(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力発生室となる溝状窪部が列設されると共に、各溝状窪部の一端に板厚方向に貫通する連通口を形成した鍛造加工による金属製の圧力発生室形成板と、上記連通口と対応する位置にノズル開口を穿設した金属製のノズルプレートと、溝状窪部の開口面を封止する金属製の封止板とを備え、圧力発生室形成板における溝状窪部側に封止板を、反対側にノズルプレートをそれぞれ接合してなる流路ユニットを備えた液体噴射ヘッドであって、上記圧力発生室形成板には圧力発生室形成板の各溝状窪部等が形成された領域である加工形状部以外の領域に複数の微小窪部が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
上記微小窪部は、圧力発生室形成板の板厚方向に金型を加圧して成形されている請求項１記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
上記微小窪部は、少なくとも上記加工形状部の加工によって生じた圧力発生室形成板の湾曲形状の湾曲内面側に設けられている請求項１記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
上記微小窪部は、圧力発生室形成板の両面に設けられている請求項１記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
上記微小窪部は、圧力発生室形成板の上記両面に略同一配置の状態で設けられている請求項４記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
上記微小窪部の形状は、多角錐形である請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項７】
上記微小窪部の形状は、円錐形である請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項８】
上記微小窪部の開口寸法は、圧力発生室形成板の板厚と略同じかまたはそれ以下とされている請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項９】
上記微小窪部は、上記加工形状部から圧力発生室形成板の板厚寸法以上離隔させて設けられている請求項１〜８のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１０】
上記微小窪部は、圧力発生室形成板の略板厚寸法の間隔で配列されている請求項１〜９のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１１】
上記圧力発生室形成板は、ニッケル板である請求項１〜１０のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１２】
上記加工形状部が素材の中央寄りの領域に設けられ、上記微小窪部は、上記加工形状部の周辺に存在する加工形状部以外の領域において、少なくとも加工形状部を挟んで対向する部分に形成されている請求項１〜１１のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１３】
上記溝状窪部のピッチ寸法は、０．３ｍｍ以下である請求項１〜１２のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１４】
上記圧力発生室形成板は、鍛造加工後の両面が研磨仕上げされたものであり、上記研磨仕上げ後も微小窪部が表面に残存している請求項１〜１３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１５】
列設された溝状窪部の列の端部近傍の圧力発生室形成板に微小窪部が設けられている請求項１，２，４〜８，１０，１１，１３，１４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１６】
上記微小窪部は、溝状窪部の長手方向端部に接近させて略等しいピッチで溝状窪部の列設方向に沿って配置されている請求項１５記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１７】
上記ピッチは、列設された溝状窪部のピッチの２〜５倍である請求項１６記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１８】
上記圧力発生室の加工形状部以外の領域において、少なくとも列設された溝状窪部のピッチの２〜５倍以上の長さの平坦部を含む所定面積の平坦領域に微小窪部が設けられている請求項１〜１７のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１９】
上記圧力発生室形成板の加工形状部以外の領域の略全域に微小窪部が設けられている請求項１〜１８のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項２０】
圧力発生室となる溝状窪部が列設されると共に、各溝状窪部の一端に板厚方向に貫通する連通口を形成した鍛造加工による金属製の圧力発生室形成板と、上記連通口と対応する位置にノズル開口を穿設した金属製のノズルプレートと、溝状窪部の開口面を封止する金属製の封止板とを備え、圧力発生室形成板における溝状窪部側に封止板を、反対側にノズルプレートをそれぞれ接合してなる流路ユニットを備えた液体噴射ヘッドの製造方法であって、上記圧力発生室形成板には圧力発生室形成板の各溝状窪部等が形成された領域である加工形状部以外の領域に複数の微小窪部を設けることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項２１】
上記鍛造加工後の圧力発生室形成板表面に研磨加工を行い、上記研磨加工終了後に残存する微小窪部を、上記封止板を圧力発生室形成板に接合する接着剤の余剰接着剤の収容部とする請求項２０記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項２２】
圧力発生室形成板の列設された溝状窪部の列の端部近傍にあらかじめ微小窪部を設けた後、溝状窪部を成形する請求項２０または２１記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項２３】
上記微小窪部を、溝状窪部の長手方向端部に接近させて略等しいピッチで溝状窪部の列設方向に沿って配置する請求項２２記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項２４】
上記ピッチは、列設された溝状窪部のピッチの２〜５倍である請求項２３記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項２５】
上記圧力発生室の加工形状部以外の領域において、少なくとも列設された溝状窪部のピッチの２〜５倍以上の長さの平坦部を含む所定面積の平坦領域に微小窪部を設け、上記微小窪部の成形および加工形状部の加工完了後に圧力発生室形成板の表面に研磨加工を行う請求項２０〜２４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項２６】
上記圧力発生室形成板の加工形状部以外の領域に微小窪部を設けることにより、上記加工形状部の成形によって生じる圧力発生室形成板の歪変形を矯正または防止する請求項２０〜２４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力発生室形成板に鍛造加工が施される液体噴射ヘッドおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鍛造加工は種々な製品分野で活用されているが、例えば、液体噴射ヘッドの圧力発生室を金属素材に鍛造で成形することが考えられる。上記液体噴射ヘッドは、加圧された液体をノズル開口から液滴として吐出させるものであり、種々な液体を対象にしたものが知られている。そのなかでも代表的なものとして、インクジェット式記録ヘッドをあげることができる。そこで、従来の技術を上記インクジェット式記録ヘッドを例にとって説明する。
【０００３】
インクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッドと称する。）は、共通インク室から圧力発生室を経てノズル開口に至る一連の流路を、ノズル開口に対応させて複数備えている。そして、小型化の要請から各圧力発生室は、記録密度に対応した細かいピッチで形成する必要がある。このため、隣り合う圧力発生室同士を区画する隔壁部の肉厚は極めて薄くなっている。また、圧力発生室と共通インク室とを連通するインク供給口は、圧力発生室内のインク圧力をインク滴の吐出に効率よく使用するため、その流路幅が圧力発生室よりもさらに絞られている。このような微細形状の圧力発生室及びインク供給口を寸法精度良く作製する観点から、従来の記録ヘッドでは、シリコン基板が好適に用いられている。すなわち、シリコンの異方性エッチングにより結晶面を露出させ、この結晶面で圧力発生室やインク供給口を区画形成している。
【０００４】
また、ノズル開口が形成されるノズルプレートは、加工性等の要請から金属板により作製されている。そして、圧力発生室の容積を変化させるためのダイヤフラム部は、弾性板に形成されている。この弾性板は、金属製の支持板上に樹脂フィルムを貼り合わせた二重構造であり、圧力発生室に対応する部分の支持板を除去することで作製されている。
【特許文献１】特開２０００−２６３７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記圧力発生室をシリコン基板に成形した場合、シリコンと金属との線膨張率の差が大きいため、シリコン基板、ノズルプレート及び弾性板の各部材を貼り合わせるにあたり、比較的低温の下で長時間をかけて接着する必要があった。このため、生産性の向上が図り難く、製造コストが嵩む一因となっていた。このため、塑性加工によって圧力発生室を金属製基板に形成する試みがなされているが、圧力発生室が極めて微細であること、及び、インク供給口の流路幅を圧力発生室よりも狭くする必要があること等から高精度の加工が困難であり、ヘッドの組立精度の向上も図り難いという問題点があった。
【０００６】
このような事情の中にあって、圧力発生室を金属の鍛造加工により成形するときには、金属鍛造加工における特有の問題が解決されなければならない。それは、加工形状部すなわち圧力発生室となる溝状窪部等が加圧成形されるのであるが、個々の加工部分が密集している部分と密集していない部分とのあいだに残留応力の差が発生することにより、圧力発生室形成板に湾曲や反り等の歪変形が発生する。このような歪変形により圧力発生室形成板の平面度が低下すると、ノズルプレートや封止板等との接着に支障を来すこととなり、圧力発生室形成板を流路ユニットとして組立てたときの組立て精度が低下し、極端な場合にはインク滴の吐出特性に支障を来す恐れがある。
【０００７】
さらに、圧力発生室形成板と封止板とを接合する接着剤の余剰分が、圧力発生室形成板と封止板との間から圧力発生室の空間に押出されて、インク滴の正常な吐出に悪影響を及ぼすという問題がある。また、圧力発生室形成板に対する各種構造部の加工度合いが全域にわたって均一ではないので、圧力発生室形成板の表面研磨をした際に、素材の研磨除去量にばらつきが発生し、研磨厚さが不均一になり、それを修正するのに工数が増大するという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高精度の圧力発生室形成板を鍛造で成形するに当たり、加工形状部の領域とそれ以外の領域とのあいだにおける残留応力の差によって発生する歪変形を矯正し、さらに、余剰接着剤や研磨に関する問題を解決することをその主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の液体噴射ヘッドは、圧力発生室となる溝状窪部が列設されると共に、各溝状窪部の一端に板厚方向に貫通する連通口を形成した鍛造加工による金属製の圧力発生室形成板と、上記連通口と対応する位置にノズル開口を穿設した金属製のノズルプレートと、溝状窪部の開口面を封止する金属製の封止板とを備え、圧力発生室形成板における溝状窪部側に封止板を、反対側にノズルプレートをそれぞれ接合してなる流路ユニットを備えた液体噴射ヘッドであって、上記圧力発生室形成板には圧力発生室形成板の各溝状窪部等が形成された領域である加工形状部以外の領域に複数の微小窪部が設けられていることを要旨とする。
