２７７ａに一旦吸収されたインクは格子状の電極部材２７８の隙間を通って下側吸収体２７７ｂに吸収・保持される。

電圧印加回路２７５は、電極部材２７８が正極、インクジェットヘッド１０のノズル基板１が負極となるように直流電源（例えば４００Ｖ）と抵抗素子（例えば１ＭΩ）とを介して両者を電気的に接続している。ここで、電極部材２７８は、導電性を有する上側吸収体２７７ａと接触しているため、上側吸収体２７７ａの表面すなわち検査領域２７４も電極部材２７８と同電位となる。

電圧検出回路２７６は、電極部材２７８の電圧信号を積分して出力する積分回路２８０と、この積分回路２８０から出力された信号を反転増幅して出力する反転増幅回路２８１と、この反転増幅回路２８１から出力された信号をＡ／Ｄ変換して出力するＡ／Ｄ変換回路２８２とを備えている。

積分回路２８０は、１つのインク滴の吐出・着弾による電圧変化が小さいことから、複数のインク滴の吐出・着弾による電圧変化を積分することにより大きな電圧変化として出力するものである。反転増幅回路２８１は、電圧変化の正負を反転させると共に所定の増幅率で積分回路２８０から出力された信号を増幅して出力するものである。Ａ／Ｄ変換回路２８２は、反転増幅回路２８１から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して検出信号として出力するものである。

上記吐出不良検出手段２４７により、例えばつぎのようにして吐出不良ノズルを検出することができる。

検出動作は、インクジェットヘッド１０に配置されたすべてのノズル１１の目詰まりの有無を検査する動作であり、処理が開始されると、キャリッジ制御手段２５２は、まず、キャリッジモーター２２６を駆動してインクジェットヘッド１０のノズル列のうち検査対象となるノズル列が検査領域２７４に対向するようにキャリッジ２０９を移動し、検査対象となるノズル列のうち１つのノズル１１から、帯電したインク滴を１セグメント（３ショット分）の吐出数Ｓｎで吐出させる。

ここで、帯電したインク滴がインクジェットヘッド１０のノズル１１から吐出して検査領域２７４の上側吸収体２７７ａに至る際の電極部材２７８における電圧の推移について説明する。

図５は、上記吐出不良検出手段２４７によって吐出不良ノズルの検出動作を実行したときに静電誘導によって誘導電圧が生じる原理を説明するための模式図である。

図５（Ａ）に示すように、インクジェットヘッド１０でノズルから飛翔する前のインク滴は電圧印加回路２７５によって負に帯電している。このため、図５（Ｂ）に示すように、この負に帯電したインク滴がノズル１１から吐出して上側吸収体２７７ａへ近づくにつれ、静電誘導によって上側吸収体２７７ａの表面には正電荷が増加する。この結果、インクジェットヘッド１０と電極部材２７８との間の電圧は、静電誘導によって生じる誘導電圧により当初の電圧位よりも高くなる。

その後、図５（Ｃ）に示すように、負に帯電したインク滴が上側吸収体２７７ａに達すると、インク滴の負電荷により上側吸収体２７７ａの正電荷が中和される。その結果、インクジェットヘッド１０と電極部材２７８との間の電圧は当初の電圧値を下回る。その後、インクジェットヘッド１０と電極部材２７８との間の電圧は印加されている電圧値に戻る。このときの出力信号の振幅は、インクジェットヘッド１０と電極部材２７８との間に付与される電圧の大きさやインクジェットヘッド１０（ノズル）から上側吸収体２７７ａ（検査領域２７４）までの距離に依存するほか、吐出するインク滴の有無やその大きさにも依存する。

このため、ノズルが詰まってインク滴が吐出しなかったりインク滴が所定の大きさより小さかったりしたときには、出力信号の振幅が通常時に比べて小さくなるから、出力信号の振幅に基づいてノズルの目詰まりの有無を判定することができる。ただし、１ショット分のインク滴による出力信号の振幅は極めて小さいことから、駆動波形を表す１セグメントの第１〜第３パルスＰ１，Ｐ２，Ｐ３のすべてを出力して３ショット分のインク滴を吐出することにより、出力信号を３ショット分のインク滴による積分値として取り出している。なお、電圧検出回路２７６から出力される信号は、反転増幅回路２８１を経由することから振幅の向きが逆転する。

本実施形態では、上記吐出不良検出手段２４７による検出動作は、ノズル一つずつに対して行われ、最終的に全ノズルのドット抜け検出が行なわれる。

以下、本発明の要部について詳細に説明する。本発明は、ノズル基板１を半導体のシリコン基板で構成した場合に、吐出不良検出手段２４７による検出動作を可能とするノズル基板構造に関するものであり、以下、本発明のノズル基板１を備えたインクジェットヘッド１０について詳細に説明する。

