JP6157130B2 - 液体吐出装置、液体吐出装置の製造方法、金属配線の製造方法およびカラーフィルターの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧電体からなる隔壁部で仕切られて個別液室が形成された液体吐出装置、液体吐出装置の製造方法、金属配線の製造方法およびカラーフィルターの製造方法に関する。

液体吐出装置である液体吐出ヘッドとして、個別液室内のインクの圧力を変化させ、インクに流れを発生させ、ノズルからインクを吐出させることにより液滴を噴射するものが普及している。特にドロップオンデマンド型のヘッドが最も一般的に普及している。また、インクに圧力を印加する方式には大きく２つの方式がある。それは、圧電素子への駆動信号により個別液室内の圧力を変化させることによりインクの圧力を変化させる方式と、抵抗体への駆動信号により個別液室内に気泡を発生させインクに圧力を加える方式である。

圧電素子を用いた液体吐出ヘッドは、バルクの圧電材料を機械加工することにより、比較的容易に作製することも可能である。また、比較的インクの制約も少なく幅広い材料のインクを記録媒体に選択的に塗布できる利点も有している。このような観点から近年、液体吐出ヘッドをカラーフィルターの製造、配線形成等の工業用に利用する試みも多くなっている。

工業用に利用する圧電方式の液体吐出ヘッドの中でもシェアモード方式が多く採用されている。シェアモード方式は分極処理された圧電体に直交方向に電界を印加することによりせん断変形することを利用している。変形させる圧電体は分極処理されたバルクの圧電材料にダイシングブレードによりインク溝等を加工して形成させる隔壁部である。その隔壁部の両側面には、圧電体を駆動するための電極対が形成され、ノズルが形成されたノズルプレート及びインク供給系を形成することにより液体吐出ヘッドが構成される。

近年、液体吐出ヘッドには、高精細のパターニングが求められている。そのため、吐出液滴の微小化が必要になる。求められている液滴量がサブｐｌ〜数ｐｌ程度の場合、液滴の大きさは通常ノズル径の大きさ程度になる。そこで、ノズル径よりも小さな液滴を形成するために、メニスカスを高速で制御するメニスカス駆動による方法が考えられている（特許文献１参照）。

特開２００３−１６５２２０号公報

しかしながら、ピエゾ駆動による液体吐出装置においてノズル径をφ２０［μｍ］程度でサブｐｌから２ｐｌ程度の液滴を駆動方法により安定に吐出させることは困難であった。

工業用に用いられる液体吐出ヘッドにおいては、吐出の安定化と同時に高精細化も必要とされている。特に、シェアモード方式の液体吐出ヘッドにおいて、ノズル径を例えばφ１５［μｍ］以下にした場合、液滴速度をある速度以上にすると、主滴の前に微小な液滴が高速分離してしまう。このように微小な液滴が主滴の前に形成され、しかも液滴速度が高速な場合には、主滴が対象基板に着弾する前に微小な液滴が対象基板に着弾するため、描画ドットが歪む問題があった。また、主滴の前に分離した液滴は極めて微小であるため、空気抵抗による減速の影響が大きく、対象基板に着弾する前に外乱の影響により浮遊して、意図しない箇所に着弾しまう可能性が高かった。このように、主滴の前に微小な液滴が形成されると高精細に描画することができないという問題があった。

そこで、本発明は、ノズル径が小さい場合であっても、主滴の前に微小な液滴が分離吐出せず、安定して液滴を吐出できる液体吐出装置、液体吐出装置の製造方法、液体吐出装置を用いた金属配線の製造方法およびカラーフィルターの製造方法を提供する。

本発明の液体吐出装置は、互いに対向する第１基板及び第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に高さ方向に対して直交する幅方向に間隔をあけて並設され、長手方向に延びる複数の個別液室を形成する、圧電体で構成された複数の隔壁部と、前記各隔壁部の両側面に配置され、前記各隔壁部をせん断変形させる複数の電極対と、前記各個別液室の前記長手方向の第１端部の側に配置され、前記各個別液室に接続される各ノズルが形成されたノズル部材と、前記各個別液室の前記長手方向の前記第１端部に対して反対の第２端部の側に配置され、前記第１基板及び前記第２基板と共に囲んで共通液室を形成する共通液室形成部材と、を備え、前記各個別液室は、前記第２端部において前記長手方向に対して開口する第１開口部と、前記高さ方向に対して開口する第２開口部とを介して前記共通液室に接続され、前記各電極対は、前記各隔壁部を、ノズル側の部分においてせん断変形させる電界を印加する可動領域と共通液室側の部分において前記電界を印加しない非可動領域とに分割するように、前記可動領域を挟んで対向して配置され、前記各個別液室は、前記第２端部における高さが、前記可動領域と前記非可動領域との境界上の前記第１端部に最も近い境界点における高さよりも高くなるように形成されていることを特徴とする。
また、本発明の液体吐出装置は、互いに対向する第１基板及び第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に高さ方向に対して直交する幅方向に間隔をあけて並設され、長手方向に延びる複数の個別液室を形成する、圧電体で構成された複数の隔壁部と、前記各隔壁部の両側面に配置され、前記各隔壁部をせん断変形させる複数の電極対と、前記各個別液室の前記長手方向の第１端部の側に配置され、前記各個別液室に接続される各ノズルが形成されたノズル部材と、前記各個別液室の前記長手方向の前記第１端部に対して反対の第２端部の側に配置され、前記第１基板及び前記第２基板と共に囲んで共通液室を形成する共通液室形成部材と、を備え、前記各個別液室は、前記第２端部において前記長手方向に対して開口する第１開口部と、前記高さ方向に対して開口する第２開口部とを介して前記共通液室に接続され、前記各電極対は、前記各隔壁部を、ノズル側の部分においてせん断変形させる電界を印加する可動領域と共通液室側の部分において前記電界を印加しない非可動領域とに分割するように、前記可動領域を挟んで対向して配置され、前記各個別液室は、前記第１端部における高さが、前記可動領域と前記非可動領域との境界上の前記第１端部に最も近い境界点における高さよりも低くなるように形成されていることを特徴とする。
また、本発明の液体吐出装置は、互いに対向する第１基板及び第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に高さ方向に対して直交する幅方向に間隔をあけて並設され、長手方向に延びる複数の個別液室を形成する、圧電体で構成された複数の隔壁部と、前記各隔壁部の両側面に配置され、前記各隔壁部をせん断変形させる複数の電極対と、前記各個別液室の前記長手方向の第１端部の側に配置され、前記各個別液室に接続される各ノズルが形成されたノズル部材と、前記各個別液室の前記長手方向の前記第１端部に対して反対の第２端部の側に配置され、前記第１基板及び前記第２基板と共に囲んで共通液室を形成する共通液室形成部材と、を備え、前記各個別液室は、前記第２端部において前記長手方向に対して開口する第１開口部と、前記高さ方向に対して開口する第２開口部とを介して前記共通液室に接続され、前記複数の個別液室のうち隣り合う２つの個別液室の間には、前記共通液室に非接続となり、前記各隔壁部で仕切られた空気室が、前記幅方向に前記第２開口部とオーバーラップしないように形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、ノズルの径を小さくし、吐出する液滴量を少なくする場合であっても、主滴の前に微小液滴が分離生成されることなく、安定して液滴を吐出することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る液体吐出装置である液体吐出ヘッドの一例としてのインクジェットヘッドを示す分解模式図である。 吐出ユニットの長手方向に垂直な面に沿う断面図である。 インクジェットヘッドの長手方向に平行な面に沿う断面図である。 個別液室及び共通液室を示す斜視図である。 インクジェットヘッドの製造方法を説明するための図である。 インクジェットヘッドの製造方法を説明するための図である。 インクジェットヘッドの製造方法を説明するための図である。 インクジェットヘッドの製造方法を説明するための図である。 インクジェットヘッドの製造方法を説明するための図である。 インクジェットヘッドの製造方法を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る液体吐出装置である液体吐出ヘッドの一例としてのインクジェットヘッドを示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る液体吐出装置である液体吐出ヘッドの一例としてのインクジェットヘッドを示す断面図である。 実施例１及び比較例のインクジェットヘッドにおける液滴の吐出状態を示す図である。 Ｌ１／Ｌ２に対するΔＶ／Ｖの関係を示すグラフである。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る液体吐出装置である液体吐出ヘッドの一例としてのインクジェットヘッドを示す分解模式図である。図１に示すインクジェットヘッド１００は、液体吐出方向Ａ１と平行な長手方向Ａ２に対して直交する幅方向Ｂに一列に並設された複数の個別液室１及び複数のダミー室２が形成された吐出ユニット１０を備えている。吐出ユニット１０の液体吐出側の面（前面）には、各個別液室１に対応して各ノズル３０ａが形成されたノズル部材としてのノズルプレート３０が配置されている。吐出ユニット１０とノズルプレート３０とは、個別液室１とノズル３０ａとの位置が一致するよう（即ち、個別液室１とノズル３０ａとが連通するよう）アラインメントされて接着されている。これにより、各ノズル３０ａが各個別液室１に接続される。個別液室１は、前面から液体供給面（背面）に向けて突き抜けている。ダミー室２は、前面側には突き抜けているが、液体供給面（背面）側には突き抜けていない空気室である。

