JP5099163B2 - 液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、液滴を吐出する吐出口が形成された吐出面を有する液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法に関する。
インク吐出特性を高めるために、吐出面におけるノズルの開口周縁に撥水膜が形成されたインクジェットヘッドがある。このようなインクジェットヘッドにおいて、吐出面を払拭するワイパから撥水膜を保護するために、吐出面に形成された長穴の底部にノズルの開口を配置する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−３３４９１０号公報（図７）
このようなインクジェットヘッドの製造工程においては、吐出面に撥水膜を形成したときに、ノズル内に不要な撥水膜が形成される。このため、吐出面をマスキング材で被覆することによって吐出面のみをマスキングし、ノズル内の不要な撥水膜の除去作業を行う。上述した技術によると、吐出面における長穴の形状及び位置関係によって、吐出面をマスキング材で被覆するときの各長穴内への浸入量が均一にならないことがある。このとき、各ノズル内にマスキング材が入り込まないように、マスキング材を被覆するときの圧力を正確に調整することが難しくなり、各ノズル内に形成された撥水膜のみを精度良く除去することが難しい。ノズル内に撥水膜が不均一に残存するとノズル間でインク吐出特性にばらつきが生じ、印刷品質が低下する。
そこで、本発明の目的は、吐出口間で液体吐出特性がばらつくのを抑制することができる液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法を提供することである。
本発明の液体吐出ヘッドは、複数の凹部及び液滴を吐出する複数の吐出口が形成されていると共に、前記吐出口が前記複数の凹部の少なくとも１つの底部に開口している吐出面を備えており、前記複数の吐出口は一方向に関して互いに異なる位置に配置されていると共に、前記凹部の底部に撥液膜が形成されており、前記複数の凹部から選択された、少なくとも一方の底部に前記吐出口が形成された互いに隣接する２つの前記凹部について、前記一方向と直交する直交方向に関して当該２つの凹部の輪郭同士を結ぶ最も短い線分である最短線分が短くなるに連れて、前記直交方向に関する当該２つの凹部の長さの平均値が小さくなっている。本発明において、前記凹部は、前記一方向に延在する長穴であることが好ましい。
本発明に液体吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出する複数の吐出孔が厚み方向に貫通するように形成されていると共に、前記複数の吐出孔に係る液滴の吐出方向側の開口である複数の吐出口が配置された吐出面を有する板状基材と、前記複数の吐出孔に連通する液体流路が内部に形成された流路形成部材と、前記流路形成部材内の液体に液滴吐出エネルギーを付与するアクチュエータとを含む液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記複数の吐出孔、及び、前記吐出面において少なくとも１つの底部に前記吐出口が開口している複数の凹部を、前記板状基材に形成する基材形成工程と、前記複数の凹部が形成された前記吐出面に、撥液膜を形成する撥液膜形成工程と、前記撥液膜が形成された前記吐出面に前記吐出口を封止するマスキング材を圧着させる圧着工程と、前記マスキング材で封止された前記吐出口内の前記撥液膜を、前記吐出面の反対側から除去する除去工程と、前記除去工程の後に、前記マスキング材を剥離する剥離工程とを備えている。前記基材形成工程において、前記複数の凹部から選択された、少なくとも一方の前記凹部の底部に前記吐出口が形成された互いに隣接する２つの前記凹部について、当該２つの凹部の輪郭同士を結ぶ最も短い線分である最短線分が短くなるに連れて、当該最短線分に沿う方向に関する当該２つの凹部の長さの平均値が小さくなるように前記凹部を形成する。
本発明によると、液体吐出ヘッドの製造工程において、吐出面をマスキング材で被覆するときに、各凹部に対するマスキング材の浸入量の均一化を図ることができる。これにより、吐出口内にマスキング材が入り込まないようにマスキング材の浸入量を正確に調整することができ、各吐出口内に形成された撥液膜のみを精度良く除去することができる。このため、吐出口間で液体吐出特性がばらつくのを抑制することができる。また、吐出面をクリーニングするワイパを吐出面に接触させたときに、各凹部に対するワイパの浸入量の均一化を図ることができる。これにより、吐出面を均一にクリーニングすることができると共に、ワイパや吐出面が部分的に劣化するのを抑制することができる。
本発明の液体吐出ヘッドにおいては、最も短い前記最短線分に関する前記２つの凹部の前記直交方向に関する長さが、当該２つの凹部以外の他の前記凹部に係る前記直交方向に関する長さ以下であることが好ましい。これによると、最も近接する２つの凹部にマスキング材が入り込みすぎるのを確実に防止することができる。
このとき、最も短い前記最短線分に関する前記２つの凹部の前記直交方向に関する長さが互いに同じであることがより好ましい。これによると、各凹部に対するマスキング材の浸入量の均一化をさらに図ることができる。
