JP2008012753A - 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】インクジェットヘッドの複数のノズルの信頼性の向上のため、ノズルの周辺に、ノズル側の端面に斜面部（テーパ面）を有する凸部を設ける場合、凸部の斜面部（テーパ面）の形状の制御性及び均一性に優れるとともに、異物の除去性にも優れた液滴吐出ヘッドを提供する。
【解決手段】液滴を吐出する複数のノズル２ａを有するノズルプレート２と、ノズルプレート２の表面上のノズル２ａの周辺に、ノズル２ａを囲むように配設された凸部９とを備えた構成にするとともに、凸部９を、本体部９ａと、本体部９ａのノズル側の端面に本体部９ａとは別体に配設された斜面部９ｂとから構成する。
【選択図】図２

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、例えば、インクジェットヘッドの複数のノズルの信頼性の向上のため、ノズルの周辺に、ノズル側の端面に斜面部（テーパ面）を有する凸部を設ける場合、凸部の斜面部（テーパ面）の形状の制御性及び均一性に優れるとともに、異物の除去性にも優れた液滴吐出ヘッド、その製造方法及び液滴吐出装置に関する。

従来、ノズルプレートに形成されたノズルの信頼性向上のため、ノズルプレート表面上のノズル周辺に凸部を設けた構造が用いられている。このような凸部構造としては、ノズルプレートのノズルが形成される部位を含む中央部に凹部を形成することによって相対的に周囲部を凸部とし、凹部の異物の除去性を高めるため、凸部のノズル側の端面をテーパ面に構成したものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。このテーパ面によって、ノズルプレート表面におけるノズル周辺のメンテナンスを行うブレードが凹部の底面であるノズル面に接触し易くなり、異物の除去能力を高めることができる。また、ノズル周辺の凸部を形成する高さが高いほどインクの残量が多くなり、この残インクの固化が進んでノズルに達するとインクの吐出に影響を及ぼすという問題がある。従って、凸部のノズル側の端面をテーパ形状に形成することによって、インクの残量を減らすこともできるという利点もある。このようなテーパ面を形成する方法としては、例えば、電鋳によるもの（例えば、特許文献２参照）やレーザー加工又はエッチングよるものが開示されている（例えば、特許文献３参照）。
特許第３０６０５２６号公報 特開平４−２３４６６５号公報 特開２００３−２７６２０４号公報

しかしながら、特許文献１〜３に開示されたテーパ面を形成する方法の場合、凸部のテーパ角度を制御するのが困難で、複数のノズルに対応した複数の凸部のテーパ角度の均一性を確保することが困難であるという問題がある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであって、例えば、インクジェットヘッドの複数のノズルの信頼性の向上のため、ノズルの周辺に、ノズル側の端面に斜面部（テーパ面）を有する凸部を設ける場合、凸部の斜面部（テーパ面）の形状の制御性及び均一性に優れるとともに、異物の除去性にも優れた液滴吐出ヘッド、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。

上記目的を達成するため、本発明によって、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、前記ノズルプレートの表面上の前記ノズルの周辺に、前記ノズルを囲むように配設された凸部とを備えた液滴吐出ヘッドであって、前記凸部は、本体部と、前記本体部の前記ノズル側の端面に前記本体部とは別体に配設された斜面部とから構成されてなることを特徴とする液滴吐出ヘッド。

このように構成することによって、凸部の斜面部（テーパ面）の形状の制御性及び均一性、並びに異物の除去性を向上させることができる。

［２］前記凸部を構成する前記本体部及び前記斜面部は、前記ノズルプレートを構成する材料とは異なる材料から構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。このように構成することによって、簡易かつ確実に、凸部の斜面部（テーパ面）の形状の制御性及び均一性を向上させることができる。

［３］前記ノズルプレートは、第１の樹脂から構成され、前記凸部を構成する前記斜面部は第２の樹脂から構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。このように構成することによって、簡易かつ確実に、凸部の斜面部（テーパ面）の形状の制御性及び均一性を向上させることができる。