図６は、インクジェットヘッドの分解斜視図である。図７は、図６のインクジェットヘッドの長手方向断面図である。図８は、図６のインクジェットヘッドの平面図である。なお、構成部材を図示し、見やすくするため、図６を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものと異なる場合がある。また、図の上側を上とし、下側を下とし、ノズル１１が並んでいる方向を短手方向、短手方向と垂直な方向を長手方向として説明する。

本実施の形態のインクジェットヘッド１０は、図６及び図７に示すように、ノズル基板１、キャビティ基板２及び電極基板３の３つの基板を貼り合わせた３層構造を有し、これら３層構造の一部を導電性を有するヘッドカバー４で覆って構成されている。なお、ここでは、３層構造の例を示しているが、本例のインクジェットヘッド１０は、３層構造のものに限られず、ノズル基板、リザーバー基板、キャビティ基板及び電極基板の４つの基板を積層した４層構造のヘッドとしてももちろん良い。

ノズル基板１は、例えば厚さ約６５μｍのシリコン基板で構成され、キャビティ基板２と接合されている。また、ノズル基板１には、インク滴を吐出する複数のノズル１１が所定のピッチで設けられており、ここでは、２列のノズル列を形成している。各ノズル１１は、吐出方向の先端側の円筒状の第１ノズル１１ａと、第１ノズル１１ａよりも径の大きい円筒状の第２ノズル１１ｂとから構成され、第１ノズル１１ａと第２ノズル１１ｂとは同軸上に設けられている。かかる構成により、インク滴の吐出方向をノズル１１の中心軸方向に揃えることができ、安定したインク吐出特性を発揮させることができるようになっている。すなわち、インク滴の飛翔方向のばらつきがなくなり、またインク滴の飛び散りがなく、インク滴の吐出量のばらつきを抑制することが可能となっている。

また、本発明の特徴の一つとして、ノズル基板１は、不純物がドープされ且つ十分な導電性を有するシリコン基板から作製されている。ドーパントとしては、例えば、Ｂ（ボロン）や、Ｐ（リン）等が用いられ、Ｐ型でもＮ型でもどちらでも良い。この種の導電性を有するシリコン基板は、電気抵抗率が設定された市販の導電性シリコン基板を用いれば良い。電気抵抗率は、特に限定するものではなく、ノズル１１の加工性や、静電気による絶縁破壊等を考慮して適宜選択すればよい。例えば、電気抵抗率が低いシリコン基板の場合（不純物の量が多い場合）、エッチングによりノズル１１を開口するに際し、不純物があることによってシリコンのみをエッチングする場合に比べてエッチングレートが低下する。また、導電性が必要以上あると、静電気が流れやすくなり、絶縁破壊を起こす等の問題が発生する可能性がある。したがって、これらを考慮して電気抵抗率が選択され、例えば、０．１Ω・ｃｍ〜０．３Ω・ｃｍとすることができる。

また、ノズル基板１においてインク滴が吐出する吐出面１ａ上には、ドット抜け検出を行う際に使用するドット抜け検出用電極１２が設けられている。ドット抜け検出用電極１２は、図８に示すように、吐出面１ａ上においてヘッドカバー４によって覆われる部分に周状に形成される。なお、図８において点線で囲まれた枠状部分がヘッドカバー４を示している。また、図８において符号１３は、ノズル基板１をキャビティ基板２に接合する際のアライメントに使用するアライメント穴である。

ドット抜け検出用電極１２は、導電性のヘッドカバー４の裏面に接触して電気的に接続され、ヘッドカバー４から電圧印加回路２７５（図４参照）へと接続されるようになっている。ドット抜け検出用電極１２は、シリコン（Ｓｉ）とオーミック接続できる導電材料で、且つ耐熱性・耐薬品性（耐アルカリ性）に優れた材料（例えば、Ｐｔ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｔａ，これらの合金又は化合物等）で構成されている。なお、オーミック接続とは、その電流−電圧特性が直線又は略直線となる接続を指す。

なお、ドット抜け検出用電極１２は、本例ではノズル基板１の外周部に周状に形成しているが、その機能上、ノズル基板１上の少なくとも一部に形成されていれば良い。本例ではヘッドカバー４とノズル基板１との組立性を考慮して、周状に形成するようにしている。このように周状に形成することにより、ノズル基板１においてヘッドカバー４と接触する部分の吐出面１ａからの高さがドット抜け検出用電極１２の厚みで一様となり、高さがばらつくことによる高さ補正が不要であり、ヘッドカバー４との組立性が低下するのを防止する利点がある。

また、ノズル基板１の吐出面１ａ、吐出面１ａと反対側の面及びノズル１１の内壁にはこれらの面をインクから保護する保護膜としてのインク保護膜１０４が形成され、更に、インク保護膜１０４上の吐出面１ａ全面には撥液膜としての撥インク膜１０５が形成され、ノズル１１の吐出口縁部を境界にしてノズル内壁及び反対側の面には撥インク膜が形成されていない構成となっている。これにより、インクに対する耐久性向上及び吐出面１ａ上のインク滴残留防止が図られている。

