液体吐出ヘッド及び画像形成装置
【課題】ノズル板のノズルとなる孔をプレス加工で形成するときにノズル板が塑性変形して接合品質や信頼性が低下する。
【解決手段】ノズル板１は、プレス加工により形成された複数のノズル１１が配列された複数のノズル列１２Ａないし１２Ｄを有する金属板（ノズル基材）３０１で形成され、金属板３０１の両面には、ノズル板３０１に対し圧縮応力を有する膜３６０、３６１が形成され、膜３６０、３６１の厚さは、流路板２と接合される液室面側の膜３６１の方が液体吐出面側の膜３６０よりも厚く形成されている。
【解決手段】ノズル板１は、プレス加工により形成された複数のノズル１１が配列された複数のノズル列１２Ａないし１２Ｄを有する金属板（ノズル基材）３０１で形成され、金属板３０１の両面には、ノズル板３０１に対し圧縮応力を有する膜３６０、３６１が形成され、膜３６０、３６１の厚さは、流路板２と接合される液室面側の膜３６１の方が液体吐出面側の膜３６０よりも厚く形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は特にプレス加工されたノズル板を備える液体吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置（インクジェット記録装置）が知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。
【０００３】
なお、本願において、液体吐出記録方式の「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。
【０００４】
液体吐出ヘッドとしては、液滴を吐出するノズルが連通する液室内の液体であるインクを加圧し圧力を発生するための圧力発生手段としての圧電素子を用いる圧電型ヘッド、発熱抵抗体を用いるサーマル型ヘッド、振動板と電極を用いる静電型ヘッドなどが知られている。
【０００５】
このような画像形成装置において、高画質化に対応するために液滴の小滴化やノズルの高密度化を図り、高速化に対応するため駆動周波数の高周波化や１ヘッド当たりのノズル数の増加によるライン型ヘッドに代表されるヘッドの長尺化などが行なわれている。
【０００６】
ところで、液体吐出ヘッドを構成する液滴を吐出するノズル（ノズル孔）を形成するノズル板（ノズル形成部材、ノズルプレート）として、ＳＵＳなどの金属板にプレス加工でノズル孔を形成するものが知られている。
【０００７】
例えば、金型に備えられたパンチで金属プレートの第１の表面を押圧することによって、第１の表面に対向する金属プレートの第２の表面よりも第１の表面から離れた領域を有する凹部の先端近傍を取り囲むように第２の表面から隆起した隆起部を金属プレートに形成する隆起部形成工程と、第２の表面よりも第１の表面から離れた位置に開口を有するノズル孔が形成されるように、隆起部を第２の表面と平行に機械加工することによって隆起部の一部を除去する機械加工工程とを行なう製造方法が知られている（特許文献１）。
【０００８】
なお、ノズル板の表面処理に関して、従来から、ノズル板の液体吐出面及び液体吐出面と反対側の面（液室側面）に酸化膜を形成し、ノズル孔を形成したノズル基材と撥水膜との密着性、ノズル基材と液室を形成する流路部材との密着性を向上すること（特許文献２）、ノズル板の液体吐出面及び液室側面に形成する酸化膜の膜厚を異ならせること（特許文献３）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２２４６１９号公報
【特許文献２】特開２００６−０４４２２６号公報
【特許文献３】特開２００９−０１２２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述したようにプレス加工でノズルを形成すると、ノズル基材（ノズル孔を形成する部材）が塑性変形してノズル板の平坦度が低下する。ノズル板が変形して平坦度が低下すると、ノズル板はノズルが連通する液室（個別流路）などを形成する流路部材に接合するため、流路部材との接合不良や接合に接着剤を多量に塗布することによる液室への接着剤のはみ出し（滴吐出特性のバラツキなどにつながる）が発生する。
【００１１】
上述した特許文献２に開示されているノズル基材の両面に酸化膜を形成するものは、撥水膜や流路部材との密着性向上を目的としてなされているもので、ノズル基材に発生した塑性変形を低減するものではなく、ただ両面に形成しただけでは塑性変形を低減することはできない。
【００１２】
また、特許文献３に開示されているノズル基材の両面に膜厚の異なる酸化膜を形成するものも、ノズル基材にプレス加工による塑性変形がないため、むしろ膜厚差による膜応力差により、却ってノズル基材の反りが大きくなってしまう。
【００１３】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、プレス加工で形成するノズル板の平坦度のバラツキを低減して接合品質、接合信頼性を向上し、滴吐出特性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
プレス加工により形成された複数のノズルが配列されたノズル列を複数列有するノズル板と、前記ノズルが連通する液室が形成され、前記ノズル板の液体吐出面とは反対側の面に接合された流路部材とを有する液体吐出ヘッドにおいて、
前記ノズル板は金属板で形成され、
前記金属板の両面には、前記金属板に対し圧縮応力を有する膜が形成され、
前記膜の厚さは、前記流路部材と接合される面側の方が液体吐出面側よりも厚く形成されている
構成とした。
【００１５】
ここで、前記膜はＳｉＯ２からなる膜である構成とできる。
【００１６】
本発明に係る液体吐出ヘッドは、
プレス加工により形成された複数のノズルが配列されたノズル列を複数列有するノズル板と、前記ノズルが連通する液室が形成され、前記ノズル板の液体吐出面とは反対側の面に接合された流路部材とを有する液体吐出ヘッドにおいて、
前記ノズル板は金属板で形成され、
前記金属板の両面には、前記金属板に対し引っ張り応力を有する膜が形成され、
前記膜の厚さは、液体吐出面側の方が前記流路部材と接合される液体吐出面側よりも厚く形成されている
構成とした。
【００１７】
これらの本発明に係る液体吐出ヘッドにおいて、前記膜はノズル列間部にのみ形成されている構成とできる。
【００１８】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、
金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、
前記金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨して前記ノズルを開口する工程と、
前記金属板の前記研磨面側に圧縮応力を有する膜を形成する工程と、
前記金属板の凹部を形成した面側に前記研磨面側の圧縮応力を有する膜と同材料であり、より厚さの厚い圧縮応力を有する膜を形成する工程と、
を行なってノズル板を形成し、
前記ノズル板と前記ノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する
構成とした。
【００１９】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、
金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、
前記金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨して前記ノズルを開口する工程と、
前記金属板の両面に第１の圧縮応力を有する膜を形成する工程と、
前記凹部を形成した面に第２の圧縮応力を有する膜を形成する工程と、
を行なってノズル板を形成し、
前記ノズル板と前記ノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する
構成とした。
【００２０】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、
金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、
前記金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨して前記ノズルを開口する工程と、
前記金属板の前記研磨面側に引っ張り応力を有する膜を形成する工程と、
前記金属板の凹部を形成した面側に前記研磨面側の引っ張り応力を有する膜と同材料であり、より厚さの薄い引っ張り応力を有する膜を形成する工程と、
を行なってノズル板を形成し、
前記ノズル板と前記ノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する
構成とした。
【００２１】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、
金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、
前記金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨して前記ノズルを開口する工程と、
前記金属板の両面に第１の引っ張り応力を有する膜を形成する工程と、
前記研磨した面側に第２の引っ張り応力を有する膜を形成する工程と、
を行なってノズル板を形成し、
前記ノズル板と前記ノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する
構成とした。
【００２２】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、プレス加工により形成された複数のノズルが配列されたノズル列を複数列有するノズル板と、ノズルが連通する液室が形成され、ノズル板の液体吐出面とは反対側の面に接合された流路部材とを有し、ノズル板は金属板で形成され、金属板の両面には、金属板に対し圧縮応力を有する膜が形成され、膜の厚さは、流路部材と接合される面側の方が液体吐出面側よりも厚く形成されている構成としたので、プレス加工で形成するノズル板の平坦度のバラツキが低減して接合品質、接合信頼性が向上し、滴吐出特性が向上する。
【００２４】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、プレス加工により形成された複数のノズルが配列されたノズル列を複数列有するノズル板と、ノズルが連通する液室が形成され、ノズル板の液体吐出面とは反対側の面に接合された流路部材とを有し、ノズル板は金属板で形成され、金属板の両面には、金属板に対し引っ張り応力を有する膜が形成され、膜の厚さは、流路部材と接合される液体吐出面側の方が液体吐出面側よりも厚く形成されている構成としたので、プレス加工で形成するノズル板の平坦度のバラツキが低減して接合品質、接合信頼性が向上し、滴吐出特性が向上する。
【００２５】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法によれば、金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨してノズルを開口する工程と、金属板の研磨面側に圧縮応力を有する膜を形成する工程と、金属板の凹部を形成した面側に研磨面側の圧縮応力を有する膜と同材料であり、より厚さの厚い圧縮応力を有する膜を形成する工程と、を行なってノズル板を形成し、ノズル板とノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する構成としたので、プレス加工で形成するノズル板の平坦度のバラツキが低減して接合品質、接合信頼性が向上し、滴吐出特性が向上する。
【００２６】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法によれば、金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨してノズルを開口する工程と、金属板の両面に第１の圧縮応力を有する膜を形成する工程と、凹部を形成した面に第２の圧縮応力を有する膜を形成する工程と、を行なってノズル板を形成し、ノズル板とノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する構成としたので、プレス加工で形成するノズル板の平坦度のバラツキが低減して接合品質、接合信頼性が向上し、滴吐出特性が向上する。
【００２７】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法によれば、金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨してノズルを開口する工程と、金属板の研磨面側に引っ張り応力を有する膜を形成する工程と、金属板の凹部を形成した面側に研磨面側の引っ張り応力を有する膜と同材料であり、より厚さの薄い引っ張り応力を有する膜を形成する工程と、を行なってノズル板を形成し、ノズル板とノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する構成としたので、プレス加工で形成するノズル板の平坦度のバラツキが低減して接合品質、接合信頼性が向上し、滴吐出特性が向上する。
【００２８】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法によれば、金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨してノズルを開口する工程と、金属板の両面に第１の引っ張り応力を有する膜を形成する工程と、研磨した面側に第２の引っ張り応力を有する膜を形成する工程と、を行なってノズル板を形成し、ノズル板とノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する構成としたので、プレス加工で形成するノズル板の平坦度のバラツキが低減して接合品質、接合信頼性が向上し、滴吐出特性が向上する。
【００２９】
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、高品質画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係るノズル板を備える本発明に係る液体吐出ヘッドの実施形態の一例を示す概略分解斜視説明図である。
【図２】同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図である。
【図３】同ヘッドの圧電アクチュエータの斜視説明図である。
【図４】同アクチュエータの断面説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル板を液室側から見た平面説明図である。
【図６】図５のＡ−Ａ線に相当する流路ユニットの部分断面説明図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル板の製造工程の説明に供する図５のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。
【図８】本実施形態の作用効果の説明に供する要部拡大断面説明図である。
