JP2007230152A - ノズル板、液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法、液体収納容器及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電鋳工法によりノズル板を形成し、液室を構成する隔壁部材と接合する際に十分な接合性を得ることにより簡便な工法でノズル板を構成し、このノズル板を使用する液滴吐出ヘッド及びこれを搭載したインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】液滴を吐出する単一または複数のノズル孔９を有するノズル板１４と、前記ノズル孔９のそれぞれに連通する吐出室を形成する隔壁１２と、前記吐出室の少なくとも一方の壁を構成する振動板７とを備えている液滴吐出ヘッドに用いるノズル板において、その前記吐出室側の表面粗さ（Ｒａ）が液滴吐出面側の表面粗さよりも大きい。
【選択図】図１

Description

本発明は、液滴を吐出するノズル孔を有するノズル板、このノズル板を備えている液滴吐出ヘッド及びこの液滴吐出ヘッドを搭載する画像形成装置に関するものである。

インクジェット記録装置は、記録時の騒音が極めて小さいこと、高速印字が可能であること、インクの自由度が高く安価な普通紙を使用できることなど多くの利点を有している。
従来から、液滴吐出ヘッドを構成するインクジェットヘッドとして、加圧液室の壁面を構成する振動板のダイアフラム部を電気機械変換素子で変形させてインク液室（加圧液室）内のインクを加圧することによって、加圧液室に連通するノズル（インク吐出口）からインク滴を吐出するようにした技術が知られている（例えば、特許文献１乃至３参照）。

特許文献１では、液室部材との接着性向上のためにノズル部材表面を微細な凹凸状の粗面とする方法が提案されている。電鋳工法によりノズル部材を製作する際、母材となる基板表面を薬品（酸）処理して微細な凹凸を付け（粗面化）、この凹凸に入り込んだレジストが完全に取りきれないように残すことでその表面に電析させるノズル部品表面も凹凸になるようにした方法が記載されている。
しかし、母材基板面内に均一にレジストを残すことは実際には困難であり、記載されている工法ではノズル板の両面に凹凸が形成されノズル板としてのインク吐出性能が不安定となる可能性が高く、またこれを具現化する為の工法にも無理があり現実的ではない。

特許文献２では、ノズル、液室、振動板が一体形成されている。ノズル、液室一体形成の具体的工法の記載がなく、添付図面から推測すると２回のリソグラフィと電鋳処理によりノズルと液室を形成していると思われる。しかし、ノズル形状、液室形状ともに垂直な断面形状をしており、インクの吐出性能が不安定なヘッドとなっている。
また、そのインクジェットヘッドの製造方法においては、製造の過程でノズル、液室内を電鋳工法によってＣｕからなる犠牲層で埋める工程と、最終的にＣｕからなる犠牲層をエッチング法によって溶解する工程とを有している。

特許文献３では、液室と振動板又は液室とノズルが電鋳金属で一体形成されている構成が提案されている。いずれの構成においても具体的な工法には触れられていないが、垂直形状の隔壁は高密度化において隔壁幅が狭くなっていくと電鋳層間の密着性が低下し、十分な密着強度が確保できず信頼性を十分に確保することが難しい。
特開２００２−１０３６１５公報 特開平１１−１１５１８２号公報 特開平１１−１０５２８３号公報

