JP2008284739A - インクジェットヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】構造を複雑化することなく、インクの循環が円滑に行なわれ、微粒子含有インクの使用に適したインクジェットヘッドを提供する。
【解決手段】インクジェットヘッドは、隔壁３によって互いに隔てられた複数のインク溝４１を有する圧電基板１と、上側を塞いで複数の個別インク室２として規定するノズル板２１と、圧電基板１を収容する圧電基板用凹部を上面に有し、インクを出入りさせるための開口部１４を有するマニホールド１１とを備える。ノズル板２１は、圧電基板１の上面だけでなくマニホールド１１の上面にまでまたがるように延在しており、複数のノズル孔２０を有する。ノズル板２１によって、個別インク室２と連通する第１共通インク室５および第２共通インク室６が規定されている。第１共通インク室５はインク溝４１が圧電基板１の端に至っている側において圧電基板１の外に規定されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、インクジェットヘッドおよびその製造方法に関するものである。インクジェットヘッドはたとえばプリンタなどに用いられる。

近年、プリンタにおいては、インパクト印字装置に代わって、カラー化、多階調化に対応しやすいインクジェット方式などのノンインパクト印字装置が急速に普及している。これに用いるインク噴射装置としてのインクジェットヘッドとしては、特に、印字に必要なインク滴のみを噴射するというドロップ・オン・デマンド型が、噴射効率の良さ、低コスト化の容易さなどから注目されている。ドロップ・オン・デマンド型としては、カイザー（Kyser）方式やサーマルジェット方式が主流となっている。

しかし、カイザー方式は、小型化が困難で高密度化に不向きであるという欠点を有していた。また、サーマルジェット方式は、高密度化には適しているものの、ヒータでインクを加熱してインク内にバブル（泡）を生じさせて、そのバブルのエネルギーを利用して噴射させる方式であるため、インクの耐熱性が要求され、また、ヒータの長寿命化も困難であり、エネルギー効率が悪いため、消費電力も大きくなるという問題を有していた。

このような各方式の欠点を解決するものとして、圧電材料のシェアモード変形を利用したインクジェット方式が提案されている。この方式は、圧電材料からなるインクチャンネルの壁（以下、「チャンネル壁」という。）の両側面に形成した電極を用いて、圧電材料の分極方向と直交する方向に電界を生じさせることで、シェアモードでチャンネル壁を変形させ、その際に生じる圧力波変動を利用してインク滴を吐出するものであり、ノズルの高密度化、低消費電力化、高駆動周波数化に適している。

最近はこのシェアモード変形を利用したインクジェットヘッドを産業用途に利用することが盛んに行なわれるようになり始めている。たとえば、インクとして導電材料を吐出させることによって配線を描画したり、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色のインクを吐出させることによってカラーフィルタを作製したり、熱硬化性または紫外線（ＵＶ）硬化性のインクを吐出させることによって、マイクロレンズやスペーサなどのような３次元構造物を作製したり、といった応用が進められている。

このように多岐にわたるインクジェット応用分野の発展に伴い、使用されるインクも多種多様になっている。たとえば、有機溶剤を含有して揮発性の高いインクや、強酸性・強アルカリ性のインク、顔料や樹脂成分を含むインク、ビーズなどの微粒子を含有するインク、さらにはこれらを複合したインクなどが挙げられる。中でもビーズなどの微粒子を含有するインクは、インクの溶媒と含有される微粒子の比重差により、微粒子が沈殿または浮遊し、インク中の微粒子濃度に分布の偏在が引き起こされるおそれがある。分布が偏った場合、吐出時の液滴中に含まれる微粒子数にばらつきが生じてしまい、製品の性能劣化、不良発生をもたらす。さらには、ノズル孔を目詰まりさせてしまうおそれもある。

このような事態を回避するためには、インクジェットヘッド内でインクを循環、撹拌させることによって微粒子の沈殿を防止する必要がある。さらに厳密には、吐出時の液滴中に含まれる微粒子数を安定させて吐出させるためには、上述のインクの循環、撹拌はインクがノズル孔の直近にある時点においてもなされることが重要である。

ノズル孔直近までインクを循環、撹拌させるための技術として、国際公開第９５／３１３３５号パンフレット（特許文献１）に記載されたものがある。特許文献１の第２図、第３図に示されたインクジェットヘッドでは、圧力発生室は、前側にノズル孔を有するノズル板、後ろ側に振動板を配置された空間である。この圧力発生室を挟むように圧力発生室の両側に２つの共通インク室が配置されており、これら２つの共通インク室は圧力発生室に連通している。この装置では、一方の共通インク室から他方の共通インク室へ圧力発生室を介してインクを供給できる構造となっている。このインクジェットヘッドにおいては、ノズル孔のある圧力発生室自体がインクの通り道となるため、ノズル孔の直近までインクを循環することが可能である。また、特許文献１の第４図では、上記インクジェットヘッドを備える記録装置の全体が示されており、この記録装置では、インクカートリッジからインクジェットヘッドを経由してサブタンクへとインクを補充する一方、サブタンクからインクジェットヘッドを経由してインクカートリッジへと水頭差を利用してインクを戻すことも可能となっている。特許文献１の記録装置では、このようにしてインクを循環させている。

また、特開２００６−１４２５０９号公報（特許文献２）に記載されたインクジェットヘッドでは、圧電基板の表面に互いに平行な２本の溝として２つの共通インク室が設けられている。これら２つの共通インク室の間に挟まれ、なおかつこれら２つの共通インク室の両方に連通するように、多数の溝状のインク室が設けられている。特許文献２に提案されているのは、この溝状インク室の壁部分の圧電材料のシェアモード変形を利用したインクジェットヘッドである。

また、特開２００４−１３６８号公報（特許文献３）には、インクの供給／排出のための共通溝を基板裏面から加工した構造のインクジェットヘッドが記載されている。

インクジェットヘッドのひとつの方式として積層型というものがある。これは各部材を位置合わせしながら重ね合わせることによってインクジェットヘッドの構造を組み立てるものであり、その一例は、特開平６−１８３０２９号公報（特許文献４）に記載されている。
国際公開第９５／３１３３５号パンフレット 特開２００６−１４２５０９号公報 特開２００４−１３６８号公報 特開平６−１８３０２９号公報

上述したように特許文献１に記載の記録装置では、インクカートリッジとサブタンクとの間でインクがやりとりされる際に、その流通の途上でインクは一方の共通インク室から他方の共通インク室へと圧力発生室を介して供給されるため、ノズル孔直近までインクを循環することが可能であるが、このインクジェットヘッドは積層型のインクジェットヘッドであるという欠点がある。

積層型のインクジェットヘッドは、特許文献４に記載されているように、基台に振動子を取り付けたものである振動子ユニットと、流路構成部材と、振動板形成部材と、圧力発生室となるべき間隙を形成するためのスペーサと、ノズル孔を有するノズル板との５つの部材から構成されており、それぞれ位置合わせを行ない、重ね合わせることによって組み立てられている。インクジェットヘッドにおいてばらつきの少ない着弾精度、吐出性能を実現するためには、ノズル孔と駆動部の相対位置精度がきわめて重要であり、ノズル孔の中心と駆動部におけるインクの通り道の中心とが合って配置されている必要がある。したがって、これら５つの部材はそれぞれについて高精度な位置合わせが要求される。１つのインクジェットヘッドを作製するためにはこのような高精度な位置合わせを４回繰り返す必要がある。これは非常に煩雑な作業を伴うものである。また、特許文献４のインクジェットヘッドは、変位量を確保するため積層型の圧電素子を用いていること、インクジェットヘッドを構成する部品点数自体が多いことから、小型化に適していない。さらにこのような組み上げ作業の煩雑さおよび部品点数の多さにより、インクジェットヘッドのコストアップにもつながる。

これに対し、非積層型のインクジェットヘッドの例として、特許文献２に記載のシェアモード型のインクジェットヘッド１２６について、図２６、図２７を参照して説明する。なお、図中の符号および構成要素の名称は、必ずしも特許文献２のとおりではない。

このインクジェットヘッド１２６は、図２６に示すように、圧電基板１０１を、長円形の凹部を有するマニホールド１１１に収め、複数個のノズル孔２０を有するノズル板２１を被せることによって組み立てられている。圧電基板１０１の上面には、共通インク室１０５，１０６となるべき互いに平行な２本の幅が広く浅い溝が設けられている。これら２本の溝の間を結ぶように多数本の細く深い溝が設けられている。これらの細く深い溝はノズル板２１によって上側を塞がれることによって図２７に示すように個別インク室１０２となっている。図２７は、図２６におけるＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ線に関する矢視断面図である。マニホールド１１１の下方にはインク管１１２，１１３がつながっている。共通インク室１０５，１０６はいずれも一端がニップル開口部１１４に、他端がニップル開口部１１５にそれぞれ連通している。ニップル開口部１１４，１１５は長円形の凹部の両端に相当する部分であり、それぞれインク管１１２，１１３に連通している。図２８は、図２６におけるＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩ線に関する矢視断面図である。

