JPH11334073A

JPH11334073A - インクジェットヘッド

Info

Publication number: JPH11334073A
Application number: JP14944498A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Sekiguchi; 恭裕関口
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1998-05-29
Filing date: 1998-05-29
Publication date: 1999-12-07

Abstract

(57)【要約】【課題】キャビティプレートとノズルプレートの接合
に伴う吐出性能の劣化を防止しつつ、高密度なノズル配
列に適する構造を有するインクジェットヘッドを提供す
る。【解決手段】セラミックシート１は、共通のインク室
４と、複数の圧力室５と、各圧力室に連通する複数のデ
ィセンダホール６を備え、上部に圧電素子２を接合す
る。ノズルプレート３には、各ノズルプレート側ディセ
ンダホール７と、これに連通する複数のノズル８を備
え、２つのシリコンプレート３１、３２が接合されてな
る。セラミックシート１とノズルプレート３を共晶結合
にて接合することでインクジェットヘッドが形成され
る。これにより、端面研削の困難性が少なく、接着剤に
よる吐出不良の起きにくいインクジェットヘッドが製造
でき、ノズルの高密度配列にも容易に対応できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、キャビティプレー
トの加圧手段によりインクを加圧して、ノズルプレート
に設けた複数のノズルからインクを吐出して、記録媒体
に印刷を行うインクジェットプリンタ用のインクジェッ
トヘッドの技術分野に属するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、インクジェットプリンタ等に
搭載されるインクジェットヘッドは、インク流路が形成
されたキャビティプレートと、ノズルが形成されたノズ
ルプレートとを接合して形成することが一般的になって
いる。

【０００３】このような構造を有する従来のインクジェ
ットヘッドの内、代表的なものとして、サイドシュート
型インクジェットヘッドが知られている。図８にサイド
シュート型インクジェットヘッドの構造を示す。図８に
示すように、インク室２０４と複数の圧力室２０５を形
成したキャビティプレート２０１の上面側に、圧電素子
２０２が接合される。その後、キャビティプレート２０
１の前方側の端面に、各圧力室２０５に連通する複数の
ノズル２０６が形成されたノズルプレート２０３が接合
される。このとき、接合面の端面研削を行った上で、接
着剤等を用いて接合が行われる。ここで、サイドシュー
ト型インクジェットヘッドを形成する際の接合面に着目
すると、圧力室２０５の長手方向に対し、キャビティプ
レート２０１と圧電素子２０３の接合面は平行、キャビ
ティプレート２０１とノズルプレート２０３の接合面は
垂直になっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のインクジェ
ットヘッドでは、キャビティプレート２０１にノズルプ
レート２０２を接合する場合、各ノズル２０６と各圧力
室２０５を連通させるため、キャビティプレート２０１
を圧電素子２０２と共に高精度に端面研削を行った後
に、接着剤等により接合する必要がある。

【０００５】しかしながら、インクジェットヘッドを多
数量産する場合に、常に研削量を一定に保てるとは限ら
ず、ばらつきによって端面精度が確保されないものもあ
り、インク吐出性能を劣化させる要因となる。また、研
削時に発生するゴミ等が、インク流路に入り込みインク
の吐出を妨げる要因にもなる。更に、接着剤を用いて接
着する場合は、接着剤のはみ出しや接着部分の厚みによ
る接合面の浮きが生じるおそれがある。加えて、キャビ
ティプレート２０１の端面には、圧電素子２０２が接合
された構造となっているので、接合された２つのプレー
トに研削を施さねばならず、端面精度を確保することは
一層困難になる。

【０００６】また、このような問題を避けるため、圧力
室２０５の長手方向に対し、ノズル２０６の吐出方向が
垂直になるように形成し、全てのプレートの接合面が平
行になるような構造とすることも考えられる。しかし、
このような構造を有するインクジェットヘッドは、イン
クジェットヘッド自体の長手方向を被記録面に対し水平
に配置せざるを得ず、ノズルの高密度化が困難となるた
め、多数のノズルを並べて構成するには適していない。

【０００７】本発明はこのような問題に鑑みなされたも
のであり、接合の際に生じる端面研削や接着剤に起因す
るインク吐出性能の劣化を防止することが可能で、小型
化、多ノズル化に好適な構造を有するインクジェットヘ
ッドを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載のインクジェットヘッドは、インク
を加圧手段により加圧する複数の圧力室と、当該圧力室
にインクを供給するインク流路とが形成されたキャビテ
ィプレートと、それぞれの前記圧力室に連通しインクを
吐出する複数のノズルが形成されたノズルプレートが接
合された構造を有するインクジェットヘッドであって、
前記ノズルからのインク吐出方向が前記圧力室の長手方
向に対して略平行になると共に、前記ノズルが前記圧力
室の長手方向延長線上から所定距離だけ離れて配置され
るよう前記キャビティプレート及び前記ノズルプレート
が形成されることを特徴とする。

【０００９】この発明によれば、キャビティプレート内
にて加圧手段により加圧されたインクは、圧力室内をそ
の長手方向に進んだ後、方向転換して前記長手方向から
所定距離だけ離れ、ノズルプレートに形成されたノズル
から再び前記長手方向に水平方向に吐出される。よっ
て、ノズルの形成位置を圧力室内の延長線上にしなくて
もよく、ノズルプレートの接合に伴う端面研削等が容易
になり、吐出不良等の可能性を低減させると共に、高密
度なノズル配列への対応が容易となる。