【００１０】
すなわち、上記圧力発生室形成板には圧力発生室形成板の各溝状窪部等が形成された領域である加工形状部以外の領域に複数の微小窪部が設けられているのである。
【発明の効果】
【００１１】
上記溝状窪部等が形成された領域である加工形状部においては、細かい加工部分が多数密集した状態になっているので、この加工形状部の領域における残留応力は比較的高い値となっている。他方、上記加工形状部以外の領域は、例えば素材板としての圧延加工を受けた程度の加工度合いであるから、この領域における残留応力は比較的低い値となっている。このように加工形状部の領域とそれ以外の領域には残留応力に差があるので、それが原因になって圧力発生室形成板が湾曲したり反ったりした歪変形を呈することになるものと考察される。
【００１２】
本発明は、上記のように加工形状部以外の領域に複数の微小窪部が設けられているので、この微小窪部の成形時に素材の表層部に微小な塑性流動が発生し、このような微小な塑性流動が集積されて加工形状部以外の領域における残留応力が追加されることとなり、加工形状部の領域とそれ以外の領域における残留応力の可及的均一化が図られて、上記のような歪変形が矯正または防止されるのである。また、微小窪部の成形時に、加工形状部以外の領域が広範囲にわたって加圧され、歪変形が矯正または防止される。したがって、歪変形のない平面精度の高い圧力発生室形成板がえられて、流路ユニットとして組立てられたときには、組立て精度の高い液体噴射ヘッドがえられる。
【００１３】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記微小窪部が、圧力発生室形成板の板厚方向に金型を加圧して成形されている場合には、板厚方向への金型加圧により成形された微小窪部であるから、微小窪部が成形された領域の圧力発生室形成板には確実に塑性流動がなされ、加工形状部とバランスのとれた残留応力がえられて、上記の歪変形の発生が確実に矯正または防止される。
【００１４】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記微小窪部が、少なくとも上記加工形状部の加工によって生じた圧力発生室形成板の湾曲形状の湾曲内面側に設けられている場合には、微小窪部が打込まれた圧力発生室形成板の湾曲内面側の表層部には、その表面積を広げようとする方向の「延び」現象が発生するので、湾曲形状が平板形状に矯正または防止されるのである。
【００１５】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記微小窪部が、圧力発生室形成板の両面に設けられている場合には、圧力発生室形成板の両面において微小窪部による塑性流動が形成されるので、それにともなう残留応力が圧力発生室形成板の両面において発生することとなり、加工形状部における残留応力との均衡を好適に図って、歪変形の発生が矯正または防止される。
【００１６】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記微小窪部は、圧力発生室形成板の上記両面に略同一配置の状態で設けられている場合には、圧力発生室形成板の両面の略同一配置の箇所において微小窪部による塑性流動が形成されるので、圧力発生室形成板に対する塑性流動が表裏両面からより一層積極的に進行し、それにともなう残留応力が圧力発生室形成板の両面において不足することなく十分に発生することとなり、加工形状部における残留応力との均衡を好適に図って、歪変形の発生が矯正または防止される。
【００１７】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記微小窪部の形状が、多角錐形である場合には、加圧された微小窪部により、圧力発生室形成板の表層部の素材がその表面方向において多角的な方向に塑性流動を呈することとなり、加工形状部以外の領域に良好な残留応力がえられる。
【００１８】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記微小窪部の形状が、円錐形である場合には、加圧された微小窪部により、圧力発生室形成板の表層部の素材がその表面方向において全方位的な方向に塑性流動を呈することとなり、加工形状部以外の領域に良好な残留応力がえられる。
【００１９】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記微小窪部の開口寸法が、圧力発生室形成板の板厚と略同じかまたはそれ以下とされている場合には、上記板厚に対する微小窪部の開口寸法が過大な関係ではないので、微小窪部を成形するときには金型が素材に良好な食いこみを果たすこととなり、微小窪部の成形による素材の塑性流動が程よく行われて、加工形状部以外の領域に的確な残留応力がえられる。
【００２０】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記微小窪部が、上記加工形状部から圧力発生室形成板の板厚寸法以上離隔させて設けられている場合には、微小窪部の成形にともなう素材の塑性流動等の影響が上記加工形状部に及ばないので、加工形状部の形状精度や寸法精度を微小窪部が低下させるようなことがない。
【００２１】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記微小窪部が、圧力発生室形成板の略板厚寸法の間隔で配列されている場合には、微小窪部の間隔が板厚寸法を大幅に上回るような過大な状態ではないので、微小窪部成形による微小な素材の塑性流動が良好な集合状態になり、加工形状部以外の領域に的確な残留応力がえられる。
【００２２】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記圧力発生室形成板が、ニッケル板である場合には、ニッケル自体の線膨張係数が低く熱伸縮の現象が他の部品と同調して良好に果たされ、また、防錆性にすぐれ、さらに鍛造加工で重要視される展性に富んでいる等、良好な効果がえられる。
【００２３】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記加工形状部が素材の中央寄りの領域に設けられ、上記微小窪部は、上記加工形状部の周辺に存在する加工形状部以外の領域において、少なくとも加工形状部を挟んで対向する部分に形成されている場合には、中央寄りの領域に集中している加工形状部による比較的大きな値の残留応力が、その周辺に形成された微小窪部による残留応力で均衡のとれた状態になるので、圧力発生室形成板の歪変形が矯正または防止される。特に、素材の中央寄りに存在している残留応力の多い加工形状部を、その両側から包囲するような状態で微小窪部による作用がなされるので、圧力発生室形成板全体としてバランスのよい歪変形の矯正または防止が行われる。
【００２４】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記溝状窪部のピッチ寸法が、０．３ｍｍ以下である場合には、精密な微細部品であるインクジェット式記録ヘッドの圧力発生室を鍛造加工するようなときに、きわめて精巧な圧力発生室形成板がえられて、精度品質の高い液体噴射ヘッドがえられる。また，溝状窪部の密集度合いが高く、加工形状部の残留応力の集積も大となるので、それにともなう歪変形を矯正または防止する本発明の効果が顕著である。
【００２５】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記圧力発生室形成板は、鍛造加工後の両面が研磨仕上げされたものであり、上記研磨仕上げ後も微小窪部が表面に残存している場合には、圧力発生室形成板の片面あるいは両面に成形した微小窪部が研磨されて、研磨後においても微小窪部が残存しているので、微小窪部によってえられた残留応力が存置され、加工形状部とそれ以外の領域における残留応力の均衡が継続して維持され、研磨後に圧力発生室形成板が歪変形を起したりしない。さらに、研磨による圧力発生室形成板の平面度の向上により接着時の相手方部材、例えばノズルプレート，弾性板等との密着性が良好となる。また、微小窪部が残存させてあるので、余剰の接着剤が微小窪部に収容され、接着剤が外部へ流出したり接着剤の層厚が不均一になったりせず、良好な組立て精度の液体噴射ヘッドがえられる。
【００２６】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、列設された溝状窪部の列の端部近傍の圧力発生室形成板に微小窪部が設けられている場合には、圧力発生室形成板を接着剤で上記封止板に接合するときに、圧力発生室形成板と封止板との間から押出されようとする余剰の接着剤が上記微小窪部に収容されるので、余剰の接着剤が溝状窪部の空間部すなわち圧力発生室にはみ出ることがなく、封止板の正常な膜振動が得られる。もし、このような接着剤のはみ出しが発生すると、膜振動をする封止板の有効面積が小さくなり、それとともに振幅も小さくなるので、正常な液体の噴射量が確保できないことになる。そこで、封止板の膜振動の振幅を大きくするために、封止板に結合されている圧力発生素子の駆動電圧を高くすることが考えられるが、接着剤の上記はみ出しのない圧力発生室があったり、あるいは、はみ出し量にばらつきがあったりするので、液体噴射特性を各圧力発生室毎に均一化することが困難となる。したがって、上記のように微小窪部で余剰接着剤を収容することにより、上述のような液体噴射特性上の問題が解決される。
【００２７】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記微小窪部が、溝状窪部の長手方向端部に接近させて略等しいピッチで溝状窪部の列設方向に沿って配置されている場合には、余剰接着剤が上記微小窪部に収容されるので、隣合う溝状窪部の間の細長い圧力発生室形成板（以下、「連続面」という）の方へ流動することがない。上記連続面には所定量の接着剤が塗布されているので、それに加えて余剰接着剤が連続面に流動すると、接着剤が圧力発生室にはみ出て圧力発生室の有効幅を小さくするのであるが、上記微小窪部の収容機能によって、そのような問題が解消される。
【００２８】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記ピッチが、列設された溝状窪部のピッチの２〜５倍である場合には、例えば、１つの微小窪部が約２本の溝状窪部に対応して、余剰接着剤を前もって微小窪部に収容するので、上記連続面の方へ流動しようとする接着剤を実質的の問題にならないレベルに抑制することができ、圧力発生室に対する接着剤のはみ出しが防止される。このように、１つの微小窪部に対する溝状窪部の本数は、接着剤の塗布量、微小窪部と溝状窪部端部との間の距離および上記連続面の幅の広さ等に応じて設定され、微小窪部への接着剤の最適の収容状態が選定できる。
【００２９】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記圧力発生室の加工形状部以外の領域において、少なくとも列設された溝状窪部のピッチの２〜５倍以上の長さの平坦部を含む所定面積の平坦領域に微小窪部が設けられている場合には、上記溝状窪部のピッチの２〜５倍以上の長さで、例えば、縦，横寸法で設定される四角い面積部分または斜め方向の寸法で設定される三角形状の面積部分等の全域にわたって微小窪部が設けられている。このため、微小窪部が設けられている領域と、溝状窪部等が加工されている領域との研磨（ポリッシュ）量が均一になり、圧力発生室形成板の研磨後の厚さが全域にわたって均一になる。したがって、補修研磨等の工数が削減でき、製造原価の低減や研磨時間短縮にとって有効である。なお、上記のように研磨量が均一になるのは、微小窪部を成形した領域では、微小窪部の周囲の素材が隆起すると共に被研磨面積が減少し、また、溝状窪部等が成形された加工形状部の領域でも同様に加工部の周囲が隆起するので、両隆起部分がいち早く均等に研磨され、また、被研磨面積もできるだけ均一化されるので、最終的に加工形状部と微小窪部成形部とが１仮想平面をなすように仕上げられるものと考察される。
