JP2009051145A - 液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの製造方法及び液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェットプレートを構成するプレート（ノズルプレート、ベースプレート、マニホールドプレート等）の剛性の低下、反りや撓みを小さくして、長尺なプレートによって長尺な液体吐出ヘッドを製造することを可能とし、高速な液体吐出動作が可能となる液体吐出ヘッド、及び液体吐出装置を提供する。
【解決手段】複数のノズル口９を備えたノズルプレート４と、ノズルプレートの内側面に接合されてノズル口が連通する圧力室８を形成するスリット状の空所を備えた圧延金属板から成るチャンバープレート５と、チャンバープレートの内側面に接合されてノズルプレートとの間で圧力室を形成する振動板６と、圧力室内の液体を加圧する圧力を発生させる圧力発生手段７と、を備えた液体吐出ヘッドにおいて、チャンバープレートは、その圧延方向とスリット状の圧力室の長手方向とが略直交している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エネルギーを液体に作用させることによって液体を吐出する液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの製造方法、及びその液体吐出ヘッドを用いた液体吐出装置に関する。

近年、印字速度の高速化の要請に伴ってインクジェットプリンタ等の液体吐出装置に使用される液体吐出ヘッドには吐出速度の高速化が求められており、そのための一つの対策として一つのノズルプレートに形成するノズル数を増やすことが挙げられる。ノズルピッチを同じにしつつノズル数を増やした場合にはノズル列が長くなり、その結果として液体吐出ヘッドを構成する部品も細長い形状となる。また、ノズルプレートに形成するノズルピッチを小さくしてノズルや圧力室を高密度に並べることも考えられるが、ノズルプレートを高密度に加工するにはより薄いプレート材を用いる必要がある。
特許文献１に係る液体吐出ヘッドにおいては、複数枚のプレートを積層することによりインク流路を形成したキャビティユニットが構成されている。これらのプレートは複数個のノズルを備えたノズルプレートと、各ノズルごとに圧力室を備えたベースプレートと、インク供給源に接続され、且つ各圧力室に接続するマニホールド室を有するマニホールドプレート等とから構成されている。圧力室を有するベースプレートを金属製圧延板材にて形成し、この圧延板を圧延加工する際の圧延方向を圧力室の列方向と略直交させ、且つ各圧力室の長手方向と平行状としている。これにより、凹凸条の圧延条痕の長手方向が隣接する圧力室に跨がることなくインクのリークを防止できる。

しかしながら、特許文献１に係る液体吐出ヘッドでは、圧力室を有するベースプレートの圧延方向を圧力室の列方向と直交させ、且つ各圧力室の長手方向と平行状としているため、圧延加工された薄板は、圧延板の特性上、圧延方向と直交する方向の剛性が平行方向の剛性よりも小さい。スリット状の圧力室を配列したプレートは、その構成上、圧力室の長手方向と平行な方向の剛性よりも直交方向の剛性の方が小さくなる。
また、圧力室数を増やしてプレートを細長い形状にすると、圧力室の長手方向の剛性の低下が顕著になる。剛性の低下により、プレートの反りやたわみが発生しやすくなる。さらに、プレスなどの機械的工法で圧力室を形成した場合には、加工時のストレスによって、部品に反りや撓みが発生しやすい。特許文献１による構成ではそのような反りや撓みが大きくなる。また、圧力室数を増やすためには長いプレートが必要となるが、長いプレートを得るためには、幅広の圧延材が必要となる。幅広の圧延材は製造装置も大型となり、コスト高となってしまう。

さらにプレートの長さに応じて圧延材の幅を変えなくてはならず、この点でもコスト高を招く。また、圧力室を高密度に並べる場合には、加工上、プレートは薄いものを用いた方が好ましいが、圧力室が高密度に並んだ薄いプレートは剛性が小さくなる。この場合もプレートの反りや撓みが発生しやすくなるが、特許文献１による構成ではそのような反りや撓みが大きくなる。プレートの剛性低下、反りや撓みの発生は、製造工程でのプレートの搬送、保持、接着、アライメントにおいて、取扱い不良、精度低下等々、生産性を高め、品質を確保する上で種々の不具合をもたらす。
特許文献２には、インクジェットヘッドのノズルプレートの製造方法が開示されているが、特許文献１と同様の欠点を有している。
特開２００５−０４１０４７公報 特開２００１−０６３０６７公報