【図９】比較例の説明に供する要部拡大断面説明図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル板を液室側から見た平面説明図である。
【図１１】図１０のＢ−Ｂ線に相当する流路ユニットの部分断面説明図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル板の製造工程の説明に供する図１０のＢ−Ｂに相当する部分の断面説明図である。
【図１３】図１２に続く工程を説明する同様な断面説明図である。
【図１４】同実施形態の作用効果の説明に供する模式的説明図である。
【図１５】本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドの図６のＢ−Ｂ線に相当する流路ユニットの部分断面説明図である。
【図１６】本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル板の製造方法の説明に供する図６のＢ−Ｂ線に相当する部分の断面説明図である。
【図１７】本発明に係る画像形成装置の一例の機構部の全体構成を説明する概略構成図である。
【図１８】同機構部の要部平面説明図である。
【図１９】本発明に係る画像形成装置の他の例を示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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。本発明に係る液体吐出ヘッドの一実施形態について図１ないし図４を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの概略分解斜視説明図、図２は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図、図３は圧電アクチュエータの斜視説明図、図４は同圧電アクチュエータの断面説明図である。
【００３２】
この液体吐出ヘッドは、本発明に係るノズル板１と、流路板（流路部材）２と、振動板部材３と、圧電アクチュエータ４と、フレーム部材５とで構成され、ノズル板１、流路板２及び振動板部材３によって液室（流路）ユニット６が構成される。
ている。
【００３３】
ノズル板１には、液滴を吐出する複数のノズル１１が例えば６００ｄｐｉピッチで形成されている。複数のノズル１１の列（これを「ノズル列」という。）は４列配置している。また、ノズル板１の液滴吐出側の面には図示しないがフッ素系の撥水処理膜が形成されている。このノズル板１は、ＳＵＳなどの金属板（部材）で形成されている。なお、ノズル板１は１枚構成としないで複数枚を並べて配置した構成とすることもできる。
【００３４】
流路部材である流路板２には、ノズル１１が連通する液室２２などが形成されている。液室２２は、各ノズル１１に対応し、各ノズル列に対応して４列配置している。この流路板２は、ＳＵＳなどの金属板をプレス加工して形成している。
【００３５】
振動板部材３には、各液室２２に対応し、かつ各液室２２の一面を形成するダイヤフラム状の振動領域（ダイヤフラム部）３１が形成され、この振動領域３１には凸部３２が形成されている。この振動板部材３は、例えば複層構造のＮｉ電鋳部材、あるいは樹脂部材と金属部材の積層部材などで形成されている。
【００３６】
圧電アクチュエータ４は、１つのベース部材４１上に、各液室２２に対応する複数の圧電素子柱４２ａを形成した４個の積層型圧電部材４２Ａ〜４２Ｄ（以下、区別しないときは「圧電部材４２）という。）を配置して、圧電素子柱４２ａの列を４列配置し、各圧電部材４２の圧電素子柱４２ａの端面電極に圧電素子柱４２ａに対して駆動信号を伝達する信号伝達ケーブルとしてのＦＰＣケーブル４３Ａ〜４３Ｄ（以下、区別しないときは「ＦＰＣケーブル４３」という。）を半田接合している。
【００３７】
ここで、圧電部材４２は、圧電層と内部電極とを交互に積層して内部電極を交互に異なる端面に引き出して端面電極に接続した部材に対し、ハーフカットダイシングを施して溝を形成することで、複数の圧電素子柱４２ａを一体的に分割形成したものである。
【００３８】
なお、圧電部材４２の両端面の端面電極のうち共通電極となる側はカットされない内部電極を通じて個別電極側の端面電極と同じ端面に引き回されているので、圧電部材４２の一方の端面側にＦＰＣケーブル４３を半田接合することができる。また、ここではハーフカットダイシングによって複数の圧電素子柱４２ａが一体的な圧電部材を用いているが、個々の圧電素子柱に完全に分割した構成とすることもできる。また、圧電素子柱４２ａは、１本おきに、駆動信号を印加する駆動圧電素子柱と、液室間隔壁を支持する支持部材となる非駆動圧電素子柱とするバイピッチ構成、各圧電素子柱４２ａをすべて駆動信号を印加する駆動圧電素子柱とするノーマルピッチ構成のいずれの構成とすることもできる。
【００３９】
ベース部材４１の圧電部材４２を接合する側は、圧電素子柱４２ａの並び方向（圧電素子の列に沿う方向）と直交する方向の断面形状が凹凸形状になるように形成され、それぞれの凸部４１ａの最上面に圧電部材４２が接合配置されている。ここでは、圧電素子柱４２ａの列が４つであり、各凸部４１ａに２列ずつ配置できるので、ベース部材４１の断面形状は凹形状としている。なお、圧電素子柱の列数は４列に限るものではなく、１列以上であればよい。
【００４０】
また、ベース部材４１には圧電部材４２Ｂと４２Ｃとの間に貫通穴４４を形成し、ベース部材４１の端部に位置しない圧電部材４２Ｂに接続したＦＰＣケーブル４３Ｂと圧電素子部材４２Ｃに接続したＦＰＣケーブル４３Ｃとは、この貫通穴４４を通じてベース部材４１の背面側（圧電部材４２を接合する側と反対側）に引き出している。なお、ベース部材４１の端部に位置する圧電部材４２Ａに接続したＦＰＣケーブル４３Ａと圧電部材４２Ｄに接続したＦＰＣケーブル４３Ｄとは、そのまま、ベース部材４１の側面に沿って引き出されている。
【００４１】
ベース部材４１は、例えば樹脂などでも可能であるが、金属材料であることが好ましい。剛性の高い金属材料を採用することで、圧電素子柱４２ａの振動が本体に伝達することを抑制することができる。また、金属材料でベース部材４１を形成することで、ベース部材４１の加工方法の選択範囲が広がり、例えばメタルインジェクションや引き抜き加工を採用することによってベース部材の材料、加工コストを低減することができるようになる。
【００４２】
フレーム部材５は、振動板部材３の供給口３３を介して各液室２２にインクを供給する共通液室５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄを形成している。各共通液室５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５２Ｄには外部から図示しない供給路を介してインクが供給される。また、フレーム部材５にはベース部材４１を収納する収納部５２Ａ、５２Ｂを形成し、これらの収納部５２Ａ，５２Ｂ間の共通液室５１Ｂ、５１Ｃを形成する中央部分５３は、ベース部材４１の貫通穴４４を貫通している。このフレーム部材５は例えば樹脂部材で形成している。なお、フレーム部材５は複数の部材に分割することもできる。
【００４３】
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば圧電素子柱４２ａに印加する電圧を基準電位から下げることによって圧電素子柱４２ａが収縮し、振動板部材３の振動領域３１が下降して液室２２の容積が膨張することで、液室２２内にインクが流入し、その後圧電素子柱４２ａに印加する電圧を上げて圧電素子柱４２ａを伸長させ、振動領域３１をノズル１１方向に変形させて液室２２の容積を収縮させることにより、液室２２内のインクが加圧され、ノズル１１からインクの滴が吐出（噴射）される。
【００４４】
そして、圧電素子柱４２ａに印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動領域３１が初期位置に復元し、液室２２が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室５１から液室２２内にインクが充填される。そこで、ノズル１１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の動作に移行する。
【００４５】
なお、この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うこともできる。
【００４６】
次に、本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図５及び図６を参照して説明する。なお、図５は同ヘッドのノズル板を液室側から見た平面説明図、図６は図５のＡ−Ａ線に相当する流路ユニットの部分断面説明図である。
【００４７】
この液体吐出ヘッドは、前述したように、液滴を吐出するノズル１１が形成されたノズル板１と、ノズル１１が連通する液室２２が形成され、ノズル板１の液体吐出面とは反対側の面（液室面という。）に接合された流路板２と、流路板２の液室２２の壁面の一部を形成する振動板部材３とを有している。
【００４８】
ここで、ノズル板１は、プレス加工により形成された複数のノズル１１が配列された複数（ここでは４列とする）のノズル列１２Ａないし１２Ｄを有する金属板（ノズル基材）３０１で形成されている。
【００４９】
そして、金属板３０１の両面には、ノズル板３０１に対し圧縮応力を有する膜３６０、３６１が形成され、膜３６０、３６１の厚さは、流路板（流路部材）２と接合される液室面側の膜３６１の方が液体吐出面側の膜３６０よりも厚く形成されている。
【００５０】
このように構成することで、ノズル板１を金属板のプレス加工で形成しても、ノズル板１の平坦度のバラツキが低減して、流路板２との接合品質、接合信頼性が向上し、またノズル１１の傾斜も低減して滴吐出特性が向上する。
【００５１】
次に、本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法について図７を参照して説明する。なお、図７は同ヘッドのノズル板の製造工程の説明に供する図５のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。
まず、図７（ａ）に示すように、ノズル板１となる厚さ５０μｍのＳＵＳ基材（金属板、ノズル基材）３０１を準備する。
【００５２】
そして、図７（ｂ）に示すように、液室面側がポンチ３０２を打ち込む面となるように基材３０１をダイ３１２にセットし、基材３０１にポンチ３０２をノズル列方向に必要数打ち込むことで、図７（ｃ）に示すように基材３０１にはノズル列１２Ａのノズル１１となる部分にパンチ３０２に対応する凹部３０３が形成されるとともに、反対側の面に凸部３０７が形成される。同様にして、ポンチ３０２を移動させながら（図中丸付き数字１〜４）、ノズル列１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄのノズル１１となる部分に打ち込むことで、それぞれポンチ３０２に対応する凹部３０４〜３０６が形成されるとともに反対側の面に凸部３０８〜３１０が形成される。
【００５３】
このとき、ポンチ３０２の打ち込みにより発生した残留応力により、図７（ｃ）に示すように、基材３０１にはエッジ部において平坦度ｈ１（変形量ｈ１）、またノズル列１２Ｂと１２Ｃの間の部分では、その変形方向が基材１１内においてランダムである変形量Ｈ１（平坦度Ｈ１）の塑性変形が発生する。すなわち、基材１１内において、ある部位では液体吐出面側に凸となる部位１４Ａと、ある部位では液室面側に凸となる部位１４Ｂが現れる。
【００５４】
なお、ノズル列1２Ａと１２Ｂの間、及びノズル列１２Ｃと１２Ｄの間は、本実施形態では列間距離が小さいため、ポンチ加工による変形量が小さく、従って図示においては平坦に示してあるが、詳細には部位１４Ａ、１４Ｂで示すと同様の凹凸状態にあり、また列間距離が長くなれば部位１４Ａ、１４Ｂで示すと同様の凹凸の状態がより明確に現れる。
【００５５】
次に、図７（ｄ）に示すように、テープ研磨装置３１５を用いて、基材３０１の凸部３０７〜３１０を研磨し、凹部３０３〜３０６を貫通させることで、図７（ｅ）に示すように、基材３０１にはノズル１１となるノズル孔３２１〜３２４の列が形成される。なお、研磨面は液体吐出面３５１、その反対側の面は液室形成面３５０となる。
【００５６】
ただし、この研磨工程後においても残留応力は緩和されていないため、塑性変形量Ｈ１及びｈ１は図７（ｃ）と同じ状態に維持されている。
【００５７】
次に、図７（ｆ）に示すように、液体吐出面（研磨面）３５１に基材３０１に対して圧縮応力を有する膜としてＳｉＯ２膜３６０を、液室面３５０に同じくＳｉＯ２膜３６１を形成する。このとき、膜厚は、液体吐出面＜液室面、即ち、ＳｉＯ２膜３６０の膜厚＜ＳｉＯ２膜３６１としている。
【００５８】
なお、基材３０１に対して圧縮応力を有する膜としては、ＮＳＧ膜、ＰＳＧ膜、ＢＰＳＧ膜、ＴＥＯＳ膜などＣＶＤで形成された酸化膜を用いることもできる。また、圧縮応力を有する膜の形成順序は、液体吐出面及び液室面のいずれを先に形成してもよい。
【００５９】
ＳｉＯ２膜３６０、３６１は、例えばＣＶＤ法や熱酸化で形成することができる。ここでは、ＣＶＤ法によってＳｉＯ２膜３６０、３６１を形成している。具体的な成膜条件としては、マテリアルリサーチコーポレーション社製のスパッタ装置を用いて真空度１×１０−５Ｔｏｒｒ、ＲＦパワー１．８ＫＷ、ガス圧１５ｍＴｏｒｒ、Ｏ２分圧１０％、スキャンスピード１０ｃｍ／ｍｉｎで、液滴吐出面３５０側のＳｉＯ２膜３６０は膜厚０．１μｍ、液室面３５１側のＳｉＯ２膜は０．２μｍとした。
【００６０】
このとき、ＳｉＯ２膜３６０、３６１は圧縮応力を持つので、膜厚差による膜応力によりノズル列１２Ｂと１２Ｃの間で液体吐出面側に凸となっている部位１４Ａは液室面側に凸となる。
【００６１】
これにより、ノズル列１２Ｂと１２Ｃの間の部分は、ノズル板１内のいずれの位置においても、部位１４Ｂと同様に液室側面に凸である均一な形状となり、且つノズル孔近傍の平坦度が改善（Ｈ２＜Ｈ１）される。
【００６２】
また、前述したノズル列１２Ａと１２Ｂの間及びノズル列１２Ｃと１２Ｄの間も部位１４Ｂと同様に液室面側に凸となる。
【００６３】
そこで、ノズル板１と流路板２とを接合し、流路板２と振動板部材３とを接合し、アクチュエータ部と接合してヘッドを完成する。
【００６４】
次に、本発明の作用効果について図８及び図９を参照して説明する。なお、図８は本実施形態の説明に供する要部拡大断面説明図、図９は比較例の説明に供する要部拡大断面説明図である。
まず、前述したようにプレス加工により金属板にノズル（ノズル孔）を形成した場合、図９（ａ）に示すように、基材３０１（ノズル板１）はノズル孔形成過程で塑性変形が生じ、この塑性変形の方向は、液室面へ凸となる部位１４B又は液体吐出面へ凸となる部位１４Aがランダムに発生して、凸となる方向が一定ではない。
【００６５】
したがって、結果として、ノズル孔１１周辺の形状に差異が発生する（平坦度にバラツキが発生する。）ことになり、基材３０１をそのままノズル板１として流路板２に接着剤６１で接合するとき、接合前の状態では、凸方向が液体吐出面方向の部位１４Aでは間隔ａ、凸方向が液室面方向の部位１４Bでは間隔ｂ（ａ＞ｂ）の隙間がある状態となる。
【００６６】