【００３０】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記圧力発生室形成板の加工形状部以外の領域の略全域に微小窪部が設けられている場合には、加工形状部における残留応力と微小窪部成形による残留応力との均衡が図られるので、圧力発生室形成板の歪変形が矯正または防止される。それと同時に、加工形状部以外の領域の略全域に微小窪部が成形されることにより、加工形状部と微小窪部成形部との研磨量が均一になり、補修研磨等の工数が削減でき、製造原価の低減や研磨時間短縮にとって有効である。
【００３１】
上記目的を達成するため、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、圧力発生室となる溝状窪部が列設されると共に、各溝状窪部の一端に板厚方向に貫通する連通口を形成した鍛造加工による金属製の圧力発生室形成板と、上記連通口と対応する位置にノズル開口を穿設した金属製のノズルプレートと、溝状窪部の開口面を封止する金属製の封止板とを備え、圧力発生室形成板における溝状窪部側に封止板を、反対側にノズルプレートをそれぞれ接合してなる流路ユニットを備えた液体噴射ヘッドの製造方法であって、上記圧力発生室形成板には圧力発生室形成板の各溝状窪部等が形成された領域である加工形状部以外の領域に複数の微小窪部を設けることを要旨とする。
【００３２】
すなわち、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、上記圧力発生室形成板には圧力発生室形成板の各溝状窪部等が形成された領域である加工形状部以外の領域に複数の微小窪部を設けるものである。
【００３３】
このため、上記のように加工形状部以外の領域に複数の微小窪部が設けられているので、この微小窪部の成形時に素材の表層部に微小な塑性流動が発生し、このような微小な塑性流動が集積されて加工形状部以外の領域における残留応力が追加されることとなり、加工形状部の領域とそれ以外の領域における残留応力の可及的均一化が図られて、上記のような歪変形が矯正または防止されるのである。また、微小窪部の成形時に、加工形状部以外の領域が広範囲にわたって加圧され、歪変形が矯正または防止される。したがって、歪変形のない平面精度の高い圧力発生室形成板がえられて、流路ユニットとして組立てられたときには、組立て精度の高い液体噴射ヘッドがえられる。
【００３４】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記鍛造加工後の圧力発生室形成板表面に研磨加工を行い、上記研磨加工終了後に残存する微小窪部を、上記封止板を圧力発生室形成板に接合する接着剤の余剰接着剤の収容部とする場合には、研磨による圧力発生室形成板の平面度の向上により接着時の相手方部材、例えば封止板やノズルプレート等との密着性が良好となる。また、微小窪部を残存させておくことにより、余剰の接着剤が微小窪部に収容され、接着剤が外部へ流出したり接着剤の層厚が不均一になったりせず、良好な組立て精度の液体噴射ヘッドがえられる。
【００３５】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、圧力発生室形成板の列設された溝状窪部の列の端部近傍にあらかじめ微小窪部を設けた後、溝状窪部を成形する
場合には、上記微小窪部の成形による素材の流動が完了した状態の圧力発生室形成板の部分に溝状窪部が加圧成形される。したがって、溝状窪部の形状や寸法等の精度は、先行して形成された微小窪部によって何等影響されることなく、所定どおりに確保できる。
【００３６】
さらに、圧力発生室形成板を接着剤で上記封止板に接合するときに、圧力発生室形成板と封止板との間から押出されようとする余剰の接着剤が上記微小窪部に収容されるので、余剰の接着剤が溝状窪部の空間部すなわち圧力発生室にはみ出ることがなく、封止板の正常な膜振動が得られる。もし、このような接着剤のはみ出しが発生すると、膜振動をする封止板の有効面積が小さくなり、それとともに振幅も小さくなるので、正常な液体の噴射量が確保できないことになる。そこで、封止板の膜振動の振幅を大きくするために、封止板に結合されている圧力発生素子の駆動電圧を高くすることが考えられるが、接着剤の上記はみ出しのない圧力発生室があったり、あるいは、はみ出し量にばらつきがあったりするので、液体噴射特性を各圧力発生室毎に均一化することが困難となる。したがって、上記のように微小窪部で余剰接着剤を収容することにより、上述のような液体噴射特性上の問題が解決される。
【００３７】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記微小窪部を、溝状窪部の長手方向端部に接近させて略等しいピッチで溝状窪部の列設方向に沿って配置する
場合には、余剰接着剤が上記微小窪部に収容されるので、隣合う溝状窪部の間の細長い圧力発生室形成板（以下、「連続面」という）の方へ流動することがない。上記連続面には所定量の接着剤が塗布されているので、それに加えて余剰接着剤が連続面に流動すると、接着剤が圧力発生室にはみ出て圧力発生室の有効幅を小さくするのであるが、上記微小窪部の収容機能によって、そのような問題が解消される。
【００３８】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記ピッチが、列設された溝状窪部のピッチの２〜５倍である場合には、例えば、１つの微小窪部が約２本の溝状窪部に対応して、余剰接着剤を前もって微小窪部に収容するので、上記連続面の方へ流動しようとする接着剤を実質的の問題にならないレベルに抑制することができ、圧力発生室に対する接着剤のはみ出しが防止される。このように、１つの微小窪部に対する溝状窪部の本数は、接着剤の塗布量、微小窪部と溝状窪部端部との間の距離および上記連続面の幅の広さ等に応じて設定され、微小窪部への接着剤の最適の収容状態が選定できる。
【００３９】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記圧力発生室の加工形状部以外の領域において、少なくとも列設された溝状窪部のピッチの２〜５倍以上の長さの平坦部を含む所定面積の平坦領域に微小窪部を設け、上記微小窪部の成形および加工形状部の加工完了後に圧力発生室形成板の表面に研磨加工を行う場合には、上記溝状窪部のピッチの２〜５倍以上の長さで、例えば、縦，横寸法で設定される四角い面積部分または斜め方向の寸法で設定される三角形状の面積部分等の全域にわたって微小窪部が設けられている。このため、微小窪部が設けられている領域と、溝状窪部等が加工されている領域との研磨（ポリッシュ）量が均一になり、圧力発生室形成板の研磨後の厚さが全域にわたって均一になる。したがって、補修研磨等の工数が削減でき、製造原価の低減や研磨時間短縮にとって有効である。なお、上記のように研磨量が均一になるのは、微小窪部を成形した領域では、微小窪部の周囲の素材が隆起すると共に被研磨面積が減少し、また、溝状窪部等が成形された加工形状部の領域でも同様に加工部の周囲が隆起するので、両隆起部分がいち早く均等に研磨され、また、被研磨面積もできるだけ均一化され、最終的に加工形状部と微小窪部成形部とが１仮想平面をなすように仕上げられるものと考察される。
【００４０】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記圧力発生室形成板の加工形状部以外の領域に微小窪部を設けることにより、上記加工形状部の成形によって生じる圧力発生室形成板の歪変形を矯正または防止する場合には、加工形状部以外の領域に微小窪部が設けられているので、この微小窪部の成形時に素材の表層部に微小な塑性流動が発生し、このような微小な塑性流動が集積されて加工形状部以外の領域における残留応力が追加されることとなり、加工形状部の領域とそれ以外の領域における残留応力の可及的均一化が図られて、圧力発生室形成板の歪変形が矯正または防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の最良の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００４２】
まず最初に本発明が適用される液体噴射ヘッドの構成について説明する。
【００４３】
本発明が適用される液体噴射ヘッドは、インクジェット式記録装置の記録ヘッドとして実施するのが適しているので、図示の実施例においては液体噴射ヘッドの代表的な事例として、上記記録ヘッドを示している。
【００４４】
図１及び図２に示すように、記録ヘッド１は、ケース２と、このケース２内に収納される振動子ユニット３と、ケース２の先端面に接合される流路ユニット４と、先端面とは反対側のケース２の取付面上に配置される接続基板５と、ケース２の取付面側に取付けられる供給針ユニット６等から概略構成されている。
【００４５】
上記の振動子ユニット３は、図３に示すように、圧電振動子群７と、この圧電振動子群７が接合される固定板８と、圧電振動子群７に駆動信号を供給するためのフレキシブルケーブル９とから概略構成される。
【００４６】
圧電振動子群７は、列状に形成された複数の圧電振動子１０…を備える。各圧電振動子１０…は、圧力発生素子の一種であり、電気機械変換素子の一種でもある。これらの各圧電振動子１０…は、列の両端に位置する一対のダミー振動子１０ａ，１０ａと、これらのダミー振動子１０ａ，１０ａの間に配置された複数の駆動振動子１０ｂ…とから構成されている。そして、各駆動振動子１０ｂ…は、例えば、５０μｍ〜１００μｍ程度の極めて細い幅の櫛歯状に切り分けられ、１８０本設けられる。また、ダミー振動子１０ａは、駆動振動子１０ｂよりも十分広い幅であり、駆動振動子１０ｂを衝撃等から保護する保護機能と、振動子ユニット３を所定位置に位置付けるためのガイド機能とを有する。
【００４７】
各圧電振動子１０…は、固定端部を固定板８上に接合することにより、自由端部を固定板８の先端面よりも外側に突出させている。すなわち、各圧電振動子１０…は、いわゆる片持ち梁の状態で固定板８上に支持されている。そして、各圧電振動子１０…の自由端部は、圧電体と内部電極とを交互に積層して構成されており、対向する電極間に電位差を与えることで素子長手方向に伸縮する。
【００４８】
フレキシブルケーブル９は、固定板８とは反対側となる固定端部の側面で圧電振動子１０と電気的に接続されている。そして、このフレキシブルケーブル９の表面には、圧電振動子１０の駆動等を制御するための制御用ＩＣ１１が実装されている。また、各圧電振動子１０…を支持する固定板８は、圧電振動子１０からの反力を受け止め得る剛性を備えた板状部材であり、ステンレス板等の金属板が好適に用いられる。
【００４９】
上記のケース２は、例えば、エポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂で成型されたブロック状部材である。ここで、ケース２を熱硬化性樹脂で成型しているのは、この熱硬化性樹脂は、一般的な樹脂よりも高い機械的強度を有しており、線膨張係数が一般的な樹脂よりも小さく、周囲の温度変化による変形が小さいからである。そして、このケース２の内部には、振動子ユニット３を収納可能な収納空部１２と、インクの流路の一部を構成するインク供給路１３とが形成されている。また、ケース２の先端面には、共通インク室（リザーバ）１４となる先端凹部１５が形成されている。
【００５０】
収納空部１２は、振動子ユニット３を収納可能な大きさの空部である。この収納空部１２の先端側部分はケース内壁が側方に向けて部分的に突出しており、この突出部分の上面が固定板当接面として機能する。そして、振動子ユニット３は、各圧電振動子１０の先端が開口から臨む状態で収納空部１２内に収納される。この収納状態において、固定板８の先端面は固定板当接面に当接した状態で接着されている。
【００５１】
先端凹部１５は、ケース２の先端面を部分的に窪ませることにより作製されている。本実施例の先端凹部１５は、収納空部１２よりも左右外側に形成された略台形状の凹部であり、収納空部１２側に台形の下底が位置するように形成されている。
【００５２】