吐出ユニット１０の背面側には、インクタンク（不図示）に連通するインク供給口４１と、インク回収口（不図示）が設けられた、共通液室形成部材としてのマニホールド４０とが接合されている。吐出ユニット１０の下面には、フレキシブル基板５０が接合されている。

吐出ユニット１０は、互いに対向する２つの基板１１，１２（第１基板１１及び第２基板１２）と、第１基板１１と第２基板１２との間に高さ方向Ｃに対して直交する幅方向Ｂに間隔をあけて並設された複数の隔壁部３と、を有している。

これら隔壁部３は、長尺に形成されており、複数の隔壁部３により、長手方向Ａ２に延びる複数の個別液室１及び複数のダミー室２が形成されている。各隔壁部３は、高さ方向Ｃに分極された圧電体で構成されている。

第１基板１１は、ＰＺＴ等の圧電材料で形成されている。第２基板１２は、個別液室１及びダミー室２を封止するための天板である。第２基板１２の材質は、第１基板１１と同一材料であるＰＺＴ等の圧電材料、又はアルミナ等のセラミックス材料でも良い。

図２は、吐出ユニット１０の長手方向Ａ２に垂直な面に沿う断面図である。また、吐出ユニット１０は、図２に示すように、各隔壁部３の幅方向Ｂの両側面に配置され、各隔壁部３をせん断変形させる複数の電極対（一対の電極）１３を有している。つまり、各隔壁部３には、それぞれ電極対１３が設けられている。具体的には、各隔壁部３には、液体吐出方向Ａ１（長手方向Ａ２）と直交する方向、即ち、幅方向Ｂの両側面に、信号電極１４及び信号電極１５からなる電極対１３がそれぞれ設けられている。信号電極１４は、ダミー室側に、信号電極１５は、個別液室側に配置されている。

第１基板１１の一方の面１１ａには、信号電極１４に連続して接続され、信号電極１４に電気的に導通する底面電極１７と、信号電極１５に連続して接続され、信号電極１５に電気的に導通する底面電極１８とが形成されている。ダミー室２において、両側に形成された底面電極１７，１７同士は、分断溝１９により分断されて電気的に絶縁されている。

フレキシブル基板５０（図１）は、ダミー室２側に配置した信号電極１４を、グラウンドに接地するためのグラウンド電極５１と、個別液室１側に配置した信号電極１５に、個別に電気信号を印加するための信号電極５２とを有している。

また、第１基板１１において、隔壁部３が配置された側の面１ａとは反対側の面には、電極生成と同時に全面に導体からなるめっきが施されている。そして、第１基板１１において、隔壁部３が配置された側の面１ａとは反対側の面には、ダミー室２側の信号電極１４に対応する個別信号線を分断する分断溝と、個別液室１側の信号電極１５に対応するＧＮＤ電極信号線を分断する分断溝とが形成されている。

フレキシブル基板５０を介して電極対１３に電圧が印加されることにより、隔壁部３には、分極方向と直交する方向（幅方向Ｂ）に電界が印加され、隔壁部３は、幅方向Ｂにせん断変形する圧電素子として機能する。具体的には、信号電極１５をグラウンド電位とし、この信号電極１５に対して信号電極１４に電圧を印加する。個別液室１内の信号電極１５はグラウンド電位であるため、導電性を有する液体を用いることができる。

図３は、インクジェットヘッド１００の長手方向Ａ２に平行な面に沿う断面図であり、図３（ａ）は、個別液室１の断面図、図３（ｂ）は、ダミー室２の断面図である。

図３（ａ）に示すように、個別液室１の液体吐出側である長手方向Ａ２の第１端部１ａの側には、ノズルプレート３０が配置されている。一方、個別液室１の液体供給側である、第１端部１ａに対して反対側の長手方向Ａ２の第２端部１ｂの側には、マニホールド４０が配置され、基板１１，１２及びマニホールド４０に囲まれて共通液室４３が形成されている。

共通液室４３は、各個別液室１に接続されている。共通液室４３には、不図示のインクタンクから、インク供給口４１を介してインクが供給される。共通液室４３に供給されたインクは、各個別液室１へ充填される。そして、電極対１３によって分極方向と直交する方向に電界が印加されることにより、隔壁部３がせん断変形し、個別液室１の体積が変化する。これにより、液体（液滴）であるインク（インク滴）がノズル３０ａから吐出される。

本実施形態では、図２に示すように、複数の隔壁部３は、第１基板１１の一方の面１１ａから突出するように互いに幅方向Ｂに間隔をあけて形成されている。即ち、複数の隔壁部３は、一方の面１１ａに、幅方向Ｂに間隔をあけて突設されている。そして、各隔壁部３の先端部３ａと、第２基板１２の一方の面１２ａとが接着剤１６によって接合されて、個別液室１とダミー室２とが隔壁部３で仕切られて幅方向Ｂに交互に形成される。つまり、複数の個別液室１のうち隣り合う２つの個別液室１，１の間には、各隔壁部３で仕切られたダミー室２が形成されている。ダミー室２は、共通液室４３に非接続となる空気室である。

隔壁部３は、図２中の矢印で示すように、第１基板１１の一方の面１１ａから突出し、高さ方向Ｃと平行方向に分極された基端側圧電体３Ａと、それとは逆方向に分極された先端側圧電体３Ｂとが接着剤３Ｃによって接合された、シェブロン構造となっている。

本実施形態では、ノズル３０ａの径が、５［μｍ］〜１５［μｍ］の範囲内である。つまり、ノズル３０ａから吐出させる液滴量を微小（例えば、１［ｐｌ］〜３［ｐｌ］）にするために、ノズル３０ａの径を小さくしている。

