JP2008062473A - 液滴吐出ヘッド、その製造方法及び液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液滴の吐出量の変動を吸収して安定した吐出及び高品質な印字が可能で、簡易かつ安価な液滴吐出ヘッド、その製造方法及び液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】ノズルプレート２を、ベース樹脂プレート２ｃと感光性樹脂プレート２ｄとが積層された樹脂プレート積層体から構成するとともに、液体供給路１２に対応する領域の少なくとも一部に、感光性樹脂プレート２ｄの一部を除去してベース樹脂プレート２ｃからなるダンパー部１１を形成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、液滴吐出ヘッド、その製造方法及び液滴吐出装置に関する。さらに詳しくは、液滴の吐出量の変動を吸収して安定した吐出及び高品質な印字が可能で、簡易かつ安価な液滴吐出ヘッド、その製造方法及び液滴吐出装置に関する。

インクを吐出するノズルと、ノズルに連通する圧力発生室と、複数の圧力発生室にインクを供給するインク供給路とを備えたインクジェットヘッドが用いられている。このようなインクジェットヘッドの場合、液滴の吐出量が全体で大きく変動すると、インク供給路におけるインクの慣性力（イナータンス）によって、液滴の吐出量の変動直後の吐出状態が乱れるという不都合があった。これらの不都合を防止するために、インク供給路の支流部にダンパー機能を付与させることが知られており、支流内部にエアー室を設けて、弾性部材によってインク流路と分離する構造等が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２等参照）。
特開２００２−３０７６７６号公報 特許第３４０２３４９号公報

しかしながら、このような特許文献に提案された構成は、液滴吐出ヘッドの内部の構造が複雑となり、液滴吐出ヘッドを作製する際に、部品点数が増大し、工数の増大、歩留りの低下等を惹起して、コストを増大させるという問題があった。構造の簡略化として、ノズルプレートとダンパー部材を兼用することが考えられるが、ダンパー効果は材料のヤング率と厚さと面積で決定されるものであり、十分なダンパー効果を得るためにノズルプレートを薄くすると、ノズル長が短くなり液滴吐出方向性が不安定になるという問題があった。また、ダンパー部を大面積にすると、強度の上で用紙ジャム（用紙Ｊａｍ）による破損の懸念が高く、信頼性に課題があった。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであって、液滴の吐出量の変動を吸収して安定した吐出及び高品質な印字が可能で、簡易かつ安価な液滴吐出ヘッド、その製造方法及び液滴吐出装置を提供することを目的とする。すなわち、１つの要求品質である「ダンパー効果が十分に得られること（インク供給路におけるインクのイナータンスの印字品質への影響を極力排除できること）、及び前述の要求品質とは二律背反的な他の要求品質である「印字品質（方向性）を良好とするためにノズル形成部材の厚さ（ノズル長さ）を大きくすること」、および「用紙Ｊａｍ等に対して高い信頼性を持つこと」のいずれをも満足するとともに、簡易かつ安価な液滴吐出ヘッドを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明によれば、以下の液滴吐出ヘッド、その製造方法及び液滴吐出装置が提供される。

［１］液滴を吐出する複数のノズルを有するノズルプレートと、前記ノズルに連通した圧力発生室を有するとともに前記圧力発生室に液体を供給する液体供給路を有する流路部材とを備えた液滴吐出ヘッドであって、前記ノズルプレートは、２枚以上の樹脂プレートが積層された樹脂プレート積層体から構成されるとともに、前記液体供給路に対応する領域の少なくとも一部に、前記樹脂プレート積層体よりも前記樹脂プレートの積層数の少ないダンパー部を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド。

［２］前記ノズルプレートの液滴吐出側の表面の、前記ノズルの周辺及び前記ダンパー部の少なくとも一部に配設された保護部材をさらに備え、前記ダンパー部のうち前記保護部材が配設された部分によってダンパー補強部及び前記保護部材が配設されていない部分によってダンパー機能部が形成されてなることを特徴とする前記［１］に記載の液滴吐出ヘッド。

［３］前記樹脂プレート積層体は、ベース樹脂プレート上に感光性樹脂プレートを積層して構成されたものであり、かつ前記ダンパー部は、前記ベース樹脂プレートの一部から構成されたものであることを特徴とする前記［１］に記載の液滴吐出ヘッド。

［４］前記樹脂プレート積層体は、２枚の感光性樹脂プレートの間に、１枚のベース樹脂プレートを挟持して構成されたものであり、かつ前記ダンパー部は、前記ベース樹脂プレートの一部から構成されたものである前記［１］に記載の液滴吐出ヘッド。

［５］前記感光性樹脂プレートは、アクリル樹脂又はエポキシ樹脂から構成されたものであり、前記ベース樹脂プレートは、ポリイミド樹脂から構成されたものである前記［３］又は［４］に記載の液滴吐出ヘッド。

