JP4141727B2

JP4141727B2 - インクジェットヘッドおよびその製造方法

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Publication number: JP4141727B2
Application number: JP2002115306A
Authority: JP
Inventors: 吉紀中島; 智行相良; 仁志磯野; 宏次的場
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2002-04-17
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2022-04-17
Also published as: JP2003305850A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、インクジェットプリンタおよびその製造方法に関し、より特定的には、インクジェットプリンタのヘッド構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタは、インクジェットヘッドに設けられた微小なノズル孔から印字データに応じてインクの微小な液滴を噴出することで、紙等の媒体に画像を印刷する。このようなインクジェットヘッドの方式の一つに圧電方式がある。
【０００３】
この圧電方式のインクジェットヘッドの構造を図１４（Ａ），（Ｂ）に示す。なお、図１４（Ａ）は圧電方式のインクジェットヘッドの構成を示す側面図であり、図１４（Ｂ）は圧電方式のインクジェットヘッドの内部構成を示す、図１４（Ａ）のＸＩＶ−ＸＩＶ線矢視断面図である。
【０００４】
インクの液滴が噴出されるノズル孔１０７は、ノズルプレート１０６に複数個配置されている。ノズル孔１０７のそれぞれには、インク室１０４が設けられている。インク室１０４は、圧電基板１０１、カバー部材１０２およびノズルプレート１０６によって構成されており、インク室１０４の内壁には電極１０８が形成されている。電極１０８の後端部（ノズル孔１０７とは反対側）には、導電材１０５が充填されており、この導電材１０５に外部接続端子１０９を接続する。
【０００５】
インクの流れは、図１４（Ｂ）を参照した場合、インク室１０４の後端部側（上流側）からインクを供給し、共通インク室１０３を通じてインク室１０４へ流れこむようになっている。
【０００６】
外部接続端子１０９および導電材１０５を通じて電極１０８に印字データに応じた電圧を印加すると、このインク室１０４の壁部が変形し、インク室１０４内のインクを加圧する。その結果、このインクがノズル孔１０７から噴出される。
【０００７】
インク室１０４の後端部側（上流側）には、カバー部材１０２によって構成される共通インク室１０３が設けられている。この共通インク室１０３は、すべてのインク室１０４と連通しており、ここから各インク室１０４へインクが供給されるようになっている。
【０００８】
インクの供給は、電極１０８に加圧時とは逆の電圧を印加することでなされる。すなわち、加圧時とは逆の電圧を印加するとインク室１０４の壁部が外側に凸となるように変形し、インク室１０４内が負圧となる。その結果、共通インク室１０３からこのインク室１０４にインクが流入する。
【０００９】
このような圧電方式では、電圧を加減し圧電体の変形を制御することによってインクの加圧量およびインク噴出滴量をコントロールできるため、階調印刷が容易であるという特徴が得られる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術におけるインクジェットヘッドの構造では、印字速度をあげるため、駆動周波数を上げ単位時間当たりのインク吐出回数を増加させると、吐出後のインク室内の圧力の残留振動により後続のインク吐出が不安定になるという問題がある。
【００１１】
このインク吐出の不安定の原因は、インク室１０４を加圧すると、そのインク室１０４のノズル孔１０７からインクが噴出するのと同時に圧力波（振動）が生じる。この圧力波がインク室１０４と共通インク室１０３との界面（インク室１０４と共通インク室１０３との連通部）で水撃作用により大部分が反射し減衰せずにインク室１０４に戻り、後続するインクの噴出特性に悪影響を生じさせるためと考えられる。
【００１２】
特に駆動周波数を増加させた場合には残った圧力波が減衰しない内に後続するインクが吐出されるため、後続するインクの吐出速度が大きく変動し、場合によっては吐出が不安定になり、インク吐出が止まってしまうこともあった。
【００１３】
このため、たとえば、特開２０００−４３２５２公報に開示されているように、インク室の加圧によって生じる圧力波を吸収するために多孔質のウレタン、フッソ樹脂製の濾過用フィルタ等、その他の振動吸収体をインク室１０４と共通インク室１０３との連通部に設けるようにしたものが提案されている。
【００１４】
しかしながら、インクジェットヘッド内にインク室の加圧によって生じる圧力波を吸収するダンパ効果を有す振動吸収体を形成、配置した場合には、インクジェットヘッドの構造が複雑化、それにともなう、インクジェットヘッドの生産性の悪化、製造コストも高価なものとなる。さらに、これらの振動吸収体は、インクジェットヘッドの基体を形成した後、組み立て工程で配置する必要があるため、これによっても、インクジェットヘッドの生産性の悪化、製造コストの上昇を招いてしまう。
【００１５】
したがって、本願発明は上記の課題である圧力波の残留振動を解決するためになされたものであり、インクジェットヘッドの構造が複雑化せず、さらに大量生産にも適した構造で、圧力波が急速に減衰し、吐出が安定で高速印字が可能な、インクジェットプリンタ用のインクジェットヘッドを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に基づいたインクジェットヘッドのある局面においては、圧電性材料を含む基板に設けられた複数の溝に対してその開口部を塞ぐようにカバーウェハーを接着することによって複数のインク室が形成されたインクジェットヘッドにおいて、吐出を行なうインク室のそれぞれが、インクの吐出に寄与する第１のインク室と、第１のインク室と連通し残留振動を抑える第２のインク室を一対として構成されており、第２のインク室を区画する第２のチャンネル壁の剛性が第１のインク室を区画する第１のチャンネル壁の剛性に比べ十分低いことを特徴とする。
【００１７】
この構成により、インク吐出に寄与する第１のインク室で発生した圧力波は、第１のインク室と一対で構成されており第１のインク室と共通インク室の間に設けられている第２のインク室へ大部分が進行し吸収・減衰され、また、第１のインク室と第２のインク室の界面で反射し第１のインク室へ戻る圧力は非常に少なく、インク吐出後の残留振動を抑制することができる。したがって、高速印字、および高精細印字を行っても、印字データに忠実な高品質な印字が可能である。
【００１８】
また、本発明のインクジェットヘッドの他の局面においては、第２のチャンネル壁の一部が第１のチャンネル壁の構成材料に比べて剛性の低い低剛性材料からなることを特徴とする。
【００１９】
この構成では、部分的に低剛性材料を埋設した圧電基板にダイシング加工等の機械加工を行なうことにより第１のインク室と第２のインク室を同時に形成することが可能であり、インク吐出を行なう第１のインク室と、インクの制振効果を担う第２のインク室を、複数のインクジェットヘッドが得られる大面積基板の段階で設けることができるため、小片化したのちにそれぞれに設置する必要がなく量産性が良い。
【００２０】
さらに、一般に圧電材料は静電容量が大きいが、第２のインク室の内側面に設けられている電極は第１のインク室内にある電極をインクジェットヘッド後端部へ引き出すためのものであり、その寄生容量は大きい。本発明により、第２のインク室を区画するチャンネル壁の構成部材が圧電材料以外の材料で構成されるため、第２のチャンネル壁が圧電材料で構成されている場合に比べ寄生容量が少なく、省エネルギー駆動が可能で、かつ印字レスポンスが良く高性能なインクジェットヘッドを提供することが可能となる。加えて、圧電基板中に埋設した低剛性部材の有無によりインク室の吐出駆動の有無が決定されるため、吐出に寄与するインク室の長さ精度は圧電基板の調製精度にのみに依存する。よって、吐出に寄与するインク室の長さ、いわゆるアクティブ長の加工精度が高いインクジェットヘッドを作製することができ、高画質、高速印字への対応に不可欠な加工精度の良い短アクティブ長ヘッドを安定して提供することが可能となる。