そのため、図９（ｂ）に示すように、ノズル板１と流路板２との接合を行ったときに、接合状態でバラツキが生じて、安定した接合品質を得ることができない。また、このような形状不均一な状態で接合を行うことよって、ノズル孔１１の傾斜が発生して、滴吐出曲がりが発生する。つまり、ノズル孔１１は液体吐出面に垂直な線５００に対して傾斜角θの傾きが発生する。
【００６７】
この場合、ノズル孔１１の傾斜角θが均一であれば印字補正技術（ソフト対応）で補正することもできるが、上述したように、塑性変形の方向がランダムであるために傾斜角θもばらつくことから、印字補正技術のみでの対応が困難となり、安定した印字品質が得られなくなる。
【００６８】
これに対して、上記実施形態では、図８（ａ）に示すように、基材３０１の塑性変形の方向は液室面側に揃う（一定となる）ため、ノズル孔１１近傍の形状が均一である（間隔ａ、ｂが略同じ（同じを含む。）になる）。したがって、図８（ｂ）に示すように、ノズル板１の平坦度のバラツキが小さくなって安定した接合品質が得られ、また、これによりノズル孔１１の傾斜も低減して、良好な滴吐出特性が得られて印写品質が向上する。
【００６９】
なお、ノズル基材にシリコン基板を用いて上記実施形態のように膜厚差のある圧縮応力膜を両面に形成すると、平坦なノズル基材に反りが発生することになり、本発明はノズル基材が塑性変形を有する場合（金属板等）に限って適用できるものである。
【００７０】
このように、プレス加工により形成された複数のノズルが配列されたノズル列を複数列有するノズル板と、ノズルが連通する液室が形成され、ノズル板の液体吐出面とは反対側の面に接合された流路部材とを有し、ノズル板は金属板で形成され、金属板の両面には、金属板に対し圧縮応力を有する膜が形成され、膜の厚さは、流路部材と接合される面側の方が液体吐出面側よりも厚く形成されている構成とすることで、プレス加工で形成するノズル板の平坦度のバラツキが低減して接合品質、接合信頼性が向上し、滴吐出特性が向上する。
【００７１】
なお、上記実施形態においては、ノズル基材の全面に圧縮応力を生じる膜を形成しているが、部分的に、例えば、上述したノズル列１２Ｂと１２Ｃとの間のみに部分的に圧縮応力を生じる膜を形成することもできる。
【００７２】
また、金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨してノズルを開口する工程と、金属板の研磨面側に圧縮応力を有する膜を形成する工程と、金属板の凹部を形成した面側に研磨面側の圧縮応力を有する膜と同材料であり、より厚さの厚い圧縮応力を有する膜を形成する工程と、を行なってノズル板を形成し、ノズル板とノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する工程とを有することで、プレス加工で形成するノズル板の平坦度のバラツキが低減して接合品質、接合信頼性が向上し、滴吐出特性が向上する。
【００７３】
なお、圧縮応力を有する膜の形成については、第１の圧縮応力を有する膜（第１の圧縮応力膜）をノズル基材の液体吐出面及び液室面に一括形成し、膜厚を厚くする液室面に第２の圧縮応力を有する膜（第２の圧縮応力膜を第１の圧縮応力膜上に積層形成して、液室面側の膜厚を所要の膜厚に形成することもできる。
【００７４】
このようにすれば、膜の形成工程時間を短縮することが可能になる。また、第２の圧縮応力膜を第１の圧縮応力膜と異なる材料で形成することができる。例えば、第２の圧縮応力膜を接合改善膜等の機能膜とすることもできる。
【００７５】
つまり、金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨してノズルを開口する工程と、金属板の両面に第１の圧縮応力を有する膜を形成する工程と、凹部を形成した面に第２の圧縮応力を有する膜を形成する工程と、を行なってノズル板を形成し、ノズル板とノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する工程とを有することで、プレス加工で形成するノズル板の平坦度のバラツキが低減して接合品質、接合信頼性が向上し、滴吐出特性が向上する。
【００７６】
次に、本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１０及び図１１を参照して説明する。なお、図１０は同ヘッドのノズル板を液室側から見た平面説明図、図１１は図１０のＢ−Ｂ線に相当する流路ユニットの部分断面説明図である。
ここでは、ノズル板１には、前述したように複数のノズル１１を配列した４列のノズル列１２Ａ〜１２Ｄが形成されている。そして、これら４列のノズル列１２Ａ〜１２Ｄと平行に並んだ複数の凹部１３が配列された２つの凹部列１３Ａ、１３Ｂが、４つのノズル列１２Ａ〜１２Ｄ全体の中心軸ｂに対して反対側に配置されている。
【００７７】
この場合、凹部列１３Ａ、１３Ｂはノズル配列方向と直交する方向で最も外側のノズル列１２Ａ、１２Ｄの外側に配置される。また、ノズル列１２が複数列でノズルが千鳥状に配置されている場合には、液室間隔壁に対応する部位に凹部１３を形成すると中心軸ｂに対して非対称配置となる。なお、ノズル板１のノズル１１及び凹部１３はプレス加工で形成している。
【００７８】
このように構成することで、ノズル板１をプレス加工で形成しても、プレス加工による変形が抑えられるので、流路板２との接合品質、接合信頼性が向上する。
【００７９】
なお、ノズル列１２Ａ、１２Ｂを１つのノズル群として、このノズル群１２Ａ、１２Ｂの両側に凹部列１３Ａ、１３Ｂを配置し、同様に、ノズル列１２Ｃ、１２Ｄも１つのノズル群として同様に凹部列１３Ａ、１３Ｂを配置することもできる。
【００８０】
次に、本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法について図１２及び図１３を参照して説明する。なお、図１２は同ヘッドのノズル板の製造工程の説明に供する図１０のＢ−Ｂに相当する部分の断面説明図、図１３は図１２に続く工程を説明する同様な断面説明図である。
まず、図１２（ａ）ないし（ｅ）までの工程は前記第１実施形態の図７（ａ）ないし（ｅ）と同様であるので、説明を省略する。
【００８１】
そして、図１３（ａ）に示すように、押圧部材３３５間に基材３０１を挟み込み、ノズル列１２Ａ、１２Ｄに対応するノズル孔３２１、３２４の列の外側にパンチ３３０、３３１をノズル列１２Ａ、１２Ｄに対応するノズル孔３２１、３２４の列と平行に打ち込む。
【００８２】
これにより、図１３（ｂ）に示すように、液室面側には複数の凹部１３が配列された凹部列１３Ａ、１３Ｂが形成される。この凹部１３（凹部列１３Ａ、１３Ｂ）の形成時に、ノズル板３０１には前記した塑性変形を打ち消す方向に応力が発生するため、結果としてノズル板１のチップエッジ部の平坦度はｈ２となり、初期変形による平坦度ｈ１より小さくなり（ｈ２＜ｈ１）基板平坦度が向上する。
【００８３】
なお、凹部列１３Ａ、１３Ｂの形成の順序については、パンチ３３０、３３１の打ち込みの間に時間的な差があってもよいが、同時に打ち込むことで平坦度をより向上することができる。
【００８４】
そして、図１３（ｃ）に示すように、前記第１実施形態と同様に、液体吐出面（研磨面）３５１に基材３０１に対して圧縮応力を有する膜としてＳｉＯ２膜３６０を、液室面３５０に同じくＳｉＯ２膜３６１を形成する。このとき、膜厚は、液体吐出面＜液室面、即ち、ＳｉＯ２膜３６０の膜厚＜ＳｉＯ２膜３６１とする。
【００８５】
このとき、ＳｉＯ２膜３６０、３６１は圧縮応力を持つので、膜厚差による膜応力によりノズル列１２Ｂと１２Ｃの間で液体吐出面側に凸となっている部位１４Ａは液室面側に凸となる。
【００８６】
これにより、ノズル列１２Ｂと１２Ｃの間の部分は、ノズル板１内のいずれの位置においても、部位１４Ｂと同様に液室側面に凸である均一な形状となり、且つノズル孔近傍の平坦度が改善（Ｈ２＜Ｈ１）される。
【００８７】
また、前述したノズル列１２Ａと１２Ｂの間及びノズル列１２Ｃと１２Ｄの間も部位１４Ｂと同様に液室面側に凸となる。
【００８８】
そして、本実施形態では、前記第１実施形態の場合より、ノズル板１のエッジ部の平坦度も改善されるので、前記第１実施形態よりも高品位なノズル板を得ることができる。
【００８９】
つまり、前述したようにプレス加工によってノズル（ノズル孔）を形成した場合、基材３０１（ノズル板１）はノズル孔形成過程で塑性変形が生じ、この塑性変形の程度は必ずしも一定ではなく、結果として平坦度にバラツキが発生する。ここで、図１４（ａ）に示す凹部列１３Ａ、１３Ｂを設けない前記第１実施形態の構成と、図１４（ｂ）に示す凹部列１３Ａ、１３Ｂを設ける第１実施形態の構成とを比較した場合、相対的に後者の方が平坦度のバラツキも小さくなる。なお、図１４では図示の簡略化のためにノズル列１２Ｂと１２Ｃ間は凸の向きが一方向である例で示している。
【００９０】
次に、本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッド及びその製造方法について図１５及び図１６を参照して説明する。なお、図１５は同ヘッドの図６のＢ−Ｂ線に相当する流路ユニットの部分断面説明図、図１６は同ヘッドのノズル板の製造工程の説明に供する図６のＢ−Ｂ線に相当する部分の断面説明図である。
【００９１】
本実施形態では、ノズル板１を構成する金属板３０１の両面には、ノズル板３０１に対し引っ張り応力を有する膜５６０、５６１が形成され、膜５６０、５６１の厚さは、液体吐出面側の膜５６０の方が液室面側の膜５６１よりも厚く形成されている。
【００９２】
引っ張り応力を有する膜としては、例えばＬＰＣＶＤで形成された窒化膜、ベーク処理を行ったＳＯＧ膜等を用いることができる。
【００９３】
したがって、液体吐出面側の膜５６０と液室面側の膜５６１との膜厚差による膜応力によって、前記第１、第２実施形態と同様に、ノズル列１２Ｂと１２Ｃの間で液体吐出面側に凸となっている部位１４Ａは液室面側に凸となり（図１６参照）、平坦度のバラツキが低減する。
【００９４】
なお、本実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法におけるノズル板の製造工程は、前述した図７（ａ）ないし（ｅ）の工程を行った後、図１６に示すように、ノズル基材３０１の液体吐出面側に膜５６０を、液室面側に膜５６１を形成する。なお、膜５６０、５６１の形成順序は、いずれの面が先でもよい。
【００９５】
このように、プレス加工により形成された複数のノズルが配列されたノズル列を複数列有するノズル板と、ノズルが連通する液室が形成され、ノズル板の液体吐出面とは反対側の面に接合された流路部材とを有し、ノズル板は金属板で形成され、金属板の両面には、金属板に対し引っ張り応力を有する膜が形成され、膜の厚さは、液体吐出面側の方が液体吐出面側よりも厚く形成されている構成とすることで、プレス加工で形成するノズル板の平坦度のバラツキが低減して接合品質、接合信頼性が向上し、滴吐出特性が向上する。
【００９６】
また、金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨してノズルを開口する工程と、金属板の研磨面側に引っ張り応力を有する膜を形成する工程と、金属板の凹部を形成した面側に研磨面側の引っ張り応力を有する膜と同材料であり、より厚さの薄い引っ張り応力を有する膜を形成する工程と、を行なってノズル板を形成し、ノズル板とノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する工程とを有することで、プレス加工で形成するノズル板の平坦度のバラツキが低減して接合品質、接合信頼性が向上し、滴吐出特性が向上する。
【００９７】
なお、引っ張り応力を有する膜の形成については、第１の引っ張り応力を有する膜（第１の引っ張り応力膜）をノズル基材の液体吐出面及び液室面に一括形成し、膜厚を厚くする液体吐出面に第２の引っ張り応力を有する膜（第２の引っ張り応力膜）を第１の引っ張り応力膜上に積層形成して、液体吐出面側の膜厚を所要の膜厚に形成することもできる。
【００９８】
このようにすれば、膜の形成工程時間を短縮することが可能になる。また、第２の引っ張り応力膜を第１の引っ張り応力膜と異なる材料で形成することができる。例えば、第２の引っ張り応力膜を接合改善膜等の機能膜とすることもできる。
【００９９】
上述した液体吐出ヘッドとこの液体吐出ヘッドに液体を供給するタンクを一体化することでヘッド一体型液体カートリッジ（カートリッジ一体型ヘッド）を得ることができる。
【０１００】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の一例について図１７及び図１８を参照して説明する。なお、図１７は同装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図、図１８は同機構部の要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、左右の側板２２１Ａ、２２１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド２３１、２３２でキャリッジ２３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。
【０１０１】
このキャリッジ２３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドユニットからなる記録ヘッド２３４を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列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【０１０２】
記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有する液体吐出ヘッド２３４ａ、２３４ｂを１つのベース部材に取り付けて構成したもので、一方のヘッド２３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を、他方のヘッド２３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。なお、ここでは２ヘッド構成で４色の液滴を吐出する構成としているが、各色毎の液体吐出ヘッドを備えることもできる。
【０１０３】
また、キャリッジ２３３には、記録ヘッド２３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのサブタンク２３５ａ、２３５ｂ（区別しないときは「サブタンク２３５」という。）を搭載している。このサブタンク２３５には各色の供給チューブ２３６を介して、供給ユニット２２４によって各色のインクカートリッジ２１０から各色のインクが補充供給される。
【０１０４】
一方、給紙トレイ２０２の用紙積載部（圧板）２４１上に積載した用紙２４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２４１から用紙２４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２４３及び給紙コロ２４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２４４を備え、この分離パッド２４４は給紙コロ２４３側に付勢されている。
【０１０５】