［６］前記保護部材は、ステンレス（ＳＵＳ）プレート又は前記樹脂プレートから構成されたものであることを特徴とする前記［１］に記載の液滴吐出ヘッド。

［７］複数の前記ノズルは、前記液体供給路の配設方向と並行に、複数のノズル列として配設されたことを特徴とする前記［１］に記載の液滴吐出ヘッド。

［８］前記保護部材は、複数の前記ノズル列の間を跨って、前記液体供給路と交差する方向に配設されたことを特徴とする前記［７］に記載の液滴吐出ヘッド。

［９］前記保護部材は、前記ノズルの表面のワイピング方向に配設されたことを特徴とする前記［７］に記載の液滴吐出ヘッド。

［１０］液滴を吐出する複数のノズルを有するノズルプレートと、前記ノズルに連通した圧力発生室を有するとともに前記圧力発生室に液体を供給する液体供給路を有する流路部材とを備えた滴吐出ヘッドを製造する方法であって、前記ノズルを形成するためのノズル用プレートとして、２枚以上の樹脂プレートが積層された樹脂プレート積層体を用意する第１の工程と、前記ノズル用プレートとしての前記樹脂プレート積層体を加工して、前記液体供給路に対応する領域の少なくとも一部に、前記樹脂プレート積層体よりも前記樹脂プレートの積層数の少ないダンパー部を形成する第２の工程と、前記ノズル用プレートの前記流路部材側から前記ノズルを形成する第３の工程と、を含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。

［１１］前記第１の工程において、前記樹脂プレート積層体の前記ノズル用プレート側の表面上に、さらに保護部材用プレートを積層した保護部材積層体を用意し、第２の工程において、前記保護部材用プレートを加工することによって、前記ノズルプレートの液滴吐出側の表面の、前記ノズルの周辺及び前記ダンパー部の少なくとも一部に保護部材を配設し、前記ダンパー部のうち前記保護部材が配設された部分によってダンパー補強部を形成するとともに前記保護部材が配設されていない部分によってダンパー機能部を形成することを特徴とする前記［１０］に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。

［１２］前記［１０］に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。

［１３］前記第１の工程において、前記樹脂プレート積層体として、２枚の感光性樹脂プレートの間に、１枚のベース樹脂プレートを挟持したものを用い、前記第２の工程において、２枚の前記感光性樹脂プレートを、それぞれ所定パターンで露光、現像し、未硬化部分を除去して、一方の前記感光性樹脂プレートの除去部分に対応する領域の前記ベース樹脂プレートによって前記ダンパー部を形成するとともに、他方の前記感光性樹脂プレートの残存部分によって前記保護部材を形成することを特徴とする前記［１０］に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。

［１４］前記感光性樹脂プレートとして、アクリル樹脂又はエポキシ樹脂から構成されたものを用い、前記ベース樹脂プレートとして、ポリイミド樹脂から構成されたものを用いる前記［１２］又は［１３］に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。

［１５］前記保護部材として、ステンレス（ＳＵＳ）プレート又は前記樹脂プレートから構成されたものを用いることを特徴とする前記［１０］に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。

［１６］液滴を吐出する複数のノズルを有するノズルプレートと、前記ノズルに連通した圧力発生室を有するとともに前記圧力発生室に液体を供給する液体供給路を有する流路部材とを含む液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置において、前記液滴吐出ヘッドは、前記ノズルプレートが、２枚以上の樹脂プレートが積層された樹脂プレート積層体から構成されるとともに、前記液体供給路に対応する領域の少なくとも一部に、前記樹脂プレート積層体よりも前記樹脂プレートの積層数の少ないダンパー部を有することを特徴とする液滴吐出装置。

本発明の請求項１に係る液滴吐出ヘッドによって、液滴の吐出量の変動を吸収することによる安定した吐出及び高品質な印字が簡易かつ安価に実現される。

本発明の請求項２に係る液滴吐出ヘッドによって、ダンパー部におけるダンパー効果が十分に発揮されるとともに、ダンパー部の強度が確保される。

本発明の請求項３〜６に係る液滴吐出ヘッドによって、上述の効果が、簡易かつ確実に発揮される。

本発明の請求項７に係る液滴吐出ヘッドによって、確実なワイピング作業が実現されるとともに、ダンパー部が、簡易かつ効率的に形成される。

本発明の請求項８に係る液滴吐出ヘッドによって、確実なワイピング作業が実現されるとともに、信頼性の高いダンパー部が、簡易かつ効率的に形成される。

本発明の請求項９に係る液滴吐出ヘッドによって、ノズル面における液体や異物の排出性の向上及び確実なワイピング作業が実現される。

本発明の請求項１０に係る液滴吐出ヘッドの製造方法によって、液滴の吐出量の変動を吸収することによる安定した吐出及び高品質な印字の可能な液滴吐出ヘッドが簡易かつ効率的に製造される。

本発明の請求項１１に係る液滴吐出ヘッドの製造方法によって、ダンパー部におけるダンパー効果が十分に発揮されるとともに、ダンパー部の強度が確保された液滴吐出ヘッドが簡易かつ効率的に製造される。

本発明の請求項１２〜１５に係る液滴吐出ヘッドの製造方法によって、上述の効果が、簡易かつ確実に発揮される。

本発明の請求項１６に係る液滴吐出装置によって、高品質な画像情報が、安定して簡易かつ安価に提供される。

［第１の実施の形態］
（液滴吐出ヘッドの構成）
図１及び図２は、本発明の第１の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドを示し、図１は平面図、図２（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ部詳細図である。

