JP4688186B2

JP4688186B2 - 液滴吐出ヘッド、液体カートリッジ及び画像形成装置

Info

Publication number: JP4688186B2
Application number: JP2005007596A
Authority: JP
Inventors: 晃二大西
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-01-14
Filing date: 2005-01-14
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2025-01-14
Also published as: JP2006192765A

Description

本発明は液滴吐出ヘッド、液体カートリッジ及び画像形成装置に関する。

例えば、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像形成装置としては、記録液の液滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室（吐出室、圧力室、加圧室、インク流路等とも称される。）と、この液室の壁面を形成する振動板の少なくとも一部を構成する可変電極と、この可変電極に対向する対向電極とを有し、電極間に電圧が印加されることによって可変電極（振動板）を静電力で変位させて、振動板の機械的な復元力によって液室内に圧力を発生させることでノズルから液滴が吐出される静電型アクチュエータを備えた液滴吐出ヘッド（静電ヘッド）を記録ヘッドとして搭載したものがある。

このような静電ヘッドにおいては、微小なギャップ（空隙）を高精度に形成しなければならず、微小ギャップの形成方法としては、ギャップ段差が形成されたアクチュエータ基板と振動板及び液室が形成された液室基板とを接合して形成されるものが知られているが、この場合、ギャップの加工精度や液室間の隔壁の剛性の確保が十分でない。

そこで、振動板と電極とを犠牲層エッチングによって形成したギャップを介して対向配置したアクチュエータ基板と液室が形成された液室基板（流路基板）とを接合することが行なわれている。

しかしながら、犠牲層エッチングによってギャップを形成した場合には、形成後のギャップ内の気密性を保つために、犠牲層を除去するために用いた犠牲層除去孔（以下「犠牲層ホール」ともいう。）を封止する必要がある。つまり、静電ヘッドにおいて、ギャップの気密性が不十分である場合には、振動板の変位量にばらつきを生じ、静電ヘッドの駆動信頼性の低下につながることになる。

そこで、従来の静電ヘッドとして、特許文献１に記載されているようにポリイミド又はポリベンゾオキサゾール等の有機樹脂系膜によって犠牲層ホールを封止するようにしたもの、あるいは、特許文献２に記載されているようにＮｉ等の金属膜によって犠牲層ホールを封止するようにしたものが知られている。
特開２００４−９８４２５号公報特許第３５００６３６号公報

ここで、従来の静電ヘッドの一例について図１４ないし図１６を参照して説明する。
この静電ヘッドは、液滴を吐出するノズル５１１を形成したノズル基板５０１と、ノズル５１１が連通する液室５２１を形成した流路基板５０２と、静電型アクチュエータを含むアクチュエータ基板５０３とを積層して接合したものである。

アクチュエータ基板５０３は、シリコン基板５３１上に熱酸化膜５３２を形成し、この熱酸化膜５３２上に固定電極５３３を形成し、更に固定電極５３３上に絶縁膜５３４、犠牲層５３５を順次積層形成し、犠牲層５３５上に液室５２１の壁面を形成する振動板５３６を構成する、シリコン酸化膜５３７、可変電極となるポリシリコン膜５３８、シリコン窒化膜５３９、及びシリコン酸化膜５４０を順次積層形成し、振動板５３６に形成し犠牲層除去孔（犠牲層ホール）５４１を通じて、固定電極５３３と振動板５３６との間の犠牲層５３５を除去してギャップ５４２を形成した後、振動板５３６の表面に耐腐食性膜５４３を形成することで犠牲層ホール５４１を封止している。

上述したように静電ヘッドは、振動板の変位によって液滴を吐出させるものであり、振動板の変位量のばらつきが吐出性能に大きく影響を及ぼすところから、ギャップの気密性を維持することが重要である。特に、犠牲層エッチングによって形成されたギャップについては、犠牲層ホールをいかに封止するかが重要な課題となる。ギャップの気密性が不十分である場合、連続駆動のときにギャップ内の圧力に変動が生じ、それによって振動板の変位量にばらつきが生じることとなる。特に静電ヘッドを高周波で駆動させた場合には、この現象が顕著であり、吐出性能の低下が明らかである。

