JP2003276206A - 液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出ヘッド、及び該液滴吐出ヘッドを用いたインクカートリッジ、インクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリコン単結晶基板に微細な形状を高精度で
加工可能な異方性エッチングと、シリコン基板に貫通孔
を形成するサンドブラストエッチングの利点を生かし、
低コストなインクジェットヘッドの製造方法を提供す
る。 【解決手段】 複数のノズル２を形成したノズル板１
と、ノズル２に連通する連通管６と加圧液室４を形成し
た流路板３と、加圧液室４内の液体を加圧する振動板７
とを備えたインクジェットヘッドの製造方法。流路板３
は面方位が（１００）のシリコン基板で形成され、第１
の工程は加圧液室側からシリコン窒化膜をマスクパター
ンとして形成し、加圧液室４に必要な深さの異方性ウェ
ットエッチングを行う。このとき連通管６部分について
も同時に行う。第２の工程は、ノズル面側からドライフ
ィルムで形成されたマスクパターンでサンドブラストエ
ッチングを行い、加圧液室と連通する貫通孔を完成させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液滴吐出ヘッドの
製造方法、液滴吐出ヘッド、及び該液滴吐出ヘッドを用
いたインクカートリッジ、インクジェットプリンタに関
し、特に結晶方位を有するシリコン単結晶基板に微細な
形状を形成するための加工技術に関し、液滴吐出ヘッド
の加圧液室形成部材をウェットエッチング及びサンドブ
ラストによって形成する液滴吐出ヘッドの製造方法、液
滴吐出ヘッド、及び該液滴吐出ヘッドを用いたインクカ
ートリッジ、インクジェットプリンタに関する。

【０００２】

【従来の技術】液滴吐出ヘッドとしては、以下に示すよ
うに種々の形式のものが知られており、例えば液体レジ
ストを液滴として吐出する液滴吐出ヘッド、ＤＮＡ試料
を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドなどとして使用さ
れることが知られているが、以下の説明ではインクジェ
ットヘッドを例として説明する。

【０００３】特開２０００−９４６９５号公報に記載さ
れた「プリントヘッドの製造方法」の発明においては、
被加工物の加工面に平均粒径が２４μｍ以下の砥粒を吹
きつけるようにして当該加工面をエッチング加工する加
工方法を用いて、所定材料からなる板状部材の一面に圧
力室と貫通孔を形成することにより流路板を作製するよ
うにしたことを特徴とする。また、高圧エア中にほぼ均
一の密度で砥粒を混合し、かくして得られた固気２相流
を被加工物の加工面に吹きつけ、砥粒により当該加工面
をエッチング加工する加工法を用いて、所定材料からな
る板状部材の一面に圧力室と貫通孔とを形成し、流路板
を作製するようにしたものである。

【０００４】特開２０００−３２６５１６号公報に記載
された「シリコン基板のサンドブラスト加工方法及びイ
ンクジェットプリンタヘッド」の発明においては、第１
の工程でシリコンウェハ上の基板に第一の溝を、インク
供給溝の長手方向に沿って砥粒噴射ノズルを基板の幅の
ピッチで２０回折り返し走査させて１００〜２００μｍ
の深さに形成する。また、第２の工程でシリコンウェハ
を裏返し、インク供給溝の短手方向にインク供給穴に沿
って砥粒噴射ノズルを基板の長さのピッチで６回折り返
し走査させて、インク供給穴をチップ基板厚さの略１／
２の深さに形成する。さらに、第３の工程でシリコンウ
ェハを表に返し、インク供給穴への貫通すべき部分に沿
って第２の工程と同じ方向に同ピッチで折り返し走査し
て、第２の溝を第１の溝内に形成するものである。

【０００５】特開平６−６４１７８号公報に記載された
「インクジェットヘッドの製造方法」の発明において
は、ガラス製の流路基板の上面に形成してあるインク流
路は、深さの異なる部分を含み、内部のインクを加圧す
る圧電素子を有する加圧室とインクを吐出するノズルな
どが浅い部分の流路で、深い部分の流路となだらかな傾
斜の流路で連続する。流路基板のインク流路側の面に振
動板を接合してインク流路をシールする。インク流路の
製造に際しては、まず深い部分の流路をエッチングによ
り形成し、次いで深い部分の流路の段差部とこれに隣接
する浅い部分の流路の一部とをサンドブラストにより研
削して傾斜流路を形成し、最後に浅い部分の流路をエッ
チングにより形成するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】プリンタ、ファクシミ
リ、複写装置、プロッタなどの画像記録装置（画像形成
装置）として用いるインクジェット記録装置は、インク
滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室（イ
ンク流路、吐出室、圧力室、加圧液室、流路とも称され
る）と、この液室内のインクを加圧するための駆動手段
（圧力発生手段）とを備えた液滴吐出ヘッドとしてのイ
ンクジェットヘッドを搭載したものである。 なお、液
滴吐出ヘッドとしては、例えば液体レジストを液滴とし
て吐出する液滴吐出ヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として
吐出する液滴吐出ヘッドなどもあるが、以下ではインク
ジェットヘッドを中心に説明をする。

