ノズル板、液滴吐出ヘッド、液体カートリッジ、液滴吐出記録装置、およびノズル板の製造方法
【課題】高解像度化への要求に対応する狭ピッチなノズル加工の場合であっても、低コストで十分な加工精度を実現し、流路形成部材との接合領域の変形を極めて小さくする。
【解決手段】ノズル板のノズル孔が、ノズル板における流路形成部材を接合させる面からのプレス加工を少なくとも含む加工工程により形成される。また、ノズル板における流路形成部材を接合させる面でのノズル孔の淵部には、リング形状の凹部が形成されているようにする。
【解決手段】ノズル板のノズル孔が、ノズル板における流路形成部材を接合させる面からのプレス加工を少なくとも含む加工工程により形成される。また、ノズル板における流路形成部材を接合させる面でのノズル孔の淵部には、リング形状の凹部が形成されているようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出を行うためのノズル孔が形成されたノズル板、液滴吐出ヘッド、液体カートリッジ、液滴吐出記録装置、およびノズル板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液滴吐出ヘッドとしては例えば液体レジストを液滴として吐出する液滴吐出ヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッド、インクを液滴として吐出する液滴吐出ヘッド等がある。
【０００３】
こうした液滴吐出ヘッドを用いるプリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、プリンタ／ファックス／複写機複合機等の各種画像形成装置としては、記録液（例えばインク）の液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッド（印字ヘッド）をキャリッジに搭載して、このキャリッジを被記録媒体（以下「用紙」というが、材質を紙に限定するものではなく、また、記録媒体、記録紙、転写材などとも称される。）の搬送方向に対して直交する方向にシリアルスキャンさせるとともに、被記録媒体を記録幅に応じて間歇的に搬送し、搬送と記録を交互に繰り返すことによって被記録媒体に画像を形成（記録、印刷、印字、印写も同義で使用する。）するシリアル型画像形成装置、或いは、ライン型の記録ヘッドを搭載したライン型画像形成装置がある。
【０００４】
このような画像形成装置において大きな技術課題として高速化と高画質化があり、高画質化においては画像解像度の高解像化に伴い液滴の小滴化やノズルの高密度化する方法、高速化には液滴吐出の駆動周波数を上げる方法や１ヘッド当たりのノズル数を増やしたライン型の記録ヘッドに代表される記録ヘッドを長尺化する方法がある。
近年、液滴吐出プリンタにおいては高速化が進み、液滴吐出ヘッドとしては長尺化に伴いノズル数の増加が求められている。
【０００５】
また、ノズルプレートのノズル形成方法として、レーザー加工を用いて容易に高精度化、平坦化するノズル加工とするため、ハーフミラーと２枚の並行平板を用いてレーザー加工を行うものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、金属プレートにプレスによる塑性変形と研磨加工でノズル形成を行う技術として、プレス加工の打ち込み側の形状を安定化させるために、第２の金属板を接合した上からプレス加工を行い、その後にその第２金属板を除去するものがある（例えば、特許文献２参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した一般的な液滴吐出プリンタにおいては、液滴吐出ヘッドで液滴を吐出する際、加圧液室からの圧力が共通液室に伝播し、その圧力が再び加圧液室側へ伝わると、加圧液室の圧力を変動させる要因となり、インク滴を所望の質量及び速度で飛ばすことができなくなり、噴射不良を引き起こす虞があった。特に、同時に多数の加圧液室を作用させてインクを吐出させる場合、多数の加圧液室から共通液室に伝えられる圧力は非常に大きなものとなり、噴射不良を生じやすくなる。このため、加工コストを上げることなく、なるべく高精度な部品加工が求められていた。
【０００８】
また、高解像度化が要求されるとノズル加工のピッチも狭くなるため、その狭いノズル間での流路形成部材との平坦な接合領域を十分に確保できる加工法が求められる。すなわち、ノズル加工のピッチを狭くしながらも、流路形成部材との接合領域が変形しないようにすることが求められる。
【０００９】
また、上述した特許文献１のものでは、設備投資額が巨額となり、設備の安定稼働に多大な労力を要してしまっていた。また加工されたノズルの内壁には加工痕が残ることがあり、吐出特性として考えると不利な点もあった。
【００１０】
また、上述した特許文献２の製造方法では、工数も増加してしまうと共に、第２の金属板のためにプロセスコストが高額となっていた。
【００１１】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、高解像度化への要求に対応する狭ピッチなノズル加工の場合であっても、低コストで十分な加工精度を実現でき、流路形成部材との接合領域の変形が極めて小さいノズル板、液滴吐出ヘッド、液体カートリッジ、液滴吐出記録装置、およびノズル板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる目的を達成するために、本発明に係るノズル板は、複数のノズル孔が形成されたノズル板と、ノズル板に接合されて固定される流路形成部材と、流路形成部材内に形成された加圧液室を介してノズル孔から液滴吐出させるための圧力を発生させる圧力発生手段と、を備えた液滴吐出ヘッドに用いられるノズル板であって、ノズル孔は、ノズル板における流路形成部材を接合させる面からのプレス加工を少なくとも含む加工工程により形成され、ノズル板における流路形成部材を接合させる面でのノズル孔の淵部には、リング形状の凹部が形成されたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上述した本発明に係るノズル板と、流路形成部材と、圧力発生手段と、圧力発生手段による圧力を加圧液室内の液体に伝達する圧力伝達部を備えた振動板と、を備えた液滴吐出ヘッドであって、流路形成部材は、加圧液室を少なくとも含む流路のためのスペースが形成された流路板であり、振動板は、流路板におけるノズル板に接合される面の反対側の面に接合されて構成されたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る液体カートリッジは、上述した本発明に係る液滴吐出ヘッドと、液滴吐出ヘッドに液体を供給するタンクとを備えて構成されたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る液滴吐出記録装置は、上述した本発明に係る液体カートリッジを備え、該液体カートリッジの液滴吐出ヘッドを用いて画像形成を行うよう構成されたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係るノズル板の製造方法は、複数のノズル孔が形成されたノズル板と、ノズル板に接合されて固定される流路形成部材と、流路形成部材内に形成された加圧液室を介してノズル孔から液滴吐出させるための圧力を発生させる圧力発生手段と、を備えた液滴吐出ヘッドに用いられるノズル板の製造方法であって、板状部材における流路形成部材を接合させる面にリング状の凹部を形成する凹部形成工程と、板状部材の平面方向におけるリング状の凹部よりも内側に、板状部材における凹部形成工程で該凹部が形成された面から、ノズル孔の形状を未貫通のプレス加工で形成するノズル孔プレス工程と、ノズル孔プレス工程により形成された未貫通のノズル孔の板状部材における反対側の面に、該ノズル孔プレス工程により形成された凸部を削除することで該ノズル孔を開口させる削除工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、高解像度化への要求に対応する狭ピッチなノズル加工の場合であっても、低コストで十分な加工精度を実現でき、流路形成部材との接合領域の変形が極めて小さい製品を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態としての液滴吐出ヘッドの分解斜視図である。
