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特許7485041インクジェットヘッド、インクジェット記録装置及びインクジェットヘッドの製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-08
(45)【発行日】2024-05-16
(54)【発明の名称】インクジェットヘッド、インクジェット記録装置及びインクジェットヘッドの製造方法
(51)【国際特許分類】
B41J 2/14 20060101AFI20240509BHJP
B41J 2/16 20060101ALI20240509BHJP
【ＦＩ】
B41J2/14 501
B41J2/14 305
B41J2/14 613
B41J2/16 305
B41J2/16 401
B41J2/16 511
【請求項の数】
18
(21)【出願番号】P 2022532967
(86)(22)【出願日】2020-07-02
(86)【国際出願番号】 JP2020026082
(87)【国際公開番号】W WO2022003918
(87)【国際公開日】2022-01-06
【審査請求日】2023-06-13
(73)【特許権者】
【識別番号】000001270
【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001254
【氏名又は名称】弁理士法人光陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】牧野 徹
【審査官】小澤 尚由
(56)【参考文献】
【文献】特開２００２－２４８７７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－２１０００３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－０４６０４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－２６３２６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－２４８５２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００２／０１０１４８２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１７－１５４４９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－２４５７７４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ４１Ｊ ２／０１ － ２／２１５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
インクを吐出するノズルが設けられたノズルプレートを備え、前記ノズルプレートには、所定のインク吐出基準方向に垂直な基準平面に対する反りが生じており、
前記ノズルは、前記ノズルプレートに前記反りが生じている状態におけるインクの吐出方向が、前記反りが生じていない状態におけるインクの吐出方向よりも、前記インク吐出基準方向に近くなる向きに設けられており、
前記反りは、前記ノズルプレートの長手方向の両端部が、中央部に対して前記インク吐出基準方向について同一方向側にずれている凹状である、インクジェットヘッド。
【請求項2】
インクを吐出するノズルが設けられたノズルプレートと、
前記ノズルに連通するインク流路を有する流路基板と、を備え、
前記ノズルプレートには、所定のインク吐出基準方向に垂直な基準平面に対する反りが生じており、
前記ノズルは、前記ノズルプレートに前記反りが生じている状態におけるインクの吐出方向が、前記反りが生じていない状態におけるインクの吐出方向よりも、前記インク吐出基準方向に近くなる向きに設けられており、
前記ノズルプレートは、当該ノズルプレートにおける前記ノズルの開口部が設けられたノズル開口面とは反対側の接合面が、前記流路基板の所定の基板平面に接合されており、
前記接合面及び前記基板平面の少なくとも一方には、前記インク吐出基準方向から見て前記接合面と前記基板平面との接合領域に重なる範囲内に突起が設けられており、
前記ノズルプレートには、前記突起が設けられている位置における前記基板平面と前記接合面との距離よりも、前記突起が設けられていない位置における前記基板平面と前記接合面との距離が小さいことにより前記反りが生じている、インクジェットヘッド。
【請求項3】
前記ノズルプレートの材質は、シリコン、ポリイミド、ステンレス鋼及びニッケルのいずれかである、請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項4】
前記ノズルプレートにおける前記ノズルの開口部が設けられたノズル開口面を、前記基準平面に平行な仮想的な２平面で挟んだときの当該２平面の距離をＤとし、前記ノズル開口面の長手方向の長さをＬとした場合に、Ｄ／Ｌが０．１×１０-3以上、４×１０-3以下である、請求項１～３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項5】
Ｄ／Ｌが１×１０-3以上、４×１０-3以下である、請求項４に記載のインクジェットヘッド。
【請求項6】
前記反りは、前記ノズルプレートの長手方向の両端部が、中央部に対して前記インク吐出基準方向について同一方向側にずれている凹状又は凸状である、請求項２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項7】
前記ノズルに連通するインク流路を有する流路基板を備え、前記ノズルプレートは、当該ノズルプレートにおける前記ノズルの開口部が設けられたノズル開口面とは反対側の接合面が、前記流路基板の所定の基板平面に接合されており、
前記接合面及び前記基板平面の少なくとも一方には、前記インク吐出基準方向から見て前記接合面と前記基板平面との接合領域に重なる範囲内に突起が設けられており、
前記ノズルプレートには、前記突起が設けられている位置における前記基板平面と前記接合面との距離よりも、前記突起が設けられていない位置における前記基板平面と前記接合面との距離が小さいことにより前記反りが生じている、請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項8】
請求項１～７のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドを備えるインクジェット記録装置。
【請求項9】
インクを吐出するノズルが設けられたノズルプレートを備え、前記ノズルプレートに、所定のインク吐出基準方向に垂直な基準平面に対する反りが生じているインクジェットヘッドの製造方法であって、所定の板状部材に前記ノズルを形成して前記ノズルプレートを作成するノズルプレート作成工程を含み、
前記ノズルプレート作成工程では、前記ノズルプレートに前記反りが生じている状態におけるインクの吐出方向が、前記反りが生じていない状態におけるインクの吐出方向よりも、前記インク吐出基準方向に近くなる向きに前記ノズルを形成し、
前記反りは、前記ノズルプレートの長手方向の両端部が、中央部に対して前記インク吐出基準方向について同一方向側にずれている凹状である、インクジェットヘッドの製造方法。
【請求項10】
インクを吐出するノズルが設けられたノズルプレートを備え、前記ノズルプレートに、所定のインク吐出基準方向に垂直な基準平面に対する反りが生じているインクジェットヘッドの製造方法であって、
所定の板状部材に前記ノズルを形成して前記ノズルプレートを作成するノズルプレート作成工程と、
前記ノズルプレートに前記反りを生じさせるノズルプレート整形工程と、を含み、
前記ノズルプレート作成工程では、前記ノズルプレートに前記反りが生じている状態におけるインクの吐出方向が、前記反りが生じていない状態におけるインクの吐出方向よりも、前記インク吐出基準方向に近くなる向きに前記ノズルを形成し、
前記ノズルプレート整形工程は、前記ノズルに連通するインク流路を有する流路基板の所定の基板平面と、前記ノズルプレートにおける前記ノズルの開口部が設けられたノズル開口面とは反対側の接合面とを接合させる工程であり、
前記ノズルプレート整形工程の前に、前記板状部材のうち前記接合面に相当する面、前記ノズルプレートの前記接合面、及び前記流路基板の前記基板平面のうち少なくともいずれかに突起を形成する突起形成工程を含み、
前記ノズルプレート整形工程では、前記突起が前記基板平面又は前記接合面に当接するように前記基板平面と前記接合面とを接合させ、当該接合において、前記突起が設けられている位置における前記基板平面と前記接合面との距離よりも、前記突起が設けられていない位置における前記基板平面と前記接合面との距離を小さくすることで前記反りを生じさせる、インクジェットヘッドの製造方法。
【請求項11】
前記ノズルプレートに前記反りを生じさせるノズルプレート整形工程を含む、請求項９に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項12】
前記ノズルプレート整形工程は、前記ノズルに連通するインク流路を有する流路基板の所定の基板平面と、前記ノズルプレートにおける前記ノズルの開口部が設けられたノズル開口面とは反対側の接合面とを接合させる工程であり、前記ノズルプレート整形工程の前に、前記板状部材のうち前記接合面に相当する面、前記ノズルプレートの前記接合面、及び前記流路基板の前記基板平面のうち少なくともいずれかに突起を形成する突起形成工程を含み、
前記ノズルプレート整形工程では、前記突起が前記基板平面又は前記接合面に当接するように前記基板平面と前記接合面とを接合させ、当該接合において、前記突起が設けられている位置における前記基板平面と前記接合面との距離よりも、前記突起が設けられていない位置における前記基板平面と前記接合面との距離を小さくすることで前記反りを生じさせる、請求項１１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項13】
前記ノズルプレート作成工程では、前記板状部材における加工位置に応じて穿孔方向が変化する穿孔加工により前記板状部材に前記ノズルを形成する、請求項９～１２のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項14】
前記ノズルプレート作成工程では、前記板状部材に前記反りを生じさせた状態で、前記インク吐出基準方向に平行な方向に穿孔する穿孔加工により前記板状部材に前記ノズルを形成する、請求項９～１２のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項15】
前記板状部材の材質はシリコンであり、前記穿孔加工はエッチング加工である、請求項１３又は１４に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項16】
前記板状部材の材質はステンレス鋼であり、前記穿孔加工はポンチ加工である、請求項１３又は１４に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項17】
前記板状部材の材質はステンレス鋼又はポリイミドであり、前記穿孔加工はレーザー加工である、請求項１３又は１４に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項18】