【００２１】
また、本発明のインクジェットヘッドのさらに他の局面においては、第２のチャンネル壁の頂上部と接着されるカバーウエハー部材面が、第１のチャンネル壁の頂上部と接着されるカバーウエハー部材面に比べ剛性の低い低剛性材料からなることを特徴とする。
【００２２】
この構成により、圧電基板中に低剛性部材を設ける必要がなく、圧電基板への加工プロセスは従来技術通りの加工プロセスを踏襲でき、複雑な工程を必要としない。ゆえに、請求項１に係る発明の効果を有するインクジェットヘッドを容易に作製することが可能となる。また、カバーウエハ部材２に低剛性部材３を設けるプロセスについては、基本的にはザグリ加工を行い、低剛性部材を充填するだけで良く、圧電基板への加工プロセスとは別に加工を行なうことが可能であり、量産時のタクトタイム短縮に繋がる。
【００２３】
また、本発明のインクジェットヘッドのさらに他の局面においては、インクジェットヘッドの構造に関して、低剛性材料が樹脂材料であることを特徴とする。
【００２４】
低剛性材料として樹脂材料を用いることにより、材料コストが安価で、さらに埋め込み工程、硬化工程、並びに不要部除去工程において、プロセスが簡便でプロセスコストが安価でインクジェットヘッドを作製することが可能であり、したがってインクジェットヘッドの低コスト化が可能となる。さらに、樹脂材料は比誘電率が低いため、寄生容量が低減し、省エネルギー駆動が可能で、かつ印字レスポンスが早く高性能なインクジェットヘッドを提供することが可能となる。
【００２５】
また、本発明のインクジェットヘッドのさらに他の局面においては、低剛性材料が多孔質系材料であることを特徴とする。
【００２６】
インクの制振作用を担う第２のインク室を構成する壁部の一部に多孔質系材料を用いることにより、互いに隣接する第２のインク室間において、残留振動は減衰し、インクの流れだけを保つことができる。よって、より高速印字化に伴い、特定ノズルの連続吐出時に懸念されるインクの供給を遅延無く行なうことが可能となる。また、多孔質系材料は、通常材料に比べ振動吸収効果が大きく、残留振動を急速に減衰させることができる。したがって、高速印字、および高精細印字を行っても、印字データに忠実な高品質な印字が可能である。また、必要な第２のインク室の長さが短くて良いため、インクジェットヘッドの小型化が可能であり、したがって製造コストが低く、寄生容量も少ない高性能なインクジェットヘッドを提供することが可能となる。
【００２７】
また、本発明のインクジェットヘッドのさらに他の局面においては、第２のチャンネル壁の頂上部近傍の断面形状が凸型であることを特徴とする。
【００２８】
この構成により、ダイシング加工などの簡便な加工方法で第１のインク室と第２のインク室を区分することが可能であり、さらに第２のインク室を区画する第２のチャンネル壁の剛性を低くすることができる。
【００２９】
また、本発明のインクジェットヘッドのさらに他の局面においては、インクジェットヘッドの構造に関して、第２のチャンネル壁の頂上部に溝平行方向に溝が設けられており、第２のチャンネル壁の頂上部の断面形状が凹型であることを特徴とする。
【００３０】
この構成により、ダイシング加工などの簡便な加工方法で第１のインク室と第２のインク室を区分することが可能であり、さらに第２のインク室を区画する第２のチャンネル壁の剛性を低くすることができる。本発明を請求項２乃至３に記載の発明と併用することにより、第２のチャンネル壁の剛性を非常に低減することが可能となり、第１のインク室が発生するインク吐出効果は大きなものとなる。
【００３１】
さらに、第２のチャンネル壁の頂上部に凹んだ領域、すなわち空気室が形成されるため、第２のチャンネル壁で生じる寄生容量が低減され、省エネルギー駆動が可能で、かつ印字レスポンスが早く高性能なインクジェットヘッドを提供することが可能となる。
【００３２】
また、本発明のインクジェットヘッドのさらに他の局面においては、インクジェットヘッドの構造に関して、第２のチャンネル壁の頂上部において、チャンネル壁に直交した方向に複数の溝が設けられていることを特徴とする。
【００３３】
この構成により、容易に第２のインク室を区画する第２のチャンネル壁の剛性を低くすることができると共に、残留振動が減衰する範囲内で隣接インク室間のインクのやりとりを行なうことが可能となる。よって、より高速印字化に伴い、特定ノズルの連続吐出時に懸念されるインクの供給を遅延無く行なうことが可能となり、高性能のインクジェットヘッドを提供することが可能となる。
【００３４】
また、本発明のインクジェットヘッドの製造方法のある局面においては、複数の溝が形成された圧電基板と、カバー部材を張り合わせることによりインク室が形成されるインクジェットヘッドの製造方法において、凹部を有する圧電基板の該凹部に該圧電基板より低剛性の材料を形成する工程と、上記圧電基板に（上記低剛性材料を分断するように）平行かつ複数の溝を形成する工程と、上記低剛性材料が形成された領域内であって、上記複数の溝の形成方向に対して直角方向に導電性樹脂を塗布する工程とを少なくとも有することを特徴としている。
【００３５】
この製造方法により、上述した効果を有するインクジェットヘッドを、大面積の基板から複数加工することが可能であり、量産に適し、製造コストを下げることができる。
【００３６】
また、本発明のインクジェットヘッドの製造方法のさらに他の局面においては、複数の溝が形成された圧電基板と、カバー部材を張り合わせることによりインク室が形成されるインクジェットヘッドの製造方法において、凹部を有するカバー部材の該凹部に上記圧電基板より低剛性の材料を形成する工程と、上記カバー部材と、平行かつ複数の溝が形成された圧電基板工程とを張り合わせる工程とを少なくとも有することを特徴としている。
【００３７】
この製造方法により、上述した効果を有するインクジェットヘッドを、大面積の基板から複数加工することが可能であり、量産に適し、製造コストを下げることができる。さらに、圧電基板への加工プロセスとは別に加工を行なうことが可能であり、量産時のタクトタイム短縮に繋がる。
【００３８】
また、本発明のインクジェットヘッドの製造方法のさらに他の局面においては、複数の溝が形成された圧電基板と、カバー部材を張り合わせることによりインク室が形成されるインクジェットヘッドの製造方法において、圧電基板に平行かつ複数の溝を形成する工程と、上記溝（チャンネル壁）の両側面に電極を形成する工程と、チャンネル壁の頂上部の一部が凸部もしくは凹部となるように、チャンネル壁をチャンネル壁形成方向に渡ってダイシング加工する工程とを少なくとも有することを特徴としている。
【００３９】
この構成により、ダイシング加工で、インク室となる溝を形成する工程と、第２のチャンネル壁の剛性を低くする工程を、同一のダイシング装置で共用することが可能である。ゆえに、新たな設備投資が必要なく、製造コストを低減することが可能となる。さらに、電極を形成した後、第２のチャンネル壁を加工するため、凸型の場合は不要な電極面積を減らし、凹型の場合は途中に空気室が設けられるため、寄生容量を削減することが可能となる。
【００４０】
また、本発明のインクジェットヘッドの製造方法のさらに他の局面においては、複数の溝が形成された圧電基板と、カバー部材を張り合わせることによりインク室が形成されるインクジェットヘッドの製造方法において、圧電基板に平行かつ複数の溝を形成する工程と、上記溝（チャンネル壁）の両側面に電極を形成する工程と、チャンネル壁の頂上部の一部をチャンネル壁形成方向とは直角方向に渡ってダイシング加工する工程とを少なくとも有することを特徴としている。
【００４１】
