(57)【要約】      （修正有）【課題】撥インク膜と補強部材とを備えたノズル板の製造方法を提供すること。【解決手段】電鋳母型上にノズル基板形成用レジスト膜を形成する工程と、ノズル基板形成用レジスト体を形成する工程と、電鋳母型のノズル基板形成用レジスト体の形成されていない部分にノズル基板２としての電鋳金属膜を形成する工程と、ノズル基板としての電鋳金属膜の上に撥インク膜４を形成する工程と、ノズル基板形成用レジスト体と撥インク膜との上に補強部材形成用レジスト膜を形成する工程と、ノズル基材形成用レジスト体上に補強部材形成用レジスト体を形成する工程と、撥インク膜の上に補強部材５としての電鋳金属膜を形成する工程と、ノズル基板形成用レジスト体と補強部材形成用レジスト体を除去する工程とを備えたこと。【選択図】図３
2006297688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電鋳母型上にノズル基板形成用レジスト膜を形成する工程と、
前記ノズル基板形成用レジスト膜に対し露光・現像することにより、ノズル基板形成用レジスト体を形成する工程と、
前記電鋳母型上の前記ノズル基板形成用レジスト体が形成されていない部分にノズル基板としての電鋳金属膜を前記ノズル基板形成用レジスト体の所定高さまで形成する工程と、
前記ノズル基板としての電鋳金属膜の上に撥インク膜を形成する工程と、
前記ノズル基板形成用レジスト体と前記撥インク膜との上に補強部材形成用レジスト膜を形成する工程と、
前記補強部材形成用レジスト膜に対し露光・現像することにより、前記ノズル基材形成用レジスト体上に補強部材形成用レジスト体を形成する工程と、
前記撥インク膜上の前記補強部材形成用レジスト体が形成されていない部分に補強部材を形成する工程と、
前記ノズル基板形成用レジスト体と前記補強部材形成用レジスト体を除去する工程と、
前記ノズル基板としての電鋳金属膜と前記電鋳母型とを分離する工程とを備えたことを特徴とする、材料を吐出するためのノズル板の製造方法。
【請求項２】
補強部材形成用レジスト膜を形成する工程の前に、ノズル基板形成用レジスト体と撥インク膜とを研磨し、平面化する工程を備えたことを特徴とする請求項１に記載のノズル板の製造方法。
【請求項３】
撥インク膜は、撥インク性のある電鋳金属膜であることを特徴とする請求項１に記載のノズル板の製造方法。
【請求項４】
補強部材は、撥インク膜と同一材料からなる電鋳金属膜であることを特徴とする請求項３に記載のノズル板の製造方法。
【請求項５】
補強部材を形成する工程のあとに、撥インク性のある第２の撥インク膜を形成する工程を備えたことを特徴とする請求項１に記載のノズル板の製造方法。
【請求項６】
ノズル基板に撥インク膜とノズルとを形成する工程と、
前記ノズル基板の前記撥インク膜が形成された面に補強部材形成用レジスト膜を形成する工程と、
前記補強部材形成用レジスト膜に対し露光・現像することにより、前記ノズル基板の前記ノズル上に補強部材形成用レジスト体を形成する工程と、
前記撥インク膜上の前記補強部材形成用レジスト体が形成されていない部分に補強部材を形成する工程と、
前記補強部材形成用レジスト体を除去する工程とを備えたことを特徴とする、材料を吐出するためのノズル板の製造方法。
【請求項７】
ノズル基板に撥インク膜を形成し、その後、レーザ加工にてノズルを形成するものであることを特徴とする請求項６に記載のノズル板の製造方法。
【請求項８】
ノズル基板に撥インク膜を形成する工程と、
前記基材の撥インク膜が形成されている面に補強部材形成用レジスト膜を形成する工程と、
前記補強部材形成用レジスト膜に対し露光・現像することにより、補強部材形成用レジスト体を形成する工程と、
前記ノズル基板上の前記補強部材形成用レジスト体が形成されていない部分に補強部材を形成する工程と、
前記補強部材形成用レジスト体を除去する工程と、
前記補強部材形成用レジスト体を除去した部分の一部分にノズルを形成する工程とを備えたことを特徴とする、材料を吐出するためのノズル板の製造方法。
【請求項９】
ノズルの形成は、レーザ加工にて行うことを特徴とする請求項８に記載のノズル板の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のノズル板の製造方法により製造されたノズル板であって、
ノズル基板のノズル近傍の平均厚みをＡ、補強部材の平均厚みをＢとした時、
０．２Ａ＜Ｂ＜１０００Ａ
であることを特徴とするノズル板。
【請求項１１】
請求項１０に記載のノズル板を備えたインクジェットヘッド。
【請求項１２】
ノズル板に取りつけられた壁部材と、
前記壁部材に弾性部材を介して押圧される振動板と、
前記ノズル板に形成されたノズルと前記壁部材と前記弾性部材と前記振動板とで形成され、インクを貯留し、かつ前記ノズル板のノズルと連通する圧力室と、
前記振動板を前記壁部材に対して相対移動させ、前記圧力室の体積を変化させる圧力発生部材とを備え、
前記振動板の変位方向に垂直な断面に関し、前記圧力発生部材の断面積が前記圧力室の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１３】
壁部材を除去し、ノズル板に形成されたノズルと弾性部材と振動板とで圧力室を形成したことを特徴とする請求項１２に記載のインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出するインクジェットヘッドおよびそのインクジェットヘッドに用いるノズル板およびそのノズル板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、記録紙に対しインク滴を直接吹き付けるインクジェットプリンタが広く用いられている。インクジェットプリンタに用いるインクジェットヘッドには、サーマル方式、圧電方式等があるが、インク滴の吐出安定性・インク選択の自由度の観点では圧電方式が優れている。
【０００３】
