JP4636378B2 - 液体吐出ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

液体吐出ヘッドおよびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP4636378B2
JP4636378B2 JP2005270878A JP2005270878A JP4636378B2 JP 4636378 B2 JP4636378 B2 JP 4636378B2 JP 2005270878 A JP2005270878 A JP 2005270878A JP 2005270878 A JP2005270878 A JP 2005270878A JP 4636378 B2 JP4636378 B2 JP 4636378B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
soi substrate
layer
liquid
nozzle
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005270878A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2007076331A (ja
Inventor
真也 杉本
Original Assignee
富士フイルム株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 富士フイルム株式会社 filed Critical 富士フイルム株式会社
Priority to JP2005270878A priority Critical patent/JP4636378B2/ja
Publication of JP2007076331A publication Critical patent/JP2007076331A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4636378B2 publication Critical patent/JP4636378B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, e.g. INK-JET PRINTERS, THERMAL PRINTERS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1606Coating the nozzle area or the ink chamber
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, e.g. INK-JET PRINTERS, THERMAL PRINTERS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1607Production of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/161Production of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, e.g. INK-JET PRINTERS, THERMAL PRINTERS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Production of nozzles manufacturing processes
    • B41J2/1626Production of nozzles manufacturing processes etching
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, e.g. INK-JET PRINTERS, THERMAL PRINTERS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Production of nozzles manufacturing processes
    • B41J2/1631Production of nozzles manufacturing processes photolithography
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, e.g. INK-JET PRINTERS, THERMAL PRINTERS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Production of nozzles manufacturing processes
    • B41J2/164Production of nozzles manufacturing processes thin film formation
    • B41J2/1642Production of nozzles manufacturing processes thin film formation thin film formation by CVD [chemical vapor deposition]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, e.g. INK-JET PRINTERS, THERMAL PRINTERS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Production of nozzles manufacturing processes
    • B41J2/164Production of nozzles manufacturing processes thin film formation
    • B41J2/1646Production of nozzles manufacturing processes thin film formation thin film formation by sputtering