この構成により、ダイシング加工で、インク室となる溝を形成する工程と、第２のチャンネル壁の剛性を低くする工程、隣接する第２のインク室間にインク室間流路を形成する工程を同一のダイシング装置で共用することが可能である。ゆえに、新たな設備投資が必要なく、製造コストを低減することが可能となる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に基いたインクジェットヘッドおよびその製造方法の各実施の形態について、図を参照しながら説明する。
【００４３】
（実施の形態１）
まず、図１から図８を参照して、実施の形態１におけるインクジェットヘッド１０Ａおよびその製造方法について説明する。なお、図１および図２は、本実施の形態におけるインクジェットヘッド１０Ａの構造を示す図であり、図３から図８は、本実施の形態におけるインクジェットヘッド１０Ａの製造方法を示す断面図である。
【００４４】
（インクジェットヘッド１０Ａの構造）
図１および図２を参照して、本実施の形態のインクジェットヘッド１０Ａの内部構造を説明する。なお、図１は、インクジェットヘッド１０Ａの内部構造を示す縦断面図である。また、図２（Ａ）は図１中のＩＩ（Ａ）−ＩＩ（Ａ）線矢視断面図であり、図２（Ｂ）は図１中のＩＩ（Ｂ）−ＩＩ（Ｂ）線矢視断面図である。なお、図１は、図２（Ａ），（Ｂ）中のＩ−Ｉ線矢視断面に対応する図である。
【００４５】
（基本構成）
このインクジェットヘッド１０Ａは、等間隔で複数の溝加工を施された圧電基板１と、溝開口部を塞ぐよう貼り合わせられたカバーウエハ部材２とにより、インク室４となる長方形状の断面を有する空間が形成されており、図左右方向に貫通している。
【００４６】
インクジェットヘッド１０Ａのインクを吐出する側である図１の左端面にはノズルプレート６が接着剤により貼り合わせられており、圧電基板１の溝、カバーウエハ部材２、ノズルプレート６により、インクを加圧し吐出させ、あるいはインク内の残留振動を抑える役割を担うインク室４が設けられている。
【００４７】
一方、インクを供給する側である図１の右端面にはインクタンク（図示省略）に接続され、インクをインクジェットヘッド１０Ａに供給する役割を担うマニフォールド７が複数のインク室４を覆うように取付られており、封止部材（図示省略）により漏れないようになっている。インクはインクタンクおよびインクチューブ（図示省略）を通じてマニフォールド７に供給された後、インクジェットヘッド１０Ａ内に設けられた共通インク室１５を介して、各区画に分けられている複数のインク室４に供給される。インク室４に供給されたインクはノズルプレート６に設けられたノズル孔６０よりインク滴として吐出される。
【００４８】
（特徴的構造）
次に、インクジェットヘッド１０Ａの内部構成の詳細について、図１および図２を参照して説明する。本実施の形態のインクジェットヘッド１０Ａの構造的特徴は、インク室４が、インク吐出力の発生を担う第１のインク室４１と、インク液の制振を担う第２のインク室４２からなることである。図１ではノズルプレート６側から順に、Ａ．Ａ．部分が第１のインク室４１、Ｎ．Ａ．部分が第２のインク室４２となる。後述するが、第１インク室４１と第２のインク室との区分は、インク室４を区画するチャンネル壁の剪断方向の剛性の違いに起因する。
【００４９】
図２（Ａ）は図１のインクジェットヘッド１０ＡのＩＩ（Ａ）−ＩＩ（Ａ）横断面図であり、吐出力の発生を担う第１のインク室４１を含むＡ．Ａ．部分の横断面図である。圧電基板１は基体１ａと、溝深さの略半分の厚さの薄板１ｂがエポキシ系接着剤により貼り合わせて構成されている。基体１ａおよび薄板１ｂは、図中において上下方向に分極している同一の圧電材料であるが、基体１ａと薄板１ｂとでは分極方向が異なる。
【００５０】
より具体的には、基体１ａは図中の上方向が＋に分極しているのに対して、薄板１ｂは図中の下方向が＋に分極している。この圧電基板１に薄板１ｂ側から溝加工を施し、カバーウエハ部材２を貼り合わせることで第１のインク室４１が形成される。
【００５１】
第１のインク室４１を構成する部分のカバーウエハ部材２の第１のチャンネル壁１１との接合部分は、圧電基板と同等の剛性を有するセラミックス基板、例えば圧電基板、快削性セラミクスなどで構成されている。
【００５２】
第１のインク室４１の内側面には全域に渡って電極５１が形成されており、それぞれのインク室４内の電極は後述する電気接続方法により個別に外部駆動用ＩＣに電気的に接続されて、インク室４を介して対向している電極は常に同電位である。
【００５３】
一方、第１のインク室４１を隔てる第１のチャンネル壁１１の間には、外部駆動用ＩＣが与える任意の電位差を印加することが可能である。圧電体により構成されて図中の上下方向に分極している第１のチャンネル壁１１に電極５１により分極方向に対して直交方向に印字データに応じた電圧を印加することにより、第１のチャンネル壁１１がせん断方向にすべり変形する。この変形力がインクを吐出させる力となる。
【００５４】
図２（Ｂ）は図１のインクジェットヘッド１０のＩＩ（Ｂ）−ＩＩ（Ｂ）横断面である。インク液の残留振動の低減を担う第１のインク室４２を含むＮ．Ａ．部分の横断面図である。圧電基板１は基本的に前述のＡ．Ａ．部を含む横断面図と同様に基体１ａと薄板１ｂが貼り合わせられた構成であるが、薄板１ｂの一部に、圧電体とは異なる低剛性材料３がカバーウエハ部材２と接着される側に埋め込まれた構造を有している。
【００５５】
電極５２は第２のインク室４２の内側面全域にも形成されており、この部分の電極５２は第１のインク室４１内の電極５１をインクジェットヘッド１０Ａの後端部まで引き延ばす役目を担う。さらに、図１において、インクジェットヘッド１０Ａの後端部の第２のインク室４２内には、導電部材８が充填されており、インクジェットヘッド１０Ａの後端面には導電部材８が露出している。なお、この導電部材８はインク室４内にのみ充填されているため、各インク室４内にある導電部材８は隣接するインク室４内の導電部材と互いに電気的に短絡することはない。
【００５６】
電気的に互いに独立した導電部材８に対して、インク室アレイと略等ピッチで引き出し電極がパターニングされているフレキシブル基板９を、アライメント（位置合わせ）しながら異方性導電膜を介して電気的に接続する。このフレキシブル基板９は外部駆動用ＩＣ（図示省略）に接続されている。すなわち、外部駆動用ＩＣにより印字データに応じて印加される電圧は、フレキシブル基板９に設けられた引き出し電極、インク室後端部に埋め込まれた導電部材８、第２のインク室４２の側面に設けられた電極５２、第１のインク室４１の側面に設けられた電極５１、の順に伝搬し、インク吐出を行なう。
【００５７】
図２（Ｂ）に示すように、第２のインク室４２を隔てる第２のチャンネル壁１２は、壁高さ方向に向かって圧電材ではない低剛性部材３および圧電材料１が積層された構造である。したがって、第２のチャンネル壁１２は剛性が低く、さらに第２のチャンネル壁１２中の一部が圧電材料では無いため、第２のチャンネル壁１２の厚さ方向への剪断力はチャンネル壁が全て圧電材料から構成されている第１のチャンネル壁１１に比べ非常に小さく、第２のインク室４２内のインク液は第２のチャンネル壁１２の剪断変形による影響をほとんど受けることはない。
【００５８】
すなわち、第２のチャンネル壁１２の側面には第１のインク４１室内の電極５１をインクジェットヘッドの後端部側へ引き出すための電極は形成されているが、その電極により発生する圧電材料の剪断力は小さく、さらに剪断力を得るチャネル壁１２はそれ自身が剛性が低いためインク液にして圧力を印加しインク吐出力を発生することはない。
【００５９】
第１のチャンネル壁１１の変形により、壁部が第１のインク室４１の外側に変形するとインクがマニフォールド７、共通インク室１５、第２のインク室４２を通じて第１のインク室４１に供給および充填される。逆に、内側に変形するとその第１のインク室４１内のインクが加圧されノズル孔６０を通じてインクが噴出する。
【００６０】
インクが噴出するのと同時に第１のインク室４１で生じた圧力波は、インクの供給経路とは逆に第２のインク室４２、共通インク室１５の順に進行していく波と、第１のインク室４１と第２のインク室４２の界面で反射してくる波に分かれる。
【００６１】
しかし、本実施の形態では、この圧力波は、大部分が第１のインク室４１のそれぞれと連通し、かつ隣接するインク室とはチャンネル壁１２を介して隔てられた空間、すなわち第２のインク室４２を伝わっていくため、第１のインク室４１と第２のインク室４２との界面で反射し、第１のインク室４１へ戻る圧力波は非常に少なくなる。