前記圧電方式のインクジェットヘッドは、例えば図８のような構造である。図８のインクジェットヘッドでは、ノズル板１０１を壁部材１０７の一端に接合し、振動板１０９を壁部材１０７の他端に接合することにより、圧力室１１１が形成されている。ここで、ノズル板１０１の中央部にはノズル１０３が形成されており、壁部材１０７にはインク供給口１１３が形成されている。
【０００４】
圧力発生手段１１４は、圧電素子であり、電気歪みによる変位によって振動板１０９を撓ませる。この撓みによって、インクを満たした圧力室１１１の体積が減少し、ノズル１０３からインクが吐出する。インクの吐出後、圧力発生手段１１４への電圧の印加を停止して、圧力室１１１の体積を元に戻すことにより、インク供給口１１３から圧力室１１１内にインクが再充填される。
【０００５】
一方、近年、インクジェット技術を超微細配線の表面実装などへ応用する開発が行なわれており、さらなる小液滴吐出や高粘度インク吐出が求められている。小液滴吐出や高粘度インク吐出を実現するには、圧力室１１１内のインクに高い圧力を加える必要があり、そのためには、圧力発生手段１１４の発生する力を大きくする必要がある。
【０００６】
また、インクに高い圧力を印加するに伴い、ノズル板１０１にも大きな力がかかるため、ノズル板１０１の剛性も向上させる必要がある。
【０００７】
そのためには、ノズル板１０１の膜厚を厚くすることが考えられるが、その場合、ノズル１０３の流路抵抗が大きくなり、所望のインク滴の吐出を得るには、より高い圧力を印加する必要があり、好ましい方法ではない。
【０００８】
それに対し、特許文献１と特開文献２が提案されている。
【０００９】
特開文献１では、基板の両面からエッチングを行い、片面にノズルを形成し、他方の面に補強部材を形成することによりノズル板を作製している。これにより、ノズルの長さを長くすることなく、ノズル板の剛性を高めることが可能となっている。
【００１０】
また、特開文献２では、ノズル出口近傍に段差が設けられている。これは、ノズル板のブレードによるクリーニング時、ブレードがノズル出口に当たらない様にしたものではあるが、特許文献１と同様、補強部材を備えたノズル板の構造をなしており、それにより、ノズル板の剛性を高めることができている。
【特許文献１】特開平６−７１８９４号公報
【特許文献２】特開平１１−１０８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１のノズル板には、補強部材により、ノズル板の剛性は高まってはいるが、ノズル出口周辺に撥インク膜が形成されていないため、インクの濡れ等が生じやすく、インク滴が斜めに飛翔したり、さらには、インク滴の不吐出になったりする頻度が高くなってしまう。
【００１２】
また、特許文献２のノズル板には、撥インク膜が形成されてはいるが、その撥インク膜は、ノズル穴が形成された後に形成されるため、ノズル内部まで撥インク膜が形成されてしまう。ノズル内部にまで、撥インク膜が形成されると、ノズル部での表面張力が小さくなり、メニスカス位置が不安定になり、さらには、インクの吐出後のインクの再充填に時間がかかり、最高駆動周波数の低下が生じ、好ましくない。
【００１３】
また、ノズルと撥インク膜が形成された基材に対し、補強部材を接着するという方法も考えられる。しかしながら、その場合、どうしても接着剤がノズルを塞ぎやすいため、この方法も好ましくない。
【００１４】
さらに、補強部材と撥インク膜が形成された基材に対し、パンチングにより穴加工を行う方法も提案されている。しかしながら、ノズル部の厚さに対し、補強部材の厚みが十分に厚いものに対し、パンチングにて穴加工しようとした場合、その加工は非常に困難である。パンチングでの加工は、パンチとダイを用いるものであり、そのダイはノズル部の、補強部材のない部分に備える必要がある。その場合、ダイにはある程度の面積が必要であり、補強部材を補強効果が十分に得られるノズルの近傍に備えることが困難となってしまう。
【００１５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ノズル基板に形成されたノズルのインクの吐出側の面のノズル周辺部に撥インク性のある撥インク膜が形成されたものであり、かつ、剛性向上のための補強部材をノズル近傍に備えたノズル板とそのノズル板の製造方法を提供することを目的とする。また、そのノズル板を用い、圧力室内のインクに加える圧力を高め、小液滴吐出や高粘度インク吐出を実現できるインクジェット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】
【００１６】
前記従来の課題を解決するために、請求項１の発明のノズル板の製造方法は、電鋳母型上にノズル基板形成用レジスト膜を形成する工程と、ノズル基板形成用レジスト膜に対し露光・現像することにより、ノズル基板形成用レジスト体を形成する工程と、電鋳母型のノズル基板形成用レジスト体の形成されていない部分にノズル基板としての電鋳金属膜をノズル基板形成用レジスト体の所定高さまで形成する工程と、ノズル基板としての電鋳金属膜の上に撥インク膜を形成する工程と、ノズル基板形成用レジスト体と撥インク膜との上に補強部材形成用レジスト膜を形成する工程と、補強部材形成用レジスト膜に対し露光・現像することにより、ノズル基材形成用レジスト体上に補強部材形成用レジスト体を形成する工程と、撥インク膜の上に補強部材としての電鋳金属膜を形成する工程と、ノズル基板形成用レジスト体と補強部材形成用レジスト体を除去する工程と、ノズル基板としての電鋳金属膜と前記電鋳母型とを分離する工程とを備えたものである。
【００１７】
本製造方法では、ノズル基板形成用レジスト体を除去する前に、撥インク膜の形成を行うものであるため、撥インク膜がノズル内部まで形成されることがない。また、ノズル基板形成用レジスト体を除去する前に、補強部材レジスト体を形成し、それをもとに補強部材を形成するものであるため、ノズルを塞ぐことなく補強部材を形成することが可能となる。したがって、本方法によって、撥インク膜が、ノズル内部に形成されず、かつ、ノズルを塞ぐことなく補強部材をノズルの近傍に形成可能なノズル板を製造することができる。
