JP3424721B2 - インクジェット式記録ヘッド、及びその製造方法 - Google Patents

インクジェット式記録ヘッド、及びその製造方法

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JP3424721B2 JP29748096A JP29748096A JP3424721B2 JP 3424721 B2 JP3424721 B2 JP 3424721B2 JP 29748096 A JP29748096 A JP 29748096A JP 29748096 A JP29748096 A JP 29748096A JP 3424721 B2 JP3424721 B2 JP 3424721B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術の分野】本発明は、シリコン単結晶
基板を異方性エッチングすることにより圧力発生室を形
成した流路基板を備えたインクジェット記録ヘッドに関
する。
【0002】
【従来の技術】インクジェット式記録ヘッドは、図5に
示したように外部からの加圧力を受ける圧力発生室Aが
形成された流路形成基板Bと、リザーバCと圧力発生室
Aとを接続するインク供給口D及び圧力発生室に連通
するノズル開口Eを備えた蓋部材Fと、流路形成基板B
の一方の面を封止するとともに圧力発生手段Gを備えた
弾性板Hとを積層して構成し、弾性板Hの圧力発生手段
Gにより圧力発生室Aを膨張させてリザーバCのインク
をインク供給口Dを経由させて圧力発生室Aに吸引し、
また圧力発生室Aを収縮させて圧力発生室Aのインクを
加圧してノズル開口Eからインク滴を吐出させるように
構成されている。
【0003】圧力発生室Aを形成する流路形成基板B
は、通常、(110)面方位のシリコン単結晶基板に圧
力発生室に一致するエッチングパターンを形成して、水
酸化カリウム等のアルカリ水溶液により結晶異方性エッ
チングして構成されている。このようなシリコン単結晶
基板の結晶異方性エッチングを用いると、(110)面
に垂直な(111)面を備えた直線状の凹部や開口を形
成できるため、アスペクト比が極めて高い凹部や溝を形
成でき、圧力発生室を高い密度で配列することができ
る。
【0004】しかしながら(110)面方位のシリコン
単結晶基板は、(110)面に垂直な(111)面に沿
った直線パターンの交点からシリコン単結晶基板の表面
に対して約35度の角度の(111)面が出現し、この
面が圧力発生室Aの端部側の壁J,J’を形成すること
になる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このため、ノズル開口
Eやインク供給口Dの近傍に鋭角な狭い間空間K,K’
が形成されることになり、この空間K,K’でインクが
淀んで気泡が停滞したり、またここに停滞した気泡の排
除が困難になるという問題がある。本発明はこのような
問題に鑑みてなされたものであって、その目的とすると
ころはノズル開口やインク供給口近傍におけるインクの
淀みを無くして気泡の停滞を防止し、かつ気泡の排除性
を高めることができるインクジェット式記録ヘッドを提
供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、シリコン単結晶基板を結晶
異方性エッチングして、配列方向に前記シリコン単結晶
基板の表面に対して垂直な壁が、また両端に前記シリコ
ン単結晶基板の表面に対して35度をなす壁が形成され
た断面台形の圧力発生室を有する流路形成基板と、表面
に前記圧力発生室を膨張、収縮させる圧力発生手段を有
、前記圧力発生室の前記断面台形の平行な辺の短い方
の辺となる小さい開口側に固定された弾性板と、前記圧
力発生室の端部側にノズル開口を有し、前記圧力発生室
の他方の開口側に固定された蓋部材とを備え、前記蓋部
材が前記流路形成基板に接着剤により固定され、かつ前
記ノズル開口側の前記流路形成基板に対して35度をな
す壁と前記蓋部材とにより形成される空間に前記接着剤
によるメニスカスを形成させて固化させるようにした。
【0007】
【作用】接着剤のメニスカスによる壁により鋭角な空間
が封止されてインクの流れ方向に対してほぼ平行な壁が
形成され、インクの淀みが無くなる。
【0008】
【実施の態様】そこで以下に本発明の詳細を図示した実
施例に基づいて説明する。図1は本発明の一実施例を示
すものであって、図中符号1はシリコン単結晶基板を結
晶異方性エッチングして圧力発生室2が作り付けられた
流路形成基板で、圧力発生室2は長手方向の面がシリコ
ン単結晶基板に対して垂直な壁3、3’により、また両
端がシリコン単結晶基板の表面に対して約35度の角度