前記板状部材は、前記ノズルの形成後に分割されることで前記ノズルプレートとなる領域を複数有する複合基板であり、前記ノズルプレート作成工程は、前記ノズルの形成後に前記板状部材を分割して複数の前記ノズルプレートを作成する工程を含む、請求項９～１７のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、インクジェットヘッド、インクジェット記録装置及びインクジェットヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、インクジェットヘッドに設けられたノズルからインクを吐出させて記録媒体上の所望の位置に着弾させることで画像を形成するインクジェット記録装置がある。インクジェットヘッドは、ノズルに連通するインク流路が設けられた流路基板と、当該流路基板に対して接着剤等を用いて接合されたノズルプレートとを有し、このうちノズルプレートに、当該ノズルプレートを貫通するノズルが設けられている。
【0003】
ノズルプレートには、流路基板との熱膨張係数の相違や、流路基板との接合時の接着剤の収縮により生じる応力等に起因して、反りが生じ得る。ノズルプレートに反りが生じると、ノズルからのインクの吐出方向が変化するため、記録媒体における着弾位置が所望の位置からずれて画質が低下する。
【0004】
これに対し、従来、ノズルプレートの反りを抑制するための各種技術が提案されている。例えば、ノズルプレート及び流路基板を熱膨張係数が近い材質で形成することで、熱膨張係数の相違に起因する反りを抑制する技術がある。また、ノズルプレートの剛性を向上させる構造や製造方法を採用したり、ノズルプレートを支持して反りを抑えるための部材を別途設けたりすることで反り抑制する技術がある。また、特許文献１には、ノズルプレートに応力緩衝用の貫通孔を設けて反りを抑制する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２００２－１２７４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、ノズルプレートの反りを抑制するための構成や製造方法を採用すると、インクジェットヘッドの構造が複雑化したり、製造コストが上昇したりすることが避けられない。また、多様な要因によって生じるノズルプレートの反りを完全になくすことは困難であるため、ノズルプレートの反りに起因するインクの吐出方向のずれを確実に抑制することは容易でない。
このように、上記従来の技術では、簡易な構成でより確実にインクの吐出方向のずれを抑制することが困難であるという課題がある。
このように、上記従来の技術では、簡易な構成でより確実にインクの吐出方向のずれを抑制することが困難であるという課題がある。
【0007】
この発明の目的は、簡易な構成でより確実にインクの吐出方向のずれを抑制することができるインクジェットヘッドの駆動方法及びインクジェット記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するため、請求項１に記載のインクジェットヘッドの発明は、
インクを吐出するノズルが設けられたノズルプレートを備え、
前記ノズルプレートには、所定のインク吐出基準方向に垂直な基準平面に対する反りが生じており、
前記ノズルは、前記ノズルプレートに前記反りが生じている状態におけるインクの吐出方向が、前記反りが生じていない状態におけるインクの吐出方向よりも、前記インク吐出基準方向に近くなる向きに設けられており、
前記反りは、前記ノズルプレートの長手方向の両端部が、中央部に対して前記インク吐出基準方向について同一方向側にずれている凹状である。
また、上記目的を達成するため、請求項２に記載のインクジェットヘッドの発明は、
インクを吐出するノズルが設けられたノズルプレートと、
前記ノズルに連通するインク流路を有する流路基板と、を備え、
前記ノズルプレートには、所定のインク吐出基準方向に垂直な基準平面に対する反りが生じており、
前記ノズルは、前記ノズルプレートに前記反りが生じている状態におけるインクの吐出方向が、前記反りが生じていない状態におけるインクの吐出方向よりも、前記インク吐出基準方向に近くなる向きに設けられており、
前記ノズルプレートは、当該ノズルプレートにおける前記ノズルの開口部が設けられたノズル開口面とは反対側の接合面が、前記流路基板の所定の基板平面に接合されており、
前記接合面及び前記基板平面の少なくとも一方には、前記インク吐出基準方向から見て前記接合面と前記基板平面との接合領域に重なる範囲内に突起が設けられており、
前記ノズルプレートには、前記突起が設けられている位置における前記基板平面と前記接合面との距離よりも、前記突起が設けられていない位置における前記基板平面と前記接合面との距離が小さいことにより前記反りが生じている。
インクを吐出するノズルが設けられたノズルプレートを備え、
前記ノズルプレートには、所定のインク吐出基準方向に垂直な基準平面に対する反りが生じており、
前記ノズルは、前記ノズルプレートに前記反りが生じている状態におけるインクの吐出方向が、前記反りが生じていない状態におけるインクの吐出方向よりも、前記インク吐出基準方向に近くなる向きに設けられており、
前記反りは、前記ノズルプレートの長手方向の両端部が、中央部に対して前記インク吐出基準方向について同一方向側にずれている凹状である。
また、上記目的を達成するため、請求項２に記載のインクジェットヘッドの発明は、
インクを吐出するノズルが設けられたノズルプレートと、
前記ノズルに連通するインク流路を有する流路基板と、を備え、
前記ノズルプレートには、所定のインク吐出基準方向に垂直な基準平面に対する反りが生じており、
前記ノズルは、前記ノズルプレートに前記反りが生じている状態におけるインクの吐出方向が、前記反りが生じていない状態におけるインクの吐出方向よりも、前記インク吐出基準方向に近くなる向きに設けられており、
前記ノズルプレートは、当該ノズルプレートにおける前記ノズルの開口部が設けられたノズル開口面とは反対側の接合面が、前記流路基板の所定の基板平面に接合されており、
前記接合面及び前記基板平面の少なくとも一方には、前記インク吐出基準方向から見て前記接合面と前記基板平面との接合領域に重なる範囲内に突起が設けられており、
前記ノズルプレートには、前記突起が設けられている位置における前記基板平面と前記接合面との距離よりも、前記突起が設けられていない位置における前記基板平面と前記接合面との距離が小さいことにより前記反りが生じている。
【0009】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記ノズルプレートの材質は、シリコン、ポリイミド、ステンレス鋼及びニッケルのいずれかである。
前記ノズルプレートの材質は、シリコン、ポリイミド、ステンレス鋼及びニッケルのいずれかである。
【0010】
請求項４に記載の発明は、請求項１～３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記ノズルプレートにおける前記ノズルの開口部が設けられたノズル開口面を、前記基準平面に平行な仮想的な２平面で挟んだときの当該２平面の距離をＤとし、前記ノズル開口面の長手方向の長さをＬとした場合に、Ｄ／Ｌが０．１×１０-3以上、４×１０-3以下である。
前記ノズルプレートにおける前記ノズルの開口部が設けられたノズル開口面を、前記基準平面に平行な仮想的な２平面で挟んだときの当該２平面の距離をＤとし、前記ノズル開口面の長手方向の長さをＬとした場合に、Ｄ／Ｌが０．１×１０-3以上、４×１０-3以下である。
【0011】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のインクジェットヘッドにおいて、
Ｄ／Ｌが１×１０-3以上、４×１０-3以下である。
Ｄ／Ｌが１×１０-3以上、４×１０-3以下である。
【0012】
請求項６に記載の発明は、請求項２に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記反りは、前記ノズルプレートの長手方向の両端部が、中央部に対して前記インク吐出基準方向について同一方向側にずれている凹状又は凸状である。
前記反りは、前記ノズルプレートの長手方向の両端部が、中央部に対して前記インク吐出基準方向について同一方向側にずれている凹状又は凸状である。
【0013】
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記ノズルに連通するインク流路を有する流路基板を備え、
前記ノズルプレートは、当該ノズルプレートにおける前記ノズルの開口部が設けられたノズル開口面とは反対側の接合面が、前記流路基板の所定の基板平面に接合されており、
前記接合面及び前記基板平面の少なくとも一方には、前記インク吐出基準方向から見て前記接合面と前記基板平面との接合領域に重なる範囲内に突起が設けられており、
前記ノズルプレートには、前記突起が設けられている位置における前記基板平面と前記接合面との距離よりも、前記突起が設けられていない位置における前記基板平面と前記接合面との距離が小さいことにより前記反りが生じている。
前記ノズルに連通するインク流路を有する流路基板を備え、
前記ノズルプレートは、当該ノズルプレートにおける前記ノズルの開口部が設けられたノズル開口面とは反対側の接合面が、前記流路基板の所定の基板平面に接合されており、
前記接合面及び前記基板平面の少なくとも一方には、前記インク吐出基準方向から見て前記接合面と前記基板平面との接合領域に重なる範囲内に突起が設けられており、
前記ノズルプレートには、前記突起が設けられている位置における前記基板平面と前記接合面との距離よりも、前記突起が設けられていない位置における前記基板平面と前記接合面との距離が小さいことにより前記反りが生じている。
【0014】
また、上記目的を達成するため、請求項８に記載のインクジェット記録装置の発明は、
請求項１～７のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドを備える。
請求項１～７のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドを備える。
【0015】
また、上記目的を達成するため、請求項９に記載のインクジェットヘッドの製造方法の発明は、
インクを吐出するノズルが設けられたノズルプレートを備え、前記ノズルプレートに、所定のインク吐出基準方向に垂直な基準平面に対する反りが生じているインクジェットヘッドの製造方法であって、
所定の板状部材に前記ノズルを形成して前記ノズルプレートを作成するノズルプレート作成工程を含み、
前記ノズルプレート作成工程では、前記ノズルプレートに前記反りが生じている状態におけるインクの吐出方向が、前記反りが生じていない状態におけるインクの吐出方向よりも、前記インク吐出基準方向に近くなる向きに前記ノズルを形成し、
前記反りは、前記ノズルプレートの長手方向の両端部が、中央部に対して前記インク吐出基準方向について同一方向側にずれている凹状である。
また、上記目的を達成するため、請求項１０に記載のインクジェットヘッドの製造方法の発明は、
インクを吐出するノズルが設けられたノズルプレートを備え、前記ノズルプレートに、所定のインク吐出基準方向に垂直な基準平面に対する反りが生じているインクジェットヘッドの製造方法であって、
所定の板状部材に前記ノズルを形成して前記ノズルプレートを作成するノズルプレート作成工程と、
前記ノズルプレートに前記反りを生じさせるノズルプレート整形工程と、を含み、
前記ノズルプレート作成工程では、前記ノズルプレートに前記反りが生じている状態におけるインクの吐出方向が、前記反りが生じていない状態におけるインクの吐出方向よりも、前記インク吐出基準方向に近くなる向きに前記ノズルを形成し、
