(57)【要約】【課題】プレス加工法によって圧力発生室や流体抵抗部となる貫通穴を形成すると、圧力発生室を区画する隔壁の形状が舟形形状となって他の部材との接合が不均一になってノズル毎に滴吐出特性がばらつくことになる。【解決手段】１枚の薄板から、複数の圧力発生室１２と、圧力発生室１２に液体を供給する流体抵抗部１３と、圧力発生室１２に対応するノズル穴１１が形成された流路板１を備え、流路板１は、金属材料からなり、溝状窪み１５で形成された圧力発生室１２と、溝状窪み１５の長手方向の一端に形成されたノズル穴１１と、溝状窪み１５の長手方向の他端に形成された流体抵抗部１３とを有し、圧力発生室１２、ノズル穴１１及び流体抵抗部１３は薄板を厚み方向に変形させて形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１枚の薄板から、複数の圧力発生室と、前記圧力発生室に液体を供給する流体抵抗部と、前記圧力発生室に対応するノズル穴が形成された流路板を備え、
前記流路板は、金属材料からなり、
溝状窪みで形成された前記圧力発生室と、
前記溝状窪みの長手方向の一端に形成された前記ノズル穴と、
前記溝状窪みの長手方向の他端に形成された前記流体抵抗部と、を有し、
前記圧力発生室、前記ノズル穴及び前記流体抵抗部は前記薄板を厚み方向に変形させて形成されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記ノズル穴が形成された部分は前記圧力発生室が形成された部分よりも更に液滴吐出方向側に変形していることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記流体抵抗部を通して前記圧力発生室に液体を供給する共通液体溜りを有する保持部材を備え、前記溝状窪みは、前記保持部材に備えられた共通液体溜りに対向する位置まで延び、連通口を介して前記共通液体溜りと接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記連通口の入口部分から前記ノズル穴に至るまでの流路の壁面のうち、前記圧力発生室内の液体を加圧するアクチュエータ手段が配置される側の壁面以外の壁面は、常にノズル面に対して傾きを有し連続的に変化する傾斜面であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
１枚の薄板から、複数の圧力発生室と、前記圧力発生室に液体を供給する流体抵抗部と、前記圧力発生室に対応するノズル穴が形成された流路板を備えた液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記薄板を押圧して厚み方向に変形させて溝状窪みからなる前記圧力発生室と前記流体抵抗部及び内部に前記ノズル穴となる凹部が形成されたノズル開口部を形成し、その後ノズル開口部の先端部を研磨して前記ノズル穴を開口する
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記流路板に形成された溝状窪みはプレス加工を途中で止めるハーフピアス加工法にて形成することを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記流路板に形成された溝状窪みは鍛造加工法にて形成することを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記溝状窪みからなる前記圧力発生室と前記流体抵抗部及び前記ノズル開口部を同時に押圧形成することを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記薄板に前記圧力発生室と前記流体抵抗部となる形状をしたパンチを押圧する第１工程と、
前記薄板に前記ノズル穴を形成するパンチを押圧して内部にノズル穴となる凹部が形成されたノズル開口部を形成する第２工程と、
前記第２工程で形成されたノズル開口部の前記薄板の液滴が吐出していく面に突出した先端部を研磨して前記ノズル穴を開口する第３工程と、を行なう
ことを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記第１工程及び第２工程は、前記圧力発生室と前記流体抵抗部及び前記ノズル穴のパンチ形状を転写する鍛造法であることを特徴とする請求項１０に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記薄板に前記圧力発生室と前記流体抵抗部となる形状をしたパンチを押圧する第１工程と、
前記押圧によって形成された溝状窪みの底部に対向する面に突出した面を研磨する第２工程と、
前記ノズル穴を形成するパンチを押圧して内部に前記ノズル穴となる凹部が形成されたノズル開口部を形成する第３工程と、
前記第３工程によって形成された前記ノズル開口部の先端部を研磨して前記ノズル穴を開口する第４工程と、を行なう
ことを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
前記第１工程は、プレス加工により前記薄板のプレスを途中で止めて溝部窪みを形成するハープエッチングであることを特徴とする請求項１２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体吐出ヘッド及びその製造方法、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。
【０００３】
なお、本願において、液体吐出記録方式の「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。また、「画像」とは平面的画像（２次元画像）に限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を３次元的に造形して形成された像も含まれる。
【０００４】
液体吐出ヘッドとしては、複数のノズル穴（ノズル、ノズル開口、オリフィス、吐出口などとも称される。）を有するノズル板と、各ノズルに連通する圧力発生室（圧力室、液室、加圧液室、個別液室などとも称される。）及び各圧力発生室へインクを供給する流体抵抗部とからなる流路板（チャンバープレートなどとも称される。）と、圧力発生室及び流体抵抗部などの壁面を形成する振動板部材とを接着接合して、圧力発生室の壁面を形成する振動板を圧電素子などの圧力発生手段で変形させて圧力発生室内の容積（体積）を変化させることによってノズル穴から液滴を吐出させるようにしたものなどが知られている（特許文献１）。
【０００５】
このような液体吐出ヘッドのノズル穴は、印刷解像度のピッチ、あるいは、その１／２から１／３のピッチで形成され、より高品質な画質を得るために吐出される液滴を安定させる必要があることから、その位置精度や形状精度を高精度にする必要がある。
【０００６】
従来、例えばノズル板の製造方法として、薄板の金属板にパンチによる転造によってテーパ状の断面形状を形成した後に、ノズル穴となる先端部を研磨して形成する方法が知られている（特許文献２）。
【０００７】
また、流路板の製造方法としては、シリコン単結晶を用いた異方性エッチングにより圧力発生室を高精度に加工する方法がある（特許文献３）。しかしながら、ヘッドの大きさが１インチを超えてくると、材料コストが上昇するという不都合があり、また、例えば上述した加工法で形成されたノズル板とシリコン材料で形成された流路板を接合する場合、短時間で硬化させるために高温で硬化すると、材料の線膨張係数が異なるためにそれぞれの対向位置がずれたり、ソリが発生し、場合によってはシリコン材料が割れたりする問題が発生することから、常温で硬化する接着剤を用いざるを得ず、ヘッド製造工程に時間が係るという問題もある。
【０００８】
そこで、流路板は、金属製の薄板をエッチング法によって貫通穴を形成し（特許文献４）、あるいは、プレス加工法によって圧力発生室を細長い溝にて形成し（特許文献５）、プレス加工法を用いて圧力発生室となるインクの流路穴を形成する（特許文献６）ことなどが知られている。これらの製造方法によれば、ノズル板、流路板、振動板部材をすべて同じ材料、例えばステンレス製の薄板にて形成することができる。
【０００９】
また、ヘッド内に液体を充填ないし供給するときに、ノズル、個別液室、複数の個別液室に液体を供給する共通液室（共通流路）内に気泡が残留すると、安定した液滴吐出を行うことができなくなる。また、液滴を吐出するノズル数が増加するに伴って共通液室から個別液室に対して速やかに液体を補充供給しなければならなくなり、供給が追いつかないと滴吐出不良が発生しまうことになる。 
【００１０】
従来、液体吐出ヘッドにおける気泡排出性を向上するために、例えば、特許文献７には、液流路を構成する天井部は、液流路を構成する底面部からの高さに応じて吐出口側から順に領域Ｉ、領域ＩＩおよび領域ＩＩＩから構成され、領域ＩおよびＩＩＩは液流路を構成する底面部と平行であり、領域Ｉは領域ＩＩＩよりも液流路高さが高く、領域ＩＩは領域ＩＩＩから領域Ｉに向けて液流路高さが増大する傾斜を有し、領域ＩＩは天井部と吐出口形成面との交点である基準点からの距離Ｌ１〜Ｌ２の範囲に形成され、底面部は、この底面部への基準点の投影点からの距離ＬＨ１〜ＬＨ２の範囲に吐出圧力発生手段を有し、天井部と底面部との関係が所定の関係式を満たすようにすることが開示されている。
【００１１】
また、特許文献８には、圧電素子を備えた液滴吐出ヘッドにおいて、圧力室のインク流入口とインク流出口の縁の近傍にその長手方向に沿って内側へ延在する凸部をそれぞれ設けることによりインクの流速を高め気泡が排出されやすくなるようにしたものが開示されている。
