(57)【要約】【課題】液体吐出ヘッドにおいて孔加工精度を高め、液滴の吐出性能を良好に維持する。【解決手段】ノズル板１３に撥水膜１３ａを塗布し、複数枚の板状部材が相互に積層されて構成されたインク流路板１７にインク流路孔１６を形成し、撥水膜１３ａの形成された面を外側にしてノズル板１３とインク流路孔１６の形成されたインク流路板１７とを接合し、ノズル板１３にインク流路孔１６と連通したノズル孔１４を形成する。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル板に撥水膜を塗布し、
複数枚の板状部材が相互に積層されて構成された流路板に流路孔を形成し、
前記撥水膜の形成された面を外側にして前記ノズル板と前記流路孔の形成された前記流路板とを接合し、
前記ノズル板に前記流路孔と連通したノズル孔を形成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２】
複数枚の板状部材が相互に積層されて構成された流路板に流路孔を形成し、
前記ノズル板と前記流路孔の形成された前記流路板とを接合し、
前記ノズル板に撥水膜を塗布し、
前記ノズル板に前記流路孔と連通したノズル孔を形成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３】
ノズル板に撥水膜を塗布し、
複数枚の板状部材が相互に積層されて構成された流路板に対して、前記撥水膜の形成された面を外側にして前記ノズル板を接合し、
前記流路板の流路孔およびこの流路孔と連通した前記ノズル板のノズル孔を一括して形成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４】
複数枚の板状部材が相互に積層されて構成された流路板とノズル板を接合し、
前記ノズル板に撥水膜を塗布し、
前記流路板の流路孔およびこの流路孔と連通した前記ノズル板のノズル孔を一括して形成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５】
前記ノズル板と前記流路板とは、熱拡散技術によりまたは接着剤により接合されることを特徴とする請求項２または４記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記ノズル板および前記流路板は、金属製、樹脂製またはガラス製であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記ノズル孔および前記流路孔の形成は、放電加工またはレーザ加工により行うことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記ノズル板に前記ノズル孔を、前記流路板に前記流路孔をそれぞれ形成した後、アクチュエータの変位による容積の変化により前記ノズル孔から液滴を吐出させる圧力室の形成された圧力室板を前記流路板に接合することを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記１〜８の何れか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法により製造されたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項１０】
請求項９記載の液体吐出ヘッドを備えたことを特徴とする記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体吐出ヘッドの製造方法、液体吐出ヘッドおよびそれを備えた記録装置に関し、特に液体吐出ヘッドの孔加工に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタなどの記録装置を構成するインク吐出ヘッド（液体吐出ヘッド）の一種であるインクジェットヘッドは、ノズル孔が形成されたノズル板、共通インク流路およびノズル孔に連通するインク流路孔が形成されたインク流路板、共通インク流路に連通するインク供給孔およびインク流路孔に連通する接続孔が形成されたインク供給孔板、インク供給孔および接続孔に連通する圧力室が形成された圧力室板が順次積層された構造を有しており、アクチュエータにより圧力室の容積を変化させて圧力室内のインク液をノズル孔から吐出させている。
【０００３】
このようなインク吐出ヘッドにおいて、インク流路板は、エッチングにより所定の箇所が除去されて孔が形成された複数の薄板が積層された構造になっており、薄板を積層することにより孔部分が連続的につながってノズル孔およびインク流路孔をなすようになっている。
【０００４】
このようにインク流路板はエッチングによる複数の薄板の積層構造のために、各薄板に形成されたエッチングの除去部分である孔の位置合わせが困難で不可避的にずれがおきる。すると、実質的な孔径が小さくなることから、流体抵抗が増加したり、気泡の噛み込みによる吐出不良が発生しやすくなる。