図４は、個別液室１及び共通液室４３を示す斜視図である。図４（ａ）は、第１開口部、図４（ｂ）は、第２開口部を説明するための個別液室１及び共通液室４３を示す斜視図である。

各個別液室１は、第２端部１ｂにおいて長手方向Ａ２に対して開口する第１開口部１ｃと、高さ方向Ｃに対して開口する第２開口部１ｄとを介して共通液室４３に接続されている。つまり、第１開口部１ｃは、長手方向Ａ２に対して垂直な面に対向し、第２開口部１ｄは、高さ方向Ｃに対して垂直な面に対向している。

このように、個別液室１は、共通液室４３に２面で接触している。第２開口部１ｄは、第２端部１ｂ側に配置され、第２端部１ｂから長手方向Ａ２に沿ってノズル側である第１端部１ａに向かって延びている。第１開口部１ｃと第２開口部１ｄとは、開口方向が直交している。

第２基板１２には、ざぐり部（凹部）１２ｃが形成されている。共通液室４３は、マニホールド４０により形成された空間である液室部分４３Ａと、液室部分４３Ａに連接され、基板１２のざぐり部（凹部）１２ｃにより形成された空間である液室部分４３Ｂとで構成されている。このざぐり部１２ｃは、図１に示すように、第２基板１２の長手方向Ａ２の共通液室側の端面１２ｂと基板１２の面１２ａとに跨って形成された凹部である。つまり、図３に示すように、液室部分４３Ｂは、液室部分４３Ａから長手方向Ａ２に沿ってノズル側に延びるようにざぐり部１２ｃにより形成されている。個別液室１は、第１開口部１ｃを通じて液室部分４３Ａに接続されると共に、第２開口部１ｄを通じて液室部分４３Ｂに接続される。

ざぐり部１２ｃはドリル加工にて形成する。深さは０．２［ｍｍ］〜１［ｍｍ］、ざぐり部１２ｃの長手方向Ａ２に対応する長さＬ１は、個別液室１の長手方向Ａ２の全長Ｌ２の０．２倍〜０．７倍程度である。

また、ダミー室２は、幅方向Ｂに第２開口部１ｄとオーバーラップしないように形成されている。つまり、幅方向Ｂから見てダミー室２と第２開口部１ｄとが重ならないように、ダミー室２の長手方向Ａ２の長さが設定されている。換言すると、ダミー室２は、ダミー室２と共通液室４３の液室部分４３Ｂとが接触しないように、個別液室１よりも長手方向Ａ２に短く形成されている。これにより、ダミー室２と共通液室４３とが連通しないようになっている。

本実施形態では、インクが個別液室１の２方向から導入されることから、個別液室１内にてインクの流れが乱れる。これにより、ノズル３０ａへの液体吐出方向Ａ１への流れだけでなく、液体吐出方向Ａ１に対し、直交方向の流れが局所的に発生する。この作用により、ノズル３０ａの液体入口付近の流れが、ノズル３０ａの中心部に集中するようなインクの流速を緩和している。この結果、主滴から微小液滴が分離する現象を抑制することができ、安定して液滴を吐出することが可能となる。

また、第１開口部１ｃと第２開口部１ｄとは、接触して形成されている。これにより、第１開口部１ｃと第２開口部１ｄとがつながった１つの大きな開口部が形成されている。そのため、個別液室１におけるインクの流路抵抗が低下するので、各開口部１ｃ，１ｄからインクが個別液室１に流入しやすくなり、より効果的にインクの流速がノズル３０ａの中心部に集中するのを緩和することができる。したがって、より効果的に、主滴から微小液滴が分離する現象を抑制することができる。

また、第１開口部１ｃは、個別液室１の第２端部１ｂにおける長手方向Ａ２に垂直な面に沿う断面、即ち、個別液室１の第２端部１ｂにおける端面と一致している。つまり、個別液室１の後方側での開口面積が最大となり、絞り部が形成されない。そのため、微小液滴の発生する主滴速度の閾値が更に上昇し、より効果的に、主滴から微小液滴が分離する現象を抑制することができる。

次に、インクジェットヘッド１００の製造方法について説明する。まず、圧電基板２４の製造方法について図５を用いて説明する。図５（ａ）に示す圧電板２３Ａは、圧電材料の母材を板厚方向に分極処理した基板である。圧電材料としては、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛：ＰｂＴｉＺｒＯ_３）、チタン酸バリウム、ＰＬＺＴ（ランタン置換チタン酸ジルコン酸鉛）等の、圧電作用を有する材料を使用する。

圧電板２３Ａを形成するためには、まず圧電材料を焼結させ所望の形状に加工する。その後、ＨＩＰ（Ｈｏｔ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）を行う。具体的な処理としては、一度焼結したセラミック素材を１０００℃以上、１０００気圧以上のガス圧でさらに焼き固める。この処理によって焼結体中のボイド（気泡）を減少させることが可能となる。主に、微細加工を施す場合にこの処理を用いる。このＨＩＰ処理後の基板の上下面に分極処理用電極としてＡｇペーストを数［μｍ］程度形成させる。次に、２〜５［ｋＶ／ｍｍ］の電界を電極に印加し分極処理を行う。最終的に、分極に利用した電極を研削処理し、圧電板２３Ａを形成する。分極の方向は、図５（ａ）中矢印Ｐ１方向である。

同様に、圧電板２３Ａよりも板厚の薄い基板を同様な工程で図５（ｂ）に示す分極処理が施された圧電板２３Ｂを形成する。圧電板２３Ｂの分極方向は、圧電板２３Ａの分極方向と逆方向の矢印Ｐ２方向である。

次に、図５（ｃ）に示すように、圧電板２３Ａにエポキシ接着剤等の接着剤３Ｃをスクリーン印刷等で数［μｍ］〜十数［μｍ］程度塗布する。その後、接着剤３Ｃを塗布してある面に圧電板２３Ｂを分極方向が上方向になるように接合させ、加熱圧着し、圧電板２３Ａと圧電板２３Ｂとを接着剤３Ｃにより接合し、図５（ｄ）に示す圧電基板２４が得られる。

次に、図６を用いて、個別液室１の加工について説明する。図６（ａ）は、圧電基板の正面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＤ−Ｄ線に沿う圧電基板の断面図である。図６（ａ）に示すように、ダイシングブレードを用いて圧電基板２４に個別液室１を形成する。ダイシングブレード厚さは、４０［μｍ］〜８０［μｍ］とする。ダイシングブレード径はΦ５１［ｍｍ］〜１０２［ｍｍ］程度を用いるのが一般的である。圧電材料の加工にはダイヤモンド砥粒として＃１０００〜＃１６００程度のものを用いる。砥粒ボンドにはレジンボンドを採用するのがよい。ダイシング装置としては、少なくとも２軸制御可能な装置であれば問題無い。ダイシングブレードの回転速度は２０００［ｒｐｍ］〜３００００［ｒｐｍ］程度とする。ダイシングブレードが加工時の加工部材への応力を低減するためにステージ送り速度は０．１［ｍｍ／ｓ］〜０．５［ｍｍ／ｓ］に設定する。個別液室１の深さは、図６（ｂ）ノズル側である第１端部１ａが浅く絞ってある。インク供給側である第２端部１ｂに対しては、一定の深さであり、その深さは１５０［μｍ］〜４００［μｍ］程度である。個別液室１の深さは、接着剤３Ｃの層がほぼ高さ方向Ｃに対して中心位置になるように圧電基板２４の板厚も設定する必要がある。なお、個別液室１の深さは、第１端部１ａから第２端部１ｂに向かって一定であっても良い。

