JP2008055831A - 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、その端面がノズルを囲むように凸部を設ける場合、凸部のノズルを囲む端面とノズルプレートの表面とで形成される凹部のワイピング方向の終端部にインクが滞留するのを防止することが可能で、吐出安定性に優れた液滴吐出ヘッドを提供する。
【解決手段】凸部９を、ノズル２ａを囲む端面９ｄとノズルプレート２の表面とで形成される第１の凹部９ａ、ワイピング方向に延伸する第２の凹部９ｃ、並びに第１の凹部９ａ及び第２の凹部９ｃを連結する第１の液体流路９ｂ、に対して相対的に凸の部分から構成する。
【選択図】図３

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、その端面がノズルを囲むように凸部を設ける場合、凸部のノズルを囲む端面とノズルプレートの表面とで形成される凹部のワイピング方向の終端部にインクが滞留するのを防止することが可能で、吐出安定性に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、インクジェットヘッドにおいては、ノズルの信頼性の向上のためノズル近傍の表面に配設された撥水膜が、用紙ジャム等の紙擦れ等によって擦傷ダメージを受けるという問題があり、その対策として、ノズルの周辺に、その端面がノズルを囲むように凸部を設けることが検討されている。しかし、凸部のノズルを囲む端面とノズルプレートの表面とで形成される凹部のワイピング方向の終端部においてはインクが滞留し易く、ノズル周辺に形成される凸部の高さが高いほどインクの滞留量は増加し、この滞留インクの固化が進んでノズルに達するとインクの吐出安定性に悪影響を及ぼすという問題がある。

この問題に鑑み、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、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、その端面がノズルを囲むように凸部を設ける場合、凸部のノズル側の端面とノズルプレートの表面とで形成される凹部のワイピング方向の終端部にインクが滞留するのを防止することが可能で、吐出安定性に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、その端面が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、前記ノズルを囲む端面と前記ノズルプレートの表面とで形成される第１の凹部、ワイピング方向に延伸する第２の凹部、並びに前記第１の凹部及び前記第２の凹部を連結する第１の液体流路、に対して相対的に凸の部分から構成されたものであることを特徴とする液滴吐出ヘッド。

［２］前記第１の液体流路は、前記第１の凹部から前記ワイピング方向に直交する方向よりも前記ワイピング方向の下流側に移動した方向に延伸して、前記第１の凹部及び前記第２の凹部を連結することを特徴とする前記［１］に記載の液滴吐出ヘッド。

［３］前記第１の液体流路の、前記第１の凹部との第１の連結開口部の幅は、前記第２の凹部との第２の連結開口部の幅よりも大きいことを特徴とする前記［１］に記載の液滴吐出ヘッド。

［４］前記第２の凹部が複数形成される場合、複数の前記第２の凹部の前記ワイピング方向の終端部は、第２の液体流路によって互いに連結されていることを特徴とする前記［１］に記載の液滴吐出ヘッド。

［５］前記第１の凹部の前記ワイピング方向の終端部は、前記第２の液体流路に連結されていることを特徴とする前記［４］に記載の液滴吐出ヘッド。

［６］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、その端面が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、前記ノズルを形成するためのノズル用プレートの表面に、前記凸部を形成するための凸部用プレートを接合する第１の工程と、前記凸部が、前記ノズルを囲む端面と前記ノズルプレートの表面とで形成される第１の凹部、ワイピング方向に延伸する第２の凹部、並びに前記第１の凹部及び前記第２の凹部を連結する第１の液体流路、に対して相対的に凸の部分から構成されたものとなるように、前記凸部用プレートに前記凸部を形成する第２の工程と、前記ノズル用プレートの裏面に、前記ノズルに連通する連通孔が形成されたプールプレートを接合する第３の工程と、前記ノズル用プレートの表面並びに前記凸部の表面及び端面に撥水膜を形成する第４の工程と、前記ノズル用プレートの裏面側から、貫通孔を穿設して前記ノズルを形成する第５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。

