特許 7708103 ノズルプレート、インクジェットヘッド、ノズルプレートの製造方法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】2025-07-07

(45)【発行日】2025-07-15

(54)【発明の名称】ノズルプレート、インクジェットヘッド、ノズルプレートの製造方法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 2/16 20060101AFI20250708BHJP

   B41J 2/14 20060101ALI20250708BHJP

【ＦＩ】

B41J2/16 401

B41J2/16 503

B41J2/16 507

B41J2/16 517

B41J2/14 501

B41J2/14 613

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022533875

(86)(22)【出願日】2021-06-21

(86)【国際出願番号】 JP2021023363

(87)【国際公開番号】W WO2022004459

(87)【国際公開日】2022-01-06

【審査請求日】2024-05-16

(31)【優先権主張番号】P 2020111031

(32)【優先日】2020-06-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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】下村 明久

(72)【発明者】

【氏名】平野 肇志

(72)【発明者】

【氏名】西浦 知宏

【審査官】上田 正樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－２５１８１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２４６４７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２１７４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／２０２７２３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００６８７２４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／１６

Ｂ４１Ｊ ２／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

インクジェットヘッドのノズルプレートであって、
前記ノズルプレートは、上層基板と接着剤により接着される第１の面と、
インクを吐出するノズルの開口部が設けられた第２の面と、を備え、
前記第１の面は、縁部に段差部が形成され、
前記第２の面は、縁部が平面状であるノズルプレート。

【請求項2】

前記段差部に、ドロスが形成されている請求項１に記載のノズルプレート。

【請求項3】

前記ノズルプレートを形成する基材は、シリコンまたは金属である請求項１又は２に記載のノズルプレート。

【請求項4】

前記段差部は、前記ノズルプレートの中心方向に５μｍ以上１０μｍ以下の深さを有する請求項１から３のいずれか一項に記載のノズルプレート。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載のノズルプレートを備えるインクジェットヘッド。

【請求項6】

請求項１から４のいずれか一項に記載のノズルプレートの製造方法であって、
１枚の基材に対して複数のノズルプレートの外形を形成するように第１の面のみに凹部を形成する溝加工工程と、
前記基材の第２の面に開口部が形成されるようにノズルを形成するノズル形成工程と、
レーザー加工により前記凹部を切断して前記基材から前記ノズルプレートを切り出す外形加工工程と、を備えるノズルプレートの製造方法。

【請求項7】

前記凹部は、ウェットエッチングにより形成される請求項６に記載のノズルプレートの製造方法。

【請求項8】

前記第２の面に撥水膜を形成する撥水膜形成工程を備える請求項６又は７に記載のノズルプレートの製造方法。

【請求項9】

請求項１から４のいずれか一項に記載のノズルプレートを製造するノズルプレート製造工程と、
前記ノズルプレートの第１の面と上層基板とを接着剤により接着する接着工程と、
を有する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、ノズルプレート、インクジェットヘッド、ノズルプレートの製造方法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】

インクを吐出するインクジェットヘッドは、ノズルが形成された基材であるノズルプレートに、流路基材が接着剤により接着され、当該ノズルからインクを吐出する。基材にノズルを形成する方法としては、ツールを基材に押し込み、凹部が基材の裏面に達するように絞り加工を行った後、基材裏面の凸部を研磨することで、基材を貫通するようにツールの形状を転写させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

このようなノズルプレートの基材としては、インクに対する化学的安定性や、機械的な摩擦に対する耐久性といった観点からＳＵＳ（Steel Use Stainless、ステンレス鋼）等の金属類が用いられる。ノズルが形成された金属板からノズルプレートの外形を加工する方法としては、例えばエッチング液によるウェットエッチング（特許文献２参照）や、レーザー機器によるレーザーエッチング（特許文献３参照）が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第３７５５３３２号公報

【文献】特開２０１９－２１７７０６号公報

【文献】特開２００７－３０７８４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、ウェットエッチングによって外形加工を行う場合、ノズル内にレジストマスクが入り込んでしまい、外形加工後にレジスト剥離を行っても、ノズル内にレジスト残渣が残ってしまう恐れがある。

