(57)【要約】【課題】多数のノズル開口の形状や寸法を均一なものとして、液滴の吐出特性を揃えることができるノズルプレートを提供する。【解決手段】列設された複数のノズル開口によって構成されたノズル列を横並びに複数列備えたノズルプレートにおいて、ノズル開口の形状を示すノズルプロファイルに関し、同じノズル列に属するノズル開口は同じ１個のポンチにより形成したノズルプロファイルであり、且つ、ノズル列内における公差を、ノズル列同士における公差よりも小さく設定し、上記ノズルプロファイルは、液滴吐出側に位置する断面円形状のストレート部を含み、該ストレート部におけるノズル列内の公差をノズル列同士の公差よりも小さく設定した。【選択図】図４
2006051828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出可能な液体噴射ヘッドに用いられ、列設された複数のノズル開口によって構成されたノズル列を横並びに複数列備えたノズルプレートにおいて、
ノズル開口の形状を示すノズルプロファイルに関し、同じノズル列に属するノズル開口は同じ１個のポンチにより形成したノズルプロファイルであり、且つ、ノズル列内における公差を、ノズル列同士における公差よりも小さく設定したことを特徴とするノズルプレート。
【請求項２】
上記ノズルプロファイルは、液滴吐出側に位置する断面円形状のストレート部を含み、該ストレート部におけるノズル列内の公差をノズル列同士の公差よりも小さく設定したことを特徴とする請求項１に記載のノズルプレート。
【請求項３】
列設された複数のノズル開口によるノズル列を横並びに複数列有するノズルプレートと、上記ノズル開口と連通する圧力室が複数形成された流路基板と、上記圧力室内に充填された液体に圧力変動を発生させる圧力発生素子とを具備した液体噴射ヘッドであって、
ノズル開口の形状を示すノズルプロファイルに関し、同じノズル列に属するノズル開口は同じ１個のポンチにより形成したノズルプロファイルであり、且つ、ノズル列内における公差を、ノズル列同士における公差よりも小さく設定したことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項４】
上記ノズルプロファイルは、液滴吐出側に位置する断面円形状のストレート部と、流路基板側に位置すると共に該流路基板側に拡開するテーパ部と、上記ストレート部とテーパ部を連続させる曲面部とで構成されていることを特徴とする請求項３に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
上記ノズル列が吐出される液体の種類に応じた複数列設けられていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の液体噴射ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット式記録装置用の記録ヘッド、ディスプレー製造装置用の色材噴射ヘッド、電極形成装置用の電極材噴射ヘッド、或いは、バイオチップ製造装置用の有機物噴射ヘッド等の液体噴射ヘッド、及びこの液体噴射ヘッドに備えられるノズルプレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドは液体を液滴の状態で吐出可能なものであり、代表的なものとして、インクジェット式プリンタやインクジェット式プロッタ等の画像記録装置に用いられ、液体状のインクを吐出する記録ヘッドがある。この他にも、液晶ディスプレー等のカラーフィルタを製造するディスプレー製造装置に用いられ、Ｒ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の液体状色材を吐出する色材噴射ヘッド、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレーやＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極を形成する電極形成装置に用いられ、液体状の電極材料を吐出する電極材噴射ヘッド、及び、バイオチップ（生物化学素子）を製造するバイオチップ製造装置に用いられ、液体状の生体有機物を吐出する有機物噴射ヘッド等がある。
【０００３】
この種の液体噴射ヘッドは、圧力室とノズル開口とが連通されており、圧力室内の液体に生じさせた圧力変動を利用してノズル開口から液滴を吐出させる。一般に、ノズル開口は数十個〜数千個が列設されてノズル列を構成しており、このノズル列が横並びに複数列設けられている。このノズル開口は、ダイとポンチによるポンチ加工（塑性加工の一種）で作製される（特許文献１）。
【０００４】
また、図７に示すようにポンチ１は、例えば丸ポンチであり、基部２、テーパ部３、及び、ストレート部（円柱部）４を有し、ポンチホルダ（受圧板）５に固定された状態で使用される。例えば、基部２をポンチホルダ５側に向けた状態で複数のポンチ１を１列に並べて取り付け、各ポンチ１を素材プレート６（ノズルプレートとなるワーク，図８参照）に向けて下降させることでストレート部４及びテーパ部３を素材プレート６内に押し込む。このとき、図８に示すように、各ポンチ１の並び方向をノズル列７の向きに揃えてポンチ加工を行う。従って、１つのノズル列に対応する複数の下孔７（即ちノズル開口となる凹部）を１回〜数回の加工で作製する。なお、各ポンチ１の取付ピッチを倍に設定し、先の加工で作製した後にノズルピッチ分だけポンチホルダ５をノズル列方向に移動することで、先に作製された下孔同士の中間に下孔を形成するようにしてもよい。
【０００５】