【００１８】
また、請求項２の発明のノズル板の製造方法は、請求項１の発明のノズル板の製造方法において、補強部材形成用レジスト膜を形成する工程の前に、ノズル基板形成用レジスト体と撥インク膜とを研磨し、平面化する工程を備えたものである。
【００１９】
本製造方法によって、補強部材形成用レジスト膜の形成時、その形成対象面が平滑な面であるため、補強部材形成用レジスト膜を空気の巻き込みがなく良好に形成可能である。それに伴い、補強部材形成用レジスト体、さらには補強部材が所望の形状で均一に形成可能となる。
【００２０】
また、請求項３の発明のノズル板の製造方法は、請求項１の発明のノズル板の製造方法において、撥インク膜は、撥インク性のある電鋳金属膜としたものである。
【００２１】
本製造方法によって、撥インク膜の形成をノズル基材の形成と同一の工法で行うため、製造の効率化を図ることができる。
【００２２】
また、請求項４の発明のノズル板の製造方法は、請求項３の発明のノズル板の製造方法において、補強部材としての電鋳金属膜は、撥インク膜と同一材料としたものである。
【００２３】
本製造方法によって、補強部材を撥インク膜と同一の材料であるため、補強部材と撥インク膜との接合力が大きく、信頼性の高いノズル板を製造することができる。また、補強部材にも撥インク性を備えることができるため、補強部材へもインクが付着しにくくなり、より安定したインクの吐出が可能なノズル板を製造することができる。
【００２４】
また、請求項５の発明のノズル板の製造方法は、請求項１の発明のノズル板の製造方法において、補強部材としての電鋳金属膜を形成する工程のあとに、撥インク性のある第２の撥インク膜を形成する工程を備えたものである。
【００２５】
本製造方法によっても、補強部材にも撥インク性のある膜を形成できるため、補強部材へもインクが付着しにくくなり、より安定したインクの吐出が可能なノズル板を製造することができる。
【００２６】
また、請求項６の発明のノズル板の製造方法は、請求項１の発明のノズル板の製造方法において、ノズル基板に撥インク膜とノズルとを形成する工程と、ノズル基板の撥インク膜が形成された面に補強部材形成用レジスト膜を形成する工程と、補強部材形成用レジスト膜に対し露光・現像することにより、ノズル基板のノズル上に補強部材形成用レジスト体を形成する工程と、撥インク膜の上に補強部材を形成する工程と、補強部材形成用レジスト体を除去する工程とを備えたものである。
【００２７】
本製造方法によって、撥インク膜とノズルが形成されたノズル基板に対し、補強部材形成用レジスト膜を形成し、それを元に、補強部材形成用レジスト体を形成してから、補強部材を形成するものであり、これにより、部材ノズルを塞ぐことなく撥インク膜と補強部材とを形成することができる。
【００２８】
また、請求項７の発明のノズル板の製造方法は、請求項６の発明のノズル板の製造方法において、ノズル基板に撥インク膜を形成し、その後、レーザ加工にてノズルを形成するものである。
【００２９】
ノズル基板にノズルを形成した後に撥インク膜を形成するのは、可能であるが、その場合、どうしても、ノズルの内部にまで撥インク膜が形成されてしまい、好ましくない。
【００３０】
本製造方法によって、ノズル基板に撥インク膜を形成した後にノズルを形成するものであり、また、撥インク膜が形成されたノズル基板に対して、ノズルを形成可能な、レーザ加工を用いることにより、ノズル基板に、撥インク膜とノズルとを良好に形成することが可能となる。
【００３１】
また、請求項８の発明のノズル板の製造方法は、請求項１に記載のノズル板の製造方法において、ノズル基板に撥インク膜を形成する工程と、基材の撥インク膜が形成されている面に補強部材形成用レジスト膜を形成する工程と、補強部材形成用レジスト膜に対し露光・現像することにより、補強部材形成用レジスト体を形成する工程と、ノズル基板の撥インク膜の上に補強部材を形成する工程と、補強部材形成用レジスト体を除去する工程と、補強部材形成用レジスト体を除去した部分の一部分にノズルを形成する工程とを備えたものである。
【００３２】
本製造方法は、ノズル基板に撥インク膜を形成し、その上に補強部材を形成し、その後、ノズル形成を行うものである。補強部材形成時にはノズルは形成されておらず、それ故、補強部材形成時にノズルを塞ぐということは発生しない。したがって、本製造方法によって、ノズルを塞ぐことなく撥インク膜と補強部材とを形成することができる。
【００３３】
また、請求項９の発明のノズル板の製造方法は、請求項８の発明のノズル板の製造方法において、ノズルの形成は、レーザ加工にて行うものである。
【００３４】
本製造方法によっても、請求項７の発明と同様に、ノズル基板に撥インク膜を形成した後にノズルを形成するものであり、また、撥インク膜が形成されたノズル基板に対して、ノズルを形成可能な、レーザ加工を用いることにより、ノズル基板に、撥インク膜とノズルとを良好に形成することが可能となる。
【００３５】
前記従来の課題を解決するために、請求項１０の発明のノズル板は、請求項１〜９のいずれか１項に記載のノズル板の製造方法により製造されたノズル板であって、ノズル基板のノズル近傍の平均厚みをＡ、補強部材の平均厚みをＢとした時、０．２Ａ＜Ｂ＜１０００Ａとしたものである。
【００３６】
本ノズル板には、撥インク膜が形成されているため、インクがノズル近傍に付着しにくく良好なインクの吐出が可能となる。また、補強部材を備えているため、ノズル板の剛性を高めることが可能となっている。さらに、補強部材の厚さは、ノズル板の剛性向上に対しては、厚ければ厚い方が良いが、ノズル基板の厚さの０．２倍以上あれば、ノズル板の剛性の向上が十分に得られる。また、インクの飛翔の妨げにならない為には補強部材に厚さは薄い方が好ましいが、ノズル基板の厚さの１０００倍以下であれば、良好に使いこなせる。したがって、本構成により、インクの良好な吐出と、剛性の高いノズル板を提供することができる。
【００３７】
また、請求項１１の発明のインクジェットヘッドは、請求項１０の発明のノズル板を用いたものである。