しかしながら、前述した犠牲層ホールをポリイミド又はポリベンゾオキサゾール等の有機樹脂膜で封止した場合、有機樹脂膜が有する透気性によってギャップの気密性を維持することが困難であり、連続駆動のときにギャップの内圧力に変動が生じ、振動板の変位にばらつきをもたらすこととなる。

また、このように透気性を有した構成においては、外界の影響性も無視できず、温湿度の変化によって振動板に変形が見られ、実効のギャップ長が変動したり、あるいは部分的に振動板と電極が固着したりする等の課題が生じている。

さらに、有機樹脂膜を封止材料として用いた場合には、図１７に示すように、有機樹脂膜を形成する封止材料がギャップ５４２内にまで浸透する問題が生じ、製造歩留りの低下につながるという課題もある。

また、Ｎｉ等の金属膜を封止材料として用いた場合には、膜形成時の被覆性が劣ることから、犠牲層ホール内のステップカバレッジが悪化し気密性の確保が困難になるという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、確実にギャップを封止して安定した吐出性能を得られる液滴吐出ヘッド、この液滴吐出ヘッドを備える液体カートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、
液滴を吐出するノズルを有するノズル基板と、各ノズルが連通する液室を形成する流路基板と、犠牲層エッチングにより形成された空隙を介して前記液室の壁面の一部を形成する振動板と電極とを対向配置した静電型アクチュエータ基板とを積層した液滴吐出ヘッドにおいて、
前記犠牲層エッチングにより前記空隙が形成された後に、封止膜としての酸化シリコン膜及びポリシリコン膜が順次形成されて、前記犠牲層エッチングを行なうための犠牲層除去孔が前記酸化シリコン膜と前記ポリシリコン膜の積層膜からなる封止膜で封止され、
前記封止膜を構成する前記酸化シリコン膜の膜厚は前記ポリシリコン膜の膜厚より薄く形成され、
前記酸化シリコン膜上に形成された前記ポリシリコン膜が除去されて、前記犠牲層除去孔中のみに前記ポリシリコン膜が残存する構造が形成され、
前記酸化シリコン膜は前記空隙に対応する部分にも形成され、
前記ポリシリコン膜が除去された前記酸化シリコン膜の前記空隙に対応する部分上に耐腐食性膜が形成されて、
前記酸化シリコン膜及び前記耐腐食性膜は前記振動板の一部を構成し、
前記ポリシリコン膜は前記振動板の前記空隙に対応する部分で前記振動板を構成していない
構成とした。

本発明に係る液体カートリッジは、本発明に係る液滴吐出ヘッドを一体に備えている構成とした。

本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液滴吐出ヘッド又は本発明に係る液体カートリッジを搭載する構成とした。

本発明に係る液滴吐出ヘッドによれば、犠牲層エッチングにより空隙が形成された後に、封止膜としての酸化シリコン膜及びポリシリコン膜が順次形成されて、犠牲層エッチングを行なうための犠牲層除去孔が酸化シリコン膜とポリシリコン膜の積層膜からなる封止膜で封止され、封止膜を構成する酸化シリコン膜の膜厚はポリシリコン膜の膜厚より薄く形成され、酸化シリコン膜上に形成されたポリシリコン膜が除去されて、犠牲層除去孔中のみにポリシリコン膜が残存する構造が形成され、酸化シリコン膜は空隙に対応する部分にも形成され、ポリシリコン膜が除去された酸化シリコン膜の空隙に対応する部分上に耐腐食性膜が形成されて、酸化シリコン膜及び耐腐食性膜は振動板の一部を構成し、ポリシリコン膜は振動板の空隙に対応する部分で振動板を構成していない構成としたので、ギャップを確実に気密に封止することができて、安定した吐出性能が得られる。

本発明に係る液体カートリッジによれば、本発明に係る液滴吐出ヘッドを一体に備えているので、ギャップを確実に気密に封止することができて、安定した吐出性能が得られる。

本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液滴吐出ヘッド又はこれを含む液体カートリッジを備えているので、吐出性能が安定して高画質記録を行うことができる。

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、本発明に係る液滴吐出ヘッドの第１実施形態について図１ないし図６を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの平断面説明図、図２は同ヘッドを分解した状態の平面説明図、図３は図２のＡ部の拡大平断面説明図、図４は図３のＸ−Ｘ線に沿う断面説明図、図５は図３のＹ−Ｙ線に沿う断面説明図、図６は図４の要部拡大断面説明図である。