各ポンチ１を素材プレート７に押し込むと、ストレート部４とテーパ部３は、素材プレート６に塑性変形を与えながら厚さ方向に進入する。このポンチ１の押し込みにより、ポンチ１のストレート部４とテーパ部３に倣って素材プレート６が流動し、ポンチ１に倣った形状の下孔が形成される。また、素材プレート６の一部がダイの凹孔内に押し出されて膨隆部となる。ポンチ１を十分に押し込んだならば、ポンチ１を上昇させて素材プレート６から離隔し、研磨等によって膨隆部を除去する。これにより、素材プレート６の厚さ方向を貫通したノズル開口が作製される。このようにして作製されたノズル開口は、ストレート部とテーパ部とを備えた漏斗状の貫通口となる。
【特許文献１】特開平１０−２２６０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のノズル開口は寸法や形状に極めて高い精度が求められる。例えば、テーパ部のテーパ角やストレート部の内径、ストレート部の長さ等は、極めて高い精度とされた公差内に収まっている必要がある。これは、ノズル開口の寸法や形状ばらつきにより、液滴の吐出特性や飛行方向がばらついてしまうからである。しかしながら、上記した従来の製造方法では、各ノズル開口の寸法や形状を高い精度で揃えることは困難であった。
【０００７】
このことを、図９に例示するポンチ及びポンチホルダに基づいて説明する。ここで、図９（Ａ）の左端に位置する第１ポンチ１ａは、ノズル開口の理想的なプロファイルを形成し得るポンチであり、そのストレート部の直径はφｄ０，ストレート部の長さはＬ０，ポンチホルダからポンチ先端までの取り付け寸法がｈ０になっている。なお、「ノズルプロファイル」とは、ポンチとの摺動によってノズルプレートに形成された（即ち、ポンチに倣って形成された）ノズル開口の形状である。そして、第１ポンチ１ａの右隣に位置する第２ポンチ１ｂは、ストレート部の直径が第１ポンチよりも大きいφｄ２であり、その他の部分の寸法は第１ポンチと同じＬ０，ｈ０である。第２ポンチ１ｂの右隣に位置する第３ポンチ１ｃは、ストレート部の直径と長さは第１ポンチと同じφｄ０，Ｌ０であるが、ポンチホルダ５からポンチ先端までの取り付け寸法が第１ポンチ１ａよりも短いｈ３になっている。第３ポンチ１ｃの右隣に位置する第４ポンチ１ｄは、ストレート部の直径と長さは第１ポンチ１ａと同じφｄ０，Ｌ０であるが、ポンチホルダ５からポンチ先端までの取り付け寸法が第１ポンチ１ａよりも長いｈ４になっている。第４ポンチ１ｄの右隣に位置する第５ポンチ１ｅは、ストレート部の直径とポンチホルダからポンチ先端までの取り付け寸法は第１ポンチと同じφｄ０，ｈ０であるが、ストレート部の長さが第１ポンチより短いＬ５となっている。
【０００８】
これらの各ポンチ１ａ〜１ｅで１つのノズル列に属する複数の下孔を同時に加工した場合、ポンチ加工後の素材プレートは図９（Ｂ）に示す断面形状になり、裏面側に形成された膨隆部を除去加工した後の素材プレートは図９（Ｃ）に示す断面形状となる。ここで、第１ポンチ１ａで加工されて理想的なプロファイルを有する第１ノズル開口においてストレート部の長さがｍ０であり、ストレート部の直径がφｄ０であるとする。この場合、第２ポンチ１ｂで加工された第２ノズル開口ではストレート部の長さはｍ０であり第１ノズル開口と同じであるが、ストレート部の直径φｄ１は第１ノズル開口の直径φｄ０よりも大きい。また、第３ポンチ１ｃで加工された第３ノズル開口では、第３ポンチ１ｃの取り付け寸法ｈ３が第１ポンチの取り付け寸法ｈ０よりも短いため、ストレート部の長さｍ３が第１ノズル開口での長さｍ０よりも長くなる。逆に、第４ポンチ１ｄで加工された第４ノズル開口では、第４ポンチ１ｄの取り付け寸法ｈ４が第１ポンチの取り付け寸法ｈ０よりも長いため、素材プレート６に対するポンチ先端の進入深さが第１ポンチ１ａよりも大きくなり、結果としてストレート部の長さｍ４が第１ノズル開口での長さｍ０よりも短くなる。さらに、もともとストレート部が第１ポンチ１ａよりも短い第５ポンチ１ｅで加工された第５ノズル開口では、当然ストレート部の長さｍ５も第１ノズル開口での長さｍ０よりも短くなる。
【０００９】
このように、各ポンチ１の寸法ばらつきやポンチホルダ５に対する取り付け状態のばらつきにより、最終的に形成されるノズル開口の寸法がばらつき、ノズル開口毎に液滴の吐出特性がばらついてしまう。例えば、ストレート部の長さが長すぎると吐出効率が悪くなるので、設計値通りの駆動電圧では吐出液体量の減少につながり、結果として駆動電圧を上げなければならなくなる。逆にストレート部の長さが短いとメニスカス（ノズル開口で露出している液体の自由表面）が圧力室に貯留された液体の残留振動の影響を受けやすくなり、吐出安定性、即ち液滴の量や飛行方向の安定性が悪くなるという不都合が生じる。
【００１０】
仮に、ノズル開口におけるストレート部の長さを２０μｍ±５μｍで管理しているとすると、ポンチ１の加工精度、ポンチ１のポンチホルダ５への取付精度、加工機械の押込寸法精度、膨隆部の除去加工精度等のばらつき要因等を考慮すれば、複数のポンチ１を用いて列内のノズル開口を同時に加工する従来の方法では、各ノズル開口におけるプロファイルのばらつきが許容値を超え得ることが推察できる。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、均一な寸法や形状のノズル開口を作製し、ひいては、均一で安定した液体噴射が可能な液体噴射ヘッド、及びその液体噴射ヘッドに備えられるノズルプレート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】
【００１２】