インク供給路１３は、ケース２の高さ方向を貫通するように形成され、先端が先端凹部１５に連通している。また、インク供給路１３における取付面側の端部は、取付面から突設した接続口１６内に形成されている。
【００５３】
上記の接続基板５は、記録ヘッド１に供給する各種信号用の電気配線が形成されると共に、信号ケーブルを接続可能なコネクタ１７が取付けられた配線基板である。そして、この接続基板５は、ケース２における取付面上に配置され、フレキシブルケーブル９の電気配線が半田付け等によって接続される。また、コネクタ１７には、制御装置（図示せず）からの信号ケーブルの先端が挿入される。
【００５４】
上記の供給針ユニット６は、インクカートリッジ（図示せず）が接続される部分であり、針ホルダ１８と、インク供給針１９と、フィルタ２０とから概略構成される。
【００５５】
インク供給針１９は、インクカートリッジ内に挿入される部分であり、インクカートリッジ内に貯留されたインクを導入する。このインク供給針１９の先端部は円錐状に尖っており、インクカートリッジ内に挿入し易くなっている。また、この先端部には、インク供給針１９の内外を連通するインク導入孔が複数穿設されている。そして、本実施例の記録ヘッド１は２種類のインクを吐出可能であるため、このインク供給針１９を２本備えている。
【００５６】
針ホルダ１８は、インク供給針１９を取付けるための部材であり、その表面にはインク供給針１９の根本部分を止着するための台座２１を２本分横並びに形成している。この台座２１は、インク供給針１９の底面形状に合わせた円形状に作製されている。また、台座底面の略中心には、針ホルダ１８の板厚方向を貫通するインク排出口２２を形成している。また、この針ホルダ１８には、フランジ部を側方に延出している。
【００５７】
フィルタ２０は、埃や成型時のバリ等のインク内の異物の通過を阻止する部材であり、例えば、目の細かな金属網によって構成される。このフィルタ２０は、台座２１内に形成されたフィルタ保持溝に接着されている。
【００５８】
そして、この供給針ユニット６は、図２に示すように、ケース２の取付面上に配設される。この配設状態において、供給針ユニット６のインク排出口２２とケース２の接続口１６とは、パッキン２３を介して液密状態で連通する。
【００５９】
次に、上記の流路ユニット４について説明する。この流路ユニット４は、圧力発生室形成板３０の一方の面にノズルプレート３１を、圧力発生室形成板３０の他方の面に弾性板３２を接合した構成である。
【００６０】
圧力発生室形成板３０は、図４に示すように、溝状窪部３３と、連通口３４と、逃げ凹部３５とを形成した金属製の板状部材である。本実施例では、この圧力発生室形成板３０を、厚さ０．３５ｍｍのニッケル製の基板を加工することで作製している。
【００６１】
ここで、基板としてニッケルを選定した理由について説明する。第１の理由は、このニッケルの線膨張係数が、ノズルプレート３１や弾性板３２の主要部を構成する金属（本実施例では後述するようにステンレス）の線膨張係数と略等しいからである。すなわち、流路ユニット４を構成する圧力発生室形成板３０、弾性板３２及びノズルプレート３１の線膨張係数が揃うと、これらの各部材を加熱接着した際において、各部材は均等に膨張する。このため、膨張率の相違に起因する反り等の機械的ストレスが発生し難い。その結果、接着温度を高温に設定しても各部材を支障なく接着することができる。また、記録ヘッド１の作動時に圧電振動子１０が発熱し、この熱によって流路ユニット４が加熱されたとしても、流路ユニット４を構成する各部材３０，３１，３２が均等に膨張する。このため、記録ヘッド１の作動に伴う加熱と作動停止に伴う冷却とが繰り返し行われても、流路ユニット４を構成する各部材３０，３１，３２に剥離等の不具合は生じ難い。
【００６２】
第２の理由は、防錆性に優れているからである。すなわち、この種の記録ヘッド１では水性インクが好適に用いられているので、長期間に亘って水が接触しても錆び等の変質が生じないことが肝要である。その点、ニッケルは、ステンレスと同様に防錆性に優れており、錆び等の変質が生じ難い。
【００６３】
第３の理由は、展性に富んでいるからである。すなわち、圧力発生室形成板３０を作製するにあたり、本実施例では後述するように塑性加工（例えば、鍛造加工）で行っている。そして、圧力発生室形成板３０に形成される溝状窪部３３や連通口３４は、極めて微細な形状であり、且つ、高い寸法精度が要求される。そして、基板にニッケルを用いると、展性に富んでいることから塑性加工であっても溝状窪部３３や連通口３４を高い寸法精度で形成することができる。
【００６４】
なお、圧力発生室形成板３０に関し、上記した各要件、すなわち、線膨張係数の要件、防錆性の要件、及び、展性の要件を満たすならば、ニッケル以外の金属で構成してもよい。
【００６５】
溝状窪部３３は、圧力発生室２９となる溝状の窪部であり、図５に拡大して示すように、直線状の溝によって構成されている。本実施例では、幅約０．１ｍｍ，長さ約１．５ｍｍ，深さ約０．１ｍｍの溝を溝幅方向に１８０個列設している。この溝状窪部３３の底面は、深さ方向（すなわち、奥側）に進むに連れて縮幅されてＶ字状に窪んでいる。底面をＶ字状に窪ませたのは、隣り合う圧力発生室２９，２９同士を区画する隔壁部２８の剛性を高めるためである。すなわち、底面をＶ字状に窪ませることにより、隔壁部２８の根本部分（底面側の部分）の肉厚が厚くなって隔壁部２８の剛性が高まる。そして、隔壁部２８の剛性が高くなると、隣の圧力発生室２９からの圧力変動の影響を受け難くなる。すなわち、隣の圧力発生室２９からのインク圧力の変動が伝わり難くなる。また、底面をＶ字状に窪ませることにより、溝状窪部３３を塑性加工によって寸法精度よく形成することもできる（後述する）。そして、このＶ字の角度は、加工条件によって規定されるが、例えば９０度前後である。さらに、隔壁部２８における先端部分の肉厚が極く薄いことから、各圧力発生室２９…を密に形成しても必要な容積を確保することができる。
【００６６】
また、本実施例における溝状窪部３３に関し、その長手方向両端部は、奥側に進むにつれて内側に下り傾斜している。すなわち、溝状窪部３３の長手方向両端部は、面取形状に形成されている。このように構成したのも、溝状窪部３３を塑性加工によって寸法精度よく形成するためである。
【００６７】
さらに、両端部の溝状窪部３３，３３に隣接させてこの溝状窪部３３よりも幅広なダミー窪部３６を１つずつ形成している。このダミー窪部３６は、インク滴の吐出に関与しないダミー圧力発生室となる溝状の窪部である。本実施例のダミー窪部３６は、幅約０．２ｍｍ，長さ約１．５ｍｍ，深さ約０．１ｍｍの溝によって構成されている。そして、このダミー窪部３６の底面は、Ｗ字状に窪んでいる。これも、隔壁部２８の剛性を高めるため、及び、ダミー窪部３６を塑性加工によって寸法精度よく形成するためである。
【００６８】
そして、各溝状窪部３３…及び一対のダミー窪部３６，３６によって窪部列が構成される。本実施例では、この窪部列を横並びに２列形成している。
【００６９】
連通口３４は、溝状窪部３３の一端から板厚方向を貫通する貫通孔として形成している。この連通口３４は、溝状窪部３３毎に形成されており、１つの窪部列に１８０個形成されている。本実施例の連通口３４は、開口形状が矩形状であり、圧力発生室形成板３０における溝状窪部３３側から板厚方向の途中まで形成した第１連通口３７と、溝状窪部３３とは反対側の表面から板厚方向の途中まで形成した第２連通口３８とから構成されている。
【００７０】
そして、第１連通口３７と第２連通口３８とは断面積が異なっており、第２連通口３８の内寸法が第１連通口３７の内寸法よりも僅かに小さく設定されている。これは、連通口３４をプレス加工によって作製していることに起因する。すなわち、この圧力発生室形成板３０は、厚さ０．３５ｍｍのニッケル板を加工することで作製しているため、連通口３４の長さは、溝状窪部３３の深さを差し引いても０．２５ｍｍ以上となる。そして、連通口３４の幅は、溝状窪部３３の溝幅よりも狭くする必要があるので、０．１ｍｍ未満に設定される。このため、連通口３４を１回の加工で打ち抜こうとすると、アスペクト比の関係で雄型（ポンチ）が座屈するなどしてしまう。そこで、本実施例では、加工を２回に分け、１回目の加工では第１連通口３７を板厚方向の途中まで形成し、２回目の加工で第２連通口３８を形成している。なお、この連通口３４の加工手順については、後で説明する。
【００７１】
また、ダミー窪部３６にはダミー連通口３９が形成されている。このダミー連通口３９は、上記の連通口３４と同様に、第１ダミー連通口４０と第２ダミー連通口４１とから構成されており、第２ダミー連通口４１の内寸法が第１ダミー連通口４０の内寸法よりも小さく設定されている。
【００７２】
なお、本実施例では、上記の連通口３４及びダミー連通口３９に関し、開口形状が矩形状の貫通孔によって構成されたものを例示したが、この形状に限定されるものではない。例えば、円形に開口した貫通孔によって構成してもよい。
【００７３】
逃げ凹部３５は、共通インク室１４におけるコンプライアンス部の作動用空間を形成する。本実施例では、ケース２の先端凹部１５と略同じ形状であって、深さが溝状窪部３３と等しい台形状の凹部によって構成している。
【００７４】
次に、上記の弾性板３２について説明する。この弾性板３２は、封止板の一種であり、例えば、支持板４２上に弾性体膜４３を積層した二重構造の複合材（本発明の金属材の一種）によって作製される。本実施例では、支持板４２としてステンレス板を用い、弾性体膜４３としてＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）を用いている。
【００７５】
図６に示すように、弾性板３２には、ダイヤフラム部４４と、インク供給口４５と、コンプライアンス部４６とを形成している。
【００７６】
ダイヤフラム部４４は、圧力発生室２９の一部を区画する部分である。すなわち、ダイヤフラム部４４は溝状窪部３３の開口面を封止し、この溝状窪部３３と共に圧力発生室２９を区画形成する。このダイヤフラム部４４は、図７（ａ）に示すように、溝状窪部３３に対応した細長い形状であり、溝状窪部３３を封止する封止領域に対し、各溝状窪部３３…毎に形成されている。具体的には、ダイヤフラム部４４の幅は溝状窪部３３の溝幅と略等しく設定され、ダイヤフラム部４４の長さは溝状窪部３３の長さよりも多少短く設定されている。長さに関し、本実施例では、溝状窪部３３の長さの約２／３に設定されている。そして、形成位置に関し、図２に示すように、ダイヤフラム部４４の一端を、溝状窪部３３の一端（連通口３４側の端部）に揃えている。
【００７７】
このダイヤフラム部４４は、図７（ｂ）に示すように、溝状窪部３３に対応する部分の支持板４２をエッチング等によって環状に除去して弾性体膜４３のみとすることで作製され、この環内には島部４７を形成している。この島部４７は、圧電振動子１０の先端面が接合される部分である。
【００７８】
インク供給口４５は、圧力発生室２９と共通インク室１４とを連通するための孔であり、弾性板３２の板厚方向を貫通している。このインク供給口４５も、ダイヤフラム部４４と同様に、溝状窪部３３に対応する位置に各溝状窪部３３…毎に形成されている。このインク供給口４５は、図２に示すように、連通口３４とは反対側の溝状窪部３３の他端に対応する位置に穿設されている。また、このインク供給口４５の直径は、溝状窪部３３の溝幅よりも十分に小さく設定されている。本実施例では、２３ミクロンの微細な貫通孔によって構成している。
【００７９】
このようにインク供給口４５を微細な貫通孔にした理由は、圧力発生室２９と共通インク室１４との間に流路抵抗を付与するためである。すなわち、この記録ヘッド１では、圧力発生室２９内のインクに付与した圧力変動を利用してインク滴を吐出させている。このため、インク滴を効率よく吐出させるためには、圧力発生室２９内のインク圧力をできるだけ共通インク室１４側に逃がさないようにすることが肝要である。この観点から本実施例では、インク供給口４５を微細な貫通孔によって構成している。
【００８０】
そして、本実施例のように、インク供給口４５を貫通孔によって構成すると、加工が容易であり、高い寸法精度が得られるという利点がある。すなわち、このインク供給口４５は貫通孔であるため、レーザー加工による作製が可能である。従って、微細な直径であっても高い寸法精度で作製でき、作業も容易である。