【０００７】インクジェットヘッドとしては、駆動手段
が圧電素子であるもの（特公平２−５１７３４号公
報）、インクを加熱して気泡を発生させ、その圧力でイ
ンクを吐出させるもの（特公昭６１−５９９１１号公
報）、駆動手段に静電気力を利用したもの（特開平５−
５０６０１号公報）などがある。この中でもノズル開口
が形成されたノズルプレートと振動板とをスぺーサの両
面に接着して圧力室を形成し、振動板を圧電振動子によ
り変形させる形式のインクジェット式記録ヘッドは、イ
ンク滴を飛翔させるための駆動源として熱エネルギーを
使用しないため熱によるインクの変質がなく特に熱によ
り劣化しやすいカラーインクを吐出させることが可能で
ある。しかも、圧電振動子の変位量を調整してインク滴
のインク量を自在に調節することが可能であるため、高
品質なカラー印刷のためのプリンタを構成するのに最適
なヘッドである。

【０００８】インクジェットヘッドは記録媒体上のドッ
トをインク滴により構成する関係上、インク滴のサイズ
を小さくすることにより、極めて高い解像度での記録、
印刷が可能である。しかしながら、効率よく記録するた
めには、インク開口の数を多くする必要があり、特に圧
電振動子を駆動手段とするものにあっては、圧電振動子
のエネルギを効率よく使用するために圧力室（加圧液
室）を大きくする必要がある。このことはヘッドの小型
化要請とは相反することである。このような相反する問
題を解消するため、通常隣り合う圧力室を区画している
壁（隔壁）を薄くすると共に圧力室の形状を長手方向に
大きくして容積を稼ぐことが行われている。

【０００９】このような圧力室やリザーバは振動板とノ
ズルプレートの間隔を所定の値に保持する部材である液
室形成部材に形成されているが、上述したように極めて
小さく、しかも複雑な形状を備えた圧力室を形成する必
要上、通常エッチング技術が使用されている。そこで、
比較的簡単な手法で微細な形状を高い精度で加工が可能
なシリコン単結晶基板の異方性エッチングを用いた部品
製作技術、いわゆるマイクロマシニング技術を適用して
インクジェット式記録ヘッドを構成する部材を加工する
ことが検討され、種々な技術や手法が提案されている。

【００１０】エッチング技術においてはフォトリソグラ
フィ技術により予め必要なパターン形成を行うが、流路
板形状を作製するにあたって圧力室と圧力室と連通する
貫通孔を形成する際には、ドライエッチング方式にして
もウェットエッチング方式にしても加工レートが低く、
また流路板形状のように深さの異なるパターンを形成す
る際には、２度エッチングを行うことが一般的であり、
多大な時間を要する上、ドライエッチングについては設
備費用は安価とは言えず、製品のコストアップ、製造条
件の制御の困難さや、温室効果ガスを発生させるなどの
問題がある。

【００１１】また、シリコンウェハを両面加工する場合
において、片面加工中もう一方の面は裏面となり加工装
置ウェハ搬送系の搬送キズが付きやすく、歩留まり低下
につながる。また、前記従来技術、特開２０００−９４
６９５号公報、特開２０００−３２６５１６号公報、特
開平６−６４１７８号公報に記載されているサンドブラ
スト工法で形成された貫通孔の側壁や表面は凹凸形状と
なり、インクの淀みや気泡の停滞を招く。また、耐イン
ク性（シリコンの溶出防止）に良いとされる酸化膜の形
成に不具合を来すという問題がある。

【００１２】本発明は、このような従来例の問題点に鑑
みてなされたものであって、その目的とするところは、
比較的簡単な手法で微細な形状を高い精度で加工が可能
なシリコン単結晶基板の異方性エッチングと、シリコン
基板に貫通孔を作製する上でドライエッチング方式と比
較して加工時間の短縮、制御性のしやすさや、温室効果
ガスを使用しないため、地球温暖化抑制、除外装置投資
不要とされるサンドブラスト工法それぞれのエッチング
技術の利点を生かし、低コストなインクジェット式記録
ヘッドなどの液滴吐出ヘッドの製造方法を提供するもの
である。また、該製造方法によって製造されたインクジ
ェット式記録ヘッドなどの液滴吐出ヘッド、インクカー
トリッジ、インクジェットプリンタを提供することを目
的とする。さらに、サンドブラスト工法のマスクパター
ンで一般的に使用されるドライフィルムを裏面保護膜と
して活用することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
すべくなされたものであって、請求項１の発明は、複数
のノズルを形成したノズル形成部材と、前記ノズルに連
通する貫通孔と加圧液室を形成した加圧液室形成部材
と、前記加圧液室内の液体を加圧する圧力を発生する圧
力発生手段とを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法におい
て、前記加圧液室形成部材はシリコン基板で形成されて
おり、前記加圧液室及び前記貫通孔をウェットエッチン
グ及びサンドブラストによって形成することを特徴とす
る。