また、ドット抜け検出用電極１２は、吐出面１ａ上においてインク保護膜１０４及び撥インク膜１０５が除去され、シリコン面が露出した面上に形成されている。ノズル１１の周囲近傍には、インクに対する耐性確保や、インク滴の残留がなく飛行曲がりのない良好な吐出特性を得る観点から、インク保護膜及び撥インク膜が形成されていることが好ましく、これらの膜を除去して形成する必要のあるドット抜け検出用電極１２は、ノズル１１の形成位置近傍を避け、ノズル１１から離れた位置に形成することが好ましい。

以上のようにノズル基板１を構成することにより、ノズル基板１としてシリコン基板を採用しながらも、ノズル基板１の表面に接触するインク滴に電荷を付与して帯電させることが可能となっている。

キャビティ基板２は、例えば厚さ約５０μｍのシリコン基板から作製されている。このシリコン基板にウェットエッチングを施すことにより、インク流路の圧力室２１となる凹部２５、オリフィス２３となる凹部２６及びリザーバー２４となる凹部２７が形成される。凹部２５は前記ノズル１１に対応する位置に独立に複数形成される。したがって、図７に示すようにノズル基板１とキャビティ基板２を接合した際、各凹部２５は圧力室２１を構成し、それぞれノズル１１に連通しており、またインク供給口である前記オリフィス２３ともそれぞれ連通している。そして、圧力室２１（凹部２５）の底壁が振動板２２となっている。

凹部２６は、細溝状のオリフィス２３を構成し、この凹部２６を介して凹部２５（圧力室２１）と凹部２７（リザーバー２４）とが連通している。
凹部２７は、インク等の液状材料を貯留するためのものであり、各圧力室２１に共通のリザーバー（共通インク室）２４を構成する。そして、リザーバー２４（凹部２７）はそれぞれオリフィス２３を介して全ての圧力室２１に連通している。なお、オリフィス２３（凹部２６）は前記ノズル基板１の裏面（キャビティ基板２との接合側の面）に設けることもできる。また、リザーバー２４の底部には後述する電極基板３を貫通するインク供給孔３３に連通するインク供給孔２８が設けられ、このインク供給孔２８，３３を通じてインクカートリッジ２０７（図１，図２参照）からインクが供給されるようになっている。

また、キャビティ基板２の電極基板３との対向面には、熱酸化やプラズマＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によりＳｉＯ₂ やＴＥＯＳ（ＴｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅＴｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ：テトラエトキシシラン、珪酸エチル）膜等からなる絶縁膜２ａが膜厚０．１μｍで施されている。この絶縁膜２ａは、インクジェットヘッド１０を駆動させた時の絶縁破壊や短絡を防止する目的で設けられる。

電極基板３は、例えば厚さ約１ｍｍのガラス基板から作製される。中でも、キャビティ基板２のシリコン基板と熱膨張係数の近い硼珪酸系の耐熱硬質ガラスを用いるのが適している。これは、電極基板３とキャビティ基板２を陽極接合する際、両基板の熱膨張係数が近いため、電極基板３とキャビティ基板２との間に生じる応力を低減することができ、その結果剥離等の問題を生じることなく電極基板３とキャビティ基板２を強固に接合することができるからである。

電極基板３には、キャビティ基板２の各振動板２２に対向する面の位置にそれぞれ凹部３２が設けられている。凹部３２は、エッチングにより深さ約０．３μｍで形成されている。そして、各凹部３２内には、一般に、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ：インジウム錫酸化物）からなる個別電極３１が、例えば０．１μｍの厚さでスパッタにより形成される。なお、個別電極３１の材料はＩＴＯに限定するものではなく、クロム等の金属等を用いてもよいが、ＩＴＯは透明であるので放電したかどうかの確認が行いやすい等の理由から、一般にＩＴＯが用いられる。

個別電極３１は、リード部３１ａと、フレキシブル配線基板（図示せず）に接続される端子部３１ｂとを有する。これらの端子部３１ｂは、図７に示すように、配線のためにキャビティ基板２の末端部が開口された電極取り出し部３０内に露出している。

また、電極基板３には、外部のインクカートリッジ２０７に接続されるインク供給孔３３が設けられている。インク供給孔３３は、キャビティ基板２に設けられたインク供給孔２８に連通しており、インクカートリッジ２０７から供給されたインクはインク供給孔３３及びインク供給孔２８を介してリザーバー２４に供給されるようになっている。

上述したように、ノズル基板１、キャビティ基板２及び電極基板３は、一般に個別に作製され、これらを図７に示すように貼り合わせることによりインクジェットヘッド１０の本体部が作製される。さらに、振動板２２と個別電極３１との間に形成される電極間ギャップの開放端部はエポキシ等の樹脂による封止材３４で封止される。これにより、湿気や塵埃等が電極間ギャップへ侵入するのを防止することができ、インクジェットヘッド１０の信頼性を高く保持することができる。