【００１０】請求項２に記載のインクジェットヘッド
は、講求項１に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記ノズルプレートは、更に複数のプレートが接合され
て形成されるものであると共に、前記キャビティプレー
ト及び前記ノズルプレートの全ての接合面が、前記圧力
室の長手方向に対して略平行となるよう形成されること
を特徴とする。

【００１１】この発明によれば、インクジェットヘッド
を製造する際の各プレートの接合は、全て圧力室の長手
方向に平行な接合面で行われる。よって、複雑な接合は
不要となり、容易に精度を確保して簡易に接合を行うこ
とができる。

【００１２】請求項３に記載のインクジェットヘッド
は、講求項１又は請求項２に記載のインクジェットヘッ
ドにおいて、前記インクジェットヘッドは、第１の前記
キャビティプレートと、第２の前記キャビティプレート
と、当該２つのキャビティプレートに挟まれ、当該２つ
のキャビティプレートのそれぞれの圧力室に連通する複
数のノズルが形成された前記ノズルプレートとが接合さ
れた３層構造に形成されることを特徴とする。

【００１３】この発明によれば、インクジェットヘッド
の構造は、２つのキャビティプレートにノズルプレート
を挟んだ３層構造である。よって、簡易な接合を用いて
高密度にノズルを配列することができる。

【００１４】請求項４に記載のインクジェットヘッド
は、請求項３に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記第１のキャビティプレートと前記第２のキャビティ
プレートには、互いに等しいピッチで前記複数の圧力室
が形成されると共に、前記３層構造は、当該２つのキャ
ビティプレートには、それぞれ略半ピッチずれた状態
で、交互に前記圧力室が配置されるよう形成されること
を特徴とする。

【００１５】この発明によれば、インクジェットヘッド
の構造は、前述の３層構造であることに加えて、圧力室
を上下に交互に形成して、圧力室の幅に制約されずに見
かけ上半ピッチのノズル配列での構成とすることができ
る。よって、簡易な接合を用いて、一層高密度にノズル
を配列することができる。

【００１６】請求項５に記載のインクジェットヘッド
は、請求項１から請求項４の何れかに記載のインクジェ
ットヘッドにおいて、前記ノズルプレートの素材として
シリコンを用いることを特徴とする。

【００１７】この発明によれば、シリコンを素材とする
ノズルプレートを用いてインクジェットヘッドを形成す
るので、多種多様な加工方法、接合方法を用いてインク
ジェットヘッドの製造を行える。

【００１８】請求項６に記載のインクジェットヘッド
は、請求項１から請求項４の何れかに記載のインクジェ
ットヘッドにおいて、前記ノズルプレートの素材として
ガラスを用いることを特徴とする。

【００１９】この発明によれば、ガラスを素材とするノ
ズルプレートを用いてインクジェットヘッドを形成する
ので、請求項５に記載の発明と同様、多種多様な加工方
法、接合方法を用いてインクジェットヘッドの製造を行
える。

【００２０】請求項７に記載のインクジェットヘッド
は、請求項１から請求項６の何れかに記載のインクジェ
ットヘッドにおいて、前記ノズルプレートと前記キャビ
ティプレートは、共晶結合により接合されることを特徴
とする。

【００２１】この発明によれば、ノズルプレートとキャ
ビティプレートを接着剤を用いることなく共晶結合によ
り接合するので、接着剤のはみ出し、接合面の浮き等に
よる吐出性能の劣化が生じることはない。

【００２２】請求項８に記載のインクジェットヘッド
は、請求項１から請求項７の何れかに記載のインクジェ
ットヘッドにおいて、前記複数のノズルは、前記ノズル
プレートに対してエッチングを施し形成されることを特
徴とする。

【００２３】この発明によれば、ノズルプレートにエッ
チングを施して複数のノズルを形成するので、ノズルの
精度を高くでき、良好な吐出性能を有するインクジェッ
トヘッドの製造を行える。

【００２４】請求項９に記載のインクジェットヘッド
は、講求項１から請求項８の何れかに記載のインクジェ
ットヘッドにおいて、前記キャビティプレートに対して
施される加工方法はショットブラスト加工であることを
特徴とする。

【００２５】この発明によれば、キャビティプレートに
ショットブラスト加工を施して複数のノズルを形成する
ので、インク流路を高精度に形成でき、良好な吐出性能
を有するインクジェットヘッドを、高い生産性で製造す
ることができる。

【００２６】請求項１０に記載のインクジェットヘッド
は、請求項１から請求項９の何れかに記載のインクジェ
ットヘッドにおいて、前記加圧手段は、前記キャビティ
プレートの一面側に接合されたシート状の圧電素子であ
ることを特徴とする。

【００２７】この発明によれば、シート状の圧電素子を
駆動して圧力室を変形させてインクを加圧し、ノズルか
らインクを吐出させる。よって、圧電素子を用いた簡易
な構成のインクジェットプリンタにおいても、吐出性能
の更なる向上と多ノズル化への対応が容易となる。