【図２】該液滴吐出ヘッドの圧電素子１２と支柱部１４との配列方向に垂直な方向における縦断面図である。
【図３】該液滴吐出ヘッドの圧電素子１２と支柱部１４との配列方向おける縦断面図である。
【図４】フレーム１５の構成例を示す斜視図である。
【図５】ノズル板３および流路板１の形状を示す平面図および縦断面図である。
【図６】パンチ冶具５１９による（ａ）プレス加工前、（ｂ）プレス加工後を示す縦断面図である。
【図７】（ａ）パンチ冶具５２０によるプレス加工後、（ｂ）研磨加工後を示す縦断面図である。
【図８】本実施形態によるインクカートリッジの構成例を示す斜視図である。
【図９】本実施形態による液滴吐出記録装置の構成例を説明する斜視説明図である。
【図１０】本実施形態による液滴吐出記録装置の構成例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明に係るノズル板、液滴吐出ヘッド、液体カートリッジ、液滴吐出記録装置、およびノズル板の製造方法を適用した一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２０】
〔液滴吐出ヘッドについて〕
図１〜３に、本発明の一実施形態としての液滴吐出ヘッドの構成例を示す。
図１は分解斜視図であり、図２は、圧電素子１２と支柱部１４との配列方向に垂直な方向における縦断面図であり、図３は、その配列方向おける縦断面図である。なお、図１の分解斜視図では、流路板１とノズル板３とが接合された状態を示す。
【００２１】
液滴吐出ヘッドは、プレス加工法およびウエットエッチング加工法により形成された流路板（流路形成部材）１と、電鋳法により形成されて流路板１に接合されるノズル板３と、電鋳法により形成されて流路板１の反対側に接合される振動板２と、フレーム１５とを有し、これらによって、インク滴を吐出するノズル４と、インク流路である加圧液室６と、加圧液室６にインクを供給するためのインク供給口９と、それを介して連通する共通液室８とが設けられた構成となっている。
【００２２】
また、図１に示すアライメントマーク６１，６３は、流路板１にノズル板３および振動板２を接合させる際の位置合わせをするためのマークである。このマークを用いることにより、高精度に接合位置の位置合わせができるようになっている。
【００２３】
そして、振動板２におけるフレーム１５に接合される面の側（加圧液室と反対面側）に、各加圧液室６に対応して加圧液室６内のインクを加圧するための圧力発生手段（アクチュエータ手段）である電気機械変換素子としての積層型圧電素子１２が接合される。この圧電素子１２は、金属あるいはセラミックスなどの高剛性材料で形成されたベース基板１３に接合されている。
【００２４】
また、図３に示すように、圧電素子１２の間には、加圧液室６と加圧液室６との間に設けられた隔壁部１ａの位置に対応して、支柱部１４が設けられている。ここでは、圧電素子部材にハーフカットのダイシングによるスリット加工を施すことで櫛歯状に分割して、１つ毎に圧電素子１２と支柱部１４として形成している。支柱部１４も構成は圧電素子１２と同じであるが、駆動電圧を印加しないので単なる支柱となる。
【００２５】
こうした構成で、圧電素子１２に駆動電圧が印加されることにより、振動板２は、圧電素子１２の振動による圧力を加圧液室６内の液体に伝達する圧力伝達部として機能する。
【００２６】
さらに、振動板２部材の外周部はフレーム部材１５に接着剤にて接合している。このフレーム部材１５には、共通液室８となる凹部、この共通液室８に外部からインクを供給するための図示しないインク供給穴１６（図４参照）を形成している。このフレーム部材１５は、例えばエポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成している。
【００２７】
図４は、フレーム１５を示す。本実施形態では、共通液室８は長手方向の端部で短手方向の幅が狭くなり深さが浅くなる形状となっている。このような形状によりインクの流れ性と、気泡排出性を良好にすることができる。
【００２８】
ここで、流路板１は、例えばステンレス鋼材をプレート状に成形したもので、例えばプレス加工法にて加圧液室６およびインク供給路７となるスペースを形成し、ダンパー室５０をウエットエッチング加工法にて、加圧液室６よりも浅くハーフエッチングにより形成したものである。
ダンパー室５０は、ノズル板３と振動板２により、矩形の空間となるが大気連通管５１を通して大気と連通することにより、エアダンパー効果を持たせる構造としている。
【００２９】
振動板２は、金属と樹脂板との積層部材や金属と金属の積層部材（複層構造部材）などを用いて加工した複層構造の振動板である。この他にニッケルの金属プレート状に形成したもので、例えば電鋳法で作製したものであっても構わない。振動板２には樹脂層のみとなるよう金属をエッチングしてダンパー部２１を形成している。また、共通液室からの液供給口９を貫通形状で形成した。
【００３０】
ノズル板３は各加圧液室６に対応して直径１０〜３５μｍのノズル４を形成している。このノズル板３としては、ステンレス、ニッケルなどの金属、金属とポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂との組み合せからなるものを用いてもよい。ここでは、ステンレス材料をプレス加工と研磨加工によりノズル孔を形成している。また、ノズル４の内部形状（内側形状）は、テーパ形状に形成し、このノズル４の穴径はインク滴出口側の直径で約１５〜２５μｍとしている。さらに、各列のノズルピッチは１５０ｄｐｉとした。
【００３１】
また、ノズル板３のノズル面（吐出方向の表面：吐出面）には、図示しない撥水性の表面処理を施した撥水処理層を設けている。撥水処理層としては、例えば、オプツール膜、ＰＴＦＥ−Ｎｉ共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂（例えばフッ化ピッチなど）を蒸着コートしたもの、シリコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等、インク物性に応じて選定した撥水処理膜を設けて、インクの滴形状、飛翔特性を安定化し、高品位の画像品質を得られるようにしている。
【００３２】
圧電素子１２は、厚さ１０〜５０μｍ／１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電層と、厚さ数μｍ／１層の銀・パラジューム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極層とを交互に積層したものであり、内部電極を交互に端面の端面電極（外部電極）である個別電極、共通電極に電気的に接続し、これらの電極にＦＰＣケーブル１７を介して駆動信号を供給するようにしている。この圧電常数がｄ２３である圧電素子１２の伸縮により加圧液室６を収縮、膨張させるようになっている。圧電素子１２に駆動信号が印加され充電が行われると伸長し、また圧電素子１２に充電された電荷が放電すると反対方向に収縮するようになっている。