【０００５】
特に、ヘッドの高密度化が推進されて孔ピッチが狭くなり、これに比例して板厚もさらに薄くなって積層枚数が多くなると、実質孔径がより一層小さくなるので、上述した問題はさらに深刻になる。
【０００６】
ここで、このような問題を解決し、さらに接着剤によるノズル孔の詰まりを防止するために、高分子樹脂を母材とするプラスチック製ヘッド基板にプラスチック製ノズルプレートを接合した後、プラスチック製ノスルプレートに対してレーザでヘッド基板の流路に連通するノズル孔を加工することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法が開示されている。また、高分子樹脂を母材とするプラスチック製ヘッド基板にプラスチック製ノズルプレートを接合した後、このプラスチック製ノスルプレートに対してドリルでヘッド基板の流路に連通するノズル孔を加工することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法が開示されている。（例えば特許文献１を参照）
【０００７】
【特許文献１】
特開平３−１６９５５９号公報（第２，３頁）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平３−１６９５５９号公報に記載の技術では、流路孔が形成された流路板とノズル板を貼り合わせ後にノズル孔加工を行うため、流路孔とノズル加工位置を位置決めする必要がある。特に高密度になってくると、僅かの位置ずれが吐出性能に大きな悪影響を与える。
【０００９】
また、流路板とノズル板とをプラスチック材料で構成しているため、小型・薄型化等の目的で厚みの薄い材料を使うと剛性が低くなって位置精度が出にくくなるとともに、液体吐出の際の圧力が減衰し、吐出性能、ひいては印字品質の低下を招くおそれがある。
【００１０】
そこで、本発明は、液滴の吐出性能を良好に維持することのできる液体吐出ヘッドの孔加工技術を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、ノズル板に撥水膜を塗布し、複数枚の板状部材が相互に積層されて構成された流路板に流路孔を形成し、撥水膜の形成された面を外側にしてノズル板と流路孔の形成された流路板とを接合し、ノズル板に流路孔と連通したノズル孔を形成するものである。
【００１２】
また、この課題を解決するために、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、複数枚の板状部材が相互に積層されて構成された流路板に流路孔を形成し、ノズル板と流路孔の形成された流路板とを接合し、ノズル板に撥水膜を塗布し、ノズル板に流路孔と連通したノズル孔を形成するものである。
【００１３】
さらに、この課題を解決するために、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、ノズル板に撥水膜を塗布し、複数枚の板状部材が相互に積層されて構成された流路板に対して、撥水膜の形成された面を外側にしてノズル板を接合し、流路板の流路孔およびこの流路孔と連通したノズル板のノズル孔を一括して形成するものである。
【００１４】
そして、この課題を解決するために、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、複数枚の板状部材が相互に積層されて構成された流路板とノズル板を接合し、ノズル板に撥水膜を塗布し、流路板の流路孔およびこの流路孔と連通したノズル板のノズル孔を一括して形成するものである。
【００１５】
これによれば、板状部材が積層された流路板に流路孔を形成した後にノズル板を接合して流路孔と連通するノズル孔を形成しているので、あるいは、板状部材が積層された流路板とノズル板とを接合した後に流路孔とノズル孔とを一括して形成しているので、エッチングによる孔形成の場合のような位置ずれがなくなって高精度に孔形成を行うことができ、液滴の吐出性能を良好に維持することが可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、ノズル板に撥水膜を塗布し、複数枚の板状部材が相互に積層されて構成された流路板に流路孔を形成し、撥水膜の形成された面を外側にしてノズル板と流路孔の形成された流路板とを接合し、ノズル板に流路孔と連通したノズル孔を形成する液体吐出ヘッドの製造方法であり、エッチングによる孔形成の場合のような位置ずれがなくなって高精度に孔形成を行うことができ、液滴の吐出性能を良好に維持することが可能になるという作用を有する。
【００１７】