また、本発明の液体吐出ヘッドにおいては、互いに隣接していると共に前記直交方向に関する長さが互いに異なる前記２つの凹部に係る一方の前記凹部について他方の前記凹部と反対側に隣接する第３の前記凹部がある場合、前記直交方向に関して、前記一方の凹部及び前記第３の凹部に関する前記最短線分が、前記２つの凹部に関する前記最短線分よりも短いとき、前記一方の凹部の長さが、前記他方の凹部の長さよりも短くなっており、前記一方の凹部及び前記第３の凹部に関する前記最短線分が、前記２つの凹部に関する前記最短線分よりも長いとき、前記一方の凹部の長さが、前記他方の凹部の長さよりも長くなっていることが好ましい。これによると、凹部に関する線分に沿う長さが、他方の凹部及び反対側の凹部との位置関係によって決定されるため、各凹部に対するマスキング材の浸入量のさらなる均一化を図ることができる。
さらに、本発明の液体吐出ヘッドにおいては、前記２つの凹部について、前記直交方向に関して、前記２つの凹部の中心間距離が、当該２つの凹部の長さの平均値の５倍以下であるとき、当該最短線分が短くなるに連れて、当該２つの凹部の長さの平均値が小さくなることが好ましい。本発明の発明者は、当該線分に沿う方向に関する凹部の中心間距離が、当該線分に沿う方向に関する当該凹部の長さの平均値の５倍を超えると、各凹部に対するマスキング材の浸入量が中心間距離によって変化し難くなることを知見した。これによると、各凹部に対するマスキング材の浸入量の均一化を効率よく図ることができる。また、中心間距離が長くなるのを抑制することができるため、液体吐出ヘッドが大型化するのを抑制することができる。
このとき、前記２つの凹部について、前記直交方向に関して、前記２つの凹部の中心間距離が、当該２つの凹部の長さの平均値の５倍を超えているとき、当該２つの凹部の長さの平均値は、前記２つの凹部の中心間距離が、前記２つの凹部の長さの平均値の５倍以下となる他の前記２つの凹部に係る前記凹部の長さのうち最も大きい長さと同じであることがより好ましい。これによると、液体吐出ヘッドの不必要な剛性低下を抑制することができ
る。
さらに、本発明の液体吐出ヘッドにおいては、前記凹部の底部に形成された前記吐出口の開口径が互いに異なる前記２つの凹部について、前記開口径の大小関係が、当該２つの凹部に係る前記直交方向に関する長さの大小関係と同じであることが好ましい。これにより、各凹部に対するマスキング材の浸入量がより均一化する。
また、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法においては、前記基材形成工程において、前記凹部の底部に形成された前記吐出口の開口径が互いに異なる前記２つの凹部について、前記開口径の大小関係が、当該２つの凹部に係る前記最短線分に沿う方向に関する長さの大小関係と同じになるように、前記板状基材に、前記複数の吐出孔及び前記複数の凹部を形成することが好ましい。これらによると、各吐出口に対するマスキング材の浸入量の調整を行うことが容易になる。
加えて、本発明の液体吐出ヘッドにおいては、前記複数の吐出口が、前記吐出面において、一方向に沿って複数の前記吐出口が配列された複数の吐出口列を形成し、前記吐出口列に属する複数の前記吐出口に対応する少なくとも２以上の前記凹部、及び、当該凹部同士を前記一方向に互いに連結する連結部が、前記一方向に延在する新たな前記凹部である溝を形成していてもよい。このとき、前記溝の幅が一定であることが好ましい。これによると、凹部を容易に形成することができると共に、各凹部に対するマスキング材の浸入量の均一化を効率よく図ることができる。
さらに、本発明の液体吐出ヘッドにおいては、前記複数の吐出口が開口する基材と、前記複数の吐出口を露出させるように前記基材の表面に形成されたメッキ層とによって、前記凹部が画定されていることが好ましい。これによると、凹部をさらに容易に形成することができる。
本発明の液体吐出ヘッドの製造方法においては、前記圧着工程において、押圧部材が、前記マスキング材を前記吐出面に押圧しつつ前記板状基材と前記最短線分に沿う方向と直交する方向に相対移動することによって、前記マスキング材を前記吐出面に圧着させることが好ましい。これによると、各凹部に対するマスキング材の浸入量の均一化を効率よく図ることができる。
このとき、前記基材形成工程において、前記板状基材に、一方向に延在しつつ前記一方向と直交する直交方向に配列されつつ、前記直交方向の長さが一定になるように前記複数の凹部を形成し、前記圧着工程において、前記押圧部材が、前記板状基材と前記直交方向に相対移動することがより好ましい。これによると、各凹部に対するマスキング材の浸入量の均一化をさらに効率よく図ることができる。
本発明によると、液体吐出ヘッドの製造工程において、吐出面をマスキング材で被覆するときに、各凹部に対するマスキング材の浸入量の均一化を図ることができる。これにより、吐出口内にマスキング材が入り込まないようにマスキング材の浸入量を正確に調整することができ、各吐出口内に形成された撥液膜のみを精度良く除去することができる。このため、吐出口間で液体吐出特性がばらつくのを抑制することができる。また、吐出面をクリーニングするワイパを吐出面に接触させたときに、各凹部に対するワイパの浸入量の均一化を図ることができる。これにより、吐出面を均一にクリーニングすることができると共に、ワイパや吐出面が部分的に劣化するのを抑制することができる。
本発明の実施形態によるインクジェットプリンタの内部構成を示す概略図である。 図１に示すインクジェットヘッドの上面図である。 図２に示す一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。 図３に示すIV-IV線に係る断面図である。 図４に示すノズル孔の拡大断面図である。 図４に示す吐出面の部分拡大図である。 図１に示すインクジェットヘッドの製造工程を示すブロック図である。 図４に示すインクジェットヘッドの製造工程を説明ずるための図である。 図７に示すマスキング材圧着工程を説明するための図である。