前記ノズルプレート整形工程は、前記ノズルに連通するインク流路を有する流路基板の所定の基板平面と、前記ノズルプレートにおける前記ノズルの開口部が設けられたノズル開口面とは反対側の接合面とを接合させる工程であり、
前記ノズルプレート整形工程の前に、前記板状部材のうち前記接合面に相当する面、前記ノズルプレートの前記接合面、及び前記流路基板の前記基板平面のうち少なくともいずれかに突起を形成する突起形成工程を含み、
前記ノズルプレート整形工程では、前記突起が前記基板平面又は前記接合面に当接するように前記基板平面と前記接合面とを接合させ、当該接合において、前記突起が設けられている位置における前記基板平面と前記接合面との距離よりも、前記突起が設けられていない位置における前記基板平面と前記接合面との距離を小さくすることで前記反りを生じさせる。
インクを吐出するノズルが設けられたノズルプレートを備え、前記ノズルプレートに、所定のインク吐出基準方向に垂直な基準平面に対する反りが生じているインクジェットヘッドの製造方法であって、
所定の板状部材に前記ノズルを形成して前記ノズルプレートを作成するノズルプレート作成工程を含み、
前記ノズルプレート作成工程では、前記ノズルプレートに前記反りが生じている状態におけるインクの吐出方向が、前記反りが生じていない状態におけるインクの吐出方向よりも、前記インク吐出基準方向に近くなる向きに前記ノズルを形成し、
前記反りは、前記ノズルプレートの長手方向の両端部が、中央部に対して前記インク吐出基準方向について同一方向側にずれている凹状である。
また、上記目的を達成するため、請求項１０に記載のインクジェットヘッドの製造方法の発明は、
インクを吐出するノズルが設けられたノズルプレートを備え、前記ノズルプレートに、所定のインク吐出基準方向に垂直な基準平面に対する反りが生じているインクジェットヘッドの製造方法であって、
所定の板状部材に前記ノズルを形成して前記ノズルプレートを作成するノズルプレート作成工程と、
前記ノズルプレートに前記反りを生じさせるノズルプレート整形工程と、を含み、
前記ノズルプレート作成工程では、前記ノズルプレートに前記反りが生じている状態におけるインクの吐出方向が、前記反りが生じていない状態におけるインクの吐出方向よりも、前記インク吐出基準方向に近くなる向きに前記ノズルを形成し、
前記ノズルプレート整形工程は、前記ノズルに連通するインク流路を有する流路基板の所定の基板平面と、前記ノズルプレートにおける前記ノズルの開口部が設けられたノズル開口面とは反対側の接合面とを接合させる工程であり、
前記ノズルプレート整形工程の前に、前記板状部材のうち前記接合面に相当する面、前記ノズルプレートの前記接合面、及び前記流路基板の前記基板平面のうち少なくともいずれかに突起を形成する突起形成工程を含み、
前記ノズルプレート整形工程では、前記突起が前記基板平面又は前記接合面に当接するように前記基板平面と前記接合面とを接合させ、当該接合において、前記突起が設けられている位置における前記基板平面と前記接合面との距離よりも、前記突起が設けられていない位置における前記基板平面と前記接合面との距離を小さくすることで前記反りを生じさせる。
【0016】
請求項１１に記載の発明は、請求項９に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記ノズルプレートに前記反りを生じさせるノズルプレート整形工程を含む。
前記ノズルプレートに前記反りを生じさせるノズルプレート整形工程を含む。
【0017】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記ノズルプレート整形工程は、前記ノズルに連通するインク流路を有する流路基板の所定の基板平面に対し、前記ノズルプレートにおける前記ノズルの開口部が設けられたノズル開口面とは反対側の接合面を接合させる工程であり、
前記ノズルプレート整形工程の前に、前記板状部材のうち前記接合面に相当する面、前記ノズルプレートの前記接合面、及び前記流路基板の前記基板平面のうち少なくともいずれかに突起を形成する突起形成工程を含み、
前記ノズルプレート整形工程では、前記突起が前記基板平面又は前記接合面に当接するように前記基板平面と前記接合面とを接合させ、当該接合において、前記突起が設けられている位置における前記基板平面と前記接合面との距離よりも、前記突起が設けられていない位置における前記基板平面と前記接合面との距離を小さくすることで前記反りを生じさせる。
前記ノズルプレート整形工程は、前記ノズルに連通するインク流路を有する流路基板の所定の基板平面に対し、前記ノズルプレートにおける前記ノズルの開口部が設けられたノズル開口面とは反対側の接合面を接合させる工程であり、
前記ノズルプレート整形工程の前に、前記板状部材のうち前記接合面に相当する面、前記ノズルプレートの前記接合面、及び前記流路基板の前記基板平面のうち少なくともいずれかに突起を形成する突起形成工程を含み、
前記ノズルプレート整形工程では、前記突起が前記基板平面又は前記接合面に当接するように前記基板平面と前記接合面とを接合させ、当該接合において、前記突起が設けられている位置における前記基板平面と前記接合面との距離よりも、前記突起が設けられていない位置における前記基板平面と前記接合面との距離を小さくすることで前記反りを生じさせる。
【0018】
請求項１３に記載の発明は、請求項９～１２のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記ノズルプレート作成工程では、前記板状部材における加工位置に応じて穿孔方向が変化する穿孔加工により前記板状部材に前記ノズルを形成する。
前記ノズルプレート作成工程では、前記板状部材における加工位置に応じて穿孔方向が変化する穿孔加工により前記板状部材に前記ノズルを形成する。
【0019】
請求項１４に記載の発明は、請求項９～１２のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記ノズルプレート作成工程では、前記板状部材に前記反りを生じさせた状態で、前記インク吐出基準方向に平行な方向に穿孔する穿孔加工により前記板状部材に前記ノズルを形成する。
前記ノズルプレート作成工程では、前記板状部材に前記反りを生じさせた状態で、前記インク吐出基準方向に平行な方向に穿孔する穿孔加工により前記板状部材に前記ノズルを形成する。
【0020】
請求項１５に記載の発明は、請求項１３又は１４に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記板状部材の材質はシリコンであり、
前記穿孔加工はエッチング加工である。
前記板状部材の材質はシリコンであり、
前記穿孔加工はエッチング加工である。
【0021】
請求項１６に記載の発明は、請求項１３又は１４に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記板状部材の材質はステンレス鋼であり、
前記穿孔加工はポンチ加工である。
前記板状部材の材質はステンレス鋼であり、
前記穿孔加工はポンチ加工である。
【0022】
請求項１７に記載の発明は、請求項１３又は１４に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記板状部材の材質はステンレス鋼又はポリイミドであり、
前記穿孔加工はレーザー加工である。
前記板状部材の材質はステンレス鋼又はポリイミドであり、
前記穿孔加工はレーザー加工である。
【0023】
請求項１８に記載の発明は、請求項９～１７のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記板状部材は、前記ノズルの形成後に分割されることで前記ノズルプレートとなる領域を複数有する複合基板であり、
前記ノズルプレート作成工程は、前記ノズルの形成後に前記板状部材を分割して複数の前記ノズルプレートを作成する工程を含む。
前記板状部材は、前記ノズルの形成後に分割されることで前記ノズルプレートとなる領域を複数有する複合基板であり、
前記ノズルプレート作成工程は、前記ノズルの形成後に前記板状部材を分割して複数の前記ノズルプレートを作成する工程を含む。
【発明の効果】
【0024】
本発明によれば、簡易な構成でより確実にインクの吐出方向のずれを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】インクジェット記録装置の概略構成を示す図である。
【図2】インクジェットヘッドを側面側から見た断面図である。
【図3】ヘッドチップをノズル開口面側から見た斜視図である。
【図4】比較例１のヘッドチップの模式図である。
【図5】比較例１におけるノズルからのインク吐出方向のずれ量を表すグラフである。
【図6】実施例１のノズルプレートにおけるノズルの向きを示す模式図である。
【図9】比較例２のヘッドチップの模式図である。
【図10】比較例２におけるノズルからのインク吐出方向のずれ量を表すグラフである。
【図11】実施例２のノズルプレートにおけるノズルの向きを示す模式図である。
【図13】比較例３のヘッドチップの模式図である。
【図14】実施例３のヘッドチップの模式図である。
【図15】比較例４のヘッドチップの模式図である。
【図16】実施例４のヘッドチップの模式図である。
【図17】ノズルプレートの反り量を説明する図である。
【図18】長さＬが５０ｍｍである場合における、距離Ｄに対するＸ方向端部のノズルの向きの是正量を示す図である。
【図19】インクジェットヘッド製造工程の手順を示すフローチャートである。
【図20】板状部材におけるノズルプレートの配置例を示す図である。
【図21】エッチング加工で形成されるノズルの角度分布を示す図である。
【図22】インクジェットヘッド製造工程の他の手順を説明するフローチャートである。
【図23】ステップＳ１０２ａにおけるノズルの形成方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、本発明のインクジェットヘッド、インクジェット記録装置及びインクジェットヘッドの製造方法に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0027】
図１は、本発明の実施形態であるインクジェット記録装置１００の概略構成を示す図である。
インクジェット記録装置１００は、搬送ベルト１０１、搬送ローラー１０２及びヘッドユニット１０３などを備える。
インクジェット記録装置１００は、搬送ベルト１０１、搬送ローラー１０２及びヘッドユニット１０３などを備える。
【0028】
搬送ローラー１０２は、図示しない搬送モーターの駆動によって、図１のＸ方向に平行な回転軸を中心に回転する。搬送ベルト１０１は、一対の搬送ローラー１０２により内側が支持された輪状のベルトであり、搬送ローラー１０２が回転動作するのに従って一対の搬送ローラー１０２の回りを周回移動する。インクジェット記録装置１００は、搬送ベルト１０１上に記録媒体Ｍが載置された状態で、搬送ローラー１０２の回転速度に応じた速度で搬送ベルト１０１が周回移動することで記録媒体Ｍを搬送ベルト１０１の移動方向（図１のＹ方向）に搬送する搬送動作を行う。
【0029】
ヘッドユニット１０３は、搬送ベルト１０１により搬送される記録媒体Ｍに対して画像データに基づいてノズルからインクを吐出して記録媒体Ｍ上に画像を記録する。本実施形態のインクジェット記録装置１００では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のインクにそれぞれ対応する４つのヘッドユニット１０３が記録媒体Ｍの搬送方向上流側から順に所定の間隔で並ぶように配列されている。
【0030】