しかしながら、上記従来技術では、それぞれに不都合があり、インク液室を有する材料との密着接合性を向上させたノズル形成部材を作製し、信頼性が高くかつ印字品質の良好な、インク漏れのない高密度インクジェットヘッドを提供するには問題があった。
そこで、本発明の目的は、電鋳工法によりノズル板を形成し、液室を構成する隔壁部材と接合する際に十分な接合性を得ることにより簡便な工法でノズル板を構成し、このノズル板を使用する液滴吐出ヘッド及びこれを搭載したインクジェット記録装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、液滴を吐出する単一または複数のノズル孔を有するノズル板と、前記ノズル孔のそれぞれに連通する吐出室を形成する隔壁と、前記吐出室の少なくとも一方の壁を構成する振動板とを備えている液滴吐出ヘッドに用いるノズル板において、その前記吐出室側の表面粗さ（Ｒａ）が液滴吐出面側の表面粗さよりも大きいノズル板を特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、液滴を吐出する単一または複数のノズル孔を有するノズル板と、前記ノズル孔のそれぞれに連通する吐出室を形成する隔壁と、前記吐出室の少なくとも一方の壁を構成する振動板とを備えている液滴吐出ヘッドにおいて、前記ノズル板の前記吐出室側の表面粗さ（Ｒａ）が液滴吐出面側の表面粗さよりも大きい液滴吐出ヘッドを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、前記ノズル板が少なくとも２以上の複数の層から構成されている請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッドを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、前記ノズル板が電鋳工法により形成されている請求項１乃至３のいずれか１項記載の液滴吐出ヘッドを特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、前記ノズル板がＮｉ電鋳により形成されている請求項１乃至４のいずれか１項記載の液滴吐出ヘッドを特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、前記ノズル板及び前記隔壁が一体的に形成されている請求項１乃至５のいずれか１項記載の液滴吐出ヘッドを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、請求項４又は５に記載の液滴吐出ヘッドを製造する液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記ノズル板の成膜途中で電流密度ないしは光沢剤濃度を変化させて表面粗さを変化させる液滴吐出ヘッドの製造方法を特徴とする。
また、請求項８に記載の発明は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドとこの液滴吐出ヘッドに液体を供給する液体収容部を一体化した液体収納容器において、前記液滴吐出ヘッドが請求項１乃至６のいずれか１項記載の液滴吐出ヘッドである液体収納容器を特徴とする。
また、請求項９に記載の発明は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを搭載した画像形成装置において、前記液滴吐出ヘッドが請求項１乃６のいずれか１項記載の液滴吐出ヘッドである画像形成装置を特徴とする。

本発明によれば、液室側の表面粗さ＞インク吐出面の表面粗さにより、接合面の表面積が大きくなり接合強度が上がる。裏面側の表面粗さは表面の表面粗さよりもある程度大きくすることで液室部材との接着の際、接着面積（表面積）を大きくすることができるので十分な接合強度を得ることが可能となる。このことによりこのノズル板を使用することで信頼性が高くかつ長期的に安定した性能を維持できる液滴吐出ヘッドを製作することができる。
また、電鋳工法により一体的にノズル板及び液室を形成する（接着層無しに連続的に形成する）際、簡便な工法でノズル板及び液室を構成する隔壁との密着強度を十分に確保し、これにより高密度化にも対応可能であり、かつ低コストで高信頼性かつ、高画質印字が可能な液滴吐出ヘッド、及びこの液滴吐出ヘッドを搭載したインクジェット記録装置を提供することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態における液滴吐出ヘッドを一部断面図で示している分解斜視図である。
本実施の形態は電鋳工法により形成したノズル板、液室を形成する流路（液室）基板、振動板及びＰＺＴアクチュエータを組み合わせた液滴吐出ヘッドであり、インク液滴をアクチュエータ作成基板の表面側に設けたノズル孔から吐出させるフェースシュータタイプの例を示すものである。
図１において、基板１上には、ベースとなるＳＵＳ基板上に積層ＰＺＴアクチュエータ４及び液室固定柱５が交互に形成されている。基板２は振動板７となる薄い板状部が形成されている振動板基板であり、基板３は隔壁１２を備え、液室（吐出室）１１及び共通液室１０が形成された液室基板であり、ノズル板であるノズル基板１４には各液室に対応したノズル孔９が形成されている。

図２は組み立てられた装置の一部を示す断面図である。図２では、便宜上、２つの吐出室のみ示してある。基板１は、ベースとなるＳＵＳ基板上に積層ＰＺＴアクチュエータ４及び液室固定柱５が形成されている。
図１に関連して上述したように、基板２は振動板７となる薄い板状部が形成されている振動板基板、基板３は隔壁１２を備え、液室１１及び共通液室が形成された液室基板であり、ノズル板１４には各液室に対応したノズル孔９が形成されている。

図３は第１の実施の形態の液滴吐出ヘッドの作製手順を説明する断面図である。次に、作製方法、構成など実施例をあげて詳細に説明する。先ず、第１の実施の形態を図２及び図３、図４、図５を参照して説明する。
第１の実施の形態においてはＮｉ電鋳法を用いて振動板基板２及び液室基板３及びノズル基板１４を作成していく。先ずは、振動板基板２を製作する。母材となるＳＵＳ基板２０上に振動板７となるＮｉ薄膜７を電鋳工法を用いて成膜する（図３の（ａ））。
Ｎｉ薄膜７の膜厚は５μｍとなるように電鋳鍍金条件を設定する。この時、母材となるＳＵＳ基板２０表面に微細な凹凸を形成しておく。これによりＮｉ薄膜７表面に微細な凹凸が転写され、後の組み立て工程で液室基板３との接合の際に接着剤のアンカ効果が得られることで十分な接合強度が得られるようになる。

