(57)【要約】      （修正有）【課題】加工コストを低減しつつ、ノズル孔を高精度に形成することができるノズル孔形成方法、液体噴射ヘッド、液体噴射記録装置を提供する。【解決手段】ノズルプレートのノズル孔を形成する箇所に凹部を形成する凹部形成工程Ｓ２００と、凹部形成工程Ｓ２００の後、凹部内に、ノズルプレートと材質の異なる鋲体を配置する鋲体配置工程Ｓ３００と、鋲体配置工程Ｓ３００の後、ノズルプレートを軟化させ、ノズルプレートによって凹部と鋲体との隙間を埋めるノズルプレート軟化工程Ｓ４００と、ノズルプレート軟化工程Ｓ４００の後、鋲体を溶融する鋲体除去工程Ｓ６００と、を有する。【選択図】図６
2016078421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が充填される複数のチャネルを有するアクチュエータプレートに取り付けられるノズルプレートに、前記液体が噴射される複数のノズル孔を形成するためのノズル孔形成方法であって、
前記ノズルプレートの前記ノズル孔を形成する箇所に凹部を形成する凹部形成工程と、
前記凹部形成工程の後、前記凹部内に、前記ノズルプレートと材質の異なる鋲体を配置する鋲体配置工程と、
前記鋲体配置工程の後、前記ノズルプレートを軟化させ、該ノズルプレートによって前記凹部と前記鋲体との隙間を埋めるノズルプレート軟化工程と、
前記ノズルプレート軟化工程の後、前記鋲体を除去する鋲体除去工程と、
を有することを特徴とするノズル孔形成方法。
【請求項２】
前記凹部の内周面は、テーパ状に形成されており、
前記鋲体の外周面は、前記凹部の形状に対応するように、テーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のノズル孔形成方法。
【請求項３】
前記鋲体除去工程は、前記鋲体を溶融させて該鋲体を除去することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のノズル孔形成方法。
【請求項４】
前記凹部形成工程では、前記凹部を形成するための凸部を有する凹部形成治具を用いて行われ、
該凹部形成治具の前記凸部を前記ノズルプレートに押圧することにより、前記凹部が形成されることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のノズル孔形成方法。
【請求項５】
前記ノズルプレートは、ガラスにより形成されており、
前記凹部形成治具は、カーボンにより形成されており、
前記鋲体は、鉄・ニッケル合金により形成されていることを特徴とする請求項４に記載のノズル孔形成方法。
【請求項６】
前記鋲体配置工程では、鋲体位置決め治具によって前記鋲体が位置決めされた状態で前記凹部に前記鋲体が挿入され、これにより前記凹部内に前記鋲体が配置されることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載のノズル孔形成方法。
【請求項７】
前記ノズルプレート軟化工程の後、および前記鋲体除去工程の後の何れか一方に、前記ノズルプレートの両面を研磨するノズルプレート研磨工程を有することを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載のノズル孔形成方法。
【請求項８】
前記鋲体除去工程よりも先に、前記ノズルプレート研磨工程が行われることを特徴とする請求項７に記載のノズル孔形成方法。
【請求項９】
請求項１〜請求項８の何れか１項に記載のノズル孔形成方法を用いて製造された前記ノズルプレートと、
前記アクチュエータプレートと、
を備えたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項１０】
請求項９に記載の液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする液体噴射記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ノズル孔形成方法、液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被記録媒体に液体（インク）を噴射する装置として、インク室の複数のノズル孔から被記録媒体に向かってインク滴を噴射する液体噴射記録装置が知られている。このような液体噴射記録装置の中には、いわゆるインクジェット方式が採用された液体噴射ヘッド（インクジェットヘッド）を備えたものがある。
液体噴射ヘッドには、ヘッドチップが設けられている。ヘッドチップは、インクが充填される複数のチャネル（長溝）が形成されたアクチュエータプレート（圧電アクチュエータ）を備えている。各チャネルは一列に並んで配置されており、その両側壁には、それぞれ電極が設けられている。
【０００３】
また、ヘッドチップの端面には、ノズルプレートが接合されている。このノズルプレートに、各チャネルに対応するように複数のノズル孔が一列に並んで形成されている。ノズルプレートには、さまざまな材料を適用することができる。例えば、ポリイミド等の樹脂シート、ステンレス等の金属板、シリコン、ガラスなどが挙げられる。
また、ノズル孔間のピッチ間隔やノズル孔径等のノズル孔の形成精度は、被記録媒体に記録される文字や画像の高詳細化に影響を及ぼす。すなわち、ノズル孔間のピッチ間隔が狭いほど、文字や画像を高詳細化することができる。また、ノズル孔径も、インクを吐出可能な条件のもと、できる限り細径化することにより、文字や画像を高詳細化できる。
【０００４】