この液滴吐出ヘッド１は、図１に示すように、略平行四辺形の振動板７と、振動板７上に配置された複数の圧電素子８と、複数の圧電素子８に対向する位置に形成された複数のノズル２ａとを有し、圧電素子８を駆動することにより、内部に貯留されている液体がノズル２ａから液滴として吐出するように構成されている。なお、符号７ａは、振動板７に設けられ、図示しない液体タンクから液体がヘッド１内部に供給される供給孔である。

また、液滴吐出ヘッド１は、図２（ａ）に示すように、ノズル２ａが形成されたノズルプレート（樹脂プレート積層体）２を有し、このノズルプレート（樹脂プレート積層体）２の吐出側と反対側の面（裏面）に、流路部材１３として、連通孔３ａ及び液プール３ｂを有するプールプレート３と、連通孔４ａ及び供給孔４ｂを有する供給孔プレート４Ａと、連通孔５ａ及び供給路５ｂを有する供給路プレート５と、連通孔４ａ及び供給孔４ｂを有する供給孔プレート４Ｂと、圧力発生室６ａを有する圧力発生室プレート６と、振動板７とが順次積層して構成されている。また、上述のように、振動板７上に複数の圧電素子８が配置されている。また、複数の圧電素子８を覆うように、圧電素子８に電圧を印加するためのフレキシブルプリント配線基板１２（以下「ＦＰＣ１２」という）が配設され、ＦＰＣ１２を介して圧電素子８を駆動することにより、内部に貯留されている液体がノズル２ａから液滴として吐出するように構成されている。

また、液プール３ｂは紙面に垂直な方向に連続して液体供給路１２を構成している。さらに、液体供給路１２からは、供給孔４ｂ及び供給路５ｂを介して圧力発生室６ａに連通し、圧力発生室６ａから連通孔５ａ，４ａ，３ａを介してノズル２ａに連通する、各ノズル２ａに液滴を供給するためのノズル供給路１４が構成されている。

また、ノズルプレート（樹脂プレート積層体）２の、液体供給路１２に対応する領域に、液滴の吐出量の変化を吸収して安定した吐出を可能とするダンパー部１１が形成されている。また、ノズルプレート（樹脂プレート積層体）２の液滴吐出側の表面の、ノズル２ａの周辺及びダンパー部１１を補強する領域に保護部材９が配設されている。なお、ダンパー部１１及び保護部材９の構成の詳細については後述する。

また、図２（ｂ）に示すように、ノズルプレート（樹脂プレート積層体）２の液滴吐出側の表面の、ノズル２ａ周辺及びダンパー部１１の所定の領域に保護部材９が接合されている。また、ノズルプレート（樹脂プレート積層体）２のノズル２ａ周辺の表面並びに保護部材９の側面及び表面に下地層１０ａ及び撥水層１０ｂからなる撥水膜１０を形成している。ノズル２ａの周辺に撥水膜１０を形成することにより、ノズル２ａから吐出する液滴が安定して吐出されるようになる。また、ノズル２ａの周辺に保護部材９を設けることにより、ノズル２ａ周辺の撥水膜１０を用紙Ｊａｍ等による機械的な破損から保護することができる。

図１及び図２では、１つの液滴吐出ヘッド１を示すが、複数の液滴吐出ヘッド１を組み合わせて液滴吐出ヘッドユニットとして、また、複数の液滴吐出ヘッドユニットを配列して液滴吐出ヘッドアレイとして用いることができる。

以下、液滴吐出ヘッド１の各部を詳細に説明する。

（ノズルプレート）
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドのノズルプレート（樹脂プレート積層体）を示す断面図である。本実施の形態におけるノズルプレート（樹脂プレート積層体）２は、ダンパー部１１及びノズル２ａの形成を容易にするために、２枚以上の樹脂プレートが積層された樹脂プレート積層体から構成される。具体的には、図３に示すように、ベース樹脂プレート２ｃ上に感光性樹脂プレート２ｄが積層されて構成されている。このようなノズルプレート（樹脂プレート積層体）２の液体供給路１２に対応する領域の少なくとも一部に、液滴の吐出量の変化を吸収して安定した吐出を可能とするため、樹脂プレート積層体よりも樹脂プレートの積層数が少ないダンパー部１１が形成されるが、この感光性樹脂プレート２ｄを所定のパターンに加工して、一部を除去することによって、除去部分に対応する領域のベース樹脂プレート２ｃから容易にダンパー部１１を形成することができる。

このようなベース樹脂プレート２ｃを構成する合成樹脂としては特に制限はないが、例えば、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、液晶ポリマー、アロマティックポリアミド樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリサルフォン樹脂等を挙げることができる。中でも、自己融着型のポリイミド樹脂が好ましい。

また、感光性樹脂プレート２ｄを構成する合成樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂等を挙げることができる。

