(57)【要約】【課題】長尺化及び流路の高密度化に対応可能な流路部材、液体噴射ヘッド、及び、流路部材の製造方法を提供する。【解決手段】第１の面に設けられた開口を含む第１の空間（圧力室３０）と、前記第１の面の反対側である第２の面に設けられた開口を含み、前記第１の空間（圧力室３０）と連通された第２の空間（ノズル連通路２８）と、第２の空間（ノズル連通路２８）とは異なる位置で第１の空間（圧力室３０）に連通された第３の空間（個別連通路２７）と、を備え、前記第１の空間、前記第２の空間、及び、前記第３の空間を画成する部材（流路部材１８）が一体的に形成された金属からなることを特徴とする流路部材１８。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面に設けられた開口を含む第１の空間と、
前記第１の面の反対側である第２の面に設けられた開口を含み、前記第１の空間と連通された第２の空間と、
前記第２の空間とは異なる位置で前記第１の空間に連通された第３の空間と、を備え、
前記第１の空間、前記第２の空間、及び、前記第３の空間を画成する部材が一体的に形成された金属からなることを特徴とする流路部材。
【請求項２】
前記第３の空間は、前記第１の空間から前記第２の面側に向けて延設されたことを特徴とする請求項１に記載の流路部材。
【請求項３】
少なくとも一部が前記第２の面側から前記第１の面側に向けて凹んだ第４の空間を備え、
前記第４の空間は、複数の前記第３の空間を介して各前記第３の空間に対応する前記第１の空間と連通されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流路部材。
【請求項４】
前記第１の空間と前記第２の空間との接続部の内壁面、又は、前記第１の空間と前記第３の空間との接続部の内壁面の少なくとも一方は、曲面を有することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の流路部材。
【請求項５】
前記金属は、ポーラス構造を有することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の流路部材。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の流路部材を備え、
前記第１の空間が液体に圧力を加える圧力室であることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項７】
第１の面に設けられた開口を含む第１の空間と、前記第１の面の反対側である第２の面に設けられた開口を含み、前記第１の空間と連通された第２の空間と、前記第２の空間とは異なる位置で前記第１の空間に連通された第３の空間と、を備えた流路部材の製造方法であって、
金属粉末を用いた金属射出成形により一体的に前記流路部材を形成する工程を含むことを特徴とする流路部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に流路となる空間を有する流路部材、液体噴射ヘッド、及び、流路部材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流路部材を備えた液体噴射ヘッドは、例えば、インクジェット式プリンターやインクジェット式プロッター等の画像記録装置に使用されているが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確に着弾させることができるという特長を生かして各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターを製造するディスプレイ製造装置、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイやＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形成する電極形成装置、バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。
【０００３】
上記の液体噴射ヘッドは、液体を噴射するノズルと、このノズルに連通する一連の流路とを複数備えている。このような流路は、例えば、複数の板材が積層されてなる流路部材の内部に形成される（例えば、特許文献１参照）。各板材には、それぞれ貫通孔が複数形成されており、板材の積層方向に隣り合う貫通孔同士が連なることで一連の流路を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２３７０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、流路部材を複数の板材を積層して作製した場合、液体噴射ヘッドの長尺化及びノズル（流路）の高密度化に対応できない虞がある。すなわち、液体噴射ヘッドが長尺になると、流路部材を構成する各板材に形成される貫通孔のノズルに対する位置が、特に両端部においてずれ易くなる。貫通孔の位置がずれると、各流路の形状がそれぞれ異なることになり、各流路の流路抵抗が揃わなくなる虞がある。このため、各ノズルから噴射される液体の噴射特性を揃えることが困難になる。また、ノズル密度が高密度（例えば、９０ｎｐｉ（１インチ当たりのノズル数）以上）になると、これに対応して各板材に形成される貫通孔（すなわち流路）の径が小さくなり、各板材を重ねる際に、より高いアライメント精度が要求される。その結果、流路部材、ひいては液体噴射ヘッドの歩留まりが落ちる虞がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、長尺化及び流路の高密度化に対応可能な流路部材、液体噴射ヘッド、及び、流路部材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明における流路部材は、上記目的を達成するために提案されたものであり、第１の面に設けられた開口を含む第１の空間と、