本発明の液滴吐出ヘッドはノズル基板１４が電鋳法により形成されている。電鋳法はフォトリソグラフィ法を用いて、精度の高い版をレジストで形成しこれに対して金属材料を電析させるため精度の高い部品が安価に製作できる。これによりノズル寸法の安定化が可能であり、低コストの液滴吐出ヘッドが製作できる。
また、ここで使用する鍍金液は、膜応力が少ないスルファミン酸Ｎｉ液を用いており、スルファミン酸Ｎｉ（５００ｇ／Ｌ）、ホウ酸（３０ｇ／Ｌ）、１次及び２次光沢材（適量）、界面活性剤（適量）を加えた一般的に用いられている処方であり、Ｐｈは約４程度、液温は約５０℃にコントロールされている。

上記のように、本発明の液滴吐出ヘッドはノズル基板１４がＮｉ電鋳により形成されている。Ｎｉ電鋳には銅電鋳浴や硫酸ニッケル浴に比べて電着応力の低いスルファミン酸Ｎｉ浴が利用できる。
これにより高精度かつ反りの少ないノズル基板１４を作成できる。また、厚膜形成時においても高速電鋳用高濃度スルファンミン酸浴を利用することで処理時間も短くできる。これにより信頼性の高い液滴吐出ヘッドが低コストで製作できる。

図３（ａ）において振動板７となるＮｉ薄膜７を５μｍ厚さに成膜した後、振動板基板２上に膜厚２０μｍのレジスト２１を塗布し、フォトリソグラフィ法によりパターニングを行う（図３の（ｂ））。このレジストパターンはＰＺＴアクチュエータ４及び５と振動板基板２とを固定するための突起部６を形成するためのパターンである。
その後、レジストパターン２１をマスクに突起部６となるＮｉ６を２５μｍ成膜（図３の（ｃ））し、レジストパターン２１を除去する（図３の（ｄ））。ＳＵＳ基板２０から成膜したＮｉ６、７を剥離し、このＮｉシートを３５０℃のクリーンオーブン（空気雰囲気）内で、６０分間熱処理を行う（図３の（ｅ））。この熱処理はＮｉ６、７表面に酸化膜を形成し、インクに対するＮｉ部品の安定性を高めるために行う処理である。

次に、ノズル基板１４を製作する。母材となるＳＵＳ基板２５上にレジスト膜２６を１μｍ厚で塗布し、フォトリソグラフィ法によりパターニングを行う（図３の（ｆ））。このパターン２６はインク吐出孔９を形成する部分に電鋳時のマスクとなるレジストが残るように形成されている。
このレジスト２６をマスクとしてＮｉ薄膜１４を３０μｍの厚さで成膜する。成膜条件は先に述べたスルファミン酸Ｎｉ浴を用いた同条件で成膜する。Ｎｉはレジスト２６面上にも等方的に成長するため、レジスト２６面上（横方向に）にも２９μｍ厚でせり出すように成膜され、吐出孔部９の形状が形成される（図４の（ｇ））。

本発明の液滴吐出ヘッドはノズル基板１４が２以上の複数の層から構成されている。ノズル基板裏面側に表面粗さの大きな膜を成膜することでノズル基板裏面側（液室側）の表面粗さのみを個別に制御できる。
これによりノズル基板１４と基板（液室部材）３との接着の際、接着面積（表面積）を大きくすることが容易となり十分な接合強度を得ることが可能となる。これにより信頼性の高い液滴吐出ヘッドを低コストで製作することができる。
さらに、先に述べた同一の鍍金浴で電流密度をあげた条件（１．５〜２倍）で約１μｍのＮｉ鍍金を成膜する。電流密度を上げることで、膜中への光沢剤の取り込み量が減り、白濁した表面粗さの大きな膜１４ａが成膜される（図４の（ｈ））。その後、ＳＵＳ基板２５から成膜したＮｉ１４を剥離し、レジスト２６をレジスト剥離液で除去する。

