JP5786758B2 - 液体吐出装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ノズルから液体を吐出する液体吐出装置の製造方法、及び、液体吐出装置に関する。

特許文献１には、インク吐出口からインクを吐出する記録ヘッドにおいて、インク吐出口が形成されたインク吐出面の、インク吐出口を取り囲む領域に、インク吐出面の他の部分よりも窪んだ凹部を形成することが記載されている。

特開２００２−２２５２９８号公報

ここで、特許文献１には具体的な記載はないが、インク吐出面に凹部を形成する方法としては、例えば、プレス加工や、プラズマエッチングが考えられる。しかしながら、プレス加工で凹部を形成した場合には、凹部を形成した部材の表面にバリができるため、凹部の形成後バリを除去するための研磨などが必要になる。その結果、記録ヘッドの製造工程が煩雑になる。一方、プラズマエッチングによって凹部を形成する場合にも、凹部を形成するのに必要な工数が多く、また、凹部が形成される部材の材料に制限がある。

本発明の目的は、液体吐出面が、ノズル形成部によって形成される部分において他の部分よりも凹んだ液体吐出装置を簡単に製造することが可能な液体吐出装置の製造方法、及び、液体吐出面が、ノズル形成部によって形成される部分において、他の部分よりも凹んでおり、且つ、簡単に製造することが可能な液体吐出装置を提供することである。

第１の発明に係る液体吐出装置の製造方法は、ノズルが形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートと積層されており、内部に前記ノズルに連通する液体流路が形成された流路形成体と、を有する流路ユニットを備え、前記流路形成体が、ノズルプレートに接合された第１流路形成体と、前記第１流路形成体の前記ノズルプレートと反対側の面に接合された第２流路形成体と、を有する液体吐出装置の製造方法であって、前記ノズルプレートと、前記第１流路形成体と、前記第２流路形成体とを互いに積層させて接合する接合工程、を備え、前記第２流路形成体は、さらに、前記第１流路形成体との接合面の、前記ノズルプレートと前記流路形成体との積層方向に関して、前記ノズルプレートの前記ノズルが形成される部分であるノズル形成部と重なる部分に、凹部が形成されたものであって、前記接合工程において、前記第１流路形成体のうち、前記積層方向に関して前記ノズル形成部と重なる部分を、前記接合面のうち前記凹部が形成された部分に接合し、前記第１流路形成体の他の部分を、前記接合面のうち前記凹部が形成されている部分以外の部分に接合することで、前記ノズルプレートが、前記ノズル形成部において他の部分よりも前記流路形成体側に位置するように湾曲した液体吐出装置を製造することを特徴とする。

第３，第４の発明に係る液体吐出装置の製造方法は、ノズルが形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートと積層されており、内部に前記ノズルに連通する液体流路が形成された流路形成体とを有する流路ユニットを備えた液体吐出装置の製造方法であって、前記流路形成体は、さらに、前記ノズルプレートの、前記ノズルプレートと前記流路形成体との積層方向に関して、前記ノズルプレートの前記ノズルが形成される部分であるノズル形成部と重なる部分に、前記ノズルプレートとの接合面に開口を有し、少なくともその一部分が前記液体流路の前記ノズルに接続される部分となる、前記ノズルよりも径の大きい開口部が形成されたものであって、前記ノズルプレートと前記流路形成体とを接合する接合工程、を備え、前記接合工程において、前記ノズル形成部を前記開口部側に湾曲させた状態で、前記ノズルプレートを前記接合面に接合することで、前記ノズルプレートが、前記ノズル形成部において他の部分よりも前記流路形成体側に位置するように湾曲した液体吐出装置を製造することを特徴とする。

これらの発明によると、ノズルプレートの流路形成体と反対側の面である液体吐出面が、ノズル形成部によって形成される部分において、他の部分よりも流路形成体側に凹んだ形状となる。したがって、液体吐出装置から液体が吐出される被吐出媒体などが、液体吐出面のノズル形成部によって形成される部分に接触してしまうのを防止することができる。また、ノズルプレートを、ノズル形成部において他の部分よりも流路形成体側に位置するように湾曲させることにより、ノズル形成部によって形成された部分において凹んだ液体吐出面を容易に形成することができる。

また、第１の発明では、第１流路形成体のうち、積層方向に関してノズル形成部と重なる部分については、第２流路形成体の流路形成体との接合面のうち凹部が形成された部分に接合し、それ以外の部分については、上記接合面の凹部が形成された部分以外の部分に接合することによって、簡単に、ノズルプレートを、ノズル形成部において他の部分よりも流路形成体側に湾曲させることができる。また、液体吐出面のノズル形成部により形成される部分が、液体吐出面の他の部分よりも確実に凹部の高さだけ凹むため、積層方向に関するノズルの位置精度を高くすることができる。

また、第３、第４の発明では、流路形成体のノズルプレートとの接合面を、積層方向に関してノズル形成部と重なる部分に開口部が形成されたものとすることにより、簡単に、ノズルプレートをノズル形成部において、他の部分よりも流路形成体側に湾曲させることができる。

なお、本発明のノズルプレートとは、液体吐出装置として完成した段階でノズルが形成されたプレートのことであり、ノズルが形成された後の当該プレートだけでなく、ノズルが形成される前の当該プレートも含んでいる。

第２の発明に係る液体吐出装置の製造方法は、第１の発明に係る液体吐出装置の製造方法において、前記第１流路形成体は、さらに、前記ノズル形成部と接合される部分のすぐ外側の部分に前記第１流路形成体を前記積層方向に貫通するスリットが形成されるものであることを特徴とする。

