JP4492110B2 - インクジェットヘッドのノズルプレートの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体にインクを吐出するインクジェットヘッドにおいて、インクが吐出されるノズルが形成されたノズルプレートの製造方法に関する。

特許文献１には、シリコン基板からなるノズル形成部材にノズル孔を形成し、そのノズル形成部材のインク吐出面に撥水膜が形成されたインクジェットヘッドのノズル形成部材及びその製造方法について記載されている。ノズル形成部材の製造方法においては、ノズル形成部材にエッチング法によりインク吐出面に向かって先細りテーパ形状のノズル孔を形成した後、ノズル形成部材を熱酸化してノズル形成部材全体にシリコン酸化膜を形成する。そして、ノズル形成部材のインク吐出面の撥水膜を形成する領域（インク吐出面におけるノズル孔近傍領域）を除いたパターンにレジストを形成し、レジストをマスクとしたエッチングによってインク吐出面側のシリコン酸化膜を除去する。シリコン酸化膜が除去された領域のシリコン基板にイオン注入によって導電層を形成し、電解メッキにより導電層に撥水性皮膜を形成する。こうして、インク吐出面におけるノズル孔近傍領域に撥水膜が形成されたノズル形成部材が製造される。この製造方法によると、ノズル形成部材をシリコン酸化膜（絶縁膜）で覆って、撥水膜を形成する領域だけ絶縁膜を除去した後、その除去された部分に導電層を形成することができ、選択的に必要な領域のみに撥水膜を形成することが可能になる。また、撥水膜がインク吐出面におけるノズル孔近傍領域に形成されているので、その部分にインクが付着せず、インク滴の吐出方向、吐出速度のバラツキを抑えることができると記載されている。

特開２０００−２０３０３３号公報（図７）

しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、インク吐出面におけるノズル孔近傍領域に形成された導電層上に電解メッキで撥水膜が形成されるが、ノズル孔の内面に連続する導電層の側面からも、ノズル孔の径方向に撥水膜が成長する。その結果、撥水膜はノズル孔のインク吐出面に近いインク吐出口付近においてノズル孔に覆い被さるように、いわゆるオーバーハング形状に形成され、ノズルのインク吐出口の形状を画定することになる。このオーバーハング部はそのほとんどが導電層の側面から成長した部分によって形成されることから、薄肉の脆いものであり、インクの吐出圧によって破損されやすいものである。そして、オーバーハング部の一部が破損すると、ノズルのインク吐出口の形状が乱れ、ノズル毎のインクの吐出方向と吐出速度がばらつき、画質が劣化するという問題が生じる。

そこで、本発明の目的は、ノズル毎のインク吐出方向と吐出速度のバラツキを抑え、画質の劣化を防止するインクジェットヘッドのノズルプレートの製造方法を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明のインクジェットヘッドのノズルプレートの製造方法は、インクを吐出するノズルとなる孔が形成されたインクジェットヘッドのノズルプレートの製造方法において、インク吐出面となる金属基板の一面に垂直な中心軸を有するように、前記孔を前記金属基板に形成する工程と、前記インク吐出面から前記孔の内周面に掛けての領域が被覆されるように、前記金属基板上に絶縁膜を形成する工程と、前記孔の中心軸に対して傾斜した方向から前記インク吐出面に向けて導電性粒子を直進飛翔させることによって、前記絶縁膜上の前記インク吐出面と前記孔の内周面の少なくとも一部とに対応する領域に導電膜を堆積させる工程と、前記導電膜上に電解メッキ法で撥水膜を形成する工程とを備えている。そして、前記導電膜を堆積させる工程において、前記中心軸と導電性粒子の直進飛翔方向とが傾斜した状態を維持しつつ、前記中心軸と平行に延びた軸を回転軸として前記金属基板を自転させる。

これにより、インク吐出面から孔の内周面の所望深さの位置にまで連続して撥水膜を形成することができる。その結果、薄肉のオーバーハング部が形成されることはなくノズルのインク吐出口付近における撥水膜の損傷が起こりにくくなるため、画質の劣化を防止することができる。また、ノズルとなる孔の内周面の所望深さの位置にまで連続して撥水膜を形成することができるために、メニスカスが安定して形成される撥水膜と絶縁膜の境界線をインク吐出面から比較的離れた位置に形成することができる。その結果、インク吐出面に付着したインクなどによってメニスカスが破壊されるのを効果的に抑制することが可能となって、インク吐出性能を安定化させることができる。また、直進飛翔する導電性粒子数の分布に偏りがあっても、撥水膜を形成するのに適した厚みの導電膜をノズルとなる孔の所望の深さ位置にまで形成することができる。

また、本発明において、前記導電膜を堆積させる工程において、前記直進飛翔方向と平行な軸を回転軸として前記金属基板を公転させることが好ましい。これにより、直進飛翔する導電性粒子数の分布に偏りがあっても、絶縁膜上に堆積される導電膜をより均一な厚みにすることができる。

また、本発明において、前記絶縁膜を形成する工程において、前記金属基板の前記インク吐出面と前記孔の内周面と前記インク吐出面の反対面とのすべての領域に前記絶縁膜を形成することが好ましい。これにより、金属基板のインク吐出面の反対面にも絶縁膜が形成されるので、ノズルプレートの反対面に他のプレートを接着する際において、他のプレートとの密着性が向上し、ノズルプレートと他のプレートとの接着性が向上する。また、ノズル内にも絶縁膜が形成されるので、撥水膜との境界にメニスカスが形成されやすくなる。

また、本発明において、前記孔は、円柱形状の内面を有し一端が前記インク吐出面に繋がるストレート孔部と、円錐台形状の内面を有し大径端が前記金属基板の前記インク吐出面の反対面に繋がるテーパ孔部と、前記ストレート孔部の他端と前記テーパ孔部の小径端とを繋ぐ屈曲点とを有して構成されている。そして、前記導電膜を堆積される工程においては、前記導電性粒子を直進飛翔させる方向が前記孔の前記中心軸に対してなす角度を、前記導電性粒子が前記ストレート孔部には堆積し前記テーパ孔部には堆積しないように設定することが好ましい。これにより、ストレート孔部にだけ導電膜を形成することが可能となる。そのため、製造されたノズルプレートにおいて、撥水膜はインク吐出面からストレート孔部まで連続して形成されるため、インクのメニスカスはストレート孔部に安定して形成されやすくなる。よって、インク吐出の際において、メニスカスはストレート孔部において変位することになるため、その径が大きく変化することはなく、安定したインクの吐出特性を実現することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

［ヘッド全体構造］
本実施の形態は、用紙にインクを吐出するインクジェットヘッドのノズルプレートに本発明を適用したものである。図１は、本実施の形態によるインクジェットヘッド１の斜視図である。図２は、図１のII−II線に沿った断面図である。インクジェットヘッド１は、用紙に対してインクを吐出するための主走査方向に延在した矩形平面形状を有するヘッド本体７０と、ヘッド本体７０の上方に配置され且つヘッド本体７０に供給されるインクの流路である２つのインク溜まり３が形成されたリザーバユニットであるベースブロック７１と、これらヘッド本体７０とベースブロック７１とを保持するホルダ７２とを含んで構成されている。

ヘッド本体７０は、インク流路が形成された流路ユニット４と、流路ユニット４の上面にエポキシ系の熱硬化性接着剤によって接着された複数のアクチュエータユニット２１とを含んでいる。アクチュエータユニット２１は、複数の薄板を積層して互いに接着させた構成である。また、ヘッド本体７０の底面は微小径を有する多数のノズル８（図５参照）が配列されたインク吐出面７０ａとなっている。また、アクチュエータユニット２１の上面には、給電部材であるフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）５０が半田によって接着され、左又は右に引き出されている。