【００１２】
また、特許文献９には、流路に発生する段差部に硬化材を充填し、流路内壁を滑らかにすることで段差部での圧力波の減衰や気泡の残留を防ぐことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平７−１５６３８７号公報
【特許文献２】特開２００２−１１３５２９号公報
【特許文献３】特開２００７−１４４７０６号公報
【特許文献４】特開２００４−１５３４７８号公報
【特許文献５】特開２０００−２６３７９９号公報
【特許文献６】特開２００７−１５２６６３号公報
【特許文献７】特許第３４９５８６３号
【特許文献８】特開２００６−２０５６２１号
【特許文献９】特開２００８−７４０３４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述した流路板及びその製造方法に関して、上述した特許文献４に開示の技術によれば、圧力発生室となる貫通穴のピッチが印刷解像度の４〜５倍と粗くなるため、ヘッドが大きくなり、画像形成装置も大型化するという課題がある。
【００１５】
また、特許文献５に開示の技術は、圧力発生室及びインク供給口となる凹部に相当する凸部を複数備えた第１金型と、圧力発生室間の隔壁対応した凸部を複数備えた第２金型とを金属製の薄板を挟み込み形成するいわゆる鍛造工法によるものである。この場合、第１金型及び第２金型に必要とするノズル数の数だけの凹凸部を形成する必要がある。つまり、インク滴の吐出量を安定させるために必要な圧力発生室のピッチ及び形状を全ての凹凸部に要求される。さらには、圧力発生室を区画する隔壁部を形成するためには、第１金型に形成された凸部間に隆起させて形成する構造となっているので、プレス加工する際の押圧力として大きな力が必要となり、それに耐え得る金型構造にする必要があるなど、金型のコストアップとなり、ヘッドのコストが高くなるという課題がある。
【００１６】
また、インクジェット記録ヘッドを用いた画像形成装置は、高速化を図るために、複数個のヘッドを千鳥状に配列したライン型の記録ヘッドモジュールを使用するようになっている。このようなヘッドモジュールを構成する場合のヘッド数を極力少なくするためには、より高集積ノズルでかつ長尺なヘッドが求められている。
【００１７】
しかしながら、前記特許文献４の開示のプレス加工法による方法では、ヘッドを長尺することは、前記第１及び第２金型をヘッドの長さに相当する金型の大きさにする必要があり、金型コストも大幅にアップすることになる。また、プレス加工によって形成された流路板はノズル板や振動板部材と接合する前に接合面を研磨する工程を入れる必要があり、部品コストのアップとなる。
【００１８】
そのため、特許文献６に開示されるようにプレス加工法によって圧力発生室となる貫通穴を形成する方法がある。同文献には具体的な加工方法については開示されていないが、ブランクプレートにプレス加工によって位置決め穴を形成した後、その穴を基準に圧力発生及び流体抵抗部となる貫通穴を開けていくことになる。
【００１９】
この特許文献６に開示の技術では、貫通穴を開けるための形状をした少なくとも１つのパンチを持つ第１金型と、前記パンチに対応した穴を持った第２金型とからなった金型構成となっている。第１金型の凸なるパンチによって押し出されたチップは、第２金型の穴部に押し込まれる。第２金型に設けられた穴部の奥は、第１金型のパンチの長さとほぼ同じかそれより僅かに短い位置から穴部が広くなっている。これにより、押し込まれたチップが、第２金型の穴を通して、廃棄されることになる。
【００２０】
しかしながら、このような加工方法で形成された圧力発生室を区画する隔壁の形状は、舟形形状となる。このような舟形形状の状態でノズル板や振動板部材と接着接合する場合、舟形部にて捩れが発生することがある。特に、振動板部材のように数μｍの薄板の場合、接合するときに前記船形の形状の影響を受けやすく、均一に接合できない。結果的に、圧力発生手段を接合するときに不均一に接合され、個々のノズル毎に滴吐出特性がばらつくという課題が発生することになる。
【００２１】
次に、流路板の流路形状に関し、上述した特許文献７に開示の構成にあってはノズルプレートと流路の接合部で形成される鋭角部分、特許文献８に開示の構成にあっては液室壁面と凸部によって形成される凹部など、その構造上、流路の一部に狭小部が発生し、かえって気泡の滞留を招くおそれがある。また、特許文献９に開示の構成にあっては流路部の組立後に硬化材を充填する必要があり、工程の複雑さによるコストアップや製造バラツキの原因となる課題がある。
【００２２】
また、液体吐出方式の画像形成装置としては、高速印刷、高精細画像、大判連続印刷が要求され、かつ、装置の小型化、低コスト化、さらには低ランニングコスト、印字への高信頼性等も高いものが求められている。このような要求の１つ以上に応えるためには、ヘッド自体のノズル密度の高密度化（例えば６００〜１２００ｄｐｉ）、駆動周波数の高周波数化が挙げられるが、従前は気泡排出性以外の対策が考慮されていない。
【００２３】
特に、３００ｄｐｉ以上の高密度ヘッドでは液室自体の容量を確保することが困難であり、排除体積（振動板の変位や泡の膨張によって液室内から液体を排除できる体積）が非常に小さい。このため、液室内で付着し動かず、メニスカス形成に影響を及ぼさない気泡であっても排除体積の変化に作用し、吐出性能のばらつき原因となる。また、３００ｄｐｉ以上の高密度ヘッドでは、その排除体積の小ささから、高密度ながらも印字速度自体は比例的に速くできない問題があることから、液室内でのエネルギー損失を抑え、より高効率な吐出性能を持たせる必要がある。
【００２４】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、低コストでヘッドの長尺化を図れるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
１枚の薄板から、複数の圧力発生室と、前記圧力発生室に液体を供給する流体抵抗部と、前記圧力発生室に対応するノズル穴が形成された流路板を備え、
前記流路板は、金属材料からなり、
溝状窪みで形成された前記圧力発生室と、
前記溝状窪みの長手方向の一端に形成された前記ノズル穴と、
前記溝状窪みの長手方向の他端に形成された前記流体抵抗部と、を有し、
前記圧力発生室、前記ノズル穴及び前記流体抵抗部は前記薄板を厚み方向に変形させて形成されている
構成とした。
【００２６】
ここで、前記ノズル穴が形成された部分は前記圧力発生室が形成された部分よりも更に液滴吐出方向側に変形している構成とできる。
【００２７】
また、前記流体抵抗部を通して前記圧力発生室に液体を供給する共通液体溜りを有する保持部材を備え、前記溝状窪みは、前記保持部材に備えられた共通液体溜りに対向する位置まで延び、連通口を介して前記共通液体溜りと接続されている構成とできる。
【００２８】
また、前記連通口の入口部分から前記ノズル穴に至るまでの流路の壁面のうち、前記圧力発生室内の液体を加圧するアクチュエータ手段が配置される側の壁面以外の壁面は、常にノズル面に対して傾きを有し連続的に変化する傾斜面である構成とできる。
【００２９】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているものである。
【００３０】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、
１枚の薄板から、複数の圧力発生室と、前記圧力発生室に液体を供給する流体抵抗部と、前記圧力発生室に対応するノズル穴が形成された流路板を備えた液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記薄板を押圧して厚み方向に変形させて溝状窪みからなる前記圧力発生室と前記流体抵抗部及び内部に前記ノズル穴となる凹部が形成されたノズル開口部を形成し、その後ノズル開口部の先端部を研磨して前記ノズル穴を開口する
構成とした。
【００３１】
ここで、前記流路板に形成された溝状窪みはプレス加工を途中で止めるハーフピアス加工法にて形成する構成とできる。
【００３２】
また、前記流路板に形成された溝状窪みは鍛造加工法にて形成する構成とできる。
【００３３】
また、前記溝状窪みからなる前記圧力発生室と前記流体抵抗部及び前記ノズル開口部を同時に押圧形成する構成とできる。
【００３４】
また、前記薄板に前記圧力発生室と前記流体抵抗部となる形状をしたパンチを押圧する第１工程と、
前記薄板に前記ノズル穴を形成するパンチを押圧して内部に前記ノズル穴となる凹部が形成されたノズル開口部を形成する第２工程と、
前記第２工程で形成された前記ノズル開口部の前記薄板の液滴が吐出していく面に突出した先端部を研磨して前記ノズル穴を開口する第３工程と、を行なう
構成とできる。
【００３５】
この場合、前記第１工程及び第２工程は、前記圧力発生室と前記流体抵抗部及び前記ノズル穴のパンチ形状を転写する鍛造法である構成とできる。
【００３６】
また、前記薄板に前記圧力発生室と前記流体抵抗部となる形状をしたパンチを押圧する第１工程と、
前記押圧によって形成された溝状窪みの底部に対向する面に突出した面を研磨する第２工程と、
前記ノズル穴を形成するパンチを押圧して内部に前記ノズル穴となる凹部が形成されたノズル開口部を形成する第３工程と、