【００２８】請求項１１に記載のインクジェットヘッド
は、請求項１から請求項１０の何れかに記載のインクジ
ェットヘッドにおいて、前記シート状の圧電素子が接合
される前記キャビティプレートの一面側に前記ノズルプ
レートが接合されていることを特徴とする。

【００２９】この発明によれば、シート状の圧電素子に
ノズルプレートが接合された構造を有するので、圧力室
からノズルに達する流路をより短縮でき、圧力損失が少
ない効率的なインクの吐出が行われる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面に基づいて説明する。

【００３１】（第１実施形態）まず、本発明の第１実施
形態について、図１乃至図４を用いて説明する。

【００３２】図１は、第１実施形態に係るインクジェッ
トヘッドの縦断面図である。図１に示すインクジェット
ヘッドは、キャビティプレートとしてのセラミックシー
ト１及び圧電素子２と、ノズルプレート３とを備えてい
る。そして、セラミックシート１と圧電素子２は接合面
１０１で、セラミックシート１とノズルプレート３は接
合面１０２で、それぞれ接合されている。また、セラミ
ックシート１のインク室４の下面には、ダンパ９が接合
されている。

【００３３】セラミックシート１にはインク流路が形成
されており、インクを供給する共通のインク室４と、イ
ンク室４から供給されたインクを加圧する複数の圧力室
５とが設けられている。この複数の圧力室５は、側壁に
より仕切られて溝状に形成されると共に、その長手方向
が接合面１０１、１０２に対し水平になっている。ま
た、インク室４の反対位置には、複数の圧力室５にそれ
ぞれ連通し圧力室５の長手方向に対し垂直に形成された
複数のディセンダホール６が設けられている。

【００３４】圧電素子２は、シート状に形成された圧電
材料からなり、セラミックシート１と接合面１０１で接
合されて、インク流路上部の開口部分を塞いでいる。こ
の圧電素子２に駆動電圧を印加することにより、圧電素
子２が上下方向に変形して圧力室５内のインクを加圧す
ることができる。なお、圧電素子２に対する駆動の詳細
については後述する。

【００３５】ノズルプレート３は、ディセンダホール６
の下部において、セラミックシート１と接合面１０２で
接合され、各ディセンダホール６に対し、ノズルプレー
トに形成された複数のノズルプレート側ディセンダホー
ル７がそれぞれ一致するように配置されている。そし
て、ノズルプレート３には、インクを吐出させる複数の
ノズル８が、その吐出方向を圧力室５の長手方向に対し
水平になるよう形成され、それぞれ各ノズルプレート側
ディセンダホール７に連通される。

【００３６】ノズルプレート３は、更に、第１シリコン
プレート３１と、第２シリコンプレート３２が接合面１
０３で接合されて形成される。この接合面１０３も、接
合面１０１、接合面１０２と同様、圧力室５の長手方向
に対し水平になっている。図１に示すノズルプレート３
の場合は、第１シリコンプレート３１の側に、複数のノ
ズルプレート側ディセンダホール７と複数のノズル８と
が形成されている。

【００３７】次に、図２は、図１のインクジェットヘッ
ドのＸ−Ｘ線断面図であり、図２（ａ）が圧電素子２に
駆動電圧を印加しない状態、図２（ｂ）が圧電素子２に
駆動電圧を印加した状態の図である。

【００３８】図２（ａ）に示すように、セラミックシー
ト１上部では、複数の圧力室５が側壁に仕切られ横方向
に並列に配置されていることがわかる。また、セラミッ
クシート１に接合された圧電素子２には、上面２ａと下
面２ｂに多数の電極が設けられている。なお、図２
（ａ）では圧力室５を３つのみ示すが、実際にはより多
くの圧力室５を並べて配置させることができる。

【００３９】圧電素子２には、それそれの圧力室５の上
部において、上面２ａの独立電極２０と、下面２ｂの独
立電極２１が設けられていると共に、それぞれ両隣りの
圧力室５との中間位置の上部において、上面２ａの独立
電極２２と、下面２ｂの独立電極２３が設けられてい
る。そして、本実施形態では、独立電極２０、２１に一
定の駆動電圧を印加し、独立電極２２、２３に逆極性と
なる一定の駆動電圧をそれぞれ印加して圧電素子２の駆
動を行う。

【００４０】図２（ａ）に示すように、圧電素子２はそ
の厚み方向に分極されており、図２（ａ）の矢印に示す
分極方向を有する。すなわち、電界方向が分極方向と直
交する方向になるように配置され、いわゆるシェアモー
ドタイプの構成となっている。

【００４１】以上のように構成された圧電素子２に対す
る駆動を行うため、図２（ｂ）に示すように、独立電極
２０、２１をプラス、独立電極２２、２３をマイナスと
して駆動電圧を印加する。すると、独立電極２０、２１
側と両隣の独立電極２２、２３側に挟まれた領域が厚み
すべりを生じて変形し、独立電極２０、２１の存在する
部分を圧力室５の方向に凸となる状態に移動させるよう
に作用する。これにより、圧力室５の容積が減少し、圧
力室５内のインクの圧力は増加して、圧力室５からディ
センダホール６とノズルプレート側ディセンダホール７
を経由して、ノズル８からインクが外部に噴射される。