Description

本発明は液体吐出ヘッドおよびその製造方法に係り、特に液体を吐出するノズルを備えた液体吐出ヘッドおよびその製造方法に関する。
従来、インクを吐出するノズルを有し、このノズルから紙などの記録媒体に向けてインクを吐出する液体吐出ヘッドが用いられている。
このような液体吐出ヘッドとしては、例えば、ノズルに連通する圧力室の容積を、この圧力室の一壁面を構成する振動板を介して、圧電素子などのアクチュエータにより変化させることにより、圧力室内のインクをノズルから吐出するようにしたものが知られている。
液体吐出ヘッドを用いて記録媒体に形成される画像の品質は、ノズルから吐出されるインク滴の体積や吐出速度などの吐出特性のばらつきに依存する。このような吐出特性のばらつきは、ノズルなどの吐出に係る部分の寸法ばらつきによって左右される。
一方で、インシュレータ(絶縁体)の上にシリコン層が位置する構造のSOI(Silicon On Insulator)基板が知られている。SOI基板としては、Siからなる支持層の上に、インシュレータとしてSiO2等からなる誘電体層が形成され、この誘電体層の上にSiからなる活性層を備えた3層の基板がある。
特許文献1、2には、SOI基板の両面(すなわち活性層の外面および支持層の外面)からエッチングを行って、底部がそれぞれ誘電体層に達する2つの孔を互いの孔の中心位置が合致するようにして形成した後、さらに前記2つの孔のうちで底径の小さい側から誘電体層をエッチングすることにより、SOI基板を厚さ方向において貫通するノズル孔を形成したものが記載されている。
特許文献3、4には、SOI基板の支持層をエッチングして圧力室を形成するとともに、SOI基板の活性層および誘電体層を振動板としたものが記載されている。
特開平6−134994号公報 特開平9−216368号公報 特開平10−44406号公報 特開2003−34035号公報
吐出性能に影響を与えるノズルの寸法ばらつきとしては、ノズル長さのばらつきやノズル断面積のばらつきがある。一般に、円形流路の流体抵抗はその流路の径の4乗に反比例し、また、矩形流路の流体抵抗はその流路の断面積の3乗に反比例することから、特に、ノズル断面積をより厳重に管理する必要があることがわかる。
特許文献1、2に記載のものは、SOI基板の活性層および/または誘電体層の厚さに基づいて、実際にはノズル長さが規定されるものであり、その一方でノズル断面積のばらつきの低減には限界がある。
例えば、数μm〜数十μm程度の径を有するノズルを、フォトリソグラフィーおよびエッチングにより基板を貫通するように形成する場合、実際には±0.1〜0.5μm程度までしかノズル径のばらつきを低減できない。
特許文献3、4には、ノズルの寸法ばらつきを低減することについて記載がない。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ノズル断面積のばらつきを低減することができ、画質を向上させることができる液体吐出ヘッドおよびその製造方法を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、活性層、誘電体層および支持層からなる第1のSOI基板と、前記第1のSOI基板の支持層に接合された活性層、誘電体層および支持層からなる第2のSOI基板と、を備え、前記第1のSOI基板および前記第2のSOI基板の厚さ方向と直交する方向に液体を吐出するノズルであって、前記第2のSOI基板の活性層の厚さによってその吐出方向に垂直な断面の幅が規定されたノズルが、前記第1のSOI基板の支持層と前記第2のSOI基板の誘電体層との間に形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
この発明によれば、第1のSOI基板および第2のSOI基板の厚さ方向と直交する方向に液体を吐出するノズルであって、第2のSOI基板の活性層の厚さによってその吐出方向に垂直な断面の幅が規定されたノズルが、第1のSOI基板の支持層と第2のSOI基板の誘電体層との間に形成されているので、ノズル断面積の寸法ばらつきが低減し、これにより吐出性能のばらつきが低減し、もって画質を向上させることができる。
詳細には、第1のSOI基板を第2のSOI基板に対して上として見たとき、ノズルの上壁面が第1のSOI基板の支持層によって構成され、ノズルの下壁面が第2のSOI基板の誘電体層によって構成され、ノズルの上下方向の幅(高さ)は第2のSOI基板の活性層の厚さによって規定される。ここで、活性層の厚さの誤差はSOI基板の性質により一般に±0.01μm程度と小さいので、ノズルの断面積は、活性層の厚さ方向における誤差を無視でき、活性層の厚さ方向と直交する方向における誤差のみに依存することになる。言い換えると、2次元的な大きさの誤差が1次元的な大きさの誤差に低減されることになる。すなわち、ノズルの断面積の誤差が飛躍的に低減される。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記ノズルに連通する圧力室が前記第1のSOI基板の支持層に形成され、前記第1のSOI基板の活性層および誘電体層によって振動板が構成され、前記第1のSOI基板の活性層に圧電素子が固着されていることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。
この発明によれば、第1のSOI基板の活性層および誘電体層によって振動板が構成されているので、SOI基板の性質により振動板の厚さの寸法ばらつきが低減し、これにより吐出性能のばらつきが低減し、もって画質を向上させることができる。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記第1のSOI基板および前記第2のSOI基板からなる複数の基板ユニットが積層され、前記第2のSOI基板の支持層に、隣接する前記基板ユニットの前記圧電素子を保護する凹部が形成されていることを特徴とする請求項2に記載の液体吐出ヘッドを提供する。
この発明によれば、各基板ユニットの第2のSOI基板の支持層に、隣接する基板ユニットの圧電素子を保護する凹部が形成されているので、圧電素子を保護できるとともに、圧電素子保護のための基板を別途設ける必要がなくなり、SOI基板の厚さ方向におけるノズルピッチを小さくできることになる。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、前記第1のSOI基板の支持層に、前記圧力室に液体を供給する流路が前記圧力室とともに形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
この発明によれば、第1のSOI基板の支持層に、圧力室に液体を供給する流路が圧力室とともに形成されているので、圧力室への液体供給のための基板を別途設ける必要がなくなり、SOI基板の厚さ方向におけるノズルピッチを小さくできることになる。
請求項5に記載の発明は、活性層、誘電体層および支持層からなる第1のSOI基板と第2のSOI基板とを準備し、前記第2のSOI基板の誘電体層をエッチングストップ層として用いて前記第2のSOI基板の活性層をエッチングし、前記第2のSOI基板の活性層の厚さによってその断面積の一辺の長さが規定されたノズルに相当する凹部を形成する工程と、前記第1のSOI基板の誘電体層をエッチングストップ層として用いて前記第1のSOI基板の支持層をエッチングし、前記ノズルに連通する圧力室に相当する凹部を形成する工程と、前記第1のSOI基板の支持層と前記第2のSOI基板の活性層とを接合する接合工程と、を含む液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の発明において、前記接合工程よりも前に、前記第1のSOI基板の接液部分に、スパッタまたは化学気相成長により耐液層を形成する工程と、前記第2のSOI基板の接液部分に、スパッタまたは化学気相成長により耐液層を形成する工程と、をさらに含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。
この発明によれば、第1のSOI基板および第2のSOI基板の接液部分に耐液層を形成する工程をスパッタまたは化学気相成長により行った後に第1のSOI基板および第2のSOI基板を接合するので、スパッタまたは化学気相成長により厚みばらつきの少ない耐液層を形成し得ることになる。すなわち、接液部分の耐液性を確保できると同時に、圧力室、ノズルなどの容積ばらつきを低減できる。
請求項7に記載の発明は、請求項1乃至4の何れか1項に記載の液体吐出ヘッドから所定の記録媒体に向けて着色剤を含む液体を吐出することにより前記記録媒体に画像を形成することを特徴とする画像形成装置を提供する。
本発明によれば、ノズル断面積のばらつきを低減することができ、画質を向上させることができる。
以下、添付図面に従って、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図1は、本発明に係る第1実施形態の液体吐出ヘッド50の要部を示す斜視図である。また、図2は、図1の2−2線に沿った断面図であり、図3は、図1の矢印3方向から見た側面図である。
第1実施形態の液体吐出ヘッド50は、SOI(Silicon On Insulator)基板を少なくとも2枚積層して形成されている。