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。
インクジェットプリンタ（以降、単にプリンタと記す）１は、ライン式のカラーインクジェットプリンタである。プリンタ１は、図１に示すように、直方体形状の筐体１ａを有している。筐体１ａの上部には、排紙部３１が設けられている。筐体１ａ内は、上から順に３つの空間Ａ、Ｂ、Ｃに区分できる。空間Ａ及びＢは、排紙部３１に連なる用紙の搬送経路が構成された空間である。空間Ａでは、用紙の搬送と用紙への画像形成とが行われる。空間Ｂでは、用紙の収容と空間Ａへの供給が行われる。空間Ｃは、インク供給源が収容されており、インクの供給が行われる。
空間Ａには、４つのインクジェットヘッド（以降、単にヘッドと記す）２、用紙を搬送する搬送ユニット２０、用紙をガイドするガイド部等が配置されている。４つのヘッド２は、主走査方向に長尺なラインヘッドであって、略直方体の外形形状を有する。４つのヘッド２の下面（吐出面２ａ：図４及び図６参照）から、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのインク滴が吐出される。各ヘッド２は、副走査方向に所定ピッチで並んでいる。
搬送ユニット２０は、図１に示すように、ベルトローラ６、７および両ローラ６、７間に巻回されたエンドレスの搬送ベルト８に加え、搬送ベルト８の外側に配置されたニップローラ５及び剥離プレート１３、搬送ベルト８の内側に配置されたプラテン９、テンションローラ１０等を有している。ベルトローラ７は、駆動ローラであって、搬送モータＭによって、図１中時計回りに回転する。このとき、搬送ベルト８は、太矢印に沿って走行する。ベルトローラ６は、従動ローラであって、搬送ベルト８の走行に伴い、図１中時計回りに回転する。ニップローラ５は、ベルトローラ６に対向配置され、前段のガイド部から供給された用紙Ｐを搬送ベルト８の外周面８ａに押さえつける。剥離プレート１３は、ベルトローラ７に対向配置され、用紙Ｐを外周面８ａから剥離して後段のガイド部に導く。プラテン９は、４つのヘッド２に対向配置され、搬送ベルト８の上側ループを内側から支える。これにより、外周面８ａとヘッド２の吐出面２ａとの間には、画像形成に適した所定の間隙が形成される。テンションローラ１０は、下側ループを下方に付勢する。これにより、搬送ベルト８の弛みがなくなる。
ガイド部は、搬送ユニット２０を挟んで両側に配置されている。上流側のガイド部は、２つのガイド２７ａ、２７ｂ及び一対の送りローラ２６を有する。このガイド部は、給紙ユニット１ｂと搬送ユニット２０とを繋ぐ。下流側のガイド部は、２つのガイド２９ａ、２９ｂおよび二対の送りローラ２８を有する。このガイド部は、搬送ユニット２０と排紙部３１とを繋ぐ。
空間Ｂには、給紙ユニット１ｂが配置されている。給紙ユニット１ｂは、給紙トレイ２３及び給紙ローラ２５を有する。このうち、給紙トレイ２３は、筐体１ａに対して着脱可能である。給紙トレイ２３は、上方に開口した箱体であって、複数の用紙Ｐを収納する。給紙ローラ２５は、給紙トレイ２３内で最も上方にある用紙Ｐを送り出し、後段のガイド部に供給する。
上述したように、空間Ａ及び空間Ｂによって、給紙ユニット１ｂから搬送ユニット２０を介して排紙部３１に至る用紙搬送経路が形成されている。給紙トレイ２３から繰り出された用紙Ｐは、送りローラ２６によって搬送ユニット２０に供給される。用紙Ｐが各ヘッド２の真下を副走査方向に通過する際、順にヘッド２からインク滴が吐出されて、用紙Ｐ上にカラー画像が形成される。用紙Ｐは、搬送ベルト８の右端で剥離され、さらに２つの送りローラ２８によって上方に搬送される。各ガイド部における用紙Ｐの搬送は、各ガイド２７ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂに沿う。さらに、用紙Ｐは、上方の開口３０から排紙部３１に排紙される。
ここで、副走査方向とは、搬送ユニット２０において用紙Ｐが搬送されるときの搬送方向に平行な方向であって、主走査方向とは、水平面に平行且つ副走査方向に直交する方向である。
空間Ｃには、インクタンクユニット１ｃが筐体１ａに対して着脱可能に配置されている。インクタンクユニット１ｃには、４つのインクタンク４９が並んで収納されている。インクタンク４９内のインクは、対応するヘッド２に対してチューブ（図示せず）を介して供給される。
次に、ヘッド２について説明する。なお、図３では説明の都合上、アクチュエータユニット２１の下方にあって破線で描くべき圧力室１１０、アパーチャ１１２及びノズル孔１０８を実線で描いている。
図２に示すように、ヘッド２は、４つのアクチュエータユニット２１が、流路ユニット９の上面９ａに固定されている。図３及び図４に示すように、流路ユニット９は、圧力室１１０等を含むインク流路が内部に形成されている。アクチュエータユニット２１は、各圧力室１１０に対応した複数のアクチュエータを含んでおり、図示しないドライバＩＣに駆動されることによって、圧力室１１０内のインクに選択的に吐出エネルギーを付与する機能を有する。
流路ユニット９は、直方体形状となっている。流路ユニット９の上面９ａには、図示しないインクリザーバからインクが供給される計１０個のインク供給口１０５ｂが開口している。流路ユニット９の内部には、図２及び図３に示すように、インク供給口１０５ｂに連通するマニホールド流路１０５及びマニホールド流路１０５から分岐した副マニホールド流路１０５ａが形成されている。流路ユニット９の下面には、多数の吐出口１０８ａ（ノズル１０８の開口）が、マトリクス状に配置された吐出面２ａが形成されている。流路ユニット９の上面９ａには、圧力室１１０が、ノズル孔１０８と同様に、マトリクス状に多数配列されている。