【００１４】請求項２の発明は、請求項１の液滴吐出ヘ
ッドの製造方法において、前記加圧液室形成部材の前記
ノズル形成部材側である一方の面に所定のパターンマス
クと、前記圧力発生手段側である他方の面に所定のパタ
ーンマスクをそれぞれ形成し、第１の工程として前記他
方の面からウェットエッチングにより前記所定のパター
ンを形成後、第２の工程として前記一方の面からサンド
ブラストにより前記貫通孔を形成することを特徴とす
る。

【００１５】請求項３の発明は、請求項１の液滴吐出ヘ
ッドの製造方法において、前記加圧液室と連通する貫通
孔は、前記加圧液室形成部材の前記ノズル形成部材側の
面からのみ加工することを特徴とする。

【００１６】請求項４の発明は、請求項１の液滴吐出ヘ
ッドの製造方法において、前記加圧液室形成部材の前記
ノズル形成部材側である一方の面に所定パターンのマス
クと、前記圧力発生手段側である他方の面に所定のパタ
ーンマスクをそれぞれ形成し、第１の工程として前記加
圧液室形成部材の前記ノズル形成部材側の面からサンド
ブラストにより前記貫通孔を形成後、第２の工程として
前記加圧液室形成部材の前記圧力発生手段側の面からウ
ェットエッチングにより前記所定のパターンを形成する
ことを特徴とする。

【００１７】請求項５の発明は、請求項１〜４の液滴吐
出ヘッドの製造方法において、前記加圧液室形成部材の
両面に形成するパターンマスク形成層は、前記加圧液室
形成部材の表面側から、シリコン酸化膜、シリコン窒化
膜、ドライフィルムとし、該ドライフィルムは両面とも
同時に貼り付けることを特徴とする。

【００１８】請求項６の発明は、請求項１〜５の液滴吐
出ヘッドの製造方法において、サンドブラストにより前
記加圧液室と前記貫通孔の形成後、水酸化カリウム溶液
によるエッチング処理を行うことを特徴とする。

【００１９】請求項７の発明は、請求項１〜６の液滴吐
出ヘッドの製造方法によって製造された液滴吐出ヘッド
であることを特徴とする。

【００２０】請求項８の発明は、請求項７の液滴吐出ヘ
ッドと該液滴吐出ヘッドにインクを供給するインクタン
クを一体化したインクカートリッジであることを特徴と
する。

【００２１】請求項９の発明は、請求項７または８の液
滴吐出ヘッドまたはインクカートリッジを使用したイン
クジェットプリンタであることを特徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図１２に示す実施例に基づいて説明する。図１は、本
発明の実施例であるインクジェットヘッドの構成を示す
分解斜視図である。図１において、インクジェットヘッ
ドは、ノズル板１、流路板３、振動板７、アクチュエー
タ（圧電素子）１１の各部品から構成されている。ノズ
ル板１にはインク滴を飛翔させるための微細孔である多
数のノズル２を各加圧液室の先端部分に対応して形成さ
れており、各ノズル２の径は２０〜３５μｍである。こ
のノズル板１は、例えば電鋳工法によって製造したＮｉ
の金属プレートを用いているが、シリコンやその他金属
材料、あるいはポリイミドなどの樹脂フィルムを用いる
ことができる。なおノズル板１には撥水性の表面処理膜
を成膜している。

【００２３】流路板３は、シリコンで形成されており、
シリコン基板の面方位は（１１０）を使用している。
（１１０）基板を使用することにより、ノズルのピッチ
方向に対して垂直に加圧液室を形成することができるた
め微細化、狭ピッチ化に有利となる。流路板３には各ノ
ズル孔の連通する連通管６と隔壁５によって相互が離隔
された多数の加圧液室４が形成されている。各ノズル孔
へ連通する連通管６は例えばドライエッチング法と異方
性エッチング方法により形成されている。加圧液室、共
通液室はＳｉの異方性エッチングにより形成されてい
る。また、該シリコン流路板３の表面には酸化膜が形成
されている。酸化膜が形成されていることで、インクに
対して溶出しにくく、また濡れ性も向上するため気泡の
滞留が生じにくい構造となる。これは酸化膜に限らず窒
化チタン（ＴｉＮ）膜、またはポリイミド膜でもかまわ
ない。