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、インクジェットプレートを構成するプレート（ノズルプレート、ベースプレート、マニホールドプレート等）の剛性の低下、反りや撓みを小さくして、長尺なプレートによって長尺な液体吐出ヘッドを製造することを可能とし、高速な液体吐出動作が可能となる液体吐出ヘッド、及び液体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、請求項１の発明に係る液体吐出ヘッドは、液体を吐出する複数のノズル口を備えたノズルプレートと、該ノズルプレートの内側面に接合されて前記ノズル口が連通する圧力室を形成するスリット状の空所を備えた圧延金属板から成るチャンバープレートと、前記圧力室内の液体を加圧する圧力を発生させる圧力発生手段と、を備えた液体吐出ヘッドにおいて、前記チャンバープレートは、その圧延方向とスリット状の前記圧力室の長手方向とが略直交していることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記チャンバープレートは略長方形状であり、その長辺を前記圧延方向と略平行にしたことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１、又は２記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記圧力室は前記圧延金属板をプレス装置によって加工することによって形成されることを特徴とする。
請求項４の発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、請求項３記載の液体吐出ヘッドの製造方法において、複数の前記圧延金属板をその圧延方向に沿って前記プレス装置に順次供給することにより各圧延金属板を連続してプレス加工することを特徴とする。
請求項５の発明に係る液体吐出装置は、請求項１乃至３の何れか一項に記載の液体吐出ヘッドを備えたことを特徴とする。

以上のように本発明では、液体吐出ヘッドを構成する圧延金属板としての金属プレートが、圧延金属板の圧延方向と、該圧延金属板に形成された圧力室の長手方向とが略直交するように構成されているので、スリット状の圧力室を多数配列した場合、チャンバープレートの剛性は圧力室の長手方向と直交する方向が構造的に剛性が小さくなる。
本発明では、圧力室の形成により剛性が小さくなる方向を、材料として剛性の大きい方向（圧延方向）に一致させている。そのため圧力室の形成によって低下する剛性の影響を小さくすることができる。剛性を確保することによってプレートの反りや撓みも抑制することができ、プレートの搬送、保持、接合、アライメントなどでの製造上の不具合を防止することができる。

本発明では、プレート外形の長辺を圧延方向と略平行としているので、細長い長尺プレートの長尺方向の剛性を大きくすることができ、反りや撓みを小さくすることができる。
チャンバープレートの圧力室をプレス加工によって形成することにより、チャンバープレートの長さが多種にわたっていても、ロール方向の長さを調整するだけで、複数の幅を有した圧延金属板を用意する必要がない。特に、複数のチャンバープレートを連続して作製する場合にも、ワークの送り、位置決めを行うリニアは一軸でよく、装置コストが低く、装置の大きさも小さくてすむ。また、圧延方向に複数のチャンバープレートを連続してプレス加工するので、大量に生産する場合には特に生産性の向上が図れる。
また、材料低コスト、製造コストが低く、精度のよい本発明の液体吐出ヘッドを利用することにより、低コストで高画質な液体吐出装置が実現できる。

以下、本発明を図示した実施形態に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッド（液体吐出ヘッド）の要部拡大縦断面図であり、図２はチャンバープレートの要部平面図である。
なお、この実施形態ではインクジェットプリンタとしての液滴吐出装置に使用する液滴吐出ヘッドを例示して説明する。
この液体吐出ヘッドは、流路ユニット１とアクチュエータユニット（圧力発生手段）２とフレーム３とを一体に固定して構成されている。
流路ユニット１は、ノズルプレート４、チャンバープレート５、及び振動板６を順次積層し、アクチュエータユニット２を構成する圧力発生手段である個々の圧電振動子７の伸縮により圧力室８を縮小、膨張させてインク滴をノズル口９から前方（図面では上方）へ吐出するように構成されている。
即ち、最前面に位置するノズルプレート４の背面側には、これと一体化されて圧力室８等を形成するチャンバープレート５が配置され、更にチャンバープレート５の背面側には振動板６が固定配置されている。

ノズルプレート４には圧力室８に連通するノズル口９が所定のピッチ、所定の配置にて穿設されており、チャンバープレート５には圧力室、及び流体抵抗部１０となる空所が形成されている。振動板６は、圧電振動子７の前面に当接する凸部１２と、凸部１２の前面に連設された弾性変形可能なダイヤフラム部（可撓性板）１３と、を備え、ノズルプレート４との間で各圧力室８、流体抵抗部１０等を形成する。
また、振動板６には、フレーム３内に設けられた共通液室１１と圧力室８とを連通させる液体供給口１５が形成されている。また各共通液室１１に対面する振動板の領域（ダンパー室２３と対面する領域）にも上述のダイヤフラム部１３と同様のダイヤフラム部１４が配置されている。両ダイヤフラム部１３、１４は、一枚の可撓性板材により構成されている。