本発明の請求項２に記載の発明は、複数枚の板状部材が相互に積層されて構成された流路板に流路孔を形成し、ノズル板と流路孔の形成された流路板とを接合し、ノズル板に撥水膜を塗布し、ノズル板に流路孔と連通したノズル孔を形成する液体吐出ヘッドの製造方法であり、エッチングによる孔形成の場合のような位置ずれがなくなって高精度に孔形成を行うことができ、液滴の吐出性能を良好に維持することが可能になるという作用を有する。
【００１８】
本発明の請求項３に記載の発明は、ノズル板に撥水膜を塗布し、複数枚の板状部材が相互に積層されて構成された流路板に対して、撥水膜の形成された面を外側にしてノズル板を接合し、流路板の流路孔およびこの流路孔と連通したノズル板のノズル孔を一括して形成する液体吐出ヘッドの製造方法であり、エッチングによる孔形成の場合のような位置ずれがなくなって高精度に孔形成を行うことができ、液滴の吐出性能を良好に維持することが可能になるという作用を有する。
【００１９】
本発明の請求項４に記載の発明は、複数枚の板状部材が相互に積層されて構成された流路板とノズル板を接合し、ノズル板に撥水膜を塗布し、流路板の流路孔およびこの流路孔と連通したノズル板のノズル孔を一括して形成する液体吐出ヘッドの製造方法であり、エッチングによる孔形成の場合のような位置ずれがなくなって高精度に孔形成を行うことができ、液滴の吐出性能を良好に維持することが可能になるという作用を有する。
【００２０】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項２または４記載の発明において、ノズル板と流路板とは、熱拡散技術によりまたは接着剤により接合される液体吐出ヘッドの製造方法であり、エッチングによる孔形成の場合のような位置ずれがなくなって高精度に孔形成を行うことができ、液滴の吐出性能を良好に維持することが可能になるという作用を有する。
【００２１】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の発明において、ノズル板および流路板は、金属製、樹脂製またはガラス製である液体吐出ヘッドの製造方法であり、エッチングによる孔形成の場合のような位置ずれがなくなって高精度に孔形成を行うことができ、液滴の吐出性能を良好に維持することが可能になるという作用を有する。
【００２２】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の発明において、ノズル孔および流路孔の形成は、放電加工またはレーザ加工により行う液体吐出ヘッドの製造方法であり、エッチングによる孔形成の場合のような位置ずれがなくなって高精度に孔形成を行うことができ、液滴の吐出性能を良好に維持することが可能になるという作用を有する。
【００２３】
本発明の請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れか一項に記載の発明において、ノズル板にノズル孔を、流路板に流路孔をそれぞれ形成した後、アクチュエータの変位による容積の変化によりノズル孔から液滴を吐出させる圧力室の形成された圧力室板を流路板に接合する液体吐出ヘッドの製造方法であり、エッチングによる孔形成の場合のような位置ずれがなくなって高精度に孔形成を行うことができ、液滴の吐出性能を良好に維持することが可能になるという作用を有する。
【００２４】
本発明の請求項９に記載の発明は、請求項１〜８の何れか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法により製造された液体吐出ヘッドであり、エッチングによる孔形成の場合のような位置ずれがなくなって高精度に孔形成を行うことができ、液滴の吐出性能を良好に維持することが可能になるという作用を有する。
【００２５】
本発明の請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の液体吐出ヘッドを備えた記録装置であり、良好な液体吐出性能により高画質の印字を行うことが可能になるという作用を有する。
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図１０を用いて説明する。なお、これらの図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。
【００２７】
図１は本発明のインク吐出ヘッドを備えた記録装置の全体概略構成を示す斜視図、図２は図１の記録装置に装着された本発明の一実施の形態であるインク吐出ヘッドを示す断面図、図３は図２のインク吐出ヘッドの製造方法の一例を連続して示す説明図、図４は図２のインク吐出ヘッドの製造方法の他の一例を連続して示す説明図、図５は図２のインク吐出ヘッドの製造方法のさらに他の一例を連続して示す説明図、図６は図２のインク吐出ヘッドの製造方法のさらに他の一例を連続して示す説明図である。
【００２８】