［４］前記凸部を構成する前記本体部は、金属若しくは第３の樹脂、金属と前記第３の樹脂との積層体、又は複数の樹脂の積層体から構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。このように構成することによって、簡易かつ確実に、凸部の斜面部（テーパ面）の形状の制御性及び均一性を向上させることができる。

［５］前記第２の樹脂は、エポキシ樹脂又はポリイミド樹脂であることを特徴とする前記［３］に記載の液滴吐出ヘッド。このように構成することによって、簡易かつ確実に、凸部の斜面部（テーパ面）の形状の制御性及び均一性を向上させることができる。

［６］前記ノズルは、前記第１の樹脂及び前記第２の樹脂から構成されてなることを特徴とする前記［３］に記載の液滴吐出ヘッド。このように構成することによって、凸部の斜面部（テーパ面）を簡易かつ効率的に形成することができる。

［７］前記凸部を構成する前記本体部は、前記金属からなる上層と前記第３の樹脂からなる下層との積層体から構成され、前記ノズルの近傍においては前記ノズルプレート上の前記金属からなる上層が除去され、前記第３の樹脂からなる下層は前記ノズルの一部を形成してなることを特徴とする前記［４］に記載の液滴吐出ヘッド。このように構成することによって、凸部の斜面部（テーパ面）を簡易かつ効率的に形成することができる。

［８］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、前記ノズルプレートの表面上の前記ノズルの周辺に、前記ノズルを囲むように配設された凸部とを備えた液滴吐出ヘッドを製造する方法であって、ノズル用プレートの表面に、前記ノズル側の端面が前記ノズルの周辺を囲むように前記凸部を構成する本体部を形成する第１の工程と、前記ノズル用プレート及び前記本体部の表面に、樹脂材料を配設し、その後前記樹脂材料を固化させ、前記本体部の前記ノズル側の端面に前記凸部を構成する斜面部を形成する第２の工程と、前記ノズル用プレートの、前記凸部を構成する前記本体部及び斜面部の配設された表面とは反対側の表面からレーザー加工をすることによって前記ノズルを形成して前記ノズルプレートを形成する第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。

このように構成することによって、凸部の斜面部（テーパ面）の形状の制御性及び均一性に優れた液滴吐出ヘッドを製造することができる。

［９］前記第２の工程において、前記樹脂材料として液状樹脂材料を用い、前記液状樹脂材料を塗布した後、前記本体部の前記ノズル側の端面に前記液状樹脂材料を一部残留させるとともに、前記ノズルプレート上から残余の前記液状樹脂材料を除去し、その後前記液状樹脂材料を加熱することによって固化させ、前記本体部の前記ノズル側の端面に前記斜面部を形成することを特徴とする前記［８］に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。このように構成することによって、凸部の斜面部（テーパ面）の形状の制御性及び均一性に優れた液滴吐出ヘッドを簡易かつ効率的に製造することができる。

［１０］前記第２の工程において、前記樹脂材料として液状樹脂材料を用い、前記液状樹脂材料を塗布した後、前記液状樹脂材料を固化させ、その後、固化した前記液状樹脂材料の、前記ノズルを形成する領域に対応する表層部分をドライエッチングすることによって除去し、前記ノズルプレートの表面を露出させ、前記本体部の前記ノズル側の端面に前記斜面部を形成することを特徴とする前記［８］に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。このように構成することによって、凸部の斜面部（テーパ面）の形状の制御性及び均一性に優れた液滴吐出ヘッドを簡易かつ効率的に製造することができる。

［１１］前記第２の工程において、前記樹脂材料として樹脂フィルムを用い、前記樹脂フィルムを低圧下で圧着し弾性変形させて、前記ノズル用プレート及び前記本体部の表面を被覆させた後、被覆した前記樹脂フィルムを固化させ、前記本体部の前記ノズル側の端面に前記斜面部を形成することを特徴とする前記［８］に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。このように構成することによって、凸部の斜面部（テーパ面）の形状の制御性及び均一性に優れた液滴吐出ヘッドを簡易かつ効率的に製造することができる。