SOI基板は、インシュレータ(絶縁体)の上にシリコン層が位置する板状の部材である。本実施形態において用いるSOI基板10、20は、詳細には、Siからなる支持層11、21の上に、SiO2からなる誘電体層12、22が形成され、この上にSiからなる活性層13、23を備えた3層の基板である。
一般に、支持層11、21の厚さは数百μm、誘電体層12、22および活性層13、23の厚さは0.数〜数十μmである。また、誘電体層12、22および活性層13、23の厚さの誤差は、一般に、±0.01μm以内という非常に高い精度で形成される。
誘電体層12、22のSiO2は、活性層13、23のSiと比較して、エッチングの進行が遅く、すなわちエッチングレートが低いので、後に詳説するように、ノズル51や圧力室52をエッチングにより形成する際にエッチングストップ層として用いられる。
図1〜図3において、第2のSOI基板20の上には、第1のSOI基板10が固着されている。具体的には、第1のSOI基板10の支持層11に第2のSOI基板20の活性層23が接合されている。すなわち、図中の下から、第2のSOI基板20の支持層21、第2のSOI基板20の誘電体層22、第2のSOI基板20の活性層23、第1のSOI基板10の支持層11、第1のSOI基板10の誘電体層12、および、第1のSOI基板10の活性層13の順に積層されて、液体吐出ヘッド50が構成されている。
なお、図1〜図3には、2枚のSOI基板10、20が積層された液体吐出ヘッド50が示されているが、第1のSOI基板10の上および/または第2のSOI基板20の下に、さらにSOI基板などの板材が積層されていてもよい。
このように複数枚のSOI基板10、20が積層されて形成された液体吐出ヘッド50は、液体を吐出する複数のノズル51と、複数のノズル51にそれぞれ連通する複数の圧力室52と、圧力室52の一壁面を構成している振動板56と、振動板56の圧力室52が形成されている側とは反対側に、各圧力室52に対応して配置された複数の圧電素子58とを含んで構成されている。
複数のノズル51は、第1のSOI基板10の支持層11と第2のSOI基板20の誘電体層22との間であって、第2のSOI基板20の活性層23に、形成されている。すなわち、ノズル51は、第1のSOI基板10の支持層11を上面とし、第2のSOI基板20の誘電体層22を下面として、第2のSOI基板20の活性層23の厚さによってその高さhN(すなわち吐出方向に垂直な断面の幅)が規定されて、形成されている。
本実施形態においては、図3に示すように、ノズル51の断面形状が長方形であり、その長方形を構成している長辺および短辺のうちで短辺の方の長さが高さhNである。なお、ノズル51の断面形状は、長方形である場合を例に説明するが、長方形に特に限定されず、矩形であってもよい。すなわち、第2のSOI基板20の活性層23の厚さでノズル51の上下方向の幅(高さ)が規定されればよい。
各ノズル51の一端511は開口として液体吐出ヘッド50のノズル面50Aに達しており、各ノズル51の他端512は連通口として圧力室52に連通している。
ノズル51から吐出される液体の吐出方向(図1および図2中に矢印Eで示す)は、SOI基板10、20の厚さ方向に対して直交する方向となっており、いわゆるエッジシュータ型の液体吐出ヘッド50が構成されている。
ノズル51の高さhNは、吐出方向において一定に規定されている。詳細には、図2に示されているように、ノズル51の高さhNは、開口511から連通口512に至るまで、一定であって、かつ、第2のSOI基板20の活性層23の厚さと同一である。
このようにノズル51の高さhNが、ノズル51の長さ方向において活性層23の厚さによって一定に規定されていることにより、ノズル51間の断面積のばらつき(液体吐出ヘッド50間の寸法差、および、各液体吐出ヘッド50内の複数のノズル51間の寸法差の両方である)が低減され、ノズル51の流路抵抗のばらつきが低減されて、一定の吐出性能が得られることになる。また、各ノズル51内における液体の流れが安定し、各ノズル51ごとの吐出状態が安定することにもなる。
複数の圧力室52は、第1のSOI基板10の誘電体層12と第2のSOI基板20の活性層23との間であって、第1のSOI基板10の支持層11に、この支持層11の厚さをその高さhCとして形成されている。
圧力室52の高さhCは、圧電素子58に対応する部分において一定に規定されている。詳細には、図2に示されているように、圧力室52の高さhCは、少なくとも圧電素子58の直下の部分において、第1のSOI基板10の支持層11の厚さと同じである。ここで、第1のSOI基板10の支持層11の厚さの寸法差を、第1のSOI基板10の活性層13の厚さの寸法差と略同程度にすることにより、圧力室52の高さhCが第1のSOI基板10の支持層11の厚さによって一定に規定されることになり、圧力室52の体積のばらつきを低減することが可能になる。
第1のSOI基板10の支持層11には、圧力室52とともに、各圧力室52に液体を供給する流路525が形成されている。
振動板56は、第1のSOI基板10の活性層13および誘電体層12からなる。
振動板56の厚さtVは、第1のSOI基板10の活性層13の厚さおよび第1のSOI基板10の誘電体層12の厚さによって、一定に規定されている。
このように振動板56の厚さtVが、一定に規定されることにより、アクチュエータ特性のばらつきが低減される。
圧電素子58は、第1のSOI基板10の活性層13の圧力室52側とは反対側の面に固着されている。
図4は、図1〜図3に示した液体吐出ヘッド50の製造処理の実施例1を示す工程図である。
図4(a)に示すように、Siからなる支持層11の上にSiO2からなる誘電体層12が形成され、その誘電体層12の上にSiからなる活性層13を備えた第1のSOI基板10を用意する。同様に、第2のSOI基板20を用意する。
次に、図4(b)に示すように、第1のSOI基板10の支持層11の厚さが、作成しようとする圧力室52の高さhCとなるように、第1のSOI基板10の支持層11の外面(下面)を研磨する。このような研磨を行うことにより、後に第1のSOI基板10の誘電体層12をエッチングストップ層としてエッチングにより形成される圧力室52の容積ばらつきを低減することが可能になる。研磨としては、機械的研磨や化学的研磨を用いる。なお、研磨後の支持層11の厚さの誤差は、目標とする圧力室52の高さhCを中心にして±0.01μm以内に抑える。
次に、図4(c)に示すように、第1のSOI基板10の支持層11の外面に、2段階エッチングを行うためのマスクパターン81、82、すなわち、作成しようとする圧力室52に対応する開口を有する第1段階用マスクパターン81、および、作成しようとする圧力室52および液体供給流路525に対応する第2段階用マスクパターン82を形成し、第1段階用マスクパターン81に基づいて第1のSOI基板10の支持層11に対して第1段階のエッチングを行う。
ここで、第1段階のエッチングでは、第1のSOI基板10の支持層11の厚さの途中までエッチングが行われる。
第1段階用マスクパターン11を除去した後に、図4(d)に示すように、第2段階用マスクパターン82に基づいてさらに第1のSOI基板10の支持層11に対して第2段階のエッチングを行う。ここで、第2段階のエッチングでは、第1のSOI基板10の誘電体層12がエッチングストップ層として用いられ、第1のSOI基板10の支持層11を貫通するエッチングが行われる。
そして第2段階用マスクパターン82を除去すると、図4(e)に示すように、圧力室52に相当する凹部520とインク供給流路525に相当する凹部5250とが形成された第1のSOI基板10が得られる。ここで、圧力室52に相当する凹部520の深さ、すなわち作成される圧力室52の高さは、第1のSOI基板10の支持層11の厚さと同一である。
なお、本例において、第1段階用マスクパターン81は、第2段階用マスクパターン82を覆うようにして、第1のSOI基板10の支持層11の外面に形成される。このように第1段階のエッチングを行う前に平面なSOI基板に第2段階用のマスクパターン82を予め形成しておくことにより、第2段階用のマスクパターン82を精度良く容易に形成することができる。一方で、第1段階用のマスクパターン81を第1のSOI基板10の支持層11の外面に形成して第1段階のエッチングを行い、第1段階用のマスクパターンを除去した後に、第2段階用のマスクパターン82を第1のSOI基板10の支持層11の外面に形成して第2段階のエッチングを行うようにしてもよい。
第2のSOI基板20については、図4(f)に示すように、第2のSOI基板20の活性層23の外面(上面)に、作成しようとするノズル51に対応するマスクパターン83を形成し、このマスクパターン83に基づいて第2のSOI基板20の活性層23に対してエッチングを行う。ここで、第2のSOI基板20の誘電体層22がエッチングストップ層として用いられる。
そしてマスクパターン83を除去すると、図4(g)に示すように、ノズル51に相当する凹部510が形成された第2のSOI基板20が得られる。ここで、ノズル51に相当する凹部510の深さ、すなわち作成されるノズル51の高さは、第2のSOI基板10の活性層23の厚さと同一である。
