JP7035553B2 - ノズル板の製造方法、吐出ヘッドの製造方法、吐出ユニットの製造方法、吐出する装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明はノズル板の製造方法、吐出ヘッドの製造方法、吐出ユニットの製造方法、吐出する装置の製造方法に関する。

ノズル板を製造する方法としては、例えば、ノズル基材の一面にノズル穴（吐出孔）となる第１ノズルをボッシュプロセスによるエッチングで形成し、他面から第１ノズルに連通する第２ノズルを形成して、第１ノズルと第２ノズルからなる貫通穴を形成する方法が知られている（特許文献１）。

特開２０１１－０１１４２５号公報

しかしながら、特許文献１に開示の方法にあっては、ノズル穴（第１ノズル）をボッシュプロセスで形成するためには、ノズル穴の内壁面の平滑性が損なわれ、吐出曲りなどが生じるという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、吐出特性を向上することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係るノズル板の製造方法は、
ノズルを有するノズル板の製造方法であって、
ノズル基材の一面側に環状の溝を形成する溝形成工程と、
該溝形成工程後に、前記ノズル基材の一面側に前記環状の溝の内側と外側とを渡るように貼付部材を貼り付ける貼付工程と、
該貼付工程後に、前記ノズル基材の他面側に前記環状の溝に到達する深さまで、前記他面側から見て前記環状の溝が含まれるように凹部を形成する凹部形成工程と、
該凹部形成工程後に、前記貼付部材を前記ノズル基材から取り除くことにより前記ノズルとなるノズル穴を形成するノズル穴形成工程と、
を有する構成とした。

本発明によれば、吐出特性が向上する。

本発明の第１実施形態に係るノズル板の製造方法の説明に供する断面説明図である。 同じく平面説明図である。 ボッシュプロセスによるドライエッチング法による穴形状を説明する断面説明図である。 イオンアシストによるドライエッチング法による穴形状を説明する断面説明図である。 各ドライエッチング法を組み合わせた場合の穴形状を説明する断面説明図である。 実施例及び比較例の評価、測定結果の説明に供する説明図である。 本発明に係る吐出ヘッドの製造方法の一例で製造した吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向の断面説明図である。 同じく同ヘッドの図７のＸ１－Ｘ１線におけるノズル配列方向と直交する方向の断面説明図である。 本発明に係る吐出ヘッドの製造方法の他の例で製造した吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向の断面説明図である。 本発明に係る吐出する装置の製造方法の一例で製造した装置の要部平面説明図である。 同装置の要部側面説明図である。 本発明に係る吐出ユニットの製造方法の他の例で製造した吐出ユニットの要部平面説明図である。 本発明に係る吐出ユニットの製造方法の更に他の例で製造した吐出ユニットの正面説明図である。 本発明に係る吐出する装置の製造方法の他の例によって製造した装置の概略説明図である。 同装置のヘッドユニットの平面説明図である。 同装置における液体循環システムの一例の説明に供するブロック説明図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明の第１実施形態に係るノズル板の製造方法について図１及び図２を参照して説明する。図１は同製造方法の説明に供する断面説明図、図２は同じく平面説明図である。

まず、本実施形態で製造するノズル板１について説明する。ノズル板１は、図１（ｅ）に示すように、ノズル基材２０１に、連続する出口穴４ａ及び入口穴４ｂで構成されるノズル４を有している。ノズル板１の厚さはｔ０とし、出口穴４ａの深さはＤ０とする。

このノズル板１を製造するには、図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、Ｓｉ基板を用いたノズル基材２０１の一面側から、イオンアシストを用いたドライエッチング法で、環状の溝、ここでは、円環状の溝２０２を形成する。ここで、円環状の溝２０２の深さＤ１は、出口穴４ａの深さＤ０よりも深くする（Ｄ１＞Ｄ０）。

次いで、図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示すように、ノズル基材２０１の円環状の溝２０２を形成した面に粘着テープ２０３を貼り付けた後、ノズル基材２０１の他面側の研削を行い、所望のノズル板１の厚さｔ０まで加工する。

次いで、図１（ｃ）及び図２（ｃ）に示すように、ノズル基材２０１の研削後の他面側から、ボッシュプロセスを用いたドライエッチング法により、円環状の溝２０２に対向する位置で、円環状の溝２０２に到達する深さまで入口穴４ｂとなる凹部２０４を形成する。凹部２０４の深さＤ２は、厚さｔ０のノズル基材２０１の残存部分の厚さが出口穴４ａの深さＤ０になる深さとしている。