さらに、ノズル孔を精度よく加工するための方法も種々挙げられる。例えば、ノズルプレートとしてポリイミド等の樹脂シートを採用する場合、加工が容易であるので、レーザ加工、ドリル加工等、さまざまな加工方法を採用することができる。一方、耐薬品性や耐久性の観点からノズルプレートとしてガラスを採用する場合、加工性が悪いために加工方法も限られてくる。例えば、フォトリソ技術を用いたエッチング加工が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１７１９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、エッチング加工によりノズルプレートのノズル孔を加工する場合、加工コストが嵩んでしまう。すなわち、エッチング加工を施すには、エッチング用の薬品、ガス等の使用、高額な設備が必要になり、また、製造環境等、多くの制約を受けてしまう。
【０００７】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、加工コストを低減しつつ、ノズル孔を高精度に形成することができるノズル孔形成方法、および、この形成方法を用いて製造された液体噴射ヘッド、液体噴射記録装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明に係るノズル孔形成方法は、液体が充填される複数のチャネルを有するアクチュエータプレートに取り付けられるノズルプレートに、前記液体が噴射される複数のノズル孔を形成するためのノズル孔形成方法であって、前記ノズルプレートの前記ノズル孔を形成する箇所に凹部を形成する凹部形成工程と、前記凹部形成工程の後、前記凹部内に、前記ノズルプレートと材質の異なる鋲体を配置する鋲体配置工程と、前記鋲体配置工程の後、前記ノズルプレートを軟化させ、該ノズルプレートによって前記凹部と前記鋲体との隙間を埋めるノズルプレート軟化工程と、前記ノズルプレート軟化工程の後、前記鋲体を除去する鋲体除去工程と、を有することを特徴とする。
【０００９】
このような製造方法とすることで、大掛かりな装置を必要とせず、製造コストを抑えつつ、ノズル孔を高精度に形成することができる。
ここで、一旦ノズルプレートに凹部を形成した後、この凹部にノズル孔の形状と対応する鋲体を配置することにより、一度に鋲体を用いてノズル孔と同一形状の凹部を形成する場合と比較して鋲体を精度よく形成することが可能になる。すなわち、一度に鋲体を用いて凹部を形成しようとすると、その分鋲体の剛性を確保する必要があり、鋲体を所望の形状に形成することが困難になる。このため、凹部形成工程を経た後に鋲体配置工程、鋲体除去工程を行うことにより、ノズル孔を、より精度よく形成することが可能になる。
【００１０】
本発明に係るノズル孔形成方法において、前記凹部の内周面は、テーパ状に形成されており、前記鋲体の外周面は、前記凹部の形状に対応するように、テーパ状に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
ここで、ノズル孔の内周面をテーパ状に形成することにより、液体噴射ヘッドによりノズルプレートを介して液滴を吐出する際、ノズル孔内の液滴の圧力を高め易くすることができる。このため、少ない駆動力で液体噴射ヘッドを駆動させることが可能になり、電力消費の少ない液体噴射ヘッドを提供できる。
そこで、上記のノズル孔形成方法のように、凹部の内周面をテーパ状に形成すると共に、鋲体の外周面をテーパ状に形成することで、安価にノズル孔の内周面をテーパ状にできる。
【００１２】
本発明に係るノズル孔形成方法において、前記鋲体除去工程は、前記鋲体を溶融させて該鋲体を除去することを特徴とする。
【００１３】
このような製造方法とすることで、例えば、治具等を用いて鋲体を引き抜くことによりこの鋲体を除去する場合と比較して、容易且つ確実に鋲体を除去することができる。
【００１４】
本発明に係るノズル孔形成方法において、前記凹部形成工程では、前記凹部を形成するための凸部を有する凹部形成治具を用いて行われ、該凹部形成治具の前記凸部を前記ノズルプレートに押圧することにより、前記凹部が形成されることを特徴とする。
【００１５】
このような製造方法とすることで、容易に凹部を形成することができる。
【００１６】
本発明に係るノズル孔形成方法において、前記ノズルプレートは、ガラスにより形成されており、前記凹部形成治具は、カーボンにより形成されており、前記鋲体は、鉄・ニッケル合金により形成されていることを特徴とする。
【００１７】
このように、ノズルプレートをガラスで形成することにより、ノズルプレートの耐薬品性、耐久性を高めることができる。ここで、ガラスの線膨張係数とカーボンの線膨張係数は近似しており、凹部形成治具をカーボンで形成することにより、凹部の形成精度を高めることができる。また、鋲体を鉄・ニッケル合金で形成することにより、例えば鋲体を溶融して除去する場合、ノズルプレートに影響を及ぼすことなく、鋲体を溶融させることができる。
【００１８】
本発明に係るノズル孔形成方法において、前記鋲体配置工程では、鋲体位置決め治具によって前記鋲体が位置決めされた状態で前記凹部に前記鋲体が挿入され、これにより前記凹部内に前記鋲体が配置されることを特徴とする。
【００１９】
このような製造方法とすることで、凹部内に精度よく鋲体を配置することができる。このため、容易にノズル孔の形成精度を高めることが可能になる。
【００２０】
本発明に係るノズル孔形成方法において、前記ノズルプレート軟化工程の後、および前記鋲体除去工程の後の何れか一方に、前記ノズルプレートの両面を研磨するノズルプレート研磨工程を有することを特徴とする。
【００２１】
このような製造方法とすることで、ノズル孔の開口部の寸法、およびノズルプレートの板厚を高精度に設定することが可能になる。
【００２２】
本発明に係るノズル孔形成方法は、前記鋲体除去工程よりも先に、前記ノズルプレート研磨工程が行われることを特徴とする。
【００２３】
このような製造方法とすることで、ノズルプレートのノズル孔に、異物が浸入してしまうことを抑制できる。
【００２４】
本発明に係る液体噴射ヘッドは、上記に記載のノズル孔形成方法を用いて製造された前記ノズルプレートと、前記アクチュエータプレートと、を備えたことを特徴とする。