本発明によると、第１流路形成体にスリットが形成されていることにより、接合工程において第１流路形成体を変形させやすい。

第１の発明に係る液体吐出装置は、前記接合工程において、前記凹部内を減圧させることによって、前記ノズルプレートを、前記ノズル形成部が他の部分よりも前記流路形成体側にくるように湾曲させることを特徴とする。

本発明によると、凹部内を減圧することにより、ノズルプレートを、ノズル形成部が他の部分よりも流路形成体側にくるように湾曲させることができる。

第３の発明に係る液体吐出装置の製造方法は、前記流路形成体は、前記ノズルプレートに接合される接合プレートを含むものであって、前記接合工程よりも前に、前記接合プレートに、その両面からハーフエッチングを行うことにより、前記開口部として、前記接合プレートの前記ノズルプレートと反対側の面に開口を有しており、前記液体流路の前記ノズルに接続される部分を形成する流路形成部と、前記接合プレートの前記ノズルプレート側の面に開口を有するとともに、当該開口と反対側において前記流路形成部と接続された、前記流路形成部よりも径の大きい大径部と、を有する前記開口部を形成する開口部形成工程をさらに備え、前記接合工程において、前記開口部側に湾曲させた前記ノズル形成部を前記凹部の壁面に接合することを特徴とする。

本発明によると、ノズル形成部が大径部の壁面に接合されているため、ノズルプレートと流路形成体との接合後、湾曲させたノズル形成部が変形してしまうのを防止することができる。また、大径部については、ノズル形成部を十分に湾曲させるために、ある程度径の大きいものとする必要があるが、液体流路を形成する流路形成部については、大径部よりも径を小さくすることができる。したがって、液体吐出ヘッドの駆動電圧を低減することができる。また、ノズルからの液体の吐出特性のばらつきを低減することができる。

第４の発明に係る液体吐出装置は、前記接合工程において、前記開口部内を減圧することによって、前記ノズル形成部を前記開口部側に湾曲させることを特徴とする。

本発明によると、開口部内を減圧することにより、ノズル形成部を開口部側に湾曲させることができる。

第５の発明に係る液体吐出装置は、第１〜第４のいずれかの発明に係る液体吐出の製造方法において、前記接合工程において、前記ノズルが形成される前の状態の前記ノズルプレートを前記流路形成体に接合し、前記接合工程で前記ノズルプレートと前記流路形成体の少なくとも一部とを接合した後に、前記ノズルプレートに前記ノズルを形成するノズル形成工程、をさらに備えていることを特徴とする。

本発明によると、ノズルプレートと流路形成体とが接合された後にノズルを形成するため、ノズルを形成した後に接合によるノズルプレートの収縮又は膨張がなく、ノズル同士の相対位置の精度を高くすることができる。

第６の発明に係る液体吐出装置は、第５の発明に係る液体吐出装置の製造方法において、前記ノズル形成工程よりも前に、前記ノズルプレートの前記流路形成体と反対側の面である液体吐出面に撥水膜を形成する撥水膜形成工程、をさらに備えていることを特徴とする。

本発明によると、ノズルを形成する前に液体吐出面に撥水膜を形成することにより、ノズルの内面に撥水膜が形成されてしまうことがない。

第７の発明に係る液体吐出装置の製造方法は、第１〜第６のいずれかの発明に係る液体吐出装置において、前記ノズルプレートが合成樹脂材料により構成されたものであることを特徴とする。

本発明によると、ノズルプレートが合成樹脂材料からなるため、接合工程においてノズルプレートを湾曲させやすい。

本発明によれば、ノズルプレートの流路形成体と反対側の面である液体吐出面が、ノズル形成部によって形成される部分において、他の部分よりも流路形成体側に凹んだ形状となる。したがって、液体吐出装置から液体が吐出される被吐出媒体などが、液体吐出面のノズル形成部によって形成される部分に接触してしまうのを防止することができる。また、ノズルプレートを、ノズル形成部において他の部分よりも流路形成体側に位置するように湾曲させることにより、液体吐出面がノズル形成部によって形成された部分において凹んだ液体吐出装置を容易に製造することができる。

第１実施形態に係るプリンタの概略構成図である。 図１のインクジェットヘッドの平面図である。 （ａ）が図２のIII−III線断面図であり、（ｂ）が（ａ）でノズル近傍に形成された空間を増圧圧した状態を示す図であり、（ｃ）が（ａ）でノズル近傍に形成された空間を減圧した状態を示す図である。 インクジェットヘッドの製造工程を示す図である。 第２実施形態に係るインクジェットヘッドの図３（ａ）相当の図である。 第２実施形態のインクジェットヘッドの製造工程を示す図である。 第３実施形態に係るインクジェットヘッドの図３（ａ）相当の図である。 第３実施形態に係るインクジェットヘッドの製造工程を示す図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の好適な第１実施形態について説明する。

図１に示すように、第１実施形態に係るプリンタ１は、キャリッジ２、インクジェットヘッド３、用紙搬送ローラ４、ワイパ５などを備えている。キャリッジ２は、２本のガイドレール６に沿って走査方向に往復移動する。インクジェットヘッド３は、キャリッジ２に搭載されており、その下面であるインク吐出面３ａに開口を有する複数のノズル１５からインクを吐出する。用紙搬送ローラ４は、記録用紙Ｓを走査方向と直交する紙送り方向に搬送する。

そして、プリンタ１では、用紙搬送ローラ４によって紙送り方向に搬送される記録用紙Ｓに、キャリッジ２とともに走査方向に往復移動するインクジェットヘッド３からインクを吐出することによって、記録用紙Ｓに印刷を行う。