【００３３】
図５は、本実施形態の液滴吐出ヘッドのノズル板３と流路板１との形状図を示しており、ノズル板３に流路板１が接合されている状態を示した平面図と断面図である。流路板１の隔壁１ａはノズル板に接合されている必要があり、ノズル板の接合領域部５１０は平坦性を必要とする。ノズル板３の平面方向におけるノズル孔の斜面５１５周辺部にリング状の凹部５１１があることでノズル板の接合領域部５１０は平坦性が確保されていることを示している。
【００３４】
図６、図７は、ノズル板３の製造方法を説明する断面図である。
まず、被加工材料である金属材料の板状部材に対して、図６に示すようなパンチ冶具５１９を用意してプレス加工を行い、リング状の凹部５１１を形成する。この時の塑性変形加工深さは１０〜３０μｍ程度が望ましい。
【００３５】
その後、図７に示すような２つ目のパンチ冶具５２０を用意してプレス加工を行う。この塑性変形加工では、ノズル孔の元となる形状を加工している。図７（ａ）に示すように、この加工によりパンチ冶具５２０の打ち込み側には、ノズル４への液体の入口となる斜面５１５が形成されると共に、その斜面５１５周りに大きなダレ部５１２を生じることとなる。しかし、リング状の凹部５１１が、このダレ部５１２を生じさせる変形を吸収することにより、ノズル板の接合領域部５１０は平坦性が確保される。
またこの加工により、パンチ冶具５２０の打ち込み側と反対側の面に凸部５１７が形成されるが、この凸部５１７を研磨加工により研磨して削除することで、図７（ｂ）に示すように、ノズル４を開口させる。こうしてノズル孔が形成される。
【００３６】
こうすることにより、図７に示す２つ目のパンチ冶具５２０の打ち込みによるプレス加工によっても、ノズル板３における流路板１との接合領域部５１０は変形することなく、ノズル板３の平面方向に平行な平面をほとんど維持することができる。
【００３７】
このため、平面性が維持された接合領域部５１０により、流路板隔壁部１ａを確実に接合させることが可能となり、高い接合強度を得ることができる。
【００３８】
このことにより、それぞれの加圧液室への圧力が十分伝達され安定した吐出特性を持ったインクジェットヘッドを提供することが可能となる。
【００３９】
本実施形態では、金属材料の板状部材を用いて、ノズル板３の部品加工を行っているが、好ましくはステンレス鋼を用いることで、様々な種類の液体に対応することが可能であり、さらに材料コストを抑えることが可能となる。ただし、ステンレス鋼に限らず、様々な金属材料でも本実施形態による部品形成は可能である。
【００４０】
また、ノズル板３の平面方向におけるノズル孔の重心（ノズル孔が円形であれば円の中心）をこのリング状の凹部５１１の中心とするよう、リング状の凹部５１１を形成すると、図７に示す２つ目のパンチ冶具５２０の打ち込みによるプレス加工によっても、接合領域部５１０の平坦性をより確実に確保することができる。
【００４１】
〔インクカートリッジについて〕
図８に示すインクカートリッジについての説明を行う。
このインクカートリッジは、ノズル７０等を有する上述した実施形態による液滴吐出ヘッド７１と、この液滴吐出ヘッド７１に対してインクを供給するインクタンク７２とを一体化したものである。
【００４２】
このようにインクタンク一体型のヘッドの場合、ヘッドの歩留まり不良は直ちにインクカートリッジ全体の不良につながるので、上述したように液滴吐出特性の向上は、ヘッド一体型インクカートリッジの信頼性向上化を図れる。
【００４３】
〔液滴吐出記録装置について〕
次に、上述した実施形態の液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出記録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。
【００４４】
この液滴吐出記録装置は、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液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド、記録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。
【００４５】
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９で紙面垂直方向）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液滴吐出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。
【００４６】
インクカートリッジ９５は上方に大気と連通する大気口、下方には液滴吐出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液滴吐出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９４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。
【００４７】
ここで、キャリッジ９３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、主走査モーター９７の正逆回転によりキャリッジ９３が往復駆動される。
【００４８】
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１０４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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
以上のように、上述した本発明の実施形態では、複数のノズルを形成したノズル板と、ノズルが連通する加圧液室を形成した流路板と、液滴吐出のための圧力を加圧液室に伝搬させる変形可能なダイアフラム部を圧力伝達部として備えた振動板と、上記ノズル板と流路板と振動板を保持するためのフレームと、液滴吐出のための圧力を発生させる圧力発生手段と、を備えた液滴吐出ヘッドについて、上記ノズル板の上記流路板を接合する面側よりプレス加工により打ち込まれて形成されたノズル孔の淵部に、リング形状の凹部を備えるようにしたノズル板としている。
【００５４】
このため、上述した実施形態によれば、高解像度化に対応できる狭ピッチなノズル加工であっても、ノズル板へのプレス加工時における流路形成部材との接合エリアの変形を小さくすることが可能となる。このため、ノズル板における平坦な接合エリアを十分に確保でき、十分な接合強度でノズル板３と流路板１とが接合された液滴吐出ヘッドを提供することができる。
【００５５】
さらに、上記リング形状の凹部により、ノズル板３と流路板１との接合時の余剰接着剤がノズル内に流入することを防止できるため、接合強度を向上させると共に、吐出性能を安定化させることができ、高画質な液滴吐出ヘッドを提供することができる。
【００５６】
また、上記リング形状の凹部は、上記ノズル板の平面方向における上記ノズル孔の重心を該リング形状の中心とするよう形成される。そして、上記流路板を接合する面側よりプレス加工により打ち込まれてノズル孔の形状が形成されることで、ノズル板３の平面方向における上記リング状の凹部よりも内側は、その凹部側から見て、ノズル孔側へダレた傾斜形状となる。このため、液滴の流体抵抗を低くでき、十分なリフィル効果と安定した吐出特性が得られる液滴吐出ヘッドを提供できる。