【００２５】
このように構成することで、加工コストを低減しつつ、ノズル孔を高精度に形成することが可能な液体噴射ヘッドを提供できる。
【００２６】
本発明に係る液体噴射記録装置は、上記に記載の液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする。
【００２７】
このように構成することで、加工コストを低減しつつ、ノズル孔を高精度に形成することが可能な液体噴射記録装置を提供できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、大掛かりな装置を必要とせず、製造コストを抑えつつ、ノズル孔を高精度に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態における液体噴射記録装置の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態における液体噴射ヘッドの斜視図である。
【図３】本発明の実施形態におけるヘッドチップの斜視図である。
【図４】本発明の実施形態におけるヘッドチップの分解斜視図である。
【図５】本発明の実施形態におけるアクチュエータプレートとカバープレートとを分解した状態の拡大斜視図である。
【図６】本発明の実施形態におけるノズルプレートの形成工程を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態におけるノズルプレートの形成工程図である。
【図８】本発明の実施形態におけるノズルプレートの形成工程図である。
【図９】本発明の実施形態におけるノズルプレートの形成工程図である。
【図１０】本発明の実施形態におけるノズルプレートの形成工程図である。
【図１１】本発明の実施形態における鋲体の斜視図である。
【図１２】本発明の実施形態におけるノズルプレートの形成工程図である。
【図１３】本発明の実施形態におけるノズルプレートの形成工程図である。
【図１４】本発明の実施形態におけるノズルプレートの形成工程図である。
【図１５】本発明の実施形態におけるノズルプレートの形成工程図である。
【図１６】本発明の実施形態におけるノズルプレートの形成工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、液体としてインクを噴射することにより、被記録媒体に記録を行う液体噴射記録装置（液体噴射装置）を例に挙げて説明する。
【００３１】
（液体噴射記録装置）
図１は、液体噴射記録装置１の構成を示す斜視図である。
同図に示すように、液体噴射記録装置１は、記録紙等の被記録媒体Ｓを搬送する一対の搬送手段２，３と、被記録媒体Ｓに図示しないインク（液体）を噴射する液体噴射ヘッド４と、液体噴射ヘッド４にインクを供給するインク供給手段５と、液体噴射ヘッド４を被記録媒体Ｓの搬送方向Ｙと直交する走査方向Ｘに走査させる走査手段６と、を備える。
なお、本実施形態では、搬送方向Ｙおよび走査方向Ｘの２方向に直交する方向を上下方向Ｚとする。
【００３２】
一対の搬送手段２，３は、搬送方向Ｙに間隔をあけて配置されており、一方の搬送手段２が搬送方向Ｙの上流側に位置し、他方の搬送手段３が搬送方向Ｙの下流側に位置している。これら搬送手段２，３は、走査方向Ｘに延設されたグリッドローラ２ａ，３ａと、このグリッドローラ２ａ，３ａに対して平行に配置されると共に、グリッドローラ２ａ，３ａとの間で被記録媒体Ｓを挟み込むピンチローラ２ｂ，３ｂと、グリッドローラ２ａ，３ａをその軸回りに回転させるモータ等の図示しない駆動機構と、をそれぞれ備えている。
そして、一対の搬送手段２，３のグリッドローラ２ａ，３ａを回転させることで、被記録媒体Ｓを搬送方向Ｙに沿った矢印Ａ方向に搬送することが可能とされている。
【００３３】
インク供給手段５は、インクが収容されたインクタンク１０と、インクタンク１０と液体噴射ヘッド４とを接続するインク配管１１と、を備えている。
図示の例では、インクタンク１０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の四色のインクがそれぞれ収容されたインクタンク１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂが搬送方向Ｙに並んで配置されている。インク配管１１は、例えば可撓性を有するフレキシブルホースであり、液体噴射ヘッド４を支持するキャリッジ１６の動作（移動）に追従可能とされている。
【００３４】
走査手段６は、走査方向Ｘに延び、搬送方向Ｙに間隔をあけて互いに平行に配置された一対のガイドレール１５と、これら一対のガイドレール１５に沿って移動可能に配置されたキャリッジ１６と、このキャリッジ１６を走査方向Ｘに移動させる駆動機構１７と、を備えている。
駆動機構１７は、一対のガイドレール１５の間に配置され、走査方向Ｘに間隔をあけて配置された一対のプーリ１８と、これら一対のプーリ１８の間に巻回されて走査方向Ｘに移動する無端ベルト１９と、一方のプーリ１８を回転駆動させる駆動モータ２０と、を備えている。
【００３５】
キャリッジ１６は、無端ベルト１９に連結されており、一方のプーリ１８の回転駆動による無端ベルト１９の移動に伴って走査方向Ｘに移動可能とされている。また、キャリッジ１６には、複数の液体噴射ヘッド４が走査方向Ｘに並んだ状態で搭載されている。
図示の例では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各インクをそれぞれ噴射する４つの液体噴射ヘッド４、すなわち液体噴射ヘッド４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂが搭載されている。
【００３６】
（液体噴射ヘッド）
次に、液体噴射ヘッド４について詳細に説明する。
