JP2009107250A - インクジェットヘッドとその製造方法、及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 材料費や加工費を節約しつつ、容易に製造できるインクジェットヘッドとその製造方法を提供する
【解決手段】 インクジェットヘッド２６は、一面側に形成された複数の第１溝部４６と、複数の第１溝部４６と接続されるとともに他面側に開口するインク供給路５６とを有する第１圧電体基板（第１基板）４３と、第１圧電体基板４３に接着されるとともに、第１圧電体基板４３との接着面側に第１溝部４６とともにインク室４９を構成する第２溝部４８を複数有する第２圧電体基板（第２基板）４４と、第１及び第２溝部４６，４８の側壁に形成された駆動電極６５と、を有する構成である。
【選択図】 図３

Description

本発明は、インクジェットヘッドとその製造方法、及びインクジェット記録装置に関するものである。

インクを吐出する複数のノズルを有するインクジェットヘッドを用いて被記録媒体に文字や画像を記録するインクジェット式記録装置が知られている（例えば特許文献１，２参照）。特許文献２記載のインクジェットヘッドでは、ヘッドの駆動部である柱に分極方向が異なる領域を形成することで、駆動電圧を低減して吐出動作の高効率化を図っている。
特開２００４−０９０４９２号公報 特開２００５−２１２３６５号公報

図１１は、上記従来技術文献に記載のインクジェットヘッドの製造方法を示す断面工程図である。
従来のインクジェットヘッドを製造するには、まず、図１１（ａ）に示すように、分極方向の異なる第１圧電体基板５４３と第２圧電体基板５４４とを用意し、これらを対向させて接着する。次に、図１１（ｂ）に示すように、１ｍｍ程度の厚さの第１圧電体基板５４３を厚さ０．１５ｍｍ程度にまで研削する。次に、図１１（ｃ）に示すように、第１圧電体基板５４３側から複数の溝部５４９を加工する。次に、溝部５４９の側壁に駆動電極５６５を成膜した後、インク供給路５５６が形成されたカバープレート基板５５０を第１圧電体基板５４３に接着する。

以上説明したように、図１１に示したインクジェットヘッドの製造方法では、第１圧電体基板５４３と第２圧電体基板５４４とカバープレート基板５５０の３枚の基板が必要である。また、第１圧電体基板５４３は、１ｍｍ程度の厚さから０．１５ｍｍ程度の厚さにまで薄く加工されるため、材料費や加工費が高くなる問題がある。さらに、第１圧電体基板５４３は、そのほとんどが研削により廃棄されるため材料の無駄が多い。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、材料費や加工費を節約しつつ、容易に製造できるインクジェットヘッドとその製造方法を提供することを目的としている。

本発明は、上記課題を解決するために、少なくとも一部が圧電体材料からなる基体と、前記基体に形成された複数のインク室と、前記インク室の側壁に形成された駆動電極とを有するインクジェットヘッドであって、前記基体は、少なくとも一方が圧電体基板である第１基板と第２基板とを接着してなり、前記第１基板は、一面側に形成された複数の第１溝部と、複数の前記第１溝部と接続されるとともに他面側に開口するインク供給路とを有しており、前記第２基板は、前記第１基板との接着面側に前記第１溝部とともに前記インク室を構成する第２溝部を複数有しており、前記駆動電極は、前記第１及び第２基板のうち前記圧電体基板とされた方の基板に形成された前記第１又は第２溝部の側壁に少なくとも形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、２枚の圧電体基板、あるいは１枚の圧電体基板と１枚の他材質基板（例えばアルミナ基板）を用いてインクジェットヘッドを構成できるため、従来に比して基板の使用枚数が少なく、低コストで製造できるインクジェットヘッドとなる。また、研削により廃棄される部分が少なくなるので、材料の無駄も生じない。

前記第１基板及び前記第２基板がいずれも圧電体基板である構成としてもよい。この場合、圧電体基板を２枚使用するので製造コストは上昇するが、第１溝部を区画する側壁と第２溝部を区画する側壁の双方を駆動して（ズリ変形させて）インクを吐出させる構成のインクジェットヘッドを実現できる。

前記第１溝部の深さと前記第２溝部の深さとが略同一であることが好ましい。このような構成とすることで、最大のインク吐出量を得られる。

前記第２溝部が、前記第１溝部と異なる幅を有する構成としてもよい。このような構成とすれば、第１溝部と第２溝部との位置合わせのマージンが大きくなるので、製造性が向上する。

前記第１及び第２圧電体基板が、厚さ方向で互いに逆向きの分極方向を有する圧電体基板であり、前記第１溝部の前記側壁に第１駆動電極が形成されるとともに、前記第２溝部の前記側壁に第２駆動電極が形成されており、前記駆動電極が、前記第１駆動電極と、前記第２駆動電極と、前記第１及び第２駆動電極を接続する導通部材と、を有する構成とすることができる。この構成によれば、インク室の側壁全体が電圧印加により変形する構成となるので、低電圧で駆動することができ、消費電力を低減することができる。
またこの構成において、前記第２溝部の幅が前記第１溝部の幅よりも大きいことが好ましい。このような構成にすると、信頼性に優れる導通部材を容易に形成でき、信頼性に優れたインクジェットヘッドを容易に製造可能な構成となる。