【００６２】
したがって、任意の第１のインク室４１内で生じた圧力波が、第１のインク室４１と第２のインク室４２の界面で反射して第１のインク室４１へ伝搬することはなく、このような圧力波の残留振動を抑制することが可能となる。
【００６３】
（インクジェットヘッド１０Ａの製造方法）
次に、本実施の形態におけるインクジェットヘッド１０Ａの製造方法について、図３から図８を参照して説明する。まず、図３に示すように圧電基板１は、同一の圧電材である、薄板１ｂおよび基体１ａを分極方向が互いに反対となるように貼り合わせた基板（シェブロン基板）からなり、この圧電基板１の薄板１ｂ側に凹み部分２０を設ける。
【００６４】
薄板１ｂの厚みは０．１４ｍｍ、基体１ａの厚みは０．７６ｍｍである。凹み部分２０はインクジェットヘッドとして構成された場合に、図１に示したＮ．Ａ．部分となり基板内の凹み部分２０の配置はＡ．Ａ．部分とＮ．Ａ．部分の比率、インク室アレイの配列数等によって異なる。本実施の形態では短辺４．６ｍｍ、長辺１３ｍｍの開口部を有する凹み部分２０を、短辺方向に７．２ｍｍのピッチで構成した。凹み部分２０の深さは約０．１ｍｍ〜０．３ｍｍである。凹み部分２０の加工方法は次の通りである。
【００６５】
エッチングによる加工方法：圧電基板１にレジストをパターニングし、王水でエッチングすることで凹み部分２０を形成する。この加工方法は、バッチ処理が可能であり、量産に適している。
【００６６】
サンドブラストによる加工方法：圧電基板１にドライフィルムレジストをパターニングし、ＳｉＣ、Ａｌ₂Ｏ₃等の粒子を高圧力で吹き付けることで凹み部分２０を形成する。この加工方法は、他の除去加工方式と比較して加工速度が速い。また、外注加工で対応することも可能である。
【００６７】
ダイシングブレード等による研削加工方法：圧電基板１に対してダイシングブレードを上下させてダイシングブレードの外径を転写させる加工方法（いわゆるチョッパー加工）により凹み部分２０を形成する。この加工方法は、ダイシングブレード７０（図７参照）の加工方向にはダイシングブレード７０のＲが転写されるため、加工方向側の始終端近傍には深さが緩やかに減少する部分ができるが、インク室となる溝形成方向に対して本加工方向を直交させておけば、インクジェットヘッドとしての特性に影響しないようにすることができる。
【００６８】
次に、図４を参照して、凹み部分２０に低剛性部材３を充填しする。加工方法は次の通りである。
【００６９】
樹脂を充填する加工方法：凹み部２０に対して、熱硬化型もしくは紫外線硬化型の液状樹脂をディスペンサー等で充填したのち硬化させる。凹み部２０以外の樹脂の残留については、硬化前にスキージで圧電基板１面に対し、面位置以上に盛り上がる領域が生じないように機械的に除去しておく。または、硬化後に除去する（後工程で行なう研削工程と兼ねることも可能である）。充填樹脂としては、エポキシ系樹脂、ゴム性樹脂、発泡性樹脂などが挙げられる。
【００７０】
低剛性セラミクス材を充填する加工方法：凹み部２０に対して、粉末状のセラミクス材を充填し焼成する方法である。密度を粗にすることで、焼成後のセラミクス材の剛性を低くすることができる。また、後述するように粗密度セラミクス材は多孔質材的な特性を示すため、隣接インク室間でインク補完を行なうことが可能となる。凹み部２０以外のセラミクス材の残留については、硬化前にスキージで圧電基板１に対し面位置以上に盛り上がる領域が生じないように機械的に除去しておく。または、硬化後に除去する（後工程で行なう研削工程と兼ねることも可能である）。
【００７１】
なお、上記各方法に限らず、薄板となる圧電材料をインゴットの状態（スライスして薄板化する前の状態）で孔あけ加工を行い、樹脂もしくは低剛性セラミクス材を充填し硬化させたのちスライス加工して薄板化し、基体材と貼り合わせて所望の圧電基板を得ることも可能である。本方法は大量生産に適する。
【００７２】
次に、図５を参照して、圧電基板１にダイシングブレードを用いて、インク室４となる溝加工を施す。溝の深さは２８０μｍ、幅８０μｍであり、１７０μｍピッチで凹み部２０の短辺方向に対して略平行に複数個設けられる。それぞれの溝にその内側面が圧電基板１の圧電材料のみから成る部分と、圧電材料と低剛性部材３が溝内に露出する部分が形成される。後に、前者がインクの吐出に寄与する第１のインク室４１となり、後者がインクの制震作用を担う第２のインク室４２となる。
【００７３】
次に、図６を参照して、溝４の内側面に電極５を形成する。さらにインクジェットヘッド後端部となる部分に導電部材８を充填する加工を行なう。電極５は溝開口部方向から、銅ターゲットを用いてスパッタリングにより成膜を行い、溝内側面と溝を隔てる壁の頂上部に電極が形成される。次に、ディスペンサを用いて、溝に対して直交方向に低剛性部材３の略中心位置に一文字に液状の導電性樹脂８０を充填し、硬化させる。この導電性樹脂８０の溝内に充填された部分が、後にインクジェットヘッドの導電部材８となる。
【００７４】
次に、図７を参照して、インク室４内に導電性樹脂８０を充填させた圧電基板１に対して、ダイシングブレード７０を上下させて、ダイシングブレード７０の外径を転写させる加工方法（いわゆるチョッパー加工）により、導電性樹脂８０からなる導電部材８と、インク室４の一部の除去加工を行い各インク室４同士の絶縁性を確保するように、共通インク室１５とを形成する。共通インク室１５は、インクジェットヘッド後端部の溝内に導電性部材８が埋め込まれたことによりマニフォールドとインク室の間のインク供給が妨げられるのを防ぐための役目も備えている。
【００７５】
さらに、ダイシングブレード７０により、溝方向に壁の頂上部に形成されている電極を除去する。なお、溝加工前に圧電基板１表面にドライフィルムレジストを貼り付け、溝加工および電極形成を行ない、その後、ドライフィルムレジストをリフトオフすることにより、壁頂上部に電極を形成しないようにしておくと、溝方向に壁の頂上部に形成されている電極を除去する工程は不要となる。
【００７６】
次に、図８を参照して、カバーウエハ部材２を圧電基板１にエポキシ系接着剤を用いて貼り合わせ、加熱硬化させる。加熱硬化後、インクジェットヘッド１０Ａが所望のサイズとなるように、ダイシングブレードを用いて切断加工する。この加工により、インクジェットヘッドの後端面に導電部材の切断面が露出する。
【００７７】
以上の製造方法においては、大面積の圧電基板１およびカバーウエハ部材２を用いることにより、バッチ処理が可能となり、圧電基板１とカバーウエハ部材２とを接着したウエハーを切断することにより複数個のインクジェットヘッド１０Ａを同時に得ることが可能となる。
【００７８】
次に、厚み５０μｍのポリイミドシートに直径２０μｍの孔（いわゆるノズル６０）がインク室アレイと略等ピッチで空けられているノズルプレート６を、インクジェットヘッド１０Ａの前端面（図１の左端面）にエポキシ系接着剤を用いて接着する。一方、インクジェットヘッド１０Ａの後端面（図１の右端面）に露出している導電部材８に対して、インク室アレイと略等ピッチで引き出し電極がパターニングされているフレキシブル基板９を、アライメントしながら異方性導電膜を介して電気的に接続する。このフレキシブル基板９は外部駆動用ＩＣ（図示省略）に接続される。
【００７９】
その後、インクジェットヘッド１０Ａの後端面に、共通インク室１５およびフレキシブル基板９を覆うようにマニフォールド７をエポキシ系接着剤により接着し、インクの漏れが生じないように接着された周囲部分を封止剤（図示省略）により封止する。以上の工程により、図１および図２に示す、本実施の形態におけるインクジェットヘッド１０Ａが完成する。
【００８０】
なお、本実施の形態においては、インクジェットヘッドのＡ．Ａ．部分の長さは約１．１５ｍｍ、Ｎ．Ａ．部分の長さは約２．１５ｍｍであり、全長を約３．３ｍｍとした。Ａ．Ａ．部分に対するＮ．Ａ．部分の長さの比率は０．５以上であれば、Ｎ．Ａ．部分のインク室４による制振効果が得られるが、比率を１以上にすることが望ましい。
【００８１】