図２は、液体噴射ヘッド４の斜視図である。
同図に示すように、液体噴射ヘッド４は、キャリッジ１６に固定される固定プレート２５と、この固定プレート２５上に固定されたヘッドチップ２６と、インク供給手段５から供給されたインクを、ヘッドチップ２６の後述するインク導入孔４１ａ（図３参照）にさらに供給するインク供給部２７と、ヘッドチップ２６に駆動電圧を印加する制御手段２８と、を備えている。
【００３７】
この液体噴射ヘッド４は、駆動電圧が印加されることで、各色のインクを所定の噴出量で吐出する。このとき、液体噴射ヘッド４が走査手段６により走査方向Ｘに移動することにより、被記録媒体Ｓにおける所定範囲に記録を行うことができる。この走査を、搬送手段２，３により被記録媒体Ｓを搬送方向Ｙに搬送しながら繰り返し行うことで、被記録媒体Ｓの全体に記録を行うことが可能となる。
【００３８】
固定プレート２５には、アルミ等の金属製のベースプレート３０が上下方向Ｚに沿って起立した状態で固定されていると共に、ヘッドチップ２６の後述するインク導入孔４１ａにインクを供給する流路部材３１が固定されている。流路部材３１の上方には、インクを貯留する貯留室を内部に有する圧力緩衝器３２がベースプレート３０に支持された状態で配置されている。そして、流路部材３１と圧力緩衝器３２は、インク連結管３３を介して連結され、圧力緩衝器３２にはインク配管１１が接続されている。
【００３９】
そして、圧力緩衝器３２は、インク配管１１を介してインクが供給されると、このインクを内部の貯留室内に一旦貯留した後、所定量のインクをインク連結管３３および流路部材３１を介してインク導入孔４１ａに供給する。
なお、これら流路部材３１、圧力緩衝器３２およびインク連結管３３は、上記インク供給部２７として機能する。
【００４０】
また、固定プレート２５には、ヘッドチップ２６を駆動するための集積回路等の制御回路（駆動回路）３５が搭載されたＩＣ基板３６が取り付けられている。この制御回路３５と、ヘッドチップ２６の後述するコモン（吐出）電極５０およびダミー電極５２は、図示しない配線パターンがプリント配線されたフレキシブル基板３７を介して電気接続されている。これにより、制御回路３５は、フレキシブル基板３７を介してコモン電極５０とダミー電極５２との間に、駆動電圧を印加することが可能とされる。
なお、これら制御回路３５が搭載されたＩＣ基板３６、およびフレキシブル基板３７は、上記制御手段２８として機能する。
【００４１】
（ヘッドチップ）
続いて、ヘッドチップ２６について詳細に説明する。
図３は、ヘッドチップ２６の斜視図、図４は、ヘッドチップ２６の分解斜視図である。
図３、図４に示すように、ヘッドチップ２６は、アクチュエータプレート（圧電プレート）４０、カバープレート４１、支持プレート４２およびノズルプレート４３を備え、後述する液体噴射チャネル４５Ａの長手方向端部に臨むノズル孔４３ａからインクを吐出する、いわゆるエッジシュートタイプとされている。
【００４２】
図５は、アクチュエータプレート４０とカバープレート４１とを分解した状態の拡大斜視図である。
図４、図５に示すように、アクチュエータプレート４０は、第１アクチュエータプレート４０Ａおよび第２アクチュエータプレート４０Ｂの２枚のプレートを積層した積層プレート（積層基板）とされている。これら第１アクチュエータプレート４０Ａおよび第２アクチュエータプレート４０Ｂは、共に厚さ方向に分極処理された圧電基板、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）セラミックス基板であり、互いの分極方向を反対に向けた状態で接合されている。
このアクチュエータプレート４０は、厚さ方向Ｌ１に直交する第１方向（配列方向）Ｌ２に長く、厚さ方向Ｌ１および第１方向Ｌ２に対して直交する第２方向Ｌ３に短い、平面視略長方形状に形成されている。
【００４３】
なお、本実施形態のヘッドチップ２６はエッジシュート対応であるので、厚さ方向Ｌ１が液体噴射記録装置１における走査方向Ｘに一致し、かつ第１方向Ｌ２が搬送方向Ｙ、第２方向Ｌ３が上下方向Ｚに一致する。
また、本実施形態では、アクチュエータプレート４０の側面のうち、ノズルプレート４３に対向する側面を前端面４０ａと称し、この前端面４０ａとは第２方向Ｌ３の反対側に位置する側面を後端面４０ｂと称する。
【００４４】
アクチュエータプレート４０の一方の主面（カバープレート４１が重なる面）４０ｃには、第１方向Ｌ２に所定の間隔をあけて並んだ複数のチャネル４５が形成されている。これら複数のチャネル４５は、一方の主面４０ｃ側に開口した状態で第２方向Ｌ３に沿って直線状に延びる溝部であり、長手方向の一方側がアクチュエータプレート４０の前端面４０ａ側に開口している。これら複数のチャネル４５の間には、断面略長方形状で第２方向Ｌ３に延びる駆動壁（圧電隔壁）４６が形成されている。この駆動壁４６によって、各チャネル４５はそれぞれ区分けされている。
【００４５】
また、複数のチャネル４５は、インクが充填される液体噴射チャネル（液体吐出溝）４５Ａと、インクが充填されないダミーチャネル（液体非吐出溝）４５Ｂと、に大別される。そして、これら液体噴射チャネル４５Ａとダミーチャネル４５Ｂは、第１方向Ｌ２に交互に並んで配置されている。
このうち、液体噴射チャネル４５Ａは、アクチュエータプレート４０の後端面４０ｂ側に開口することなく、前端面４０ａ側にだけ開口した状態で形成されている。一方、ダミーチャネル４５Ｂについては、アクチュエータプレート４０の前端面４０ａ側だけでなく、後端面４０ｂ側にも開口するように形成されている。
【００４６】
液体噴射チャネル４５Ａの内壁面、すなわち第１方向Ｌ２に向かい合う一対の側壁面および底壁面には、コモン電極（駆動電極）５０が形成されている。このコモン電極５０は、液体噴射チャネル４５Ａに沿って第２方向Ｌ３に延び、アクチュエータプレート４０の一方の主面４０ｃ上に形成されたコモン端子（電極端子部）５１に導通している。