各ヘッドユニット１０３は、平板状の基部１０３ａと、当該基部１０３ａを貫通する孔部に篏合した状態で基部１０３ａに固定された複数の（本実施形態では７つの）インクジェットヘッド１とを有する。インクジェットヘッド１は、ノズルＮの開口部が設けられたノズル開口面１０ａ（図２参照）を有し、各ヘッドユニット１０３は、インクジェットヘッド１のノズル開口面１０ａが搬送ベルト１０１の搬送面と対向する位置に配置される。ヘッドユニット１０３は、複数のインクジェットヘッド１を覆うカバー部材を有しているが、図１では記載が省略されている。
【0031】
各インクジェットヘッド１では、インクを吐出する複数のノズルＮが記録媒体Ｍの搬送方向と交差する方向（本実施形態では搬送方向と直交する幅方向、すなわちＸ方向）に配列されている（図３参照）。また、各インクジェットヘッド１では、Ｘ方向に一次元配列されたノズルからなるノズル列が複数（本実施形態では４列）設けられており、当該複数のノズル列は、ノズルＮの位置が互いにＸ方向にずれる位置関係で設けられている。
【0032】
各ヘッドユニット１０３における７つのインクジェットヘッド１は、ノズルのＸ方向についての配置範囲が、搬送ベルト１０１上の記録媒体Ｍのうち画像が記録可能な領域のＸ方向についての幅をカバーするように千鳥格子状に配置されている。このようにインクジェットヘッド１が配置されたインクジェット記録装置１００では、ヘッドユニット１０３を固定した状態でインクジェットヘッド１から画像データに応じた適切なタイミングでインクを吐出することで、搬送される記録媒体Ｍ上に画像を記録することができる。すなわち、インクジェット記録装置１００は、シングルパス方式で画像を記録する。
【0033】
図２は、インクジェットヘッド１を側面側（－Ｘ方向側）から見た断面図である。図３では、４つのノズル列に含まれる４つのノズルＮを含む面でのインクジェットヘッド１の断面が示されている。
インクジェットヘッド１は、ヘッドチップ２と、共通インク室７０と、支持基板８０と、配線部材３と、駆動回路４と、これらの構成要素を格納する図示略の筐体などを備える。
インクジェットヘッド１は、ヘッドチップ２と、共通インク室７０と、支持基板８０と、配線部材３と、駆動回路４と、これらの構成要素を格納する図示略の筐体などを備える。
【0034】
ヘッドチップ２は、ノズルＮからインクを吐出させるための構成であり、流路基板２０と、ノズルプレート１０とを有する。ノズルプレート１０は、流路基板２０の－Ｚ方向側に向いた下面である基板平面２０ａに接合されて、流路基板２０に積層されている。流路基板２０は、Ｚ方向に順に積層された圧力室基板３０、スペーサー基板４０及び配線基板５０を有する。このうち最も－Ｚ方向にある圧力室基板３０にノズルプレート１０が接合されている。流路基板２０の基板平面２０ａは、インクジェットヘッド１のインク吐出基準方向に垂直な基準平面と平行な面である。ここで、インク吐出基準方向は、インクジェットヘッド１から吐出されるインクの設計上の吐出方向である。本実施形態では、インク吐出基準方向はＺ方向と平行であり、基準平面はＸＹ平面と平行である。
【0035】
ノズルプレート１０には、インクを吐出する複数のノズルＮが設けられている。ノズルＮは、ノズルプレート１０を貫通する貫通孔であり、ノズル開口面１０ａに開口を有している。ノズルＮは、ノズル開口面１０ａの近傍の先端部において、他の部分よりも開口径が小さくなっている。あるいは、ノズル開口面１０ａの先端部が、ノズル開口面１０ａに近いほど断面の直径が小さくなるテーパー形状を有していてもよい。ノズルＮのうち先端部を除く部分は、円筒形状を有する。ノズルＮからは、円筒形状の中心軸に平行な向き（以下では、当該向きを「ノズルＮの向き」と記す）にインクが吐出される。したがって、ノズルＮからインク吐出基準方向にインクが吐出されるために、ノズルＮの向きは流路基板２０の基板平面２０ａ（基準平面）に対して垂直となっていることが望ましい。なお、ノズルＮの形状はこれに限られない。例えば、断面が円形とは異なる形状であってもよい。また、先端部がテーパー形状を有していなくてもよい。また、先端部を含む全体の断面が同一形状となっていてもよい。
ノズルプレート１０は、ノズル開口面１０ａとは反対側の接合面１０ｂが、流路基板２０の基板平面２０ａに接着剤を介して接合されている。
ノズルプレート１０の材質は、例えばシリコン、ポリイミド、ステンレス鋼（ＳＵＳ）及びニッケルのいずれかとすることができる。本実施形態では、ノズルプレート１０の材質はシリコンである。
ノズルプレート１０は、ノズル開口面１０ａとは反対側の接合面１０ｂが、流路基板２０の基板平面２０ａに接着剤を介して接合されている。
ノズルプレート１０の材質は、例えばシリコン、ポリイミド、ステンレス鋼（ＳＵＳ）及びニッケルのいずれかとすることができる。本実施形態では、ノズルプレート１０の材質はシリコンである。
【0036】
図３は、ヘッドチップ２をノズル開口面１０ａ側から見た斜視図である。
ヘッドチップ２が有するノズルプレート１０及び流路基板２０は、Ｘ方向に長い直方体形状を有し、Ｚ方向から見て重なるように積層されている。ヘッドチップ２のＸ方向の長さは５０～７０ｍｍ程度であり、Ｙ方向の長さは、例えば１０ｍｍ程度である。
ノズルプレート１０には、Ｘ方向にノズルＮが配列されたノズル列が４列設けられているが、ノズル列の数はこれに限られず、３列以下又は５列以上であってもよい。なお、図３では、説明の便宜上、ノズルＮの数を実際より少なく描いている。各ノズル列には、例えば数百個のノズルＮが設けられる。
ノズルプレート１０には、長手方向であるＸ方向について反りが生じているが、当該反りは微小であるため図３には現れていない。ノズルプレート１０の反りについては、後に詳述する。
ヘッドチップ２が有するノズルプレート１０及び流路基板２０は、Ｘ方向に長い直方体形状を有し、Ｚ方向から見て重なるように積層されている。ヘッドチップ２のＸ方向の長さは５０～７０ｍｍ程度であり、Ｙ方向の長さは、例えば１０ｍｍ程度である。
ノズルプレート１０には、Ｘ方向にノズルＮが配列されたノズル列が４列設けられているが、ノズル列の数はこれに限られず、３列以下又は５列以上であってもよい。なお、図３では、説明の便宜上、ノズルＮの数を実際より少なく描いている。各ノズル列には、例えば数百個のノズルＮが設けられる。
ノズルプレート１０には、長手方向であるＸ方向について反りが生じているが、当該反りは微小であるため図３には現れていない。ノズルプレート１０の反りについては、後に詳述する。
【0037】
図２に示すように、流路基板２０にはノズルＮに連通するインク流路２１が設けられている。当該インク流路２１は、配線基板５０の露出される側（＋Ｚ方向側）の面で開口している。この配線基板５０の露出面上には、全ての開口を覆うように共通インク室７０が設けられている。共通インク室７０のインク室形成部材７０ａ内に貯留されるインクは、配線基板５０の開口からインク流路２１を通って各ノズルＮへ供給される。
【0038】
インク流路２１の途中には、圧力室３１が設けられている。圧力室３１は、圧力室基板３０を上下方向（Ｚ方向）に貫通して設けられており、圧力室３１の上面は、圧力室基板３０とスペーサー基板４０との間に設けられた振動板６１により構成されている。圧力室３１内のインクには、振動板６１を介して圧力室３１と隣り合って設けられている格納部４１内の圧電素子６２の変位（変形）によって振動板６１（圧力室３１）が変形することで、圧力変化が付与される。圧力室３１内のインクに適切な圧力変化が付与されることで、圧力室３１に連通するノズルＮからインク流路２１内のインクが液滴として吐出される。
【0039】
支持基板８０は、ヘッドチップ２の上面に接合されており、共通インク室７０のインク室形成部材７０ａを保持している。支持基板８０には、インク室形成部材７０ａの下面の開口とほぼ同じ大きさ及び形状の開口が設けられており、共通インク室７０内のインクは、インク室形成部材７０ａの下面の開口、及び支持基板８０の開口を通ってヘッドチップ２の上面に供給される。
【0040】
配線部材３は、例えば、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）などであり、配線基板５０の配線に接続されている。この配線を介して格納部４１内の配線５１及び接続部５２（導電部材）に伝えられる駆動信号により圧電素子６２が変位動作する。配線部材３は、支持基板８０を貫通して引き出されて駆動回路４に接続される。
【0041】
駆動回路４は、インクジェット記録装置の制御部からの制御信号や、電力供給部からの電力供給などを受けて、各ノズルＮからのインク吐出動作や非吐出動作に応じて、圧電素子６２の適切な駆動信号を配線部材３に出力する。駆動回路４は、ＩＣ（Integrated Circuit）などで構成されている。
【0042】
上述のとおり、本実施形態のノズルプレート１０には、Ｘ方向について反りが生じている。また、当該反りが生じていてもインクがインク吐出基準方向に吐出されるように、ノズルＮの向きが調整されている。以下では、このような構成の本実施形態に係る実施例１、２について、それぞれ比較例１、２と対比しつつ説明する。以下では、各比較例におけるヘッドチップ、ノズルプレート及びノズルプレートを指す場合には、符号「Ｃ」を付して、ヘッドチップ２Ｃ、ノズルプレート１０Ｃ及び流路基板２０Ｃなどと記す。
【0043】
図４は、比較例１のヘッドチップ２Ｃの模式図である。
比較例１のヘッドチップ２Ｃでは、ノズルプレート１０Ｃに、基準平面に対する意図しない反りが生じている。詳しくは、ノズルプレート１０Ｃの長手方向であるＸ方向について意図しない反りが生じている。
なお、図４では、説明の便宜上、反りの大きさを誇張して描いている。また、図４では、ノズルＮの数を７つに省略している。また、図４では、ノズルＮからのインクの吐出方向を破線の矢印で表している。これらについては、以降の図６、７、９、１１－１６においても同様である。
比較例１のヘッドチップ２Ｃでは、ノズルプレート１０Ｃに、基準平面に対する意図しない反りが生じている。詳しくは、ノズルプレート１０Ｃの長手方向であるＸ方向について意図しない反りが生じている。
なお、図４では、説明の便宜上、反りの大きさを誇張して描いている。また、図４では、ノズルＮの数を７つに省略している。また、図４では、ノズルＮからのインクの吐出方向を破線の矢印で表している。これらについては、以降の図６、７、９、１１－１６においても同様である。
【0044】
ここで、Ｘ方向についての反りが生じているとは、Ｘ方向に平行かつ基準平面に垂直な図４の断面において、Ｘ方向についての位置に応じて流路基板２０Ｃの基板平面２０ａからノズルプレート１０Ｃまでの距離が漸増又は漸減するような変形が生じていることをいう。換言すれば、Ｘ方向についての反りが生じているとは、反りを有するノズルプレート１０Ｃの形状を円筒面に近似した場合に、当該円筒面の中心軸が、Ｘ方向に垂直かつ基準平面に平行な方向（Ｙ方向）である変形が生じていることをいう。
【0045】
このようなノズルプレート１０Ｃの反りは、種々の要因によって生じ得る。例えば、ノズルプレート１０Ｃと流路基板２０Ｃとの熱膨張係数が相違する場合において、温度が変動してノズルプレート１０Ｃが流路基板２０Ｃに対して相対的に伸長又は収縮することによって反りが生じ得る。また、ノズルプレート１０Ｃと流路基板２０Ｃとを接着剤９０を介して接合する際に、接着剤の収縮により生じる応力に起因して反りが生じ得る。図４の例では、ノズルプレート１０Ｃの長手方向の両端部が、中心部に対して－Ｚ方向にずれる反りが生じている。以下では、このような反りを「凹状の反り」と記す。
【0046】