本実施形態では、アクチュエータユニット２１と対向する領域において、主走査方向に配列された複数の圧力室１１０が形成する圧力室列が、副走査方向に互いに平行に１６列配列されている。各圧力室列に含まれる圧力室１１０の数は、アクチュエータユニット２１の外形形状（台形形状）に対応して、その長辺側から短辺側に向かって次第に少なくなるように配置されている。吐出口１０８ａもこれと同様の配置がされている。このため、吐出面２ａにおいては、圧力室１１０の列に対応して、主走査方向に配列された複数の吐出口１０８ａが形成する吐出口列が、副走査方向に互いに平行に１６列配列されている（図６参照）。
図４に示すように、流路ユニット９は、ステンレス鋼など金属材料からなる９枚のプレート１２２〜１３０及びプレート１３０の表面に形成されたニッケルのメッキ層１３１から構成されている。プレート１２２〜１３０及びメッキ層１３１は、主走査方向に長尺な矩形状の平面を有する。
プレート１２２〜１３０を互いに位置合わせしつつ積層することによって、プレート１２２〜１３０に形成された貫通孔が連結され、流路ユニット９内に、マニホールド流路１０５から副マニホールド流路１０５ａ、そして副マニホールド流路１０５ａの出口から圧力室１１０を経てノズル孔１０８の吐出口１０８ａに至る多数の個別インク流路１３２が形成される。
リザーバユニットからインク供給口１０５ｂを介して流路ユニット９内に供給されたインクは、マニホールド流路１０５から副マニホールド流路１０５ａに分岐される。副マニホールド流路１０５ａ内のインクは、各個別インク流路１３２に流れ込み、絞りとして機能するアパーチャ１１２及び圧力室１１０を介してノズル孔１０８に至る。
ノズルプレート１３０の下方の面が、吐出面２ａである。図５及び図６に示すように、吐出面２ａには、一定の幅で主走査方向に延在する１０本の溝１０９ａ及び６本の溝１０９ｂが、副走査方向に互いに平行に配列されている。溝１０９ａ、１０９ｂの底部に、吐出口１０８ａが主走査方向に配列されている。別の観点から観ると、溝１０９ａ、１０９ｂは、同一の吐出口列に属する一又は複数の吐出口１０８ａが配置された複数の凹部同士を、連結溝（連結部）が主走査方向に互いに連結することによって形成されている。溝１０９ａ、１０９ｂは、ノズルプレート１３０の下方の面、及び、メッキ層１３１に係る吐出口列を露出させる長穴の内壁面によって画定されている。また、溝１０９ａ、１０９ｂの底部を含む吐出面２ａ全域（吐出口１０８ａを除く）に、撥水膜２ｂが形成されている。なお、メッキ層１３１の厚み、すなわち、溝１０９ａ、１０９ｂの深さは、２μｍである。
吐出面２ａの各アクチュエータユニット２１に対向する領域には、副走査方向に関する一方（図６上方）から順に、２本の溝１０９ａで構成される溝群Ｘ１、２本の溝１０９ａ及び２本の溝１０９ａの間に配置された２本の溝１０９ｂで構成される３つの溝群Ｘ２〜Ｘ４、及び、２本の溝１０９ａで構成される溝群Ｘ５が配列されている。溝１０９ａの幅（副走査方向に関する長さ）は０．２ｍｍであり、溝１０９ｂの幅は０．１ｍｍである。
互いに隣接すると共に互いに異なる溝群Ｘ１〜Ｘ５に属する溝１０９ａ同士の副走査方向に関する中心間距離が、１．７８ｍｍとなっている。溝群Ｘ１、Ｘ５について、互いに隣接する溝１０９ａ同士の副走査方向に関する中心間距離が、０．７５ｍｍとなっている。溝群Ｘ２〜Ｘ４について、互いに隣接する溝１０９ａ及び溝１０９ｂの副走査方向に関する中心間距離が、０．５ｍｍとなっており、互いに隣接する溝１０９ｂ同士の副走査方向に関する中心間距離が、０．２４ｍｍとなっている。
このように、互いに隣接する２つの溝１０９ａ、１０９ｂの輪郭同士を結ぶ最も短い線分（最短線分）、本実施形態においては、副走査方向に関する離隔距離（以下、単に離隔距離と称す）が最も短い（本実施形態においては、０．２４−０．１＝０．１４ｍｍ）２つの溝１０９ｂの幅が、他の溝１０９ａの幅より短く且つ互いに同じ長さになっている。
また、離隔距離が、２つの溝１０９ａ、１０９ｂの幅の平均値の５倍以下であるときは、当該２つの溝１０９ａ、１０９ｂに関する離隔距離が短くなるに連れて、当該２つの溝１０９ａ、１０９ｂの幅の平均値が小さくなっている。具体的には、離隔距離が０．５５（０．７５−０．２）ｍｍで互いに隣接する２つの溝１０９ａの幅の平均値は、０．２ｍｍであり、離隔距離が０．３５（０．５０−０．１５）ｍｍで互いに隣接する２つの溝１０９ａ、１０９ｂの幅の平均値は、０．１５ｍｍであり、離隔距離が０．１４ｍｍで互いに隣接する２つの溝１０９ｂの幅の平均値は、０．１ｍｍである。
一方、離隔距離が、２つの溝１０９ａ、１０９ｂの幅の平均値の５倍を超えるときは、当該２つの溝１０９ａ、１０９ｂの幅の平均値が、離隔距離が２つの溝１０９ａ、１０９ｂの幅の平均値の５倍以下となる２つの溝１０９ａ、１０９ｂの幅の平均値のうち最も長い値と同じになっている。具体的には、上述したように、離隔距離が２つの溝１０９ａ、１０９ｂの幅の平均値の５倍以下のとき、当該２つの溝１０９ａ、１０９ｂの幅の平均値のうち最も長い値が０．２ｍｍであるため、離隔距離が１．５８（１．７８−０．２）ｍｍで互いに隣接する２つの溝１０９ａの幅の平均値は、０．２ｍｍとなっている。