前記第３工程によって形成された前記ノズル開口部の先端部を研磨して前記ノズル穴を開口する第４工程と、を行なう
構成とできる。
【００３７】
この場合、前記第１工程は、プレス加工により前記薄板のプレスを途中で止めて溝部窪みを形成するハープエッチングである構成とできる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、流路板は、金属材料からなり、溝状窪みで形成された圧力発生室と、溝状窪みの長手方向の一端に形成されたノズル穴と、溝状窪みの長手方向の他端に形成された流体抵抗部と、を有し、圧力発生室、ノズル穴及び流体抵抗部は薄板を厚み方向に変形させて形成されている構成としたので、低コストでヘッドの長尺化を図れるようになる。
【００３９】
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えるので、高速化、低コスト化を図れる。
【００４０】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法によれば、薄板を押圧して厚み方向に変形させて溝状窪みからなる圧力発生室と流体抵抗部及び内部にノズル穴となる凹部が形成されたノズル開口部を形成し、その後ノズル開口部の先端部を研磨してノズル穴を開口する構成としたので、低コストで長尺ヘッドを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る液体吐出ヘッドの第１実施形態の説明に供するノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。
【図２】同じくノズル配列方向に沿う断面説明図である。
【図３】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の第１実施形態の説明に供する断面説明図である。
【図４】同じく上型のパンチの先端形状の説明に供する説明図である。
【図５】同じくノズル穴開口工程の説明に供する説明図である。
【図６】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の第２実施形態の説明に供する断面説明図である。
【図７】本発明に係る液体吐出ヘッドの第２実施形態の説明に供するノズル配列方向に沿う断面説明図である。
【図８】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の第４実施形態の説明に供する断面説明図である。
【図９】同じく研磨工程の説明に供する説明図である。
【図１０】同じくノズル穴用開口部の形成工程の説明に供する説明図である。
【図１１】本発明に係る液体吐出ヘッドの第３実施形態の説明に供するノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。
【図１２】同じくノズル配列方向に沿う断面説明図である。
【図１３】同じく図１１の要部拡大説明図である。
【図１４】同じく図１２の要部拡大説明図である。
【図１５】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の第５実施形態の説明に供する断面説明図である。
【図１６】同じくノズル穴開口工程の説明に供する説明図である。
【図１７】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の第６実施形態の説明に供する断面説明図である。
【図１８】本発明に係る液体吐出ヘッドの第４実施形態のノズル配列方向に沿う断面説明図である。
【図１９】本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の第８実施形態の説明に供する断面説明図である。
【図２０】本発明に係る液体吐出ヘッドの第５実施形態のノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。
【図２１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す全体構成図である。
【図２２】同じく要部平面説明図である。
【図２３】本発明に係る画像形成装置の他の例を示す機構部全体の概略構成図である。
【図２４】同装置の記録ヘッドの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る液体吐出ヘッドの第１実施形態について図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図、図２は同ヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図である。
この液体吐出ヘッド１０は、流路板（チャンバプレート）１及び振動板部材（ダイアフラムプレート）２を接合して構成される流路ユニット３と、アクチュエータ手段としての圧電アクチュエータユニット４と、フレーム部材５などで構成されている。
【００４３】
流路板１は、一枚の金属材料からなる薄板から、液滴を吐出する複数のノズル穴１１と、各ノズル穴１１が連通する圧力発生室１２と、圧力発生室１２にインクを供給する流体抵抗部１３と、流体抵抗部１３へのインク導入部１４とが形成されている。ここで、流路板１の圧力発生室１２は、薄板から形成された溝状窪み１５で形成され、この溝状窪み１５の長手方向の一端にノズル穴１１が形成され、溝状窪み１５の長手方向の他端側に流体抵抗部１３及び流体抵抗部１３の更に他端側にインク導入部１４が形成され、これらの圧力発生室１２、ノズル穴１１、流体抵抗部１３、インク導入部１４は薄板を厚み方向に変形させて形成されている。
【００４４】
この流路板１は、例えば鍛造プレス加工法によって形成している。この場合、流路板１の断面は、図２に示すように、連続した凹凸形状となり、溝状窪み１５である凹部が圧力発生室１２と流体抵抗部１３及びインク導入部１４となり、凸部がそれぞれの隔壁１６となる。そして、インク流路となる圧力発生室１２と流体抵抗部１３及びインク導入部１４の断面形状は、四角形状というよりは台形状のような形状をしている（これは、鍛造法を用いるときの特徴でもある。）。
【００４５】
流体抵抗部１３の幅は圧力発生室１２の幅より狭くなっている。そして、深さは、前記圧力発生室１２の深さよりも浅くしている。流体抵抗部１３と圧力発生室１２の深さや幅は圧力発生室１２と同一であっても良いが、圧力発生室１２より幅や深さを狭くすることで、滴吐出時に圧力発生室１２内のインクがインク導入部１４側に戻ろうとする抵抗部となってより効率よく液滴を吐出させることができる。
【００４６】
また、ノズル穴１１の位置は、圧力発生室１２の端部により近い方が好ましい。これにより、インクを圧力発生室１２内に充填するときに、気泡を排除しやすくなり、気泡を排出させるためのインク廃棄量の削減や吐出の信頼性を向上させることができる。また、気泡が圧力発生室１２内に混入したときにも気泡が排出され易くなる。また、流体抵抗部１３から伸びた溝状窪み１５はインク導入部１４として共通液室１８の直下まで伸びている。これによって、前記同様に流体抵抗部１３から圧力発生室１２へのインクの導入をスムーズに行なうことができる。
【００４７】
振動板部材２は、圧力発生室１２、流体抵抗部１３、インク導入部１４の一部の壁面を形成している。この振動板部材２の圧力発生室１２の壁面を形成する部分は変形可能な領域（振動板領域：ダイアフラム）２１となっており、振動板領域２１の圧力発生室１２と反対側の面には圧電アクチュエータ４と接合する凸部２２が形成され、また、フレーム部材５と接合する領域、圧力発生室１２、１２間に対応して後述する非駆動圧電素子柱５２と接合する領域などにも厚肉部２３が形成されている。また、振動板部材２のインク導入部１４の壁面を形成する部分には、後述するフレーム部材５に形成された共通液体溜まりである共通液室１８とインク導入部１４とを連通する複数の貫通穴２４を形成したフィルタ部２５が設けられている。
【００４８】
この振動板部材２は、例えばＮｉのエレクトロフォーミング法（電鋳法）に形成することができる。振動板領域２１の厚みは例えば３〜７μｍ、凸部２２、厚肉部２３の厚みは例えば１０〜２０μｍとしている。Ｎｉ電鋳に代えて、例えば、厚さ５〜１０μｍのステンレス製の薄板で構成することもできる。
【００４９】
圧電アクチュエータ４は、ベース部材４１上に１又は複数の圧電素子部材４２を接合したもので、圧電素子部材４２にはハーフカットダイシングなどによるスリット溝加工などで複数の櫛歯状に分割された駆動圧電素子柱５１及び非駆動（ダミー）圧電素子柱５２が形成されている。駆動圧電素子柱５１は振動板部材２の振動板領域２１の凸部２２に接合され、また、非駆動圧電素子柱５２は振動板部材２の圧力発生室１２、１２間に対応する厚肉部２３に接合されている。なお、圧電素子部材４２として、ここでは導電材料と圧電材料を積層して構成した積層型圧電素子部材を使用し、ｄ３３方向の変位を使用する構成としているが、ｄ３１方向の変位を使用する構成、または、少なくとも１層以上の圧電層を平板上に振動板部材２の振動板領域２１上に配設したベンド歪型圧電素子を用いる構成とすることもできる。
【００５０】
また、ここでは圧電アクチュエータを用いているが、サーマル型アクチュエータや静電型アクチュエータを用いる構成とすることもできる。
【００５１】