【0006】

さらに、レーザーエッチングによって外形加工を行う場合、レーザー加工位置近傍にドロスによる凸部に起因した接着不良、或いはボイドが発生する恐れがある。レーザー装置をピコ秒やフェトム秒等の短パルスレーザーにすることでドロスの発生を抑制できるが、一般に用いられるナノ秒パルスのレーザー装置に比べて装置価格が高価となるため、経済性に劣るという課題を抱える。

【0007】

また、ノズルプレートに流路基材を接着する際に、接着剤が側面にはみ出す接着不良が発生するおそれがある。

【0008】

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、接着の際に接着不良又はボイドの発生を抑制することができるノズルプレート、インクジェットヘッド、ノズルプレートの製造方法及びインクジェットヘッドの製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、インクジェットヘッドのノズルプレートであって、
前記ノズルプレートは、上層基板と接着剤により接着される第１の面と、
インクを吐出するノズルの開口部が設けられた第２の面と、を備え、
前記第１の面は、縁部に段差部が形成され、
前記第２の面は、縁部が平面状である。

【0010】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のノズルプレートであって、
前記段差部に、ドロスが形成されている。

【0011】

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のノズルプレートであって、
前記ノズルプレートを形成する基材は、シリコンまたは金属である。

【0012】

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載のノズルプレートであって、
前記段差部は、前記ノズルプレートの中心方向に５μｍ以上１０μｍ以下の深さを有する。

【0013】

請求項５に記載の発明は、インクジェットヘッドであって、
請求項１から４のいずれか一項に記載のノズルプレートを備える。

【0014】

請求項６に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載のノズルプレートの製造方法であって、
１枚の基材に対して複数のノズルプレートの外形を形成するように第１の面のみに凹部を形成する溝加工工程と、
前記基材の第２の面に開口部が形成されるようにノズルを形成するノズル形成工程と、
レーザー加工により前記凹部を切断して前記基材から前記ノズルプレートを切り出す外形加工工程と、を備える。

【0015】

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のノズルプレートの製造方法であって、
前記凹部は、ウェットエッチングにより形成される。

【0016】

請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載のノズルプレートの製造方法であって、
前記第２の面に撥水膜を形成する撥水膜形成工程を備える。

【0017】

請求項９に記載の発明は、インクジェットヘッドの製造方法であって、
請求項１から４のいずれか一項に記載のノズルプレートを製造するノズルプレート製造工程と、
前記ノズルプレートの第１の面と上層基板とを接着剤により接着する接着工程と、
を有する。

【発明の効果】

【0018】

本発明のノズルプレート、ノズルプレートを備えるインクジェットヘッド、ノズルプレートの製造方法、インクジェットヘッドの製造方法によれば、接着の際に接着不良又はボイドの発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1A】本実施形態に係るインクジェットヘッドの全体図である。

【図1B】図１ＡのIB－IB線による断面図である。

【図2】本実施形態に係るノズルプレートの拡大断面図である。

【図3】本実施形態に係るノズルプレートの製造方法を示すフローチャートである。

【図4A】本実施形態に係るノズルプレートの製造方法を示す上面図及びＡ－Ｂ線による断面図である。

【図4B】本実施形態に係るノズルプレートの製造方法を示す上面図及びＡ－Ｂ線による断面図である。

【図4C】本実施形態に係るノズルプレートの製造方法を示す上面図及びＡ－Ｂ線による断面図である。

【図4D】本実施形態に係るノズルプレートの製造方法を示す上面図及びＡ－Ｂ線による断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明のノズルプレート、ノズルプレートを備えるインクジェットヘッド、ノズルプレートの製造方法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。

【0021】

図１Ａは、本実施形態に係るインクジェットヘッド１の全体図であり、図１Ｂは、図１Ａのインクジェットヘッド１を側面側（－Ｘ方向側）から見たIB-IB線による断面図である。図１Ｂでは、４つのノズル列に含まれる４つのノズル１４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、駆動部４などを備える。