次に、図７を用いて、ダミー室２の加工について説明する。図７（ａ）は、圧電基板の正面図、図７（ｂ）は、Ｅ−Ｅ線に沿う圧電基板の断面図である。図７（ａ）に示すように、個別液室１と同様、ダイシングブレードを用いて圧電基板２４にダミー室２を形成する。ダミー室２は、個別液室１を形成する隔壁部３により挟まれて形成されている。

ダミー室２を持つ構造では、個別液室１を単独で制御可能である利点を有している。ダイシングブレードの厚さは、６０［μｍ］〜１５０［μｍ］である。ダイシングブレードの径はΦ５１［ｍｍ］〜１０２［ｍｍ］程度とするのが一般的である。圧電材料の加工にはダイヤモンド砥粒は＃１０００〜＃１６００程度のものを用いる。砥粒ボンドにはレジンボンドを採用するのがよい。ダイシング装置としては、少なくとも２軸制御可能な装置であれば問題無い。ダイシングブレードの回転速度は２０００［ｒｐｍ］〜３００００［ｒｐｍ］程度とする。ダイシングブレードが加工時の加工部材への応力を低減するためにステージ送り速度は０．１［ｍｍ／ｓ］〜０．５［ｍｍ／ｓ］に設定する。

ダミー室２の加工位置は、図７（ａ）に示すように、２つの個別液室１の間の中央である。ダミー室２の深さは、図７（ｂ）に示すように、高さ方向Ｃに対して、インク供給側の端部２ｂが浅く絞ってあり、インク供給側の端部２ｂにおいて共通液室４３と連通しないように溝が途中までとなっている。これは、ダミー室２にインクが入らないようにするためである。ノズル側の端部２ａに対しては一定の深さであり、ダミー室２の加工深さは、個別液室１の深さと同一もしくは＋１５％以内とする。個別液室１，１の間にダミー室２を加工することにより、隔壁部３が個別液室１の両側に形成される。隔壁部３が変位する圧電素子となる。隔壁部３は反対方向に分極された圧電体からなる。

次に、図８を用いて、引き出し電極溝７の加工について説明する。図８（ａ）は、圧電基板の正面図、図８（ｂ）は、Ｅ−Ｅ線に沿う圧電基板の断面図である。図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、圧電基板２４のノズル側において、ダミー室２の端部２ａにつながる引き出し電極溝７を、ダイシングブレードにより同様に形成する。加工条件はダミー室２の形成と同一である。つまり、図８（ａ）に示すように、ノズルプレートが接着される接着面２５に、ダミー室２に連通する引き出し電極溝７を形成する。

次に、図９を用いて、電極対１３の形成について説明する。なお、信号電極１５は、個別液室１側に配置され、フレキシブル基板５０のグラウンド電極５１に電気的に接続され、グラウンドに接地される。信号電極１４は、ダミー室２側に配置され、フレキシブル基板５０の信号電極５２に電気的に接続され、電圧が印加される。

電極となる導体２６を、電気的絶縁性を有する圧電基板２４の表面に無電解めっき処理にて形成する。この無電解めっき処理は、Ｎｉめっき等を形成する処理である。無電解めっき工程としては、まず、圧電基板２４の表面を適当なエッチング剤で表面に微細な窪みを形成する。次に、圧電材として広く利用されているＰｂを表面から除去する脱鉛処理を行う。さらに、めっき触媒として、最表面にＳｎやＰｄを吸着させる。第１段階は、濃度０．１％塩化第１錫水溶液につけて、塩化第１錫を吸着させる。続いて吸着した塩化錫と塩化パラジウムの酸化還元反応により、金属パラジウムを表面に吸着させる。この状態で、Ｎｉめっき液に浸漬することで、Ｎｉの無電解めっき膜からなる導体２６が成長する。Ｎｉめっき膜としては、Ｎｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｂの何れでも良い。膜厚は、表面を被覆することや抵抗値を考慮して決定される。０．５［μｍ］〜２．０［μｍ］程度に設定する。

次に、不要部分のめっき除去について説明する。除去する部分として、隔壁部３の上側部分及びノズルプレート接着面を研磨により除去する。除去する量としては、めっき膜である導体２６の厚さの３〜１０倍程度除去すると良い。

次に、各個別液室１に対して、個別に隔壁部３を駆動させるために、ダミー室２の底部において、分断溝１９により信号電極１４，１４に分断する。分断溝１９は、これまでの溝加工と同様にダイシングブレードで加工する。分断溝１９の幅は、ダミー室２の１／２から１／３程度の幅が望ましい。深さとしては１０［μｍ］〜５０［μｍ］程度が望ましい。分断位置は、ダミー室２内の底部の長手方向に全てであり、かつ引き出し電極溝７内の前面に亘って分断する。このように、ダミー室２にて分断溝１９で信号電極１４，１４に分断することで、各個別液室１に対応する信号電極１４同士を電気的に絶縁することができる。

次に、図１０を用いて、逃げ溝６の加工について説明する。図１０（ａ）は、圧電基板の正面図、図１０（ｂ）は、Ｅ−Ｅ線に沿う圧電基板の断面図である。分断溝１９に加えて、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、各引き出し電極溝７を横断するように、圧電基板２４の前面の個別液室１の下側に、接着剤の逃げ溝６を形成する。深さとしては、５［μｍ］〜４０［μｍ］程度が望ましい。

次に、ノズルプレート３０（図１参照）にインクを吐出させるためのノズル３０ａを複数形成する。ノズルプレート３０の材質は、ポリイミド、ニッケル、ＳＵＳ等のいずれでも良い。ポリイミドの場合には、撥インク膜として含フッ素高分子を含む溶媒をスピン塗布方法等でコーティングする。含フッ素高分子としては、ポリジパーフルオロアルキルフマレート、テフロンＡＦ（登録商標）、サイトップ（登録商標）のような溶媒可溶性含フッ素重合体があるがこれに限定されるものではない。ノズル３０ａは、撥インク膜の裏面側にエキシマレーザ光を集光、照射することで形成する。

そして、隔壁部３が設けられた第１基板１１（加工を終えた圧電基板２４）に対して、ノズルプレート３０、マニホールド４０、第２基板１２及びフレキシブル基板５０をアライメント接着し、インクジェットヘッド１００が完成する。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る液体吐出装置について説明する。本実施形態においても、液体吐出装置は、インクジェットヘッドである。図１１は、本発明の第２実施形態に係る液体吐出装置である液体吐出ヘッドの一例としてのインクジェットヘッドを示す断面図である。図１１（ａ）は、個別液室に沿う断面図、図１１（ｂ）は、ダミー室に沿う断面図である。なお、上記第１実施形態と同様の構成については、同一符号を用い、その説明については省略する。

インクジェットヘッド１００Ａは、上記第１実施形態と同様、基板１１，１２、ノズルプレート３０及びマニホールド４０を備えている。また、インクジェットヘッド１００Ａは、上記第１実施形態と同様、複数の隔壁部を備えており、複数の個別液室１及び複数のダミー室２が形成されている。