【００３８】
本構成によって、インクの良好な吐出と、ノズル板の剛性が十分にあることによる、信頼性の高いインクジェットヘッドを提供することができる。
【００３９】
また、請求項１２の発明のインクジェットヘッドは、請求項１１の発明のインクジェットヘッドにおいて、ノズル板に取りつけられた壁部材と、壁部材に弾性部材を介して押圧される振動板と、ノズル板に形成されたノズルと壁部材と弾性部材と振動板とで形成され、インクを貯留し、かつノズル板のノズルと連通する圧力室と、振動板を壁部材に対して相対移動させ、圧力室の体積を変化させる圧力発生部材とを備えたものであり、振動板の変位方向に垂直な断面に関し、圧力発生部材の断面積が圧力室の断面積よりも大きくしたものである。
【００４０】
本構成では、圧力室の主たる体積変化は、振動板の撓みではなく、弾性部材の圧縮により生じる。これにより、振動板を撓ませる力が極小となり、圧力発生手段が振動板に加えた力は、圧力室のインクに効率良く伝わる。また、振動板の撓みが極小となるため、振動板の破損等の心配がなくなる。さらに、振動板の変位方向に垂直な断面に関し、圧力発生部材の断面積を圧力室の断面積よりも大きくしたため、振動板の壁部材に対する相対変位を大きくすることなく発生する力を大きくすることができる。さらに、圧力室に大きな力を印加した場合、ノズル板の撓みが問題となるが、ノズル板には補強部材を備えているため、ノズル板の剛性を高めることができ、ノズル板の撓みを防止することができる。したがって、圧力発生手段に発生する力を大きくし、かつ、振動板を破損することなく、その発生した力を圧力室内のインクに効率良く伝える事ができ、かつ、補強部材により、ノズル板の撓みを防止することが可能なインクジェットヘッドを提供でき、これにより、さらなる小液滴吐出と高粘度インク吐出が可能になる
また、請求項１３の発明のインクジェットヘッドは、請求項１２の発明のインクジェットヘッドにおいて、壁部材をなくし、ノズル板に形成されたノズルと弾性部材と振動板とで圧力室を形成したものである。
【００４１】
本構成では、壁部材を除去したため、圧力室の体積が非常に小さくすることが可能である。そのため、インクの圧縮性の影響を少なくでき、圧力室に加えた圧力がインク吐出に有効に使われ、小液滴吐出や高粘度インク吐出がより実現し易い。また、壁部材をなくしたためノズル板が撓み易くなるが、補強部材により、剛性を維持することが可能となる。したがって、本構成により、小液滴吐出と高粘度インク吐出がより容易となるインクジェットヘッドを提供することができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明のノズル板の製造方法によれば、ノズル基板に形成されたノズルのインクの吐出側の面のノズル周辺部に撥インク性のある撥インク膜が形成され、かつ、剛性向上のための補強部材をノズル近傍に備えたノズル板を提供することができる。また、その製造方法により製造されたノズル板を用いることにより、信頼性が高く、かつ、良好なインクの吐出が可能なインクジェットヘッドを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるインクジェットヘッドの概略構成を示す断面図である。
【００４５】
１はノズル板であり、厚さ５０μｍのステンレスからなるノズル基板２と、ノズル基板２に形成されたノズル３と、ノズル基板２上に形成された撥インク膜４と、ノズル基板２のインク吐出側の面に形成された厚さ５０μｍの補強部材５と、補強部材５上に形成された第２の撥インク膜６とで構成されている。補強部材５のノズル３の部分の開口部はφ１００μｍとしている。ノズル２は、出口側の口径がφ1０μｍ、入口側の口径がφ５０μｍのテーパ形状となっている。
【００４６】
壁部材７は、ステンレス製であり、略中央部にはφ２００μｍの円筒状の穴が形成されている。壁部材７の出口側の面は、ノズル板１の入口側の面と接合されている。
【００４７】
弾性部材８は、シリコーンゴム・フッ素ゴム等のゴム材料であり、その厚さは約１０μｍである。弾性部材８は、まず、穴のあいていない壁部材７の面上に、スピンコート・キャスティング等により、形成される。その後、弾性部材８側から、レーザ加工・ドリル加工等により、弾性部材８と壁部材７とに同一工程で貫通穴を形成する。
【００４８】
振動板９は、ステンレス製であり、予備液室構造体１０によって押さえつけられることにより、弾性部材８に押圧されている。ノズル板１と壁部材７と弾性部材８と振動板９とにより圧力室１１が形成されている。振動板９は、弾性部材８側の圧力室１１に対向する部分に凸部を有しており、弾性部材８の押圧力はこの凸部に集中する。このように、振動板９と弾性部材８との接触圧力を高めることにより、圧力室１１の密封性を向上している。また、振動板９は、圧力室１１と予備液室１２との間を連通したインク供給口１３を備えている。
【００４９】
予備液室構造体１０は、インク供給口１３を覆うように振動板９と接着されており、振動板９とで予備液室１２を形成している。予備液室１２は、図示なきインク供給部へと連通している。
【００５０】
圧力発生部材としての圧電素子１４には、電界がかかるように電極（図示せず）が形成されている。
【００５１】
ノズル板保持部材１５は、図１における上方向へ圧電素子１４が移動することを抑制することにより、予備液室構造体１０を介して、振動板９を壁部材７側へ変位させる。ノズル板保持部材１５は、圧電素子１４および壁部材７に接着している。
【００５２】