【0022】

ヘッドチップ２は、ノズル１４からインクを吐出させるための構成であり、複数（ここでは４枚）の板状の基板が積層形成されている。ヘッドチップ２における最下方の基板は、ノズルプレート１０である。ノズルプレート１０には複数のノズル１４が形成されており、当該ノズル１４の開口部が設けられているインク吐出面（ノズルプレート１０の露出面）に対して略垂直にインクが吐出可能とされる。ノズルプレート１０のインク吐出面とは反対側には、上方（＋Ｚ方向）に向かって順番に圧力室基板２０（チャンバープレート）、スペーサー基板４０及び配線基板５０が接着剤等によって接着されて積層されている。以下では、これらノズルプレート１０、圧力室基板２０、スペーサー基板４０及び配線基板５０の各基板を各々又はまとめて流路基板１０、２０、４０、５０などとも記す。

【0023】

これらの流路基板１０、２０、４０、５０には、ノズル１４に連通するインク流路が設けられており、配線基板５０の露出される側（＋Ｚ方向側）の面で開口されている。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は、インク室形成部材７０ｃにインクを供給するインク供給部７０ａと、インク室形成部材７０ｃのインクを排出するインク排出部７０ｂとがそれぞれ上部に設けられており、共通インク室７０のインク室形成部材７０ｃ内に貯留されるインクは、配線基板５０の開口から各ノズル１４へ供給される。

【0024】

インク流路の途中には、圧力室２１が設けられている。圧力室２１は、圧力室基板２０を上下方向（Ｚ方向）に貫通して設けられており、圧力室２１の上面は、圧力室基板２０とスペーサー基板４０との間に設けられた振動板３０により構成されている。圧力室２１内のインクには、振動板３０を介して圧力室２１と隣り合って設けられている格納部４１内の圧電素子６０の変位（変形）によって振動板３０（圧力室２１）が変形することで、圧力変化が付与される。圧力室２１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２１に連通するノズル１４からインク流路内のインクが液滴として吐出される。

【0025】

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７０ｃを保持している。支持基板８０には、インク室形成部材７０ｃ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７０ｃ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。

【0026】

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６０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部４に接続される。

【0027】

駆動部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１４からのインク吐出動作や非吐出動作に応じて、圧電素子６０の適切な駆動信号を配線部材３に出力する。駆動部４は、ＩＣ（Integrated Circuit）などで構成されている。

【0028】

図２は、ノズルプレート１０の構成を示す断面図である。図２では、ノズルプレート１０の断面が拡大して示されている。

【0029】

ノズルプレート１０は、基材から切り出され、ノズル１４が設けられた基板１１と、基板１１の板面及びノズル１４の内壁面に設けられた保護膜１２と、基板１１の下面側で保護膜１２に重ねて形成された撥水膜１３と、縁部に設けられた切欠である段差部１５１と、各ノズル１４の両側に設けられたグルーガード１６と、を有している。
なお、以下では、基板１１の上面側の面を第１の面１１ａとし、基板１１の下面側の面を第２の面１１ｂと記す。

【0030】

基板１１は、厚さ２５μｍから３００μｍ程度のＳＵＳ（Steel Use Stainless、ステンレス鋼）等の基材から切り出される板状部材である。基材としてＳＵＳを用いることで、インクに対する化学的安定性や、機械的な摩擦耐久性に優れたノズルプレート１０を形成することができる。なお、後述するように、基板１１としてシリコン基板を用いた場合は、基板１１の外層には熱酸化膜が形成されていても良い。

【0031】

ノズル１４は、基板１１の第２の面１１ｂに円形の開口部を有する円筒状の孔である。
ノズル１４の開口部の直径は、１５μｍ～３０μｍ程度とすることができる。

【0032】

保護膜１２は、インクとの接触により溶解しない材質のもの、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭化酸化ケイ素（ＳｉＯＣ）及び酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）の他、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ₂）及び酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₃）といった金属酸化膜や、金属酸化膜にシリコンを含有させた金属シリケート膜（タンタルシリケート（ＴａＳｉＯ）等）などを用いることができる。
保護膜１２の厚さは、特には限られないが、例えば５０ｎｍ～５００ｎｍ程度とすることが望ましい。