本発明の一つの特徴はチャンバープレート５の構成にある。本発明は、液体を吐出する複数のノズル口９を備えたノズルプレート４と、ノズルプレートの内側面に接合されてノズル口が連通する圧力室８を形成するスリット状の空所を備えた圧延金属板から成るチャンバープレート５と、チャンバープレートの内側面に接合されてノズルプレート４との間で圧力室８を形成する振動板６と、圧力室内の液体を加圧する圧力を発生させる圧力発生手段７と、を備えた液体吐出ヘッドにおいて、チャンバープレート５は、その圧延方向とスリット状の圧力室８の長手方向とが略直交している構成が特徴的である。
即ち、図２に示したチャンバープレート５は、剛性が高く、かつエッチングが可能な材料、例えばステンレス鋼を一方向に圧延した厚さ３０乃至６０μｍ程度の圧延金属板１６により構成されている。圧力室８、流体抵抗部１０、ダンパー室２３となる部分には貫通口（空所）が形成されている。

また、チャンバープレート５の要所に貫通孔からなる位置決め孔３７が穿設されている。位置決め孔３７は他のプレートに設けた対応する位置決め孔と連通することにより各プレーと間の位置決めを行う手掛かりとなる。細長いスリット状の圧力室８は、チャンバープレート加工時の圧延方向（図中、矢印Ａの方向）に対して個々の圧力室８の長手方向が直交するようにした構成が特徴的である。スリット状の圧力室８を多数並行且つ連続的に隣接配列した場合、チャンバープレートの剛性は圧力室の長手方向と直交する方向が構造的に小さくなる。
本発明では、圧力室８の形成により剛性が小さくなる方向Ｂを、材料として剛性の大きい方向（圧延方向Ａ）に一致させている。そのため圧力室の形成によって低下するチャンバープレート５の剛性の影響を小さくすることができる。剛性を確保することによってチャンバープレートの反りや撓みも抑制することができ、チャンバープレートの搬送、保持、接合、アライメントなどでの製造上の不具合を解消することができる。

圧力室８をより高密度に並べる場合、圧力室をエッチング、プレスなどの工法で作製することを考えると、加工効率、加工精度上、チャンバープレート５は薄い方が好ましい。薄い板厚のプレートを加工する場合、圧延の加工率が大きくなり、圧延方向の剛性に対する影響も大きくなる。従来のように圧力室の配置密度が低く、板厚が比較的厚い場合には、圧延方向と圧力室の長手方向との間に相互の関係が少なく、反りや撓みが問題となることはなかったが、圧力室を高密度に並べ、且つ板厚が薄くなってくると、上記問題が大きくなってくる。
本発明では、圧力室８の形成により剛性が小さくなる方向Ｂを、材料として剛性の大きい方向（圧延方向Ａ）に一致させているので、圧力室の形成によって低下する剛性の影響を小さくすることができる。

次に、このような構成を有した液体吐出ヘッドをより詳細に説明する。流路ユニット１は、例えばステンレス（ＳＵＳ）で形成したノズルプレート４とチャンバープレート５と振動板６とを接合したものである。
振動板６は、圧延金属板に対して、圧電振動子７の変位により弾性変形が可能で、インク（吐出液体）に対する耐蝕性を備えた例えばポリイミド（ＰＩ）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等の高分子フィルムを積層して構成されている。振動板６を構成する圧延金属板の要所に貫通孔からなる図示しない位置決め孔が穿設されており、ダイヤフラム部１３、１４を形成すべき領域をエッチングして圧延金属板により凸部１２を形成している。
このように構成された振動板６は、一方の面にノズルプレート４が積層されたチャンバープレート５の他方の面に対して、各凸部１２、及びダイヤフラム部１３が圧力室８に対して規定の位置となるように位置決め孔３７を用いて位置合わせして積層される。

ノズルプレート４に形成されたノズル口９は、圧力室８に対応して直径１０〜３０μｍの大きさで形成する。また、ノズル面（吐出方向の表面：吐出面）には、液体との撥水性を確保するため、メッキ被膜、あるいは撥水剤コーティング、塗布などの周知の方法で撥水膜を形成している。
振動板６の内側（圧力室８と反対面側）には、アクチュエータユニット２が配置されており、各圧力室８に対応して圧力発生手段としての圧電振動子７を接合している。これらの振動板６と圧電振動子７によって振動板６の可動部分であるダイヤフラム部１３を変形させる圧電型アクチュエータを構成している。
この液体吐出ヘッドでは、圧電振動子７を溝加工（スリット加工）によって分断することなく形成する。また、圧電振動子７の一端面には各圧電振動子７ａに駆動波形（交番電流）を与えるためのＦＰＣケーブル２０を接続している。
なお、圧電振動子７の圧電方向としてｄ３３方向の変位を用いて圧力室８内の液体を加圧する構成とすることも、圧電振動子の圧電方向としてｄ３１方向の変位を用いて圧力室内の液体を加圧する構成とすることもできる。本実施形態ではｄ３３方向の変位を用いた構成をとっている。