各隔壁部において、各電極対１３は、ノズル側の部分でせん断変形させる電界を印加する可動領域Ｒ１と、共通液室側の部分で電界を印加しない非可動領域Ｒ２とに２分割するように、各隔壁部３の両側面に可動領域Ｒ１を挟んで対向して配置されている。

なお、本第２実施形態では、隔壁部３の両側面において、個別液室１側の側面全体、及びダミー室２の側面全体に導体が形成されているが、幅方向から見て互いに重なる部分（図１１（ａ）中、斜線部分）のみが、信号電極１４，１５となる。

ここで、幅方向から見て、可動領域Ｒ１と非可動領域Ｒ２との境界Ｘ上の第１端部１ａに最も近い境界点をＰとする。また、境界点Ｐにおける長手方向Ａ２に垂直な面に沿う個別液室１の断面の断面積をＳ１とし、第２端部１ｂにおける長手方向Ａ２に垂直な面に沿う個別液室１の断面の断面積をＳ２とする。

各個別液室１は、断面積Ｓ２が断面積Ｓ１よりも広くなるように形成されている。本第２実施形態では、個別液室１の幅は、第１端部１ａから第２端部１ｂに亘って一定の長さに形成されている。したがって、本第２実施形態では、第２端部１ｂにおける各個別液室１の高さＨ２が、境界点Ｐにおける各個別液室１の高さＨ１よりも高い。

このとき、個別液室１において、長手方向Ａ２に垂直な面に沿う断面の断面積は、境界点Ｐから長手方向Ａ２に共通液室４３に向かって大きくなっており、共通液室４３に接する面の断面積Ｓ２は、個別液室１の断面積において最大面積である。

本第２実施形態では、各個別液室１は、各個別液室１の長手方向Ａ２に垂直な面に沿う断面の断面積が、境界点Ｐから第２端部１ｂに向かうに連れて連続的に広くなるように形成されている。なお、断面積が連続的に変化するものとしたが、段階的に広くなるように形成してもよい。したがって、個別液室１において、長手方向Ａ２の中央部よりもノズル側に圧力中心があり、ノズルにおける液体としてのインクに効果的に圧力を付与することができる。

また、各個別液室１は、第１端部１ａにおける高さが、可動領域Ｒ１と非可動領域Ｒ２との境界上の第１端部１ａに最も近い境界点Ｐにおける高さよりも低くなるように形成されている。したがって、ノズルの近傍で効果的に液体としてのインクに圧力を付与することができる。

以上、本第２実施形態においても、上記第１実施形態と同様、ノズルの径を小さくし、吐出する液滴量を少なくする場合であっても、主滴の前に微小液滴が分離生成されることなく、安定して液滴を吐出することが可能となる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る液体吐出装置について説明する。本実施形態においても、液体吐出装置は、インクジェットヘッドである。図１２は、本発明の第３実施形態に係る液体吐出装置である液体吐出ヘッドの一例としてのインクジェットヘッドを示す断面図である。図１２（ａ）は、個別液室に沿う断面図、図１２（ｂ）は、ダミー室に沿う断面図である。

インクジェットヘッド１００Ｂは、上記第１実施形態と同様、基板１１，１２、ノズルプレート３０及びマニホールド４０を備えている。また、インクジェットヘッド１００Ｂは、上記第１実施形態と同様、複数の隔壁部を備えており、複数の個別液室１及び複数のダミー室２が形成されている。

上記第１実施形態では、第２基板１２にざぐり部１２ｃが形成されて、第２開口部１ｄを通じて個別液室１に接続される共通液室４３の液室部分４３Ｂが形成される場合について説明したが、これに限定するものではない。ざぐり部は、第１基板及び第２基板の少なくとも一方に形成されていればよく、図１２に示すように、第１基板１１にざぐり部１１ｃが形成されていてもよい。この構成であっても、上記第１実施形態と同様、ノズルの径を小さくし、吐出する液滴量を少なくする場合であっても、主滴の前に微小液滴が分離生成されることなく、安定して液滴を吐出することが可能となる。

［実施例１］
次に、実施例１に係るインクジェットヘッドについて説明する。図５に示す圧電板２３Ａ，２３Ｂの材料としてＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛：ＰｂＴｉＺｒＯ_３）を使用した。図５の圧電板２３Ａ，２３Ｂを形成するために焼結を行った後、ＨＩＰ処理として１１００℃、１０００気圧ガスでさらに焼き固めた。ガスはＡｒ１００％雰囲気とした。このＨＩＰ処理により、ボイドは８％から３％に減少させることができた。このＨＩＰ処理後の圧電板２３Ａ，２３Ｂの上下面に分極処理用電極としてＡｇペーストを３［μｍ］形成させた。次に、２［ｋＶ／ｍｍ］の電圧を上下電極に印加し分極処理を行った。分極に利用した電極を研削処理し、圧電板２３Ａ，２３Ｂを形成した。この時、圧電基板２４の板厚が１５０［μｍ］になるように研削した。

次に、圧電板２３Ａと圧電板２３Ｂとをエポキシ接着剤等の接着剤３Ｃにより接着した。エポキシ接着剤として、（株）スリーボンド社製の２液混合タイプで熱硬化型である接着剤（主剤：２０２２、硬化剤：２１３１Ｄ）を用いた。基板２３Ａの分極方向を下方向にするようにして、エポキシ接着剤を上面にスクリーン印刷で１０［μｍ］塗布した。その後、接着剤３Ｃを塗布してある面に圧電板２３Ｂを分極方向が上方向になるように接合させ、１００℃に加熱圧着し圧電板２３Ａと圧電板２３Ｂとを接合させ、１時間保持し、硬化接着して圧電基板２４を作成した。

図６に示すように、圧電基板２４に個別液室１を形成した。ダイシングブレード厚さは、５０［μｍ］であった。ダイシングブレード径はΦ６４［ｍｍ］であった。ダイヤモンド砥粒は＃１６００を用いた。ダイシング装置としては、ディスコ社製ダイシングソーＤＡＤ６２４０ Ｆｕｌｌｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｄｉｃｉｎｇ Ｓａｗ（１．２［ｋＷ］スピンドル）を使用した。ダイシングブレードの回転速度は２００００［ｒｐｍ］に設定した。ステージ送り速度は０．２［ｍｍ／ｓ］に設定した。個別液室１の深さは３００［μｍ］であった。複数の個別液室１のピッチは、２５４［μｍ］であった。本実施例１では１列に１００個の個別液室１を製作した。

次に、図７に示すように、圧電基板２４にダミー室２を形成した。ダイシングブレード厚さは、１００［μｍ］であった。ダイシングブレード径は個別液室１の加工と同一径であるΦ６４［ｍｍ］を用いた。砥粒も同一の＃１６００を用いた。ダイシングブレードの回転速度及びステージの送り速度に関しても個別液室１の加工と同一条件で加工した。ダミー室２の加工深さは、３３０［μｍ］であった。隔壁部３の厚さは５２［μｍ］であった。

次に、図８に示すように、ダミー室２に引き出し電極溝７を、ダイシングブレードにより同様に形成した。加工条件はダミー室２の形成と同一とした。溝深さは４００［μｍ］であった。