図３は、ヘッド本体７０を上面から見た平面図である。図３に示すように、流路ユニット４は、一方向（主走査方向）に延在した矩形平面形状を有している。図３において、流路ユニット４内に設けられた共通インク室であるマニホールド流路５が破線で描かれている。マニホールド流路５には、ベースブロック７１のインク溜まり３に貯溜されていたインクが複数の開口３ａを通じて供給される。マニホールド流路５は、流路ユニット４の長手方向（主走査方向）と平行に延在する複数の副マニホールド流路５ａに分岐している。

流路ユニット４の上面には、平面形状が台形である４つのアクチュエータユニット２１が、開口３ａを避けるように、千鳥状になって２列に配列されており、流路ユニット４の上面に接着されている。各アクチュエータユニット２１は、その平行対向辺（上辺及び下辺）が流路ユニット４の長手方向に沿うように配置されている。複数の開口３ａは流路ユニット４の長手方向に沿って２列に配列されており、各列５個、計１０個の開口３ａがアクチュエータユニット２１と干渉しない位置に設けられている。そして、隣接するアクチュエータユニット２１の斜辺同士が、流路ユニット４の幅方向（副走査方向）に部分的にオーバーラップしている。

アクチュエータユニット２１の接着領域に対応する流路ユニット４の下面の領域は、多数のノズル８（図５参照）がマトリクス状に配列されたインク吐出領域となっている。アクチュエータユニット２１が接着される流路ユニット４の上面には、多数の圧力室１０（図５参照）がマトリクス状に配列された圧力室群９が形成されている。言い換えると、アクチュエータユニット２１は、圧力室群９を構成する多数の圧力室１０に跨る寸法を有している。

図２に戻って、ベースブロック７１は、例えばステンレスなどの金属材料からなる。ベースブロック７１内のインク溜まり３は、ベースブロック７１の長手方向（主走査方向）に沿って延在する略直方体の中空領域である。インク溜まり３は、その一端に設けられた開口（図示せず）を通じて外部に設置されたインクタンク（図示せず）からインクが供給され、常にインクで満たされている。インク溜まり３には、インクを流出するための開口３ｂが、その延在方向に沿って２列に計１０個設けられており、流路ユニット４の開口３ａと接続されるように千鳥状に設けられている。すなわち、インク溜まり３の１０個の開口３ｂと流路ユニット４の１０個の開口３ａは同じ位置関係となるように設けられている。

ベースブロック７１の下面７３は、開口３ｂの近傍部分７３ａにおいて周囲よりも下方に飛び出している。そして、ベースブロック７１は、下面７３の開口３ｂの近傍部分７３ａにおいてのみ流路ユニット４の上面における開口３ａの近傍部分と接触している。そのため、ベースブロック７１の下面７３の開口３ｂの近傍部分７３ａ以外の領域は、流路ユニット４から離隔しており、この離隔部分にアクチュエータユニット２１が配されている。

ホルダ７２は、ベースブロック７１を把持する把持部７２ａと、副走査方向に間隔をおいて設けられ把持部７２ａの上面から上方に向けて突出する一対の突出部７２ｂとを含んでいる。ベースブロック７１は、ホルダ７２の把持部７２ａの下面に形成された凹部内に接着固定されている。アクチュエータユニット２１に接着されたＦＰＣ５０は、スポンジなどの弾性部材８３を介してホルダ７２の突出部７２ｂ表面に沿うようにそれぞれ配置されている。そして、ホルダ７２の突出部７２ｂ表面に配置されたＦＰＣ５０上にドライバＩＣ８０が設置されている。すなわち、ＦＰＣ５０は、ドライバＩＣ８０から出力された駆動信号をヘッド本体７０のアクチュエータユニット２１に伝達するものであり、アクチュエータユニット２１及びドライバＩＣ８０とはハンダ付けによって電気的に接合されている。

ドライバＩＣ８０の外側表面には略直方体形状のヒートシンク８２が密着配置されているため、ドライバＩＣ８０で発生した熱を効率的に散逸させることができる。ドライバＩＣ８０及びヒートシンク８２の上方においては、ＦＰＣ５０の外側に接続された基板８１が配置されている。ヒートシンク８２の上面と基板８１との間、および、ヒートシンク８２の下面とＦＰＣ５０との間は、それぞれシール部材８４で接着されており、インクジェットヘッド１の本体にゴミやインクが侵入することを防いでいる。

図４は、図３内に示す流路ユニット４の上面における一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。図４に示すように、流路ユニット４内のアクチュエータユニット２１と重複する領域には、流路ユニット４の長手方向と平行に４本の副マニホールド流路５ａが延在している。各副マニホールド流路５ａには、ノズル８の各々に通じる多数の個別インク流路が接続されている。図５は、個別インク流路を示す断面図である。図５から分かるように、各ノズル８は、圧力室１０及びアパーチャすなわち絞り１３を介して副マニホールド流路５ａと連通している。このようにして、ヘッド本体７０には、副マニホールド流路５ａの出口からアパーチャ１３、圧力室１０を経てノズル８に至る個別インク流路７が圧力室１０ごとに形成されている。

［ヘッド断面構造］
ヘッド本体７０は、図５からも分かるように、上から順に、アクチュエータユニット２１、キャビティプレート２２、ベースプレート２３、アパーチャプレート２４、サプライプレート２５、マニホールドプレート２６、２７、２８、カバープレート２９及びノズルプレート３０の合計１０枚のシート材が積層された積層構造を有している。これらのうち、アクチュエータユニット２１を除いた９枚のプレートから流路ユニット４が構成されている。

アクチュエータユニット２１は、後で詳述するように、４枚の圧電シート４１〜４４（図８参照）が積層され且つ電極が配されることによってそのうちの最上層だけが電界印加時に活性部となる部分を有する層（以下、単に「活性部を有する層」というように記する）とされ、残り３層が活性部を有しない非活性層とされたものである。キャビティプレート２２は、圧力室１０の空隙を構成するほぼ菱形の孔が、アクチュエータユニット２１の貼付範囲内に多数設けられた金属プレートである。ベースプレート２３は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、圧力室１０とアパーチャ１３との連絡孔２３ａ及び圧力室１０からノズル８への連絡孔２３ｂがそれぞれ設けられた金属プレートである。

アパーチャプレート２４は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、アパーチャ１３となる孔と圧力室１０からノズル８への連絡孔とがそれぞれ設けられた金属プレートである。サプライプレート２５は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、アパーチャ１３と副マニホールド流路５ａとの連絡孔及び圧力室１０からノズル８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。マニホールドプレート２６、２７、２８は、副マニホールド流路５ａを構成する孔と、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、圧力室１０からノズル８への連絡孔とがそれぞれ設けられた金属プレートである。カバープレート２９は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、圧力室１０からノズル８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。ノズルプレート３０は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、ノズル８がそれぞれ設けられた金属プレートである。

これら１０枚のシート２１〜３０は、図５に示すような個別インク流路７が形成されるように、互いに位置合わせして積層されている。この個別インク流路７は、副マニホールド流路５ａからまず上方へ向かい、アパーチャ１３において水平に延在し、それからさらに上方に向かい、圧力室１０において再び水平に延在し、それからしばらくアパーチャ１３から離れる方向に斜め下方に向かってから垂直下方にノズル８へと向かう。なお、流路ユニット４を構成する９枚のプレートは、本実施の形態においては、同一金属材料から構成されており、ＳＵＳ４３０が使用されているが、ＳＵＳ３１６や４２合金などの金属材料であってもよい。また、各プレート２２〜３０が異なる金属材料から構成されていても良い。