［１２］前記凸部を構成する前記本体部及び前記斜面部の材料として、前記ノズルプレートを構成する材料とは異なる材料を用いることを特徴とする前記［８］に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。

［１３］前記ノズルプレートを構成する材料として第１の樹脂を用い、前記斜面部を形成するための前記液状樹脂材料として第２の樹脂を用いることを特徴とする前記［９］又は［１０］に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。

［１４］前記ノズルプレートを構成する材料として第１の樹脂を用い、前記斜面部を形成するための前記樹脂フィルムとして第２の樹脂のフィルムを用いることを特徴とする前記［１１］に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。

［１５］前記本体部を構成する材料として、金属若しくは第３の樹脂、金属と前記第３の樹脂との積層体、又は複数の樹脂の積層体を用いることを特徴とする前記［８］に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。

［１６］前記第２の樹脂として、エポキシ樹脂又はポリイミド樹脂を用いることを特徴とする前記［１３］又は［１４］に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。

［１７］前記ノズルを構成する材料として、前記第１の樹脂及び前記第２の樹脂を用いることを特徴とする前記［１３］に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。

［１８］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、前記ノズルプレートの表面上の前記ノズルの周辺に、前記ノズルを囲むように配設された凸部とを含む液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置であって、前記液滴吐出ヘッドは、前記凸部が、本体部と、前記本体部の前記ノズル側の端面に配設された斜面部とから構成されてなるものであることを特徴とする液滴吐出装置。このように構成することによって、安定した吐出及び高品質な印字が可能な液滴吐出装置とすることができる。

本発明によって、例えば、インクジェットヘッドの複数のノズルの信頼性の向上のため、ノズルの周辺に、ノズル側の端面に斜面部（テーパ面）を有する凸部を設ける場合、凸部の斜面部（テーパ面）の形状の制御性及び均一性に優れるとともに、異物の除去性にも優れた液滴吐出ヘッド、その製造方法及び液滴吐出装置が提供される。

本実施の形態の液滴吐出ヘッドは、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、ノズルプレートの表面上のノズルの周辺に、ノズルを囲むように配設された凸部とを備えた液滴吐出ヘッドであって、凸部は、本体部と、本体部のノズル側の端面に本体部とは別体に配設された斜面部とから構成されてなるものである。このように、凸部における斜面部を本体部とは別体（好ましくは別材質）に構成することによって、従来のように、斜面部を、本体部そのものを電鋳、レーザー加工又はエッチングによって加工して、本体部との同一体として形成するものに比べて、凸部のテーパ角度を制御するのが容易になり、複数のノズルに対応した複数の凸部のテーパ角度の均一性を確保することが可能になる。

［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を示す。

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２を有し、このノズルプレート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を有する第１の供給孔プレート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を有する第２の供給孔プレート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２ｂから液滴として吐出するように構成されている。

液滴吐出ヘッド１は、図２（ｂ）に示すように、ノズルプレート２のノズル２ａ周辺の表面、及び凸部９（本体部９ａ、斜面部９ｂ）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ノズル２ａに対して垂直方向に吐出されるようになる。また、ノズル２ａの周辺に凸部９（本体部９ａ、斜面部９ｂ）を設けることにより、ノズル２ａ周辺の撥水膜１０をワイピング等による機械的な摩耗から保護することができる。なお、凸部９における斜面部９ｂは、本体部９ａのノズル２ａ側の端面に、本体部９ａとは別体に形成されている。

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。

次に、液滴吐出ヘッド１の各部の詳細を説明する。

（ノズルプレート）
ノズルプレート２の材質としては、耐インク製に優れること、ノズル２ａの形成が容易であること等の観点から、合成樹脂（第１の樹脂）から構成されたものが好ましく、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。ノズルプレート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、可撓性を確保することが困難なことがある。