また、第２のインク室４２を隔てる第２のチャンネル壁１２を構成する低剛性部材３として、多孔質系材料を用いることにより、残留振動は減衰し、インクの流れだけを保つことができる。よって、より高速印字化に伴い、特定ノズルの連続吐出時に懸念されるインクの供給を、遅延無く行なうことが可能となる。また、多孔質系材料は、通常材料に比べ振動吸収効果が大きく、残留振動を急速に減衰させることができる。
【００８２】
（実施の形態２）
次に、図９および図１０を参照して、実施の形態２におけるインクジェットヘッド１０Ｂおよびその製造方法について説明する。
【００８３】
（インクジェットヘッド１０Ｂの構造）
図９および図１０を参照して、本実施の形態のインクジェットヘッド１０Ｂの内部構造を説明する。なお、図９は、インクジェットヘッド１０Ｂの内部構造を示す縦断面図である。また、図１０（Ａ）は図９中のＸ（Ａ）−Ｘ（Ａ）線矢視断面図であり、図１０（Ｂ）は図９中のＸ（Ｂ）−Ｘ（Ｂ）線矢視断面図である。なお、図９は、図１０（Ａ），（Ｂ）中のＩＸ−ＩＸ線矢視断面に対応する図である。
【００８４】
このインクジェットヘッド１０Ｂの基本構成は、上記実施の形態１におけるインクジェットヘッド１０Ａと同じであるため、同一または相当部分には、同一の参照番号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８５】
（特徴的構造）
次に、インクジェットヘッド１０Ｂの内部構成について、図９および図１０を参照して説明する。本実施の形態のインクジェットヘッド１０Ｂの構造的特徴は、第２のインク室４２を構成する第２のチャンネル壁１２の頂上部と接着されるカバーウエハ部材２の面に、第１のインク室４１を構成する第１のチャンネル壁１１の頂上部と接着されるカバーウエハ部材２の面とは比べ、剛性の低い低剛性材料を設けている点にある。
【００８６】
図１０（Ａ）は図９のインクジェットヘッド１０ＢのＸ（Ａ）−Ｘ（Ａ）の横断面であり、吐出力の発生を担う第１のインク室４１を含むＡ．Ａ．部分の横断面図である。圧電基板１は基体１ａと、溝深さの略半分の厚みの薄板１ｂがエポキシ系接着剤により貼り合わせて構成されている。基体１ａおよび薄板１ｂは、図中において上下方向に分極している同一の圧電材料であるが、基体１ａと薄板１ｂでは分極方向が異なる。
【００８７】
より具体的には、基体１ａは図中の上方向が＋に分極しているのに対して、薄板１ｂは図中の下方向が＋に分極している。この圧電基板１に薄板１ｂ側から溝加工を施し、カバーウエハ部材２を貼り合わせることで第１のインク室４１が形成される。第１のインク室４１を構成する部分のカバーウエハ部材２の第１のチャンネル壁１１との接合部分は、圧電基板と同等の剛性を有するセラミックス基板、例えば圧電基板、快削性セラミクスなどで構成されている。
【００８８】
第１のインク室４１の内側面には全域に渡って電極５１が形成されており、それぞれのインク室内の電極は実施例１において説明したものと同様の電気接続方法により個別に外部駆動用ＩＣに電気的に接続されて、インク室を介して対向している電極は常に同電位である。
【００８９】
一方、第１のインク室４１を隔てる第１のチャンネル壁１１の間には、外部駆動用ＩＣが与える任意の電位差を印加することが可能である。圧電体により構成されて図中の上下方向に分極している第１のチャンネル壁１１に電極５１により分極方向に対して直交方向に印字データに応じた電圧を印加することにより、第１のチャンネル壁１１がせん断方向にすべり変形する。この変形力がインクを吐出させる力となる。
【００９０】
図１０（Ｂ）は図９のインクジェットヘッド１０のＸ（Ｂ）−Ｘ（Ｂ）横断面である。インク液の残留振動の低減を担う第１のインク室４２を含むＮ．Ａ．部分の横断面図である。第２のインク室４２を構成する第２のチャンネル壁１２が接着される側のカバーウエハ部材２中には、カバーウエハ部材２の基体より剛性の低い低剛性部材３が埋め込まれており、第２のチャンネル壁１２の頂上部は低剛性部材３と接着されている。
【００９１】
電極５２は第２のインク室４２の内側面全域にも形成されており、この部分の電極５２は第１のインク室４１内の電極５１をインクジェットヘッド１０Ｂの後端部まで引き延ばす役目を担う。さらに、図９において、インクジェットヘッド１０Ｂの後端部の第２のインク室４２内には、導電部材８が充填されており、インクジェットヘッド１０Ｂの後端面には導電部材８が露出している。なお、この導電部材８はインク室４内にのみ充填されているため、各インク室４内にある導電部材８は隣接するインク室４内の導電部材と互いに電気的に短絡することはない。
【００９２】
電気的に互いに独立した導電部材８に対して、インク室アレイと略等ピッチで引き出し電極がパターニングされているフレキシブル基板９を、アライメント（位置合わせ）しながら異方性導電膜を介して電気的に接続する。このフレキシブル基板９は外部駆動用ＩＣ（図示省略）に接続されている。すなわち、外部駆動用ＩＣにより印字データに応じて印加される電圧は、フレキシブル基板９に設けられた引き出し電極、インク室後端部に埋め込まれた導電部材８、第２のインク室側面に設けられた電極５２、第１のインク室４１の側面に設けられた電極５１、の順に伝搬し、インク吐出を行なう。
【００９３】
図１０（Ｂ）に示すように、第２のインク室４２を隔てる第２のチャンネル壁１２は、低剛性部材３と貼り合わせられているため、壁から発生する剪断力は非常に小さくなる。よって、第２のインク室４２内において第２のチャンネル壁１２はインク液に対して圧力を印加しインク吐出力を発生することはない。
【００９４】
第１のチャンネル壁１１の変形により、壁部が第１のインク室４１の外側に変形するとインクがマニフォールド７、共通インク室１５、第２のインク室４２を通じて第１のインク室４１に供給および充填される。逆に、内側に変形するとその第１のインク室４１内のインクが加圧されノズル孔６０を通じてインクが噴出する。
【００９５】
インクが噴出するのと同時に第１のインク室４１で生じた圧力波は、インクの供給経路とは逆に第２のインク室４２、共通インク室１５の順に進行していく波と、第１のインク室４１と第２のインク室４２の界面で反射してくる波に分かれる。
【００９６】
しかし、本実施の形態では、この圧力波は、大部分が第１のインク室４１のそれぞれと連通し、かつ隣接するインク室とはチャンネル壁１２を介して隔てられた空間、すなわち第２のインク室４２を伝わっていくため、第１のインク室４１と第２のインク室４２との界面で反射し、第１のインク室４１へ戻る圧力波は非常に少なくなる。
【００９７】
したがって、任意の第１のインク室４１内で生じた圧力波が、第１のインク室４１と第２のインク室４２の界面で反射して第１のインク室４１へ伝搬することはなく、このような圧力波の残留振動を抑制することが可能となる。
【００９８】
（インクジェットヘッド１０Ｂの製造方法）
次に、本実施例の製造法を述べる。本実施例の製造方法は、上記実施の形態１において説明したものと類似する部分が多いため重複する部分は省く。実施の形態１では、圧電基板１中に低剛性部材３を設けていたが、本実施の形態ではカバーウエハ部材２側に低剛性部材３を設けている。
【００９９】
カバーウエハ部材２に低剛性部材３を埋め込む方法としては、実施の形態１において圧電基板に凹み加工を行った後、低剛性部材を埋設する方法と同一の方法を用いることができる。すなわち、カバーウエハ部材２に対してエッチング加工方法、サンドブラスト加工方法、またはダイシング加工方法により凹み部分を形成し、凹み部分に樹脂、または低剛性セラミクスを充填し硬化させ、充填部材がカバーウエハ部材２に対して面位置となるように面研削を行なう。
【０１００】
圧電基板は薄板１ｂ、基体１ａからなるシェブロン基板に薄板１ｂ側から溝加工を施し、スパッタリングにより電極を形成した後、ディスペンサーを用いて溝直交方向に導電性樹脂を充填する。チャンネル壁頂上部の電極と溝内に充填されていない導電性樹脂を、ダイシング加工、または研削加工により除去し、圧電基板を調製する。
【０１０１】
上述したように、低剛性部材を埋設したカバーウエハ部材２と、インク室となる溝が形成された圧電基板を、低剛性部材とチャンネル壁が当接するようにアライメントしながら、エポキシ系接着剤を用いて接着する。その後、ダイシング加工により小片化して、図９および図１０に示す、インクジェットヘッド１０Ｂを得る。なお、ノズル接着、フレキシブル基板接続、および、マニフォールド接着等については上記実施の形態１と同様であるためその説明を省略する。