次に、補強部材５を備えた効果について図２を用いて説明する。図２では、撥インク膜４と第２の撥インク膜６とは、それぞれ、ノズル基板２と補強部材５とに比較し膜厚が薄いため、図を分かり易くするため、撥インク膜４と第２の撥インク膜６との図示を省略し、さらに、ノズル基材１と補強部材５とをなるべく実際に近いよう、図１よりも薄く図示している。図２（ａ）は、本発明の形態のノズル板１の構造を示し、また図２（ｂ）は、図２（ａ）に対し、補強部材５を備えていない場合の構造を示したものである。まず、図２（ｂ）において、圧力室１１のインクに圧力が印加された場合、ノズル板１は波線の様に撓んでしまう。この様にノズル板１に撓みが生じると、圧力室１１に十分に圧力が印加できず、良好なインク滴の吐出ができなくなってしまう。ノズル板１を厚くし、剛性を高めることは容易に考えられるが、その場合、ノズル２の長さが長くなり、流路抵抗が高くなることとノズル２の体積が大きくなることから好ましくない。特に、小液滴吐出や高粘度インク吐出を実現しようとする場合には、より、圧力室１１に高圧力を印加する必要があり、また、圧力室１１とノズル２との体積を小さくする必要がある。
【００５３】
これに対し、図２（ａ）では、補強部材５を備えているため、ノズル板１の剛性を向上することができ、かつ、圧力室１１とノズル２との体積も増加することがなく非常に好ましい構造となっている。この補強部材５の厚さは、ノズル板の剛性向上に対しては、厚ければ厚い方が好ましいが、ノズル基板２の厚さの０．２倍以上あれば、ノズル板１の剛性の向上が十分に得られる。また、インク滴の飛翔の妨げにならない為には補強部材５の厚さは薄い方が好ましいが、ノズル基板２の厚さの１０００倍以下であれば、十分に使いこなせる。つまり、ノズル基板２の厚さをＡ、補強部材５の厚さをＢとした時、０．２Ａ＜Ｂ＜１０００Ａであれば良いこととなる。なお、本実施の形態では、Ａ＝Ｂ＝５０μｍであり、実験によれば、ノズル板１の撓み量の最大値は、補強部材５がない場合に対し、約２０％に低減できた。
【００５４】
次に、ノズル板１の製造方法について、図３を用いて説明する。まず、図３（ａ）に示すようにステンレス等の導電性を有する電鋳母型１６の表面に、厚さ６０μｍのネガタイプの感光性ドライフィルムレジスト等を用い、熱圧着等の方法によりノズル基板形成用レジスト膜１７を形成する。次に、ノズル基板形成用レジスト膜１７に対し、ノズル３に対応した紫外線露光を行い、現像・乾燥の工程を行い、図３（ｂ）に示すように、ノズル基板形成用レジスト体１７ａを形成する。次に、電鋳母型１６を電鋳槽に移動し、ニッケル、銅等で電鋳を行い、図３（ｃ）に示すように、ノズル基板２としての電鋳金属膜を形成する。ノズル基板２は、ノズル基板形成用レジスト体１７ａの所定高さまで形成する。本実施の形態では、５０μｍの高さになるように形成した。
【００５５】
次に、図３（ｄ）に示すように、ノズル基板２上に撥インク膜４を形成する。撥インク膜４も、電鋳工法により約５μｍの厚さに形成する。ニッケルやニッケル−コバルト合金、ニッケル−リン合金の下地を形成した後、フッ素系樹脂、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリバーフルロアルコキシブタジエン、ポリフルオロビニデリンを単独、または混合した電解液に浸漬して電解を印加して、所定時間経過後引き上げ、１５０℃程度の温度で加熱することにより形成した。
【００５６】
次に、図３（ｅ）に示すように、撥インク膜４とノズル基板形成用レジスト体１７との表面を研磨し、全体の厚さを均一にする。
【００５７】
次に、図３（ｆ）に示すように、厚さ６０μｍのネガタイプの感光性ドライフィルムレジスト等を用い、熱圧着等の方法により補強部材形成用レジスト膜１８を形成する。次に、ノズル基板形成用レジスト膜１８に対し、ノズル３に対応した紫外線露光を行い、現像・乾燥の工程を行い、図３（ｇ）に示すように、補強部材形成用レジスト体１８ａを形成する。次に、電鋳槽に移動し、ニッケル、銅等で電鋳を行い、図３（ｈ）に示すように、補強部材５としての電鋳金属膜を形成する。補強部材５は、補強部材形成用レジスト体１８ａの所定高さまで形成する。本実施の形態では、５０μｍの高さになるように形成した。
【００５８】
次に、図３（ｉ）に示すように、補強部材５上に第２の撥インク膜６を形成する。第２の撥インク膜６も、撥インク膜４と同様に、電鋳工法により約５μｍの厚さに形成する。ニッケルやニッケル−コバルト合金、ニッケル−リン合金の下地を形成した後、フッ素系樹脂、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリバーフルロアルコキシブタジエン、ポリフルオロビニデリンを単独、または混合した電解液に浸漬して電解を印加して、所定時間経過後引き上げ、１５０℃程度の温度で加熱することにより形成した。
【００５９】
次に、図３（ｊ）に示すように、アルカリ溶液による膨潤、溶解除去等の方法により、補強部材形成用レジスト体１８ａとノズル基板形成用レジスト体１７ａとを順次除去することにより、ノズル３を現出させる。
【００６０】
次に、図３（ｊ）に示すように、ノズル基板２と電鋳母型１６とを分離し、さらに、撥インク膜４と第２の撥インク膜６とを強固な膜にするため、３５０℃の熱処理を実施することにより、ノズル板１を作製することができる。
【００６１】
次に、前記インクジェットヘッドでのインク吐出動作について図１を用いて説明する。まず、インクは、インク供給部（図示せず）→予備液室１２→インク供給口１３→圧力室１１→ノズル３へと充填される。次に、圧電素子１４に電圧を加えると、圧電素子１４は図１の垂直方向に伸張する。ここで、圧電素子１４は、図１における上方向への移動がノズル板保持部材１５により抑制されているため、ノズル板保持手段１５側へ伸張することができない。そのため、予備液室構造体１０と振動板９は、弾性部材８を圧縮しながら、壁部材７側へ移動する。この移動により、圧力室１１の体積が減少し、圧力室１１内に保持されたインクに圧力がかかり、インクがノズル２から吐出する。そして、圧電素子１４への電界印加を解除すると、伸張していた圧電素子１４が元にもどり、圧力室１１の体積も元に戻る。この時、インク供給口１３から圧力室１１にインクが補充され、次のインク吐出の準備が完了する。
【００６２】
実際にインクを吐出させ、その液滴の量と吐出速度とを測定した。インクの粘度が５０ｃＰのインクを用いた場合、吐出量０．３ピコリットル、吐出速度８ｍ／ｓという結果が得られた。高い圧力を印加したが、ノズルの剛性が向上でき、所望の吐出が得られた。
【００６３】