ノズルプレート２に形成されるノズル２ａは、後述するように、上述の第１の樹脂及び第２の樹脂から構成されてなるものであってもよい。

（凸部）
本実施の形態において、凸部９は、ノズルプレート２（ノズル用プレート２ｂ）の表面に、ノズル側の端面がノズル２ａの周辺を囲むように形成される。ここで、凸部９は、本体部９ａ及び斜面部９ｂとから構成されるが、斜面部９ｂは、合成樹脂（第２の樹脂）であることが好ましく、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂を好適例として挙げることができる。

また、本体部９ａは、金属若しくは合成樹脂（第３の樹脂）、金属と第３の樹脂との積層体、又は複数の樹脂の積層体から構成されてなるものであることが好ましい。具体的には、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等の金属から構成することが好ましい。また、後述するプールプレート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。厚さは、１０〜２０μｍが好ましい。第３の樹脂としては、上述の第１の樹脂及び第２の樹脂の範囲から適宜選択して用いることができる。

本実施の形態においては、凸部９を構成する本体部９ａ及び斜面部９ｂは、ノズルプレート２を構成する材料とは異なる材料から構成されてなることが好ましい。例えば、ノズルプレート２は、上述の第１の樹脂から構成した場合、凸部９を構成する斜面部９ｂは第１の樹脂とは異なる第２の樹脂から構成することが好ましい。ここで、「第２の樹脂が第１の樹脂とは異なる」とは、第２の樹脂として第１の樹脂の範囲外の樹脂を用いなければならないことを意味するのではなく、第１の樹脂として実際に用いた樹脂とは異なる樹脂であれば第２の樹脂として用いてもよいことを意味する。具体的には、第１の樹脂としてポリイミド樹脂を用いる場合、第２の樹脂として第１の樹脂の範囲内にあるポリエチレンテレフタレート樹脂等を用いてもよいことを意味する。第２の樹脂として、第１の樹脂と同一の材料を用いてもよく、第３の樹脂として、第１の樹脂や第２の樹脂と同一の材料を用いてもよい。

（プールプレート等）
プールプレート３等の材質としては、上述の凸部９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。

（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３０〜１００ｎｍ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３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の供給路４ｃ、供給路プレート５の供給路５ｃ、第１の供給孔プレート４Ａの供給路４ｃ、プールプレート３の液プール３ｂ、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は、各ノズル２ａに対する液体の供給に共通に用いられる。

（第１の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法）
図４（ａ）〜（ｈ）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断面図である。

（１）プレートの接合
まず、図４（ａ）に示すように、第１の樹脂としてのポリイミドからなるノズル用プレート２ｂとＳＵＳからなる凸部本体部用プレート（ＳＵＳ）９Ａとを接合する。

（２）レジストパターンの形成
次に、図４（ｂ）に示すように、凸部本体部用プレート（ＳＵＳ）９Ａ上にフォトリソグラフィーによってレジストパターン９Ｂを形成する。

（３）凸部本体部用プレートのエッチング
次に、図４（ｃ）に示すように、このレジストパターン９Ｂをマスクとして、凸部本体部用プレート（ＳＵＳ）９Ａをエッチングすることにより、ノズルが形成される領域に開口９Ｃを形成する。

（４）本体部の形成
次に、図４（ｄ）に示すように、レジストパターン９Ｂを除去して、本体部９ａを形成する。

（５）液状樹脂の塗布
次に、図４（ｅ）に示すように、本体部９ａ及びノズル用プレート２ｂの、ノズルが形成される領域に対応する表面に第２の樹脂としての液状樹脂（例えば、液状ポリイミド樹脂）９Ｄを塗布する。