そして、図７に簡略化して示すように、ＩＣドライバー等の駆動制御回路としてのヘッド駆動手段２４８が各個別電極３１の端子部３１ｂとキャビティ基板２上に設けられた共通電極２９とに前記フレキシブル配線基板（図示せず）を介して接続され、ヘッド本体が形成される。

そして、吐出面１ａのノズル１１を露出させる窓４１を備えたヘッドカバー４で、上記ヘッド本体の外周部分を覆うことにより、インクジェットヘッド１０が完成する。このヘッドカバー４は、上述したように導電性を有する材料から構成され、ノズル基板１上のドット抜け検出用電極１２が導電性のヘッドカバー４の裏面に接触して電気的に接続され、ヘッドカバー４から電圧印加回路２７５（図４参照）へと接続されるようになっている。図１の液滴吐出装置では、このように構成されたインクジェットヘッド１０が各色毎に少なくとも１個ずつ搭載されている。

次に、以上のように構成されるインクジェットヘッド１０の動作を説明する。
ヘッド駆動手段２４８は、個別電極３１に電荷の供給及び停止を制御する発振回路である。この発振回路は例えば２４ｋＨｚで発振し、個別電極３１に例えば０Ｖと３０Ｖのパルス電位を印加して電荷供給を行う。発振回路が駆動し、個別電極３１に電荷を供給して正に帯電させると、振動板２２は負に帯電し、個別電極３１と振動板２２間に静電気力（クーロン力）が発生する。したがって、この静電気力により振動板２２は個別電極３１に引き寄せられて撓む（変位する）。これによって圧力室２１の容積が増大する。そして、個別電極３１への電荷の供給を止めると振動板２２はその弾性力により元に戻り、その際、圧力室２１の容積が急激に減少するため、そのときの圧力により圧力室２１内のインクの一部がインク滴としてノズル１１より吐出する。振動板２２が次に同様に変位すると、インクがリザーバー２４からオリフィス２３を通じて圧力室２１内に補給される。

次に、上記ドット抜け検出動作をインクジェット記録装置で行う際の動作説明に先立って、ドット抜け検出動作により、吐出不良ノズルが検出されたときの処置について説明する。

上記ドット抜け検出動作で吐出不良ノズルが発見されると、処置選択手段５１は、その数や状態によって自動的に回復処理を実行するか、回復処理を実行せずにオペレーターに報知するか、回復処理や報知を行わずにそのまま印刷処理を再開するかの処置を選択する。

すなわち、吐出不良ノズル数や分布状態が許容できない状態であるときには、吐出不良ノズルの吐出特性を回復する回復手段による回復動作を自動的に実行し、吐出不良ノズル数や分布状態が所定の許容範囲内である場合には、回復動作を実行せずに報知手段５３によりオペレーターに報知し、吐出不良ノズル数や状態が吐出品質すなわち印刷品質への影響が小さい許容範囲以内である場合には、そのままつぎの印刷動作を開始する。

このときの判断基準としては、例えば、検出された吐出不良ノズルの数が、ノズル群を構成するノズル数に対して印刷品質にほとんど影響を及ぼさない程度の少ない数である場合にはそのままつぎの印刷動作を開始することができる。また、検出された吐出不良ノズルの数が、ノズル群を構成するノズル数に対して印刷品質に無視はできないがある程度許容できそうな範囲の数である場合は、オペレーターに報知してオペレーターの判断により無視してもよい状態であれば印刷を開始し、無視できないレベルであればオペレーターによるクリーニング指令スイッチ２５０の操作によって回復動作を行う。また、検出された吐出不良ノズルの数が、ノズル群を構成するノズル数に対して印刷品質に影響するくらい多い数である場合は、自動的に回復動作を実行する。

また、吐出不良ノズルの分布状態として、例えば隣接したノズルが複数吐出不良であると検出されたような場合は、印刷品質に影響する可能性が高いので、吐出不良ノズルの数に係わらず自動的に回復動作を行う。

また、上記判断基準となる、吐出不良ノズル数等は、ドライバー２４５の設定画面によりオペレーターが設定して図示しないＲＡＭに記憶させ、この記憶させた設定値を用いて判断するよう制御される。例えば、１色ベタの面積が多いデザインだと吐出不良ノズルによる印刷不良が目立ちやすく、細かい柄だと多少吐出不良ノズルがあっても目立ちにくいため、印刷するデザインや記録媒体の種類等に応じてオペレーターが設定できるようにしている。

次に、インクジェット記録装置におけるドット抜け検出動作について説明する。
図９は、インクジェット記録装置におけるドット抜け検出処理の流れを示すフローチャートである。
ホストコンピューター２４４から印刷データが送信されて印刷動作がスタートすると、図示しないタイマが作動して検出タイミングを計るための時間カウントを開始し、検出タイミングが到来しなければ印刷動作を継続し、所定時間が経過して検出タイミングが到来すると、つぎのステップに進む（ステップ１０）。つぎのステップでは、印刷を中断し、ドット抜け検出動作を開始する（ステップ２０）。