比較例１のノズルプレート１０Ｃには、ノズルプレート１０Ｃに反りがない場合にインクがインク吐出基準方向に吐出されるように、ノズルプレート１０Ｃのノズル開口面１０ａに対して垂直な向きにノズルＮが形成されている。このため、ノズルプレート１０Ｃの反りによって、ノズルＮの向きがインク吐出基準方向（Ｚ方向）からずれている。詳しくは、Ｘ方向の端部に近いノズルＮほど、ノズルＮからのインクの吐出方向の、インク吐出基準方向からのずれが大きくなっている。図４の例では、－Ｘ方向の端にあるノズルＮからのインクの吐出方向は、インク吐出基準方向に対して＋θの方向となっている。また、＋Ｘ方向の端にあるノズルＮからのインクの吐出方向は、インク吐出基準方向に対して－θの方向となっている。
【0047】
図５は、比較例１におけるノズルＮからのインク吐出方向のずれ量を表すグラフである。
図５の横軸は、ノズル番号であり、縦軸は、各ノズルＮからのインク吐出方向の、インク吐出基準方向からのずれ量を角度で表したものである。ノズル番号は、ヘッドチップ２Ｃに設けられている全てのノズルＮに対し、そのＸ方向についての位置に従って付番したものである。
図５に示すように、比較例１のヘッドチップ２Ｃでは、－Ｘ方向側の端から＋Ｘ方向側の端にかけて、インク吐出方向のずれ量が＋０．３度から－０．３度に変化している。このようにインク吐出方向がずれると、記録媒体Ｍに形成される画像のＸ方向についての幅が、所望の幅より小さくなる不具合が生じる。また、隣り合うインクジェットヘッド１との繋ぎ目において、インクが吐出されない領域が生じてしまう。
図５の横軸は、ノズル番号であり、縦軸は、各ノズルＮからのインク吐出方向の、インク吐出基準方向からのずれ量を角度で表したものである。ノズル番号は、ヘッドチップ２Ｃに設けられている全てのノズルＮに対し、そのＸ方向についての位置に従って付番したものである。
図５に示すように、比較例１のヘッドチップ２Ｃでは、－Ｘ方向側の端から＋Ｘ方向側の端にかけて、インク吐出方向のずれ量が＋０．３度から－０．３度に変化している。このようにインク吐出方向がずれると、記録媒体Ｍに形成される画像のＸ方向についての幅が、所望の幅より小さくなる不具合が生じる。また、隣り合うインクジェットヘッド１との繋ぎ目において、インクが吐出されない領域が生じてしまう。
【0048】
これに対し、以下に示す本実施形態の実施例１のインクジェットヘッド１では、予めノズルプレート１０の反りを想定してノズルＮの向きが調整されている。
図６は、実施例１のノズルプレート１０におけるノズルＮの向きを示す模式図である。
図６に示すように、実施例１のノズルプレート１０では、－Ｘ方向側の端のノズルＮの向きがインク吐出基準方向に対して－θの角度を有して傾斜しており、＋Ｘ方向側の端のノズルＮの向きがインク吐出基準方向に対して＋θの角度を有して傾斜している。また、－Ｘ方向側の端から＋Ｘ方向側の端にかけて、ノズルＮの向きのインク吐出基準方向に対する角度が、－θから＋θに変化している。ここで、θは０．３度である。
図６は、実施例１のノズルプレート１０におけるノズルＮの向きを示す模式図である。
図６に示すように、実施例１のノズルプレート１０では、－Ｘ方向側の端のノズルＮの向きがインク吐出基準方向に対して－θの角度を有して傾斜しており、＋Ｘ方向側の端のノズルＮの向きがインク吐出基準方向に対して＋θの角度を有して傾斜している。また、－Ｘ方向側の端から＋Ｘ方向側の端にかけて、ノズルＮの向きのインク吐出基準方向に対する角度が、－θから＋θに変化している。ここで、θは０．３度である。
【0049】
図７は、図６のノズルプレート１０を流路基板２０に接合した状態を示す図である。
図６のノズルプレート１０の接合面１０ｂを、接着剤９０を介して流路基板２０の基板平面２０ａにすると、図４の比較例１と同様の反りがノズルプレート１０に生じる。このとき、ノズルＮの向きが図６に示した分布を有していることで、反りが生じた状態では、各ノズルＮの向きがインク吐出基準方向に一致している。
図６のノズルプレート１０の接合面１０ｂを、接着剤９０を介して流路基板２０の基板平面２０ａにすると、図４の比較例１と同様の反りがノズルプレート１０に生じる。このとき、ノズルＮの向きが図６に示した分布を有していることで、反りが生じた状態では、各ノズルＮの向きがインク吐出基準方向に一致している。
【0050】
図８は、図７のヘッドチップ２におけるノズルＮからのインク吐出方向を表すグラフである。
図８に示すように、図７のヘッドチップ２では、全てのノズルＮからのインク吐出方向が、インク吐出基準方向からのずれ量のない状態となっている。よって、ノズルプレート１０に反りが生じていても、各ノズルＮからインク吐出基準方向にインクを吐出させることができる。これにより、記録媒体Ｍに、Ｘ方向について所望の幅で画像を形成することができる。また、隣り合うインクジェットヘッド１との繋ぎ目において、インクが吐出されない領域が生じないようにすることができる。
なお、各ノズルＮの向きは、ノズルプレート１０に反りが生じたときにインク吐出基準方向に完全に一致することが望ましいが、所望の画質を確保できる範囲でインク吐出基準方向と相違していてもよい。
図８に示すように、図７のヘッドチップ２では、全てのノズルＮからのインク吐出方向が、インク吐出基準方向からのずれ量のない状態となっている。よって、ノズルプレート１０に反りが生じていても、各ノズルＮからインク吐出基準方向にインクを吐出させることができる。これにより、記録媒体Ｍに、Ｘ方向について所望の幅で画像を形成することができる。また、隣り合うインクジェットヘッド１との繋ぎ目において、インクが吐出されない領域が生じないようにすることができる。
なお、各ノズルＮの向きは、ノズルプレート１０に反りが生じたときにインク吐出基準方向に完全に一致することが望ましいが、所望の画質を確保できる範囲でインク吐出基準方向と相違していてもよい。
【0051】
このように、実施例１のノズルＮは、ノズルプレート１０に反りが生じている状態（図７）におけるインクの吐出方向が、反りが生じていない状態（図６）におけるインクの吐出方向よりも、インク吐出基準方向に近くなる向きに設けられている。
【0052】
図９は、比較例２のヘッドチップ２Ｃの模式図である。
図９のヘッドチップ２Ｃでは、ノズルプレート１０Ｃの長手方向の両端部が、中心部に対して＋Ｚ方向にずれる反りが生じている。以下では、このような反りを「凸状の反り」と記す。比較例２のヘッドチップ２Ｃにおいても、ノズル開口面１０ａに対して垂直な向きにノズルＮが形成されているため、ノズルプレート１０Ｃの反りに起因してノズルＮの向き、すなわちインクの吐出方向がインク吐出基準方向からずれている。詳しくは、－Ｘ方向の端にあるノズルＮからのインクの吐出方向は、インク吐出基準方向に対して－θの方向となっている。また、＋Ｘ方向の端にあるノズルＮからのインクの吐出方向は、インク吐出基準方向に対して＋θの方向となっている。また、Ｘ方向の端部に近いノズルＮほど、ノズルＮからのインクの吐出方向の、インク吐出基準方向からのずれが大きくなっている。
図９のヘッドチップ２Ｃでは、ノズルプレート１０Ｃの長手方向の両端部が、中心部に対して＋Ｚ方向にずれる反りが生じている。以下では、このような反りを「凸状の反り」と記す。比較例２のヘッドチップ２Ｃにおいても、ノズル開口面１０ａに対して垂直な向きにノズルＮが形成されているため、ノズルプレート１０Ｃの反りに起因してノズルＮの向き、すなわちインクの吐出方向がインク吐出基準方向からずれている。詳しくは、－Ｘ方向の端にあるノズルＮからのインクの吐出方向は、インク吐出基準方向に対して－θの方向となっている。また、＋Ｘ方向の端にあるノズルＮからのインクの吐出方向は、インク吐出基準方向に対して＋θの方向となっている。また、Ｘ方向の端部に近いノズルＮほど、ノズルＮからのインクの吐出方向の、インク吐出基準方向からのずれが大きくなっている。
【0053】
図１０は、比較例２におけるノズルＮからのインク吐出方向のずれ量を表すグラフである。
図１０に示すように比較例２のヘッドチップ２Ｃでは、－Ｘ方向側の端から＋Ｘ方向側の端にかけて、インク吐出方向のずれ量が－０．３度から＋０．３度に変化している。このようにインク吐出方向がずれると、記録媒体Ｍに形成される画像のＸ方向についての幅が、所望の幅より大きくなる不具合が生じる。また、隣り合うインクジェットヘッド１との繋ぎ目において、インクの吐出範囲が重なって濃度むらが生じてしまう。
図１０に示すように比較例２のヘッドチップ２Ｃでは、－Ｘ方向側の端から＋Ｘ方向側の端にかけて、インク吐出方向のずれ量が－０．３度から＋０．３度に変化している。このようにインク吐出方向がずれると、記録媒体Ｍに形成される画像のＸ方向についての幅が、所望の幅より大きくなる不具合が生じる。また、隣り合うインクジェットヘッド１との繋ぎ目において、インクの吐出範囲が重なって濃度むらが生じてしまう。
【0054】
これに対し、以下に示す本実施形態の実施例２のインクジェットヘッド１では、予めノズルプレート１０の反りを想定してノズルＮの向きが調整されている。
図１１は、実施例２のノズルプレート１０におけるノズルＮの向きを示す模式図である。
実施例２のノズルプレート１０では、－Ｘ方向側の端のノズルＮの向きがインク吐出基準方向に対して＋θの角度を有して傾斜しており、＋Ｘ方向側の端のノズルＮの向きがインク吐出基準方向に対して－θの角度を有して傾斜している。また、－Ｘ方向側の端から＋Ｘ方向側の端にかけて、ノズルＮの向きのインク吐出基準方向に対する角度が、＋θから－θに変化している。ここで、θは０．３度である。
図１１は、実施例２のノズルプレート１０におけるノズルＮの向きを示す模式図である。
実施例２のノズルプレート１０では、－Ｘ方向側の端のノズルＮの向きがインク吐出基準方向に対して＋θの角度を有して傾斜しており、＋Ｘ方向側の端のノズルＮの向きがインク吐出基準方向に対して－θの角度を有して傾斜している。また、－Ｘ方向側の端から＋Ｘ方向側の端にかけて、ノズルＮの向きのインク吐出基準方向に対する角度が、＋θから－θに変化している。ここで、θは０．３度である。
【0055】
図１２は、図１１のノズルプレート１０を流路基板２０に接合した状態を示す図である。
図１１のノズルプレート１０の接合面１０ｂを、接着剤９０を介して流路基板２０の基板平面２０ａにすると、図９の比較例２と同様の反りがノズルプレート１０に生じる。このとき、ノズルＮの向きが図１１に示した分布を有していることで、反りが生じた状態では、各ノズルＮの向きがインク吐出基準方向に一致している。よって、図１２のヘッドチップ２では、図８に示すように、全てのノズルＮからのインク吐出方向が、インク吐出基準方向からのずれ量のない状態となっている。このため、ノズルプレート１０に反りが生じていても、各ノズルＮからインク吐出基準方向にインクを吐出させることができる。これにより、記録媒体Ｍに、Ｘ方向について所望の幅で画像を形成することができる。また、隣り合うインクジェットヘッド１との繋ぎ目における濃度むらが生じないようにすることができる。
図１１のノズルプレート１０の接合面１０ｂを、接着剤９０を介して流路基板２０の基板平面２０ａにすると、図９の比較例２と同様の反りがノズルプレート１０に生じる。このとき、ノズルＮの向きが図１１に示した分布を有していることで、反りが生じた状態では、各ノズルＮの向きがインク吐出基準方向に一致している。よって、図１２のヘッドチップ２では、図８に示すように、全てのノズルＮからのインク吐出方向が、インク吐出基準方向からのずれ量のない状態となっている。このため、ノズルプレート１０に反りが生じていても、各ノズルＮからインク吐出基準方向にインクを吐出させることができる。これにより、記録媒体Ｍに、Ｘ方向について所望の幅で画像を形成することができる。また、隣り合うインクジェットヘッド１との繋ぎ目における濃度むらが生じないようにすることができる。
【0056】