上記の目的を達成するため、本発明のノズルプレートは、液滴を吐出可能な液体噴射ヘッドに用いられ、列設された複数のノズル開口によって構成されたノズル列を横並びに複数列備えたノズルプレートにおいて、ノズル開口の形状を示すノズルプロファイルに関し、同じノズル列に属するノズル開口は同じ１個のポンチにより形成したノズルプロファイルであり、且つ、ノズル列内における公差を、ノズル列同士における公差よりも小さく設定したことを特徴とする。具体的には、上記ノズルプロファイルには、液滴吐出側に位置する断面円形状のストレート部を含ませ、該ストレート部におけるノズル列内の公差をノズル列同士の公差よりも小さく設定する。
【００１３】
この構成では、同じノズル列に属するノズル開口は同じ１個のポンチにより形成したノズルプロファイルのため、各ノズルにおいてノズルプロファイルが高い精度で揃っている。このため、同じノズル列においては、ノズル開口の形状に起因する吐出特性を高いレベルで均一化できる。さらにこの構成では、ノズルプロファイルに関し、ノズル列内における公差をノズル列同士における公差よりも小さく設定しているため、液滴の吐出特性に関し、同じノズル列に属する各ノズル開口についてのばらつきが、ノズル列間のばらつきよりも小さくなる。即ち、ノズル開口のプロファイルに起因する吐出特性のばらつきは、ノズル列毎に定まることになる。
【００１４】
ここで、この種の液体噴射ヘッドにおける液滴の吐出制御は、通常、ノズル列毎に行われる。例えば、液滴を吐出させる駆動パルスの駆動電圧や駆動波形は、ノズル列単位で設定することが可能である。また、単位面積当たりの着弾液量制御もノズル列単位で行われる。これは、圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生素子や圧力室等の各構成部材がノズル列を単位として作製され、その特性差や形状差がノズル列単位で生じ易いことによる。
従って、液滴の吐出特性のばらつきに関し、ノズル列内の吐出特性を高いレベルで均一化しつつ、そのノズル列内のばらつきをノズル列間のばらつきよりも小さくすることで、ノズル開口の形状等に起因する特性ばらつきを圧力発生素子や圧力室等の各構成部材に起因する特性ばらつきとあわせてノズル列毎に補正することができる。これにより、調整の容易化が図れる。
【００１５】
また、本発明の液体噴射ヘッドは、列設された複数のノズル開口によるノズル列を横並びに複数列有するノズルプレートと、上記ノズル開口と連通する圧力室が複数形成された流路基板と、上記圧力室内に充填された液体に圧力変動を発生させる圧力発生素子とを具備した液体噴射ヘッドであって、ノズル開口の形状を示すノズルプロファイルに関し、同じノズル列に属するノズル開口は同じ１個のポンチにより形成したノズルプロファイルであり、且つ、ノズル列内における公差を、ノズル列同士における公差よりも小さく設定したことを特徴とする。具体的には、上記ノズルプロファイルは、液滴吐出側に位置する断面円形状のストレート部と、流路基板側に位置すると共に該流路基板側に拡開するテーパ部と、上記ストレート部とテーパ部を連続させる曲面部とで構成される。そして、上記ノズル列は、吐出される液体の種類に応じた複数列設けられる。
【００１６】
この構成では、同じノズル列に属するノズル開口は同じ１個のポンチにより形成したノズルプロファイルのため、各ノズルにおいてノズルプロファイルが高い精度で揃っている。このため、同じノズル列においては、ノズル開口の形状に起因する吐出特性のばらつきが極めて低く抑えられる。さらにこの構成では、ノズルプロファイルに関し、ノズル列内における公差をノズル列同士における公差よりも小さく設定しているため、液滴の吐出特性に関し、同じノズル列に属する各ノズル開口についてのばらつきが、ノズル列間のばらつきよりも小さくなる。
【００１７】
そして、この種の液体噴射ヘッドにおける液滴の吐出制御は、通常、ノズル列毎に行われる。例えば、液滴を吐出させる駆動パルスの駆動電圧は、ノズル列単位で設定される。また、単位面積当たりの着弾液量制御もノズル列単位で行われる。これは、圧力室内の液体に圧力変動を生じさせる圧力発生素子や圧力室等の各構成部材がノズル列を単位として作製され、その特性差や形状差がノズル列単位で生じ易いことによる。
従って、液滴の吐出特性のばらつきに関し、ノズル列内のばらつきを極めて低く抑えつつ、そのノズル列内のばらつきをノズル列間のばらつきよりも小さくすることにより、吐出特性の補正はノズル列単位で行えば足りる。これにより、調整の簡素化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では液体噴射ヘッドの一形態であるインクジェット式記録ヘッド（以下「記録ヘッド」という）を例に挙げて説明することにする。
【００１９】
まず、図１に基づき、記録ヘッド１１の構成について説明する。例示した記録ヘッド１１は、ヘッドケース１２と、このヘッドケース１２内に収納される振動子ユニット１３と、ヘッドケース１２の先端面に接合される流路ユニット１４から概略構成されている。
【００２０】
ヘッドケース１２は、この記録ヘッド１１の基部材をなす部品であり、例えば、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を射出成型することで作製されるブロック状部材である。そして、このヘッドケース１２の内部には振動子ユニット１３を収納するための収納空部１５が形成される。振動子ユニット１３は、櫛歯状に作製された複数の圧電振動子１６と、各圧電振動子１６が接合される固定板１７と、各圧電振動子１６に駆動信号等を入力するための導通線１８等から構成されている。各圧電振動子１６は、自由端部を固定板１７の先端縁から外側に突出させた状態、即ち、片持ち梁の状態で固定板１７に接合されている。また、導通線１８は、圧電振動子１６の固定端部でこの圧電振動子１６と電気的に接続されている。そして、この振動子ユニット１３は、圧電振動子１６とは反対側となる固定板１７の取付面をヘッドケース１２の内壁面に接着している。また、圧電振動子１６の先端面（自由端部の先端面）は、収納空部１５における流路ユニット１４側の開口に臨み、この流路ユニット１４が有する島部１９に接合される。