図５から明らかなように、圧力室１０とアパーチャ１３は各プレートの積層方向において異なるレベルに設けられている。これにより、図４に示すように、アクチュエータユニット２１に対向した流路ユニット４内において、１つの圧力室１０と連通したアパーチャ１３を、当該圧力室に隣接する別の圧力室１０と平面視で重複する位置に配置することが可能となっている。この結果、圧力室１０同士が密着して高密度に配列されるため、比較的小さな占有面積のインクジェットヘッド１により高解像度の画像印刷が実現される。

ベースプレート２３及びマニホールドプレート２８の上下面と、サプライプレート２５及びマニホールドプレート２６、２７の上面と、カバープレート２９の下面には、余分な接着剤を流すための逃し溝１４が、各プレートの接合面に形成された開口を取り囲むように設けられている。この逃し溝１４があることによって、プレートどうしを接着する際の接着剤が個別インク流路内にはみ出して流路抵抗が変動することが防止される。

［ノズルプレートの詳細］
図６は、図５に示すノズルプレートの拡大断面図である。図６に示すようにノズルプレート３０には、直径が２０μｍのノズル出口８ａを有するノズル８が形成されている。ノズル８は、ノズルプレート３０の厚み方向に平行な中心軸Ｄを有するとともに円柱形状の内面を有する孔（ストレート孔部）１２１と、円錐台形形状の内面を有する孔（テーパ孔部）１２５とを備えており、孔１２１の上部側の端部と孔１２５の下部側（小径側）の端部とが繋がって連通している。孔１２１と孔１２５とが繋がった部分には、ノズル８の内周面が屈曲する屈曲点１３８が形成されている。孔１２５は、インク吐出圧を高める絞りとして機能し、これによりインク吐出速度が速められている。孔１２１はインクの吐出方向を中心軸Ｄに沿った方向に規制する機能を有しており、これによりインク吐出方向のバラツキが抑えられ、中心軸Ｄに沿った方向に吐出される。したがって、ノズル８がストレート孔部又はテーパ孔部のいずれかだけで形成されている場合に比べて、インクの高速吐出と吐出方向の安定性の両方に優れたノズルプレートとなっている。また、孔１２１の内周面は、ノズルプレート３０の厚み方向（孔１２１の中心軸Ｄ方向）に平行になっているとともに、ノズル８の中心軸Ｄに沿う長さが４０μｍとなっている。孔１２１の内径は２０μｍに成るように形成されている。また、孔１２５の中心軸Ｄに平行な長さは４０μｍとなっており、ノズルプレート３０の厚みが８０μｍになっている。

また、ノズルプレート３０には、インク吐出面７０ａとインク吐出面７０ａの反対面であるカバープレート２９と対向する面（上面１４１）とノズル８の内周面との全体に絶縁膜１３１としてのシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）が形成されている。このように絶縁膜１３１がノズル８の内周面にも形成されているので、孔１２１及び孔１２５の形成時に生じるノズル８の内周面の微小な凹凸がコーティングされその平坦性が向上する。そのため、個別インク流路７を通ってノズル８から吐出されるインクの流路抵抗が小さくなり、ノズル８から吐出されるインクが滑らかに吐出される。

ノズルプレート３０の絶縁膜１３１上であって、インク吐出面７０ａとインク吐出面７０ａからノズル８の孔１２１にかけての領域（孔１２１のインク吐出面７０ａ側の端部領域）とにはクロム膜とニッケル膜とが積層されて構成された導電膜１３３が連続して形成されている。このようにノズルの孔１２１の内周面に至るまで導電膜１３３を形成する方法については後述する。そして、導電膜１３３上には、フッ素樹脂含有のニッケル撥水膜１３５が均一の厚みを有するように形成されている。導電膜１３３がインク吐出面７０ａ全体とノズル８の孔１２１にかけての領域とに形成されているので、撥水膜１３５も導電膜１３３とほぼ同じ領域に形成されている。そのため、ノズル８から吐出されたインクがインク吐出面７０ａに付着しにくくなっている。

［流路ユニットの詳細］
図４に戻って、アクチュエータユニット２１の貼付範囲内には、多数の圧力室１０からなる圧力室群９が形成されている。圧力室群９は、アクチュエータユニット２１の貼付範囲とほぼ同じ大きさの台形形状を有している。圧力室群９は、各アクチュエータユニット２１について１つずつ形成されている。

図４から明らかなように、圧力室群９に属する各圧力室１０は、その長い対角線の一端においてノズル８に連通されていると共に、長い対角線の他端においてアパーチャ１３を介して副マニホールド流路５ａに連通されている。後述するように、アクチュエータユニット２１上には、平面形状がほぼひし形で圧力室１０よりも一回り小さい個別電極３５（図７及び図８参照）が、圧力室１０と対向するようにマトリクス状に配列されている。なお、図４において、図面を分かりやすくするために、流路ユニット４にあって破線で描くべき、ノズル８、圧力室１０及びアパーチャ１３等を実線で描いている。

圧力室１０は、配列方向Ａ（第１の方向）及び配列方向Ｂ（第２の方向）の２方向にマトリクス状に隣接配置されている。配列方向Ａは、インクジェットヘッド１の長手方向、すなわち流路ユニット４の延在方向であって、圧力室１０の短い方の対角線と平行である。配列方向Ｂは、配列方向Ａと鈍角θをなす圧力室１０の一斜辺方向である。そして、圧力室１０の両方の鋭角部は、隣接する別の２つの圧力室の間に位置している。

配列方向Ａ及び配列方向Ｂの２方向にマトリクス状に隣接配置された圧力室１０は、配列方向Ａに沿って３７．５ｄｐｉに相当する距離ずつ離隔している。また、圧力室１０は、１つのアクチュエータユニット２１内において、配列方向Ｂに１６個並べられている。

マトリクス状に配置された多数の圧力室１０は、図４に示す配列方向Ａに沿って、複数の圧力室列を形成している。圧力室列は、図４の紙面に対して垂直な方向（第３の方向）から見て、副マニホールド流路５ａとの相対位置に応じて、第１の圧力室列１１ａ、第２の圧力室列１１ｂ、第３の圧力室列１１ｃ、及び、第４の圧力室列１１ｄに分けられる。これら第１〜第４の圧力室列１１ａ〜１１ｄは、アクチュエータユニット２１の上辺から下辺に向けて、１１ｃ→１１ｄ→１１ａ→１１ｂ→１１ｃ→１１ｄ→…→１１ｂという順番で周期的に４個ずつ配置されている。

