(57)【要約】【課題】シリコン回路基板からシリコンの溶出を防止する。【解決手段】液体を吐出口６ａと圧力発生素子２が設けられた液室７に流路８を経て供給し、圧力発生素子２で液体を吐出口６ａから吐出させる吐出ヘッド１の圧力発生素子２が設けられたシリコン回路基板３の流路８の一部を構成する端面のシリコン材料が露出した露出部９を表面処理する処理液に、少なくとも水及び水溶性有機溶媒を含む溶媒と、溶媒に分散される界面活性剤と、少なくともリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムから選ばれるアルカリ金属を含むアルカリ金属塩とを含有させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出口と圧力発生素子が設けられた液室に流路を経て供給し、上記圧力発生素子で上記液体を吐出口から吐出させる吐出ヘッドの上記圧力発生素子が設けられたシリコン回路基板の上記流路の一部を構成する端面のシリコン材料が露出した露出部を表面処理する処理液において、
少なくとも水及び水溶性有機溶媒を含む溶媒と、
上記溶媒に分散される界面活性剤と、
少なくともリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムから選ばれるアルカリ金属を含むアルカリ金属塩とを含有することを特徴とする処理液。
【請求項２】
液体を吐出口と圧力発生素子が設けられた液室に流路を経て供給し、上記圧力発生素子で上記液体を吐出口から吐出させる吐出ヘッドの製造方法において、
上記液室の一部を構成するフィルムを介して、上記圧力発生素子が設けられ、上記流路の一部を構成する端面にシリコン材料が露出した露出部を有するシリコン回路基板と、上記吐出口が形成されたノズルシートとを貼り合わせ、
上記シリコン回路基板と上記ノズルシートとを貼り合わせた組立体を、少なくとも水及び水溶性有機溶媒を含む溶媒と、上記溶媒に分散される界面活性剤と、少なくともリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムから選ばれるアルカリ金属を含むアルカリ金属塩とを含有した処理液に浸漬させ、上記シリコン回路基板の露出部を表面処理することを特徴とする吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
液体を吐出口と圧力発生素子が設けられた液室に流路を経て供給し、上記圧力発生素子で上記液体を吐出口から吐出させる吐出ヘッドの上記圧力発生素子が設けられたシリコン回路基板の上記流路の一部を構成する端面のシリコン材料が露出した露出部を表面処理する処理方法において、
上記流路内に、少なくとも水及び水溶性有機溶媒を含む溶媒と、上記溶媒に分散される界面活性剤と、少なくともリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムから選ばれるアルカリ金属を含むアルカリ金属塩とを含有する処理液を充填して上記シリコン回路基板の上記露出部を表面処理することを特徴とする処理方法。
【請求項４】
液体を吐出口と圧力発生素子が設けられた液室に流路を経て供給し、上記圧力発生素子で上記液体を吐出口から吐出させる吐出ヘッドの上記圧力発生素子が設けられたシリコン回路基板の上記流路の一部を構成する端面のシリコン材料が露出した露出部を表面処理する処理液において、
少なくとも水及び水溶性有機溶媒を含む溶媒と、
上記溶媒に分散される界面活性剤と、
１価の陽イオンとを含有することを特徴とする処理液。
【請求項５】
上記１価の陽イオンは、アンモニウムイオンであることを特徴とする請求項４記載の処理液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン回路基板の流路の一部を構成する端面のシリコン材料が露出した露出部を表面処理する処理液、この処理液を用いた吐出ヘッドの製造方法及び処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を吐出する方法には、流路を経て液体を吐出口と圧力発生素子が設けられた液室に供給し、その圧力発生素子が発生したエネルギーによって液体を押圧して、液室に設けられた吐出口より液体を吐出させる方法がある。この方法が用いられているものとしては、インクをノズルから吐出させ、記録紙にインクを着弾させることで、画像や文字を印刷するインクジェット方式のプリンタ装置（以下、プリンタ装置という。）がある。
【０００３】
このプリンタ装置は、記録紙を搬送する搬送機構等が設けられた装置本体にインクを吐出する吐出ヘッドが装着され、この吐出ヘッドにインクが充填されているインクカートリッジが装着される。具体的に、このプリンタ装置では、吐出ヘッドに装着されたインクカートリッジから、吐出ヘッドの流路にインクが供給され、流路から圧力発生素子及びノズルが設けられたインク液室にインクが供給される。圧力発生素子としては、例えば発熱抵抗体やピエゾ素子が用いられる。プリンタ装置では、インク液室内に供給されたインクを発熱抵抗体で加熱し、気泡を発生させることによりインクを気泡で押圧、或いはピエゾ素子の変位により押圧することによって、ノズルよりインクを吐出する。これにより、プリンタ装置では、対象物となる記録紙にインクを着弾させ、画像や文字を印刷することができる。
【０００４】