【００２４】振動板７は、Ｎｉ電鋳工法で形成した金属
プレートからなり、この振動板７の振動機能部は、圧電
素子内の非駆動部に接合する梁部８と圧電素子内の駆動
部と接合する島状凸部９とこの凸部の周囲に形成した厚
み２〜１０μｍ程度の最薄膜部分１０（ダイヤフラム領
域）とからなる。アクチュエータ１１は、セラミックス
基板例えばチタン酸バリウム、アルミナ、フォルステラ
イトなどの絶縁性の基板上に電気機械変換素子である複
数の積層型圧電素子を列状に２列配列して接合し、これ
ら２列の各圧電素子をダイシングにより切断を行ってい
る。なお、各列の複数の圧電素子は、チャンネル方向で
駆動波形を印加する駆動部１２と駆動波形を印加しない
非駆動部１３を交互に構成している。ここで、圧電素子
は厚さ１０〜５０μｍ／層のチタン酸ジルコン酸（ＰＺ
Ｔ）と厚さ数μｍ／層の銀パラジューム（ＡｇＰｄ）か
らなる内部電極とを交互に積層したものである。圧電素
子を厚さ１０〜５０μｍ／層の積層型とすることによっ
て低電圧駆動を可能としている。なお電気機械変換素子
としてＰＺＴに限られるものではない。そして、この圧
電素子の内部電極を交互に端面に取り出して端面電極と
して一方の基板上に共通電極パターンおよび個別電極パ
ターンを駆動部となる圧電素子の端面電極に導電性接着
剤などを介して電気的に接続し、共通電極パターンおよ
び共通電極パターンに接続したＦＰＣケーブルを介して
ＰＣＢ基板と接続して駆動部に駆動波形を印加すること
によって積層方向の伸びの変位を発生させる。

【００２５】図２は、本発明の異なる２種類の流路板を
示す断面図であり、図２（Ａ）は片面流路方式の流路板
を示し、図２（Ｂ）は両面流路方式の流路板を示す。図
２（Ａ）に示す片面流路方式の流路板２０では、加圧液
室２１、加圧液室２１とノズルとを連通する貫通孔２２
とからなる。また、図２（Ｂ）に示す両面流路方式の流
路板３０では、インクがノズルへと流れる流路３１，３
２がノズル面側と振動板側の２箇所形成されており高周
波数での駆動時でもインクのリフィルを十分に確保でき
る構造となっている。インクは、加圧液室にて振動板を
圧電素子により変形させることで加圧され、連通管を通
ってノズルへと向かう。加圧されたインクは、ノズルよ
り噴射される。

【００２６】（実施例１ 請求項１，２，５，６に関す
る）ウェットエッチングでは、前記した面方位（１１
０）のシリコン基板にエッチング溶液として水酸化カリ
ウム溶液を使用し、ノズルピッチ方向に対し垂直な加圧
液室、加圧液室とノズルとを連通する貫通孔を形成す
る。サンドブラスト工法は、数μｍ〜数十μｍの砥粒を
高速で高密度に吹きつけ研削加工を行う物理的エッチン
グ方式で、加圧液室、加圧液室とノズルとを連通する貫
通孔を形成する。ウェットエッチング、サンドブラスト
で所定のパターンを形成する際のマスク材料としては、
サンドブラストを用いることを重視しドライフィルムレ
ジストを使用し、フォトリソグラフィ技術により所望の
マスクパターンを形成する。

【００２７】図２（Ａ）に示す片側流路方式の流路板の
場合、第１の工程として加圧液室側から、シリコン窒化
膜をウェットエッチングマスクパターンとして形成し、
加圧液室２１に必要とされる深さのエッチングを行う。
この時、加圧液室２１とノズルとを連通する貫通孔２２
部分についても、同時にエッチングを行う。その後ウェ
ハを反転し、ノズル面側からドライフィルムで形成され
たマスクパターンでサンドブラストエッチングを行い、
加圧液室２１と連通する貫通孔２２を形成し完成させ
る。マスクパターンを形成し、ウェットエッチングを実
施するまでの間、ノズル面側にはドライフィルムを貼り
保護膜として活用する。上記とは逆順のエッチング工程
を行い加圧液室２１、加圧液室とノズルとを連通する貫
通孔２２を形成することも可能で、この場合、加圧液室
側マスクパターン形成のためのドライフィルムは必然的
に保護膜としての活用がなされる。上記製造方法の構成
に基づき、ウェットエッチングとサンドブラストエッチ
ングそれぞれの利点を生かし低コストなインクジェット
ヘッド製造方法を提供することが可能となる。

【００２８】（実施例２ 請求項１，２，５，６に関す
る）次に、本発明の第２の実施例について説明する。図
３〜図６は、本発明の第２の実施例による流路板の製造
方法の一連の工程を示す図である。まず、図３（Ａ）に
示すように厚さ４００μｍの面方位が（１１０）のシリ
コン基板４１を用意し、厚さ０.０２５μｍのシリコン
酸化膜４２及び０.２μｍのＬＰ−ＣＶＤ窒化膜４３を
形成する。次いで、サンドブラスト用ドライフィルム４
４をノズル形成面側及び加圧液室形成面側に被着させ
（図３（Ｂ））、加圧液室側を上面とし、加圧液室パタ
ーン用の露光マスクを介して露光し、現像を行って加圧
液室面レジストパターン４５を形成する（図３
（Ｃ））。その後、窒化膜４３、酸化膜４２をドライエ
ッチングにてパターンニングを行い窒化膜、酸化膜パタ
ーン４６を形成する（図３（Ｄ））。