本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、少なくとも一部が圧電体材料からなる基体に形成された複数のインク室と、前記インク室の側壁に形成された駆動電極とを有するインクジェットヘッドの製造方法であって、少なくとも一方が圧電体基板である第１基板と第２基板とを用意し、前記第１基板の一面側に前記インク室の一部となる第１溝部を複数形成し、前記第１溝部が形成された面と反対側の面に、複数の前記第１溝部と接続されたインク供給路を形成する工程と、前記第２基板の一面側に前記第１溝部とともに前記インク室を構成する第２溝部を複数形成する工程と、前記第１及び第２溝部のうち、前記圧電体基板である前記第１又は第２基板に形成された溝部の側壁に前記駆動電極を形成する工程と、前記第１溝部と前記第２溝部とを対向させて前記第１及び第２基板を接着する工程と、を有することを特徴とする。またかかる製造方法において、前記第１基板及び第２基板がいずれも圧電体基板であることとしてもよい。
この製造方法によれば、２枚の圧電体基板、あるいは１枚の圧電体基板と１枚の他材質基板を用いてインク室とインク供給路とを有するインクジェットヘッドを製造することができ、従来に比して低コストにインクジェットヘッドを製造することができる。

前記第１溝部の深さと前記第２溝部の深さとが略同一であることが好ましい。この製造方法によれば、高性能のインクジェットヘッドを容易に製造することができる。

前記第２溝部の幅を、前記第１溝部とは異なる幅に形成することとしてもよい。この製造方法によれば、第１及び第２圧電体基板の接着における位置合わせのマージンが大きくなるので、容易に製造できるようになる。

前記第１及び第２圧電体基板が厚さ方向で互いに逆向きの分極方向を有する圧電体基板であり、前記駆動電極を形成する工程において、前記第１溝部の側壁に第１駆動電極を形成するとともに、前記第２溝部の側壁に第２駆動電極を形成し、前記第１及び第２基板を接着した後に、前記第１及び第２駆動電極を接続する導通部材を形成する工程を有することとしてもよい。この構成によれば、インク室の側壁全体で変形を生じさせるインクジェットヘッドを製造することができる。

前記導通部材を形成する工程において、前記インク供給路を介して前記第１及び第２溝部の側壁に前記導通部材を成膜することが好ましい。この製造方法によれば、第１及び第２圧電体基板を接着した後に第１及び第２駆動電極を容易に導通させることができる。

前記第２溝部の幅を前記第１溝部の幅よりも大きく形成することが好ましい。この製造方法によれば、導通電極の信頼性を損なうことなく容易に導通電極を形成することができる。

本発明のインクジェット記録装置は、本発明のインクジェットヘッドを備えたことを特徴とする。この構成によれば、インクジェット記録装置を安価に提供することができる。

本発明によれば、２枚の圧電体基板を用いてインクジェットヘッドを構成できるため、従来に比して基板の使用枚数が少なく、低コストで製造できるインクジェットヘッドを提供することができる。また、本発明のインクジェットヘッドは、研削により廃棄される部分が少なく、材料の無駄を生じさせずに製造することができる。また本発明によれば、低コストでインクジェットヘッドを製造することができる。また、インクジェット記録装置を安価に製造することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明のインクジェットヘッドの第１の実施形態、及びこれを備えたインクジェット記録装置について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態としてのインクジェット記録装置を示す図である。図２は、インクジェット記録装置に備えられたヘッドユニットを示す斜視図である。図３は、本実施形態のインクジェットヘッドを示す斜視図である。図４は、図３に示すインクジェットヘッドの分解斜視図である。

インクジェット記録装置１は、装置本体部２と、装置本体部２内に収容された複数のヘッドユニット３とを備えている。装置本体部２は、概略直方体形状の筐体６を備えている。筐体６内には、キャリッジ７、ガイドレール８、インクカートリッジ１７、搬入ローラ２１、搬出ローラ２２等が配設されている。

キャリッジ７は、平板状の基台７ａを備えている。基台７ａ上にヘッドユニット３が固定されている。基台７ａの端部には、基台７ａから上方に延設された基台壁部７ｂが設けられている。基台壁部７ｂには、配線基板５が設けられている。配線基板５には、インクジェット記録装置１の各部品を作動させるための電子部品が設けられている。

キャリッジ７は、筐体６の幅方向（長手方向）Ｗに延びる一対のガイドレール８に支持されている。キャリッジ７はガイドレール８に沿って筐体６の幅方向Ｗに往復動可能とされている。
一対のガイドレール８の間には、ガイドレール８に沿って延びるタイミングベルト１４が設けられている。タイミングベルト１４は、キャリッジ７に固定されるとともに、筐体６の幅方向Ｗの両端にそれぞれ設けられたプーリ１２，１３に架け渡されている。プーリ１２はモータ１１に連結されており、モータ１１を駆動することによりタイミングベルト１４を介してキャリッジ７を幅方向Ｗに往復動させる。