【００５７】
また、上記流路板を接合する面側におけるノズル孔の淵部に配置された上記リング形状の凹部よりも外側に配置された流路板接合領域は、液滴吐出面の平面方向と平行な略平面となるよう形成される。このため、流路板との接合領域の平坦部を十分に確保でき、十分な接合強度でノズル板３と流路板１とが接合された液滴吐出ヘッドを提供することができる。このため、吐出特性を安定させることが可能となる。
【００５８】
また、上記ノズル板は金属プレートであり、ステンレス材料であることを特徴としたことで、安価に部品製作することが可能となる。
【００５９】
また、上述した実施形態の液滴吐出ヘッドと、液体を格納するタンクとを一体形成したので高速印刷と高画質化を両立できる液体カートリッジを得ることができる。
【００６０】
また、上述した実施形態の液滴吐出ヘッド或いは液体カートリッジを搭載したので、高速印刷と高画質化を両立できる画像形成装置を得ることができる。
【００６１】
また、上記ノズル孔は、プレス加工を少なくとも含む工程により形成されており、２工程の未貫通の深絞り加工後に研磨加工によりノズル形状を形成させている。
より詳述すると、板状部材における上記流路板を接合させる面にリング状の凹部を形成する凹部形成工程と、上記板状部材の平面方向における上記リング状の凹部よりも内側に、上記板状部材における上記凹部形成工程で該凹部が形成された面から、上記ノズル孔の形状を未貫通のプレス加工で形成するノズル孔プレス工程と、上記ノズル孔プレス工程により形成された未貫通のノズル孔の上記板状部材における反対側の面に、該ノズル孔プレス工程により形成された凸部を削除することで該ノズル孔を開口させる削除工程と、を有する製造方法により、ノズル板の上記ノズル孔が形成される。
このため、安価で、幅広いヘッドに対応できるノズル板を加工できるプレス加工法を提供することができる。
【００６２】
なお、上述した各実施形態は本発明の好適な実施形態であり、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々変形して実施することが可能である。
【００６３】
例えば、本発明は金属もしくは樹脂材に微細な形状を形成するための加工技術、特に液滴吐出式記録ヘッドに使用する液室部を構成する金属もしくは樹脂材の加工技術および加工形状に関するものであり、上述した実施形態に限定されず、例えば液滴吐出技術を用いたカラーフィルタ製造装置や、金属配線製造装置、染色装置、ＤＮＡチップ製造装置などの工業用製造装置にも同様に適用可能である。
【００６４】
また、上述した実施形態では、液滴吐出記録装置の構成例として、インクジェットプリンタの例で説明したが、インクジェットコピー、インクジェットファックス、あるいはそれらの複合型記録装置であっても本発明は同様に適用することができる。
【００６５】
また、インクジェット記録装置に限定されず、インクジェット技術を用いたカラーフィルタ製造装置、金属配線製造装置、捺染装置、ＤＮＡチップ製造装置などの工業用製造装置についても本発明は同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１ 流路板
１ａ 隔壁部
２ 振動板
３ ノズル板
４ ノズル孔
６ 加圧液室
７ インク供給路
８ 共通液室
１２ 圧電素子
１３ ベース基板
１４ 支柱部
１５ フレーム
１６ インク供給孔
５０ ダンパー室
５１ 大気連通管
５１０ 接合領域部
５１５ 斜面
５１１ 凹部
５１７ 凸部
５１９、５２０ パンチ治具
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６７】
【特許文献１】特開２００６−３３４６１９号公報
【特許文献２】特開２００９−２２６５８６号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出を行うためのノズル孔が形成されたノズル板、液滴吐出ヘッド、液体カートリッジ、液滴吐出記録装置、およびノズル板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液滴吐出ヘッドとしては例えば液体レジストを液滴として吐出する液滴吐出ヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッド、インクを液滴として吐出する液滴吐出ヘッド等がある。
【０００３】
こうした液滴吐出ヘッドを用いるプリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、プリンタ／ファックス／複写機複合機等の各種画像形成装置としては、記録液（例えばインク）の液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッド（印字ヘッド）をキャリッジに搭載して、このキャリッジを被記録媒体（以下「用紙」というが、材質を紙に限定するものではなく、また、記録媒体、記録紙、転写材などとも称される。）の搬送方向に対して直交する方向にシリアルスキャンさせるとともに、被記録媒体を記録幅に応じて間歇的に搬送し、搬送と記録を交互に繰り返すことによって被記録媒体に画像を形成（記録、印刷、印字、印写も同義で使用する。）するシリアル型画像形成装置、或いは、ライン型の記録ヘッドを搭載したライン型画像形成装置がある。
【０００４】
このような画像形成装置において大きな技術課題として高速化と高画質化があり、高画質化においては画像解像度の高解像化に伴い液滴の小滴化やノズルの高密度化する方法、高速化には液滴吐出の駆動周波数を上げる方法や１ヘッド当たりのノズル数を増やしたライン型の記録ヘッドに代表される記録ヘッドを長尺化する方法がある。
近年、液滴吐出プリンタにおいては高速化が進み、液滴吐出ヘッドとしては長尺化に伴いノズル数の増加が求められている。
【０００５】
また、ノズルプレートのノズル形成方法として、レーザー加工を用いて容易に高精度化、平坦化するノズル加工とするため、ハーフミラーと２枚の並行平板を用いてレーザー加工を行うものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、金属プレートにプレスによる塑性変形と研磨加工でノズル形成を行う技術として、プレス加工の打ち込み側の形状を安定化させるために、第２の金属板を接合した上からプレス加工を行い、その後にその第２金属板を除去するものがある（例えば、特許文献２参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した一般的な液滴吐出プリンタにおいては、液滴吐出ヘッドで液滴を吐出する際、加圧液室からの圧力が共通液室に伝播し、その圧力が再び加圧液室側へ伝わると、加圧液室の圧力を変動させる要因となり、インク滴を所望の質量及び速度で飛ばすことができなくなり、噴射不良を引き起こす虞があった。特に、同時に多数の加圧液室を作用させてインクを吐出させる場合、多数の加圧液室から共通液室に伝えられる圧力は非常に大きなものとなり、噴射不良を生じやすくなる。このため、加工コストを上げることなく、なるべく高精度な部品加工が求められていた。
【０００８】
また、高解像度化が要求されるとノズル加工のピッチも狭くなるため、その狭いノズル間での流路形成部材との平坦な接合領域を十分に確保できる加工法が求められる。すなわち、ノズル加工のピッチを狭くしながらも、流路形成部材との接合領域が変形しないようにすることが求められる。
【０００９】