次に、図９に示すように、信号電極１４，１５を形成するため、無電解めっき工程として、圧電基板２４の表面をフッ酸希釈液にて表面に微細な窪みを形成し、次に、５０％硝酸液に５分間室温で浸漬し、Ｐｂを表面から除去する脱鉛処理を行った。触媒付与工程として、第１段階は、濃度０．１％塩化第１錫水溶液に室温で２分間浸漬し、塩化第１錫を吸着させた。続いて吸着した塩化錫と０．１％塩化パラジウム水溶液に室温で２分間浸漬し酸化還元反応により、金属パラジウムを表面に吸着させた。この状態で、Ｎｉめっき液としては、基本浴に金属塩として硫酸ニッケル、還元剤としてＤＭＡＢ｛（ＣＨ_３）_２ＮＨ・ＢＨ_３｝を使用した。めっき浴温度は６０℃とし、ｐＨ６．０にＮａＯＨとＨ_２ＳＯ_４を用いて調整した。この方法で、圧電基板２４の表面にＮｉ−Ｂのめっき導体２６を０．８［μｍ］形成した。さらに、ニッケル表面に金を形成した。金は、置換金めっきにより形成した。置換金めっき浴として亜硫酸金ナトリウム塩とするノーシアンタイプを使用し、浴温６８℃、ｐＨ７．３にて膜厚として０．０５［μｍ］形成した。

次に、隔壁部３の上側部分及びノズルプレート接着面を、５［μｍ］研磨により除去した。次に、各個別液室１に対して、個別に隔壁部３を駆動させるために、ダミー室２の底部において信号電極１４，１４に分断する分断溝１９を形成した。分断方法としては、ダイシングブレードで分断加工した。ブレード幅は４０［μｍ］であった。分断溝１９の加工深さとしては、２０［μｍ］とした。

また、図１０に示すように、引き出し電極溝７を横断するように前面の個別液室の開口部の下側に接着剤の逃げ溝６を、分断溝１９と同一のブレードを用いて形成した。深さは、２０［μｍ］とした。

図１に示すように、ノズルプレート３０にインクを吐出させるためのノズル３０ａを形成した。ノズルプレート３０の材質は、ポリイミドとした。撥インク膜としてサイトップ（登録商標）を吐出側の表面に形成した。その後、撥インク膜の反対側にエキシマレーザ光を集光し、ノズル３０ａを形成した。ノズル３０ａの出射側がφ４、５、７、１０、１２、１５、１８［μｍ］のノズルプレート３０を作成した。レーザ加工の出射側の小さい径が液滴形成のためのノズル３０ａの出射部に相当する。

マニホールド４０は、個別液室１にインクを供給するためのインク供給口４１を有している。本実施例１では、インク供給口４１に対して対称位置にインク出口を設けてインクが循環する構成とした。

天板としての第２基板１２の材質は、第１基板１１と同一材料であるＰＺＴとした。第２基板１２には、ざぐり部１２ｃをドリル加工にて形成した。深さは６００［μｍ］、個別液室１の長手方向Ａ２の第２開口部１ｄの長さは、個別液室１の長手方向Ａ２の全長の０．４倍とした。

フレキシブル基板５０は個別液室１をグランドに接続する電極５１及び隔壁部３のダミー室側に設けた信号電極１４に個別に電気信号を印加するための電極５２がある。また、第１基板１１の隔壁部３を設けた面とは反対側の面においては、電極生成時に同時に全面にめっきを形成した。そのため、そのため第１基板１１の隔壁部３を設けた面とは反対側の面において、ダミー室２側の信号電極１４に対応する個別信号線を分断する分断溝をエキシマレーザを用いて形成した。さらに、個別液室１のＧＮＤ電極信号線とも電気的に分断する分断溝もエキシマレーザにて形成した。フレキシブル基板５０と第１基板１１との電気的接合は、熱圧着によりアライメント接着した。

最後に、図１に示すように、隔壁部３が設けられた第１基板１１（加工を終えた圧電基板２４）に対して、ノズルプレート３０、マニホールド４０、第２基板１２及びフレキシブル基板５０をアライメント接着し、インクジェットヘッド１００を完成させた。

比較例として、第２基板の材質及び外形寸法が同一のもので、ざぐり部の加工が無いものを作成した。

本実施例１では、インクジェットヘッド１００のインクとしてはエチレングリコール８５％、水１５％の混合液を用いた。インクはマニホールド４０のインク供給口４１からタイゴンチューブを経由し導入した。

液滴を吐出するための駆動条件としては、パルス幅８［μｓ］の矩形波を印加した。吐出周波数として５０００［Ｈｚ］で吐出状態の顕微鏡観察を行った。駆動電圧をスイープさせ液滴の飛翔状態の評価をした。

評価の一例を図１３に示す。図１３はナノパルス光源を利用した飛翔状態の液滴を顕微鏡観察したものである。図１３（ａ）は、主滴の前に微小な液滴が分離飛翔している状態を示しており、この飛翔状態はＮＧである。図１３（ｂ）は、主滴の前に微小な液滴が分離していない正常な吐出状態を示している。

駆動電圧を上げると主滴の速度も上がる。さらに、駆動電圧を上げるとある速度以上になるとノズル径に応じて主滴の前に微小液滴が分離発生するようになる。この時の最大主滴の速度を表１に示す。特に工業用インクジェットヘッドとしては着弾精度の観点から主滴の速度は５［ｍ／ｓ］以上が必要である。

表１から本実施例１では、ノズル３０ａの径φが５［μｍ］以上では主滴の速度が５［ｍ／ｓ］以上であっても、先頭に微小液滴が分離しない正常な吐出が可能であった。ノズル３０ａの径φが４［μｍ］以下では安定吐出ができず不吐状態であった。また、ノズル径φが１５［μｍ］を超える場合においては、比較例であっても主滴の速度が５［ｍ／ｓ］以上を達成可能であった。

つまり、ノズル３０ａの径φが５［μｍ］〜１５［μｍ］に対して、シェアモード構造を持つ個別液室１において、ノズル３０ａに対して、後方側に位置する共通液室４３との接触面が２面を持つ本実施例１の効果が確認できた。

比較例の後方部のみのインク供給面ではノズルに対するインクの流れが安定となる。通常のノズルの径であれば問題ないが、ノズルの径を小さくして液滴を小さくしようとする場合、個別液室の流速がノズル内の微小領域で急激にノズルの中心部で上昇する現象が発生する。

本実施例１では、インク供給の流れを後方の２方向から導入することにより、インクの流れを乱すことにより液体吐出方向への流れだけでなく、液体吐出方向に対し直交方向の流れを局所的に発生させている。この効果により、ノズル３０ａの入射付近の流れがノズル３０ａの中心部に集中するような流速分布を緩和している。この結果、先頭に微小液滴が分離する現象を抑制している。そのため、個別液室１の後方部の共通液室４３との接触面ができるだけ広い方が効果が高い。つまり、本実施例１では、個別液室１と共通液室４３との接触面積が最大となるように、第１開口部１ｃには、絞り部は設けない。

なお、絞り構造を付与した場合、先頭分離微小液滴の発生する主滴速度の閾値が低下した。特に、φ１０［μｍ］以下では先頭分離微小液滴の発生する主滴速度の閾値が５［ｍ／ｓ］未満に低下し、安定着弾が可能な吐出ができなくなった。