【００２１】
流路ユニット１４は、複数のノズル開口２１が設けられたノズルプレート２２と、各ノズル開口２１と連通する複数の圧力室２３が列設された流路基板２４と、各圧力室２３の一部を区画する振動板２５とを備えている。そして、この流路ユニット１４は、流路基板２４の一方の面にノズルプレート２２を、他方の面に振動板２５をそれぞれ接合した構成とされる。
【００２２】
流路基板２４は、例えば、シリコンウエハーや金属板によって作製される。本実施形態では、シリコンウエハーをエッチング加工することで、複数の圧力室２３と、各圧力室２３に導入されるインクを貯留するインク貯留室２６（即ち、共通液室としてのリザーバ）と、各圧力室２３とインク貯留室２６とを連通する絞り流路としてのインク流路２７（供給口）とを形成する。
【００２３】
ノズルプレート２２は、例えば、薄手のステンレス板によって作製される。このノズルプレート２２には、例えば、図４（Ｂ）に示すように、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル開口２１が列設される。そして、直線上に設けた複数のノズル開口２１で１つのノズル列３０（３０Ａ〜３０Ｈ）が構成され、このノズル列３０が横並びに複数列設けられる。図示の例では、吐出可能なインクの種類毎（即ち、液体の種類毎）に合計８条のノズル列３０Ａ〜３０Ｈが形成されている。なお、図示は省略するが、上記の圧力室２３，インク貯留室２６，圧電振動子１６等の各部もノズル列３０毎に設けられており、ノズル列３０毎に所定色のインクを吐出することができるように構成されている。
【００２４】
振動板２５は、ステンレス製の支持板にＰＰＳ膜等の弾性体膜を積層した二重構造を採り、各圧力室２３に対応する部分は支持板が環状にエッチング加工されて、環内に島部１９が形成される。また、インク貯留室２６に対応する部分も支持板がエッチング加工によって除去されて弾性体膜だけのコンプライアンス部となっている。なお、ヘッドケース１２における流路ユニット１４側の表面には、ダンパ用凹部３１が形成されている。このダンパ用凹部３１は、インク貯留室２６の一部を区画する振動板２５（コンプライアンス部）の作動用空間を確保するための空部であり、ヘッドケース１２に設けた外部連通路３２を介して大気開放されている。
【００２５】
上記の各導通線１８は２点鎖線で示すヘッド基板３３を経て図示しないフレキシブルフラットケーブルに電気的に接続されており、このフレキシブルフラットケーブルは図示していない駆動回路に電気的に接続されている。そして、この駆動回路からの駆動信号（詳しくは、この駆動信号に含まれる駆動パルス）が圧電振動子１６に入力（供給）されると、圧電振動子１６の自由端部が素子長手方向に伸縮する。この自由端部の伸縮により、島部１９が圧力室２３側に押されたり、圧力室２３から離隔する方向に引っ張られたりし、圧力室２３の容積が変動する。この圧力室２３容積の変動によって貯留されているインク圧力が変動するので、このインク圧力を制御することで、ノズル開口２１からインク滴を吐出させることができる。
【００２６】
次に、上記のノズルプレート２２の製造方法について説明する。このノズルプレート２２は、ポンチ加工によって複数の下孔を素材プレートに列設する下孔形成工程と、この下孔形成工程によって素材プレートの裏面側に膨出した膨隆部を除去する膨隆部除去工程とを順に経ることで作製される。
【００２７】
上記の下孔形成工程では、図２及び図３に示すダイ４１とポンチ４２とを用い、素材プレート４３に複数の下孔４４を形成する。素材プレート４３は、ノズルプレート２２の基となる薄板であり、本実施形態では金属板の一種であるステンレス鋼を用いている。この素材プレート４３（即ち、ノズルプレート２２）としては、ステンレス鋼に限らず任意の素材を用いることができる。例えば、ニッケルの薄板であってもよい。上記のポンチ４２は、例えば、図２に示すように丸ポンチであり、円柱状の基部４５と、この基部４５よりも先端側に設けられた先細りテーパ形状のテーパ部４６と、このテーパ部４６よりも先端側に設けられて基部４５よりも一回り細い円柱状のストレート部（円柱部）４７とから構成される。このポンチ４２は、ポンチホルダ（受圧板）４８に固定されて用いられる。例えば、基部４５をポンチホルダ４８側に向けた状態で複数のポンチ４２を１列に並べて取り付け、各ポンチ４２をダイ４１上に載置された素材プレート４３に向けて下降させる。各ポンチ４２を素材プレート４３に押し込むと、図３（Ａ）に示すように、ストレート部４７、及びテーパ部４６が素材プレート４３を流動させながら内部に進入する。そして、ポンチ４２を十分な深さまで押し込むと、素材プレート４３にはポンチ４２に倣った形状の下孔４４が形成される。このとき、素材プレート４３の一部がダイ４１の凹孔内に押し出されて膨隆部４９となる。ポンチ４２を十分に押し込んだならば、ポンチ４２を上昇させて素材プレート４３から離隔する（図３（Ｂ）の状態）。
【００２８】