【００８１】
コンプライアンス部４６は、共通インク室１４の一部を区画する部分である。すなわち、コンプライアンス部４６と先端凹部１５とで共通インク室１４を区画形成する。このコンプライアンス部４６は、先端凹部１５の開口形状と略同じ台形状であり、支持板４２の部分をエッチング等によって除去し、弾性体膜４３だけにすることで作製される。
【００８２】
なお、弾性板３２を構成する支持板４２及び弾性体膜４３は、この例に限定されるものではない。例えば、弾性体膜４３としてポリイミドを用いてもよい。また、この弾性板３２を、ダイヤフラム部４４になる厚肉部及び該厚肉部周辺の薄肉部と、コンプライアンス部４６になる薄肉部とを設けた金属板で構成してもよい。
【００８３】
次に、上記のノズルプレート３１について説明する。ノズルプレート３１は、ノズル開口４８を列設した金属製の板状部材である。本実施例ではステンレス板を用い、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル開口４８…を開設している。本実施例では、合計１８０個のノズル開口４８…を列設してノズル列を構成し、このノズル列を２列横並びに形成している。そして、このノズルプレート３１を圧力発生室形成板３０の他方の表面、すなわち、弾性板３２とは反対側の表面に接合すると、対応する連通口３４に各ノズル開口４８…が臨む。  
【００８４】
そして、上記の弾性板３２を、圧力発生室形成板３０の一方の表面、すなわち、溝状窪部３３の形成面に接合すると、ダイヤフラム部４４が溝状窪部３３の開口面を封止して圧力発生室２９が区画形成される。同様に、ダミー窪部３６の開口面も封止されてダミー圧力発生室が区画形成される。また、上記のノズルプレート３１を圧力発生室形成板３０の他方の表面に接合するとノズル開口４８が対応する連通口３４に臨む。この状態で島部４７に接合した圧電振動子１０を伸縮すると、島部周辺の弾性体膜４３が変形し、島部４７が溝状窪部３３側に押されたり、溝状窪部３３側から離隔する方向に引かれたりする。この弾性体膜４３の変形により、圧力発生室２９が拡張したり縮小したりして圧力発生室２９内のインクに圧力変動が付与される。
【００８５】
さらに、弾性板３２（すなわち、流路ユニット４）をケース２に接合すると、コンプライアンス部４６が先端凹部１５を封止する。このコンプライアンス部４６は、共通インク室１４に貯留されたインクの圧力変動を吸収する。すなわち、貯留されたインクの圧力に応じて弾性体膜４３が膨張したり収縮したりして変形する。そして、上記の逃げ凹部３５は、弾性体膜４３の膨張時において、弾性体膜４３が膨らむための空間を形成する。なお、上記コンプライアンス部４６を除去するとともに、共通インク室１４の容積を縮小して、逃げ凹部３５がインクのリザーバ機能を果たすようにすることもできる。また、逃げ凹部３５の領域を凹部ではなく貫通部としてこの空間をリザーバとすることもできる。
【００８６】
上記構成の記録ヘッド１は、インク供給針１９から共通インク室１４までの共通インク流路と、共通インク室１４から圧力発生室２９を通って各ノズル開口４８…に至る個別インク流路とを有する。そして、インクカートリッジに貯留されたインクは、インク供給針１９から導入されて共通インク流路を通って共通インク室１４に貯留される。この共通インク室１４に貯留されたインクは、個別インク流路を通じてノズル開口４８から吐出される。
【００８７】
例えば、圧電振動子１０を収縮させると、ダイヤフラム部４４が振動子ユニット３側に引っ張られて圧力発生室２９が膨張する。この膨張により圧力発生室２９内が負圧化されるので、共通インク室１４内のインクがインク供給口４５を通って各圧力発生室２９に流入する。その後、圧電振動子１０を伸張させると、ダイヤフラム部４４が圧力発生室形成板３０側に押されて圧力発生室２９が収縮する。この収縮により、圧力発生室２９内のインク圧力が上昇し、対応するノズル開口４８からインク滴が吐出される。
【００８８】
そして、この記録ヘッド１では、圧力発生室２９（溝状窪部３３）の底面がＶ字状に窪んでいる。このため、隣り合う圧力発生室２９，２９同士を区画する隔壁部２８は、その根本部分の肉厚が先端部分の肉厚よりも厚く形成される。これにより、隔壁部２８の剛性を従来よりも高めることができる。従って、インク滴の吐出時において、圧力発生室２９内にインク圧力の変動が生じたとしても、その圧力変動を隣の圧力発生室２９に伝わり難くすることができる。その結果、所謂隣接クロストークを防止でき、インク滴の吐出を安定化できる。
【００８９】
また、本実施例では、共通インク室１４と圧力発生室２９とを連通するインク供給口４５を、弾性板３２の板厚方向を貫通する微細孔によって構成したので、レーザー加工等によって高い寸法精度が容易に得られる。これにより、各圧力発生室２９…へのインクの流入特性（流入速度や流入量等）を高いレベルで揃えることができる。さらに、レーザー光線によって加工を行った場合には、加工も容易である。
【００９０】
また、本実施例では、列端部の圧力発生室２９，２９に隣接させてインク滴の吐出に関与しないダミー圧力発生室（すなわち、ダミー窪部３６と弾性板３２とによって区画される空部）を設けたので、これらの両端の圧力発生室２９，２９に関し、片側には隣りの圧力発生室２９が形成され、反対側にはダミー圧力発生室が形成されることになる。これにより、列端部の圧力発生室２９，２９に関し、その圧力発生室２９を区画する隔壁の剛性を、列途中の他の圧力発生室２９…における隔壁の剛性に揃えることができる。その結果、一列全ての圧力発生室２９のインク滴吐出特性を揃えることができる。
【００９１】
さらに、このダミー圧力発生室に関し、列設方向側の幅を各圧力発生室２９…の幅よりも広くしている。換言すれば、ダミー窪部３６の幅を溝状窪部３３の幅よりも広くしている。これにより、列端部の圧力発生室２９と列途中の圧力発生室２９の吐出特性をより高い精度で揃えることができる。
【００９２】
さらに、本実施例では、ケース２の先端面を部分的に窪ませて先端凹部１５を形成し、この先端凹部１５と弾性板３２とにより共通インク室１４を区画形成しているので、共通インク室１４を形成するための専用部材が不要であり、構成の簡素化が図れる。また、このケース２は樹脂成型によって作製されているので、先端凹部１５の作製も比較的容易である。
【００９３】
次に、上記記録ヘッド１の製造方法について説明する。なお、この製造方法では、上記の圧力発生室形成板３０の製造工程に特徴を有しているので、圧力発生室形成板３０の製造工程を中心に説明することにする。なお、この圧力発生室形成板３０は、順送り型による鍛造加工によって作製される。また、圧力発生室形成板３０の素材として使用する帯板は、上記したようにニッケル製である。
【００９４】
圧力発生室形成板３０の製造工程は、溝状窪部３３を形成する溝状窪部形成工程と、連通口３４を形成する連通口形成工程とからなり、順送り型によって行われる。
【００９５】
溝状窪部形成工程では、図８に示す雄型５１と図９に示す雌型５２とを用いる。この雄型５１は、溝状窪部３３を形成するための金型である。この雄型には、溝状窪部３３を形成するための突条部５３を、溝状窪部３３と同じ数だけ列設してある。また、列設方向両端部の突条部５３に隣接させてダミー窪部３６を形成するためのダミー突条部（図示せず）も設ける。突条部５３の先端部分５３ａは先細りした山形とされており、例えば図８（ｂ）に示すように、幅方向の中心から４５度程度の角度で面取りされている。すなわち、突条部５３の先端に形成した山形の斜面により楔状の先端部分５３ａが形成されている。これにより、長手方向から見てＶ字状に尖っている。また、先端部分５３ａにおける長手方向の両端は、図８（ａ）に示すように、４５度程度の角度で面取りしてある。このため、突条部５３の先端部分５３ａは、三角柱の両端を面取りした形状となっている。
【００９６】
また、雌型５２には、その上面に筋状突起５４が複数形成されている。この筋状突起５４は、隣り合う圧力発生室２９，２９同士を区画する隔壁の形成を補助するものであり、溝状窪部３３，３３同士の間に位置する。この筋状突起５４は四角柱状であり、その幅は、隣り合う圧力発生室２９，２９同士の間隔（隔壁の厚み）よりも若干狭く設定されており、高さは幅と同程度である。また、筋状突起５４の長さは溝状窪部３３（突条部５３）の長さと同程度に設定されている。
【００９７】
そして、溝状窪部形成工程では、まず、図１０（ａ）に示すように、雌型５２の上面に素材であるとともに圧力発生室形成板である帯板５５を載置し、帯板５５の上方に雄型５１を配置する。次に、図１０（ｂ）に示すように、雄型５１を下降させて突条部５３の先端部を帯板５５内に押し込む。このとき、突条部５３の先端部分５３ａをＶ字状に尖らせているので、突条部５３を座屈させることなく先端部分５３ａを帯板５５内に確実に押し込むことができる。この突条部５３の押し込みは、図１０（ｃ）に示すように、帯板５５の板厚方向の途中まで行う。
【００９８】
突条部５３の押し込みにより、帯板５５の一部分が流動し、溝状窪部３３が形成される。ここで、突条部５３の先端部分５３ａがＶ字状に尖っているので、微細な形状の溝状窪部３３であっても、高い寸法精度で作製することができる。すなわち、先端部分５３ａで押された部分が円滑に流れるので、形成される溝状窪部３３は突条部５３の形状に倣った形状に形成される。このときに、先端部分５３ａで押し分けられるようにして流動した素材は、突条部５３のあいだに設けられた空隙部５３ｂ内に流入し隔壁部２８が成形される。さらに、先端部分５３ａにおける長手方向の両端も面取りしてあるので、当該部分で押圧された帯板５５も円滑に流れる。従って、溝状窪部３３の長手方向両端部についても高い寸法精度で作製できる。
【００９９】
また、突条部５３の押し込みを板厚方向の途中で止めているので、貫通孔として形成する場合よりも厚い帯板５５を用いることができる。これにより、圧力発生室形成板３０の剛性を高めることができ、インク滴の吐出特性の向上が図れる。また、圧力発生室形成板３０の取り扱いも容易になる。
【０１００】
また、突条部５３で押圧されたことにより、帯板５５の一部は隣り合う突条部５３，５３の空間内に隆起する。ここで、雌型５２に設けた筋状突起５４は、突条部５３，５３同士の間に対応する位置に配置されているので、この空間内への帯板５５の流れを補助する。これにより、突条部５３間の空間に対して効率よく帯板５５を導入することができ、隆起部を高く形成できる。
【０１０１】
上記溝状窪部３３等の成形は、上述のとおりであるが、そのような成形工程においては、圧力発生室形成板３０の歪変形を矯正または防止して、平面度の高い圧力発生室形成板３０を製作する必要がある。
【０１０２】
すなわち、上記溝状窪部３３等が形成された領域である加工形状部においては、細かい加工部分が多数密集した状態になっているので、この加工形状部の領域における残留応力は比較的高い値となっている。他方、上記加工形状部以外の領域は、例えば素材板５５としての圧延加工を受けた程度の加工度合いであるから、この領域における残留応力は比較的低い値となっている。このように加工形状部の領域とそれ以外の領域には残留応力に差があるので、それが原因になって圧力発生室形成板３０が湾曲したり反ったりした歪変形を呈することになるものと考察される。
【０１０３】
以下、上記の課題を解決するための本発明の実施例について説明する。
【０１０４】
なお、前述の雄型５１および雌型５２により帯板（素材）５５に塑性加工を行うときには、常温の温度条件下であり、また、以下に説明する塑性加工においても同様に常温の温度条件で塑性加工を行っている。
【０１０５】
図１１，図１３は、図４に示した圧力発生室形成板３０に微小窪部を追加して成形したものの実施例を示す。なお、すでに説明された部位と同じ機能を果たす部位については、同一の符号を図中に記載してある。
【０１０６】
図１１は、多数の微小窪部６３が設けられた状態を示す平面図である。圧力発生室２９となる溝状窪部３３や逃げ凹部３５等が形成された領域が、加工形状部６４であり、この領域には多数の溝状窪部３３や逃げ凹部３５が密集した状態になっている。この加工形状部６４は理解し易くするために、２点鎖線６５で包囲して図示してある。加工形状部６４以外の領域６６に多数の微小窪部６３が設けられ、図１１に示す場合は縦横とも等ピッチで配列されている。なお、２点鎖線６５で包囲された加工形状部６４の形は、２点鎖線６５の形状に限定されるものではなく、溝状窪部３３や逃げ凹部３５等の成形による残留応力のおよぶ範囲と解するのが適正である。