ノズルプレート（樹脂プレート積層体）２の厚さは、１０〜１００μｍであることが好ましい。１０μｍ未満であると、十分なノズル長さを確保して良好な印字品質（方向性）を実現することが困難なことがあり、１００μｍを超えると、樹脂プレート積層体よりも樹脂プレートの積層数の少ないダンパー部１１としたときに、可撓性を確保して十分なダンパー効果を得ることが困難なことがある。

（流路部材用プレート）
流路部材１３用のプレート、例えば、プールプレート３等の材質としては、後述するエッチング処理を円滑に行うことができること、また、耐インク性に優れていること等の観点から、ＳＵＳ等の金属が好ましい。

（保護部材）
保護部材９の材質としては、流路部材１２用のプレートとしてのプールプレート３等の場合と同様に、エッチング処理を円滑に行うことができること、また、耐インク性に優れていること等の観点から、ＳＵＳ等の金属が好ましい。また、プールプレート３等と同一の材質のプレートを用いることによって、エッチング処理を、一回で効率的に行うことができる。なお、後述するように、ノズルプレート（樹脂プレート積層体）２を、２枚の感光性樹脂プレート２ｄの間に、１枚のベース樹脂プレート２ｃを挟持して構成する場合、２枚のうちの１枚の感光性樹脂プレート２ｄを所定のパターンに加工して残存部分を保護部材９として用いることによって、保護部材９を簡易かつ効率的に形成することができる。

保護部材９の厚さは、１０〜２０μｍが好ましい。１０μｍ未満であると、ノズル２ａ及びダンパー部１１（図５参照）の保護（補強）効果が不十分となることがあり、２０μｍを超えると、ノズル近傍のインクや異物の拭取り性（ワイピング性能）が不十分となることがある。

（圧電素子）
圧電素子８の材質としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等から構成され、上面に個別電極８ａ、下面に共通電極８ｂを有している。個別電極８ａ及び共通電極８ｂは、スパッタリング等により形成されており、下面の共通電極８ｂは、導電性接着剤により振動板７に電気的に接続され、振動板７を介して接地されている。また、圧電素子８は、少なくとも液滴を吐出するために必要とされる面積が、圧力発生室６ａに対応する振動板７の位置に個別化されて接合されている。

（撥水膜）
撥水膜１０を構成する下地層１０ａとして、例えば、厚さが１０〜１００ｎｍの、ＳｉＯ、ＳｉＯ_２、ＳｉＯ_ｘ等のシリコン酸化膜、又はＳｉ_２Ｎ_３、ＳｉＮ_ｘ等のシリコン窒化膜を用いることが、耐インク性に優れるとともに、ノズルプレート（樹脂プレート積層体）２として用いるポリイミドのような樹脂及び撥水層１０ｂに用いるフッ素系撥水材料との密着性にも優れていることから好ましい。また、撥水層１０ｂとしては、例えば、フッ素系化合物からなるフッ素系撥水膜、シリコーン系撥水膜、プラズマ重合保護膜、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）ニッケル共析めっき等を挙げることができる。中でも、フッ素系化合物からなるフッ素系撥水膜が、撥水性及び密着性に優れていることから好ましい。撥水層１０ｂの厚さは、１０〜５０ｎｍであることが好ましい。

（液体の流れ）
液体の流れについて、図４を参照して説明する。振動板７の供給孔７ａに供給された液体は、圧力発生室プレート６の供給孔６ｂ、第２の供給孔プレート４Ｂのプール（１／４）４ｃ、供給路プレート５のプール（２／４）５ｃ、第１の供給孔プレート４Ａのプール（３／４）４ｃ、プールプレート３の液プール（４／４）３ｂ、液体供給路１２、第１の供給孔プレート４Ａの供給孔４ｂ、供給路プレート５の供給路５ｂ、第２の供給孔プレート４Ｂの供給孔４ｂ、圧力発生室プレート６の圧力発生室６ａ、第２の供給孔プレート４Ｂの連通孔４ａ、供給路プレート５の連通孔５ａ、第１の供給孔プレート４Ａの連通孔４ａ、及びプールプレート３の連通孔３ａを経由して、ノズルプレート（樹脂プレート積層体）２のノズル２ａから液滴として吐出する。このように、液プール３ｂおよび（液体供給路１２は、各ノズル２ａに対する液体の供給に共通に用いられる。

図５は、第１の実施の形態におけるダンパー部を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。

図５に示すように、第１の実施の形態においては、ノズルプレート（樹脂プレート積層体）２には、流路部材１３に形成された液体供給路１２に対応する領域に、液滴の吐出量の変化を吸収して安定した吐出を可能とするダンパー部１１が形成されている。

また、ノズルプレート（樹脂プレート積層体）２の液滴吐出側の表面の、ノズル２ａの周辺及びダンパー部１１の少なくとも一部に配設された保護部材９をさらに備えており、ダンパー部１１のうち保護部材９が配設された部分によってダンパー補強部１１ａ及び保護部材９が配設されていない部分によってダンパー機能部１１ｂが形成されている。