これにより、円環状の溝２０２で囲まれた内側の部分は、ノズル基材２０１から独立した島状部分２０５となる。

その後、図１（ｄ）及び図２（ｄ）に示すように、粘着テープ２０３をノズル基材２０１から剥離することで、島状部分２０５が取り除かれる。

これにより、図１（ｅ）及び図２（ｅ）に示すように、ノズル基材２０１にノズル４となる出口穴４ａ及び入口穴４ｂが形成されたノズル板１を得ることができる。

本実施形態に係る製造方法で製造したノズル板１のノズル穴（出口穴４ａ）の壁面は滑らかな壁面となり、吐出特性が向上する。

つまり、液体をノズル面に対して垂直に吐出するためには、ノズル板に対してノズル穴が垂直に形成されていること、ノズル穴の穴径が真円であること、ノズル穴の壁面（内壁）が平滑であることが挙げられる。

Ｓｉ基板をノズル基材としてエッチングでノズル穴を形成する方法としては、形状の制御性の高さからドライエッチング法工法が主に用いられ、ドライエッチング法としてはイオンアシストによる異方性エッチングとボッシュプロセスを用いた異方性エッチングがある。

イオンアシストによる異方性エッチングは穴が深くなるほど径が細くなってしまう特徴がある。一方、ボッシュプロセスを用いた異方性エッチングは径の寸法を保ったまま垂直に穴を形成できる特徴がある。そこで、ボッシュプロセスを用いた異方性エッチングが主流となっている。

ここで、ドライエッチング法による穴形状について図３ないし図５を参照して説明する。図３はボッシュプロセスによるドライエッチング法による穴形状を説明する断面説明図、図４はイオンアシストによるドライエッチング法による穴形状を説明する断面説明図である。図５は各ドライエッチング法を組み合わせた場合の穴形状を説明する断面説明図である。

図３に示すように、ボッシュプロセスによるドライエッチング法によってＳｉ基板からなるノズル基材２０１に穴２１１をあけると、穴径の制御性や直進性が高い一方、ガスの切り替えのため壁面に周期的な段差のあるスキャロップ形状２１１ａが発生し、穴の壁面の凹凸が大きくなるという特徴がある。

一方、図４に示すように、イオンアシストによるドライエッチング法によってＳｉ基板からなるノズル基材２０１に穴２１２をあけると、ボッシュプロセスに比べて壁面の凹凸が低減できる一方、穴２１２の途中から底部に向かって径が細くなる先細り形状２１２ａが生じるという特徴がある。この先細り形状２１２ａの角度は穴の径に比例し、溝の幅が細いほど角度は小さくなる。そのため、ノズル４に必要な径の穴を円筒形状で開ける場合、必要以上の深さを掘る必要がある。

ここで、出口穴４ａが深い場合、入口穴４ｂをイオンアシスト法で形成した場合は、図５（ａ）に示すように、出口穴４ａと入口穴４ｂの界面４ｃが歪になる。また、入口穴４ｂをボッシュプロセスで形成する場合は、壁面（側壁）保護膜の作用により、図５（ｂ）に示すように、フェンス４ｄが形成される。一方、出口穴４ａが浅い場合、図５（ｃ）に示すように、入口穴４ｂ側に狭窄部が生じて吐出精度に影響する。

これに対して、本実施形態のように、出口穴４ａを形成するために開口幅の小さい円環上の溝２０２で刳り貫いて形成することにより、先細り角が低減できる。そのため、出口穴４ａは比較的垂直な形状を保ちつつ、かつ、浅い溝での形成が可能となり、出口穴４ａと入口穴４ｂ付近の界面の形状が保たれることとなる。

