JPH05286133A - インクジェット記録装置および記録ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 新たにヘッド作製工程を増加させることな
く、インク中の気泡が溜まりにくく、かつ、抜けやすい
構造のインクジェット記録ヘッドを提供する。 【構成】 チャネル基板２には、異方性エッチングによ
り、チャネル部５とインクリザーバ部６が形成されてい
る。インクリザーバ部６は基板を貫通しないように形成
され、その後端部にインク供給口７が形成されている。
図中の矢印に示すように、インクジェット記録ヘッド１
のインク滴９の噴射方向が鉛直方向下方であるから、イ
ンク１０中に気泡が生じても、上方へ抜けて、インクリ
ザーバ部６に、気泡が溜まりにくくなった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録装
置および該インクジェット記録装置に用いられるインク
ジェット記録ヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のインクジェット記録ヘッドのイン
ク供給口の形状としては、特開平２−２６５７５４号公
報に記載されているように、インクジェット記録ヘッド
のインク供給口の方向が、インク噴射方向と直角方向と
なるものが普通である。また、そのインク供給口は異方
性エッチングにより作製されていた。

【０００３】シリコンの異方性エッチング技術は結晶面
の違いにより、エッチング速度が異なることを利用する
もので、特に、｛１１１｝結晶面のエッチング速度が他
の結晶面に比較して非常に遅いことを利用したものが一
般的である。（１００）結晶面を表面に持つシリコン基
板を用いた場合、開口部が正方形もしくは長方形のパタ
ーンは、非常に精度よく形成されることが知られてい
る。

【０００４】例えば、特開昭６１−２３０９５４号公報
にインクジェット記録ヘッドの製造方法が記載されてい
る。また、特開平２−１１１６９６号公報には、一方の
面に複数のエッチング開口部用のパターンを設けて、複
数回のエッチング工程により、インクリザーバ部とチャ
ネル部を精度よく形成する方法が記載されている。

【０００５】図７は、シリコンの異方性エッチングを応
用したインクジェット記録ヘッドのチャネル基板の製造
方法の一例の説明図である。図中、２はチャネル基板、
５はチャネル部、６はインクリザーバ部、１７はエッチ
ングマスク、１８は未エッチング部、１９は連結用溝形
成領域である。図３（Ａ）は、チャネル部５、インクリ
ザーバ部６を形成するためのエッチングマスク１７が形
成されたチャネル基板２の斜視図である。このエッチン
グマスク１７により、シリコンの異方性エッチングを行
なうことによって、図３（Ｂ）の平面図に示すように、
チャネル基板２に、チャネル部５、インクリザーバ部６
が作製される。

【０００６】上述したように、異方性エッチングでは、
エッチングパターンの形状が矩形の場合のみ、正しい形
状にエッチングが進行するから、チャネル部５とインク
リザーバ部６と分離して形成するのである。したがっ
て、チャネル部５とインクリザーバ部６との間に未エッ
チング部１８が残り、チャネル部５とインクリザーバ部
６とが流路として連結されないから、両者を連結する通
路を形成する必要がある。そのため、図３（Ｂ）におい
て、ハッチングで図示した連結用溝形成領域１９にダイ
シングにより連結用溝が形成される。図３（Ｃ）は、そ
の断面図であり、同様にハッチングで図示した部分、す
なわち、連結用溝形成領域１９を、ダイシングソーによ
って切削して溝を形成し、チャネル部５とインクリザー
バ部６との間の部分を連結する。この連結用溝を形成す
る際は、ダイシングブレードの幅からの制約、および、
流路抵抗の設計上の制約から、チャネル部５とインクリ
ザーバ部６との間隔は、およそ０．４ｍｍ以下にしなけ
ればならないという制約がある。また、連結用溝がチャ
ネル基板の端部まで貫通して形成されるから、ヘッド側
面にできる連結用溝の部分は、埋めておかなければなら
ず、充填補修作業を必要とする。