前記第１の面の反対側である第２の面に設けられた開口を含み、前記第１の空間と連通された第２の空間と、
前記第２の空間とは異なる位置で前記第１の空間に連通された第３の空間と、を備え、
前記第１の空間、前記第２の空間、及び、前記第３の空間を画成する部材が一体的に形成された金属からなることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、各流路（すなわち、第１の空間、第２の空間、及び、第３の空間）を画成する流路部材が一体的に形成されるため、各流路の形状を揃え易くなる。また、流路部材の作製時において、複数の部材を積層させて流路部材を作製する場合のような各部材を重ね合わせる際のアライメントが不要になるため、各流路の形状を一層揃え易くなる。このため、各流路の流路抵抗のばらつきを抑制でき、ひいては各ノズルから噴射される液体の噴射特性のばらつきを抑制できる。その結果、たとえ流路部材の長さが長くなったり、流路の密度が高くなったりした場合でも、各流路の流路抵抗のばらつきに起因する歩留りの低下を抑制できる。従って、流路部材の長尺化及び流路の高密度化に対応可能となる。また、流路部材が一体的に形成されるため、流路の内面に凹凸が形成されることを抑制できる。すなわち、流路の内面を滑らかにでき、流路抵抗を抑制することができる。さらに、流路部材が金属からなり、耐アルカリ性を備え易いため、アルカリ系の液体を流路内に流すことができる。特に、液体噴射ヘッドに用いられる液体は、アルカリ系のインクが多いため、流路部材が耐アルカリ性を有さないシリコン等からなる場合と比べて、使用できるインクの種類を増やすことができる。
【０００９】
また、上記構成において、前記第３の空間は、前記第１の空間から前記第２の面側に向けて延設されたことが望ましい。
【００１０】
この構成によれば、第３の空間が第２の空間と同じ方向に延在されるため、流路部材を小型化できる。
【００１１】
また、上記各構成において、少なくとも一部が前記第２の面側から前記第１の面側に向けて凹んだ第４の空間を備え、
前記第４の空間は、複数の前記第３の空間を介して各前記第３の空間に対応する前記第１の空間と連通されたことが望ましい。
【００１２】
この構成によれば、第４の空間から第３の空間を介して第１の空間に至る流路の流路抵抗のばらつきを抑えることができる。これにより、第４の空間から第１の空間に供給される液体量のばらつきを抑えることができる。その結果、各ノズルから噴射される液体の噴射特性のばらつきを一層抑制できる。
【００１３】
さらに、上記各構成において、前記第１の空間と前記第２の空間との接続部の内壁面、又は、前記第１の空間と前記第３の空間との接続部の内壁面の少なくとも一方は、曲面を有することが望ましい。
【００１４】
この構成によれば、第１の空間と第２の空間との接続部、又は、第１の空間と第３の空間との接続部に気泡が留まることを抑制できる。換言すると、流路内の気泡を排出することが容易になる。
【００１５】
また、上記各構成の何れかにおいて、前記金属は、ポーラス構造を有することが望ましい。
【００１６】
この構成によれば、例えば、流路内の表面に親水膜や保護膜等の層を形成する場合、表面のポーラス構造の中に当該層を構成する分子が入り込むため、表面に対する層の密着力を高めることができる。また、流路部材と他の部材とを接着剤により接合する際に、当該接着剤がポーラス構造の中に入り込むため、接着強度を高めることができる。
【００１７】
そして、本発明における液体噴射ヘッドは、上記各構成の何れかの流路部材を備え、
前記第１の空間が液体に圧力を加える圧力室であることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、液体噴射ヘッドの長尺化及び流路の高密度化に対応可能となる。
【００１９】
また、本発明における流路部材の製造方法は、第１の面に設けられた開口を含む第１の空間と、前記第１の面の反対側である第２の面に設けられた開口を含み、前記第１の空間と連通された第２の空間と、前記第２の空間とは異なる位置で前記第１の空間に連通された第３の空間と、を備えた流路部材の製造方法であって、
金属粉末を用いた金属射出成形により一体的に前記流路部材を形成する工程を含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、一体的に形成された金属からなる流路部材を容易に作製できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】プリンターの内部構成を説明する斜視図である。
【図２】記録ヘッドの断面図である。
【図３】流路部材の製造方法を説明する模式図である。
【図４】流路部材の製造方法を説明する模式図である。
【図５】流路部材の製造方法を説明する模式図である。
【図６】第２の実施形態における記録ヘッドの要部を拡大した断面図である。
【図７】第３の実施形態における記録ヘッドの要部を拡大した断面図である。