インクジェットヘッド１２６は、構成する部品点数が少なく、組立の際に高精度な位置合わせを必要とするのは個別インク室１０２となるチャンネル溝が形成された圧電基板１０１とノズル孔２０を有するノズル板２１とを貼り合わせる工程のみであり、組立工程が容易で小型化にも適している。

このインクジェットヘッド１２６には２本のインク管１１２，１１３があるが、このうちインク管１１２からニップル開口部１１４にインクを供給し、ニップル開口部１１５からインク管１１３を通じて余分なインクを回収するように循環しているものと仮定すると、ニップル開口部１１４からニップル開口部１１５にインクが移動する際には、図２６に矢印３５で示すようには共通インク室１０５，１０６の大きく２通りのルートに分かれて通過することとなる。この際に、途中で折れ曲がって個別インク室１０２をわざわざ経由して共通インク室１０５，１０６間で行き来するよりも、そのような行き来なしに共通インク室１０５，１０６の各々のみを通っていく方が流路抵抗が明らかに小さい。したがって、大半のインクは共通インク室１０５，１０６の各々に分かれて当該共通インク室のみを経由してニップル開口部１１４からニップル開口部１１５に直行してしまうこととなる。ノズル孔２０は共通インク室１０５，１０６ではなく個別インク室１０２の途中に開口しているので、ノズル孔２０の直近の空間である個別インク室１０２においては積極的にインクを循環させることができないという問題がある。

また、インクジェットヘッド１２６においては、共通インク室１０５，１０６は、各個別インク室１０２の内壁面に形成された電極と、各個別インク室１０２の両端につながるように設けられる浅溝部の内壁面に形成された電極との間の導通を遮らないようにするために、個別インク室１０２の深さよりもある程度以上浅く形成されなければならない。すなわち、インクジェットヘッド１２６の共通インク室１０５，１０６は、圧電基板１０１内に形成された個別インク室１０２の深さよりも深くすることができないという制約がある。

インクジェットヘッド１２６内において個別インク室１０２を経由したインク流れを促進するためには、共通インク室１０５，１０６の流路抵抗は、個別インク室１０２の流路抵抗に比べて十分小さく、流路抵抗を無視できることが好ましい。定性的な表現をすれば、流路抵抗は流路の断面積が小さいほど、また流路の長さが長いほど大きくなる。したがって、全体的な寸法（基板の外寸、厚み）が適宜選択された場合においても、少なくとも共通インク室１０５，１０６の深さがインク室１０２の深さよりもある程度以上浅くなければならないという制約のあるインクジェットヘッド１２６は不利となる。これはインクジェットヘッド１２６の寸法が大きくなることによって流路が長くなった場合に特に深刻化する問題である。

また、共通インク室１０５，１０６の流路抵抗を下げるために、共通インク室１０５，１０６の幅を大きくすることで断面積を拡大しようとすると、個々の圧電基板１０１のサイズを大きくしなければならなくなってしまい、小型化の妨げとなる。また、圧電基板１０１の大型化は材料費の観点からコストアップにつながる。

さらに、図２８に示すように、インクジェットヘッド１２６の個別インク室１０２は圧電基板１０１の両端においては、外部接続端子となる浅溝部とＲ形状部を介してつながっており、浅溝部は圧電基板１０１の両端面に開口している。このような個別インク室１０２および浅溝部の加工は、ダイシングブレードの上下動を利用した加工方法、すなわちいわゆるチョッパ加工で行なうことができる。溝部分のいわゆるＲ形状はダイシングブレードの外形が転写されたものである。個別インク室１０２の最大深さの部分から浅溝部までをつなぐようにＲ形状の加工を行なった場合、共通インク室１０５，１０６はＲ形状部の途中に位置することとなるのが通常である。そうなると、共通インク室１０５，１０６と個別インク室１０２とが交差する位置では、個別インク室１０２は最大深さではなくある程度浅くなっていることとなる。したがって、上述のように各個別インク室１０２の内壁面に形成された電極と各浅溝部の内壁面に形成された電極との導通を確保するためには、共通インク室１０５，１０６の深さはさらに浅く設定する必要が生じ、共通インク室１０５，１０６の流路抵抗を小さくすることができない。

また、これに対し、特許文献３に記載のインクジェットヘッドは、インクの供給／排出用の共通溝（共通インク室）を基板裏面から加工した構造であるので、特許文献２に記載のインクジェットヘッドに比べて共通インク室の深さを深くすることができる。これは共通インク室の流路抵抗を下げることにつながるので、インクジェットヘッド内のインクの循環をより円滑にすることができるという利点がある。

しかし、特許文献３に記載のインクジェットヘッドは基板に形成された溝の側壁の一部のみを圧電セラミクスで形成している構成となっているため、吐出性能および信頼性に問題がある。

この構成においては、インク室の側壁のうちインク吐出に寄与する領域は圧電セラミクスで形成されているが、それ以外の領域では側壁は絶縁性のセラミクスなどで構成されている。したがって、側壁の一部である圧電セラミクスが、インクを吐出させるために変形する場合、側壁の圧電セラミクスの両端は絶縁性のセラミクスなどに接着されているので、変形を阻害され、その結果、インクの吐出効率が低下する。また、絶縁性のセラミクスなどに圧電セラミクスを接着している場合、接着剤の厚みばらつきによっても圧電セラミクスの変形ばらつきに影響を及ぼす。したがって、チャンネルごとに吐出特性がばらつくことが予想される。さらに、溝を加工する場合、接着剤部と圧電セラミクスと絶縁性のセラミクスとでは加工特性が異なることにより、段差が生じる場合がある。この段差により電極形成時に導通が得られない場合があり、信頼性に問題がある。

そこで、本発明は、インクジェットヘッドの構造を複雑化することなく、インクジェットヘッド内の流路抵抗を下げ、インクの循環が円滑に行なわれやすく、ビーズなどの微粒子含有インクの使用に適したインクジェットヘッドを提供することを目的とする。さらに、本発明は、このようなインクジェットヘッドの製造方法を提案することをも目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に基づくインクジェットヘッドは、隔壁によって互いに隔てられ、かつ内壁に電極が設けられた複数のインク溝を有する圧電基板と、上記圧電基板の上記隔壁の上部に接着されることによって上記複数のインク溝の上側を塞いで上記複数のインク溝を複数の個別インク室として規定するノズル板と、上記圧電基板を収容する圧電基板用凹部を上面に有し、上記圧電基板用凹部にインクを出入りさせるための開口部を有するマニホールドとを備える。上記ノズル板は、上記圧電基板の上面だけでなく上記マニホールドの上面にまでまたがるように延在しており、上記複数の個別インク室に対応する複数のノズル孔を有する。上記ノズル板によって、上記個別インク室と連通する第１共通インク室および第２共通インク室が規定されている。上記第１共通インク室は上記インク溝が上記圧電基板の端に至っている側において上記圧電基板の外に配置されている。

本発明によれば、インクジェットヘッドの第１共通インク室の深さおよび幅を従来よりも大きく設定することが可能である。すなわち第１共通インク室の断面積を大きくすることができる。したがって、第１共通インク室の流路抵抗を下げることができ、第１共通インク室に入ったインクを円滑に個別インク室へと流すことができ、その結果、インクジェットヘッド全体の流路抵抗を下げることができる。

（実施の形態１）
（構成）
図１〜図５を参照して、本発明に基づく実施の形態１におけるインクジェットヘッドについて説明する。このインクジェットヘッドは、隔壁によって互いに隔てられ、かつ内壁に電極が設けられた複数のインク溝を有する圧電基板と、前記圧電基板の前記隔壁の上部に接着されることによって前記複数のインク溝の上側を塞いで前記複数のインク溝を複数の個別インク室として規定するノズル板と、前記圧電基板を収容する圧電基板用凹部を上面に有し、前記圧電基板用凹部にインクを出入りさせるための開口部を有するマニホールドとを備え、前記ノズル板は、前記圧電基板の上面だけでなく前記マニホールドの上面にまでまたがるように延在しており、前記複数の個別インク室に対応する複数のノズル孔を有し、前記ノズル板によって、前記個別インク室と連通する第１共通インク室および第２共通インク室が規定されており、前記第１共通インク室は前記インク溝が前記圧電基板の端に至っている側において前記圧電基板の外に規定されている。このインクジェットヘッド２５の外観を図１に示す。ノズル孔２０を有するノズル板２１がマニホールド１１の上面に貼られている。マニホールド１１から下方へはインク管１３が突出し、第１の側方すなわち図１における左側へはインク管１２が突出している。マニホールド１１とノズル板２１との隙間から第２の側方に向かって配線基板１０が突出している。「第２の側方」は第１の側方と反対の側すなわち図１における右側である。

内部構造について説明するために、インクジェットヘッド２５からノズル板２１を外したところを図２に示す。圧電基板１は、隔壁３によって互いに隔てられ、かつ内壁に電極が設けられた複数のインク溝４１を有する。マニホールド１１は、圧電基板１を収容する圧電基板用凹部１７を上面に有し、圧電基板用凹部１７にインクを出入りさせるための開口部１４，１５を有する。