【００４７】
なお、各コモン端子５１はそれぞれ電気的に独立するようにパターン形成されている。
また、本実施形態のコモン電極５０は、上述したように液体噴射チャネル４５Ａにおける内壁面の全体に形成されているので、一対の側壁面上に形成された側面電極５０ａと、底壁面上に形成されている。そして、側面電極５０ａ同士を接続する底面電極５０ｂとにより、断面Ｕ字状に形成された電極とされている。
【００４８】
一方、ダミーチャネル４５Ｂの内壁面のうち、第１方向Ｌ２に向かい合う一対の側壁面には、ダミー電極（駆動電極）５２がそれぞれ形成されている。これらダミー電極５２は、ダミーチャネル４５Ｂに沿って第２方向Ｌ３に延び、アクチュエータプレート４０の一方の主面４０ｃ上に形成されたダミー端子（電極端子部）５３に導通している。
【００４９】
なお、ダミー端子５３は、アクチュエータプレート４０の一方の主面４０ｃ上における後端面４０ｂ側に形成されている。そして、液体噴射チャネル４５Ａを挟んだ両側に位置するダミー電極５２同士（異なるダミーチャネル４５Ｂ内に形成されたダミー電極５２同士）を、接続するように形成されている。
この際、ダミー端子５３は、一方の主面４０ｃ上において、コモン端子５１よりも後端面４０ｂ側に離間した位置で第１方向Ｌ２に延びることにより、ダミー電極５２同士をブリッジ状に繋ぐように形成されている。
【００５０】
なお、本実施形態のダミー電極５２は、上述のコモン電極５０と同様に、ダミーチャネル４５Ｂの内壁面全体に一旦形成された後、内壁面における底壁面上に形成された電極部分がレーザ加工やダイシング加工等によって分断されることにより、ダミーチャネル４５Ｂの一対の側壁面にそれぞれ電気的に切り離された状態で形成される。
【００５１】
この他に、ダミーチャネル４５Ｂの内壁面全体に形成されたダミー電極５２を電気的に切り離す方法としては、液体噴射チャネル４５Ａと比較してダミーチャネル４５Ｂの溝深さを深く形成し、一方の主面４０ｃとは反対側の他方の主面４０ｄ（図５における下側の主面）をグラインダー等により切削し、ダミーチャネル４５Ｂを厚さ方向両端で開口させる方法がある。但し、この場合、アクチュエータプレート４０の他方の主面４０ｄにガラス板等の支持板を貼付け、分断されたダミーチャネル４５Ｂの側壁を支持する必要がある。
【００５２】
このような構成のもと、フレキシブル基板３７を介して制御回路３５がコモン端子５１およびダミー端子５３を通じて、コモン電極５０とダミー電極５２との間に駆動電圧を印加すると、駆動壁４６が変形する。そして、液体噴射チャネル４５Ａ内に充填されたインクに圧力変動が生じる。これにより、液体噴射チャネル４５Ａ内のインクをノズル孔４３ａより吐出することができ、被記録媒体Ｓに文字や図形等の各種情報を記録することが可能となる。
【００５３】
図３、図４に示すように、カバープレート４１は、アクチュエータプレート４０の一方の主面４０ｃ上に重ね合されている。このカバープレート４１には、インク導入孔４１ａが第１方向Ｌ２に長い平面視矩形状に形成されている。
このインク導入孔４１ａには、図６に示すように、流路部材３１を介して供給されてきたインクを液体噴射チャネル４５Ａ内に導入させ、かつダミーチャネル４５Ｂ内への導入を規制する複数のスリット５５ａが形成されたインク導入板５５が形成されている。つまり、複数のスリット５５ａは、液体噴射チャネル４５Ａに対応する位置に形成されており、各液体噴射チャネル４５Ａ内にのみインクを充填することが可能とされる。
【００５４】
なお、カバープレート４１は、例えばアクチュエータプレート４０と同じＰＺＴセラミックス基板で形成され、アクチュエータプレート４０と同じ熱膨張をさせることで、温度変化に対する反りや変形を抑制している。しかしながら、この場合に限られず、アクチュエータプレート４０とは異なる材料でカバープレート４１を形成しても構わない。但し、アクチュエータプレート４０およびカバープレート４１は、それぞれ熱膨張係数が近い材料を用いることが好ましい。
【００５５】
支持プレート４２は、重ね合されたアクチュエータプレート４０およびカバープレート４１を支持していると共に、ノズルプレート４３を同時に支持している。支持プレート４２には、第１方向Ｌ２に沿って嵌合孔４２ａが形成されており、重ね合されたアクチュエータプレート４０およびカバープレート４１をこの嵌合孔４２ａ内に嵌め込んだ状態で支持している。この際、支持プレート４２は、アクチュエータプレート４０の前端面４０ａと面一となるように組み合わされている。
【００５６】
ノズルプレート４３は、支持プレート４２およびアクチュエータプレート４０の前端面４０ａに、例えば接着等により固定されている。
ノズルプレート４３は、例えばガラスにより形成された板状のものである。なお、ノズルプレート４３における被記録媒体Ｓに対向する対向面には、例えばインクの付着等を防止するための撥水膜をコーティングしてもよい。
【００５７】
また、ノズルプレート４３には、第１方向Ｌ２に所定の間隔をあけて複数のノズル孔４３ａが一列に並んだ状態で形成されている。これらノズル孔４３ａは、複数の液体噴射チャネル４５Ａに対してそれぞれ対向する位置に形成されており、各液体噴射チャネル４５Ａ内に連通する。また、図４に詳示するように、ノズル孔４３ａは、その断面形状が第２方向Ｌ３の前方（Ｚ方向の下方）に向かうに従って、徐々に先細りとなるようにテーパ状に形成されている。
【００５８】
より具体的には、ノズル孔４３ａの第２方向Ｌ３の後方（Ｚ方向の上方、アクチュエータプレート４０側）の孔径は、例えば約６０μｍ程度に設定されている。一方、ノズル孔４３ａの第２方向Ｌ３の前方（ノズルプレート４３のインク滴吐出側の面４４ａ）の孔径は、例えば約３０μｍ程度に設定されている。
なお、通常時にノズル孔４３ａからインクが吐出されないように、各ノズル孔４３ａにおいて適切なメニスカスが保たれている。また、ノズル孔４３ａの形成方法については、後述する。