インクカートリッジ１７は、筐体６の側面部近傍に配設されている。インクカートリッジ１７からフレキシブルチューブのインク供給管１８が延びており、インク供給管１８の端部は、キャリッジ７に取り付けられたヘッドユニット３と接続されている。インク供給管１８を介して、インクカートリッジ１７からヘッドユニット３に各種インクが供給される。

さらに、筐体６の前面（図示Ｄ方向手前側の面）及び後背面（図示Ｄ方向奥側の面）には、互いに対向して配置された不図示の開口部が設けられている。これらの開口部のうち、前面の開口部に対応する位置に、長手方向Ｗに延びる一対の搬出ローラ２２が設けられている。一方、後背面の開口部にする位置には、長手方向Ｗに延びる一対の搬入ローラ２１が設けられている。搬入ローラ２１及び搬出ローラ２２を駆動することにより、後背面の開口部に配置した用紙（被記録媒体）Ｓが筐体６内に引き込まれて処理に供され、記録処理後の用紙Ｓが前面の開口部から排出される。

ヘッドユニット３は、図２に示すように、取付基盤２５と、インクジェットヘッド２６と、流路基板２７と、圧力調整部３８と、ベースプレート３１と、制御回路３２が実装された配線基板３５と、を備えて構成されている。

ヘッドユニット３の下端部には、略矩形状の取付基盤２５が配置されている。取付基盤２５は、キャリッジ７の基台７ａに不図示のネジを介して取り付けられている。取付基盤２５の上面にインクジェットヘッド２６が取り付けられている。インクジェットヘッド２６の一面側に、その長手方向の全長にわたって延びる矩形状の流路基板２７が設けられている。流路基板２７の上面中央部には、連結部３０が設けられている。

流路基板２７の上方に、インクを貯留する貯留室を有する圧力調整部３８が設けられている。圧力調整部３８の下部には、貯留室と連通するインク連通管３９が設けられている。インク連通管３９は、Ｏリングを介して、流路基板２７の連結部３０と連結されている。
一方、圧力調整部３８の上部には、貯留室と連通するインク取込口４２が設けられている。インク取込口４２には、インク供給管１８が取り付けられている。

また、取付基盤２５には、取付基盤２５から立ち上げられた矩形状のベースプレート３１が設けられている。ベースプレート３１は、アルミニウムなどからなる板状部材である。ベースプレート３１の一方の主面（インクジェットヘッド２６側の主面）には、配線基板３５が設けられている。配線基板３５には、インクジェットヘッド２６の種々の制御を行う制御回路３２が搭載されている。ベースプレート３１に上端には、一方の主面側に延びる支持部３７が設けられている。支持部３７に圧力調整部３８が固定されることで、上述した各部材が一体のヘッドユニットを構成している。

上記構成のヘッドユニット３では、インクカートリッジ１７からインク供給管１８を介して供給されるインクは、インク取込口４２から圧力調整部３８内の貯留室に取り込まれる。そして、所定量のインクが、インク連通管３９及び流路基板２７を介して、インクジェットヘッド２６に供給される。

インクジェットヘッド２６は、図３及び図４に示すように、対向して配置された略矩形状の第１圧電体基板４３と第２圧電体基板４４とを接着してなる基体を備えており、かかる基体の側端面にノズルプレート５１を接着してなる構成を備える。

第１圧電体基板４３は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなるものである。第１圧電体基板４３の図示下面（第２圧電体基板４４側の面）には、第１圧電体基板４３の短手方向に延びる複数の第１溝部４６がストライプ状に形成されている。すなわち、複数の第１溝部４６は、これらの間に設けられた側壁４５によってそれぞれが区画されている。
第１溝部４６の底面は、第１圧電体基板４３の前方側から短手方向の略中央部まで延びる前方平坦面４３ａと、この前方平坦面４３ａの後部から後方側に向かって深さが漸次浅くなるように形成された傾斜面４３ｂとからなる。第１溝部４６の側壁面には、第１駆動電極６１が形成されている。

また、第１圧電体基板４３には、第１溝部４６とは反対側の主面４３ｓ側に開口するインク供給路５６が形成されている。インク供給路５６は、第１圧電体基板４３の長手方向に沿って延びる矩形状の開口部である。インク供給路５６は、第１圧電体基板４３を貫通して第１の溝部４６に達している。すなわち、各々の第１の溝部４６の底面にもインク供給路５６が開口している。

第２圧電体基板４４は、第１圧電体基板４３と同様ＰＺＴ等からなる。第２圧電体基板４４の図示上面に、第２圧電体基板４４の短手方向に延びる複数の第２溝部４８が形成されている。これらの第２溝部４８は、側壁４７によりそれぞれが区画されている。
第２溝部４８の底面は、第１溝部４６の底面と同様に、前方平坦面４４ａと傾斜面４４ｂとからなる。そして、第２溝部４８の側壁面には、第２駆動電極６２が形成されている。