［７］前記第２の工程において、前記凸部用プレートの表面にレジストパターンを形成し、前記レジストパターンをマスクとして前記凸部用プレートをエッチングすることによってパターニングして、前記凸部を形成することを特徴とする前記［６］に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。

［８］前記第２の工程において、前記第１の液体流路が、前記第１の凹部から前記ワイピング方向に直交する方向よりも前記ワイピング方向の下流側に移動した方向に延伸して前記第１の凹部及び前記第２の凹部を連結するようにパターニングして、前記凸部を形成することを特徴とする前記［６］に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。

［９］前記第２の工程において、前記第１の液体流路の、前記第１の凹部との連結開口部（第１の連結開口部）の幅が、前記第２の凹部との連結開口部（第２の連結開口部）の幅よりも大きくなるようにパターニングして、前記凸部を形成することを特徴とする前記［６］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、前記第２の凹部が複数形成されるようにパターニングして前記凸部を形成する場合、複数の前記第２の凹部の前記ワイピング方向の終端部が、第２の液体流路によって互いに連結されるようにパターニングして、前記凸部を形成することを特徴とする前記［６］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、前記第１の凹部の前記ワイピング方向の終端部が、前記第２の液体流路に連結されるようにパターニングして、前記凸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］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、その端面が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、前記ノズルを囲む端面と前記ノズルプレートの表面とで形成される第１の凹部、ワイピング方向に延伸する第２の凹部、並びに前記第１の凹部及び前記第２の凹部を連結する第１の液体流路、に対して相対的に凸の部分から構成されたものであ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、凸部のノズルを囲む端面とノズルプレートの表面とで形成される凹部のワイピング方向の終端部に滞留するインクを外方に逃がして滞留量を低減させることが可能となり、優れた吐出安定性が実現される。

本発明の請求項２〜５に係る液滴吐出ヘッドによって、上述の効果が円滑かつ確実に発揮される。

本発明の請求項６に係る液滴吐出ヘッドの製造方法によって、凸部のノズルを囲む端面とノズルプレートの表面とで形成される凹部のワイピング方向の終端部に滞留するインクを外方に逃がして滞留量を低減させることが可能で、吐出安定性に優れた液滴吐出ヘッドが効率的に製造される。

本発明の請求項７〜１１に係る液滴吐出ヘッドの製造方法によって、上述の効果が円滑かつ確実に発揮される。

本発明の請求項１２に係る液滴吐出装置によって、高精細な画像情報が安定して提供される。

［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（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の端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。また、後述するように、凸部９は、ノズル２ａを囲む端面９ｄとノズルプレート２の表面とで形成される第１の凹部９ａ、ワイピング方向に延伸する第２の凹部９ｃ、並びに第１の凹部９ａ及び第２の凹部９ｃを連結する第１の液体流路９ｂ、に対して相対的に凸の部分から構成されている。

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、耐インク性に優れること、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。また、上記に限らず、金属板、シリコンウエハ、ガラス板、又はプラスティック板等も用いることができる。

（凸部）
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凸部を示す平面図である。図３に示すように、凸部９は、ノズル２ａを囲む端面９ｄとノズルプレート２の表面とで形成される第１の凹部９ａ、ワイピング方向に延伸する第２の凹部９ｃ、並びに第１の凹部９ａ及び第２の凹部９ｃを連結する第１の液体流路９ｂ、に対して相対的に凸の部分から構成されている。なお、図３は、第１の凹部９ａの両側に並行して２本の第２の凹部９ｃが形成された場合であって、第１の凹部９ａと第２の凹部９ｃとがそれぞれ２本（合計４本）の第１の液体流路９ｂによって連結された場合を示しているが、第１の凹部９ａの片側に並行して１本の第２の凹部９ｃが形成されて、第１の凹部９ａと第２の凹部９ｃとが１本又は複数本の第１の液体流路９ｂによって連結されたものであってもよい。