この静電型液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドは、アクチュエータ基板１と流路基板２とノズル基板３を順次積層して構成し、これら３枚の基板１、２、３を接合することで、液滴を吐出するノズル４がノズル連通路５を介して連通する液室６、液室６に記録液（インク）を供給するための流体抵抗部７及びインク供給孔８を形成している。各液室６は液室間隔壁９で仕切られている。

アクチュエータ基板１には、アクチュエータ素子１１が各液室６に対応して形成されている。このアクチュエータ素子１１は、液室６の壁面の一部を形成する振動板１２と、この振動板１２と犠牲層エッチングで形成されたギャップ（空隙）１３を介して対向する電極（個別電極）１４とで構成される。

また、アクチュエータ基板１には流路基板２のインク供給孔８が臨み、外部からインクが供給されるインク供給路１５を形成している。

流路基板２は、例えば、結晶面方位（１１０）の単結晶シリコン基板をＫＯＨ水溶液などの強アルカリ性エッチング液で異方性エッチングすることによって形成したものであり、アクチュエータ基板１と流路基板２は接着接合によって一体化している。

ノズル基板３は、ＮｉやＳＵＳなどの金属板、あるいはセラミックス、ガラス、あるいは樹脂などによって形成し、ノズル４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。また、このノズル基板３の吐出方向面には、インクとの撥水性を確保するために、メッキ被膜、あるいは撥水剤コーティングなどの周知の方法で撥水膜が形成している。

ここで、アクチュエータ基板１においては、図４及び図５に示すように、シリコン基板２１上に熱酸化膜２２などの絶縁膜を形成し、この熱酸化膜２２上に固定電極１４を形成している。この電極１４とギャップ１３を介して対向する振動板１２は、ここでは、下側から、絶縁膜であるシリコン酸化膜２５、所要の形状にパターニングした可変電極（振動板電極）であるポリシリコン膜２６、絶縁膜であるシリコン窒化膜２７、絶縁膜であるシリコン酸化膜２８で構成している。

可変電極材料としてポリシリコンを用いているが、電極材料としては、高温耐性を有し、加工性に優れ、且つ成膜表面の凹凸が少ない材料が好ましく、ポリシリコン以外ではＴｉＮ等の高融点金属材料も使用可能である。また、電極１４上に形成される固定電極側の絶縁膜２３、振動板１２の可変電極であるポリシリコン膜２６の電極１４側に形成されるシリコン酸化膜２５及びシリコン窒化膜２７は犠牲層エッチング時の耐エッチングマスクに用いるとともに、電極１４と振動板１２が当接するときの短絡あるいは放電による損傷を防止するとともに、ギャップ１３のスペーサーを兼ねるよう構成している。

ギャップ１３は、振動板１２を構成するシリコン酸化膜２５、ポリシリコン膜２６、シリコン窒化膜２７を形成した後、犠牲層ホール３０を形成し、この犠牲層ホール３０を介して絶縁膜２３と絶縁膜２５との間に形成した犠牲層２４のうち、振動板１２と電極１４との間の犠牲層２４を犠牲層エッチングによって除去することで形成している。

この犠牲層エッチング後にシリコン酸化膜２８を形成することによって、犠牲層ホール３０を封止するとともに振動板１２の最終工程を同時に形成している。

この振動板１２の上層にはアクチュエータ部分へのインク浸漬を防止するための耐腐食性膜２９を形成している。この耐腐食性膜２９としては、ポリイミド又はポリベンゾオキサゾール等の有機樹脂膜を用いている。

この場合、図６に示すように、封止膜を構成するシリコン酸化膜２８の膜厚Ｔは、ギャップ１３の深さｇに対して２倍以上であり、犠牲層ホール３０の径ａの２分の１以下であることが好ましい。これよりも膜厚Ｔが薄い場合には封止性が不完全となり、厚い場合には振動板１２の総厚が厚くなり駆動電圧の上昇につながる。この範囲内とすることで、封止を確実に行なうことができるとともに駆動電圧の上昇を抑制することができる。