第１の圧力室列１１ａを構成する圧力室１０ａ及び第２の圧力室列１１ｂを構成する圧力室１０ｂにおいては、第３の方向から見て、配列方向Ａと直交する方向（第４の方向）に関して、ノズル８が図４の紙面下側に偏在している。そして、ノズル８が、それぞれ対応する圧力室１０の下端部付近と対向している。一方、第３の圧力室列１１ｃを構成する圧力室１０ｃ及び第４の圧力室列１１ｄを構成する圧力室１０ｄにおいては、第４の方向に関して、ノズル８が図４の紙面上側に偏在している。そして、ノズル８が、それぞれ対応する圧力室１０の上端部付近と対向している。第１及び第４の圧力室列１１ａ、１１ｄにおいては、第３の方向から見て、圧力室１０ａ、１０ｄの半分以上の領域が、副マニホールド流路５ａと重なっている。第２及び第３の圧力室列１１ｂ、１１ｃにおいては、第３の方向から見て、圧力室１０ｂ、１０ｃのほぼ全領域が、副マニホールド流路５ａと重なっていない。そのため、いずれの圧力室列に属する圧力室１０についてもこれに連通するノズル８が副マニホールド流路５ａと重ならないようにしつつ、副マニホールド流路５ａの幅を可能な限り広くして各圧力室１０にインクを円滑に供給することが可能となっている。

図４に示すように、ヘッド本体７０には、台形である圧力室群９の対となる平行辺のうちの長辺に沿って、圧力室１０と同じ形状及び同じ大きさを有する多数の周縁空隙１５が長辺の全域に亘って一直線状に配列されている。周縁空隙１５は、キャビティプレート２２に形成された圧力室１０と同じ形状及び同じ大きさを有する孔がアクチュエータユニット２１及びベースプレート２３によって塞がれることによって画定されている。つまり、周縁空隙１５にはインク流路が接続されておらず、しかも周縁空隙１５には対向する個別電極３５が設けられていない。つまり、周縁空隙１５はインクで満たされることがない。

また、ヘッド本体７０には、台形である圧力室群９の対となる平行辺のうちの短辺に沿って、多数の周縁空隙１６が短辺の全域に亘って一直線状に配列されている。さらに、ヘッド本体７０には、台形である圧力室群９の両斜辺に沿って、多数の周縁空隙１７が両斜辺の全域に亘って一直線状に配列されている。周縁空隙１６、１７は、共に平面視正三角形の領域においてキャビティプレート２２を貫通している。周縁空隙１６、１７にはインク流路が接続されておらず、しかも周縁空隙１６、１７には対向する個別電極３５が設けられていない。つまり、周縁空隙１５と同様、周縁空隙１６、１７はインクで満たされることがない。

［アクチュエータユニットの詳細］
次に、アクチュエータユニット２１の構成について説明する。アクチュエータユニット２１上には、圧力室１０と同じパターンで多数の個別電極３５がマトリクス状に配置されている。各個別電極３５は、平面視において圧力室１０と対向する位置に配置されている。

図７は個別電極３５の平面図である。図７に示すように、個別電極３５は、圧力室１０と対向する位置に配置されて平面視において圧力室１０内に収容される主電極領域３５ａと、主電極領域３５ａにつながっており且つ圧力室１０外に対向する位置に配置された補助電極領域３５ｂとから構成されている。

図８は、図７のVIII−VIII線に沿った断面図である。図８に示すように、アクチュエータユニット２１は、それぞれ厚みが１５μｍ程度で同じになるように形成された４枚の圧電シート４１、４２、４３、４４を含んでいる。これら圧電シート４１〜４４は、ヘッド本体７０内の１つのインク吐出領域内に形成された多数の圧力室１０に跨って配置されるように連続した層状の平板（連続平板層）となっている。圧電シート４１〜４４が連続平板層として多数の圧力室１０に跨って配置されることで、例えばスクリーン印刷技術を用いることにより圧電シート４１上に個別電極３５を高密度に配置することが可能となっている。そのため、個別電極３５に対応する位置に形成される圧力室１０をも高密度に配置することが可能となって、高解像度画像の印刷ができるようになる。圧電シート４１〜４４は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなるものである。

最上層の圧電シート４１上に形成された個別電極３５の主電極領域３５ａは、図７に示すように、圧力室１０とほぼ相似である略菱形の平面形状を有している。略菱形の主電極領域３５ａにおける下方鋭角部は延出されて、圧力室１０外に対向する補助電極領域３５ｂにつながっている。補助電極領域３５ｂの先端には、個別電極３５と電気的に接続された円形のランド部３６が設けられている。図８に示すように、ランド部３６は、キャビティプレート２２において圧力室１０が形成されていない領域に対向している。ランド部３６は、例えばガラスフリットを含む金からなり、図７に示すように、補助電極領域３５ｂにおける延出部表面上に接着されている。図８ではＦＰＣ５０の図示を省略しているものの、ランド部３６は、ＦＰＣ５０に設けられた接点と電気的に接合されている。この接合を行う際に、ＦＰＣ５０の接点を、ランド部３６に対して押圧する必要がある。ランド部３６に対向するキャビティプレート２２の領域に、圧力室１０が形成されていないため、十分な押圧により確実な接合を行うことができる。

最上層の圧電シート４１とその下側の圧電シート４２との間には、圧電シート４１と同じ外形及び略２μｍの厚みを有する共通電極３４が介在している。個別電極３５及び共通電極３４は共に、例えばＡｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる。

共通電極３４は、図示しない領域において接地されている。これにより、共通電極３４は、すべての圧力室１０に対応する領域において等しく一定の電位、本実施の形態ではグランド電位に保たれている。また、個別電極３５は、各圧力室１０に対応するものごとに電位を制御することができるように、各個別電極３５ごとに独立した別のリード線を含むＦＰＣ５０及びランド部３６を介してドライバＩＣ８０に接続されている。

［アクチュエータユニットの駆動方法］
次に、アクチュエータユニット２１の駆動方法について述べる。アクチュエータユニット２１における圧電シート４１の分極方向はその厚み方向である。つまり、アクチュエータユニット２１は、上側（つまり、圧力室１０とは離れた）１枚の圧電シート４１を活性部が存在する層とし且つ下側（つまり、圧力室１０に近い）３枚の圧電シート４２〜４４を非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプの構成となっている。従って、個別電極３５を正又は負の所定電位とすると、圧電シート４１中の電極に挟まれた電界印加部分が活性部（圧力発生部）として働き、例えば電界と分極とが同方向であれば圧電横効果により分極方向と直角方向に縮む。

本実施の形態では、圧電シート４１において主電極領域３５ａと共通電極３４とによって挟まれた部分は、電界が印加されると圧電効果によって歪みを発生する活性部として働く。一方、圧電シート４１の下方にある３枚の圧電シート４２〜４４は、外部から電界が印加されることが無く、そのために活性部としてほとんど機能しない。したがって、圧電シート４１において主に主電極領域３５ａと共通電極３４とによって挟まれた部分が、圧電横効果により分極方向と直角方向に縮む。

一方、圧電シート４２〜４４は、電界の影響を受けないため自発的には変位しないので、上層の圧電シート４１と下層の圧電シート４２〜４４との間で、分極方向と垂直な方向への歪みに差を生じることとなり、圧電シート４１〜４４全体が非活性側に凸となるように変形しようとする（ユニモルフ変形）。このとき、図８に示したように、圧電シート４１〜４４で構成されたアクチュエータユニット２１の下面は圧力室を区画する隔壁（キャビティプレート）２２の上面に固定されているので、結果的に圧電シート４１〜４４は圧力室側へ凸になるように変形する。このため、圧力室１０の容積が低下して、インクの圧力が上昇し、ノズル８からインクが吐出される。その後、個別電極３５を共通電極３４と同じ電位に戻すと、圧電シート４１〜４４は元の形状になって圧力室１０の容積が元の容積に戻るので、インクを副マニホールド流路５ａ側から吸い込む。