【００２９】その後、アッシングによりノズル面、加圧
液室面のドライフィルム４４によるレジスト除去を行い
（図４（Ｅ））、水酸化カリウム溶液により加圧液室に
必要な容積分よりも１０〜２０μｍ不足ぎみの深さまで
加圧液室となる部分４７を異方性エッチングする（図４
（Ｆ））。次に、ウェハを反転させ、新たなサンドブラ
スト用ドライフィルム４８をノズル面側、加圧液室面側
に被着させ（図４（Ｇ））、パターン用の露光マスクを
介して露光し、現像を行って、ノズル面レジストパター
ン４９を形成する（図４（Ｈ））。

【００３０】その後、窒化膜４３、酸化膜４２をドライ
エッチングにてパターンニングを行い、窒化膜、酸化膜
パターン５０を形成する（図５（Ｉ））。この時の貫通
孔開口寸法は所望開口寸法より十数μｍ小さめに形成す
る。次に数μｍ〜数十μｍの砥粒を高速で高密度に衝突
させることが可能なサンドブラスト装置で貫通孔となる
部分に走査５１を行い砥粒を連続的に衝突させ、貫通孔
となる部分を形成するが、その量はウェットエッチング
で形成された加圧液室面側の貫通口部分より十数μｍ手
前の深さまで残留部分５２を残してエッチングを行う
（図５（Ｊ））。その後、両面のレジスト除去を行う
（図５（Ｋ））。ここまで形成されたシリコン基板で貫
通口内側壁に出来たダメージ面、具体的には十数μｍの
凹凸面を取り除くためと、前記に示す加圧液室容積不足
分１０〜２０μｍと、連通していない貫通孔５３の残留
部分５２を水酸化カリウム溶液によりウェットエッチン
グを行い、加圧液室５４と貫通孔５３を形成する（図５
（Ｌ））。次に、窒化膜４３をリン酸溶液で、酸化膜４
２をフッ酸溶液で除去する（図６（Ｍ））。最後に耐イ
ンク性を得るため、熱酸化膜５５を形成する（図６
（Ｎ））。

【００３１】（実施例３ 請求項１，４，５，６に関す
る）次に、本発明の第３の実施例について説明する。図
７〜図９は、本発明の第３の実施例による流路板の製造
方法の一連の工程を示す図である。まず、図７（Ａ）に
示すように厚さ４００μｍの面方位が（１１０）のシリ
コン基板６１を用意し、厚さ０.０２５μｍのシリコン
酸化膜６２及び０.２μｍのＬＰ−ＣＶＤ窒化膜６３を
形成し（図７（Ｂ））、次いでサンドブラスト用ドライ
フィルム６４をノズル形成面側、加圧液室形成面側に被
着させ、ノズル面側を上面とし、ノズル面パターン用の
露光マスクを介して露光し、現像を行ってノズル面レジ
ストパターン６５を形成する（図７（Ｃ））。その後、
窒化膜６３、酸化膜６２をドライエッチングにてパター
ンニングを行い、窒化膜、酸化膜パターン６６を形成す
る（図７（Ｄ））。この時の貫通孔開口寸法は所望開口
寸法より十数μｍ小さめに形成する。

【００３２】次に、数μｍ〜数十μｍの砥粒を高速で高
密度に衝突させることが可能なサンドブラスト装置で貫
通孔となる部分に走査６７を行い砥粒を連続的に衝突さ
せ、第２の工程となるウェットエッチング量で貫通可能
な深さ３００μｍの貫通孔となる部分６８を形成する
（図８（Ｅ））。その後、ウェハを反転させ加圧液室側
を上面とし、加圧液室パターン用の露光マスクを介して
露光し、現像を行って加圧液室面レジストパターン６９
を形成する（図８（Ｆ））。その後、窒化膜６３、酸化
膜６２をドライエッチングにてパターンニングを行い、
窒化膜、酸化膜パターン７０を形成する（図８
（Ｇ））。

【００３３】その後、アッシングにてレジスト除去を行
い（図８（Ｈ））、水酸化カリウム溶液により加圧液室
７１に必要な容積分の深さまでウェットエッチングを行
う（図９（Ｉ））。このとき、第１の工程であるサンド
ブラストによって前記に示すウェットエッチング量で貫
通可能な深さまでエッチングされていることにより、加
圧液室７１とそれと連通する貫通孔７２が形成されると
ともに、第１の工程で形成したサンドブラストによる貫
通孔７２内側壁に形成されたダメージ面、具体的には、
十数μｍの凹凸面を取り除くことになる。次に、窒化膜
６３をリン酸溶液で、酸化膜６２をフッ酸溶液で除去す
る（図９（Ｊ））。最後に、耐インク性を得るため、熱
酸化膜７３を形成する（図９（Ｋ））。

【００３４】このようなピエゾ型液滴吐出ヘッドにおい
て、インク滴吐出方向を液室長手方向に沿う方向にした
エッジシュータ方式とすることもできる。また、圧力発
生手段として発熱抵抗体（電気熱変換素子）を用いるサ
ーマル型、静電力で振動板を変位させる静電型、あるい
は静電気力で液を液室外に吸引して液を飛翔させる静電
吸引型にも適用可能である。