このようなプリンタ装置では、長期間、印刷を行わなかった後、インクを適切に吐出できるようにするため、流路やノズル内に析出物が析出したり、流路やノズルの壁面に析出物が析出しないようにする必要がある。特に、発熱抵抗体を用いたプリンタ装置では、インクを適切に加熱し、インクを所定の方向に吐出させるため、発熱抵抗体上に析出物が析出しないようにする必要がある。しかしながら、プリンタ装置では、流路や液室の一部を構成するシリコン回路基板にインクが接することによってシリコンが溶出する場合がある。
【０００５】
シリコン回路基板の発熱抵抗体が設けられている面は、酸化処理等の表面処理が施されるが、流路の一部を構成する側面は、ダイシング面であり、吐出ヘッドの組立工程の関係により表面処理が施されていない。このため、流路の一部を構成する面は、シリコン材料が剥き出しになった露出部であり、この露出部にインクが直接接するようになる。
【０００６】
吐出ヘッドでは、流路の一部を構成し、露出部にインクが直接接すると、インク中に含まれている染料のアルカリ金属イオンによってシリコンが溶出してしまう。
【０００７】
インク中に溶出したシリコンは、発熱抵抗体上に析出し、コゲーションを発生させてしまう。コゲーションが発生した吐出ヘッドでは、インクを適切に加熱することができず、所定の方向にインクを吐出することができなかったり、不吐出を生じさせてしまう。
【０００８】
特に、プリンタ装置では、長期間、インクを吐出しなかった場合、シリコン材料が剥き出しとなっている露出部から溶出するシリコンによって、吐出特性の低下が著しくなる。
【０００９】
以上のような問題を解決するために、例えば、下記の特許文献１に記載されているようなインクのｐＨが６．５〜１１．５において、インクと接する部材と色材間のゼ−タ電位を０〜−５０ｍＶとする方法がある。また、下記の特許文献２には、水に分散又は溶解する着色剤を含有する水性インクに２−アミノ−２−エチル−１，３−プロパンジオ−ルを含有させる方法が記載されている。また、下記の特許文献３には、ｐＨが４〜６になったときにゼ−タ電位が正に帯電する疎水性コロイドをインクに含有させる方法が記載されている。
【００１０】
特許文献１〜特許文献３に記載されている方法では、インクのゼータ電位を調整したり、２−アミノ−２−エチル−１，３−プロパンジオ−ルを添加するため、インク材料の配合の自由度が制限されてしまう。また、特許文献１〜特許文献３に記載されている方法では、添加した材料が原因でｐＨが大きく変化し、吐出ヘッドを構成する他の部材を腐食してしまう虞がある。
【００１１】
また、他の解決方法としては、下記の特許文献４に記載されているように異方性エッチングにより圧力発生室を形成するシリコン単結晶基板と、表面にたわみ振動モードの圧電振動子が固定された振動板と、ノズルが穿設されたノズルプレートからなるインクジェット記録ヘッドの振動板を金属の蒸着層で形成して圧力発生室に露出させる方法が記載されている。金属層は、シリコンに比べて靭性と弾性に富むことからシリコンに比べて薄く形成でき、圧力発生室を効率良く容積変化させることが可能となる。
【００１２】
この特許文献４に記載されている方法では、インクジェット記録ヘッドの組立工程において、シリコンの溶出を防止するために、シリコン単結晶基板上にＳｉＮ、ＴｉＮ、ＴｉＯ等の無機物や有機物の層を設ける。この方法では、シリコン単結晶基板をダイシングする前に無機物や有機物の層を設けるため、シリコン単結晶基板のダイシング面はシリコン材料が露出した状態となっている。このため、特許文献４に記載されているようにＳｉＯ２やＳｉＮ、ＴｉＮ、ＴｉＯ等の無機物や有機物の層を設けた場合でも、ダイシング面を覆うことができないため、シリコンの溶出を十分に防止することは困難である。また、溶剤可溶型有機物の層を設けた場合には、シリコン基板上に作り込まれ、液室の一部を構成するフォトレジストによる構造に損傷を与えたり、ヒーター上にも付着するため、熱により分解して新たなコゲーションの原因となる。
【００１３】
また、他の方法としては、下記の特許文献５に記載されているように、流路にインクを供給するためのインク供給口がシリコンからなる基体の一部を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されることが記載されている。この特許文献５に記載されている方法では、アルカリ性のエッチング液を用いていることからｐＨが高いため、吐出ヘッドを構成する他の部材を腐食してしまう虞がある。
【００１４】
以上のように、上述した特許文献１〜特許文献５に記載されている方法では、回路基板からシリコンの溶出を十分に防止できず、インクの組成を変えたり、無機物や有機物の層を形成する工程を設けたり、吐出ヘッドを構成する他の部材に不具合を生じさせてしまう。
【００１５】
【特許文献１】特開２００３−１６５９３６号公報
【特許文献２】特開２００３−２３８８６６号公報
【特許文献３】特開２００４−２４４６２０号公報
【特許文献４】特開平９−８５９４９号公報
【特許文献５】特開２００４−９４２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、シリコン回路基板の流路の一部を構成する面のシリコン材料が露出した露出部からシリコンの溶出を防止するため、露出部を表面処理する処理液、この処理液を用いた吐出ヘッドの製造方法及び処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る処理液は、液体を吐出口と圧力発生素子が設けられた液室に流路を経て供給し、圧力発生素子で液体を吐出口から吐出させる吐出ヘッドの圧力発生素子が設けられたシリコン回路基板の流路の一部を構成する端面のシリコン材料が露出した露出部を表面処理するものであり、少なくとも水及び水溶性有機溶媒を含む溶媒と、溶媒に分散される界面活性剤と、少なくともリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムから選ばれるアルカリ金属を含むアルカリ金属塩とを含有する。