【００４２】続いて、独立電極２０乃至２３に対する駆
動電圧の印加を停止すると、前述の厚みすべりによる変
形が行われなくなり、再び図２（ａ）の状態に戻るよう
に作用する。これにより圧力室５の容積が元に戻り、圧
力室５内のインクの圧力が減少して、インク室４からイ
ンクが圧力室５内に吸引される。

【００４３】次に、第１実施形態に係るインクジェット
ヘッドの製造方法について説明する。

【００４４】まず、セラミックシート１に対し加工を施
し、圧力室５等のインク流路を形成する。本実施形態で
は、この加工方法としてショットブラスト加工を用い
る。すなわち、予めセラミックシート１の非加工部分に
レジストマスクを形成した状態で、ショットブラスト装
置を用いてセラミック等の微粒子を特定の方向からセラ
ミックシート１に高速で噴射させる。その結果、セラミ
ックシート１には、複数の圧力室５が形成されると共
に、インク室４と複数のディセンダホール６が貫通して
形成される。このように、ショットブラスト加工を用い
てセラミックシート１に加工を施すことにより、高精度
な加工を短時間に行うことができる。

【００４５】セラミックシート１への加工を施した後、
全面に独立電極２０乃至２３を設けたシート状の圧電素
子２を接合する。例えば、セラミックシート１と圧電素
子２をそれぞれ接合面１０１側で表面研削し、接着剤等
で貼り合わせて接合する。また、セラミックシート１の
インク室４の下部に、ダンパ９を同様に接着剤等で貼り
合わせて接合する。このダンパ９は、インク室４の下部
のカバーとなると共に、インクの圧力波の影響を軽減す
る。

【００４６】次に、ノズルプレート３の形成方法を説明
する。

【００４７】図３に、ノズルプレート３の形成方法の一
例を示す。図３（ａ）では、第１シリコンプレート３１
に加工を施し、ノズルプレート側ディセンダホール７を
形成する。この加工方法には、前述したショットブラス
ト加工を用いる。その結果、図３（ａ）に上面及び側面
から示されるように、第１シリコンプレート３１には、
円形断面を有する複数のノズルプレート側ディセンダホ
ール７が貫通された状態となる。

【００４８】図３（ｂ）では、更に、第１シリコンプレ
ート３１の接合面１０３側に加工を施し、複数のノズル
８を形成する。この加工方法として、例えばエチレンジ
アミン、ピロカテコール、水を含む溶液などのエッチン
グ液を用いたエッチングを行えばよい。その結果、第１
シリコンプレート３１には、先端が三角形状の断面を有
するノズル８が、ノズル側ディセンダホール７と連通さ
れた状態で形成される。

【００４９】図３（ｃ）では、加工を施された第１シリ
コンプレート３１と第２シリコンプレート３２を接合面
１０３にて接合する。接合に際しては、予め第１シリコ
ンプレート３１と第２シリコンプレート３２に対し、そ
れぞれの接合面１０３の側にバフ研磨、ラッピング等の
表面研削を施しておく。

【００５０】図３（ｃ）の接合方法として、本実施形態
では共晶結合を用いる。具体的には、第２シリコンプレ
ート３２の接合面１０３側に金を蒸着し、第１シリコン
プレート３１と第２シリコンプレート３２を接合面１０
３にて合わせた状態とする。そして、両面から圧力を加
えてクランプし、共晶温度である３７０℃以上に加熱す
ることにより、接合面１０３において共晶結合が生じ
る。よって、接合面１０３の接合は接着剤を用いること
なく行われ、図３（ｃ）に示すように、一体化されたノ
ズルプレート３が形成される。

【００５１】次に、図４にノズルプレート３の形成方法
の他の例を示す。図４（ａ）では、図３（ａ）の場合と
同様に、第１シリコンプレート３１に前述のショットブ
ラスト加工を施し、複数のノズルプレート側ディセンダ
ホール７を貫通して形成する。

【００５２】図４（ｂ）では、図３（ｂ）とは異なり、
第２シリコンプレート３２の接合面１０３側に前述のエ
ッチングを行って、複数のノズル８とノスルプレート側
ディセンダホール７の延長部分を形成する。

【００５３】図４（ｃ）では、第１シリコンプレート３
１と第２シリコンプレート３２に対し、接合面１０３側
にそれぞれ表面研削を施した後、各ノズルプレート側デ
ィセンダホール７と各ノズル８がそれぞれ連通するよう
位置合わせを行って、前述の共晶結合を用いて接合面１
０３で接合する。これにより、図４（ｃ）に示すよう
に、一体化されたノズルプレート３が形成される。図３
（ｃ）の場合と比べると、ノズル８がやや下にずれて形
成される点で差はあるが、ほぼ同様の形状となってい
る。

【００５４】そして、以上のように形成されたノズルプ
レート３と、セラミックシート１に対し、それぞれ接合
面１０２側に表面研削を施した後、各ディセンダホール
６と各ノズルプレート側ディセンダホール７がそれぞれ
連通するよう位置合わせを行って、前述の共晶結合を用
いて接合面１０２で接合する。以上のようにして、第１
実施形態に係るインクジェットヘッドが形成される。