また、上述した特許文献１のものでは、設備投資額が巨額となり、設備の安定稼働に多大な労力を要してしまっていた。また加工されたノズルの内壁には加工痕が残ることがあり、吐出特性として考えると不利な点もあった。
【００１０】
また、上述した特許文献２の製造方法では、工数も増加してしまうと共に、第２の金属板のためにプロセスコストが高額となっていた。
【００１１】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、高解像度化への要求に対応する狭ピッチなノズル加工の場合であっても、低コストで十分な加工精度を実現でき、流路形成部材との接合領域の変形が極めて小さいノズル板、液滴吐出ヘッド、液体カートリッジ、液滴吐出記録装置、およびノズル板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる目的を達成するために、本発明に係るノズル板は、複数のノズル孔が形成されたノズル板と、ノズル板に接合されて固定される流路形成部材と、流路形成部材内に形成された加圧液室を介してノズル孔から液滴吐出させるための圧力を発生させる圧力発生手段と、を備えた液滴吐出ヘッドに用いられるノズル板であって、ノズル孔は、ノズル板における流路形成部材を接合させる面からのプレス加工を少なくとも含む加工工程により形成され、ノズル板における流路形成部材を接合させる面でのノズル孔の淵部には、リング形状の凹部が形成されたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、上述した本発明に係るノズル板と、流路形成部材と、圧力発生手段と、圧力発生手段による圧力を加圧液室内の液体に伝達する圧力伝達部を備えた振動板と、を備えた液滴吐出ヘッドであって、流路形成部材は、加圧液室を少なくとも含む流路のためのスペースが形成された流路板であり、振動板は、流路板におけるノズル板に接合される面の反対側の面に接合されて構成されたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る液体カートリッジは、上述した本発明に係る液滴吐出ヘッドと、液滴吐出ヘッドに液体を供給するタンクとを備えて構成されたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る液滴吐出記録装置は、上述した本発明に係る液体カートリッジを備え、該液体カートリッジの液滴吐出ヘッドを用いて画像形成を行うよう構成されたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係るノズル板の製造方法は、複数のノズル孔が形成されたノズル板と、ノズル板に接合されて固定される流路形成部材と、流路形成部材内に形成された加圧液室を介してノズル孔から液滴吐出させるための圧力を発生させる圧力発生手段と、を備えた液滴吐出ヘッドに用いられるノズル板の製造方法であって、板状部材における流路形成部材を接合させる面にリング状の凹部を形成する凹部形成工程と、板状部材の平面方向におけるリング状の凹部よりも内側に、板状部材における凹部形成工程で該凹部が形成された面から、ノズル孔の形状を未貫通のプレス加工で形成するノズル孔プレス工程と、ノズル孔プレス工程により形成された未貫通のノズル孔の板状部材における反対側の面に、該ノズル孔プレス工程により形成された凸部を削除することで該ノズル孔を開口させる削除工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、高解像度化への要求に対応する狭ピッチなノズル加工の場合であっても、低コストで十分な加工精度を実現でき、流路形成部材との接合領域の変形が極めて小さい製品を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態としての液滴吐出ヘッドの分解斜視図である。
【図２】該液滴吐出ヘッドの圧電素子１２と支柱部１４との配列方向に垂直な方向における縦断面図である。
【図３】該液滴吐出ヘッドの圧電素子１２と支柱部１４との配列方向おける縦断面図である。
【図４】フレーム１５の構成例を示す斜視図である。
【図５】ノズル板３および流路板１の形状を示す平面図および縦断面図である。
【図６】パンチ冶具５１９による（ａ）プレス加工前、（ｂ）プレス加工後を示す縦断面図である。
【図７】（ａ）パンチ冶具５２０によるプレス加工後、（ｂ）研磨加工後を示す縦断面図である。
【図８】本実施形態によるインクカートリッジの構成例を示す斜視図である。
【図９】本実施形態による液滴吐出記録装置の構成例を説明する斜視説明図である。
【図１０】本実施形態による液滴吐出記録装置の構成例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明に係るノズル板、液滴吐出ヘッド、液体カートリッジ、液滴吐出記録装置、およびノズル板の製造方法を適用した一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２０】
〔液滴吐出ヘッドについて〕
図１〜３に、本発明の一実施形態としての液滴吐出ヘッドの構成例を示す。
図１は分解斜視図であり、図２は、圧電素子１２と支柱部１４との配列方向に垂直な方向における縦断面図であり、図３は、その配列方向おける縦断面図である。なお、図１の分解斜視図では、流路板１とノズル板３とが接合された状態を示す。
【００２１】
液滴吐出ヘッドは、プレス加工法およびウエットエッチング加工法により形成された流路板（流路形成部材）１と、電鋳法により形成されて流路板１に接合されるノズル板３と、電鋳法により形成されて流路板１の反対側に接合される振動板２と、フレーム１５とを有し、これらによって、インク滴を吐出するノズル４と、インク流路である加圧液室６と、加圧液室６にインクを供給するためのインク供給口９と、それを介して連通する共通液室８とが設けられた構成となっている。
【００２２】
また、図１に示すアライメントマーク６１，６３は、流路板１にノズル板３および振動板２を接合させる際の位置合わせをするためのマークである。このマークを用いることにより、高精度に接合位置の位置合わせができるようになっている。
【００２３】
そして、振動板２におけるフレーム１５に接合される面の側（加圧液室と反対面側）に、各加圧液室６に対応して加圧液室６内のインクを加圧するための圧力発生手段（アクチュエータ手段）である電気機械変換素子としての積層型圧電素子１２が接合される。この圧電素子１２は、金属あるいはセラミックスなどの高剛性材料で形成されたベース基板１３に接合されている。
【００２４】
また、図３に示すように、圧電素子１２の間には、加圧液室６と加圧液室６との間に設けられた隔壁部１ａの位置に対応して、支柱部１４が設けられている。ここでは、圧電素子部材にハーフカットのダイシングによるスリット加工を施すことで櫛歯状に分割して、１つ毎に圧電素子１２と支柱部１４として形成している。支柱部１４も構成は圧電素子１２と同じであるが、駆動電圧を印加しないので単なる支柱となる。
【００２５】
こうした構成で、圧電素子１２に駆動電圧が印加されることにより、振動板２は、圧電素子１２の振動による圧力を加圧液室６内の液体に伝達する圧力伝達部として機能する。
【００２６】
さらに、振動板２部材の外周部はフレーム部材１５に接着剤にて接合している。このフレーム部材１５には、共通液室８となる凹部、この共通液室８に外部からインクを供給するための図示しないインク供給穴１６（図４参照）を形成している。このフレーム部材１５は、例えばエポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成している。