【０００７】ダイシングによる連結用溝を形成しない方
法に代わる方法として、厚膜樹脂層を利用する方法があ
る。図６は、その方法によるインクジェット記録ヘッド
の一例の断面図である。図中、１はインクジェット記録
ヘッド、２はチャネル基板、３はヒーター基板、４は厚
膜樹脂層、５はチャネル部、６はインクリザーバ部、７
はインク供給口、８はチャネル部とインクリザーバ部と
の連結部、１８は未エッチング部である。なお、この図
では、厚膜樹脂層に形成されるヒーターのための凹部や
その底部に設けられるヒーターおよびその電極などの図
示は省略した。インクリザーバ部６の開口がインク供給
口７であり、インクタンクへの連結部をもった樹脂製の
図示しない第２のインクリザーバにつながっている。こ
の構造のチャネル基板２においては、チャネル部５とイ
ンクリザーバ部６との境界部分の未エッチング部１８は
そのままとしておく。そして、ヒーター基板３に形成し
た厚膜樹脂層４に連結部８をパターニングして形成す
る。連結部８は、チャネル基板２の未エッチング部１８
に対向する位置に形成するから、連結部８を介してチャ
ネル部５とインクリザーバ部６とのインク流路が形成で
きる。連結部８のパターニングは精度よくできるから、
インク流路の流路抵抗を正確にできる利点がある。

【０００８】ところで、このようなインクジェット記録
ヘッド１を、図４に示すようにインク滴９が鉛直方向下
向きとなるようにして噴射する場合、つまり、鉛直方向
下向き印字のインクジェット記録装置に使用した場合に
は、インク供給口７は鉛直方向に対して横向きとなる。
この場合には、インクジェット記録ヘッド１中のインク
リザーバ部６の鉛直方向上部の角の部分１１に、インク
１０中の気泡がインクよりも軽いために、溜まりやす
く、また、抜けにくかった。そして、溜まった気泡１２
により噴射特性が変化し、印字品質が劣化するという問
題があった。

【０００９】この部分に気泡が溜まりにくくするために
は、インクリザーバ部６の形状を、図５に示すような形
状とすることが望ましい。しかし、特開平２−２６５７
５４号公報に記載されているような、小型で精密な印字
ヘッドに向いた生産性の高い製造方法である異方性エッ
チングを用いてインクリザーバ部を作製する場合には、
異方性エッチングの作製上の制約からインクリザーバ部
は、図４に示す形状に限られていた。

【００１０】一方、図４に示す気泡が溜まりやすいイン
クリザーバ部の角の部分１１のないインクジェット記録
ヘッドの構造としては、インクジェット記録ヘッドのイ
ンク供給口を鉛直方向上向きに設ける構造が考えられ
る。しかし、インクの供給口を上向きに設けるために
は、インク供給口のヘッド作製工程が新たに増加し、製
作コストの増加が生じてしまうという欠点があった。

【００１１】つまり、従来の方法により異方性エッチン
グを用いて作製したインクジェット記録ヘッドを、鉛直
方向下向きの印字のインクジェット記録装置に使用した
場合には、構造的に回避不可能な欠点があった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した問
題点を解決するためになされたもので、新たにヘッド作
製工程を増やすことなく、インク中の気泡が溜まりにく
く、かつ、抜けやすい構造のインクジェット記録ヘッド
およびそれを用いたインクジェット記録装置を提供する
ことを目的とするものである。

【００１３】また、その製造にあたっては、生産性の高
い異方性エッチングを用いることができる構造を採用し
ているものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１の発
明においては、インク滴を記録ヘッドのノズルより噴射
して記録媒体に記録を行なうインクジェット記録装置に
おいて、ノズルを鉛直方向下向きに設けるとともに、前
記ノズルへのインク供給口を鉛直方向上向きに設けたこ
とを特徴とするものである。

【００１５】また、チャネル部とインクリザーバ部を異
方性エッチング工程により形成するインクジェット記録
ヘッドの製造方法において、請求項２の発明において
は、ダイシング工程により、前記インクリザーバ部の後
端部をインク供給口となるように開口させたことを特徴
とするものであり、請求項３の発明においては、前記イ
ンクリザーバ部の後端部に隣接して、異方性エッチング
工程によりインク供給口を形成させたことを特徴とする
ものである。