【００５５】かくして、第１実施形態に係るインクジェ
ットヘッドでは、セラミックシート１の各圧力室５の長
手方向に対し、各ディセンダホール６と各ノズルプレー
ト側ディセンダホール７がそれぞれ垂直方向に形成さ
れ、各ノズル８では再び前記長手方向と水平方向となっ
てインクの吐出が行われる。すなわち、圧力室５の長手
方向とノズル８の吐出方向は互いに水平であって、しか
も当該長手方向の延長線上から一定距離離れてノズル８
が配置される構造になっている。

【００５６】従って、ノズル８を高密度に配置するのに
支障のない構造を有している。また、セラミックシート
１とノズルプレート３の接合面１０２は圧力室５の長手
方向と水平であり、接合面１０２近辺にはノズル８を形
成する必要がないので、端面研削の困難性は緩和され
る。加えて、接着剤を用いずに接合面１０２を接合する
ため、接着剤のはみ出し、接合面の浮き等により吐出性
能を劣化させるおそれがない。このように第１実施形態
では、良好な吐出性能が得られ、製造が容易で、ノズル
の高密度配置に適するインクジェットヘッドの提供が可
能となる。

【００５７】（第２実施形態）次に、本発明の第２実施
形態について、図５を用いて説明する。

【００５８】図５は、第２実施形態に係るインクジェッ
トヘッドの縦断面図である。図５に示すインクジェット
ヘッドは、第１実施形態同様、キャビティプレートとし
てのセラミックシート１及び圧電素子２と、ノズルプレ
ート３と、ダンパ９とを備えている。ただし、セラミッ
クシート１と圧電素子２が接合面１０１で接合され、更
に、圧電素子２とノズルプレート３は接合面１０４で、
それぞれ接合されている点が、第１実施形態の場合と異
なっている。すなわち、セラミックシート１とノズルプ
レート３は、間に圧電素子２を挟むように一体化されて
いる。

【００５９】セラミックシート１には、第１実施形態と
同様に、インク流路として、共通のインク室４と、複数
の圧力室５がそれぞれ形成されている。ここで、第１実
施形態のようにディセンダホール６を、セラミックシー
ト１の下部に貫通させないようにし、圧力室５の前方部
分で圧電素子２を抜けてノズルプレート側ディセンダホ
ール７と連通するような構造になっている。このとき、
圧力室５と前方部分には、適度なテーパ１０が形成され
る。これは、後述する加工に伴い形成されるものであ
り、インク室５からノズルプレート側ディセンダホール
７へのインクの流れを円滑にする圧電素子２の構造と動
作は第１実施形態の場合と同様であるため説明を省略す
るが、前述したように、各ディセンダホール６に対応す
る位置が貫通するように貫通穴が複数形成されている。

【００６０】ノズルプレート３は、セラミックシート１
の圧力室５の前方部分の上部において、圧電素子２と接
合面１０４で接合されている。各ノズルプレート側ディ
センダホール７は、圧電素子２の各貫通穴とそれぞれ一
致して、圧力室５の長手方向５に垂直になるよう配置さ
れている。更に、各ノズルプレート側ディセンダホール
７に連通して、複数のノズル８が、その吐出方向を圧力
室５の長手方向に対し水平になるよう形成されている。
また、ノズルプレート３は、第１実施形態同様、第１シ
リコンプレート３１と、第２シリコンプレート３２が接
合面１０３で接合されて形成され、各接合面は圧力室５
の長手方向に対し水平になっている。

【００６１】次に、第２実施形態に係るインクジェット
ヘッドの製造方法について説明する。

【００６２】まず、セラミックシート１に対し加工を施
し、圧力室５等のインク流路を形成する。この際、第１
実施形態と同様、加工方法としてショットブラスト加工
を用いればよい。その結果、セラミックシート１には、
複数の圧力室５が形成され、更にインク室４が貫通して
形成される。また、第１実施形態とは異なり、セラミッ
クシート１を貫通するディセンダホール６が形成されな
いので、ショットブラスト加工の性質上、圧力室５の前
方部分はその断面が直角にはならず、前述のテーパ１０
が残った状態になる。

【００６３】一方、セラミックシート１と、独立電極２
０乃至２３を設けたシート状の圧電素子２とは、接合面
１０１にて接着剤等を用いて接合され一体化される。

【００６４】次に、ノズルプレート３の形成方法は、第
１の実施形態と同様に行うことができる。よって、各ノ
ズルプレート側ディセンダホール７を第１シリコンプレ
ート３１側に形成し、各ノズル８を第１シリコンプレー
ト３１又は第２シリコンプレート３２の何れかに形成し
て、両者を接合すればノズルプレート３が形成される。
そして、圧電素子２とノズルプレート３に対し、それぞ
れの接合面１０４側に表面研削を施した上で、前述の共
晶結合を用いて接合面１０４で接合する。以上のように
して、第２実施形態に係るインクジェットヘッドが形成
される。