そして、この給紙部から給紙された用紙２４２を記録ヘッド２３４の下方側に送り込むために、用紙２４２を案内するガイド部材２４５と、カウンタローラ２４６と、搬送ガイド部材２４７と、先端加圧コロ２４９を有する押さえ部材２４８とを備えるとともに、給送された用紙２４２を静電吸着して記録ヘッド２３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト２５１を備えている。
【０１０６】
この搬送ベルト２５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２５２とテンションローラ２５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト２５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２５６を備えている。この帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の表層に接触し、搬送ベルト２５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト２５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ２５２が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。
【０１０７】
さらに、記録ヘッド２３４で記録された用紙２４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２５１から用紙２４２を分離するための分離爪２６１と、排紙ローラ２６２及び排紙コロ２６３とを備え、排紙ローラ２６２の下方に排紙トレイ２０３を備えている。
【０１０８】
また、装置本体の背面部には両面ユニット２７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット２７１は搬送ベルト２５１の逆方向回転で戻される用紙２４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２４６と搬送ベルト２５１との間に給紙する。また、この両面ユニット２７１の上面は手差しトレイ２７２としている。
【０１０９】
さらに、キャリッジ２３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２３４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構２８１を配置している。この維持回復機構２８１には、記録ヘッド２３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）２８２ａ、２８２ｂ（区別しないときは「キャップ２８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード２８３と、増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８４などを備えている。
【０１１０】
また、キャリッジ２３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８８を配置し、この空吐出受け２８８には記録ヘッド２３４のノズル列方向に沿った開口部２８９などを備えている。
【０１１１】
このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２０２から用紙２４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙２４２はガイド２４５で案内され、搬送ベルト２５１とカウンタローラ２４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド２３７で案内されて先端加圧コロ２４９で搬送ベルト２５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
【０１１２】
このとき、帯電ローラ２５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト２５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト２５１上に用紙２４２が給送されると、用紙２４２が搬送ベルト２５１に吸着され、搬送ベルト２５１の周回移動によって用紙２４２が副走査方向に搬送される。
【０１１３】
そこで、キャリッジ２３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２３４を駆動することにより、停止している用紙２４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙２４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙２４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙２４２を排紙トレイ２０３に排紙する。
【０１１４】
このように、この画像形成装置では、記録ヘッドとして接合品質が高く信頼性が高い本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、滴吐出特性のバラツキが少なく、高画質画像を形成することができる。
【０１１５】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の他の例について図１９を参照して説明する。なお、図１９は同装置の機構部全体の概略構成図である。
この画像形成装置は、ライン型画像形成装置であり、装置本体４０１の内部に画像形成部４０２等を有し、装置本体４０１の下方側に多数枚の記録媒体（用紙）４０３を積載可能な給紙トレイ４０４を備え、この給紙トレイ４０４から給紙される用紙４０３を取り込み、搬送機構４０５によって用紙４０３を搬送しながら画像形成部４０２によって所要の画像を記録した後、装置本体４０１の側方に装着された排紙トレイ４０６に用紙４０３を排紙する。
【０１１６】
また、装置本体４０１に対して着脱可能な両面ユニット４０７を備え、両面印刷を行うときには、一面（表面）印刷終了後、搬送機構４０５によって用紙４０３を逆方向に搬送しながら両面ユニット４０７内に取り込み、反転させて他面（裏面）を印刷可能面として再度搬送機構４０５に送り込み、他面（裏面）印刷終了後排紙トレイ４０６に用紙４０３を排紙する。
【０１１７】
ここで、画像形成部４０２は、例えばブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色の液滴を吐出する、フルライン型の４個の本発明に係る液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッド４１１ｋ、４１１ｃ、４１１ｍ、４１１ｙ（色を区別しないときには「記録ヘッド４１１」という。）を備え、各記録ヘッド４１１は液滴を吐出するノズルを形成したノズル面を下方に向けてヘッドホルダ４１３に装着している。
【０１１８】
また、各記録ヘッド４１１に対応してヘッドの性能を維持回復するための維持回復機構４１２ｋ、４１２ｃ、４１２ｍ、４１２ｙ（色を区別しないときには「維持回復機構４１２」という。）を備え、パージ処理、ワイピング処理などのヘッドの性能維持動作時には、記録ヘッド４１１と維持回復機構４１２とを相対的に移動させて、記録ヘッド４１１のノズル面に維持回復機構４１２を構成するキャッピング部材などを対向させる。
【０１１９】
なお、ここでは、記録ヘッド４１１は、用紙搬送方向上流側から、ブランク、シアン、マゼンタ、イエローの順に各色の液滴を吐出する配置としているが、配置及び色数はこれに限るものではない。また、ライン型ヘッドとしては、各色の液滴を吐出する複数のノズル列を所定間隔で設けた１又は複数のヘッドを用いることもできるし、ヘッドとこのヘッドにインクを供給する液体カートリッジを一体とすることも別体とすることもできる。
【０１２０】
給紙トレイ４０４の用紙４０３は、給紙コロ（半月コロ）４２１と図示しない分離パッドによって１枚ずつ分離され装置本体４０１内に給紙され、搬送ガイド部材４２３のガイド面４２３ａに沿ってレジストローラ４２５と搬送ベルト４３３との間に送り込まれ、所定のタイミングでガイド部材４２６を介して搬送機構４０５の搬送ベルト４３３に送り込まれる。
【０１２１】
また、搬送ガイド部材４２３には両面ユニット４０７から送り出される用紙４０３を案内するガイド面４２３ｂも形成されている。更に、両面印刷時に搬送機構４０５から戻される用紙４０３を両面ユニット４０７に案内するガイド部材４２７も配置している。
【０１２２】
搬送機構４０５は、駆動ローラである搬送ローラ４３１と従動ローラ４３２との間に掛け渡した無端状の搬送ベルト４３３と、この搬送ベルト４３３を帯電させるための帯電ローラ４３４と、画像形成部４０２に対向する部分で搬送ベルト４３３の平面性を維持するプラテン部材４３５と、搬送ベルト４３３から送り出す用紙４０３を搬送ローラ４３１側に押し付ける押さえコロ４３６と、その他図示しないが、搬送ベルト４３３に付着したインクを除去するためのクリーニング手段である多孔質体などからなるクリーニングローラなどを有している。
【０１２３】
この搬送機構４０５の下流側には、画像が記録された用紙４０３を排紙トレイ４０６に送り出すための排紙ローラ４３８及び拍車４３９を備えている。
【０１２４】
このように構成した画像形成装置において、搬送ベルト４３３は矢示方向に周回移動し、高電位の印加電圧が印加される帯電ローラ４３４と接触することで帯電され、この高電位に帯電した搬送ベルト４３３上に用紙４０３が給送されると、用紙４０３は搬送ベルト４３３に静電的に吸着される。このようにして、搬送ベルト４３３に強力に吸着した用紙４０３は反りや凹凸が校正され、高度に平らな面が形成される。
【０１２５】
そして、搬送ベルト４３３を周回させて用紙４０３を移動させ、記録ヘッド４１１から液滴を吐出することで、用紙４０３上に所要の画像が形成され、画像が記録された用紙４０３は排紙ローラ４３８によって排紙トレイ４０６に排紙される。
【０１２６】
このように、この画像形成装置においては、記録ヘッドとして接合品質が高く信頼性が高い本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、滴吐出特性のバラツキが少なく、高速で、高画質画像を形成することができる。
【０１２７】
なお、上記実施形態では本発明をプリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる。また、狭義のインク以外の液体や定着処理液などを用いる画像形成装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【０１２８】
１ ノズル板
２ 流路部材（流路板）
３ 振動板部材
４ 圧電アクチュエータ
５ フレーム部材
１１ ノズル
１２、１２Ａ〜１２Ｄ ノズル列
１３ 凹部
１３Ａ、１３Ｂ 凹部列
２２ 液室
２２ 液室間隔壁
３１ 振動領域
４１ ベース部材
４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ 圧電部材
４２ａ 圧電素子柱
２３３ キャリッジ
２３４ａ、２３４ｂ 記録ヘッド
３６０、３６１ 圧縮応力を有する膜
４１１ｋ、４１１ｃ、４１１ｍ、４１１ｙ 記録ヘッド
５６０、５６１ 引っ張り応力を有する膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は特にプレス加工されたノズル板を備える液体吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置（インクジェット記録装置）が知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。
【０００３】
なお、本願において、液体吐出記録方式の「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。
【０００４】
液体吐出ヘッドとしては、液滴を吐出するノズルが連通する液室内の液体であるインクを加圧し圧力を発生するための圧力発生手段としての圧電素子を用いる圧電型ヘッド、発熱抵抗体を用いるサーマル型ヘッド、振動板と電極を用いる静電型ヘッドなどが知られている。
【０００５】
このような画像形成装置において、高画質化に対応するために液滴の小滴化やノズルの高密度化を図り、高速化に対応するため駆動周波数の高周波化や１ヘッド当たりのノズル数の増加によるライン型ヘッドに代表されるヘッドの長尺化などが行なわれている。
【０００６】
ところで、液体吐出ヘッドを構成する液滴を吐出するノズル（ノズル孔）を形成するノズル板（ノズル形成部材、ノズルプレート）として、ＳＵＳなどの金属板にプレス加工でノズル孔を形成するものが知られている。
【０００７】
例えば、金型に備えられたパンチで金属プレートの第１の表面を押圧することによって、第１の表面に対向する金属プレートの第２の表面よりも第１の表面から離れた領域を有する凹部の先端近傍を取り囲むように第２の表面から隆起した隆起部を金属プレートに形成する隆起部形成工程と、第２の表面よりも第１の表面から離れた位置に開口を有するノズル孔が形成されるように、隆起部を第２の表面と平行に機械加工することによって隆起部の一部を除去する機械加工工程とを行なう製造方法が知られている（特許文献１）。
【０００８】
なお、ノズル板の表面処理に関して、従来から、ノズル板の液体吐出面及び液体吐出面と反対側の面（液室側面）に酸化膜を形成し、ノズル孔を形成したノズル基材と撥水膜との密着性、ノズル基材と液室を形成する流路部材との密着性を向上すること（特許文献２）、ノズル板の液体吐出面及び液室側面に形成する酸化膜の膜厚を異ならせること（特許文献３）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２２４６１９号公報
【特許文献２】特開２００６−０４４２２６号公報
【特許文献３】特開２００９−０１２２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述したようにプレス加工でノズルを形成すると、ノズル基材（ノズル孔を形成する部材）が塑性変形してノズル板の平坦度が低下する。ノズル板が変形して平坦度が低下すると、ノズル板はノズルが連通する液室（個別流路）などを形成する流路部材に接合するため、流路部材との接合不良や接合に接着剤を多量に塗布することによる液室への接着剤のはみ出し（滴吐出特性のバラツキなどにつながる）が発生する。
【００１１】
上述した特許文献２に開示されているノズル基材の両面に酸化膜を形成するものは、撥水膜や流路部材との密着性向上を目的としてなされているもので、ノズル基材に発生した塑性変形を低減するものではなく、ただ両面に形成しただけでは塑性変形を低減することはできない。
【００１２】
また、特許文献３に開示されているノズル基材の両面に膜厚の異なる酸化膜を形成するものも、ノズル基材にプレス加工による塑性変形がないため、むしろ膜厚差による膜応力差により、却ってノズル基材の反りが大きくなってしまう。