【図８】第４の実施形態における記録ヘッドの要部を拡大した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の流路部材の一例として、液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッド）３を構成する流路部材１８を例に挙げて説明する。図１は、記録ヘッド３を搭載した液体噴射装置の一種であるインクジェット式プリンター（以下、プリンター）１の斜視図である。
【００２３】
プリンター１は、記録紙等の記録媒体２（着弾対象の一種）の表面に対してインク（液体の一種）を噴射して画像等の記録を行う装置である。このプリンター１は、記録ヘッド３、この記録ヘッド３が取り付けられるキャリッジ４、キャリッジ４を主走査方向に移動させるキャリッジ移動機構５、記録媒体２を副走査方向に移送する搬送機構６等を備えている。ここで、上記のインクは、液体供給源としてのインクカートリッジ７に貯留されている。このインクカートリッジ７は、記録ヘッド３に対して着脱可能に装着される。なお、インクカートリッジがプリンターの本体側に配置され、当該インクカートリッジからインク供給チューブを通じて記録ヘッドに供給される構成を採用することもできる。
【００２４】
上記のキャリッジ移動機構５はタイミングベルト８を備えている。そして、このタイミングベルト８はＤＣモーター等のパルスモーター９により駆動される。したがってパルスモーター９が作動すると、キャリッジ４は、プリンター１に架設されたガイドロッド１０に案内されて、主走査方向（記録媒体２の幅方向）に往復移動する。キャリッジ４の主走査方向の位置は、位置情報検出手段の一種であるリニアエンコーダー（図示せず）によって検出される。リニアエンコーダーは、その検出信号、即ち、エンコーダーパルス（位置情報の一種）をプリンター１の制御部に送信する。
【００２５】
次に記録ヘッド３について説明する。図２は、記録ヘッド３の断面図である。なお、以下の説明においては、適宜、各部材の積層方向を上下方向として説明する。本実施形態における記録ヘッド３は、図２に示すように、流路部材１８の上面（本発明における第１の面に相当）にヘッドケース１９、振動板３１、圧電素子３２（本発明における駆動素子に相当）、封止板３３等が配置され、流路部材１８の下面（本発明における第２の面に相当）にノズルプレート２３が取り付けられている。
【００２６】
本実施形態におけるヘッドケース１９は、合成樹脂製又は金属製の箱体状部材である。図２に示すように、ヘッドケース１９の中央部には、ノズル列方向に沿って長尺な空間であるアクチュエーター収容空間２０及び貫通空間２２が形成されている。アクチュエーター収容空間２０は、振動板３１、圧電素子３２、封止板３３等が収容される空間であり、ヘッドケース１９の下面から板厚方向（すなわち、下面に直交する方向）の途中まで凹んだ状態に形成されている。貫通空間２２は、このアクチュエーター収容空間２０の上面側の天井面に開口し、ヘッドケース１９を板厚方向に貫通した状態に形成されている。この貫通空間２２及びアクチュエーター収容空間２０には、圧電素子３２に駆動信号を供給するフレキシブル基板３５が配置される。また、ヘッドケース１９の内部には、インクが流れる液体導入路２１が形成されている。この液体導入路２１の下端は、後述する共通液室２６と接続されている。本実施形態では、２列に形成されたノズル列に対応して、液体導入路２１が２つ形成されている。
【００２７】
ヘッドケース１９の下面には、流路部材１８が接続されている。この流路部材１８は、ポーラス構造（すなわち、多孔質構造）を有する金属（具体的には金属粉末からなる金属）により一体的に形成（成形）されている。すなわち、流路部材１８は、単一の部材で形成された継ぎ目の無い部材（単一部材、又は、シームレス部材ともいう）である。このような、流路部材１８は、ＭＩＭ（金属粉末射出成形法）を用いて形成される。なお、流路部材１８の製造方法は、後で詳しく説明する。本実施形態における流路部材１８は、共通液室２６（本発明における第４の空間に相当）、個別連通路２７（本発明における第３の空間に相当）、圧力室３０（本発明における第１の空間に相当）及びノズル連通路２８（本発明における第２の空間に相当）からなる一連の流路を備えている。換言すると、流路部材１８は、共通液室２６となる空間、個別連通路２７となる空間、圧力室３０となる空間、及び、ノズル連通路２８となる空間を画成する部材である。
【００２８】
共通液室２６は、各圧力室３０に共通なインクが貯留される、ノズル列方向に沿った長尺な空間であり、２列に形成されたノズル列に対応して２列に形成されている。本実施形態における共通液室２６は、流路部材１８を板厚方向（すなわち上下方向）に貫通した状態に形成された第１液室３８と、下面側（ノズルプレート２３側）から上面側（ヘッドケース１９側）に向けて板厚方向の途中まで凹んだ状態に形成された第２液室３９と、を備えている。第１液室３８の上面側の開口は、ヘッドケース１９に形成された液体導入路２１と連通する。また、第２液室３９のノズル列方向に直交する方向（図２における左右方向）における一側の端部（ノズル２４から遠い側の端部）は、第１液室３８と連通する一方、同方向の他側の端部（ノズル２４側の端部）は、圧力室３０の一部と重なる位置に形成されている。そして、個別連通路２７は、この第２液室３９の他側の端部に形成されている。個別連通路２７は、圧力室３０に連通され、圧力室３０の底面から第２液室３９（すなわち、流路部材１８の下面側）に向けて延設された空間であり、圧力室３０毎に個別に形成されている。本実施形態における個別連通路２７は、ノズル列方向に沿って複数形成された圧力室３０に対応して、ノズル列方向に沿って複数形成されている。この複数の個別連通路２７を介して、第２液室３９と各個別連通路２７に対応する圧力室３０とが連通する。換言すると、共通液室２６は、複数の個別連通路２７を介して複数の圧力室３０と連通されている。