フレーム部材５は、流路ユニット３を保持するとともに、図示していないインクタンクからのインクを導入し貯留する共通液室１８を形成し、内部に圧電アクチュエータ４が挿入されている。このフレーム部材５は、流路ユニット３の剛性よりは数倍高い剛性の部材となっている。例えば、金属を切削加工で形成したり、樹脂を溶解して形成するモールド工法によって形成されている。なお、流路ユニット３とフレーム部材５及びこれらを接合する接着剤は、インクと直接接触するのでインク内に含まれる溶剤等に溶けないよう十分耐え得る材料が選択されている。
【００５２】
このように構成した液体吐出ヘッド１０においては、例えば、圧電素子部材４２の駆動圧電素子柱５１に印加する電圧を基準電位から下げることによって駆動圧電素子柱５１が収縮し、振動板部材２の振動板領域２１が変形して圧力発生室１２の容積が膨張することで、圧力発生室１２内にインクが流入し、その後、駆動圧電素子柱５１に印加する電圧を上げて駆動圧電素子柱５１を積層方向に伸長させ、振動板領域２１をノズル穴１１方向に変形させて圧力発生室１２の容積を収縮させることにより、圧力発生室１２内のインクが加圧され、ノズル穴１１からインク滴が吐出される。
【００５３】
そして、駆動圧電素子柱５１に印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板領域２１が初期位置に復元し、圧力発生室１２が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室１８から圧力発生室１２内にインクが充填される。そこで、ノズル穴１１のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。
【００５４】
なお、このヘッドの駆動方法については上記の例（引き−押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行うこともできる。
【００５５】
このように、この液体吐出ヘッド１０においては、１枚の金属材料からなる薄板を厚み方向に変形させて、流体抵抗部１３から圧力発生室１２を介してノズル穴１１までのインク流路を一体で形成しているので、低コスト化を図れ、ヘッドの長尺化も容易になる。また、従来のようなプレス加工によって現れる流体抵抗部から圧力発生室を形成する流路穴の破断面にくらべ、液体に接する壁面を滑らかな面として形成することができ、インクがスムーズ（層流に近い状態）に流れ、気泡の排出性を向上させることができる。さらには、ノズル穴を有するノズル板と圧力発生室を有する流路板とを接着剤などで接合する必要もなくなり、接合によって生じる各部材間からの接着剤のはみ出しによるインクの流れの阻害による気泡排出性の低下、あるいは接着剤とインクとの濡れ性を悪くするようなことも解消され、組立工数も削減できる。
【００５６】
次に、上記第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの流路板を形成する本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の第１実施形態について図３及び図４を参照して説明する。なお、図３は同実施形態における流路板の製造工程の説明に供する説明図、図４は同じくノズル穴開口工程の説明に供する説明図である。
流路板を製造する装置は、第１上型６０及び第２上型６５と下型７０とを備えている。第１上型６０は、圧力発生室１２及び流体抵抗部１３となる溝状窪み１５を同時に形成するための図４に示すような圧力発生室１２に対応する凸部分６２ａと流体抵抗部１３に対応する凸部分６２ｂからなる凸部６２を有する圧力発生室用のパンチ６１と、このパンチ６１が上下に移動（スライド）するときのガイドとなるストリッパ６３とを有している。なお、パンチ６１は少なくとも１つあればよい。また、第１上型６０と並列された第２上型６５は、ノズル穴１１の形状をしたノズル用パンチ６６と、このパンチ６６が上下に移動（スライド）するときのガイドとなるストリッパ６７とを有している。
【００５７】
下型７０は、第１上型６０のパンチ６１を受ける細長い溝部７６が形成されるとともに、この溝部７６の底部にはノズル穴１１用の円筒形の凹部７７が設けられ、溝部７６はヘッド１０の少なくとも１列分のノズル穴１１に相当するだけの数を有するダイ構造となっている。
【００５８】
そして、図３（ａ）に示すように、下型７０の上に設置された金属材料からなる１枚の薄板（以下「ブランク材」という。）１００は、上型６０のストリッパ６３によって固定される。この状態から、図３（ｂ）に示すように、パンチ６１が下方向（重力方向）にスライドし、パンチ６１の凸部６２によって下型７０に設けられた溝部７６内にブランク材１００が押し込まれる。つまり、ここでは、いわゆる絞り加工法に類似するプレス加工を行う。ここまでの工程を第１工程とし、この工程によって、細長い溝状窪み１５が形成されることで圧力発生室１２と流体抵抗部１３が同時に形成される。
【００５９】
ここで、ブランク材１００としてはＳＵＳ材などの鋼材を用いることができる。たとえば、プレス加工の加工性、汎用性からＳＵＳ３０４Ｈ、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３０４−３／４Ｈ等が適している。さらに、テンションアニール処理が施されたＳＵＳ３０４Ｈ−ＴＡ材は、流路部材（ノズル板液室一体部材）と振動板部材の接合での加熱工程において変形しにくく、特に好ましい。
【００６０】
その後、パンチ６１が元の位置に戻され、ストリッパ６２と共にブランク材１００から離れ、図３（ｃ）に示すように、次のプレス位置に移動する。この工程を数回繰り返し、最初に形成した溝状窪み１５が、第２上型６５にあるノズル穴１１用パンチ６６の直下に達する。ここで、図３（ｄ）に示されるように、前記の第１工程で形成された溝状窪み１５に第２上型６５のノズル用パンチ６６が、下型７０の円筒形凹部７７までに押し込まれる。この第２工程によって溝状窪み１５の一端部側に内部にノズル開口穴１１となる凹部１０１が形成されたノズル開口部１０２（図５参照）が形成される。なお、ここで、ノズル開口部とは、ノズル穴１１が開口される部分の意味であり、ここではまだ開口していない。
【００６１】
その後は、上述した図３（ａ）〜（ｄ）に示す工程を繰り返すことによって、ヘッド１０に必要な圧力発生室１２と流体抵抗部１３となる溝状窪み１５とノズル開口部１０２が形成される。この段階でのブランク材１００はノズル穴１１として貫通されていない。
【００６２】
次いで、図５に示すように、プレス加工によって形成されたノズル穴１１となる凹部１０１を有するノズル開口部１０２の先端部（図５でハッチング異ならせて図示している部分）を研磨除去することによってノズル穴１１を開口する。この研磨工程（ノズル穴開口工程）を第３工程とする。この研磨工程では、ブランク材１００を図示しない固定治具によって固定し、研磨用ラップフィルム１１１を押し当て部材１１２によってノズル開口部１０２の先端部に軽く押し当てながら、ラップフィルム１１１を矢示方向（ノズル穴１１の並び方向）に往復移動しながらノズル開口部１０２の先端部を研磨して、ノズル穴１１を開口させる。
【００６３】
このような第１ないし第３工程を経てノズル穴１１が開口された圧力発生室１２及び流体抵抗部１３などを有する流路板１が得られる。なお、このようなプレス加工によって形成されたブランク材１００（流路板１）は図５にも示すように波形状になる。
【００６４】
さらに、図示しないが、流路板１の振動板部材２との接合面を研磨して平坦性を確保する。これにより、圧電アクチュエータ４を接合する場合に、均一に接合させることができ、ノズル穴間での滴速度、滴量のバラツキを低減できる。
【００６５】
そして、流路板１と振動板部材２とを接合し、圧電アクチュエータ４及びフレーム部材５を接合して前述した液体吐出ヘッド１０を得る。
【００６６】
なお、上型６０のパンチ６１とこれに対応した下型７０の溝部７６とのクリアランスは、少なくともブランク材１００の板厚より大きいことが好ましい。これは、上型６０の送り精度だけを高精度に順送りすることのみで下型７０の溝部７６の位置を比較的ラフな精度しても良いので、金型コストを低減させることができる。このような金型構成の場合、ブランク材１００と下型７０は固定され、第１上型６０と第２上型６５のみが移動する構成である。ブランク材１００の下型７０への固定方法は、特に限定されるものではなく、下型７０に設けられたピンなどによって位置決めされる程度であっても良い。
【００６７】
また、ノズル面に凹凸が形成されていることによって、ノズル面の清掃時に行われるワイピングを実施したとき、凸部でワイパー部材の付着インクがかきとられて凹部に貯留され、次のノズルをワイピングするときに清浄化されたワイパー部材で接触することができ、ノズル近傍のインクを除去しやすい。また、それによってノズル部に異物を付着させない効果がある。この場合、図示しないが、ノズル面に形成された凹部に溜まったインクを溝後端部、例えば、図１に示す共通液室１８側の位置に前記凹部に接触するようにインク吸引機構を設けることで除去可能となる。
【００６８】
次に、上記第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの流路板を形成する本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の第２実施形態について図６を参照して説明する。なお、図６は同実施形態における流路板の製造工程の説明に供する説明図である。