【００１８】
この処理液は、吐出ヘッドを製造する際にも用いることができる。即ち、本発明に係る吐出ヘッドの製造方法では、シリコン回路基板とノズルシートとを貼り合わせた組立体を処理液に浸漬させて、シリコン回路基板の表面を処理した後、他の部品を組立体に取り付けて吐出ヘッドを製造する。
【００１９】
また、この処理液は、組み立てた後の吐出ヘッドに設けられたシリコン回路基板の露出部を表面処理する際にも用いることができる。即ち、本発明にかかる処理方法は、吐出ヘッドを組み立てた後、得られた吐出ヘッドの液室や流路に処理液を充填して、シリコン回路基板の露出部を表面処理する。
【００２０】
また、処理液には、アルカリ金属塩に代えて、１価の陽イオンを含有させてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る処理液は、シリコン回路基板のシリコン材料が露出した露出部のシリコンが溶出しやすい結晶面（１００面）からシリコンを溶出させ、シリコンが溶出しにくい結晶面（１１０面）や結晶面（１１１面）とすることができる。これにより、シリコン回路基板の露出部は、シリコンを溶出しなくなる。
【００２２】
本発明に係る吐出ヘッドの製造方法では、シリコン回路基板とノズルシートとを貼り合わせた組立体を処理液に浸漬させることで、シリコン回路基板の露出部を表面処理することができ、一連の吐出ヘッドの組立工程中に露出部の表面処理を容易に組み込むことができる。
【００２３】
本発明に係る処理方法では、組立後の吐出ヘッドの液室や流路に処理液を充填することで、シリコン回路基板の露出部を表面処理することができ、吐出ヘッドの組立工程に変更を加えることなく、露出部を表面処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明が適用された処理液、処理方法及び吐出ヘッドの製造方法について、図面を参照して説明する。処理液は、例えば液体としてインクを吐出して印刷を行うインクジェット方式のプリンタ装置（以下、プリンタ装置という。）の吐出ヘッドを構成するシリコン回路基板の表面処理に用いる。
【００２５】
吐出ヘッド１は、図１乃至図３に示すように、発熱抵抗体２が設けられたシリコン回路基板３とフィルム４とからなるヘッドチップ５を有する。吐出ヘッド１は、ノズル６ａが形成されたノズルシート６にヘッドチップ５が貼り合わされて形成される。吐出ヘッド１には、シリコン回路基板３とフィルム４とノズルシート６とで囲まれたインク液室７が形成されている。インク液室７には、発熱抵抗体２によって加熱されるインクｉが充填される。また、吐出ヘッド１には、インクｉが収容されたインクカートリッジからインクｉをインク液室７に供給するためのインク流路８が形成されている。
【００２６】
シリコン回路基板３は、例えば単結晶シリコン等といった無機珪素材料で形成されたシリコン基板上に、ロジックＩＣ（Integrated Circuit）やドライバートランジスタ等からなる制御回路が形成されている。また、シリコン回路基板３には、圧力発生素子として、制御回路により制御されてインクｉを加熱する発熱抵抗体２が設けられている。この発熱抵抗体２は、タンタルで形成されている。シリコン回路基板３の発熱抵抗体２が設けられた面は、組立工程上、酸化処理が容易であるため、シリコンの熱酸化膜で被覆されている。発熱抵抗体２が設けられている面とは反対側の面は、窒化珪素（ＳｉＮ）やフォトレジスト等で被覆されている。
【００２７】
シリコン回路基板３は、吐出ヘッド１の組立工程において、切断されることによって所定の大きさに形成されるため、端面はダイシングによって切り出された切断面となっている。この切断面は、組立工程上、酸化処理が困難であるため、シリコン材料が露出している露出部９であり、シリコンが溶出しやすい結晶面（１００面）が多く露出している。この露出部９は、図１に示すように、インクｉをインク液室７に供給するインク流路８の一部を構成している。露出部９は、インク流路８の一部を構成しているため、インク流路８内を流れるインクｉと直接接することになる。
【００２８】
シリコン回路基板３の発熱抵抗体２が設けられた面に積層されるフィルム４は、例えば露光硬化型のドライフィルムレジストである。フィルム４は、図２及び図３に示すように、上述したインク流路８と連通される部分を除いて、１つの発熱抵抗体２を囲むようにシリコン回路基板３上にフォトリソプロセスによって形成される。フィルム４は、シリコン回路基板３及びノズルシート６と共に、インク液室７を構成し、インク液室７内のインクｉと直接接する。また、フィルム４には、シリコン回路基板３とは反対側の面にノズルシート６が貼り合わされる。
【００２９】
ノズルシート６は、厚みが１０μｍ〜１５μｍ程度のシート状部材であり、インクｉを吐出するためのノズル６ａが発熱抵抗体２と対向する位置に設けられている。ノズル６ａは、インクｉが吐出される吐出面６ｂに向かって縮径するように形成されている。
【００３０】