【００２９】
圧力室３０は、上面側から下面側に向けて凹んだ状態に形成され、上面側の開口が振動板３１により封止された空間である。すなわち、圧力室３０は、流路部材１８の上面に設けられた開口を含む空間である。この圧力室３０は、複数のノズル２４、すなわちノズル列に対応して、ノズル列方向に沿って複数形成されている。また、圧力室３０は、２列に形成されたノズル列に対応して、２列に形成されている。各圧力室３０は、ノズル列方向に直交する方向に長尺に形成され、長手方向の一側の端部に個別連通路２７が連通すると共に、他側の端部にノズル連通路２８が連通する。ノズル連通路２８は、圧力室３０とノズル２４とを個別に連通する空間であり、圧力室３０の底面から下面側に向けて延設されている。すなわち、ノズル連通路２８は、流路部材１８の下面に設けられた開口を含む空間であり、流路部材１８を板厚方向に貫通した状態に形成されている。また、ノズル連通路２８は、複数のノズル２４に対応して、ノズル列方向に沿って複数形成されている。
【００３０】
ノズルプレート２３は、流路部材１８の下面に接着剤等を用いて接合されたＳＵＳ又はシリコンからなる基板である。本実施形態では、このノズルプレート２３により、共通液室２６となる空間の下面側の開口が封止されている。また、ノズルプレート２３には、複数のノズル２４（すなわち、ノズル列）がノズルプレート２３の長手方向に沿って直線状（換言すると、列状）に開設されている。本実施形態におけるノズル列は、所定の間隔を空けて２列に形成されている。ノズル列を構成する複数のノズル２４は、一端側のノズル２４から他端側のノズル２４までドット形成密度に対応したピッチで、主走査方向に直交する副走査方向に沿って等間隔に設けられている。なお、ノズルプレートを流路部材における共通液室から内側に外れた領域に接合し、共通液室となる空間の下面側の開口を例えば可撓性を有するコンプライアンスシート等の部材で封止することもできる。
【００３１】
振動板３１は、流路部材１８の上面に積層された可撓性を有する薄膜状の部材である。この振動板３１によって、圧力室３０となるべき空間の上部開口が封止されている。換言すると、振動板３１によって、圧力室３０の上面が区画されている。この振動板３１における圧力室３０（詳しくは、圧力室３０の上部開口）に対応する部分は、圧電素子３２の撓み変形に伴ってノズル２４から遠ざかる方向あるいは近接する方向に変位する変位部として機能する。すなわち、振動板３１における圧力室３０の上部開口に対応する領域が、撓み変形が許容される駆動領域となる。この駆動領域（変位部）の変形（変位）により、圧力室３０の容積が変化し、圧力室３０内のインクに圧力変動が生じることになる。そして、この圧力変動を利用することで、圧力室３０内のインクを、ノズル連通路２８を介してノズル２４から噴射することができる。
【００３２】
振動板３１の上面（すなわち、流路部材１８の上面の外側）であって、圧力室３０と重なる領域（すなわち、駆動領域）には、駆動素子の一種である圧電素子３２が積層されている。なお、圧力室３０の全体が圧電素子３２に覆われる必要は無く、圧電素子３２の少なくとも一部と重なる領域に圧力室３０が形成されていれば良い。本実施形態における圧電素子３２は、所謂撓みモードの圧電素子である。この圧電素子３２は、各ノズル２４に対応してノズル列方向に沿って２列に並設されている。各圧電素子３２は、例えば、振動板３１上から順に、個別電極となる下電極層、圧電体層及び共通電極となる上電極層が順次積層されてなる。なお、駆動回路や配線の都合によって、下電極層を共通電極、上電極層を個別電極にすることもできる。このように構成された圧電素子３２は、下電極層と上電極層との間に両電極の電位差に応じた電界が付与されると、ノズル２４から遠ざかる方向あるいは近接する方向に撓み変形する。
【００３３】
封止板３３は、図２に示すように、圧電素子３２を収容可能な圧電素子収容空間３４が形成された基板である。圧電素子収容空間３４は、例えば、封止板３３を異方性エッチング等により板厚方向の途中まで除去することで形成される。この圧電素子収容空間３４の内部に圧電素子３２が収容されている。要するに、封止板３３は、圧電素子収容空間３４内に圧電素子３２を収容した状態で、振動板３１上に接合されている。本実施形態では、２列に形成された圧電素子３２の列に対応して、圧電素子収容空間３４が２列に形成されている。これら２つの圧電素子収容空間３４の間には、封止板３３が板厚方向に完全に除去された基板配置空間３６が形成されている。基板配置空間３６は貫通空間２２と連通し、その内部には貫通空間２２に挿通されたフレキシブル基板３５の端部が配置される。そして、この基板配置空間３６において、フレキシブル基板３５と圧電素子３２から延在されたリード配線（図示せず）と、が接続されている。
【００３４】