【００６５】かくして、第２実施形態に係るインクジェ
ットヘッドでは、セラミックシート１の各圧力室５の長
手方向に対し、各ノズルプレート側ディセンダホール７
がそれぞれ垂直方向に形成され、各ノズル８が水平方向
に形成されている点では、第１実施形態と同様である
が、圧力室５の長手方向の延長線上から上部側（圧電素
子２の接合側）に一定距離離れてノズル８が配置される
点で異なる。しかも、圧力室５がセラミックシート１の
上部にあるため、ディセンダホール６の長さを短くする
ことができ、インクが圧力室５からノズル８に達するま
での距離も必然的に短くすることができる。よって、イ
ンクに加えた圧力が効率的に伝達されてノズル８からイ
ンクの吐出が行われる。

【００６６】（第３実施形態）次に、本発明の第３実施
形態について、図６及び図７を用いて説明する。

【００６７】図６は、第３実施形態に係るインクジェッ
トヘッドの縦断面図である。図６に示すインクジェット
ヘッドは、キャビティプレートして、２つのセラミック
シート１１、１２及び対応する２つの圧電素子１３、１
４を備え、更にセラミックシート１１と１２の間に挟ま
れたノズルプレート３を備えている。また、上部のセラ
ミックシート１１とノズルプレート３が接合面１０５で
接合され、下部のセラミックシート１２とノズルプレー
ト３が接合面１０６で接合されている。

【００６８】セラミックシート１１には、第１実施形態
と同様に、インク流路として、共通のインク室４と、複
数の圧力室５と、複数のディセンダホール６がそれぞれ
形成されている。一方、セラミックシート１２も同様の
構造となっているが、セラミックシート１１に形成され
た各圧力室５に対し、上下で配置が重ならないようにな
っている。そのため、図６においては、下部のセラミッ
クシート１２に対しては、各圧力室５が示されず、イン
ク室４と各圧力室５を仕切る側壁部分が示された縦断面
になっている。

【００６９】ノズルプレート３には、第１実施形態同
様、第１シリコンプレート３１と第２シリコンプレート
３２が接合面１０３で接合されている。そして、上部の
第１シリコンプレート３１とセラミックシート１１が接
合面１０５で、下部の第２シリコンプレート３２とセラ
ミックシート１２が接合面１０６で、それぞれ接合され
ている。セラミックシート１１とノズルプレート３、又
は、セラミックシート１２とノズルプレート３の各々の
配置の関係は、第１実施形態の場合と同様になってい
る。また、第１シリコンプレート３１、第２シリコンプ
レート３２の何れにも、複数のノズルプレート側ディセ
ンダホール７と複数のノズル８が形成されているが、セ
ラミックシート１１、１２に対応して、上下で配置が重
ならないようになっているため、図６では、第１シリコ
ンプレート３１に対して、これらが示される縦断面にな
っている。

【００７０】この様子を、図７を用いて説明する。図７
は、第３実施形態に係るインクジェットを前面側から見
た側面図である。

【００７１】図７に示すように、中央のノズルプレート
３を挟んで、上部に第１セラミックシート１１が、下部
に第２セラミックシートが１２が、それぞれ配置される
３層構造になっている。そして、上部では、セラミック
シート１１に形成された各圧力室５、各ディセンダホー
ル６、第１シリコンプレート３１に形成された各ノズル
プレート側ディセンダホール７、各ノズル８が、横方向
に等ピッチで並んでいる。同様に、下部では、セラミッ
クシート１２に形成された各圧力室５、各ディセンダホ
ール６、第２シリコンプレート３２に形成された各ノズ
ルプレート側ディセンダホール７、各ノズル８も上部と
同ピッチで横方向に並んでいると共に、上部とは半ピッ
チずれた状態で配列されている。これにより、各圧力室
５、各ノズル８等は互いに上下で重ならない配置とな
り、図７に示すように、複数のノズル８が横方向に千鳥
状に配列される。

【００７２】次に、第３実施形態に係るインクジェット
ヘッドの製造方法について説明する。

【００７３】第３実施形態では、セラミックシート１
１、１２に対する加工は、第１実施形態と同様に行えば
よい。一方、図７からわかるように、ノズルプレート３
の形成方法は、第１シリコンプレート３１と第２シリコ
ンプレート３２の双方に各ノズルプレート側ディセンダ
ホール７と各ノズル８を形成する必要がある。そして、
これらを前述の共晶結合を用いて接合面１０３で接合
し、ノズルプレート３として一体化する。

【００７４】そして、セラミックシート１１とノズルプ
レート３に対し、それぞれ接合面１０５側に表面研削を
施した後、ディセンダホール６とノズルプレート側ディ
センダホール７が各々連通するよう位置合わせを行っ
て、前述の共晶結合を用いて接合面１０５で接合する。
同様にして、セラミックシート１２とノズルプレート３
を、共晶結合を用いて接合面１０６で接合する。以上の
ようにして、第３実施形態に係るインクジェットヘッド
が形成される。