ワイパ５は、キャリッジ２の移動範囲のうち、用紙搬送ローラ４により記録用紙Ｓが搬送される領域よりも左側に配置されている。また、ワイパ５は、その先端部がインク吐出面３ａよりも若干高い位置にくるような高さに配置されている。これにより、キャリッジ２をワイパ５と対向する位置で走査方向に移動させると、ワイパ５が、その上端部においてインク吐出面３ａに接触した状態でインク吐出面３ａに沿って移動し、インク吐出面３ａに付着したインクなどが拭き取られる。

次に、インクジェットヘッド３について説明する。インクジェットヘッド３は、図２、図３に示すように、ノズル１５や後述の圧力室１０などのインク流路が形成された流路ユニット２１と、圧力室１０内のインクに圧力を付与する圧電アクチュエータ２２とを備えている。

流路ユニット２１は、６枚のプレート３１〜３６が上からこの順に積層されることによって形成されている。６枚のプレート３１〜３６のうち、最も下方に配置されたノズルプレート３６は合成樹脂材料によって構成されており、ノズルプレート３６以外の５枚のプレート３１〜３５は、ステンレスなどの金属材料によって構成されている。

プレート３１には、複数の圧力室１０が形成されている。圧力室１０は走査方向を長手方向とする略楕円の平面形状を有している。また、複数の圧力室１０は、紙送り方向に沿って配列されることにより、圧力室列９を形成しており、プレート３１には、このような圧力室列９が走査方向に２列に配列されている。

プレート３２には、圧力室１０の長手方向に関する外側及び内側の端部と重なる部分に、それぞれ、略円形の貫通孔１２及び貫通孔１３ａが形成されている。プレート３３には、マニホールド流路１１が形成されている。マニホールド流路１１は、圧力室列９に対応して紙送り方向に２列に延びており、各圧力室列９を構成する圧力室１０の走査方向に関する貫通孔１２側の略半分と重なっている。また、マニホールド流路１１には、その基端部に接続されたインク供給口８からインクが供給される。また、プレート３３には、貫通孔１３ａと重なる部分に略円形の貫通孔１３ｂが形成されている。

プレート３４には、２つのスリット１７が形成されている。２つのスリット１７は、２つの圧力室列９に対応して設けられており、それぞれ、対応する圧力室列９を構成する複数の圧力室１０に対応する複数の貫通孔１３ｂと重なる部分に、これら複数の貫通孔１３ｂにまたがるように紙送り方向に延びている。また、各スリット１７は、走査方向に関して、貫通孔１３ｂよりも走査方向に関する外側まで延びている。

プレート３５には、走査方向に関する貫通孔１３ｃの両側の部分に、プレート３５を貫通するスリット１８が形成されている。スリット１８は、スリット１７の走査方向に関する両端部と重なっており、紙送り方向に関してスリット１７とほぼ同じ長さだけ延びている。また、プレート３５には、貫通孔１３ｂ及びスリット１７と重なる部分に略円形の貫通孔１３ｃが形成されている。

ここで、プレート３５は、スリット１７と重なる貫通孔１３ｃが形成された部分が、スリット１７を通して、プレート３３の下面に接合されている。また、プレート３５の上記部分以外の部分は、プレート３４の下面に接合されている。

ノズルプレート３６には、貫通孔１３ｃと重なる部分にノズル１５が形成されている。ノズルプレート３６は、その下面がインク吐出面３ａとなっており、ノズル１５は、インク吐出面３ａに開口を有している。また、ノズル１５は、インク吐出面３ａ側の部分ほどその径が小さいテーパ状になっている。また、インク吐出面３ａには、撥水膜１９が形成されている。

ここで、ノズルプレート３６は、ノズル１５が形成された部分であるノズル形成部３６ａが、プレート３５のプレート３３に接合されている部分の下面に接合されており、ノズルプレート３６のそれ以外の部分が、プレート３５のプレート３４に接合されている部分に接合されている。これにより、ノズルプレート３６は、ノズル形成部３６ａが、他の部分よりもプレート３５側にくるように湾曲している。その結果、インク吐出面３ａは、ノズル形成部３６ａによって形成される部分において、他の部分よりも凹んでいる。

そして、以上に説明したような流路ユニット２１には、マニホールド流路１１と、マニホールド流路１１の出口から貫通孔１２を介して圧力室１０と連通し、さらに、圧力室１０から、貫通孔１３ａ〜１３ｃによって形成されるディセンダ流路１３を介してノズル１５に至る複数の個別インク流路とが形成されている。

また、流路ユニット２１には、スリット１７とスリット１８とが上下に重なっているとともに、スリット１７の上端の開口がプレート３３に塞がれ、スリット１８の下端の開口がノズルプレート３６に塞がれることによって、ノズル１５の走査方向に関する両側の部分に、大気連通しない空間２０が形成されている。空間２０には、プレート３１〜３３の平面視で、各スリット１７の紙送り方向下流側の端部と重なる部分にまたがって上下に延びた連通路１６を介して、インクジェットヘッド３の上面に開口したポンプ接続口１４と連通している。ポンプ接続口１４には、プリンタ１に設けられたポンプ７が接続されており、ポンプ７を駆動することにより空間２０内の圧力を変化させることができるようになっている。

そして、上述のワイパ５によりインク吐出面３ａに付着したインクなどを行う際には、ポンプ７を駆動して空間２０を増圧する。すると、図３（ｂ）に示すように、ノズルプレート３６スリット１７と重なる部分のうち、ノズル形成部３６ａよりも外側の部分である変形部３６ｂが、空間２０と反対側に凸となるように湾曲する。一方、印刷時などには、ポンプ７を駆動して、空間２０を減圧する。すると、図３（ｃ）に示すように、ノズルプレート３６の変形部３６ｂが空間２０側に凸となるように湾曲する。