なお、他の駆動方法として、予め個別電極３５を共通電極３４と異なる電位にしておき、吐出要求があるごとに個別電極３５を共通電極３４と一旦同じ電位とし、その後所定のタイミングにて再び個別電極３５を共通電極３４と異なる電位にすることもできる。この場合は、個別電極３５と共通電極３４とが同じ電位になるタイミングで、圧電シート４１〜４４が元の形状に戻ることにより、圧力室１０の容積は初期状態（両電極の電位が異なる状態）と比較して増加し、インクが副マニホールド流路５ａ側から圧力室１０内に吸い込まれる。その後再び個別電極３５を共通電極３４と異なる電位にしたタイミングで、圧電シート４１〜４４が圧力室１０側へ凸となるように変形し、圧力室１０の容積低下によりインクへの圧力が上昇し、インクが吐出される。

［印字時の動作例］
再び図４に戻って、配列方向Ａに３７．５ｄｐｉに相当する幅（６７８．０μｍ）を有し、配列方向Ａと直交する方向（第４の方向）に延在する帯状領域Ｒについて考える。この帯状領域Ｒの中では、１６列の圧力室列１１ａ〜１１ｄの内の何れの列についても、ノズル８が１つしか存在していない。すなわち、１つのアクチュエータユニット２１に対応したインク吐出領域内の任意の位置に、このような帯状領域Ｒを区画した場合、この帯状領域Ｒ内には、常に１６個のノズル８が分布している。そして、これら１６個の各ノズル８を配列方向Ａに延びる直線上に射影した点の位置は、印字時の解像度である６００ｄｐｉに相当する間隔ずつ離隔している。

１つの帯状領域Ｒに属する１６個のノズル８を配列方向Ａに延びる直線上に射影した位置が左にあるものから順に、これら１６個のノズル８を（１）〜（１６）と記することにしたとき、これら１６個のノズル８は、下から、（１）、（９）、（５）、（１３）、（２）、（１０）、（６）、（１４）、（３）、（１１）、（７）、（１５）、（４）、（１２）、（８）、（１６）の順番に並んでいる。このように構成されたインクジェットヘッド１において、アクチュエータユニット２１内を印字媒体の搬送に合わせて適宜駆動させると、６００ｄｐｉの解像度を有する文字や図形等を描画することができる。

例えば、６００ｄｐｉの解像度で配列方向Ａに延びる直線を印字する場合について説明する。まず、ノズル８が圧力室１０の同じ側の鋭角部に連通している参考例の場合について簡単に説明する。この場合には、印字蝶体が搬送されるのに対応して、図４中一番下に位置する圧力室列中のノズル８からインクの吐出を始め、順次上側に隣接する圧力室列に属するノズル８を選択してインクを吐出する。これにより、インクのドットが配列方向Ａに向かって６００ｄｐｉの間隔で隣接しながら形成されていく。最終的には、全体で６００ｄｐｉの解像度で配列方向Ａに延びる直線が描かれることになる。

一方、本実施の形態では、図４中一番下に位置する圧力室列１１ｂ中のノズル８からインクの吐出を始め、印字媒体が搬送されるのに伴って順次上側に隣接する圧力室に連通するノズル８を選択してインクを吐出していく。このとき、下側から上側に１圧力室列上がるごとのノズル位置の配列方向Ａへの変位が同じでないので、印字媒体が搬送されるのに伴って配列方向Ａに沿って順次形成されるインクのドットは、６００ｄｐｉの間隔で等間隔にはならない。

すなわち、図４に示したように、印字媒体が搬送されるのに対応して、まず図中一番下の圧力室列１１ｂに連通するノズル（１）からインクが吐出され、印字媒体上に３７．５ｄｐｉに相当する間隔でドット列が形成される。この後、印字媒体の搬送に伴って、直線の形成位置が下から２番目の圧力室列１１ａに連通するノズル（９）の位置に達すると、このノズル（９）からインクが吐出される。これにより、始めに形成されたドット位置から６００ｄｐｉに相当する間隔分の８倍だけ配列方向Ａに変位した位置に２番目のインクドットが形成される。

次に、印字媒体の搬送に伴って、直線の形成位置が下から３番目の圧力室列１１ｄに連通するノズル（５）の位置に達すると、ノズル（５）からインクが吐出される。これにより、始めに形成されたドット位置から６００ｄｐｉに相当する間隔分の４倍だけ配列方向Ａに変位した位置に３番目のインクドットが形成される。さらに、印字媒体の搬送に伴って、直線の形成位置が下から４番目の圧力室列１１ｃに連通するノズル（１３）の位置に達すると、ノズル(１３)からインクが吐出される。これにより、始めに形成されたドットの位置から６００ｄｐｉに相当する間隔分の１２倍だけ配列方向Ａに変位した位置に４番目のインクドットが形成される。さらに、印字媒体の搬送に伴って、直線の形成位置が下から５番目の圧力室列１１ｂに連通するノズル（２）の位置に達すると、ノズル（２）からインクが吐出される。これにより、始めに形成されたドット位置から６００ｄｐｉに相当する間隔分のだけ配列方向Ａに変位した位置に５番目のインクドットが形成される。

以下同様にして、順次図中下側から上側に位置する圧力室１０に連通するノズル８を選択しながらインクドットが形成されていく。このとき、図４中に示したノズル８の番号をＮとすると、（倍率ｎ＝Ｎ−１）×（６００ｄｐｉに相当する間隔）に相当する分だけ、始めに形成されたドット位置から配列方向Ａに変位した位置にインクドットが形成される。最終的に１６個のノズル８を選択し終わったときには、図中一番下の圧力室列１１ｂ中のノズル（１）により３７．５ｄｐｉに相当する間隔で形成されたインクドットの間が６００ｄｐｉに相当する間隔毎に離れて形成された１５個のドットで繋げられ、全体で６００ｄｐｉの解像度で配列方向Ａに延びる直線を描くことが可能になっている。

なお、各インク吐出領域の配列方向Ａについての両端部（アクチュエータユニット２１の斜辺）近傍では、ヘッド本体７０の幅方向に対向する別のアクチュエータユニット２１に対応するインク吐出領域の配列方向Ａについての両端部近傍と相補関係となることで６００ｄｐｉの解像度での印刷が可能となっている。

［インクジェットヘッドの製造方法］
次に、上述したインクジェットヘッド１の製造方法について、図９を参照しつつ説明する。図９は、インクジェットヘッド１の製造工程図である。

インクジェットヘッド１を製造するには、流路ユニット４及びアクチュエータユニット２１などの部品を別々に作製し、それから各部品を組み付ける。まず、ステップ１（Ｓ１）では、流路ユニット４を作製する。流路ユニット４を作製するには、これを構成する各プレート２２〜３０のうち、ノズルプレート３０を除く各プレート２２〜２９に、パターニングされたフォトレジストをマスクとしたエッチングを施して、図５に示すような孔を各プレート２２〜２９に形成する。そして、後述するようにパンチ１５５で複数のノズル８をノズルプレート３０に形成し、ノズルプレート３０のインク吐出面７０ａ及びノズル８の内周面の一部に撥水膜を形成した後、個別インク流路７が形成されるように位置合わせされた９枚のプレート２２〜３０を、エポキシ系の熱硬化性接着剤を介して重ね合わせる。そして、９枚のプレート２２〜３０を熱硬化性接着剤の硬化温度以上の温度に加圧しつつ加熱する。これによって、熱硬化性接着剤が硬化して９枚のプレート２２〜３０が互いに固着され、図５に示すような流路ユニット４が得られる。このとき、各プレート２２〜３０が同一の金属材料で形成されているので、各プレート２２〜３０の線膨張係数が同じになるため、流路ユニット４が一方に反らない。