さらに、電極１４は図１にも示すように接続部１６を介して外部に電極パッド部１７に接続している。

このヘッドにおけるアクチュエータ基板１の製造工程（製造方法）の一例について図７及び図８を参照して説明する。
まず、図７（ａ）に示すようにシリコン基板２１に熱酸化膜２２を１．５μｍ厚みに形成し、この熱酸化膜２２上に固定の個別電極１４としてポリシリコン膜３４を０．５μｍ厚みで形成する。その後、ポリシリコン膜の電気抵抗を下げるために、リン等の不純物を熱拡散によってドーピングする。

次いで、図７（ｂ）に示すように、ポリシリコン膜３４をリソエッチによって所望の電極形状にパターニングして個別電極１４を形成し、その上に個別電極側保護膜としての絶縁膜２３として、例えばシリコン酸化膜をＣＶＤにより０．１５μｍ厚みに形成する。

その後、図７（ｃ）に示すように、犠牲層２４としてポリシリコン膜を０．２μｍ厚みで形成し、所望のパターンを形成する。ここで形成される犠牲層２４の膜厚がギャップ１３の深さｇ（ギャップ長）となる。次に、図７（ｄ）に示すように犠牲層２４上にシリコン酸化膜２５を０．１５μｍ厚みで形成し、更に可変電極２６となるポリシリコン膜３６を０．２μｍ厚みで、いずれもＣＶＤにより順次形成する。ここで、電極として用いるポリシリコン膜３６に対して電気抵抗を下げるためにリンまたはボロン等の不純物をイオン注入あるいは熱拡散によってドーピングする。

その後、図７（ｅ）に示すように、ポリシリコン膜３６を所望のパターンに形成して可変電極２６を形成し、その後、シリコン窒化膜（絶縁膜）２７を０．１μｍ厚みで形成する。ここで、シリコン窒化膜２７は可変電極２６であるポリシリコン膜３６の耐エッチングマスクに用いられるとともに、積層膜で構成される振動板１２の内部応力の調整膜として機能する。つまり、他のシリコン酸化膜２５、２８あるいはポリシリコン膜３６が圧縮応力を有するに対して、シリコン窒化膜２７は引張応力を有しており、振動板１２の撓みに大きく影響を及ぼすものであり膜厚の設定に留意が必要である。

次に、図８（ａ）に示すように、ギャップ１３を形成する領域に対応して犠牲層ホール３０を形成し、次いで図８（ｂ）に示すように、犠牲層ホール３０を介して犠牲層エッチングにより所要部分の犠牲層２４を除去してギャップ１３を形成する。ここで、犠牲層エッチングは、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液）によるウェットエッチングあるいはＳＦ_６又はＸｅＦ_２ガスを用いたドライエッチングによって行われる。ギャップ１３内の個別電極側絶縁膜２３及び振動板１２側のシリコン酸化膜２５へのダメージやスループットを勘案すると、ウェットエッチングの方が好ましい。

そして、図８（ｃ）に示すように、犠牲層ホール３０を封止する封止膜としての酸化シリコン膜であるシリコン酸化膜２８を形成し、犠牲層ホール３０を封止すると同時に振動板１２を形成する。ここで、シリコン酸化膜２８は、前述したように、ギャップ１３の深さに対して２倍以上、また犠牲層ホール３０の径に対して２分の１以下に形成することにより、確実なギャップの封止が可能となる。

なお、本実施形態においては、ギャップ１３の深さが０．２μｍ、犠牲層ホール３０の径が１．２μｍで構成されていることから、シリコン酸化膜２８の膜厚は０．６〜０．８μｍとしている。

次に、図８（ｄ）に示すように、シリコン酸化膜２８としてポリイミド又はポリベンゾオキサゾール等の有機樹脂系膜を１．０μｍ厚みで形成している。

以上の製造工程を経てアクチュエータ基板１が形成される。

以上のように構成したヘッドにおいては、振動板１２を共通電極とし、固定電極１４を個別電極として、これらの電極間に駆動パルス電圧を印加することによって、振動板１２と個別電極１４間に発生した静電力によって振動板１２が個別電極１４側に変形変位する。その後、駆動パルス電圧を放電することによって、振動板１２が復帰変形して、液室６の内容積の変化、及び圧力の作用によってノズル４から液滴が吐出する。