かかる構成によれば、ノズル基板形成用レジスト体１７ａを除去する前に、撥インク膜４の形成を行うものであるため、撥インク膜４がノズル３内部まで形成されることがない。また、ノズル基板形成用レジスト体１７ａを除去する前に、補強部材形成用レジスト体１８ａを形成し、それをもとに補強部材５を形成するものであるため、ノズル３を塞ぐことなく補強部材５を形成することが可能となる。したがって、本方法によって、撥インク膜４が、ノズル３内部に形成されず、かつ、ノズル３を塞ぐことなく補強部材５をノズル３の近傍に形成可能なノズル板１を製造することができる。
【００６４】
また、かかる構成によれば、補強部材形成用レジスト膜１８を形成する工程の前に、ノズル基板形成用レジスト体１７ａと撥インク膜４とを研磨し、平面化する工程を備えたものであり、補強部材形成用レジスト膜１８の形成時、その形成対象面が平滑な面であるため、補強部材形成用レジスト膜１８を空気の巻き込みがなく良好に形成可能である。それに伴い、補強部材形成用レジスト体１８ａ、さらには補強部材５が所望の形状で均一に形成可能となる。
【００６５】
また、かかる構成によれば、撥インク膜４は、撥インク性のある電鋳金属膜としたものであり、撥インク膜４の形成をノズル基材２の形成と同一の工法で行うため、製造の効率化を図ることができる。
【００６６】
また、かかる構成によれば、補強部材５としての電鋳金属膜を形成する工程のあとに、撥インク性のある第２の撥インク膜６を形成する工程を備えたものであり、補強部材５にも撥インク性のある膜を形成できるため、補強部材５へもインクが付着しにくくなり、より安定したインクの吐出が可能なノズル板１を製造することができる。
【００６７】
また、かかる構成によれば、  本ノズル板１には、撥インク膜４が形成されているため、インクがノズル近傍に付着しにくく良好なインクの吐出が可能となる。また、補強部材５を備えているため、ノズル板１の剛性を高めることが可能となっている。さらに、補強部材５の厚さは、ノズル板１の剛性向上に対しては、厚ければ厚い方が良いが、ノズル基板２の厚さの０．２倍以上あれば、ノズル板の１剛性の向上が十分に得られる。また、インクの飛翔の妨げにならない為には補強部材５に厚さは薄い方が好ましいが、ノズル基板２の厚さの１０００倍以下であれば、十分に使いこなせる。したがって、本構成により、インクの良好な吐出と、剛性の高いノズル板１を提供することができる。
【００６８】
また、かかる構成によれば、撥インク膜４と補強部材５とが形成されたノズル板１を用いることにより、インクの良好な吐出と、ノズル板１の剛性が十分にあることによる、信頼性の高いインクジェットヘッドを提供することができる。
【００６９】
また、図１に示す構成であるため、圧力室１１の主たる体積変化は、振動板９の撓みではなく、弾性部材８の圧縮により生じる。これにより、振動板９を撓ませる力が極小となり、圧力発生手段１４が振動板９に加えた力は、圧力室１１のインクに効率良く伝わる。また、振動板９の撓みが極小となるため、振動板９の破損等の心配がなくなる。さらに、振動板９の変位方向に垂直な断面に関し、圧力発生部材１４の断面積を圧力室１１の断面積よりも大きくしたため、振動板９の壁部材７に対する相対変位を大きくすることなく発生する力を大きくすることができる。さらに、圧力室１１に大きな力を印加した場合、ノズル板１の撓みが問題となるが、ノズル板１には補強部材５を備えているため、ノズル板１の剛性を高めることができ、ノズル板１の撓みを防止することができる。したがって、圧力発生手段１４に発生する力を大きくし、かつ、振動板９を破損することなく、その発生した力を圧力室１１内のインクに効率良く伝える事ができ、かつ、補強部材５により、ノズル板１の撓みを防止することが可能なインクジェットヘッドを提供でき、これにより、さらなる小液滴吐出と高粘度インク吐出が可能になる。
【００７０】
また、かかる構成によれば、壁部材７をなくし、ノズル板１に形成されたノズル３と弾性部材８と振動板９とで圧力室１１を形成したものであり、圧力室１１の体積を非常に小さくすることが可能となるため、インクの圧縮性の影響を少なくでき、圧力室１１に加えた圧力がインク吐出に有効に使われ、小液滴吐出や高粘度インク吐出がより実現し易い。また、壁部材７をなくしたためノズル板１が撓み易くなるが、補強部材５により、剛性を維持することが可能となる。したがって、本構成により、小液滴吐出と高粘度インク吐出がより容易となるインクジェットヘッドを提供することができる。
【００７１】
なお、本実施の形態において、撥インク膜４と第２の撥インク膜６ともに電鋳工法にて形成したが、これは、例えば、無電解メッキによって形成することも可能であり、さらには、スピンコート等による成膜方法も条件によっては可能である。また、撥インク膜４と第２の撥インク膜６とは、それぞれ、別工法、別材料によって形成しても構わない。ただし、種々工法、材料の選定には種々組み合わせがあるが、それらに合わ下地処理等が必要な場合があることは言うまでもない。
【００７２】
また、本実施の形態において、圧電素子１４として、単層のものを用いたが、積層構成の圧電素子を用いても良い。さらに、圧力印加手段として、静電気力を用いた、いわゆる静電アクチュエータや、磁力による磁歪素子を用いてもよい。
【００７３】
また、本実施の形態において、インクジェットヘッドから吐出させる液体をインクと称したが、これは、文字や写真を記録紙上に作成させるための黒やカラーの色材を含んだ液体だけでなく、例えば、電極形成のための導電性粒子を含有した液体や、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）に用いる発光材料や、マイクロレンズを作成する樹脂材料等も好ましく用いることができる。
【００７４】