このように、実施例２のノズルＮは、ノズルプレート１０に反りが生じている状態（図１２）におけるインクの吐出方向が、反りが生じていない状態（図１１）におけるインクの吐出方向よりも、インク吐出基準方向に近くなる向きに設けられている。
【0057】
ノズルプレート１０の反りを前提としてノズルＮの向きを調整する本実施形態のインクジェットヘッド１は、上記のようにノズルプレート１０に意図しない反りが生じる場合に限られず、ノズルプレート１０に意図しない反りが生じないもののノズルＮの向きにばらつきが生じる場合にも適用可能である。以下、この場合に実施例３、４について、比較例３、４と対比しつつ説明する。
【0058】
図１３は、比較例３のヘッドチップ２Ｃの模式図である。
比較例３のヘッドチップ２Ｃでは、流路基板２０Ｃに接合された状態のノズルプレート１０Ｃには反りが生じないものの、ノズルＮの向きが、規則性を有しつつインク吐出基準方向からずれている。詳しくは、－Ｘ方向側の端のノズルＮの向きがインク吐出基準方向に対して－θの角度を有して傾斜しており、＋Ｘ方向側の端のノズルＮの向きがインク吐出基準方向に対して＋θの角度を有して傾斜している。また、－Ｘ方向側の端から＋Ｘ方向側の端にかけて、ノズルＮの向きのインク吐出基準方向に対する角度が、－θから＋θに変化している。ここで、θは０．３度である。
このように、反りのないノズルプレート１０ＣにおいてノズルＮの向きがインク吐出基準方向からずれている場合には、ノズルプレート１０Ｃの反りを解消させるための従来技術を適用しても、ノズルＮの向きを調整することはできない。
比較例３のヘッドチップ２Ｃでは、流路基板２０Ｃに接合された状態のノズルプレート１０Ｃには反りが生じないものの、ノズルＮの向きが、規則性を有しつつインク吐出基準方向からずれている。詳しくは、－Ｘ方向側の端のノズルＮの向きがインク吐出基準方向に対して－θの角度を有して傾斜しており、＋Ｘ方向側の端のノズルＮの向きがインク吐出基準方向に対して＋θの角度を有して傾斜している。また、－Ｘ方向側の端から＋Ｘ方向側の端にかけて、ノズルＮの向きのインク吐出基準方向に対する角度が、－θから＋θに変化している。ここで、θは０．３度である。
このように、反りのないノズルプレート１０ＣにおいてノズルＮの向きがインク吐出基準方向からずれている場合には、ノズルプレート１０Ｃの反りを解消させるための従来技術を適用しても、ノズルＮの向きを調整することはできない。
【0059】
これに対し、本実施形態の実施例３では、ノズルプレート１０に敢えて反りを生じさせることでノズルＮの向きを調整している。
図１４は、実施例３のヘッドチップ２の模式図である。
実施例３のノズルプレート１０における各ノズルＮの向きは、図１３の比較例３のノズルプレート１０Ｃにおける各ノズルＮの向きと同一である。実施例３では、ノズルプレート１０に凹状の反りを生じさせることで、各ノズルＮの向き、すなわちインク吐出方向を、インク吐出基準方向に一致させている。図１４におけるノズルプレート１０の反り及びノズルＮの向きは、図７に示す実施例１と同様である。
図１４は、実施例３のヘッドチップ２の模式図である。
実施例３のノズルプレート１０における各ノズルＮの向きは、図１３の比較例３のノズルプレート１０Ｃにおける各ノズルＮの向きと同一である。実施例３では、ノズルプレート１０に凹状の反りを生じさせることで、各ノズルＮの向き、すなわちインク吐出方向を、インク吐出基準方向に一致させている。図１４におけるノズルプレート１０の反り及びノズルＮの向きは、図７に示す実施例１と同様である。
【0060】
実施例３のノズルプレート１０では、自然に反りが生じることはないため、ノズルプレート１０の接合面１０ｂのうち－Ｘ方向の端部近傍、及び＋Ｘ方向の端部にそれぞれ突起１１を設けることで反りを生じさせている。すなわち、接合面１０ｂには、Ｚ方向（インク吐出基準方向）から見て接合面１０ｂと基板平面２０ａとの接合領域に重なる範囲内に突起１１が設けられており、ノズルプレート１０には、突起１１が設けられている端部における基板平面２０ａと接合面１０ｂとの距離よりも、突起１１が設けられていない中央部における基板平面２０ａと接合面１０ｂとの距離が小さいことにより反りが生じている。ここで、接合面１０ｂと基板平面２０ａとの接合領域は、図３においてノズルプレート１０と流路基板２０とが対向している領域である。
【0061】
突起１１は、接合面１０ｂのうちノズルＮの形成範囲を除いた領域内に形成される。突起１１は、接合面１０ｂから流路基板２０に向けて突出した形状を有していれば、Ｚ方向から見た形状は特に限られない。突起１１は、例えばノズルプレート１０をなすシリコンの一部をエッチングすることにより形成することができる。ただし、これに限られず、ノズルプレート１０の完成後に接合面１０ｂに固着させる方法で突起１１を設けてもよい。
また、流路基板２０の基板平面２０ａに突起を設けてもよく、ノズルプレート１０の接合面１０ｂ及び流路基板２０の基板平面２０ａの双方に突起を設けてもよい。
また、流路基板２０の基板平面２０ａに突起を設けてもよく、ノズルプレート１０の接合面１０ｂ及び流路基板２０の基板平面２０ａの双方に突起を設けてもよい。
【0062】
図１５は、比較例４のヘッドチップ２Ｃの模式図である。
比較例４のヘッドチップ２Ｃにおいても、流路基板２０Ｃに接合された状態のノズルプレート１０Ｃには反りが生じないものの、ノズルＮの向きがインク吐出基準方向からずれている。詳しくは、－Ｘ方向側の端のノズルＮの向きがインク吐出基準方向に対して＋θの角度を有して傾斜しており、＋Ｘ方向側の端のノズルＮの向きがインク吐出基準方向に対して－θの角度を有して傾斜している。また、－Ｘ方向側の端から＋Ｘ方向側の端にかけて、ノズルＮの向きのインク吐出基準方向に対する角度が、＋θから－θに変化している。ここで、θは０．３度である。
比較例４のヘッドチップ２Ｃにおいても、流路基板２０Ｃに接合された状態のノズルプレート１０Ｃには反りが生じないものの、ノズルＮの向きがインク吐出基準方向からずれている。詳しくは、－Ｘ方向側の端のノズルＮの向きがインク吐出基準方向に対して＋θの角度を有して傾斜しており、＋Ｘ方向側の端のノズルＮの向きがインク吐出基準方向に対して－θの角度を有して傾斜している。また、－Ｘ方向側の端から＋Ｘ方向側の端にかけて、ノズルＮの向きのインク吐出基準方向に対する角度が、＋θから－θに変化している。ここで、θは０．３度である。
【0063】
これに対し、本実施形態の実施例４では、実施例３とは逆方向の反りをノズルプレート１０に生じさせることでノズルＮの向きを調整している。
図１６は、実施例４のヘッドチップ２の模式図である。
実施例４のノズルプレート１０における各ノズルＮの向きは、図１５の比較例４のノズルプレート１０Ｃにおける各ノズルＮの向きと同一である。実施例４では、ノズルプレート１０に凸状の反りを生じさせることで、各ノズルＮの向き、すなわちインク吐出方向を、インク吐出基準方向に一致させている。図１６におけるノズルプレート１０の反り及びノズルＮの向きは、図１２に示す実施例２と同様である。
図１６は、実施例４のヘッドチップ２の模式図である。
実施例４のノズルプレート１０における各ノズルＮの向きは、図１５の比較例４のノズルプレート１０Ｃにおける各ノズルＮの向きと同一である。実施例４では、ノズルプレート１０に凸状の反りを生じさせることで、各ノズルＮの向き、すなわちインク吐出方向を、インク吐出基準方向に一致させている。図１６におけるノズルプレート１０の反り及びノズルＮの向きは、図１２に示す実施例２と同様である。
【0064】
実施例４のノズルプレート１０では、凸状の反りを生じさせるために、接合面１０ｂのうちＸ方向の中央部近傍に２つの突起１１が設けられている。これにより、ノズルプレート１０には、突起１１が設けられている中央部における基板平面２０ａと接合面１０ｂとの距離よりも、突起１１が設けられていない端部における基板平面２０ａと接合面１０ｂとの距離が小さいことにより反りが生じている。
実施例４の突起１１も、接合面１０ｂのうちノズルＮの形成範囲を除いた領域内に形成され、例えばノズルプレート１０をなすシリコンの一部をエッチングすることにより形成することができる。ただし、これに限られず、ノズルプレート１０の完成後に接合面１０ｂに固着させる方法で突起１１を設けてもよい。
また、流路基板２０の基板平面２０ａに突起を設けてもよく、ノズルプレート１０の接合面１０ｂ及び流路基板２０の基板平面２０ａの双方に突起を設けてもよい。
実施例４の突起１１も、接合面１０ｂのうちノズルＮの形成範囲を除いた領域内に形成され、例えばノズルプレート１０をなすシリコンの一部をエッチングすることにより形成することができる。ただし、これに限られず、ノズルプレート１０の完成後に接合面１０ｂに固着させる方法で突起１１を設けてもよい。
また、流路基板２０の基板平面２０ａに突起を設けてもよく、ノズルプレート１０の接合面１０ｂ及び流路基板２０の基板平面２０ａの双方に突起を設けてもよい。
【0065】
次に、上述した各実施例におけるノズルプレート１０の反り量について説明する。
図１７は、ノズルプレート１０の反り量を説明する図である。
図１７の平面Ｓ１、Ｓ２は、反りが生じているノズルプレート１０のノズル開口面１０ａを挟む、基準平面に平行な仮想的な面である。２つの平面Ｓ１、Ｓ２の距離をＤとし、ノズル開口面１０ａの長手方向（Ｘ方向）の長さをＬとした場合に、ノズルプレート１０の反り量は、Ｌが一定であれば距離Ｄにより表すことができる。これは、凹状の反り及び凸状の反りのいずれにおいても同様である。上記の実施例１～４では、長さＬは５０ｍｍであり、距離Ｄは１３０μｍ程度である。長さＬが５０ｍｍであるノズルプレート１０においては、距離Ｄが１３０μｍ程度となる反りを生じさせることで、Ｘ方向端部のノズルＮの向きがインク吐出基準方向から０．３度ずれている場合に、当該ずれを是正して、ノズルＮの向きをインク吐出基準方向に一致させることができる。
図１７は、ノズルプレート１０の反り量を説明する図である。
図１７の平面Ｓ１、Ｓ２は、反りが生じているノズルプレート１０のノズル開口面１０ａを挟む、基準平面に平行な仮想的な面である。２つの平面Ｓ１、Ｓ２の距離をＤとし、ノズル開口面１０ａの長手方向（Ｘ方向）の長さをＬとした場合に、ノズルプレート１０の反り量は、Ｌが一定であれば距離Ｄにより表すことができる。これは、凹状の反り及び凸状の反りのいずれにおいても同様である。上記の実施例１～４では、長さＬは５０ｍｍであり、距離Ｄは１３０μｍ程度である。長さＬが５０ｍｍであるノズルプレート１０においては、距離Ｄが１３０μｍ程度となる反りを生じさせることで、Ｘ方向端部のノズルＮの向きがインク吐出基準方向から０．３度ずれている場合に、当該ずれを是正して、ノズルＮの向きをインク吐出基準方向に一致させることができる。
【0066】
図１８は、長さＬが５０ｍｍである場合における、距離Ｄに対するＸ方向端部のノズルＮの向きの是正量を示す図である。
図１８に示すように、距離Ｄを大きくするほど、すなわち反り量を大きくするほど、ノズルＮの向きの是正量を大きくすることができる。距離Ｄは、５μｍ以上２００μｍ以下とすることが好ましい。距離Ｄが２００μｍ以下の範囲内であれば、ノズルＮが歪んだり、流路基板２０とノズルプレート１０との間隔が空きすぎたりする問題を生じにくくすることができる。また、距離Ｄが５μｍ以上であれば、ノズルＮの向きを是正する効果が得られる。このノズルＮの向きの是正効果の観点では、距離Ｄを５０μｍ以上とすることがより好ましい。
図１８に示すように、距離Ｄを大きくするほど、すなわち反り量を大きくするほど、ノズルＮの向きの是正量を大きくすることができる。距離Ｄは、５μｍ以上２００μｍ以下とすることが好ましい。距離Ｄが２００μｍ以下の範囲内であれば、ノズルＮが歪んだり、流路基板２０とノズルプレート１０との間隔が空きすぎたりする問題を生じにくくすることができる。また、距離Ｄが５μｍ以上であれば、ノズルＮの向きを是正する効果が得られる。このノズルＮの向きの是正効果の観点では、距離Ｄを５０μｍ以上とすることがより好ましい。
