(57)【要約】【課題】  ノズルプレートに段差を形成するときに高精度の位置調整が必要でなく、加工工程や装置を増加せずに段差を形成できるノズルプレートの製造方法及びインクジェット記録ヘッドを提供する。【解決手段】  （Ｃ）図及び（Ｄ）図に示すように、板状プレート材料２０のノズル孔２８が形成されるノズル領域２４に、予めレーザー加工によって段差２６を形成する。この段差２６により、ノズル領域２４が周囲のプレート面より低くなる。この段差２６には、長手方向（ワイパーの移動方向）に対向する面にテーパー面２６ａが形成されている。その後、（Ｅ）図に示すように、板状プレート材料２０に撥水材２７を塗布する。そして、（Ｇ）図及び（Ｈ）図に示すように、板状プレート材料２０の後方からレーザー加工にて１列のノズル孔２８が形成される。これにより、ノズル１２の周囲に形成される段差２６は高精度に位置調整する必要がなく、加工の工程も少ない。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体にインク滴を吐出する複数のノズルを有するノズルプレートの製造方法であって、
ノズルの単独列又は複数列が形成される領域を囲むように段差をレーザー加工にて形成する工程と、
前記段差の形成後、前記領域に単独列又は複数列のノズルを形成する工程と、
を有することを特徴とするノズルプレートの製造方法。
【請求項２】
複数の前記ノズルをワイピングするワイパーの移動方向における前記段差に、前記領域の周囲へ拡大するテーパー面を形成し、
記録媒体の移動方向における前記段差に、前記テーパー面を形成しないことを特徴とする請求項１に記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項３】
前記ノズルプレートが高分子樹脂材料からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項４】
前記段差の形成後に、前記段差を含む前記領域に撥水材を塗布する工程を有し、
前記撥水材を塗布した後に前記ノズルを形成することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項５】
前記ノズルをレーザー加工にて形成することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項６】
記録媒体にインク滴を吐出する複数のノズルが形成されたノズルプレートを有するインクジェット記録ヘッドであって、
前記ノズルの単独列又は複数列が形成される領域を囲むように矩形の段差を有し、
前記段差には、前記ノズルをワイピングするワイパーの移動方向における２つの段差面に、前記領域の周囲へ拡大するテーパー面が形成され、
記録媒体の移動方向における２つの段差面は直角に形成されていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体にインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドの構成部材であるノズルプレートの製造方法、及びこのノズルプレートを備えたインクジェット記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のノズルからインク滴を吐出し、用紙等の記録媒体に印字を行うインクジェット記録装置は、小型で安価、静寂性等の種々の利点があり、広く市販されている。特に、圧電素子を用いて圧力室内の圧力を変化させてインク滴を吐出するピエゾインクジェット方式や、熱エネルギーの作用でインクを膨張させてインク滴を吐出する熱インクジェット方式の記録装置は、高速印字、高解像度が得られる等、多くの利点を有している。
【０００３】
このようなインクジェット方式の記録装置においては、複数のノズルからインク滴を吐出した際に、インク滴がノズルの周辺に付着するのを防ぐため、ノズル表面に撥水膜が塗布されている。しかし、この撥水膜は、用紙がジャム等により浮き上がると、紙擦れにより擦傷ダメージを受けてしまい、インク吐出方向が傾いたり、インク滴径及び速度にばらつきが生じるなど、インクの吐出性能が悪化する。
【０００４】
この対策として、例えば、インクジェット記録ヘッドのノズルプレートに形成されたノズルの周囲に円形状の段差部を形成し、ノズルが形成された部分を周囲のプレート面よりも後退させることで、ノズル周辺の撥水膜に用紙が接触しないようにしている（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開平４−１７６６５７号公報（第４頁−第５頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載のインクジェット記録ヘッドでは、ノズルプレートに複数のノズルを形成した後，ノズル毎に円形の段差部を形成するので、段差部の加工に高精度の位置調整が必要となる。また、エッチングで段差部を形成すると、加工の工程が多くなり、時間が掛かる上に、加工のための装置が必要となる。