［実施例２］
次に、実施例２に係るインクジェットヘッドについて説明する。本実施例２では、図１１に示すインクジェットヘッドを作成した。

図５に示す分極方向が逆の圧電板２３Ａ，２３Ｂを貼り合わせる圧電基板２４の作成方法は、上記実施例１と同様とした。

次に、圧電基板２４に個別液室１を形成した。ダイシングブレード厚さは、５０［μｍ］であった。ダイシングブレード径はΦ６４［ｍｍ］であった。ダイヤモンド砥粒は＃１６００を用いた。ダイシング装置としては、ディスコ社製ダイシングソーＤＡＤ６２４０ Ｆｕｌｌｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｄｉｃｉｎｇ Ｓａｗ（１．２［ｋＷ］スピンドル）を使用した。ダイシングブレードの回転速度は２００００［ｒｐｍ］に設定した。ステージ送り速度は０．２［ｍｍ／ｓ］に設定した。個別液室１の深さは３００［μｍ］であった。複数の個別液室１のピッチは２５４［μｍ］であった。本実施例２では１列に１００個、個別液室１を製作した。

引き続き、同様の加工方法で、図１１に示すように、個別液室１の第２端部１ｂ側が深くなるように追加加工した。追加加工したことによる個別液室１の共通液室側の深さは、８００［μｍ］であった。また、この個別液室１における追加加工した部分の長手方向Ａ２の共通液室側からの長さは、個別液室１の全長の０．６倍とした。本実施例２では、個別液室１の幅は同一で、共通液室側で高さがさらに高い未変位部を持つ構造となっている。

ダミー室２は上記実施例１と同様に製作した。また、引き出し電極溝７、信号電極１４，１５、不要部のめっき除去、電極分断溝１９、接着剤逃げ溝６、ノズルプレート３０の加工に関しても上記実施例１と同様とした。

図１１にて、第２基板１２のざぐり部１２ｃの長手方向Ａ２の長さは、個別液室１の長手方向Ａ２の全長の０．５倍とした。フレキシブル基板の接合工程に関しては上記実施例１と同様である。最後に、図１１に示すように、隔壁部が設けられた第１基板１１（加工を終えた圧電基板２４）に対して、ノズルプレート３０、マニホールド４０、第２基板１２及びフレキシブル基板をアライメント接着し、インクジェットヘッド１００Ａを完成させた。

本実施例２では、インクジェットヘッド１００Ａのインクとしては上記実施例１と同一のインクを用いた。インクはマニホールド４０のインク供給口４１からタイゴンチューブを経由し導入した。吐出観察結果による先頭微小液滴の発生状態を上記実施例１と同様な評価を行った。

上記実施例１と同様にこのときの最大主滴の速度を表２に示す。特に工業用インクジェットヘッドとしては着弾精度の観点から主滴の速度は５［ｍ／ｓ］以上が必要である。

表２から本実施例２においても、ノズルの径φが５［μｍ］以上では、主滴の速度が５［ｍ／ｓ］以上であっても、先頭に微小液滴が分離しない正常な吐出が可能である。ノズルの径φが４［μｍ］以下では、安定吐出ができず不吐状態であった。

つまり、ノズルの径φが５［μｍ］〜１５［μｍ］に対して、シェアモード構造を持つ個別液室において、ノズルに対して後方側に位置する共通液室との接触面が２面を持つ本実施例２の効果が確認できた。

［実施例３］
上記実施例１において、個別液室１の長手方向Ａ２の長さＬ２に対するざぐり部１２ｃ（第２開口部１ｄ）の長手方向Ａ２の長さＬ１の比Ｌ１／Ｌ２に対して効果を確認した。ざぐり部１２ｃの長手方向Ａ２の長さの比以外は上記実施例１と同一の形態で実施した。

評価に関しても、上記実施例１と同一の評価を行った。評価結果として、ざぐり部が無い状態での先頭に微小液滴が発生する最大速度をＶとして、最大速度の上昇（効果）分をΔＶとした。図１４に結果を示す。縦軸は比較例での最大速度Ｖで規格化している。これによると、（ざぐり部の長さ（ざぐり長）Ｌ１）／（個別液室１の全長Ｌ２）は０．２以上で顕著な効果が見られ、０．７を超えると効果が無くなることがわかった。０．７を超えると個別液室の変位領域の長さが短くなり吐出力が無くなり吐出しなくなった。

つまり、第２開口部１ｄの長手方向Ａ２の長さをＬ１、個別液室１の長手方向Ａ２の長さをＬ２としたとき、Ｌ１／Ｌ２が０．２〜０．７の範囲内であると、微小液滴の抑制効果が顕著となる。

［実施例４］
次に、実施例４に係るインクジェットヘッドについて説明する。本実施例４では、図１２に示すインクジェットヘッドを作成した。

まず、図５に示すように分極方向が逆の圧電板２３Ａ，２３Ｂを貼り合わせる圧電基板２４の製作に関しては、上記実施例１と同様とした。

次に、図６に示すように、圧電基板２４に個別液室１を形成した。ダイシングブレード厚さは、６０［μｍ］とした。ダイシングブレード径はΦ５１［ｍｍ］であった。ダイヤモンド砥粒は＃１６００を用いた。ダイシング装置としては、ディスコ社製ダイシングソーＤＡＤ６２４０ Ｆｕｌｌｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｄｉｃｉｎｇ Ｓａｗ（１．２［ｋＷ］スピンドル）を使用した。ダイシングブレードの回転速度は２００００［ｒｐｍ］に設定した。ステージ送り速度は０．２［ｍｍ／ｓ］に設定した。個別液室１の深さは２５０［μｍ］であった。複数の個別液室１のピッチは２５４［μｍ］であった。本実施例４では１列に１００個の個別液室１を製作した。

ダミー室２は上記実施例１と同様に製作した。また、引き出し電極溝７、信号電極１４，１５、不要部のめっき除去、電極分断溝１９、接着剤逃げ溝６、ノズルプレート３０の加工に関しても上記実施例１と同様とした。

図１２に示すように、第２基板１２については、外形加工のみとした。

そして、第１基板１１に設けた隔壁部と、第２基板１２とをアライメントし、接着した。その後、第１基板１１における個別液室１の下部に、共通液室４３の液室部分４３Ｂとして、ダイシングブレード加工によりざぐり部１１ｃを加工した。このとき、共通液室との接触隔壁の損傷を防止するために加工領域にワックスを充填し補強した後、ダイシングブレード加工を行った。個別液室との接触長は個別液室の全長の０．５倍とした。フレキシブル基板５０の接合工程に関しては上記実施例１と同様である。最後に、図１２に示すように、隔壁部が設けられた第１基板１１（加工を終えた圧電基板２４）に対して、ノズルプレート３０、マニホールド４０、第２基板１２及びフレキシブル基板をアライメント接着し、インクジェットヘッドを完成させた。

本実施例４では、インクジェットヘッドのインクとしては上記実施例１と同一のインクを用いた。インクはマニホールド４０のインク供給口４１からタイゴンチューブを経由し導入した。

吐出観察結果による先頭微小液滴の発生状態を上記実施例１と同様な評価を行った。上記実施例１と同様に、このときの最大主滴の速度を表３に示す。特に工業用インクジェットヘッドとしては着弾精度の観点から主滴の速度は５［ｍ／ｓ］以上が必要である。

表３から本実施例４においても、ノズルの径φが５［μｍ］以上では、主滴の速度が５［ｍ／ｓ］以上であっても、先頭に微小液滴が分離しない正常な吐出が可能であった。ノズルの径φが４［μｍ］以下では安定吐出ができず不吐状態であった。

