JP2014151536A - 液滴吐出ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液滴吐出ヘッドは、ノズル基板1と、個別液室3の隔壁部4を有する基板上に振動板6と圧電素子7とを積層した個別液室基板10と、個別液室基板を支持する支持基板11と、外部からの信号に基づき圧電素子を駆動する駆動IC12と、駆動ICの周囲を液状の樹脂硬化剤を用いて封止した封止部15とを備える。保持基板は駆動ICを個別液室基板上に設置するための開口部13を有し、開口部を形成する側面に撥水膜13aを形成する。
【選択図】図1
Description
図7(a)に示すように、個別液室基板10として、平らな基板5上に振動板6と2列の圧電素子7を形成する。各圧電素子7の上部からは配線部材8が引き出され、幅方向中央部の個別液室基板10上に形成された電極面9に接続されている。一方、保持基板11として、個別液室基板10に接合された際に、各圧電素子7の変位を阻害しないような空隙を形成する凹部26と、幅方向中央部の電極面9上に空間を形成する開口部13とを有する保持基板11を形成する。
該保持基板は該駆動ICを該個別液室基板上に設置するための開口部を有し、該開口部を形成する側面が撥水性を有することを特徴とするものである。
<ノズル基板>
ノズル基板1は、インク吐出用のノズル1aが配列されている基板であり、材料は必要な剛性や加工性から任意のものを採用することができる。例えば、SUS,ニッケル等の金属または合金、シリコン、セラミックス等の無機材料、ポリイミド等の樹脂材料などを挙げることができる。ノズル1aの加工方法は、基板の材料の特性と要求される精度・加工性から任意のものを選ぶことができ、電鋳めっき法、エッチング法、プレス加工法、レーザ加工法等、フォトリソグラフィ法等が挙げられる。ノズル1aの開口径、配列数,配列密度は、インクヘッドに要求される仕様に合わせて最適な組み合わせを設定することができる。
個別液室基板10を構成する基板5には、個別液室3の隔壁部4、流体抵抗部23、インク供給口22が形成される。基板5の材料は加工性・物性から任意のものを用いることができるが、例えば、300dpi(約85[μm]ピッチ)ではフォトリソグラフィ法を利用できるシリコン基板を用いることが好ましい。個別液室3の加工は任意のものを用いることができるが、前述のフォトリソグラフィ法を用いる場合は、ウェットエッチング法、ドライエッチング法のいずれかを用いることができる。いずれの手法でも、振動板6の個別液室3側を二酸化シリコン膜等とすることで、エッチストップ層とできるため、個別液室3の高さを高精度に制御することができる。
上記個別液室基板10は20〜100[μm]厚と薄いため、個別液室基板10の剛性を確保するために保持基板11をノズル基板1と対向する側に接合する。保持基板11の材料は任意の材料を用いることができるが、個別液室基板10の反りを防止するために熱膨張係数の近い材料を選定する必要がある。例えば、ガラス、シリコンやSiO2、ZrO2、Al2O3等のセラミクス材料とすることが好ましい。
駆動IC12は、ウェハプロセスで形成し、駆動IC12の電極パッド9にもバンプ21を形成する。その後、チップごとにダイシングなどによって分割形成される。
<実施例1>
実施例1では、個別液室基板10と保持基板11とのウェハを作成して、ウェハレベル接合する例を、図3(a)〜(d)を用いて説明する。
個別液室基板10は、以下のようにして作成した。直径6インチ、厚み600[μm]のシリコンウェハ上に、SiO2 0.6[μm]、Si 1.5[μm]、SiO2 0.4[μm]を積層することで、3層構成の振動板6を形成する。振動板6上に、下部電極7aを形成する膜として、Ti 20[nm]、Pt 200[nm]をスパッタリング法で成膜した。この下部電極7aを形成する膜上に、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を有機金属溶液に用いたゾルゲル法で厚さ2[μm]を成膜した後、700℃で焼成し、PZTの圧電体7bの膜を形成した。その後、圧電体7bの膜上に、Ptを200[nm]をスパッタリング法で成膜し、上部電極7cを形成する膜を形成した。
上記実施例1では、保持基板11の開口部13を形成する側面に撥水膜を成膜することにより撥水性を付与したが、実施例2は保持基板11の開口部13を形成する側面に撥水性を付与する方法が異なるものである。それ以外は実施例1と同じであるので説明を省略する。
実施例2では、保持基板11の開口部13を形成する側面に撥水性を付与するために、ハスの葉に代表されるロータス効果を用いたものである。これは開口部13を形成する側面の表面に、ミクロオーダーの周期的な微細構造を形成することにより、撥水性を付与するものである。周期的な微細構造を形成する方法しては、たとえばフェムト秒レーザによるアブレーションや、フォトリソグラフィイによるエッチングなどがある。
図4は、本実施形態の一例のインクジェット記録装置201の全体構成を示す側面図である。図5は、図4のインクジェット記録装置201の要部構成を示す平面図である。
このインクジェット記録装置201はシリアル型のインクジェット記録装置であり、左右の側板221A、221Bに横架したガイド部材である主ガイドロッド231、従ガイドロッド232でキャリッジ233を主走査方向に摺動自在に保持する。そして、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図5中の矢示方向(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実施形態に係る上記液滴吐出ヘッド50からなるユニットが装着されている。
このように、インクジェット記録装置201では、本実施形態に係る液滴吐出ヘッドを記録ヘッドとして備えているので、信頼性の高い安定した滴吐出を行なうことができて、高速で、高画質画像を形成することができる。
