JP3687670B2 - 液体噴射ヘッドの製造方法およびこの製造方法により製造された液体噴射ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、液体噴射ヘッドの製造方法およびこの製造方法により製造された液体噴射ヘッドに関するものである。

液体をノズル開口から噴射させる液体噴射ヘッドの製造方法やそれによって製造された液体噴射ヘッドは、種々な液体を対象にしたものが知られているが、そのなかでも代表的なものとして、インクジェット式記録装置に装着される記録ヘッドをあげることができる。そこで、従来の技術を上記記録ヘッドを例にとって説明する。

下記の特許文献１には、ノズル開口が列設されたノズルプレートと、上記ノズル開口に連通する圧力発生室ならびに上記圧力発生室に供給されるインクを貯留するインク貯留室が形成されている流路形成板と、上記圧力発生室の開口を塞ぐ封止板とを積層させた状態で接合して流路ユニットを形成し、上記圧力発生室に圧力変動を与える圧力発生素子に対応させて上記流路ユニットをヘッドケースに貼着する記録ヘッドの製造方法が開示されている。また、同文献には、上記流路形成板が圧力発生室の列毎に分割されていることが開示されている。

特開２００２−１４４５６１号公報

しかしながら、上記の従来技術では、流路形成板を圧力発生室の列毎に分割することにより、高湿環境下におかれた合成樹脂製ヘッドケースの膨潤変形に対して、流路形成板が好適な順応性を呈することは開示されているが、流路形成板を分割する方法が、記録ヘッドの一連の製造過程のなかでどのようにして行なわれるのかは開示されていない。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、流路形成板の分割を含んだ液体噴射ヘッドの製造を、すぐれた工程管理や品質管理のもとで遂行できるとともに、良好な動作性能の液体噴射ヘッドの提供をその目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、ノズル開口が列設されたノズルプレートと、上記ノズル開口に連通する圧力発生室ならびに上記圧力発生室に供給される液体を貯留する液体貯留室が形成されているとともに上記圧力発生室の列に沿って複数の分割板に分割されている流路形成板と、上記圧力発生室の開口を塞ぐ封止板とを積層させた状態で接合して流路ユニットを形成し、上記圧力発生室に圧力変動を与える圧力発生素子に対応させて上記流路ユニットをヘッドケースに貼着する液体噴射ヘッドの製造方法であって、上記ノズルプレートと上記流路形成板との相対位置を設定した状態で流路形成板を一体的な状態から上記分割板に分割することを要旨とする。

すなわち、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、上記ノズルプレートと上記流路形成板との相対位置を設定した状態で流路形成板を一体的な状態から上記分割板に分割することを要旨とする。

このように、上記ノズルプレートと流路形成板とを積層した状態で両者の相対位置を確定し、その状況下で流路形成板を一体的な状態から個々の分割板に分割するものであるから、分割後の分割板とノズルプレートとの相対位置関係が、流路形成板の分割以前に設定されている。したがって、分割された分割板を改めてノズルプレートに合致させるような効率の悪い製造工程を採用する必要がなく、生産性向上にとって有効である。さらに、各分割板に形成された形状部分とノズルプレートに形成された形状部分との相対位置、例えば、分割板に列設されている圧力発生室とノズルプレートのノズル開口との相対位置が正しく設定でき、組立て精度の高い液体噴射ヘッドがえられる。

本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記分割板が、上記流路形成板に形成した分割スリットによって分割されている場合には、上記圧力発生室の列に沿って配置された分割スリットを境界にして各分割板が形成されるので、各分割板は圧力発生室に正しく適合した状態でえられる。

本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記分割スリットが上記流路形成板の外縁部を形成する間欠スリットに連続させてあり、上記間欠スリットに各分割板を周囲に接続する接続部が形成されることにより、分割前の分割板が一体的な状態となっている場合には、上記接続部を分断すれば直ちに分割板が形成されるので、分割板が簡単な工程によって確保できる。そして、分割板は接続部が分断されたときの箇所で相手方のノズルプレートとの相対位置が正しく設定できるので、流路ユニットの組立て精度の向上が行なえる。また、接続部の分断前においては分割板が一体的な状態になっているので、各分割板が正しい位置におかれた状態で流路形成板を一体的な部品として製造工程において取扱うことができ、分割板の位置が狂ったりすることがなく、組立て精度を高めることができる。

本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記間欠スリットを、ひとつの素材板に流路形成板の外形に応じて複数設けて、ひとつの素材板から複数の流路形成板を形成する場合には、ひとつの素材板から多数の流路形成板を上記間欠スリットを境界にして製作することができ、生産性向上にとって効果的である。また、隣接する流路形成板のあいだには間欠スリットだけが存在するので、捨てられる素材板が少なくなり、素材板に対する歩留まりが向上する。さらに、ノズルプレートの配置枚数を流路形成板の上記複数枚数に合わせて設定しておくことにより、ノズルプレートと流路形成板との接合が一時に複数行なえて、生産性向上に有効である。

本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記分割スリットに素材板の厚さよりも薄い厚さの補助接続部が架設されることにより隣接する分割板が接続されている場合には、上記補助接続部により隣接する分割板が接続されているので、隣合う分割板同士の相対位置が狂うことがなく、分割板の圧力発生室とノズルプレートのノズル開口との位置関係が正確に求められる。そして、補助接続部の厚さは素材板の厚さよりも薄くしてあるので、製造工程での取扱いで流路形成板に曲げ力が作用しても、上記のように薄くされていることにより容易に湾曲して、補助接続部が折損することがない。

本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記補助接続部が、屈曲した帯状の形態である場合には、屈曲形状を適宜選定することにより、隣合う分割板が接近したり分割スリットの長手方向に沿って互いに反対側にずれたりする等、種々な分割板の相対変位に順応しながら、補助接続部が折損することのない状態が維持できる。

本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記屈曲した帯状の形態が、略Ｚ字状である場合には、隣合う分割板が接近したり分割スリットの長手方向に沿って互いに反対側にずれたりする等、種々な分割板の相対変位に順応することができる。さらに、素材板であるシリコン単結晶板に異方性エッチングを施して分割スリットや間欠スリット等を形成するときには、結晶方位により決まる方向にエッチングが進行するので、この方向にＺ字状の傾斜部位を合致させることにより、エッチング工程で簡単にＺ字状の形状が確保できる。

本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記間欠スリットの接続部が、上記流路ユニットに付着した展延シートに張力を付与することにより分断される場合には、上記展延シートに種々な方向の張力を付与すると、流路形成板に面方向の引張り力が同様な方向にわたって作用するので、上記接続部を引きちぎる方向に引張り力が作用したときに分断される。したがって、流路形成板に封止板とノズルプレートを積層させた状態であっても分割板が形成でき、工程簡素化が図れる。

本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記間欠スリットの接続部は、上記封止板と流路形成板とノズルプレートが積層状態で接合されたのち、ノズルプレートに付着した展延シートに張力を付与することにより分断される場合には、上記積層状態の接合が完了してから上記接続部が分断されることにより、個々の流路ユニットが完成する。したがって、封止板，流路形成板，ノズルプレートの接合を高精度のもとで完了してから、接続状態で残っている接続部を分断するものであるから、高精度の品質を維持しつつ工程簡素化が可能となる。

本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記分割スリット及び間欠スリットの少なくとも一方は、エッチング処理によって形成される場合には、エッチングにおけるフォトレジスト等のマスクパターンを上記各スリットに適した形態で素材板に配置しておくことにより、分割スリットを分割板の分割にとって最適な形状にしたり、間欠スリットやその接続部の寸法，形状を分割スリットと間欠スリットの連続性や接続部の分断にとって最適なものとすることができる。

本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記素材板はシリコン単結晶板であり、上記分割スリット及び間欠スリットの少なくとも一方は、上記シリコン単結晶板に異方性エッチングを施すことにより形成される場合には、上記分割スリットで分割板の分割ラインを正確に設定することができる。あるいは、間欠スリットやその接続部の寸法，形状を分割スリットと間欠スリットの連続性や接続部の分断にとって最適なものとすることができる。例えば、補正パターンを含めたフォトレジストによるエッチング範囲の設定により、間欠スリットの形状そのものを必要最小限のスリット形状とし、しかも接続部を分断に適した寸法や形状とすることができる。また、結晶方位により決まる方向にエッチングが進行する現象を利用して、間欠スリットのエッチング範囲を最適なものとすることも可能である。

本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、治具に設けられた位置決めピンにより、上記封止板と流路形成板とノズルプレートの相対位置を設定したのち流路形成板を分割する場合には、上記位置決めピンにより封止板と流路形成板とノズルプレートの相対位置が設定されたまま流路形成板が分割板に分割されるので、分割後の封止板と分割板とノズルプレートの相対位置も適正に維持される。したがって、組立て精度の良好な液体噴射ヘッドがえられる。

上記目的を達成するために、本発明の液体噴射ヘッドは、ノズル開口が列設されたノズルプレートと、上記ノズル開口に連通する圧力発生室ならびに上記圧力発生室に供給される液体を貯留する液体貯留室が形成されているとともに上記圧力発生室の列に沿って複数の分割板に分割されている流路形成板と、上記圧力発生室の開口を塞ぐ封止板とを積層させた状態で接合して流路ユニットを形成し、上記圧力発生室に圧力変動を与える圧力発生素子に対応させて上記流路ユニットをヘッドケースに貼着した液体噴射ヘッドであって、上記流路形成板の外縁部には、素材板に設けた間欠スリットの接続部を分断することにより形成された分断箇所が存在していることを要旨とする。

すなわち、上記流路形成板の外縁部には、素材板に設けた間欠スリットの接続部を分断することにより形成された分断箇所が存在していることを要旨とする。
上記分断箇所はいわゆる破断面に相当する箇所であり、このような分断箇所が何等仕上げ加工を施されることなく、流路ユニットの外周部近傍に存在して液体噴射ヘッドを構成しているので、仕上げ加工等を行なわない製造原価を少しでも安価にした液体噴射ヘッドが所期の動作品質を確保した状態でえられる。つまり、間欠スリットによって生じる分断箇所なので、その破断面はきわめて微小なものとなり、そのままの状態で流路ユニットに組込んでも何等問題にならないで、経済的な効果がえられるのである。

本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記流路形成板を分割板に分割する分割スリットに上記素材板の厚さよりも薄い厚さの補助接続部が存在している場合には、上記補助接続部により隣接する分割板が接続されているので、隣合う分割板同士の相対位置が狂うことがなく、分割板の圧力発生室とノズルプレートのノズル開口との位置関係が正確に求められる。したがって、ノズル開口からの液体噴出特性がノズル開口全体にわたって可及的に均一なものとされた安定した液体噴射の液体噴射ヘッドがえられる。

本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記補助接続部が、屈曲した帯状の形態である場合には、屈曲形状を適宜選定することにより、隣合う分割板が接近したり分割スリットの長手方向に沿って互いに反対側にずれたりする等、種々な分割板の相対変位に順応しながら、補助接続部が折損することのない状態が維持でき、補助接続部で接続された分割板が異常な位置ずれを呈するようなことのない高い精度の組立て品質による液体噴射ヘッドがえられる。

本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記屈曲した帯状の形態が、略Ｚ字状である場合には、隣合う分割板が接近したり分割スリットの長手方向に沿って互いに反対側にずれたりする等、種々な分割板の相対変位に順応することができる。さらに、素材板であるシリコン単結晶板に異方性エッチングを施して分割スリットや間欠スリット等を形成するときには、結晶方位により決まる方向にエッチングが進行するので、この方向にＺ字状の傾斜部位を合致させることにより、エッチング工程で簡単にＺ字状の形状が確保できる。上記のような性格の略Ｚ字状の補助接続部を有する流路形成板が液体噴射ヘッドに組込まれているので、この補助接続部で接続された分割板が異常な位置ずれを呈するようなことのない高い精度の組立て品質による液体噴射ヘッドがえられる。

本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記補助接続部が分断されている場合には、間欠スリットの接続部を分断する過渡期に上記補助接続部を分断することができる。このように補助接続部が分断されていることにより、ヘッドケースに高湿環境下における膨潤で変形が生じたときに、補助接続部が分断されているので、個々の分割板は上記ヘッドケースの変形に忠実に順応して、分割板の圧力発生室とノズルプレートのノズル開口の位置関係に狂いが発生したりしない。なお、分断前の組立て段階においては、分断されていない状態により上述の利点が確保できる。

本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記封止板と流路形成板とノズルプレートには、流路ユニット組立て用の治具に設けられた位置決めピンが嵌入する位置決め穴が設けられている場合には、位置決めピンにより封止板と流路形成板とノズルプレートの相対位置が設定されたまま流路形成板が分割板に分割されるので、分割後のノズルプレートと分割板との相対位置も適正に維持される。したがって、組立て精度の良好な液体噴射ヘッドがえられ、安定した液体噴射ヘッドの性能が確保できる。

以上のように、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法によれば、上記ノズルプレートと流路形成板とを積層した状態で両者の相対位置を確定し、その状況下で流路形成板を一体的な状態から個々の分割板に分割するものであるから、分割後の分割板とノズルプレートとの相対位置関係が、流路形成板の分割と同時に設定される。したがって、分割された分割板を改めてノズルプレートに合致させるような効率の悪い製造工程を採用する必要がなく、生産性向上にとって有効である。
さらに、各分割板に形成された形状部分とノズルプレートに形成された形状部分との相対位置、例えば、分割板に列設されている圧力発生室とノズルプレートのノズル開口との相対位置が正しく設定でき、組立て精度の高い液体噴射ヘッドがえられる。

また、上記製造方法によってえられた液体噴射ヘッドによれば、上記流路形成板の外縁部には、素材板に設けた間欠スリットの接続部を分断することにより形成された分断箇所が存在しており、このような分断箇所が何等仕上げ加工を施されることなく、流路ユニットの外周部近傍に存在して液体噴射ヘッドを構成しているので、仕上げ加工等を行なわない製造原価を少しでも安価にした液体噴射ヘッドが所期の動作品質を確保した状態でえられる。つまり、間欠スリットによって生じる分断箇所なので、その破断面はきわめて微小なものとなり、そのままの状態で流路ユニットに組込んでも何等問題にならないで、経済的な効果がえられるのである。

つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。

本発明の液体噴射ヘッドの製造方法によって製造された液体噴射ヘッドは、上述のように種々な液体を対象にして機能させることができ、図示の実施の形態においてはその代表的な事例として、インクジェット式記録装置に採用される記録ヘッドの製造方法およびその方法で製造された記録ヘッドを実施の形態の対象にしている。

図１および図２は、本発明が適用される記録ヘッドの一実施の形態を示す図である。この記録ヘッドは、ヘッドケース１０と、このヘッドケース１０のユニット固着面１３に接着剤等で固着される流路ユニット９とから構成されている。上記流路ユニット９は、図３に示すノズルプレート６と、流路形成板４と、振動板の形態で例示されている封止板８とが積層され接着されて構成されている。

上記ノズルプレート６は、ステンレス板からなり、多数のノズル開口５が複数列（この例では５列）をなすよう穿設されている。上記流路形成板４は、素材板であるシリコン単結晶板４Ｂからなり、上記ノズル開口５に連通する圧力発生室１と、ノズル開口５から吐出させるインクを一時貯留するインク貯留室２と、上記インク貯留室２から圧力発生室１にインクを供給するインク供給路３とに対応する空間が、異方性エッチングにより形成されている。

上記圧力発生室１は、それぞれ各ノズル開口５と対応する位置に列設され、インク貯留室２は、各圧力発生室１の列ごとに設けられている。そして、一側（図３における左）側の２組と２組は、それぞれ圧力発生室１が向き合うように配置されている。また、インク貯留室２および圧力発生室１の一部は、素材板であるシリコン単結晶板４Ｂを上下に貫通するよう形成され、インク供給路３と圧力発生室１の他の部分は、流路形成板４の上面と下面にそれぞれ凹設されている。

上記流路形成板４は、圧力発生室１の列毎に分割された分割板４Ａとされており、この例では、１つのヘッドケース１０に対して５枚の分割板４Ａを有している。したがって、それぞれの分割板４Ａには、ノズル開口５の列に対応した１列の圧力発生室１の列と、上記列設された各圧力発生室１に連通するひとつのインク貯留室２とが形成されている。このように、シリコン単結晶板から形成された流路形成板４が複数に分割されて分割板４Ａが構成されている。

そして、流路ユニット９は、それぞれ１枚づつのノズルプレート６と振動板８の間に、５枚の分割板４Ａが並べられた状態で積層されて形成されている。この状態で、分割板４Ａ同士の間には、スリット状の隙間１１が形成されている。

上記振動板８は、樹脂フィルムとステンレス板がラミネートされており、各圧力発生室１に対応する部分の下面に、ステンレス板の島部８Ａが形成されている。また、上記振動板８は、インク貯留室２にインクを導入するためのインク導入口１２が穿設されている。

上記ヘッドケース１０は、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂の射出成形品であり、ユニット固着面１３の上記インク導入口１２に対応する部分に、インク貯留室２にインクを導入するインク供給管１４が開口されている。また、インク貯留室２に対応する部分に、インク貯留室２の形状と略一致する形状のダンパ用凹部１５が形成されている。このダンパ用凹部１５の底面には、インク供給管１４の両側に、ノズル開口５の列設方向に延び、底部まで貫通する空気抜き穴１７が穿設されている。

図２において、１８は圧電振動子７が固定される固定基板、１９は上記固定基板１８に圧電振動子７が固定されてなる圧電振動子ユニットを収容する収容室である。上記圧電振動子７は、縦振動モードの圧電振動子７であり、駆動信号の入力により長手方向に伸縮振動して圧力発生室１に圧力変動を与えるようになっている。

上記ダンパ用凹部１５は、インク貯留室２の下側開口を封止する振動板８の変形空間であり、インク滴吐出時のインク貯留室２内の圧力変動を、振動板８の変形によって吸収するようになっている。この振動板８の変形時には、ダンパ用凹部１５内の空気が空気抜き穴１７から外部に抜け、ダンパ用凹部１５内の圧力上昇を防止するようになっている。

上記構成の記録ヘッドは、例えば、つぎのようにして組立てられる。すなわち、まず、ヘッドケース１０のユニット固着面１３に、ダンパ用凹部１５やインク供給管１４に流れ込まないよう接着剤を塗布したり、あるいは所定形状に打ち抜き形成等された接着シートを貼着し、その上に、あらかじめ接着剤等で接合されて組み立てられた流路ユニット９を載置する。ついで、４０〜１００℃程度の温度に加熱し、必要に応じて押圧等することにより、流路ユニット９とヘッドケース１０とを固着する。

一方、圧電振動子７が固定基板１８に固定された圧電振動子ユニットを準備し、上記圧電振動子７の先端に接着剤を塗布しておく。つぎに、流路ユニット９が下側になるよう上記ヘッドケース１０を反転させ、上記圧電振動子ユニットを収容室２８に収容して接着固定する。この状態で、圧電振動子７の先端を流路ユニット９の振動板８に接着固定し、最後に固定基板１８をヘッドケース１０に固定することにより、記録ヘッドが完成する。

上記記録ヘッドでは、駆動回路（図示せず）で発生させた駆動信号をフレキシブルケーブル（図示せず）を介して圧電振動子７に入力することにより、圧電振動子７を長手方向に伸縮させる。この圧電振動子７の伸縮により、振動板８の島部８Ａを振動させて圧力発生室１内の圧力を変化させ、圧力発生室１内のインクをノズル開口５からインク滴として吐出させるようになっている。

上記記録ヘッドでは、ひとつのヘッドケース１０に対して複数の分割板４Ａを有した流路ユニット９を備えている。このように、従来１枚の板状部材であった流路形成板４を、複数の分割板４Ａに分割したことにより、たとえ、高湿環境下に置かれて樹脂製のヘッドケース１０が膨潤し膨張したとしても、流路ユニット９がヘッドケース１０の変形に沿ってある程度変形する。しかも、分割板４Ａ同士の間に隙間１１を形成したため、流路ユニット９が変形しやすい。

このため、接着界面に加わる応力が有効に緩和され、流路ユニット９とヘッドケース１０の接着界面の剥離が防止されるうえ、吐出特性の変化も生じにくい。
しかも、この例のように、圧力発生素子として縦振動モードの圧電振動子７を用いた記録ヘッドでは、ヘッドケース１０の膨潤による圧電振動子７と流路ユニット９との接着界面の剥離や吐出特性の変化が生じやすいため、それらを有効に防止できる。

流路形成板４すなわち分割板４Ａを流路ユニット９として完成させる手順は上述のとおりである。そこで、流路ユニット９乃至は記録ヘッドが製造されて行く過程を、一体的な状態の流路形成板４から分割板４Ａに分割されて行く過程をふくめて説明する。

なお、以下の説明において例示されている流路形成板４は、図４に示すように、ひとつの分割板４Ａに、圧力発生室１の列とインク貯留室２によって形成された組が２組配置されたものが３枚あり、また、左右両側に上記組が１組ずつ配置された分割板４Ａが２枚ある。したがって、この流路形成板４では、ノズル開口５のノズル列が８本配置されている。

図４は、１枚の流路形成板４がシリコン単結晶板４Ｂに形成された状態を示す平面図である。同図ではエッチングラインが太く図示されている箇所と細く図示されている箇所があるが、これは、シリコン単結晶板４Ｂの異方性エッチングが、結晶方位により決まる方向に進行するので、この方向性が図示されている。したがって、実際には所要の形状にエッチングで切断されたり、薄肉化がなされたりしている。このようなエッチング処理により、後述の分割スリットやインク貯留室２の箇所が抜けた状態になっている。また、同図では、列設されている圧力発生室１を１本の線で図示してある。

上記流路形成板４の外縁部を形成するために、図４の上下の外縁部１９は間欠スリット１９Ａを、左右の外縁部２０は間欠スリット２０Ａをそれぞれ素材板４Ｂにエッチング処理で形成している。図５は、各間欠スリットの詳細な形状を示すもので、(Ａ）は間欠スリット１９Ａを(Ｂ）は間欠スリット２０Ａを示しており、シリコン単結晶板４Ｂの表面にコーティングされたフォトレジストが露光処理で除去された箇所が符号１９Ｂ，２０Ｂであり、この部分がエッチング処理で除去される。なお、エッチング処理において、除去される範囲が異常な状態になったり、素材板４Ｂの厚さ方向でみてアンダーカットに除去されたりするのを防止するために、図５(Ａ）(Ｂ）に示す補正パターンが採用されている。

上記間欠スリット１９Ａ，２０Ａは、フォトレジストが除去された箇所１９Ｂ，２０Ｂがエッチング処理で素材板４Ｂの板厚を貫通したスリットになるのであるが、このような貫通した各間欠スリット１９Ａ，２０Ａのあいだには接続部１９Ｃ，２０Ｃが残存させてある。

流路形成板４を各分割板４Ａに分割するために、分割スリット２１Ａが圧力発生室１の列設方向に沿って設けられている。図６は、上記分割スリット２１Ａや間欠スリット１９Ａの部分を拡大して示す平面図であり、圧力発生室１の列のあいだに配置されている分割スリット２１Ａは、圧力発生室１と分割板４Ａの端縁との間隔を正確に設定するために広幅のスリットとされ、この広幅の部分から間欠スリット１９Ａまでは幅の狭いスリットとされている。

上記分割スリット２１Ａは、間欠スリット１９Ａに連続させてあり、分割前の分割板４Ａは上記接続部１９Ｃを経て周囲すなわち隣の流路形成板４に連なっている。図６（Ａ）に示す２点鎖線は、同図の下側に形成された流路形成板４と上側に形成された流路形成板４との境界を示している。

上記分割スリット２１Ａに補助接続部２２が架設されることにより、隣接する分割板４Ａが接続されている。この補助接続部２２の厚さは素材板の厚さよりも薄くしてある。補助接続部２２を薄くする方法は、図６（Ｄ）に示すように、補助接続部２２の部分に開口部２９を設けたハーフエッチング用の第２パターン３０を用いて（Ｄ）のハッチング図示の部分だけを薄くしている。符号２２Ａはこの薄肉部である。また、補助接続部２２の形状は屈曲した帯状の形態であるが、ここではＺ字状とされている。したがって、隣接する分割板４Ａが接続されているので、隣合う分割板４Ａ同士の相対位置が狂うことがなく、分割板４Ａの圧力発生室１とノズルプレート６のノズル開口５との位置関係が正確に求められる。
そして、補助接続部２２の厚さは素材板４Ｂの厚さよりも薄くしてあるので、製造工程での取扱いで流路形成板４に曲げ力が作用しても、上記のように薄くされていることにより容易に湾曲して、補助接続部２２が折損することがない。

また、屈曲形状を適宜選定することにより、隣合う分割板４Ａが接近したり分割スリット２１Ａの長手方向に沿って互いに反対側にずれたりする等、種々な分割板４Ａの相対変位に順応しながら、補助接続部２２が折損することのない状態が維持できる。さらに、素材板４Ｂであるシリコン単結晶板に異方性エッチングを施して分割スリット２１Ａや間欠スリット１９Ａ，２０Ａ等を形成するときには、結晶方位により決まる方向にエッチングが進行するので、この方向にＺ字状の傾斜部位を合致させることにより、エッチング工程で簡単にＺ字状の形状が確保できる。

図７は、ひとつの円形の素材板４Ｂから多数の流路形成板４を上記間欠スリット１９Ａ，２０Ａを境界にして製作したものであり、いわゆる流路形成板４の多数取りができて生産性向上にとって効果的である。また、隣接する流路形成板４のあいだには間欠スリット１９Ａ，２０Ａだけが存在するので、捨てられる素材板４Ｂが少なくなり、素材板４Ｂに対する歩留まりが向上する。さらに、後述の製造工程において封止板８やノズルプレート６の配置枚数を流路形成板４の上記複数枚数に合わせて設定しておくことにより、封止板８と流路形成板４とノズルプレート６の接合が一時に行なえて、生産性向上に有効である。

つぎに、上記流路形成板４を含む流路ユニット９が組立てられて行く工程を、説明する。

図８は、円盤状の組立て用の治具２３の上に１枚ずつに成形された多数の封止板８が載置された状態を示す。上記治具２３に設けられた位置決めピン２４は、各封止板８の隅部分にあけられた位置決め穴（図示していない）を貫通した状態で、封止板８の載置位置が設定される。ここでは、封止板８は１０枚である。

ついで、図９および図１２に示すように、封止板８に接着剤２７により流路形成板４が接合される。このときにも上記位置決めピン２４が流路形成板４の位置決め穴（図示していない）を貫通して、封止板８と流路形成板４との正しい位置関係が確保される。流路形成板４は、間欠スリット１９Ａ，２０Ａの接続部１９Ｃ，２０Ｃを介して複数のものが連なった状態になっていて、封止板８に合致させて接合してある。ここでも、流路形成板４は１０枚である。

その後、図１０に示すように、流路形成板４に接着剤２５により、１枚ずつに形成されたノズルプレート６が接合される。このときにも上記位置決めピン２４がノズルプレート６の位置決め穴（図示していない）を貫通して、封止板８と流路形成板４との正しい位置関係が確保される。なお、図１０においてはノズル開口５の列が直線で図示されている。

さらに、粘着性と展延性のある展延シート２６を、最後に接合されたノズルプレート６を全面的に覆うような状態でノズルプレート６に粘着する。それから、各接続部１９Ｃ，２０Ｃと展延シート２６だけで連なっている一体化された状態の封止板８，流路形成板４，ノズルプレート６，展延シート２６を治具２３から取外す。そして、上記展延シート２６の周囲を間欠スリット１９Ａや２０Ａの長手方向に引張ることにより、各接続部１９Ｃ，２０Ｃが分断される。この分断により、連なっていた１０枚の流路形成板４は、接続部１９Ｃ，２０Ｃの引きちぎれにより、各流路形成板４の境界線が消滅した状態になる。同時に、分割板４Ａを一体的な状態にしていた接続部１９Ｃが分断されるので、分割板４Ａはそれぞれ独立した分割板４Ａとなる。そして、最後に展延シート２６が除去される。したがって、封止板８，流路形成板４，ノズルプレート６が接合された状態であっても分割板４Ａが形成でき、工程簡素化が図れる。

上記の展延シート２６に張力を作用させるときには、流路形成板４に封止板８やノズルプレート６が接着されているが、間欠スリット１９Ａ，２０Ａの接続部１９Ｃ，２０Ｃは微小な寸法であるため、わずかな引張り応力が作用しただけで接続部１９Ｃ，２０Ｃが分断され、分断後において分割板４Ａとノズルプレート６や封止板８との相対位置を狂わせることがない。

上記展延シート２６は、一般に半導体製造に使用されているダイシングテープ（エキスパンドフィルム）であり、例えば、古河電気工業株式会社製の製品番号ＵＣ−３５３ＥＰ−１１０等があげられる。

なお、流路形成板４が分断されるときには、補助接続部２２の役割が完了しているので、上記分断時に補助接続部２２がちぎれたりしても問題はない。

上記のような製造工程により、分割後の分割板４Ａとノズルプレート６との相対位置関係が、流路形成板４の分割と同時に設定される。したがって、分割された分割板４Ａを改めてノズルプレート６に合致させるような効率の悪い製造工程を採用する必要がなく、生産性向上にとって有効である。さらに、分割板４Ａに列設されている圧力発生室１とノズルプレート６のノズル開口５との相対位置が正しく設定でき、組立て精度の高い記録ヘッドがえられる。

また、接続部１９Ｃ，２０Ｃの分断前においては分割板４Ａが一体的な状態になっているので、各分割板４Ａが正しい位置におかれた状態で流路形成板４を一体的な部品として製造工程において取扱うことができ、分割板４Ａの位置が狂ったりすることがなく、組立て精度を高めることができる。

上記分割スリット２１Ａや間欠スリット１９Ａ，２０Ａは、エッチング処理によって形成されるので、エッチングにおけるフォトレジスト等のマスクパターンを上記各スリットに適した形態で素材板４Ｂに配置しておくことにより、分割スリット２１Ａを分割板４Ａの分割にとって最適な形状にしたり、間欠スリット１９Ａ，２０Ａやその接続部１９Ｃ，２０Ｃの寸法，形状を分割スリット２１Ａと間欠スリット１９Ａの連続性や接続部１９Ｃ，２０Ｃの分断にとって最適なものとすることができる。

上記素材板４Ｂはシリコン単結晶板であり、分割スリット２１Ａおよび間欠スリット１９Ａ，２０Ａは、上記シリコン単結晶板に異方性エッチングを施して形成されるので、上記分割スリット２１Ａを分割板４Ａの分割ラインに沿って正確に設定することができる。あるいは、間欠スリット１９Ａ，２０Ａやその接続部１９Ｃ，２０Ｃの寸法，形状を分割スリット２１Ａと間欠スリット１９Ａの連続性や接続部１９Ｃ，２０Ｃの分断にとって最適なものとすることができる。例えば、補正パターンを含めたフォトレジストによるエッチング範囲の設定により、間欠スリット１９Ａ，２０Ａの形状そのものを必要最小限のスリット形状とし、しかも接続部１９Ｃ，２０Ｃを分断に適した寸法や形状とすることができる。また、結晶方位により決まる方向にエッチングが進行する現象を利用して、間欠スリット１９Ａ，２０Ａのエッチング範囲を最適なものとすることも可能である。

さらに、位置決めピン２４により封止板８，流路形成板４，ノズルプレート６の相対位置が設定されたまま流路形成板４が分割板４Ａに分割されるので、分割後のノズルプレート６や封止板８と分割板４Ａとの相対位置も適正に維持される。したがって、組立て精度の良好な記録ヘッドがえられる。

上述の製造方法によってえられた記録ヘッドは、上記流路形成板４の外縁部１９，２０には、素材板４Ｂに設けた間欠スリット１９Ａ，２０Ａの接続部１９Ｃ，２０Ｃを分断することにより形成された分断箇所が存在しているので、このような分断箇所が何等仕上げ加工を施されることなく、流路ユニット９の外周部近傍に存在して記録ヘッドを構成し、仕上げ加工等を行なわない製造原価を少しでも安価にした記録ヘッドが所期の動作品質を確保した状態でえられる。つまり、間欠スリット１９Ａ，２０Ａによって生じる分断箇所なので、その破断面はきわめて微小なものとなり、そのままの状態で流路ユニット９に組込んでも何等問題にならないで、経済的な効果がえられるのである。

上記流路形成板４を分割板４Ａに分割する分割スリット２１Ａに上記素材板４Ｂの厚さよりも薄い厚さの補助接続部２２が存在している。このため、上記補助接続部２２により隣接する分割板４Ａが接続されているので、隣合う分割板４Ａ同士の相対位置が狂うことがなく、分割板４Ａの圧力発生室１とノズルプレート６のノズル開口５との位置関係が正確に求められる。したがって、ノズル開口５からのインク吐出特性がノズル開口５全体にわたって可及的に均一なものとされた安定した作動特性の記録ヘッドがえられる。

上記補助接続部２２が屈曲した帯状の形態とされている。この屈曲形状を適宜選定することにより、隣合う分割板４Ａが接近したり分割スリット２１Ａの長手方向に沿って互いに反対側にずれたりする等、種々な分割板４Ａの相対変位に順応しながら、補助接続部２２が折損することのない状態が維持でき、補助接続部２２で接続された分割板４Ａが異常な位置ずれを呈するようなことのない高い精度の組立て品質による記録ヘッドがえられる。

上記屈曲した帯状の形態が、略Ｚ字状とされている。それにより、隣合う分割板４Ａが接近したり分割スリット２１Ａの長手方向に沿って互いに反対側にずれたりする等、種々な分割板４Ａの相対変位に順応することができる。さらに、素材板４Ｂであるシリコン単結晶板に異方性エッチングを施して分割スリット２１Ａや間欠スリット１９Ａ，２０Ａ等を形成するときには、結晶方位により決まる方向にエッチングが進行するので、この方向にＺ字状の傾斜部位を合致させることにより、エッチング工程で簡単にＺ字状の形状が確保できる。上記のような性格の略Ｚ字状の補助接続部２２を有する流路形成板４が記録ヘッドに組込まれているので、この補助接続部２２で接続された分割板４Ａが異常な位置ずれを呈するようなことのない高い精度の組立て品質による記録ヘッドがえられる。

上記間欠スリット１９Ａ，２０Ａの接続部１９Ｃ，２０Ｃを分断する過渡期に上記補助接続部２２を分断することができる。このように補助接続部２２が分断されていることにより、ヘッドケース１０に高湿環境下における膨潤で変形が生じたときに、補助接続部２２が分断されているので、個々の分割板４Ａは上記ヘッドケース１０の変形に忠実に順応して、分割板４Ａの圧力発生室１とノズルプレート６のノズル開口５の位置関係に狂いが発生したりしない。なお、分断前の組立て段階においては、分断されていない状態により上述の利点が確保できる。

上記治具２３の位置決めピン２４により封止板８，流路形成板４，ノズルプレート６の相対位置が設定されたまま流路形成板４が分割板４Ａに分割されるので、分割後のノズルプレート６や封止板８と分割板４Ａとの相対位置も適正に維持される。したがって、組立て精度の良好な記録ヘッドがえられ、安定したインク吐出性能が確保できる。

尚、上述では流路形成板にシリコン単結晶板を用いたが、例えばＳＵＳ鋼等を使用することも可能である。ＳＵＳ鋼等では、プレス加工により分割スリット、間欠スリットが形成でき、スリット形状も長方形のような単純な形を用いることができる。

ＳＵＳ鋼等の流路形成板を用いた場合の流路ユニットの組立て工程は、上述したシリコン単結晶板を用いた場合と同様の態様以外に、一体化された封止板８、流路形成板４、及びノズルプレート６を、展延シートを用いずに、刃物、レーザ等により間欠スリット１９Ａ，２０Ａの接続部１９Ｃ，２０Ｃを切断して分割板４Ａを形成しても良い。この場合、展延シートのようにわずかな引張り応力で分断する必要がないため、封止板、ノズルプレートについても流路形成板と同様、間欠スリットにより複数連なった態様とすることができる。複数連なった封止板、及びノズルプレートを用いることで、流路ユニット毎に位置決めをする必要がないため、少ない位置決めピンで、分割板４Ａとノズルプレート６や封止板８との相対位置を狂わせることなく流路ユニットの形成が可能である。

ところで、展延シートを用いる場合のノズルプレートの大きさを、封止板より小さい形状にすることにより、治具上での配置を容易にすることも考えられる。

上記のようないずれの製造工程においても、分割後の分割板４Ａと封止板８とノズルプレート６との相対位置関係が、流路形成板４の分割と同時に設定されるため、分割された分割板４Ａを改めてノズルプレート６に合致させるような効率の悪い製造工程を採用する必要がなく、生産性向上にとって有効である。さらに、分割板４Ａに列設されている圧力発生室１とノズルプレート６のノズル開口５との相対位置が正しく設定でき、組立て精度の高い記録ヘッドがえられる。

また、接続部１９Ｃ，２０Ｃの分断前においては分割板４Ａが一体的な状態になっているので、各分割板４Ａが正しい位置におかれた状態で流路形成板４を一体的な部品として製造工程において取扱うことができ、分割板４Ａの位置が狂ったりすることがなく、組立て精度を高めることができる。

上述の実施の形態は、インクジェット式記録装置を対象にしたものであるが、本発明によってえられた液体噴射ヘッドは、インクジェット式記録装置用のインクだけを対象にするのではなく、グルー，マニキュア，導電性液体（液体金属）等を噴射することができる。

本発明の製造方法が適用されるインクジェット式記録ヘッドの一実施の形態を示す分解斜視図である。 上記インクジェット式記録ヘッドの断面図である。 上記インクジェット式記録ヘッドに用いる流路ユニットを示す図であり、(Ａ）はノズルプレート、(Ｂ）は流路形成板、(Ｃ）は振動板である。 流路形成板のエッチング形態を示す平面図である。 間欠スリットの態様を示す平面図である。 分割スリットの部分を拡大した流路形成板の平面図(Ａ）および断面図(Ｂ）(Ｃ）である。 素材板に複数の流路形成板が形成された状態を示す平面図である。 治具上に封止板が載置された状態を示す平面図である。 封止板の上に流路形成板が接合された状態を示す平面図である。 流路形成板の上にノズルプレートが接合された状態を示す背面図である。 ノズルプレートの上に展延シートが粘着された状態を示す平面図である。 封止板，流路形成板，ノズルプレート等が治具上で積層されて行く工程を示す断面図である。

符号の説明

１ 圧力発生室
２ インク貯留室
３ インク供給路
４ 流路形成板
４Ａ 分割板
４Ｂ 素材板，シリコン単結晶板
５ ノズル開口
６ ノズルプレート
７ 圧電振動子
８ 封止板，振動板
８Ａ 島部
９ 流路ユニット
１０ ヘッドケース
１１ 隙間
１２ インク導入口
１３ ユニット固着面
１４ インク供給管
１５ ダンパ用凹部
１７ 空気抜き穴
１８ 固定基板
１９ 外縁部
１９Ａ 間欠スリット
１９Ｂ レジスト除去箇所
１９Ｃ 接続部
２０ 外縁部
２０Ａ 間欠スリット
２０Ｂ レジスト除去箇所
２０Ｃ 接続部
２１Ａ 分割スリット
２２ 補助接続部
２２Ａ 薄肉部
２３ 治具
２４ 位置決めピン
２５ 接着剤
２６ 展延シート
２７ 接着剤
２８ 収容室
２９ 開口部
３０ ハーフエッチング用の第２パターン

Claims (18)

1. ノズル開口が列設されたノズルプレートと、上記ノズル開口に連通する圧力発生室ならびに上記圧力発生室に供給される液体を貯留する液体貯留室が形成されているとともに上記圧力発生室の列に沿って複数の分割板に分割されている流路形成板と、上記圧力発生室の開口を塞ぐ封止板とを積層させた状態で接合して流路ユニットを形成し、上記圧力発生室に圧力変動を与える圧力発生素子に対応させて上記流路ユニットをヘッドケースに貼着する液体噴射ヘッドの製造方法であって、上記ノズルプレートと上記流路形成板との相対位置を設定した状態で流路形成板を一体的な状態から上記分割板に分割することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
2. 上記分割板は、上記流路形成板に形成した分割スリットによって分割されている請求項１記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
3. 上記分割スリットが上記流路形成板の外縁部を形成する間欠スリットに連続させてあり、上記間欠スリットに各分割板を周囲に接続する接続部が形成されることにより、分割前の分割板が一体的な状態となっている請求項２記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
4. 上記間欠スリットを、ひとつの素材板に流路形成板の外形に応じて複数設けて、ひとつの素材板から複数の流路形成板を形成する請求項３記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
5. 上記分割スリットに素材板の厚さよりも薄い厚さの補助接続部が架設されることにより隣接する分割板が接続されている請求項２〜４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
6. 上記補助接続部は、屈曲した帯状の形態である請求項５記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
7. 上記屈曲した帯状の形態は、略Ｚ字状である請求項６記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
8. 上記間欠スリットの接続部は、上記流路ユニットに付着した展延シートに張力を付与することにより分断される請求項４〜７のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
9. 上記間欠スリットの接続部は、上記封止板と流路形成板とノズルプレートが積層状態で接合されたのち、ノズルプレートに付着した展延シートに張力を付与することにより分断される請求項４〜８のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
10. 上記分割スリット及び間欠スリットの少なくとも一方は、エッチング処理によって形成される請求項３〜９のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
11. 上記素材板はシリコン単結晶板であり、上記分割スリット及び間欠スリットの少なくとも一方は、上記シリコン単結晶板に異方性エッチングを施すことにより形成される請求項４〜１０のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
12. 治具に設けられた位置決めピンにより、上記封止板と流路形成板とノズルプレートの相対位置を設定したのち流路形成板を分割する請求項１〜１１のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
13. ノズル開口が列設されたノズルプレートと、上記ノズル開口に連通する圧力発生室ならびに上記圧力発生室に供給される液体を貯留する液体貯留室が形成されているとともに上記圧力発生室の列に沿って複数の分割板に分割されている流路形成板と、上記圧力発生室の開口を塞ぐ封止板とを積層させた状態で接合して流路ユニットを形成し、上記圧力発生室に圧力変動を与える圧力発生素子に対応させて上記流路ユニットをヘッドケースに貼着した液体噴射ヘッドであって、上記流路形成板の外縁部には、素材板に設けた間欠スリットの接続部を分断することにより形成された分断箇所が存在していることを特徴とする液体噴射ヘッド。
14. 上記流路形成板を分割板に分割する分割スリットに上記素材板の厚さよりも薄い厚さの補助接続部が存在している請求項１３記載の液体噴射ヘッド。
15. 上記補助接続部は、屈曲した帯状の形態である請求項１４記載の液体噴射ヘッド。
16. 上記屈曲した帯状の形態は、略Ｚ字状である請求項１５記載の液体噴射ヘッド。
17. 上記補助接続部が分断されている請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
18. 上記封止板と流路形成板とノズルプレートには、流路ユニット組立て用の治具に設けられた位置決めピンが嵌入する位置決め穴が設けられている請求項１３記載の液体噴射ヘッド。
    

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