図９は、ドット抜け検出動作を説明するフローチャートである。ドット抜け検出動作がスタートすると、まず、検査対象のノズル列（例えば第１列）が検査領域２７４と対面する検査位置に対向するようキャリッジ２０９を移動する（ステップ２１）。ついで、検査対象ノズル列の最初のノズルを検査対象ノズルとし、所定ショット数のインク滴を吐出する（ステップ２２）。

上述した原理により吐出不良の検出を行い、異常の有無を判断する（ステップ２３）。ステップ２３で異常があれば今回のノズルを異常ノズルとしてＲＡＭに記憶し（ステップ２４）、ステップ２５に進む。ステップ２３で異常がなければそのままステップ２５に進む。

ステップ２５では、現在のノズル列中の全ノズルを検出処理したか否かを判断する（ステップ２５）。ステップ２５で全ノズルの検出処理をしていなければ、ステップ２６で検査対象のノズルを更新して次のノズルを検査対象ノズルとし、ステップ２２に戻り、検査対象ノズル列（第１列）の最後のノズルまで検出処理を終了するまでステップ２２〜ステップ２６の処理を繰り返す。

ステップ２５で全ノズルの検出処理をしていれば、現在のインクジェットヘッド１０中の全ノズル列を検出処理したか否かを判断する（ステップ２７）。ステップ２７で全ノズル列の検出処理をしていなければ、ステップ２８で検査対象のノズル列を更新して第２列を検査対象ノズル列とし、ステップ２１に戻り、検査対象ノズル列（第２列）の全ノズルの検出処理を終了するまでステップ２２〜ステップ２６の処理を繰り返す。ステップ２７で全ノズル列の検出処理をしていれば、ドット抜け検出動作を終了する。

上記ドット抜け検出動作が終了すると、ステップ３０に進み、ＲＡＭに記憶した吐出不良ノズルの数や分布から、次の処置として回復動作を実行するか、そのまま印刷を継続するか、オペレーターに報知するかを選択する。

ステップ３０で継続が選択されると、回復処理、報知処理を実行せず、検出対象ヘッドを更新してタイマをリセットし（ステップ７０）、印刷が終了するのでなければステップ１０に戻り、印刷が終了するまでステップ１０〜８０の処理を繰り返し、印刷を終了するのであれば終了する。

ステップ３０で回復が選択されると、上述した回復動作（クリーニングモードでの吸引）を実行して吐出不良ノズルの回復を行い（ステップ６０）、ステップ７０に進む。

ステップ３０で報知が選択されると、報知手段５３による報知を実行（具体的には警報を鳴らしたり警報ランプを点灯する）し（ステップ４０）、オペレーターによる回復か継続かの指令入力を待つ（ステップ５０）。ステップ５０において、回復指令が入力されるとステップ６０に進み、継続指令が入力されるとステップ７０に進む。なお、回復指令は制御パネル２０６に設けられたクリーニング指令スイッチ２５０の操作により行い、継続指令も制御パネル２０６に設けられた図示しない終了指令スイッチの操作により行われる。

ステップ８０では印刷の終了判定を行い、終了であれば、印刷を終了する。

上記実施の形態によれば、以下のような効果を得ることができる。なお、上述のドット抜け検出の方法自体は従来と同様であるため、本発明のノズル構造を採用したことによる特有の効果について以下に記載する。
本実施の形態のノズル基板１は、導電性を有するシリコン基板上に形成されたドット抜け検出用電極１２に電圧を印加することによりシリコン基板に電荷を与えることができ、シリコン基板の表面を介して吐出前のインク滴を帯電させることが可能となる。従って、ノズル基板１と接合されるキャビティ基板２と同材質のシリコン基板を用いながらも、吐出前のインク滴を帯電させることが可能となり、上記ドット抜け検出方法を用いて容易に吐出不良ノズルを検出することが可能となる。また、ドット抜け検出用電極１２を吐出面１ａに設けた構造であるため、容易に製造することが可能である。

また、ノズル基板１上においてドット抜け検出用電極１２を設ける位置を、ヘッドカバー４によって覆われる位置としたので、紙送りの際にドット抜け検出用電極１２の表面が印字媒体に接触して摩耗する等の不都合を防止できる。

また、ドット抜け検出用電極１２を、ノズル１１の形成位置近傍を避けてノズル１１から離れた位置に形成するようにしたので、ドット抜け検出用電極１２を設けたことによりノズル１１の吐出特性に何らかの影響が及ぶのを防止できる。すなわち、ノズル基板１には、上述したようにインク保護膜１０４や撥インク膜１０５が必要な箇所に適宜形成されているが、ドット抜け検出用電極１２は、ノズル基板１との導通を確保するためにシリコン面上に直接形成される必要がある。言い換えれば、ドット抜け検出用電極１２の形成部分には、インク保護膜１０４や撥インク膜１０５が形成されておらず、これらの膜による機能が得られない。よって、ドット抜け検出用電極１２をノズル１１から離れた位置に形成することにより、インク保護膜１０４や撥インク膜１０５が形成されていないことによる影響がノズル１１に及ぶのを防止することができる。