以上のような構成からなる吐出ヘッド１は、図１に示すように、シリコン回路基板３のシリコンが溶出しやすい結晶面（１００面）が多く露出している露出部９がインクｉが流れるインク流路８の一部を構成し、インク流路８内のインクｉと直接接する。吐出ヘッド１では、組立工程中又は組立後に処理液１０によって、シリコン回路基板３の露出部９が表面処理される。
【００３１】
この表面処理に用いる処理液１０は、少なくとも水及び水溶性有機溶媒を含む溶媒と、溶媒に分散される界面活性剤と、露出部９からシリコンを溶出させるアルカリ金属塩とを含有する。
【００３２】
溶媒に用いる水溶性有機溶媒としては、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類、アセトン等のケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２，６−ヘキサントリオール、チオジグリコール、ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール等のアルキレン基が２〜６個の炭素原子を含むアルキレングリコール類、グリセリン、エチレングリコールモノメチル（又はエチル）エーテル、ジエチレングリコールモノメチル（又はエチル）エーテル、トリエチレングリコールモノメチル（又はエチル）エーテル等の多価アルコールの低級アルキルエーテル類等が用いられる。水溶性有機溶媒としては、これらのうち一種又は複数種を混合して用いられる。
【００３３】
界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル等のエーテル類、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル等のエステル類、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン共重合体、ポリオキシエチレンアルキルアミンエーテル、脂肪酸ジエタノールアミド等の含窒素類等をポリオキシエチレンアセリレングリコール類等と混合した界面活性剤等が用いられる。界面活性剤としては、これらのうちの一種又は複数種を混合して用いられる。
【００３４】
アルカリ金属塩としては、少なくともリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウムから選ばれるアルカリ金属を含み、例えばこれらのアルカリ金属の硫酸塩や塩化物が用いられる。アルカリ金属の中でも、カリウムやルビジウムは、シリコンを溶出しやすい結晶面（１００面）を選択的に溶解し、シリコンを溶出させやすいため、好ましい。なお、アルカリ金属塩は、陰イオン化する物質としては硫酸塩や塩化物以外のものでもよく、特に限定されない。
【００３５】
アルカリ金属塩は、処理液中において０．００２ｍｏｌ／ｌ以上、２ｍｏｌ／ｌ未満含有される。アルカリ金属塩の含有量が０．００２ｍｏｌ／ｌ未満の場合には、シリコンを十分に溶出させることができず、効果が得られなくなってしまう。一方、アルカリ金属塩の含有量が２ｍｏｌ／ｌ以上の場合には、アルカリ金属塩が溶媒に溶解しにくくなってしまう。
【００３６】
このような構成からなる処理液１０は、吐出ヘッド１に充填されると、インク流路８の一部を構成しているシリコン回路基板３の露出部９に接し、この露出部９の表面に露出しているシリコンが溶出しやすい結晶面（１００面）からシリコンを溶出させる。この露出部９では、構造式は不明ではあるが、珪酸塩水化物を生じさせる反応が生じていると推測される。露出部９は、処理液１０によって、シリコンが溶出され、シリコンが溶出しやすい結晶面（１００面）からシリコンが溶出しにくい結晶面（１１０面）や結晶面（１１１面）となる。
【００３７】
表面処理後の露出部９は、定性的にシリコンが溶出しにくい結晶面（１１０面）や結晶面（１１１面）をＳＥＭ（scanning electron microscope）により観察することができる。また、定量的には、単位時間あたりに処理液１０中に溶出したシリコンのシリコンイオン量変化をＩＣＰ−ＭＳ（Inductively Coupled Plasma Mass Spectroscopy）（プラズマ質量分析）で測定することにより観察することができる。
【００３８】
処理液１０は、酸性よりも中性又は吐出ヘッド１を構成する他の部材を損傷させない程度のアルカリ性であり、アルカリ性が高いほどシリコンを溶出させやすい。また、処理液１０には、アルカリ金属塩が含有されており、水酸化物等を含むアルカリ性のエッチング液を充填してシリコン回路基板３を表面処理した場合と比べて、吐出ヘッド１を構成する他の部材への腐食を防止できる。
【００３９】
また、処理液１０は、耐熱性が高いため、発熱抵抗体２で加熱されても析出物が発生せず、汚れたり、コゲーションが発生することを防止できる。また、処理液１０は、染料又は顔料が含有されていないため、透明であり、インクｉを吐出ヘッド１に導入した際、いつ吐出ヘッド１内がインクｉで置換されたかを目視で判断することができる。また、処理液１０は、透明であるため、インクｉの色毎に用意する必要がない。また、アルカリ金属塩は、染料よりも安価であるため、コストを削減できる。
【００４０】
また、吐出ヘッド１に処理液１０を充填して、シリコン回路基板３の露出部９を表面処理する際には、加熱することによって、シリコンの溶解速度が増大し、表面処理の時間を短縮することができる。なお、加熱する温度は、処理液１０が沸騰しない温度であることが好ましい。
【００４１】