また、本実施の形態では、ノズル３と壁部材７と弾性部材８と振動板９とで圧力室１１を形成したが、これは、図４に示すように、壁部材７をなくし、ノズル３と弾性部材８と振動板９とで圧力室１１を形成するのも好ましく用いることができる。この場合、圧力室１１の体積が非常に小さくすることが可能である。そのため、インクの圧縮性の影響を少なくでき、圧力室１１に加えた圧力がインク吐出に有効に使われ、小液滴吐出や高粘度インク吐出がより実現し易い。また、壁部材７をなくしたためノズル板１が撓み易くなるが、補強部材５により、剛性を維持することが可能となる。これにより、小液滴吐出と高粘度インク吐出がより容易となるインクジェットヘッドを提供することができる。
【００７５】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２におけるノズル板１の概略構成を示す断面図である。図５において、補強部材５は、撥インク膜４と同一材料としたものである。また、その工法も同様の電鋳工法により形成している。
【００７６】
かかる構成によれば、補強部材５を撥インク膜４と同一の材料であるため、補強部材５と撥インク膜４との接合力が大きく、信頼性の高いノズル板１を製造することができる。また、補強部材５にも撥インク性を備えることができるため、補強部材５へもインクが付着しにくくなり、より安定したインクの吐出が可能なノズル板１を製造することができる。
【００７７】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３における、ノズル板１の製造方法を示す図である。
まず、図６（ａ）に示すように、ステンレス、ニッケル等からなるノズル基板２上に撥インク膜４を形成する。この撥インク膜４は、電解メッキ工法により約５μｍの厚さに形成する。ニッケルやニッケル−コバルト合金、ニッケル−リン合金の下地を形成した後、フッ素系樹脂、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリバーフルロアルコキシブタジエン、ポリフルオロビニデリンを単独、または混合した電解液に浸漬して電解を印加して、所定時間経過後引き上げ、１５０℃程度の温度で加熱することにより形成した。
【００７８】
次に、図６（ｂ）に示すように、ノズル基板２と撥インク膜４に対して、ノズル３の形成を行う。ノズル３の形成は、短パルスのレーザ加工にて実施した。このレーザ加工を用いると、非接触にて、撥インク膜４も同時に、バリの発生なくノズル３が形成できた。他の工法、例えば、放電加工や、パンチング等によってもノズル３の形成は可能ではあるが、バリの発生や、撥インク膜４の加工性等により、レーザ加工が最も適している。
【００７９】
また、本実施の形態では、ノズル基板２に撥インク膜４を形成してからノズル３の形成を行ったが、これは、ノズル基板２にノズル３を形成してから撥インク膜４を形成することも可能ではある。その場合、撥インク膜４は電解メッキ工法ではなく、フッ素樹脂系の塗料をスピンコートにより成膜する方法が用いられ、かつ、スピンコート時、塗料がノズル３に入り込まないよう、いったワックス等でノズル３を塞いでから成膜する等の工夫が必要となる。したがって、ノズル３の形成は、撥インク膜４を形成した後に行うのが好ましい。
【００８０】
次に、図６（ｃ）に示すように、厚さ６０μｍのネガタイプの感光性ドライフィルムレジスト等を用い、熱圧着等の方法により補強部材形成用レジスト膜１８を形成する。次に、補強部材形成用レジスト膜１８対し、ノズル３に対応した紫外線露光を行い、現像・乾燥の工程を行い、図６（ｄ）に示すように、補強部材形成用レジスト体１８ａを形成する。
【００８１】
次に、電解メッキ槽に移動し、ニッケル、銅等で電解メッキを行い、図６（ｅ）に示すように、補強部材５としての電解メッキ膜を形成する。補強部材５は、補強部材形成用レジスト体１８ａの所定高さまで形成する。本実施の形態では、５０μｍの高さになるように形成した。
【００８２】
次に、図６（ｆ）に示すように、補強部材５上に第２の撥インク膜６を形成する。第２の撥インク膜６も、撥インク膜４と同様に、電解メッキ工法により約５μｍの厚さに形成する。ニッケルやニッケル−コバルト合金、ニッケル−リン合金の下地を形成した後、フッ素系樹脂、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリバーフルロアルコキシブタジエン、ポリフルオロビニデリンを単独、または混合した電解液に浸漬して電解を印加して、所定時間経過後引き上げ、１５０℃程度の温度で加熱することにより形成した。
【００８３】
次に、図６（ｇ）に示すように、アルカリ溶液による膨潤、溶解除去等の方法により、補強部材形成用レジスト体１８ａを除去し、さらに、撥インク膜４と第２の撥インク膜６とを強固な膜にするため、３５０℃の熱処理を実施することによりノズル板１が作製される。
【００８４】
かかる製造方法によって、撥インク膜４とノズル３が形成されたノズル基板２に対し、補強部材形成用レジスト膜１８を形成し、それを元に、補強部材形成用レジスト体１８ａを形成してから、補強部材５を形成するものであり、これにより、ノズル３を塞ぐことなく撥インク膜４と補強部材５とを形成することができる。
【００８５】
また、かかる製造方法によって、ノズル基板２に撥インク膜４を形成した後にノズル３を形成するものであり、また、撥インク膜４が形成されたノズル基板２に対して、ノズル３を形成可能な、レーザ加工を用いることにより、ノズル基板２に、撥インク膜４とノズル３とを良好に形成することが可能となる。
【００８６】
なお、本実施の形態では、撥インク膜４と第２の撥インク膜６ともに電解メッキにて形成したが、これは、例えば、無電解メッキによって形成することも可能であり、さらには、スピンコート等による成膜方法も条件によっては可能である。また、撥インク膜４と第２の撥インク膜６とは、それぞれ、別工法、別材料によって形成しても構わない。その場合も、種々工法、材料の選定には種々組み合わせがあるが、それらに合わ下地処理等が必要な場合があることは言うまでもない。
【００８７】
（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４における、ノズル板１の製造方法を示す図である。