また、ドット抜け検出用電極１２を、ノズル基板１の外周部に周状に形成するようにしたので、ノズル基板１においてヘッドカバー４と接触する部分の吐出面１ａからの高さがドット抜け検出用電極１２の厚みで一様となる。従って、高さがばらつくことによる高さ補正手段を講じる必要が無く、ヘッドカバー４との組立性が低下するのを防止することができる。

また、ドット抜け検出用電極１２に使用する電極材料は、シリコンとオーミック接続できる材料で、且つ、耐熱性及びインクに対する耐インク性を有する材料としたので、実用上、電圧制御しやすく、また、ドット抜け検出用電極１２の耐久性を確保でき、長期間の使用に渡って信頼性を確保することができる。

以上より、シリコンノズル基板の機械的に優れた特性を維持したまま（半導体製造プロセスにおける高精度なノズル寸法精度を確保、インク保護膜（ＳｉＯ₂）性能確保、組立時の工業性等）、液滴帯電方式の吐出不良ノズル検出方法に対応することが可能なインクジェットヘッド１０を得ることができる。

実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１のインクジェットヘッド１０のノズル基板１の製造方法を説明するものである。

図１１から図１３は、ノズル基板の製造工程を示す図である。
（Ａ）まず、図１１（Ａ）に示すよう厚み６２５μｍで導電性を有するシリコン基板１００を用意し、熱酸化装置（図示せず）にセットして酸化温度１０７５℃、酸化時間４時間、酸素と水蒸気の混合雰囲気中の条件で熱酸化処理し、シリコン基板１００の表面に膜厚０．５μｍの熱酸化膜（ＳｉＯ₂膜）１０１を均一に成膜する。そして、シリコン基板１００の接合面（キャビティ基板２と接合されることとなる面）１００ａの熱酸化膜１０１に第２ノズルとなる部分１０１ａをパターニングする。

（Ｂ）次に、図１１（Ｂ）に示すように、接合面１００ｂ上に、厚さ１．０μｍのレジスト膜１０２を形成し、フォトリソグラフィにより第１ノズルとなる部分１０２ａをパターニングする。
（Ｃ）次に、図１１（Ｃ）に示すように、ＩＣＰドライエッチング装置（図示せず）により、レジスト膜１０２の第１ノズルとなる部分１０２ａを、例えば深さ４０μｍで垂直に異方性ドライエッチングし、第１ノズル１１ａを形成する。この場合のエッチングガスとしては、Ｃ４Ｆ８、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、Ｃ４Ｆ８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はシリコン基板１００の垂直方向のエッチングを促進させるために使用する。
（Ｄ）次に、図１１（Ｄ）に示すように、レジスト膜１０２を除去した後、ＩＣＰドライエッチング装置により熱酸化膜１０１の第２ノズルとなる部分１０１ａを、深さ４０μｍで垂直に異方性ドライエッチングし、第２ノズル１１ｂを形成する。この際に、第１ノズルも深さが７０〜８０μｍ程度までエッチングされ、ノズル１１が完成する。

（Ｅ）次に、図１２（Ｅ）に示すように、シリコン基板１００の表面に残る熱酸化膜１０１をフッ酸水溶液で除去した後、シリコン基板１００の吐出面１００ａ、接合面１００ｂ及びノズル１１の内壁に、膜厚０．１μｍのインク保護膜１０３をドライ酸化で形成する。

（Ｆ）次に、図１２（Ｆ）に示すように、シリコン基板１００の接合面１００ｂにサポート基板１１０を貼り付け、吐出面１００ａ側から板厚が６５μｍになるまで薄板化する。
（Ｇ）次に、図１２（Ｇ）に示すように、シリコン基板１００の吐出面１００ａの表面に、インク保護膜１０４となる厚さ０．２μｍのシリコーン重合膜をシロキサン原料のプラズマＣＶＤで形成する。そして、空気中でＵＶを照射して脱水縮合させ、インク保護膜１０４表面をＳｉＯ₂化する

（Ｈ）次に、図１２（Ｈ）に示すように、シリコン基板１００の吐出面１００ａにさらに撥インク処理を施す。この場合、シランカップリング材をディップコートし、吐出面１００ａに撥インク膜１０５を形成する。このとき、第１ノズル１１ａ及び第２ノズル１１ｂの内壁にも、撥インク膜１０５が形成される。

（Ｉ）次に、図１３（Ｉ）に示すように、吐出面１００ａに、サポートテープ１２０を貼り付け、その状態で接合面１００ｂ側のサポート基板１１０を剥離する。
（Ｊ）そして、図１３（Ｊ）に示すように、接合面１００ｂ側から酸素又はアルゴンのプラズマ処理を行い、ノズル１１内壁の撥インク膜１０５を破壊して親水化する。
（Ｋ）サポートテープ１２０を剥離する。