【０１０２】
（実施の形態３）
次に、図１１を参照して、実施の形態３におけるインクジェットヘッド１０Ｃおよびその製造方法について説明する。本実施の形態におけるインクジェットヘッド１０Ｃは、第２のインク室４２を構成する第２のチャンネル壁１２の壁頂上部の断面を上向きの凸型形状１２ａとすることにより、第２のチャンネル壁１２の剛性を低くしたものである。なお、本実施の形態に係るインクジェットヘッド１０Ｃの横断面は上記実施の形態２において説明したものと同一であるため、重複する説明は省略する。
【０１０３】
（特徴的構造）
図１１（Ａ）はインクジェットヘッド１０Ｃの第１のインク室４１の縦断面図（図９の中のＸ（Ａ）−Ｘ（Ａ）に対応する断面図）であり、構成については上述した実施の形態１および２と同様である。第１のチャンネル壁１１は壁厚が溝深さ方向に渡って一定であり、印字データーに応じてインク吐出を行なうエネルギーを発生することができる。
【０１０４】
一方、図１１（Ｂ）は、インクジェットヘッド１０Ｃの第２のインク室４２の縦断面図（図９の中のＸ（Ｂ）−Ｘ（Ｂ）に対応する断面図）である。第２のチャンネル壁１２は頂上部近傍において壁厚が薄くなり、断面形状が上方に向かった凸型形状１２ａを有している。凸型形状１２ａを備える第２のチャンネル壁１２の頂上部がカバーウエハ部材２中の低剛性部材３と接着され、第２のインク室４２を構成している。
【０１０５】
この構成により、第２のチャンネル壁１２の剛性は非常に低くなり、電圧を印加しても第２のインク室４２内のインクに対して圧力を与えることはない。本実施の形態では第１のチャンネル壁１１および第２のチャンネル壁１２の厚壁部分の厚みが約９０μｍに対して、第２のチャンネル壁１２の頂上部の厚みが約４０μｍとなるように設定した。
【０１０６】
（インクジェットヘッド１０Ｃの製造方法）
インクジェットヘッド１０Ｃの製造方法は、上記実施の形態２において説明したものと同様に、一部低剛性部材を埋設したカバーウエハ部材２と、シェブロン型の圧電基板１に溝加工、電極形成を行った後、第２のチャンネル壁１２となる部分を、溝加工に用いたブレードに対して５０μｍ厚みがあるダイシングブレードで溝方向に溝加工を行なう（第１のチャンネル壁１１を研削しないようにチョッパー加工する）。
【０１０７】
これにより、第２のチャンネル壁１２の壁頂上部を凸型に形成する。その後、ディスペンサーを用いて溝直交方向に導電性樹脂を充填する。そして、チャンネル壁頂上部の電極と溝内に充填されていない導電性樹脂を、ダイシング加工、もしくは研削加工により除去し、圧電基板を調製する。
【０１０８】
低剛性部材を埋設したカバーウエハ部材２と、インク室となる溝が形成された圧電基板とを、低剛性部材と第２のチャンネル壁１２の頂上部とが当接するようにアライメントしながら、エポキシ系接着剤を用いて接着する。その後、ダイシング加工により小片化してインクジェットヘッド１０Ｃを得る。その後のノズル接着、フレキシブル基板接続、マニフォールド接着等については実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【０１０９】
（実施の形態４）
次に、図１２を参照して、実施の形態４におけるインクジェットヘッド１０Ｄおよびその製造方法について説明する。本実施の形態におけるインクジェットヘッド１０Ｄ、第２のインク室４２を構成する第２のチャンネル壁１２の壁頂上部の断面が下向きに凹型形状１２ｃとすることにより、第２のチャンネル壁１２の剛性を低くしたものである。なお、本実施の形態に係るインクジェットヘッドＤの横断面は実施の形態２において説明したものと同一であるため、重複する説明は省略する。
【０１１０】
（特徴的構造）
図１２（Ａ）はインクジェットヘッド１０Ｄの第１のインク室４１の縦断面図（図９の中のＸ（Ａ）−Ｘ（Ａ）に対応する断面図）であり、構成については上述した実施の形態１および２と同様である。第１のチャンネル壁１１は壁厚が溝深さ方向に渡って一定であり、印字データーに応じてインク吐出を行なうエネルギーを発生することができる。
【０１１１】
一方、図１２（Ｂ）は、インクジェットヘッド１０Ｄの第２のインク室４２の縦断面図（図９の中のＸ（Ｂ）−Ｘ（Ｂ）に対応する断面図）である。第２のチャンネル壁１２は頂上部近傍において壁の中央部に溝が加工され、断面形状が下方に向かった凹型形状１２ｃを有している。凹型形状１２ｃを備える第２のチャンネル壁１２の頂上部がカバーウエハ部材２中の低剛性部材３と接着され、第２のインク室４２を構成している。
【０１１２】
この構成により、第２のチャンネル壁１２の剛性は非常に低くなり、電圧を印加しても第２のインク室４２内のインクに対して圧力を与えることはない。本実施の形態では第１のチャンネル壁１１および第２のチャンネル壁１２の厚壁部分の厚みが９０μｍに対して、第２のチャンネル壁１２の頂上部に形成される溝の幅が５０μｍとなるように設定した。
【０１１３】
（インクジェットヘッド１０Ｄの製造方法）
インクジェットヘッド１０Ｄの製造方法は、上記実施の形態２において説明したものと同様に、一部低剛性部材を埋設したカバーウエハ部材２と、シェブロン型の圧電基板に溝加工、電極形成を行った後、第２のチャンネル壁の壁厚中央部をダイシングブレードを用いて溝方向に溝加工を行なう（第１のチャンネル壁上を研削しないようにチョッパー加工する）。
【０１１４】
第２のチャンネル壁１２の壁頂上に幅５０μｍ、深さ１００μｍの溝を設け、壁頂上部を凹型形状１２ｃに形成する。その後、ディスペンサを用いて溝直交方向に導電性樹脂を充填する。その後、チャンネル壁頂上部の電極と溝内に充填されていない導電性樹脂を、ダイシング加工、またはは研削加工により除去し、圧電基板を調製する。
【０１１５】
低剛性部材を埋設したカバーウエハ部材２と、インク室となる溝が形成された圧電基板を、低剛性部材と第２のチャンネル壁１２の頂上部が当接するようにアライメントしながら、エポキシ系接着剤を用いて接着する。その後、ダイシング加工により小片化してインクジェットヘッド１０Ｄを得る。その後のノズル接着、フレキシブル基板接続、マニフォールド接着等については実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【０１１６】
（実施の形態５）
次に、図１３を参照して、実施の形態５におけるインクジェットヘッド１０Ｅおよびその製造方法について説明する。本実施の形態に係るインクジェットヘッド１０Ｅの構造は概ね上記実施の形態１に係るインクジェットヘッド１０Ａと同じであるため、詳細な説明は説明は省略する。なお、図１３は、図２（Ａ），（Ｂ）中のＩ−Ｉ線矢視断面に対応する、インクジェットヘッド１０Ｅの横断面図である。
【０１１７】
（特徴的構造）
本実施の形態におけインクジェットヘッド１０Ｅの特徴的構造は、実施の形態１のインクジェットヘッド１０Ａの構造と比べた場合、第２のインク室４２内に、インク室に対して直交する方向に複数のインク室に渡り連通する、浅溝からなるインク室間流路１６が設けられている点にある。
【０１１８】
図１３に示すように、第２のインク室４２を構成する第２のチャンネル壁１２の頂上部近傍に、インク室間流路１６が、インク室となる溝と直交する方向（紙面直交方向）に幅５０μｍ、深さ２０μｍの溝形状、１００μｍピッチで複数設けられている。
【０１１９】
このインク室間流路１６の条件は、第２のインク室４２のインク室長手方向１ｍｍ当たりのインク室流路１６の開口面積が４×１０⁷μｍ²以下であれば隣接するインク室に残留振動が伝搬して印字に悪影響をおよぼすことなく、隣接する第２のインク室間でインクの補充が可能となり高速印字が可能となる。
【０１２０】
（インクジェットヘッド１０Ｅの製造方法）
インクジェットヘッド１０Ｅの製造方法は、上記実施の形態１において説明したものと同様に、図７に示す工程において、低剛性部材３の所定表面領域にインク室間流路１６を構成する凹み加工を行なう工程を追加する。その他は、実施の形態１の場合と同じである。
【０１２１】