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ノズルプレートに段差部を形成するときに高精度の位置調整が必要でなく、また、工程や装置を増加せずに段差部を形成できるノズルプレートの製造方法、及びインクジェット記録ヘッド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】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、記録媒体にインク滴を吐出する複数のノズルを有するノズルプレートの製造方法であって、ノズルの単独列又は複数列が形成される領域を囲むように段差をレーザー加工にて形成する工程と、前記段差の形成後、前記領域に単独列又は複数列のノズルを形成する工程と、を有することを特徴としている。
【０００８】
請求項１に記載のノズルプレートの製造方法では、ノズルの単独列又は複数列が形成される領域を囲むように、レーザー加工にて段差を形成する。これにより、ノズルの単独列又は複数列が形成される領域は、周囲のプレート表面よりも低くなる。その後、この領域に、単独列又は複数列の複数のノズルを形成する。このため、従来のようにノズルプレートに複数のノズルを形成した後、ノズル毎に段差を加工する必要がなく、段差の加工で高精度に位置調整する必要がない。また、レーザー加工によって段差を形成するので、エッチング等で加工する場合と比較して、加工の工程が少なく、加工時間が短縮される。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のノズルプレートの製造方法において、複数の前記ノズルをワイピングするワイパーの移動方向における前記段差に、前記領域の周囲へ拡大するテーパー面を形成し、記録媒体の移動方向における前記段差に、前記テーパー面を形成しないことを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、複数のノズルをワイピングするワイパーの移動方向における段差に、ノズルが形成される領域の周囲へ拡大するテーパー面を形成する。これにより、複数のノズルをワイパーでクリーニングする際に、ワイパーが段差のテーパー面に沿って移動するので、段差底部に付着したインクおよび異物の拭き残しが防止される。また、記録媒体の移動方向における段差には、テーパー面をしないので、記録媒体がノズルプレートに接触しても、テーパー面に沿って段差に入り込むことがなく、ジャムなどの発生によるノズル端部の擦傷が防止される。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のノズルプレートの製造方法において、前記ノズルプレートが高分子樹脂材料からなることを特徴としている。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、ノズルプレートが高分子樹脂材料からなり、レーザー加工し易いので、複数のノズルの周囲における所望の領域に段差を形成できる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のノズルプレートの製造方法において、前記段差の形成後に、前記段差を含む前記領域に撥水材を塗布する工程を有し、前記撥水材を塗布した後に前記ノズルを形成することを特徴としている。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、ノズルプレートに段差を形成した後、段差を含む領域に撥水材を塗布し、その後、複数のノズルを形成する。このような工程により、撥水材の塗布とノズルの形成が効率良く行われ、加工時間が短縮される。また、撥水材により、ノズルの周辺にインクが付着するのを防止できる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のノズルプレートの製造方法において、前記ノズルをレーザー加工にて形成することを特徴としている。
【００１６】
請求項５に記載の発明では、複数のノズルをレーザー加工にて形成するので、エッチング等で形成する場合と比較して、加工の工程が少なく、加工時間が短縮される。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、記録媒体にインク滴を吐出する複数のノズルが形成されたノズルプレートを有するインクジェット記録ヘッドであって、前記ノズルの単独列又は複数列が形成される領域を囲むように矩形の段差を有し、前記段差には、前記ノズルをワイピングするワイパーの移動方向における２つの段差面に、前記領域の周囲へ拡大するテーパー面が形成され、記録媒体の移動方向における２つの段差面は直角に形成されていることを特徴としている。
【００１８】