【００１３】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、プレス加工で形成するノズル板の平坦度のバラツキを低減して接合品質、接合信頼性を向上し、滴吐出特性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
プレス加工により形成された複数のノズルが配列されたノズル列を複数列有するノズル板と、前記ノズルが連通する液室が形成され、前記ノズル板の液体吐出面とは反対側の面に接合された流路部材とを有する液体吐出ヘッドにおいて、
前記ノズル板は金属板で形成され、
前記金属板の両面には、前記金属板に対し圧縮応力を有する膜が形成され、
前記膜の厚さは、前記流路部材と接合される面側の方が液体吐出面側よりも厚く形成されている
構成とした。
【００１５】
ここで、前記膜はＳｉＯ２からなる膜である構成とできる。
【００１６】
本発明に係る液体吐出ヘッドは、
プレス加工により形成された複数のノズルが配列されたノズル列を複数列有するノズル板と、前記ノズルが連通する液室が形成され、前記ノズル板の液体吐出面とは反対側の面に接合された流路部材とを有する液体吐出ヘッドにおいて、
前記ノズル板は金属板で形成され、
前記金属板の両面には、前記金属板に対し引っ張り応力を有する膜が形成され、
前記膜の厚さは、液体吐出面側の方が前記流路部材と接合される液体吐出面側よりも厚く形成されている
構成とした。
【００１７】
これらの本発明に係る液体吐出ヘッドにおいて、前記膜はノズル列間部にのみ形成されている構成とできる。
【００１８】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、
金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、
前記金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨して前記ノズルを開口する工程と、
前記金属板の前記研磨面側に圧縮応力を有する膜を形成する工程と、
前記金属板の凹部を形成した面側に前記研磨面側の圧縮応力を有する膜と同材料であり、より厚さの厚い圧縮応力を有する膜を形成する工程と、
を行なってノズル板を形成し、
前記ノズル板と前記ノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する
構成とした。
【００１９】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、
金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、
前記金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨して前記ノズルを開口する工程と、
前記金属板の両面に第１の圧縮応力を有する膜を形成する工程と、
前記凹部を形成した面に第２の圧縮応力を有する膜を形成する工程と、
を行なってノズル板を形成し、
前記ノズル板と前記ノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する
構成とした。
【００２０】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、
金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、
前記金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨して前記ノズルを開口する工程と、
前記金属板の前記研磨面側に引っ張り応力を有する膜を形成する工程と、
前記金属板の凹部を形成した面側に前記研磨面側の引っ張り応力を有する膜と同材料であり、より厚さの薄い引っ張り応力を有する膜を形成する工程と、
を行なってノズル板を形成し、
前記ノズル板と前記ノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する
構成とした。
【００２１】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、
金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、
前記金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨して前記ノズルを開口する工程と、
前記金属板の両面に第１の引っ張り応力を有する膜を形成する工程と、
前記研磨した面側に第２の引っ張り応力を有する膜を形成する工程と、
を行なってノズル板を形成し、
前記ノズル板と前記ノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する
構成とした。
【００２２】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、プレス加工により形成された複数のノズルが配列されたノズル列を複数列有するノズル板と、ノズルが連通する液室が形成され、ノズル板の液体吐出面とは反対側の面に接合された流路部材とを有し、ノズル板は金属板で形成され、金属板の両面には、金属板に対し圧縮応力を有する膜が形成され、膜の厚さは、流路部材と接合される面側の方が液体吐出面側よりも厚く形成されている構成としたので、プレス加工で形成するノズル板の平坦度のバラツキが低減して接合品質、接合信頼性が向上し、滴吐出特性が向上する。
【００２４】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、プレス加工により形成された複数のノズルが配列されたノズル列を複数列有するノズル板と、ノズルが連通する液室が形成され、ノズル板の液体吐出面とは反対側の面に接合された流路部材とを有し、ノズル板は金属板で形成され、金属板の両面には、金属板に対し引っ張り応力を有する膜が形成され、膜の厚さは、流路部材と接合される液体吐出面側の方が液体吐出面側よりも厚く形成されている構成としたので、プレス加工で形成するノズル板の平坦度のバラツキが低減して接合品質、接合信頼性が向上し、滴吐出特性が向上する。
【００２５】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法によれば、金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨してノズルを開口する工程と、金属板の研磨面側に圧縮応力を有する膜を形成する工程と、金属板の凹部を形成した面側に研磨面側の圧縮応力を有する膜と同材料であり、より厚さの厚い圧縮応力を有する膜を形成する工程と、を行なってノズル板を形成し、ノズル板とノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する構成としたので、プレス加工で形成するノズル板の平坦度のバラツキが低減して接合品質、接合信頼性が向上し、滴吐出特性が向上する。
【００２６】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法によれば、金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨してノズルを開口する工程と、金属板の両面に第１の圧縮応力を有する膜を形成する工程と、凹部を形成した面に第２の圧縮応力を有する膜を形成する工程と、を行なってノズル板を形成し、ノズル板とノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する構成としたので、プレス加工で形成するノズル板の平坦度のバラツキが低減して接合品質、接合信頼性が向上し、滴吐出特性が向上する。
【００２７】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法によれば、金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨してノズルを開口する工程と、金属板の研磨面側に引っ張り応力を有する膜を形成する工程と、金属板の凹部を形成した面側に研磨面側の引っ張り応力を有する膜と同材料であり、より厚さの薄い引っ張り応力を有する膜を形成する工程と、を行なってノズル板を形成し、ノズル板とノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する構成としたので、プレス加工で形成するノズル板の平坦度のバラツキが低減して接合品質、接合信頼性が向上し、滴吐出特性が向上する。
【００２８】
本発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法によれば、金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨してノズルを開口する工程と、金属板の両面に第１の引っ張り応力を有する膜を形成する工程と、研磨した面側に第２の引っ張り応力を有する膜を形成する工程と、を行なってノズル板を形成し、ノズル板とノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する構成としたので、プレス加工で形成するノズル板の平坦度のバラツキが低減して接合品質、接合信頼性が向上し、滴吐出特性が向上する。
【００２９】
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、高品質画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係るノズル板を備える本発明に係る液体吐出ヘッドの実施形態の一例を示す概略分解斜視説明図である。
【図２】同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図である。
【図３】同ヘッドの圧電アクチュエータの斜視説明図である。
【図４】同アクチュエータの断面説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル板を液室側から見た平面説明図である。
【図６】図５のＡ−Ａ線に相当する流路ユニットの部分断面説明図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル板の製造工程の説明に供する図５のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。
【図８】本実施形態の作用効果の説明に供する要部拡大断面説明図である。
【図９】比較例の説明に供する要部拡大断面説明図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル板を液室側から見た平面説明図である。
【図１１】図１０のＢ−Ｂ線に相当する流路ユニットの部分断面説明図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル板の製造工程の説明に供する図１０のＢ−Ｂに相当する部分の断面説明図である。
【図１３】図１２に続く工程を説明する同様な断面説明図である。
【図１４】同実施形態の作用効果の説明に供する模式的説明図である。
【図１５】本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドの図６のＢ−Ｂ線に相当する流路ユニットの部分断面説明図である。
【図１６】本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル板の製造方法の説明に供する図６のＢ−Ｂ線に相当する部分の断面説明図である。
【図１７】本発明に係る画像形成装置の一例の機構部の全体構成を説明する概略構成図である。
【図１８】同機構部の要部平面説明図である。
【図１９】本発明に係る画像形成装置の他の例を示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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。本発明に係る液体吐出ヘッドの一実施形態について図１ないし図４を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの概略分解斜視説明図、図２は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図、図３は圧電アクチュエータの斜視説明図、図４は同圧電アクチュエータの断面説明図である。
【００３２】
この液体吐出ヘッドは、本発明に係るノズル板１と、流路板（流路部材）２と、振動板部材３と、圧電アクチュエータ４と、フレーム部材５とで構成され、ノズル板１、流路板２及び振動板部材３によって液室（流路）ユニット６が構成される。
ている。
【００３３】
ノズル板１には、液滴を吐出する複数のノズル１１が例えば６００ｄｐｉピッチで形成されている。複数のノズル１１の列（これを「ノズル列」という。）は４列配置している。また、ノズル板１の液滴吐出側の面には図示しないがフッ素系の撥水処理膜が形成されている。このノズル板１は、ＳＵＳなどの金属板（部材）で形成されている。なお、ノズル板１は１枚構成としないで複数枚を並べて配置した構成とすることもできる。
【００３４】
流路部材である流路板２には、ノズル１１が連通する液室２２などが形成されている。液室２２は、各ノズル１１に対応し、各ノズル列に対応して４列配置している。この流路板２は、ＳＵＳなどの金属板をプレス加工して形成している。
【００３５】
振動板部材３には、各液室２２に対応し、かつ各液室２２の一面を形成するダイヤフラム状の振動領域（ダイヤフラム部）３１が形成され、この振動領域３１には凸部３２が形成されている。この振動板部材３は、例えば複層構造のＮｉ電鋳部材、あるいは樹脂部材と金属部材の積層部材などで形成されている。
【００３６】
圧電アクチュエータ４は、１つのベース部材４１上に、各液室２２に対応する複数の圧電素子柱４２ａを形成した４個の積層型圧電部材４２Ａ〜４２Ｄ（以下、区別しないときは「圧電部材４２）という。）を配置して、圧電素子柱４２ａの列を４列配置し、各圧電部材４２の圧電素子柱４２ａの端面電極に圧電素子柱４２ａに対して駆動信号を伝達する信号伝達ケーブルとしてのＦＰＣケーブル４３Ａ〜４３Ｄ（以下、区別しないときは「ＦＰＣケーブル４３」という。）を半田接合している。
【００３７】
ここで、圧電部材４２は、圧電層と内部電極とを交互に積層して内部電極を交互に異なる端面に引き出して端面電極に接続した部材に対し、ハーフカットダイシングを施して溝を形成することで、複数の圧電素子柱４２ａを一体的に分割形成したものである。
【００３８】
なお、圧電部材４２の両端面の端面電極のうち共通電極となる側はカットされない内部電極を通じて個別電極側の端面電極と同じ端面に引き回されているので、圧電部材４２の一方の端面側にＦＰＣケーブル４３を半田接合することができる。また、ここではハーフカットダイシングによって複数の圧電素子柱４２ａが一体的な圧電部材を用いているが、個々の圧電素子柱に完全に分割した構成とすることもできる。また、圧電素子柱４２ａは、１本おきに、駆動信号を印加する駆動圧電素子柱と、液室間隔壁を支持する支持部材となる非駆動圧電素子柱とするバイピッチ構成、各圧電素子柱４２ａをすべて駆動信号を印加する駆動圧電素子柱とするノーマルピッチ構成のいずれの構成とすることもできる。
【００３９】