【０１０７】
そして、上記加工形状部６４は圧力発生室形成板３０の中央寄りに位置付けられており、加工形状部６４以外の領域６６は加工形状部６４の周囲に存在させてある。
【０１０８】
圧力発生室形成板３０は、通常、複数の加工ステージを備えた多工程式の鍛造加工機によって成形される。図１２に示すように、例えば、帯状の素材板５５を順送りで上記鍛造加工機に供給し、その第１加工ステージでは素材板と金型との位置合わせを行う基準穴の穿孔、第２加工ステージではトリミング用の開口部の形成、第３加工ステージでは溝状窪部３３の予備成形、第４加工ステージでは溝状窪部３３の仕上げ成形、第５加工ステージでは連通口３４の穿孔等の順に最終工程まで加工が進行する。
【０１０９】
上記微小窪部６３の成形は、上記加工ステージのなかの最終加工ステージとして行われる。微小窪部６３を成形するための金型は、多数の突起状のパンチが配列されたものであり、このパンチの先端部を圧力発生室形成板３０の板厚方向に押付けて、加工形状部６４以外の領域６６に規則正しく配列された圧痕を付けるような加工を行う。なお、上記のような各ステージを全て順送り方式で進行させることなく、例えば、第１加工ステージと第２加工ステージを統合したり、微小窪部の成形を溝状窪部の成形の前に行なってもよい。
【０１１０】
上記溝状窪部３３等が形成された領域である加工形状部６４においては、細かい加工部分が多数密集した状態になっているので、この加工形状部６４の領域における残留応力は比較的高い値となっている。他方、上記加工形状部６４以外の領域６６は、例えば素材板５５としての圧延加工を受けた程度の加工度合いであるから、この領域６６における残留応力は比較的低い値となっている。このように加工形状部６４の領域とそれ以外の領域６６には残留応力に差があるので、それが原因になって圧力発生室形成板３０が湾曲したり反ったりした歪変形を呈することになるものと考察される。
【０１１１】
この実施例においては、上記のように加工形状部６４以外の領域６６に複数の微小窪部６３が設けられているので、この微小窪部６３の成形時に素材５５の表層部に微小な塑性流動が発生し、このような微小な塑性流動が集積されて加工形状部６４以外の領域６６における残留応力が追加されることとなり、加工形状部６４の領域とそれ以外の領域６６における残留応力の可及的均一化が図られて、上記のような歪変形が矯正または防止されるのである。また、微小窪部６３の成形時に、加工形状部６４以外の領域が広範囲にわたって加圧され、歪変形が矯正または防止される。したがって、歪変形のないあるいは少ない平面精度の高い圧力発生室形成板３０がえられて、流路ユニット４として組立てられたときには、組立て精度の高い液体噴射ヘッド１がえられる。
【０１１２】
また、圧力発生室形成板３０の板厚方向への金型加圧により成形された微小窪部６３であるから、微小窪部６３が成形された領域６６の圧力発生室形成板３０には確実に塑性流動がなされ、加工形状部６４とバランスのとれた残留応力がえられて、上記の歪変形の発生が防止あるいは歪変形量の減少が実現する。
【０１１３】
圧力発生室形成板３０の歪変形の態様は、上記加工形状部６４における溝状窪部３３等の個々の加工成形部分の密集度合い、列設された溝状窪部３３の列数や圧力発生室形成板３０に対する溝状窪部３３の列の長さ、加工形状部６４以外の領域６６の広さ等種々な要因で変化する。その変化の１態様として、圧力発生室形成板３０全体が円筒状に湾曲したり浅い皿状に湾曲したりする。
【０１１４】
このように湾曲する恐れのある加工形状部６４や加工形状部６４以外の領域６６の残留応力状態である場合には、少なくとも上記湾曲形状の湾曲内面側に微小窪部６３を成形して湾曲の矯正または防止を行う。このときには、微小窪部６３が打込まれた圧力発生室形成板３０の湾曲内面側の表層部には、その表面積を広げようとする方向の「延び」現象が発生するので、湾曲形状が平板形状に矯正されるのである。
【０１１５】
また、上述のように圧力発生室形成板３０の歪変形の態様には、種々な形状が発生するのであるが、その歪変形の状態によっては圧力発生室形成板３０の両面に微小窪部６３を打込んで対応する場合がある。この場合には、圧力発生室形成板３０の両面において微小窪部６３による塑性流動がなされるので、それにともなう残留応力が圧力発生室形成板３０の両面において発生することとなり、加工形状部６４における残留応力との均衡を好適に図って、歪変形の発生が矯正または防止される。
【０１１６】
上記の両面に微小窪部６３を打込むことによる残留応力の発生を、さらに積極的に行わせるために、微小窪部６３の配置を表裏両面とも略同一配置にする。こうすることにより、圧力発生室形成板３０の両面の略同一配置の箇所において微小窪部６３による塑性流動が形成されるので、圧力発生室形成板３０に対する塑性流動が表裏両面からより一層積極的に進行し、それにともなう残留応力が圧力発生室形成板３０の両面において不足することなく十分に発生することとなり、加工形状部６４における残留応力との均衡を好適に図って、歪変形の発生が矯正または防止される。なお、上記の「略同一配置」は、表裏両側から加圧した微小窪部６３の最深部分が圧力発生室形成板３０の板厚方向で見て合致している場合や、上記合致がある程度ずれている場合を包括しており、結果的には、表裏両側からの塑性流動が残留応力発生に効果的に作用することを意味している。また、表裏両面の微小窪部６３を、表裏の加工形状部６４以外の各領域６６全体あるいは部分的に設けることにより、各領域６６における残留応力を加工形状部６４の残留応力とバランスよく発生させることができる。
【０１１７】
微小窪部６３の形状には種々なものが採用できる。図１３は、各種の微小窪部６３を示している。同図（Ａ）は、微小窪部６３が形成される領域６６の部分的な断面図である。ここに現われている微小窪部６３は、（Ｂ）に平面的に示す四角錐形であり、そのためのパンチも四角錐形とされている。また、（Ｃ）は円錐形の微小窪部６３，（Ｄ）は三角錐形の微小窪部６３である。
【０１１８】
上記のような形状の微小窪部６３により、圧力発生室形成板３０の表層部の素材５５がその表面方向において、微小窪部６３が多角錐形であれば多角的な方向に塑性流動を呈することとなり、また、微小窪部６３が円錐形であれば全方位的な方向に塑性流動を呈することとなり、加工形状部６４以外の領域６６に良好な残留応力がえられる。
【０１１９】
図１３（Ａ）（Ｂ）に示すように、微小窪部６３の開口寸法Ｓが、圧力発生室形成板３０の板厚寸法Ｔと略同じかまたはそれ以下とされている。こうすることにより、上記板厚寸法Ｔに対する微小窪部６３の開口寸法Ｓが過大な関係ではないので、微小窪部６３を成形するときには金型が素材５５に良好な食いこみを果たすこととなり、微小窪部６３の成形による素材５５の塑性流動が程よく行われて、加工形状部６４以外の領域６６に的確な残留応力がえられる。
【０１２０】
また、上記微小窪部６３は、上記加工形状部６４から圧力発生室形成板３０の板厚寸法Ｔ以上離隔させて設けられている。こうすることにより、微小窪部６３の成形にともなう素材５５の塑性流動等の影響が上記加工形状部６４に及ばないので、加工形状部６４の形状精度や寸法精度を微小窪部６３が低下させるようなことがない。
【０１２１】
上記微小窪部６３は、圧力発生室形成板３０の略板厚寸法Ｔの間隔で配列されている。こうすることにより、微小窪部６３の間隔が板厚寸法Ｔを大幅に上回るような過大な状態ではないので、微小窪部６３の成形による微小な素材５５の塑性流動が良好な集合状態になり、加工形状部６４以外の領域６６に的確な残留応力がえられる。
【０１２２】
上記圧力発生室形成板３０の材料として、ニッケル板が採用されている。こうすることにより、ニッケル自体の線膨張係数が低く熱伸縮の現象が他の部品、例えばノズルプレート３１や弾性板３２と同調して良好に果たされ、また、防錆性にすぐれ、さらに鍛造加工で重要視される展性に富んでいる等、良好な効果がえられる。
【０１２３】
上述のように、上記加工形状部６４が素材５５（圧力発生室形成板３０）の中央寄りの領域に設けられ、加工形状部６４以外の領域６６が加工形状部６４の周辺に存在している。そして、微小窪部６３は、加工形状部６４以外の領域６６において、少なくとも加工形状部６４を挟んで対向する部分に形成するのが好ましい。この例では、加工形状部６４以外の領域６６の略全面にわたって微小窪部６３が形成されている。したがって、中央寄りの領域に集中している加工形状部６４による比較的大きな値の残留応力が、その周辺に形成された微小窪部６３による残留応力で均衡のとれた状態になるので、圧力発生室形成板３０の歪変形が防止される。特に、素材５５の中央寄りに存在している残留応力の多い加工形状部６４を、その外側から包囲するような状態で微小窪部６３による矯正作用がなされるので、圧力発生室形成板３０全体としてバランスのよい歪変形の防止が行われる。
【０１２４】
上記溝状窪部３３のピッチ寸法は０．１４ｍｍであり、この鍛造加工で精密な微細部品であるインクジェット式記録ヘッドの圧力発生室２９を加工するようなときに、きわめて精巧な鍛造加工が可能となる。図示の実施例は、溝状窪部３３のピッチは０．１４ｍｍであるが、このピッチについては、０．３ｍｍ以下とすることにより、液体噴射ヘッド等の部品加工等においてより好適な仕上げとなる。このピッチは好ましくは０．２ｍｍ以下，より好ましくは０．１５ｍｍ以下である。また，溝状窪部３３の密集度合いが高く、加工形状部６４の残留応力の集積も大となるので、それにともなう歪変形を矯正または防止する本実施例の効果が顕著である。
【０１２５】
鍛造加工においては、上記突条部５３で素材５５を加圧することにより素材５５の塑性流動が発生し、それにより素材５５の表面に隆起した部分ができる。このような部分を除去して平滑な圧力発生室形成板３０の表面を形成するために、最終の仕上げ工程として研磨工程が実施されている。
【０１２６】
上記のような意味で圧力発生室形成板３０に、鍛造加工後の両面に研磨仕上げが行われている。そして、上記研磨仕上げ後も微小窪部６３を表面に残存させておくことにより、圧力発生室形成板３０の片面あるいは両面に微小窪部６３が存置されている。このような残存した微小窪部６３によって、研磨前に成形した微小窪部６３による残留応力が略そのまま継続状態とされ、加工形状部６４とそれ以外の領域６６における残留応力の均衡が継続して維持され、研磨後に圧力発生室形成板３０が歪変形を起したりしない。さらに、研磨による圧力発生室形成板３０の平面度の向上により接着時の相手方部材、例えばノズルプレート３１，弾性板３２等との密着性が良好となる。また、微小窪部６３が残存させてあるので、余剰の接着剤が微小窪部６３に収容され、接着剤が外部へ流出したり接着剤の層厚が不均一になったりせず、良好な組立て精度の液体噴射ヘッド１がえられる。
【実施例２】
【０１２７】
図１４〜図１７は、本発明の液体噴射ヘッドの第２の実施例を示す。
【０１２８】
この実施例は、圧力発生室形成板３０と封止板４３を接合する接着剤７１の余剰分を微小窪部６３に収容して、圧力発生室２９への悪影響を回避するものである。列設された溝状窪部３３の列３３ａの端部近傍の圧力発生室形成板３０に微小窪部６３が設けられている。上記微小窪部６３は、図１４に示すように、溝状窪部３３の列３３ａの端部から遠ざかる側に広がっている圧力発生室形成板３０の広域部３０ａと、各溝状窪部３３の一方の端部と逃げ凹部３５の間および各溝状窪部３３の他方の端部と凹溝部６７との間に存在する圧力発生室形成板３０の狭幅部３０ｂとに設けられている。
【０１２９】
圧力発生室形成板３０と封止板４３を所定の加圧力で圧着すると、余剰の接着剤７１は上記広域部３０ａから狭幅部３０ｂに流動する。この流動方向は、狭幅部３０ｂの端部から溝状窪部３３の列設方向に流動する。そして、流動して行く距離は、接着剤７１の塗布厚さ，接着剤７１の粘性，温度状態，狭幅部３０ｂの幅寸法等により変化するが、この例では溝状窪部３３の列３３ａの端部から約１０本目辺りである。すなわち、前述のように、約１８０本列設された溝状窪部３３の端部から約１０本目辺りまで広域部３０ａにおける余剰接着剤７１が流動する。このような流動による余剰接着剤７１を収容できる個数の微小窪部６３が、狭幅部３０ｂに等ピッチで配置され、この例では、微小窪部６３のピッチは溝状窪部３３のピッチの約２倍である。