圧電アクチュエータ２２は、振動板４１、２枚の圧電層４２、４３、共通電極４４及び複数の個別電極４５を備えている。振動板４１は、ステンレスなどの金属材料からなり、複数の圧力室１０を覆うようにプレート３１の上面に接合されている。圧電層４２、４３は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電材料からなり、互いに積層された状態で振動板４１の上面に配置されており、複数の圧力室１０にまたがって連続的に延びている。

共通電極４４は、圧電層４２と圧電層４３との間に、そのほぼ全域にわたって形成されている。共通電極４４は、図示しないドライバＩＣにより常にグランド電位に保持されている。

複数の個別電極４５は、圧力室１０よりも一回り小さい略楕円の平面形状を有しており、圧電層４３の上面の複数の圧力室１０の略中央部と重なる部分に配置されている。また、個別電極４５の長手方向に関するノズル１５と反対側の端部は、圧力室１０と重ならない位置まで延びており、その先端部が接続端子４５ａとなっている。接続端子４５ａは、図示しないドライバＩＣに接続されており、個別電極４５には、ドライバＩＣによりグランド電位及び駆動電位のいずれかが選択的に付与される。また、共通電極４４と複数の個別電極４５とがこのように設けられているのに対応して、圧電層４３の共通電極４４と各個別電極４５とに挟まれた部分が、その厚み方向に分極されている。

そして、以上のような構成の圧電アクチュエータ２２では、予め、全ての個別電極４５がグランド電位に保持されている。そして、いずれかの個別電極４５の電位がグランド電位から駆動電位に切り替えられると、振動板４１及び圧電層４２、４３の対応する圧力室１０と重なる部分が、いわゆるユニモルフ変形により圧力室１０側に凸となるように変形する。これにより、圧力室１０内のインクの圧力が上昇して、圧力室１０に連通するノズル１５からインクが吐出される。

次に、インクジェットヘッド３の製造方法について図４を用いて説明する。ここで、図４は、製造途中の各段階にあるインクジェットヘッド３の、図３と同様の断面図であり、図４のＸ方向は、プリンタ１に組み付けられたときに走査方向となる方向である。インクジェットヘッド３を製造するためには、まず、図４（ａ）に示すように、例えばエッチングによって貫通孔１３ｃやスリット１８を形成したプレート３５と、インク吐出面３ａに撥水膜１９を形成した、ノズル１５を形成する前のノズルプレート３６とを接着剤などによって接合する。次に、図４（ｂ）に示すように、ノズルプレート３６に、レーザ加工により、貫通孔１３ｃを通してプレート３５側からノズル１５を形成する。また、図４（ａ）や図４（ｂ）の工程と並行して、プレート３１〜３４に、例えばエッチングによってインク流路となる貫通孔などを形成する。

続いて、図４（ｃ）に示すように、プレート３５、３６の積層体と、プレート３１〜３４とを、互いの接合面に接着剤を塗布した上で積層させ、プレート３１〜３６の積層体を、ヒータＨ１、Ｈ２によって上下から挟んで加熱することにより、プレート同士を接合させる。ここで、下側のヒータＨ１はシリコンラバーヒータなど弾性を有するヒータであり、ノズル１５の開口を塞いでいる。上側のヒータＨ２は、ヒータＨ２と同様のヒータであり、圧力室１０の開口を塞いでいるとともに、内部に形成された流路Ｈ２ａを介して、圧力室１０をポンプＰに連通させている。また、このとき、上述のポンプ接続口１４も、流路Ｈ２ａを介してポンプＰと連通している。

また、このとき、ヒータＨ１、Ｈ２による加熱と同時にスリット１７、１８などによって形成される空間をポンプＰによって減圧する。これにより、図４（ｄ）に示すように、プレート３５、３６のスリット１７と重なる部分が上側に湾曲し、プレート３５のノズル形成部３６ａと重なる部分が、プレート３３に接合される。その結果、インク吐出面３ａが、ノズル形成部３６ａによって形成される部分において、インク吐出面３ａの他の部分よりも凹んだ形状となる。このとき、上述のとおり、ヒータＨ１が弾性を有しているため、プレート３５、３６が湾曲しても、ノズル１５がヒータＨ１によって塞がれた状態が維持される。

これにより、流路ユニット２１が完成し、この後、流路ユニット２１の上面に圧電アクチュエータ２２を形成することにより、インクジェットヘッド３が完成する。

以上に説明した第１実施形態によると、インク吐出面３ａが、ノズル形成部３６ａによって形成される部分において、他の部分よりも凹んでいる。したがって、用紙搬送ローラ４により搬送される記録用紙Ｓが曲がるなどしたときに、記録用紙Ｓが、インク吐出面３ａのノズル１５周辺の部分に接触してしまうのを防止することができる。

また、ノズルプレート３６と接合されたプレート３５の、ノズル形成部３６ａと重なる部分以外の部分をプレート３５のすぐ上側に配置されたプレート３４に接合し、プレート３５のノズル形成部３６ａと重なる部分を、スリット１７を通してプレート３４の上側に配置されたプレート３３に接合すれば、ノズル形成部３６ａが他の部分よりもプレート３５側にくるように湾曲する。したがって、インク吐出面３ａが、ノズル形成部３６ａによって形成される部分において、他の部分よりも凹んだインクジェットヘッドを簡単に製造することができる。

さらに、第１実施形態では、プレート３５が、ノズル形成部３６ａと重なる部分以外の部分においてプレート３４に接合され、ノズル形成部３６ａと重なる部分においてプレート３３に接合されているため、インク吐出面３ａは、確実に、ノズル形成部３６ａによって形成される部分が、プレート３４の厚みに対応する高さだけ他の部分よりも凹んだものとなる。したがって、ノズル１５の高さ方向に関する位置精度を高くすることができる。