ベース部材４１の圧電部材４２を接合する側は、圧電素子柱４２ａの並び方向（圧電素子の列に沿う方向）と直交する方向の断面形状が凹凸形状になるように形成され、それぞれの凸部４１ａの最上面に圧電部材４２が接合配置されている。ここでは、圧電素子柱４２ａの列が４つであり、各凸部４１ａに２列ずつ配置できるので、ベース部材４１の断面形状は凹形状としている。なお、圧電素子柱の列数は４列に限るものではなく、１列以上であればよい。
【００４０】
また、ベース部材４１には圧電部材４２Ｂと４２Ｃとの間に貫通穴４４を形成し、ベース部材４１の端部に位置しない圧電部材４２Ｂに接続したＦＰＣケーブル４３Ｂと圧電素子部材４２Ｃに接続したＦＰＣケーブル４３Ｃとは、この貫通穴４４を通じてベース部材４１の背面側（圧電部材４２を接合する側と反対側）に引き出している。なお、ベース部材４１の端部に位置する圧電部材４２Ａに接続したＦＰＣケーブル４３Ａと圧電部材４２Ｄに接続したＦＰＣケーブル４３Ｄとは、そのまま、ベース部材４１の側面に沿って引き出されている。
【００４１】
ベース部材４１は、例えば樹脂などでも可能であるが、金属材料であることが好ましい。剛性の高い金属材料を採用することで、圧電素子柱４２ａの振動が本体に伝達することを抑制することができる。また、金属材料でベース部材４１を形成することで、ベース部材４１の加工方法の選択範囲が広がり、例えばメタルインジェクションや引き抜き加工を採用することによってベース部材の材料、加工コストを低減することができるようになる。
【００４２】
フレーム部材５は、振動板部材３の供給口３３を介して各液室２２にインクを供給する共通液室５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄを形成している。各共通液室５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５２Ｄには外部から図示しない供給路を介してインクが供給される。また、フレーム部材５にはベース部材４１を収納する収納部５２Ａ、５２Ｂを形成し、これらの収納部５２Ａ，５２Ｂ間の共通液室５１Ｂ、５１Ｃを形成する中央部分５３は、ベース部材４１の貫通穴４４を貫通している。このフレーム部材５は例えば樹脂部材で形成している。なお、フレーム部材５は複数の部材に分割することもできる。
【００４３】
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば圧電素子柱４２ａに印加する電圧を基準電位から下げることによって圧電素子柱４２ａが収縮し、振動板部材３の振動領域３１が下降して液室２２の容積が膨張することで、液室２２内にインクが流入し、その後圧電素子柱４２ａに印加する電圧を上げて圧電素子柱４２ａを伸長させ、振動領域３１をノズル１１方向に変形させて液室２２の容積を収縮させることにより、液室２２内のインクが加圧され、ノズル１１からインクの滴が吐出（噴射）される。
【００４４】
そして、圧電素子柱４２ａに印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動領域３１が初期位置に復元し、液室２２が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室５１から液室２２内にインクが充填される。そこで、ノズル１１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の動作に移行する。
【００４５】
なお、この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うこともできる。
【００４６】
次に、本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図５及び図６を参照して説明する。なお、図５は同ヘッドのノズル板を液室側から見た平面説明図、図６は図５のＡ−Ａ線に相当する流路ユニットの部分断面説明図である。
【００４７】
この液体吐出ヘッドは、前述したように、液滴を吐出するノズル１１が形成されたノズル板１と、ノズル１１が連通する液室２２が形成され、ノズル板１の液体吐出面とは反対側の面（液室面という。）に接合された流路板２と、流路板２の液室２２の壁面の一部を形成する振動板部材３とを有している。
【００４８】
ここで、ノズル板１は、プレス加工により形成された複数のノズル１１が配列された複数（ここでは４列とする）のノズル列１２Ａないし１２Ｄを有する金属板（ノズル基材）３０１で形成されている。
【００４９】
そして、金属板３０１の両面には、ノズル板３０１に対し圧縮応力を有する膜３６０、３６１が形成され、膜３６０、３６１の厚さは、流路板（流路部材）２と接合される液室面側の膜３６１の方が液体吐出面側の膜３６０よりも厚く形成されている。
【００５０】
このように構成することで、ノズル板１を金属板のプレス加工で形成しても、ノズル板１の平坦度のバラツキが低減して、流路板２との接合品質、接合信頼性が向上し、またノズル１１の傾斜も低減して滴吐出特性が向上する。
【００５１】
次に、本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法について図７を参照して説明する。なお、図７は同ヘッドのノズル板の製造工程の説明に供する図５のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。
まず、図７（ａ）に示すように、ノズル板１となる厚さ５０μｍのＳＵＳ基材（金属板、ノズル基材）３０１を準備する。
【００５２】
そして、図７（ｂ）に示すように、液室面側がポンチ３０２を打ち込む面となるように基材３０１をダイ３１２にセットし、基材３０１にポンチ３０２をノズル列方向に必要数打ち込むことで、図７（ｃ）に示すように基材３０１にはノズル列１２Ａのノズル１１となる部分にパンチ３０２に対応する凹部３０３が形成されるとともに、反対側の面に凸部３０７が形成される。同様にして、ポンチ３０２を移動させながら（図中丸付き数字１〜４）、ノズル列１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄのノズル１１となる部分に打ち込むことで、それぞれポンチ３０２に対応する凹部３０４〜３０６が形成されるとともに反対側の面に凸部３０８〜３１０が形成される。
【００５３】
このとき、ポンチ３０２の打ち込みにより発生した残留応力により、図７（ｃ）に示すように、基材３０１にはエッジ部において平坦度ｈ１（変形量ｈ１）、またノズル列１２Ｂと１２Ｃの間の部分では、その変形方向が基材１１内においてランダムである変形量Ｈ１（平坦度Ｈ１）の塑性変形が発生する。すなわち、基材１１内において、ある部位では液体吐出面側に凸となる部位１４Ａと、ある部位では液室面側に凸となる部位１４Ｂが現れる。
【００５４】
なお、ノズル列1２Ａと１２Ｂの間、及びノズル列１２Ｃと１２Ｄの間は、本実施形態では列間距離が小さいため、ポンチ加工による変形量が小さく、従って図示においては平坦に示してあるが、詳細には部位１４Ａ、１４Ｂで示すと同様の凹凸状態にあり、また列間距離が長くなれば部位１４Ａ、１４Ｂで示すと同様の凹凸の状態がより明確に現れる。
【００５５】
次に、図７（ｄ）に示すように、テープ研磨装置３１５を用いて、基材３０１の凸部３０７〜３１０を研磨し、凹部３０３〜３０６を貫通させることで、図７（ｅ）に示すように、基材３０１にはノズル１１となるノズル孔３２１〜３２４の列が形成される。なお、研磨面は液体吐出面３５１、その反対側の面は液室形成面３５０となる。
【００５６】
ただし、この研磨工程後においても残留応力は緩和されていないため、塑性変形量Ｈ１及びｈ１は図７（ｃ）と同じ状態に維持されている。
【００５７】
次に、図７（ｆ）に示すように、液体吐出面（研磨面）３５１に基材３０１に対して圧縮応力を有する膜としてＳｉＯ２膜３６０を、液室面３５０に同じくＳｉＯ２膜３６１を形成する。このとき、膜厚は、液体吐出面＜液室面、即ち、ＳｉＯ２膜３６０の膜厚＜ＳｉＯ２膜３６１としている。
【００５８】
なお、基材３０１に対して圧縮応力を有する膜としては、ＮＳＧ膜、ＰＳＧ膜、ＢＰＳＧ膜、ＴＥＯＳ膜などＣＶＤで形成された酸化膜を用いることもできる。また、圧縮応力を有する膜の形成順序は、液体吐出面及び液室面のいずれを先に形成してもよい。
【００５９】
ＳｉＯ２膜３６０、３６１は、例えばＣＶＤ法や熱酸化で形成することができる。ここでは、ＣＶＤ法によってＳｉＯ２膜３６０、３６１を形成している。具体的な成膜条件としては、マテリアルリサーチコーポレーション社製のスパッタ装置を用いて真空度１×１０−５Ｔｏｒｒ、ＲＦパワー１．８ＫＷ、ガス圧１５ｍＴｏｒｒ、Ｏ２分圧１０％、スキャンスピード１０ｃｍ／ｍｉｎで、液滴吐出面３５０側のＳｉＯ２膜３６０は膜厚０．１μｍ、液室面３５１側のＳｉＯ２膜は０．２μｍとした。
【００６０】
このとき、ＳｉＯ２膜３６０、３６１は圧縮応力を持つので、膜厚差による膜応力によりノズル列１２Ｂと１２Ｃの間で液体吐出面側に凸となっている部位１４Ａは液室面側に凸となる。
【００６１】
これにより、ノズル列１２Ｂと１２Ｃの間の部分は、ノズル板１内のいずれの位置においても、部位１４Ｂと同様に液室側面に凸である均一な形状となり、且つノズル孔近傍の平坦度が改善（Ｈ２＜Ｈ１）される。
【００６２】
また、前述したノズル列１２Ａと１２Ｂの間及びノズル列１２Ｃと１２Ｄの間も部位１４Ｂと同様に液室面側に凸となる。
【００６３】
そこで、ノズル板１と流路板２とを接合し、流路板２と振動板部材３とを接合し、アクチュエータ部と接合してヘッドを完成する。
【００６４】
次に、本発明の作用効果について図８及び図９を参照して説明する。なお、図８は本実施形態の説明に供する要部拡大断面説明図、図９は比較例の説明に供する要部拡大断面説明図である。
まず、前述したようにプレス加工により金属板にノズル（ノズル孔）を形成した場合、図９（ａ）に示すように、基材３０１（ノズル板１）はノズル孔形成過程で塑性変形が生じ、この塑性変形の方向は、液室面へ凸となる部位１４B又は液体吐出面へ凸となる部位１４Aがランダムに発生して、凸となる方向が一定ではない。
【００６５】
したがって、結果として、ノズル孔１１周辺の形状に差異が発生する（平坦度にバラツキが発生する。）ことになり、基材３０１をそのままノズル板１として流路板２に接着剤６１で接合するとき、接合前の状態では、凸方向が液体吐出面方向の部位１４Aでは間隔ａ、凸方向が液室面方向の部位１４Bでは間隔ｂ（ａ＞ｂ）の隙間がある状態となる。
【００６６】
そのため、図９（ｂ）に示すように、ノズル板１と流路板２との接合を行ったときに、接合状態でバラツキが生じて、安定した接合品質を得ることができない。また、このような形状不均一な状態で接合を行うことよって、ノズル孔１１の傾斜が発生して、滴吐出曲がりが発生する。つまり、ノズル孔１１は液体吐出面に垂直な線５００に対して傾斜角θの傾きが発生する。
【００６７】
この場合、ノズル孔１１の傾斜角θが均一であれば印字補正技術（ソフト対応）で補正することもできるが、上述したように、塑性変形の方向がランダムであるために傾斜角θもばらつくことから、印字補正技術のみでの対応が困難となり、安定した印字品質が得られなくなる。
【００６８】
これに対して、上記実施形態では、図８（ａ）に示すように、基材３０１の塑性変形の方向は液室面側に揃う（一定となる）ため、ノズル孔１１近傍の形状が均一である（間隔ａ、ｂが略同じ（同じを含む。）になる）。したがって、図８（ｂ）に示すように、ノズル板１の平坦度のバラツキが小さくなって安定した接合品質が得られ、また、これによりノズル孔１１の傾斜も低減して、良好な滴吐出特性が得られて印写品質が向上する。
【００６９】
なお、ノズル基材にシリコン基板を用いて上記実施形態のように膜厚差のある圧縮応力膜を両面に形成すると、平坦なノズル基材に反りが発生することになり、本発明はノズル基材が塑性変形を有する場合（金属板等）に限って適用できるものである。
【００７０】
このように、プレス加工により形成された複数のノズルが配列されたノズル列を複数列有するノズル板と、ノズルが連通する液室が形成され、ノズル板の液体吐出面とは反対側の面に接合された流路部材とを有し、ノズル板は金属板で形成され、金属板の両面には、金属板に対し圧縮応力を有する膜が形成され、膜の厚さは、流路部材と接合される面側の方が液体吐出面側よりも厚く形成されている構成とすることで、プレス加工で形成するノズル板の平坦度のバラツキが低減して接合品質、接合信頼性が向上し、滴吐出特性が向上する。
【００７１】
なお、上記実施形態においては、ノズル基材の全面に圧縮応力を生じる膜を形成しているが、部分的に、例えば、上述したノズル列１２Ｂと１２Ｃとの間のみに部分的に圧縮応力を生じる膜を形成することもできる。
【００７２】
また、金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨してノズルを開口する工程と、金属板の研磨面側に圧縮応力を有する膜を形成する工程と、金属板の凹部を形成した面側に研磨面側の圧縮応力を有する膜と同材料であり、より厚さの厚い圧縮応力を有する膜を形成する工程と、を行なってノズル板を形成し、ノズル板とノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する工程とを有することで、プレス加工で形成するノズル板の平坦度のバラツキが低減して接合品質、接合信頼性が向上し、滴吐出特性が向上する。
【００７３】
なお、圧縮応力を有する膜の形成については、第１の圧縮応力を有する膜（第１の圧縮応力膜）をノズル基材の液体吐出面及び液室面に一括形成し、膜厚を厚くする液室面に第２の圧縮応力を有する膜（第２の圧縮応力膜を第１の圧縮応力膜上に積層形成して、液室面側の膜厚を所要の膜厚に形成することもできる。
【００７４】
このようにすれば、膜の形成工程時間を短縮することが可能になる。また、第２の圧縮応力膜を第１の圧縮応力膜と異なる材料で形成することができる。例えば、第２の圧縮応力膜を接合改善膜等の機能膜とすることもできる。
【００７５】
つまり、金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨してノズルを開口する工程と、金属板の両面に第１の圧縮応力を有する膜を形成する工程と、凹部を形成した面に第２の圧縮応力を有する膜を形成する工程と、を行なってノズル板を形成し、ノズル板とノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する工程とを有することで、プレス加工で形成するノズル板の平坦度のバラツキが低減して接合品質、接合信頼性が向上し、滴吐出特性が向上する。
【００７６】
次に、本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドについて図１０及び図１１を参照して説明する。なお、図１０は同ヘッドのノズル板を液室側から見た平面説明図、図１１は図１０のＢ−Ｂ線に相当する流路ユニットの部分断面説明図である。
ここでは、ノズル板１には、前述したように複数のノズル１１を配列した４列のノズル列１２Ａ〜１２Ｄが形成されている。そして、これら４列のノズル列１２Ａ〜１２Ｄと平行に並んだ複数の凹部１３が配列された２つの凹部列１３Ａ、１３Ｂが、４つのノズル列１２Ａ〜１２Ｄ全体の中心軸ｂに対して反対側に配置されている。
【００７７】