で出現した壁4、4’により区画されている。
【0009】5は、シリコン単結晶基板の狭い側の開口
面6に固定された酸化ジルコニアなどからなる弾性膜
で、表面に共通の電極となる下電極7及び圧電材料層8
が形成され、さらに各圧力発生室2に対向させて上電極
9が離散的に形成されている。このように上電極9を各
圧力発生室2に対向させて配置することにより、下電極
7と特定の上電極9に駆動信号を印加することによりイ
ンク滴を吐出させるべき圧力発生室2を選択的に膨張、
収縮させることができる。
【0010】10は、流路形成基板の他方の面に固定さ
れた蓋部材で、圧力発生室2の一端側にノズル開口11
が、また他端側にインク供給口12を形成して構成され
ている。
【0011】この蓋部材10は、流路形成基板1の広口
側の表面に接着剤を塗布して、接着剤層13を介して流
路形成基板1に固定されている。
【0012】この接着工程は、図2に示したように流路
形成基板1に接着剤14を塗布して(I)、蓋部材10
のノズル開口11とインク供給口12を圧力発生室2
対して位置合わせし(II)、蓋部材10と流路形成基板
1との間に接着圧を掛けて接着剤1を固化させること
により行われている。
【0013】この接着圧により一部の接着剤1が圧力
発生室2側にはみ出し、圧力発生室2を形成している端
部の壁4、4’と蓋部材10の表面とにより形成された
狭い空間にはみ出した接着剤が表面張力で流れ込みメニ
スカスMを形成する。
【0014】この状態で接着剤が固化すると、壁4、
4’と蓋部材10とがなす角度よりも大きな角度の壁1
5、15’が形成されるから、ノズル開口11やインク
供給口12近傍での流れの淀みが無くなり、この付近で
の気泡の停滞を防止するとともに、気泡の排除性を高め
ることができる。
【0015】図3は、本発明の第2の実施例を示すもの
であって、図中符号20は、前述した流路形成基板で、
結晶異方性エッチングにより圧力発生室となる貫通孔
を形成し、開口面積の大きな方の開口側に流路形成基板
20に対して垂直な面23、23’を持つ拡大部22が
形成されている。
【0016】この流路形成基板20は、図4に示したよ
うに結晶異方性エッチングにより圧力発生室を形成し
(I)、蓋部材10が固定される面からドライエッチン
グ等により表面から所定時間エッチング(つまり、結晶
構造に支配されることなく深さ方向に略均等にエッチン
グ)すると(II)、流路形成基板20の露出面が深さ方
向に一定の速度で侵食を受け蓋部材10を固定する開口
側には、流路形成基板の表面に垂直となる面23、2
3’が形成されることになる。
【0017】表面異方性エッチングが終了した段階で、
表面異方性エッチングによる拡大部22側の面に、蓋部
材10のノズル開口11、インク供給口12を位置合わ
せして蓋部材10を固着すると(III)、インクジェッ
ト式記録ヘッドが完成する。
【0018】この実施例によれば、ノズル開口11、イ
ンク供給口12の近傍に表面異方性エッチングにより形
成された面23、23’がノズル開口11、インク供給
口12の流れの方向に平行となるから、ノズル開口1
1、インク供給口近傍でのインクの淀みを無くして気泡
を簡単に排除することができる。
【0019】なお、この実施例においては、ノズル開口
11、及びインク供給口12の近傍には表面異方性エッ
チングにより流れをスムーズにする壁23、23’が既
に形成されているから、接着剤を必要としない接合方
法、例えば陽極接合等を適用することができ、接着剤の
圧力発生室2への流れ込みを無くしてノズル開口11
やインク供給口12の接着剤による目詰まりを皆無とす
ることができる。が形成されている。
【0020】また、上述の実施例においては蓋部材にイ
ンク供給口を形成してリザーバを別部材として構成して
いるが、流路形成基板にリザーバ、及びインク供給口を
形成した流路形成基板のインク供給口側に適用しても同
様の作用を奏することは明らかである。
【0021】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
接着剤のメニスカスによる壁により鋭角な空間が封止し
つインクの流れ方向に対してほぼ平行な壁を形成する
ことができて、インクの淀みを無くして気泡の停滞を防
止するとともに、気泡の排除性を向上することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図(イ)、(ロ)は、それぞれ本発明のインク
ジェット式記録ヘッドの一実施例を示す1つの圧力発生
室についての上面図と断面図である。
【図2】図(I)乃至(III)は、それぞれ同上インクジ
ェット式記録ヘッドの製造方法の内、蓋部材と流路形成
基板の接着工程を示す図である。