（６）斜面部の形成
次に、図４（ｆ）に示すように、ワイピング、スキージすることによって余剰の液状樹脂９Ｄを拭き取る。その際、本体部９ａのノズル側端面には液状樹脂９Ｄが残っており、これを加熱することで液状樹脂９Ｄを固化させ、本体部９ａのノズル側端面に斜面部９ｂを形成する。なお、ワイピング、スキージした後、ノズル用プレート２ｂのノズルが形成される領域の表面に一部の液状樹脂９Ｄが残った場合には、表層をドライエッチングすることによって残留した液状樹脂９Ｄを除去してもよい。

（７）撥水膜の形成
次に、図４（ｇ）に示すように、本体部９ａ、斜面部９ｂ及びノズル用プレート２ｂの表面に、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を着膜させて、撥水膜１０を形成する。

（８）ノズルの形成
次に、図４（ｈ）に示すように、ノズル用プレート２ｂの、本体部９ａ及び斜面部９ｂの形成された側とは反対側の表面から、エキシマレーザーを照射することによってノズルを形成する。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。

（９）振動板及び圧電素子の接合
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ことができる。

（１０）フレキシブルプリント配線基板の配設
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。このようにして、液滴吐出ヘッド１０を得ることができる。

本体部９ａのノズル側端面に形成される斜面部９ｂ（液状樹脂９Ｄ）の形状は、本体部９ａの高さ、本体部９ａのノズル側端面の形状、ノズル用プレート２ｂの表面の形状と材質、液状樹脂９Ｄの粘性等によって決まるため、正確な制御が可能で、再現性よく斜面部９ｂを形成することができ、レーザー加工やエッチングを用いる方法に比べて、簡素な工程によって斜面部９ｂ（テーパ面）を形成することができる。この斜面部９ｂは本体部９ａの上面から底面まで連続しているため、ワイピングによるインクや異物の除去性が高い。また、斜面部９ｂ（テーパ面）は本体部９ａのエッジ部分を円滑に被覆することから、本体部９ａのエッジ部分によるワイパーブレードへのダメージを緩和させることもできる。

［第２の実施の形態］
（液滴吐出ヘッドにおける凸部の構成）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドにおける凸部を拡大して示す断面図である。図５に示すように、本発明の第２の実施の形態における凸部９の外形は、図２（ｂ）や図４（ｈ）に示す本発明の第１の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドにおける凸部９と同様であるが、凸部９を構成する斜面部９ｂが本体部９ａのノズル側端面に加えて本体部９ａの上面、及びノズル用プレート２ｂのノズルを形成する領域の表面にまで形成されている点において、第１の実施の形態の場合と相違している。

（第２の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法）
図６（ａ）〜（ｈ）は、本発明の第２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断面図である。

（１）プレートの接合
まず、図６（ａ）に示すように、第１の樹脂としてのポリイミドからなるノズル用プレート２ｂとＳＵＳからなる凸部本体部用プレート（ＳＵＳ）９Ａとを接合する。

（２）レジストパターンの形成
次に、図６（ｂ）に示すように、凸部本体部用プレート（ＳＵＳ）９Ａ上にフォトリソグラフィーによってレジストパターン９Ｂを形成する。

（３）凸部本体部用プレートのエッチング
次に、図６（ｃ）に示すように、このレジストパターン９Ｂをマスクとして、凸部本体部用プレート（ＳＵＳ）９Ａをエッチングすることにより、ノズルが形成される領域に開口９Ｃを形成する。

（４）本体部の形成
次に、図６（ｄ）に示すように、レジストパターン９Ｂを除去して、本体部９ａを形成する。

（５）液状樹脂の塗布
次に、図６（ｅ）に示すように、本体部９ａの上面及びノズル側端面並びにノズル用プレート２ｂのノズルが形成される領域に対応する表面に第２の樹脂としての液状樹脂（例えば、液状ポリイミド樹脂）９Ｄを塗布する。

