JP2013063557A - 液体吐出ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドの小型化を図ることが難しい。
【解決手段】流路部材５は、個別液室６の入口側開口９が形成された第１面２１と、ノズル配列方向の両端部に設けられ、第１面２１よりも液体流入方向と反対方向に突出した第２面２２と、第１面２１と第２面２２とを繋ぐ第３面２３とを有し、第２面２２から第３面２３に跨る領域と共通液室部材２０との間が封止部材である接着剤２４により封止され、接着剤２４により、流路部材５と共通液室部材２０との間のノズル配列方向における共通液室１０の壁面２５が形成される。
【選択図】図３

Description

本発明は液体吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置、例えばインクジェット記録装置が知られている。

液体吐出ヘッドとしては、例えば、液滴を吐出する複数のノズルが形成されたノズル板と、ノズルに連なって通じる複数の個別流路を形成する流路板と、個別流路の一部の壁面を形成する振動板部材とを積層接合し、複数の個別流路に液体を供給する共通流路を形成する共通流路部材を、振動板部材を挟んで流路板と反対側の配置したものが知られている（特許文献１）

特開２０１１−０８６８９６号公報

ところで、液体吐出ヘッドの小型化を図るためには個別流路を形成する流路部材の小型化を図る必要がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ヘッドの小型化を図ることを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液滴を吐出する複数のノズルを配列したノズル列を有するノズル板と、
前記ノズルに連なって通じる複数の個別流路を形成する流路部材と、
前記個別流路内の液体を加圧するエネルギーを発生する圧力発生手段と、
前記複数の個別流路に前記液体を供給する共通流路を形成する共通流路部材と、を備え、
前記流路部材は、
前記共通流路に臨み、前記個別流路に通じる入口側開口が形成された第１面と、
ノズル配列方向の両端部に設けられ、前記第１面よりも前記個別流路への液体流入方向と反対方向に突出した第２面と、
前記第２面と前記第１面とを繋ぐ第３面と、を有し、
少なくとも、前記第２面の一部と前記共通流路部材との間が封止部材により封止され、
前記封止部材により、前記流路部材と前記共通流路部材との間のノズル配列方向における前記共通流路の壁面が形成されている
構成とした。

本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、流路部材は、共通流路に臨み、個別流路に通じる入口側開口が形成された第１面と、ノズル配列方向の両端部に設けられ、第１面よりも個別流路への液体流入方向と反対方向に突出した第２面と、第２面と第１面とを繋ぐ第３面と、を有し、少なくとも、第２面の一部と共通流路部材との間が封止部材により封止され、封止部材により、流路部材と共通流路部材との間のノズル配列方向における共通流路の壁面が形成されている構成としたので、ヘッドの小型化を図れる。

本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの外観斜視説明図である。 同じく図３のＸ１−Ｘ１線（図１のＡ−Ａ線に相当）に沿う液室長手方向（ノズル配列方向と直交する方向）の要部断面説明図である。 同じく図２のＹ１−Ｙ１線に沿う平断面説明図である。 同じく図１のＢ−Ｂ線に沿う液室短手方向（ノズル配列方向）の要部断面説明図である。 比較例の説明に供する図６のＸ２−Ｘ２に沿う液室長手方向の要部断面説明図である。 同じく図５のＹ２−Ｙ２線に沿う平断面説明図である。 同じく図８のＸ３−Ｘ３に沿う液室長手方向の要部断面説明図である。 同じく図７のＹ３−Ｙ３線に沿う平断面説明図である。 本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドの説明に供する図１０のＸ４−Ｘ４線に沿う液室長手方向の要部断面説明図である。 同じく図９のＹ４−Ｙ４線に沿う平断面説明図である。 本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドの説明に供する図１２のＸ５−Ｘ５線に沿う液室長手方向の要部断面説明図である。 同じく図１１のＹ５−Ｙ５線に沿う平断面説明図である。 同じく図１２のＸ６−Ｘ６線に沿う液室長手方向の要部断面説明図である。 同実施形態に係る液体吐出ヘッドの組立て工程におけるアライメント時の状態を説明する図１３と同様な断面の断面説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの流路板の製造工程の一例の説明に供する説明図である。 図１５に続く工程の説明に供する説明図である。 図１６に続く工程の説明に供する説明図である。 図１７に続く工程の説明に供する説明図である。 図１８に続く工程の説明に供する説明図である。 図１９に続く工程の説明に供する説明図である。 図２０に続く工程の説明に供する説明図である。 図２１に続く工程の説明に供する説明図である。 図２２に続く工程の説明に供する説明図である。 図２３に続く工程の説明に供する説明図である。 図２４に続く工程の説明に供する説明図である。 流路板を製作した状態のシリコンウエハの平面説明図である。 本発明に係る画像形成装置の一例の機構部を説明する概略側面説明図である。 同機構部の要部平面説明図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１ないし図４を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの外観斜視説明図、図２は図３のＸ１−Ｘ１線（図１のＡ−Ａ線に相当）に沿う液室長手方向（ノズル配列方向と直交する方向）の要部断面説明図、図３は図２のＹ１−Ｙ１線に沿う平断面説明図、図４は図１のＢ−Ｂ線に沿う液室短手方向（ノズル配列方向）の要部断面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、ノズル板１と、流路板（液室基板）２と、振動板部材３とを積層接合している。そして、振動板部材３を変位させる圧電アクチュエータ１１と、このヘッドのフレームを構成する共通流路部材として共通液室部材２０とを備えている。ここでは、流路板２と振動板部材３とで流路部材５を構成している。