本実施の形態において、ダンパー部１１は、ポリイミド樹脂からなるベース樹脂プレート２ｃ上に、アクリル樹脂からなる感光性樹脂プレート２ｄを積層して構成されたノズルプレート（樹脂プレート積層体）２の、液体供給路１２に対応する領域における感光性樹脂プレート２ｄを除去して、除去部分に対応する領域のベース樹脂プレート２ｃから形成されている。また、保護部材９及び流路部材１３は、ＳＵＳプレートから構成されている。

本実施の形態において、ノズル２ａは、液体供給路１２の配設方向と並行に、複数のノズル列として配設されている。

また、保護部材９は、複数のノズル列の間を跨って、液体供給路１２と交差する方向に配設され、ノズル２ａの表面のワイピング方向に配設されている。

（液滴吐出ヘッドの製造方法）
図６（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を工程順に示す説明図である。

（１）プレートの接合（第１の工程）
まず、図６（ａ）に示すように、ノズルを形成するためのノズル用プレート２ｂとして、例えば、自己融着型のポリイミドフィルムからなる１５μｍの厚さのベース樹脂プレート２ｃの上に、アクリル樹脂フィルムからなる１０μｍの厚さの感光性樹脂プレート２ｄを積層して樹脂プレート積層体を形成し、次に、ノズル用プレート（樹脂プレート積層体）２ｂの上にさらに、例えば、ＳＵＳからなる１０μｍの厚さの保護部材用プレート９ｂを加熱加圧（例えば、３００℃、３００ｋｇｆ）により接合して、保護部材積層体を形成する。

なお、図６（ａ）においては、保護部材用プレート９ｂをノズル用プレート（樹脂プレート積層体）２ｂのベース樹脂プレート２ｃの表面側に接合しているが、感光性樹脂プレート２ｄの表面側に接合してもよい（他の実施の形態の場合も同様である）。また、ノズル用プレート２ｂとして自己融着型のポリイミドフィルムを用いない場合は、接合に接着剤等を用いてもよい。

（２）ダンパー部の形成（第２の工程）
図６（ｂ）（（ｂ１）は図５（ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図に対応し、（ｂ２）はＤ−Ｄ線断面図に対応している。以下同じ）に示すように、ノズル用プレート２ｂの感光性樹脂プレート２ｄの、液体供給路１２（図５参照）に対応する領域を、所定パターンのマスクを用いて露光、現像し、感光せずに未硬化で残った部分を除去して、除去部分に対応する領域のベース樹脂プレート２ｃによってダンパー部１１を形成する。

（３）保護部材用プレートのエッチング（第２−２の工程）
上述の第２の工程と同時に、図６（ｂ）に示すように、保護部材用プレート９ｂ（図６（ａ）参照）の一部を、開口幅（上述のダンパー機能部１１ｂの幅）が、例えば、２５０μｍのパターンとなるようにエッチングして、保護部材９を、ノズル用プレート２ｂの液滴吐出側の表面のノズル２ｂを形成することになる部分の周辺及びダンパー部１１の少なくとも一部に、ダンパー部１１がダンパー補強部１１ａ（例えば、２００μｍの幅）及びダンパー機能部１１ｂ（上述のように２５０μｍの幅）に区分されるように形成する（図５参照）。この場合のエッチング方法も、例えば、フォトリソグラフィ法によって、所望の形状となるようにパターニングしたレジストをマスクとする汎用の方法を用いることができる。なお、第２の工程と第２−２の工程とを別々に行ってもよいが、本実施の形態のように同時に行う方が効率的である。

（４）撥水膜の形成（第２−３の工程）
次に、図６（ｃ）に示すように、ノズル用プレート２ｂの表面並びに保護部材９の表面及び側面に、下地層１０ａとして、例えば、スパッタリング法により二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を１０〜１００ｎｍ着膜させて、その後、蒸着法によってフッ素系撥水剤からなる撥水層１０ｂを１０〜５０ｎｍ着膜させて、撥水膜１０を形成する（図２（ｂ）参照）。

（５）ノズル加工（第３の工程）
次に、図６（ｄ）に示すように、ノズル用プレート２ｂの流路部材１３側からレーザー加工をすることによってノズル２ａを形成してノズルプレート２を形成する。このようなレーザー加工に用いられるレーザーとしては、ガスレーザーであってもよく固体レーザーであってもよい。ガスレーザーとしては、エキシマレーザーを挙げることができ、固体レーザーとしてはＹＡＧレーザーを挙げることができる。中でも、エキシマレーザーを用いることが好ましい。

（６）流路部材用プレートのエッチング（第４の工程）
次に、流路部材１３（図２（ａ）、図４等参照）を形成するための流路部材用プレートを所定のパターンにエッチングして、液体供給路１２及びノズル供給路１４を有する流路部材１３を形成する。なお、エッチング方法は、例えば、フォトリソグラフィ法によって、所望の形状となるようにパターニングしたレジストをマスクとする汎用の方法を用いることができる。

（７）ノズルプレートの積層体と流路部材との接合（第５の工程）
第１〜第３の工程で形成されたノズルプレート（樹脂プレート積層体）２と、第４の工程で形成された流路部材１３とを、図２（ａ）に示す構成となるように接合する。接合方法としては、例えば、
加熱加圧下で、ポリイミド、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性高分子樹脂や、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、珪素樹脂等の熱硬化性樹脂等の接着剤を用いる方法を挙げることができる。