一方、アクチュエータユニット２１を作製するには、まず、ステップ２（Ｓ２）において、圧電セラミックスのグリーンシートを複数用意する。グリーンシートは、予め焼成による収縮量を見込んで形成される。そのうちの一部のグリーンシート上に、導電性ペーストを共通電極３４のパターンにスクリーン印刷する。そして、治具を用いてグリーンシート同士を位置合わせしつつ、導電性ペーストが印刷されていないグリーンシートの下に、共通電極３４のパターンで導電性ペーストが印刷されたグリーンシートを重ね合わせ、さらにその下に、導電性ペーストが印刷されていないグリーンシートを２枚重ね合わせる。

そして、ステップ３（Ｓ３）において、ステップ２で得られた積層体を公知のセラミックスと同様に脱脂し、さらに所定の温度で焼成する。これにより、４枚のグリーンシートが圧電シート４１〜４４となり、導電性ペーストが共通電極３４となる。その後、最上層にある圧電シート４１上に、導電性ペーストを個別電極３５のパターンにスクリーン印刷する。そして、積層体を加熱処理することによって導電性ペーストを焼成して、圧電シート４１上に個別電極３５を形成する。しかる後、ガラスフリットを含む金を個別電極３５上に印刷して、ランド部３６を形成する。このようにして、図８に描かれたようなアクチュエータユニット２１を作製することができる。

変形例として、個別電極３５及びランド部３６が形成されていないアクチュエータユニット（本明細書において、このようなものを便宜上アクチュエータユニットということがある）と流路ユニット４との加熱接着後に、アクチュエータユニット上に導電性ペーストを個別電極３５のパターンにスクリーン印刷し、さらに加熱処理を行ってもよい。また、導電性ペーストを個別電極３５のパターンにスクリーン印刷したグリーンシートを用意し、その下に、共通電極３４のパターンで導電性ペーストが印刷されたグリーンシートを重ね合わせ、さらにその下に、導電性ペーストが印刷されていないグリーンシートを２枚重ね合わせた積層体に加熱処理を施してもよい。

なお、ステップ１の流路ユニット作製工程と、ステップ２〜３のアクチュエータユニット作製工程は、独立に行われるものであるため、いずれを先に行ってもよいし、並行して行ってもよい。

次に、ステップ４（Ｓ４）において、ステップ１で得られた流路ユニット４の圧力室に相当する凹部が多数形成された面に、熱硬化温度が８０℃程度であるエポキシ系の熱硬化性接着剤を、バーコーターを用いて塗布する。熱硬化性接着剤としては、例えば二液混合タイプのものが用いられる。

続いて、ステップ５において、流路ユニット４に塗布された熱硬化性接着剤層状に、アクチュエータユニット２１を載置する。このとき、各アクチュエータユニット２１は、活性部と圧力室１０とが対向するように流路ユニット４に対して位置決めされる。この位置決めは、予め作製工程（ステップ１〜ステップ３）において流路ユニット４及びアクチュエータユニット２１に形成された位置決めマーク（図示せず）に基づいて行われる。

次に、ステップ６（Ｓ６）において、流路ユニット４と、流路ユニット４とアクチュエータユニット２１との間の熱硬化性接着剤と、アクチュエータユニット２１との積層体を図示しない加熱・加圧装置で熱硬化性接着剤の硬化温度以上に加熱しながら加圧する。そして、ステップ７（Ｓ７）において、加熱・加圧装置から取り出された積層体を自然冷却する。こうして、流路ユニット４とアクチュエータユニット２１とで構成されたヘッド本体７０が製造される。

しかる後、ＦＰＣ５０の接着工程を行った後、ベースブロック７１の接着工程などを経ることによって、上述したインクジェットヘッド１が完成する。

続いて、上述した流路ユニット４の一部を構成するノズルプレート３０の製造方法の詳細について以下に説明する。図１０は、本実施の形態によるインクジェットヘッドのノズルプレート３０の製造工程を示しており、（ａ）は金属プレートにノズルを形成する前の状況を示す図であり、（ｂ）は金属プレートにノズルとなるノズル穴が形成された状況を示す図であり、（ｃ）は金属プレートにノズルが形成された状況を示す図であり、（ｄ）は金属プレートに絶縁膜が形成された状況を示す図である。

まず、ノズルプレート３０を製造するには、図１０（ａ）に示す金型部品のパンチ１５５をＳＵＳ４３０からなる矩形平板状の金属プレート１５１に打ち込む。パンチ１５５は基端側に形成された先細りの円錐台形状のテーパ部１５６と、先端側の円柱部１５７と、これらテーパ部１５６と円柱部１５７とを繋ぐ屈曲部１５８とを有する。

そして、図１０（ａ）に示すように金属プレート１５１を貫通しないストロークでパンチ１５５を金属プレート１５１の上面１４１側から打ち込むことにより、図１０（ｂ）に示すように、金属プレート１５１にノズル穴１４８を形成する。ノズル穴１４８は、パンチ１５５のテーパ部１５６と円柱部１５７と屈曲部１５８とにそれぞれ対応した、孔（ストレート孔部）１２１と孔（テーパ孔部）１２５とこれら孔１２１及び孔１２５を繋ぐ屈曲点１３８とを有している。

図１０（ｂ）に示すように、パンチ１５５を金属プレート１５１の上面１４１側から打ち込んだことにより、必然的に金属プレート１５１の下面に凸部１５１ａが形成されるため、図１０（ｃ）に示すように、凸部１５１ａを研削盤による研磨などにより除去して金属プレートの下面を平坦化させるとともに、金属プレート１５１の下面にインク出口８ａを形成する。その際、同時に、金属プレート１５１のパンチ１５５の円柱部１５７により形成された孔の先端部分が存在する下部１５１ｂ（図１０（ｂ）における破線で示す部分より下側の金属プレート部分）を除去し、孔（ストレート孔部）１２１に対応する部分だけが金属プレート１５１に残るようにする。こうして、図１０（ｃ）に示すようなノズル８が金属プレート１５１に形成される。これにより、全てのノズル８は孔（ストレート孔部）１２１を残して形成されているので、インク出口８ａの開口径はほぼそろったものとなり、インクの吐出速度のバラツキも少なくなる。

次に、ノズル８が形成された金属プレート１５１をドライ洗浄（その他、超音波等）によりノズル８の内周面及び金属プレート１５１の上面１４１及び下面（インク吐出面７０ａ）を洗浄して脱脂する。そして、図１０（ｄ）に示すように金属プレート１５１のノズル８の内周面、上面１４１及びインク吐出面７０ａにＰＶＤ（Physical Vapor Deposition；物理蒸着）法のドライ成膜法で膜厚が０．３〜５μｍの絶縁膜１３１となるシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）を形成する。このとき、ドライ成膜法のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition；化学蒸着）法やウエット成膜法のゾルゲル法などで同様な絶縁膜１３１を形成してもよい。

次に、絶縁膜１３１が形成された金属プレート１５１を図１１に示す蒸着装置にセットして、所定領域に導電膜１３３を形成する。図１１は、本実施の形態に係るインクジェットヘッドのノズルプレートに導電膜１３３を形成する装置の概略図である。導電膜１３３の形成にはイオンプレーティング法や蒸着法を用いることができるが、本実施の形態では蒸発粒子の直進性に優れる蒸着法を選んだ。図１１に示すように、蒸着装置１７１は、クロム（Ｃｒ）又はニッケル（Ｎｉ）の成膜用金属材料が入った２つの坩堝１７５を支持する支持台１７６と、金属プレート１５１を傾斜させつつ回転可能に支持する回転治具１７８と、回転治具１７８が固定されたターンテーブル１７９とが備えられた装置本体１７２と、装置本体１７２の上部に設けられターンテーブル１７９を軸１７３ａを介して回転させるモータ１７３とを含んでなる。なお、回転治具１７８には図示しないモータが接続されており、そのモータによって回転駆動される。