【0033】

このような耐インク性を有する材質からなる保護膜１２は、基板１１がインク（特に、アルカリ性のインクや酸性のインク）により浸食されるのを抑制する。また、保護膜１２は、後述する撥水膜１３の下地膜として用いても良い。耐インク性を有する保護膜１２は、インクと接触しても剥離が生じにくいため、保護膜１２を下地膜とすることで、下地膜としての保護膜１２とともに撥水膜１３が剥離するのを抑制できる。

【0034】

撥水膜１３は、保護膜１２に重ねて形成され、その表面がインク吐出面をなす。撥水膜１３は、インクに対する撥水性を持たせて、インクや異物の付着を抑制するために設けられている層である。撥水膜１３としては、前述したような素材からなる保護膜１２を下地膜として、パーフルオロキシル基を有するシランカップリング剤を蒸着させることで形成される。
また、撥水膜１３には、ノズル１４の形成位置に撥水膜１３を貫通する開口部が設けられ、ノズル１４から吐出されるインクは、当該開口部から射出される。

【0035】

段差部１５１は、第１の面１１ａの外周に沿って設けられた切欠であり、縁部に後述するレーザー加工によって発生したドロス１５２が付置されている。段差部１５１は、ノズルプレート１０の凹部１５に外形加工を行った際に生じるドロス１５２が、ノズルプレート１０と流路基板２０との接着を阻害するのを防ぐ空間である。また、ノズルプレート１０と流路基板２０との接着の際にノズルプレート１０の端面からはみ出した接着剤を収容する空間となる。
段差部１５１の深さは、特に限られないが５μｍ～１０μｍとするのが好ましい。

【0036】

グルーガード１６は、ノズル１４が形成された列に対して略平行になるように設けられた凹溝部である。グルーガード１６を設けることで、ノズルプレート１０を上層基板である圧力室基板２０と接着剤にて接着する際に、余分な接着剤がノズル１４に入り込んでしまう恐れを小さくすることができる。
なお、図２においてはグルーガード１６をノズル１４の両脇にそれぞれ１つずつ設けているが、その位置及び個数はこれに限られない。

【0037】

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の製造方法を中心に説明する。
図３は、ノズルプレート１０の製造に係る処理（ノズルプレート製造処理）の手順を示すフローチャートである。また、図４Ａから図４Ｄは、ノズルプレート製造処理を説明する上面図及びＡ－Ｂ線による断面図である。
図４Ａから図４Ｄに示すように、本実施形態に係るノズルプレート製造処理によれば、１枚の基材から複数のノズルプレート１０を同時に製造することができる。

【0038】

ノズルプレート製造処理においては、初めに、図４Ａに示すように、基板１１の第１の面１１ａにおける、後工程であるステップＳ１０６にて外形加工を行う部分に対して、ウェットエッチング処理にて溝加工（ハーフエッチング）を行い、凹部１５を形成する（ステップＳ１０１）。

【0039】

ウェットエッチング処理としては、基板１１の溝加工を行う部分を除いた箇所にレジストマスクを形成し、エッチング液を浸漬させることで行うことができる。なお、レジストマスクとしては、エッチング液に抗して基板１１を保護することができればよく、例えばシリコン等の無機材料により形成することができる。また、エッチング液としては、例えば、基板１１がＳＵＳ基材である場合は、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ₂）あるいは塩化第二銅（ＣｕＣｌ₂）等を含む水溶液である中性塩エッチング液を用いるのが一般的である。また、基板１１がシリコン基板である場合は、硝酸（ＨＮＯ₃）とフッ酸（ＨＦ）の混合液を用いるのが一般的である。しかし、これに限られず、公知のエッチング液から任意に選択することができる。
ウェットエッチング処理後、基板１１の表面からレジストマスクを除去する。

【0040】

なお、溝加工工程においては、ノズル１４の形成される列に平行な凹溝部であるグルーガード１６を同時に形成する。

【0041】

次に、図４Ｂに示すように、基板１１に対してパンチ加工を行い、ノズル１４を形成する（ステップＳ１０２）。

【0042】

パンチ加工としては、ツールを用いて基板１１に対してプレスを行う。具体的にはツールにおけるノズル形成部が設けられた一面と、基板１１の第１の面１１ａとを対向させ、ノズル形成部を、第１の面１１ａに押し付けて、プレスを行う。これにより、第１の面１１ａには、第２の面１１ｂに向けて凹んだノズル凹部が形成され、第２の面１１ｂにはノズル凸部が形成される。