（８）振動板及び圧電素子の接合（第６の工程）
次に、図２（ａ）に示すように、流路部材１３上に、振動板７及び複数の圧電素子８を接合する。接合方法としては、例えば、ポリイミド，ポリスチレン等の熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等の接着剤を用いる方法を挙げることができる。

（９）フレキシブルプリント配線基板の配設（第７の工程）
次に、図２（ａ）に示すように、複数の圧電素子８を覆うように、圧電素子８に電圧を印加するためのＦＰＣ１２を配設し、ＦＰＣ１２を介して圧電素子８を駆動することにより、内部に貯留されている液体がノズル２ｂから液滴として吐出するようにする。

［第２の実施の形態］
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドのノズルプレート（樹脂プレート積層体）を示す断面図である。

図７に示すように、第２の実施の形態は、ノズルプレート（樹脂プレート積層体）２として、２枚の感光性樹脂プレート２ｄの間に、１枚のベース樹脂プレート２ｃを挟持したものを用いたこと以外は第１の実施の形態の場合と同様である。すなわち、このような構成のノズルプレート（樹脂プレート積層体）２を用い、上述の第１の実施の形態における製造方法の第２の工程において、２枚の感光性樹脂プレート２ｄを、それぞれ所定パターンのマスクで露光、現像し、未硬化部分を除去して、一方の感光性樹脂プレート２ｄの除去部分に対応する領域のベース樹脂プレート２ｃによってダンパー部１１を形成するとともに、他方の感光性樹脂プレート２ｄの残存部分によって保護部材９を形成すること以外は第１の実施の形態の場合と同様である。

第１の実施の形態の場合、第２−２の工程で、ＳＵＳからなる保護部材用プレート９ｂをエッチングによって保護部材９を形成するが、第２の実施の形態の場合、保護部材用プレート９ｂとして感光性樹脂プレート２ｄからなるものを用いるため、ダンパー部１１の形成における場合と同様の、所定パターンのマスクを用いた露光、現像、未硬化部分の除去の方法を用いることができる。このため、ダンパー部１１の形成と同時に保護部材９のパターニングをすることができ、製造効率を向上させることができる。

［第３の実施の形態］
（カラープリンタの構成）
図８は、本発明の第３の実施の形態に係る液滴吐出装置を適用したカラープリンタを模式的に示す構成図である。このカラープリンタ１００は、略箱型状の筐体１０１を有し、筐体１０１内の下部に、用紙Ｐを収容する給紙トレイ２０、筐体１０１内の上部に、記録済みの用紙Ｐが排出される排紙トレイ２１を各々配設し、給紙トレイ２０から記録位置１０２を経由して排紙トレイ２１に至る主搬送路３１ａ〜３１ｅ、及び排紙トレイ２１側から記録位置１０２側に至る反転搬送路３２に沿って用紙Ｐを搬送する搬送機構３０を有している。

記録位置１０２には、図１に示す液滴吐出ヘッド１の複数個を並列させて記録ヘッドユニットを構成し、４個の記録ヘッドユニットをそれぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のインク滴を吐出する記録ヘッドユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋとして用紙Ｐの搬送方向に配列して記録ヘッドアレイを構成している。

また、カラープリンタ１００は、用紙Ｐを吸着する吸着手段としての帯電ロール４３と、無端ベルト３５を介して記録ヘッドユニット２０に対向して配置されたプラテン４４と、記録ヘッドユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの近傍に配置されたメンテナンスユニット４５と、本カラープリンタ１００の各部を制御するとともに、画像信号に基づいて記録ヘッドユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋを構成する液滴吐出ヘッド１の圧電素子８に駆動電圧を印加し、ノズル２ａからインク滴を吐出させ、用紙Ｐ上のカラー画像を記録する図示しない制御部とを備える。

記録ヘッドユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、用紙Ｐの幅以上の有効印字領域を有する。なお、液滴を吐出させる方法として、圧電方式を用いたが、特に制限はなく、例えば、サーマル方式等の汎用されている方式を適宜用いることができる。

記録ヘッドユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの上部には、記録ヘッドユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋに対応する色のインクを収容するインクタンク４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｋを配設している。各インクタンク４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｋからは、インクが各液滴吐出ヘッド１に図示しない配管を経由して供給されるように構成されている。

インクタンク４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｋに収容されるインクとしては特に制限はなく、例えば、水性、油性、溶剤系等の汎用されているインクを適宜用いることができる。

搬送機構３０は、給紙トレイ２０から用紙Ｐを１枚ずつ取り出して主搬送路３１ａに供給するピックアップロール３３と、主搬送路３１ａ、３１ｂ、３１ｄ、３１ｅ、及び反転搬送路３２の各部に配置され、用紙Ｐを搬送する複数の搬送ロール３４と、記録位置１０２に設けられ、用紙Ｐを排紙トレイ２１方向に搬送する無端ベルト３５と、無端ベルト３５が張架された駆動ロール３６及び従動ロール３７と、搬送ロール３４及び駆動ロール３６を駆動する図示しない駆動モータとを備える。