以上の第１圧電体基板４３と第２圧電体基板４４は、第１溝部４６と第２溝部４８とを位置合わせした状態で、図示略の接着剤を介して貼り合わされている。すなわち、第１溝部４６を区画する側壁４５と、第２溝部４８を区画する側壁４７とが、互いの上面で接着されている。これにより、第１溝部４６と第２溝部４８とからなるインク室４９が形成されている。インク供給路５６は、それぞれのインク室４９と接続されている。

ここで、図５（ａ）はインクジェットヘッドのインク室の構造を示す断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のI-I線に沿う断面図である。図５の各図に示すように、インク室４９には、第１圧電体基板４３を貫通するインク供給路５６が通じている。そして、インク室４９の側壁面のうち、インク供給路５６から厚さ方向に延びる領域に、導通電極（導通部材）６３が形成されている。導通電極６３は、第１溝部４６の側平面に形成された第１駆動電極６１と、第２溝部４８の側壁面に形成された第２駆動電極６２とにわたって形成されている。第１駆動電極６１、第２駆動電極６２、及び導通電極６３が、本実施形態のインクジェットヘッドにおける駆動電極６５を形成している。

なお、図示は省略しているが、インク室４９の両側壁に形成された駆動電極は、第１駆動電極６１又は第２駆動電極６２と同時に形成される引き出し配線を介して、インク室４９の外側に端子を引き出されている。そして、上記の端子を介して制御回路３２と電気的に接続されている。
また、図５（ｂ）の側壁４５，４７に付した矢印４３ｚ、４４ｚは、それぞれ第１圧電体基板４３及び第２圧電体基板４４の分極方向を示している。すなわち、第１及び第２圧電体基板は、厚さ方向で互いに逆向きの分極方向を有する圧電体材料からなるものである。

また、インク室４９を構成する第１溝部４６及び第２溝部４８の深さは、略同一深さに形成されている。すなわち、側壁４５の高さと側壁４７の高さが略同一とされている。このような構成とすることで、側壁４５と側壁４７との接着面の変位量を最も大きくすることができ、最大のインク吐出量を得ることができる。

図３及び図５（ａ）に示すように、接着された第１圧電体基板４３と第２圧電体基板４４とからなる基体の側端面に、例えばポリイミドからなるノズルプレート５１が設けられている。ノズルプレート５１の一方の主面は、第１圧電体基板４３及び第２圧電体基板４４との接合面とされている。ノズルプレート５１の他方の主面（外面）には、インクの付着等を防止するための撥水性を有する図示略の撥水膜が塗布されている。

ノズルプレート５１には、その長手方向に所定の間隔（インク室４９のピッチと同等の間隔）を空けて複数のノズル開口部５２が形成されている。ノズル開口部５２は、ポリイミドフィルムなどのノズルプレート５１に、例えば、エキシマレーザ装置を用いて形成される。ノズル開口部５２は、それぞれインク室４９に一致して配置されている。

このような構成のもと、圧力調整部３８内の貯留室から、インク連通管３９及び連結部３０を介して所定量のインクが流路基板２７に供給されると、それらインクは、インク供給路５６を介して、それぞれのインク室４９内に送り込まれる。そして、インクジェットヘッド２６は、側壁４５，４７を振動させることでインク室４９の容積を変化させ、これによりノズル開口部５２からインクを吐出するようになっている。

図６は、インクジェットヘッド２６の動作説明図である。なお、図６において、符号に付したＡ〜Ｆの添字は、各構成部材を区別するために付したものであって他意はない。
まず、インクジェットヘッド２６の側壁４５，４６は、駆動電極６５のいずれにも電圧が印加されないときは、図５（ｂ）に示したように、基板厚さ方向に直立した状態である。
次いで、図６（ａ）に示すように、側壁４５Ａ，４７Ａを挟んで対向する駆動電極６５Ａ、６５Ｂ、側壁４５Ｂ、４７Ｂを挟んで対向する駆動電極６５Ｃ、６５Ｄ、及び側壁４５Ｃ、４７Ｃを挟んで対向する駆動電極６５Ｅ、６５Ｆにそれぞれ電圧を印加し、側壁４５、４７を構成する圧電体材料に鎖線矢印で示す電界方向Ｅ１、Ｅ２の電界を作用させる。電界方向Ｅ１、Ｅ２はいずれも分極方向４３ｚ、４４ｚと直交する方向の電界である。

すると、側壁４５Ａ、４７Ａはそれらの接合面にズリ変形を生じ、また側壁４５Ｂ、４７Ｂ及び側壁４５Ｃ、４５Ｄも同様に、電界方向Ｅ１、Ｅ２と反対方向に接合部分をずらすようにして変形する。これにより、側壁４５Ａ、４７Ａと側壁４５Ｂ、４７Ｂとに囲まれるインク室４９Ａの容積が拡大する一方、インク室４９Ａと隣接するインク室４９Ｂの容積は縮小する。そして、容積の拡大したインク室４９Ａにはインク供給路５６からインクが流れ込む。