このヘッドにおいては、犠牲層エッチングに使用する犠牲層ホールを絶縁膜で封止することによってギャップを封止しているので、ギャップ内の気密性が確実なものとなり、駆動に伴うギャップ内の気圧変動が抑止され、振動板の変位のばらつきが低減して安定した液滴吐出性能が得られる。

この場合、封止膜として使用する絶縁膜として緻密なシリコン酸化膜を用いることによって、封止がより確実なものになり、また、製造工程が容易となり、製造品質の安定したヘッドを得ることができる。さらに、上述したように犠牲層ホールの封止材料（シリコン酸化膜）によって振動板の一部を構成することで、製造方法が簡素化され製造コストの低減を図れるようになる。

また、振動板を構成する封止膜上に耐腐食性膜を形成することによって、アクチュエータ部への記録液の浸漬が抑止され、ヘッドの吐出性能が一層安定するとともに長期信頼性を向上することができる。

次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの第２実施形態について図９を参照して説明する。
この第２実施形態の特徴は、上記第１実施形態において犠牲層ホール３０がシリコン酸化膜２８によって封止されているのに対して、シリコン酸化膜２８とポリシリコン膜４０の積層膜を封止膜として使用して封止するところにある。

この液滴吐出ヘッドのアクチュエータ基板１の製造工程（製造方法）について図１０を参照して説明する。なお、犠牲層エッチングによりギャップ１３が形成される工程までは前記第１実施形態の製造工程で説明したのと同様であるので、図示及び説明を省略する。

図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、犠牲層エッチングによってギャップ１３が形成された後、封止膜としてのシリコン酸化膜２８及びポリシリコン膜４０を順次形成する。ここで、シリコン酸化膜２８は０．２μｍ厚みで、ポリシリコン膜４０は０．５μｍ厚みで形成している。

次に、図１０（ｃ）に示すように、異方性のドライエッチングによって振動板１２上に形成されたポリシリコン膜４０を除去する。これによって、犠牲層ホール３０中にのみポリシリコン膜４０が残った構造が形成されることになる。そこで、図１０（ｄ）に示すように、耐腐食性膜２９としてポリイミド又はポリベンゾオキサゾール等の有機樹脂系膜を１．０μｍ厚みで形成している。

このような構成とすることにより、第１実施形態と比較して振動板１２を薄く形成することができる。つまり、犠牲層ホール３０の封止に対してポリシリコン膜４０を主とし、シリコン酸化膜２８の膜厚を薄くできることで、振動板１２の全体的な膜厚を薄く形成することができる。

なお、本実施形態におけるヘッドでは、上記構成および製造方法によって振動板１２の短辺幅が６０μｍ、長辺幅が８００〜１０００μｍ、隔壁幅が約２４．５μｍで形成されたアクチュエータ素子１１が片側列に３８４個、２列の千鳥配置により、ノズル配列密度３００ｄｐｉのヘッド構成としている。

次に、本発明に係る液体カートリッジについて図１１を参照して説明する。
このヘッド一体型液体カートリッジ８０は、ノズル８１等を有する上記各実施形態のいずれかの液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッド８２と、このインクジェットヘッド８２に対して記録液としてのインクを供給するインクタンク８３とを一体化したものである。

このように本発明に係る液滴吐出ヘッドに記録液を供給する記録液タンク（液体タンク）を一体化することにより、滴吐出特性のバラツキが少なく、信頼性の高い液滴吐出ヘッドを一体化した液体カートリッジ（インクタンク一体型ヘッド）が低コストで得られる。

次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドを搭載した本発明に係る画像形成装置の一例について図１２及び図１３を参照して説明する。なお、図１２は同画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図、図１３は同装置の要部平面説明図である。
この画像形成装置は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド１０１とガイドレール１０２とでキャリッジ１０３を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ１０４でタイミングベルト１０５を介して図１３で矢示方向（主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ１０３には、例えば、それぞれイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）のインク滴を吐出する本発明に係る液体吐出ヘッドからなる４個の記録ヘッド１０７を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、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１０７を構成する液体吐出ヘッドとしては、前述したように静電型液体吐出ヘッドを用いている。なお、異なる色を吐出する複数のノズル列を備えた１又は複数の液体吐出ヘッドで記録ヘッドを構成することもできる。