（Ｌ）次に、図１３（Ｌ）に示すように、ドット抜け検出用電極１２を形成する部分の撥インク膜１０５及びインク保護膜１０４を、レーザー照射により選択的に破壊して除去する。

（Ｍ）次に、図１３（Ｍ）に示すように、シリコン基板１００の吐出面１００ａ側に、ドット抜け検出用電極１２の形成部分が開口したハードマスク（Ｓｉ，メタル等）１３０を載置し、吐出面１００ａをマスクした状態で、スパッタ又は蒸着により所定の材料の電極膜１０６を形成する。この電極膜１０６はドット抜け検出用電極１２となるもので、所定の材料には、上述したようにシリコン（Ｓｉ）とオーミック接続できる導電材料で、且つ耐熱性・耐薬品性（耐アルカリ性）に優れた材料が用いられる。

（Ｎ）そして、図１３（Ｎ）に示すように、ハードマスク１３０を除去することにより、ドット抜け検出用電極１２が形成され、ノズル基板１が完成する。

上述の製造方法により、本発明のノズル基板１を容易に製造することができる。

上記のようにして構成したノズル基板１を用いてインクジェットヘッド１０を作成する際には、ノズル基板１の接合面１ｂに、キャビティ基板２の接合面を貼り合せる（接合工程は図示せず）。
以上の工程を経ることにより、ノズル基板１とキャビティ基板２の接合体を形成する。

その後、ノズル基板１とキャビティ基板２からなる接合体において、キャビティ基板２の他の接合面に電極基板３の接合面を貼り付ける（接合工程は図示せず）。
以上の工程を経ることにより、ノズル基板１、キャビティ基板２及び電極基板３の接合体を形成し、インクジェットヘッド１０を完成する。

上記実施の形態では、液滴吐出装置の具体的一例として、インクジェット式捺染装置を例に挙げて説明したが、これに限られたものではなく、図１４に示すようなインクジェットプリンタ２００としてもよい。

上記実施の形態では、吐出する流体としてインクである場合だけを例に挙げて説明したが、例えば保湿液や洗浄液等の印刷用のインク以外の各種の機能性流体を吐出する場合のドット抜け検出にも適用することができる。インク以外の各種の機能性流体としては、他に例えば、金属ペースト，粉体，液晶等、各種の流体も含む趣旨である。そして、流体吐出装置の代表例としては、上述したような画像記録用のインクジェット式インクジェットヘッドを備えたインクジェット式記録装置があるが、本発明は、その他の流体吐出装置として、例えば液晶ディスプレー等のカラーフィルター製造に用いられる色材吐出ヘッドを備えた装置、有機ＥＬディスプレー、面発光ディスプレー（ＦＥＤ）等の電極形成に用いられる電極材（導電ペースト）吐出ヘッドを備えた装置、プロテインチップやＤＮＡチップ等のバイオチップ製造に用いられる生体有機物吐出ヘッドを備えた装置、精密ピペットとしての試料吐出ヘッドを備えた装置等、各種の流体吐出装置に適用することができる。

また、上記実施の形態では、インクジェットヘッド１０のアクチュエーター（圧力発生手段）が静電駆動方式のものを例示して説明したが、その他の圧電素子や発熱素子等を利用する方式であってもよい。

本発明の実施の形態１の記録装置の概略外観図。インク供給装置の流路構造を示す図。上記記録装置のシステム構成を示す機能ブロック図。吐出不良検出手段の構成を示す図。図４の吐出不良検出手段の作用を説明する図。インクジェットヘッドの分解斜視図。図６のインクジェットヘッドの長手方向断面図。図６のインクジェットヘッドの平面図。ドット抜け検出方法の動作を説明するフローチャート。ドット抜け検出処理を説明するフローチャート。図６のノズル基板の製造方法の断面図。図１１に続くノズル基板の製造方法の断面図。図１２に続くノズル基板の製造方法の断面図。図６のインクジェットヘッドを使用したインクジェットプリンタの斜視図。