【００７５】かくして、第３実施形態に係るインクジェ
ットヘッドでは、２つのセラミックシート１１、１２
と、それらに挟まれたノズルプレート３の３層構造にな
ると共に、セラミックシート１１の各圧力室５の長手方
向、セラミックシート１２の各圧力室５の長手方向、ノ
ズルプレート３のノズル８の吐出方向、接合面１０１、
１０３、１０５、１０６は何れも水平となるよう形成さ
れ、各ディセンダホール６と各ノズルプレート側ディセ
ンダホール７は、これらに対し垂直となるよう形成され
る。一方、横方向には、各圧力室５と各ノズル８等から
なる個々のインク流路は、セラミックシート１１、１２
に等ピッチで、かつ、上下のセラミックシート１１、１
２では半ピッチづつずれて形成される。従って、比較的
横幅を必要とする各圧力室５を一列に並べなくてすみ、
上下で交互に等ピッチで配列させながら、ノズル８を実
質的に半ピッチで並べることができるので、各圧力室５
を小型化することなく高密度なノズル配列を実現するこ
とができる。

【００７６】なお、第３実施形態では、セラミックシー
ト１１とノズルプレート３、あるいはセラミックシート
１２とノズルプレート３のそれぞれの配置を、第１実施
形態と同様に行う場合について説明したが、これを第２
実施形態のように圧電素子２の側にノズルプレート３が
接合されるようにしてもよい。すなわち、ノズルプレー
ト３の両側に２枚の圧電素子２が接合され、更にそれら
を挟んでセラミックシート１１、１２が接合される構成
にしてもよい。

【００７７】以上説明した各実施形態において、各プレ
ートの接合方法として、主に共晶結合を用いる場合につ
いて説明したが、これ以外の接合方法により接合させて
もよい。例えば、接着剤を用いて接着させてもよい。こ
の場合でも、ノズルプレート３が、従来のように圧力室
５の長手方向に対し垂直ではなく、水平になるよう接合
されるので、端面研削等の困難性が緩和され、本発明を
適用する効果を得ることができる。

【００７８】また、各実施形態において共晶結合を行う
に際し、接合面に金を蒸着する場合について説明した
が、これ以外にも、例えばメッキによる貼り付けなどを
用いてもよい。更に、共晶結合を行うに際し、金とシリ
コンを用いて行う場合について説明したが、これ以外に
も、例えばクロム、ニッケル等を用いて行うようにして
もよい。

【００７９】また、各実施形態において、ノズルプレー
ト３の素材がシリコンである場合について説明したが、
これ以外の素材を用いていノズルプレート３を形成して
もよい。例えば、ガラスを素材とするノズルプレート３
を用いてもよい。この場合でも、前述したエッチングや
共晶結合を容易に施すことができ、本発明を適用する効
果を同様に得ることができる。また、ノズルプレート３
を２枚のプレートを接合させて形成する場合を説明した
が、１枚、あるいは３枚以上のプレートを元にノズルプ
レート３を形成してもよい。

【００８０】また、各実施形態において、各プレートの
加工方法として主にショットブラスト加工を用いる場合
について説明したが、インク流路を高精度に形成できる
方法であれば、これ以外の加工方法を用いてもよい。

【００８１】また、各実施形態において、電界方向が分
極方向と直交する方向になるように配置された、いわゆ
るシェアモードタイプの圧電素子を用いた構成について
説明したが、電界方向が分極方向と一致する方向になる
ように配置された、いわゆるユニモルフタイプの圧電素
子を用いた構成にしてもよい。更に、シェアモードタイ
プとユニモルフタイプを複合させた構成としたり、他の
種類の圧電素子を用いた構成にしてもよい。

【００８２】また、各実施形態において、圧電素子を用
いてインクを加圧する構成について説明したが、ノズル
近傍で気泡を発生させ、その力でインクを噴出する、い
わゆるバブルジェット方式、あるいは他の方式を用いた
場合であっても、本発明の適用が可能である。

【００８３】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、キャビ
ティプレートとノズルプレートの接合に伴う端面研削等
が容易であり、吐出不良の可能性を低減させ、高密度な
ノズル配列に容易に対応可能インクジェットヘッドを提
供できる。

【００８４】請求項２に記載の発明によれば、複雑な接
合を不要とし、容易に精度を確保しつつ簡易な接合を用
いて製造可能なインクジェットヘッドを提供できる。

【００８５】請求項３に記載の発明によれば、簡易な３
層構造による接合を行って高密度なノズル配列を実現で
きるインクジェットヘッドを提供できる。

【００８６】請求項４に記載の発明によれば、簡易な３
層構造による接合に加え、圧力室のサイズの制約を受け
ることなく多数のノズルを配置して構成し、一層高密度
なノズル配列を実現できるインクジェットヘッドを提供
できる。

【００８７】請求項５に記載の発明によれば、シリコン
を素材とするノズルプレートに対し、多種多様な加工方
法、接合方法を用いることができ、容易に製造可能なイ
ンクジェットヘッドを提供できる。

【００８８】請求項６に記載の発明によれば、ガラスを
素材とするノズルプレートに対し、請求項５に記載の発
明と同様、多種多様な加工方法、接合方法を用いること
ができ、容易に製造可能なインクジェットヘッドを提供
できる。

【００８９】請求項７に記載の発明によれば、接合を共
晶結合により行い、接着剤のはみ出し、接合面の浮き等
による吐出性能の劣化が生じず、良好な吐出性能を有す
るインクジェットヘッドを提供できる。