（６）斜面部の形成
次に、図６（ｆ）に示すように、ワイピング、スキージすることによって余剰の液状樹脂９Ｄを拭き取るか、又はスピンコーターによって余剰の液状樹脂９Ｄを除去する。その際、本体部９ａの上面及びノズル側端面並びにノズル用プレート２ｂのノズルを形成する領域の表面には液状樹脂９Ｄが残っており、これを加熱することで液状樹脂９Ｄを固化させ、本体部９ａの上面及びノズル側端面並びにノズル用プレート２ｂのノズルを形成する領域の表面に斜面部９ｂを形成する。

（７）撥水膜の形成
次に、図６（ｇ）に示すように、斜面部９ｂの表面に、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を着膜させて、撥水膜１０を形成する。

（８）ノズルの形成
次に、図６（ｈ）に示すように、本体部９ａ及び斜面部９ｂの形成された側とは反対側の表面から、エキシマレーザーを照射することによってノズルを形成する。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、第１の実施の形態の場合と同様なものを用いることができる。

（９）振動板及び圧電素子の接合及びフレキシブルプリント配線基板の配設
以下、振動板及び圧電素子の接合及びフレキシブルプリント配線基板の配設は、第１の実施の形態の場合と同様にして、液滴吐出ヘッドを得ることができる。

本実施の形態の場合、斜面部９ｂ（液状樹脂９Ｄ）がノズル用プレート２ｂのノズルが形成される領域に対応する表面にあることから、本体部９ａを形成する際、第１の樹脂からなるノズルプレートにダメージを与えて樹脂表面が荒れた場合に、表面状態を良好に回復することができる。

［第３の実施の形態］
（液滴吐出ヘッドにおける凸部の構成）
図７は、本発明の第３の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドにおける凸部を拡大して示す断面図である。図７に示すように、本発明の第３の実施の形態における凸部９の構成は、図５に示す本発明の第２の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドにおける凸部９と同様であるが、凸部９を構成する斜面部９ｂの形成に用いる第２の樹脂として、第２の実施の形態の場合における液状樹脂９Ｄから樹脂フィルム９Ｅに変えた点において、第２の実施の形態の場合と相違している。

（第３の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの製造方法）
図８（ａ）〜（ｇ）は、本発明の第３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断面図である。

（１）プレートの接合
まず、図８（ａ）に示すように、第１の樹脂としてのポリイミドからなるノズル用プレート２ｂとＳＵＳからなる凸部本体部用プレート（ＳＵＳ）９Ａとを接合する。

（２）レジストパターンの形成
次に、図８（ｂ）に示すように、凸部本体部用プレート（ＳＵＳ）９Ａ上にフォトリソグラフィーによってレジストパターン９Ｂを形成する。

（３）凸部本体部用プレートのエッチング
次に、図８（ｃ）に示すように、このレジストパターン９Ｂをマスクとして、凸部本体部用プレート（ＳＵＳ）９Ａをエッチングすることにより、ノズルが形成される領域に開口９Ｃを形成する。

（４）本体部の形成
次に、図８（ｄ）に示すように、レジストパターン９Ｂを除去して、本体部９ａを形成する。

（５）樹脂フィルムの貼付及び斜面部の形成
次に、図８（ｅ）に示すように、本体部９ａの上面及びノズル側端面並びにノズル用プレート２ｂのノズルが形成される領域に対応する表面に第２の樹脂としての樹脂フィルム（例えば、ポリイミド樹脂フィルム）９Ｅを減圧下で貼付（ラミネート）し、樹脂フィルム９Ｅを加熱することで樹脂フィルム９Ｅを固化させ、本体部９ａの上面及びノズル側端面、並びにノズル用プレート２ｂのノズルを形成する領域の表面に斜面部９ｂを形成する。

（６）撥水膜の形成
次に、図８（ｆ）に示すように、斜面部９ｂの表面に、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を着膜させて、撥水膜１０を形成する。