つまり、ノズルの径φが５［μｍ］〜１５［μｍ］に対して、シェアモード構造を持つ個別液室において、ノズルに対して後方側に位置する共通液室との接触面が２面を持つ本実施例４の効果が確認できた。

なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。

上記実施形態では、液体吐出ヘッドとして、プリンタ等に用いられるインクジェットヘッドについて説明したが、これに限定するものではない。例えば、液体として、金属配線を形成する際に用いられる、金属微粒子を含有させた液体を吐出するヘッドであってもよいし、レジストパターニングに用いられる、レジストインクであっても良い。

また、上記実施形態では、隔壁部が、高さ方向に分極された基端圧電体と基端圧電体とは反対方向に分極された先端圧電体とを接合して構成された圧電体である場合について説明したが、高さ方向に一方向に分極された圧電体で構成されていてもよい。

１…個別液室、１ａ…第１端部、１ｂ…第２端部、１ｃ…第１開口部、１ｄ…第２開口部、２…ダミー室、３…隔壁部、１１…第１基板、１２…第２基板、１３…電極対、３０…ノズルプレート（ノズル部材）、３０ａ…ノズル、４０…マニホールド（共通液室形成部材）、４３…共通液室、１００…インクジェットヘッド（液体吐出装置）

Claims (19)

1. 互いに対向する第１基板及び第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に高さ方向に対して直交する幅方向に間隔をあけて並設され、長手方向に延びる複数の個別液室を形成する、圧電体で構成された複数の隔壁部と、
   前記各隔壁部の両側面に配置され、前記各隔壁部をせん断変形させる複数の電極対と、
   前記各個別液室の前記長手方向の第１端部の側に配置され、前記各個別液室に接続される各ノズルが形成されたノズル部材と、
   前記各個別液室の前記長手方向の前記第１端部に対して反対の第２端部の側に配置され、前記第１基板及び前記第２基板と共に囲んで共通液室を形成する共通液室形成部材と、を備え、
   前記各個別液室は、前記第２端部において前記長手方向に対して開口する第１開口部と、前記高さ方向に対して開口する第２開口部とを介して前記共通液室に接続され、
   前記各電極対は、前記各隔壁部を、ノズル側の部分においてせん断変形させる電界を印加する可動領域と共通液室側の部分において前記電界を印加しない非可動領域とに分割するように、前記可動領域を挟んで対向して配置され、
   前記各個別液室は、前記第２端部における高さが、前記可動領域と前記非可動領域との境界上の前記第１端部に最も近い境界点における高さよりも高くなるように形成されていることを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記各個別液室は、前記第１端部における高さが、前記可動領域と前記非可動領域との境界上の前記第１端部に最も近い境界点における高さよりも低くなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記第１開口部と前記第２開口部とが接触して形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出装置。
4. 前記第１開口部が、前記各個別液室の前記第２端部における前記長手方向に垂直な面に沿う断面と一致することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
5. 前記ノズルの径が、５［μｍ］〜１５［μｍ］の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
6. 前記第２開口部の前記長手方向の長さをＬ１、前記個別液室の前記長手方向の長さをＬ２としたとき、Ｌ１／Ｌ２が０．２〜０．７の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
7. 互いに対向する第１基板及び第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に高さ方向に対して直交する幅方向に間隔をあけて並設され、長手方向に延びる複数の個別液室を形成する、圧電体で構成された複数の隔壁部と、
   前記各隔壁部の両側面に配置され、前記各隔壁部をせん断変形させる複数の電極対と、
   前記各個別液室の前記長手方向の第１端部の側に配置され、前記各個別液室に接続される各ノズルが形成されたノズル部材と、
   前記各個別液室の前記長手方向の前記第１端部に対して反対の第２端部の側に配置され、前記第１基板及び前記第２基板と共に囲んで共通液室を形成する共通液室形成部材と、を備え、
   前記各個別液室は、前記第２端部において前記長手方向に対して開口する第１開口部と、前記高さ方向に対して開口する第２開口部とを介して前記共通液室に接続され、
   前記各電極対は、前記各隔壁部を、ノズル側の部分においてせん断変形させる電界を印加する可動領域と共通液室側の部分において前記電界を印加しない非可動領域とに分割するように、前記可動領域を挟んで対向して配置され、
   前記各個別液室は、前記第１端部における高さが、前記可動領域と前記非可動領域との境界上の前記第１端部に最も近い境界点における高さよりも低くなるように形成されていることを特徴とする液体吐出装置。
8. 前記第１開口部と前記第２開口部とが接触して形成されていることを特徴とする請求項７に記載の液体吐出装置。
9. 前記第１開口部が、前記各個別液室の前記第２端部における前記長手方向に垂直な面に沿う断面と一致することを特徴とする請求項７又は８に記載の液体吐出装置。
10. 前記ノズルの径が、５［μｍ］〜１５［μｍ］の範囲内であることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
11. 前記第２開口部の前記長手方向の長さをＬ１、前記個別液室の前記長手方向の長さをＬ２としたとき、Ｌ１／Ｌ２が０．２〜０．７の範囲内であることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
12. 互いに対向する第１基板及び第２基板と、
    前記第１基板と前記第２基板との間に高さ方向に対して直交する幅方向に間隔をあけて並設され、長手方向に延びる複数の個別液室を形成する、圧電体で構成された複数の隔壁部と、
    前記各隔壁部の両側面に配置され、前記各隔壁部をせん断変形させる複数の電極対と、
    前記各個別液室の前記長手方向の第１端部の側に配置され、前記各個別液室に接続される各ノズルが形成されたノズル部材と、
    前記各個別液室の前記長手方向の前記第１端部に対して反対の第２端部の側に配置され、前記第１基板及び前記第２基板と共に囲んで共通液室を形成する共通液室形成部材と、を備え、
    前記各個別液室は、前記第２端部において前記長手方向に対して開口する第１開口部と、前記高さ方向に対して開口する第２開口部とを介して前記共通液室に接続され、
    前記複数の個別液室のうち隣り合う２つの個別液室の間には、前記共通液室に非接続となり、前記各隔壁部で仕切られた空気室が、前記幅方向に前記第２開口部とオーバーラップしないように形成されていることを特徴とする液体吐出装置。
13. 前記第１開口部と前記第２開口部とが接触して形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の液体吐出装置。
14. 前記第１開口部が、前記各個別液室の前記第２端部における前記長手方向に垂直な面に沿う断面と一致することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の液体吐出装置。
15. 前記ノズルの径が、５［μｍ］〜１５［μｍ］の範囲内であることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
16. 前記第２開口部の前記長手方向の長さをＬ１、前記個別液室の前記長手方向の長さをＬ２としたとき、Ｌ１／Ｌ２が０．２〜０．７の範囲内であることを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
17. 請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の液体吐出装置の製造方法であって、
    圧電素子からなる第１基板に、複数の隔壁溝を加工し、共通液室と連接する複数の隔壁部を形成する工程と、
    前記複数の隔壁部の前記第１端部側に前面溝を加工する工程と、
    第２基板に凹部を形成する工程と、
    前記第１基板の隔壁溝と前記第２基板の凹部が連接し、前記凹部が共通液室の一部となるように前記第１基板と前記第２基板とを接合する工程と、を有することを特徴とする液体吐出装置の製造方法。
18. 請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の液体吐出装置を用いて金属配線を形成することを特徴とする金属配線の製造方法。
19. 請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の液体吐出装置を用いてカラーフィルターを製造することを特徴とするカラーフィルターの製造方法。