【００５９】
（液体噴射記録装置の動作）
上記のように構成された液体噴射記録装置１により、被記録媒体Ｓに情報を記録する場合の動作について説明する。
【００６０】
この場合には、図１に示すように、例えば、一対の搬送手段２，３により被記録媒体Ｓを搬送方向Ｙに搬送させながら、走査手段６によりキャリッジ１６を介して各液体噴射ヘッド４を走査方向Ｘに往復移動させる。この間に、各液体噴射ヘッド４において、制御回路３５がコモン端子５１とダミー端子５３との間に駆動電圧を印加する。これにより、駆動壁４６に厚みすべり変形を生じさせ、液体噴射チャネル４５Ａ内に充填されたインクに圧力波を発生させる。この圧力波により、液体噴射チャネル４５Ａの内圧が高まるので、インクをノズル孔４３ａから吐出させることができる。
【００６１】
この際、インクはノズル孔４３ａを通過する際に、液滴状のインク滴となって吐出される。ここで、ノズル孔４３ａは、インク滴吐出側の面４４ａに向かうに従って徐々に先細りとなるようにテーパ状に形成されているので、コモン端子５１とダミー端子５３に印加する駆動電圧を低くしても、所望の吐出速度が得られる。この結果、液体噴射記録装置１を動作させる際の消費電圧を下げつつ、被記録媒体Ｓに４色のインクを利用して、文字や図形等の各種情報を詳細に記録することができる。
【００６２】
（ノズルプレートの形成方法）
次に、図６〜図１６に基づいて、ノズルプレート４３の形成方法について説明する。
図６は、ノズルプレート４３の形成工程を示すフローチャート、図７〜図１０、図１２〜図１６は、各工程の説明図、図１１は、ノズルプレート４３を形成する際に用いられる鋲体１４７の斜視図である。
図６、図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、ノズルプレート４３を形成するにあたって、まず、ノズルプレート４３の基板となるノズルプレート基板１４３を、素材であるガラス基板２００から切り出す（Ｓ１００：ノズルプレート基板切出し工程）。
【００６３】
なお、図７における（ａ），（ｂ）は、それぞれガラス基板２００の形状の違いを示す。図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、ガラス基板２００の形状は、円形や四角形等さまざまである。また、ガラス基板２００（ノズルプレート基板１４３）の板厚は、ノズルプレート４３の最終形状の板厚、つまり、ノズルプレート４３の所望の板厚よりも若干肉厚に設定されている。これについては、後述するノズルプレート軟化工程（Ｓ４００）で詳細に説明する。
【００６４】
次に、図６、図８、図９に示すように、ノズルプレート基板１４３のノズル孔４３ａに対応する位置に、凹部１４４を形成する（Ｓ２００：凹部形成工程）。
凹部形成工程には、凹部１４４を形成するための凹部形成治具１４５を用いる。凹部形成治具１４５は、カーボンにより形成される。カーボンは、ガラスと線膨張係数が近似しているので好ましい。また、凹部形成治具１４５には、凹部１４４を形成するための凸部１４６が突設されている。
【００６５】
凸部１４６は、所望のノズル孔４３ａの大きさよりも若干大きい略円錐台状に形成されている。より具体的には、凸部１４６の底面１４６ａの直径は、例えば約２３０μｍ程度に設定されている。一方、凸部１４６の上面１４６ｂの直径は、例えば約２００μｍ程度に設定されている。
【００６６】
そして、このように形成された凹部形成治具１４５を用いてプレス加工を行う際、まず、凸部１４６の先端をノズルプレート基板１４３に当接させる。続いて、ノズルプレート基板１４３を加熱して軟化させると共に、凹部形成治具１４５をノズルプレート基板１４３に向かって押圧する。すると、このノズルプレート基板１４３内に凸部１４６が嵌入される（図９参照）。これにより、ノズルプレート基板１４３に、凸部１４６の形状が転写される。
【００６７】
その後、ノズルプレート基板１４３を冷却し、この後にノズルプレート基板１４３から凹部形成治具１４５を離間させる。これにより、ノズルプレート基板１４３に、凸部１４６と同一形状の凹部１４４が形成される。
ここで、凹部形成治具１４５は、ノズルプレート基板１４３を構成するガラスの線膨張係数に近似しているカーボンにより形成されている。このため、ノズルプレート基板１４３を冷却する際に、ノズルプレート基板１４３や凹部形成治具１４５に応力がかかり、これらノズルプレート基板１４３や凹部形成治具１４５が損傷してしまうのを防止できる。
【００６８】
次に、図６、図１０に示すように、ノズルプレート基板１４３の凹部１４４に鋲体１４７を挿入する（Ｓ３００：鋲体配置工程）。
ここで、図１１に示すように、鋲体１４７は、鉄・ニッケル合金により形成されたものであって、ノズル孔４３ａの寸法と同一寸法となるように略円錐台状に形成されている。より具体的には、鋲体１４７は、円錐台状の鋲本体部１４８と、この鋲本体部１４８の下面（図１１における下面）に一体成形された円板状のインロー部１４９とにより構成されている。
【００６９】
鋲本体部１４８の下面１４８ａの直径は、ノズル孔４３ａの第２方向Ｌ３の後方の孔径（図４参照）と同一の約６０μｍ程度に設定されている。一方、鋲本体部１４８の上面１４８ｂの直径は、ノズル孔４３ａの第２方向Ｌ３の前方の孔径（図４参照）と同一の約３０μｍ程度に設定されている。また、鋲本体部１４８の高さは、ノズルプレート４３の所望の厚さとほぼ同一に設定されている。
【００７０】
インロー部１４９は、後述の鋲体位置決め治具１５０にインロー嵌合されるものである。なお、図１１においては、インロー部１４９の直径は、鋲本体部１４８の下面１４８ａの直径と同一に設定されているが、これに限られるものではなく、鋲本体部１４８の下面１４８ａの直径よりも大きく設定されていてもよいし、小さく設定されていてもよい。