このとき、スリット１７、１８などによって形成される空間を減圧することによって、ノズル形成部３６ａを貫通孔１３ａ側に湾曲させることができる。さらに、このとき、ノズルプレート３６が合成樹脂材料からなるものであるため、ノズルプレート３６を湾曲させやすい。加えて、このとき、プレート３５のノズル形成部３６ａと重なる部分の走査方向両側の部分に、スリット１８が形成されている。したがって、プレート３５及びプレート３５に接合されたノズルプレート３６を湾曲させやすい。

また、第１実施形態では、ノズルプレート３６をプレート３５に接合した後に、ノズルプレート３６にノズル１５を形成している。したがって、ノズル１５を形成した後に、接合による収ノズルプレート３６の縮又は膨張がなく、ノズル１５同士の相対位置の精度を高くすることができる。

さらに、第１実施形態では、ノズルプレート３６にノズル１５を形成する前に、ノズルプレート３６のインク吐出面３ａに撥水膜１９を形成している。そのため、ノズル１５の内面に撥水膜１９が形成されてしまうことがない。

また、第１実施形態では、流路ユニット２１にスリット１７、１８の上下の開口が塞がれることによって、大気連通しない空間２０が形成されている。そして、ワイパ５によりインク吐出面３ａに付着したインクなどを拭き取る際に、空間２０が増圧されることにより、ノズルプレート３６の変形部３６ｂが空間２０と反対側に凸となるように湾曲している。この状態では、インク吐出面３ａの凹んだ部分とそれ以外の部分との境界が滑らかにつながっている。したがって、ワイパ５はインク吐出面３ａに沿って滑らかに移動することができ、インク吐出面３ａに付着したインクなどを確実に除去することができる。

一方、ワイパ５によりインク吐出面３ａに付着したインクなどを拭き取るとき以外のときには、空間２０が減圧されることにより、変形部３６ｂが空間２０側に凸となるように湾曲している。この状態では、インク吐出面３ａの凹んだ部分とそれ以外の部分との境界が滑らかにつながっていない。したがって、まがった記録用紙Ｓが上記境界部分にきたときにノズル１５に向かって案内されにくく、記録用紙Ｓがインク吐出面３ａのノズル１５周辺の部分に接触してしまうのをより確実に防止することができる。

なお、第１実施形態では、インクジェットヘッド３が本発明に係る液体吐出装置に相当する。また、プレート３１〜３５を合わせたものが本発明に係る流路形成体に相当する。さらに、このうち、プレート３５が本発明に係る第１流路形成体に相当し、プレート３１〜３４を合わせたものが本発明に係る第２流路形成体に相当する。また、プレート３４のスリット１７の上端の開口がプレート３３で塞がれることによって形成される凹部が、本発明に係る凹部に相当する。また、ポンプ７が、本発明に係る圧力変更手段に相当する。

また、図４（ａ）に示す、ノズルプレート３６とプレート３５とを接合する工程と、図４（ｃ）、（ｄ）に示す、プレート３１〜３４とプレート３５、３６との積層体とを接合する工程とを合わせたものが、本発明に係るノズル形成工程に相当する。また、図４（ｂ）に示すノズルを形成する工程が、本発明に係るノズル形成工程に相当する。

［第２実施形態］
次に、本発明の好適な第２実施形態について説明する。ただし、第２実施形態は、第１実施形態と一部が異なっているだけであるので、以下では、主に第１実施形態と異なる部分について説明する。

第２実施形態に係るインクジェットヘッド１０３には、図５に示すように、プレート３３とノズルプレート３６との間に、プレート３４、３５（図３参照）に代わって、プレート１１１が積層されている。プレート１１１には、貫通孔１３ｂと重なる部分に略円形の貫通孔１３ｄが形成されている。また、第２実施形態では、貫通孔１３ａ、１３ｂ、１３ｄは、ノズル１５や、第１実施形態における貫通孔１３ａ〜１３ｃよりも径が大きく、平面視でノズル１５を取り囲む領域まで延びている。また、ノズルプレート３６のノズル形成部３６ａが上側に湾曲して、貫通孔１３ｄ内に入り込んでいる。これにより、インク吐出面３ａのノズル形成部３６ａによって形成される部分が、インク吐出面３ａの他の部分よりもプレート１１１側に凹んでいる。

次に、インクジェットヘッド１０３の製造方法について説明する。インクジェットヘッド１０３を製造するためには、プレート１１１に例えばエッチングによりインク流路となる貫通孔等を形成するとともに、ノズル１５が形成される前のノズルプレート３６のインク吐出面３ａに撥水膜１９が形成しておく。そして、図６（ａ）に示すように、プレート１１１とノズルプレート３６とを互いの接合面に接着剤を塗布したうえで積層させる。

次に、プレート１１１とプレート３６の積層体を、ヒータＨ１、Ｈ２により上下から挟んで加熱することにより、これらを互いに接合させる。また、このとき、ポンプＰにより、流路ユニット２１内に形成されるインク流路を減圧する。これにより、図６（ｂ）に示すように、ノズルプレート３６のノズル形成部３６ａが、貫通孔１３ｄ側に湾曲した状態で、プレート１１１とノズルプレート３６とが互いに接合される。

次に、図６（ｃ）に示すように、ノズルプレート３６のノズル形成部３６ａに、レーザ加工により、貫通孔１３ｄを通して上方からノズル１５を形成する。そして、この後、図６（ｄ）に示すように、プレート１１１の上面に、エッチングによりインク流路となる貫通孔などを形成したプレート３１〜３３を接合することによって流路ユニット２１が完成する。さらに、この後、流路ユニット２１の上面に圧電アクチュエータ２２を形成することにより、図５に示すインクジェットヘッド１０３が完成する。