次に、駆動電極６５への電圧印加を停止すると、側壁４５、４７は図５（ｂ）に示した直立位置に戻る。その後、図６（ｂ）に示すように、駆動電極６５に印加する電圧を変化させてそれぞれの側壁４５、４７に作用する電界方向を逆転させると、インクを保持しているインク室４９Ａの容積が縮小する。これにより、インク室４９Ａに対応するノズル開口部５２からインクが吐出される。また、このインク吐出に伴い、容積が拡大されたインク室４９Ｂにインクが流れ込む。
さらに、以上の動作を繰り返すことで、インク室４９Ａ、４９Ｂからノズル開口部５２を介して、順次インクを吐出することができる。

以上に説明した本実施形態に係るインクジェットヘッドでは、２枚の圧電体基板を用いてインク室４９及びインク供給路５６を備えたインクジェットヘッドを実現している。したがって、従来のインクジェットヘッドに比べて基板の使用量が少なく、また圧電体基板の研削による無駄も生じない、製造性に優れたインクジェットヘッドとなっている。

また、本実施形態のインクジェット記録装置は、上述した本発明に係るインクジェットヘッドを備えているので、主要部品を低コストで製造でき、安価に提供可能なインクジェット記録装置となっている。

［製造方法］
次に、第１実施形態に係るインクジェットヘッド２６の製造方法について、図７及び図８を参照して説明する。なお、図７及び図８において、（i）、（ii）図は、同一工程における互いに対応する図面である。より詳細には、（i）図は（ii）図に示す位置（II-II、III-III、IV-IV線に沿う位置）に対応する断面図である。また（ii）図は、（i）図においてインク室が形成される位置に対応する断面図である。

まず、図７を参照して第１圧電体基板４３の加工工程について説明する。
図７（ａ）に示すように、第１圧電体基板４３を用意する。第１圧電体基板４３としては、図示上方に分極方向４３ｚを有するＰＺＴ基板を用いる。

次に、図７（ｂ）に示すように、第１圧電体基板４３の一面（図示下面）に、複数の第１溝部４６を形成する。第１溝部４６の加工には、第１溝部４６の幅に相当する厚さを有するダイシングブレードによるダイシング加工を好適に採用することができる。また円盤状のダイシングブレードを用いた場合、第１溝部４６の後端に傾斜面４３ｂが形成される。
第１溝部４６の加工深さは、所望するインク室４９の高さの略半分に相当する深さとする。

次に、図７（ｃ）に示すように、第１圧電体基板４３の第１溝部４６が形成された側から、金属材料を斜方蒸着する。これにより、第１溝部４６の側壁面に第１駆動電極６１が形成される。なお、第１駆動電極６１は、第１溝部４６の幅方向両側の側壁面にそれぞれ形成する必要があるため、図７（ｃ）に示す方向Ｐにて蒸着を行った後、反対側の方向Ｑから蒸着を行う。

次に、図７（ｄ）に示すように、第１圧電体基板４３の第１溝部４６とは反対側の面から、第１圧電体基板４３を加工することにより、インク供給路５６を形成する。形成されたインク供給路５６は、第１圧電体基板４３の主面４３ｓから第１溝部４６の傾斜面４３ｂに達して第１溝部４６の底面に開口している。

以上の工程により、第１溝部４６及びインク供給路５６が形成された第１圧電体基板４３が得られる。次に、第１圧電体基板４３の加工工程とは別途実施される第２圧電体基板４４の加工工程について図８を参照して説明する。

まず、図８（ａ）に示すように、第２圧電体基板４４を用意する。第２圧電体基板４４としては、図示上方に分極方向４４ｚを有するＰＺＴ基板を用いる。

次に、図８（ｂ）に示すように、第２圧電体基板４４の一面（図示下面）に、複数の第２溝部４８を形成する。第１溝部４８の加工は、第１溝部４６と同様のダイシング加工を好適に用いることができる。この工程により、底面後端に傾斜面４４ｂを有する第２溝部４８が形成される。第２溝部４８の加工深さも、形成するインク室４９の高さのほぼ半分であり、第１溝部４６の深さと略同一の加工深さとされる。また、第２溝部４８の長さも第１溝部４６の長さと略同一である。

次に、図８（ｂ）に示すように、第２圧電体基板４４の第２溝部４８が形成された側から、金属材料を斜方蒸着する。これにより、第２溝部４８の側壁面に第２駆動電極６２が形成される。なお、第２駆動電極６２についても、第１駆動電極６１と同様に、第２溝部４８の幅方向両側の側壁面にそれぞれ形成する。
以上の工程により第２溝部４８を有する第２圧電体基板４４が得られる。