ノズル板１、流路板２及び振動板部材３によって、液滴を吐出する複数のノズル４に連なって通じる個別流路としても個別液室（加圧液室、圧力室、加圧室、流路などとも称される。）６、個別液室６に液体を供給する流体抵抗部を兼ねた液体供給路７を形成している。

そして、共通液室部材２０の共通流路としての共通液室１０から液体供給路７を経て複数の個別液室６に液体を供給する。ここでは、個別液室６に通じる液体供給路７の入口側開口９が、共通液室１０に臨み、個別液室６に通じる入口側開口となる。

ここで、ノズル板１は、ニッケル（Ｎｉ）の金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法（電鋳）で製造したものを用いている。これに限らず、その他の金属部材、樹脂部材、樹脂層と金属層の積層部材などを用いることができる。ノズル板１には、各液室６に対応して例えば直径１０〜３５μｍのノズル４を形成し、流路板２と接着剤接合している。また、このノズル板１の液滴吐出側面（吐出方向の表面：吐出面、又は液室６側と反対の面）には撥水層を設けている。

流路板２は、単結晶シリコン基板をエッチングして、個別液室６、液体供給路７などを構成する溝部６ａを形成している。また、流路板２の表面には後述する保護膜３０が形成されている。なお、流路板２は、例えばＳＵＳ基板などの金属板を酸性エッチング液を用いてエッチング、あるいはプレスなどの機械加工を行って形成することもできる。

振動板部材３は、流路板２の個別液室６を形成する溝部６ａの壁面を形成する壁面部材を兼ねている。この振動板部材３は、各個別液室６に対応してその壁面の一部を形成する各振動領域（ダイアフラム部）３ａを有し、振動領域３ａには島状凸部３ｂが形成されている。

そして、この振動板部材３の個別液室６とは反対側に、振動板部材３の振動領域３ａを変形させる駆動手段（アクチュエータ手段、圧力発生手段）としての電気機械変換素子を含む圧電アクチュエータ１１を配置している。

この圧電アクチュエータ１１は、ベース部材１３上に接着剤接合した複数の積層型圧電部材１２を有し、圧電部材１２にはハーフカットダイシングによって溝加工して１つの圧電部材１２に対して所要数の圧電柱１２Ａ、１２Ｂを所定の間隔で櫛歯状に形成している。

圧電部材１２の圧電柱１２Ａ、１２Ｂは、同じものであるが、駆動波形を与えて駆動させる圧電柱を駆動圧電柱（駆動柱）１２Ａ、駆動波形を与えないで単なる支柱として使用する圧電柱を非駆動圧電柱（非駆動柱）１２Ｂとして区別している。

そして、駆動柱１２Ａの上端面（接合面）を振動板部材３の振動領域３ａに接合している。この圧電部材１２は、圧電層と内部電極とを交互に積層したものであり、内部電極がそれぞれ端面に引き出されて外部電極が設けられ、駆動柱１２Ａの外部電極に駆動信号を与えるための可撓性を有するフレキシブル配線基板としてのＦＰＣ１５が接続されている。

共通液室部材２０は、このヘッド全体のフレーム部材を兼ねており、例えばエポキシ系樹脂或いは熱可塑性樹脂であるポリフェニレンサルファイト等で射出成形により形成している。そして、この共通液室部材２０は、ノズル配列方向と直交する方向では、ノズル板１の周縁部と流路部材５を構成する振動板部材３の端部に段違いで接着剤にて接合している。

このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば駆動柱１２Ａに印加する電圧を基準電位から下げることによって駆動柱１２Ａが収縮し、振動板部材３の液室壁面を形成する振動領域３ａが下降して個別液室６の容積が膨張することで、個別液室６内に液体が流入し、その後駆動柱１２Ａに印加する電圧を上げて駆動柱１２Ａを積層方向に伸長させ、振動板部材３の振動領域３ａをノズル４方向に変形させて個別液室６の容積を収縮させることにより、個別液室６内の液体が加圧され、ノズル４から液滴が吐出（噴射）される。

そして、駆動柱１２Ａに印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板部材３の振動領域３ａが初期位置に復元し、個別液室６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室１０から液体供給路７を通じて個別液室６内に液体が充填される。そこで、ノズル４のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。

なお、このヘッドの駆動方法については上記の例（引き−押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行なうこともできる。

そこで、本実施形態における個別液室６を形成している流路板２及び振動板部材３で構成される流路部材５と共通液室部材２０とのノズル配列方向における接合について図３を参照して説明する。

流路部材５は、個別液室６への液体流入方向（共通液室１０側からのノズル４側に向かう方向）に沿う方向の端部が、共通液室１０に臨んでいる。

ここで、流路部材５は、個別液室６の入口側開口９が形成された第１面２１と、ノズル配列方向の両端部に設けられ、第１面２１よりも液体流入方向と反対方向に突出した第２面２２と、第１面２１と第２面２２とを繋ぐ第３面２３とを有している。

この第３面２３は、ノズル配列方向において、第１面２１から第２面２２に向けてノズル配列方向両端部側に広がる方向のテーパ面としている。なお、第３面２３は平坦面でも曲面でもよい。

そして、第２面２２から第３面２３に跨る領域と共通液室部材２０との間が封止部材である接着剤２４により封止されている。

したがって、封止部材である接着剤２４により、流路部材５と共通液室部材２０との間のノズル配列方向における共通液室１０の壁面２５が形成される。

このように、流路部材５の共通液室部材２０と接合する面を、個別液室６の入口側開口９が設けられた第１面２１より突出した第２面２２とすることで、接合面とフレーム部材である共通液室部材２０との接合部幅（間隔）Ｌ１を狭めることができる。

そのため、流路部材５と共通液室部材２０との接合に使用する接着剤量を低減することができ、接着剤２４の流れ出しによって個別液室６の入口側開口９を塞ぐおそれを低減することができる。

一方で、流路部材５の個別液室６の入口側開口９が設けられた第１面２１は、接合面となる第２面２２よりも個別液室側（液体流入方向に向かう方向）に後退した面であることから、流路部材５とノズル板１と共通液室部材２０で形成される共通液室１０の幅（流路部材５の端面と共通液室部材２０との間隔）Ｌ２を広げることができ、液体供給路７に流入させる液体の流体抵抗を下げ、個別液室６に安定して液体を供給することができるので、安定した滴吐出による画像形成が可能となる。

この作用効果について、図５ないし図８に示す比較例との対比において説明する。なお、図５は図６のＸ２−Ｘ２に沿う液室長手方向の要部断面説明図、図６は図５のＹ２−Ｙ２線に沿う平断面説明図、図７は図８のＸ３−Ｘ３に沿う液室長手方向の要部断面説明図、図８は図７のＹ３−Ｙ３線に沿う平断面説明図である。

この比較例では、流路部材５のノズル配列方向と直交する方向の端面を平坦な端面５２１（上記実施形態の第１面２１に相当する面のみ）としている。そして、この流路部材５のノズル配列方向の端部と共通液室部材２０とを接着剤２４で接合し、接着剤２４で共通液室１０のノズル配列方向の壁面２５を形成している。

ところで、共通液室１０は個別液室６に対して液体を安定して供給する必要があり、例えば全てのノズル４からの滴吐出が行われても、次の滴吐出に備えて速やかに各個別液室６に液体を供給できる容量を確保しなければならない。

そのためには、流路部材５のノズル配列と直交する方向の端面５２１と共通液室部材２０との間にノズル配列方向と直交する方向で所要の間隔（これを、上記実施形態の間隔Ｌ２とする。）を確保しなければならない。

そこで、図５及び図６に示すように、流路部材５の端面５２１と共通液室部材２０との間隔Ｌ２を確保した場合、流路部材５の端面５２１と共通液室部材２０との間のギャップを埋めるために多量の接着剤２４を塗布しなければならなくなる。

その結果、接着剤２４が硬化するまでに接着剤２４が流れ出すおそれがあることから、個別液室６の入口側開口９が形成された領域よりも離れた位置に接着剤２４を塗布する必要がある（例えば、図６の上側の接着剤２４の場合）。

このように、接着剤２４をノズル配列方向端部の個別液室６の入口側開口９から離間させると、端面５２１と接着剤２４の間に凹部が形成され、液体の流れが生じにくい死水領域が生じて、気泡５５０が滞留し、抜けなくなるおそれがある。

この気泡５５０が画像形成中のあるタイミングでヘッドが搭載されたキャリッジの往復運動などにより個別液室６内に侵入すると、不吐出や噴射曲がりなどが生じて画像品質が低下することになる。

この場合、図６の下側の接着剤２４のように、接着剤２４をノズル配列方向の端部の個別液室６の入口側開口９に近い箇所に塗布すると、接着剤２４が矢示方向に流れ出して、近くの個別液室６の入口側開口９を塞ぐおそれがあり、これにより、液体供給ができなくなるので、吐出不良が発生する。

そこで、図７及び図８に示すように、流路部材５の端面５２１と共通液室部材２０との間隔を間隔Ｌ１のように狭くした場合、接着剤２４の塗布量は少なくなり、ノズル配列方向と直交する方向における塗布幅も狭くなることから、接着剤位置の制御は容易となり、図５に示した凹部による死水領域や、接着剤の開口９への流れ込みが生じるおそれは少なくなる。

しかしながら、上述したように、流路部材５の端面５２１と共通液室部材２０との間隔が狭くなることで、共通液室１０の容量が小さくなり、この部分の流体抵抗が大きくなる。その結果、個別液室６に対する液体供給が滴吐出に追従できなくなって、不吐出が発生する可能性が高くなる。

また、流路部材５の端面５２１と共通液室部材２０との間隔が狭くなることで、図７に示すように、流路部材５の端面５２１と共通液室部材２０とノズル板１とで狭い凹部が形成されて、この凹部に気泡５５０が滞留しやすくなる。この気泡５５０は液体充填動作〔ヘッドに対する初期充填動作など〕では抜けにくいので、画像形成動作中などに上昇して開口９から個別液室６に侵入して滴吐出不良を生じ、画像抜けなどが生じるおそれがある。

これに対して、本実施形態のように、流路部材５の共通液室部材２０とを接合する面を、個別液室６の入口側開口９が設けられた第１面２１より液体流入方向と反対方向、言い換えればノズル配列方向と直交する方向において、共通液室部材２０側に突出した第２面２２とし、第２面２２を接着面（接合面）とすることによって、図５及び図６に示す場合と同様な共通液室容量を確保しつつ、図７及び図８に示す場合と同様な接着剤の塗布制御の容易性を併せて得ることができる。

次に、本実施形態における第１面２１、第２面２２、第３面２３の詳細について説明する。

まず、第３面２３は、前述したように、ノズル配列方向において、第１面２１から第２面２２に向けてノズル配列方向端部側に向けて広がる方向のテーパ面としている。

これにより、流路部材５と共通液室部材２０とを接着剤２４で接合するとき、余剰な接着剤２４は流れ出すとより広い領域に吸収されるため、個別液室６の入口側開口９まで接着剤２４が流れ込むことを確実に防止することができる。

このようなテーパ面となる第３面２３は、例えば流路板２を単結晶シリコン基板から形成する場合エッチングレートの遅い面で形成することができる。

第１面２１は、流路板２を単結晶シリコン基板から形成する場合、流路板２のエッチング加工面を含めて、保護膜３０が形成された面とすることが好ましい。これにより、液体に晒される流路部材５の第１面２１が液体によって溶解することを防止できる。

保護膜３０は、例えば、エッチング加工後のシリコン基板を全面熱酸化することによってシリコン熱酸化膜を形成し、あるいは、テフロン（登録商標）、シリコーン、ポリイミドなどの樹脂膜をコーティングし、あるいは、焼成などにより基板上に固着させてもよい。また、前記保護膜としては、金属やＳｉＮ、ＳｉＯ_２などの無機物をコーティングしても良い。

第２面２２は、接着剤２４で封止される領域或いは共通液室１０より外部の領域とすることができ、液体に直接触れることがない。したがって、第２面２２は、保護膜３０が無くてもよく、機械加工によって形成することができる。

このように、第２面２２を機械加工面とできることにより、例えばシリコン基板に多数の個別液室６や液体供給路７を有する流路板２をエッチング加工によって形成し、保護膜３０を一括形成した後、機械加工によって個々の流路板２に分割することができ、流路板２の生産性を大きく改善できるようになる。

この場合の機械加工としては、砥粒ダイシング、レーザーダイシング、へき開による分離などを用いることができる。

ところで、このような機械加工では、砥粒ダイシングでは砥粒に削られたダイシング屑が発生し、流路板２の入口側開口９をダイシング面とすると、ダイシング屑が液体供給路７及び個別液室６となる溝部６ａに混入し、滴吐出時にノズル詰りを引き起こすおそれがある。

また、レーザーダイシングにおいても、レーザー照射によるアブレーションや脆弱層形成により屑が発生しやすくなり、滴吐出時にノズル詰りを引き起こすおそれがある。

へき開による分離にあっても、へき開時のクラックや脆弱層形成により屑が発生しやすくなり、滴吐出時にノズル詰りを引き起こすおそれがある。

また、機械加工面はチッピングが発生しやすく、チッピングによる異物がノズル詰りを発生させるおそれがある。

しかしながら、本実施形態における第２面２２は、機械加工面としても、接着剤２４で封止される領域或いは共通液室１０より外側の領域のみとなるので、機械加工屑、へき開時の屑、チッピングによる異物などが共通液室１０に混入することを確実に防止することができ、このような屑などの異物が個別液室６内に混入することを防止できる。

また、第１面２１と第２面２２との間に第３面２３を設ける、つまり、流路部材５の共通液室部材２０側の最も外側の端面を、個別液室６の入口側開口９が設けられた第１面２１より共通液室部材２０側に突出した第２面２２としていることで、保護膜形成後に機械加工を行っても、液体に接する第１面２１に形成された保護膜３０が損傷することを防止できる。

つまり、砥粒ダイシングなどの機械加工では、機械加工面周囲の保護膜が機械加工を行うブレードによって傷つけられるおそれがある。また、直接ブレードなどが触れなくても、機械加工時の加工屑により保護膜の一部が傷つくおそれがある。

この保護膜は、前述したように液体との接触で流路板２などが溶解しないようにするためのものであるから、機械工時に保護膜の一部に傷が付くと、傷から溶解が始まり、溶解された部分から保護面が剥がれ、やがて広い領域にわたって溶解するおそれがある。

そこで、機械加工で形成する第２面２２を保護膜３０が形成された第１面２１とずらすことによって、機械加工により第１面２１の保護膜３０が傷つくおそれを大幅に低減することができる。

また、第２面２２を機械加工面とすることで、流路部材５と共通液室部材２０との接合力を高めることができる。

すなわち、前述した図５ないし図８で説明した比較例の構造にあっては、端面５２１が平坦面であって全体に保護膜を形成することになり、接着剤２４で封止される領域も保護膜が形成されることとなる。ところが、保護膜は化学的に耐性の高い化学物質を用いることから、一般的に接着剤に対しても結合が弱く、接着力が弱いため、流路部材５と共通液室部材２０との接合強度が十分でないおそれが生じる。

これに対し、共通液室部材２０と接合する流路部材５を構成する流路板２の第２面２２を機械加工面とすることで、接着剤２４は保護膜の無い第２面２２と共通液室部材２０とを接着するため、保護膜が付けられた面との接着よりも結合力が高く、高い接合強度が得られる。これにより、接合部の径時劣化による接着力低下を防ぐことができ、長期にわたり安定した滴吐出を行うことができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図９及び図１０を参照して説明する。なお、図９は図１０のＸ４−Ｘ４線に沿う液室長手方向の要部断面説明図、図１０は図９のＹ４−Ｙ４線に沿う平断面説明図である。

本実施形態では、第１面２１と第２面２２とを繋ぐ第３面２３を段差面としている。つまり、第３面２３は、第１面２１から液体流入方向と反対方向にほぼ垂直（垂直を含む。）に立ち上がって第２面２２に繋がっている。

このように構成することで、接着剤２４が流れ出しても、接着剤２４が個別液室６の入口側開口９まで流れ込んで、入口側開口９を閉塞するおそれを低減できる。また、個別液室６の入口側開口９を第１面２１の端まで形成することにより、共通液室１０のノズル配列方向端部の凹部が小さくなり、充填時の気泡残留を低減することができる。

この場合、後に詳述する製造工程（プロセス）を採用することで、第１面２１と第２面２２とをほぼ垂直につなぐ第３面２３はエッチングレートの遅い面を用いて形成することができる。

エッチングレートの遅い面で形成することにより、ほぼ垂直面の位置を正確に出すことができ、流路部材端部の凹部を極力小さく製造することが可能になる。

次に、本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１１ないし図１３を参照して説明する。なお、図１１は図１２のＸ５−Ｘ５線に沿う液室長手方向の要部断面説明図、図１２は図１１のＹ５−Ｙ５線に沿う平断面説明図、図１３は図１２のＸ６−Ｘ６線に沿う液室長手方向の要部断面説明図である。

本実施形態では、共通液室部材２０の流路部材５のノズル配列方向と直交する方向の端面に対向する部分を、平面形状で見て、流路部材５の端面形状と逆形状としている。つまり、流路部材５の第１面２１に対向する部分を第１面５１とし、ノズル配列方向両端部に第１面５１より流路部材５側に突出した第２面５２を設け、第１面５１と第２面５２とをつなぎノズル配列方向両端部に向けて共通液室部材２０の断面積が広がる方向のテーパ状の第３面５３で第１面５１と第２面５２とを繋いでいる。

このように構成することで、流路部材５の第２面２２と接着剤２４で接合する共通液室部材２０側の第２面５２との間隔Ｌ３を前記実施形態よりも狭く（Ｌ３＜Ｌ１）することができ、接着剤２４の流れ出しをより少なくすることができる。それとともに、流路部材５の第１面２１と共通液室部材２０の第１面５１との間隔Ｌ２が狭くならないので、前記実施形態と同様に必要な共通液室１０の容量を確保することができる。

ここで、第１面５１は、図１１に示すように、ノズル板１から離れるに従って流路部材５の端面から離間する方向に傾斜するテーパ面としている。また、第２面５２は、図１３に示すように、ノズル板１から離れるに従って流路部材５の端面に近づく方向に傾斜するテーパ面としている。

さらに、接着剤２４の一部が流れ出しても、流れ出しに伴って流路部材５の第３面２３及び共通液室部材２０の第３面５３に広がるために、接着剤２４が個別液室６の入口側開口９まで流れ出して閉塞するおそれを低減できる。

次に、本実施形態に係る液体吐出ヘッドの組立て工程について図１４を参照して説明する。なお、図１４はアライメント時の状態を説明する図１３と同様な断面の断面説明図である。

ノズル板１及び流路部材５が組立てられたアセンブリと、共通液室部材２０とを接合するとき、共通液室部材２０のテーパ面である第２面５２を流路部材５の第２面２２に沿ってアライメントして接合されることとなる。

このように、流路部材５の突出面である第２面２２を組立基準とすることにより、第１面２１が第２面２２に対して液体の流れ方向に後退しており、確実に共通液室１０の幅を確保し、入口側開口９に流入する液体の流体抵抗を下げ、安定した供給を可能とすることができる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの流路板の製造工程の一例について図１５ないし図２６を参照して説明する。なお、図１５ないし図２５において、各図（ａ）は要部平面説明図、（ｂ）、（ｃ）は（ａ）に付記した断面線に沿う断面説明図、図２６は流路板を製作した状態のシリコンウエハの平面説明図である。

まず、図１５に示すように、例えば結晶面方位＜１１０＞のシリコン基板（ウエハ）３０４に対し、表面ウェットエッチング用レジストパターン３０３、裏面ウェットエッチング用レジストパターン３０５をパターニングし、裏面保護レジストパターン３０６をパターニングし、次いで、表面ウェットエッチング用レジストパターン３０２、ドライエッチング用レジストパターン３０１をそれぞれパターニングする。

続いて、図１６に示すように、ドライエッチング用レジストパターン３０１の開口を用いて、シリコン基板３０４に貫通穴３０７を空ける。このような貫通エッチングは、例えばドライエッチングの方法のひとつであるＩＣＰエッチング装置によるボッシュ法により容易に形成することができる。

続いて、図１７に示すように、ドライエッチング用レジストパターン３０１を剥離し、表面ウェットエッチング用レジストパターン３０２を露出させる。

その後、図１８に示すように、ウェットエッチングを行って貫通穴３０８を形成する。

さらに、ウェットエッチングを進めると、図１９に示すように、エッチングレートの遅い＜１１１＞面３０９はほとんど横方向にはエッチングされず、ほぼマスクパターンのままウエハ厚み方向にエッチングされる。

一方で、エッチングレートの速い＜１１０＞面及び＜１００＞面３１０はレジストパターン下面の横方向にエッチングされていく。

そして、エッチングが進むと、図２０に示すように、隣接した貫通穴３０８同士が接触して連結して貫通穴３１２となる。

すると、連結部より逆方向にエッチングが進み、図２１に示すようになる。ある程度エッチングが進んだ段階で、図２２に示すように、溝部を形成するために表面ウェットエッチング用レジストパターン３０２及び裏面保護レジストパターン３０６を剥離する。

その後、再びエッチングを進めると、図２３に示すように、溝部を形成するエッチングと共に貫通孔が連結してできた角部もエッチングされていく。

所望の溝部３１３の深さでエッチングを止めると、図２４に示すように、溝部３１３と大きな貫通穴３１２が形成される。

その後、パターニングを全て剥離すると、図２５に示すように、シリコン基板３０４内に溝部３１３と貫通穴３１２を形成することができる。

ここで、表面ウェットエッチング用レジストパターン３０２及び裏面保護レジストパターン３０６を剥離するタイミングは、形成する貫通穴３１２の大きさと、溝部３１３の深さにより決めることができる。

また、上述したプロセスでは幅の狭い貫通穴３０７、３０８を形成するために、各穴がエッチングにより連結される前後でエッチング方向が変化するパターン（これを「補償パターン」という。）を用いたが、貫通穴を形成する方法はこれに限るものではない。

続いて、前述のようなプロセスを行ったシリコンウエハ３０４の平面図を図２６に示している。上述したプロセス後にシリコンウエハ３０４を熱酸化することにより、溝部３１３及び貫通穴３１２を保護膜３０となる熱酸化膜で覆うことができる。

その後、図２６における切断線４０４で切断することにより、流路部材５の流路板２の溝部３１３（溝部６ａ）が露出する第１面２１と、第１面２１より突出した第２面２２を有する流路板２を得ることができる。

ここで、溝部を形成するシリコンウエハの結晶方位を表面が（１１０）となる基板を用いてエッチング加工を行うと、結晶方位によるエッチングレートが大きく違うため、縦方向のエッチング面がエッチング底面に対して垂直に残るため、矩形の溝部を容易に形成することができる。

保護膜は、溝部及び開口面を形成した基板を熱酸化することにより、基板表面に酸化膜を形成することにより製作することができる。

シリコン基板の場合、アルカリ性の液体に対して、酸化していないシリコンは溶解するが、酸化後の酸化シリコンは酸化する前に比べ大幅に溶解速度が遅くなり、保護膜として使用することができる。

熱酸化膜以外の保護膜として、溝及び開口面を形成した基板に対して、樹脂のコーティングを行うことにより形成することができる。樹脂コーティングはスプレーコーティングや、ディッピングを用いることができる。

また、熱酸化膜以外の保護膜として、保護材をＣＶＤや蒸着により塗布する方法を用いることもできる。

前述したシリコンウエハの切断は、砥粒ダイシング、レーザーダイシング、へき開による分離、ダイシングテープ貼付でのエキスパンドによる切断などの方法を用いることができる。

これらの一連の加工法により、溝端部が開口された面がエッチング加工面に保護膜が形成された面を有する流路板２を簡便に形成することができる。

なお、上記実施形態では、流路部材を構成している個別流路の壁面を形成する壁面部材が振動板部材である圧電型ヘッドで説明しているが、発熱抵抗体を設けた基板を壁面部材とするサーマル型ヘッドでも、その他静電型ヘッドであっても、同様に本発明を適用することができる。

また、上述した液体吐出ヘッドとこの液体吐出ヘッドに液体を供給するタンクを一体化することでヘッド一体型液体カートリッジ（カートリッジ一体型ヘッド）を得ることができる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の一例について図２７及び図２８を参照して説明する。なお、図２７は同装置の機構部の側面説明図、図２８は同機構部の要部平面説明図である。

この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、左右の側板２２１Ａ、２２１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド２３１、２３２でキャリッジ２３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ２３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドと同ヘッドに供給するインクを収容するタンクを一体化した記録ヘッド２３４を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、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２３４は、それぞれ２つのノズル列を有し、一方の記録ヘッド２３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を、他方の記録ヘッド２３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。なお、ここでは２ヘッド構成で４色の液滴を吐出する構成としているが、１ヘッド当たり４ノズル列配置とし、１個のヘッドで４色の各色を吐出させることもできる。

また、記録ヘッド２３４のタンク２３５には各色の供給チューブ２３６を介して、供給ユニット２２４によって各色のインクカートリッジ２１０から各色のインクが補充供給される。

一方、給紙トレイ２０２の用紙積載部（圧板）２４１上に積載した用紙２４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２４１から用紙２４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２４３及び給紙コロ２４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２４４を備え、この分離パッド２４４は給紙コロ２４３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２４２を記録ヘッド２３４の下方側に送り込むために、用紙２４２を案内するガイド２４５と、カウンタローラ２４６と、搬送ガイド部材２４７と、先端加圧コロ２４９を有する押さえ部材２４８とを備えるとともに、給送された用紙２４２を静電吸着して記録ヘッド２３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト２５１を備えている。

この搬送ベルト２５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２５２とテンションローラ２５３との間に掛け渡されて、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。また、この搬送ベルト２５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２５６を備えている。この帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の表層に接触し、搬送ベルト２５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト２５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ２５２が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。

さらに、記録ヘッド２３４で記録された用紙２４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２５１から用紙２４２を分離するための分離爪２６１と、排紙ローラ２６２及び排紙コロ２６３とを備え、排紙ローラ２６２の下方に排紙トレイ２０３を備えている。

また、装置本体の背面部には両面ユニット２７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット２７１は搬送ベルト２５１の逆方向回転で戻される用紙２４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２４６と搬送ベルト２５１との間に給紙する。また、この両面ユニット２７１の上面は手差しトレイ２７２としている。

さらに、キャリッジ２３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２３４のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む本発明に係るヘッドの維持回復装置である維持回復機構２８１を配置している。この維持回復機構２８１には、記録ヘッド２３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）２８２ａ、２８２ｂ（区別しないときは「キャップ２８２」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２８３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うときの液滴を受ける空吐出受け２８４などを備えている。

また、キャリッジ２３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに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うときの液滴を受ける空吐出受け２８８を配置し、この空吐出受け２８８には記録ヘッド２３４のノズル列方向に沿った開口部２８９などを備えている。

このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２０２から用紙２４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙２４２はガイド２４５で案内され、搬送ベルト２５１とカウンタローラ２４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド２３７で案内されて先端加圧コロ２４９で搬送ベルト２５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、帯電ローラ２５６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２５１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２５１上に用紙２４２が給送されると、用紙２４２が搬送ベルト２５１に吸着され、搬送ベルト２５１の周回移動によって用紙２４２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ２３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２３４を駆動することにより、停止している用紙２４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙２４２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２４２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２４２を排紙トレイ２０３に排紙する。

このように、この画像形成装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを記録ヘッドとして備えるので、高画質画像を安定して形成することができる。

なお、本願において、「用紙」とは材質を紙に限定するものではなく、ＯＨＰ、布、ガラス、基板などを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含む。また、画像形成、記録、印字、印写、印刷はいずれも同義語とする。

また、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。

また、「インク」とは、特に限定しない限り、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。

また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。

また、画像形成装置には、特に限定しない限り、シリアル型画像形成装置及びライン型画像形成装置のいずれも含まれる。

１ ノズル板
２ 流路板
３ 振動板部材
３ａ 振動領域
４ ノズル
６ 個別液室（個別流路、圧力室）
７ 液体供給路
９ 入口側開口
１０ 共通液室
１２ 圧電部材
２０ 共通液室部材
２１ 第１面
２２ 第２面
２３ 第３面
２４ 接着剤（封止剤）
２３３ キャリッジ
２３４ａ、２３４ｂ 記録ヘッド

Claims (6)

1. 液滴を吐出する複数のノズルを配列したノズル列を有するノズル板と、
   前記ノズルに連なって通じる複数の個別流路を形成する流路部材と、
   前記個別流路内の液体を加圧するエネルギーを発生する圧力発生手段と、
   前記複数の個別流路に前記液体を供給する共通流路を形成する共通流路部材と、を備え、
   前記流路部材は、
   前記共通流路に臨み、前記個別流路に通じる入口側開口が形成された第１面と、
   ノズル配列方向の両端部に設けられ、前記第１面よりも前記個別流路への液体流入方向と反対方向に突出した第２面と、
   前記第２面と前記第１面とを繋ぐ第３面と、を有し、
   少なくとも、前記第２面の一部と前記共通流路部材との間が封止部材により封止され、
   前記封止部材により、前記流路部材と前記共通流路部材との間のノズル配列方向における前記共通流路の壁面が形成されている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記第３面は、ノズル配列方向において、前記第１面から前記第２面に向けて広がる方向のテーパ面であり、
   前記流路部材の前記第２面から前記第３面に跨る領域と前記共通流路部材との間が前記封止部材により封止されている
   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面はエッチング加工面であり、前記第２面は機械加工面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記第１面はエッチング加工面に保護膜が形成された面であり、前記第２面は機械加工面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記保護膜は、シリコン酸化膜、樹脂膜、無機物のコーティング膜の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする画像形成装置。

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