以上に説明した第２実施形態においても、第１実施形態と同様、記録用紙Ｓがインク吐出面３ａのノズル１５周辺の部分に接触してしまうのを防止することができる。

また、第２実施形態では、ノズル形成部３６ａをプレート１１１側に湾曲させて貫通孔１３ｃ内に入り込ませた状態で、ノズルプレート３６をプレート１１１に接合している。これにより、インク吐出面３ａが、ノズル形成部３６ａによって形成される部分において、他の部分よりも凹んだインクジェットヘッドを簡単に製造することができる。

また、このとき、流路ユニット２１内に形成されるインク流路を減圧することによって、簡単に、ノズル形成部３６ａを貫通孔１３ｄ側に湾曲させることができる。また、このとき、ノズルプレート３６が合成樹脂材料からなるものであるため、ノズルプレート３６を湾曲させやすい。

また、第２実施形態では、ノズルプレート３６をプレート１１１に接合した後に、ノズルプレート３６にノズル１５を形成しているため、第１実施形態と同様、ノズル１５同士の相対位置の精度を高くすることができる。

また、第２実施形態でも、ノズル１５の形成前に、インク吐出面３ａに撥水膜１９を形成しているため、ノズル１５の内面に撥水膜１９が形成されてしまうことがない。

なお、第２実施形態では、インクジェットヘッド１０３が本発明に係る液体吐出装置に相当する。また、プレート３１〜３３、１１１を合わせたものが、本発明に係る流路形成体に相当する。また、貫通孔１３ｃが本発明に係る開口部に相当する。

［第３実施形態］
次に、本発明の好適な第３実施形態について説明する。ただし、第３実施形態は、第１、第２実施形態と一部が異なっているだけであるので、以下では、主に第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。

第３実施形態に係るインクジェット２０３では、図７に示すように、プレート３３とノズルプレート３６との間に、プレート３４、３５（図３参照）に代わって、これらよりも厚みの大きいプレート２１１が配置されている。プレート２１１の略上半分には、貫通孔１３ｂと重なる部分に、平面視で略円形の流路形成孔２１２が形成されている。流路形成孔２１２は、プレート２１１の上面に開口を有しており、プレート２１１の厚み方向に延びている。また、プレート２１１の略下半分には、流路形成孔２１２のすぐ下方に位置する部分に、溝２１３が形成されている。溝２１３は、その上端において流路形成孔２１２と接続されているとともに、プレート２１１の下面に開口を有している。また、溝２１３は、流路形成孔２１２よりも走査方向に関する長さが長く、１つの圧力室列９に対応する複数の流路形成孔２１２にまたがるように紙送り方向に延びている。これにより、溝２１３は、平面視で流路形成孔２１２を取り囲んでいる。

ノズルプレート３６は、流路形成孔２１２及び溝２１３と重なるノズル形成部３６ａにおいてプレート２１１側に湾曲している。これにより、インク吐出面３ａは、ノズル形成部３６ａによって形成される部分において、他の部分よりもプレート２１１側に凹んでいる。また、ノズル形成部３６ａは、溝２１３の流路形成孔２１２よりも外側の部分の上端に形成される壁面２１３ａに接合されている。

次に、インクジェットヘッド２０３の製造方法について説明する。インクジェットヘッド２０３を製造するためには、まず、プレート２１１に、上下両側からそれぞれハーフエッチングを行うことにより、流路形成孔２１２及び溝２１３を形成する。また、これと並行して、ノズル１５が形成される前のノズルプレート３６のインク吐出面３ａに撥水膜１９を形成する。そして、図８（ａ）に示すように、ノズルプレート３６とプレート２１１とを、互いの接着面に接着剤を塗布した上で積層させ、ヒータＨ１、Ｈ２によってこれらの積層体を上下から挟んで加熱することにより接合する。この段階では、まだポンプＰを駆動させておらず、ノズルプレート３６は、ノズル形成部３６ａを含む、溝２１３と対向する部分以外の部分において、プレート２１１に接合される。

続いて、ノズルプレート３６の溝２１３と対向する部分がプレート２１１に接合された後、ポンプＰにより、溝２１３内のインク流路を減圧する。すると、図８（ｂ）に示すように、ノズルプレート３６は、ノズル形成部３６ａを含む、溝２１３と対向する部分が、プレート２１１側に湾曲して溝２１３内に入り込み、溝２１３の壁面２１３ａに接合される。

そして、ノズルプレート３６とプレート２１１との接合が完了した後、ノズルプレート３６のノズル形成部３６ａに、レーザ加工により、図８（ｃ）に示すように、流路形成孔２１２を通して上方からノズル１５を形成する。

そして、この後、図８（ｄ）に示すように、プレート１１１の上面に、エッチングによりインク流路となる貫通孔などを形成したプレート３１〜３３を接合することによって流路ユニット２１が完成する。さらに、この後、流路ユニット２１の上面に圧電アクチュエータ２２を形成することにより、図７に示すインクジェットヘッド２０３が完成する。

以上に説明した第３実施形態においても、第１、第２実施形態と同様、記録用紙Ｓがインク吐出面３ａのノズル１５周辺の部分に接触してしまうのを防止することができる。

また、第３実施形態では、ノズル形成部３６ａをプレート２１１側に湾曲させて溝２１３内に入り込ませている。これにより、インク吐出面３ａが、ノズル形成部３６ａによって形成される部分において、他の部分よりも凹んだインクジェットヘッドを簡単に製造することができる。また、このとき、ノズルプレート３６が合成樹脂材料からなるものであるので、ノズルプレート３６を湾曲させやすい。