請求項６に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドでは、複数のノズルをワイピングするワイパーの移動方向における２つの段差面に、領域の周囲へ拡大するテーパー面が形成されているので、複数のノズルをワイパーでクリーニングする際に、ワイパーが段差のテーパー面に沿って移動する。このため、段差に付着したインクの拭き残しが防止される。また、記録媒体の移動方向における２つの段差面は直角に形成されているので、記録媒体がノズルプレートに接触しても段差に入り込みにくく、ジャムなどの発生によるノズル端部の擦傷が防止される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ノズルプレートに段差を形成するために高精度の位置調整が必要でなく、また、工程や装置を増加せずに段差を形成することができ、加工時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
まず、最初に本発明の第１実施形態であるインクジェット記録ヘッド１０２が搭載されるインクジェット記録装置１００の概要を説明し、次に、本発明に係るインクジェット記録ヘッド１０２の要部について説明をする。
【００２２】
図６に示すように、インクジェット記録装置１００は、用紙等の記録媒体Ｐに対して非接触で直接インク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッド１０２と、インクジェット記録ヘッド１０２のノズルプレート１０（図１参照）に対向配置されたメンテナンス装置１０４と、インクジェット記録ヘッド１０２とメンテナンス装置１０４の間に記録媒体Ｐを矢印方向に搬送する搬送手段１０６とから基本的に構成される。
【００２３】
インクジェット記録ヘッド１０２は、記録媒体Ｐに対して非接触で直接インク滴を吐出させるサーマルインクジェット方式、ピエゾ式インクジェット、連続流型インクジェット、静電吸引型インクジェット等のいずれでもよい。
【００２４】
また、インクジェット記録ヘッド１０２は、図７に示すように、記録媒体Ｐの最大幅ＰＷに対応する印字領域を有するものであり、インクジェット記録ヘッド１０２を走査させることなく記録媒体Ｐの全幅に印字可能なものである。すなわち、インクジェット記録ヘッド１０２の下を記録媒体Ｐが１回通過するだけで印字が完了する構成である。
【００２５】
また、インクジェット記録ヘッド１０２は、印字領域にわたってノズルが１列に形成されたモノリシックの長尺ヘッド（ヘッドチップ）から構成してもよいが、短尺ヘッド（単位記録ヘッド）の組み合わせから構成することが好ましい。単位記録ヘッド（短尺ヘッド）１０２Ａ（図８参照）の方が大量に製造でき、また、個々の短尺ヘッドの歩留まりを高めることもモノリシックの長尺ヘッドに比べて格段に容易である。したがって、単位記録ヘッド１０２Ａを組み合わせてインクジェット記録ヘッド１０２を構成した方が安価に製造できる。本実施形態では、図８に示すように、ノズル１２が１列に配列されたノズルプレート１０（図１参照）を備えた単位記録ヘッド１０２Ａをノズル列を一致させて共通基板１３０Ａ，１３０Ｂに取り付け、互いにずらして配置することにより、印字領域内で間断なく印字可能なインクジェット記録ヘッド１０２を構成することができる。この場合は、大量に生産される安価なデバイス（記録ヘッド）と共通化が可能となり、低価格で全幅印字可能なインクジェット記録ヘッド１０２を構成できる。また、記録ヘッドアレイ１３２Ａ，１３２Ｂをそれぞれ共通基板１３０Ａ，１３０Ｂに取り付けることにより、各記録ヘッドアレイ１３２Ａ，１３２Ｂの構成も簡略化し、製作も高精度調整もより簡易になる。
【００２６】
また、図６に示すように、搬送手段１０６は、記録媒体Ｐの搬送方向においてインクジェット記録ヘッド１０２と異なる位置に配置されている。これは、インクジェット記録ヘッド１０２と対向する位置にメンテナンス装置１０４を配設するためである。搬送手段１０６は、例えば、記録媒体Ｐの裏面に当接して記録媒体Ｐに駆動力を付与する搬送ローラ１０８と、搬送ローラ１０８に対して記録媒体Ｐを押しつける付勢手段１１０とから構成されている。付勢手段１１０としては、記録媒体Ｐに対して付勢部材が直接接触して付勢する方式と、記録媒体Ｐに対して直接接触しない方式が適用可能である。後者の例としては、例えば、エアーの吹き付け等が適用可能であり、印字された記録媒体Ｐに付勢手段１１０が接触しない点で優れている。
【００２７】
図９（Ａ）に示すように、メンテナンス装置１０４は、単位記録ヘッド１０２Ａのノズルプレート１０をキャップするキャップ部材１１２と、ノズルプレート１０をクリーニングするワイピング部材１１４とから構成されている。キャップ部材１１２には、ノズルプレート１０に圧接する際に圧接力を調整するスプリング１１６が配設されている。ワイピング部材１１４は、インクジェット記録ヘッド１０２のほぼ全幅に配置される保持部材１１８と、保持部材１１８の上部に配設される合成樹脂製のワイパー１２０とから構成されている。
【００２８】
このメンテナンス装置１０４は、単位記録ヘッド１０２Ａによる印字終了後に図示しない駆動手段によりキャップ部材１１２を矢印方向に下降させると共に、ワイピング部材１１４を矢印方向に上昇させる。そして、図９（Ｂ）に示すように、ワイパー１２０をノズルプレート１０に接触させながら、図示しない駆動手段により保持部材１１８を矢印Ａ方向に移動させることで、ノズルプレート１０のノズル面をクリーニングするように構成されている。