なお、以上の説明では、分極方向の異なる２枚の圧電基板を張り合わせた構造のインクジェットヘッドについて説明したが、単一の圧電基板を用いて、該圧電基板のチャンネル壁の上半分にだけ電極を形成する構造のインクジェットヘッドについても適用できることはいうまでもない。
【０１２２】
また、上記実施の形態３から５に示すインクジェットヘッドの特徴的構造を、適宜上記実施の形態１および２インクジェットヘッドに適用して、さらなるインクジェットヘッドの特性の向上を図ることも可能である。
【０１２３】
したがって、今回開示された各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と考えられるべきである。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が含まれることが意図される。
【０１２４】
【発明の効果】
この発明に基づいたインクジェットヘッドのある局面によれば、インク吐出に寄与する第１のインク室で発生した圧力波は、第１のインク室と一対で構成されており第１のインク室と共通インク室の間に設けられている第２のインク室へ大部分が進行し吸収・減衰される。また、第１のインク室と第２のインク室との界面で反射し第１のインク室へ戻る圧力は非常に少なく、インク吐出後の残留振動を抑制することができる。したがって、高速印字、および高精細印字を行っても、印字データに忠実な高品質な印字が可能である。
【０１２５】
この発明に基づいたインクジェットヘッドの他の局面によれば、部分的に低剛性材料を埋設した圧電基板にダイシング加工等の機械加工を行なうことにより第１のインク室と第２のインク室を同時に形成することが可能となる。また、インク吐出を行なう第１のインク室と、インクの制振効果を担う第２のインク室を、複数のインクジェットヘッドが得られる大面積基板の段階で設けることができるため、小片化したのちにそれぞれに設置する必要がなく量産性が良い。
【０１２６】
さらに、一般に圧電材料は静電容量が大きいが、第２のインク室の内側面に設けられている電極は第１のインク室内にある電極をインクジェットヘッド後端部へ引き出すためのものであり、その寄生容量は大きい。しかし、本発明によれば、第２のインク室を区画するチャンネル壁の構成部材が圧電材料以外の材料で構成されるため、第２のチャンネル壁が圧電材料で構成されている場合に比べ寄生容量が少なく、省エネルギー駆動が可能で、かつ、印字レスポンスが良く高性能なインクジェットヘッドを提供することが可能となる。
【０１２７】
また、さらに、圧電基板中に埋設した低剛性部材の有無によりインク室の吐出駆動の有無が決定されるため、吐出に寄与するインク室の長さ精度は圧電基板の調製精度にのみに依存する。よって、吐出に寄与するインク室の長さ、いわゆるアクティブ長の加工精度が高いインクジェットヘッドを作製することができ、高画質、高速印字への対応に不可欠な加工精度の良い短アクティブ長ヘッドを安定して提供することが可能となる。
【０１２８】
また、この発明に基づいたインクジェットヘッドのさらに他の局面によれば、圧電基板中に低剛性部材を設ける必要がなく、圧電基板への加工プロセスは従来技術通りの加工プロセスを踏襲でき、複雑な工程を必要としない。ゆえに、本発明の構成を有するインクジェットヘッドを容易に作製することが可能となる。
【０１２９】
また、カバーウエハ部材に低剛性部材を設けるプロセスについては、基本的にはザグリ加工を行い、低剛性部材を充填するだけで良く、圧電基板への加工プロセスとは別に加工を行なうことが可能であり、量産時のタクトタイム短縮に繋がる。
【０１３０】
また、この発明に基づいたインクジェットヘッドのさらに他の局面によれば、低剛性材料が樹脂材料であることにより、材料コストが安価で、さらに埋め込み工程、硬化工程、並びに不要部除去工程において、プロセスが簡便でプロセスコストが安価でインクジェットヘッドを作製することが可能となり、その結果、インクジェットヘッドの低コスト化が可能となる。さらに、樹脂材料は比誘電率が低いため、寄生容量が低減し、省エネルギー駆動が可能で、かつ印字レスポンスが早く高性能なインクジェットヘッドを提供することが可能となる。
【０１３１】
また、この発明に基づいたインクジェットヘッドのさらに他の局面によれば、低剛性材料が多孔質系材料であることにより、インクの制振作用を担う第２のインク室を構成する壁部の一部に多孔質系材料を用いることにより、互いに隣接する第２のインク室間において、残留振動は減衰し、インクの流れだけを保つことができる。よって、より高速印字化に伴い、特定ノズルの連続吐出時に懸念されるインクの供給を遅延無く行なうことが可能となる。
【０１３２】
また、多孔質系材料は、通常材料に比べ振動吸収効果が大きく、残留振動を急速に減衰させることができる。したがって、高速印字、および高精細印字を行っても、印字データに忠実な高品質な印字が可能である。また、必要な第２のインク室の長さが短くて良いため、インクジェットヘッドの小型化が可能であり、したがって製造コストが低く、寄生容量も少ない高性能なインクジェットヘッドを提供することが可能となる。
【０１３３】
また、この発明に基づいたインクジェットヘッドのさらに他の局面によれば、第２のチャンネル壁の頂上部近傍の断面形状が凸型に設けられることにより、ダイシング加工などの簡便な加工方法で第１のインク室と第２のインク室を区分することが可能である。また、第２のインク室を区画する第２のチャンネル壁の剛性を低くすることができる。
【０１３４】
また、本発明を上記各発明のインクジェットヘッドと併用させることで、第２のチャンネル壁の剛性を非常に低減することが可能となり、第１のインク室が発生するインク吐出効果は大きなものとなる。
【０１３５】
また、この発明に基づいたインクジェットヘッドのさらに他の局面によれば、第２のチャンネル壁の頂上部に溝平行方向に溝が設けられ、第２のチャンネル壁の頂上部の断面形状が凹型であることにより、ダイシング加工などの簡便な加工方法で第１のインク室と第２のインク室を区分することが可能となる。さらに第２のインク室を区画する第２のチャンネル壁の剛性を低くすることができる。また、本発明を請上記発明のインクジェットヘッドに併用することにより、第２のチャンネル壁の剛性を非常に低減することが可能となり、第１のインク室が発生するインク吐出効果は大きなものとなる。
【０１３６】
さらに、第２のチャンネル壁の頂上部に凹んだ領域、すなわち空気室が形成されるため、第２のチャンネル壁で生じる寄生容量が低減され、省エネルギー駆動が可能で、かつ印字レスポンスが早く高性能なインクジェットヘッドを提供することが可能となる。
【０１３７】
また、この発明に基づいたインクジェットヘッドのさらに他の局面によれば、第２のチャンネル壁の頂上部において、チャンネル壁に直交した方向に複数の溝が設けられていることにより、容易に第２のインク室を区画する第２のチャンネル壁の剛性を低くすることができると共に、残留振動が減衰する範囲内で隣接インク室間のインクのやりとりを行なうことが可能となる。よって、より高速印字化に伴い、特定ノズルの連続吐出時に懸念されるインクの供給を遅延無く行なうことが可能となり、高性能のインクジェットヘッドを提供することが可能となる。
【０１３８】
また、この発明に基づいたインクジェットヘッドの製造方法のある局面によれば、圧電基板に第２のインク室となる領域に凹み部分を形成する工程と、該凹み部分に低剛性材料を充填する工程と、インク室となる溝加工を行なう工程を、少なくとも含むことを特徴とすることにより、上述した効果を有するインクジェットヘッドを、大面積の基板から複数加工することが可能であり、量産に適し、製造コストを下げることができる。
【０１３９】
また、この発明に基づいたインクジェットヘッドの製造方法の他の局面によれば、カバー部材に、第２のインク室となる領域に凹み部分を形成する工程と、該凹み部分に低剛性材料を充填する工程とを少なくとも含むことにより、上述した効果を有するインクジェットヘッドを、大面積の基板から複数加工することが可能であり、量産に適し、製造コストを下げることができる。さらに、圧電基板への加工プロセスとは別に加工を行なうことが可能であり、量産時のタクトタイム短縮に繋がる。
【０１４０】