次に、上記した記録ヘッド３、特に流路部材１８の製造方法について説明する。図３〜図５は、流路部材１８の製造方法を説明する模式図である。本実施形態における流路部材１８は、金属粉末を用いた射出成形、すなわちＭＩＭ（金属粉末射出成形法）により一体的に作製される。具体的には、図３に示すように、射出成形機のノズル４１から金属粉末に結合材（バインダー）等を混練した混練物４０を、金型４２の流入口４３を通じて当該金型４２内へ射出する（図３における矢印）。例えば、約２０〜２００℃に熱した混練物４０を約３０〜１５０ｋｇｆ／平方センチメートルの圧力で射出する。これにより、金型４２内に混練物４０が充填される。次に、図４に示すように、金型４２内の混練物４０を冷却し、流路部材１８となる成形物（以下、流路部材１８′という）を成形する。その後、図５に示すように、冷却された流路部材１８′を金型４２から取り出す。なお、図３〜図５においては、１つの流路部材１８が成形される金型４２を例示しているが、これには限られない。１度の射出成形で複数の流路部材１８が成形される金型を用いることもできる。
【００３５】
ここで、金属粉末に使用される金属としては、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、又はこれらの合金等が用いられる。特に、この金属としては、耐アルカリ性を有するものが望ましい。結合材としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン―酢酸ビニル共重合体などのポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリスチレン等のスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリエステル、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、またはこれらの共重合体等の各種樹脂や、各種ワックス、パラフィン、高級脂肪酸（例えば、ステアリン酸）、アルコール、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸アミド、又はこれらを混合したもの等が用いられる。また、結合材としては、上記したものに、フタル酸エステル（例えば、ＤＯＰ、ＤＥＰ、ＤＢＰ）、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、セバシン酸エステル等の可塑剤が添加されていてもよい。
【００３６】
続いて、流路部材１８′から結合材等（揮発成分）を除去する脱脂処理（脱バインダー処理）を行う。例えば、非酸化性雰囲気、真空又は減圧状態下、或いは、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス中において、約１００〜７５０℃の熱を所定の時間加える。なお、脱脂処理としては、所定の溶媒（液体、気体）を用いて結合材等（揮発成分）を溶出させる方法を採用することもできる。次に、脱脂処理を終了した流路部材１８′を焼結炉で焼成する。例えば、約１０００〜１４５０℃の温度を約０．５〜８時間加える。これにより、流路部材１８′は、均一に収縮し、稠密化する。最後に金型４２の流入口４３等に対応する不要部分４４（図５参照）を除去して、上記で説明した流路部材１８が作製される。なお、不要部分４４は、脱脂処理の前に除去することもできる。そして、このようにして作製された流路部材１８は、ポーラス構造になり易い。本実施形態では、例えば、金属粉末に対する結合材の含有量、結合剤の組成、脱脂処理後の焼成条件等を適宜調整して、流路部材１８が積極的にポーラス構造になるようにしている。また、これら金属粉末に対する結合材の含有量、結合剤の組成、脱脂処理後の焼成条件等を調整することで、ポーラス構造の空隙率を調整することがきる。
【００３７】
上記のように流路部材１８を作製したならば、流路部材１８の上面に振動板３１、圧電素子３２、封止板３３を順次積層する。また、流路部材１８の下面に接着剤を用いてノズルプレート２３を接合する。その後、アクチュエーター収容空間２０内に振動板３１、圧電素子３２、封止板３３が収容されるように、流路部材１８の上面にヘッドケース１９を取り付けることで、上記した記録ヘッド３が作製される。
【００３８】
このように流路部材１８が、ＭＩＭにより一体的に形成されるため、ノズル列方向に沿って複数形成された一連の流路（すなわち、個別連通路２７、圧力室３０、及び、ノズル連通路２８）の形状を揃え易くなる。また、流路部材１８の作製時において、複数の部材を積層させて流路部材を作製する場合のような各部材を重ね合わせる際のアライメントが不要になるため、各流路の形状を一層揃え易くなる。このため、各流路の流路抵抗のばらつきを抑制でき、ひいては各ノズル２４から噴射されるインクの噴射特性のばらつきを抑制できる。その結果、たとえ流路部材１８の長さが長くなったり、ノズル２４（流路）の密度が高くなったりした場合でも、各流路の流路抵抗のばらつきに起因する歩留りの低下を抑制できる。従って、流路部材１８の長尺化及びノズル２４（流路）の高密度化に対応可能となる。また、共通液室２６から個別連通路２７を介して圧力室３０に至る流路の流路抵抗のばらつきを抑えることができるため、共通液室２６から圧力室３０に供給されるインク量のばらつきを抑えることができる。その結果、各ノズル２４から噴射されるインクの噴射特性のばらつきを一層抑制できる。そして、流路部材１８をＭＩＭにより作製したので、流路部材１８の製造が容易になる。
【００３９】