第１圧電体基板４３及び第２圧電体基板４４の加工が終了したならば、次に、図８（ｃ）に示すように、第１圧電体基板４３と第２圧電体基板４４とを接着する。このとき、第１溝部４６と第２溝部
４８とを位置合わせして基板を貼り合わせる。すなわち、第１溝部４６を区画する側壁４５の上面（図示では下面にあたる）と、第２溝部４８を区画する側壁４７の上面とを互いに位置合わせした状態で接着する。これにより、第１溝部４６と第２溝部４８とからなるインク室４９が形成される。

次に、図８（ｄ）に示すように、第１圧電体基板４３のインク供給路５６から、インク室４９に向けて金属膜を蒸着する。これにより、インク室４９の側壁に導通電極６３が形成され、第１駆動電極６１と第２駆動電極６２とが電気的に接続される。そして、インク室４９は、第１駆動電極６１と第２駆動電極６２と導通電極６３とからなる駆動電極６５を両側の側壁面にそれぞれ有するものとなる。

次に、図８（ｅ）に示すように、インク室４９の開口端が配された側端面に、ノズル開口部５２とインク室４９とを位置決めしつつノズルプレート５１を接着することで、第１実施形態に係るインクジェットヘッド２６が得られる。

以上詳細に説明したインクジェットヘッドの製造方法では、第１圧電体基板４３と、第２圧電体基板４４に、略同一深さの第１溝部４６と第２溝部４８をそれぞれ形成し、第１圧電体基板４３と第２圧電体基板４４とを接着することで、インク室４９を形成している。また、第１圧電体基板４３には、複数のインク室４９と接続されるインク供給路５６を形成している。
したがって、本実施形態に係る製造方法によれば、従来３枚の基板を必要としていたインクジェットヘッドの製造プロセスを、２枚の圧電体基板を用いて実現することができる。したがって、基板枚数の削減による低コスト化を実現することができる。また、圧電体基板を研削して薄型化する必要がないので、圧電体材料の無駄が全く生じない。

また、本実施形態では、第１溝部４６と第２溝部４８の深さを略同一としているので、インク室４９の側壁となる側壁４５、４７の高さが略同一となり、ヘッドを駆動したときの側壁の変異量を最大にすることができ、最大のインク吐出量が得られる。
なお、従来のインクジェットヘッドでは、分極方向の異なる部分の側壁高さを揃えるためには、溝の形成深さと、圧電体基板の研削厚さの双方で調製する必要があった。これに対して本実施形態では、側壁４５、４７は、いずれも溝部の加工によって形成されるものであるため、高さを揃えるのが容易であり、歩留まりよく製造することができる。

また、第１駆動電極６１と第２駆動電極６２とを電気的に接続する導通電極６３を、インク供給路５６を介した蒸着法により形成することとしたので、第１駆動電極６１と第２駆動電極６２を別々の基板に形成して基板を接着した後であっても、両駆動電極を容易に導通させることができる。

なお、第１実施形態では、導通電極６３の形成位置及び形成方法は、上記実施形態に限られるものではない。すなわち、第１駆動電極６１と第２駆動電極６２とを電気的に接続することが可能であれば、任意の位置に、任意の方法で形成することができる。

例えば、導通電極６３をめっき法を用いて形成してもよい。この場合例えば、第１駆動電極６１と第２駆動電極６２の双方を電極とする電界めっきを行う。第１駆動電極６１上に形成されるめっき膜と第２駆動電極６２上に形成されるめっき膜は、めっき膜の成長過程で一体化するため、良好に導通接続される。

あるいは、第１圧電体基板４３と第２圧電体基板４４とを接着した後、ノズルプレート５１が配設される側端面に開口するインク室４９の入り口側から導電膜を斜方蒸着してもよい。
あるいはまた、第１駆動電極６１を形成する際に第１溝部４６の外側に第１駆動電極６１から引き出された配線を形成し、第２駆動電極６２を形成する際に第２溝部４８の外側にも配線を引き出しておき、これらの配線（あるいはそれらの先端に形成された端子）をインク室４９の外部で電気的に接続してもよい。このように配線同士を接続する場合には、導電ペーストなどを用いて接続してもよい。

［変形例］
次に、図９を参照して第１実施形態に係るインクジェットヘッドの変形例について説明する。
図９（ａ）は、変形例に係るインクジェットヘッドにおけるインク室４９周辺の拡大図である。
図９（ａ）に示すように、本変形例のインクジェットヘッドは、第１圧電体基板４３の側壁４５の幅と、第２圧電体基板４４の側壁４７の幅を異ならせたものである。

先に記載のように、本発明に係る製造方法では、側壁４５が形成された第１圧電体基板４３と、側壁４７が形成された第２圧電体基板４４とを、側壁４５と側壁４７とが対向するように位置合わせしつつ接着する。この場合に、側壁４５と側壁４７とが異なる幅に形成されていれば、側壁４５、４７の幅方向の位置が多少ずれていても、側壁４５と側壁４７とを確実に接着することができる。

したがって、本変形例の構成を採用することで、第１圧電体基板４３と第２圧電体基板４４とを接着する際の位置合わせのマージンが大きくなり、製造が容易になるとともに歩留まりも向上するという効果を得ることができる。