さらに、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に関する矢視断面図を図３に示す。ノズル板２１は、圧電基板１の隔壁３の上部に接着されることによって複数のインク溝４１の上側を塞いで複数のインク溝４１を複数の個別インク室２として規定する。ノズル板２１は、圧電基板１の上面だけでなくマニホールド１１の上面にまでまたがるように延在している。ノズル板２１は、複数の個別インク室２に対応する複数のノズル孔２０を有する。

図１におけるＩＶ−ＩＶ線に関する矢視断面図を図４に示す。図４に示すように、ノズル板２１によって、個別インク室２と連通する第１共通インク室５および第２共通インク室６が規定されている。第１共通インク室５は、インク溝４１が圧電基板１の端に至っている側において圧電基板１の外に配置されている。インク溝４１が圧電基板１の端に至っている側とは、図２における圧電基板１の左側である。図４に示すように、第１共通インク室５は、マニホールド１１とノズル板２１と圧電基板１とによって囲まれることによって形成されている。一方、第２共通インク室６は圧電基板１の上面を掘り下げるようにして規定されている。第２共通インク室６は、インク溝４１と直交する方向に延在する溝状の空間となっている。すなわち、第２共通インク室６は、図４における紙面に垂直な方向に延在している。

図２に示したマニホールド１１を単独で取り出したところを図５に示す。マニホールド１１の上面には、圧電基板用凹部１７の他に配線基板用凹部１６も設けられている。マニホールド１１は、インクの供給あるいは排出のためのインク管１２，１３を備える。インク管１２は開口部１４を通じて圧電基板用凹部１７に、インク管１３は開口部１５を通じて圧電基板用凹部１７に、それぞれ連通している。

図２〜図４に示した圧電基板１は、分極の向きの異なる２枚の圧電基板を互いに貼り合わせたものである。本発明のインクジェットヘッド２５は、圧電材料のシェアモード変形を利用したインクジェット方式に分類される。この方式は、圧電材料からなるインク室２の隔壁３の両壁面に形成した電極を用いて、圧電材料の分極方向と直交する方向に電界を生じさせることで、個別インク室２の両側の隔壁３をシェアモードで変形させ、その際に生じる圧力波変動を利用してインク滴を吐出するものであり、ノズルの高密度化、消費電力の低減、駆動周波数の増大に適している。

インクの吐出に寄与するアクティブエリアを図４中にＡ１，Ａ２で示す。上述のように個別インク室２を形成する圧電基板１の隔壁３の上面にノズル板２１が接着されていることにより、アクティブエリアはノズル孔２０の両側に設けられる構成となる。この構成であれば、アクティブエリアがノズル孔の片側のみに設けられている場合に比べて、比較的低い吐出電圧で駆動させることができ、発熱や消費電力の面で有利である。

（作用・効果）
本実施の形態におけるインクジェットヘッド２５による作用効果について説明する。ノズル孔２０直近の個別インク室２内にインク流れを形成するためには、
供給側の共通インク室 → 個別インク室 → 排出側の共通インク室
という３者間でのインクの流れが確実に形成されることが求められるが、本実施の形態におけるインクジェットヘッド２５によれば、個別インク室２の長手方向の両端においてそれぞれ個別インク室２の長手方向に直交する方向に延在して複数の個別インク室２と一括して連通する第１共通インク室５および第２共通インク室６があるので、第１共通インク室５および第２共通インク室６のいずれか一方から個別インク室２を介して他方へとインクを供給することができる構造となっており、インクに駆動力を与えさえすれば、上述の３者間でのインク流れを実現することができる。インクが一方の共通インク室から他方の共通インク室へと移動する際には必ずいずれかの個別インク室２を通過することとなり、ノズル孔２１直近の箇所も通過することとなるので、ノズル孔直近までインクを循環させることが可能となる。

また、インク流路が上述のようになっている場合でも、共通インク室を含むインクジェットヘッド内の流路抵抗が大きいと、インクジェットヘッド内において個別インク室を通過するインク流れが積極的に形成されず、インクの循環がうまくいかないおそれがある。しかし、本実施の形態におけるインクジェットヘッド２５では、第１共通インク室５は、インク溝４１が圧電基板１の端に至っている側において圧電基板１の外に配置されているので、第１共通インク室５の深さは、圧電基板１の厚みや個別インク室２の深さによって制限されることがなく、圧電基板内に共通インク室を形成した場合に比べて、第１共通インク室５の深さを深く設定することが可能となる。

また、圧電基板外に形成される第１共通インク室５の幅Ｗ（図４参照）は、マニホールド１１の内壁面１１ｎから圧電基板１の外壁面１ｎまでの距離によって既定されるので、マニホールドの圧電基板用凹部１７を広く形成することにより、第１共通インク室５の幅Ｗを自由に拡げることが可能である。

以上のことより、本実施の形態におけるインクジェットヘッドは、第１共通インク室の深さおよび幅を従来よりも大きく設定することが可能である。すなわち第１共通インク室の断面積を大きくすることができる。したがって、第１共通インク室の流路抵抗を下げることができ、第１共通インク室に入ったインクを円滑に個別インク室２へと流すことができる。これはインクジェットヘッド全体の流路抵抗を下げることにつながる。これにより、たとえばインクジェットヘッドを長尺化した場合においても、第１共通インク室の流路抵抗を小さくすることによってインクジェットヘッド内のインク流量を十分に確保することができ、共通インク室から個別インク室へのインクの循環を円滑に行なうことができる。

また、本実施の形態では、第１，第２共通インク室が共に圧電基板内に形成されている場合に比べて、少なくとも第１共通インク室が圧電基板外に形成されているので、圧電基板への溝加工の回数を削減することができる。そのため、本実施の形態では、工程数を減らすことによってインクジェットヘッド作製を簡便にすることができ、これに伴ってコスト削減を図ることが可能である。

さらに、本実施の形態におけるインクジェットヘッドによれば、圧電基板内に形成する共通インク室の数を従来の２から１に減らすことができるので、圧電基板の寸法を小さくすることができる。これにより、ウエハ状の圧電基板の１枚当たりから取ることができる製品数を増やすことができるので、インクジェットヘッドのコストを下げることができる。

図４に示すように、複数のインク溝４１は直線状であり、底面が同一高さで連続する。隔壁３の上面の高さは変化しているが、インク溝４１の底面は同一高さとなっている。圧電基板１の第１共通インク室５と反対側の端においては、隔壁３の上部が削り取られることによって浅溝部８が設けられており、配線基板１０の端はこの浅溝部８に接続されている。浅溝部８と第２共通インク室６との間には保護壁７がある。保護壁７は隔壁３がアクティブエリアと同様に高いまま残っている部分である。この構成のインクジェットヘッドであれば、溝加工の際にダイシングブレードの上下動を利用した加工方法（いわゆる「チョッパ加工」）を行なう必要がなく、回転するダイシングブレードを一定の深さで一直線状に移動させるだけでよく、特殊なダイシングマシンを必要としないので好都合である。

従来、チョッパ加工によりインク溝の一部にダイシングブレードの外径形状を転写させることによって、図２８に示すように溝深さが徐々に浅くなるＲ形状部を形成し、さらに、その続きとして外部接続端子を形成するための浅溝部８を形成した構成とした場合、Ｒ形状部の長さは、インク溝の駆動部分が深いほど、また、浅溝部８が浅いほど大きくなる。また、Ｒ形状部の長さは、ダイシングブレードの外径が大きいほど大きくなる。そのため、結果的に１枚のウエハ状圧電基板から切り出すことができるインクジェットヘッドの数（いわゆる「取れ数」）に大きく影響する。この様子を詳細に説明するため、図２８における個別インク室２から浅溝部８に移行するＲ形状部の部分拡大断面図を図６に示す。

仮に、個別インク室２の深さを２４０μｍ、浅溝部８の深さを５μｍ、ダイシングブレードの外形寸法を２５．４ｍｍとすると、ダイシングブレードの外径形状が転写された領域すなわちＲ形状部の長さＬは、次式によって求められる。

Ｌ＝３．４８ｍｍ
図６に示されるように、Ｒ形状部の長さＬには、第２共通インク室６の幅が含まれている。仮に、図６においてインクジェットヘッドの吐出に必要な領域、すなわちノズル孔を挟むアクティブエリアの合計幅が３ｍｍ、第２共通インク室６の幅が２ｍｍ、外部接続端子である浅溝部８の長さが１ｍｍとした場合を考えてみる。図２８に示したような従来技術に基づくインクジェットヘッド２６は、２つの外部接続端子である浅溝部８を有しているので、インクジェットヘッド２６の全長さは、
（１＋３．４８）＋３＋（３．４８＋１）＝１１．９６ｍｍ
となる。