キャリッジ１０３には、記録ヘッド１０７に各色のインクを供給するための各色のサブタンク１０８を搭載している。このサブタンク１０８にはインク供給チューブ１０９を介して図示しないメインタンク（インクカートリッジ）からインクが補充供給される。

一方、給紙カセット１１０などの用紙積載部（圧板）１１１上に積載した用紙１１２を給紙するための給紙部として、用紙積載部１１１から用紙１１２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙ローラ）１１３及び給紙ローラ１１３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１１４を備え、この分離パッド１１４は給紙ローラ１１３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１１２を記録ヘッド１０７の下方側で搬送するための搬送部として、用紙１１２を静電吸着して搬送するための搬送ベルト１２１と、給紙部からガイド１１５を介して送られる用紙１１２を搬送ベルト１２１との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ１２２と、略鉛直上方に送られる用紙１１２を略９０°方向転換させて搬送ベルト１２１上に倣わせるための搬送ガイド１２３と、押さえ部材１２４で搬送ベルト１２１側に付勢された先端加圧コロ１２５とを備えている。また、搬送ベルト１２１表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ１２６を備えている。

ここで、搬送ベルト１２１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１２７とテンションローラ１２８との間に掛け渡されて、副走査モータ１３１からタイミングベルト１３２及びタイミングローラ１３３を介して搬送ローラ１２７が回転されることで、図１１のベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。なお、搬送ベルト１２１の裏面側には記録ヘッド１０７による画像形成領域に対応してガイド部材１２９を配置している。

また、図３１に示すように、搬送ローラ１２７の軸には、スリット円板１３４を取り付け、このスリット円板１３４のスリットを検知するセンサ１３５を設けて、これらのスリット円板１３４及びセンサ１３５によってエンコーダ１３６を構成している。

帯電ローラ１２６は、搬送ベルト１２１の表層に接触し、搬送ベルト１２１の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に各２．５Ｎをかけている。

また、キャリッジ１０３の前方側には、図１２に示すように、スリットを形成したエンコーダスケール１４２を設け、キャリッジ１０３の前面側にはエンコーダスケール１４２のスリットを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１４３を設け、これらによって、キャリッジ１０３の主走査方向位置を検知するためのエンコーダ１４４を構成している。

さらに、記録ヘッド１０７で記録された用紙１１２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト１２１から用紙１１２を分離するための分離部と、排紙ローラ１５２及び排紙コロ１５３と、排紙される用紙１１２をストックする排紙トレイ１５４とを備えている。

また、背部には両面給紙ユニット１６１が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット１６１は搬送ベルト１２１の逆方向回転で戻される用紙１１２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ１２２と搬送ベルト１２１との間に給紙する。

さらに、図１３に示すように、キャリッジ１０３の走査方向の一方側の非印字領域には、記録ヘッド１０７のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構１９１を配置している。

この維持回復機構１９１は、記録ヘッド１０７の各ノズル面をキャピングするための各キャップ１９２ａ〜１９２ｄ（区別しないときは「キャップ１９２」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１９３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なうときの液滴を受ける空吐出受け１９４などを備えている。

このように構成した画像形成装置においては、給紙部から用紙１１２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙１１２はガイド１１５で案内され、搬送ベルト１２１とカウンタローラ１２２との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド１２３で案内されて先端加圧コロ１２５で搬送ベルト１２１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、図示しない制御回路によって高圧電源から帯電ローラ１２６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１２１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１２１上に用紙１１２が給送されると、用紙１１２が搬送ベルト１２１に静電力で吸着され、搬送ベルト１２１の周回移動によって用紙１１２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ１０３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１０７を駆動することにより、停止している用紙１１２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１１２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１１２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１１２を排紙トレイ１５４に排紙する。

また、両面印刷の場合には、表面（最初に印刷する面）の記録が終了したときに、搬送ベルト１２１を逆回転させることで、記録済みの用紙１１２を両面給紙ユニット１６１内に送り込み、用紙１１２を反転させて（裏面が印刷面となる状態にして）再度カウンタローラ１２２と搬送ベルト１２１との間に給紙し、タイミング制御を行って、前述したと同様に搬送ベル１２１上に搬送して裏面に記録を行った後、排紙トレイ１５４に排紙する