ポンチ４２を離隔したならば、膨隆部除去工程に移行して上記の膨隆部４９を除去する。この膨隆部除去工程では、例えば、図３（Ｂ）に二点差線で示す仮想平面まで、膨隆部４９側の面を研磨する。なお、この膨隆部除去工程では、膨隆部４９が除去できれば研磨以外の方法を採っても良い。この膨隆部４９の除去により、図３（Ｃ）に示すように、素材プレート４３の厚さ方向を貫通した漏斗状のノズル開口２１が作製される。このノズル開口２１のプロファイルは、インク滴の吐出側に位置する断面円形状のストレート部２１ａと、流路基板２４側に位置すると共にこの流路基板２４側に拡開するテーパ部２１ｂと、これらのストレート部２１ａとテーパ部２１ｂとを滑らかに連続させる曲面部２１ｃとで構成される。
【００２９】
そして、本発明は、上記した下孔形成工程における下孔４４（ポンチ孔）の加工に特徴を有している。以下、この下孔形成工程について説明する。ここで、図４は、下孔４４の加工を説明する図であり、（Ａ）がポンチ加工前の素材プレート４３を、（Ｂ）がポンチ加工後の素材プレート４３をそれぞれ示している。例示した素材プレート４３では、ノズル列３０となる下孔列が横並びに８条設けられ（便宜上、図中左側から順に第１ノズル列３０Ａ〜第８ノズル列３０Ｈということにする。）、隣り合う一対のノズル列３０によってノズル列組５０（５０Ａ〜５０Ｄ）が構成される。さらに、各ノズル列組５０同士の配列間隔Ｌ２がノズル列組５０内におけるノズル列３０同士の形成間隔Ｌ１よりも大きく設定されている。
【００３０】
第１の実施形態は、同じノズル列３０に属する複数の下孔４４については同一のポンチ４２を使用して形成する点に特徴を有する。この実施形態において、下孔４４の形成には種々の方法が考えられる。例えば、１個のポンチ４２で第１ノズル列３０Ａから順に第８ノズル列３０Ｈまで下孔４４を形成する方法が考えられる。また、１条のノズル列３０に１個のポンチ４２を対応させて合計８個のポンチ４２で各ノズル列３０Ａ〜３０Ｈの下孔４４を形成する方法、即ち、独立して移動可能な複数のポンチ４２をノズル列３０の列間方向に配置し、各ポンチ４２によって各ノズル列３０の下孔４４を形成する方法であってもよい。そして、何れの方法においても、各ノズル列３０の形成位置に設定された仮想中心線５１に沿ってポンチ４２を移動させ、ポンチ加工を連続的に行う。
【００３１】
なお、ポンチ４２の移動方向は適宜設定できる。例えば、奇数番目のノズル列３０Ａ，３０Ｃ，３０Ｅ，３０Ｇについては仮想中心線５１の上流側から下流側（素材プレート４３の送り方向と同じ正方向，図４（Ｂ）に矢印で示す方向）にポンチ４２を移動させ、偶数番目のノズル列３０Ｂ，３０Ｄ，３０Ｆ，３０Ｈについては仮想中心線５１の下流側から上流側（即ち、素材プレート４３の送り方向とは反対の逆方向）にポンチ４２を移動させるようにしてもよい。また、全てのノズル列３０Ａ〜３０Ｈについて、上記の正方向（或いは逆方向）にポンチ４２を移動させながらポンチ加工を行ってもよい。
【００３２】
そして、この実施形態では、同じノズル列３０に属する複数の下孔４４が同一のポンチ４２によるポンチ加工で作製されるので、各ノズル開口２１はノズルプロファイルが高い精度で揃えられる。これにより、ノズルプロファイルのばらつきに起因するインク滴の吐出特性のばらつき、例えば、飛行速度、飛行方向、インク量のばらつきを防止でき、この吐出特性を高いレベルで均一化できる。ここで、１個のポンチ４２で第１ノズル列３０Ａから第８ノズル列３０Ｈまでの全ての下孔４４を形成するようにした場合には、ノズルプレート２２に設けられた全てのノズル開口２１のノズルプロファイルが高い精度で揃えられるので、吐出特性をより高いレベルで均一化できる。さらに、この実施形態では、１つのポンチ４２でポンチ加工を行うので、ポンチ４２の使用数を少なくすることができ、ポンチ製作に要する工数や原価の低減を図れる。
【００３３】
一方、１条のノズル列３０に１個のポンチ４２を対応させて各ノズル列３０の下孔４４を形成した場合には、複数のポンチ４２を用いてポンチ加工（下孔加工）を行うので、複数のノズル列３０に対するポンチ加工を並行して進行させることができ、生産性の向上が図れる。なお、この加工方法では複数のポンチ４２を用意する必要はあるが、加工対象となるノズル列３０の数で足りるので、その個数自体が著しく多くなるということはない。例えば、図４のノズルプレート２２を作製する場合には８本のポンチ４２を用意すれば足りる。このため、寸法が揃った複数のポンチ４２を用意すること、及び、これらのポンチ４２を寸法精度良くポンチホルダ４８に取り付けることも十分可能である。
【００３４】
そして、この方法で複数列のノズル開口２１を作製した場合、ノズルプロファイルに関し、ノズル列内における公差がノズル列同士における公差よりも小さくなる。特に、インク滴の吐出特性に最も影響を与え得る因子であるストレート部２１ａについて、ノズル列内における公差がノズル列同士における公差よりも小さく設定される。これは、ノズル列内の各下孔４４が同一のポンチ４２で形成されるためノズルプロファイルが高い精度で揃えられるのに対し、各ノズル列同士では各ポンチ４２の寸法精度や取付精度によってノズルプロファイルに差が生じ得るからである。
この場合、ノズル開口２１に起因する吐出特性のばらつきに関し、ノズル列間のばらつきがノズル列内のばらつきよりも大きくなるが、この種の記録ヘッド１１では、通常、ノズル列毎に駆動条件を設定できるようになっている。これは、圧電振動子１６や圧力室２３といった記録ヘッド１１の構成部材がノズル列３０を単位として作製され、その特性差や形状差によってインク滴の吐出特性がノズル列単位でばらつき易いことによる。