本実施の形態では、第１共通インク室５は圧電基板１外に形成されているためその分のサイズの縮小ができ、さらにチョッパ加工を必要とせず、一定深さで一直線状に溝加工を行なうだけでよいので、１つの外部接続端子である浅溝部８に関して、圧電基板の長さから、Ｒ形状部の長さＬと第２共通インク室６の幅との差の分を削減することができる。したがって、インクジェットヘッド２５の長さは、仮に保護壁７の幅が０．５ｍｍであるとすれば、
３＋２＋０．５＋１＝６．５ｍｍ
となる。

したがって、本発明のインクジェットヘッド２５は、従来のインクジェットヘッドに比べて、圧電基板１のサイズを
（１１．９６−６．５）／１１．９６×１００＝４６％
削減することができる。この結果、ウエハ状圧電基板１枚当たりの取れ数を増やすことができるので、インクジェットヘッドのコストダウンを図ることができる。

なお、浅溝部が圧電基板の一端の１ヶ所のみにあるものを想定して説明したが、本発明に基づくインクジェットヘッドを、従来の複数の浅溝部を有する構成のものに比べれば、さらにサイズダウン、コストダウンの効果が増す。

このインクジェットヘッド２５は、外部から前記第１共通インク室および前記第２共通インク室のうちのいずれか一方の共通インク室へと供給されたインクのうち、前記ノズル孔から出ていく分以外はすべて前記個別インク室を経由して他方の共通インク室へと排出される構造となっている。

既に述べたように微粒子含有インクは、インクの溶媒と含有される微粒子との比重差により、微粒子が沈降または浮遊し、インク中の微粒子濃度に偏りが生じるおそれがあり、微粒子の分布を安定させてインクを吐出するためには、インクジェットヘッド内でのインクをノズル孔直近箇所まで含めて循環、撹拌させて微粒子の沈降、浮遊を防止することが求められるが、本実施の形態におけるインクジェットヘッドによれば、第１共通インク室５および第２共通インク室６のうちのいずれか一方の共通インク室から個別インク室２へと供給されたインクのうち、ノズル孔から吐出された分以外はすべて個別インク室２を経由して他方の共通インク室へと排出される。言い換えれば、インクジェットヘッド内に供給されたインクは必ずいずれかの個別インク室２を通過して反対側の共通インク室へと流れるということである。その結果、ノズル孔直近箇所においてもインク流れが積極的に形成されるので、微粒子が沈降または浮遊することが抑制され、微粒子数及び吐出を安定させることができる。なお、ここでの「ノズル孔から出ていく分」とは、ノズル孔から印刷目的で吐出される微小液滴のインクの他に、クリーニング動作においてキャップ吸引されるインクや、本吐出前のいわゆる「捨て吐出」によってノズル孔から外部へ排出されるインクも含む。

（実施の形態２の前に）
本発明に基づく実施の形態２について説明する前に、実施の形態１において生じる可能性のある問題について述べる。

既に述べたように、実施の形態１で説明したインクジェットヘッド２５は溝加工された圧電基板１とマニホールド１１とにまたがるようにノズル板２１が接着されていて、第１の第１共通インク室５が圧電基板１外に形成されている。そのため、インクジェットヘッド２５の第１共通インク室５の深さは、圧電基板１内に形成されている個別インク室２の深さによって制限されることがなく、また、圧電基板１外に形成される第１共通インク室５の幅は、マニホールド１１の内壁面から圧電基板１の外壁面までの距離によって規定されるので、マニホールド１１の圧電基板用凹部１７を広く形成することにより拡大することができる。これにより、インクジェットヘッド２５は、第１共通インク室５の断面積を従来のインクジェットヘッド２６よりも大きく、すなわち流路抵抗を小さくすることができるので、インク供給性を確保することができ、個別インク室２へのインクの循環を円滑かつ確実に行なうことができるという効果を有している。

ここで、さらに第１共通インク室５の断面積を拡大して流路抵抗を下げるため、インクジェットヘッド２５の圧電基板１外に形成される第１共通インク室５の幅をさらに拡大したり、あるいはインクジェットヘッドの長尺化によって第１共通インク室５の開口面積が増大したりする場合が考えられる。

しかし、図４に示したように、インクジェットヘッド２５の圧電基板１外に形成される第１共通インク室５は、圧電基板１とマニホールド１１とノズル板２１とに囲まれた空間であるため、第１共通インク室５の容積が拡大しすぎると、その上面を規定するノズル板２１の支持が不十分になるおそれがある。中でも、ノズル板２１が薄いフィルム状である場合などは、たわみや変形などが生じるおそれがある。

また、インクジェットヘッド２５はシェアモード変形を利用した方式であり、電圧を印加することにより、分極方向の異なる圧電材料からなる隔壁３がシェアモード変形して個別インク室２の容積を変化させ、インクをノズル孔２０から吐出する仕組みとなっている。この場合、効率よく吐出を行なうためには、隔壁３の変形によって発生した圧力波が損失なくノズル孔２０にまで伝搬することが重要である。ところが、ノズル板２１にたわみや変形などがあると、発生した圧力波がノズル板２１に吸収され、損失が大きくなってしまう。その結果、吐出に要する電圧が高くなってしまう。すなわち吐出効率が低下してしまう。さらに、ノズル板２１にたわみや変形などがあることによって、圧力波の伝搬にばらつきが生じ、各ノズル孔２０での吐出特性のばらつきが引き起こされるおそれがある。

また、第１または第２の共通インク室へのインク供給時のインクの流れに関しても、ノズル板２１にたわみや変形などがあると、インク流れが吸収されたり、流れが不均一になるなど悪影響が生じるおそれがある。

さらに、インクジェットヘッド２５を長期使用した場合、ノズル板２１にインク液滴、塵埃、含有微粒子などが堆積することがある。そのような場合にはノズル板２１のクリーニング動作が行なわれることが一般的である。ここでいうクリーニング動作とは、たとえば専用のキャップを押し当ててインクジェットヘッド内のインクや気泡を吸引する「キャップ吸引動作」である。あるいは、たとえばゴムなどの弾性体で形成されたワイプブレードでノズル板２１を払拭する「ワイピング動作」である。

ワイピング動作を行なう際に、ノズル板２１にたわみや変形などがあると、クリーニング動作を良好に行なえないばかりか、ノズル板２１に対して不均一に物理的な力が加わってノズル板２１をダメージを与えるおそれがある。

また、ノズル板２１が接着によって保持されている領域は、圧電基板１の個別インク室２の隔壁３の上面と、マニホールド１１がノズル板２１に接する部分とのみであるため、第１共通インク室５の開口面積があまりに大きくなると、接着強度が弱くなり、ノズル板２１が剥離したりするおそれもある。

インクジェットヘッド２５の長尺化などにより、第１共通インク室５の容積が拡大し、上述したような弊害が懸念される場合には、本発明に基づく実施の形態２として以下に説明するように補強した構成を採用することが考えられる。

（実施の形態２）
（構成）
図７、図８を参照して、本発明に基づく実施の形態２におけるインクジェットヘッドについて説明する。

本実施の形態におけるインクジェットヘッド２５ｈは、図７に示すように、ノズル板２１を支持するためのスペーサ１８を第１共通インク室５の内部に備える。スペーサ１８は、ロの字形すなわち長方形の筒状となっている。図８には、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に関する矢視断面図を示す。ノズル板２１はスペーサ１８の上面に対して接着されている。

（作用・効果）
本実施の形態では、ノズル板２１が下側からスペーサ１８によって支持されるので、ノズル板２１のたわみや変形を防止することができる。ノズル板２１はスペーサ１８の上面に対して接着されているので、接着面積が増し、その結果、接着強度も増す。

したがって、キャップ吸引動作やワイピング動作を行なう際にもノズル板２１がたわんだり変形したりすることがなく、ノズル板２１に付着したインク液滴、塵埃、含有微粒子などを適切に除去するクリーニング動作を実現することができる。また、スペーサの支持によってノズル板のたわみや変形が抑制されることにより吐出性能の安定化やインク供給の円滑化がもたらされる。さらにノズル板の接着が強化されるのでインクジェットヘッド自体の信頼性が増す。なお、スペーサ１８の要否については、作製するインクジェットヘッドの第１共通インク室のサイズによって、使用者が適宜判断すればよい。

スペーサの形状は、使用者が適宜選択することができる。本実施の形態では一例として、図７、図８に示したようにロの字形のスペーサ１８としたが、形状はこれに限定されるものではない。スペーサによって第１共通インク室５内の流路抵抗をむやみに上げてしまわないようにする点と、開口部１４および個別インク室２の開口部を塞いでしまわないようにする点との２点に留意すればよく、形状は適宜選択できる。

（実施の形態３の前に）
本発明に基づく実施の形態３について説明する前に、実施の形態１において生じる可能性のある問題について述べる。

図９に実施の形態１で説明したインクジェットヘッド２５の断面図を示す。図９に示すように、第１共通インク室５は、マニホールド１１の圧電基板用凹部１７の内面と圧電基板１の側面とノズルプレート２１の下面とによって囲まれる直方体の空間となっている。しかし、インクの流れる流路構造内にコーナーやデッドスポットがあると、その部分でインクが滞留してしまい、その結果、図９に渦巻き矢印で示すように乱流が生じ、インク流れが部分的に停滞してしまう。したがって、第１共通インク室５内に均一にインク流れを形成することができず、インクの循環が不十分なものとなってしまうおそれがある。