この場合、凹部列１３Ａ、１３Ｂはノズル配列方向と直交する方向で最も外側のノズル列１２Ａ、１２Ｄの外側に配置される。また、ノズル列１２が複数列でノズルが千鳥状に配置されている場合には、液室間隔壁に対応する部位に凹部１３を形成すると中心軸ｂに対して非対称配置となる。なお、ノズル板１のノズル１１及び凹部１３はプレス加工で形成している。
【００７８】
このように構成することで、ノズル板１をプレス加工で形成しても、プレス加工による変形が抑えられるので、流路板２との接合品質、接合信頼性が向上する。
【００７９】
なお、ノズル列１２Ａ、１２Ｂを１つのノズル群として、このノズル群１２Ａ、１２Ｂの両側に凹部列１３Ａ、１３Ｂを配置し、同様に、ノズル列１２Ｃ、１２Ｄも１つのノズル群として同様に凹部列１３Ａ、１３Ｂを配置することもできる。
【００８０】
次に、本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドの製造方法について図１２及び図１３を参照して説明する。なお、図１２は同ヘッドのノズル板の製造工程の説明に供する図１０のＢ−Ｂに相当する部分の断面説明図、図１３は図１２に続く工程を説明する同様な断面説明図である。
まず、図１２（ａ）ないし（ｅ）までの工程は前記第１実施形態の図７（ａ）ないし（ｅ）と同様であるので、説明を省略する。
【００８１】
そして、図１３（ａ）に示すように、押圧部材３３５間に基材３０１を挟み込み、ノズル列１２Ａ、１２Ｄに対応するノズル孔３２１、３２４の列の外側にパンチ３３０、３３１をノズル列１２Ａ、１２Ｄに対応するノズル孔３２１、３２４の列と平行に打ち込む。
【００８２】
これにより、図１３（ｂ）に示すように、液室面側には複数の凹部１３が配列された凹部列１３Ａ、１３Ｂが形成される。この凹部１３（凹部列１３Ａ、１３Ｂ）の形成時に、ノズル板３０１には前記した塑性変形を打ち消す方向に応力が発生するため、結果としてノズル板１のチップエッジ部の平坦度はｈ２となり、初期変形による平坦度ｈ１より小さくなり（ｈ２＜ｈ１）基板平坦度が向上する。
【００８３】
なお、凹部列１３Ａ、１３Ｂの形成の順序については、パンチ３３０、３３１の打ち込みの間に時間的な差があってもよいが、同時に打ち込むことで平坦度をより向上することができる。
【００８４】
そして、図１３（ｃ）に示すように、前記第１実施形態と同様に、液体吐出面（研磨面）３５１に基材３０１に対して圧縮応力を有する膜としてＳｉＯ２膜３６０を、液室面３５０に同じくＳｉＯ２膜３６１を形成する。このとき、膜厚は、液体吐出面＜液室面、即ち、ＳｉＯ２膜３６０の膜厚＜ＳｉＯ２膜３６１とする。
【００８５】
このとき、ＳｉＯ２膜３６０、３６１は圧縮応力を持つので、膜厚差による膜応力によりノズル列１２Ｂと１２Ｃの間で液体吐出面側に凸となっている部位１４Ａは液室面側に凸となる。
【００８６】
これにより、ノズル列１２Ｂと１２Ｃの間の部分は、ノズル板１内のいずれの位置においても、部位１４Ｂと同様に液室側面に凸である均一な形状となり、且つノズル孔近傍の平坦度が改善（Ｈ２＜Ｈ１）される。
【００８７】
また、前述したノズル列１２Ａと１２Ｂの間及びノズル列１２Ｃと１２Ｄの間も部位１４Ｂと同様に液室面側に凸となる。
【００８８】
そして、本実施形態では、前記第１実施形態の場合より、ノズル板１のエッジ部の平坦度も改善されるので、前記第１実施形態よりも高品位なノズル板を得ることができる。
【００８９】
つまり、前述したようにプレス加工によってノズル（ノズル孔）を形成した場合、基材３０１（ノズル板１）はノズル孔形成過程で塑性変形が生じ、この塑性変形の程度は必ずしも一定ではなく、結果として平坦度にバラツキが発生する。ここで、図１４（ａ）に示す凹部列１３Ａ、１３Ｂを設けない前記第１実施形態の構成と、図１４（ｂ）に示す凹部列１３Ａ、１３Ｂを設ける第１実施形態の構成とを比較した場合、相対的に後者の方が平坦度のバラツキも小さくなる。なお、図１４では図示の簡略化のためにノズル列１２Ｂと１２Ｃ間は凸の向きが一方向である例で示している。
【００９０】
次に、本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッド及びその製造方法について図１５及び図１６を参照して説明する。なお、図１５は同ヘッドの図６のＢ−Ｂ線に相当する流路ユニットの部分断面説明図、図１６は同ヘッドのノズル板の製造工程の説明に供する図６のＢ−Ｂ線に相当する部分の断面説明図である。
【００９１】
本実施形態では、ノズル板１を構成する金属板３０１の両面には、ノズル板３０１に対し引っ張り応力を有する膜５６０、５６１が形成され、膜５６０、５６１の厚さは、液体吐出面側の膜５６０の方が液室面側の膜５６１よりも厚く形成されている。
【００９２】
引っ張り応力を有する膜としては、例えばＬＰＣＶＤで形成された窒化膜、ベーク処理を行ったＳＯＧ膜等を用いることができる。
【００９３】
したがって、液体吐出面側の膜５６０と液室面側の膜５６１との膜厚差による膜応力によって、前記第１、第２実施形態と同様に、ノズル列１２Ｂと１２Ｃの間で液体吐出面側に凸となっている部位１４Ａは液室面側に凸となり（図１６参照）、平坦度のバラツキが低減する。
【００９４】
なお、本実施形態の液体吐出ヘッドの製造方法におけるノズル板の製造工程は、前述した図７（ａ）ないし（ｅ）の工程を行った後、図１６に示すように、ノズル基材３０１の液体吐出面側に膜５６０を、液室面側に膜５６１を形成する。なお、膜５６０、５６１の形成順序は、いずれの面が先でもよい。
【００９５】
このように、プレス加工により形成された複数のノズルが配列されたノズル列を複数列有するノズル板と、ノズルが連通する液室が形成され、ノズル板の液体吐出面とは反対側の面に接合された流路部材とを有し、ノズル板は金属板で形成され、金属板の両面には、金属板に対し引っ張り応力を有する膜が形成され、膜の厚さは、液体吐出面側の方が液体吐出面側よりも厚く形成されている構成とすることで、プレス加工で形成するノズル板の平坦度のバラツキが低減して接合品質、接合信頼性が向上し、滴吐出特性が向上する。
【００９６】
また、金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨してノズルを開口する工程と、金属板の研磨面側に引っ張り応力を有する膜を形成する工程と、金属板の凹部を形成した面側に研磨面側の引っ張り応力を有する膜と同材料であり、より厚さの薄い引っ張り応力を有する膜を形成する工程と、を行なってノズル板を形成し、ノズル板とノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する工程とを有することで、プレス加工で形成するノズル板の平坦度のバラツキが低減して接合品質、接合信頼性が向上し、滴吐出特性が向上する。
【００９７】
なお、引っ張り応力を有する膜の形成については、第１の引っ張り応力を有する膜（第１の引っ張り応力膜）をノズル基材の液体吐出面及び液室面に一括形成し、膜厚を厚くする液体吐出面に第２の引っ張り応力を有する膜（第２の引っ張り応力膜）を第１の引っ張り応力膜上に積層形成して、液体吐出面側の膜厚を所要の膜厚に形成することもできる。
【００９８】
このようにすれば、膜の形成工程時間を短縮することが可能になる。また、第２の引っ張り応力膜を第１の引っ張り応力膜と異なる材料で形成することができる。例えば、第２の引っ張り応力膜を接合改善膜等の機能膜とすることもできる。
【００９９】
上述した液体吐出ヘッドとこの液体吐出ヘッドに液体を供給するタンクを一体化することでヘッド一体型液体カートリッジ（カートリッジ一体型ヘッド）を得ることができる。
【０１００】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の一例について図１７及び図１８を参照して説明する。なお、図１７は同装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図、図１８は同機構部の要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、左右の側板２２１Ａ、２２１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド２３１、２３２でキャリッジ２３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。
【０１０１】
このキャリッジ２３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドユニットからなる記録ヘッド２３４を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列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【０１０２】
記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有する液体吐出ヘッド２３４ａ、２３４ｂを１つのベース部材に取り付けて構成したもので、一方のヘッド２３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を、他方のヘッド２３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。なお、ここでは２ヘッド構成で４色の液滴を吐出する構成としているが、各色毎の液体吐出ヘッドを備えることもできる。
【０１０３】
また、キャリッジ２３３には、記録ヘッド２３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのサブタンク２３５ａ、２３５ｂ（区別しないときは「サブタンク２３５」という。）を搭載している。このサブタンク２３５には各色の供給チューブ２３６を介して、供給ユニット２２４によって各色のインクカートリッジ２１０から各色のインクが補充供給される。
【０１０４】
一方、給紙トレイ２０２の用紙積載部（圧板）２４１上に積載した用紙２４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２４１から用紙２４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２４３及び給紙コロ２４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２４４を備え、この分離パッド２４４は給紙コロ２４３側に付勢されている。
【０１０５】
そして、この給紙部から給紙された用紙２４２を記録ヘッド２３４の下方側に送り込むために、用紙２４２を案内するガイド部材２４５と、カウンタローラ２４６と、搬送ガイド部材２４７と、先端加圧コロ２４９を有する押さえ部材２４８とを備えるとともに、給送された用紙２４２を静電吸着して記録ヘッド２３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト２５１を備えている。
【０１０６】
この搬送ベルト２５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２５２とテンションローラ２５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト２５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２５６を備えている。この帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の表層に接触し、搬送ベルト２５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト２５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ２５２が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。
【０１０７】
さらに、記録ヘッド２３４で記録された用紙２４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２５１から用紙２４２を分離するための分離爪２６１と、排紙ローラ２６２及び排紙コロ２６３とを備え、排紙ローラ２６２の下方に排紙トレイ２０３を備えている。
【０１０８】
また、装置本体の背面部には両面ユニット２７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット２７１は搬送ベルト２５１の逆方向回転で戻される用紙２４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２４６と搬送ベルト２５１との間に給紙する。また、この両面ユニット２７１の上面は手差しトレイ２７２としている。
【０１０９】
さらに、キャリッジ２３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２３４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構２８１を配置している。この維持回復機構２８１には、記録ヘッド２３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）２８２ａ、２８２ｂ（区別しないときは「キャップ２８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード２８３と、増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８４などを備えている。
【０１１０】
また、キャリッジ２３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８８を配置し、この空吐出受け２８８には記録ヘッド２３４のノズル列方向に沿った開口部２８９などを備えている。
【０１１１】
このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２０２から用紙２４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙２４２はガイド２４５で案内され、搬送ベルト２５１とカウンタローラ２４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド２３７で案内されて先端加圧コロ２４９で搬送ベルト２５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
【０１１２】
このとき、帯電ローラ２５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト２５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト２５１上に用紙２４２が給送されると、用紙２４２が搬送ベルト２５１に吸着され、搬送ベルト２５１の周回移動によって用紙２４２が副走査方向に搬送される。
【０１１３】
そこで、キャリッジ２３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２３４を駆動することにより、停止している用紙２４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙２４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙２４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙２４２を排紙トレイ２０３に排紙する。