露出部９が表面処理された吐出ヘッド１では、インクｉがインク液室７及びインク流路８に充填されて、シリコン回路基板３の露出部９にインクｉが直接接しても、露出部９にシリコンが溶出しにくい結晶面（１１０面）や結晶面（１１１面）が露出しているため、インクｉ中にシリコンが溶出することを防止できる。これにより、吐出ヘッド１では、シリコンが発熱抵抗体２上に析出することなく、コゲーションが防止され、インクｉを適切に加熱でき、インクｉの不吐出や吐出方向が変わってしまったりといった不具合を防止できる。また、吐出ヘッド１では、インクｉ中にシリコンが溶出しないため、インクｉが汚れたりすることも防止できる。
【００４２】
以上のような吐出ヘッド１は、例えば、図４に示すようなプリンタ装置２０に用いられる。このプリンタ装置２０は、インクｉを吐出するヘッドカートリッジ２１と、インクｉが吐出される記録紙Ｐを搬送する搬送機構等が設けられた装置本体２２とを備える。プリンタ装置２０では、インクカートリッジ２１に上述の吐出ヘッド１が設けられている。このプリンタ装置２０は、記録紙Ｐの幅方向、すなわち図４中矢印Ｗ方向にインクｉを吐出する吐出口（ノズル）が略ライン状に１列以上並設した、いわゆるライン型のプリンタ装置である。
【００４３】
ヘッドカートリッジ２１は、図５に示すように、インクｉが収容されたインクカートリッジ３１が装着され、インクｉを吐出する上述した吐出ヘッド１が設けられたカートリッジ本体３２とを備える。インクカートリッジ３１は、記録紙Ｐの幅方向の寸法と略同じ寸法をなす略矩形状に形成されている。インクカートリッジ３１は、用いるインクｉの色毎、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の色毎に、イエローのインクカートリッジ３１ｙ、マゼンタのインクカートリッジ３１ｍ、シアンのインクカートリッジ３１ｃ、ブラックのインクカートリッジ３１ｋが設けられている。インクカートリッジ３１には、下側略中央部に、収容したインクｉをカートリッジ本体３２に供給するインク供給部３３が設けられている。
【００４４】
このインク供給部３３は、略突形状のノズルであり、図示しない弁機構により開放、閉塞する。インク供給部３３は、ノズルの先端が後述するカートリッジ本体３２の接続部３６と接続することにより、インクカートリッジ３１とカートリッジ本体３２とを接続する。インク供給部３３は、カートリッジ本体３２と接続され、ノズルを開放することによって、インクｉをカートリッジ本体３２に供給する。
【００４５】
また、インクカートリッジ３１には、インクｉがカートリッジ本体３２に供給された後、外部から空気を取り込むための外部連通孔３４が上側略中央に設けられている。
【００４６】
インクカートリッジ３１が装着されるカートリッジ本体３２には、インクカートリッジ３１が装着される装着部３５と、上述した吐出ヘッド１とが設けられている。
【００４７】
インクカートリッジ３１が装着される装着部３５は、略凹形状に形成されている。装着部３５の長手方向略中央には、装着部３５に装着されたインクカートリッジ３１のインク供給部３３と接続される接続部３６が設けられている。この接続部３６は、装着部３５に装着されたインクカートリッジ３１のインク供給部３３からカートリッジ本体３２の底面に設けられたインクｉを吐出する吐出ヘッド１にインクｉを供給するインク供給路となる。接続部３６は、インクカートリッジ３１から吐出ヘッド１へのインクｉの供給を弁機構で調整している。
【００４８】
ヘッドカートリッジ２１では、装着部３５にインクカートリッジ３１が装着されると、インクカートリッジ３１のインク供給部３３の供給口が弁機構により開放され、装着部３５の接続部３６と接続される。これにより、ヘッドカートリッジ２１では、インクカートリッジ３１内に収容されたインクｉがインク供給部３３の供給口を介して、接続部３６に流れ込み、吐出ヘッド１にインクｉが供給されるようになる。
【００４９】
カートリッジ本体３２の底面に設けられる吐出ヘッド１は、図６に示すように、１つのシリコン回路基板３上に発熱抵抗体２が所定の数だけ並設されたヘッドチップ５及びノズル６ａがインク流路８を挟み記録紙Ｐの幅方向に千鳥状に複数並設されている。また、吐出ヘッド１は、隣接するヘッドチップ５の端部が対向するように並設されている。吐出ヘッド１は、インクｉを吐出する際に、記録紙Ｐの幅方向に移動することなく、ノズルライン毎にインクｉを吐出する。
【００５０】
また、吐出ヘッド１には、上述したヘッドチップ５及びノズルシート６の他に、図７に示すように、インクカートリッジ３１からインクｉを各ノズル６ａへ導くインク流路８を形成する流路板３７と、ノズルシート６を保持するフレーム３８とが設けられている。
【００５１】
流路板３７は、図８に示すように、インクｉの色毎に設けられ、例えば金属など、容易に変形しない剛性及び収容されるインクｉに対して耐インク性を備えた材料で形成される。流路板３７は、各ノズル６ａにインクｉが供給されるように、ノズル６ａが並設されている記録紙Ｐの幅方向に、記録紙Ｐの幅に相当する長さに亘って略ライン状に形成されている。流路板３７は、記録紙Ｐの幅に相当する長さに亘って形成されたインク流路８を内部に有する流路部３９と、この流路部３９の上面に設けられ、接続部３６からのインクｉをインク流路８に供給するインク供給管４０とを有する。流路部３９は、インク供給管４０が設けられている面とは反対側の面に、ヘッドチップ５を配置される。
【００５２】
フレーム３８は、ヘッドチップ５及び流路板３７が嵌め込まれる開口部３８ａを有する。このフレーム３８のヘッドチップ５が挿入された側の面には、ノズルシート６が張り合わされる。フレーム３８は、ノズル６ａと発熱抵抗体２とが対向するようにノズルシート６がヘッドチップ５のフィルム４及び流路板３７と張り合わされるようにノズルシート６を支持する。