（７）ノズルの形成
次に、図８（ｇ）に示すように、本体部９ａ及び斜面部９ｂの形成された側とは反対側の表面から、エキシマレーザーを照射することによってノズル２ａ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、第１及び第２の実施の形態の場合と同様なものを用いることができる。

（８）振動板及び圧電素子の接合及びフレキシブルプリント配線基板の配設
以下、振動板及び圧電素子の接合及びフレキシブルプリント配線基板の配設は、第１及び第２の実施の形態の場合と同様にして、液滴吐出ヘッドを得ることができる。

ポリイミドフィルムのような樹脂フィルム９Ｅは弾性を有しており、これを減圧下で本体部９ａの上面及びノズル側端面に貼付すると、本体部９ａの根元部分まで樹脂で被覆することができ、さらに、本体部９ａの上部からノズル用プレート２ｂのノズルを形成する領域にかけて斜面部９ｂを形成することができる。

第２及び第３の実施の形態においては、本体部９ａのエッジ部分を被覆し、表面の凹凸を滑らかにしていることから、インク等の排出性やワイパーブレードへのダメージを有効に抑制することができる。なお、第１〜第３の実施の形態においては、本体部９ａをＳＵＳによって形成したが、樹脂によって形成してもよい。また、液状樹脂９Ｄや樹脂フィルム９Ｅとしては、ポリイミド樹脂の他にエポキシ樹脂等を用いてもよい。

［第４の実施の形態］
（カラープリンタの構成）
図９は、本発明の第４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の静電吸着力によって用紙Ｐに電荷が付与され、用紙Ｐは無端ベルト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２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。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７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。

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。例えば、凸部９を構成する本体部９ａは、金属からなる上層と第３の樹脂からなる下層との積層体から構成して、ノズル２ａの近傍においては、ノズルプレート２上の金属からなる上層を除去し、第３の樹脂からなる下層がノズル２ａの一部を形成するように構成してもよい。

本発明の液滴吐出ヘッド、その製造方法及び液滴吐出装置は、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の平面図である。 （ａ）は、図１のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ部詳細図である。 図１に示す液滴吐出ヘッドの分解斜視図である。 （ａ）〜（ｈ）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断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドにおける凸部を拡大して示す断面図である。 （ａ）〜（ｈ）は、本発明の第２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ヘッドにおける凸部を拡大して示す断面図である。 （ａ）〜（ｇ）は、本発明の第３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断面図である。 本発明の第４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
２ａ ノズル
２ｂ ノズル用プレート
３ プールプレート
３ａ 連通孔
３ｂ 液プール
４Ａ 第１の供給孔プレート
４Ｂ 第２の供給孔プレート
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 凸部
９Ａ 凸部本体部用プレート
９Ｂ レジストパターン
９Ｃ 開口
９Ｄ 液状樹脂
９Ｅ 樹脂フィルム
９ａ 本体部
９ｂ 斜面部
１０ 撥水膜
１０ａ 下地層
１０ｂ 撥水層
１２ フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）
１３ 流路部材
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 (18)