図１１に示すように絶縁膜１３１が形成された金属プレート１５１を蒸着装置１７１の回転治具１７８に傾斜させて取り付けるとともに、クロム（Ｃｒ）又はニッケル（Ｎｉ）の成膜用金属材料が入った２つの坩堝１７５を支持台１７６上に載置する。そして、金属プレート１５１を支持した回転治具１７８を図１１中矢印Ａ方向に回転させながら、モータ１７３を駆動し軸１７３ａを介してターンテーブル１７９を図１１中矢印Ｂ方向に回転させる。つまり、金属プレート１５１は、回転治具１７８によって自転しつつ、ターンテーブル１７９によって公転することになる。なお、回転方向Ａはノズル８の中心軸Ｄに平行な軸を中心に回転する方向である。次に、図示しない電子銃から放出された電子をクロム金属の入った坩堝１７５内に照射し、クロム金属を溶解・蒸発させて金属プレート１５１に向けて図１１中矢印Ｃ方向にクロム金属の蒸発粒子を直進飛翔させる。坩堝１７５から直進飛翔したクロム金属の蒸発粒子はターンテーブル１７９に設けられた開口窓１７９ａを通過して金属プレート１５１に付着して、金属プレート１５１にクロム膜の薄膜を堆積成膜する。このとき、クロム膜の厚さを０．０５〜０．１μｍの厚みに調整して金属プレート１５１に形成する。

次いで、同様にニッケル金属の入った坩堝１７５内に電子を照射し、ニッケル金属を溶解、蒸発させて金属プレート１５１に向けて直進飛翔させる。坩堝１７５から直進飛翔したニッケル金属の蒸発粒子はターンテーブル１７９に設けられた開口窓１７９ａを通過して金属プレート１５１のクロム膜上に付着して、金属プレート１５１のクロム膜にニッケル膜を堆積成膜する。このとき、ニッケル膜の厚さをクロム膜より厚い０．１〜１μｍの厚みに調整して金属プレート１５１に形成する。こうして、クロム−ニッケル膜からなる導電膜１３３が金属プレート１５１の絶縁膜１３１上に形成される。クロムは電気抵抗が高く電解メッキには不向きであるが、堆積された膜の密着性がよい。一方、ニッケルは電気抵抗が低く電解メッキに適する。そこで、本実施の形態においては、金属プレート１５１に密着性のよいクロム膜を形成し、次に電解メッキに適したニッケル膜を形成するようにしている。

ここで、金属プレート１５１の絶縁膜１３１上に形成された導電膜１３３の形成位置について説明する。図１２は、図１１に示す金属プレートの拡大断面図である。図１２に示すように金属プレート１５１は、そのインク吐出面７０ａが直進飛翔する蒸発粒子の飛翔方向（図１２中矢印Ｃ方向）から約３０°傾けられた状態であって、ノズル８の中心軸Ｄが蒸発粒子の飛翔方向に対して傾斜した状態で回転治具１７８に固定されている。このように傾けて金属プレート１５１を固定することで、直進飛翔する蒸発粒子が付着するインク吐出面７０ａ及びノズル８の孔１２１の内周面の一部に導電膜１３３が形成される。ノズル８の孔１２１に形成される導電膜１３３は、図１２に示すように、直進飛翔する蒸発粒子がノズル出口８ａの図１２における一端部分によって遮られるため、インク吐出面７０ａから蒸発粒子の飛翔方向に対する金属プレート１５１の傾斜角に応じた所望深さの位置にまで亘って形成される。つまり、金属プレート１５１を回転治具１７８に固定するときに、図１２中の２点鎖線で示す金属プレート１５１´のように傾斜角度を変化させると、直進飛翔した蒸発粒子がノズル８の孔１２１の奥に入り込んで前述した導電膜１３３よりインク吐出面７０ａからの深さが長い導電膜を得ることができる。そのため、金属プレート１５１を固定する傾斜角度によってインク吐出面７０ａからノズル８の孔１２１の所望深さの位置にまで亘って導電膜１３３を形成することが可能になる。なお、本実施の形態においては、回転治具１７８に固定する金属プレート１５１の傾斜角度は、図１２に示すようにインク吐出面７０ａと蒸発粒子の飛翔方向とでなす角度が３０°〜６０°の範囲内としている。このように傾斜角度を設定することで、ノズル８の孔１２５を除きインク吐出面７０ａから孔１２１の内周面の所望深さ位置にまで亘って導電膜１３３を形成することができる。

また、金属プレート１５１を回転治具１７８で回転させることで、ノズル８の円柱形状を有する孔１２１の内周面に均一な厚みに導電膜１３３を形成することができる。さらに、ターンテーブル１７９で金属プレート１５１を回転させることで、装置本体１７２内における導電膜１３３を形成する蒸発粒子数が偏って金属プレート１５１に向かって直進飛翔しても、インク吐出面７０ａ及びノズル８の孔１２１の内周面とに形成される導電膜１３３の厚みをより均一に形成することができる。

なお、本実施の形態においては、導電膜１３３は、絶縁膜１３１と密着性に優れたクロム膜を形成した後、電気抵抗の低いニッケル膜を形成して構成されているが、絶縁膜１３１と密着性が良ければ、どのような金属材料からなる導電膜でも良く、例えば、アルミニウム、銅、タンタル、チタンなどの導電膜であっても良い。また、クロム膜を積層せずニッケル膜だけを積層してもよい。

次に、金属プレート１５１を公知の電解メッキ法で導電膜１３３上にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素系高分子材料を含有したニッケル撥水膜１３５を形成する。こうして、図６に示すように撥水膜１３５は電解メッキ法で導電膜１３３上にだけ等方成長して形成される。つまり、撥水膜１３５は導電膜１３３が形成されたインク吐出面７０ａ全体とノズル８の孔１２１の内周面であってインク出口８ａから所望の深さ位置までの領域に形成される。こうして、ノズルプレート３０が完成する。なお、電解メッキ法で撥水膜１３５が形成されると、撥水膜１３５が導電膜１３３上にだけ等方成長するので、厚みが均一となる。

以上のようなインクジェットヘッド１のノズルプレート３０の製造方法によると、ノズル８の孔１２１の内周面の所望深さの位置にまで導電膜１３３を形成することができるので、撥水膜１３５の厚さを過大にしなくても撥水膜１３５をインク吐出面７０ａから孔１２１の内周面の所望深さの位置にまで亘って連続した滑らかな面として形成することができる。その結果、従来のように、撥水膜１３５がノズル８の孔１２１のインク出口８ａ付近においてノズル孔に覆い被さるようなオーバーハング形状に成長することはなく、従来におけるオーバーハング部の破損による画質劣化の問題も生じない。すなわち、本実施の形態においては、撥水膜１３５は、孔１２１の内周面においては、所望の深さ位置にまで亘って形成された導電膜１３３の面上において等方成長することで形成されるが、この面は、孔１２１の深さ方向において導電膜の厚み以上のある程度の幅を有しているため、従来のように部分的に突出するオーバーハング形状にならず、起伏のない滑らかな面として成長する。したがって、オーバーハング部の破損によるノズルのインク吐出口（インク出口８ａ）の形状が乱れるという問題もなく、画質劣化の虞はないのである。