【０１３０】
微小窪部６３を狭幅部３０ｂのどの辺りまで配列するかは、上記のように、余剰接着剤７１が狭幅部３０ｂに流れ込む距離を主体にして設定される。なお、図１４（Ａ），図１８，図２０等における溝状窪部３３のピッチと微小窪部６３のピッチとの大小関係は、溝状窪部３３のピッチが過大に図示してあるが、図１１および図１４（Ｂ）は実際的な両ピッチの大小関係が図示されている。特に、図１４（Ｂ）は、試作品の拡大写真を図面化したものである。
【０１３１】
図１７は、図１４に示した圧力発生室形成板３０がプレス加工されて行く工程図である。図１２に基づいて説明したように、帯板（金属素材板）５５に基準穴６８やトリミング用スリット６９を打抜く周辺部の打抜き加工が第１工程として加工される。上記トリミング用スリット６９の内側が圧力発生室形成板３０であり、最終的に連続部７０が切り離されると、圧力発生室形成板３０の単品が完成する。
【０１３２】
第２工程は、溝状窪部３３の列３３ａの端部近傍に微小窪部６３が打込まれる工程である。第３工程は、平行に２本並んでいる溝状窪部３３の列３３ａの中間に凹溝部６７を形成する工程である。この凹溝部６７は、溝状窪部３３が加圧成形されるときに、左右の溝状窪部３３の端部から素材が長手方向に流動して列３３ａの間で隆起するのを防止するために、あらかじめ成形される凹溝構造部である。
【０１３３】
第４工程は、溝状窪部３３を図１０に示した突条部５３と筋状突起５４で成形する工程である。そして、最後に圧力発生室形成板３０の表面に研磨加工をして、平坦な仕上げ面すなわち接着面が形成される。
【０１３４】
したがって、図１５および図１６に示すように、圧力発生室形成板３０を接着剤７１で上記封止板４３に接合するときに、圧力発生室形成板３０と封止板４３との間から押出されようとする余剰の接着剤７１が上記微小窪部６３に収容されるので、余剰の接着剤７１が溝状窪部３３の空間部すなわち圧力発生室２９にはみ出ることがなく、封止板４３の正常な膜振動が得られる。もし、このような接着剤７１のはみ出し部７１ａが発生すると、膜振動をする封止板４３の有効面積が小さくなり、それとともに振幅も小さくなるので、正常なインクの吐出量が確保できないことになる。そこで、封止板４３の膜振動の振幅を大きくするために、封止板４３に結合されている圧電振動子１０の駆動電圧を高くすることが考えられるが、接着剤７１の上記はみ出し部７１ａのない圧力発生室２９があったり、あるいは、はみ出し量にばらつきがあったりするので、インク吐出特性を各圧力発生室２９毎に均一化することが困難となる。したがって、上記のように微小窪部６３で余剰接着剤７１を微小窪部６３に収容することにより、上述のようなインク吐出特性上の問題が解決される。
【０１３５】
上記微小窪部６３が、溝状窪部３３の長手方向端部に接近させて略等しいピッチで溝状窪部３３の列設方向に沿って配置され、余剰接着剤７１が上記微小窪部６３に収容されるので、隣合う溝状窪部３３の間の細長い圧力発生室形成板３０すなわち連続面３０ｃの方へ流動することがない。上記連続面３０ｃには所定量の接着剤７１が塗布されているので、それに加えて余剰接着剤７１が連続面３０ｃに流動すると、接着剤７１が圧力発生室２９にはみ出て圧力発生室２９の有効幅を小さくするのであるが、上記微小窪部６３の収容機能によって、そのような問題が解消される。
【０１３６】
上記微小窪部６３のピッチが、列設された溝状窪部３３のピッチの２〜５倍である。例えば、１つの微小窪部６３が約２本の溝状窪部３３に対応して、余剰接着剤７１を前もって微小窪部６３に収容するので、上記連続面３０ｃの方へ流動しようとする接着剤７１を実質的の問題にならないレベルに抑制することができ、圧力発生室２９に対する接着剤７１のはみ出し（はみ出し部７１ａ）が防止される。このように、１つの微小窪部６３に対する溝状窪部３３の本数は、接着剤７１の塗布量、微小窪部６３と溝状窪部３３の端部との間の距離および上記連続面３０ｃの幅の広さ等に応じて設定され、微小窪部６３への接着剤の最適の収容状態が選定できる。
【実施例３】
【０１３７】
図１８および図１９は、本発明の液体噴射ヘッドの第３の実施例を示す。
【０１３８】
この実施例は、上記加工形状部６４とそれ以外の領域の研磨状態を均一化するもので、そのために、微小窪部６３を活用している。加工形状部６４以外の平滑な圧力発生室形成板３０の部分は、前述の広域部３０ａや逃げ凹部３５とトリミング用スリット６９との間の広域部３０ｄによって形成され、これらの広域部３０ａ，３０ｄの全域にわたって微小窪部６３が略均一な密度で打込まれている。それ以外は、微小窪部６３の配置を除いては、上記第２の実施例と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【０１３９】
図１９は、図１８に示した圧力発生室形成板３０がプレス加工されて行く工程図である。工程の種類としてはいくつかのものが実行されるが、ここでは図１９（Ａ）および（Ｂ）の２つを例示してある。（Ａ）に示す工程は、第１工程が、帯板（金属素材板）５５に基準穴６８やトリミング用スリット６９を打抜く周辺部の打抜き加工である。第２工程が、広域部３０ａ，３０ｄに対する微小窪部６３の成形加工である。第３工程が、凹溝部６７の成形加工である。第４工程が、突条部５３および筋状突起５４による溝状窪部３３の成形加工である。第５工程が、研磨加工である。
【０１４０】
（Ｂ）に示す工程は、第１工程は（Ａ）と同じである。第２工程と第３工程は、（Ａ）の第３工程と第４工程である。第４工程は、（Ａ）の第２工程である。第５工程は（Ａ）と同じである。したがって、（Ａ）の工程は、微小窪部６３の成形加工が溝状窪部３３の成形加工の前になされるが、（Ｂ）の工程は、微小窪部６３の成形加工が溝状窪部３３の成形加工の後になされる。
【０１４１】
微小窪部６３は、加工形状部６４以外の領域全体にわたって均一に成形されるのが望ましく、そのために、少なくとも列設された溝状窪部３３のピッチの２〜５倍以上の長さの平坦部を含む所定面積の平坦領域に微小窪部６３が設けられている。
【０１４２】
したがって、上記溝状窪部３３のピッチの２〜５倍以上の長さで、例えば、縦，横寸法で設定される四角い面積部分（図１８の３０ａ，３０ｄ参照）または斜め方向の寸法で設定される三角形状の面積部分（図１８の３０ｅ参照）等の全域にわたって微小窪部６３が設けられている。このため、微小窪部６３が設けられている領域と、溝状窪部３３等が加工されている領域との研磨（ポリッシュ）量が均一になり、圧力発生室形成板３０の研磨後の厚さが全域にわたって均一になる。したがって、補修研磨等の工数が削減でき、製造原価の低減や研磨時間短縮にとって有効である。なお、上記のように研磨量が均一になるのは、微小窪部６３を成形した領域では、微小窪部６３の周囲の素材が隆起すると共に被研磨面積が減少し、また、溝状窪部３３等が成形された加工形状部６４の領域でも同様に加工部の周囲が隆起するので、両隆起部分がいち早く均等に研磨され、また、被研磨面積もできるだけ均一化されるので、最終的に加工形状部６４と微小窪部成形部３０ａ，３０ｄ，３０ｅとが１仮想平面をなすように仕上げられるものと考察される。
【０１４３】
上記加工形状部６４以外の領域６６の略全域に微小窪部６３が設けられていることにより、加工形状部６４における残留応力と微小窪部６３の成形による残留応力との均衡が図られるので、圧力発生室形成板３０の歪変形が矯正または防止される。それと同時に、加工形状部６４以外の領域６６の略全域に微小窪部６３が成形されることにより、加工形状部６４と微小窪部成形部３０ａ，３０ｄ，３０ｅとの研磨量が均一になり、補修研磨等の工数が削減でき、製造原価の低減や研磨時間短縮にとって有効である。それ以外は、微小窪部６３の配置を除いては、上記第２の実施例と同様の作用効果を奏する。
【実施例４】
【０１４４】
図２０および図２１は、本発明の液体噴射ヘッドの第４の実施例を示す。
【０１４５】
この実施例は、第２の実施例と第３の実施例を複合したものである。図２１は、図２０に示した圧力発生室形成板３０がプレス加工されて行く工程図である。第１工程は、第２および第３の実施例と同様の周辺部の打抜き加工である。第２工程は、第２の実施例と同様の溝状窪部３３の列３３ａの端部近傍に微小窪部６３を形成する工程である。第３工程および第４工程は、第２および第３の実施例と同様の凹溝部６７の成形加工と溝状窪部３３の成形加工である。第５工程は、第３の実施例と同様の加工形状部６４以外の領域に微小窪部６３を成形する工程である。最後の第６工程は、第２および第３の実施例と同様の圧力発生室形成板３０の表面の研磨加工である。なお、上記工程において、第５工程の加工形状部６４以外の領域の微小窪部６３の成形を、第２工程と同時に行なってもよい。すなわち、微小窪部６３を打込む工程を１工程にまとめるのである。それ以外は、上記第２および第３の実施例と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【０１４６】
上記構成により、圧力発生室２９への余剰接着剤７１のはみ出し防止、圧力発生室形成板３０の全域にわたる均一研磨、圧力発生室形成板３０の上記歪変形の矯正や防止が可能となる。
【０１４７】
上記図８，図９，図１０等に基づいて説明した圧力発生室形成板３０の加工ステージのなかに、上記の圧力発生室形成板３０の歪変形の防止策、余剰接着剤の収容処理、圧力発生室形成板の全域にわたる均一研磨等を包含させることにより、すぐれた液体噴射ヘッドの製造方法がえられる。
【０１４８】
すなわち、圧力発生室２９となる溝状窪部３３が列設されると共に、各溝状窪部３３の一端に板厚方向に貫通する連通口３４を形成した鍛造加工による金属製の圧力発生室形成板３０と、上記連通口３４と対応する位置にノズル開口４８を穿設した金属製のノズルプレート３１と、溝状窪部３３の開口面を封止する金属製の封止板４３とを備え、圧力発生室形成板３０における溝状窪部３３側に封止板を、反対側にノズルプレート３１をそれぞれ接合してなる流路ユニット４を備えた液体噴射ヘッド１の製造方法であって、上記圧力発生室形成板３０には圧力発生室形成板３０の各溝状窪部３３等が形成された領域である加工形状部６４以外の領域６６に複数の微小窪部６３を設けるものである。
【０１４９】
上記製造方法は、先に説明した図１２，図１７，図１９，図２１等の圧力発生室形成板３０の加工工程の実施例で実施される。
【０１５０】
このため、上記のように加工形状部６４以外の領域６６に複数の微小窪部６３が設けられているので、この微小窪部６３の成形時に素材５５の表層部に微小な塑性流動が発生し、このような微小な塑性流動が集積されて加工形状部６４以外の領域６６における残留応力が追加されることとなり、加工形状部６４の領域とそれ以外の領域６６における残留応力の可及的均一化が図られて、上記のような歪変形の発生が防止されるのである。したがって、歪変形のない平面精度の高い圧力発生室形成板３０がえられて、流路ユニット４として組立てられたときには、組立て精度の高い液体噴射ヘッド１がえられる。
【０１５１】
上記素材板５５をニッケル板で構成することにより、ニッケル自体の線膨張係数が低く熱伸縮の現象が他の部品と同調して良好に果たされ、また、防錆性にすぐれ、さらに鍛造加工で重要視される展性に富んでいる等、良好な効果がえられる。さらに、このような微細な構造の加工成形としては、一般に、異方性エッチングの手法が採用されるのであるが、このような手法は加工工数が多大なものとなるので、製造原価の面で不利である。それに対して、上記の鍛造加工方法をニッケル等の素材に使用すれば、加工工数が大幅に削減され、原価的にも極めて有利である。
【０１５２】
上記鍛造加工後の圧力発生室形成板３０の表面に研磨加工を行い、上記研磨加工終了後に残存する微小窪部６３を、上記封止板４３を圧力発生室形成板３０に接合する接着剤７１の余剰接着剤の収容部とすることにより、研磨による圧力発生室形成板３０の平面度の向上により接着時の相手方部材、例えば封止板４３やノズルプレート３１等との密着性が良好となる。また、微小窪部６３を残存させておくことにより、余剰の接着剤７１が微小窪部６３に収容され、接着剤７１が外部へ流出したり接着剤７１の層厚が不均一になったりせず、良好な組立て精度の記録ヘッド１がえられる。
【０１５３】