また、流路部材１８が一体的に形成されたので、各流路の内面に凹凸が形成されることを抑制できる。すなわち、流路の内面を滑らかにでき、流路抵抗を抑制することができる。さらに、複数の部材を接着剤で接合してなる流路部材のように、接着剤がインクに曝されて劣化するという問題が無いため、流路部材１８の信頼性の低下を抑制できる。また、流路部材１８を、耐アルカリ性を備えた金属で作製することができるため、アルカリ系のインクを流路内に流すことができる。特に、記録ヘッド３に用いられるインクは、アルカリ系のインクが多いため、流路部材が耐アルカリ性を有さないシリコン等からなる場合と比べて、使用できるインクの種類を増やすことができる。さらに、本実施形態では、流路部材１８がポーラス構造を有するようにしたので、例えば、流路内の表面に親水膜や保護膜等の層を形成する際に、当該層の密着力を高めることができる。すなわち、表面のポーラス構造の中に層を構成する分子が入り込むため、表面に対する層の密着力が上がる。また、流路部材１８とノズルプレート２３とを接着剤により接合する際に、当該接着剤がポーラス構造の中に入り込むため、接着剤の密着力を高めることができ、接着強度を高めることができる。さらに、個別連通路２７が圧力室３０から下面側に向けて延設されたので、個別連通路が圧力室の側面から流路部材の上面又は下面に対して平行に延在された構成と比べて、流路部材１８を小型化することができる。
【００４０】
ところで、流路部材１８内に形成される流路の構成は上記した第１の実施形態に限られない。図６に示す第２の実施形態では、圧力室３０と個別連通路２７との接続部の内壁面、及び、圧力室３０とノズル連通路２８との接続部の内壁面に、曲面が形成されている。具体的には、圧力室３０の底面（個別連通路２７及びノズル連通路２８が開口する面）におけるそれぞれの開口縁には、圧力室３０の底面から個別連通路２７の内壁面に向けて湾曲した第１の湾曲部４６と、圧力室３０の底面からノズル連通路２８の内壁面に向けて湾曲した第２の湾曲部４７とが形成されている。本実施形態においては、第１の湾曲部４６は、個別連通路２７の圧力室３０側の開口の外周に形成されている。また、第２の湾曲部４７は、ノズル連通路２８の圧力室３０側の開口の外周に形成されている。このように構成することで、圧力室３０の底面における個別連通路２７の開口縁、及び、ノズル連通路２８の開口縁に気泡が留まることを抑制できる。換言すると、流路内の気泡を排出することが容易になる。そして、本実施形態における流路部材１８も、上記した第１の実施形態と同様にＭＩＭにより形成される。なお、本実施形態では、個別連通路２７の開口縁、及び、ノズル連通路２８の開口縁の両方に曲面が形成されたが、すなわち、第１の湾曲部４６及び第２の湾曲部４７の両方が形成されたが、これには限られない。第１の湾曲部、又は、第２の湾曲部の何れか一方のみが形成された構成を採用することもできる。また、その他の構成は上記した第１の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００４１】
また、記録ヘッド３及び流路部材１８の構成としては、上記で例示した構成に限られない。図７及び図８に、第３及び第４の実施形態における記録ヘッド５３を例示する。なお、図７及び図８においては、他方のノズル列に対応する構成が、図示されたものと左右方向に対称であるため省略されている。
【００４２】
第３の実施形態について、詳しく説明する。図７は、第３の実施形態における記録ヘッド５３の要部を拡大した断面図である。本実施形態における記録ヘッド５３は、流路部材５８の上面（本発明における第１の面に相当）にヘッドケース６９、振動板８１、及び、圧電素子８２（本発明における駆動素子に相当）等が配置され、流路部材５８の下面（本発明における第２の面に相当）にダンパープレート６１、カバープレート６２、及び、ノズルプレート６３が積層されている。
【００４３】
本実施形態におけるヘッドケース６９は、内部に収容空間７０を有する合成樹脂製又は金属製の箱体状部材である。本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、ヘッドケース６９の内部にインクが流れる液体導入路７１が形成されている。この液体導入路７１の下端は、後述する接続流路７２を介して共通液室７６と接続されている。また、本実施形態でも、２列に形成されたノズル列に対応して、液体導入路７１が２つ形成されている。本実施形態における流路部材５８は、第１の実施形態と同様に、ＭＩＭを用いて一体的に形成された、ポーラス構造を有する金属からなる。本実施形態における流路部材５８は、接続流路７２、共通液室７６（本発明における第４の空間に相当）、個別連通路７７（本発明における第３の空間に相当）、圧力室８０（本発明における第１の空間に相当）、及び、ノズル連通路７８（本発明における第２の空間に相当）等からなる一連の流路を備えている。
【００４４】