また、互い隣接していると共に互いに幅が異なる２つの溝１０９ａ、１０９ｂに係る一方の溝１０９ａ、１０９ｂについて、他方の溝１０９ａ、１０９ｂと反対側に隣接する第３の溝１０９ａ、１０９ｂがある場合、一方の溝１０９ａ、１０９ｂ及び第３の溝１０９ａ、１０９ｂに関する離隔距離が、当該２つの溝１０９ａ、１０９ｂに関する離隔距離よりも短いとき、一方の溝１０９ａ、１０９ｂの幅が、他方の溝１０９ａ、１０９ｂの幅よりも短くなっている。また、一方の溝１０９ａ、１０９ｂ及び第３の溝１０９ａ、１０９ｂに関する離隔距離が、当該２つの溝１０９ａ、１０９ｂに関する離隔距離よりも長いとき、一方の溝１０９ａ、１０９ｂの幅が、他方の溝１０９ａ、１０９ｂの幅よりも長くなっている。
例えば、本実施形態においては、溝群Ｘ２における離隔距離が０．３５ｍｍの２つの溝１０９ａ、１０９ｂの一方の溝１０９ａについて、他方の溝１０９ｂと反対側に隣接する第３の溝１０９ａとの離隔距離が１．５８ｍｍとなっているため、一方の溝１０９ａの幅（０．２ｍｍ）が、他方の溝１０９ｂの幅（０．１ｍｍ）より長くなっている。逆に、溝群Ｘ２における離隔距離が０．３５ｍｍの２つの溝１０９ａ、１０９ｂの一方の溝１０９ｂについて、他方の溝１０９ａと反対側に隣接する第３の溝１０９ｂとの離隔距離が０．１４ｍｍとなっているため、一方の溝１０９ｂの幅（０．１ｍｍ）が、他方の溝１０９ａの幅（０．２ｍｍ）より短くなっている。
ヘッド２の製造方法を、ノズルプレート１３０の形成工程を中心に説明する。図７に示すように、ヘッド２の製造方法は、ノズル孔形成工程と、撥水膜形成工程と、マスキング材圧着工程と、撥水膜除去工程と、マスキング材剥離工程とを有している。ノズル孔形成工程においては、図８（ａ）に示すように、ノズルプレート１３０となる金属製の板状基材に、板状基材を貫通しつつ吐出面２ａに向かって先細りとなったノズル孔１０８を形成する。具体的には、先細りとなったポンチを板状基材の吐出面２ａとなる面の反対側から押圧することによって、ポンチの先端が板状基材を貫通する。そして、吐出面２ａを研磨し、ノズル孔１０８の端部周縁に形成されたバリを除去する。これにより、所定の開口径を有する吐出口１０８ａがノズル孔１０８の端部に形成される。
さらに、図８（ｂ）に示すように、ノズル孔１０８が形成された板状基材の吐出口１０８ａが開口する吐出面２ａに、ニッケルのメッキ層１３１を形成する。吐出面２ａの溝１０９ａ、１０９ｂが形成される領域をマスキングした後に、吐出面２ａを電解溶液に浸してニッケルの電解メッキ処理を行い、吐出面２ａにメッキ層１３１を形成する。
具体的には、吐出面２ａ全体に感光性のレジストシートを貼り付け、マスクを介して露光する。マスクには、各吐出口１０８ａに対応した開口が形成されている。開口は、幅方向の中心線が吐出口１０８ａの中心と重なり、例えば、吐出口１０８ａ（開口径：約２０μｍ）に対して約５倍の幅を持つ。開口の長手方向の長さは、アクチュエータユニット２１の対向領域における２つの斜辺間距離にほぼ等しい。平面視で、各開口は、それぞれ１本の吐出口１０８ａの列を内包している。露光後、レジストシートの未露光部分は現像液によって除去され、露光部分が吐出面２ａ上に残る。露光部分は、それぞれ吐出口列内の全ての吐出口１０８ａを封止している。この状態で、電解メッキ処理が行われる。このとき、例えば、厚さ２μｍのメッキ層１３１が形成される。そして、ノズルプレート１３０を洗浄し、マスキング材を除去する。これにより、吐出面２ａに複数の溝１０９ａ、１０９ｂが形成される。
撥水膜形成工程においては、図８（ｃ）に示すように、ノズル孔形成工程で複数の溝１０９ａ、１０９ｂが形成された吐出面２ａに撥水膜２ｂを形成する。スプレー法によって吐出面２ａに撥水剤を塗布した後、これを熱処理して撥水膜２ｂとする。このとき、塗布した撥水剤の一部が、吐出口１０８ａからノズル孔１０８内に浸入するため、ノズル孔１０８の内壁面の一部にも不要な撥水膜２ｂ’が形成される。
マスキング材圧着工程においては、図８（ｄ）に示すように、撥水膜２ｂが形成された吐出面２ａにマスキング材７２を圧着させる。具体的には、図９に示すように、テープ基材７１の表面に保持されたマスキング材７２を吐出面２ａに対向させた状態で、マスキング材７２が吐出面２ａに一定の圧力で押圧されるように、ローラ７５を、テープ基材７１に接触させつつ吐出面２ａの主走査方向に関する一方端部から他方端部に向かって回転移動させる。このとき、ローラ７５からの押圧力は、各溝１０９ａ、１０９ｂの延在方向と直交する方向に延びている。上述したように、吐出面２ａにおいて、離隔距離が、２つの溝１０９ａ、１０９ｂの幅の平均値の５倍以下であるときは、当該２つの溝１０９ａ、１０９ｂに関する離隔距離が短くなるに連れて、当該２つの溝１０９ａ、１０９ｂの幅の平均値が小さくなっているため、吐出面２ａにマスキング材７２を圧着するときに、各溝１０９ａ、１０９ｂに対するマスキング材７２の浸入量が均一化される。このため、ローラ７５がテープ基材７１を介してマスキング材７２を押圧する圧力を調整することによって、マスキング材７２がノズル孔１０８内に入り込まないようにすることができる。仮に、マスキング材７２がノズル孔１０８内に入り込んだとしても、その入り込み具合は均一である。
撥水膜除去工程においては、図８（ｅ）に示すように、マスキング材圧着工程で吐出面２ａがマスクされたノズルプレート１３０の吐出面２ａの反対側の面から、プラズマ処理を施す。これにより、マスキング材７２にマスクされていないノズル孔１０８の内壁面に形成された不要な撥水膜２ｂ’が除去される。
マスキング材剥離工程においては、撥水膜除去工程で不要な撥水膜２ｂ’が除去されたノズルプレート１３０の吐出面２ａからマスキング材７２を剥離する。その後、ノズルプレート１３０を洗浄及び乾燥する。以上でノズルプレート１３０が完成する。