以上のようにして、第1のSOI基板10の加工処理および第2のSOI基板20の加工処理を行った後に、図4(h)に示すように、第1のSOI基板10と第2のSOI基板20とを直接接合する。ここで、接合は、常温接合でもよいが、望ましくは加温と加圧を併合した接合が好ましい。
その後、図4(i)に示すように、第1のSOI基板10の活性層13の外面に圧電素子58を形成する。
このように実施例1では、第1のSOI基板10に圧力室52に相当する凹部520および液体供給流路525に相当する凹部5250を形成し(図4(a)〜(e))、その一方で第2のSOI基板20にノズル51に相当する凹部510を形成し(図4(f)、(g))、これらの第1のSOI基板10および第2のSOI基板20を積層後に圧電素子58を形成する(図4(h)、(i))。このようにSOI基板10、20の積層後に圧電素子58を形成することにより、圧電素子58に余分な熱や圧力がかからないので、圧電素子58の信頼性を向上できる。
なお、圧力室52やノズル51を形成するためのエッチングとしては、ドライエッチングやウェットエッチングを用いる。特に、幅数μm〜数十μm、長さ数μm〜数十μm、深さ数μm〜数百μmの凹部を高密度に形成する場合、ドライエッチングを用いて、略垂直形状の側壁を有する凹部を形成することが、好ましい。
図5は、図1〜図3に示した液体吐出ヘッド50の製造処理の実施例2を示す工程図である。
この実施例2では、図5(a)および(b)に示すように第1のSOI基板10の活性層13の外面に圧電素子58を形成し、図5(c)〜(e)に示すように第1のSOI基板10に圧力室52に相当する凹部520および液体供給流路525に対応する部分5250を形成し、その後、第1のSOI基板10と図5(f)〜(g)に示すように別途加工した第2のSOI基板20とを接合すると、図2に示した液体吐出ヘッド50が得られる。ここで、接合は、常温接合が好ましい。
このように圧電素子58を第1のSOI基板10の活性層13の外面に圧電素子58を形成した後にその下方の凹部520を形成することにより、圧電素子形成における応力に起因する振動板56の破壊を防止できる。
図6は、図1〜図3に示した液体吐出ヘッド50の製造処理の実施例3を示す工程図である。
この実施例3では、図6(a)〜(d)に示すように第1のSOI基板10に圧力室52に相当する凹部520および液体供給流路525に対応する部分5250を形成した後に、図6(e)に示すように第1のSOI基板10の活性層13の外面に圧電素子58を形成し、その後、第1のSOI基板10と図6(f)〜(g)に示すように別途形成した第2のSOI基板20とを接合すると、図2に示した液体吐出ヘッド50が得られる。ここで、接合は、常温接合が好ましい。
図7は、図1〜図3に示す液体吐出ヘッド50に対して、ノズル51、圧力室52および液体供給流路525の壁面に耐液層528をさらに形成した第2実施形態の液体吐出ヘッド500の要部を示す断面図である。
耐液層528の形成は、第1のSOI基板10と第2のSOI基板20とを接合する工程の前に行う。
例えば、図4(a)〜(e)に示すようにして圧力室52相当の凹部520および液体供給流路525相当の凹部5250が形成された第1のSOI基板10の接液部分に、図8(a)に示すようにスパッタまたは化学気相成長(CVD:Chemical Vapor Deposition)により耐液層528を形成する。
その一方で、図4(f)および(g)に示すようにしてノズル51相当の凹部510が形成された第2のSOI基板20の接液部分に、図8(a)に示すようにスパッタまたはCVDにより耐液層528を形成する。
このようにして第1のSOI基板10の接液部分および第2のSOI基板20の接液部分に耐液層528をスパッタまたはCVDにより形成した後、図8(c)に示すうように、第1のSOI基板10の支持層11と第2のSOI基板20の活性層23とを接合する。その後、第1のSOI基板10の活性層13の外面に圧電素子58を形成すると、図7に示した液体吐出ヘッド500が得られる。
このように第1のSOI基板10と第2のSOI基板20とを接合する前に、接液部分がオープンな状態で、スパッタまたはCVDにより耐液層528が成膜されるので、耐液層528の厚さばらつきを低減できることになり、ノズル51の吐出特性のばらつきおよび圧力室52の容積のばらつきを低減しながら、接液部分の耐液性を確保できることになる。
耐液層528の厚さの誤差は、スパッタまたはCVDにより成膜を行うことにより、一般に±0.01μm程度に抑えることができる。
ノズル51の高さhNは、第2のSOI基板20の活性層23の厚さt2Aと、第1のSOI基板10の耐液層528の厚さt1Rと、第2のSOI基板20の耐液層528の厚さt2Rとを用いて、hN=t2A−(t1R+t2R)で表される。
このように耐液層528を設けた場合にも、ノズル51の高さhNは、耐液層528の厚さt1R、t2RのばらつきはスパッタまたはCVDにより成膜されていることにより固定でき、第2のSOI基板20の活性層23の厚さt2Aに依存することから、活性層23の厚さt2Aにより規定されているということができる。
振動板の厚さtVは、第1のSOI基板10の活性層23の厚さt1Aと、第1のSOI基板10の誘電体層22の厚さt1Bと、第1のSOI基板10の耐液層528の厚さt1Rとを用いて、tV=t1A+t1B+t1Rで表される。
圧力室52の高さhCは、第1のSOI基板10の支持層11の厚さt1Hと、第1のSOI基板10の耐液層528の厚さt1Rと、第2のSOI基板20の耐液層528の厚さt2Rと、を用いて、hC=t1H−(t1R+t2R)で表される。
図9は、第3実施形態の液体吐出ヘッド5000の全体構造の一例を示す斜視透視図である。
図9において透視して示すように、圧電素子58は、2次元マトリクス状に配列されている。同様に、図9では図示を省略したノズル51および圧力室52も、それぞれ2次元マトリクス状に配列されている。すなわち、第3実施形態の液体吐出ヘッド5000は、いわゆる2次元マトリクス状の液体吐出ヘッドとして形成されている。
このような2次元マトリクス状の液体吐出ヘッド5000について、具体的な内部構造を明らかにするため、図9の10−10線に沿った要部断面図を図10に示す。なお、図10において、図1、図2および図3に示した第1実施形態の液体吐出ヘッド50の構成要素と同じ構成要素には、同じ符号を付してあり、既に説明したことについてはその説明を省略する。
図10において、第3実施形態の液体吐出ヘッド5000は、第1のSOI基板10および第2のSOI基板20の2枚のSOI基板10、20を一組(以下「基板ユニット」と称する)501として、この複数の基板ユニット501がSOI基板10、20の厚さ方向に積層されて構成されている。
複数のノズル51、複数の圧力室52、および、複数の圧電素子58が、図10の上下方向、すなわち図9の10−10線方向に沿って、それぞれ配列されている。
また、複数のノズル51、複数の圧力室52、および、複数の圧電素子58が、図10の手前側から奥側へ向けて、すなわち図9の10−10線と直交する方向に沿って、それぞれ配列されている。
各基板ユニット501の第2のSOI基板20の支持層21には、隣接する下段の基板ユニット501の圧電素子58を保護する凹形状のアクチュエータ保護部59が形成されている。凹形状のアクチュエータ保護部59に圧電素子58が収納されることにより、圧電素子58が接液しないようにSOI基板10、20内の接液部分(具体的にはノズル51、圧力室52、液体供給流路525)から隔離されるとともに、圧電素子58の周囲に空間が存在することにより圧電素子58の変位動作が保障されることにもなり、圧電素子58の信頼性が向上する。
アクチュエータ保護部59が第2のSOI基板20の支持層21に形成されているので、圧電素子58を保護するための特別な基板を別途設ける必要はない。また、圧力室52に液体を供給する液体供給流路525が第1のSOI基板10の支持層11に圧力室52とともに形成されているので、圧力室52へ液体を供給する流路用の特別な基板を別途設ける必要もない。
このように基板の数を最小限にできるので、SOI基板10、20の積層方向(厚さ方向)におけるノズル51の間隔(ノズルピッチ)を小さくできる。さらに、ノズルピッチを小さくできることにより、積層方向における液体吐出ヘッド5000の幅を小さくすることができるので、ノズルに51に対応する記録媒体の搬送が容易となり、すなわち液体吐出ヘッド5000の下を記録媒体が通過しやすくなる。また、ノズルピッチを小さくできることにより、ノズル51の開口から記録媒体の記録面までの距離を小さくして着弾位置ずれを減少させることも可能になる。したがって、高品質の画像を記録し得ることになる。
また、SOI基板10、20の厚さばらつきを小さくすることにより、SOI基板10、20の積層方向(厚さ方向)におけるノズルピッチのばらつきを小さくして、着弾位置ずれをさらに減少させることが可能となる。
図11は、液体吐出ヘッド5000の図9の10−10線に直交する線に沿った要部断面図である。
図11において、複数の圧力室52にそれぞれ連通する支流としての複数の液体供給流路525は、本流としての共通流路55に連通している。この共通流路55は、図示を省略した液体タンクから液体を供給されて、液体供給流路525を介して、各圧力室52に液体を供給する。