【００３５】（実施例４ 請求項７，８に関する）次
に、本発明に係る記録ヘッド一体型インクカートリッジ
について説明する。図１０は、本発明の実施例の記録ヘ
ッド一体型インクカートリッジを示す斜視図である。本
実施例の記録ヘッド一体型インクカートリッジ８０は、
前記各実施例のいずれかのインクジェットヘッド８１
と、このインクジェットヘッド８１に対してインクを供
給するインクタンク８２とを一体化したものである。こ
のようにインクタンク一体型のヘッドの場合、ヘッドの
歩留まり不良は直ちにインクカートリッジ全体の不良に
つながるので、パーティクルなどによる製造不良を低減
することで、インクカートリッジの歩留まりが向上し、
記録ヘッド一体型インクカートリッジの低コスト化を図
ることができる。

【００３６】（実施例５ 請求項９に関する）次に、本
発明に係るインクジェットヘッドを搭載したインクジェ
ット記録装置の一例について説明する。図１１は、本発
明の実施例によるインクジェット記録装置を示す斜視
図、図１２は、同インクジェット記録装置の機構部の側
面断面図である。本実施例のインクジェット記録装置
は、記録装置本体９１の内部に主走査方向に移動可能な
キャリッジ１０３、キャリッジに搭載した本発明を実施
したインクジェットヘッドからなる記録ヘッド１０４、
記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ１０
５などで構成される印字機構部９２などを収納し、装置
本体９１の下方部には前方側から多数枚の用紙９３を積
載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい）９
４を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙９
３を手差しで給紙するための手差しトレイ９５を開倒す
ることができ、給紙カセット９４或いは手差しトレイ９
５から給送される用紙９３を取り込み、印字機構部９２
によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された
排紙トレイ９６に排紙する。

【００３７】印字機構部９２は、図示しない左右の側板
に横架したガイド部材である主ガイドロッド１０１と従
ガイドロッド１０２とでキャリッジ１０３を主走査方向
（図１２で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキ
ャリッジ１０３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マ
ゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐
出する本発明に係る液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド
１０４を複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と
交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向け
て装着している。また、キャリッジ１０３には記録ヘッ
ド１０４に各色のインクを供給するための各インクカー
トリッジ１０５を交換可能に装着している。インクカー
トリッジ１０５は上方に大気と連通する大気口、下方に
はインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を、
内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多
孔質体の毛管力によりインクジェットヘッドへ供給され
るインクをわずかな負圧に維持している。また、記録ヘ
ッドとしてここでは各色の記録ヘッド１０４を用いてい
るが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個の
ヘッドでもよい。

【００３８】ここで、キャリッジ１０３は後方側（用紙
搬送方向下流側）を主ガイドロッド１０１に摺動自在に
嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッ
ド１０２に摺動自在に載置している。そして、このキャ
リッジ１０３を主走査方向に移動走査するため、主走査
モータ１０７で回転駆動される駆動プーリ１０８と従動
プーリ１０９との間にタイミングベルト１１０を張装
し、このタイミングベルト１１０をキャリッジ１０３に
固定しており、主走査モータ１０７の正逆回転によりキ
ャリッジ１０３が往復駆動される。一方、給紙カセット
９４にセットした用紙９３を記録ヘッド１０４の下方側
に搬送するために、給紙カセット９４から用紙９３を分
離給装する給紙ローラ１１１及びフリクションパッド１
１２と、用紙９３を案内するガイド部材１１３と、給紙
された用紙９３を反転させて搬送する搬送ローラ１１４
と、この搬送ローラ１１４の周面に押し付けられる搬送
コロ１１５及び搬送ローラ１１４からの用紙９３の送り
出し角度を規定する先端コロ１１６とを設けている。搬
送ローラ１１４は副走査モータ１１７によってギヤ列を
介して回転駆動される。

【００３９】そして、キャリッジ１０３の主走査方向の
移動範囲に対応して搬送ローラ１１４から送り出された
用紙９３を記録ヘッド１０４の下方側で案内する用紙ガ
イド部材である印写受け部材１１９を設けている。この
印写受け部材１１９の用紙搬送方向下流側には、用紙９
３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ
１２１、拍車１２２を設け、さらに用紙９３を排紙トレ
イ９６に送り出す排紙ローラ１２３及び拍車１２４と、
排紙経路を形成するガイド部材１２５，１２６とを配設
している。記録時には、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１０４を駆動すること
により、停止している用紙９３にインクを吐出して１行
分を記録し、用紙９３を所定量搬送後次の行の記録を行
う。記録終了信号または、用紙９３の後端が記録領域に
到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ
用紙９３を排紙する。