これにより、ノズル穴（出口穴４ａ）の壁面の凹凸を低減しつつ、垂直に連通したノズル４を得ることができる。

次に、具体的な実施例及び比較例について説明する。

＜実施例１＞
結晶面方位（１００）のＳｉ基板をノズル基材２０１として、外径３０μｍ、内径２４μｍ、高さ（深さＤ１）１０μｍの円環状の溝２０２をイオンアシスト法によるドライエッチング法により形成した。そして、Ｓｉ基板を厚さｔ０＝６０μｍまで研削した。次いで、円環状の溝２０２に対向する位置で、直径４０μｍ、高さ（深さ）４５μｍの円筒穴である凹部２０４を、ボッシュプロセスを用いたドライエッチング法により形成した。その後、円環状の溝２０２の内側を除去して形成したノズル４を有するノズル板１を作製した。

＜比較例１＞
結晶面方位（１００）のＳｉ基板をノズル基材２０１として、直径３０μｍ、深さ１０μｍの円筒穴（出口穴４ａ）を、ボッシュプロセスを用いたドライエッチング法により形成した。そして、Ｓｉ基板を厚さｔ０＝６０μｍまで研削した。次いで、円筒穴（出口穴４ａ）に対向する位置で、直径６０μｍ、高さ５５μｍの円筒穴（入口穴４ｂ）を、ボッシュプロセスを用いたドライエッチング法により形成したノズル４を有するノズル板１を作製した。

＜比較例２＞
結晶面方位（１００）のＳｉ基板をノズル基材２０１として、外径３０μｍ、内径２４μｍ、高さ（深さＤ１）１０μｍの円環状の溝２０２を、ボッシュプロセスを用いたドライエッチング法により形成した。そして、Ｓｉ基板を厚さｔ０＝６０μｍまで研削した。次いで、円環状の溝２０２に対向する位置で、直径６０μｍ、高さ５５μｍの円筒穴（入口穴４ｂ）を、ボッシュプロセスを用いたドライエッチング法により形成した。その後、円環状の溝２０２の内側を除去して形成したノズル４を有するノズル板１を作製した。

＜比較例３＞
結晶面方位（１００）のＳｉ基板をノズル基材２０１として、直径３０μｍ、深さ４０μｍの円筒穴（出口穴４ａ）を、イオンアシストを用いたドライエッチング法により形成した。そして、Ｓｉ基板を厚さｔ０＝６０μｍまで研削した。次いで、円筒穴（出口穴４ａ）に対向する位置で、直径６０μｍ、高さ５５μｍの円筒穴（入口穴４ｂ）を、イオンアシストを用いたドライエッチング法により形成したノズル４を有するノズル板１を作製した。

＜比較例４＞
結晶面方位（１００）のＳｉ基板をノズル基材２０１として、直径３０μｍ、深さ４０μｍの円筒穴（出口穴４ａ）を、イオンアシストを用いたドライエッチング法により形成した。そして、Ｓｉ基板を厚さｔ０＝６０μｍまで研削した。次いで、円筒穴（出口穴４ａ）に対向する位置で、直径６０μｍ、高さ５５μｍの円筒穴（入口穴４ｂ）を、ボッシュプロセスを用いたドライエッチング法により形成したノズル４を有するノズル板１を作製した。

＜比較例５＞
結晶面方位（１００）のＳｉ基板をノズル基材２０１として、直径３０μｍ、深さ１０μｍの円筒穴（出口穴４ａ）を、イオンアシストを用いたドライエッチング法により形成した。そして、Ｓｉ基板を厚さｔ０＝６０μｍまで研削した。次いで、円筒穴（出口穴４ａ）に対向する位置で、直径６０μｍ、高さ５５μｍの円筒穴（入口穴４ｂ）を、イオンアシストを用いたドライエッチング法により形成したノズル４を有するノズル板１を作製した。

上記実施例１及び比較例１～５で作製したノズル板１の出口穴４ａの壁面の粗さＲａをＡＦＭ（原子間顕微鏡）によって計測した。

また、実施例１及び比較例１～５で作製したノズル板１を使用した液体吐出ヘッドを作製し、吐出位置精度を確認した。吐出精度の判断基準は、目標位置に対し、±０．２μｍ以内の位置に着弾したときを合格とする。

さらに、ノズル４の出口穴４ａの径、及び出口穴４ａと入口穴４ｂとの界面の径をそれぞれ測定し、フェンスの発生の有無を確認した。

以上の評価、測定結果を図６に示している。

この結果、出口穴４ａをイオンアシスト法による円環状の溝２０２を用いて形成した実施例１は、出口穴４ａの壁面の表面粗さＲａが０．０３μｍと小さく、吐出位置精度も±０．１８μｍと基準内に入っている。