【図3】本発明のインクジェット式記録ヘッドの他の実
施例を、1つの圧力発生室について示す断面図である。
【図4】図(I)乃至(III)は、それぞれ同上インクジ
ェット式記録ヘッドの製造方法を示す図である。
【図5】シリコン単結晶基板により構成された流路形成
基板を用いたインクジェット式記録ヘッドの1つの圧力
発生室についての断面図である。
【符号の説明】 1 流路形成基板 2 圧力発生室 3、3’ 基板に垂直な壁 4、4’ 基板に対して35度の壁 5 弾性板 8 圧電材料層 11 ノズル開口 12 インク供給口 13 接着層 15、15’ 接着剤のメニスカスにより形成された壁
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/16

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコン単結晶基板を結晶異方性エッチ
    ングして、配列方向に前記シリコン単結晶基板の表面に
    対して垂直な壁が、また両端に前記シリコン単結晶基板
    の表面に対して35度をなす壁が形成された断面台形の
    圧力発生室を有する流路形成基板と、 表面に前記圧力発生室を膨張、収縮させる圧力発生手段
    を有し、前記圧力発生室の前記断面台形の平行な辺の短
    い方の辺となる小さい開口側に固定された弾性板と、 前記圧力発生室の端部側にノズル開口を有し、前記圧力
    発生室の他方の開口側に固定された蓋部材とを備え、 前記蓋部材が前記流路形成基板に接着剤により固定さ
    れ、かつ前記ノズル開口側の前記流路形成基板に対して
    35度をなす壁と前記蓋部材とにより形成される空間に
    前記接着剤によるメニスカスを形成させて固化させてな
    るインクジェット式記録ヘッド。
  2. 【請求項2】 シリコン単結晶基板を結晶異方性エッチ
    ングして、配列方向に前記シリコン単結晶基板の表面に
    対して垂直な壁と、両端に前記シリコン単結晶基板の表
    面に対して35度をなす壁とからなる断面台形の圧力発
    生室を有する流路形成基板を形成する工程と、 表面に前記圧力発生室を膨張、収縮させる圧力発生手段
    を有する弾性板を前記圧力発生室の前記断面台形の平行
    な辺の短い方の辺となる小さい開口側に固定する工程
    と、 前記流路形成基板の他方の面に接着剤を塗布する工程
    と、 前記圧力発生室の端部側にノズル開口を有する蓋部材を
    圧接して前記接着剤の一部を前記圧力発生室側に流れ出
    させて前記流路形成基板の表面に対して35度をなす壁
    と前記蓋部材とで形成される前記空間に前記接着剤によ
    りメニスカスを形成させて固化させ接着工程と、 を備えてなるインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
  3. 【請求項3】シリコン単結晶基板を結晶異方性エッチン
    グして、配列方向に前記シリコン単結晶基板の表面に垂
    直な壁が、また両端に前記シリコン単結晶基板の表面に
    対して35度をなす壁が形成された断面台形の圧力発生
    室を有する流路形成基板と、 表面に前記圧力発生室を膨張、収縮させる圧力発生手段
    を有し、前記圧力発生室の前記断面台形の平行な辺の短
    い方の辺となる小さい開口側に固定された弾性板と、 前記圧力発生室の端部側にノズル開口を有し、前記圧力
    発生室の他方の開口側に固定された蓋部材とを備え、 前記蓋部材が固定された前記圧力発生室の開口側に、前
    記流路形成基板の表面に対して垂直な壁を前記断面台形
    有するインクジェット式記録ヘッド。
  4. 【請求項4】 シリコン単結晶基板を結晶異方性エッチ
    ングして、配列方向に前記シリコン単結晶基板の表面に
    対して垂直な壁と、両端に前記シリコン単結晶基板の表
    面に対して35度をなす壁とからなる断面台形の圧力発
    生室を有する流路形成基板を形成する工程と、 表面に前記圧力発生室を膨張、収縮させる圧力発生手段
    を有する弾性板を前記圧力発生室の前記断面台形の平行
    な辺の短い方の辺となる小さい開口側に固定する工程
    と、 前記前記圧力発生室の他方の開口側からエッチングして
    前記流路形成基板の表面に対して垂直な壁を前記断面台
    形の斜辺部に形成する工程と、 前記圧力発生室の端部側にノズル開口を有する蓋部材を
    固定する工程とを備えてなるインクジェット式記録ヘッ
    ドの製造方法。
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