ベース部材２１は金属材料で形成することが好ましい。ベース部材２１の材質（材料）が金属であれば、その放熱性を利用して圧電振動子７の自己発熱による蓄熱を防止することができる。圧電振動子７とベース部材２１は接着剤により接着接合しているが、チャンネル数が増えると、圧電振動子７の自己発熱により１００℃近くまで温度が上昇し、接合強度が著しく低下することになる。
また、自己発熱によりヘッド内部の温度上昇が発生し、液体温度が上昇するが、液体の温度が上昇すると、液体粘度が低下し、噴射特性に大きな影響を与える。したがって、ベース部材２１を金属材料で形成して圧電振動子７の自己発熱による蓄熱を防止することで、これらの接合強度の低下、液体粘度の低下による噴射特性の劣化を防止することができる。
また、ＦＰＣケーブル２０には各チャンネル（各圧力室８に対応する）を駆動する駆動波形（電気信号）を印加するためのドライバＩＣ２２を複数搭載している。

さらに、振動板６の背面側外周にはアクチュエータユニット２を構成する圧電振動子７を包囲するようにフレーム３を接着剤で接合している。このフレーム３内には、ドライバＩＣ２２と少なくともベース部材２１を挟んで反対側に配置されるように、圧力室８に外部から液体を供給するための共通液室１１を形成している。この共通液室１１は、振動板６の液体供給口１５を介して流体抵抗部１０及び圧力室８に連通している。
チャンバープレート５に形成されたダンパー室２３は、ノズルプレート４と振動板６の一部であるダイヤフラム部１４とによって密封されており、ダンパー室２３は、ダイヤフラム部１４を介して共通液室１１と対面している。ダンパー室２３は、ノズルからの液体吐出によって共通液室１１内に発生する圧力波を減衰させ、液体吐出を安定させる役割を果たす。
圧電振動子７は、圧電層（圧電材料層）２４の内部に内部電極２５Ａ及び内部電極２５Ｂとを交互に積層し、両端面に共通側外部電極２６と個別側外部電極２７とを設けた状態で、スリット加工（溝加工）を施して図示しない溝を入れることにより、複数の圧電素子を形成している。

このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、圧電振動子７の駆動部（圧電素子）に対して選択的に２０〜５０Ｖの駆動パルス電圧を印加することによって、パルス電圧が印加された駆動部が積層方向に伸びてダイヤフラム部１３、１４をノズル口９方向に変形させ、圧力室８の容積／体積変化によって圧力室８内の液体が加圧され、ノズル口９から液滴が吐出（噴射）される。
液滴の吐出に伴って圧力室８内の液圧力が低下し、このときの液流れの慣性によって圧力室８内には若干の負圧が発生する。この状態の下において、圧電振動子７への電圧の印加をオフ状態にすることによって、ダイヤフラム１３、１４が元の位置に戻って圧力室８が元の形状になるため、さらに負圧が発生する。このとき、液体貯留室と連通した液供給路２９から共通液室１１、流体抵抗部１０を経て圧力室８内に液体が充填される。そこで、ノズル口９のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のために圧電振動子７ａにパルス電圧を印加し液滴を吐出させる。
なお、ここでは、押し打ちで液滴を吐出させる方式で説明したが、引き打ちや、引き−押し打ちで液滴を吐出させる方式とすることもでき、これらは駆動波形によって任意に選択設定することができる。

次に、図３は本発明の第２の実施形態に係る液体吐出ヘッド、及び液体吐出装置を構成するチャンバープレート５の構成を示す平面図である。
このようにチャンバープレート５に細長いスリット状の圧力室８を多数並べて、ノズル数を増やすことにより高速化を実現することができる。その場合、図３に示すように、チャンバープレート５の全体形状は圧力室の配列方向Ａに沿って細長い形状となる。
本発明ではプレート外形の長辺を、圧延方向Ａと略平行としている点が特徴的である。圧延板の剛性は、圧延方向に平行方向は、圧延方向と直交する方向よりも剛性が大きい。長尺化に伴いプレート部品の反りや撓みが問題となってくるが、本発明では、プレート外形の長辺を圧延方向Ａと略平行としているので、細長い長尺プレートの長尺方向の剛性を大きくすることができ、反りや撓みを小さくすることができる。