また、この発明に基づいたインクジェットヘッドの製造方法のさらに他の局面によれば、圧電基板にインク室となる溝加工を行なう工程と、インク室内側面に電極を形成する工程と、第２のチャンネル壁の頂上部近傍が凸型もしくは凹型となるように第２のチャンネル壁上にダイシング加工を行なう工程を少なくとも含むことにより、ダイシング加工で、インク室となる溝を形成する工程と、第２のチャンネル壁の剛性を低くする工程を、同一のダイシング装置で共用することが可能である。
【０１４１】
その結果、新たな設備投資が必要なく、製造コストを低減することが可能となる。さらに、電極を形成した後、第２のチャンネル壁を加工するため、凸型の場合は不要な電極面積を減らし、凹型の場合は途中に空気室が設けられるため、寄生容量を削減することが可能となる。
【０１４２】
また、この発明に基づいたインクジェットヘッドの製造方法のさらに他の局面によれば、ダイシング加工で、インク室となる溝を形成する工程と、第２のチャンネル壁の剛性を低くする工程、隣接する第２のインク室間にインク室間流路を形成する工程を同一のダイシング装置で共用することが可能である。その結果、新たな設備投資が必要なく、製造コストを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１におけるインクジェットヘッド１０Ａの内部構造を示す縦断面図である。
【図２】（Ａ）は図１中のＩＩ（Ａ）−ＩＩ（Ａ）線矢視断面図であり、（Ｂ）は図１中のＩＩ（Ｂ）−ＩＩ（Ｂ）線矢視断面図である。
【図３】実施の形態１におけるインクジェットヘッド１０Ａの製造方法を示す第１断面工程図である。
【図４】実施の形態１におけるインクジェットヘッド１０Ａの製造方法を示す第２断面工程図である。
【図５】実施の形態１におけるインクジェットヘッド１０Ａの製造方法を示す第３断面工程図である。
【図６】実施の形態１におけるインクジェットヘッド１０Ａの製造方法を示す第４断面工程図である。
【図７】実施の形態１におけるインクジェットヘッド１０Ａの製造方法を示す第５断面工程図である。
【図８】実施の形態１におけるインクジェットヘッド１０Ａの製造方法を示す第６断面工程図である。
【図９】実施の形態２におけるインクジェットヘッド１０Ｂの内部構造を示す縦断面図である。
【図１０】（Ａ）は図９中のＸ（Ａ）−Ｘ（Ａ）線矢視断面図であり、（Ｂ）は図９中のＸ（Ｂ）−Ｘ（Ｂ）線矢視断面図である。
【図１１】実施の形態３におけるインクジェットヘッド１０Ｃの内部構造を示す横断面図であり、（Ａ）は図９中のＸ（Ａ）−Ｘ（Ａ）線矢視断面に対応する図であり、（Ｂ）は図９中のＸ（Ｂ）−Ｘ（Ｂ）線矢視断面に対応する図である。
【図１２】実施の形態４におけるインクジェットヘッド１０Ｄの内部構造を示す横断面図であり、（Ａ）は図９中のＸ（Ａ）−Ｘ（Ａ）線矢視断面に対応する図であり、（Ｂ）は図９中のＸ（Ｂ）−Ｘ（Ｂ）線矢視断面に対応する図である。
【図１３】実施の形態５におけるインクジェットヘッド１０Ｅの内部構造を示す横断面図であり、図２（Ａ），（Ｂ）中のＩ−Ｉ線矢視断面に対応する図である。
【図１４】（Ａ）は従来のインクジェットヘッドの横断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）中のＸＩＶ−ＸＩＶ線矢視断面図である。
【符号の説明】
１圧電基板、２カバーウエハ部材、３低剛性部材、４インク室、５電極、６ノズルプレート、７マニフォールド、８導電部材、９フレキシブル基板、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅインクジェットヘッド、１１第１のチャンネル壁、１２第２のチャンネル壁、１５共通インク室、１６インク室間流路、２０凹み部分、４１第１のインク室、４２第２のインク室、５１第１のチャンネル壁側面の電極、５２第２のチャンネル壁側面の電極、６０ノズル孔、７０ダイシングブレード。

Claims

圧電性材料を含む基板に設けられた複数の溝に対してその開口部を塞ぐようにカバーウェハーを配置することによって複数のインク室が設けられ、インクの液滴を吐出するノズル孔が設けられたインクジェットヘッドであって、
インクの吐出を行なうインク室のそれぞれが、前記ノズル孔側に設けられた前記インクの吐出に寄与する第１のインク室と、前記第１のインク室と連通し残留振動を抑えるための第２のインク室とを一対として構成されており、
前記第２のチャンネル壁の頂上部近傍の断面形状が、凸型形状であることを特徴とする、インクジェットヘッド。
圧電性材料を含む基板に設けられた複数の溝に対してその開口部を塞ぐようにカバーウェハーを配置することによって複数のインク室が設けられ、インクの液滴を吐出するノズル孔が設けられたインクジェットヘッドであって、
インクの吐出を行なうインク室のそれぞれが、前記ノズル孔側に設けられた前記インクの吐出に寄与する第１のインク室と、前記第１のインク室と連通し残留振動を抑えるための第２のインク室とを一対として構成されており、
前記第２のチャンネル壁の頂上部に溝平行方向に溝が設けられ、前記第２のチャンネル壁の頂上部近傍の断面形状が凹型形状であることを特徴とする、インクジェットヘッド。
圧電性材料を含む基板に設けられた複数の溝に対してその開口部を塞ぐようにカバーウェハーを配置することによって複数のインク室が設けられ、インクの液滴を吐出するノズル孔が設けられたインクジェットヘッドであって、
インクの吐出を行なうインク室のそれぞれが、前記ノズル孔側に設けられた前記インクの吐出に寄与する第１のインク室と、前記第１のインク室と連通し残留振動を抑えるための第２のインク室とを一対として構成されており、
前記第２のチャンネル壁の頂上部において、チャンネル壁に直交した方向に複数の溝を含むことを特徴とする、インクジェットヘッド。
圧電基板と、前記圧電基板にカバー部材を張り合わせることによりインク室が形成されるインクジェットヘッドの製造方法であって、
凹部が形成された圧電基板のこの凹部に、前記圧電基板より低剛性の材料を埋設する工程と、
前記圧電基板に、前記低剛性材料を分断するように、相互に平行な複数の溝を形成してチャンネル壁を設ける工程と、
上記溝の両側面に電極を形成する工程と、
前記カバー部材と、前記圧電基板とを張り合わせる工程と、
を備える、インクジェットヘッドの製造方法。
圧電基板と、前記圧電基板にカバー部材を張り合わせることによりインク室が形成されるインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記圧電基板に平行かつ複数の溝を形成してチャンネル壁を設ける工程と、
上記溝の両側面に電極を形成する工程と、
あらかじめ凹部を有するカバー部材の前記凹部に前記圧電基板より低剛性の材料を設ける工程と、
前記カバー部材の前記凹部側と、前記圧電基板の溝形成側とを張り合わせる工程と、
を備える、インクジェットヘッドの製造方法。
圧電基板と、前記圧電基板にカバー部材を張り合わせることによりインク室が形成されるインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記圧電基板に平行かつ複数の溝を形成してチャンネル壁を設ける工程と、
前記溝の両側面に電極を形成する工程と、
前記チャンネル壁の頂上部の一部が凸部もしくは凹部となるように、前記チャンネル壁を前記チャンネル壁形成方向に渡ってダイシング加工する工程と、
あらかじめ凹部を有するカバー部材の前記凹部に前記圧電基板より低剛性の材料を設ける工程と、
前記カバー部材の前記凹部側と、前記圧電基板の溝形成側とを張り合わせる工程と、
を備える、インクジェットヘッドの製造方法。
圧電基板と前記圧電基板にカバー部材を張り合わせることによりインク室が形成されるインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記圧電基板に平行かつ複数の溝を形成してチャンネル壁を設ける工程と、
上記溝の両側面に電極を形成する工程と、
前記チャンネル壁の頂上部の一部を前記チャンネル壁形成方向とは直交する方向に渡ってダイシング加工により、複数の凹部溝を形成する工程と、
前記圧電基板に形成された前記溝に、前記圧電基板より低剛性の材料を埋設する工程と、
前記カバー部材と、前記圧電基板とを張り合わせる工程と、
を備える、インクジェットヘッドの製造方法。