また、印字（記録）待機中にはキャリッジ１０３は維持回復機構１９１側に移動されて、キャップ１９２で記録ヘッド１０７のノズル面がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、キャップ１９２で記録ヘッド１０７をキャッピングした状態でノズルから記録液を吸引し（「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という。）し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行い、この回復動作によって記録ヘッド１０７のノズル面に付着したインクを清掃除去するためにワイパーブレード１９３でワイピングを行なう。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド１０７の安定した吐出性能を維持する。

このように、この画像形成装置においては本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドを搭載しているので、インク滴の吐出特性のバラツキが少なく、高い画像品質の画像を記録できる画像形成装置が得られる。

ここまで述べてきたように、本実施形態の例として液滴吐出ヘッドを挙げてきたが、本発明に係る液滴吐出ヘッドのアクチュエータを構成する静電型アクチュエータは光学走査ミラーや光学バルブなどの光学デバイスとしても利用できるものである。

本発明に係る液滴吐出ヘッドの第１実施形態を示す平断面説明図である。同じく同ヘッドを分解した状態の平面説明図である。図２の要部拡大平断面説明図である。図３のＸ−Ｘ線に沿う断面説明図である。図３のＹ−Ｙ線に沿う断面説明図である。図４の要部拡大断面説明図である。同ヘッドの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。同じく図７に続く工程の説明に供する断面説明図である。本発明に係る液滴吐出ヘッドの第２実施形態を示す図４と同様な断面説明図である。同ヘッドの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。本発明に係る液体カートリッジの説明に供する斜視説明図である。本発明に係る画像形成装置の機構部の一例を説明する全体構成図である。同じく要部平面説明図である。従来の静電ヘッドの一例を示す図４と同様な断面説明図である。同じく図５と同様な断面説明図である。同じく図１４の要部拡大断面説明図である。同じく封止不良が生じた場合の図１４の要部拡大断面説明図である。

符号の説明

１…アクチュエータ基板
２…流路基板
３…ノズル基板
４…ノズル
５…ノズル連通路
６…液室
７…流体抵抗部
８…インク供給孔
９…液室間隔壁
１１…アクチュエータ素子
１２…振動板
１３…ギャップ（空隙）
１４…電極
２１…シリコン基板
２２…熱酸化膜
２３…絶縁膜
２４…犠牲層
２５…絶縁膜
２６…振動板電極
２７…絶縁膜
２８…絶縁膜
２９…耐腐食性膜
３０…犠牲層ホール（犠牲層除去孔）

Claims

液滴を吐出するノズルを有するノズル基板と、各ノズルが連通する液室を形成する流路基板と、犠牲層エッチングにより形成された空隙を介して前記液室の壁面の一部を形成する振動板と電極とを対向配置した静電型アクチュエータ基板とを積層した液滴吐出ヘッドにおいて、
前記犠牲層エッチングにより前記空隙が形成された後に、封止膜としての酸化シリコン膜及びポリシリコン膜が順次形成されて、前記犠牲層エッチングを行なうための犠牲層除去孔が前記酸化シリコン膜と前記ポリシリコン膜の積層膜からなる封止膜で封止され、
前記封止膜を構成する前記酸化シリコン膜の膜厚は前記ポリシリコン膜の膜厚より薄く形成され、
前記酸化シリコン膜上に形成された前記ポリシリコン膜は除去されて、前記犠牲層除去孔中のみに前記ポリシリコン膜が残存する構造が形成され、
前記酸化シリコン膜は前記空隙に対応する部分にも形成され、
前記ポリシリコン膜が除去された前記酸化シリコン膜の前記空隙に対応する部分上に耐腐食性膜が形成されて、
前記酸化シリコン膜及び前記耐腐食性膜は前記振動板の一部を構成し、
前記ポリシリコン膜は前記振動板の前記空隙に対応する部分で前記振動板を構成していない
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を一体に備えていることを特徴とする液体カートリッジ。
請求項１に記載の液滴吐出ヘッド又は請求項２に記載の液体カートリッジを搭載することを特徴とする画像形成装置。