ここでは、下型７０は、ダイ７１ａに対して溝部７６及び凹部７７を形成したダイ７１ｂが図５で上下方向（矢示方向）に移動するように、ダイ７１ａとダイ７１ｂとを分離するような金型構成としている。このようにすることで、上型６０と下型７０を完全に一対の金型構造とすることができる。ここで、下型７０のダイ７１ｂは、第１上型６０によって押出された圧力発生室１２となる部分との干渉を避けるためにダイ７１ｂ側を凹ますような構成とすることが好ましい。
【００６９】
この実施形態においても、流路板１の製造工程は前述した実施形態と同様に第１ないし第３工程で行う。つまり、まず、第１工程では、図６（ａ）の状態から図６（ｂ）に示すように、第１上型６０によって圧力発生室１２及び流体抵抗部１３となる細長い溝状窪み１５を形成する。次に、図６（ｃ）に示すように、第１上型６０が上方向にスライドし、第２上型６５が、下型７０のダイ７２に対向する位置に移動する。そして、第２工程では、図６（ｄ）に示すように、ノズル用パンチ６６が下方に移動してきて下型７０のダイ７２の溝部７６に設けられた凹部７７に押し込まれる。これによって、ノズル穴１１となる凹部が形成されたノズル開口部１０２が形成される。この動作を連続的に繰り返すことで、ノズル穴１１が貫通する前のブランク材１００を製作することができる。
【００７０】
その後、前記第１実施形態と同様に、研磨工程にてノズル開口部１０２のノズル穴１１を開口する。
【００７１】
この実施形態のような金型構成とすることによって金型全体を小型化することができる。
【００７２】
次に、上記第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの流路板を形成する本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の第３実施形態について説明する。
上述した第１、第２実施形態においては、圧力発生室１２となる溝状窪み１５をノズル穴１１用のノズル開口部１０２を形成する工程よりも先に形成しているが、この場合、ノズル穴用のパンチ６６を押し込むストローク量が長くなる。
【００７３】
そこで、この第３実施形態では、前記第１、第２実施形態の第２工程である、例えば図３（ｃ）、図６（ｃ）に示す工程であるノズル穴のパンチ工程を第１工程とし、必要なノズル穴１１に相当するノズル開口部１０２を先に形成する。次に、第２工程として、図５で説明したように先にパンチ６６によって形成されたノズル開口部１０２の先端部を研磨してノズル穴１１を開口する。この研磨工程によって、ブランク材１００は、再び平坦な板となる。そして、最後の第３工程として、圧力発生室１２及び流体抵抗部１３などとなる溝状窪み１５を形成する（例えば、図３（ｄ）や図６（ｄ）の工程）。この場合、第１工程での上型と下型、第２工程での上型と下型は、それぞれ専用に一対を設けることになる。
【００７４】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第２実施形態について図７を参照して説明する。なお、図７は同ヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図である。
この液体吐出ヘッドの流路板１は、プレス加工法の一つであるハーフピアス加工法によって形成している。つまり、圧力発生室１２を形成した後に、鍛造法によってノズル穴１１を形成している。この場合、圧力発生室１２は断面略四角形状となり、かつ、ノズル穴１１の面をほぼ平坦にすることができる。このように構成しても、前記第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００７５】
次に、上記第２実施形態に係る液体吐出ヘッドの流路板を形成する本発明の液体吐出ヘッドの製造方法の第４実施形態について図８ないし１０を参照して説明する。
先ず、製造装置は、第１上型８０と下型９０を有している。第１上型８０は、圧力発生室１２及び流体抵抗部１３となる溝状窪み１５を同時に形成するための凸部８２を有する圧力発生室用パンチ８１と、このパンチ８１が上下にスライドするときのガイドとなるストリッパ８３とを有している。なお、パンチ８１は少なくとも１つがあればよい。下型９０は、パンチ８１を受ける凹部９６を少なくともヘッドのノズル穴１１と同数有するダイ構造となっている。凹部９６は細長い溝形状となっている。
【００７６】
そして、図８（ａ）に示すように、下型９０上に設置されたブランク材１１０は、上型８０のストリッパ８３によって固定される。この状態からパンチ８１が下方にスライドし、図８（ｂ）に示すように、下型９０に設けられた凹部９６内にブランク材１００が押し込まれる。このとき、押し込まれる量がブランク材１００の板厚よりは少ない量になる位置でパンチ８１の押し込みを止める。また、パンチ８１と凹部９６とのクリアランスは、前記第１実施形態とは異なり板厚以下であり、例えば、３μｍ程度の隙間である。ここまでの工程を第１工程とし、この第１工程によって、圧力発生室１２と流体抵抗部１３となる細長い溝状窪み１５が同時に形成される。
【００７７】
その後、パンチ８１が戻され、ストリッパ８２と共にブランク材１１０から離れて、図８（ｃ）に示すように、次のプレス位置に移動し、再度パンチ８１が押し込まれる。この図８（ａ）から図８（ｃ）までのプレス加工を繰り返すことによって、ヘッドに必要な圧力発生室１２及び流体抵抗部１３などを形成する溝状窪み１５が形成される。この状態でのブランク材１１０は、圧力発生室１２側の凹部（溝状窪み１５）とノズル穴１１の面となる凸部１０３が形成されている状態であって、ノズル穴１１は形成されていない。
【００７８】
次に、上述したプレス加工によって形成された凹部（溝状窪み１５）と凸部１０３のうちの凸部分１０３ａ（ブランク材１１０の表面から突出した部分）のみを研磨する。研磨方法は、前記図５に示す方法と同様であって、その概要を図９（ａ）に示している。すなわち、前記のプレス加工によって加工されたブランク材１００の凸部分１０３ａ面にラップフィルム１１１を接触させる。このとき、押し当て部材１１２によってラップフィルム１１１を軽く押し当てられ、かつノズル穴１１の列方向（図示矢印方向）に往復動作をしながら研磨する。これによって、次の工程で加工されるノズル穴１１の面をほぼ平坦に仕上げる。この工程を第２工程とする。
【００７９】
この工程によって図９（ｂ）に示す圧力発生室１２に対応した薄肉部１０４が形成され、ノズル板に相当する部材が一体となったブランク材１１０が得られる。
【００８０】
次に、前記薄肉部１０４には、ノズル穴１１となる突起部を、鍛造法を利用したプレス技術によって形成する。図１０に示すように、ノズル穴加工用パンチ６１と、ダイ９２ａ及び溝９７を有するダイ９２ｂからなる下型９１によって、前述した図６（ｃ）及び（ｄ）と類似の方法で加工することができる。これを第３工程とする。その後、図５に示す方法によって前記突起部を研磨する第４工程によって、ノズル穴１１が圧力発生室１２と一体に形成された流路板１が得られる。
【００８１】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第３実施形態について図１１及び図１２を参照して説明する。なお、図１１は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図、図１２は同ヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図である。
本実施形態では、前記各実施形態における流路板の溝状窪み１５と異なる形状の溝状窪み１１５を有する流路板を用いている。なお、その他の構成は前記第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００８２】
すなわち、流路板１は、前記各実施形態と同様に、１枚の金属材料からなる薄板から、液滴を吐出する複数のノズル穴１１と、各ノズル穴１１が連通する個別流路である圧力発生室１２と、圧力発生室１２にインクを供給する流体抵抗部１３と、流体抵抗部１３へのインク導入部１４とが形成されている。
【００８３】
ここで、流路板１の圧力発生室１２は、薄板から形成された溝状窪み１１５で形成され、この溝状窪み１１５の長手方向の一端にノズル穴１１が形成され、溝状窪み１１５の長手方向の他端側に流体抵抗部１３及び流体抵抗部１３の更に他端側にインク導入部１４が形成され、これらの圧力発生室１２、ノズル穴１１、流体抵抗部１３、インク導入部１４は薄板を厚み方向に変形させて形成されている。
【００８４】
この流路板１は、例えば鍛造プレス加工法によって形成し、流路板１の断面は、図１２に示すように、連続した凹凸形状となり、溝状窪み１１５である凹部が圧力発生室１２と流体抵抗部１３及びインク導入部１４となり、凸部がそれぞれの隔壁１６となる。
【００８５】
そして、流路板１は、図１３及び図１４にも示すように、供給路（流路）の入口部分であるインク導入路１４からノズル穴１１に至るまでの流路の壁面のうち、アクチュエータ手段が配置される側の壁面、すなわち振動板部材２で形成されている壁面以外の壁面３１ａ〜３１ｄは、常にノズル面１１ａに対して傾きを有し連続的に変化する傾斜面である。つまり、流路板１は液室１２にインクを供給する供給口部からノズル穴１１に至るまで壁面の接線方向がノズル面１１ａに対し常に傾きを持ち、ノズル面１１ａと平行になることなく連続的に緩やかに変化する形状となっている。
【００８６】