第１の液体流路９ｂは、第１の凹部９ａから、図３において矢印で示すワイピング方向に直交する方向よりもワイピング方向の下流側に移動した方向に延伸して、第１の凹部９ａ及び第２の凹部９ｃを連結している。

第１の液体流路９ｂの、第１の凹部９ａとの第１の連結開口部の幅Ｗａは、第２の凹部９ｃとの第２の連結開口部の幅Ｗｃよりも大きくなるように構成されている。

ここで、凸部９は、金属、合成樹脂、金属と合成樹脂との積層体、又は複数の合成樹脂の積層体から構成された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。合成樹脂としては、上述樹脂の範囲から適宜選択して用いることができる。

（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）
図４は図１に示す液滴吐出ヘッドの分解斜視図である。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５（ａ）〜（ｇ）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。

（第１の工程：プレートの接合）
まず、図５（ａ）に示すように、ポリイミドからなるノズル用プレート２ｂの表面にＳＵＳからなる凸部用プレート９Ａを接合する。

（第２の工程：凸部の形成）
次に、図５（ｂ）に示すように、凸部用プレート９Ａの表面にフォトリソグラフィーによってレジストパターン９Ｂを形成し、図５（ｃ）に示すように、レジストパターン９Ｂをマスクとして凸部用プレート９Ａをエッチングすることによって所定形状にパターニングし、レジストパターン９Ｂを除去して、凸部９を形成する。この場合、図３に示すように、ノズル２ａを囲む端面９ｄとノズルプレート２の表面とで形成される第１の凹部９ａ、ワイピング方向に延伸する第２の凹部９ｃ、並びに第１の凹部９ａ及び第２の凹部９ｃを連結する第１の液体流路９ｂ、に対して相対的に凸の部分から構成されたものとなるように、凸部９を形成する。このように、本実施の形態においては、１枚のマスクを用いて、第１の凹部９ａ、第１の液体流路９ｂ、及び第２の凹部９ｃを有する凸部９を効率的に形成することができる。

（第３の工程：プールプレートの接合）
次に、図５（ｄ）に示すように、ノズル用プレート２ｂの裏面に、ノズル２ａに連通する連通孔３ａ、液プール３ｂが形成されたプールプレート３を接合する。

（第４の工程：撥水膜の形成）
次に、図５（ｅ）に示すように、凸部９の表面及び端面並びにノズル用プレート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。

（第５の工程：ノズルの形成）
次に、図５（ｆ）に示すように、ノズル用プレート２ｂの、凸部９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を形成し、第１の積層体Ｓ１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。

（第６の工程：積層体の接合）
図５（ｇ）に示すように、第１の供給孔プレート４Ａ〜振動版７を積層して形成された第２の積層体Ｓ２に、上述の工程で得られた第１の積層体Ｓ１を接合する。

（第７の工程：圧電素子の接合）
次に、図２（ａ）に示すように、第１の積層体Ｓ１及び第２の積層体Ｓ２上に、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。

（第８の工程：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。

なお、上述の工程の順番や積層するプレートの順番及び枚数等は適宜変更してもよい。

［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６は、本発明の第２の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの凸部を示す平面図である。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の形状は、図３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と殆ど同様であるが、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の場合、２本の第２の凹部９ｃのワイピング方向の終端部９ｅが、第２の液体流路９ｆによって互いに連結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示す平面図である。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の形状は、図６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、第３の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドにおける凸部９の場合、第１の凹部９ａのワイピング方向の終端部９ｇが、第２の液体流路９ｆに連結されている点において、第２の実施の形態の場合と相違している。