従って、万一、ノズル列間で吐出特性がばらついてしまったとしても、駆動条件の設定によって対応することができる。例えば、インク滴を吐出させるための駆動パルスの駆動電圧や駆動波形、また単位面積当たりの着弾インク量の制御等によって調整することができる。その結果、ノズル開口２１に起因する吐出特性のばらつきを、圧電振動子１６や圧力室２３等の各構成部材に起因する特性ばらつきとあわせて調整することができ、ばらつき調整の容易化が図れる。
【００３５】
次に第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、複数のポンチ４２をノズル列同士の間隔に対応させた間隔でポンチホルダ４８（本発明における連結部材の一種）に取り付けてポンチ組５２（例えば、第１ポンチ組５２Ａ〜第３ポンチ組５２Ｃ，図４（Ｂ）参照。）としている点に特徴を有している。そして、ポンチホルダ４８に取り付けた複数のポンチ４２によって複数列のポンチ加工を同時に行い、その後、ポンチ組５２をノズル列３０の列間方向に移動させて次の複数列に対するポンチ加工を行なう。この実施形態では、複数列に対するポンチ加工が同期した状態で順次進行する。即ち、ポンチ組５２が有するポンチ単位で複数列のポンチ加工が一斉に行われるので、加工が効率化できて生産性の向上が図れる。
【００３６】
この実施形態において、ポンチ４２の配設間隔は、作製されるノズルプレート２２の仕様に応じて設定される。ここで、ノズルプレート２２の仕様について説明する。図４（Ｂ）の例では、隣り合う一対のノズル列３０によってノズル列組５０が構成される。即ち、第１ノズル列３０Ａと第２ノズル列３０Ｂとによって第１ノズル列組５０Ａが構成され、第３ノズル列３０Ｃと第４ノズル列３０Ｄとによって第２ノズル列組５０Ｂが構成される。同様に、第５ノズル列３０Ｅと第６ノズル列３０Ｆとによって第３ノズル列組５０Ｃが構成され、第７ノズル列３０Ｇと第８ノズル列３０Ｈとによって第４ノズル列組５０Ｄが構成される。そして、これら４つのノズル列組５０Ａ〜５０Ｄが互いに横並びに設けられている。即ち、各ノズル列組５０は、ノズル列方向（ノズル開口２１の並び方向）とは直交する方向に設けられる。また、この例では、各ノズル列組５０同士の配列間隔Ｌ２がノズル列組５０内におけるノズル列３０同士の形成間隔Ｌ１よりも大きく設定されている。
【００３７】
そして、第１のポンチ組５２Ａは、２本のポンチ４２を備え、これらのポンチ４２同士の取付間隔をノズル列３０同士の形成間隔Ｌ１に揃えたものである。従って、この第１のポンチ組５２Ａを用いる場合、ノズル列組５０単位でポンチ加工が行われる。例えば、まず、第１ノズル列組５０Ａに対するポンチ加工が行われ、その後、間隔Ｌ２に相当する距離だけポンチ組５２をノズル列３０の列間方向に移動させる。ポンチ組５２を移動させたならば、第２ノズル列組５０Ｂに対するポンチ加工が行われる。以後は、同様にして第３ノズル列組５０Ｃに対するポンチ加工と第４ノズル列組５０Ｄに対するポンチ加工とが行われる。
なお、この第１のポンチ組５２Ａを同時に複数使用することもできる。例えば、１つのノズル列組５０に１つのポンチ組５２Ａを対応させて合計４つのポンチ組５２Ａを使用してもよい。この場合、４つのノズル列組５０が一斉にポンチ加工されるので作業効率がよい。同様に、２つのポンチ組５２Ａを用いて２つのノズル列組５０に対するポンチ加工を並行して行ってもよい。
【００３８】
また、第２のポンチ組５２Ｂは、２本のポンチ４２を備え、これらのポンチ４２同士の取付間隔をノズル列組５０同士の形成間隔Ｌ２に揃えたものである。従って、この第２のポンチ組５２Ｂを用いる場合、隣り合うノズル列組５０における一方のノズル列３０に対してポンチ加工が行われる。例えば、最初に、第１ノズル列組５０Ａの左側列（第１ノズル列３０Ａ）と第２ノズル列組５０Ｂの左側列（第３ノズル列３０Ｃ）に対するポンチ加工が行われる。次に、ポンチ組５２を間隔Ｌ１に相当する距離だけノズル列３０の列間方向に移動させて第１ノズル列組５０Ａの右側列（第２ノズル列３０Ｂ）と第２ノズル列組５０Ｂの右側列（第４ノズル列３０Ｄ）に対するポンチ加工が行われる。以下同様に、第３ノズル列組５０Ｃ及び第４ノズル列組５０Ｄに対するポンチ加工が行われる。この場合、隣合うノズル列組５０同士の１列ずつを同時にポンチ加工することができるので、生産性の向上が図れる。
【００３９】
また、第３のポンチ組５２Ｃは、４本のポンチ４２を備え、隣り合うポンチ４２同士の取付間隔をノズル列組５０同士の形成間隔Ｌ２に揃えたものである。即ち、左端のポンチ４２を基準として、左から２番目のポンチ４２は間隔Ｌ２の位置に取り付けられ、左から３番目のポンチ４２は間隔Ｌ２の２倍（２×Ｌ２）の位置に取り付けられる。同様に、右端のポンチ４２は間隔Ｌ２の３倍（３×Ｌ２）の位置に取り付けられる。従って、この第３のポンチ組５２Ｃを用いたポンチ加工では、各ノズル列組５０における一方のノズル列３０に対する加工と、他方のノズル列３０に対する加工とが分けて行われる。
例えば、まず、各ノズル列組５０の左側列（奇数番目のノズル列３０Ａ，３０Ｃ，３０Ｅ，３０Ｇ）に対するポンチ加工が行われ、この左側列のポンチ加工が終了したならば、この第３のポンチ組５２Ｃを間隔Ｌ１だけノズル列３０の列間方向に移動させる。そして、各ノズル列組５０の右側列（偶数番目のノズル列３０Ｂ，３０Ｄ，３０Ｆ，３０Ｈ）に対するポンチ加工が行われる。
この場合において、ノズル列組５０が４組であり、第３のポンチ組５２Ｃが４本のポンチ４２を備えているので、即ち、第３のポンチ組５２Ｃが備えるポンチ数とノズル列組５０の数とを同数に揃えているので、各ノズル列組５０の一方のノズル列３０を加工した後に、第３ポンチ組５２を各ノズル列組５０における列間隔分Ｌ１だけ列間方向に移動し、各ノズル列組５０の他方のノズル列３０を加工すれば足り、生産性を高めるのに有効である。