（カラープリンタの動作）
次に、カラープリンタ１００の動作を説明する。搬送機構３０は、制御部の制御の下に、ピックアップロール３３及び搬送ロール３４を駆動し、給紙トレイ２０から用紙Ｐを取り出して主搬送路３１ａ，３１ｂに沿って搬送する。用紙Ｐが無端ベルト３５の近傍に差し掛かると、帯電ロール４３によって用紙Ｐに電荷が付与され、用紙Ｐは静電力により無端ベルト３５に吸着する。

無端ベルト３５は、駆動ロール３６の駆動によって回転移動し、用紙Ｐが記録位置１０２に搬送されると、記録ヘッドユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋによってカラー画像が記録される。

すなわち、図８に示す液滴吐出ヘッド１の液プール３ｂは、インクタンク４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｋから供給されたインクで満たされており、液プール３ｂからインクが供給孔４ｂ及び供給路５ｂを介して圧力発生室６ａに供給され、圧力発生室６ａにインクが貯留している。制御部が、画像信号に基づいて複数の圧電素子８に駆動電圧を選択的に印加すると、振動板１３は圧電素子８の変形に伴ってたわみ、これにより、圧力発生室６ａ内の容積が変化し、圧力発生室６ａに貯留しているインクが連通孔５ａ，４ａ，３ａを介してノズル２ａからインク滴として用紙Ｐ上に吐出し、用紙Ｐに画像を記録する。用紙Ｐは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの画像が順次上書きされ、カラー画像が記録される。この場合、ノズルプレート（樹脂プレート積層体）２にダンパー部１１が形成されているため、液滴の吐出量の変動を吸収して安定した吐出及び高品質な印字を簡易かつ安価に実現することができる。

カラー画像が記録された用紙Ｐは、搬送機構３０によって主搬送路３１ｄを経由して排紙トレイ２１に排出される。

なお、両面記録モードが設定されている場合は、排紙トレイ２１に一旦排出された用紙Ｐは、再び主搬送路３１ｅに戻り、反転搬送路３２を経由して再び主搬送路３１ｂを経由して記録位置１０２に搬送され、記録ヘッドユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋによって前回記録された用紙Ｐの面と反対の面にカラー画像が記録される。

本発明は、上記実施の形態及び上記実施例に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。

本発明の液滴吐出ヘッド、液滴吐出装置、及び液滴吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出することによって高精細な画像情報のパターンを形成することが要請される各種産業分野、例えば、高分子フィルムやガラス表面上にインクジェット法を用いてインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルタを形成したり、半田ペーストを基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成したり、回路基板の配線を形成する等の電気・電子工業分野、ガラス基板等に反応試薬を吐出してサンプルとの反応を検査するバイオチップを製造する医療分野等で有効に利用される。

本発明の第１の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドを示す平面図である。 （ａ）は、図１のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ部詳細図である。 本発明の第１の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドのノズルプレート（樹脂プレート積層体）を示す断面図である。 図１に示す液滴吐出ヘッドの分解斜視図である。 第１の実施の形態におけるダンパー部を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法を工程順に示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドのノズルプレート（樹脂プレート積層体）を示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る液滴吐出装置を適用したカラープリンタを模式的に示す構成図である。

符号の説明

１ 液滴吐出ヘッド
２ ノズルプレート（樹脂プレート積層体）
２ａ ノズル
２ｂ ノズル用プレート
２ｃ ベース樹脂プレート
２ｄ 感光性樹脂プレート
３ プールプレート
３ａ 連通孔
３ｂ 液プール
４ 供給孔プレート
４ａ 連通孔
４ｂ 供給孔
５ 供給路プレート
５ａ 連通孔
５ｂ 供給路
６ 圧力発生室プレート
６ａ 圧力発生室
７ 振動板
７ａ 供給孔
８ 圧電素子
９ 保護部材
９ｂ 保護部材用プレート
１０ 撥水膜
１０ａ 下地層
１０ｂ 撥水層
１１ ダンパー部
１１ａ ダンパー補強部
１１ｂ ダンパー機能部
１２ 液滴供給路
１３ 流路部材
１４ ノズル供給路
２０ 給紙トレイ
２１ 排紙トレイ
３０ 搬送機構
３１ａ〜３１ｅ 主搬送路
３２ 反転搬送路
３３ ピックアップロール
３４ 搬送ロール
３５ 無端ベルト
３６ 駆動ロール
３７ 従動ロール
４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ 記録ヘッドユニット
４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｋ インクタンク
４３ 帯電ロール
４４ プレテン
４５ メンテナンスユニット
１００ カラープリンタ
１０１ 筐体
１０２ 記録位置
Ｐ 用紙

Claims (16)