本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は電鋳工法で製作するノズル基板１４の成膜途中で成膜条件を変化させ、その表面粗さを変化させることができる。新たな材料や工程を追加することなく、従来製法のまま処理条件を連続的に変化させることでノズル基板１４の表面粗さを制御し、液室基板３との密着性を向上させることができる。これによって信頼性の高い液滴吐出ヘッドが低コストで製作できる。
このＮｉシートを３５０℃のクリーンオーブン（空気雰囲気）内で、６０分間熱処理を行う（図４の（ｉ））。この熱処理は先に述べた振動板基板２と同じでＮｉ表面に酸化膜を形成し、インクに対するＮｉ部品の安定性を高めるために行う処理である。
このようにノズル基板１４を製作することによってインク吐出面側は母材のＳＵＳ基板２５表面と同等の平滑な表面性が得られ、また、液室基板３との接合面側である裏面側は微細な凹凸を持った粗面とすることができる。これによりノズル基板１４と液室基板３の接合面において接着剤のアンカ効果が得られ十分な接合強度を得ることが可能になる。

次に、液室基板３を製作する。液室基板３はＳＵＳ板をプレス加工することによって形成する（図４の（ｊ））。５０μｍ厚のＳＵＳ板を液室形状に合わせた金型を用いて打ち抜き（プレス）加工を行い、液室基板３を製作する（図４の（ｋ））。
次に、アクチュエータ基板１を製作する。アクチュエータ基板１は積層ＰＺＴシート２９を母材となるＳＵＳ基板２８上に貼り付け（図４の（ｌ））、ダイシングブレード（図示せず）により縦に切断していく。

本実施の形態では液室１１が１５０ＤＰＩピッチ（１６９．３μｍピッチ）で形成されているため、アクチュエータ基板１の積層ＰＺＴの切断は３００ｄｐｉピッチ（８４．６５μｍピッチ）で行われる（図５の（ｍ））。３００ｄｐｉのピッチで切断されたこれらのＰＺＴシートを１つ置きに（交互に）駆動アクチュエータ４と液室固定柱５として利用する。
上記製法で作成したアクチュエータ基板１、振動板基板２、液室基板３及びノズル基板１４を組み立てることで液滴吐出ヘッドを完成させる。各基板に設けられたアライメントマークを用いてアライメントを行い、接着剤により各基板同士を接合する（図５の（ｎ））。

本実施の形態におけるノズル基板１４及び振動板基板２は金属基板上に電解鍍金法により金属材料の鍍金膜を成膜した。本実施の形態では鍍金材料をＮｉとしているが、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｗ、Ｐｔ、Ｐｄ（パラジウム）、Ｒｄ（ロジウム）などを含む一般的に電解鍍金により成膜できる材料はこの製法に適用することが可能である。
このノズルは金属であり、導電性の材料であるので、樹脂製のノズル等で起きるノズル面の帯電に起因する液滴吐出曲がりなどの異常も発生しにくい。

図６は組み立てられた全体装置を示す断面図である。図７は第２の実施の形態の液滴吐出ヘッドの作製手順を説明する断面図である。図６では、図２におけると同様に、便宜上、２つの吐出室のみ示してある。
第２の実施の形態を、図６及び図７、図８、図９を参照して説明する。本実施の形態においてはＮｉ電鋳法を用いて振動板基板２及びノズル液室基板３を作成していく。先ずは、第１の実施の形態と同様の工程を経て振動板基板２を製作する（図７の（ａ〜ｅ））（詳細は省略）。

次に、液室基板３を製作する。母材となるＳＵＳ基板２５上にレジスト２６を１μｍ厚に塗布し、フォトリソグラフィ法によりパターニングを行う（図７の（ｆ））。このパターンはインク吐出孔を形成する部分に電鋳時のマスクとなるレジスト２６が残るように形成されている。
このレジスト２６をマスクとしてＮｉ薄膜１４を３０μｍ厚に成膜する。成膜条件は先に述べたスルファミン酸Ｎｉ浴を用いた第１の実施の形態と同条件で成膜する。Ｎｉ１４はレジスト２６上に等方的に成長するため、レジスト２６上（横方向に）にも２９μｍせり出すように成膜され吐出孔部９の形状が形成される。
さらに、先に述べた同一の鍍金浴で電流密度をあげた条件（１．５〜２倍）で約１μｍのＮｉ鍍金を成膜する。電流密度を上げることで、膜中への光沢剤の取り込み量が減り、表面粗さの大きな膜が成膜される（図８の（ｇ））。この上にさらにレジスト２７を５５μｍ塗布する（図８の（ｈ））。