また、各圧電素子58に電気信号(駆動信号)を与える駆動配線90が、配設されている。駆動配線90は、圧電素子58とともに、振動板56上に形成され、アクチュエータ保護部59の壁面を構成している第1のSOI基板10の活性層13および第2のSOI基板20の支持層21により、接液部分(具体的にはノズル51、圧力室52、液体供給流路525)から隔離でき、電気接続の信頼性が向上する。このような駆動配線90を介して圧電素子58に所定の駆動信号が与えられると、圧電素子58に変位が発生し、第1のSOI基板10の活性層13および誘電体層12によって構成されている振動板56を振動させることにより、圧力室52の容積が変化して、ノズル51から液体が吐出される。
例えば、圧力室52の幅を20μm程度とし、圧力室52の間隔を40μm程度とした場合、ノズルピッチは40μm程度となる。一般に、ノズル51を200npi〜600npiで配列することができる。したがって、ノズル51を2次元配列した2次元マトリクス型ヘッドにおいて、ノズル列毎のノズル51の取り付け位置の位置ずれが視認できる空間周波数領域から遠ざけることが可能となり、ノズル列毎のノズル位置ずれが許容される構成にできる。
また、液体吐出ヘッド5000を構成する基板の積層総数を減少できる。例えば、液体吐出ヘッド5000の全体で1200npiを実現する場合、各基板ユニット501の実際のノズルピッチが600npiであれば、基板ユニット501の数は2組(=1200/600)でよいことになり、SOI基板の総数は4枚(=2×2)で済む。
図12は、図9〜図11に示した第3実施形態の液体吐出ヘッド5000の製造処理の一例を示す工程図である。
まず、SOI基板10、20を必要な枚数だけ用意する。詳細には、SOI基板10、20の厚さ方向(図9の10―10線方向)に沿って形成するノズル51の数をNとしたとき、2×N枚だけ用意する。
なお、図12では、複数の基板ユニット501のうちでひとつのみを代表として示している。
図12(a)〜(e)に示す第1のSOI基板10の加工処理の各工程は、図5(a)〜(e)を用いて説明した、第1実施形態の液体吐出ヘッド50の製造処理の実施例2における各工程と略同一である。
なお、第1のSOI基板10の厚さと第2のSOI基板20の厚さとの合計が、SOI基板10、20の厚さ方向におけるノズルピッチと同一になるように、図12(a)および図12(f)に示す研磨工程において、各SOI基板10、20の支持層11、21の厚さを調整する。
なお、材料として用意したSOI基板10、20における支持層11、21の厚さばらつき、すなわち研磨前の支持層11、21の厚さばらつきは、活性層13、23の厚さばらつきや誘電体層12、22の厚さばらつきと比較して、一般に2〜3桁大きい。SOI基板の厚さは、例えばφ4インチウェーハの状態では、基板間またはロット間において一般に500μm〜525μmである。ノズル51を2次元マトリクス状に配列した液体吐出ヘッド5000において、もしも、支持層11、21の厚さにばらつきがあると、SOI基板10、20の厚さ方向においてノズル51の位置ばらつきが生じてしまい、吐出される液滴の着弾位置ずれにより高品質な画像を形成できなくなる。そこで、機械的研磨または化学的研磨により、支持層11、21の厚さのばらつきを低減しておく。
図12(b)に示すように圧電素子58を第1のSOI基板10の活性層13の外面に形成した後に、図12(c)〜(e)に示すように第1のSOI基板10に凹部520、5250を形成する態様のほかに、第1のSOI基板10に凹部520、5250を形成した後に、圧電素子58を第1のSOI基板10の活性層13の外面に形成する態様もある。
なお、図12(c)に示すように、第1のSOI基板10の支持層11の外面に、2段階エッチングを行うためのマスクパターン81、82、すなわち、作成しようとする圧力室52に対応する開口を有する第1段階用マスクパターン81、および、作成しようとする圧力室52および液体供給流路525に対応する第2段階用マスクパターン82を形成し、第1段階用マスクパターン81に基づいて第1のSOI基板10の支持層11に対して第1段階のエッチングを行う。ここで、第1段階のエッチングでは、第1のSOI基板10の支持層11の厚さの途中までエッチングが行われる。第1段階用マスクパターン11を除去した後に、図12(d)に示すように、第2段階用マスクパターン82に基づいてさらに第1のSOI基板10の支持層11に対して第2段階のエッチングを行う。ここで、第2段階のエッチングでは、第1のSOI基板10の誘電体層12がエッチングストップ層として用いられ、第1のSOI基板10の支持層11を貫通するエッチングが行われる。そして第2段階用マスクパターン82を除去すると、図12(e)に示すように、圧力室52に相当する凹部520とインク供給流路525に相当する凹部5250とが形成された第1のSOI基板10が得られる。ここで、圧力室52に相当する凹部520の深さ、すなわち作成される圧力室52の高さは、第1のSOI基板10の支持層11の厚さと同一である。
第2のSOI基板20については、図12(f)に示す研磨工程の後、図12(g)に示すように、第2のSOI基板20の活性層23の外面(上面)に、作成しようとするノズル51に対応するマスクパターン83を形成し、このマスクパターン83に基づいて第2のSOI基板20の活性層23に対してエッチングを行った後、マスクパターン83を除去する。
次に、図12(h)に示すように、第2のSOI基板20の支持層21の外面に、アクチュエータ保護部59に対応するマスクパターン84を形成し、このマスクパターン84に基づいて第2のSOI基板20の支持層21に対してエッチングを行った後、マスクパターン84を除去する。
そうすると、図12(i)に示すような、ノズル51に相当する凹部510およびアクチュエータ保護部59が形成された第2のSOI基板20が得られる。
図12(a)〜(e)に示したような第1のSOI基板10の加工処理と、図12(f)〜(i)に示したような第2のSOI基板20の加工処理とを行った後に、SOI基板10、20同士を接合することにより、SOI基板10、20の厚さ方向に基板ユニット501が複数並んだ液体吐出ヘッド5000が得られる。
具体的には、各基板ユニット501において、第1のSOI基板10の支持層11を第2のSOI基板20の活性層23に接合する。ここで、ノズル51が圧力室52に連通するように位置合わせして接合する。また、各基板ユニット501間で、第n段の基板ユニット501の第2のSOI基板20の支持層21を、隣接する第n+1段の基板ユニット501の第1のSOI基板10の活性層13に接合する。ここで、圧電素子58が凹形状のアクチュエータ保護部59に収納されるように位置合わせして接合する。
図12に示す製造方法において、SOI基板同士の接合は、常温接合が、好ましい。例えば、真空中で、接合表面を活性化させて、押圧治具を用いて接合面に圧力を加えて接合を行う。
図13は、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えた画像形成装置110の一例の全体構成図である。
図13において、画像形成装置110は、インクの各色別に設けられた複数の液体吐出ヘッド112K、112C、112M、112Yを有する液体吐出部112と、各液体吐出ヘッド112K、112C、112M、112Yに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵/装填部114と、紙などの記録媒体116を供給する給紙部118と、記録媒体116のカールを除去するデカール処理部120と、液体吐出部112のノズル面に対向して配置され、記録媒体116の平面性を保持しながら記録媒体116を搬送するベルト搬送部122と、液体吐出部112による吐出結果(液滴の着弾状態である)を読み取る吐出検出部124と、プリント済みの記録媒体を外部に排出する排紙部126とを備えている。
なお、図13の液体吐出ヘッド112K、112C、112M、112Yとしては、前述の第1実施形態の液体吐出ヘッド(図1、図2および図3の50)、第2実施形態の液体吐出ヘッド(図7の500)、および、第3実施形態の液体吐出ヘッド(図9、図10および図11の5000)のうちで何れかの液体吐出ヘッドが用いられ、これらの液体吐出ヘッド112K、112C、112M、112Yから記録媒体116に向けて着色剤(「色材」ともいう)を含む液体(インク)を吐出することにより、記録媒体116に画像を形成する。
図13においては、給紙部118の一例としてロール紙(連続用紙)を給紙するものを示しているが、予めカットされているカット紙を給紙するものを用いてもよい。ロール紙を使用する装置構成の場合、裁断用のカッタ128が設けられる。ところで、給紙部118から送り出される記録媒体116は一般に巻き癖が残りカールする。このカールを除去するために、デカール処理部120において巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム130で記録媒体116に熱を与える。デカール処理後、カット済の記録媒体116は、ベルト搬送部122へと送られる。