以上のように、本実施形態のヘッド２によると、吐出面２ａにおいて、離隔距離が、２つの溝１０９ａ、１０９ｂの幅の平均値の５倍以下であるときは、当該２つの溝１０９ａ、１０９ｂに関する離隔距離が短くなるに連れて、当該２つの溝１０９ａ、１０９ｂの幅の平均値が小さくなっているため、マスキング材圧着工程において吐出面２ａにマスキング材７２を圧着するときに、各溝１０９ａ、１０９ｂに入り込むマスキング材７２に対する圧力が均一化される。つまり、マスキング材７２の各溝１０９ａ、１０９ｂ内への浸入量が均一となる。このため、ローラ７５がテープ基材７１を介してマスキング材７２を押圧する圧力を調整することによって、マスキング材７２がノズル孔１０８内に入り込まないようにすることができる。これにより、各ノズル孔１０８内に形成された撥水膜２ｂ’のみを精度良く除去することができ、吐出口１０８ａ間でインク吐出特性がばらつくのを抑制することができる。また、これと同様に、吐出面２ａをクリーニングするワイパを吐出面に接触させたときに、各溝１０９ａ、１０９ｂに対するワイパの浸入量の均一化を図ることができる。これにより、吐出面２ａを均一にクリーニングすることができると共に、ワイパや吐出面２ａが部分的に劣化したりワイパの接触圧が部分的に不足したりするのを抑制することができる。
加えて、離隔距離が、２つの溝１０９ａ、１０９ｂの幅の平均値の５倍を超えるときは、各溝１０９ａ、１０９ｂに入り込むマスキング材７２に対する圧力（各溝１０９ａ、１０９ｂに対するマスキング材７２の浸入量）が離隔距離によって変化し難くなるため、離隔距離が、２つの溝１０９ａ、１０９ｂの幅の平均値の５倍以下のときにのみ各溝１０９ａ、１０９ｂの幅の平均値を変化させることによって、各溝１０９ａ、１０９ｂに入り込むマスキング材７２の圧力の均一化を効率よく図ることができる。さらに、離隔距離が長くなるのが抑制され、ヘッド２が大型化するのを抑制することができる。
離隔距離が、２つの溝１０９ａ、１０９ｂの幅の平均値の５倍を超えるときは、当該２つの溝１０９ａ、１０９ｂの幅の平均値が、離隔距離が２つの溝１０９ａ、１０９ｂの幅の平均値の５倍以下となる２つの溝１０９ａ、１０９ｂの幅の平均値のうち最も長い値と同じになっているため、溝１０９ａ、１０９ｂの設計が容易になる。また、ノズルプレート１３０自体の剛性の低下を抑制することができる。ノズルプレート１３０の剛性低下は、ヘッド２の剛性低下に繋がり、特に長尺のヘッド２ではプリンタ１への組み込み時の変形を招く。ヘッド２の変形は、印刷品質を低下させるため、所定値以下の幅の維持は、印刷品質の維持に寄与する。
また、離隔距離が最も短い２つの溝１０９ｂの幅が、他の溝１０９ａの幅より短く且つ同じ長さになっているため、最も近接する２つの溝１０９ｂにマスキング材７２が入り込みすぎるのを確実に防止しつつ２つの溝１０９ｂに入り込むマスキング材７２に対する圧力の均一化をさらに図ることができ、その浸入量を均一にできる。
さらに、互い隣接していると共に互いに幅が異なる２つの溝１０９ａ、１０９ｂに係る一方の溝１０９ａ、１０９ｂについて、他方の溝１０９ａ、１０９ｂの反対側に隣接する第３の溝１０９ａ、１０９ｂがある場合、各溝１０９ａ、１０９ｂに関する離隔距離同士の大小関係によって、各溝１０９ａ、１０９ｂの幅同士の大小関係が決定されている。このため、溝１０９ａ、１０９ｂに入り込むマスキング材７２の圧力に対する均一化をさらに図ることができ、その浸入量を均一にできる。
加えて、溝１０９ａ、１０９ｂの幅が、全長に亘って（両端部を除く）一定であるため、溝１０９ａ、１０９ｂを容易に形成することができると共に、各溝１０９ａ、１０９ｂに入り込むマスキング材７２に対する圧力の均一化を効率よく図ることができ、その浸入量を均一にできる。
また、溝１０９ａ、１０９ｂが、ノズルプレート１３０の下方の面、及び、メッキ層１３１に係る吐出口列を露出させる長穴の内壁面によって画定されているため、溝１０９ａ、１０９ｂをさらに容易に形成することができる。
加えて、マスキング材圧着工程において、テープ基材７１の表面に保持されたマスキング材７２を吐出面２ａに対向させた状態で、マスキング材７２が吐出面２ａに押圧されるように、ローラ７５を、テープ基材７１に接触させつつ吐出面２ａの主走査方向に関する一方端部から他方に端部に向かって回転移動させる。このため、各溝１０９ａ、１０９ｂに入り込むマスキング材７２に対する圧力の均一化を効率よく図ることができ、その浸入量を均一にできる。
＜第２変形例＞
上述の実施形態においては、溝１０９ａ、１０９ｂの底部に開口する吐出口１０８ａの開口径が全て同じであるが、溝によって、底部に開口する吐出口の開口径が互いに異なっていてもよい。このとき、吐出口の開口径が互いに異なる２つの溝について、開口径の大小関係が、当該２つの溝の幅の大小関係と同じであることが好ましい。これによると、マスキング材圧着工程において、マスキング材が各吐出口に入り込まないように、マスキング材を押圧する圧力の調整を行うことが容易になる。
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変更が可能なものである。上述の実施形態では、主走査方向に延在する溝１０９ａ、１０９ｂの底部に吐出口１０８ａが開口する構成であるが、溝は主走査方向以外の方向に延在していてもよいし、溝同士の延在方向が互いに異なっていてもよい。また、溝の替りに、円形など他の開口形状を有する凹部の底部に吐出口が開口していてもよい。例えば、円形の凹部において、吐出口の中心と凹部の中心とが一致していることが好適である。