まず、図７（ａ）に示すように、ステンレス、ニッケル等からなるノズル基板２上に撥インク膜４を形成する。この撥インク膜４は、電解メッキ工法により約５μｍの厚さに形成する。ニッケルやニッケル−コバルト合金、ニッケル−リン合金の下地を形成した後、フッ素系樹脂、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリバーフルロアルコキシブタジエン、ポリフルオロビニデリンを単独、または混合した電解液に浸漬して電解を印加して、所定時間経過後引き上げ、１５０℃程度の温度で加熱することにより形成した。
【００８８】
次に、図７（ｂ）に示すように、厚さ６０μｍのネガタイプの感光性ドライフィルムレジスト等を用い、熱圧着等の方法により補強部材形成用レジスト膜１８を形成する。次に、補強部材形成用レジスト膜１８に対し、紫外線露光ののち、現像・乾燥の工程を行い、図７（ｃ）に示すように、補強部材形成用レジスト体１８ａを形成する。
【００８９】
次に、電解メッキ槽に移動し、ニッケル、銅等で電解メッキを行い、図７（ｄ）に示すように、補強部材５としての電解メッキ膜を形成する。補強部材５は、補強部材形成用レジスト体１８ａの所定高さまで形成する。本実施の形態では、５０μｍの高さになるように形成した。
【００９０】
次に、図７（ｅ）に示すように、補強部材５上に第２の撥インク膜６を形成する。第２の撥インク膜６も、撥インク膜４と同様に、電解メッキ工法により約５μｍの厚さに形成する。ニッケルやニッケル−コバルト合金、ニッケル−リン合金の下地を形成した後、フッ素系樹脂、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリバーフルロアルコキシブタジエン、ポリフルオロビニデリンを単独、または混合した電解液に浸漬して電解を印加して、所定時間経過後引き上げ、１５０℃程度の温度で加熱することにより形成した。
【００９１】
次に、図７（ｆ）に示すように、アルカリ溶液による膨潤、熔解除去等の方法により、補強部材形成用レジスト体１８ａを除去し、さらに、撥インク膜４と第２の撥インク膜６とを強固な膜にするため、３５０℃の熱処理を実施する。
【００９２】
次に、図７（ｇ）に示すように、ノズル基板２と撥インク膜４に対して、ノズル３の形成を行う。ノズル３の形成は、短パルスのレーザ加工にて実施した。このレーザ加工を用いると、非接触にて、撥インク膜４も同時に、バリの発生なくノズル３が形成できた。実施の形態３と同様に、他の工法、例えば、放電加工や、パンチング等によってもノズル３の形成は可能ではあるが、バリの発生や、撥インク膜４の加工性等により、レーザ加工が最も適している。
【００９３】
かかる製造方法によって、ノズル基板２に撥インク膜４を形成し、その上に補強部材５を形成し、その後、ノズル３の形成を行うものである。補強部材５の形成時にはノズル３は形成されておらず、それ故、ノズル３を塞ぐことなく撥インク膜４と補強部材５とを形成することができる。
【００９４】
また、かかる製造方法によっても、実施の形態３と同様に、ノズル基板２に撥インク膜４を形成した後にノズル３を形成するものであり、また、撥インク膜４を形成されたノズル基板２に対して、ノズル３を形成可能な、レーザ加工を用いることにより、ノズル基板１に、撥インク膜４とノズル３とを良好に形成することが可能となる。
【００９５】
なお、本実施の形態においても、実施の形態３と同様に、撥インク膜４と第２の撥インク膜６ともに電解メッキにて形成したが、これは、例えば、無電解メッキによって形成することも可能であり、さらには、スピンコート等による成膜方法も条件によっては可能である。また、撥インク膜４と第２の撥インク膜６とは、それぞれ、別工法、別材料によって形成しても構わない。その場合も、種々工法、材料の選定には種々組み合わせがあるが、それらに合わ下地処理等が必要な場合があることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明にかかるインクジェットヘッドは、小液滴吐出と高粘度液滴吐出が可能なものであるため、記録紙にインクを吐出して文字や画像を記録するだけでなく、例えば、各種金属インクを吐出することによる配線パターンの形成や、カラーフィルター材料を吐出することによるカラーフィルター形成や、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）発光を行うための各種材料の吐出や、有機ＴＦＴ作成のための各種材料の吐出等、工業用の用途にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の実施の形態１におけるインクジェットヘッドの概略構成を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるノズル板の断面図
【図３】本発明の実施の形態１におけるノズル板の製造方法を示す断面図
【図４】本発明の実施の形態１におけるインクジェットヘッドの他の概略構成を示す断面図
【図５】本発明の実施の形態２におけるノズル板の断面図
【図６】本発明の実施の形態３におけるノズル板の製造方法を示す断面図
【図７】本発明の実施の形態２におけるノズル板の製造方法を示す断面図
【図８】従来のインクジェットヘッドの概略構成を示す断面図
【符号の説明】
【００９８】
１    ノズル板
２    ノズル基板
３    ノズル
４    撥インク膜
５    補強部材
６    第２の撥インク膜
７    壁部材
８    弾性部材
９    振動板
１１    圧力室
１４    圧電素子（圧力発生部材）
１６    電鋳母型
１７    ノズル基板形成用レジスト膜
１７ａ    ノズル基板形成用レジスト体
１８    補強部材形成用レジスト膜
１８ａ    補強部材形成用レジスト体
【図１】
2006297688.tif 000003
【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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