このように、インク導入路１４からノズル穴１１に至るまでの流路の壁面のうちアクチュエータ手段が配置される側の壁面は常にノズル面１１ａに対して傾きを有し連続的に変化する傾斜面であることから、気泡排出性に富み、インクの滞留が発生しにくくなる。また、インクの流れを妨げる対向面がないこと、液室形状がノズル面方向に絞った形状であることから、インクの流れをノズルへ集中させることができ、エネルギー損失を抑え、高効率な滴吐出を行うことができる。
【００８７】
この場合、特に図１３における断面積Ｓ1、Ｓ２、Ｓ１−Ｓ２間距離Ｌの関係が、（Ｓ２-Ｓ１）／Ｌ≦０．１８であることがインクの滞留を防止し、気泡排出性を高めるには好ましいことが実験の結果確認された。
【００８８】
次に、上記第３実施形態に係る液体吐出ヘッドの流路板を形成する本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の第５実施形態について図１５及び図１６を参照して説明する。なお、図１５は同実施形態における流路板の製造工程の説明に供する断面説明図、図１６は同じくノズル穴開口工程の説明に供する断面説明図である。
流路板を製造する装置は、第１上型１６０及び第２上型１６５と下型１７０とを備えている。第１上型１６０は、圧力発生室１２及び流体抵抗部１３となる溝状窪み１１５を同時に形成するための凸部１６２を有する圧力発生室用のパンチ１６１と、このパンチ１６１が上下に移動（スライド）するときのガイドとなるストリッパ１６３とを有している。なお、パンチ１６１は少なくとも１つあればよい。また、第１上型１６０と並列された第２上型１６５は、ノズル穴１１の形状をしたノズル用パンチ１６６と、このパンチ１６６が上下に移動（スライド）するときのガイドとなるストリッパ１６７とを有している。
【００８９】
ここで、第１上型１６０のパンチ１６１の凸部１６２の形状及び第２上型１６５のパンチ１６６の先端形状は、供給路（流路）の入口部分であるインク導入路１４からノズル穴１１に至るまでの流路の壁面のうちノズル面１１ａに向かって連続的に変化する傾斜面を形成する形状、すなわち、圧力発生室１２にインクを供給する供給口部からノズル穴１１に至るまで壁面の接線方向がノズル面１１ａに対し常に傾きを持ち、ノズル面１１ａと平行になることなく連続的に緩やかに変化する形状に形成する形状となっている。
【００９０】
下型１７０は、第１上型１６０のパンチ１６１を受ける細長い溝部１７６が形成されるとともに、この溝部１７６の底部にはノズル穴１１用の円筒形の凹部１７７が設けられ、溝部１７６はヘッドの少なくとも１列分のノズル穴１１に相当するだけの数を有するダイ構造となっている。
【００９１】
そして、図１５（ａ）に示すように、下型１７０の上に設置された金属材料からなる１枚の薄板（以下「ブランク材」という。）１５０は、上型１６０のストリッパ１６３によって固定される。この状態から、図１５（ｂ）に示すように、パンチ１６１が下方向（重力方向）にスライドし、パンチ１６１の凸部１６２によって下型１７０に設けられた溝部１７６内にブランク材１５０が押し込まれる。つまり、ここでは、いわゆる絞り加工法に類似するプレス加工を行う。ここまでの工程を第１工程とし、この工程によって、細長い溝状窪み１１５が形成されることで圧力発生室１２と流体抵抗部１３、ノズル導入部１１４が同時に形成される。
【００９２】
その後、パンチ１６１が元の位置に戻され、ストリッパ１６２と共にブランク材１５０から離れ、図１５（ｃ）に示すように、次のプレス位置に移動する。この工程を数回繰り返し、最初に形成した溝状窪み１１５が、第２上型１６５にあるノズル穴１１用パンチ１６６の直下に達する。ここで、図１５（ｄ）に示されるように、前記の第１工程で形成された溝状窪み１１５に第２上型１６５のノズル用パンチ１６６が、下型１７０の円筒形凹部１７７までに押し込まれる。この第２工程によって溝状窪み１１５の一端部側に内部にノズル穴１１となる凹部１５１が形成されたノズル開口部１５２（図１６参照）が形成される。なお、ここで、ノズル開口部とは、ノズル穴１１が開口される部分の意味である。
【００９３】
その後は、上述した図１５（ａ）〜（ｄ）に示す工程を繰り返すことによって、ヘッドに必要な圧力発生室１２と流体抵抗部１３およびインク導入部１１４となる溝状窪み１１５とノズル開口部１５２が形成される。この段階でのブランク材１５０はノズル穴１１として貫通されていない。
【００９４】
次いで、図１６に示すように、プレス加工によって形成されたノズル穴１１となる凹部１５１を有するノズル開口部１５２の先端部（図１６でハッチング異ならせて図示している部分）を研磨除去することによってノズル穴１１を開口する。この研磨工程（ノズル穴開口工程）を第３工程とする。この研磨工程では、ブランク材１５０を図示しない固定治具によって固定し、研磨用ラップフィルム１５５を押し当て部材１５２によってノズル開口部１５２の先端部に軽く押し当てながら、ラップフィルム１５５を矢示方向（ノズル穴１１の並び方向）に往復移動しながらノズル開口部１５２の先端部を研磨して、ノズル穴１１を開口させる。
【００９５】
このような第１ないし第３工程を経てノズル穴１１が開口された圧力発生室１２及び流体抵抗部１３などを有する流路板１が得られる。なお、このようなプレス加工によって形成されたブランク材１５０（流路板１）は図１６にも示すように波形状になる。
【００９６】
さらに、図示しないが、流路板１の振動板部材２との接合面を研磨して平坦性を確保する。これにより、圧電アクチュエータ４を接合する場合に、均一に接合させることができ、ノズル穴間での滴速度、滴量のバラツキを低減できる。
【００９７】
そして、流路板１と振動板部材２とを接合し、圧電アクチュエータ４及びフレーム部材５を接合して前述した液体吐出ヘッドを得る。
【００９８】
なお、上型１６０のパンチ１６１とこれに対応した下型１７０の溝部１７６とのクリアランスは、少なくともブランク材１５０の板厚より大きいことが好ましい。これは、上型１６０の送り精度だけを高精度に順送りすることのみで下型１７０の溝部１７６の位置を比較的ラフな精度しても良いので、金型コストを低減させることができる。このような金型構成の場合、ブランク材１５０と下型１７０は固定され、第１上型１６０と第２上型１６５のみが移動する構成である。ブランク材１５０の下型１７０への固定方法は、特に限定されるものではなく、下型１７０に設けられたピンなどによって位置決めされる程度であっても良い。
【００９９】
次に、上記第３実施形態に係る液体吐出ヘッドの流路板を形成する本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の第６実施形態について図１７を参照して説明する。なお、図１７は同実施形態における流路板の製造工程の説明に供する断面説明図である。
ここでは、下型１７０には溝部１７６及び凹部１７７を形成したダイ１７２を上下方向に移動可能に配置して、上型１６０、１６５と下型１７０とを一対の金型構造とし、金型の小型化を図っている。
【０１００】
この実施形態においても、流路板１の製造工程は前述した第５実施形態と同様に第１ないし第３工程で行う。つまり、まず、第１工程では、図１７（ａ）の状態から図１７（ｂ）に示すように、上型１６０によって圧力発生室１２及び流体抵抗部１３、インク導入部１４となる細長い溝状窪み１１５を形成する。次に、図１７（ｃ）に示すように、第１上型１６０が上方向にスライドし、第２上型１６５が、下型１７０のダイ１７２に対向する位置に移動する。そして、第２工程では、図１７（ｄ）に示すように、ノズル用パンチ１６６が下方に移動してきて下型１７０のダイ１７２の溝部１７６に設けられた凹部１７７に押し込まれる。これによって、ノズル穴１１となる凹部が形成されたノズル開口部１５２が形成される。この動作を連続的に繰り返すことで、ノズル穴１１が貫通する前のブランク材１５０を製作することができる。
【０１０１】
その後、前記第５実施形態と同様に、研磨工程にてノズル開口部１０２のノズル穴１１を開口する。
【０１０２】
次に、上記第３実施形態に係る液体吐出ヘッドの流路板を形成する本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の第７実施形態について説明する。
上述した第５、第６実施形態においては、圧力発生室１２となる溝状窪み１１５をノズル穴１１用のノズル開口部１５２を形成する工程よりも先に形成しているが、この場合、ノズル穴用のパンチ１６６を押し込むストローク量が長くなる。
【０１０３】
そこで、この第６実施形態では、前記第５、第６実施形態の第２工程である、例えば図１５（ｄ）、図１７（ｄ）に示す工程であるノズル穴のパンチ工程を第１工程とし、必要なノズル穴１１に相当するノズル開口部１５２を先に形成する。次に、第２工程として、図１６で説明したように先にパンチ１６６によって形成されたノズル開口部１５２の先端部を研磨してノズル穴１１を開口する。この研磨工程によって、ブランク材１５０は、再び平坦な板となる。そして、最後の第３工程として、圧力発生室１２及び流体抵抗部１３などとなる溝状窪み１１５を形成する（例えば、図１５（ｂ）や図１７（ｂ）の工程）。この場合、第１工程での上型と下型、第２工程での上型と下型は、それぞれ専用に一対を設けることになる。
【０１０４】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第４実施形態について図１８を参照して説明する。なお、図１８は同ヘッドのノズル配列方向に沿う断面説明図である。