さらに、溝又は凹部の底部には１又は複数の吐出口が開口していもよいし、互いに隣接する２つの溝又は凹部の一方については、底部に吐出口が開口していなくてもよい。なお、以上の場合において、離隔距離は、互いに隣接する２つの溝又は凹部の輪郭同士を結ぶ最も短い線分の長さによって決定され、溝又は凹部の幅は、当該線分に沿う長さとなる。
また、上述の実施形態では、離隔距離が、２つの溝１０９ａ、１０９ｂの幅の平均値の５倍以下であるときは、当該２つの溝１０９ａ、１０９ｂに関する離隔距離が短くなるに連れて、当該２つの溝１０９ａ、１０９ｂの幅の平均値が小さくなる構成であるが、離隔距離が、２つの溝の幅の平均値の５倍を超えたときも、当該２つの溝に関する離隔距離が短くなるに連れて、当該２つの溝の幅の平均値が小さくなる構成であってもよい。
さらに、上述の実施形態では、離隔距離が、２つの溝１０９ａ、１０９ｂの幅の平均値の５倍を超えるときは、当該２つの溝１０９ａ、１０９ｂの幅が、離隔距離が２つの溝１０９ａ、１０９ｂの幅の平均値の５倍以下となる２つの溝１０９ａ、１０９ｂの幅の平均値のうち最も長い値と同じになる構成であるが、当該最も長い値よりもさらに大きい値であってもよい。
加えて、上述の実施形態においては、離隔距離が最も短い２つの溝１０９ｂの幅が、他の溝１０９ａの幅より短く且つ同じ長さになっている構成であるが、当該２つの溝の幅が互いに異なっていてもよいし、このとき、当該２つの幅の一方を溝１０９ｂの幅より長くしてもよい。
さらに、上述の実施形態においては、互い隣接していると共に互いに幅が異なる２つの溝１０９ａ、１０９ｂに係る一方の溝１０９ａ、１０９ｂについて、他方の溝１０９ａ、１０９ｂと反対側に隣接する第３の溝１０９ａ、１０９ｂがある場合、各溝１０９ａ、１０９ｂに関する離隔距離同士の大小関係によって、各溝１０９ａ、１０９ｂの幅同士の大小関係が決定される構成であるが、このような大小関係によって、各溝の幅が離隔距離同士の大小関係と無関係に決定されていてもよい。例えば、一方の溝１０９ａ、１０９ｂ及び第３の溝１０９ａ、１０９ｂに関する離隔距離が、当該２つの溝１０９ａ、１０９ｂに関する離隔距離よりも短いとき、一方の溝１０９ａ、１０９ｂの幅が、他方の溝１０９ａ、１０９ｂの幅よりも長くなっていてもよいし、一方の溝１０９ａ、１０９ｂ及び第３の溝１０９ａ、１０９ｂに関する離隔距離が、当該２つの溝１０９ａ、１０９ｂに関する離隔距離よりも長いとき、一方の溝１０９ａ、１０９ｂの幅が、他方の溝１０９ａ、１０９ｂの幅よりも短くなっていてもよい。
加えて、上述の実施形態においては、溝１０９ａ、１０９ｂの幅が一定である構成であるが、溝の一部においてその幅が変化してもよい。例えば、連結溝が他の部位に比べて小さな幅を持っていてもよい。
さらに、上述の実施形態においては、溝１０９ａ、１０９ｂが、ノズルプレート１３０の下方の面、及び、メッキ層１３１に係る吐出口列を露出させる長穴の内壁面によって画定される構成であるが、ノズルプレートにエッチング加工、パンチ加工或いは切削加工を施すことによって溝を形成する構成であってもよい。
加えて、上述の実施形態では、マスキング材圧着工程において、テープ基材７１の表面に保持されたマスキング材７２を吐出面２ａに対向させた状態で、マスキング材７２が吐出面２ａに押圧されるように、ローラ７５を、テープ基材７１に接触させつつ吐出面２ａの主走査方向に関する一方端部から他方に端部に向かって回転移動させる構成であるが、ローラ７５を固定してヘッド２を移動させる構成であってもよい。また、マスキング材を吐出面２ａに押圧する構成は任意のものであってよい。例えば、押圧面を有する押圧部材によって、マスキング材を吐出面２ａ全域に押圧する構成であってもよい。
上述の実施形態では、インク滴を吐出するヘッド２に本発明を適用した例について説明したが、インク以外の他の液体を吐出するあらゆる液体吐出ヘッドに対して本発明は適用可能である。
１ プリンタ
２ ヘッド
２ａ 吐出面
２ｂ 撥水膜
９ 流路ユニット
７１ テープ基材
７２ マスキング材
７５ ローラ
１０８ ノズル孔
１０８ａ 吐出口
１０９ａ、１０９ｂ 溝
１１０ 圧力室
１３０ ノズルプレート
１３１ メッキ層
Ｘ１〜Ｘ５ 溝群

Claims (15)

  1. 複数の凹部及び液滴を吐出する複数の吐出口が形成されていると共に、前記吐出口が前記複数の凹部の少なくとも１つの底部に開口している吐出面を備えており、
    前記複数の吐出口は一方向に関して互いに異なる位置に配置されていると共に、前記凹部の底部に撥液膜が形成されており、
    前記複数の凹部から選択された、少なくとも一方の底部に前記吐出口が形成された互いに隣接する２つの前記凹部について、前記一方向と直交する直交方向に関して当該２つの凹部の輪郭同士を結ぶ最も短い線分である最短線分が短くなるに連れて、前記直交方向に関する当該２つの凹部の長さの平均値が小さくなっていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
  2. 前記凹部は、前記一方向に延在する長穴であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
  3. 最も短い前記最短線分に関する前記２つの凹部の前記直交方向に関する長さが、当該２つの凹部以外の他の前記凹部に係る前記直交方向に関する長さ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
  4. 最も短い前記最短線分に関する前記２つの凹部の前記直交方向に関する長さが互いに同じであることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