したがって、インクジェットヘッド内でのすべてのインク流れを円滑にするためには、コーナーやデッドスポットをなくすようにすることが望ましい。

（実施の形態３）
図１０、図１１を参照して、本発明に基づく実施の形態３におけるインクジェットヘッドについて説明する。

本実施の形態におけるインクジェットヘッド２５ｉは、図１０に示すように、第１共通インク室５を構成する辺の少なくとも１つが、第１共通インク室５の内側から見て凹状の曲面となるように形成されており、この曲面は隣接する内面と滑らかに連なっていることが好ましい。この例では、辺３１のみが第１共通インク室５の内側から見て凹状の曲面となるように形成されており、この曲面は隣接する内面と滑らかに連なっている。このような形状であることを１辺が「Ｒ形状」であるともいう。なお、辺３１は図１０において紙面に垂直な方向に延在している。

このインクジェットヘッド２５ｉを得るには、圧電基板用凹部１７の内部の１辺がＲ形状であるマニホールド１１ｉを使用すればよい。マニホールドが型成形によって作られる部品である場合には、成形の型の１辺をＲ形状にしておけばよい。マニホールド１１が切削加工によって作られる部品である場合には、１辺をボールエンドミルで切削し、Ｒ形状にしておけばよい。このようなマニホールド１１ｉを用いれば、既に１辺がＲ形状になっているので、このようなマニホールド１１ｉに圧電基板１を配置し、ノズルプレート２１を接着すれば、第１共通インク室５の１辺をＲ形状にすることができる。

あるいは、所望の辺がまだＲ形状となっていないマニホールド１１を用いる場合であっても、図１１に示すように、通常の直方体のマニホールド１１に対して圧電基板１を配置した後、ディスペンサ３７などを用いて接着剤３６をマニホールド１１のコーナー部５ｃ、および圧電基板１とマニホールド１１とによって構成される辺５ｄに塗布すればよい。硬化前の接着剤３６は、表面張力によって、図１１に示すようにフィレット形状を形成する。その状態で接着剤３６を硬化させれば、第１共通インク室５の下側の各辺をＲ形状にすることができる。

また、ノズル板２１を接着する際にマニホールド１１の上面とノズル板２１とに挟まれた余剰接着剤３８が第１共通インク室５側へはみ出すことにより、図１１に示すように第１共通インク室５の上側のコーナー部にも自ずとＲ形状が形成される。

（作用・効果）
本実施の形態では、第１共通インク室のコーナー部がＲ形状となっているので、図１０、図１１に矢印で示すようにコーナー部においても乱流を生じることなく、円滑にインク流れを通過させることができる。その結果、インクジェットヘッド内でのインク流れを円滑にすることができる。

（実施の形態４）
さらに、インクジェットヘッド全体としてのインクの循環を円滑・確実にするためには、実施の形態１〜３で説明したように供給側の共通インク室である第１共通インク室５内でのインク流れを考えるだけでは不十分であり、第１共通インク室５に向かうインク流れ、すなわちインク管１２から開口部１４を介して第１共通インク室５へ流れ込むインク流れを考慮する必要がある。

図１２に第１共通インク室５に対して片側のみに開口部１４ａがあるマニホールド１１ｄを示す。一般に、インク流れは供給口から離れるほど減衰していくので、図１２に示されたマニホールド１１ｄでは、開口部１４ａから遠ざかるほど、インク流れが滞りやすくなる。したがって、第１共通インク室５のうち開口部１４ａから遠い方の領域には十分にインク流れが行き渡らず、ビーズなど含有微粒子の沈降が生じるおそれがある。このような共通インク室へのインク供給に関わる問題は、インクジェットヘッドが長尺化すると、さらに顕著に現れる。

したがって、開口部から第１共通インク室５に対して流れ込むインク流れを均一化するとともに、第１共通インク室５の隅々まで流れいく流量および流速を確保することが重要となる。そのために、本発明に基づく実施の形態４では、開口部の配置について検討する。

図１３〜図１５を参照して、本発明に基づく実施の形態４におけるインクジェットヘッドについて説明する。

本実施の形態におけるインクジェットヘッドの第１の例では、図１３に示すように、開口部１４ａ，１４ｂが、第１共通インク室５を挟むように配置されている。このようなインクジェットヘッドは、実施の形態１のインクジェットヘッド２５に比べてマニホールドの形状を変えることによって得ることができる。このインクジェットヘッドはマニホールド１１ｅを備えている。開口部１４ａ，１４ｂから続く通路はマニホールド１１ｅの内部で合流しており、下方に突出するインク管１２ｅと連通している。

この例では、導入されたインクは、両側の開口部１４ａ，１４ｂから第１共通インク室５の中央へと流れ行き、さらに個別インク室２へと続くインク流れが形成される。したがって、インクの供給および循環が円滑かつ確実に行なわれるようになる。

本実施の形態におけるインクジェットヘッドの第２の例としては、図１４に示すように、第１共通インク室５に開口する開口部１４ｃは、第１共通インク室の底面に配置されている。このインクジェットヘッドはマニホールド１１ｆを備えている。個別インク室２の開口部が並ぶ方向４５に関して、第１共通インク室５の底面の中央に配置されていることが好ましい。開口部１４ｃは下方に突出するインク管１２ｆと連通している。

この例では、第１共通インク室５内に導入されたインクは、第１ニップル開口部１４から放射状に広がって第１共通インク室５内にインク流れを形成し、さらに個別インク室２へと続く均一なインク流れが形成される。その結果、インクの供給および循環が円滑かつ確実に行なわれるようになる。

さらに、図２、図４に示したように、開口部１４は、第１共通インク室５の側壁に設けられていてもよい。開口部１４は、長穴形状であり、開口部１４からつながるインク通路は、第１共通インク室５から遠ざかるにつれて細くなるテーパ形状となっていることが好ましい。

インク通路の内部がテーパ状となっていることは、開口部１４から第１共通インク室５に入ったインクが第１共通インク室５内で均一に拡散していく助けとなる。さらに、開口部１４が長穴形状であることより、図１５に示すようにテーパ形状によって均一化されたインク流れを保ったまま第１共通インク室５から個別インク室２へと流れる十分な流量のインク流れを形成することができる。

また、さらにインクジェットヘッド全体としてのインクの循環を考えると、上述のように第１共通インク室５へ流れ込むインク流れを対象とするのみでは不十分であり、第１共通インク室５から個別インク室２を経由して第２共通インク室６へと流れるインク流れを考慮する必要がある。その結果、排出側の共通インク室である第２共通インク室６内のインク流れも均一であることが求められる。したがって、図１３、図１４、図１５で示したマニホールドの開口部の形状および配置の考え方は、第２共通インク室６に開口する開口部１５にも適用することができる。

（実施の形態５）
図１６、図１７を参照して、本発明に基づく実施の形態５におけるインクジェットヘッドについて説明する。排出側の共通インク室である第２共通インク室６内の流路抵抗も低い方が望ましい。本発明に基づく実施の形態５では、この点を配慮し、図１６に示すようにインクジェットヘッドの排出側の共通インク室である第２共通インク室６ｕを圧電基板１ｕの裏面側から形成してもよい。

図２８に示した従来のインクジェットヘッド２６のように、圧電基板１の上面から掘り下げるようにして第２共通インク室６を加工する場合には、各個別インク室２の内壁面に形成された電極と各浅溝部８の内壁面に形成された電極との導通を確保するため、第２共通インク室６の深さを個別インク室２の深さより深くすることができない。さらに、個別インク室２は圧電基板１の両端面に外部接続端子となる浅溝部８が開口し、インク室２から両端の浅溝部８につながる部分にはＲ形状部が設けられている。上記の通り、各インク室２の内壁面に形成された電極４と各浅溝部８の内壁面に形成された電極４との導通を確保する必要があるため、Ｒ形状の分さらに第２の共通インク室６の深さを浅く設定する必要がある。

これに対し、本実施の形態では、圧電基板１ｕの裏面から削り取るように第２共通インク室６ｕが形成されているので、第２共通インク室を加工する場合は、第２共通インク室６ｕの深さは、上面から加工する場合のように個別インク室２の深さによって制限されることがなく、各個別インク室２の内壁面に形成された電極と各浅溝部８の内壁面に形成された電極との導通が確保できる幅を残せば、第２共通インク室６ｕの深さを深く設定することが可能である。

これにより、たとえばインクジェットヘッドを長尺化した場合においても、第２共通インク室の流路抵抗を小さくすることができるので、インク流れをスムーズにすることができ、インクジェットヘッド内のインクの循環をより円滑・確実にすることができる。