【００２７】
図４は、フレーム１５を示す。本実施形態では、共通液室８は長手方向の端部で短手方向の幅が狭くなり深さが浅くなる形状となっている。このような形状によりインクの流れ性と、気泡排出性を良好にすることができる。
【００２８】
ここで、流路板１は、例えばステンレス鋼材をプレート状に成形したもので、例えばプレス加工法にて加圧液室６およびインク供給路７となるスペースを形成し、ダンパー室５０をウエットエッチング加工法にて、加圧液室６よりも浅くハーフエッチングにより形成したものである。
ダンパー室５０は、ノズル板３と振動板２により、矩形の空間となるが大気連通管５１を通して大気と連通することにより、エアダンパー効果を持たせる構造としている。
【００２９】
振動板２は、金属と樹脂板との積層部材や金属と金属の積層部材（複層構造部材）などを用いて加工した複層構造の振動板である。この他にニッケルの金属プレート状に形成したもので、例えば電鋳法で作製したものであっても構わない。振動板２には樹脂層のみとなるよう金属をエッチングしてダンパー部２１を形成している。また、共通液室からの液供給口９を貫通形状で形成した。
【００３０】
ノズル板３は各加圧液室６に対応して直径１０〜３５μｍのノズル４を形成している。このノズル板３としては、ステンレス、ニッケルなどの金属、金属とポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂との組み合せからなるものを用いてもよい。ここでは、ステンレス材料をプレス加工と研磨加工によりノズル孔を形成している。また、ノズル４の内部形状（内側形状）は、テーパ形状に形成し、このノズル４の穴径はインク滴出口側の直径で約１５〜２５μｍとしている。さらに、各列のノズルピッチは１５０ｄｐｉとした。
【００３１】
また、ノズル板３のノズル面（吐出方向の表面：吐出面）には、図示しない撥水性の表面処理を施した撥水処理層を設けている。撥水処理層としては、例えば、オプツール膜、ＰＴＦＥ−Ｎｉ共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂（例えばフッ化ピッチなど）を蒸着コートしたもの、シリコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等、インク物性に応じて選定した撥水処理膜を設けて、インクの滴形状、飛翔特性を安定化し、高品位の画像品質を得られるようにしている。
【００３２】
圧電素子１２は、厚さ１０〜５０μｍ／１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電層と、厚さ数μｍ／１層の銀・パラジューム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極層とを交互に積層したものであり、内部電極を交互に端面の端面電極（外部電極）である個別電極、共通電極に電気的に接続し、これらの電極にＦＰＣケーブル１７を介して駆動信号を供給するようにしている。この圧電常数がｄ２３である圧電素子１２の伸縮により加圧液室６を収縮、膨張させるようになっている。圧電素子１２に駆動信号が印加され充電が行われると伸長し、また圧電素子１２に充電された電荷が放電すると反対方向に収縮するようになっている。
【００３３】
図５は、本実施形態の液滴吐出ヘッドのノズル板３と流路板１との形状図を示しており、ノズル板３に流路板１が接合されている状態を示した平面図と断面図である。流路板１の隔壁１ａはノズル板に接合されている必要があり、ノズル板の接合領域部５１０は平坦性を必要とする。ノズル板３の平面方向におけるノズル孔の斜面５１５周辺部にリング状の凹部５１１があることでノズル板の接合領域部５１０は平坦性が確保されていることを示している。
【００３４】
図６、図７は、ノズル板３の製造方法を説明する断面図である。
まず、被加工材料である金属材料の板状部材に対して、図６に示すようなパンチ冶具５１９を用意してプレス加工を行い、リング状の凹部５１１を形成する。この時の塑性変形加工深さは１０〜３０μｍ程度が望ましい。
【００３５】
その後、図７に示すような２つ目のパンチ冶具５２０を用意してプレス加工を行う。この塑性変形加工では、ノズル孔の元となる形状を加工している。図７（ａ）に示すように、この加工によりパンチ冶具５２０の打ち込み側には、ノズル４への液体の入口となる斜面５１５が形成されると共に、その斜面５１５周りに大きなダレ部５１２を生じることとなる。しかし、リング状の凹部５１１が、このダレ部５１２を生じさせる変形を吸収することにより、ノズル板の接合領域部５１０は平坦性が確保される。
またこの加工により、パンチ冶具５２０の打ち込み側と反対側の面に凸部５１７が形成されるが、この凸部５１７を研磨加工により研磨して削除することで、図７（ｂ）に示すように、ノズル４を開口させる。こうしてノズル孔が形成される。
【００３６】
こうすることにより、図７に示す２つ目のパンチ冶具５２０の打ち込みによるプレス加工によっても、ノズル板３における流路板１との接合領域部５１０は変形することなく、ノズル板３の平面方向に平行な平面をほとんど維持することができる。
【００３７】
このため、平面性が維持された接合領域部５１０により、流路板隔壁部１ａを確実に接合させることが可能となり、高い接合強度を得ることができる。
【００３８】
このことにより、それぞれの加圧液室への圧力が十分伝達され安定した吐出特性を持ったインクジェットヘッドを提供することが可能となる。
【００３９】
本実施形態では、金属材料の板状部材を用いて、ノズル板３の部品加工を行っているが、好ましくはステンレス鋼を用いることで、様々な種類の液体に対応することが可能であり、さらに材料コストを抑えることが可能となる。ただし、ステンレス鋼に限らず、様々な金属材料でも本実施形態による部品形成は可能である。
【００４０】
また、ノズル板３の平面方向におけるノズル孔の重心（ノズル孔が円形であれば円の中心）をこのリング状の凹部５１１の中心とするよう、リング状の凹部５１１を形成すると、図７に示す２つ目のパンチ冶具５２０の打ち込みによるプレス加工によっても、接合領域部５１０の平坦性をより確実に確保することができる。
【００４１】
〔インクカートリッジについて〕
図８に示すインクカートリッジについての説明を行う。
このインクカートリッジは、ノズル７０等を有する上述した実施形態による液滴吐出ヘッド７１と、この液滴吐出ヘッド７１に対してインクを供給するインクタンク７２とを一体化したものである。
【００４２】
このようにインクタンク一体型のヘッドの場合、ヘッドの歩留まり不良は直ちにインクカートリッジ全体の不良につながるので、上述したように液滴吐出特性の向上は、ヘッド一体型インクカートリッジの信頼性向上化を図れる。
【００４３】
〔液滴吐出記録装置について〕
次に、上述した実施形態の液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出記録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。
【００４４】
この液滴吐出記録装置は、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液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド、記録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。
【００４５】