  5. 互いに隣接していると共に前記直交方向に関する長さが互いに異なる前記２つの凹部に係る一方の前記凹部について他方の前記凹部と反対側に隣接する第３の前記凹部がある場合、前記直交方向に関して、前記一方の凹部及び前記第３の凹部に関する前記最短線分が、前記２つの凹部に関する前記最短線分よりも短いとき、前記一方の凹部の長さが、前記他方の凹部の長さよりも短くなっており、前記一方の凹部及び前記第３の凹部に関する前記最短線分が、前記２つの凹部に関する前記最短線分よりも長いとき、前記一方の凹部の長さが、前記他方の凹部の長さよりも長くなっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
  6. 前記２つの凹部について、前記直交方向に関して、前記２つの凹部の中心間距離が、当該２つの凹部の長さの平均値の５倍以下であるとき、当該最短線分が短くなるに連れて、当該２つの凹部の長さの平均値が小さくなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
  7. 前記２つの凹部について、前記直交方向に関して、前記２つの凹部の中心間距離が、当該２つの凹部の長さの平均値の５倍を超えているとき、当該２つの凹部の長さの平均値は、前記２つの凹部の中心間距離が、前記２つの凹部の長さの平均値の５倍以下となる他の前記２つの凹部に係る前記凹部の長さのうち最も大きい長さと同じであることを特徴とする請求項６に記載の液体吐出ヘッド。
  8. 前記凹部の底部に形成された前記吐出口の開口径が互いに異なる前記２つの凹部について、前記開口径の大小関係が、当該２つの凹部に係る前記直交方向に関する長さの大小関係と同じであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
  9. 前記複数の吐出口が、前記吐出面において、一方向に沿って複数の前記吐出口が配列された複数の吐出口列を形成し、
    前記吐出口列に属する複数の前記吐出口に対応する少なくとも２以上の前記凹部、及び、当該凹部同士を前記一方向に互いに連結する連結部が、前記一方向に延在する新たな前記凹部である溝を形成していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
  10. 前記溝の幅が一定であることを特徴とする請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
  11. 前記複数の吐出口が開口する基材と、前記複数の吐出口を露出させるように前記基材の表面に形成されたメッキ層とによって、前記凹部が画定されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
  12. 液滴を吐出する複数の吐出孔が厚み方向に貫通するように形成されていると共に、前記複数の吐出孔に係る液滴の吐出方向側の開口である複数の吐出口が配置された吐出面を有する板状基材と、前記複数の吐出孔に連通する液体流路が内部に形成された流路形成部材と、前記流路形成部材内の液体に液滴吐出エネルギーを付与するアクチュエータとを含む液体吐出ヘッドの製造方法であって、
    前記複数の吐出孔、及び、前記吐出面において少なくとも１つの底部に前記吐出口が開口している複数の凹部を、前記板状基材に形成する基材形成工程と、
    前記複数の凹部が形成された前記吐出面に、撥液膜を形成する撥液膜形成工程と、
    前記撥液膜が形成された前記吐出面に前記吐出口を封止するマスキング材を圧着させる圧着工程と、
    前記マスキング材で封止された前記吐出口内の前記撥液膜を、前記吐出面の反対側から除去する除去工程と、
    前記除去工程の後に、前記マスキング材を剥離する剥離工程とを備えており、
    前記基材形成工程において、前記複数の凹部から選択された、少なくとも一方の前記凹部の底部に前記吐出口が形成された互いに隣接する２つの前記凹部について、当該２つの凹部の輪郭同士を結ぶ最も短い線分である最短線分が短くなるに連れて、当該最短線分に沿う方向に関する当該２つの凹部の長さの平均値が小さくなるように前記凹部を形成することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
  13. 前記圧着工程において、押圧部材が、前記マスキング材を前記吐出面に押圧しつつ前記板状基材と前記最短線分に沿う方向と直交する方向に相対移動することによって、前記マスキング材を前記吐出面に圧着させることを特徴とする請求項１２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  14. 前記基材形成工程において、前記板状基材に、一方向に延在しつつ前記一方向と直交する直交方向に配列されつつ、前記直交方向の長さが一定になるように前記複数の凹部を形成し、
    前記圧着工程において、前記押圧部材が、前記板状基材と前記直交方向に相対移動することを特徴とする請求項１３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
  15. 前記基材形成工程において、前記凹部の底部に形成された前記吐出口の開口径が互いに異なる前記２つの凹部について、前記開口径の大小関係が、当該２つの凹部に係る前記最短線分に沿う方向に関する長さの大小関係と同じになるように、前記板状基材に、前記複数の吐出孔及び前記複数の凹部を形成することを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
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