次に、チャンバープレートの製造方法を図４（１）乃至（５）に基づいて説明する。
まず、工程（１）では、基材となる厚さ４０μｍの板材３０（ＳＵＳ材）の両面にディッピングによりレジスト３１を塗布し、ベーク乾燥する。
工程（２）では、アライメントされた圧力室、流体抵抗などのパターンが形成された２枚のマスク３２間に板材３０を挟み込み、両面から露光する。これにより、マスク３２の開口から露出したレジスト３１が露光する。
工程（３）では、現像により露光部分のレジスト３１を開口する。
工程（４）では、エッチング液をスプレーによって噴射して、レジスト開口部分の板材３０をエッチングすることによって、圧力室、流体抵抗などの貫通パターンが形成される。高密度に配列されたパターンを形成する場合、両面からのエッチングが有効である。
工程（５）では、レジスト３１を剥離液で除去する。大判シートあるいはロール状態で工程を流していた場合には、この後に各チップに分割する。
以上のようにエッチング加工により圧力室８、流体抵抗部１０の各パターンが形成されたチャンバープレート５が作製できる。ここで、圧延方向に対して直交する方向が、個々の圧力室８の長手方向となるように形成し、プレート外形の長辺を、圧延方向と略平行としているので、細長い長尺チャンバープレートの長尺方向の剛性を大きくすることができ、反りや撓みを小さくすることができる。

次に、チャンバープレートの別の製造方法を図５に基づいて説明する。図５（ａ）はプレス装置の模式図、図５（ｂ）はプレス装置のパンチ周辺の断面模式図である。
このプレス装置は、上面にワークとなる板材３０を支持して矢印方向Ｃに移動させるダイ３４と、ダイ３４に設けた穴３４ａ内に上方から押し込まれて先端の刃部で板材３０を切断、打ち抜きするパンチ３３と、パンチによる打ち抜き時に板材３０をダイ３４との間で押さえ込むストリッパー３５と、を概略備えている。
ＳＵＳなどの圧延金属板３０は矢印Ｃ方向にリニアで精度良く送られる。所定位置でストリッパー３５が降下して板材をダイ３４とで挟んで固定し、パンチ３３が降下して板材３０を打ち抜く。打ち抜かれたカス３６は下に落下する。パンチ３３、ダイ３４、ストリッパー３５は圧力室、流体抵抗等を構成する空所に対応した形状になっている。ここで圧延金属板３０の圧延方向は矢印Ａ方向になっている。
図２、図３の場合と同様に圧延方向Ａに対して直交する方向Ｂが、個々の圧力室８の長手方向となるように形成し、プレート外形の長辺を、圧延方向と略平行としているので、細長い長尺チャンバープレートの長尺方向の剛性を大きくすることができ、反りや撓みを小さくすることができる。特にプレスで加工した場合、圧延金属板に加工時の応力が発生しやすく、完成したチャンバープレートに反りや撓みが発生しやすいが、本発明の構成によれば、長尺方向の剛性が大きいために反りや撓みを小さくすることができる。

一般的に圧延金属板３０は圧延方向Ａに長いロールとなっている。圧力室８の長手方向を圧延方向と平行とした場合、圧力室の配列方向はロールの幅方向となる。圧力室８を多数並べた長尺なチャンバープレートを作製する場合、チャンバープレートの長さに応じたロール幅が必要となるためロール幅が大きくなる。ロール幅が大きくなると、圧延装置、焼鈍装置などの圧延板を製造する装置としても大型のものが必要となり、コスト高となってしまう。
製品のラインナップのためにノズル数の少ない低価格機、ノズル数の多い高速機などを製造する場合、各機種に応じてチャンバープレートの長さが変わってくる。圧力室の長手方向を圧延方向と平行とした場合には、チャンバープレートの長さに応じた複数の幅の圧延金属板を準備する必要がある。
これに対して、本発明のように圧延方向Ａに対して直交する方向が個々の圧力室８の長手方向となるように形成する（圧力室の配列方向をロールの長手方向と一致させる）ことによって、チャンバープレートの長さが多種にわたっていても、ロール方向の長さを調整するだけで、圧延金属板は複数の幅を用意する必要がない。
さらに、複数の圧延金属板をプレス装置に供給して連続してプレス加工することによってチャンバープレートを連続して製造することもでき、大量に生産する必要がある場合には特に生産性の向上が図れる。