ベルト搬送部122は、ローラ131、132間に無端状のベルト133が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも液体吐出部112のノズル面及び吐出検出部124のセンサ面に対向する部分が平面(フラット面)をなすように構成されている。ベルト133は、記録媒体116幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔(図示省略)が形成されている。図13に示したように、ローラ131、132間に掛け渡されたベルト133の内側において液体吐出部112のノズル面及び吐出検出部124のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバ134が設けられており、この吸着チャンバ134をファン135で吸引して負圧にすることによってベルト上の記録媒体116が吸着保持される。ベルト133が巻かれているローラ131、132の少なくとも一方にモータ(図示省略)の動力が伝達されることにより、ベルト133は図13において、時計回り方向に駆動され、ベルト133上に保持された記録媒体16は、図13の左から右へと搬送される。なお、縁無しプリント等を形成するとベルト133上にもインクが付着するので、ベルト133の外側の所定位置(プリント領域以外の適当な位置)にベルト清掃部136が設けられている。ベルト搬送部122により形成される用紙搬送路上において液体吐出部112の上流側には、加熱ファン140が設けられている。加熱ファン140は、プリント前の記録媒体116に加熱空気を吹きつけ、記録媒体116を加熱する。プリント直前に記録媒体116を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
図14は、画像形成装置110の液体吐出部112およびその周辺部分を示す要部平面図である。
図14に示すように、液体吐出部112は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを媒体搬送方向(副走査方向)と直交する方向(主走査方向)に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている。具体的には、各液体吐出ヘッド112K、112C、112M、112Yは、本画像形成装置110が対象とする最大サイズの記録媒体116の少なくとも一辺を超える長さにわたってノズル(吐出口)が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。
記録媒体116の搬送方向(媒体搬送方向)に沿って、上流側(図14の左側)からイエロ(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の順に各色インクに対応した液体吐出ヘッド112Y、112M、112C、112Kが配置されている。記録媒体116を搬送しつつ各液体吐出ヘッド112Y、112M、112C、112Kからそれぞれ色材を含むインクを吐出することにより記録媒体116上にカラー画像を形成し得る。
このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色別に設けられてなる液体吐出部112によれば、媒体搬送方向(副走査方向)について記録媒体116と液体吐出部112を相対的に移動させる動作を一回行うだけで(すなわち、一回の副走査で)記録媒体116の全面に画像を記録することができる。これにより、インク吐出ヘッドが媒体搬送方向と直交する方向(主走査方向)に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速プリントが可能であり、生産性を向上させることができる。
なお、主走査方向及び副走査方向とは、次に言うような意味で用いている。すなわち、記録媒体の全幅に対応したノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時、(1)全ノズルを同時に駆動するか、(2)ノズルを片方から他方に向かって順次駆動するか、(3)ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動するか、等のいずれかのノズルの駆動が行われ、用紙の幅方向(記録媒体の搬送方向と直交する方向)に1ライン(1列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン)のプリントをするようなノズルの駆動を主走査と定義する。そして、この主走査によって記録される1ライン(帯状領域の長手方向)の示す方向を主走査方向という。
一方、上述したフルラインヘッドと記録媒体とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された1ライン(1列のドットによるライン又は複数列のドットからなるライン)のプリントを繰り返し行うことを副走査と定義する。そして、副走査を行う方向を副走査方向という。結局、記録媒体の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する方向が主走査方向ということになる。
また、本実施形態では、KCMYの標準色(4色)の構成を例示したが、インクの色数や色の組み合わせについては本実施形態に示す例には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出するインク吐出ヘッドを追加する構成も可能である。
図13に示したように、インク貯蔵/装填部114は、各液体吐出ヘッド112K、112C、112M、112Yに対応する色のインクを貯蔵するインクタンクを有し、各インクタンクは図示を省略した管路を介して各液体吐出ヘッド112K、12C、112M、112Yと連通されている。
吐出検出部124は、液体吐出部112の吐出結果を撮像するためのイメージセンサ(ラインセンサ等)を含み、該イメージセンサによって読み取った画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。
吐出検出部124の後段には、後乾燥部142が設けられている。後乾燥部142は、プリントされた画像面を乾燥させる手段であり、例えば加熱ファンが用いられる。後乾燥部142の後段には、加熱・加圧部144が設けられている。加熱・加圧部144は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の凹凸形状の表面を有する加圧ローラ145で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
このようにして生成されたプリント物は、排紙部126から排出される。この画像形成装置110では、本画像のプリント物と、テストプリントのプリント物とを選別してそれぞれの排出部126A、126Bへと送るために排紙経路を切り換える選別手段(図示省略)が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテストプリントとを同時に並列に形成する場合は、カッタ(第2のカッタ)148によってテストプリントの部分を切り離す。カッタ148は、排紙部126の直前に設けられており、画像余白部にテストプリントを行った場合に、本画像とテストプリント部を切断するものである。また、図示を省略したが、本画像の排出部126Aには、オーダ別に画像を集積するソータが設けられている。
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、本明細書において説明した例や図面に図示された例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の設計変更や改良を行ってよいのはもちろんである。
第1実施形態の液体吐出ヘッドの要部を示す斜視図である。 図1の2−2線に沿った断面図である。 図1の3―3線に沿った断面図である。 図1の液体吐出ヘッドにおける製造処理の実施例1を示す工程図である。 図1の液体吐出ヘッドにおける製造処理の実施例2を示す工程図である。 図1の液体吐出ヘッドにおける製造処理の実施例3を示す工程図である。 耐液層を設けた第2実施形態の液体吐出ヘッドの要部を示す断面図である。 図7の液体吐出ヘッドにおける製造処理の一例の説明に用いる工程図である。 第3実施形態の液体吐出ヘッドの全体構造の一例を示す斜視図である。 図9の10−10線に沿った断面図である。 第3実施形態の液体吐出ヘッドの媒体搬送方向から見た断面図である。 図10の液体吐出ヘッドにおける製造処理の一例を示す工程図である。 画像形成装置の一例を示す全体構成図である。 画像形成装置における液体吐出ヘッドおよびその周辺部分を示す要部平面図である。
符号の説明
10…第1のSOI基板、11…第1のSOI基板の支持層、12…第1のSOI基板の誘電体層、13…第1のSOI基板の活性層、20…第2のSOI基板、21…第2のSOI基板の支持層、22…第2のSOI基板の誘電体層、23…第2のSOI基板の活性層、50、500、5000、112K、112C、112M、112Y…液体吐出ヘッド、51…ノズル、52…圧力室、56…振動板、58…圧電素子、59…アクチュエータ保護部、110…画像形成装置、112…液体吐出部、122…ベルト搬送部、511…ノズルの開口、512…ノズルの連通口、501…基板ユニット、525…液体供給流路