なお、図９（ａ）に示す例では、側壁４５の幅を側壁４７の幅よりも狭くしているが、側壁４７の幅を側壁４５の幅よりも狭くしてもよい。いずれの構成であっても、同様の効果を得ることができる。
しかし、変形例に係るインクジェットヘッドでは、第１圧電体基板４３の側壁４５の幅を、側壁４７の幅よりも狭く形成する方が多くの利点を得られる。図９（ｂ）は、かかる利点を説明するための図である。図９（ｂ）では、第１駆動電極６１と第２駆動電極６２とを導通させる導通電極６３が形成されている。

先の実施形態で説明したように、導通電極６３は、第１圧電体基板４３のインク供給路５６を介した蒸着により成膜される。このようにして導通電極６３を形成する場合に、側壁４５の幅が側壁４７の幅よりも狭く形成されていれば、図示のように、側壁４５と側壁４７との間に段差が形成される。そして、この段差はインク供給路５６に面しているため、インク供給路５６側から蒸着を行うと、段差に沿って導通電極６３が形成される。したがって、導通電極６３により第１駆動電極６１と第２駆動電極６２とを良好に導通させることができる。

これに対して、側壁４５の幅が側壁４７の幅よりも大きく形成されていると、側壁４５と側壁４７との間の段差は、第２溝部４８の底面に面する段差となる。そのため、インク供給路５６側から蒸着を行っても導通電極６３に断線を生じやすくなる。

したがって、インク供給路５６側からの蒸着により導通電極６３を形成する場合に、側壁４５の幅を側壁４７の幅よりも狭くしておくことで、第１圧電体基板４３と第２圧電体基板４４との位置合わせを容易にする効果を、導通電極６３の信頼性を損なうことなく得ることができる。

（第２の実施形態）
次に、図１０を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。
図１０は、第２実施形態に係るインクジェット記録装置に備えられたインクジェットヘッド１２６の断面図であって、第１実施形態において参照した図５（ｂ）に相当する図面である。
なお、図１０において第１実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付し、それらの詳細な説明は省略する。

図１０に示すように、本実施形態のインクジェットヘッド１２６では、インク室４９を構成する第１溝部４６と第２溝部４８のうち、第１溝部４６の側壁面にのみ駆動電極１６１が形成されている。また、第１圧電体基板４３の分極方向４３ｚと、第２圧電体基板４４の分極方向４４ｚとが、基板厚さ方向において同方向となっている。

本実施形態のインクジェットヘッド１２６では、インク室４９の側壁面の一部分にのみ駆動電極１６１が形成されている。そして、これらの駆動電極１６１に電圧を印加し、側壁４５に電界を作用させることで、第１実施形態と同様に動作させることができる。
ただし、側壁４５のみで電界によるズリ変形が生じるため、第１実施形態の場合よりも駆動電圧を大きくする必要がある。

このようにインク室４９の一部にのみ駆動電極を形成する場合、大きな変形量を得るためには、インク室４９の側壁の高さ方向において半分の領域にのみ正確に駆動電極を形成する必要がある。この点、従来はインク室の高さに相当する深さの溝部を圧電体基板に形成しておき、この溝部に対して角度を調整した斜方蒸着を行うことで、駆動電極を形成していた。このような形成方法では、蒸着源と溝部との位置関係により駆動電極の形成領域が異なってしまったりするため、側壁の一部にのみ正確に金属膜を形成するのは困難である。

そこで、本実施形態の構成を採用すれば、駆動電極１６１はあらかじめ第１圧電体基板４３の第１溝部４６内に形成されるので、第１溝部４６と第２溝部４６の加工深さを揃えるだけで、駆動電極１６１の形成領域も正確に規定される。したがって、本実施形態は、インク室の側壁の一部にのみ駆動電極を備えるインクジェットヘッドの性能及び歩留まりの向上に寄与しうる構成である。

なお、本実施形態では、第１溝部４６の側壁面にのみ駆動電極１６１が形成された構成としたが、第２圧電体基板４４の第２溝部４８の側壁面にのみ駆動電極が形成されている構成であってもよい。この場合にも同様の作用効果を得ることができる。また、分極方向４３ｚ、４４ｚを同方向としているが、第１実施形態と同様に互いに逆向きであってもよい。駆動電極が形成されていない側壁ではズリ変形が生じないからである。

また本実施形態では、２枚の圧電体基板を備えた構成について説明したが、本実施形態のインクジェットヘッド１２６では、第１圧電体基板４３のみが圧電体基板であればよく、第２圧電体基板４４に代えて他材質の基板を用いることができる。例えば、第２圧電体基板４４に代えて、アルミナ基板等のセラミックス基板を用いることができる。本実施形態のように第１溝部４６にのみ駆動電極１６１が形成されている構成では、電界により変形するのは側壁４５のみであり、側壁４７は側壁４５に追従して変形しているに過ぎないからである。そして、圧電体基板に代えて、圧電体基板の数十分の一のコストで入手可能なアルミナ基板等を用いることで、大幅なコストダウンを実現することができる。