フォトリソグラフィ法により液室１１及び隔壁１２となる部分のパターニングを行う。レジスト２７をマスクとしてＮｉ鍍金を５０μｍ成膜し（図８の（ｉ））、その後、レジスト２６及びレジスト２７を同時に除去する（図８の（ｊ））。ＳＵＳ基板２５から成膜したＮｉを剥離し、このＮｉシートを３５０℃のクリーンオーブン（空気雰囲気）内で、６０分間熱処理を行い、液室基板３を得る（図８の（ｋ））。
この熱処理は先に述べた振動板基板２と同じでＮｉ表面に酸化膜を形成し、インクに対するＮｉ部品の安定性を高めるために行う処理である。ここで２段階（２層）の電鋳めっきを行なう際に、めっき膜間の密着性が悪く膜浮き等の問題が発生することが多々ある。
この問題を改善し、膜間の密着性を向上するために、２層目めっき前の前処理として、塩酸処理やストライクめっき処理などが一般的に行なわれているが、工程数の増加や設備の増加により歩留り低下やコスト上昇を招いている。

本実施の形態においては１層目めっき後に同一めっき浴中で表面粗さの異なる膜を表面に薄く成膜することで２層目めっきの密着性を向上させており、２層目めっき前の前処理を不要にしている。
また、本実施の形態では２層目めっきを所望の膜厚分のみ成膜する方法を述べたが所望膜厚＋α成膜してＣＭＰ研磨法やバイト切削法により所望の膜厚まで削り戻すことで平坦な表面を得る方法も有効である。さらに、第１の実施の形態と同様の工程を経てアクチュエータ基板１を製作する（図８の（ｌ）、図９の（ｍ））（詳細は省略）。
上記製法で作成したアクチュエータ基板１、振動板基板２、ノズル液室基板３を組み立てることで液滴吐出ヘッドを完成させる。基板毎にアライメントを行い、各基板同士を張り合わせる（図９の（ｎ））。

本発明の液滴吐出ヘッドはノズル基板１４及び液室隔壁１２が一体形成されている。これによりノズル基板１４と液室基板３の接合工程が不要になり、接合不良による歩留まり低下や工程削減が可能であり、低コストの液滴吐出ヘッドが製作できる。
また、成膜金属を電極として、さらその上に電解鍍金法により他の材料を成膜することができ、無電界鍍金に比べて成膜レートが高く、成膜材料の自由度も高い電解鍍金法により多層鍍金膜が形成できる。
鍍金形成部品の表面に使用液滴（インク）に対して耐性の高い膜や硬度の高い金属や合金（Ｎｉ−Ｗ合金、Ｎｉ−パラジウム合金、白金、ロジウム、銀等）を鍍金法により表面に保護膜として成膜することも可能であり、これによりさらに信頼性をあげることができる。表面保護膜は金属に限らず、ＣＶＤ法による樹脂膜や熱処理による金属酸化膜でも良い。

第１及び第２の実施の形態で説明したプロセスフローで行っているリソグラフィ法は半導体製造で使用されている工法と同じであり、高い寸法精度でレジストパターニングを行うことが可能である。
また、ここで使用したスルファミン酸Ｎｉ電鋳浴は低応力のＮｉ膜の成膜が可能であり、各種添加剤の添加により膜質の制御もし易いため安定した膜質の成膜が可能である。
このレジストパターンをマスクにスルファミン酸Ｎｉ電鋳により製作する部品も高い寸法精度で製作できるため安定した性能の液滴吐出ヘッドが歩留まり良く製造することができる。また、本実施の形態において述べた各種膜厚や条件はこれに限るものではない。