ただし、第２共通インク室は必ずしも圧電基板の裏面側から形成されなければならないとは限らない。圧電基板の上面から形成された第２共通インク室であっても、インクの循環が十分に行なえるものであれば、第２共通インク室は圧電基板の上面から形成されたものでよい。

さらに第１共通インク室５および第２共通インク室６内の流路抵抗を下げるため、マニホールドの表面で共通インク室に向けて開口する各開口部は、マニホールド内にザグリ加工されていてもよい。たとえば、図１６に示すように、第２共通インク室６ｕに対応する開口部１５ｕがマニホールド１１ｕ内にザグリ加工された構造であってもよい。図１７に示すように第２共通インク室６ｕの幅に合わせて開口部１５ｕがマニホールド１１ｕ内に大きくザグリ加工された構造であってもよい。図１７に示した例では開口部１５ｕだけでなく第１共通インク室５ｕも同程度に深く掘られている。図１６または図１７に例示したような構成によれば、第１共通インク室５，５ｕおよび第２共通インク室６ｕの深さは、圧電基板１ｕの厚みや個別インク室２の深さによって制限されることがないので、自由に深く設定することが可能である。その結果、各共通インク室の流路抵抗を下げることができ、インクジェットヘッド全体としてのインクの循環をより円滑・確実にすることができる。

マニホールドの開口部および第２共通インク室の形状については、上述したものに限定されることなく、これらの要素を適宜組み合わせて使用することができる。

なお、上記各実施の形態では、圧電基板１外に形成された第１共通インク室に対して外部からインクを供給し、第２共通インク室から外部へインクを排出することを前提に説明したが、インクの流れる向きは逆であってもよい。インクの流れる向きが逆の場合であっても同様に考えることができる。

（ノズル板）
なお、ノズル板２１は、紫外線エネルギーを吸収可能な高分子材料からなることが好ましい。このことについて以下説明する。

インクジェットヘッドに用いられるノズル孔は、一般的に直径１０〜１００μｍと非常に小さな円形である。また、ノズル孔の直径にばらつきがあると、液滴の吐出体積のばらつきや吐出精度劣化につながる。また、本来円形であるべきノズル孔の形状のばらつきもまた吐出精度を劣化させるので、非常に高いノズル孔の加工精度が求められる。

また、ノズル板の材質によっては、ＣＯ₂レーザなどを用いた加工を行なうと、発熱によりノズル孔のエッジ部分が溶解するなどして形状精度が劣化するおそれがある。形状精度の劣化は、吐出精度に対して悪影響を及ぼすおそれがある。

これに対して、エキシマレーザは、発振波長が２００ｎｍ近辺の紫外光であり、熱を発生させることなく、加工材料を蒸発によって切除するというアブレーション作用による加工を行なうことができる。したがって、ノズル孔の加工にエキシマレーザを用いれば、エッジのダレのないきれいな円形に加工することができる。上述したように、エキシマレーザ加工は、加工精度に優れ、また、比較的簡便にノズル孔を形成することができるため、ノズル孔加工に好適である。

このとき、ノズル板の材料として、紫外線エネルギー領域の波長を吸収する高分子材料を用いれば、エキシマレーザの加工精度を劣化させることなく、直径および形状の揃ったノズル孔をより安定的に加工することができる。なお、このような高分子材料としては、たとえば、ポリイミドフィルムやポリエーテルサルフォンなどが挙げられる。また、ノズル板の材料としてフィルム状の高分子材料などを使用する場合は特に、上述したようなノズル板のたわみや変形が懸念されるので、実施の形態２で説明したスペーサを用いることが望ましい。

（実施の形態６）
（製造方法）
本発明に基づく実施の形態６として、インクジェットヘッドの製造方法について説明する。この製造方法は、上記各実施の形態のいずれかで説明したインクジェットヘッドを製造するための方法であって、圧電基板に対して溝加工を行なうことによって前記複数のインク溝を形成する工程と、前記複数のインク溝の内壁に導電体膜を形成することによって前記電極とする工程と、前記圧電基板用凹部を有する前記マニホールドを前記圧電基板に取り付ける工程と、前記複数のインク溝および前記圧電基板用凹部を塞ぐように、前記ノズル板を接着することによって、前記複数のインク溝を複数の個別インク室とすると同時に前記の圧電基板用凹部の一部を前記圧電基板の外の前記第１共通インク室とする工程とを含む。

（複数のインク溝を形成する工程）
まず、圧電基板に対して溝加工を行なうことによって複数のインク溝４１を形成する工程を行なう。すなわち、図１８に示されるように、圧電基板１に対してダイシングブレード３０を用いて複数のインク溝４１を直線状に平行に加工する。これには回転するダイシングブレード３０を矢印の方向に繰返し移動させればよい。溝加工は、一定深さで直線状に行なうことが好ましい。

なお、圧電基板１は、外寸は１５×６．２５ｍｍ、厚さが３ｍｍであり、分極方向の異なる０．１５ｍｍと２．８５ｍｍの２枚の圧電基板を貼り合わせることにより形成されたものである。インク溝４１をノズル板で塞ぐことによって形成される個別インク室２は、深さが２６０μｍ、幅が８０μｍであり、隣接するインク室２間のピッチは１６９μｍである。これにより、１５０ＤＰＩのノズル密度が得られる。

（電極を形成する工程）
上述のようにして、圧電基板１に複数の個別インク室となるべきインク溝４１を形成した後、複数のインク溝４１の内壁に導電体膜を形成することによって電極とする工程を行なう。すなわち、各インク溝４１の内壁面に蒸着、スパッタ、メッキ法などを利用して電極を形成する。なお、電極の形成時には、インク溝４１の内壁面以外の圧電基板１の表面にも電極が形成される。この状態では、隣接するインク溝４１同士が短絡した状態となるため電極を形成した後、ダイシングマシンを利用して圧電基板１の表面を厚さ２０μｍだけ研削加工し、圧電基板１の上面に形成された不要な電極を除去する。この結果、圧電基板１の厚さは３ｍｍから２．９８ｍｍへ、またインク溝４１の深さは２６０μｍから２４０μｍへと変化し、各インク溝４１の内壁面のみに電極４が形成された状態となる。なお、上記研削加工により圧電基板１の裏面と表面の平行度のずれは最大でも１μｍ以内に整えられる。

（第２共通インク室６などを形成する工程）
次いで、図１９に示されるように、幅の広いダイシングブレード３１により、第２共通インク室６となる凹みおよび外部接続端子となる浅溝部８をそれぞれ形成する。第２共通インク室６は、個別インク室２となるべきインク溝４１に直交するように浅溝部８の手前に形成される。第２共通インク室６の凹みおよび浅溝部８は、インク溝４１の深さよりも浅く形成する。こうすることにより、図４に示すように、各個別インク室２の内壁面に形成された電極と各浅溝部８の内壁面に形成された電極との導通状態は確保される。

本実施の形態では、第２共通インク室６は、深さが２００μｍ、幅が２ｍｍになるように加工した。また、浅溝部８は深さが１０μｍ以下、幅は個別インク室２の幅と一致する８０μｍとなるように、また、保護壁７の幅が０．６ｍｍとなるようにした。この浅溝部８を作るために、深さを２３０μｍ以上として幅１．２ｍｍにわたって研削加工した。

これにより、インクジェットヘッドのインク排出を担う第２共通インク室６と、外部基板との接続に用いられる外部接続用端子となる浅溝部８を形成することができる。

上述したように、インクジェットヘッド内のインクの円滑な循環に関しては、排出側の流路抵抗も小さい方が好ましいので、この例では第２共通インク室の幅を２ｍｍとしたが、第２共通インク室６の幅は、可能な範囲でなるべく広く設定される方が好ましい。しかしながら、広く設定しすぎるとその分だけ圧電基板１のサイズを大きくせざるを得なくなるという弊害が生じるので、適宜設計すればよい。

また、第２共通インク室の形成方法は、圧電基板１の上面側から加工することに限定されない。上述したように、第２共通インク室は圧電基板１の裏面に設けてもよいので、圧電基板１の裏側から研削加工してもよい。圧電基板１の裏面側から加工すれば、第２共通インク室の深さは、上面から加工する場合のようにインク溝の深さによって制限されることがなく、インク溝の内壁面に形成された電極と各浅溝部の内壁面に形成された電極との導通が確保できる幅さえ残せば、第２共通インク室の深さを深く設定することが可能である。なお、このように第２共通インク室を圧電基板１の裏面側から加工した場合は、後述するマニホールドの開口部及びインク管１３の位置を適宜合わせることが必要である。

以上の工程は、説明しやすくするため、１つの圧電基板１について述べたが、実際はウエハ状圧電基板の状態で加工が行なわれ、１枚のウエハ状圧電基板に複数の圧電基板１がレイアウトされた状態となる。