なお、第１圧電体基板４３に代えてセラミックス基板を用い、第２圧電体基板４４の第２溝部４８に駆動電極を形成した構成とすることもできるのはもちろんである。インク供給路５６が形成されるため加工量が多くなる第１圧電体基板４３に代えてセラミックス基板を用いれば、加工により廃棄される圧電体材料の量を減らすことができ、材料の無駄を減らすことができる。

第１実施形態に係るインクジェット記録装置を示す図。 第１実施形態に係るヘッドユニットを示す図。 第１実施形態に係るインクジェットヘッドの斜視構成図。 第１実施形態に係るインクジェットヘッドの分解斜視図。 第１実施形態に係るインクジェットヘッドの断面図。 第１実施形態に係るインクジェットヘッドの動作説明図。 第１実施形態に係るインクジェットヘッドの製造工程図。 第１実施形態に係るインクジェットヘッドの製造工程図。 第１実施形態に係るインクジェットヘッドの変形例を示す図。 第２実施形態に係るインクジェットヘッドを示す断面図。 従来のインクジェットヘッドの製造工程を示す図。

符号の説明

１ インクジェット記録装置、２６，１２６ インクジェットヘッド、４３ 第１圧電体基板（第１基板）、４４ 第２圧電体基板（第２基板）、４５，４７ 側壁、４６ 第１溝部、４８ 第２溝部、４９ インク室、５２ ノズル開口部、５６ インク供給路、６１ 第１駆動電極、６２ 第２駆動電極、６３ 導通電極（導通部材）、６５，１６１ 駆動電極

Claims (14)

1. 少なくとも一部が圧電体材料からなる基体と、前記基体に形成された複数のインク室と、前記インク室の側壁に形成された駆動電極とを有するインクジェットヘッドであって、
   前記基体は、少なくとも一方が圧電体基板である第１基板と第２基板とを接着してなり、
   前記第１基板は、一面側に形成された複数の第１溝部と、複数の前記第１溝部と接続されるとともに他面側に開口するインク供給路とを有しており、
   前記第２基板は、前記第１基板との接着面側に前記第１溝部とともに前記インク室を構成する第２溝部を複数有しており、
   前記駆動電極は、前記第１及び第２基板のうち前記圧電体基板とされた方の基板に形成された前記第１又は第２溝部の側壁に少なくとも形成されている
   ことを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記第１基板及び前記第２基板が、いずれも圧電体基板であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. 前記第１溝部の深さと前記第２溝部の深さとが略同一であることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記第２溝部が、前記第１溝部と異なる幅を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
5. 前記第１及び第２基板が、厚さ方向で互いに逆向きの分極方向を有する圧電体基板であり、
   前記第１溝部の前記側壁に第１駆動電極が形成されるとともに、前記第２溝部の前記側壁に第２駆動電極が形成されており、
   前記駆動電極が、前記第１駆動電極と、前記第２駆動電極と、前記第１及び第２駆動電極を接続する導通部材と、を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
6. 前記第２溝部の幅が前記第１溝部の幅よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載のインクジェットヘッド。
7. 少なくとも一部が圧電体材料からなる基体に形成された複数のインク室と、前記インク室の側壁に形成された駆動電極とを有するインクジェットヘッドの製造方法であって、
   少なくとも一方が圧電体基板である第１基板と第２基板とを用意し、前記第１基板の一面側に前記インク室の一部となる第１溝部を複数形成し、前記第１溝部が形成された面と反対側の面に、複数の前記第１溝部と接続されたインク供給路を形成する工程と、
   前記第２基板の一面側に、前記第１溝部とともに前記インク室を構成する第２溝部を複数形成する工程と、
   前記第１及び第２溝部のうち、前記圧電体基板である前記第１又は第２基板に形成された溝部の側壁に前記駆動電極を形成する工程と、
   前記第１溝部と前記第２溝部とを対向させて前記第１及び第２基板を接着する工程と、
   を有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
8. 前記第１基板及び前記第２基板がいずれも圧電体基板であることを特徴とする請求項７に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
9. 前記第１溝部の深さと前記第２溝部の深さとが略同一であることを特徴とする請求項７又は８に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
10. 前記第２溝部の幅を、前記第１溝部とは異なる幅に形成することを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
11. 前記第１及び第２基板が厚さ方向で互いに逆向きの分極方向を有する圧電体基板であり、
    前記駆動電極を形成する工程において、前記第１溝部の側壁に第１駆動電極を形成するとともに、前記第２溝部の側壁に第２駆動電極を形成し、
    前記第１及び第２基板を接着した後に、前記第１及び第２駆動電極を接続する導通部材を形成する工程を有することを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
12. 前記導通部材を形成する工程において、前記インク供給路を介して前記第１及び第２溝部の側壁に前記導通部材を成膜することを特徴とする請求項１１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
13. 前記第２溝部の幅を前記第１溝部の幅よりも大きく形成することを特徴とする請求項１１又は１２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
14. 請求項１から６のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドを備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。

Images