【００７１】
図１０に戻り、上記のように形成された鋲体１４７は、鋲体位置決め治具１５０によって位置決め固定されている。鋲体位置決め治具１５０は、カーボンにより形成された板状のものである。鋲体位置決め治具１５０には、ノズルプレート４３のノズル孔４３ａ（ノズルプレート基板１４３の凹部１４４）に対応する位置に、鋲体１４７のインロー部１４９を挿入可能な凹部１５０ａが形成されている。この凹部１５０ａに鋲体１４７のインロー部１４９がインロー嵌合されることにより、各鋲体１４７の位置決めが行われる。
【００７２】
そして、図１２に示すように、鋲体位置決め治具１５０に鋲体１４７を配置した状態で、これら鋲体１４７の上にノズルプレート基板１４３の凹部１４４を被せるようにノズルプレート基板１４３をセットする。これにより、鋲体配置工程が完了する。
ここで、鋲体１４７の大きさは、ノズルプレート基板１４３の凹部１４４よりも小さく設定されているので、この凹部１４４に鋲体１４７を挿入した状態では、凹部１４４と鋲体１４７との間に隙間Ｋが形成されている。
【００７３】
次に、図６、図１３に示すように、ノズルプレート基板１４３を再度軟化させて凹部１４４と鋲体１４７との間の隙間Ｋをノズルプレート基板１４３によって埋める（Ｓ４００：ノズルプレート軟化工程）。
具体的には、まず、ノズルプレート基板１４３の鋲体位置決め治具１５０が配置されている面とは反対側の面に、プレス板治具１５１を載置する。プレス板治具１５１は、カーボンにより形成された板状のものであって、空気孔１５１ａが形成されている。
【００７４】
続いて、ノズルプレート基板１４３を加熱して軟化させると共に、プレス板治具１５１をノズルプレート基板１４３に向かって押圧する。すると、ノズルプレート基板１４３の凹部１４４が押し潰され、凹部１４４と鋲体１４７との間の隙間Ｋが埋まる。これにより、鋲体１４７がノズルプレート基板１４３に埋設された状態になり、ノズルプレート基板１４３に鋲体１４７の形状が転写される。
なお、プレス板治具１５１に形成されている空気孔１５１ａは、プレス板治具１５１によってノズルプレート基板１４３を押圧する際にノズルプレート基板１４３内に生じるエアのエア抜きや余剰となったガラスを外部に排出する逃げ孔として機能している。
【００７５】
そして、その後、図１４に示すように、ノズルプレート基板１４３を冷却し、この後にノズルプレート基板１４３から鋲体位置決め治具１５０およびプレス板治具１５１を離間させる。このとき、鋲体１４７は、鋲体位置決め治具１５０の凹部１５０ａに挿入されているだけなので、ノズルプレート基板１４３から鋲体位置決め治具１５０を容易に離間させることができる。また、鋲体位置決め治具１５０を離間させた状態では、鋲体１４７のインロー部１４９は、ノズルプレート基板１４３から突出している。
【００７６】
次に、図６、図１５に示すように、ノズルプレート基板１４３の両面を研磨し、このノズルプレート基板１４３の板厚を、ノズルプレート４３の所望の板厚にする（Ｓ５００：研磨工程）。
このとき、ノズルプレート基板１４３の両面に、鋲体１４７が露出される。ここで、露出する鋲体１４７の各直径は、それぞれ所望のノズル孔１１１の第２方向Ｌ３の後方の孔径（図４参照）、およびノズル孔４３ａの第２方向Ｌ３の前方の孔径（図４参照）と同一となる。なお、上述したように、鋲体１４７の鋲本体部１４８の形状は、ノズル孔４３ａの形状と同一となるように形成されている。しかしながら、研磨工程におけるノズルプレート基板１４３の研磨代を考慮して鋲本体部１４８の大きさを設定してもよい。
【００７７】
次に、図６、図１６に示すように、ノズルプレート基板１４３にウェットエッチング加工を施して鋲体１４７を溶融して除去し、ノズルプレート４３を形成する（Ｓ６００：鋲体除去工程）。
なお、エッチング液としては、塩化第二鉄などが用いられる。鋲体１４７は、ノズルプレート基板１４３を構成するガラスに対し、鉄・ニッケル合金により形成されている。このため、ノズルプレート基板１４３に何ら影響を及ぼすことなく、鋲体１４７のみを溶融させることができる。そして、鋲体１４７を溶融させて除去した後ノズルプレート４３を洗浄し、所望の形状のノズル孔４３ａが形成されたノズルプレート４３が完成する。
【００７８】
このように、上述の実施形態では、ノズルプレート４３にノズル孔４３ａを形成する方法として、まず、ノズルプレート４３（ノズルプレート基板１４３）に凹部１４４を形成（凹部形成工程）した後、凹部１４４に鋲体１４７を挿入（鋲体配置工程）し、凹部１４４と鋲体１４７との間の隙間Ｋをノズルプレート４３（ノズルプレート基板１４３）を軟化させて埋め（ノズルプレート軟化工程）、この後、鋲体１４７を除去する（鋲体除去工程）ことにより、ノズル孔４３ａを形成する方法としている。このため、従来のようにエッチング加工のみを用いてノズル孔４３ａを形成する場合と比較して、大掛かりな装置を必要とせず、製造コストを抑えつつ、ノズル孔４３ａを高精度に形成することができる。
【００７９】
また、ノズルプレート４３（ノズルプレート基板１４３）に一旦凹部１４４を形成した後、この凹部１４４に鋲体１４７を配置してノズル孔４３ａを形成することにより、一度に鋲体１４７を用いてノズル孔４３ａを形成する場合と比較してノズル孔４３ａ（鋲体１４７）を精度よく形成することができる。
すなわち、仮に、一度に鋲体１４７を用いてノズル孔４３ａと同一形状の凹部１４４を形成しようとすると、その分鋲体１４７の剛性を確保する必要があり、鋲体１４７を所望の形状に形成することが困難になる。このため、凹部形成工程を経た後に鋲体配置工程、鋲体除去工程を行うことにより、ノズル孔４３ａを、より精度よく形成することが可能になる。
【００８０】