【0067】
このように、距離Ｄは大きくても２００μｍ程度であるため、反りにより流路基板２０の基板平面２０ａとノズルプレート１０の接合面１０ｂとの間に距離が開いても、流路基板２０のインク流路２１からノズルプレート１０のノズルＮへのインクの供給に支障が生じることはない。すなわち、流路基板２０とノズルプレート１０との隙間は、ノズルＮと同径の開口が開いた状態の接着剤９０により埋められるため、流路基板２０からノズルプレート１０へのインクの流動が接着剤９０により妨げられたり、流路基板２０とノズルプレート１０との隙間を介してノズル間でインクがリークしたりすることはない。
【0068】
上記では、ノズルプレート１０（ノズル開口面１０ａ）の長手方向の長さＬが５０ｍｍである場合について例示したが、より一般的には、ノズルプレート１０の反り量はＤ／Ｌで表すことができる。反り量をＤ／Ｌで表す場合には、Ｄ／Ｌが０．１×１０-3以上、４×１０-3以下であることが好ましい。また、ノズルＮの向きの是正効果の観点では、Ｄ／Ｌが１×１０-3以上であることがより好ましい。
【0069】
次に、本実施形態のインクジェットヘッド１の製造方法について、ノズルプレート１０の作成方法を中心に説明する。
【0070】
図１９は、インクジェットヘッド製造工程の手順を示すフローチャートである。
図１９では、実施例３、４のようにノズルプレート１０に突起１１が設けられており、またノズルプレート１０の材質がシリコンである場合を例に挙げて説明する。
図１９では、実施例３、４のようにノズルプレート１０に突起１１が設けられており、またノズルプレート１０の材質がシリコンである場合を例に挙げて説明する。
【0071】
インクジェットヘッド製造工程では、まず加工後にノズルプレート１０となる板状部材１０Ａのうち接合面１０ｂに相当する面に突起１１を形成する（ステップＳ１０１：ノズルプレート作成工程、突起形成工程）。
【0072】
図２０は、板状部材１０Ａにおけるノズルプレート１０の配置例を示す図である。
板状部材１０Ａは、ここでは、オリエンテーションフラットを有する円盤形状のシリコンウェハーである。図２０の板状部材１０Ａは、ノズルＮの形成後に分割（ダイシング）されることでノズルプレート１０となる領域を９つ有する複合基板である。
板状部材１０Ａは、ここでは、オリエンテーションフラットを有する円盤形状のシリコンウェハーである。図２０の板状部材１０Ａは、ノズルＮの形成後に分割（ダイシング）されることでノズルプレート１０となる領域を９つ有する複合基板である。
【0073】
ステップＳ１０１では、板状部材１０Ａの表面を部分的にエッチングすることにより突起１１を形成する。例えば、板状部材１０Ａの表面のうち突起１１の形成領域にレジストを形成した後にドライエッチングを行うことで、突起１１を除いた領域を薄化し、その後レジストを除去することで突起１１を形成することができる。
【0074】
次に、板状部材１０Ａに所定の角度分布でノズルＮを形成する（ステップＳ１０２：ノズルプレート作成工程）。例えば、板状部材１０Ａの表面のうちノズルＮの形成領域を除いた領域にレジストを形成した後にドライエッチングを行うことで、板状部材１０ＡにノズルＮとなる貫通孔を形成する穿孔加工を行い、その後レジストを除去する。ドライエッチングの方式は、特には限られないが、例えばＢｏｓｃｈプロセスを用いた深掘りＲＩＥ（ＤＲＩＥ、深掘り反応性イオンエッチング）を用いることができる。また、ドライエッチングに代えてウェットエッチングが用いられてもよい。
【0075】
また、ステップＳ１０２では、複数のノズルＮが角度分布を有するように、板状部材１０Ａにおける加工位置に応じて穿孔方向が変化するエッチング加工（穿孔加工）により板状部材１０ＡにノズルＮを形成する。
【0076】
図２１は、エッチング加工で形成されるノズルＮの角度分布を示す図である。
図２１の横軸は、図２０に示す板状部材１０Ａの中心からの距離Ｒである。図２１の縦軸は、各距離Ｒにおいて形成されるノズルＮの向きと、インク吐出基準方向とがなす角の絶対値（以下、「ずれ角」と記す）を示す。図２１に示すように、ステップＳ１０２のエッチング加工では、板状部材１０Ａの中心ではずれ角がなく、中心から離れるほどずれ角が大きくなるようにノズルＮが形成される。
図２１の横軸は、図２０に示す板状部材１０Ａの中心からの距離Ｒである。図２１の縦軸は、各距離Ｒにおいて形成されるノズルＮの向きと、インク吐出基準方向とがなす角の絶対値（以下、「ずれ角」と記す）を示す。図２１に示すように、ステップＳ１０２のエッチング加工では、板状部材１０Ａの中心ではずれ角がなく、中心から離れるほどずれ角が大きくなるようにノズルＮが形成される。
【0077】
このような角度分布の条件を満たすための加工方法は、特には限られないが、例えばドライエッチングに用いるチャンバー内におけるガスの流れを制御する方法が挙げられる。すなわち、板状部材１０Ａの中心から放射状にガスの流れを生じさせたり、中心に向かってガスの流れを生じさせたりする方法が挙げられる。あるいは、板状部材１０Ａの表面に形成するレジストにおける、ノズルＮに対応する位置に設けられた貫通孔の内壁面の角度を、中心からの距離に応じて変化させる方法がある。
【0078】
このようなエッチング加工により、板状部材１０Ａに含まれる９個のノズルプレート１０のいずれにおいても、長手方向について中央から端部に近付くにつれて、ノズルＮのずれ角が大きくなる。よって、ノズルプレート１０に反りが生じている状態におけるインクの吐出方向が、反りが生じていない状態におけるインクの吐出方向よりも、インク吐出基準方向に近くなる向きにノズルＮを形成することができる。
【0079】
ノズルＮを形成した後に、板状部材１０Ａを分割して複数のノズルプレート１０を作成する（ステップＳ１０３：ノズルプレート作成工程）。
【0080】
次に、ノズルプレート１０を、反りが生じる状態で流路基板２０に接合してヘッドチップ２を作成する（ステップＳ１０４：ノズルプレート整形工程）。すなわち、流路基板２０の基板平面２０ａに突起１１が当接するように基板平面２０ａとノズル開口面１０ａの接合面１０ｂとを接着剤９０により接合させる。このとき、ノズルプレート１０を流路基板２０に向けて押圧しながら接合する。このような接合において、突起１１が設けられている位置における基板平面２０ａと接合面１０ｂとの距離よりも、突起１１が設けられていない位置における基板平面２０ａと接合面１０ｂとの距離を小さくすることでノズルプレート１０に反りを生じさせる。
【0081】
次に、ヘッドチップ２及びその他の構成部材を筐体に組み込んで、インクジェットヘッド１が完成する（ステップＳ１０５）。
【0082】
上記インクジェットヘッド製造工程のステップＳ１０１では、板状部材１０Ａに突起１１を形成したが、これに代えて流路基板２０の基板平面２０ａに突起を形成してもよい。基板平面２０ａに突起を形成する場合には、ノズルプレート１０との接合時に、当該突起をノズルプレート１０の接合面１０ｂに当接させればよい。
また、ステップＳ１０１の突起形成工程は、ノズルＮを形成した後のノズルプレート１０の接合面１０ｂに対して行ってもよい。すなわち、ステップＳ１０１は、ステップＳ１０２の後、又はステップＳ１０３の後に行ってもよい。
また、ステップＳ１０１の突起形成工程は、ノズルＮを形成した後のノズルプレート１０の接合面１０ｂに対して行ってもよい。すなわち、ステップＳ１０１は、ステップＳ１０２の後、又はステップＳ１０３の後に行ってもよい。
【0083】
また、実施例１、２のように、流路基板２０との接合時又はその後にノズルプレート１０に自然に反りが生じる場合には、ステップＳ１０１を省略することができる。また、この場合には、ステップＳ１０４でノズルプレート１０を流路基板２０に接合する際に、反りを生じさせる目的でノズルプレート１０を押圧する必要はない。
【0084】
また、ノズルプレート１０の材質がステンレス鋼である場合には、ステップＳ１０２においてノズルＮを形成するための穿孔加工は、ステンレス鋼の板状部材１０Ａに対して錐状の工具等により機械的に穿孔するポンチ加工とすることができる。この場合には、板状部材１０Ａにおける加工位置に応じて穿孔方向が変化するようにポンチ加工を行えばよい。
【0085】
また、ノズルプレート１０の材質がステンレス鋼又はポリイミドである場合には、ステップＳ１０２においてノズルＮを形成するための穿孔加工は、ステンレス鋼又はポリイミドの板状部材１０Ａに対してレーザー照射により穿孔するレーザー加工とすることができる。この場合には、板状部材１０Ａにおける加工位置に応じてレーザーの照射方向が変化するようにレーザー加工を行えばよい。
【0086】
図２２は、インクジェットヘッド製造工程の他の手順を説明するフローチャートである。
図２２のフローチャートは、図２０のフローチャートのステップＳ１０２をステップＳ１０２ａに変更したものに相当する。以下では、図２０のフローチャートとの相違点について説明する。
図２２のフローチャートは、図２０のフローチャートのステップＳ１０２をステップＳ１０２ａに変更したものに相当する。以下では、図２０のフローチャートとの相違点について説明する。
【0087】
図２２のステップＳ１０２ａでは、板状部材１０Ａに反りを生じさせた状態で、インク吐出基準方向に平行な方向にノズルＮを形成する（ノズルプレート作成工程）。
【0088】
図２３は、ステップＳ１０２ａにおけるノズルＮの形成方法を説明する図である。
ここでは、まず図２３の上段に示すように、板状部材１０Ａに、基準平面に対する反りを生じさせる。そして、この状態を維持したまま、板状部材１０Ａに対し、インク吐出基準方向に平行な方向に上述したいずれかの穿孔加工を行ってノズルＮを形成する。これにより、図２３の下段に示すように、反りが生じた状態でインク吐出基準方向に対してインクを吐出可能なノズルＮが形成される。
ステップＳ１０３以降の手順は、図２０と同様である。
ここでは、まず図２３の上段に示すように、板状部材１０Ａに、基準平面に対する反りを生じさせる。そして、この状態を維持したまま、板状部材１０Ａに対し、インク吐出基準方向に平行な方向に上述したいずれかの穿孔加工を行ってノズルＮを形成する。これにより、図２３の下段に示すように、反りが生じた状態でインク吐出基準方向に対してインクを吐出可能なノズルＮが形成される。
ステップＳ１０３以降の手順は、図２０と同様である。
【0089】
以上のように、本実施形態に係るインクジェットヘッド１は、インクを吐出するノズルＮが設けられたノズルプレート１０を備え、ノズルプレート１０には、所定のインク吐出基準方向に垂直な基準平面に対する反りが生じており、ノズルＮは、ノズルプレート１０に反りが生じている状態におけるインクの吐出方向が、反りが生じていない状態におけるインクの吐出方向よりも、インク吐出基準方向に近くなる向きに設けられている。
これにより、ノズルプレート１０に反りが生じる場合であっても、当該反りを解消させずに、ノズルＮから所望の方向、すなわちインク吐出基準方向により近い方向にインクを吐出させることができる。よって、ノズルプレート１０の反りを抑制するための構成に起因してインクジェットヘッド１の構成を複雑化させたり、製造コストを上昇させたりすることなく、インクの吐出方向のずれを抑制することができる。
また、ノズルプレート１０に反りがない状態において、ノズルＮの向きに規則的なばらつきが生じている場合に、ノズルプレート１０に敢えて反りを生じさせることでインクの吐出方向をインク吐出基準方向に近付けることができる。このような態様によっても、簡易な構成でインク吐出方向のずれを抑制することができる。