【００４０】また、キャリッジ１０３の移動方向右端側
の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド１０４の吐出
不良を回復するための回復装置１２７を配置している。
回復装置１２７はキャップ手段と吸引手段とクリーニン
グ手段を有している。キャリッジ１０３は印字待機中に
はこの回復装置１２７側に移動されてキャッピング手段
で記録ヘッド１０４をキャッピングされ、吐出口部を湿
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、記録途中などに記録と関係しないインク
を吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一
定にし、安定した吐出性能を維持する。吐出不良が発生
した場合などには、キャッピング手段で記録ヘッド１０
４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引
手段で吐出口からインクとともに気泡などを吸い出し、
吐出口面に付着したインクやゴミなどはクリーニング手
段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引さ
れたインクは、本体下部に設置された図示しない廃イン
ク溜に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収
保持される。このように、このインクジェット記録装置
においては本発明を実施したインクジェットヘッドを搭
載しているので、気泡溜まりによるインク滴吐出不良が
なく、安定したインク滴吐出特性が得られて、画像品質
が向上する。

【００４１】

【発明の効果】以上の記載から明らかなように、本発明
によれば次のような効果を奏する。 （請求項１の作用効果）比較的簡単な手法で微細な形状
を高い精度で加工が可能なウェットエッチング法、及び
加工時間の短縮、制御性が良いとされるサンドブラスト
法を適用することにより、低コスト、高信頼性のインク
ジェットヘッドなどの液滴吐出ヘッドを形成することが
できるとともに、ドライエッチング法を使用しないこと
で、温室効果ガス発生をなくし温室効果ガス除外装置の
ための投資が不要で、ひいては地球温暖化を抑制するこ
とができる。

【００４２】（請求項２の作用効果）加圧液室形成部材
の加圧液室側の面には隣り合う加圧液室相互を区画する
隔壁を有するような複雑な構造を形成する上で、ウェッ
トエッチングの特性を活かすことができ、加圧液室形成
部材のノズル形成部材側の面では貫通孔形成のように、
加工レートの高いサンドブラスト法でエッチングするこ
とにより、高信頼性、低コストなインクジェットヘッド
などの液滴吐出ヘッドを形成することができる。

【００４３】（請求項３の作用効果）加圧液室と連通す
る貫通孔を加圧液室形成部材の片面からのみ加工するこ
とで、設備搬送キズ、ハンドリングキズなどの発生防止
となり、歩留まり向上、低コスト、高信頼性のインクジ
ェットヘッドなどの液滴吐出ヘッドを形成することがで
きる。

【００４４】（請求項４の作用効果）加圧液室形成部材
のノズル形成部材側のサンドブラストエッチングを第１
の工程とすることにより、マスクパターン形成層である
ドライフィルム貼り付けは１度ですみ、低コストのイン
クジェットヘッドなどの液滴吐出ヘッドを形成すること
ができる。

【００４５】（請求項５の作用効果）加圧液室形成部材
のノズル形成部材側にサンドブラストマスクパターン形
成用のドライフィルムを貼ると同時に、加圧液室形成部
材の加圧液室の面側にもドライフィルムを貼ることによ
りサンドブラストマスクパターン形成までの各工程での
設備搬送キズ、ハンドリングキズなどの保護膜となり、
歩留まり向上、低コストのインクジェットヘッドを形成
することができる。

【００４６】（請求項６の作用効果）サンドブラストに
より凸凹形状となった、貫通孔の側壁では耐インク性
（シリコンの溶出防止）に良いとされる酸化膜の形成が
困難であるが、水酸化カリウム溶液によるエッチング処
理を行うことにより、酸化膜形成が可能となり高信頼性
のインクジェットヘッドを形成することができる。

【００４７】（請求項７の作用効果）インクジェットヘ
ッドなどの液滴吐出ヘッドを請求項１〜６の製造方法に
よって製造するので、低コスト、高信頼性の液滴吐出ヘ
ッドを提供することができる。

【００４８】（請求項８の作用効果）請求項７の液滴吐
出ヘッドであるインクジェットヘッドと、このインクジ
ェットヘッドにインクを供給するインクタンクを一体化
したので、製造不良が減少し、低コストな記録ヘッド一
体型インクカートリッジを提供することができる。

【００４９】（請求項９の作用効果）請求項６の液滴吐
出ヘッド、または請求項７のインクカートリッジを使用
してインクジェットプリンタを形成するので、高信頼
性、低コストのインクジェットプリンタを提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例であるインクジェットヘッド
の構成を示す分解斜視図である。