さらに、ノズル孔４３ａは、その断面形状が第２方向Ｌ３の前方（Ｚ方向の下方）に向かうに従って、徐々に先細りとなるようにテーパ状に形成されている。このため、液体噴射ヘッド４によりノズルプレート４３を介してインクを吐出する際、ノズル孔４３ａ内のインクの圧力を高め易くすることができる。このため、少ない駆動力で液体噴射ヘッド４を駆動させることが可能になり、電力消費の少ない液体噴射ヘッド４を提供できる。
ここで、鋲体１４７をテーパ状に形成することにより、ノズル孔４３ａを容易に、且つ高精度にテーパ状にできる。
【００８１】
また、ノズルプレート４３（ノズルプレート基板１４３）に凹部１４４を形成するにあたって、凸部１４６を有する凹部形成治具１４５を用いてプレス加工を行うことにより、凹部１４４を形成している。このため、容易に凹部１４４を形成することができる。
さらに、凹部１４４に鋲体１４７を挿入するにあたって、鋲体位置決め治具１５０を利用している。このため、凹部１４４に鋲体１４７を精度よく配置することができる。よって、容易にノズル孔４３ａの形成精度を高めることが可能になる。
【００８２】
また、ノズルプレート４３をガラスで形成することにより、ノズルプレート４３の耐薬品性、耐久性を高めることができる。また、ノズルプレート４３の材質に応じて凹部形成治具１４５をカーボンで形成することにより、凹部形成工程においてノズルプレート基板１４３や凹部形成治具１４５が損傷してしまうのを防止できる。そして、ノズルプレート４３に対し、鋲体１４７を鉄・ニッケル合金で形成することにより、鋲体除去工程において、ノズルプレート４３に影響を及ぼすことなく、確実に鋲体１４７のみを溶融することができる。
【００８３】
さらに、ノズルプレート４３を形成するにあたって、ノズルプレート４３を所望の板厚に研磨する工程（研磨工程）を施すことにより、ノズル孔４３ａの開口部の寸法、およびノズルプレート４３の板厚を高精度に設定することが可能になる。
また、鋲体１４７を溶融する前に研磨工程を行っているので、この研磨工程による粉塵等がノズル孔４３ａに付着してしまうことを防止できる。
【００８４】
なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、鋲体除去工程よりも先に研磨工程を行っている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、鋲体除去工程の後に研磨工程を行ってもよい。この場合、研磨工程を終えた後、ノズルプレート４３を洗浄する工程を行うことが望ましい。
【００８５】
また、ノズルプレート軟化工程の後、研磨工程を省いて鋲体除去工程を行うようにしてもよい。この場合、予め鋲体１４７の鋲体本体部１４８の高さをノズルプレート４３の所望の板厚と同一に設定しておく。そして、ノズルプレート軟化工程において、プレス板治具１５１を用いてノズルプレート基板１４３を押圧する際、このノズルプレート基板１４３が鋲体本体部１４８の端部に当接するまで押圧する。このような製造方法とすることで、研磨工程を経ることなくノズルプレート４３の板厚を所望の厚さにすることができる。このため、ノズルプレート４３の形成工程をさらに簡略化できる。
【００８６】
また、上述の実施形態では、鋲体除去工程において、ウェットエッチング加工を施す場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、ドライエッチングでもよい。さらに、鋲体１４７として、ノズルプレート４３（ノズルプレート基板１４３）よりも融点の高い材料を採用し、ノズルプレート４３（ノズルプレート基板１４３）および鋲体１４７を加熱することにより鋲体１４７を溶融するようにしてもよい。
また、鋲体１４７を除去するにあたって、鋲体１４７を溶融する場合に限られるものではなく、鋲体１４７を、治具等を用いて引き抜くことにより、ノズルプレート４３（ノズルプレート基板１４３）から鋲体１４７を除去するようにしてもよい。
【００８７】
さらに、上述の実施形態では、ノズルプレート４３をガラスにより形成した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、ステンレス等の金属、ポリイミド等の樹脂によりノズルプレート４３を形成した場合であっても、上述のノズル孔４３ａの形成方法を採用することができる。この場合、ノズルプレート４３の材質に応じて凹部形成治具１４５や鋲体１４７の材質を変更することが望ましい。
【符号の説明】
【００８８】
１…液体噴射記録装置  ４…液体噴射ヘッド  ４０…アクチュエータプレート  ４３…ノズルプレート  ４３ａ…ノズル孔  ４５Ａ…液体噴射チャネル（チャネル）  ４５Ｂ…ダミーチャネル（チャネル）  １４４…凹部  １４５…凹部形成治具  １４６…凸部  １４７…鋲体  １５０…鋲体位置決め治具  Ｓ…隙間
【図１】
2016078421.tif 000003
【図２】
2016078421.tif 000004
【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】
2016078421.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2016078421.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2016078421.tif 000015
【図１４】
2016078421.tif 000016
【図１５】
2016078421.tif 000017
【図１６】
2016078421.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月26日(2015.6.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2016078421.tif 000019
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2016078421.tif 000020