また、従来のように圧力室８の長手方向を圧延方向Ａと平行とした場合には、複数のチャンバープレートを連続して作製するには、圧力室並びに送る方向のリニアと、次のチャンバープレートに送る方向リニアの二軸のリニアが必要となり、装置コストが高く、大型の装置となってしまう。一方、本発明のように個々の圧力室８の長手方向を圧延方向Ａと直交する方向となるように構成することによって、複数のチャンバープレートを連続して作製する場合にも、ワークの送り、位置決めを行うリニアは一軸でよく、装置コストが低く、装置の大きさも小さくて済むこととなる。
なお、図５には、図３に示されている位置決め孔３７やダンパー室２３などが省略されているが、これらの形状に対応したパンチとダイもプレス装置に備えることによって、位置決め孔やダンパー室を形成できることは言うまでもない。

次に、図６は本発明の他の実施形態に係る液体吐出ヘッドの構成を示す縦断面図である。
図１の実施形態に係る液体吐出ヘッドでは、振動板６、チャンバープレート５、ノズルプレート４を積層することによって流路ユニット１を構成していたが、本実施形態では、図６に示すように、振動板６、チャンバープレート５、リストリクタプレート３８、ノズルプレート４によって流路ユニット１を構成している。
図７はチャンバープレート５とリストリクタプレート３８の要部平面図であり、何れもほぼ同形状、同寸法、同配置で、圧力室８となるスリット８を有している。各プレートを重ねた時に各スリット８は整合状態で連通した状態となる。リストリクタプレート３８側のスリット８には流体抵抗部１０が設けられている。
圧力室８を狭ピッチで配列することによる高密度化実現のためには、製造方法としてエッチングを採用するか、或いはプレスを採用するかに関わらず、工法上、圧延金属板の板厚は薄い方が好ましいが、板厚が薄くなると圧力室８の高さが低くなり、圧力室の流体抵抗値が大きくなる。その結果、液吐出周波数を大きくしてゆくと液の供給が液吐出に追いつかなくなり吐出不良が生じる。

本実施形態では図７に示すようにチャンバープレート５に対してリストリクタプレート３８を積層することにより十分な高さを備えた圧力室８を構成している。例えば、チャンバープレート５とリストリクタプレート３８として厚さが４０μｍのものを用いた場合、圧力室８の高さは８０μｍとなる。また振動板６の流体抵抗部１０に対応するダイヤフラム位置には、チャンバープレート５が接合接着されているので、ダイヤフラム部の大きなコンプライアンスによる圧力損失が小さくなり、より高効率の液吐出、より高周波数の液吐出が可能となる。
本実施形態においても、チャンバープレート５とリストリクタプレート３８は個々の圧力室８の長手方向Ｂが圧延方向Ａと直交する方向となるように形成し、プレート外形の長辺を圧延方向と略平行としているので、細長い長尺チャンバープレートの長尺方向の剛性を大きくすることができ、反りや撓みを小さくすることができる。
次に、各実施形態では圧電振動子７をｄ３３方向へ変位させる例を示したが、ｄ３１方向の変位を用いることも可能である。

図８は圧電振動子７をｄ３１方向へ変位させる場合の液体吐出ヘッドの構成を示す断面図である。振動板６より上部の構成は図１の実施形態に示した構成と同じである。ベース部材２１はセラミックスなどの絶縁性材料からなり、片面には薄膜電極３９が形成されており、ベース部材２１の薄膜電極３９形成面に圧電振動子７が接着剤または半田などでろう付け接合されている。
この際、治具などを用いてベース部材２１のエッジと圧電振動子７が平行となるように位置合わせされる。ダイシングあるいはワイヤーソーなどを用いて、圧電振動子７とベース部材２１上の薄膜電極３９を同時に切断し、等ピッチで並ぶ個別圧電振動子を形成するとともに、薄膜電極３９をも分割して各個別圧電振動子ごとの引き出し電極を設ける。引き出し電極にＦＰＣ２０を半田やＡＣＦなどによって接合する。
上述の実施形態においては、圧力室列を２列としたものを一例として説明したが、圧力室列数は２列に限らず１列、或いは４列、６列等々にも適用することができ、多列のものであっても本発明は有効である。
なお、上記各実施形態においては、圧延金属板としてステンレス（ＳＵＳ）鋼を使用した例を示したが、圧延加工及びエッチングが可能で、しかも接着性が高い他の金属、例えば銅、ニッケル、鉄を使用してもよく、同様の効果を得ることができる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを搭載したインクジェット記録装置（液体吐出装置）の一例について図９及び図１０を参照して説明する。なお、図９は同記録装置の斜視説明図、図１０は同記録装置の機構部の側面説明図である。
このインクジェット記録装置は、記録装置本体８１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載した本発明を実施したインクジェットヘッドからなる液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部８２等を収納し、装置本体８１の下方部には前方側から多数枚の用紙８３を積載可能な給紙カセット（或いは給紙トレイでもよい。）８４を抜き差し自在に装着することができ、また、用紙８３を手差しで給紙するための手差しトレイ８５を開倒することができ、給紙カセット８４或いは手差しトレイ８５から給送される用紙８３を取り込み、印字機構部８２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ８６に排紙する。