一方、図１５および図１６に示すように、圧力発生室形成板３０を接着剤７１で上記封止板４３に接合するときに、圧力発生室形成板３０と封止板４３との間から押出されようとする余剰の接着剤７１が上記微小窪部６３に収容されるので、余剰の接着剤７１が溝状窪部３３の空間部すなわち圧力発生室２９にはみ出ることがなく、封止板４３の正常な膜振動が得られる。もし、このような接着剤７１のはみ出し部７１ａが発生すると、膜振動をする封止板４３の有効面積が小さくなり、それとともに振幅も小さくなるので、正常なインクの吐出量が確保できないことになる。そこで、封止板４３の膜振動の振幅を大きくするために、封止板４３に結合されている圧電振動子１０の駆動電圧を高くすることが考えられるが、接着剤７１の上記はみ出し部７１ａのない圧力発生室２９があったり、あるいは、はみ出し量にばらつきがあったりするので、インク吐出特性を各圧力発生室２９毎に均一化することが困難となる。したがって、上記のように微小窪部６３で余剰接着剤７１を微小窪部６３に収容することにより、上述のようなインク吐出特性上の問題が解決される。
【０１５４】
上記微小窪部６３が、溝状窪部３３の長手方向端部に接近させて略等しいピッチで溝状窪部３３の列設方向に沿って配置され、余剰接着剤７１が上記微小窪部６３に収容されるので、隣合う溝状窪部３３の間の細長い圧力発生室形成板３０すなわち連続面３０ｃの方へ流動することがない。上記連続面３０ｃには所定量の接着剤７１が塗布されているので、それに加えて余剰接着剤７１が連続面３０ｃに流動すると、接着剤７１が圧力発生室２９にはみ出て圧力発生室２９の有効幅を小さくするのであるが、上記微小窪部６３の収容機能によって、そのような問題が解消される。
【０１５５】
上記微小窪部６３のピッチが、列設された溝状窪部３３のピッチの２〜５倍である。例えば、１つの微小窪部６３が約２本の溝状窪部３３に対応して、余剰接着剤７１を前もって微小窪部６３に収容するので、上記連続面３０ｃの方へ流動しようとする接着剤７１を実質的の問題にならないレベルに抑制することができ、圧力発生室２９に対する接着剤７１のはみ出し（はみ出し部７１ａ）が防止される。このように、１つの微小窪部６３に対する溝状窪部３３の本数は、接着剤７１の塗布量、微小窪部６３と溝状窪部３３の端部との間の距離および上記連続面３０ｃの幅の広さ等に応じて設定され、微小窪部６３への接着剤の最適の収容状態が選定できる。
【０１５６】
上記溝状窪部３３のピッチの２〜５倍以上の長さで、例えば、縦，横寸法で設定される四角い面積部分（図１８の３０ａ，３０ｄ参照）または斜め方向の寸法で設定される三角形状の面積部分（図１８の３０ｅ参照）等の全域にわたって微小窪部６３が設けられている。このため、微小窪部６３が設けられている領域と、溝状窪部３３等が加工されている領域との研磨（ポリッシュ）量が均一になり、圧力発生室形成板３０の研磨後の厚さが全域にわたって均一になる。したがって、補修研磨等の工数が削減でき、製造原価の低減や研磨時間短縮にとって有効である。なお、上記のように研磨量が均一になるのは、微小窪部６３を成形した領域では、微小窪部６３の周囲の素材が隆起すると共に被研磨面積が減少し、また、溝状窪部３３等が成形された加工形状部６４の領域でも同様に加工部の周囲が隆起するので、両隆起部分がいち早く均等に研磨され、また、被研磨面積もできるだけ均一化されるので、最終的に加工形状部６４と微小窪部成形部３０ａ，３０ｄ，３０ｅとが１仮想平面をなすように仕上げられるものと考察される。
【０１５７】
上記加工形状部６４以外の領域６６の略全域に微小窪部６３が設けられていることにより、加工形状部６４における残留応力と微小窪部６３の成形による残留応力との均衡が図られるので、圧力発生室形成板３０の歪変形が矯正または防止される。それと同時に、加工形状部６４以外の領域６６の略全域に微小窪部６３が成形されることにより、加工形状部６４と微小窪部成形部３０ａ，３０ｄ，３０ｅとの研磨量が均一になり、補修研磨等の工数が削減でき、製造原価の低減や研磨時間短縮にとって有効である。
【０１５８】
また、上記の広域部３０ａ，狭幅部３０ｂ，広域部３０ｄ，三角形状の面積部分３０ｅ等へ微小窪部６３を打込むことにより、圧力発生室２９への余剰接着剤７１のはみ出し防止、圧力発生室形成板３０の全域にわたる均一研磨、圧力発生室形成板３０の上記歪変形の矯正や防止が可能となる。
【０１５９】
図２２に例示した記録ヘッド１'は、本発明を適用することのできる事例であり、圧力発生素子として発熱素子６１を用いたものである。この例では、上記の弾性板３２に代えて、コンプライアンス部４６とインク供給口４５とを設けた封止基板６２を用い、この封止基板６２によって圧力発生室形成板３０における溝状窪部３３側を封止している。また、この例では、圧力発生室２９内における封止基板６２の表面に発熱素子６１を取付けている。この発熱素子６１は電気配線を通じて給電されて発熱する。なお、圧力発生室形成板３０やノズルプレート３１等、その他の構成は上記実施例と同様であるので、その説明は省略する。
【０１６０】
この記録ヘッド１'では、発熱素子６１への給電により、圧力発生室２９内のインクが突沸し、この突沸によって生じた気泡が圧力発生室２９内のインクを加圧する。この加圧により、ノズル開口４８からインク滴が吐出される。そして、この記録ヘッド１'でも、圧力発生室形成板３０を金属の塑性加工で作製しているので、上記した実施例と同様の作用効果を奏する。
【０１６１】
また、連通口３４に関し、上記実施例では、溝状窪部３３の一端部に設けた例を説明したが、これに限らない。例えば、連通口３４を溝状窪部３３における長手方向略中央に形成して、溝状窪部３３の長手方向両端にインク供給口４５及びそれと連通する共通インク室１４を配置してもよい。このようにすることによりインク供給口４５から連通口３４に至る圧力発生室２９内におけるインクの淀みを防止できるので、好ましい。
【０１６２】
上記各実施例は、インクジェット式記録装置を対象にしたものであるが、本発明によって得られた液体噴射ヘッドは、インクジェット式記録装置用のインクだけを対象にするのではなく、グルー，マニキュア，導電性液体（液体金属）等を噴射することができる。さらに、上記実施例では、液体の一つであるインクを用いたインクジェット式記録ヘッドについて説明したが、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド，液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド，有機ＥＬディスプレー，ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド，バイオチップ製造に用いられる生体有機噴射ヘッド等の液体を吐出する液体噴射ヘッド全般に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１６３】
【図１】インクジェット式記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】インクジェット式記録ヘッドの断面図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、振動子ユニットを説明する図である。
【図４】圧力発生室形成板の平面図である。
【図５】圧力発生室形成板の説明図であり、（ａ）は図４におけるＸ部分の拡大図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図６】弾性板の平面図である。
【図７】弾性板の説明図であり、（ａ）は図６におけるＹ部分の拡大図、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、溝状窪部の形成に用いる雄型を説明する図である。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は、溝状窪部の形成に用いる雌型を説明する図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、溝状窪部の形成を説明する模式図である。
【図１１】圧力発生室形成板に微小窪部が成形された状態を示す平面図である。
【図１２】圧力発生室形成板の加工工程図である。
【図１３】種々な微小窪部の形状を示す断面図および平面図である。
【図１４】第２の実施例を示す金属素材板（圧力発生室形成板）の平面図である。
【図１５】接着剤の広がり状態を示す拡大した部分的な平面図である。
【図１６】圧力発生室の部分を示す断面図である。
【図１７】圧力発生室形成板の加工工程図である。
【図１８】第３の実施例を示す金属素材板（圧力発生室形成板）の平面図である。
【図１９】圧力発生室形成板の加工工程図である。
【図２０】第４の実施例を示す金属素材板（圧力発生室形成板）の平面図である。
【図２１】圧力発生室形成板の加工工程図である。
【図２２】変形例のインクジェット式記録ヘッドを説明する断面図である。
【符号の説明】
【０１６４】
１      インクジェット式記録ヘッド
１'    インクジェット式記録ヘッド
２      ケース
３      振動子ユニット
４      流路ユニット
５      接続基板
６      供給針ユニット
７      圧電振動子群
８      固定板
９      フレキシブルケーブル
１０      圧電振動子
１０ａ    ダミー振動子
１０ｂ    駆動振動子
１１      制御用ＩＣ
１２      収納空部
１３      インク供給路
１４      共通インク室
１５      先端凹部
１６      接続口
１７      コネクタ
１８      針ホルダ
１９      インク供給針
２０      フィルタ
２１      台座
２２      インク排出口
２３      パッキン
２８      隔壁部
２９      圧力発生室
３０      圧力発生室形成板
３０ａ    広域部
３０ｂ    狭幅部
３０ｃ    連続面
３０ｄ    広域部
３０ｅ    三角形状の面積部分
３１      ノズルプレート
３２      弾性板
３３      溝状窪部
３３ａ    溝状窪部の列
３４      連通口
３５      逃げ凹部
３６      ダミー窪部，ダミー圧力発生室
３７      第１連通口
３８      第２連通口
３９      ダミー連通口
４０      第１ダミー連通口
４１      第２ダミー連通口
４２      支持板
４３      弾性体膜，封止板
４４      ダイヤフラム部
４５      インク供給口
４６      コンプライアンス部
４７      島部
４８      ノズル開口
５１      雄型
５２      雌型
５３      突条部
５３ａ    先端部分
５３ｂ    空隙部
５４      筋状突起
５５      帯板，素材，金属素材板，（圧力発生室形成板）
６１      発熱素子
６２      封止基板
６３      微小窪部
６４      加工形状部
６５      ２点鎖線
６６      加工形状部以外の領域
６７      凹溝部
６８      基準穴
６９      トリミング用スリット
７０      連続部
７１      接着剤
７１ａ    はみ出し部
Ｓ        開口寸法
Ｔ        板厚寸法
【図１】
0003632701.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003632701.tif 000004
【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】
0003632701.tif 000009
【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】
0003632701.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
0003632701.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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