図１に示すインクジェット式記録装置（記録装置）４０は、アクチュエータを構成する強誘電体素子の圧電効果を利用して記録を行う本発明の液体吐出ヘッドであるインクジェットヘッド（インク吐出ヘッド）４１を備え、インクタンク（図示せず）から供給されてインクジェットヘッド４１から吐出したインク滴を紙等の記録媒体４２に着弾させて、記録媒体４２に記録を行うものである。インクジェットヘッド４１は、主走査方向Ｘに配置したキャリッジ軸４３に設けられたキャリッジ４４に搭載されていて、キャリッジ４４がキャリッジ軸４３に沿って往復動するのに応じて、主走査方向Ｘに往復動する。さらに、インクジェット式記録装置４０は、記録媒体４２をインクジェットヘッド４１の幅方向（すなわち、主走査方向Ｘ）と略垂直方向の副走査方向Ｙに移動させる複数個のローラ（移動手段）４５を備える。
【００２９】
図２に示すように、インクジェットヘッド４１は、ノズル孔１４が形成されたノズル板１３と、ノズル孔１４に連通するインク流路孔（流路孔）１６が形成されるとともに共通インク流路１１およびこれに連通するインク供給孔１２が形成されたインク流路板（流路板）１７と、インク供給孔１２およびインク流路孔１６に連通する圧力室７が形成された圧力室板１９と、圧力室７の容積を変化させて圧力室７内のインク液をノズル孔１４から吐出させるアクチュエータ１５とを備え、これらが順次積層して接合された構造を有している。そして、共通インク流路１１はインク液供給方向に並ぶ圧力室７間で共用されており、また、アクチュエータ１５や圧力室７などは整列配置されている。
【００３０】
インク流路板１７は複数枚の板状部材が相互に積層されたもので構成されている。また、ノズル板１３には、液滴がノズル孔１４の周囲に残留付着するのを防止するための撥水膜１３ａが塗布されている。そして、ノズル板１３、インク流路板１７および圧力室板１９は、たとえばステンレスやニッケルなどの金属製となっている。但し、樹脂製またはガラス製など、他の部材で構成してもよい。
【００３１】
アクチュエータは１５、圧力室板１９上に固定された振動板、振動板上に形成された共通電極、共通電極上に形成されたたとえばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体膜、圧電体膜上に形成された個別電極（何れも図示せず）とからなる。そして、個別電極と共通電極とに電圧が印加されると、圧力室７の容積を変化させる方向に圧電体膜が変位し、この変位が振動板を介して圧力室７に作用すると、その変位量に応じたインク液がノズル孔１４から吐出されて記録媒体４２に着弾する。
【００３２】
ここで、以上のような構成を有するインクジェットヘッド４１の製造方法について説明する。
【００３３】
第１の方法を図３に示す。
【００３４】
第１の方法では、先ず、撥水膜１３ａの塗布されたノズル板１３に撥水膜を塗布し（図３（ａ））、次に、共通インク流路１１およびインク供給孔１２が形成されたインク流路板１７にインク流路孔１６を形成する（図３（ｂ）、図３（ｃ））。そして、撥水膜１３ａの形成された面を外側にしてノズル板１３とインク流路孔１６の形成されたインク流路板１７とを接合する（図３（ｄ））。そして、ノズル板１３にインク流路孔１６と連通したノズル孔１４を形成し（図３（ｅ））、最後に圧力室７の形成された圧力室板１９を接着する（図３（ｆ））。
【００３５】
ここで、以下に説明する場合を含めて、ノズル板１３やインク流路板１７が金属製の場合には放電加工やドリル加工で、樹脂製やガラス製の場合にはレーザ加工やドリル加工にて、ノズル孔１４およびインク流路孔１６が形成される。
【００３６】
第２の方法を図４に示す。
【００３７】
第２の方法では、先ず、共通インク流路１１およびインク供給孔１２が形成されたインク流路板１７にインク流路孔１６を形成する（図４（ａ）、図４（ｂ））。次に、ノズル板１３とインク流路孔１６の形成されたインク流路板１７とを接合する（図４（ｃ））。
【００３８】
ここで、ノズル板１３とインク流路板１７との接合は、接着剤により行うこともできるが、この時点ではノズル板１３には撥水膜は塗布されていないことから、熱拡散接合により行うのが望ましい。これは、接着剤を用いると、接着剤がインク流路孔１６やノズル孔１４にはみ出して流体抵抗を増大させたり、ときには孔を塞いでしまうことがあるが、熱拡散接合ではこのようなおそれがないからである。また、接着剤を用いると、吐出液体によっては、接着剤を溶かしてノズル板１３とインク流路板１７とが剥離してしまうことがあるが、熱拡散接合ではこのようなおそれがないからである。さらに、接着剤を用いると、放電加工やレーザ加工で孔を形成する場合に、非金属である接着剤のために加工不足や加工過多（加工不良）が発生することがあるが、熱拡散接合ではこのようなおそれがないからである。
【００３９】
ノズル板１３とインク流路板１７とを接合したならば、ノズル板１３に撥水膜１３ａを塗布し（図４（ｄ））、ノズル板１３にインク流路孔１６と連通したノズル孔１４を形成する（図４（ｅ））。そして、最後に圧力室７の形成された圧力室板１９を接着する（図４（ｆ））。