【００２９】
図１は、上記インクジェット記録ヘッド１０２の単位記録ヘッド１０２Ａを構成するノズルプレート１０を示す斜視図である。
【００３０】
このノズルプレート１０は、インク滴を吐出する複数のノズル１２が形成されており、これらのノズル１２は単独列となっている。単独列のノズル１２が形成されるノズル領域１４を取り囲むように段差部１６が形成されており、ノズル領域１４より段差部１６の外側が突出したプレート面１８となっている。言い換えると、プレート面１８よりもノズル領域１４が段差部１６によって図中の下方に後退した形状となっている。
【００３１】
図２（Ａ）に示すように、このノズルプレート１０は、矩形状のノズル領域１４の長手方向に対向する２つの段差部１６に、ノズル領域１４の外側に向かって拡大するテーパー面１６ａが形成されている。ノズル１２をワイピングするワイパー１２０（図９参照）は、ノズル領域１４の長手方向に移動するように構成されている。また、図２（Ｂ）に示すように、矩形状のノズル領域１４の長手方向と直交する方向に対向する２つの段差部１６は、ノズル領域１４からほぼ直角に突出した形状となっている。ノズル１２からインク滴が吐出される記録媒体Ｐ（図６参照）は、ノズル領域１４の長手方向と直交する方向に移動するように構成されている。
【００３２】
このノズルプレート１０は、ノズル１２の直径が約２５μｍであり、ノズル領域１４の長手方向と直交する方向の幅は約５００μｍである。また、ノズル領域１４の長手方向の全長は、例えば約５０ｍｍに設定されている。また、段差部１６の深さは、５μｍ〜２０μｍに設定されている。
【００３３】
次に、本発明の第１実施形態であるノズルプレート１０の製造方法について説明する。なお、図３（Ａ），（Ｃ），（Ｅ），（Ｇ）はその断面図であり、図３（Ｂ），（Ｄ），（Ｆ），（Ｈ）はその平面図である。
【００３４】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、ノズルプレート１０を形成するための板状プレート材料２０が設置される。この板状プレート材料２０は、高分子樹脂材料からなり、本実施形態ではポリイミド樹脂で形成されている。ポリイミド樹脂を用いることで、従来のＳＵＳよりもレーザー加工しやすく、またインクに吐出エネルギーを与えた際にダンパ効果によりクロストークを抑制するという利点がある。
【００３５】
図３（Ｂ）及び図３（Ｄ）に示すように、板状プレート材料２０に図示しないレーザー発振器からマスク（図示せず）を介してレーザー光を照射することでレーザー加工を施し、ノズル領域２４を囲む段差部２６を形成する。このとき、段差部２６の深さは５μｍ〜２０μｍとなっており、ノズル領域２４の長手方向にはテーパー面２６ａが形成される。そして、板状プレート材料２０を純水で超音波洗浄し、又はウォーターシャワーで洗浄することで、加工時の削り屑を除去する。
【００３６】
その後、図３（Ｃ）及び図３（Ｆ）に示すように、板状プレート材料２０、ノズル領域２４及び段差部２６の表面に撥水材２７が塗布される。この撥水材２７は、本実施形態ではポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂が用いられている。
【００３７】
さらに、図３（Ｄ）及び図３（Ｈ）に示すように、板状プレート材料２０の下方部（後方）からノズル領域２４に、図示しないレーザー発振器からマスク（図示せず）を介してレーザー光を照射し（レーザー加工にて）、複数のノズル孔２８を形成する。これにより、図１に示すようなノズルプレート１０が製造される。なお、図１、図３（Ｅ）、及び図（Ｇ）では、ノズルプレート１０の撥水材２７を塗布した後の面がノズル領域１４、段差部１６及びプレート面１８となっている。また、ノズル孔２８の先端部がノズル１２となっている。
【００３８】
図１に示すノズルプレート１０は、上記の製造方法（図３参照）で製造されるので、従来のようにノズルプレートに複数のノズル１２を形成した後、ノズル毎に段差部１６を加工する必要がなく、段差部１６の加工の際に高精度に位置調整する必要がない。また、レーザー加工によって段差部１６を形成するので、エッチングで加工する場合と比較して加工工程が少なく、加工時間を短縮できる。また、撥水材２７を塗布することで、ノズル１２の周辺にインクが付着するのを防止できる。
【００３９】
このノズルプレート１０では、図４（Ａ）に示すように、ノズル１２をワイピングするワイパー１２０が、ノズル領域１４の長手方向（図中の矢印Ａ方向）に移動する。このため、ワイパー１２０は、段差部１６のテーパー面１６ａに沿って移動し、ノズル領域１４からテーパー面１６ａのインクを拭き取ることができる。一方、図４（Ｂ）に示すノズルプレート３０のように、段差部３２にテーパー面が形成されていないときは、ワイパー１２０を矢印Ａ方向に移動しても、ノズル領域１４と段差部３２とが直交する部分にインク３１が溜まってしまう。このため、本実施形態のノズルプレート１０では、ワイパー１２０によるワイピング効果が大きくなる。