【0043】

次に、第２の面１１ｂから突出するノズル凸部を研磨し、除去する（ステップＳ１０３）。すると、第２の面１１ｂにノズル１４が開口する。
これにより、基板１１には、第１の面１１ａから第２の面１１ｂにかけて貫通するノズル１４が形成される。

【0044】

次に、ノズルプレート１０に対して保護膜１２を形成するとともに、インク吐出面側である第２の面１１ｂに対して撥水膜１３の形成を行う（ステップＳ１０４）。

【0045】

はじめに、基板１１の表面を洗浄して、基板１１に付着している異物を除去する。基板１１の洗浄方法は、例えばＵＳ洗浄とすることができる。

【0046】

基板１１の洗浄後、基板１１の表面に対してイオンボンバード処理を行う。イオンボンバード処理は、減圧環境下で処理対象の部材に対してイオンを衝突させることで処理対象の部材に物理的作用を及ぼす処理である。
このようなイオンボンバード処理により、基板１１の表面に付着した不純物や薄い酸化被膜が除去されて清浄化され、保護膜１２の密着性を向上させることができる。また、基板１１の表面の酸化が抑制される。

【0047】

イオンボンバード処理後、基板１１の表面にプラズマＣＶＤ法により保護膜１２を形成し、保護膜１２が形成された基板１１を洗浄して、保護膜１２に付着している異物を除去する。保護膜１２の洗浄方法は、上記と同様に、ＵＳ洗浄とすることができる。

【0048】

保護膜１２の洗浄後、図４Ｃに示すように、保護膜１２上に撥水膜１３の形成を行う。撥水膜１３は、例えばパーフルオロキシル基を有するシランカップリング剤を用いた、真空蒸着法に代表される乾式プロセスにより形成される。シランカップリング剤としては、γ－アミノプロピルトリエトキシシラン，Ｎ－β－アミノエチル－γ－アミノプロピルトリエトキシシラン，Ｎ－β－アミノエチル－γ－アミノプロピルトリメトキシシラン，Ｎ－β－アミノエチル－γ－アミノプロピルメチルジメトキシシラン，Ｎ－フェニル－γ－アミノプロピルトリメトキシシラン，γ－ユレイドプロピルトリエトキシシラン等のアミノシランカップリング剤や、γ－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン，β－（３，４－エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン，γ－グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等のエポキシシランカップリング剤が適用可能である。
なお、撥水膜１３の形成方法としてはこれに限られず、例えばフッ素含有有機ケイ素化合物をフッ素系溶剤で薄めた液に基板１１を浸漬させた後に熱乾燥させる等、従来公知の成分及び方法に基づいて形成すれば良い。

【0049】

次に、第２の面１１ｂ以外に形成された撥水膜１３を除去する（ステップＳ１０５）。具体的には、まず第２の面１１ｂをポリイミドテープでマスキングして基板１１をアッシング装置に設置し、Ｏ₂プラズマに数十秒晒すことで、第２の面１１ｂ以外に形成された撥水膜１３を除去する。その後、ポリイミドテープを除去して洗浄する。
以上の方法により、基板１１の表面全体に保護膜１２が形成され、また第２の面１１ｂのみに撥水膜１３が形成される。

【0050】

次に、図４Ｄに示すように、基板１１に対してレーザー加工により外形加工を行う（外形加工工程、ステップＳ１０６）。

【0051】

外形加工工程においては、前工程であるステップＳ１０１にて溝加工を行った、基板１１の凹部１５に沿って、レーザー機器を用いてレーザー加工を行って凹部１５を切断することで、基材からノズルプレート１０を切り出す。レーザー機器により発生させるレーザー光としては、例えばエキシマレーザー光等を好ましく例示することができる。エキシマレーザー光は、波長が短く、好ましい微細加工が可能であるからである。エキシマレーザー光の波長は１９０ｎｍ～３５５ｎｍの範囲であり、具体的には、例えばＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）、ＫｒＦ（２４８ｎｍ）、ＸｅＣｌ（波長３０８ｎｍ）、ＸｅＦ（波長３５１ｎｍ）等を好ましく挙げられる。なお、レーザー光としてはＹＡＧレーザーやＣＯ₂レーザー等、従来公知のものを用いても構わない。