【００４０】
以上説明した第１および第２の方法では、インク流路孔１６とノズル孔１４とを相互に別工程で形成している。
【００４１】
これに対して、次に説明する第３および第４の方法は、インク流路孔１６とノズル孔１４とを一括して同じ工程で形成するものである。
【００４２】
すなわち、第３の方法では、先ず、撥水膜１３ａの塗布されたノズル板１３に撥水膜を塗布し（図５（ａ））、次に、撥水膜１３ａの形成された面を外側にしてノズル板１３と共通インク流路１１およびインク供給孔１２が形成されたインク流路板１７とを接合する（図５（ｂ）、図５（ｃ））。そして、インク流路板１７のインク流路孔１６およびこのインク流路孔１６と連通したノズル板１３のノズル孔１４を一括して形成し（図５（ｄ））、最後に圧力室７の形成された圧力室板１９を接着する（図５（ｅ））。
【００４３】
また、第４の方法では、インク流路板１７とノズル板１３とを接合し（図６（ａ））、ノズル板１３に撥水膜１３ａを塗布する（図６（ｂ））。次に、インク流路板１７のインク流路孔１６およびこのインク流路孔１６と連通したノズル板１３のノズル孔１４を一括して形成し（図６（ｃ））、最後に圧力室７の形成された圧力室板１９を接着する（図６（ｄ））。
【００４４】
なお、第４の方法でも、前述した第２の方法でのように、インク流路板１７とノズル板１３との接合は熱拡散技術を用いるのが望ましい。
【００４５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、インク流路板１７にインク流路孔１６を形成した後にノズル板１３を接合してインク流路孔１６と連通するノズル孔１４を形成しているので（第１および第２の方法）、あるいはインク流路板１７とノズル板１３とを接合した後にインク流路孔１６とノズル孔１４とを一括して形成しているので（第３および第４の方法）、エッチングによる孔形成の場合のような位置ずれがなくなって高精度に孔形成を行うことができ、液滴の吐出性能を良好に維持することができる。
【００４６】
そして、このようにして作成されたインクジェットヘッド４１を備えた記録装置では、良好な液体吐出性能により高画質の印字を行うことが可能になる。
【００４７】
なお、以上の説明では、圧電アクチュエータを用いたインクジェットヘッドに本発明を適用した場合を説明したが、ヒータを用いたバブルタイプおよび静電タイプのインク吐出ヘッドに適用することもできる。
【００４８】
さらに、本発明は記録装置に用いられるインク吐出ヘッドに限定的に適用されるものではなく、ノズル孔から液体を吐出する種々の液体吐出ヘッドに用いることができる。この液体吐出ヘッドには、たとえば、ＤＮＡの検体液の吐出用、有機ＥＬの色素（Ｒ・Ｇ・Ｂ）を塗布するための吐出用、液晶ドライバの防湿コート材を塗布するための吐出用、複数種のにおいの成分を大気中に所定比率で拡散して所望の臭いを生成するための液体吐出用などが考えられる。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、流路板に流路孔を形成した後にノズル板を接合して流路孔と連通するノズル孔を形成しているので、あるいは流路板とノズル板とを接合した後に流路孔とノズル孔とを一括して形成しているので、エッチングによる孔形成の場合のような位置ずれがなくなって高精度に孔形成を行うことができ、液滴の吐出性能を良好に維持することができるという有効な効果が得られる。
【００５０】
このような液体吐出ヘッドを備えた記録装置によれば、良好な液体吐出性能により高画質の印字を行うことが可能になるという有効な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインク吐出ヘッドを備えた記録装置の全体概略構成を示す斜視図
【図２】図１の記録装置に装着された本発明の一実施の形態であるインク吐出ヘッドを示す断面図
【図３】図２のインク吐出ヘッドの製造方法の一例を連続して示す説明図
【図４】図２のインク吐出ヘッドの製造方法の他の一例を連続して示す説明図
【図５】図２のインク吐出ヘッドの製造方法のさらに他の一例を連続して示す説明図
【図６】図２のインク吐出ヘッドの製造方法のさらに他の一例を連続して示す説明図
【符号の説明】
７　圧力室
１１　共通インク流路
１２　インク供給孔
１３　ノズル板
１３ａ　撥水膜
１４　ノズル孔
１６　インク流路孔（流路孔）
１７　インク流路板（流路板）
１９　圧力室板
４０　インクジェット式記録装置（記録装置）
４１　インクジェットヘッド（インク吐出ヘッド）
【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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