各圧電基板１は、上述のウエハ状圧電基板状態からダイシングマシンを利用して個別に分割することにより得られる。したがって、ウエハ状圧電基板１枚当たりからの圧電基板１の取れ数は、各圧電基板１のサイズが大きくなるほど少なくなるので、インクジェットヘッドのコストが高くなる。本発明によるインクジェットヘッドは、従来のインクジェットヘッド２６のように第１共通インク室５と第２共通インク室６とが両方とも圧電基板１内に形成されているよりも、第１の共通インク室５を圧電基板１外に形成することができるので、各圧電基板１のサイズを小さくすることができ、ウエハ状圧電基板１枚当たりからの圧電基板１の取れ数を増やすことができる。その結果、インクジェットヘッドのコストダウンを図ることができる。

（配線基板を接続する工程）
次いで、図２０に示されるように、外部接続用端子としての浅溝部８に、外部基板としての配線基板１０をＡＣＦ（異方性導電フィルム）９を介して接続する。これにより、圧電基板１の各個別インク室２の両側の隔壁に画像データに基づいた電圧を印加することが可能となり、外部から駆動することが可能となる。なお、外部基板との接続方法としては、上述のＡＣＦ９を用いた接続方法以外にも、外部基板のリードを圧電基板１の外部接続端子に直接接続する方法や、外部基板のリードを圧電基板１の外部接続端子にワイヤーボンディングする方法などがある。

なお、このままでは、保護壁７はインク溝４１が貫通していることによって櫛歯状になっているので、第２共通インク室６と配線基板１０とは連通している状態になっている。配線基板１０は、インクに触れることにより溶解または膨潤するおそれがあるので、配線基板１０がインクに触れないようにする必要がある。そこで、上述の配線基板１０の接続を行なった後、保護壁７のインク溝４１による連通部分を接着剤によって封止する工程を行なう。こうすれば、配線基板１０が確実にインクに触れないようにすることができるため、信頼性のあるインクジェットヘッドを作製することができる。

すなわち、インクジェットヘッドの製造方法としては、電極を配線基板と接続する電気的接続工程を含み、この電気的接続工程は、個別インク室内のインクが配線基板に触れないように個別インク室の端を封止する工程を含むことが好ましい。

（電極保護膜を形成する工程）
次いで、圧電基板１の各インク溝４１の内壁面に形成された電極を保護するために、電極保護膜（図示せず）を約１０μｍの厚さで形成する。この電極保護膜は、その形成時に何も措置をしないと圧電基板１および配線基板１０のあらゆる表面に付着してしまうので、付着させる必要のない配線基板１０には電極保護膜の形成前にマスキングテープなどでマスクし、付着防止を図る。

（マニホールドを圧電基板に取り付ける工程）
次に、圧電基板用凹部を有するマニホールドを圧電基板１に取り付ける工程を行なう。

まず、図５に示したようなマニホールド１１を予め作製する。マニホールド１１は厚さ１０ｍｍのアルミ、ステンレス、セラミクスなどからなる板材に２種類のザグリ加工を施して作製する。すなわち、マニホールド１１は、０．２５ｍｍの深さだけザグリ加工を施して形成された配線基板用凹部１６と、２．９８ｍｍの深さのザグリ加工によって形成された圧電基板用凹部１７とを有する。圧電基板用凹部１７の内側の側面には、図５に示すように、開口部１４が長穴形状で開口しており、その内部はテーパ状となっている。開口部１４にはインク管１２が接続される。

また、圧電基板用凹部１７の上面には、図５に示すように、開口部１５が両側に形成されており、マニホールド１１の裏面からはインク管１３が接続される。インク管１３から続く通路はマニホールド１１の内部で分岐して２つの開口部１５に連通している。このように通路が内部で分岐した構造は、マニホールドを複数の部分に分けて内部の通路に相当する部分を加工した後にこれらの複数の部分を組み合わせて１つのマニホールドの完成体とすることにより、実現することができる。

なお、上述した例のマニホールドは一例であり、マニホールドの外形、配線基板用凹部１６と圧電基板用凹部１７との位置関係、ザグリ加工の深さ、開口部１４，１５の配置および加工形状は、インクジェットヘッド内のインクの循環のしやすさを考慮し、また圧電基板１内に形成された第２共通インク室６の形状に合わせて適宜選択すればよい。また、実施の形態３で述べたように、マニホールド１１を作製する際に第１共通インク室５を構成する辺をＲ形状になるように加工しておいてもよい。圧電基板用凹部のうち、第１共通インク室となる部分の辺のうち少なくとも１つを凹状の曲面となるように形成することが好ましい。

次いで、図２１に示されるように、配線基板１０が接続された圧電基板１を、マニホールド１１の圧電基板用凹部１７内に配置し、圧電基板用凹部１７の内壁と圧電基板１との隙間に接着剤を流し込み、圧電基板１を圧電基板用凹部１７に接着する。

さらに、図１１に示したように、ディスペンサ３７などを用いて接着剤３６をマニホールド１１のコーナー部、および圧電基板１とマニホールド１１とによって構成される辺に塗布してもよい。硬化前の接着剤３６は、コーナー部では液体の表面張力によって、図１１に示したようなフィレット形状を形成する。その状態で接着剤３６を硬化させれば、圧電基板用凹部１７の内部の辺がＲ形状であるマニホールド１１を用意することなく、第１の共通インク室５を構成する辺をＲ形状にすることができる。

（ノズル板を接着する工程）
次に、複数のインク溝４１および圧電基板用凹部１７を塞ぐように、ノズル板２１を接着することによって、複数のインク溝４１を複数の個別インク室２とすると同時に圧電基板用凹部１７の一部を圧電基板１の外の第１共通インク室５とする工程を行なう。これは図２に示したように、圧電基板１とマニホールド１１とにまたがるようにノズル板２１を接着する。これにより、インクジェットヘッド内に個別インク室２と第１共通インク室５と第２共通インク室６とが形成される。ノズル板２１はノズル孔２０を有している。ノズル孔２０の各々は個別インク室２の各々に対応する位置に配置されている。

なお、ノズル板２１を接着する際にマニホールド１１とノズル板２１との間で挟まれて押し出された余剰接着剤が第１共通インク室５側へはみ出すことにより、図１１に示すように上面のコーナー部にもＲ形状が形成されることが好ましい。このようにはみ出させるために塗布する接着剤の量をある程度多めにしてもよい。

圧電基板１にノズル板２１を接合した後、ノズル板２１とマニホールド１１との隙間、および、ノズル板２１と配線基板１０との隙間に接着剤を流し込んで封止する。

以上の工程により図１に示したインクジェットヘッド２５が作製される。
（複数の圧電基板を１つのマニホールドに取り付ける例）
図２２に示すように、上述したような圧電基板１を複数作製し、１つのマニホールド１１ｋの凹部内に、互いに対向するように配置し、これらの複数の圧電基板１およびマニホールド１１ｋにまたがるように１枚のノズル板２１ｋを接着してもよい。ただし、ノズル板２１ｋは、複数の圧電基板１に対応するようにノズル孔２０の列を複数有する。開口部１４ｃはマニホールド１１ｋの凹部の底面の中央に１つ設けられている。第２共通インク室６に連通するマニホールド１１ｋ側の開口部は図２２には表れていないが紙面の奥手前から第２共通インク室６をそれぞれ挟むように２対設けられている。この構成によれば、マニホールド１１ｋ内に形成される１つの第１共通インク室５ｋを２つの圧電基板１が共有することができる。このように組み立てたインクジェットヘッド２５ｋは、ノズル孔２０の列が複数あるので、２つのインクジェットヘッドを別途作製することなく、省スペースで作製することができる。

（ノズル板の製造方法）
ここで、上述のノズル板２１の製造方法について図２３〜図２５を参照して詳しく説明する。まず、図２３に示されるように、紫外線エネルギーを吸収する高分子材料からなる基材フィルム２２のインク吐出面となる側に、インクに対して撥水効果のある撥水膜２３を成膜し、さらにこの撥水膜２３を保護するために撥水膜２３上に保護テープ２４を貼り付ける。紫外線エネルギーを吸収する高分子材料としては、ポリイミドフィルム、あるいは、ポリエーテルサルフォンなどが挙げられるので、これらの材料のいずれかで基材フィルム２２を形成することとしてよい。

次いで、図２４に示すように、ノズル孔２０に対応する位置に開口２８を有するノズル孔形成用マスク２７を用い、パルス制御されたエキシマレーザ光を照射する。この際、エキシマレーザ光が、基材フィルム２２および撥水膜２３を透過し、保護テープ２４の一部に達するように照射されることにより、基材フィルム２２を構成する高分子の分子結合が切断され、分子あるいは原子状態に分解して蒸発するというアブレーション作用が起こり、その結果、ノズル孔形成用マスク２７の開口２８に対応した位置に基材フィルム２２および撥水膜２３を貫通するノズル孔２０が形成される。必要な数のノズル孔２０を形成し終えた後に保護テープ２４を剥がす。その後、保護テープ２４を貼り付けていた粘着剤および加工時の残渣などを除去するために適宜洗浄を行なう。こうして図２５に示すようにノズルプレート２１が作製される。