本発明のノズル板１４においては、ノズル板表面側（液滴吐出側）の表面粗さよりも、ノズル板裏面側（液室側）の表面粗さの方が大きく作られている。表面側の表面粗さは十分に小さく作られており、表面撥水層を形成して撥水性能を付与する際に、撥水性能が長期にわたり維持され易く、また、印字の際、ノズル表面に付着した不要なインク（液滴）をワイパーブレードで拭き取る際に拭き取り易く、インク（液滴）の安定した吐出性能を長期にわたり維持できる性能を有している。
さらに、裏面側の表面粗さは表面の表面粗さよりも或る程度大きくすることで液室部材（液室基板）３との接着の際、接着面積（表面積）を大きくすることができるので十分な接合強度を得ることが可能となる。このことによりこのノズル基板１４を使用することで信頼性が高くかつ長期的に安定した性能を維持できる液滴吐出ヘッドを製作することができる。

図１０は本発明に係るインクカートリッジを示す外観図である。次に、本発明に係るインクカートリッジ（液体収納容器）について図１０を参照して説明する。このインクカートリッジ３０は、ノズル９等を有する上記各実施の形態のいずれかのインクジェットヘッド３１と、このインクジェットヘッド３１に対してインクを供給するインクタンク（液体収容部）３０ａとを一体化したものである。
このようにインクタンク一体型のヘッドの場合、ヘッドの低コスト化、信頼性向上は、直ちにインクカートリッジ全体の低コスト化、信頼性向上に繋がるので、上述したように低コスト化、高信頼性化、製造不良低減することで、インクカートリッジの歩留まり、信頼性が向上し、ヘッド一体型インクカートリッジの低コスト化を図れる。

図１１は本発明に係るインクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置を示す斜視図である。図１２は図１１のインクジェット記録装置の機構部を示す側面図である。次に、本発明に係るインクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置について図１１、１２を参照して説明する。
このインクジェット記録装置（画像形成装置）３２は、本体内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ３３、このキャリッジ３３に搭載した本発明を実施したインクジェットヘッドからなる記録ヘッド３４、この記録ヘッド３４へインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部３５等を収納している。
インクジェット記録装置本体３２の下方部には前方側から多数枚の用紙３６を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい）３７を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙３６を手差しで給紙するための手差しトレイ３８を開倒することができる。
給紙カセット３７或いは手差しトレイ３８から給送される用紙３６を取り込み、印字機構部３５によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ３９に排紙する。

印字機構部３５は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド４０と従ガイドロッド４１とでキャリッジ３３を主走査方向に摺動自在に保持している。
このキャリッジ３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する本発明に係るインクジェットヘッドからなる記録ヘッド３４を複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。またキャリッジ３３には記録ヘッド３４に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ４２を交換可能に装着している。
インクカートリッジ４２は上方に大気と連通する大気口、下方には記録ヘッド３４へインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により記録ヘッド３４へ供給されるインクを僅かな負圧に維持している。また、インクジェット記録ヘッドとしてここでは各色の記録ヘッド３４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個の記録ヘッドでもよい。

ここで、キャリッジ３３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド４０に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド４１に摺動自在に載置している。
そして、このキャリッジ３３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ４３で回転駆動される駆動プーリ４４と従動プーリ４５との間にタイミングベルト４６を張装し、このタイミングベルト４６をキャリッジ３３に固定しており、主走査モータ４３の正逆回転によりキャリッジ３３が往復動される。
一方、給紙カセット３７にセットした用紙３６を記録ヘッド３４の下方側に搬送するために、給紙カセット３７から用紙３６を分離給装する給紙ローラ４７及びフリクションパッド４８と、用紙３６を案内するガイド部材４９と、給紙された用紙３６を反転させて搬送する搬送ローラ５０を備えている。

さらに、かかる搬送ローラ５０の周面に押し付けられる搬送コロ５１及び搬送ローラ５０からの用紙３６の送り出し角度を規定する先端コロ５２を設けている。搬送ローラ５０は副走査モータ５３（図１１）によってギヤ列を介して回転駆動される。
そして、キャリッジ３３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ５０から送り出された用紙３６を記録ヘッド３４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材５４を設けている。
この印写受け部材５４の用紙搬送方向下流側には、用紙３６を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ５５、拍車５６を設け、さらに用紙３６を排紙トレイ３９に送り出す排紙ローラ５７及び拍車５８と、排紙経路を形成するガイド部材５９、６０とを配設している。
記録時には、キャリッジ３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド３４を駆動することにより、停止している用紙３６にインクを吐出して１行分を記録し、用紙３６を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙３６の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙３６を排紙トレイ３９に排紙する。