これにより、ノズルプレート１０に反りが生じる場合であっても、当該反りを解消させずに、ノズルＮから所望の方向、すなわちインク吐出基準方向により近い方向にインクを吐出させることができる。よって、ノズルプレート１０の反りを抑制するための構成に起因してインクジェットヘッド１の構成を複雑化させたり、製造コストを上昇させたりすることなく、インクの吐出方向のずれを抑制することができる。
また、ノズルプレート１０に反りがない状態において、ノズルＮの向きに規則的なばらつきが生じている場合に、ノズルプレート１０に敢えて反りを生じさせることでインクの吐出方向をインク吐出基準方向に近付けることができる。このような態様によっても、簡易な構成でインク吐出方向のずれを抑制することができる。
【0090】
また、ノズルプレート１０の材質は、シリコン、ポリイミド、ステンレス鋼及びニッケルのいずれかである。これにより、ノズルプレート１０に反りが生じたときにインク吐出方向がインク吐出基準方向に近付くようなノズルＮを簡易に形成することができる。
【0091】
また、ノズルプレート１０におけるノズルＮの開口部が設けられたノズル開口面１０ａを、基準平面に平行な仮想的な２平面Ｓ１、Ｓ２で挟んだときの当該２平面Ｓ１、Ｓ２の距離をＤとし、ノズル開口面１０ａの長手方向の長さをＬとした場合に、Ｄ／Ｌが０．１×１０-3以上、４×１０-3以下である。Ｄ／Ｌを４×１０-3以下とすることで、ノズルＮが歪んだり、流路基板２０とノズルプレート１０との間隔が空きすぎたりする問題を生じにくくすることができる。また、Ｄ／Ｌを０．１×１０-3以上とすることで、ノズルＮの向きを是正する効果が得られる。
【0092】
また、Ｄ／Ｌを１×１０-3以上、４×１０-3以下とすることで、ノズルＮの向きを是正するより大きな効果が得られる。
【0093】
また、ノズルプレート１０の反りは、ノズルプレート１０の長手方向の両端部が、中央部に対してインク吐出基準方向について同一方向側にずれている凹状又は凸状である。これによれば、ノズルプレート１０の長手方向についての中央部の両側における反りの形状がほぼ対称となる。よって、中央部の両側に対称な向きでノズルＮを形成する簡易な方法で、反りが生じたときにインク吐出方向がインク吐出基準方向に近付くようなノズルＮが得られる。
【0094】
また、インクジェットヘッド１は、ノズルＮに連通するインク流路２１を有する流路基板２０を備え、ノズルプレート１０は、ノズル開口面１０ａとは反対側の接合面１０ｂが、流路基板２０の所定の基板平面２０ａに接合されており、接合面１０ｂ及び基板平面２０ａの少なくとも一方には、インク吐出基準方向から見て接合面１０ｂと基板平面２０ａとの接合領域に重なる範囲内に突起１１が設けられており、ノズルプレート１０には、突起１１が設けられている位置における基板平面２０ａと接合面１０ｂとの距離よりも、突起１１が設けられていない位置における基板平面２０ａと接合面１０ｂとの距離が小さいことにより反りが生じている。これにより、ノズルプレート１０に自然には反りが生じない場合において、適切な大きさの反りを簡易に生じさせることができる。
【0095】
また、本実施形態に係るインクジェット記録装置１００は、上記のインクジェットヘッドを備えるので、簡易かつ低コストな構成でより確実にインクの吐出方向のずれを抑制することができる。
【0096】
また、本実施形態に係るインクジェットヘッド１の製造方法は、板状部材１０ＡにノズルＮを形成してノズルプレート１０を作成するノズルプレート作成工程を含み、ノズルプレート作成工程では、ノズルプレート１０に反りが生じている状態におけるインクの吐出方向が、反りが生じていない状態におけるインクの吐出方向よりも、インク吐出基準方向に近くなる向きにノズルＮを形成する。これにより、簡易かつ低コストな構成でより確実にインクの吐出方向のずれを抑制可能なインクジェットヘッドを製造することができる。
【0097】
また、インクジェットヘッド１の製造方法は、ノズルプレート１０に反りを生じさせるノズルプレート整形工程を含む。これにより、ノズルプレート１０に自然には反りが生じない場合において、ノズルプレート１０に反りを生じさせてノズルＮのインク吐出方向をインク吐出基準方向に近付けることができる。
【0098】
また、ノズルプレート整形工程は、流路基板２０の基板平面２０ａに対しノズルプレート１０の接合面１０ｂを接合させる工程であり、ノズルプレート整形工程の前に、板状部材１０Ａのうち接合面１０ｂに相当する面、ノズルプレート１０の接合面１０ｂ、及び流路基板２０の基板平面２０ａのうち少なくともいずれかに突起１１を形成する突起形成工程を含み、ノズルプレート整形工程では、突起１１が基板平面２０ａ又は接合面１０ｂに当接するように基板平面２０ａと接合面１０ｂとを接合させ、当該接合において、突起１１が設けられている位置における基板平面２０ａと接合面１０ｂとの距離よりも、突起１１が設けられていない位置における基板平面２０ａと接合面１０ｂとの距離を小さくすることで反りを生じさせる。これにより、ノズルプレート１０に自然には反りが生じない場合において、適切な大きさの反りを簡易に生じさせることができる。
【0099】
また、ノズルプレート作成工程では、板状部材１０Ａにおける加工位置に応じて穿孔方向が変化する穿孔加工により板状部材１０ＡにノズルＮを形成する。これにより、ノズルプレート１０に反りが生じたときにインク吐出方向がインク吐出基準方向に近付くようなノズルＮを簡易に形成することができる。
【0100】
また、他のノズルプレート作成工程では、板状部材１０Ａに反りを生じさせた状態で、インク吐出基準方向に平行な方向に穿孔する穿孔加工により板状部材１０ＡにノズルＮを形成する。これによれば、一様な穿孔方向で穿孔する簡易な方法により、ノズルプレート１０に反りが生じたときにインク吐出方向がインク吐出基準方向に近付くようなノズルＮを形成することができる。
【0101】
また、板状部材１０Ａの材質がシリコンである場合に、穿孔加工をエッチング加工とすることで、ノズルプレート１０に反りが生じたときにインク吐出方向がインク吐出基準方向に近付くようなノズルＮを簡易に形成することができる。
【0102】
また、板状部材１０Ａの材質がステンレス鋼である場合に、穿孔加工をポンチ加工とすることで、ノズルプレート１０に反りが生じたときにインク吐出方向がインク吐出基準方向に近付くようなノズルＮを形成することができる。
【0103】
また、板状部材１０Ａの材質がステンレス鋼又はポリイミドである場合に、穿孔加工をレーザー加工とすることで、ノズルプレート１０に反りが生じたときにインク吐出方向がインク吐出基準方向に近付くようなノズルＮを形成することができる。
【0104】
また、板状部材１０Ａは、ノズルＮの形成後に分割されることでノズルプレート１０となる領域を複数有する複合基板であり、ノズルプレート作成工程は、ノズルＮの形成後に板状部材１０Ａを分割して複数のノズルプレート１０を作成する工程を含む。これにより、ノズルプレート１０及びインクジェットヘッド１の製造効率を向上させることができる。
【0105】
なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。
例えば、ノズルプレート１０の反りは、凹状の反り及び凸状の反りに限られない。例えば、Ｘ方向について一方側の端部から所定の範囲で反りがなく、残りの部分にのみ反りが生じていてもよい。このように片側のみに反りを生じさせる場合には、反りがない範囲ではノズルＮの向きをノズル開口面１０ａに対して垂直とし、反りが生じる部分のノズルＮの向きを上記実施形態と同様に調整すればよい。また、片側のみに反りを生じさせるためには、例えば、図１４に示すノズルプレート１０の両端の突起１１のうち反りを生じさせない端部に対応する一方を省略すればよい。
例えば、ノズルプレート１０の反りは、凹状の反り及び凸状の反りに限られない。例えば、Ｘ方向について一方側の端部から所定の範囲で反りがなく、残りの部分にのみ反りが生じていてもよい。このように片側のみに反りを生じさせる場合には、反りがない範囲ではノズルＮの向きをノズル開口面１０ａに対して垂直とし、反りが生じる部分のノズルＮの向きを上記実施形態と同様に調整すればよい。また、片側のみに反りを生じさせるためには、例えば、図１４に示すノズルプレート１０の両端の突起１１のうち反りを生じさせない端部に対応する一方を省略すればよい。
【0106】
また、ノズルプレート１０の反りは、長手方向（Ｘ方向）についての反りに限られない。長手方向の反りに加えて、又は長手方向の反りに代えて、短手方向（Ｙ方向）についての反りが生じたときにインク吐出方向がインク吐出基準方向に近付くようにノズルＮが形成されていてもよい。
【0107】
また、上記実施形態では、複合基板である板状部材１０Ａに複数のノズルプレート１０を形成して分割する例を用いて説明したが、これに限られず、１つのノズルプレート１０に対応する板状部材１０Ａを加工して個別にノズルプレート１０を作成してもよい。
【0108】
また、上記実施形態では、圧電素子６２を変形させることで圧力室３１内のインクの圧力を変動させてインクを吐出させるベントモードのインクジェットヘッド１を例に挙げて説明したが、これに限定する趣旨ではない。例えば、圧電体の内部に圧力室を設け、圧力室の壁面の圧電体にシアモード型の変位を生じさせて圧力室内のインクの圧力を変動させるシアモードのインクジェットヘッドに対して本発明を適用してもよい。また、圧力室を変形させる方式に限られず、例えば、加熱によりインクに気泡を生じさせてインクを吐出するサーマル方式のインクジェットヘッドに対して本発明を適用してもよい。
【0109】
また、上記実施形態では、シングルパス形式のインクジェット記録装置１００を例に挙げて説明したが、ヘッドユニット又はインクジェットヘッドを走査させながら画像の記録を行うインクジェット記録装置に本発明を適用してもよい。
【0110】
また、上記実施形態では、搬送ベルト１０１により記録媒体Ｍを搬送する例を用いて説明したが、これに限定する趣旨ではなく、例えば回転する搬送ドラムの外周面上で記録媒体Ｍを保持して搬送してもよい。
【0111】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
【産業上の利用可能性】
【0112】
本発明は、インクジェットヘッド、インクジェット記録装置及びインクジェットヘッドの製造方法に利用することができる。
【符号の説明】
【0113】
１ インクジェットヘッド
２ ヘッドチップ
３ 配線部材
４ 駆動回路
１０ ノズルプレート
１０ａ ノズル開口面
１０ｂ 接合面
１０Ａ 板状部材（複合基板）
１１ 突起
２０ 流路基板
２０ａ 基板平面
２１ インク流路
３０ 圧力室基板
４０ スペーサー基板
５０ 配線基板
６１ 振動板
６２ 圧電素子
７０ 共通インク室
８０ 支持基板
９０ 接着剤
１００ インクジェット記録装置
１０１ 搬送ベルト
１０２ 搬送ローラー
１０３ ヘッドユニット
Ｍ 記録媒体
Ｎ ノズル
Ｓ１、Ｓ２ 平面
２ ヘッドチップ
３ 配線部材
４ 駆動回路
１０ ノズルプレート
１０ａ ノズル開口面
１０ｂ 接合面
１０Ａ 板状部材（複合基板）
１１ 突起
２０ 流路基板
２０ａ 基板平面
２１ インク流路
３０ 圧力室基板
４０ スペーサー基板
５０ 配線基板
６１ 振動板
６２ 圧電素子
７０ 共通インク室
８０ 支持基板
９０ 接着剤
１００ インクジェット記録装置
１０１ 搬送ベルト
１０２ 搬送ローラー
１０３ ヘッドユニット
Ｍ 記録媒体
Ｎ ノズル
Ｓ１、Ｓ２ 平面
【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20】
【図21】
【図22】
【図23】