接続流路７２は、液体導入路７１と共通液室７６とを接続する流路である。本実施形態における接続流路７２は、流路部材５８の上面（すなわち、液体導入路７１に対応する部分）から流路部材５８の下面側まで延設され、下面側において、共通液室７６側に屈曲されて下面と平行な方向に延設されている。共通液室７６は、第１の実施形態と同様に、各圧力室８０に共通なインクが貯留される、ノズル列方向に沿った長尺な空間である。本実施形態における共通液室７６は、流路部材５８の下面側から上面側に向けて板厚方向の途中まで凹んだ状態に形成されている。共通液室７６と圧力室８０とを接続する個別連通路７７は、共通液室７６側の比較的径の小さい小径部分８５と、圧力室８０側に形成される比較的径の大きい大径部分８６とからなる。すなわち、本実施形態における個別連通路７７は、圧力室８０側に向けて拡径している。なお、個別連通路７７の小径部分８５は、その他の流路（すなわち、液体導入路７１、接続流路７２、共通液室７６、圧力室８０、及び、ノズル連通路７８）よりも流路面積が小さくなるように形成されている。圧力室８０は、第１の実施形態と同様に、上面側から下面側に向けて凹んだ状態に形成され、上面側の開口が振動板８１により封止された空間である。本実施形態でも、圧力室８０は、複数のノズル６４、すなわちノズル列に対応して、ノズル列方向に沿って複数形成されている。また、各圧力室８０は、ノズル列方向に直交する方向に長尺に形成され、長手方向の一側の端部に個別連通路７７が連通すると共に、他側の端部にノズル連通路７８が連通する。ノズル連通路７８は、第１の実施形態と同様に、圧力室８０とノズル６４とを個別に連通する空間であり、圧力室８０の底面から下面側に向けて延設されている。
【００４５】
振動板８１は、ヘッドケース６９の収容空間７０内に配置され、第１の実施形態と同様に、流路部材５８の上面に積層された可撓性を有する薄膜状の部材である。この振動板８１によって、圧力室８０となるべき空間の上部開口が封止されている。振動板８１の上面（すなわち、流路部材５８の上面の外側）であって、圧力室８０と重なる領域には、駆動素子の一種である圧電素子８２が積層されている。本実施形態における圧電素子８２も、第１の実施形態と同様、所謂撓みモードの圧電素子である。そして、本実施形態でも、圧電素子８２は、各ノズルに対応してノズル列方向に沿って２列に並設されている。
【００４６】
流路部材５８の下面には、ダンパープレート６１及びカバープレート６２が接合されている。具体的には、ダンパープレート６１及びカバープレート６２は、流路部材５８とノズルプレート６３との間に配置されている。このダンパープレート６１及びカバープレート６２は、共通液室７６にダンパー機能を付与するための基板である。ダンパープレート６１は、可撓性を有する薄板状の基板であり、接続流路７２及び共通液室７６の下面側の開口を封止する。カバープレート６２は、ダンパープレート６１の下面に接合された剛性のある基板である。カバープレート６２の共通液室７６に対応する部分は、板厚方向に貫通した空気室８８となっている。このため、共通液室７６の下面は、ダンパープレート６１のみにより区画され、共通液室７６内の圧力変動を吸収するダンパーとして機能する。なお、ダンパープレート６１及びカバープレート６２のノズル連通路７８に対応する部分は、当該ノズル連通路７８とノズル６４とを連通する開口（図示を省略）となっている。ノズルプレート６３は、カバープレート６２の下面に接合されたＳＵＳ又はシリコンからなる基板である。このノズルプレート６３には、第１の実施形態と同様に、複数のノズル６４（すなわち、ノズル列）がノズルプレート６３の長手方向に沿って直線状に開設されている。また、本実施形態においても、ノズル列が２列に形成されている。
【００４７】
そして、本実施形態における流路部材５８も、ＭＩＭにより一体的に形成されている。このため、本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を奏する。すなわち、ノズル列方向に沿って複数形成された一連の流路（すなわち、個別連通路７７、圧力室８０、及び、ノズル連通路７８）の形状を揃え易くなり、流路部材５８の長尺化及びノズル６４（流路）の高密度化に対応可能となる。また、流路内の凹凸を無くすことができるため、流路抵抗を抑制することができる。さらに、複数の部材を接着剤で接合してなる流路部材のように、接着剤がインクに曝されて劣化するという問題が無いため、流路部材５８の信頼性の低下を抑制できる。
【００４８】
また、第４の実施形態における記録ヘッド５３では、第３の実施形態においてヘッドケース６９となっていた部分が、流路部材５８と共に一体的に形成されている。すなわち、第４の実施形態における記録ヘッド５３は、ヘッドケースを備えていない。第４の実施形態における記録ヘッド５３について、図８を用いて詳しく説明する。図８は、第４の実施形態における記録ヘッド５３の要部を拡大した断面図である。本実施形態における記録ヘッド５３は、流路部材５８の収容空間７０の底面（本発明における第１の面に相当）に振動板８１、及び、圧電素子８２（本発明における駆動素子に相当）等が配置され、流路部材５８の下面（本発明における第２の面に相当）にダンパープレート６１、カバープレート６２、及び、ノズルプレート６３が取り付けられている。また、本実施形態における記録ヘッド５３は、流路内のインクを加熱するヒーター９０を備えている。
【００４９】
本実施形態における流路部材５８は、内部に収容空間７０を有する箱体状に形成されている。具体的には、流路部材５８は、上面の外周部から上方に突出した外周壁８９と、この外周壁８９に囲われた収容空間７０とを備えている。そして、この収容空間７０内に振動板８１、及び、圧電素子８２等が配置されている。具体的には、収容空間７０の底面に振動板８１、及び、圧電素子８２等が積層されている。また、流路部材５８は、第１の実施形態と同様に、接続流路７２、共通液室７６、個別連通路７７、圧力室８０、及び、ノズル連通路７８等からなる一連の流路を備えている。本実施形態における接続流路７２は、流路部材５８の外周壁８９において上面から下面まで上下方向に貫通する状態に形成され、下面側において、共通液室７６側に屈曲されて下面と平行な方向に延設されている。共通液室７６、個別連通路７７、圧力室８０、及び、ノズル連通路７８等は、流路部材５８の下方の部分に形成されている。これらの流路の構成は、第１の実施形態と同じであるため説明を省略する。また、本実施形態における流路部材５８の収容空間７０に臨む領域には、ヒーター９０が設けられている。具体的には、このヒーター９０は、流路部材５８の外周壁８９の内面に埋め込まれている。このヒーター９０により、接続流路７２内のインクを加熱することができる。なお、その他の構成は上記した第３の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００５０】