符号の説明

１ノズル基板、１ａ吐出面、１ｂ接合面、２キャビティ基板、２ａ絶縁膜、３電極基板、４ヘッドカバー、１０インクジェットヘッド、１１ノズル、１１ａ第１ノズル、１１ｂ第２ノズル、１２ドット抜け検出用電極、２１圧力室、２２振動板、２３オリフィス、２４リザーバー、２５〜２７凹部、２８インク供給孔、２９共通電極、３０電極取り出し部、３１個別電極、３１ａリード部、３１ｂ端子部、３２凹部、３３インク供給孔、３４封止材、４１窓、５１処置選択手段、５３報知手段、１００シリコン基板、１００ａ吐出面、１００ｂ接合面、１０１熱酸化膜、１０１ａ第２ノズルとなる部分、１０２レジスト膜、１０２ａ第１ノズルとなる部分、１０３インク保護膜、１０４インク保護膜、１０５撥インク膜、１０６電極膜、１１０サポート基板、１２０サポートテープ、１３０ハードマスク、２０１，２０２基部、２０３供給部、２０４印刷領域、２０５巻取部、２０６制御パネル、２０７インクカートリッジ、２０７ＢＫブラックインクカートリッジ、２０７Ｃシアンインクカートリッジ、２０７Ｇグリーンインクカートリッジ、２０７ＬＣライトシアンインクカートリッジ、２０７ＬＭライトマゼンダインクカートリッジ、２０７Ｍマゼンダインクカートリッジ、２０７ＯＲオレンジインクカートリッジ、２０７Ｙイエローインクカートリッジ、２０９キャリッジ、２１０ガイド部材、２１１フラッシングボックス、２１２廃液タンク、２１３吸引ポンプ、２１４キャッピング装置、２１５キャップ、２１６カートリッジホルダー、２１７インク供給装置、２１８加圧ポンプ、２１９圧力センサー、２２０大気開放弁、２２１空気供給チューブ、２２２インク供給チューブ、２２３サブタンク、２２４ケース、２２５インクパック、２２５ａインク排出口、２２６キャリッジモーター、２４４ホストコンピューター、２４５プリンタードライバー、２４６印刷制御手段、２４７吐出不良検出手段、２４８ヘッド駆動手段、２４９ポンプ制御手段、２５０クリーニング指令スイッチ、２５１処置選択手段、２５２キャリッジ制御手段、２５３報知手段、２５４クリーニング制御手段、２７４検査領域、２７５電圧印加回路、２７６電圧検出回路、２７７インク吸収体、２７７ａ上側吸収体、２７７ｂ下側吸収体、２７８電極部材、２８０積分回路、２８１反転増幅回路、２８２Ａ／Ｄ変換回路。

Claims

液滴を吐出する複数のノズルを有するノズル基板であって、
導電性を有するシリコン基板で構成され、前記シリコン基板の液滴吐出面側に、前記ノズルから吐出される前の液滴を前記シリコン基板の表面を介して帯電させるための電圧印加に用いる電極が設けられていることを特徴とするノズル基板。
前記電極が、前記複数のノズルの形成位置近傍を避けて配置されていることを特徴とする請求項１記載のノズル基板。
前記電極が、前記液滴吐出ヘッドの一部となるヘッドカバーによって覆われる位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のノズル基板。
前記電極が、前記シリコン基板の外周部に周状に形成されていることを特徴とする請求項３記載のノズル基板。
前記シリコン基板は、前記吐出面、前記吐出面と反対側の面及び前記ノズルの内壁にこれらの面を保護する保護膜を有し、更に、前記保護膜上の吐出面全面には撥液膜が形成され、ノズルの吐出口縁部を境界にしてノズル内壁及び前記反対側の面には撥液膜が形成されていない構成を有し、前記電極は、前記保護膜及び前記撥液膜が除去されてシリコン面が露出した部分に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のノズル基板。
前記電極に使用する電極材料は、シリコンとオーミック接続できる材料で、且つ、耐熱性及び前記液滴に対する耐液性を有する材料であることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載のノズル基板。
前記電極材料は、Ｐｔ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｔａ，これらの合金又は化合物の何れかであることを特徴とする請求項６記載のノズル基板。
請求項１乃至請求項７の何れかに記載のノズル基板と、前記ノズル基板の前記複数のノズルに連通して液滴を収容する複数の圧力室を有するキャビティ基板と、前記圧力室に液滴を吐出させる圧力変化を与える圧力発生手段とを有することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
前記ノズル基板の前記複数のノズルを露出させる窓を備えた導電性のヘッドカバーを有し、前記電極が前記ヘッドカバーに電気的に接触した構成を有することを特徴とする請求項８記載の液滴吐出ヘッド。
請求項８又は請求項９記載の液滴吐出ヘッドと、前記圧力発生手段を駆動する駆動制御回路と、前記液滴吐出ヘッドの吐出不良ノズルを検出する吐出不良ノズル検出手段とを備え、
前記吐出不良ノズル検出手段は、
前記液滴吐出ヘッドの前記電極と前記液滴吐出ヘッドの吐出不良ノズルを検出する検査領域との間に電圧を印加し、前記ノズルから吐出する前の液滴を帯電させる電圧印加回路と、
前記検査領域の電圧を検出する電圧検出回路とを有し、
前記電圧印加回路により前記検査領域と前記電極との間に電圧を印加し、吐出前の液体を帯電させた状態で前記駆動制御回路を制御して前記圧力発生手段を駆動させ、検査対象のノズルから液滴を前記検査領域へ吐出させたときの前記電圧検出回路による検出電圧の変化と、ノズルから液滴が正常に吐出したときの前記電圧検出回路による検出電圧の変化との比較結果に基づいて、吐出不良か否かを判定することを特徴とする液滴吐出装置。