【０１１４】
このように、この画像形成装置では、記録ヘッドとして接合品質が高く信頼性が高い本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、滴吐出特性のバラツキが少なく、高画質画像を形成することができる。
【０１１５】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の他の例について図１９を参照して説明する。なお、図１９は同装置の機構部全体の概略構成図である。
この画像形成装置は、ライン型画像形成装置であり、装置本体４０１の内部に画像形成部４０２等を有し、装置本体４０１の下方側に多数枚の記録媒体（用紙）４０３を積載可能な給紙トレイ４０４を備え、この給紙トレイ４０４から給紙される用紙４０３を取り込み、搬送機構４０５によって用紙４０３を搬送しながら画像形成部４０２によって所要の画像を記録した後、装置本体４０１の側方に装着された排紙トレイ４０６に用紙４０３を排紙する。
【０１１６】
また、装置本体４０１に対して着脱可能な両面ユニット４０７を備え、両面印刷を行うときには、一面（表面）印刷終了後、搬送機構４０５によって用紙４０３を逆方向に搬送しながら両面ユニット４０７内に取り込み、反転させて他面（裏面）を印刷可能面として再度搬送機構４０５に送り込み、他面（裏面）印刷終了後排紙トレイ４０６に用紙４０３を排紙する。
【０１１７】
ここで、画像形成部４０２は、例えばブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色の液滴を吐出する、フルライン型の４個の本発明に係る液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッド４１１ｋ、４１１ｃ、４１１ｍ、４１１ｙ（色を区別しないときには「記録ヘッド４１１」という。）を備え、各記録ヘッド４１１は液滴を吐出するノズルを形成したノズル面を下方に向けてヘッドホルダ４１３に装着している。
【０１１８】
また、各記録ヘッド４１１に対応してヘッドの性能を維持回復するための維持回復機構４１２ｋ、４１２ｃ、４１２ｍ、４１２ｙ（色を区別しないときには「維持回復機構４１２」という。）を備え、パージ処理、ワイピング処理などのヘッドの性能維持動作時には、記録ヘッド４１１と維持回復機構４１２とを相対的に移動させて、記録ヘッド４１１のノズル面に維持回復機構４１２を構成するキャッピング部材などを対向させる。
【０１１９】
なお、ここでは、記録ヘッド４１１は、用紙搬送方向上流側から、ブランク、シアン、マゼンタ、イエローの順に各色の液滴を吐出する配置としているが、配置及び色数はこれに限るものではない。また、ライン型ヘッドとしては、各色の液滴を吐出する複数のノズル列を所定間隔で設けた１又は複数のヘッドを用いることもできるし、ヘッドとこのヘッドにインクを供給する液体カートリッジを一体とすることも別体とすることもできる。
【０１２０】
給紙トレイ４０４の用紙４０３は、給紙コロ（半月コロ）４２１と図示しない分離パッドによって１枚ずつ分離され装置本体４０１内に給紙され、搬送ガイド部材４２３のガイド面４２３ａに沿ってレジストローラ４２５と搬送ベルト４３３との間に送り込まれ、所定のタイミングでガイド部材４２６を介して搬送機構４０５の搬送ベルト４３３に送り込まれる。
【０１２１】
また、搬送ガイド部材４２３には両面ユニット４０７から送り出される用紙４０３を案内するガイド面４２３ｂも形成されている。更に、両面印刷時に搬送機構４０５から戻される用紙４０３を両面ユニット４０７に案内するガイド部材４２７も配置している。
【０１２２】
搬送機構４０５は、駆動ローラである搬送ローラ４３１と従動ローラ４３２との間に掛け渡した無端状の搬送ベルト４３３と、この搬送ベルト４３３を帯電させるための帯電ローラ４３４と、画像形成部４０２に対向する部分で搬送ベルト４３３の平面性を維持するプラテン部材４３５と、搬送ベルト４３３から送り出す用紙４０３を搬送ローラ４３１側に押し付ける押さえコロ４３６と、その他図示しないが、搬送ベルト４３３に付着したインクを除去するためのクリーニング手段である多孔質体などからなるクリーニングローラなどを有している。
【０１２３】
この搬送機構４０５の下流側には、画像が記録された用紙４０３を排紙トレイ４０６に送り出すための排紙ローラ４３８及び拍車４３９を備えている。
【０１２４】
このように構成した画像形成装置において、搬送ベルト４３３は矢示方向に周回移動し、高電位の印加電圧が印加される帯電ローラ４３４と接触することで帯電され、この高電位に帯電した搬送ベルト４３３上に用紙４０３が給送されると、用紙４０３は搬送ベルト４３３に静電的に吸着される。このようにして、搬送ベルト４３３に強力に吸着した用紙４０３は反りや凹凸が校正され、高度に平らな面が形成される。
【０１２５】
そして、搬送ベルト４３３を周回させて用紙４０３を移動させ、記録ヘッド４１１から液滴を吐出することで、用紙４０３上に所要の画像が形成され、画像が記録された用紙４０３は排紙ローラ４３８によって排紙トレイ４０６に排紙される。
【０１２６】
このように、この画像形成装置においては、記録ヘッドとして接合品質が高く信頼性が高い本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、滴吐出特性のバラツキが少なく、高速で、高画質画像を形成することができる。
【０１２７】
なお、上記実施形態では本発明をプリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる。また、狭義のインク以外の液体や定着処理液などを用いる画像形成装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【０１２８】
１ ノズル板
２ 流路部材（流路板）
３ 振動板部材
４ 圧電アクチュエータ
５ フレーム部材
１１ ノズル
１２、１２Ａ〜１２Ｄ ノズル列
１３ 凹部
１３Ａ、１３Ｂ 凹部列
２２ 液室
２２ 液室間隔壁
３１ 振動領域
４１ ベース部材
４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ 圧電部材
４２ａ 圧電素子柱
２３３ キャリッジ
２３４ａ、２３４ｂ 記録ヘッド
３６０、３６１ 圧縮応力を有する膜
４１１ｋ、４１１ｃ、４１１ｍ、４１１ｙ 記録ヘッド
５６０、５６１ 引っ張り応力を有する膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス加工により形成された複数のノズルが配列されたノズル列を複数列有するノズル板と、前記ノズルが連通する液室が形成され、前記ノズル板の液体吐出面とは反対側の面に接合された流路部材とを有する液体吐出ヘッドにおいて、
前記ノズル板は金属板で形成され、
前記金属板の両面には、前記金属板に対し圧縮応力を有する膜が形成され、
前記膜の厚さは、前記流路部材と接合される面側の方が液体吐出面側よりも厚く形成されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記膜はＳｉＯ２からなる膜であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
プレス加工により形成された複数のノズルが配列されたノズル列を複数列有するノズル板と、前記ノズルが連通する液室が形成され、前記ノズル板の液体吐出面とは反対側の面に接合された流路部材とを有する液体吐出ヘッドにおいて、
前記ノズル板は金属板で形成され、
前記金属板の両面には、前記金属板に対し引っ張り応力を有する膜が形成され、
前記膜の厚さは、液体吐出面側の方が前記流路部材と接合される液体吐出面側よりも厚く形成されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記膜はノズル列間部にのみ形成されてい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液体吐出ヘッド。
【請求項５】
金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、
前記金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨して前記ノズルを開口する工程と、
前記金属板の前記研磨面側に圧縮応力を有する膜を形成する工程と、
前記金属板の凹部を形成した面側に前記研磨面側の圧縮応力を有する膜と同材料であり、より厚さの厚い圧縮応力を有する膜を形成する工程と、
を行なってノズル板を形成し、
前記ノズル板と前記ノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、
前記金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨して前記ノズルを開口する工程と、
前記金属板の両面に第１の圧縮応力を有する膜を形成する工程と、
前記凹部を形成した面に第２の圧縮応力を有する膜を形成する工程と、
を行なってノズル板を形成し、
前記ノズル板と前記ノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、
前記金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨して前記ノズルを開口する工程と、
前記金属板の前記研磨面側に引っ張り応力を有する膜を形成する工程と、
前記金属板の凹部を形成した面側に前記研磨面側の引っ張り応力を有する膜と同材料であり、より厚さの薄い引っ張り応力を有する膜を形成する工程と、
を行なってノズル板を形成し、
前記ノズル板と前記ノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、
前記金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨して前記ノズルを開口する工程と、
前記金属板の両面に第１の引っ張り応力を有する膜を形成する工程と、
前記研磨した面側に第２の引っ張り応力を有する膜を形成する工程と、
を行なってノズル板を形成し、
前記ノズル板と前記ノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
請求項１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
プレス加工により形成された複数のノズルが配列されたノズル列を複数列有するノズル板と、前記ノズルが連通する液室が形成され、前記ノズル板の液体吐出面とは反対側の面に接合された流路部材とを有する液体吐出ヘッドにおいて、
前記ノズル板は金属板で形成され、
前記金属板の両面には、前記金属板に対し圧縮応力を有する膜が形成され、
前記膜の厚さは、前記流路部材と接合される面側の方が液体吐出面側よりも厚く形成されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記膜はＳｉＯ２からなる膜であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
プレス加工により形成された複数のノズルが配列されたノズル列を複数列有するノズル板と、前記ノズルが連通する液室が形成され、前記ノズル板の液体吐出面とは反対側の面に接合された流路部材とを有する液体吐出ヘッドにおいて、
前記ノズル板は金属板で形成され、
前記金属板の両面には、前記金属板に対し引っ張り応力を有する膜が形成され、
前記膜の厚さは、液体吐出面側の方が前記流路部材と接合される液体吐出面側よりも厚く形成されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記膜はノズル列間部にのみ形成されてい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液体吐出ヘッド。
【請求項５】
金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、
前記金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨して前記ノズルを開口する工程と、
前記金属板の前記研磨面側に圧縮応力を有する膜を形成する工程と、
前記金属板の凹部を形成した面側に前記研磨面側の圧縮応力を有する膜と同材料であり、より厚さの厚い圧縮応力を有する膜を形成する工程と、
を行なってノズル板を形成し、
前記ノズル板と前記ノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、
前記金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨して前記ノズルを開口する工程と、
前記金属板の両面に第１の圧縮応力を有する膜を形成する工程と、
前記凹部を形成した面に第２の圧縮応力を有する膜を形成する工程と、
を行なってノズル板を形成し、
前記ノズル板と前記ノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、
前記金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨して前記ノズルを開口する工程と、
前記金属板の前記研磨面側に引っ張り応力を有する膜を形成する工程と、
前記金属板の凹部を形成した面側に前記研磨面側の引っ張り応力を有する膜と同材料であり、より厚さの薄い引っ張り応力を有する膜を形成する工程と、
を行なってノズル板を形成し、
前記ノズル板と前記ノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
金属板の一面から複数のノズル列を構成するノズルとなる凹部をプレス加工で形成する工程と、
前記金属板の凹部を形成した面と反対の面に生じた凸部を研磨して前記ノズルを開口する工程と、
前記金属板の両面に第１の引っ張り応力を有する膜を形成する工程と、
前記研磨した面側に第２の引っ張り応力を有する膜を形成する工程と、
を行なってノズル板を形成し、
前記ノズル板と前記ノズルが連通する液室を形成する流路部材とを接合する
ことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項９】
請求項１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−５６２９６（Ｐ２０１２−５６２９６Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０４９４３（Ｐ２０１０−２０４９４３）
【出願日】平成２２年９月１３日（２０１０．９．１３）
【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３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１３日（２０１０．９．１３）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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