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９で紙面垂直方向）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液滴吐出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。
【００４６】
インクカートリッジ９５は上方に大気と連通する大気口、下方には液滴吐出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液滴吐出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９４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。
【００４７】
ここで、キャリッジ９３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、主走査モーター９７の正逆回転によりキャリッジ９３が往復駆動される。
【００４８】
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１０４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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
以上のように、上述した本発明の実施形態では、複数のノズルを形成したノズル板と、ノズルが連通する加圧液室を形成した流路板と、液滴吐出のための圧力を加圧液室に伝搬させる変形可能なダイアフラム部を圧力伝達部として備えた振動板と、上記ノズル板と流路板と振動板を保持するためのフレームと、液滴吐出のための圧力を発生させる圧力発生手段と、を備えた液滴吐出ヘッドについて、上記ノズル板の上記流路板を接合する面側よりプレス加工により打ち込まれて形成されたノズル孔の淵部に、リング形状の凹部を備えるようにしたノズル板としている。
【００５４】
このため、上述した実施形態によれば、高解像度化に対応できる狭ピッチなノズル加工であっても、ノズル板へのプレス加工時における流路形成部材との接合エリアの変形を小さくすることが可能となる。このため、ノズル板における平坦な接合エリアを十分に確保でき、十分な接合強度でノズル板３と流路板１とが接合された液滴吐出ヘッドを提供することができる。
【００５５】
さらに、上記リング形状の凹部により、ノズル板３と流路板１との接合時の余剰接着剤がノズル内に流入することを防止できるため、接合強度を向上させると共に、吐出性能を安定化させることができ、高画質な液滴吐出ヘッドを提供することができる。
【００５６】
また、上記リング形状の凹部は、上記ノズル板の平面方向における上記ノズル孔の重心を該リング形状の中心とするよう形成される。そして、上記流路板を接合する面側よりプレス加工により打ち込まれてノズル孔の形状が形成されることで、ノズル板３の平面方向における上記リング状の凹部よりも内側は、その凹部側から見て、ノズル孔側へダレた傾斜形状となる。このため、液滴の流体抵抗を低くでき、十分なリフィル効果と安定した吐出特性が得られる液滴吐出ヘッドを提供できる。
【００５７】
また、上記流路板を接合する面側におけるノズル孔の淵部に配置された上記リング形状の凹部よりも外側に配置された流路板接合領域は、液滴吐出面の平面方向と平行な略平面となるよう形成される。このため、流路板との接合領域の平坦部を十分に確保でき、十分な接合強度でノズル板３と流路板１とが接合された液滴吐出ヘッドを提供することができる。このため、吐出特性を安定させることが可能となる。
【００５８】
また、上記ノズル板は金属プレートであり、ステンレス材料であることを特徴としたことで、安価に部品製作することが可能となる。
【００５９】
また、上述した実施形態の液滴吐出ヘッドと、液体を格納するタンクとを一体形成したので高速印刷と高画質化を両立できる液体カートリッジを得ることができる。
【００６０】
また、上述した実施形態の液滴吐出ヘッド或いは液体カートリッジを搭載したので、高速印刷と高画質化を両立できる画像形成装置を得ることができる。
【００６１】
また、上記ノズル孔は、プレス加工を少なくとも含む工程により形成されており、２工程の未貫通の深絞り加工後に研磨加工によりノズル形状を形成させている。
より詳述すると、板状部材における上記流路板を接合させる面にリング状の凹部を形成する凹部形成工程と、上記板状部材の平面方向における上記リング状の凹部よりも内側に、上記板状部材における上記凹部形成工程で該凹部が形成された面から、上記ノズル孔の形状を未貫通のプレス加工で形成するノズル孔プレス工程と、上記ノズル孔プレス工程により形成された未貫通のノズル孔の上記板状部材における反対側の面に、該ノズル孔プレス工程により形成された凸部を削除することで該ノズル孔を開口させる削除工程と、を有する製造方法により、ノズル板の上記ノズル孔が形成される。
このため、安価で、幅広いヘッドに対応できるノズル板を加工できるプレス加工法を提供することができる。
【００６２】
なお、上述した各実施形態は本発明の好適な実施形態であり、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々変形して実施することが可能である。
【００６３】
例えば、本発明は金属もしくは樹脂材に微細な形状を形成するための加工技術、特に液滴吐出式記録ヘッドに使用する液室部を構成する金属もしくは樹脂材の加工技術および加工形状に関するものであり、上述した実施形態に限定されず、例えば液滴吐出技術を用いたカラーフィルタ製造装置や、金属配線製造装置、染色装置、ＤＮＡチップ製造装置などの工業用製造装置にも同様に適用可能である。
【００６４】
また、上述した実施形態では、液滴吐出記録装置の構成例として、インクジェットプリンタの例で説明したが、インクジェットコピー、インクジェットファックス、あるいはそれらの複合型記録装置であっても本発明は同様に適用することができる。
【００６５】
また、インクジェット記録装置に限定されず、インクジェット技術を用いたカラーフィルタ製造装置、金属配線製造装置、捺染装置、ＤＮＡチップ製造装置などの工業用製造装置についても本発明は同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１ 流路板
１ａ 隔壁部
２ 振動板
３ ノズル板
４ ノズル孔
６ 加圧液室
７ インク供給路
８ 共通液室
１２ 圧電素子
１３ ベース基板
１４ 支柱部
１５ フレーム
１６ インク供給孔
５０ ダンパー室
５１ 大気連通管
５１０ 接合領域部
５１５ 斜面
５１１ 凹部
５１７ 凸部
５１９、５２０ パンチ治具
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６７】
【特許文献１】特開２００６−３３４６１９号公報
【特許文献２】特開２００９−２２６５８６号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズル孔が形成されたノズル板と、
前記ノズル板に接合されて固定される流路形成部材と、
前記流路形成部材内に形成された加圧液室を介して前記ノズル孔から液滴吐出させるための圧力を発生させる圧力発生手段と、を備えた液滴吐出ヘッドに用いられるノズル板であって、
前記ノズル孔は、前記ノズル板における前記流路形成部材を接合させる面からのプレス加工を少なくとも含む加工工程により形成され、
前記ノズル板における前記流路形成部材を接合させる面での前記ノズル孔の淵部には、リング形状の凹部が形成されたことを特徴とするノズル板。