【0052】

本工程におけるレーザー加工は、先述したようにノズルプレート１０の凹部１５を切断して行われるため、外形加工工程後のノズルプレート１０の縁部には図２に示すような段差部１５１が形成される。
また、通常、レーザー加工によってＳＵＳである基板１１の外形加工を行うと、ドロス１５２が加工部近傍に形成されるが、本発明においては、凹部１５に沿ってレーザー加工が行われるため、図２に示すように、ドロス１５２が段差部１５１の縁部に形成される。

【0053】

以上の方法により、ドロス１５２が付置した段差部１５１が、基板１１の縁部に形成されたノズルプレート１０が得られる。当該ノズルプレート１０と、流路基板２０、４０、５０とを積層させてヘッドチップ２を製造し、共通インク室７０、支持基板８０、配線部材３及び駆動部４などと組み合わせて所定の外装部材に組み込むことで、インクジェットヘッド１が完成する。

【0054】

続いて、上記実施形態の外形加工で形成されるドロスの高さを確認するために行った実験について説明する。

【0055】

本実験では、ＳＵＳをレーザー加工した際に形成されるドロス１５２の高さを評価した。
具体的には、厚さ５０μｍであるＳＵＳ３０４ＨＴＡ材を基材として、ＹＶＯ４結晶を用いた固体レーザー装置であるＭＤ－Ｕ１０００Ｃ（株式会社キーエンス製、波長：３５５ｎｍ、パルス幅：１４ｎｓｅｃ、スイッチ：４０ｋＨｚ、スキャンスピード：２００ｍｍ／ｓｅｃ）を用いて、レーザーの出力（２．４Ｗ／１．８Ｗ／１．２Ｗ／０．６Ｗ）及びアシストガスの有無を変更した各水準につき２０スキャンずつレーザー加工を行った。次いで、４０ｋＨｚの超音波を用いて純水で２０分ＵＳ洗浄を行った後、レーザー顕微鏡であるＶＫ－Ｘ２５０（株式会社キーエンス製）を用いて、加工部近傍に発生したドロス１５２の高さを測定し、平均値を算出した。
表Ｉは本実験の結果を示す表である。

【0056】

【表1】

【0057】

表１の水準１－３に示すように、レーザーの出力を小さくするにつれて、ドロス１５２の高さを低くすることができる。ただし、水準４及び８に示すように、出力を０．６Ｗ以下まで小さくしてしまうと、外形加工を行えなくなってしまうので、好ましくない。
また、水準５－７に示すように、アシストガスを用いることで、レーザーの出力の変化によるドロス１５２の高さの変化を小さくすることができ、高さが５μｍ以下で安定するようになる。
実験１に示すように、レーザー加工に際して発生するドロス１５２の高さは５μｍ程度、特に１０μｍ以下であるため、段差部１５１は深さが５μｍ程度であれば、圧力室基板２０に接着する際にドロス１５２が接着不良やボイド発生の原因となりにくくなる。また、段差部１５１の深さが１０μｍ程度であれば、レーザー加工時の条件に関わらず、外形加工後にドロス１５２が接着の障害となるのを防ぐことができる。

【0058】

以上のように、上記実施形態に係るノズルプレート１０の製造方法は、外形加工を行う部分に対してウェットエッチング処理にて溝加工を行い、１枚の基材に複数の凹部１５を形成する溝加工工程と、パンチ加工と研磨により複数のノズル１４を形成するノズル形成工程と、凹部１５に沿って複数のノズルプレート１０の外形加工をレーザー加工によって行う外形加工工程と、を少なくとも含む。
このような方法によれば、外形加工工程によって生じるドロス１５２が、溝加工工程によって形成された段差部１５１に発生するため、ノズルプレート１０を圧力室基板２０に接着する際に、接着不良やボイド発生といった不具合の発生を抑制することができる。