【００４０】
図５（Ａ）に示すように、ノズルプレート１０では、ノズル領域１４の長手方向と直交する方向（図中の矢印Ｂ方向）に記録媒体Ｐが移動する（実際は、図６に示すように、記録媒体Ｐはノズルプレート１０と所定間隔を保持して搬送される）。ノズルプレート１０は、ノズル領域１４の長手方向と直交する方向で、段差部１６の段差面１６ｂとノズル領域１４とがほぼ直角となっているので、記録媒体Ｐが浮き上がってノズルプレート１０と接触しても、記録媒体Ｐが段差部１６に入り込むのが回避される。一方、図５（Ｂ）に示すノズルプレート４０のように、段差部４２のノズル領域１４の長手方向と直交する方向にテーパー面４２ａを形成すると、ノズルプレート４０に接触した記録媒体Ｐがテーパー面４２ａに沿ってノズル領域１４に入り込みやすくなる。このため、本実施形態のノズルプレート１０では、記録媒体Ｐが段差部１６からノズル領域１４に入り込むのが回避され、ジャムなどによるノズル端の擦傷の発生を防止することができる。
【００４１】
次に、本発明の第２実施形態のインクジェット記録ヘッドを構成するノズルプレートを図面に基づいて説明する。
【００４２】
なお、第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００４３】
図１０に示すように、このノズルプレート５０は、インク滴を吐出する複数のノズル１２が形成されており、これらのノズル１２は複数列（本実施形態では２列）となっている。これらのノズル１２が形成されるノズル領域５４を囲むように段差部１６が形成されており、ノズル領域５４より段差部１６の外側が図中上方に突出したプレート面１８となっている。
【００４４】
このノズルプレート５０は、図３に示す製造方法と同様の工程で製造され、図３（Ｇ）に示すレーザー加工によるノズル形成工程で、図１０に示すように、２列のノズル１２列が形成される。
【００４５】
このようなノズルプレート５０でも、段差部１６をレーザー加工により形成した後に、２列のノズル１２列を形成するので、従来のようにノズル毎に段差部を形成する場合と比較して、段差部１６の加工の際に高精度に位置調整する必要がない。また、加工工程も少なく、加工時間を短縮できる。
【００４６】
以上のような実施形態のインクジェット記録装置１００は、記録媒体Ｐ上へ画像（文字を含む）を記録するものであったが、これに限定されるものではない。すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また、吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成したりする等、工業用的に用いられる液滴噴射装置全般に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドのノズルプレートを示す斜視図である。
【図２】図１に示すノズルプレートの長手方向における断面図、及び長手方向と直交する方向における断面図である。
【図３】図１に示すノズルプレートの製造方法を説明するための図である。
【図４】図１に示すノズルプレートをワイピングするときの動作を説明する図である。
【図５】図１に示すノズルプレートに記録媒体が接触したときの動作を説明する図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドが適用されるインクジェット記録装置の概要を示す概略構成図である。
【図７】図６に示すインクジェット記録装置の印字領域の説明図である。
【図８】図６に示すインクジェット記録装置に適用されるインクジェット記録ヘッドを示す概略構成図である。
【図９】図６に示すインクジェット記録装置のメンテナンス装置を示す概略構成図及びである。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るインクジェット記録ヘッドのノズルプレートを示す平面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０   ノズルプレート
１２   ノズル
１４   ノズル領域
１６   段差部（段差）
１６ａ テーパー面
１６ｂ 段差面
１８   プレート面
２０   板状プレート材料
２４   ノズル領域
２６ａ テーパー面
２６   段差部
２７   撥水材
２８   ノズル孔
５０   ノズルプレート
５４   ノズル領域
１００ インクジェット記録装置
１０２ インクジェット記録ヘッド
１０２Ａ      単位記録ヘッド
１０４ メンテナンス装置
１１４ ワイピング部材
１１８ 保持部材
１２０ ワイパー
【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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