この液体吐出ヘッドの流路板１は、プレス加工法の一つであるハーフピアス加工法によって形成している。つまり、圧力発生室１２を形成した後に、鍛造法によってノズル穴１１を形成している。このように構成しても、前記第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０５】
次に、上記第４実施形態に係る液体吐出ヘッドの流路板を形成する本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法の第８実施形態について図１９を参照して説明する。なお、図１９は同実施形態における流路板の製造工程を説明する断面説明図である。
先ず、製造装置は、第１上型１８０と下型１９０を有している。第１上型１８０は、圧力発生室１２及び流体抵抗部１３などとなる溝状窪み１１５を同時に形成するための凸部１８２を有する圧力発生室用パンチ１８１と、このパンチ１８１が上下にスライドするときのガイドとなるストリッパ１８３とを有している。なお、パンチ１８１は少なくとも１つがあればよい。下型１９０は、パンチ１８１を受ける凹部１９６を少なくともヘッドのノズル穴１１と同数有するダイ構造となっている。凹部１９６は細長い溝形状となっている。また、パンチ１８１の凸部１８２の形状は、前述したように、供給路（流路）の入口部分であるインク導入路１１４からノズル穴１１に至るまでの流路の壁面のうちノズル面１１ａに向かって連続的に変化する傾斜面を形成する形状、すなわち、圧力発生室１２にインクを供給する供給口部からノズル穴１１に至るまで壁面の接線方向がノズル面１１ａに対し常に傾きを持ち、ノズル面１１ａと平行になることなく連続的に緩やかに変化する形状に形成する形状となっている。
【０１０６】
そして、図１９（ａ）に示すように、下型１９０上に設置されたブランク材１５０（厚みは前記第４実施形態よりも厚い）は、上型１８０のストリッパ１８３によって固定される。この状態からパンチ１８１が下方にスライドし、図１９（ｂ）に示すように、下型１９０に設けられた凹部１９６内にブランク材１５０が押し込まれる。このとき、押し込まれる量がブランク材１５０の板厚よりは少ない量になる位置でパンチ１８１の押し込みを止める。また、パンチ１８１と凹部１９６とのクリアランスは、前記第４実施形態とは異なり板厚以下であり、例えば、３μｍ程度の隙間である。ここまでの工程を第１工程とし、この第１工程によって、圧力発生室１２と流体抵抗部１３などとなる細長い溝状窪み１１５が同時に形成される。
【０１０７】
その後、パンチ１８１が戻され、ストリッパ１８２と共にブランク材１５０から離れて、図１９（ｃ）に示すように、次のプレス位置に移動し、再度パンチ１８１が押し込まれる。この図１９（ａ）から図１９（ｃ）までのプレス加工を繰り返すことによって、ヘッドに必要な圧力発生室１２及び流体抵抗部１３などを形成する溝状窪み１１５が形成される。この状態でのブランク材１５０は、圧力発生室１２側の凹部（溝状窪み１１５）とノズル穴１１の面となる凸部１５３が形成されている状態であって、ノズル穴１１は形成されていない。
【０１０８】
次に、上述したプレス加工によって形成された凹部（溝状窪み１１５）と凸部１５３のうちの凸部１５３のみを研磨することによって、ノズル穴１１を形成する面をほぼ平坦に仕上げる。この工程を第２工程とする。この工程によって、図１９（ｄ）に示すように、圧力発生室１２に対応した薄肉部１５４が形成され、ノズル板に相当する部分が流路板１０１と一体となって形成される。そこで、薄肉部１５４には、ノズル穴１１を形成するノズル開口部を、鍛造法を利用したプレス技術によって形成する。ここでは、図示しないが、例えば前述した図１５（ｄ）と類似の方法で加工することができる。これを第３工程とする。その後、図１６に示す方法によって突起部を研磨する第４工程によって、ノズル穴１１が圧力発生室１２と一体に形成された流路板１０１が得られる。
【０１０９】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの第５実施形態について図２０を参照して説明する。なお、図２０は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向（液室長手方向）に沿う断面説明図である。
この液体吐出ヘッドは、ノズル穴１１を２列配置したものであり、その他の構成は前記実施形態のいずれかの構成とできるので、その説明を省略する。
【０１１０】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の一例について図２１及び図２２を参照して説明する。なお、図２１は同装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図、図２２は同機構部の要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、左右の側板２２１Ａ、２２１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド２３１、２３２でキャリッジ２３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。
【０１１１】
このキャリッジ２３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドと同ヘッドに供給するインクを収容するタンクを一体化した液体吐出ヘッドユニットからなる記録ヘッド２３４を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【０１１２】
記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有する液体吐出ヘッドユニット２３４ａ、２３４ｂを１つのベース部材に取り付けて構成したもので、一方のヘッド２３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を、他方のヘッド２３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。なお、ここでは２ヘッド構成で４色の液滴を吐出する構成としているが、１ヘッド当たり４ノズル列配置とし、１個のヘッドで４色の各色を吐出させることもできる。
【０１１３】
また、記録ヘッド２３４のタンク２３５には各色の供給チューブ２３６を介して、供給ユニット２２４によって各色のインクカートリッジ２１０から各色のインクが補充供給される。
【０１１４】
一方、給紙トレイ２０２の用紙積載部（圧板）２４１上に積載した用紙２４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２４１から用紙２４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２４３及び給紙コロ２４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２４４を備え、この分離パッド２４４は給紙コロ２４３側に付勢されている。
【０１１５】
そして、この給紙部から給紙された用紙２４２を記録ヘッド２３４の下方側に送り込むために、用紙２４２を案内するガイド部材２４５と、カウンタローラ２４６と、搬送ガイド部材２４７と、先端加圧コロ２４９を有する押さえ部材２４８とを備えるとともに、給送された用紙２４２を静電吸着して記録ヘッド２３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト２５１を備えている。
【０１１６】
この搬送ベルト２５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２５２とテンションローラ２５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト２５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２５６を備えている。この帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の表層に接触し、搬送ベルト２５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト２５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ２５２が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。
【０１１７】
さらに、記録ヘッド２３４で記録された用紙２４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２５１から用紙２４２を分離するための分離爪２６１と、排紙ローラ２６２及び排紙コロ２６３とを備え、排紙ローラ２６２の下方に排紙トレイ２０３を備えている。
【０１１８】
また、装置本体の背面部には両面ユニット２７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット２７１は搬送ベルト２５１の逆方向回転で戻される用紙２４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２４６と搬送ベルト２５１との間に給紙する。また、この両面ユニット２７１の上面は手差しトレイ２７２としている。
【０１１９】