また、第３実施形態では、プレート２１１側に湾曲させたノズル形成部３６ａをプレート２１１に形成された溝２１３の壁面２１３ａに接合しているため、湾曲したノズル形成部３６ａがその後変形してしまうのを防止することができる。

また、上述の第２実施形態では、貫通孔１３ｃ内でノズル形成部３６ａを湾曲させるため、ノズル形成部３６ａを十分に湾曲させるためには、貫通孔１３ｃをある程度大きな径を有するものとする必要がある。一方で、貫通孔１３ｃは、インク流路を形成するものでもある。そのため、貫通孔１３ｃの径を大きくすると、ノズル１５からインクを吐出させるのに必要なインクジェットヘッド１０３の駆動電位が高くなってしまう虞がある。また、ノズル１５からのインクの吐出特性にばらつきが発生しやすくなる。

これに対して、第３実施形態では、プレート２１１に流路形成孔２１２を取り囲む領域まで延びた溝２１３が形成されているため、溝２１３内でノズル形成部３６ａを十分に湾曲させることができる。一方で、インク流路を形成する流路形成孔２１２の走査方向及び紙送り方向に関する長さを、ノズル形成部３６ａを十分に変形させるのに必要な大きさの溝２１３よりも小さくすることができる。したがって、ノズル１５からインクを吐出させるのに必要なインクジェットヘッド２０３の駆動電位を低くすることができる。また、ノズル１５からの液体の吐出特性にばらつきが発生しにくくなる。

また、第３実施形態では、ノズルプレート３６とプレート２１１とを接合した後に、レーザ加工によりノズルプレート３６にノズル１５を形成する。このとき、プレート２１１の略上半分にレーザが通過する流路形成孔２１２が形成されているため、流路形成孔２１２の深さは、プレート２１１の厚み方向全体にわたって延びた貫通孔が形成されている場合の貫通孔の深さと比べて浅い。したがって、入射角の大きいレーザ光を用いてノズル１５を形成することができ、ノズル１５をテーパ角の大きいものとすることができる。そして、ノズル１５のテーパ角が大きい場合には、ノズル１５の流路抵抗が小さくなり、小さいエネルギーでノズル１５からインクを吐出させることができる。

さらに、第３実施形態でも、ノズル１５を形成する前に、インク吐出面３ａに撥水膜１９を形成しているため、ノズル１５の内面に撥水膜１９が形成されてしまうことがない。

なお、第３実施形態では、インクジェットヘッド２０３が本発明に係る液体吐出装置に相当する。また、プレート３１〜３３、２１１を合わせたものが、本発明に係る流路形成体に相当し、このうち、プレート２１１が、本発明に係る接合プレートに相当する。また、流路形成孔２１２が本発明に係る流路形成部に相当し、溝２１３のうち、各流路形成孔２１２と重なる部分及びその周辺部分を合わせた部分が、それぞれ、本発明に係る接続部に相当し、各接続部とこれに対応する流路形成孔２１２とを合わせたものが、それぞれ、本発明に係る開口部に相当する。

次に、第１〜第３実施形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。ただし、第１〜第３実施形態と同様の構成については、適宜その説明を省略する。

第１〜第３実施形態では、インク吐出面３ａに撥水膜１９を形成した後に、ノズルプレート３６にノズル１５を形成したが、これには限られない。ノズルプレート３６にノズル１５を形成した後に、インク吐出面３ａに撥水膜１９を形成してもよい。

また、第１〜第３実施形態では、インク流路を減圧することによって、ノズルプレート３６のノズル形成部３６ａを湾曲させたが、これには限られない。例えば、インク吐出面３ａに、ノズル形成部３６ａと対向する部分がインク吐出面３ａ側に突出したヒータを押し当てることによって、ノズル形成部３６ａを湾曲させるなどしてもよい。

また、第１〜第３実施形態では、ノズルプレート３６が合成樹脂によって構成されていたが、これには限られない。ノズルプレート３６は、湾曲させやすいものであれば、金属など合成樹脂以外の材料によって構成されたものであってもよい。

また、第１、第２実施形態では、他のプレートとの接合後にノズルプレート３６にノズル１５を形成していたが、これには限られない。ノズルプレート３６にノズル１５を形成してから、ノズルプレート３６と他のプレートとの接合を行ってもよい。

また、第１〜第３実施形態では、ノズルプレート３６と、流路ユニットを形成する１枚のプレートとを接合した後、これらの積層体に、流路ユニット２１を形成する残りのプレートを接合したが、これには限られない。例えば、流路ユニットを形成する全てのプレートを一度に接合してもよい。

また、第１実施形態では、スリット１７が形成されたプレート３４の上面にスリット１７の上端の開口を塞ぐプレート３３が配置されていることにより、プレート３５のノズル形成部３６ａと重なる部分が接合される凹部が形成されていたが、これには限られない。プレート３３、３４の代わりに、下面に凹部が形成された部材が設けられていてもよい。

また、第１実施形態では、スリット１７、１８の上下の開口が塞がれることによって形成された空間２０の圧力を変更することにより、ノズルプレート３６の変形部３６ｂを変形させることができるようになっていたが、これには限られない。空間２０は、大気連通しているなど圧力を変更することができないものであってもよい。

さらに、この場合には、プレート３５にスリット１８が形成されていなくてもよい。ただし、スリット１８が形成されていないと、第１実施形態の場合に比べて、プレート３５を変形させにくくはなる。

また、以上では、ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッド及びその製造に本発明を適用した例について説明したが、これには限られない。ノズルからインク以外の液体を吐出するインクジェットヘッド以外の液体吐出装置及びその製造に本発明を適用することも可能である。