【００４０】
そして、上記の各ポンチ組５２Ａ〜５２Ｃを用いることで、ポンチ組単位で複数列のポンチ加工が一斉に行われる。このため、加工が効率化できて生産性の向上が図れる。また、ポンチ加工時におけるポンチ組５２の列間方向への移動量を簡単に設定できる。例えば、第１のポンチ組５２Ａを用いた加工では、１つのノズル列組５０に対するポンチ加工が終了する毎に、ポンチ組５２Ａを間隔Ｌ２に対応する距離だけ移動すればよい。また、第３のポンチ組５２Ｃを用いた加工では、一側のノズル列３０に対するポンチ加工が終了したならば、ポンチ組５２Ｃを間隔Ｌ１に対応する距離だけ移動すればよい。このため、位置精度良く下孔４４を形成できるし、加工の効率化が図れる。
なお、この構成では、複数のポンチ４２を用意する必要はあるが、加工対象となるノズル列３０の数で足りるので、その個数自体が著しく多くなるということはない。このため、寸法が揃った複数のポンチ４２を用意すること、及び、これらのポンチ４２を寸法精度良くポンチホルダ４８に取り付けることも十分可能であり、実用に適する。
【００４１】
また、この構成は複数のポンチ４２を用いた加工であるため、ノズル開口２１に起因する吐出特性のばらつきに関し、ノズル列間のばらつきがノズル列内のばらつきよりも大きくなり得るが、上記したように、このばらつきについては圧電振動子１６や圧力室２３等の各構成部材に起因する特性ばらつきとあわせて調整できるので実用上支障はない。
【００４２】
ところで、この第２の実施形態では、各ノズル列組５０同士の配列間隔Ｌ２がノズル列組内におけるノズル列３０同士の形成間隔Ｌ１よりも大きく設定されたノズルプレート２２を例示したが、本発明は、各ノズル列３０が等間隔で設けられたノズルプレート２２にも適用できる。以下、このように構成した第３の実施形態について説明する。
【００４３】
図５に示すように、この第３の実施形態では、各ノズル列３０（３０Ａ〜３０Ｇ）が間隔Ｌ３毎に横並びに形成されている。そして、この例に用いられるポンチ組５２（５２Ｄ〜５２Ｇ）は、隣り合うポンチ４２同士の間隔が各ノズル列３０の形成間隔Ｌ３の整数倍に設定される。そして、この例では、複数のノズル列３０に対するポンチ加工の終了後に、ポンチ組５２をノズル列３０の形成間隔Ｌ３で規定される距離だけ列間方向に移動し、次のノズル列３０に対するポンチ加工を行なう。
【００４４】
例えば、第４のポンチ組５２Ｄは、２本のポンチ４２を備えており、これらのポンチ４２同士の取付間隔をノズル列３０同士の形成間隔Ｌ３に揃えている。そして、この第４のポンチ組５２Ｄを用いるポンチ加工では、隣り合う２条のノズル列３０に対して同時に加工を行う。例えば、第１ノズル列３０Ａと第２ノズル列３０Ｂに対するポンチ加工を行った後、ポンチ組５２Ｄを間隔Ｌ３の２倍に相当する距離だけ列間方向に移動させ、第３ノズル列３０Ｃと第４ノズル列３０Ｄに対するポンチ加工を行う。以後は、同様にして第５ノズル列３０Ｅ及び第６ノズル列３０Ｆに対するポンチ加工と、第７ノズル列３０Ｇに対するポンチ加工とを行う。
【００４５】
ところで、この場合には、ポンチ組５２Ｄが備えるポンチ４２の数とノズル列３０の数との相対関係により、余剰のノズル列３０Ｘが生じる。この場合、余剰のノズル列３０Ｘを、ノズルプレート２２の外形線２２ａよりも外側に位置する余剰領域に捨て打ちする。これにより、使用するポンチ組５２の種類を最小限に抑えることができる。即ち、１列専用のポンチ組５２を別途用意しなくても、この第４のポンチ組５２Ｄだけでポンチ加工を行うことができる。さらに、ノズルプレート２２の仕様が変わった場合においても、これに容易に対応できるという利点がある。
【００４６】
また、第５のポンチ組５２Ｅは、２本のポンチ４２を備えており、これらのポンチ４２同士の取付間隔をノズル列３０同士の形成間隔Ｌ３の２倍に設定している。そして、この第５のポンチ組５２Ｅを用いるポンチ加工では、２条のノズル列３０を１つおきにポンチ加工する。例えば、第１ノズル列３０Ａと第３ノズル列３０Ｃに対するポンチ加工を行った後、ポンチ組５２を間隔Ｌ３に相当する距離だけ列間方向に移動させ、第２ノズル列３０Ｂと第４ノズル列３０Ｄに対するポンチ加工を行う。その後は、ポンチ組５２を間隔Ｌ３の３倍に相当する距離だけ列間方向に移動させて、第５ノズル列３０Ｅと第７ノズル列３０Ｇに対するポンチ加工を行う。そして、最後に、第６ノズル列３０Ｆと余剰のノズル列３０Ｘに対するポンチ加工を行う。
【００４７】
また、第６のポンチ組５２Ｆは、３本のポンチ４２を備え、隣り合うポンチ４２同士の取付間隔をノズル列３０同士の形成間隔Ｌ３に設定しており、第７のポンチ組５２Ｇは、４本のポンチ４２を備え、隣り合うポンチ４２同士の取付間隔をノズル列３０同士の形成間隔Ｌ３に設定している。そして、第６のポンチ組５２Ｆによるポンチ加工では３条のノズル列３０に対する加工を纏めて行い、第７のポンチ組５２Ｇによるポンチ加工では４条のノズル列３０に対する加工を纏めて行う。
【００４８】
これらの例では、隣り合うノズル列３０同士の間隔が等間隔であり、隣り合うポンチ４２同士の配置間隔がノズル列間隔の整数倍に設定されているので、各ポンチ４２の取付間隔がノズル列同士の間隔を基準にして設定され、また、ポンチ組５２の移動距離もノズル列同士の間隔を基準にして設定される。従って、各ポンチ４２の取付間隔の設定やポンチ組５２の列間方向への移動距離の設定を単純化できる。このため、ポンチ組５２の移動量を高い精度で設定でき、位置精度良く下孔４４を形成できる。また、加工の効率化も図れる。
【００４９】
