(57)【要約】【課題】  基板と流路形成部材との密着性を保ちつつ、ヘッド駆動周波数を抑制することがなく印刷速度が速い液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】  流路に対応する部分を避けるように中間層を敷設した構成することで、流路での流路高さが十分に確保できるので、基板と流路形成部材との密着性を保ちつつ、従来の流抵抗よりも低く抑えられる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出口から液体を吐出させるためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、前記エネルギー発生素子に液体を供給するための供給口と、が形成された基板と、
前記エネルギー発生素子を含む圧力室と、前記圧力室と前記供給口とを連通する流路と、が前記基板との間に形成され、前記圧力室に連通する前記吐出口が形成された流路形成部材と、
前記基板と前記流路形成部材との間に形成された中間層と、
を有する液体吐出ヘッドであって、
前記流路形成部材の、前記圧力室と前記流路の近傍の前記基板との接地面には前記中間層が配設されており、
前記エネルギー発生素子と前記流路の上面に対応する領域のうち、前記流路の前記供給口側の端部領域には前記中間層が配設されており、その他の領域には前記中間層が配設されていないことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記中間層と前記流路形成部材の間に被覆層を備え、
前記被覆層は前記中間層の全領域を覆うように配設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。
【請求項３】
前記流路が前記圧力室の中心から偏っていることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記中間層はＳｉＯを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
前記流路の前記供給口側の端部領域に配設される前記中間層は、前記流路に対して液体の供給方向と交差する方向に配設されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項６】
前記被覆層はポリエーテルアミドを含むことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、発熱抵抗素子や圧電素子などのエネルギー発生素子を備え、電気信号によって圧力を発生させてインクを吐出する液体吐出ヘッドが知られている。
【０００３】
エネルギー発生素子としての発熱抵抗素子を用いる典型的な液体吐出ヘッドは、基板の上層に発熱抵抗素子を有し、その基板上には平板状の流路形成部材が設けられている。この流路形成部材は発熱抵抗体を内包する圧力室と、これに供給口からインクを導く流路を形成する。さらに、インクを所定の方向に吐出させるための複数の吐出口を有する。
【０００４】
流路形成部材は、インクの溶媒成分が浸み込むことによる流路形成部材の膨潤などが原因となって、基板から剥離する方向に応力が生じる。この応力は、特に流路形成部材の各圧力室を隔てる流路壁の、供給口へ向かう方向の先端部に集中しやすい。流路形成部材が基板から剥離すると、剥離した部分がインクの正常な流れを妨げ、インクの吐出特性が変化して、画像形成に望ましくない影響を生じさせることがある。
【０００５】
流路形成部材の基板からの剥離を防止するため、基板への密着性が流路形成部材よりも高くかつ流路形成部材を保持することができる熱可塑性樹脂で形成された中間層を、基板と流路形成部材との間に介在させる構成が知られている。例えば特許文献１は、基板と流路形成部材との密着性を向上させる中間層を、基板上の圧力室に対応する部分以外に、すなわちエネルギー発生素子の上面を避けつつ回りを取り囲むように敷設した構成を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２３０１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、圧力室に連通している流路の部分にも中間層を設けているため、流路高さが低くなってしまっている。流路高さが低いと流抵抗が大きくなり、圧力室へのリフィル（インクの再充填）が遅くなる。リフィル周波数が遅いと、ヘッドが駆動可能な周波数が抑制されてしまい印刷速度の高速化につながらない。
【０００８】
本発明の目的は、流路に対応する中間層の部位を削除することにより、基板と流路形成部材との密着性を保ちつつ、ヘッド駆動周波数を抑制することなく印刷速度が速い液体吐出ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、供給口が形成され、吐出口からインクを吐出させるためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子が形成された基板と、前記エネルギー発生素子を含む圧力室と、前記圧力室と前記供給口とを連通する流路とが前記基板との間に形成され、前記圧力室と外部空間とを連通する前記吐出口が形成された流路形成部材と、前記基板と前記流路形成部材との間に形成された中間層と、を有する液体吐出ヘッドであって、前記流路形成部材の前記圧力室と前記流路付近の前記基板に対する接地面には前記中間層が配設されており、前記エネルギー発生素子と前記流路の上面に相当する領域のうち、前記中間層の前記供給口側端部以外は除去されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、流路に対応する部分を避けるように中間層を敷設して充分な流路高さを確保した構成にしたので、基板と流路形成部材との密着性を保ちつつ、ヘッド駆動周波数を抑制することがなく印刷速度が速い液体吐出ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一例である液体吐出ヘッドに用いる素子基板を示す模式図である
【図２】本発明の一例である中間層の配置を示す平面図である
【図３】本発明の一例である中間層の配置を示す断面図である
【図４】本発明の一例である中間層と被覆層の配置を示す平面図である
【図５】本発明の一例である中間層と被覆層の配置を示す断面図である
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。本発明はこのような実施形態に限らず、この明細書の特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるべき他の技術にも応用することができる。
【００１３】
図１に本発明の実施形態に係る液体吐出ヘッドに用いる素子基板を示す。図に示すように、本発明の液体吐出ヘッドは、供給口１２が形成されエネルギー発生素子１３が設けられた基板１１と、基板１１上に設けられた流路形成部材１４と、を有する。流路形成部材１４は、基板１１との間に、エネルギー発生素子１３を含み実質的に等間隔に配列された複数の圧力室１５と、各圧力室１５と供給口１２とを連通する流路１６と、を形成する。流路形成部材１４には、各圧力室１５のエネルギー発生素子１３と対向する位置に、各圧力室１５と外部空間とを連通する吐出口１７が形成されている。エネルギー発生素子１３は、例えば液体吐出ヘッドに半導体製造技術を用いて設けられた電気回路等によって駆動させられる。
【００１４】
このような構成の液体吐出ヘッドでは、インクは、供給口１２から流路１６を通って圧力室１５まで送られる。そして、エネルギー発生素子１３に近接しているインクがエネルギー発生素子１３の駆動により瞬間的に加熱されて沸騰することで発泡し、その発泡圧によって、吐出口１７に近接しているインクが吐出口１７から吐出される。
【００１５】
図２は一つの吐出口領域を基板１１に対して垂直な方向から見た平面透視図である。図３は図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００１６】
基板１１の上層に配置されたエネルギー発生素子１３の上には、エネルギー発生素子１３をインクから絶縁する働きをする絶縁層１８が形成されている。この絶縁層１８上に、膜沸騰によってインク中に発生した気泡が消泡する際の衝撃からエネルギー発生素子１３を保護する耐キャビテーション膜としての働きをする保護層１９が形成されている。本例では、保護層１９の材料としてＴａを用いている。保護層１９は、保護層１９の供給口１２側の端部が供給口１２の縁部近傍まで延在することがないように配設されることが好ましい。これは、保護層１９を供給口１２の縁部まで延在するようにした場合、製作時に、基板１１をエッチングして供給口１２を開口させる工程で、金属の膜である保護層１９が残存し、供給口１２側に向かって突出する形となる。すると、それを起点として層構成の割れや剥がれが生じて、流路形成部材１４の剥がれを引き起こしてしまう場合があるからである。
【００１７】
保護層１９と流路形成部材１４との間に中間層２０を配設している。中間層２０は、保護層１９と流路形成部材１４との密着性が高いＳｉＯからなり、両者が剥離することを防止するために形成された層である。そのため、流路形成部材１４が保護層１９と接触（接地面）する圧力室１５と流路１６の近傍を含むほぼ全領域に渡って中間層２０を配置してある。また、図に示すように、中間層２０は、エネルギー発生素子１３が発する熱により損傷を受けて保護層１９から剥離することがないように、エネルギー発生素子１３の上面を避けるように配置している。
【００１８】
さらに、図２に示すように、流路１６は圧力室１５の中心に対して偏った位置に配置されて線対称とならないような構成になっている。本実施形態の液体吐出ヘッドでは、この流路１６に対応する部分には中間層２０を配置していない。このような構成をとることによって、流路１６での流路高さが十分に確保できるため、従来の流抵抗よりも低く抑えられる。そのため、前述したような従来の課題である圧力室へのリフィル周波数が遅く、ヘッド駆動可周波数が抑制されてしまうことを解消することができる。
【００１９】
ところで、中間層２０を図２のようなパターンに製作する場合には、まず、保護層１９と中間層２０を積層した後に、帯状に形になるようにレジストをパターニングした状態で、中間層２０と保護層１９の両方をドライエッチングでパターニングを行う。そして、圧力室１５と流路１６の部分を抜くようにレジストをパターニングした状態で、中間層２０のみをウェットエッチングする。これにより中間層２０は、流路１６の供給口１２側の端部領域に、流路１６に対して液体の供給方向と交差する方向に形成される。
【００２０】
前述したように、中間層２０の直下には保護層１９としてのＴａ膜が配置されている。このため、図２のようなパターンであればＴａ膜がエッチングストップ層として機能するため、Ｔａ膜より下層へのダメージがない。ただし、中間層２０のパターニングを流路１６の供給口側端部にあたる部分まで抜いてしまう場合、エッチング工程でＴａが配置されていない部分にダメージを与える場合がある。このため、流路１６の供給口側端部にあたる中間層２０は残した図２のような構成にすることで、製作時の基板下層へのダメージを防ぐことも可能となる。
【００２１】
以上、本実施例の形態を説明してきたが、図４に示すように中間層２０全域の上に被覆層２１が覆うような構成を採用することも可能である。図５は、図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。ｐＨや使用溶剤などにより中間層２０を溶解する性質を有するインクを使用する際に、インクが中間層２０を浸食していく場合がある。この場合にも、浸食された中間層２０を起点として、流路形成部材１４が剥がれてしまう可能性がある。それを防ぐために、図４のように、中間層２０を全域にわたって、インクの浸食から保護するように熱可塑性樹脂（例えば、ポリエーテルアミド樹脂）からなる被覆層２１で覆っても、本発明の目的を達成できる。
【符号の説明】
【００２２】
１１  基板
１２  供給口
１３  エネルギー発生素子
１４  流路形成部材
１５  圧力室
１６  流路
１７  吐出口
１８  絶縁層
１９  保護層
２０  中間層
２１  被覆層
【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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