【００５３】
以上のような構成からなる吐出ヘッド１は、次のようにして製造する。先ず、ノズルシート６を平坦な面を有する図示しない支持治具上に載置する。
【００５４】
次に、支持治具上に載置したノズルシート６上に、図８に示すようにノズル６ａがフレーム３８に設けた開口部３８ａと対向するようにフレーム３８を載せ、ノズルシート６とフレーム３８とを貼り合わせる。ノズルシート６とフレーム３８とは、ノズルシート６とフレーム３８との間に熱硬化型のシート接着剤、例えばエポキシ系のシート接着剤を介在させ、シート接着剤を熱硬化させて貼り合わされる。ノズルシート６は、フレーム３８によって支持され、支持治具が取り外される。
【００５５】
次に、フレーム３８の開口部３８ａに所定の大きさに切断したシリコン回路基板３及びフィルム４を配置し、フィルム４を熱硬化させることによって、ノズルシート６とヘッドチップ５とを貼り合わせた組立体４１を形成する。この組立体４１には、ヘッドチップ５及びノズルシート６で囲まれたインク液室７が形成される。ここで、シリコン回路基板３は、所定の大きさにダイシングしてなるものであるため、端面はシリコン回路基板３が露出した露出部９となっている。この露出部９は、表面処理されていないため、シリコンが溶解しやすい結晶面（１００面）が多く露出した状態である。
【００５６】
ここで、ヘッドチップ５を構成するシリコン回路基板３の表面処理を行う。シリコン回路基板３の表面処理は、組立体４１をフレーム３８に貼り合わせた状態で上述した処理液１０に浸漬させる。処理液１０に浸漬させることによって、露出部９から処理液１０中にシリコンが溶出される。これにより、露出部９は、表面処理が施され、シリコンが溶出しにくい結晶面（１１０面）や結晶面（１１１面）が露出される。
【００５７】
次に、別の工程で組み立てられた流路板３７の流路部３９をフレーム３８の開口部３８ａに嵌め込み、流路部３９の底面とヘッドチップ５のシリコン回路基板３とを接着剤で接着し、吐出ヘッド１が得られる。
【００５８】
以上のような吐出ヘッド１の製造方法では、ヘッドチップ５とノズルシート６とを貼り合わせた組立体４１を処理液１０に浸漬させることで、シリコン回路基板３のシリコンが溶出しやすい結晶面（１００面）が多く露出している露出部９をシリコンが溶出しにくい結晶面（１１０面）や結晶面（１１１面）とすることができ、シリコンの溶出を防止することができる。この吐出ヘッド１の製造方法では、インク流路８の一部を構成するシリコン回路基板３の露出部９からアルカリ金属を含むインクｉ等が接した際にシリコンが溶出しない吐出ヘッド１を得ることができる。また、この吐出ヘッド１の製造方法では、吐出ヘッド１の組立工程中にシリコン回路基板３の露出部９の表面処理を容易に組み込むことができる。
【００５９】
また、上述した吐出ヘッド１の製造方法では、ヘッドチップ５とノズルシート６を貼り合わせた組立体４１を処理液１０に浸漬して露出部９の表面処理を行うため、ヘッドチップ５のみを処理液１０に浸漬させて表面処理を行った場合よりもヘッドチップ５同士がぶつかることがなく、ヘッドチップ５が割れてしまうことを防止できる。
【００６０】
また、吐出ヘッド１の製造方法では、シリコン回路基板３の露出部９を表面処理する際に、水酸化物等を含んでいる強アルカリ性を示すエッチング液を用いずに、アルカリ金属塩が含有されている処理液１０を用いることによって、ノズルシート６や流路板３７を腐食することを防止できる。
【００６１】
なお、吐出ヘッド１の製造方法では、ヘッドチップ５とノズルシート６を貼り合わせた組立体４１をフレーム３８と貼り合わせた状態で処理液１０に浸漬させて、露出部９の表面処理を行ったが、ノズルシート６とヘッドチップ５とを貼り合わせた組立体４１を処理液１０に浸漬させて露出部９の表面処理を行った後に、フレーム３８を貼り合わせてもよい。
【００６２】
以上のような製造方法によって得られた吐出ヘッド１は、次のようにしてインクｉをノズル６ａより吐出する。吐出ヘッド１は、シリコン回路基板３の制御回路が発熱抵抗体２を駆動制御し、選択された発熱抵抗体２に対して、パルス電流を供給し、発熱抵抗体２を急速に加熱する。すると、吐出ヘッド１では、図９（Ａ）に示すように、発熱抵抗体２と接するインク液室７内のインクｉに気泡ｂが発生する。そして、吐出ヘッド１では、図９（Ｂ）に示すように、このインク液室７内において、気泡ｂが膨張しながらインクｉを押圧し、押し退けられたインクｉが液滴状態でノズル６ａより吐出される。インクｉが吐出された後は、インク流路８を通してインクｉがインク液室７に供給されることによって、再び吐出前の状態へと戻る。このように、吐出ヘッド１では、インク液室７に充填されたインクｉを繰り返し押圧することで、インクｉを繰り返し吐出することができる。
【００６３】
以上のような吐出ヘッド１を備えるヘッドカートリッジ２１が装着される装置本体２２は、図４及び図１０に示すように、上面側に設けられたヘッドカートリッジ装着部５１にヘッドカートリッジ２１が装着され、内部に記録紙Ｐを給排紙する給排紙機構５２を備える。
【００６４】
プリンタ装置２０は、装置本体２２に装着したヘッドカートリッジ２１にインクカートリッジ３１が装着されることによって、インクカートリッジ３１からカートリッジ本体３２の接続部３６を介して、吐出ヘッド１のインク液室７及びインク流路８にインクｉが充填され、印刷が可能な状態となる。ここで、インクｉは、従来から用いられている染料や顔料等の色素と、水や水溶性有機溶媒等の溶媒と、必要に応じて界面活性剤が含有されたものである。