【0059】

また、上記実施形態に係るノズルプレート１０の製造方法においては、前記不具合の発生を抑制するために、ノズルプレート１０の縁部に発生するドロス１５２を研磨により除去する必要が無い。よって、ノズルプレート１０を効率よく製造することができ、生産性に優れる。

【0060】

また、上記実施形態に係るノズルプレート１０の製造方法においては、図４に示すように、１枚の基板１１から複数のノズルプレート１０を製造するように各加工処理を行うことができる。よって、複数のノズルプレート１０を効率良く製造することができ、生産性に優れる。

【0061】

また、上記実施形態に係るノズルプレート１０の製造方法においては、レーザー加工によって外形加工を行うため、ウェットエッチングによって外形加工を行う場合に比べて、レジストマスクの形成及び除去といった工程が不要となり、ノズル１４内部におけるレジスト残渣も発生しなくなる。よって、ノズルプレート１０を効率よく製造することができ、生産性に優れる。

【0062】

また、上記実施形態に係るノズルプレート１０の製造方法においては、外形加工工程に際してドロス１５２が発生しても前記不具合の発生を抑制することができる。よって、パルス幅がピコ秒、或いはフェムト秒オーダー等の短パルスレーザー機器を使用する必要が無く、ノズルプレート１０を安価に提供することができる。

【0063】

また、上記実施形態に係る製造方法によって製造されたノズルプレート１０は、段差部１５１にドロス１５２が発生しているため、上層基板である圧力室基板２０と接着剤にて接着する際、接着剤の量が多かったとしても、ドロス１５２が壁となって側面にはみ出してしまうのを防ぐことができる。

【0064】

また、上記実施形態に係る製造方法によって製造されたノズルプレート１０を用いることで、インクジェットヘッド１を安価かつ効率よく製造することができ、生産性に優れる。

【0065】

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、上記実施形態においては、ノズルプレート１０の基材は、ＳＵＳからなるものとしたが、これに限られず、例えば、シリコン基板、Ｎｉなどの金属を電鋳したものなど、従来公知の素材を用いても良い。

【0066】

また、上記実施形態では、基板１１の表面全体に保護膜１２を形成する例を用いて説明したが、これに限られず、保護膜１２は、基板１１の表面のうち、第１の面１１ａ及びノズル１４の内壁面のうち少なくとも一部（すなわち、インクが接触する可能性があり耐インク性を持たせる必要のある任意の範囲）に設けることとしても良い。

【0067】

また、保護膜１２は単層構造としたが、保護膜１２の構成はこれに限られず、多層構造としても構わない。また、保護膜１２が不要な場合は、ノズルプレート１０に保護膜１２を設けなくても構わない。

【0068】

また、ノズル１４の内壁面は、ノズル１４の開口部に近いほど第１の面１１ａに平行な断面積が小さくなるようにテーパー形状をなしていても良い。

【0069】

また、ノズルプレート１０に設けられるノズル１４は、ノズル１４よりも広い開口部を有する連通路や、ノズル１４から吐出されずに排出されるインクを導くインク流路等を備える構成としても良い。ノズル１４の形状としても、図２に示したような略円錐台状に限られない。

【0070】

また、インクジェットヘッド１のインク吐出面に撥水性を付与する必要がない場合などでは、ノズルプレート１０には必ずしも撥水膜１３を設けなくても良い。

【0071】

また、上記実施形態では、圧電素子６０を変形させることで圧力室２１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良い。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良い。

【0072】

また、上記実施形態では、溝加工工程においては、凹部１５はウェットエッチング処理によって形成するものとしたが、これに限られず、レーザー加工によって形成しても構わない。ただし、レーザー加工を行った場合、基材が歪み、反りが生じる恐れがあるため、ウェットエッチングによって形成するのが好ましい。

【0073】

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】

【0074】

本発明は、接着の際に接着不良又はボイドの発生を抑制するノズルプレートに利用することができる。

【符号の説明】

【0075】

１ インクジェットヘッド
１０ ノズルプレート
１１ａ 第１の面
１１ｂ 第２の面
１３ 撥水膜
１４ ノズル
１５ 凹部
２０ 圧力室基板（上層基板）
１５１ 段差部
１５２ ドロス

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】