印字機構部８２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド９１と従ガイドロッド９２とでキャリッジ９３を主走査方向（図１０の紙面直交方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ９３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する本発明に係るインクジェットヘッドからなるヘッド９４を複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
またキャリッジ９３にはヘッド９４に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ９５を交換可能に装着している。
インクカートリッジ６５は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘッド６４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。
ここで、キャリッジ６３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド９１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド９２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ９３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ９７で回転駆動される駆動プーリ９８と従動プーリ９９との間にタイミングベルト１００を張装し、このタイミングベルト１００をキャリッジ９３に固定しており、主走査モータ９７の正逆回転によりキャリッジ９３が往復駆動される。

一方、給紙カセット８４にセットした用紙８３をヘッド９４の下方側に搬送するために、給紙カセット８４から用紙８３を分離給装する給紙ローラ１０１及びフリクションパッド１０２と、用紙８３を案内するガイド部材１０３と、給紙された用紙８３を反転させて搬送する搬送ローラ１０４と、この搬送ローラ１０４の周面に押し付けられる搬送コロ１０５及び搬送ローラ１０４からの用紙８３の送り出し角度を規定する先端コロ１０６とを設けている。搬送ローラ１３４は副走査モータ１０７によってギヤ列を介して回転駆動される。
そして、キャリッジ９３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１０４から送り出された用紙８３を記録ヘッド９４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材１０９を設けている。この印写受け部材１０９の用紙搬送方向下流側には、用紙８３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１１１、拍車１１２を設け、さらに用紙８３を排紙トレイ８６に送り出す排紙ローラ１１３及び拍車１１４と、排紙経路を形成するガイド部材１１５、１１６とを配設している。
記録時には、キャリッジ９３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド９４を駆動することにより、停止している用紙８３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙８３を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙８３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙８３を排紙する。

また、キャリッジ９３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、ヘッド９４の吐出不良を回復するための回復装置１１７を配置している。回復装置１１７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。
キャリッジ９３は印字待機中にはこの回復装置１１７側に移動されてキャッピング手段でヘッド９４をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッド９４の吐出口（ノズル）を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。

次に、図１１は、インクジェット記録装置の他の構成例を示す模式的要部斜視図である。この液体吐出装置は、ノズル配列方向が用紙Ｐの送り方向に対して略直交しており、用紙の記録可能領域の全幅にわたって複数の吐出口が配された、いわゆるフルラインヘッド１２０を有している。フルラインヘッド１２０は、搬送ドラム１２１による用紙Ｐの搬送経路上に搬送経路を横切るように配置されており、用紙Ｐの記録可能領域の全幅に一括して記録を行うことができる。フルライン型インクジェット記録装置の液体吐出ヘッドはとくに長尺のものが必要とされ、長尺なチャンバープレートに対して、本発明は特に有効である。
本発明の液体吐出ヘッドは、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の被記録媒体に対して記録を行うプリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサ等の装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業用記録装置に適用することができる。

なお、本発明における「記録」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を被記録媒体に対してインク等の液体を付与することだけでなく、全面あるいはパターン等の意味を持たない画像を被記録媒体に付与することをも意味し、画像形成、印写、印字、印刷も同義語で使用するものである。
以上のように本発明の液体吐出ヘッドは、液体吐出ヘッドを構成する圧延金属板としての金属プレートが、圧延金属板の圧延方向と、該圧延金属板に形成された圧力室の長手方向とが略直交するように構成されているので、スリット状の圧力室８を多数配列した場合、チャンバープレートの剛性は圧力室の長手方向と直交する方向が構造的に剛性が小さくなる。
本発明では、圧力室の形成により剛性が小さくなる方向を、材料として剛性の大きい方向（圧延方向）に一致させている。そのため圧力室の形成によって低下する剛性の影響を小さくすることができる。剛性を確保することによってプレートの反りや撓みも抑制することができ、プレートの搬送、保持、接合、アライメントなどでの製造上の不具合を防止することができる。