３、１０３、２０３ インクジェットヘッド
１３ａ〜１３ｃ 貫通孔
１５ ノズル
１７、１８ スリット
１９ 撥水膜
２１ 流路ユニット
３１〜３５ プレート
３６ ノズルプレート
３６ａ ノズル形成部
１１１、２１１ プレート
２１２ 流路形成孔
２１３ 溝

Claims (7)

1. ノズルが形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートと積層されており、内部に前記ノズルに連通する液体流路が形成された流路形成体と、を有する流路ユニットを備え、
   前記流路形成体が、
   ノズルプレートに接合された第１流路形成体と、
   前記第１流路形成体の前記ノズルプレートと反対側の面に接合された第２流路形成体と、を有する液体吐出装置の製造方法であって、
   前記ノズルプレートと、前記第１流路形成体と、前記第２流路形成体とを互いに積層させて接合する接合工程、を備え、
   前記第２流路形成体は、さらに、前記第１流路形成体との接合面の、前記ノズルプレートと前記流路形成体との積層方向に関して、前記ノズルプレートの前記ノズルが形成される部分であるノズル形成部と重なる部分に、凹部が形成されたものであって、
   前記接合工程において、前記第１流路形成体のうち、前記積層方向に関して前記ノズル形成部と重なる部分を、前記接合面のうち前記凹部が形成された部分に接合し、前記第１流路形成体の他の部分を、前記接合面のうち前記凹部が形成されている部分以外の部分に接合することで、前記ノズルプレートが、前記ノズル形成部において他の部分よりも前記流路形成体側に位置するように湾曲した液体吐出装置を製造し、且つ、
   前記接合工程において、前記凹部内を減圧させることによって、前記ノズルプレートを、前記ノズル形成部が他の部分よりも前記流路形成体側にくるように湾曲させることを特徴とする液体吐出装置の製造方法。
2. 前記第１流路形成体は、さらに、前記ノズル形成部と接合される部分のすぐ外側の部分に、前記第１流路形成体を前記積層方向に貫通するスリットが形成されるものであることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置の製造方法。
3. ノズルが形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートと積層されており、内部に前記ノズルに連通する液体流路が形成された流路形成体とを有する流路ユニットを備えた液体吐出装置の製造方法であって、
   前記流路形成体は、さらに、前記ノズルプレートの、前記ノズルプレートと前記流路形成体との積層方向に関して、前記ノズルプレートの前記ノズルが形成される部分であるノズル形成部と重なる部分に、前記ノズルプレートとの接合面に開口を有し、少なくともその一部分が前記液体流路の前記ノズルに接続される部分となる、前記積層方向から見て前記ノズルの全周を取り囲む領域まで延びた開口部が形成されたものであり、且つ、前記ノズルプレートに接合される接合プレートを含むものであって、
   前記ノズルプレートと、前記流路形成体とを接合する接合工程、を備え、
   前記接合工程において、前記ノズル形成部を前記開口部側に湾曲させた状態で、前記ノズルプレートを前記接合面に接合することで、前記ノズルプレートが、前記ノズル形成部において他の部分よりも前記流路形成体側に位置するように湾曲した液体吐出装置を製造し、
   前記接合工程よりも前に、前記接合プレートに、その両面からハーフエッチングを行うことにより、前記開口部として、
   前記接合プレートの前記ノズルプレートと反対側の面に開口を有しており、前記液体流路の前記ノズルに接続される部分を形成する流路形成部と、
   前記接合プレートの前記ノズルプレート側の面に開口を有するとともに、当該開口と反対側において前記流路形成部と接続されており、前記積層方向から見て前記流路形成部の全周を取り囲む領域まで延びた接続部と、を有する前記開口部を形成する開口部形成工程をさらに備え、
   前記接合工程において、前記開口部側に湾曲させた前記ノズル形成部を前記接続部の壁面に接合することを特徴とする液体吐出装置の製造方法。
4. ノズルが形成されたノズルプレートと、前記ノズルプレートと積層されており、内部に前記ノズルに連通する液体流路が形成された流路形成体とを有する流路ユニットを備えた液体吐出装置の製造方法であって、
   前記流路形成体は、さらに、前記ノズルプレートの、前記ノズルプレートと前記流路形成体との積層方向に関して、前記ノズルプレートの前記ノズルが形成される部分であるノズル形成部と重なる部分に、前記ノズルプレートとの接合面に開口を有し、少なくともその一部分が前記液体流路の前記ノズルに接続される部分となる、前記積層方向から見て前記ノズルの全周を取り囲む領域まで延びた開口部が形成されたものであって、
   前記ノズルプレートと、前記流路形成体とを接合する接合工程、を備え、
   前記接合工程において、前記ノズル形成部を前記開口部側に湾曲させた状態で、前記ノズルプレートを前記接合面に接合することで、前記ノズルプレートが、前記ノズル形成部において他の部分よりも前記流路形成体側に位置するように湾曲した液体吐出装置を製造し、且つ、
   前記接合工程において、前記開口部内を減圧することによって、前記ノズル形成部を前記開口部側に湾曲させることを特徴とする液体吐出装置の製造方法。
5. 前記接合工程において、前記ノズルが形成される前の状態の前記ノズルプレートを前記流路形成体に接合し、
   前記接合工程で前記ノズルプレートと前記流路形成体の少なくとも一部とを接合した後に、前記ノズルプレートに前記ノズルを形成するノズル形成工程、をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液体吐出装置の製造方法。
6. 前記ノズル形成工程よりも前に、前記ノズルプレートの前記流路形成体と反対側の面である液体吐出面に撥水膜を形成する撥水膜形成工程、をさらに備えていることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出装置の製造方法。
7. 前記ノズルプレートが合成樹脂材料により構成されたものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の液体吐出装置の製造方法。

Images