1. 液滴を吐出する複数のノズルを有するノズルプレートと、前記ノズルに連通した圧力発生室を有するとともに前記圧力発生室に液体を供給する液体供給路を有する流路部材とを備えた液滴吐出ヘッドであって、
   前記ノズルプレートは、２枚以上の樹脂プレートが積層された樹脂プレート積層体から構成されるとともに、前記液体供給路に対応する領域の少なくとも一部に、前記樹脂プレート積層体よりも前記樹脂プレートの積層数の少ないダンパー部を有することを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 前記ノズルプレートの液滴吐出側の表面の、前記ノズルの周辺及び前記ダンパー部の少なくとも一部に配設された保護部材をさらに備え、
   前記ダンパー部のうち前記保護部材が配設された部分によってダンパー補強部及び前記保護部材が配設されていない部分によってダンパー機能部が形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
3. 前記樹脂プレート積層体は、ベース樹脂プレート上に感光性樹脂プレートを積層して構成されたものであり、かつ前記ダンパー部は、前記ベース樹脂プレートの一部から構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
4. 前記樹脂プレート積層体は、２枚の感光性樹脂プレートの間に、１枚のベース樹脂プレートを挟持して構成されたものであり、かつ前記ダンパー部は、前記ベース樹脂プレートの一部から構成されたものである請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
5. 前記感光性樹脂プレートは、アクリル樹脂又はエポキシ樹脂から構成されたものであり、前記ベース樹脂プレートは、ポリイミド樹脂から構成されたものである請求項３又は４に記載の液滴吐出ヘッド。
6. 前記保護部材は、ステンレス（ＳＵＳ）プレート又は前記樹脂プレートから構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
7. 複数の前記ノズルは、前記液体供給路の配設方向と並行に、複数のノズル列として配設されたことを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
8. 前記保護部材は、複数の前記ノズル列の間を跨って、前記液体供給路と交差する方向に配設されたことを特徴とする請求項７に記載の液滴吐出ヘッド。
9. 前記保護部材は、前記ノズルの表面のワイピング方向に配設されたことを特徴とする請求項７に記載の液滴吐出ヘッド。
10. 液滴を吐出する複数のノズルを有するノズルプレートと、前記ノズルに連通した圧力発生室を有するとともに前記圧力発生室に液体を供給する液体供給路を有する流路部材とを備えた滴吐出ヘッドを製造する方法であって、
    前記ノズルを形成するためのノズル用プレートとして、２枚以上の樹脂プレートが積層された樹脂プレート積層体を用意する第１の工程と、
    前記ノズル用プレートとしての前記樹脂プレート積層体を加工して、前記液体供給路に対応する領域の少なくとも一部に、前記樹脂プレート積層体よりも前記樹脂プレートの積層数の少ないダンパー部を形成する第２の工程と、
    前記ノズル用プレートの前記流路部材側から前記ノズルを形成する第３の工程と、
    を含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
11. 前記第１の工程において、前記樹脂プレート積層体の前記ノズル用プレート側の表面上に、さらに保護部材用プレートを積層した保護部材積層体を用意し、第２の工程において、前記保護部材用プレートを加工することによって、前記ノズルプレートの液滴吐出側の表面の、前記ノズルの周辺及び前記ダンパー部の少なくとも一部に保護部材を配設し、前記ダンパー部のうち前記保護部材が配設された部分によってダンパー補強部を形成するとともに前記保護部材が配設されていない部分によってダンパー機能部を形成することを特徴とする請求項１０に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
12. 前記第１の工程において、前記樹脂プレート積層体として、ベース樹脂プレートの上に、感光性樹脂プレートを積層したものを用い、前記第２の工程において、前記感光性樹脂プレートを、所定パターンで露光、現像し、未硬化部分を除去して、前記感光性樹脂プレートの除去部分に対応する領域の前記ベース樹脂プレートによって前記ダンパー部を形成することを特徴とする請求項１０に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
13. 前記第１の工程において、前記樹脂プレート積層体として、２枚の感光性樹脂プレートの間に、１枚のベース樹脂プレートを挟持したものを用い、前記第２の工程において、２枚の前記感光性樹脂プレートを、それぞれ所定パターンで露光、現像し、未硬化部分を除去して、一方の前記感光性樹脂プレートの除去部分に対応する領域の前記ベース樹脂プレートによって前記ダンパー部を形成するとともに、他方の前記感光性樹脂プレートの残存部分によって前記保護部材を形成することを特徴とする請求項１０に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
14. 前記感光性樹脂プレートとして、アクリル樹脂又はエポキシ樹脂から構成されたものを用い、前記ベース樹脂プレートとして、ポリイミド樹脂から構成されたものを用いる請求項１２又は１３に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
15. 前記保護部材として、ステンレス（ＳＵＳ）プレート又は前記樹脂プレートから構成されたものを用いることを特徴とする請求項１０に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
16. 液滴を吐出する複数のノズルを有するノズルプレートと、前記ノズルに連通した圧力発生室を有するとともに前記圧力発生室に液体を供給する液体供給路を有する流路部材とを含む液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置において、
    前記液滴吐出ヘッドは、前記ノズルプレートが、２枚以上の樹脂プレートが積層された樹脂プレート積層体から構成されるとともに、前記液体供給路に対応する領域の少なくとも一部に、前記樹脂プレート積層体よりも前記樹脂プレートの積層数の少ないダンパー部を有することを特徴とする液滴吐出装置。

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