Claims (7)

  1. 活性層、誘電体層および支持層からなる第1のSOI基板と、
    前記第1のSOI基板の支持層に接合された活性層、誘電体層および支持層からなる第2のSOI基板と、
    を備え、
    前記第1のSOI基板および前記第2のSOI基板の厚さ方向と直交する方向に液体を吐出するノズルであって、前記第2のSOI基板の活性層の厚さによってその吐出方向に垂直な断面の幅が規定されたノズルが、前記第1のSOI基板の支持層と前記第2のSOI基板の誘電体層との間に形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
  2. 前記ノズルに連通する圧力室が前記第1のSOI基板の支持層に形成され、前記第1のSOI基板の活性層および誘電体層によって振動板が構成され、前記第1のSOI基板の活性層に圧電素子が固着されていることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
  3. 前記第1のSOI基板および前記第2のSOI基板からなる複数の基板ユニットが積層され、前記第2のSOI基板の支持層に、隣接する前記基板ユニットの前記圧電素子を保護する凹部が形成されていることを特徴とする請求項2に記載の液体吐出ヘッド。
  4. 前記第1のSOI基板の支持層に、前記圧力室に液体を供給する流路が前記圧力室とともに形成されていることを特徴とする請求項3に記載の液体吐出ヘッド。
  5. 活性層、誘電体層および支持層からなる第1のSOI基板と第2のSOI基板とを準備し、
    前記第2のSOI基板の誘電体層をエッチングストップ層として用いて前記第2のSOI基板の活性層をエッチングし、前記第2のSOI基板の活性層の厚さによってその吐出方向に垂直な断面の幅が規定されたノズルに相当する凹部を形成する工程と、
    前記第1のSOI基板の誘電体層をエッチングストップ層として用いて前記第1のSOI基板の支持層をエッチングし、前記ノズルに連通する圧力室に相当する凹部を形成する工程と、
    前記第1のSOI基板の支持層と前記第2のSOI基板の活性層とを接合する接合工程と、
    を含む液体吐出ヘッドの製造方法。
  6. 前記接合工程の前に、
    前記第1のSOI基板の接液部分に、スパッタまたは化学気相成長により耐液層を形成する工程と、
    前記第2のSOI基板の接液部分に、スパッタまたは化学気相成長により耐液層を形成する工程と、
    をさらに含むことを特徴とする請求項5に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  7. 請求項1乃至4の何れか1項に記載の液体吐出ヘッドから所定の記録媒体に向けて着色剤を含む液体を吐出することにより前記記録媒体に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
JP2005270878A 2005-09-16 2005-09-16 液体吐出ヘッドおよびその製造方法 Expired - Fee Related JP4636378B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005270878A JP4636378B2 (ja) 2005-09-16 2005-09-16 液体吐出ヘッドおよびその製造方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005270878A JP4636378B2 (ja) 2005-09-16 2005-09-16 液体吐出ヘッドおよびその製造方法
US11/520,818 US7571991B2 (en) 2005-09-16 2006-09-14 Liquid ejection head and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007076331A JP2007076331A (ja) 2007-03-29
JP4636378B2 true JP4636378B2 (ja) 2011-02-23