【００６５】
プリンタ装置２０は、外部に設けられた情報処理装置から入力された印刷データに基づき印刷を行う。即ち、プリンタ装置２０は、装置本体２２に設けられた操作ボタン２０ａの操作により、装置本体２２の給排紙機構５２が駆動し、給紙口５３に設けられたトレイ５３ａから給紙ローラ５５で記録紙Ｐを引き出し、互いに反対方向に回転する一対の分離ローラ５６ａ，５６ｂでトレイ５３ａから１枚だけ記録紙Ｐを引き出す。プリンタ装置２０は、トレイ５３ａから引き出した記録紙Ｐを反転ローラ５７でヘッドカートリッジ２１側に反転し、吐出面６ｂと対向する位置に設けられた搬送ベルト５８上に記録紙Ｐを搬送する。記録紙Ｐは、ヘッドカートリッジ２１の吐出面６ｂと対向するプラテン板５９に保持され、吐出面６ｂと対向するようになる。
【００６６】
次に、プリンタ装置２０では、印刷データに基づいて吐出ヘッド１に設けられた発熱抵抗体２を駆動し、ヘッドカートリッジ２１の吐出面６ｂと対向する位置に搬送した記録紙Ｐに対してノズル６ａよりインクｉを吐出し、画像や文字等を印刷する。プリンタ装置２０では、印刷後の記録紙Ｐを排紙口５４よりトレイ５４ａに排出する。
【００６７】
プリンタ装置２０では、インクｉがノズル６ａより吐出されると、インクｉを吐出した量と同量のインクｉがインクカートリッジ３１から接続部３６を介して、インク流路８からインク液室７へと補充する。プリンタ装置２０では、インクｉを吐出する度にインクｉがインクカートリッジ３１からインク液室７内に補充する。
【００６８】
以上のようなプリンタ装置２０では、吐出ヘッド１の組立工程中においてシリコン回路基板３の露出部９がシリコンが溶出しやすい結晶面（１００面）からシリコンが溶出しにくい結晶面（１１０面）や結晶面（１１１面）に表面処理され、露出部９からシリコンの溶出が防止されているため、インクｉがインク流路８に充填されて露出部９とインクｉが直接接しても、シリコンが溶出することなく、コゲーションを防止することができる。これにより、プリンタ装置２０では、インクｉを適切に加熱し、インクｉを所定の方向に吐出することができるため、画像や文字を印刷することができる。
【００６９】
また、プリンタ装置２０では、吐出ヘッド１のシリコン回路基板３の露出部９が予め表面処理されているため、インクｉの組成やｐＨ、ゼータ電位を変えることなく、従来のインクをそのまま用いることができる。
【００７０】
以上の例では、シリコン回路基板３の露出部９の表面処理を吐出ヘッド１の組立工程中で行ったが、以下に示すように、吐出ヘッド１を組み立てた後に露出部９の表面処理を行ってもよい。即ち、組立工程中で露出部９を表面処理せずに組み立てた吐出ヘッド１は、ヘッドカートリッジ２１に設けられ、インクｉを充填する前の導入液として処理液１０がインク液室７及びインク流路８に充填され、シリコン回路基板３の露出部９が表面処理される。
【００７１】
具体的に、吐出ヘッド１は、ヘッドカートリッジ２１の装着部３５に処理液１０を収容した処理液用カートリッジが装着され、処理液１０が装着部３５の底面に設けた接続部３６を介してインク液室７及びインク流路８に充填され、所定の時間かけて露出部９が表面処理される。これにより、吐出ヘッド１では、シリコン回路基板３の露出部９からシリコンが溶出しやすい結晶面（１００面）からシリコンが溶出しにくい結晶面（１１０面）や結晶面（１１１面）が露出し、シリコンの溶出が防止される。
【００７２】
吐出ヘッド１からシリコンが溶出した処理液１０を排出する際は、ヘッドカートリッジ２１の装着部３５にインクｉが収容されたインクカートリッジ３１を装着し、インクカートリッジ３１のインク供給部３３と装着部３５の接続部３６とを接続してインクｉが吐出ヘッド１に充填されるようにする。吐出ヘッド１では、インクｉを吐出する場合と同様に、発熱抵抗体２を駆動させて、処理液１０を吐出すると共に、インクｉをインク液室７及びインク流路８が流れ込み、インク液室７及びインク流路８内を処理液１０からインクｉに入れ替える。
【００７３】
吐出ヘッド１では、組立後にインク液室７やインク流路８に処理液１０を充填することによって、シリコン回路基板３の露出部９をシリコンが溶出しないように表面処理することができるため、吐出ヘッド１の組立工程に変更を加える必要がない。また、吐出ヘッド１では、処理液１０を排出する際に発熱抵抗体２で吐出させるが、繰り返して吐出させるものではないため、コゲーションが防止される。
【００７４】
なお、吐出ヘッド１では、処理液１０を排出する際、発熱抵抗体２で吐出せずに、ノズル６ａからポンプ等で吸引して、インク液室７内の処理液１０を排出すると共に、装着部３５に装着したインクカートリッジ３１からインクｉをインク液室７及びインク流路８に充填する。ポンプ等で吸引して処理液１０を排出した場合には、発熱抵抗体２を加熱しないため、よりコゲーションが防止される。
【００７５】
吐出ヘッド１では、処理液１０を導入液として用いることによって、インクｉがインク液室７及びインク流路８に入りやすくなる。吐出ヘッド１では、処理液１０が染料や顔料を含んでいないため透明であり、インクｉが吐出ヘッド１に流れ込んだ際、インク液室７内がインクｉで置換されたかを目視で判断することができる。このため、吐出ヘッド１では、誤ってシリコンが溶出した処理液１０を吐出してコゲーションが生じることを防止できる。また、吐出ヘッド１では、処理液１０が透明であるため、インクｉの色毎に用意する必要がなく、コストが削減される。