また、孔１２１の内周面の所望深さの位置にまで亘って撥水膜１３５を形成することができるために、インクのメニスカスをインク吐出面７０ａから比較的離れた位置に安定して形成されやすくすることができる。すなわち、インクのメニスカスがノズル８のインク出口８ａ付近に形成されようとしても、そこにはインクをはじく撥水膜１３５が形成されているため、メニスカスの位置は安定せず、メニスカスが孔１２１の撥水膜１３５が形成されていない位置に変位したときに初めて安定するからである。このようにして、メニスカスがインク吐出面７０ａから離れると、インク吐出面７０ａに付着したインクなどによってメニスカスが破壊されるのを防ぐことができる。なお、インク吐出面７０ａは撥水膜１３５が形成されているため、インクは付着しにくいのであるが長時間の使用により、インク吐出面７０ａの撥水膜１３５が剥がれたとしても、メニスカスの破壊は防止される。そのため、インク吐出方向が乱れないのでインク吐出性能を安定化させることができる。

また、ノズル８の内周面全体にも絶縁膜１３１が形成されているので、ノズル８の孔１２１に形成された撥水膜１３５と絶縁膜１３１との境界において特にメニスカスが安定して形成されやすくなる。つまり、絶縁膜１３１は金属表面よりも濡れ性（親水性）が良いので絶縁膜１３１と撥水膜１３５との境界がハッキリして、メニスカスが確実にその境界部分に形成される。そのため、撥水膜１３５をノズル８内に形成することで、メニスカスが形成されやすい位置を所望位置にすることが可能となる。

また、撥水膜１３５をノズル８ののうち孔１２１の内周面にだけ形成しているので、メニスカスがノズル８の孔（ストレート孔部）１２１に形成されることになるので、インク吐出時においては、メニスカスは孔１２１において変位し、メニスカスが屈曲点１３８を通過することはない。したがって、インク吐出時において、メニスカスの径が大きく変化しないので、ノズルから吐出されるインクの着弾精度が低下しない。本実施の形態においては、ノズル８は、円柱形状の内面を有する孔（ストレート孔部）１２１と、円錐台形形状の内面を有する孔（テーパ孔部）１２５と、これらが繋がる屈曲点１３８とを有して構成されることで、先に説明したように、インク吐出速度の高速化とインク吐出方向の安定性の両方を実現しているが、その一方で、インクのメニスカスが通過するときのその径を大きく変化させる屈曲点１３８を有しており、メニスカスを不安定にさせる要因を含んだ構成となっている。すなわち、インク吐出時にメニスカスが屈曲点１３８を通過すると、メニスカスの径が変動し、それに伴いメニスカスの対象性が乱れ、これが吐出特性に悪影響を及ぼすのである。しかし、上述したように、メニスカスが孔１２１の内周面に安定して形成され、インク吐出時におけるメニスカスの変位が孔１２１の範囲内でなされるので、屈曲点１３８による不具合を生じることなく、インク吐出速度の高速化とインク吐出方向の安定性が実現されるのである。

また、ノズルプレート３０は、上面１４１にも絶縁膜１３１が形成されているので、流路ユニット４を作製する際に、接合されるカバープレート２９との密着性が向上する。そのため、ノズルプレート３０とカバープレート２９との接着剤を用いたときの接着性も向上する。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、上述した本実施の形態におけるノズルプレート３０の製造方法において、ノズルプレート３０を自転及び公転させずに導電膜１３３を形成しても良い。また、ノズル８に導電膜１３３を形成する場合において、直進飛翔する導電性微粒子によって導電膜が堆積成膜されるのであれば、適宜の堆積方法で上述のようにノズルプレートを傾斜させた状態、又は導電性微粒子がノズル８の中心軸に対して傾斜した方向から直進飛翔された状態で導電膜を形成してもよい。また、ノズルプレート３０に撥水膜１３５を形成した後であれば、絶縁膜１３１を除去してもよい。

本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの斜視図である。 図１のII−II線に沿った断面図である。 図１に示すインクジェットヘッドに含まれるヘッド本体の平面図である。 図３の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。 図３に示すヘッド本体の圧力室に対応した部分断面図である。 図５に示すノズルプレートの拡大断面図である。 図３に描かれたアクチュエータユニット上に形成された個別電極の平面図である。 図３に描かれたアクチュエータユニットの部分断面図である。 本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの製造工程図である。 本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドのノズルプレートの製造工程を示しており、（ａ）は金属プレートにノズルを形成する前の状況を示す図であり、（ｂ）は金属プレートにノズルとなるノズル穴が形成された状況を示す図であり、（ｃ）は金属プレートにノズルが形成された状況を示す図であり、（ｄ）は金属プレートに絶縁膜が形成された状況を示す図である。 本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドのノズルプレートに導電膜を形成する装置の概略図である。 図１１に示す金属プレートの拡大断面図である。

１ インクジェットヘッド
８ ノズル
８ａ ノズル出口
３０ ノズルプレート
７０ ヘッド本体
７０ａ インク吐出面
１２１ 孔（ストレート孔部）
１２５ 孔（テーパ孔部）
１３１ 絶縁膜
１３３ 導電膜
１３５ 撥水膜
１３８ 屈曲点
１４１ 上面
１５１ 金属プレート（金属基板）

Claims (4)

1. インクを吐出するノズルとなる孔が形成されたインクジェットヘッドのノズルプレートの製造方法において、
   インク吐出面となる金属基板の一面に垂直な中心軸を有するように、前記孔を前記金属基板に形成する工程と、
   前記インク吐出面から前記孔の内周面に掛けての領域が被覆されるように、前記金属基板上に絶縁膜を形成する工程と、
   前記孔の中心軸に対して傾斜した方向から前記インク吐出面に向けて導電性粒子を直進飛翔させることによって、前記絶縁膜上の前記インク吐出面と前記孔の内周面の少なくとも一部とに対応する領域に導電膜を堆積させる工程と、
   前記導電膜上に電解メッキ法で撥水膜を形成する工程とを備えており、
   前記導電膜を堆積させる工程において、前記中心軸と導電性粒子の直進飛翔方向とが傾斜した状態を維持しつつ、前記中心軸と平行に延びた軸を回転軸として前記金属基板を自転させることを特徴とするインクジェットヘッドのノズルプレートの製造方法。
2. 前記導電膜を堆積させる工程において、前記直進飛翔方向と平行な軸を回転軸として前記金属基板を公転させることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドのノズルプレートの製造方法。
3. 前記絶縁膜を形成する工程において、前記金属基板の前記インク吐出面と前記孔の内周面と前記インク吐出面の反対面とのすべての領域に前記絶縁膜を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッドのノズルプレートの製造方法。
4. 前記孔は、円柱形状の内面を有し一端が前記インク吐出面に繋がるストレート孔部と、円錐台形状の内面を有し大径端が前記金属基板の前記インク吐出面の反対面に繋がるテーパ孔部と、前記ストレート孔部の他端と前記テーパ孔部の小径端とを繋ぐ屈曲点とを有して構成され、
   前記導電膜を堆積される工程においては、前記導電性粒子を直進飛翔させる方向が前記孔の前記中心軸に対してなす角度を、前記導電性粒子が前記ストレート孔部には堆積し前記テーパ孔部には堆積しないように設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドのノズルプレートの製造方法。
   

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