【００９０】請求項８に記載の発明によれば、エッチン
グを用いて複数のノズルを高精度に形成し、良好な吐出
性能を有するインクジェットヘッドを提供できる。

【００９１】請求項９に記載の発明によれば、ショット
ブラスト加工を用いてインク流路をを高精度に形成し、
吐出性能が良好で、しかも生産性の高いインクジェット
ヘッドを提供できる。

【００９２】請求項１０に記載の発明によれば、圧電素
子を用いた簡易な構成を備えるインクジェットヘッドに
対し、吐出性能の更なる向上と多ノズル化への対応を容
易にする。

【００９３】請求項１１に記載の発明によれば、圧力室
からノズルに達する流路をより短縮して圧力損失が少な
く効率的なインクの吐出が可能なインクジェットヘッド
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るインクジェットヘ
ッドの縦断面図である。

【図２】本発明の第1実施形態に係るインクジェットヘ
ッドの図１のＸ−Ｘ線断面図であり、（ａ）は圧電素子
に駆動電圧を印加しない場合、（ｂ）は圧電素子に駆動
電圧を印加した場合の図である。

【図３】本発明の第1実施形態に係るノズルプレートの
形成方法の一例を説明する図であり、（ａ）がノズルプ
レート側ディセンダホールの形成を示す図、（ｂ）がノ
ズルの形成を示す図、（ｃ）が２つのシリコンプレート
の接合を示す図である。

【図４】本発明の第1実施形態に係るノズルプレートの
形成方法の他の例を説明する図であり、（ａ）がノズル
プレート側ディセンダホールの形成を示す図、（ｂ）が
ノズルの形成を示す図、（ｃ）が２つのシリコンプレー
トの接合を示す図である。

【図５】本発明の第２実施形態に係るインクジェットヘ
ッドの縦断面図である。

【図６】本発明の第３実施形態に係るインクジェットヘ
ッドの縦断面図である。

【図７】本発明の第３実施形態に係るインクジェットヘ
ッドのノズル面側から見た側面図である。

【図８】従来のサイドシュート型インクジェットヘッド
の縦断面図である。

【符号の説明】

１、１１、１２…セラミックシート２、１３、１４…圧電素子３…ノズルプレート４…インク室５…圧力室６…ディセンダホール７…ノズルプレート側ディセンダホール８…ノズル９…ダンパ１０…テーパ２０、２１、２２、２３…独立電極３１…第１シリコンプレート３２…第２シリコンプレート１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６…接
合面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクを加圧手段により加圧する複数の
圧力室と、当該圧力室にインクを供給するインク流路と
が形成されたキャビティプレートと、それぞれの前記圧
力室に連通しインクを吐出する複数のノズルが形成され
たノズルプレートが接合された構造を有するインクジェ
ットヘッドであって、前記ノズルからのインク吐出方向が前記圧力室の長手方
向に対して略平行になると共に、前記ノズルが前記圧力
室の長手方向延長線上から所定距離だけ離れて配置され
るよう前記キャビティプレート及び前記ノズルプレート
が形成されることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】前記ノズルプレートは、更に複数のプレ
ートが接合されて形成されるものであると共に、前記キ
ャビティプレート及び前記ノズルプレートの全ての接合
面が、前記圧力室の長手方向に対して略平行となるよう
形成されることを特徴とする講求項１に記載のインクジ
ェットヘッド。
【請求項３】前記インクジェットヘッドは、第１の前
記キャビティプレートと、第２の前記キャビティプレー
トと、当該２つのキャビティプレートに挟まれ、当該２
つのキャビティプレートのそれぞれの圧力室に連通する
複数のノズルが形成された前記ノズルプレートとが接合
された３層構造に形成されることを特徴とする講求項１
又は請求項２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】前記第１のキャビティプレートと前記第
２のキャビティプレートには、互いに等しいピッチで前
記複数の圧力室が形成されると共に、前記３層構造は、
当該２つのキャビティプレートに、それぞれ略半ピッチ
ずれた状態で交互に前記圧力室が配置されるよう形成さ
れることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット
ヘッド。
【請求項５】前記ノズルプレートの素材としてシリコ
ンを用いることを特徴とする請求項１から請求項４の何
れかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】前記ノズルプレートの素材としてガラス
を用いることを特徴とする請求項１から請求項４の何れ
かに記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】前記ノズルプレートと前記キャビティプ
レートは、共晶結合により接合されることを特徴とする
請求項１から請求項６の何れかに記載のインクジェット
ヘッド。
【請求項８】前記複数のノズルは、前記ノズルプレー
トに対してエッチングを施し形成されることを特徴とす
る請求項１から請求項７の何れかに記載のインクジェッ
トヘッド。
【請求項９】前記キャビティプレートに対して施され
る加工方法はショットブラスト加工であることを特徴と
する講求項１から請求項８の何れかに記載のインクジェ
ットヘッド。
【請求項１０】前記加圧手段は、前記キャビティプレ
ートの一面側に接合されたシート状の圧電素子であるこ
とを特徴とする請求項１から請求項９の何れかに記載の
インクジェットヘッド。
【請求項１１】前記シート状の圧電素子が接合される
前記キャビティプレートの一面側に前記ノズルプレート
が接合されていることを特徴とする請求項１から請求項
１０の何れかに記載のインクジェットヘッド。