上述した通り、エキシマレーザ光は、発振波長が２００ｎｍ近辺の紫外光であり、エキシマレーザ加工によれば、熱を発生させることなく、加工材料を蒸発によって切除するというアブレーション作用による加工を行なうことができるため、エッジのダレのないノズル孔をきれいな円形に加工することができる。また、エキシマレーザ加工は、加工精度に優れ、また、比較的簡便にノズル孔を形成することができるため、ノズル孔加工に好適な加工方法である。本実施の形態では、ノズル板の基材として、紫外線エネルギー領域の波長を吸収可能な高分子材料を用いるため、ノズル孔加工に好適なエキシマレーザ光の加工精度を劣化させることなく、ノズル孔径、形状の揃ったノズル孔をより安定的に加工することができる。

以上のように、本発明を適用すれば、従来のインクジェットヘッドに比べて、インクジェットヘッド内のインクの供給および循環を円滑かつ確実に行なうことができるとともに、加工工程数の削減、加工精度の向上を図ることができる。さらにインクジェットヘッドを構成する圧電基板のサイズを小さくすることができるので、インクジェットヘッドのコストを下げることができる。

すなわち、本実施の形態におけるインクジェットヘッドの製造方法としては、紫外線エネルギーを吸収可能な高分子材料からなる板材にノズル孔を形成することによってノズル板を作成するノズル孔加工工程を含み、ノズル孔加工工程は、エキシマレーザ加工によって行なわれることが好ましい。

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明に基づく実施の形態１におけるインクジェットヘッドの斜視図である。 本発明に基づく実施の形態１におけるインクジェットヘッドの分解図である。 図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に関する矢視断面図である。 図１におけるＩＶ−ＩＶ線に関する矢視断面図である。 本発明に基づく実施の形態１におけるインクジェットヘッドに含まれているマニホールドの斜視図である。 従来技術に基づくインクジェットヘッドの部分拡大断面図である。 本発明に基づく実施の形態２におけるインクジェットヘッドの分解図である。 図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に関する矢視断面図である。 本発明に基づく実施の形態１におけるインクジェットヘッドの内部で生じるインクの流れの説明図である。 本発明に基づく実施の形態３におけるインクジェットヘッドの内部で生じるインクの流れの説明図である。 本発明に基づく実施の形態３におけるインクジェットヘッドを作製するために接着剤を用いてＲ形状の辺を形成する様子の説明図である。 第１共通インク室に対して片側のみに開口部があるマニホールドの説明図である。 本発明に基づく実施の形態４におけるインクジェットヘッドの第１の例で用いられるマニホールドの説明図である。 本発明に基づく実施の形態４におけるインクジェットヘッドの第２の例で用いられるマニホールドの説明図である。 開口部が長穴形状となっている場合のインク流れの説明図である。 本発明に基づく実施の形態５におけるインクジェットヘッドの第１の例の断面図である。 本発明に基づく実施の形態５におけるインクジェットヘッドの第２の例の断面図である。 本発明に基づく実施の形態６におけるインクジェットヘッドの製造方法の第１の工程の説明図である。 本発明に基づく実施の形態６におけるインクジェットヘッドの製造方法の第２の工程の説明図である。 本発明に基づく実施の形態６におけるインクジェットヘッドの製造方法の第３の工程の説明図である。 本発明に基づく実施の形態６におけるインクジェットヘッドの製造方法の第４の工程の説明図である。 本発明に基づくインクジェットヘッドの一例として、複数の圧電基板を１つのマニホールドに取り付けた構造のインクジェットヘッドの断面図である。 本発明に基づく実施の形態６におけるインクジェットヘッドの製造方法で用いられるノズル板の製造方法の第１の工程の説明図である。 本発明に基づく実施の形態６におけるインクジェットヘッドの製造方法で用いられるノズル板の製造方法の第２の工程の説明図である。 本発明に基づく実施の形態６におけるインクジェットヘッドの製造方法で用いられるノズル板の製造方法の第３の工程の説明図である。 従来技術に基づくシェアモード型のインクジェットヘッドの分解図である。 図２６におけるＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ線に関する矢視断面図である。 図２６におけるＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩ線に関する矢視断面図である。

符号の説明

１，１ｕ 圧電基板、１ｎ （圧電基板の）外壁面、２ 個別インク室、３ 隔壁、５，５ｋ 第１共通インク室、５ｃ コーナー部、５ｄ 辺、６，６ｕ 第２共通インク室、７ 保護壁、８ 浅溝部、９ ＡＣＦ（異方性導電フィルム）、１０ （マニホールドの）配線基板、１１，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，１１ｋ，１１ｕ，１１１ マニホールド、１１ｎ 内壁面、１２，１２ｅ，１２ｆ，１３，１１２，１１３ インク管、１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１５，１５ｕ 開口部、１６ 配線基板用凹部、１７ 圧電基板用凹部、１８ スペーサ、２０ ノズル孔、２１ ノズル板、２２ 基材フィルム、２３ 撥水膜、２４ 保護テープ、２５，２５ｈ，２５ｉ，２５ｋ インクジェットヘッド、２７ ノズル孔形成用マスク、２８ （ノズル孔形成用マスクの）開口、３０，３１ ダイシングブレード、３５ 矢印、３６ 接着剤、３７ ディスペンサ、３８ 余剰接着剤、４１ インク溝、４５ 方向、１０１ 圧電基板、１０２ 個別インク室、１０５，１０６ 共通インク室、１１４，１１５ ニップル開口部、１２６ （従来技術に基づく）インクジェットヘッド。

Claims (15)

1. 隔壁によって互いに隔てられ、かつ内壁に電極が設けられた複数のインク溝を有する圧電基板と、
   前記圧電基板の前記隔壁の上部に接着されることによって前記複数のインク溝の上側を塞いで前記複数のインク溝を複数の個別インク室として規定するノズル板と、
   前記圧電基板を収容する圧電基板用凹部を上面に有し、前記圧電基板用凹部にインクを出入りさせるための開口部を有するマニホールドとを備え、
   前記ノズル板は、前記圧電基板の上面だけでなく前記マニホールドの上面にまでまたがるように延在しており、前記複数の個別インク室に対応する複数のノズル孔を有し、前記ノズル板によって、前記個別インク室と連通する第１共通インク室および第２共通インク室が規定されており、前記第１共通インク室は前記インク溝が前記圧電基板の端に至っている側において前記圧電基板の外に配置されている、インクジェットヘッド。
2. 前記複数のインク溝は、直線状であり、底面が同一高さで連続する、請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. 外部から前記第１共通インク室および前記第２共通インク室のうちのいずれか一方の共通インク室へと供給されたインクのうち、前記ノズル孔から出ていく分以外はすべて前記個別インク室を経由して他方の共通インク室へと排出される構造となっている、請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記ノズル板を支持するためのスペーサを前記第１共通インク室の内部に備える、請求項１から３のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
5. 前記スペーサは、長方形の筒状となっている、請求項４に記載のインクジェットヘッド。
6. 前記第１共通インク室を構成する辺の少なくとも１つが、前記第１共通インク室の内側から見て凹状の曲面となるように形成されており、前記曲面は隣接する内面と滑らかに連なっている、請求項１から５のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
7. 前記開口部は、前記第１共通インク室を挟むように配置されている、請求項１から６のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
8. 前記開口部は、前記第１共通インク室の底面に配置されている、請求項１から６のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
9. 前記開口部は、長穴形状であり、前記開口部からつながるインク通路は、前記第１共通インク室から遠ざかるにつれて細くなるテーパ形状となっている、請求項１から８のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
10. 前記ノズル板は、紫外線エネルギーを吸収可能な高分子材料からなる、請求項１から９のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
11. 請求項１から１０のいずれかに記載のインクジェットヘッドを製造するための方法であって、
    圧電基板に対して溝加工を行なうことによって前記複数のインク溝を形成する工程と、
    前記複数のインク溝の内壁に導電体膜を形成することによって前記電極とする工程と、
    前記圧電基板用凹部を有する前記マニホールドを前記圧電基板に取り付ける工程と、
    前記複数のインク溝および前記圧電基板用凹部を塞ぐように、前記ノズル板を接着することによって、前記複数のインク溝を複数の個別インク室とすると同時に前記圧電基板用凹部の一部を前記圧電基板の外の前記第１共通インク室とする工程とを含む、インクジェットヘッドの製造方法。
12. 前記溝加工は、一定深さで直線状に行なう、請求項１１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
13. 前記電極を配線基板と接続する電気的接続工程を含み、
    前記電気的接続工程は、前記個別インク室内のインクが前記配線基板に触れないように前記個別インク室の端を封止する工程を含む、請求項１１または１２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
14. 前記圧電基板用凹部のうち、前記第１共通インク室となる部分の辺のうち少なくとも１つを凹状の曲面となるように形成する、請求項１１から１３のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
15. 紫外線エネルギーを吸収可能な高分子材料からなる板材に前記ノズル孔を形成することによって前記ノズル板を作成するノズル孔加工工程を含み、
    前記ノズル孔加工工程は、エキシマレーザ加工によって行なわれる、請求項１１から１４のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。

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