［第４の実施の形態］
（カラープリンタの構成）
図８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、金属からなる上層と合成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、合成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。 本発明の第１の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの凸部を示す平面図である。 図１に示す液滴吐出ヘッドの分解斜視図である。 （ａ）〜（ｇ）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の凸部を示す平面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの凸部を示す平面図である。 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
８ａ 個別電極
８ｂ 共通電極
９ 凸部
９Ａ 凸部用プレート
９Ｂ レジストパターン
９ａ 第１の凹部
９ｂ 第１の液体流路
９ｃ 第２の凹部
９ｄ ノズル側の端面
９ｅ 第２の凹部のワイピング方向の終端部
９ｆ 第２の液体流路
９ｇ 第１の凹部のワイピング方向の終端部
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
Ｗａ 第１の連結開口部の幅
Ｗｃ 第２の連結開口部の幅
Ｓ１ 第１の積層体
Ｓ２ 第２の積層体

Claims (12)

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、その端面が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、前記ノズルを囲む端面と前記ノズルプレートの表面とで形成される第１の凹部、ワイピング方向に延伸する第２の凹部、並びに前記第１の凹部及び前記第２の凹部を連結する第１の液体流路、に対して相対的に凸の部分から構成されたものであることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 前記第１の液体流路は、前記第１の凹部から前記ワイピング方向に直交する方向よりも前記ワイピング方向の下流側に移動した方向に延伸して、前記第１の凹部及び前記第２の凹部を連結す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. 前記第１の液体流路の、前記第１の凹部との第１の連結開口部の幅は、前記第２の凹部との第２の連結開口部の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
4. 前記第２の凹部が複数形成される場合、複数の前記第２の凹部の前記ワイピング方向の終端部は、第２の液体流路によって互いに連結されてい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１の凹部の前記ワイピング方向の終端部は、前記第２の液体流路に連結されていることを特徴とする請求項４に記載の液滴吐出ヘッド。
6. 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、その端面が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、
   前記ノズルを形成するためのノズル用プレートの表面に、前記凸部を形成するための凸部用プレートを接合する第１の工程と、
   前記凸部が、前記ノズルを囲む端面と前記ノズルプレートの表面とで形成される第１の凹部、ワイピング方向に延伸する第２の凹部、並びに前記第１の凹部及び前記第２の凹部を連結する第１の液体流路、に対して相対的に凸の部分から構成されたものとなるように、前記凸部用プレートに前記凸部を形成する第２の工程と、
   前記ノズル用プレートの裏面に、前記ノズルに連通する連通孔が形成されたプールプレートを接合する第３の工程と、
   前記ノズル用プレートの表面並びに前記凸部の表面及び端面に撥水膜を形成する第４の工程と、
   前記ノズル用プレートの裏面側から、貫通孔を穿設して前記ノズルを形成する第５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。
7. 前記第２の工程において、前記凸部用プレートの表面にレジストパターンを形成し、前記レジストパターンをマスクとして前記凸部用プレートをエッチングすることによってパターニングして、前記凸部を形成することを特徴とする請求項６に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
8. 前記第２の工程において、前記第１の液体流路が、前記第１の凹部から前記ワイピング方向に直交する方向よりも前記ワイピング方向の下流側に移動した方向に延伸して前記第１の凹部及び前記第２の凹部を連結するようにパターニングして、前記凸部を形成することを特徴とする請求項６に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
9. 前記第２の工程において、前記第１の液体流路の、前記第１の凹部との第１の連結開口部の幅が、前記第２の凹部との第２の連結開口部の幅よりも大きくなるようにパターニングして、前記凸部を形成することを特徴とする請求項６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、前記第２の凹部が複数形成されるようにパターニングして前記凸部を形成する場合、複数の前記第２の凹部の前記ワイピング方向の終端部が、第２の液体流路によって互いに連結されるようにパターニングして、前記凸部を形成することを特徴とする請求項６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、前記第１の凹部の前記ワイピング方向の終端部が、前記第２の液体流路に連結されるようにパターニングして、前記凸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. 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、その端面が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、前記ノズルを囲む端面と前記ノズルプレートの表面とで形成される第１の凹部、ワイピング方向に延伸する第２の凹部、並びに前記第１の凹部及び前記第２の凹部を連結する第１の液体流路、に対して相対的に凸の部分から構成されたものであることを特徴とする液滴吐出装置。

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