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、前記ノズルプレートの表面上の前記ノズルの周辺に、前記ノズルを囲むように配設された凸部とを備えた液滴吐出ヘッドであって、
   前記凸部は、本体部と、前記本体部の前記ノズル側の端面に前記本体部とは別体に配設された斜面部とから構成されてなることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 前記凸部を構成する前記本体部及び前記斜面部は、前記ノズルプレートを構成する材料とは異なる材料から構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. 前記ノズルプレートは、第１の樹脂から構成され、前記凸部を構成する前記斜面部は第２の樹脂から構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。
4. 前記凸部を構成する前記本体部は、金属若しくは第３の樹脂、金属と前記第３の樹脂との積層体、又は複数の樹脂の積層体から構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。
5. 前記第２の樹脂は、エポキシ樹脂又はポリイミド樹脂であることを特徴とする請求項３に記載の液滴吐出ヘッド。
6. 前記ノズルは、前記第１の樹脂及び前記第２の樹脂から構成されてなることを特徴とする請求項３に記載の液滴吐出ヘッド。
7. 前記凸部を構成する前記本体部は、前記金属からなる上層と前記第３の樹脂からなる下層との積層体から構成され、前記ノズルの近傍においては前記ノズルプレート上の前記金属からなる上層が除去され、前記第３の樹脂からなる下層は前記ノズルの一部を形成してなることを特徴とする請求項４に記載の液滴吐出ヘッド。
8. 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、前記ノズルプレートの表面上の前記ノズルの周辺に、前記ノズルを囲むように配設された凸部とを備えた液滴吐出ヘッドを製造する方法であって、
   ノズル用プレートの表面に、前記ノズル側の端面が前記ノズルの周辺を囲むように前記凸部を構成する本体部を形成する第１の工程と、
   前記ノズル用プレート及び前記本体部の表面に、樹脂材料を配設し、その後前記樹脂材料を固化させ、前記本体部の前記ノズル側の端面に前記凸部を構成する斜面部を形成する第２の工程と、
   前記ノズル用プレートの、前記凸部を構成する前記本体部及び斜面部の配設された表面とは反対側の表面からレーザー加工をすることによって前記ノズルを形成して前記ノズルプレートを形成する第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。
9. 前記第２の工程において、前記樹脂材料として液状樹脂材料を用い、前記液状樹脂材料を塗布した後、ワイパーによってスキージすることで前記本体部の前記ノズル側の端面に前記液状樹脂材料を一部残留させるとともに、前記ノズルプレート上から残余の前記液状樹脂材料を除去し、その後前記液状樹脂材料を加熱することによって固化させ、前記本体部の前記ノズル側の端面に前記斜面部を形成することを特徴とする請求項８に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
10. 前記第２の工程において、前記樹脂材料として液状樹脂材料を用い、前記液状樹脂材料を塗布した後、前記液状樹脂材料を固化させ、その後、固化した前記液状樹脂材料の、前記ノズルを形成する領域に対応する表層部分をドライエッチングすることによって除去し、前記ノズルプレートの表面を露出させ、前記本体部の前記ノズル側の端面に前記斜面部を形成することを特徴とする請求項８に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
11. 前記第２の工程において、前記樹脂材料として樹脂フィルムを用い、前記樹脂フィルムを低圧下で圧着し弾性変形させて、前記ノズル用プレート及び前記本体部の表面を被覆させた後、被覆した前記樹脂フィルムを固化させ、前記本体部の前記ノズル側の端面に前記斜面部を形成することを特徴とする請求項８に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
12. 前記凸部を構成する前記本体部及び前記斜面部の材料として、前記ノズルプレートを構成する材料とは異なる材料を用いることを特徴とする請求項８に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
13. 前記ノズルプレートを構成する材料として第１の樹脂を用い、前記斜面部を形成するための前記液状樹脂材料として第２の樹脂を用いることを特徴とする請求項９又は１０に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
14. 前記ノズルプレートを構成する材料として第１の樹脂を用い、前記斜面部を形成するための前記樹脂フィルムとして第２の樹脂のフィルムを用いることを特徴とする請求項１１に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
15. 前記本体部を構成する材料として、金属若しくは第３の樹脂、金属と前記第３の樹脂との積層体、又は複数の樹脂の積層体を用いることを特徴とする請求項８に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
16. 前記第２の樹脂として、エポキシ樹脂又はポリイミド樹脂を用いることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
17. 前記ノズルを構成する材料として、前記第１の樹脂及び前記第２の樹脂を用いることを特徴とする請求項１３に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
18. 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、前記ノズルプレートの表面上の前記ノズルの周辺に、前記ノズルを囲むように配設された凸部とを含む液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置であって、
    前記液滴吐出ヘッドは、前記凸部が、本体部と、前記本体部の前記ノズル側の端面に配設された斜面部とから構成されてなるものであることを特徴とする液滴吐出装置。

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