また、キャリッジ３３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド３４の吐出不良を回復するための回復装置６１（図１１）を配置している。回復装置６１はキャップ手段、吸引手段、及びクリーニング手段を有している。
キャリッジ３３は印字待機中にはこの回復装置６１側に移動され、記録ヘッド３４をキャッピング手段でキャッピングし、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。

吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で記録ヘッド３４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出す。
これにより吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（図示せず）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
このように、このインクジェット記録装置においては本発明を実施したインクジェットヘッドを搭載しているので、振動板駆動不良によるインク滴吐出不良がなく、安定したインク滴吐出特性が得られて、画像品質が向上し、製造不良が減少し、低コスト化を図ることができる。
なお、上記実施の形態においては、液滴吐出ヘッドとしてインクジェットヘッドに適用した例で説明したが、インクジェットヘッド以外の液滴吐出ヘッドとして、例えば、液体レジストを液滴として吐出する液滴吐出ヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッド（スポッタ）などの他の液滴吐出ヘッドにも適用できる。

図１０乃至図１２では動作原理を簡単に述べたが、第１及び第２の実施の形態に示した製造方法、構成も図１０乃至図１２のインクジェット記録装置に適用することもできる。また、第１及び第２の実施の形態に記載した膜厚等の数値はこれに限ったものではない。

本発明の第１の実施の形態における液滴吐出ヘッドを一部断面図で示している分解斜視図である。 組み立てられた全体装置を示す断面図である。 第１の実施の形態の液滴吐出ヘッドの作製手順を説明する断面図である。 第１の実施の形態の液滴吐出ヘッドの作製手順を説明する断面図である。 第１の実施の形態の液滴吐出ヘッドの作製手順を説明する断面図である。 組み立てられた全体装置を示す断面図である。 第２の実施の形態の液滴吐出ヘッドの作製手順を説明する断面図である。 第２の実施の形態の液滴吐出ヘッドの作製手順を説明する断面図である。 第２の実施の形態の液滴吐出ヘッドの作製手順を説明する断面図である。 本発明に係るインクカートリッジを示す外観図である。 本発明に係るインクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置を示す斜視図である。 図１１のインクジェット記録装置の機構部を示す側面図である。

符号の説明

７ 振動板、９ ノズル孔（ノズル）、１１ 液室、１２ 隔壁、１４ ノズル板（ノズル基板）、３０ 液体収納容器、３０ａ 液体収容部、３２ インクジェット記録装置（画像形成装置）、３４ 液滴吐出ヘッド、Ｒａ 吐出室側の表面粗さ

Claims (9)

1. 液滴を吐出する単一または複数のノズル孔を有するノズル板と、前記ノズル孔のそれぞれに連通する吐出室を形成する隔壁と、前記吐出室の少なくとも一方の壁を構成する振動板とを備えている液滴吐出ヘッドに用いるノズル板において、前記吐出室側の表面粗さ（Ｒａ）が液滴吐出面側の表面粗さよりも大きいことを特徴とするノズル板。
2. 液滴を吐出する単一または複数のノズル孔を有するノズル板と、前記ノズル孔のそれぞれに連通する吐出室を形成する隔壁と、前記吐出室の少なくとも一方の壁を構成する振動板とを備えている液滴吐出ヘッドにおいて、前記ノズル板の前記吐出室側の表面粗さ（Ｒａ）が液滴吐出面側の表面粗さよりも大きいことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
3. 前記ノズル板は少なくとも２以上の複数の層から構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッド。
4. 前記ノズル板は電鋳工法により形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の液滴吐出ヘッド。
5. 前記ノズル板はＮｉ電鋳により形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の液滴吐出ヘッド。
6. 前記ノズル板及び前記隔壁が一体的に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の液滴吐出ヘッド。
7. 請求項４又は５に記載の液滴吐出ヘッドを製造する液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記ノズル板の成膜途中で電流密度ないしは光沢剤濃度を変化させて表面粗さを変化させることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
8. 液滴を吐出する液滴吐出ヘッドとこの液滴吐出ヘッドに液体を供給する液体収容部を一体化した液体収納容器において、前記液滴吐出ヘッドが請求項１乃至６のいずれか１項記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とする液体収納容器。
9. 液滴を吐出する液滴吐出ヘッドを搭載した画像形成装置において、前記液滴吐出ヘッドが請求項１乃至６のいずれか１項記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とする画像形成装置。

Images