【請求項２】
前記リング形状の凹部は、前記ノズル板の平面方向における前記ノズル孔の重心を該リング形状の中心とするよう形成されたことを特徴とする請求項１記載のノズル板。
【請求項３】
前記ノズル板における前記流路形成部材と接合される接合領域は、該接合面における前記リング形状の凹部よりも外側に配置され、該接合領域は、該ノズル板の平面方向に平行な略平面となるよう形成されたことを特徴とする請求項１または２記載のノズル板。
【請求項４】
前記ノズル板は、ステンレス材料からなる板状部材であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のノズル板。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載のノズル板と、
前記流路形成部材と、
前記圧力発生手段と、
前記圧力発生手段による圧力を前記加圧液室内の液体に伝達する圧力伝達部を備えた振動板と、を備えた液滴吐出ヘッドであって、
前記流路形成部材は、加圧液室を少なくとも含む流路のためのスペースが形成された流路板であり、
前記振動板は、前記流路板における前記ノズル板に接合される面の反対側の面に接合されて構成されたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項５記載の液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドに液体を供給するタンクとを備えて構成されたことを特徴とする液体カートリッジ。
【請求項７】
請求項６記載の液体カートリッジを備え、該液体カートリッジの前記液滴吐出ヘッドを用いて画像形成を行うよう構成されたことを特徴とする液滴吐出記録装置。
【請求項８】
複数のノズル孔が形成されたノズル板と、
前記ノズル板に接合されて固定される流路形成部材と、
前記流路形成部材内に形成された加圧液室を介して前記ノズル孔から液滴吐出させるための圧力を発生させる圧力発生手段と、を備えた液滴吐出ヘッドに用いられるノズル板の製造方法であって、
板状部材における前記流路形成部材を接合させる面にリング状の凹部を形成する凹部形成工程と、
前記板状部材の平面方向における前記リング状の凹部よりも内側に、前記板状部材における前記凹部形成工程で該凹部が形成された面から、前記ノズル孔の形状を未貫通のプレス加工で形成するノズル孔プレス工程と、
前記ノズル孔プレス工程により形成された未貫通のノズル孔の前記板状部材における反対側の面に、該ノズル孔プレス工程により形成された凸部を削除することで該ノズル孔を開口させる削除工程と、を有することを特徴とするノズル板の製造方法。
【請求項９】
前記削除工程では、前記ノズル孔プレス工程により形成された凸部を研磨することで削除し、前記ノズル孔を開口させることを特徴とする請求項８記載のノズル板の製造方法。
【請求項１０】
前記凹部形成工程では、前記板状部材における前記流路形成部材を接合させる面からの未貫通のプレス加工により前記リング状の凹部を形成することを特徴とする請求項８または９記載のノズル板の製造方法。
【請求項１】
複数のノズル孔が形成されたノズル板と、
前記ノズル板に接合されて固定される流路形成部材と、
前記流路形成部材内に形成された加圧液室を介して前記ノズル孔から液滴吐出させるための圧力を発生させる圧力発生手段と、を備えた液滴吐出ヘッドに用いられるノズル板であって、
前記ノズル孔は、前記ノズル板における前記流路形成部材を接合させる面からのプレス加工を少なくとも含む加工工程により形成され、
前記ノズル板における前記流路形成部材を接合させる面での前記ノズル孔の淵部には、リング形状の凹部が形成されたことを特徴とするノズル板。
【請求項２】
前記リング形状の凹部は、前記ノズル板の平面方向における前記ノズル孔の重心を該リング形状の中心とするよう形成されたことを特徴とする請求項１記載のノズル板。
【請求項３】
前記ノズル板における前記流路形成部材と接合される接合領域は、該接合面における前記リング形状の凹部よりも外側に配置され、該接合領域は、該ノズル板の平面方向に平行な略平面となるよう形成されたことを特徴とする請求項１または２記載のノズル板。
【請求項４】
前記ノズル板は、ステンレス材料からなる板状部材であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のノズル板。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載のノズル板と、
前記流路形成部材と、
前記圧力発生手段と、
前記圧力発生手段による圧力を前記加圧液室内の液体に伝達する圧力伝達部を備えた振動板と、を備えた液滴吐出ヘッドであって、
前記流路形成部材は、加圧液室を少なくとも含む流路のためのスペースが形成された流路板であり、
前記振動板は、前記流路板における前記ノズル板に接合される面の反対側の面に接合されて構成されたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項５記載の液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドに液体を供給するタンクとを備えて構成されたことを特徴とする液体カートリッジ。
【請求項７】
請求項６記載の液体カートリッジを備え、該液体カートリッジの前記液滴吐出ヘッドを用いて画像形成を行うよう構成されたことを特徴とする液滴吐出記録装置。
【請求項８】
複数のノズル孔が形成されたノズル板と、
前記ノズル板に接合されて固定される流路形成部材と、
前記流路形成部材内に形成された加圧液室を介して前記ノズル孔から液滴吐出させるための圧力を発生させる圧力発生手段と、を備えた液滴吐出ヘッドに用いられるノズル板の製造方法であって、
板状部材における前記流路形成部材を接合させる面にリング状の凹部を形成する凹部形成工程と、
前記板状部材の平面方向における前記リング状の凹部よりも内側に、前記板状部材における前記凹部形成工程で該凹部が形成された面から、前記ノズル孔の形状を未貫通のプレス加工で形成するノズル孔プレス工程と、
前記ノズル孔プレス工程により形成された未貫通のノズル孔の前記板状部材における反対側の面に、該ノズル孔プレス工程により形成された凸部を削除することで該ノズル孔を開口させる削除工程と、を有することを特徴とするノズル板の製造方法。
【請求項９】
前記削除工程では、前記ノズル孔プレス工程により形成された凸部を研磨することで削除し、前記ノズル孔を開口させることを特徴とする請求項８記載のノズル板の製造方法。
【請求項１０】
前記凹部形成工程では、前記板状部材における前記流路形成部材を接合させる面からの未貫通のプレス加工により前記リング状の凹部を形成することを特徴とする請求項８または９記載のノズル板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２５４５３１（Ｐ２０１２−２５４５３１Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２７３３０（Ｐ２０１１−１２７３３０）
【出願日】平成２３年６月７日（２０１１．６．７）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月７日（２０１１．６．７）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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