【図２】 本発明の異なる２種類の流路板を示す断面図
であり、図２（Ａ）は片面流路方式の流路板を示し、図
２（Ｂ）は両面流路方式の流路板を示す。

【図３】 本発明の第２の実施例による流路板の製造方
法の一連の工程を示す図（その１）である。

【図４】 本発明の第２の実施例による流路板の製造方
法の一連の工程を示す図（その２）である。

【図５】 本発明の第２の実施例による流路板の製造方
法の一連の工程を示す図（その３）である。

【図６】 本発明の第２の実施例による流路板の製造方
法の一連の工程を示す図（その４）である。

【図７】 本発明の第３の実施例による流路板の製造方
法の一連の工程を示す図（その１）である。

【図８】 本発明の第３の実施例による流路板の製造方
法の一連の工程を示す図（その２）である。

【図９】 本発明の第３の実施例による流路板の製造方
法の一連の工程を示す図（その３）である。

【図１０】 本発明の実施例による記録ヘッド一体型イ
ンクカートリッジを示す斜視図である。

【図１１】 本発明の実施例によるインクジェット記録
装置を示す斜視図である。

【図１２】 図１１のインクジェット記録装置の機構部
の側面断面図である。

【符号の説明】

１…ノズル板、２…ノズル、３，３０…流路板、４…加
圧液室、５…隔壁、６，２２…連通管、７…振動板、８
…梁部、９…島状凸部、１０…最薄膜部分、１１…アク
チュエータ（圧電素子）、１２…駆動部、１３…非駆動
部、２０…流路板、２１…加圧液室、２２…連通管、３
０…流路板、３１，３２…流路、４１…シリコン基板、
４２…シリコン酸化膜、４３…窒化膜、４４…ドライフ
ィルム、４５…加圧液室面レジストパターン、４６…窒
化膜、酸化膜パターン、４７…加圧液室となる部分、４
８…ドライフィルム、４９…ノズル面レジストパター
ン、５０…窒化膜、酸化膜パターン、５１…サンドブラ
スト装置による走査、５２…残留部分、５３…貫通孔、
５４…加圧液室、５５…熱酸化膜、６１…シリコン基
板、６２…シリコン酸化膜、６３…窒化膜、６４…ドラ
イフィルム、６５…ノズル面レジストパターン、６６…
窒化膜、酸化膜パターン、６７…サンドブラスト装置に
よる走査、６８…貫通孔となる部分、６９…加圧液室面
レジストパターン、７０…窒化膜、酸化膜パターン、７
１…加圧液室、７２…貫通孔、７３…熱酸化膜、８０…
インクカートリッジ、８１…インクジェットヘッド、８
２…インクタンク、９１…記録装置本体、９２…印字機
構部、９３…用紙、９４…給紙カセット、９６…排紙ト
レイ、１０３…キャリッジ、１０４…記録ヘッド、１０
５…インクカートリッジ、１１１…給紙ローラ、１１２
…フリクションパッド、１１４…搬送ローラ、１１５…
搬送コロ、１１６…先端コロ、１２３…排紙ローラ、１
２４…拍車。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のノズルを形成したノズル形成部材
   と、前記ノズルに連通する貫通孔と加圧液室を形成した
   加圧液室形成部材と、前記加圧液室内の液体を加圧する
   圧力を発生する圧力発生手段とを備えた液滴吐出ヘッド
   の製造方法において、前記加圧液室形成部材はシリコン
   基板で形成されており、前記加圧液室及び前記貫通孔を
   ウェットエッチング及びサンドブラストによって形成す
   ることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の液滴吐出ヘッドの製造方
   法において、前記加圧液室形成部材の前記ノズル形成部
   材側である一方の面に所定のパターンマスクと、前記圧
   力発生手段側である他方の面に所定のパターンマスクを
   それぞれ形成し、第１の工程として前記他方の面からウ
   ェットエッチングにより前記所定のパターンを形成後、
   第２の工程として前記一方の面からサンドブラストによ
   り前記貫通孔を形成することを特徴とする液滴吐出ヘッ
   ドの製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の液滴吐出ヘッドの製造方
   法において、前記加圧液室と連通する貫通孔は、前記加
   圧液室形成部材の前記ノズル形成部材側の面からのみ加
   工することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１記載の液滴吐出ヘッドの製造方
   法において、前記加圧液室形成部材の前記ノズル形成部
   材側である一方の面に所定パターンのマスクと、前記圧
   力発生手段側である他方の面に所定のパターンマスクを
   それぞれ形成し、第１の工程として前記加圧液室形成部
   材の前記ノズル形成部材側の面からサンドブラストによ
   り前記貫通孔を形成後、第２の工程として前記加圧液室
   形成部材の前記圧力発生手段側の面からウェットエッチ
   ングにより前記所定のパターンを形成することを特徴と
   する液滴吐出ヘッドの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４いずれか記載の液滴吐出ヘ
   ッドの製造方法において、前記加圧液室形成部材の両面
   に形成するパターンマスク形成層は、前記加圧液室形成
   部材の表面側から、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、
   ドライフィルムとし、該ドライフィルムは両面とも同時
   に貼り付けることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方
   法。
6. 【請求項６】 請求項１〜５いずれか記載の液滴吐出ヘ
   ッドの製造方法において、サンドブラストにより前記加
   圧液室と前記貫通孔の形成後、水酸化カリウム溶液によ
   るエッチング処理を行うことを特徴とする液滴吐出ヘッ
   ドの製造方法。
7. 【請求項７】 請求項１〜６いずれか記載の液滴吐出ヘ
   ッドの製造方法によって製造されたことを特徴とする液
   滴吐出ヘッド。
8. 【請求項８】 請求項７記載の液滴吐出ヘッドと該液滴
   吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクを一体化し
   たことを特徴とするインクカートリッジ。
9. 【請求項９】 請求項７または８記載の液滴吐出ヘッド
   またはインクカートリッジを使用したことを特徴とする
   インクジェットプリンタ。