圧延金属板の剛性は、圧延方向に平行な方向は、直交方向よりも剛性が大きい。長尺化に伴いプレート部品の反りや撓みが問題となってくるが、本発明では、プレート外形の長辺を圧延方向と略平行としているので、細長い長尺プレートの長尺方向の剛性を大きくすることができ、反りや撓みを小さくすることができる。
チャンバープレートの圧力室をプレス加工によって形成することにより、チャンバープレートの長さが多種にわたっていても、ロール方向の長さを調整するだけで、複数の幅を有した圧延金属板を用意する必要がない。特に、複数のチャンバープレートを連続して作製する場合にも、ワークの送り、位置決めを行うリニアは一軸でよく、装置コストが低く、装置の大きさも小さくてすむ。また、圧延方向に複数のチャンバープレートを連続してプレス加工するので、大量に生産する場合には 特に生産性の向上が図れる。
また、材料低コスト、製造コストが低く、精度のよい本発明の液体吐出ヘッドを利用することにより、低コストで高画質な液体吐出装置が実現できる。
なお、振動板は必須ではなく、本発明は振動板を有しないサーマルタイプ（熱吐出）のヘッドにも適用することができる。

本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッド（液体吐出ヘッド）の要部拡大縦断面図である。 本発明のチャンバープレートの要部平面図である。 本発明の第２の実施形態に係る液体吐出ヘッド、及び液体吐出装置を構成するチャンバープレート５の構成を示す平面図である。 （１）乃至（５）は、チャンバープレートの製造方法を説明する工程図である。 チャンバープレートの別の製造方法を示す図であり、（ａ）はプレス装置の模式図、（ｂ）はプレス装置のパンチ周辺の断面模式図である。 本発明の他の実施形態に係る液体吐出ヘッドの構成を示す縦断面図である。 （ａ）（ｂ）は、チャンバープレートとリストリクタプレートの要部平面図である。 圧電振動子をｄ３１方向へ変位させる場合の液体吐出ヘッドの構成を示す断面図である。 インクジェット記録装置の斜視説明図である。 インクジェット記録装置の機構部の側面説明図である。 インクジェット記録装置の他の構成例を示す模式的要部斜視図である。

符号の説明

１…流路ユニット、２…アクチュエータユニット、３…フレーム、４…ノズルプレート、５…チャンバープレート、６…振動板、７…圧電振動子、７ａ…圧電振動子、８…スリット（圧力室）、９…ノズル口、１０…流体抵抗部、１１…共通液室、１２…凸部、１３、１４…ダイヤフラム、１４…ダイヤフラム部、１５…液体供給口、１６…圧延金属板、２０…ＦＰＣケーブル、２１…ベース部材、２２…ドライバＩＣ、２３…ダンパー室、２５Ａ…内部電極、２５Ｂ…内部電極、２６…共通側外部電極、２７…個別側外部電極、２９…液供給路、３０…圧延金属板、３１…レジスト、３２…マスク、３３…パンチ、３４…ダイ、３４ａ…穴、３５…ストリッパー、３６…カス、３７…位置決め孔、３８…リストリクタプレート、３９…薄膜電極、６３…キャリッジ、６４…ヘッド、６５…インクカートリッジ、７…圧電振動子、８１…記録装置本体、８２…印字機構部、８３…用紙、８４…給紙カセット、８５…トレイ、８６…排紙トレイ、９…ノズル口、９１…主ガイドロッド、９２…従ガイドロッド、９３…キャリッジ、９４…記録ヘッド、９５…インクカートリッジ、９７…主走査モータ、９７…主走査モータ、９８…駆動プーリ、９９…従動プーリ、１００…タイミングベルト、１０１…給紙ローラ、１０２…フリクションパッド、１０３…ガイド部材、１０４…搬送ローラ、１０５…搬送コロ、１０６…先端コロ、１０７…副走査モータ、１１１…搬送コロ、１１２…拍車、１１３…排紙ローラ、１１４…拍車、１１５、１１６…ガイド部材、１１７…回復装置、１２０…フルラインヘッド、１２１…搬送ドラム

Claims (5)

1. 液体を吐出する複数のノズル口を備えたノズルプレートと、該ノズルプレートの内側面に接合されて前記ノズル口が連通する圧力室を形成するスリット状の空所を備えた圧延金属板から成るチャンバープレートと、前記圧力室内の液体を加圧する圧力を発生させる圧力発生手段と、を備えた液体吐出ヘッドにおいて、
   前記チャンバープレートは、その圧延方向とスリット状の前記圧力室の長手方向とが略直交していることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 請求項１記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記チャンバープレートは略長方形状であり、その長辺を前記圧延方向と略平行にしたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
3. 請求項１、又は２記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記圧力室は前記圧延金属板をプレス装置によって加工することによって形成されることを特徴とする液体吐出ヘッド。
4. 請求項３記載の液体吐出ヘッドの製造方法において、複数の前記圧延金属板をその圧延方向に沿って前記プレス装置に順次供給することにより各圧延金属板を連続してプレス加工することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
5. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の液体吐出ヘッドを備えたことを特徴とする液体吐出装置。

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