これに対し、ボッシュプロセスを用いたドライエッチング法により出口穴４ａを形成した比較例１、２は、出口穴４ａの表面粗さＲａが大きく、それに対応して吐出位置精度も悪化している。

また、出口穴４ａの加工はイオンアシストによるドライエッチング法であるが、円環状の溝ではなく、直接、円筒穴を形成した比較例３、４、５は、それぞれ、表面粗さＲａは良好であるが、吐出位置精度が低下している。

比較例３では出入口界面径の拡大が吐出精度を低下させている。また、比較例４では出入口界面端部にフェンスが発生し、これが吐出精度を低下させている。比較例５ではイオンアシストによるドライエッチング法の特徴である底部の先細りにより出入口界面の貫通部の径が狭窄しており、これが流体抵抗となって吐出位置精度を低下させている。

このように、本実施形態に係るノズル板の製造方法によれば、ノズル穴の壁面の平滑性が向上し、特出特性が向上する。

なお、ここでは、環状の溝が円環状の溝である例で説明しているが、吐出物によっては、ノズル形状が円形状でなくとも良い場合があるので、円環状の溝に限定されるものではない。要するに、環状の溝を形成して内側の島状部を刳り抜くことでノズル穴を形成すればよい。

次に、本発明に係る吐出ヘッドの製造方法の一例について図７及び図８を参照して説明する。図７は同製造方法で製造した吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向の断面説明図、図８は同じく同ヘッドの図７のＸ１－Ｘ１線におけるノズル配列方向と直交する方向の断面説明図である。

この吐出ヘッドは、本発明に係るノズル板の製造方法によって製造したノズル板１と、流路板２と、壁面部材としての振動板部材３とを積層接合している。そして、振動板部材３の振動領域（振動板）３０を変位させる圧電アクチュエータ１１と、ヘッドのフレーム部材を兼ねている共通液室部材２０とを備えている。

ノズル板１は、液体を吐出する複数のノズル４を有している。

流路板２は、複数のノズル４にそれぞれ通じる複数の個別液室６、複数の個別液室６にそれぞれ通じる供給流路を構成する複数の流体抵抗部７、１又は複数の流体抵抗部７に通じる１又は複数の液導入部８を形成している。なお、流路板２は、３枚の板状部材２Ａ～２Ｃを積層して構成している。

振動板部材３は、流路板２の個別液室６の壁面を形成する変形可能な振動領域３０を有する。ここでは、振動板部材３は２層構造（限定されない）とし、流路板２側から薄肉部を形成する第１層３Ａと、厚肉部を形成する第２層３Ｂで形成され、第１層３Ａで個別液室６に対応する部分に変形可能な振動領域３０を形成している。

そして、振動板部材３の個別液室６とは反対側に、振動板部材３の振動領域３０を変形させる駆動手段（アクチュエータ手段、圧力発生手段）としての電気機械変換素子を含む圧電アクチュエータ１１を配置している。

この圧電アクチュエータ１１は、ベース部材１３上に接合した圧電部材にハーフカットダイシングによって溝加工をして、ノズル配列方向において、所要数の柱状の圧電素子１２を所定の間隔で櫛歯状に形成している。

そして、圧電素子１２を振動板部材３の振動領域（振動板）３０に形成した島状の厚肉部である凸部３０ａに接合している。

この圧電素子１２は、圧電層と内部電極とを交互に積層したものであり、内部電極がそれぞれ端面に引き出されて外部電極が設けられ、外部電極にフレキシブル配線部材１５が接続されている。

共通液室部材２０は、共通液室１０を形成し、共通液室１０には外部から液体を供給する供給口２１が通じている。

共通液室１０は、振動板部材３に設けた流路である開口９を介して液導入部８に通じており、液導入部８を介して複数の個別液室６に通じている。

このように構成した吐出ヘッドにおいては、例えば圧電素子１２に与える電圧を基準電位（中間電位）から下げることによって圧電素子１２が収縮し、振動板部材３の振動領域３０が引かれて個別液室６の容積が膨張することで、個別液室６内に液体が流入する。

その後、圧電素子１２に印加する電圧を上げて圧電素子１２を積層方向に伸長させ、振動板部材３の振動領域３０をノズル４に向かう方向に変形させて個別液室６の容積を収縮させることにより、個別液室６内の液体が加圧され、ノズル４から液体が吐出される。

なお、ヘッドの駆動方法については上記の例（引き－押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行なうこともできる。

本実施形態の液体吐出ヘッドを製造するときには、本発明に係るノズル板の製造方法でノズル板１を製造する工程と、製造したノズル板１と、ノズル４が通じる流路である個別液室などを形成する流路板２及び振動板部材３で構成される流路部材４０と、ノズル４から液体を吐出させる圧力を発生する圧力発生手段としての圧電アクチュエータ１１とを組み付ける工程を行う。さらに、本実施形態では、流路部材４０に共通液室部材２０を組み付ける工程も行っている。

次に、本発明に係る吐出ヘッドの製造方法に他の例について図９を参照して説明する。図９は同製造方法で製造した吐出ヘッドのノズル配列方向と直交する方向の断面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、循環型ヘッドであり、本発明に係るノズル板の製造方法で製造したノズル板１と、流路板２と、壁面部材としての振動板部材３と、圧電アクチュエータ１１と、共通液室部材２０とを備えている。

流路板２は、複数のノズル４にそれぞれノズル連通路５を介して通じる複数の個別液室６と、複数の供給側の流体抵抗部７と、１又は複数の液導入部８とを形成している。また、流路板２は、複数の個別液室６にそれぞれノズル連通路５を介して通じる排出側個別流路５６と、排出側個別流路５６に通じる１又は複数の液導出部５８を形成している。

共通液室部材２０は、供給側の共通液室１０と、排出側の共通液室５０を形成している。供給側の共通液室１０は、振動板部材３に設けた供給側の開口９を通じて液導入部８に通じている。排出側の共通液室５０は、振動板部材３に設けた排出側の開口５９を通じて液導出部５８に通じている。

また、供給側の共通液室１０は供給口２１を介して外部の循環経路に接続され、排出側の共通液室５０は排出口２２を介して外部の循環経路に接続されている。

この循環型液体吐出ヘッドにおいては、圧電素子１２を駆動することによって個別液室６内の液体が加圧されて、ノズル４から液体が吐出される。

このとき、ノズル４から吐出されない液体は、排出側個別流路５６、液導出部５８、排出側の開口５９から排出側の共通液室５０に排出され、排出側の共通液室５０から外部の循環経路を通じて供給側の共通液室１０に再度供給される。

また、ノズル４から液体を吐出する液体吐出動作を行っていないときにも、供給側の共通液室１０から供給側の開口９、液導入部８、流体抵抗部７、個別液室６、ノズル連通路５、排出側個別流路５６、液導出部５８、排出側の開口５９を経て排出側の共通液室５０に排出され、排出側の共通液室５０から外部の循環経路を通じて供給側の共通液室１０に再度供給される。

次に、本発明に係る吐出する装置の製造方法の一例について図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は同製造方法で製造した装置の要部平面説明図、図１１は同装置の要部側面説明図である。

この装置は、シリアル型装置であり、主走査移動機構４９３によって、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構４９３は、ガイド部材４０１、主走査モータ４０５、タイミングベルト４０８等を含む。ガイド部材４０１は、左右の側板４９１Ａ、４９１Ｂに架け渡されてキャリッジ４０３を移動可能に保持している。そして、主走査モータ４０５によって、駆動プーリ４０６と従動プーリ４０７間に架け渡したタイミングベルト４０８を介して、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動される。

このキャリッジ４０３には、本発明に係る吐出ヘッドの製造方法で製造した液体吐出ヘッド４０４及びヘッドタンク４４１を一体にした本発明に係る吐出ユニットの製造方法で製造した液体吐出ユニット４４０を搭載している。

液体吐出ユニット４４０の液体吐出ヘッド４０４は、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液体を吐出する。また、液体吐出ヘッド４０４は、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配置し、吐出方向を下方に向けて装着している。

液体吐出ヘッド４０４の外部に貯留されている液体を液体吐出ヘッド４０４に供給するための供給機構４９４により、ヘッドタンク４４１には、液体カートリッジ４５０に貯留されている液体が供給される。

供給機構４９４は、液体カートリッジ４５０を装着する充填部であるカートリッジホルダ４５１、チューブ４５６、送液ポンプを含む送液ユニット４５２等で構成される。液体カートリッジ４５０はカートリッジホルダ４５１に着脱可能に装着される。ヘッドタンク４４１には、チューブ４５６を介して送液ユニット４５２によって、液体カートリッジ４５０から液体が送液される。

この装置は、用紙４１０を搬送するための搬送機構４９５を備えている。搬送機構４９５は、搬送手段である搬送ベルト４１２、搬送ベルト４１２を駆動するための副走査モータ４１６を含む。

搬送ベルト４１２は用紙４１０を吸着して液体吐出ヘッド４０４に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト４１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ４１３と、テンションローラ４１４との間に掛け渡されている。吸着は静電吸着、あるいは、エアー吸引などで行うことができる。

そして、搬送ベルト４１２は、副走査モータ４１６によってタイミングベルト４１７及びタイミングプーリ４１８を介して搬送ローラ４１３が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。

さらに、キャリッジ４０３の主走査方向の一方側には搬送ベルト４１２の側方に液体吐出ヘッド４０４の維持回復を行う維持回復機構４２０が配置されている。

維持回復機構４２０は、例えば液体吐出ヘッド４０４のノズル面（ノズルが形成された面）をキャッピングするキャップ部材４２１、ノズル面を払拭するワイパ部材４２２などで構成されている。

主走査移動機構４９３、供給機構４９４、維持回復機構４２０、搬送機構４９５は、側板４９１Ａ，４９１Ｂ、背板４９１Ｃを含む筐体に取り付けられている。

このように構成したこの装置においては、用紙４１０が搬送ベルト４１２上に給紙されて吸着され、搬送ベルト４１２の周回移動によって用紙４１０が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ４０３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド４０４を駆動することにより、停止している用紙４１０に液体を吐出して画像を形成
する。

このように、この装置では、本発明に係る製造方法で製造したノズル板を含む吐出ヘッドを備えているので、高画質画像を安定して形成することができる。

この吐出する装置を製造するには、本発明に係る吐出ヘッドの製造方法で吐出ヘッド４０４を製造する工程、又は、本発明に係る吐出ユニットの製造方法で吐出ヘッド４とヘッドタンク４４１を一体化する工程を行って吐出ユニット４４０を製造する工程と、吐出ヘッド４０４又は吐出ユニット４４０を装置本体４００のキャリッジ４０３に搭載する工程とを行う。

次に、本発明に係る吐出ユニットの製造方法の他の例について図１２を参照して説明する。図１２は同製造方法で製造した吐出ユニットの要部平面説明図である。

この吐出ユニットは、前記吐出する装置を構成している部材のうち、側板４９１Ａ、４９１Ｂ及び背板４９１Ｃで構成される筐体部分と、主走査移動機構４９３と、キャリッジ４０３と、液体吐出ヘッド４０４で構成されている。

なお、この吐出ユニットの例えば側板４９１Ｂに、前述した維持回復機構４２０、及び供給機構４９４の少なくともいずれかを更に取り付けた吐出ユニットを構成することもできる。

次に、本発明に係る吐出ユニットの製造方法の更に他の例について図１３を参照して説明する。図１３は同製造方法で製造した吐出ユニットの正面説明図である。

この吐出ユニットは、流路部品４４４が取付けられた液体吐出ヘッド４０４と、流路部品４４４に接続されたチューブ４５６で構成されている。

なお、流路部品４４４はカバー４４２の内部に配置されている。流路部品４４４に代えてヘッドタンク４４１を含むこともできる。また、流路部品４４４の上部には液体吐出ヘッド４０４と電気的接続を行うコネクタ４４３が設けられている。

このように、本発明に係る吐出ユニットの製造方法においては、吐出ヘッド４０４に供給する吐出物を貯留するヘッドタンク４４１、吐出ヘッド４０４を搭載するキャリッジ４０３、吐出ヘッド４０４に吐出物を供給する供給機構４９４、吐出ヘッド４０４の維持回復を行う維持回復機構４２０、吐出ヘッド４０４を主走査方向に移動させる主走査移動機構４９３の少なくともいずれか一つと一体化する工程を行う。

次に、本発明に係る吐出する装置の製造方法の他の例について図１４及び図１５を参照して説明する。図１４は同製造方法によって製造した装置の概略説明図、図１５は同装置のヘッドユニットの平面説明図である。

この吐出する装置は、連続媒体５１０を搬入する搬入手段５０１と、搬入手段５０１から搬入された連続媒体５１０を印刷手段５０５に案内搬送する案内搬送手段５０３と、連続媒体５１０に対して液体を吐出して画像を形成する印刷を行う印刷手段５０５と、連続媒体５１０を乾燥する乾燥手段５０７と、連続媒体５１０を排出する排出手段５０９などを備えている。

連続媒体５１０は搬入手段５０１の元巻きローラ５１１から送り出され、搬入手段５０１、案内搬送手段５０３、乾燥手段５０７、排出手段５０９の各ローラによって案内、搬送されて、排出手段５０９の巻取りローラ５９１にて巻き取られる。

この連続媒体５１０は、印刷手段５０５において、搬送ガイド部材５５９上をヘッドユニット５５０及びヘッドユニット５５５に対向して搬送され、ヘッドユニット５５０から吐出される液体によって画像が形成され、ヘッドユニット５５から吐出される処理液で後処理が行われる。

ここで、ヘッドユニット５５０には、例えば、媒体搬送方向上流側から、４色分のフルライン型ヘッドアレイ５５１Ｋ、５５１Ｃ、５５１Ｍ、５５１Ｙ（以下、色の区別しないときは「ヘッドアレイ５５１」という。）が配置されている。

各ヘッドアレイ５５１は、液体吐出手段であり、それぞれ、搬送される連続媒体５１０に対してブラックＫ，シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹの液体を吐出する。なお、色の種類及び数はこれに限るものではない。

ヘッドアレイ５５１は、例えば、本発明に係る吐出ヘッドの製造方法で製造した複数の吐出ヘッド１０００をベース部材５５２上に千鳥状に並べて配置したものであるが、これに限らない。

この吐出する装置を製造するには、本発明に係る吐出ヘッドの製造方法で吐出ヘッド４０４を製造する工程、又は、本発明に係る吐出ユニットの製造方法で吐出ヘッドとヘッドタンク等を一体化する工程を行って吐出ユニットを製造する工程と、吐出ヘッド４０４又は吐出ユニットを装置本体に搭載する工程とを行う。

次に、この装置における液体循環システムの一例について図１６を参照して説明する。図１６は同システムの説明に供するブロック説明図である。

液体循環システム６３０は、メインタンク６０２、ヘッド１０００、供給タンク６３１、循環タンク６３２、コンプレッサ６３３、真空ポンプ６３４、第１送液ポンプ６３５、第２送液ポンプ６３６、供給側圧力センサ６３７、循環側圧力センサ６３８、レギュレータ（Ｒ）６３９ａ，６３９ｂなどで構成されている。

供給側圧力センサ６３７は、供給タンク６３１とヘッド１０００との間であって、ヘッド１０００の供給ポートに繋がった供給側流路に接続されている。循環側圧力センサ６３８は、ヘッド１０００と循環タンク６３２との間であって、ヘッド１０００の排出ポートに繋がった排出側流路に接続されている。

循環タンク６３２の一方は、第１送液ポンプ６３５を介して供給タンク６３１と接続されており、循環タンク６３２の他方は第２送液ポンプ６３６を介してメインタンク６０２と接続されている。

これにより、供給タンク６３１から供給ポート７１を通ってヘッド１０００内に液体が流入し、排出ポート７２から排出されて循環タンク６３２へ排出される。そして、さらに第１送液ポンプ６３５によって循環タンク６３２から供給タンク６３１へ液体が送られることによって液体が循環する。

また、供給タンク６３１にはコンプレッサ６３３がつなげられており、供給側圧力センサ６３７で所定の正圧が検知されるように制御される。一方、循環タンク６３２には真空ポンプ６３４がつなげられており、循環側圧力センサ６３８で所定の負圧が検知されるよう制御される。

これにより、ヘッド１０００内を通って液体を循環させつつ、メニスカスの負圧を一定に保つことができる。

また、ヘッド１０００のノズル４から液体を吐出すると、供給タンク６３１及び循環タンク６３２内の液体量が減少していく。そのため、適宜、第２送液ポンプ６３６を用いて、メインタンク６０２から循環タンク６３２に液体を補充する。メインタンク６０２から循環タンク６３２への液体補充のタイミングは、循環タンク６３２内の液体の液面高さが所定高さよりも下がったときに液体補充を行うなど、循環タンク６３２内に設けた液面センサなどの検知結果によって制御することができる。

本願において、吐出物は、吐出ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液などの液体、光硬化性樹脂等の３次元造形用材料等の用途で用いることができる。

液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。

「吐出ユニット」は、吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体が含まれる。例えば、「吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。

ここで、一体化とは、例えば、吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。

例えば、液体吐出ユニットとして、吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの吐出ユニットのヘッドタンクと吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。

また、吐出ユニットとして、吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。

また、吐出ユニットとして、吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。

また、吐出ユニットとして、吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。

また、吐出ユニットとして、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた吐出ヘッドにチューブが接続されて、吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。このチューブを介して、液体貯留源の液体が吐出ヘッドに供給される。

主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。

「吐出する装置」には、吐出ヘッド又は吐出ユニットを備え、吐出ヘッドを駆動させて吐出させる装置が含まれる。吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して吐出することが可能な装置だけでなく、液体などの吐出物を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。

この「吐出する装置」は、吐出物が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

例えば、「吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。

また、「吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

上記「吐出物が付着可能なもの」とは、吐出物が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、吐出物が付着するすべてのものが含まれる。

上記「吐出物が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど吐出物が一時的でも付着可能であればよい。

また、「吐出する装置」は、吐出ヘッドと吐出物が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。

また、「吐出する装置」としては、他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。

なお、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。

１ ノズル板
２ 流路板
３ 振動板部材
４ ノズル
４ａ 出口穴
４ｂ 入口穴
５ ノズル連通路
６ 個別液室
７ 流体抵抗部
８ 液導入部
９ 開口（供給側の開口）
１０ 共通液室（供給側の共通液室）
１１ 圧電アクチュエータ
２０ 共通液室部材
５０ 排出側の共通液室
４００ 装置本体
４０３ キャリッジ
４０４ 吐出ヘッド
４４０ 吐出ユニット
６３０ 液体循環システム
１０００ 吐出ヘッド

Claims (7)

1. ノズルを有するノズル板の製造方法であって、
   ノズル基材の一面側に環状の溝を形成する溝形成工程と、
   該溝形成工程後に、前記ノズル基材の一面側に前記環状の溝の内側と外側とを渡るように貼付部材を貼り付ける貼付工程と、
   該貼付工程後に、前記ノズル基材の他面側に前記環状の溝に到達する深さまで、前記他面側から見て前記環状の溝が含まれるように凹部を形成する凹部形成工程と、
   該凹部形成工程後に、前記貼付部材を前記ノズル基材から取り除くことにより前記ノズルとなるノズル穴を形成するノズル穴形成工程と、
   を有するノズル板の製造方法。
2. 前記環状の溝は円環状の溝である
   ことを特徴とする請求項１に記載のノズル板の製造方法。
3. 前記環状の溝は、前記ノズル基材の一面からイオンアシストを用いたドライエッチング法により形成する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のノズル板の製造方法。
4. 前記凹部は、前記ノズル基材の他面からボッシュプロセスによるドライエッチング法により形成する
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のノズル板の製造方法。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のノズル板を製造する工程と、
   前記ノズル板と、前記ノズルが通じる流路を形成した流路部材と、前記ノズルから吐出物を吐出させる圧力を発生する圧力発生手段とを組み付ける工程と、を行う
   ことを特徴とする吐出ヘッドの製造方法。
6. 請求項５に記載の吐出ヘッドを、前記吐出ヘッドに供給する吐出物を貯留するヘッドタンク、前記吐出ヘッドを搭載するキャリッジ、前記吐出ヘッドに吐出物を供給する供給機構、前記吐出ヘッドの維持回復を行う維持回復機構、前記吐出ヘッドを主走査方向に移動させる主走査移動機構、の少なくともいずれか一つと一体化する工程を行う
   ことを特徴とする吐出ユニットの製造方法。
7. 前記請求項５に記載の吐出ヘッドの製造方法で吐出ヘッドを製造する工程、又は、
   前記請求項６に記載の吐出ユニットの製造方法で前記吐出ユニットを製造する工程と、
   前記吐出ヘッド又は前記吐出ユニットを装置本体に搭載する工程と、を行う
   ことを特徴とする吐出する装置の製造方法。

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