【００１６】

【作用】請求項１の発明によれば、インク滴を記録ヘッ
ドのノズルより噴射して記録媒体に記録を行なうインク
ジェット記録装置において、ノズルを鉛直方向下向きに
設けるとともに、前記ノズルへのインク供給口を鉛直方
向上向きに設けたことにより、インク中に混入した気泡
が、インク流路やインクリザーバ部に溜まることを防止
でき、また、仮に溜まったとしても容易に抜けることが
できる。

【００１７】請求項２の発明によれば、チャネル部とイ
ンクリザーバ部を異方性エッチング工程により形成する
インクジェット記録ヘッドの製造方法において、ダイシ
ング工程により、前記インクリザーバ部の後端部をイン
ク供給口となるように開口させたことによって、製造工
程を増加させることなくインク供給口を形成することが
できる。

【００１８】請求項３の発明によれば、チャネル部とイ
ンクリザーバ部を異方性エッチング工程により形成する
インクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記イ
ンクリザーバ部の後端部に隣接して、異方性エッチング
工程によりインク供給口を形成させたことによってイン
ク供給口も異方性エッチング工程によって形成できる。

【００１９】

【実施例】図１は、本発明のインクジェット記録ヘッド
の一実施例の概略を示す断面図である。図中、１はイン
クジェット記録ヘッド、２はチャネル基板、３はヒータ
ー基板、４は厚膜樹脂層、５はチャネル部、６はインク
リザーバ部、７はインク供給口、８はチャネル部とイン
クリザーバ部との連結部、９はインク滴、１０はインク
である。インクリザーバ部６の形状は、図４または図６
で説明したものと同様であるが、基板は貫通していな
い。このインクリザーバ部６の後端部にインク供給口７
が形成されている。したがって、図中の矢印に示すよう
に、インクジェット記録ヘッド１のインク滴９の噴射方
向が鉛直方向下方であり、インク供給口７は、後述する
ように、ダイシング工程や異方性エッチング工程によっ
て形成されたもので、インク滴の噴射方向と同軸方向で
ある鉛直方向上向きに設けられている。

【００２０】この実施例によれば、インクリザーバ部の
作製方法として、生産性の高い異方性エッチングを用い
つつ、インク供給口を作製コストの増加が生じない従来
のヘッド作製工程によりインクジェット記録ヘッドを作
成することができる。インク１０中に気泡が生じても、
図４で説明したインクリザーバの鉛直方向上部の角の部
分に、気泡が溜まりにくくなった。

【００２１】なお、上記実施例では、インクリザーバ部
６は、基板を貫通しないように形成したが、必ずしもそ
の必要はない。図４または図６で説明したように、イン
クリザーバ部を基板を貫通させて形成した場合でも、図
１に示すように、鉛直方向上向きのインク供給口７を形
成し、基板を貫通したインクリザーバ部の開口とインク
供給口７を覆うように、図示しないインクカートリッジ
等に連通するインクタンクを設ければよい。この場合に
は、インクリザーバ部の開口と上向きに設けたインク供
給口７の両方からインクが供給される。インク１０中に
生じた気泡は、インク供給口７から抜けるから、インク
流路中に溜まることはない。

【００２２】図２は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの他の実施例の概略の断面図である。図中、図１と同
様な部分には同じ符号を付して説明を省略する。１３は
ダイシング部、１４はダイシングによる除去部である。
この実施例の場合は、点線で示した部分１４を破線で示
したダイシング部１３により除去し、鉛直方向上向きに
インク供給口７を作製したものである。ダイシング工程
は、特開平１−１６６９６５号公報に記載されているよ
うに、図２の図示していない電極端子部を露出させるた
めのダイシング工程であり、従来のダイシング位置を移
動しただけである。したがって、新たなヘッド作製工程
は必要としない。また、従来はシリコン基板を貫通する
まで行なっていた異方性エッチングを、この実施例の場
合は、インクリザーバ部６として示したように、異方性
エッチングがシリコン基板を貫通する前に完了させ、図
４で生じていた鉛直方向横向きのインク供給口を形成し
ない形状とした。しかし、図１で説明したように、異方
性エッチングによるインクリザーバ部が、シリコン基板
を貫通してもよいことは勿論である。