そして、本実施形態における流路部材５８も、ＭＩＭにより一体的に形成されるが、この際、ヒーター９０も同時に埋め込まれる。具体的には、金型内の所定の位置に予めヒーター９０を挿入しておき、金属粉末に結合材等を混練した混練物を金型内へ射出する。これによりヒーター９０が流路部材５８となる成形物に埋め込まれる。その後、脱脂処理及び焼成を順次行うことで、ヒーター９０が埋め込まれた流路部材５８を作製することができる。このように、流路部材５８の作成時にヒーター９０を当該流路部材５８に取り付けることができるため、ヒーター９０を備えた記録ヘッド５３の製造が容易になる。また、射出成形時にヒーター９０を埋め込むことで、ヒーター９０と流路部材５８との密着性が向上し、ヒーター９０の熱を流路部材５８に伝え易くすることができる。これにより、接続流路７２内のインクの加熱効率が向上する。
【００５１】
ところで、上記した各実施形態では、個別連通路２７、７７及びノズル連通路２８、７８が流路部材の上面（又は下面）に対して略垂直に延設されていたが、これには限られない。個別連通路及びノズル連通路が流路部材の上面（又は下面）に対して斜めに延設された構成を採用することもできる。また、個別連通路に関しては、流路部材の上面（又は下面）に対して略平行に延設された構成を採用することもできる。例えば、流路部材の上面に対して平行な方向において圧力室と共通液室とが重なっている場合、これらを接続する個別連通路は、流路部材の上面に対して平行な方向に延設される。要するに、ノズル連通路は、流路部材の上面側から下面側に向けて延設されていれば、どのような方向に延設されていても良く、更に、個別連通路は、上面側から下面側に向けた方向に限られず、どのような方向に延設されていても良い。
【００５２】
また、上記した各実施形態では、圧力室内のインクに圧力変動を生じさせる駆動素子として、所謂撓み振動型の圧電素子を例示したが、これには限られない。例えば、所謂縦振動型の圧電素子や、発熱素子、静電気力を利用して圧力室の容積を変動させる静電アクチュエーター等の各種アクチュエーターを採用することができる。さらに、記録ヘッドとして、記録媒体の搬送方向（副走査方向）と交差する方向（主走査方向）に走査（往復移動）しつつインクの噴射を行う所謂シリアルヘッドを例示したが、これには限られない。記録ヘッドを記録媒体の幅方向に複数並べた所謂ラインヘッドを備えたプリンターにも本発明を適用できる。
【００５３】
そして、以上においては、液体噴射ヘッドとしてインクジェット式記録ヘッドを例に挙げて説明したが、本発明は、流路部材を備えた他の液体噴射ヘッドにも適用することができる。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）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（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも本発明を適用することができる。ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドでは液体の一種としてＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液体の一種として液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは液体の一種として生体有機物の溶液を噴射する。
【符号の説明】
【００５４】
１…プリンター，２…記録媒体，３…記録ヘッド，４…キャリッジ，５…キャリッジ移動機構，６…搬送機構，７…インクカートリッジ，８…タイミングベルト，９…パルスモーター，１０…ガイドロッド，１８…流路部材，１９…ヘッドケース，２０…アクチュエーター収容空間，２１…液体導入路，２２…貫通空間，２３…ノズルプレート，２４…ノズル，２６…共通液室，２７…個別連通路，２８…ノズル連通路，３０…圧力室，３１…振動板，３２…圧電素子，３３…封止板，３４…圧電素子収容空間，３５…フレキシブル基板，３６…基板配置空間，３８…第１液室，３９…第２液室，４０…混練物，４１…ノズル，４２…金型，４３…流入口，４４…不要部分，４６…第１の湾曲部，４７…第２の湾曲部，５３…記録ヘッド，５８…流路部材，６１…ダンパープレート，６２…カバープレート，６３…ノズルプレート，６４…ノズル，６９…ヘッドケース，７０…収容空間，７１…液体導入路，７２…接続流路，７６…共通液室，７７…個別連通路，７８…ノズル連通路，８０…圧力室，８１…振動板，８２…圧電素子，８５…小径部分，８６…大径部分，８８…空気室，８９…外周壁，９０…ヒーター
【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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