次に第４の実施形態について説明する。第４の実施形態は、素材プレートとして複数のノズルプレート２２を作製可能な大形素材プレートを用いている点に特徴を有している。この例では、上記の下孔形成工程及び膨隆部除去工程をこの大形素材プレートに対して行い、その後、分割工程に移行して大形素材プレートをノズルプレート毎に切断して複数のノズルプレート２２を得る。
【００５０】
図６は、この例で用いる大形素材プレート４３´の説明図である。例示した大形素材プレート４３´では、幅方向に３枚分、ノズル列方向に４枚分のノズルプレート領域（ノズルプレート２２となる領域であり、二点差線で示す切断線５３で囲われた領域）が設定されている。このため、１枚の大形素材プレート４３´から１２枚のノズルプレート２２が作製可能である。そして、各ノズルプレート２２には、７条のノズル列３０が横並びに等間隔で形成される。また、ノズル列３０の形成位置に関し、ノズル列方向に隣合うノズルプレート２２の間では、対応するノズル列３０同士が仮想中心線５４上に配置されるように形成される。例えば、図６において、左側に位置する４枚のノズルプレート２２の第１ノズル列３０Ａは同じ直線上に位置している。そして、他のノズル列３０についても同様である。
【００５１】
この大形素材プレート４３´についても、上記した各実施形態で説明した手順で下孔形成工程が行われる。例えば、１枚のノズルプレート２２が備える７条のノズル列３０に対応させて７本のポンチ４２を横並びに取り付けたポンチ組５２を用意し、このポンチ組５２で対応する各条の下孔４４を一斉に形成する。また、このポンチ組５２を３個用意し、これらのポンチ組５２を横並びに配置して全条の下孔４４を一斉に形成してもよい。下孔４４を形成したならば、膨隆部除去工程に移行し、研磨等によって膨隆部４９を除去する。そして、膨隆部４９を除去することで下孔４４を板厚方向に貫通させてノズル開口２１とした後、分割工程に移行してこの大形素材プレート４３´をノズルプレート２２毎に切断する。この場合において、まず、上記の切断線５３で大形素材プレート４３´を切断する。その後、外側の余剰部分をトリミングして所定寸法のノズルプレート２２を得る。この例では、大形素材プレート４３´の状態で下孔形成工程と膨隆部除去工程を行い、その後に分割工程に移行して各ノズルプレート２２に分割するので、生産性を著しく高めることができる。さらに、複数のポンチ組５２を用意して全条の下孔４４を一斉に形成する場合には、生産性をより一層高めることができる。
【００５２】
また、この例では、ノズル列３０の配列パターンをノズルプレート２２毎に種々設定しても、例えば、複数のノズル列３０を等間隔（等ピッチ）で形成したノズルプレート２２と、不等間隔（ノズル列同士の間隔が不揃い）で形成したノズルプレート２２とを１枚の大形素材プレート４３´内に混在させた場合であっても、容易に対応することができる。例えば、ポンチ組５２が備えるポンチ４２の個数やポンチ４２同士の取付間隔を設定したり、ポンチ組５２の列間方向への移動量を設定したりすることで１枚の大形素材プレート４３´に多種類のノズルプレート２２を作製することができ、より生産性を高めることができる。
【００５３】
なお、上記実施形態では液体噴射ヘッドの一種である記録ヘッド１１を例に挙げて説明したが、本発明は他の液体噴射ヘッド、例えば、ディスプレー製造装置用の色材噴射ヘッド、電極形成装置用の電極材噴射ヘッド、或いは、バイオチップ製造装置用の有機物噴射ヘッドにも適用できる。
【００５４】
また、圧力発生素子に関し、上記した各実施形態では圧電振動子１６を例示したが、これに限定されるものではない。圧力発生素子は、圧力室２３内の液体に圧力変動を生じさせ得る素子であればよく、例えば電気機械変換素子の一種である磁歪素子であってもよいし、圧力室２３内のインクを突沸させる発熱素子であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】インクジェット式記録ヘッドの断面図である。
【図２】ポンチ単体の斜視図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、下孔形成工程を示す断面図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、第１，第２実施形態における下孔形成工程を説明する図である。
【図５】第３実施形態における下孔形成工程を説明する図である。
【図６】第４実施形態における大形素材プレートの平面図である。
【図７】従来使用されていたポンチの斜視図である。
【図８】従来における下孔形成工程を説明する図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｃ）は、従来の問題点を説明する図である。
【符号の説明】
【００５６】
１１…記録ヘッド，１２…ヘッドケース，１３…振動子ユニット，１４…流路ユニット，１５…収納空部，１６…圧電振動子，１７…固定板，１８…導通線，１９…島部，２１…ノズル開口，２２…ノズルプレート，２３…圧力室，２４…流路基板，２５…振動板，２６…インク貯留室，２７…インク流路，３０…ノズル列，３１…ダンパ用凹部，３２…外部連通路，３３…ヘッド基板，４１…ダイ，４２…ポンチ，４３…素材プレート，４４…下孔，４５…基部，４６…テーパー部，４７…ストレート部，４８…ポンチホルダ，４９…膨隆部，５０…ノズル列組，５１…仮想中心線，５２…ポンチ組，５３…切断線，５４…仮想中心線
【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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