【００７６】
なお、この吐出ヘッド１では、導入液として用いた処理液１０によって、露出部９からシリコンが溶出することが防止されるため、インクｉの組成やｐＨ、ゼータ電位を変えることなく、従来のインクをそのまま用いることができる。
【００７７】
なお、以上で説明した処理液１０は、少なくとも水及び水溶性有機溶媒を含む溶媒と、溶媒に分散される界面活性剤と、アルカリ金属塩とを含有しているが、アルカリ金属塩を１価の陽イオンに代えてもよい。１価の陽イオンとしては、例えばアンモニウムイオンが用いられる。溶媒及び界面活性剤としては、上述した処理液１０と同じものが用いられる。
【００７８】
処理液として１価の陽イオンを含有させた場合にも、アルカリ金属塩を含有する処理液１０と同様に、シリコン回路基板３の露出部９からシリコンを溶出させ、露出部９をシリコンが溶出しにくい結晶面（１１０面）や結晶面（１１１面）にすることができる。これにより、吐出ヘッド１では、アルカリ金属塩を含有する処理液１０を用いた場合と同様に、発熱抵抗体２のコゲーションを防止でき、インクｉの不吐出や吐出方向が変わってしまったりといった不具合が発生することを防止できる。
【００７９】
また、１価の陽イオンを含有した処理液は、上述した処理液１０と同様に、吐出ヘッド１の組立工程中においても用いることができる。吐出ヘッド１の製造方法では、シリコン回路基板３とノズルシート６とを貼り合わせた組立体４１を処理液に浸漬させることで、シリコン回路基板３の露出部９を表面処理することができ、露出部９からシリコンが溶出することを防止できる。この吐出ヘッド１の製造方法では、一連の吐出ヘッドの組立工程中に露出部の表面処理を容易に組み込むことができる。
【００８０】
また、１価の陽イオンを含有した処理液は、上述した処理液１０と同様に、組立後の吐出ヘッド１のインク液室７及びインク流路８に充填されて、シリコン回路基板３の露出部９を表面処理することができる。これにより、吐出ヘッド１では、インクｉを吐出する際に、インクｉがインク液室７及びインク流路８に充填されても、インクｉにシリコンが溶出することを防止できる。このシリコン回路基板３の露出部９を表面処理する方法では、吐出ヘッド１の組立工程に変更を加えることなく、容易にシリコン回路基板３の露出部９を表面処理することができる。
【００８１】
なお、上述した吐出ヘッド１では、発熱抵抗体２によって処理液１０やインクｉを加熱し、ノズル６ａから処理液１０やインクｉを吐出させる電気熱変換方式を採用しているが、このような方式に限定されず、例えばピエゾ素子といった圧電素子等の電気機械変換素子等によって処理液１０やインクｉを電気機械的にノズル６ａより吐出させる電気機械変換方式（特開昭５５−６５５５９号公報、特開昭６２−１６０２４３号公報、特開平２−２７０５６１号公報）を採用したものであってもよい。
【００８２】
なお、以上の例では、記録紙に文字や画像を印刷するプリンタ装置の吐出ヘッドを例に挙げて説明したが、本発明は、微少量の液体を吐出する他の装置の吐出ヘッドに広く適用することができる。例えば、本発明は、液体中のＤＮＡチップ用吐出装置（特開２００２−３４５６０号公報）やプリント配線基板の微細な配線パターンを形成するための導電性粒子を含む液体を吐出する装置の吐出ヘッドにも適用することができる。また、以上では、ライン型の吐出ヘッドを備えたプリンタ装置を例に挙げて説明したが、このことに限定されず、記録紙の幅方向に移動して印刷を行うシリアル型のプリンタ装置に設けられる吐出ヘッドにも適用することができ、同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明が適用された吐出ヘッドであり、図３中の線分Ａ−Ａにおける断面図である。
【図２】同吐出ヘッドの側面図である。
【図３】ヘッドチップの斜視図である。
【図４】同吐出ヘッドを備えたプリンタ装置の斜視図である。
【図５】ヘッドカートリッジの断面図である。
【図６】同吐出ヘッドのヘッドチップの配列構成を示す平面図である。
【図７】図６中の線分Ｂ−Ｂにおける同吐出ヘッドの断面図である。
【図８】同吐出ヘッドの組み立て工程を示す斜視図である。
【図９】同吐出ヘッドを示しており、同図（Ａ）は発熱抵抗体に気泡が発生した状態を模式的に示す断面図であり、同図（Ｂ）はノズルよりインクを吐出した状態を模式的に示す断面図である。
【図１０】プリンタ装置の一部を透視して示す側面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１  吐出ヘッド、２  発熱抵抗体、３  シリコン回路基板、４  フィルム、５  ヘッドチップ、６  ノズルシート、６ａ  ノズル、７  インク液室、８  インク流路、９  露出部、２０  プリンタ装置、２１  ヘッドカートリッジ、２２  装置本体、３１  インクタンク、３７  流路板、３８  フレーム
【図１】
2007069598.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2007069598.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2007069598.tif 000009
【図８】
2007069598.tif 000010
【図９】
2007069598.tif 000011
【図１０】
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