図6は本実施形態の他の例のインクジェット記録装置401の全体構成を示す側面図である。このインクジェット記録装置401はライン型のインクジェット記録装置であり、装置本体401の内部に画像形成部402等を有し、装置本体401の下方側に多数枚の記録媒体(用紙)403を積載可能な給紙トレイ404を備えている。この給紙トレイ404から給紙される用紙403を取り込み、搬送機構405によって用紙403を搬送しながら画像形成部402によって所要の画像を記録する。その後、装置本体401の側方に装着された排紙トレイ406に用紙403を排紙する。また、装置本体401に対して着脱可能な両面ユニット407を備えている。両面印刷を行うときには、一面(表面)印刷終了後、搬送機構405によって用紙403を逆方向に搬送しながら両面ユニット407内に取り込む。そして、反転させて他面(裏面)を印刷可能面として再度、搬送機構405に送り込み、他面(裏面)印刷終了後、排紙トレイ406に用紙403を排紙する。
(態様A)
個別液室3の隔壁部4を形成する基板5に各個別液室を駆動するための吐出駆動手段を一体に形成した個別液室基板10と、個別液室基板の吐出駆動手段が形成された側に接合される保持基板11と、吐出駆動手段を外部からの信号に基づき駆動する駆動IC12と、駆動ICの周囲を液状の樹脂硬化剤を用いて封止した封止部15と、個別液室基板の液室の隔壁部が形成された側に接合される複数のノズルを有するノズル基板1とを備えた液滴吐出ヘッドである。この液滴吐出ヘッドにおいて、保持基板は駆動ICを個別液室基板上に設置するための開口部13を有し、開口部を形成する側面が撥水性を有する。これによれば、上記実施形態について説明したように、液滴吐出ヘッドを構成する基板上に設置される駆動ICの周囲に封止部を形成する液滴吐出ヘッドにおいて、基板の反りを抑制して基板との接合信頼性を高めることができる。
(態様A)において、開口部を形成する側面にアルコキシシランを有するパーフルオロポリエーテルによる撥水膜13aを形成する。これによれば、開口部を形成する側面に撥水性を付与することができる。
(態様A)において、開口部を形成する側面にシリコーンによる撥水膜13aを形成する。これによれば、開口部を形成する側面に撥水性を付与することができる。
(態様A)において、開口部を形成する側面に、ロータス効果を発生させるための周期的な微細構造を形成することにより撥水性を付与する。これによれば、開口部を形成する側面に撥水性を付与することができる。
(態様A)、(態様B)、(態様C)または(態様D)において、吐出駆動手段は、個別液室の一面を形成する振動板6と、振動板上に積層された圧電素子7からなるアクチュエータであり、圧電素子から引き出された配線部材で形成した電極面にバンプを介して圧電素子を駆動する駆動ICを接合する。これによれば、小型で信頼性の高い液滴吐出ヘッドを得ることができる。
媒体を搬送しながら、液滴吐出手段により吐出した液滴を前記媒体に付着させて画像形成を行う画像形成装置において、液滴吐出手段として(態様A)乃至(態様E)の液滴吐出ヘッドを採用する。これによれば、高信頼性を有する画像形成装置を得ることができる。
1a 圧電素子
3 個別液室
4 隔壁部
5 基板
6 振動板
7 圧電素子
7a 下部電極
7b 圧電体
7c 上部電極
8 配線部材
9 電極パッド
10 個別液室基板
11 保持基板
12 駆動IC
13 開口部
13a 撥水膜
14 絶縁膜
15 封止部
17 コンタクトホール
19 絶縁膜
20、21 バンプ(スタッドバンプ)
22 インク供給口
23 流体抵抗部
26 凹部
27 開口部
201 インクジェット記録装置(シリアル型)
401 インクジェット記録装置(ライン型)
Claims (6)
- 個別液室の隔壁部を形成する基板に各個別液室を駆動するための吐出駆動手段を一体に形成した個別液室基板と、該個別液室基板の該吐出駆動手段が形成された側に接合される保持基板と、該吐出駆動手段を外部からの信号に基づき駆動する駆動ICと、該駆動ICの周囲を液状の樹脂硬化剤を用いて封止した封止部と、該個別液室基板の該液室の隔壁部が形成された側に接合される複数のノズルを有するノズル基板とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて
該保持基板は該駆動ICを該個別液室基板上に設置するための開口部を有し、該開口部を形成する側面が撥水性を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、上記開口部を形成する側面にアルコキシシランを有するパーフルオロポリエーテルによる撥水膜を形成することで撥水性を付与することを特徴とする液吐出ヘッド。
- 請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、上記開口部を形成する側面にシリコーンによる撥水膜を形成することで撥水性を付与することを特徴とする液吐出ヘッド。
- 請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、上記開口部を形成する側面にロータス効果を発生させるための周期的な微細構造を形成することにより撥水性を付与することを特徴とする液吐出ヘッド。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、上記吐出駆動手段は、上記個別液室の一面を形成する振動板と、該振動板上に積層された圧電素子からなるアクチュエータであり、該圧電素子から引き出された配線部材で形成した電極面にバンプを介して上記駆動ICを接合したことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
- 媒体を搬送しながら、液滴吐出手段により吐出した液滴を前記媒体に付着させて画像形成を行う画像形成装置において、前記液滴吐出手段として請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッドを採用したことを特徴とする画像形成装置。
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