さらに、キャリッジ２３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２３４のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む維持回復機構２８１を配置している。この維持回復機構２８１には、記録ヘッド２３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）２８２ａ、２８２ｂ（区別しないときは「キャップ２８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード２８３と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８４などを備えている。
【０１２０】
また、キャリッジ２３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８８を配置し、この空吐出受け２８８には記録ヘッド２３４のノズル列方向に沿った開口部２８９などを備えている。
【０１２１】
このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２０２から用紙２４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙２４２はガイド２４５で案内され、搬送ベルト２５１とカウンタローラ２４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド２３７で案内されて先端加圧コロ２４９で搬送ベルト２５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
【０１２２】
このとき、帯電ローラ２５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト２５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト２５１上に用紙２４２が給送されると、用紙２４２が搬送ベルト２５１に吸着され、搬送ベルト２５１の周回移動によって用紙２４２が副走査方向に搬送される。
【０１２３】
そこで、キャリッジ２３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２３４を駆動することにより、停止している用紙２４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙２４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙２４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙２４２を排紙トレイ２０３に排紙する。
【０１２４】
このように、この画像形成装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを記録ヘッドとして備えるので、低コスト化とヘッドの長尺化による高速化を図れる。
【０１２５】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の他の例について図２３を参照して説明する。なお、図２３は同装置の機構部全体の概略構成図である。
この画像形成装置は、ライン型画像形成装置であり、装置本体４０１の内部に画像形成部４０２等を有し、装置本体４０１の下方側に多数枚の記録媒体（用紙）４０３を積載可能な給紙トレイ４０４を備え、この給紙トレイ４０４から給紙される用紙４０３を取り込み、搬送機構４０５によって用紙４０３を搬送しながら画像形成部４０２によって所要の画像を記録した後、装置本体４０１の側方に装着された排紙トレイ４０６に用紙４０３を排紙する。
【０１２６】
また、装置本体４０１に対して着脱可能な両面ユニット４０７を備え、両面印刷を行うときには、一面（表面）印刷終了後、搬送機構４０５によって用紙４０３を逆方向に搬送しながら両面ユニット４０７内に取り込み、反転させて他面（裏面）を印刷可能面として再度搬送機構４０５に送り込み、他面（裏面）印刷終了後排紙トレイ４０６に用紙４０３を排紙する。
【０１２７】
ここで、画像形成部４０２は、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の各色の液滴を吐出する、ライン型の４個の本発明に係る液体吐出ヘッドと当該液体吐出ヘッドにインクを供給するサブタンクを一体化して構成した記録ヘッド４１１ｙ、４１１ｍ、４１１ｃ、４１１ｋ（色を区別しないときには「記録ヘッド４１１」という。）を備え、各記録ヘッド４１１は液滴を吐出するノズルを形成したノズル面を下方に向けてヘッドホルダ４１３に装着している。
【０１２８】
なお、１つの記録ヘッド４１１は、図２４に示すように、複数（この例では６個）のサブタンク一体型の本発明に係る液体吐出ヘッド５０１Ａ〜５０１Ｆをベース部材５０２に所定の位置関係で配列して構成しているが、１つのフルライン型液体吐出ヘッドで構成することもできる。
【０１２９】
また、各記録ヘッド４１１に対応してヘッドの性能を維持回復するための維持回復機構４１２ｙ、４１２ｍ、４１２ｃ、４１２ｋ（色を区別しないときには「維持回復機構４１２」という。）を備え、パージ処理、ワイピング処理などのヘッドの性能維持動作時には、記録ヘッド４１１と維持回復機構４１２とを相対的に移動させて、記録ヘッド４１１のノズル面に維持回復機構４１２を構成するキャッピング部材などを対向させる。
【０１３０】
給紙トレイ４０４の用紙４０３は、給紙コロ（半月コロ）４２１と図示しない分離パッドによって１枚ずつ分離され装置本体４０１内に給紙され、搬送ガイド部材４２３のガイド面４２３ａに沿ってレジストローラ４２５と搬送ベルト４３３との間に送り込まれ、所定のタイミングでガイド部材４２６を介して搬送機構４０５の搬送ベルト４３３に送り込まれる。
【０１３１】
また、搬送ガイド部材４４３には両面ユニット４０７から送り出される用紙４０３を案内するガイド面４２３ｂも形成されている。更に、両面印刷時に搬送機構４０５から戻される用紙４０３を両面ユニット４０７に案内するガイド部材４２７も配置している。
【０１３２】
搬送機構４０５は、駆動ローラである搬送ローラ４３１と従動ローラ４３２との間に掛け渡した無端状の搬送ベルト４３３と、この搬送ベルト４３３を帯電させるための帯電ローラ４３４と、画像形成部４０２に対向する部分で搬送ベルト４３３の平面性を維持するプラテン部材４３５と、搬送ベルト４３３から送り出す用紙４０３を搬送ローラ４３１側に押し付ける押さえコロ４３６と、その他図示しないが、搬送ベルト４３３に付着した記録液（インク）を除去するためのクリーニング手段である多孔質体などからなるクリーニングローラなどを有している。なお、搬送機構としては例えばエアー吸引によって搬送ベルトに被記録媒体を吸着させるものなども使用できる。
【０１３３】
この搬送機構４０５の下流側には、画像が記録された用紙４０３を排紙トレイ４０６に送り出すための排紙ローラ４３８及び拍車４３９を備えている。
【０１３４】
このように構成した画像形成装置において、搬送ベルト４３３は矢示方向に周回移動し、高電位の印加電圧が印加される帯電ローラ４３４と接触することで帯電され、帯電した搬送ベルト４３３上に用紙４０３が給送されると、用紙４０３は搬送ベルト４３３に静電的に吸着される。このようにして、搬送ベルト４３３に強力に吸着した用紙４０３は反りや凹凸が校正され、高度に平らな面が形成される。
【０１３５】
そして、搬送ベルト４３３を周回させて用紙４０３を移動させ、記録ヘッド４１１から液滴を吐出することで、用紙４０３上に所要の画像が形成され、画像が記録された用紙４０３は排紙ローラ４３８によって排紙トレイ４０６に排紙される。
【０１３６】
このように、この画像形成装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、低コスト化と高速化を図ることができる。
【０１３７】
なお、上記実施形態では本発明をプリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、前述したように、例えば、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置に適用することができ、また、前述したように狭義のインク以外の液体や定着処理液などを用いる画像形成装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【０１３８】
１  流路板
２  振動板部材
３  流路ユニット
４  圧電アクチュエータ
５  フレーム部材
１１  ノズル穴
１２  圧力発生室
１３  流体抵抗部
１４  インク導入部
１５、１１５  溝状窪み
１８  共通液室（共通液体溜り）
４１  ベース部材
４２  圧電素子部材
５１  駆動圧電素子柱
２３３  キャリッジ
２３４ａ、２３４ｂ  記録ヘッド
４１１ｙ、４１１ｍ、４１１ｃ、４１１ｋ  記録ヘッド
【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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【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】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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