Family

ID=37883625

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005270878A Expired - Fee Related JP4636378B2 (ja) 2005-09-16 2005-09-16 液体吐出ヘッドおよびその製造方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7571991B2 (ja)
JP (1) JP4636378B2 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101153562B1 (ko) * 2006-01-26 2012-06-11 삼성전기주식회사 압전 방식의 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법
JP2008110595A (ja) * 2006-10-03 2008-05-15 Canon Inc インクジェットヘッドの製造方法及びオリフィスプレートの製造方法
EP1997638B1 (en) * 2007-05-30 2012-11-21 Océ-Technologies B.V. Method of forming an array of piezoelectric actuators on a membrane
EP1997637B1 (en) * 2007-05-30 2012-09-12 Océ-Technologies B.V. Method of manufacturing a piezoelectric ink jet device
JP6277731B2 (ja) * 2014-01-17 2018-02-14 セイコーエプソン株式会社 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0631914A (ja) * 1992-07-14 1994-02-08 Seiko Epson Corp インクジェットヘッドおよびその製造方法
JPH08216415A (ja) * 1994-12-01 1996-08-27 Commiss Energ Atom 液体噴射用ノズルの微細機械的加工方法
JPH10286956A (ja) * 1997-04-16 1998-10-27 Ricoh Co Ltd インクジェット記録ヘッド
JP2002029058A (ja) * 2000-07-13 2002-01-29 Ricoh Co Ltd インクジェットヘッド
JP2002086722A (ja) * 2000-09-18 2002-03-26 Seiko Epson Corp インクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置
JP2002264332A (ja) * 2001-03-08 2002-09-18 Ricoh Co Ltd 静電アクチュエータ及びその製造方法及びインクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置
JP2004237448A (ja) * 2003-02-03 2004-08-26 Canon Inc 液体吐出ヘッド素子

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3133171B2 (ja) 1992-10-23 2001-02-05 富士通株式会社 インクジェットヘッドの製造方法
JPH09216368A (ja) 1996-02-13 1997-08-19 Seiko Epson Corp インクジェットノズルプレートおよびその製造方法
JPH1044406A (ja) 1996-08-01 1998-02-17 Ricoh Co Ltd インクジェットヘッド及びその製造方法
US6502930B1 (en) * 1999-08-04 2003-01-07 Seiko Epson Corporation Ink jet recording head, method for manufacturing the same, and ink jet recorder
JP2003034035A (ja) 2001-07-24 2003-02-04 Ricoh Co Ltd 液滴吐出ヘッド
US7380318B2 (en) * 2003-11-13 2008-06-03 Canon Kabushiki Kaisha Method of manufacturing liquid discharge head

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0631914A (ja) * 1992-07-14 1994-02-08 Seiko Epson Corp インクジェットヘッドおよびその製造方法
JPH08216415A (ja) * 1994-12-01 1996-08-27 Commiss Energ Atom 液体噴射用ノズルの微細機械的加工方法
JPH10286956A (ja) * 1997-04-16 1998-10-27 Ricoh Co Ltd インクジェット記録ヘッド
JP2002029058A (ja) * 2000-07-13 2002-01-29 Ricoh Co Ltd インクジェットヘッド
JP2002086722A (ja) * 2000-09-18 2002-03-26 Seiko Epson Corp インクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置
JP2002264332A (ja) * 2001-03-08 2002-09-18 Ricoh Co Ltd 静電アクチュエータ及びその製造方法及びインクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置
JP2004237448A (ja) * 2003-02-03 2004-08-26 Canon Inc 液体吐出ヘッド素子

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007076331A (ja) 2007-03-29
US7571991B2 (en) 2009-08-11
US20070064062A1 (en) 2007-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10821730B2 (en) Ink-jet head having passage unit and actuator units attached to the passage unit, and ink-jet printer having the ink-jet head
JP4272381B2 (ja) インクジェットヘッド及び記録装置
EP1336495B1 (en) Ink-jet head and ink-jet printer
JP4206775B2 (ja) インクジェットヘッド
US7263752B2 (en) Method for manufacturing an ink-jet head
EP1338421B1 (en) Ink-jet head, method for it's manufacturing, and ink-jet printer
JP2013010211A (ja) 液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び液体噴射ヘッドの製造方法
US20060066690A1 (en) Inkjet printer head
US7614727B2 (en) Liquid ejection head, manufacturing method thereof, and image forming apparatus
US8210674B2 (en) Liquid droplet jetting apparatus
JP2004216652A (ja) インクジェット式プリンタ
US8230596B2 (en) Method of manufacturing a liquid ejection head
US7374277B2 (en) Ink-jet head
US20070091150A1 (en) Inkjet recording head and image forming apparatus comprising inkjet recording head
JP2006175845A (ja) 液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び画像形成装置
US7871153B2 (en) Liquid jet head, method of manufacturing liquid jet head, and image forming apparatus
EP1403063B1 (en) Ink-jet head, filter assembly used for manufacturing the ink-jet head, and method for manufacturing the ink-jet head using the filter assembly
JP4995470B2 (ja) インクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置
US7887163B2 (en) Piezoelectric actuator, liquid ejection head, image forming apparatus, and method of manufacturing piezoelectric actuator
US7520585B2 (en) Liquid ejection head and liquid ejection apparatus having multiple pressure sensor member layers
JP2006123397A (ja) ライン式インクジェット記録装置及びインクジェット記録装置
US20070024676A1 (en) Liquid ejection head and image forming apparatus
WO2013002263A1 (ja) 液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置
JP4110997B2 (ja) インクジェットヘッド、インクジェットヘッドの製造方法、および、インクジェットヘッドを有するインクジェットプリンタ
US7213911B2 (en) Ink-jet head

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20070118

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080213

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20101025

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20101029

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20101111

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131203

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees