(57)【要約】【課題】  液滴を吐出するノズル孔に連通する単一又は複数の吐出室と、前記吐出室に供給する吐出流体が入る共通液室と、前記吐出室の吐出流体に前記ノズル孔から吐出する吐出エネルギーを与える圧力発生手段を備えた液滴吐出ヘッドにおいて、部材の接合箇所が少なく、貫通路の設計自由度が高い液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ、インクジェット記録装置、マイクロポンプ、サーマル型アクチュエータを提供すること。【解決手段】  基板００２の任意の面に前記吐出室１０２、該任意の面の反対側の面に前記共通液室１０４をそれぞれ設けると共に、これら吐出室１０２と共通液室１０４とを当該基板内に設けた貫通孔１０３で連通した構成を備えることとした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズル孔に連通する単一又は複数の吐出室と、前記吐出室に供給する吐出流体が入る共通液室と、前記吐出室の吐出流体に前記ノズル孔から吐出する吐出エネルギーを与える圧力発生手段を備えた液滴吐出ヘッドにおいて、
基板の片面に前記吐出室、該片面の反対側の面に前記共通液室をそれぞれ設けると共に、これら吐出室と共通液室とを当該基板内に設けた貫通孔で連通した構成を備えていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記圧力発生手段が前記吐出室の壁面に沿って設けた振動手段であり、この振動手段は、ギャップを介して対向配置された電極を含む構成であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
請求項２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記壁面に前記貫通孔を設けたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記吐出室が長方形の開口をもつ形状であるとき、その長辺方向端部の壁面に前記貫通孔を設けたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記壁面が交差する稜線部に重ねて前記貫通孔を形成したことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記吐出室が長方形の開口をもつ形状であるとき、前記開口の長辺方向中央部に前記貫通孔を設けたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、
前記貫通孔が前記吐出室の底部に設けられていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
インク滴を吐出する液滴吐出ヘッドとこの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において、
前記液滴吐出ヘッドが請求項１乃至７の何れかに記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項９】
インク滴を吐出す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において、
前記インクジェットヘッドが請求項１乃至７の何れかに記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１０】
液滴を吐出するノズル孔に連通する単一又は複数の吐出室と、前記吐出室に供給する吐出流体が入る共通液室と、前記吐出室の吐出流体に前記ノズル孔から吐出する吐出エネルギーを与える圧力発生手段を具備した液滴吐出ヘッドの基本構造を具備した液体輸送用のマイクロポンプにおいて、
これら吐出室、共通液室、貫通孔、圧力発生手段が請求項１乃至７の何れかに記載の吐出室、共通液室、貫通孔、圧力発生手段を備えていることを特徴とするマイクロポンプ。
【請求項１１】
液滴を吐出するノズル孔に連通する単一又は複数の吐出室と、前記吐出室に供給する吐出流体が入る共通液室と、前記吐出室の吐出流体に前記ノズル孔から吐出する吐出エネルギーを与える圧力発生手段を具備した液滴吐出ヘッドの基本構造を具備したサーマル型アクチュエータにおいて、
これら吐出室、共通液室、貫通孔、圧力発生手段が請求項１に記載の吐出室、共通液室、貫通孔、圧力発生手段を備えていることを特徴とするサーマル型アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ、インクジェット記録装置、マイクロポンプ、サーマル型アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像記録装置或いは画像形成装置として用いるインクジェット記録装置において使用する液滴吐出ヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する吐出室（加圧液室、圧力室、インク流路等とも称される。）と、吐出室内のインクを加圧する圧力を発生する圧力発生手段とを備えていて、圧力発生手段で発生した圧力で吐出室内のインクを加圧し、ノズルからインク滴を吐出させる。
【０００３】
圧力発生手段としては、圧電素子などの電気機械変換素子を用いて吐出室の壁面を形成している振動板を変形変位させることでインク滴を吐出させるピエゾ型のもの、吐出室内に配置した発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いてインクの膜沸騰でバブルを発生させてインク滴を吐出させるバブル型（サーマル型）のもの、吐出室の壁面を形成する振動板を静電力で変形させることでインク滴を吐出させる静電型のものなど各種のものが適用される。
【０００４】
このような液滴吐出ヘッドとして、液滴を吐出するノズル孔に連通する単一又は複数の吐出室と、前記吐出室に供給する吐出流体が入る共通液室と、前記吐出室の吐出流体に前記ノズル孔から吐出する吐出エネルギーを与える圧力発生手段を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この特許文献に図示された構成では、吐出室（流路８）が設けられたヘッド基板（１）と、共通液室（流路１３）が設けられた基台（１２）とが別部材であり、基台（１２）と基板（ヘッド基板１）とが密着して吐出室（流路８）を密閉し、基台（１２）の一部である断面形状で板状に見える厚みの薄い部位に形成した貫通孔で共通液室（流路１３）と吐出室（流路８）とを連通している。
【０００６】
この構成では、基台（１２）と基板（ヘッド基板１）との別部材同士の密着により吐出室（流路８）の密閉がなされるので、接合部の構成が密閉維持のため必要となる。また、液滴吐出ヘッドでは液滴の吐出時の性能を確保するために、貫通路に所定の流体抵抗値を高精度にもたせることが必要がある。しかし、貫通路が短いと、加工誤差によるバラツキに流体抵抗値が左右され、加工誤差のばらつきを避けられない。
【０００７】
なお、流体抵抗値をもたせる流路の例として、板の表面に形成した三角形状の溝を用いたものがある（例えば、特許文献２参照）。この技術では流路が溝形状であるから溝上部開口を塞ぐためのさらなる密閉手段が必要となる。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２５２２６号公報
【特許文献２】特開２００２−３１６４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明の課題は、上述した事情に鑑み、部材の接合箇所が少なく、貫通路の設計自由度が高い液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ、インクジェット記録装置、マイクロポンプ、サーマル型アクチュエータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前記課題を達成するため以下の構成とした。
（１）．  請求項１記載の発明では、液滴を吐出するノズル孔に連通する単一又は複数の吐出室と、前記吐出室に供給する吐出流体が入る共通液室と、前記吐出室の吐出流体に前記ノズル孔から吐出する吐出エネルギーを与える圧力発生手段を備えた液滴吐出ヘッドにおいて、基板の片面に前記吐出室、該片面の反対側の面に前記共通液室をそれぞれ設けると共に、これら吐出室と共通液室とを当該基板内に設けた貫通孔で連通した構成を備えることとした。
【００１１】
請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧力発生手段が前記吐出室の壁面に沿って設けた振動手段であり、この振動手段は、ギャップを介して対向配置された電極を含む構成である（請求項２）。
【００１２】
請求項２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記壁面に前記貫通孔を設けた（請求項３）。請求項１乃至３の何れかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記吐出室が長方形の開口をもつ形状であるとき、その長辺方向端部の壁面に前記貫通孔を設けた（請求項４）。
【００１３】
請求項２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記壁面が交差する稜線部に重ねて前記貫通孔を形成した（請求項５）。請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記吐出室が長方形の開口をもつ形状であるとき、前記開口の長辺方向中央部に前記貫通孔を設けた（請求項６）。
【００１４】
請求項１乃至６の何れかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記貫通孔を前記吐出室の底部に設けた（請求項７）。
（２）．  インク滴を吐出する液滴吐出ヘッドとこの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において、前記液滴吐出ヘッドを請求項１乃至７の何れかに記載の液滴吐出ヘッドで構成した（請求項８）。
（３）．  インク滴を吐出す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において、前記インクジェットヘッドを請求項１乃至７の何れかに記載の液滴吐出ヘッドで構成した（請求項９）。
（４）．  液滴を吐出するノズル孔に連通する単一又は複数の吐出室と、前記吐出室に供給する吐出流体が入る共通液室と、前記吐出室の吐出流体に前記ノズル孔から吐出する吐出エネルギーを与える圧力発生手段を具備した液滴吐出ヘッドの基本構造を具備した液体輸送用のマイクロポンプにおいて、これら吐出室、共通液室、貫通孔、圧力発生手段を請求項１乃至７の何れかに記載の吐出室、共通液室、貫通孔、圧力発生手段で構成した（請求項１０）。
（５）．  液滴を吐出するノズル孔に連通する単一又は複数の吐出室と、前記吐出室に供給する吐出流体が入る共通液室と、前記吐出室の吐出流体に前記ノズル孔から吐出する吐出エネルギーを与える圧力発生手段を具備した液滴吐出ヘッドの基本構造を具備したサーマル型アクチュエータにおいて、これら吐出室、共通液室、貫通孔、圧力発生手段を、請求項１に記載の吐出室、共通液室、貫通孔、圧力発生手段で構成した（請求項１１）。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、部材の接合箇所が少なく、貫通路の設計自由度が高い液滴吐出ヘッド及びかかる液滴吐出ヘッドの基本構造を具備したインクカートリッジ、インクジェット記録装置、マイクロポンプ、サーマル型アクチュエータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態例として、液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ、インクジェット記録装置、マイクロポンプ、サーマル型アクチュエータの各例を述べる。
【実施例１】
【００１７】
ここでは、本発明にかかる液滴吐出ヘッドについて説明する。  
（１．１）  液滴吐出ヘッドの全体構成
図１において、液滴吐出ヘッド１０００を分解斜視図（一部断面）で示してある。本例の液滴吐出ヘッド１０００は、吐出させる液体がインクであり、インク液滴を基板００２の図中上面部に設けたノズル板００１のノズル孔１０１から吐出させるサイドシュータタイプの例を示す。
【００１８】
図１において、液滴を吐出するノズル孔００１に連通する複数の吐出室１０２が基板００２の上面にＶ字型の溝状に形成されている。この基板００２の下面には、各吐出室１０２に供給するインク（吐出流体）が流れる（入る）共通液室１０４が複数の吐出室１０２と交差する方向に形成されている。吐出室１０２を形成する傾斜面には、吐出流体に対してノズル孔１０１から吐出する吐出エネルギーを与える圧力発生手段１０５が設けられている。但し、この例では、圧力発生手段１０５は傾斜面の一部として構成されているので、図１では便宜上、山形のラインで図示している。
【００１９】
吐出室１０２はその上部開口が長方形をしていて、この長方形の長辺の端部に相当する基板００２の上面には端子１０６が、各吐出室１０２に対応して設けられている。この端子１０６は、圧力発生手段１０５が振動する電極を含む構成である本例において、各圧力発生手段１０５に電圧を印加するためのものである。
【００２０】
このように、基板００２の片面（本例では上面）に吐出室１０２、該片面（上面）の反対側の面（下面）に共通液室１０４をそれぞれ設けると共に、これら吐出室１０２と共通液室１０４とを基板００２内で貫通孔１０３で連通した構成を備えた液吐出ヘッド１０００である（請求項１）。
【００２１】
基板００２の厚さ方向での上面に設けた複数の各吐出室１０２が、当該基板００２の下面において各吐出室１０２を横断する方向に形成された共通液室１０４とそれぞれ個別の貫通孔１０３を介して連通されている。本例の液滴吐出ヘッド１０００は、インクジェットヘッドの例であり、最終的には、アクチュエータ部を構成する基板００２にノズル板００１を構成する基板が重ねられ各ノズル孔１０１は各吐出室１０２に対応して連通する位置を占め、ノズル板００１と基板００２とが一体化される積層構造となることで液吐出ヘッド１０００が構成される。この基板００２の上面に接合されるノズル板００１としては、厚さ５０ミクロンの樹脂製フィルムが用いられる。
【００２２】
かかる構成によれば、単一の基板００２にこれら吐出口１０２、共通液室１０４、貫通孔１０３を設けた構成であるので、アクチュエータ部分には従来行なわれているように、液室/流路基板を別途設ける必要がなく従って他部材との接合箇所がなく、液漏れなどを配慮する必要がない。
【００２３】
貫通孔１０３は単一の基板００２上で吐出室１０４の設けられた面の反対側の面側から直接吐出室１０４へ連通させることが可能であり流路及び流体抵抗を配置する領域をも不要としヘッド面積を小さくすることができ、低コストの液滴吐出ヘッドを製造することができる
貫通孔１０３は基板００２の内部に形成された立体的な空洞であり別部材を以って流路を構成する必要がないので余分なスペースを必要とせず流体抵抗を設けることができヘッド面積を小さくできる。貫通孔１０３は、基板００２の厚さに応じて長さを確保でき、断面形状も自由に定め得るので、流体抵抗の設計自由度が高まる。かかる空洞構造はエッチングの手法で形成可能であり、これにより信頼性の高い液滴吐出ヘッドを歩留まり良く低コストで製造することができる。なお、図１では吐出室１０２が複数並べて設けられた例で説明したが、１個だけの吐出口で構成される場合も同様の工程で製造可能である。
【００２４】
（１．２）  液滴吐出ヘッドの断面構造
図２〜図４は図１で説明した液滴吐出ヘッド１０００のノズル板００１を除外した状態での断面を示す。図３は図２のＹ―Ｙ断面、図４は図２のＸ―Ｘ断面をそれぞれ示す。なお、便宜上、基板００２のうち、２つの吐出室１０２部分のみ切り出して示してある。
【００２５】
これらの図において、基板００２には、〈１００〉シリコン基板上に4つの〈１１１〉面により形成される断面形状がV字型をした溝（以下、V字溝という。）が形成されていて、これが吐出室１０２を構成している。V字溝の面上に形成された絶縁膜１１１上に積層膜により個別電極１０９が形成されている。この個別電極１０９の上方には、ギャップ１２０（図２で散点状に示した領域）を介して対向するように板上の共通電極１１０（図２で２点差線で示した矩形領域部分）が形成されている。
【００２６】
ギャップ１２０は後に除去することを前提とした犠牲層２０１（図９参照）を個別電極材料や振動板材料と同様に積層膜として成膜しておき、後に除去孔１０７から犠牲層２０１を除去することで形成したものである。ギャップ１２０を形成することで、共通電極１１０はギャップ１２０内で振動することができ、液滴を吐出するためのポンプ作用を得る。
【００２７】
このように、V字溝を構成する斜面部には、振動手段を構成する板状の共通電極１１０、共通電極１１０に作用してこれを振動させる板状の個別電極１０９が位置しており、これらの電極は吐出室１０２の吐出流体をノズル孔１０１から吐出させるための吐出エネルギーを与える圧力発生手段として機能する。
【００２８】
板状の電極であるので、吐出室１０２の壁面（傾斜面）を利用して形成することができ、吐出室のスペースを最大限に利用可能である。また、板状の電極を以って構成したことでエッチングにより容易に形成可能である。複数の各々の吐出室１０２は、該吐出室１０２が設けられた側の反対側面に形成された共通液室１０４からのインク供給を受ける際の流体抵抗となる貫通孔１０３を介して共通液室１０４と連通している。
（１．３）  液滴吐出ヘッドの製造、構成の各例
（１．３．１）  製造例
図２乃至図４により説明した基板００２に構成される吐出室、貫通穴、共通液室、電極、ギャップなどからなるアクチュエータについて説明する。
【００２９】
工程１（図５参照）
シリコン〈１００〉基板００２を加工し、電極材料及び振動板材料を成膜していくことでアクチュエータを作る。先ず、〈１００〉シリコンからなる基板００２表面に吐出室１０２となるＶ字溝を形成する。異方性エッチングのマスク材となる酸化膜Ｍ１を基板００２の表面に0.5um形成し、フォトリソ法により溝形成部に開口パターニングを行なう。
【００３０】
工程２（図６参照）
２５％ＴＭＡＨ液を用いた異方性エッチングを行なう。本例では基板００２として〈１００〉シリコン基板を用いているので、〈１１１〉面でエッチングがストップし54.7度の傾斜を持ったＶ字溝が形成される。
【００３１】
工程３（図７参照）
マスクの酸化膜Ｍ１をＨＦウェットエッチングにより除去し、再度熱酸化法により基板００２全面に絶縁膜１１１の一部となる酸化膜を1.0um形成する。
【００３２】
工程４（図８参照）
個別電極１０９となるPドープポリシリコンを0.５um成膜する。リソエッチ法により個別電極１０９のパターニングを行なった後、さらに絶縁膜１１１の一部となるHTOを0.2μm成膜する（図中では絶縁膜の詳細は省略）。
【００３３】
工程５（図９参照）
ギャップ層１２０となるギャップ形成部（個別電極１０９の上面を含む。）に犠牲層２０１としてポリシリコンを0.35μm成膜後、フォトリソ法により犠牲層２０１のパターニングを行なう。
【００３４】
工程６（図１０参照）
絶縁膜としてHTOを0.1μm成膜した後、共通電極１１０となるPドープポリシリコンを0.2um、次いで振動板として機能する共通電極１１０の保護膜となる絶縁膜としてSi3N4膜を0.1um、HTOを0.3um成膜する（図中では絶縁膜は省略）。これらHTO(0.1um)/Pドープポリシリコン/ Si3N4膜(0.1um)/ HTO(0.3um)の4層が積層振動板として機能する。
【００３５】
工程７（図１１参照）
その後リソエッチ法により犠牲層除去孔１０７をV字溝間の隔壁となる領域に形成し、絶縁膜、共通電極１１０となるPドープポリシリコンの順にエッチングを行なう。
【００３６】
工程８（図１２参照）
基板００２のＶ字溝形成面（仮に表面という）と反対側の面（仮に裏面という）にリソエッチ法により共通液室１０４のパターンを形成する（図１２に破線で示す）。ここではSF6、C2F4ガスを用いたICPドライエッチャーで垂直な開口パターンを形成する。エッチン深さは後に形成する個別貫通孔１０３の流体抵抗分を残した深さまでエッチングする。さらに表面よりリソエッチ法により流体抵抗となる個別貫通孔１０３をパターニングし、裏面より形成した共通液室１０４と連通させる。
【００３７】
ここで、共通液室１０４の形成に関し、初めに基板００２の表面にＶ字溝を形成する時に異方性エッチングのマスク材となる酸化膜を表面、裏面にパターニングし、表面、裏面を同時に異方性ウェットエッチングにより形成してもかまわない。このようにして形成した基板００２を図１５、図１６、図１７に示す。
【００３８】
工程９（図１３参照）
酸化を行ない犠牲層除去孔１０７の側面に露出した共通電極１１０となるPドープポリシリコン測面と基板貫通孔１０３，１０４の側面に酸化膜を形成する。さらにリソエッチ法により除去孔１０７のパターニングを行ない、絶縁膜をエッチング除去し、SF6を用いた等方性のドライエッチングにより犠牲層２０１を除去し、ギャップ１２０を形成する。ここで、犠牲層ポリシリコン２０１の周りを酸化膜で囲んだ構造としているため、酸化膜に対して選択性の高い犠牲層エッチング条件で犠牲層を除去でき、ギャップを精度よく形成することができる。
【００３９】
工程１０（図１４参照）
個別電極１０９および共通電極１１０の電極取り出し用のパッド（端子１０６）を形成することでアクチュエータ部が完成する。最後に、ノズル孔１０１を形成したノズル板００１としてポリイミドフィルムを基板００２表面へ貼り付けて液滴吐出ヘッドが完成する。
【００４０】
以上述べた本例のプロセスフローでは大きな段差を有する基板へパターニングすることが必要であるため、リソグラフィー工程ではスプレーコート法によるレジスト塗布を用いている。これにより高段差基板へのパターニングを行なうことができ、その他の工程は大半を半導体プロセスで使用している方法で製造することができるため、歩留まり良く安定した液滴吐出ヘッドを製造することができる。
【００４１】
（１．３．２）  貫通孔の各例
第１例
図１乃至図１４で説明した例では、V字溝の壁面に貫通孔１０３を設けている。このように、吐出室１０２の壁面であって、振動手段が構成されない壁面部を利用して貫通孔を形成することで、スペースの有効活用を図ることができ、そのためヘッド面積を小さくすることができ、低コストの液滴吐出ヘッドを製造することができる（請求項３）。
【００４２】
また、吐出室１０２が長方形の開口をもつ形状であるとき、その長辺方向端部に貫通孔１０３を設けた構成である（請求項４）。V字溝の壁面に貫通孔１０３を設けた構成では、この長辺方向端部の壁面は、通常、振動手段を構成しない箇所であるので、当該部位に、流路及び流体抵抗としての貫通孔１０３を配置することで、余分なスペースを必要とせず且つ振動板の面積を減らすことなく、流路を配置できる。また、殆どの工程を半導体製造で用いられている工法で作成できるので、信頼性の高い液滴吐出ヘッドを歩留まり良く低コストにで製造することができる。その結果として、設置面積縮小、コスト減、インク供給多、高速駆動等を期待できる。
【００４３】
なお、変形例として、図１５、図１６（図１５におけるＸ―Ｘ断面は図４参照）におけるＹ―Ｙ断面）に示すように、本例のプロセスフローの最初に、基板に埋め込み電極２０５を形成し、表側は個別電極１０９、共通電極１１０と埋め込み電極２０５を接続、裏側は埋め込み電極２０５と端子１０６Aとを接続しておくことで、基板００２裏面側から個別電極１０９および共通電極１１０の電位を取り出すことができ、液滴吐出ヘッドを更に小さくできる。
【００４４】
第２例
本例は、図１７乃至図１９に示すように、V字溝の底部に長辺方向にわたって貫通孔１０３を設けるもので、つまり、吐出室１０２の壁面が交差する稜線部に重ねて貫通孔１０３を形成している（請求項５）。吐出室１０２がＶ字溝で形成された場合、Ｖ字の稜線に相当する部位は振動部分として機能しない箇所であるため、この振動機能を果たせない領域に、流体抵抗を兼ねた貫通孔１０３を形成することで、スペースの有効活用を図ることができ、そのためヘッド面積を小さくすることができ、低コストの液滴吐出ヘッドを製造することができる。
【００４５】
或いは、図１６、図１７、図１８に示したように、こともできる。この例では流体抵抗値の設計上、自由度が大きい（請求項５）。
【００４６】
第３例
本例は図２０に示すように、吐出室１０２が長方形の開口をもつ形状であるとき、その長辺方向中央部に貫通孔１０３を設けた（請求項６）。
【００４７】
長辺方向の中央部に、流路及び流体抵抗としての貫通孔１０３を配置しているので、吐出室自体の流体抵抗を減らし吐出室への液滴供給をしやすくしている。これより、インク供給量が増え、信頼性の高い高速駆動が可能な液滴吐出ヘッドを製造できる。また、殆どの工程を半導体製造で用いられている工法を用いることができるので、信頼性の高い液滴吐出ヘッドを歩留まり良く低コストで製造することができる。
【００４８】
第４例
図１７乃至図２０に示した例のように、貫通孔１０３を吐出室１０２の底部に設けた構成（請求項７）では、共通液室１０４と吐出室１０２さらにノズル孔１０１とを結ぶ同一直線上に貫通孔１０３を形成することができ、吐出室自体の流体抵抗を減らし吐出室への液供給が良好となる。これにより信頼性の高い高速駆動が可能な液滴吐出ヘッドを製造できる。また、殆どの工程を半導体製造で用いられている工法を利用できるので、信頼性の高い液滴吐出ヘッドを歩留まり良く低コストで製造できる。
【実施例２】
【００４９】
次に、本発明に係るインクカートリッジについて図２１を参照して説明する。
このインクカートリッジは、ノズル孔１０１等を有する前記、実施例１における
各例のいずれかの液滴吐出ヘッド１０００を用いたインクジェットヘッド８１０と、このインクジェットヘッド８１０に対してインクを供給するインクタンク８２０とを一体化したものである（請求項８）。
【００５０】
このようにインクタンク一体型のヘッドとすることで、製造不良が減少して信頼性が向上することで、インクカートリッジの歩留まり、信頼性が向上し、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た。
【実施例３】
【００５１】
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図２２及び図２３を参照して説明する。なお、図２２は同記録装置の斜視説明図、図２３は同記録装置の機構部の側面説明図である。このインクジェット記録装置は、記録装置本体８１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、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、記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部８２等を収納する。
【００５２】
記録装置本体８１は、その下方部において、前方側から多数枚の用紙８３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）８４を抜き差し自在に装着することができる。また、側部には用紙８３を手差しで給紙するための手差しトレイ８５が設けてあり、これを必要に応じて開倒することができる。
【００５３】
画像の記録に際しては、給紙カセット８４或いは手差しトレイ８５から給送される用紙８３を取り込み、印字機構部８２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８６に排紙する。
【００５４】
印字機構部８２では、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９１と従ガイドロッド９２とでキャリッジ９３を主走査方向（図２３で紙面に垂直な方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ９３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インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド１０００）からなる記録ヘッド９４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され、インク滴吐出方向を下方に向けて装着されている。またキャリッジ９３には記録ヘッド９４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９５が交換可能に装着されている（請求項９）。
【００５５】
インクカートリッジ９５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９４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個の記録ヘッドでもよい。
【００５６】
ここで、キャリッジ９３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド９１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９２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ９３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ９７で回転駆動される駆動プーリ９８と従動プーリ９９との間にタイミングベルト１００を張装し、このタイミングベルト１００をキャリッジ９３に固定しており、主走査モーター９７の正逆回転によりキャリッジ９３が往復駆動される。
【００５７】
一方、給紙カセット８４にセットした用紙８３を記録ヘッド９４の下方側に搬送するために、給紙カセット８４から用紙８３を分離給装する給紙ローラ１０１０及びフリクションパッド１０２０と、用紙８３を案内するガイド部材１０３０と、給紙された用紙８３を反転させて搬送する搬送ローラ１０４０と、この搬送ローラ１０４０の周面に押し付けられる搬送コロ１０５０及び搬送ローラ１０４０からの用紙８３の送り出し角度を規定する先端コロ１０６０とを設けている。搬送ローラ１０４０は副走査モータ１０７０によってギヤ列を介して回転駆動される。
【００５８】
そして、キャリッジ９３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１０４０から送り出された用紙８３を記録ヘッド９４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１０９０を設けている。この印写受け部材１０９０の用紙搬送方向下流側には、用紙８３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１１１、拍車１１２０を設け、さらに用紙８３を排紙トレイ８６に送り出す排紙ローラ１１３０及び拍車１１４０と、排紙経路を形成するガイド部材１１５０，１１６０とを配設している。
【００５９】
記録時には、キャリッジ９３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド９４を駆動することにより、停止している用紙８３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙８３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８３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８３を排紙する。
【００６０】
また、キャリッジ９３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９４の吐出不良を回復するための回復装置１１７０を配置している。回復装置１１７０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９３は印字待機中にはこの回復装置１１７０側に移動されてキャッピング手段で記録ヘッド９４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。
【００６１】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で記録ヘッド９４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等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等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廃インク溜（不図示）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。
【００６２】
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、振動手段駆動不良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。また低電圧で駆動できる記録ヘッドを搭載するので、インクジェット記録装置全体の消費電力も低減できる。
【００６３】
なお、上記した例においては、液滴吐出ヘッドとしてインクジェットヘッドに適用した例で説明したが、インクジェットヘッド以外の液滴吐出ヘッドとして、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の他の液滴吐出ヘッドにも適用できる。
【実施例４】
【００６４】
本実施例は実施例１で説明した本発明の構成をマイクロポンプに応用したものである。動作原理を図２４をもとに説明する。本例のマイクロポンプは、前記実施例１で説明した液滴吐出ヘッド１０００と基本構造が同じアクチュエータを使用しているので、部材については、前記した実施例１におけるものに準じた符号を付している。共通電極１１０を含む振動板１１０Ａが複数設けられており流路３３の中を流体が流れる構造となっている。図２４では概略表示しているが、振動板１１０Ａは電極材料が絶縁膜に挟まれた積層構造になっている。
【００６５】
すなわち、図２４に示したマイクロポンプにおいて、吐出室１０２Ａはノズル板００１Ａで覆われ、ノズル板００１Ａと複数の吐出室１０２との間が流路３３になっている。流路の下流側には、図示しないが、ノズルに相当するポンプ吐出口がある。
【００６６】
従って、この構造は、液滴を吐出するノズル孔に連通する単一又は複数の吐出室１０２Ａと、前記吐出室１０２Ａに供給する吐出流体が入る共通液室１０４Ａと、吐出室１０２Ａの吐出流体に前記ノズル孔から吐出する吐出エネルギーを与える圧力発生手段たる振動板１１０Ａを具備した前記実施例１における液滴吐出ヘッドの基本構造を具備した液体輸送用のマイクロポンプである（請求項１０）。
【００６７】
かかる構成において、振動板１１０Ａを図中右側から順次駆動することによって流路３３内の流体は矢印方向へ流れが生じ、流体の輸送が可能となる。本例では振動板１１０Ａを複数設けた例を示したが、振動板は一つでも良く、また輸送効率を上げるために弁などを設けてもよい。
【実施例５】
【００６８】
この実施例５は図２５に示すように、実施例１で説明した本発明の構成をサーマル型アクチュエータに応用したものである。この構造は、液滴を吐出するノズル孔に連通する単一又は複数の吐出室１０２Ｂと、前記吐出室１０２Ｂに供給する吐出流体が入る共通液室１０４Ｂと、吐出室１０２Ｂと共通液室１０４Ｂとを連通する貫通孔１０３Ｂと、吐出室１０２Ｂの吐出流体に前記ノズル孔１０１Ｂから吐出する吐出エネルギーを与える圧力発生手段としての電気熱変換素子９０１を具備した前記実施例１における液滴吐出ヘッドの基本構造を具備したサーマル型アクチュエータである（請求項１１）。
【００６９】
かかる構成において、吐出室１０２Ｂ内に配置した発熱抵抗体などの電気熱変換素子９０１を用いてインクの膜沸騰でバブルを発生させてインク滴を吐出させるバブル型（サーマル型）の液滴吐出ヘッドである。個別に貫通孔１０３Ｂを形成することでチップサイズを小さくできる。
【実施例６】
【００７０】
前記した[実施例１]では基板００２に形成したＶ字溝内にアクチュエータを構成していく静電型アクチュエータの例で説明したがこれに限らず、以下に示す併行平板型の静電アクチュエータでも同様の効果が得られる。
【００７１】
第１例
図２６乃至図２８（依頼書の図12）に示すように、いくつかの層からなるが全体として１つの基板００２Ｃの片面にＶ字状でなく矩形状の吐出室１０２Ｃ、該片面の反対側の面に共通液室１０４Ｃをそれぞれ設けると共に、これら吐出室１０２Ｃと共通液室１０４Ｃとを、当該基板００２Ｃ内に設けた貫通孔１０３Ｃで連通した構成を備えていて、個別電極（振動手段の一部）１０９Ｃ及び共通電極（振動手段の一部）１１０Ｃは平行平板状となっている。
【００７２】
吐出室１０２Ｃが長方形の開口をもつ形状であり、その長辺方向端部に貫通孔１０３Ｃを設けた構成である（請求項４）。この端部側壁は振動手段を構成できない部分であり、この箇所を貫通孔として有効利用できる。
【００７３】
第２例
本例は、図２９（依頼書の図１３）に基板００２Ｃのみ示す。断面形状は図２７、図２８に準ずる。本例の特徴は、吐出室１０２が長方形の開口をもつ形状であり、その長辺方向中央部に貫通孔１０３Ｃを設けた（請求項６）。
【００７４】
長辺方向の中央部に、流路及び流体抵抗としての貫通孔１０３Ｃを配置しているので、吐出室自体の流体抵抗を減らし吐出室への液滴供給をしやすくしている。これより、インク供給量が増え、信頼性の高い高速駆動が可能な液滴吐出ヘッドを製造できる。また、殆どの工程を半導体製造で用いられている工法を用いることができるので、信頼性の高い液滴吐出ヘッドを歩留まり良く低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】液滴吐出ヘッドの分解斜視図（一部断面）である。
【図２】電極などを具備した基板の平面図である。
【図３】図２における基板のY−Y断面図である。
【図４】液滴吐出ヘッド主要部の製造工程を説明した基板の断面図である。
【図５】液滴吐出ヘッド主要部の製造工程を説明した基板の断面図である。
【図６】液滴吐出へッド主要部の製造工程を説明した基板の断面図である。
【図７】液滴吐出へッド主要部の製造工程を説明した基板の断面図である。
【図８】液滴吐出へッド主要部の製造工程を説明した基板の断面図である。
【図９】液滴吐出へッド主要部の製造工程を説明した基板の断面図である。
【図１０】液滴吐出へッド主要部の製造工程を説明した基板の断面図である。
【図１１】液滴吐出へッド主要部の製造工程を説明した基板の断面図である。
【図１２】液滴吐出へッド主要部の製造工程を説明した基板の断面図である。
【図１３】液滴吐出へッド主要部の製造工程を説明した基板の断面図である。
【図１４】液滴吐出へッド主要部の製造工程を説明した基板の断面図である。
【図１５】電極などを具備した基板の平面図である。
【図１６】図１５における基板のY−Y断面図である。
【図１７】電極などを具備した基板の平面図である。
【図１８】図１７における基板のY−Y断面図である。
【図１９】図１７における基板のX−X断面図である。
【図２０】電極などを具備した基板の平面図である。
【図２１】インクカートリッジの外観斜視図である。
【図２２】インクジェット記録装置の斜視説明図である。
【図２３】インクジェット記録装置の機構部の側面図である。
【図２４】マイクロポンプの動作原理を説明した断面図である。
【図２５】サーマル型アクチュエータの断面図である。
【図２６】電極などを具備した基板の平面図である。
【図２７】図２６における基板のＹ―Ｙ断面図である。
【図２８】図２６における基板のＸ―Ｘ断面図である。
【図２９】電極などを具備した基板の平面図である。
【符号の説明】
【００７６】
００２  基板
１０２  吐出室
１０３  貫通孔
１０４  共通液室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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