【００２３】図３は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの別な実施例の概略の断面図である。図中、図１と同
様な部分には同じ符号を付して説明を省略する。１５は
インク流路、１６は該インク流路とインクリザーバ部と
の連結部である。この実施例では、新たな異方性エッチ
ングパターンによってインク流路１５を形成し、これを
インク供給口としたものである。インク流路１５は、イ
ンクリザーバ部６の端部に近接して鉛直方向上向きに形
成され、厚膜樹脂層４に連結部１６となる凹部を形成し
て、インク供給口７となるインク流路１５とインクリザ
ーバ６間の連結が行なわれる。この場合、新たな異方性
エッチングパターンは、異方性エッチング工程で同時に
作製でき、新たなヘッド作製工程は必要としない。この
実施例でも、図２の実施例と同様に、従来はシリコン基
板を貫通させていた異方性エッチングを貫通する前に完
了させ、図４で生じていた鉛直方向横向きのインク供給
口を形成しない形状とした。しかし、インクリザーバ部
が基板を貫通して形成されていてもよいことは同様であ
る。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、鉛直方向下向き印字のインクジェット記録装
置において、インク供給口が鉛直方向上向きに設けられ
ることによって、インク中の気泡が溜まりにくくなり、
印字品質の劣化を防止することができる。また、作製コ
ストの増加が生じない従来のヘッド作製工程によって、
インク供給口を鉛直方向上向きに形成できるから、作製
コストの増加を必要とせずに、インクジェット記録ヘッ
ドを製造できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のインクジェット記録ヘッドの一実施
例の概略を示す断面図である。

【図２】 本発明のインクジェット記録ヘッドの他の実
施例の概略の断面図である。

【図３】 本発明のインクジェット記録ヘッドの別な実
施例の概略の断面図である。

【図４】 従来のインクジェット記録ヘッドの動作状態
の説明図である。

【図５】 インクジェット記録ヘッドの改良案の説明図
である。

【図６】 従来のインクジェット記録ヘッドの一例の断
面図である。

【図７】 異方性エッチングによるインクジェット記録
ヘッドの製造方法の一例の説明図である。

【符号の説明】

１ インクジェット記録ヘッド、２ チャネル基板、３
ヒーター基板、４厚膜樹脂層、５ チャネル部、６
インクリザーバ部、７ インク供給口、８チャネル部と
インクリザーバ部との連結部、９ インク滴、１０ イ
ンク、１１インクリザーバ部の角の部分、１３ ダイシ
ング部、１４ ダイシングによる除去部、１５ インク
流路、１６ インク流路とインクリザーバ部との連結
部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ４１Ｊ 2/16 9012−2Ｃ Ｂ４１Ｊ 3/04 １０３ Ｈ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク滴を記録ヘッドのノズルより噴射
   して記録媒体に記録を行なうインクジェット記録装置に
   おいて、ノズルを鉛直方向下向きに設けるとともに、前
   記ノズルへのインク供給口を鉛直方向上向きに設けたこ
   とを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】 チャネル部とインクリザーバ部を異方性
   エッチング工程により形成するインクジェット記録ヘッ
   ドの製造方法において、ダイシング工程により、前記イ
   ンクリザーバ部の後端部をインク供給口となるように開
   口させたことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの
   製造方法。
3. 【請求項３】 チャネル部とインクリザーバ部を異方性
   エッチング工程により形成するインクジェット記録ヘッ
   ドの製造方法において、前記インクリザーバ部の後端部
   に隣接して、異方性エッチング工程によりインク供給口
   を形成させたことを特徴とするインクジェット記録ヘッ
   ドの製造方法。