特許 6041693 液体吐出装置、液体吐出装置の製造方法、カラーフィルターの製造方法および配線の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6041693

(24)【登録日】2016年11月18日

(45)【発行日】2016年12月14日

(54)【発明の名称】液体吐出装置、液体吐出装置の製造方法、カラーフィルターの製造方法および配線の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/14 20060101AFI20161206BHJP

   B41J 2/16 20060101ALI20161206BHJP

   G02B 5/20 20060101ALI20161206BHJP

   H05K 3/10 20060101ALI20161206BHJP

【ＦＩ】

   B41J2/14 303

   B41J2/14 607

   B41J2/16 303

   G02B5/20 101

   H05K3/10 D

【請求項の数】11

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-18081(P2013-18081)

(22)【出願日】2013年2月1日

(65)【公開番号】特開2014-148091(P2014-148091A)

(43)【公開日】2014年8月21日

【審査請求日】2016年1月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100082337

【弁理士】

【氏名又は名称】近島 一夫

(74)【代理人】

【識別番号】100141508

【弁理士】

【氏名又は名称】大田 隆史

(72)【発明者】

【氏名】深谷 庸一

(72)【発明者】

【氏名】藤村 秀彦

【審査官】 小宮山 文男

(56)【参考文献】

【文献】 特開平９−３９２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−９２５６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平５−８８９４４（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ４１Ｊ ２／０１−２／２１５

Ｇ０２Ｂ ５／２０

Ｈ０５Ｋ ３／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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圧力室を形成する、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、
前記各圧力室の前記長手方向の第１端部の側に配置され、前記各圧力室に接続される各ノズルが形成されたノズル部材と、を備え、
前記各圧力室は、前記第１端部において前記圧力室の高さ及び幅のうち相対的に短い方が、前記第１端部に対して前記長手方向の反対側の第２端部において、前記第１端部よりも長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。

【請求項2】

前記第１端部において前記圧力室の幅が前記圧力室の高さに対して相対的に短いことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。

【請求項3】

前記各圧力室の前記第２端部における前記長手方向に垂直な面に沿う断面の断面形状が略正方形であ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。

【請求項4】

前記複数の隔壁部は、前記第１基板の一方の面に突設された複数の第１隔壁部と、前記第２基板の一方の面に突設された複数の第２隔壁部と、を有し、
前記第１隔壁部と前記第２隔壁部とが前記幅方向に交互に並設されるように、前記第１隔壁部の先端部が前記第２基板の一方の面に接合されると共に、前記第２隔壁部の先端部が前記第１基板の一方の面に接合されて、前記圧力室が形成されてい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。

【請求項5】

前記第１基板の一方の面には、前記第２隔壁部の先端部が嵌合する第１溝部が形成され、
前記第２基板の一方の面には、前記第１隔壁部の先端部が嵌合する第２溝部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出装置。

【請求項6】

前記第１隔壁部は、前記第１基板の一方の面から突出し、前記第１基板と一体に形成され、前記高さ方向に分極された第１基端側圧電体と、前記第１基端側圧電体に接合され、前記第１基端側圧電体とは反対方向に分極された第１先端側圧電体と、を有し、
前記第２隔壁部は、前記第２基板の一方の面から突出し、前記第２基板と一体に形成され、前記高さ方向に分極された第２基端側圧電体と、前記第２基端側圧電体に接合され、前記第２基端側圧電体とは反対方向に分極された第２先端側圧電体と、を有することを特徴とする請求項４又は５に記載の液体吐出装置。

【請求項7】

前記複数の圧力室のうち隣り合う２つの圧力室の間には、前記隔壁部で仕切られた、液体が充填されない空気室が形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出装置。

【請求項8】

第１基板の一方の面に圧電体からなる複数の第１隔壁部を形成する第１隔壁部形成工程と、
第２基板の一方の面に圧電体からなる複数の第２隔壁部を形成する第２隔壁部形成工程と、
前記第１隔壁部と前記第２隔壁部とが交互に幅方向に並設されるように、前記第１隔壁部の先端部を、前記第２基板の一方の面に接合する共に、前記第２隔壁部の先端部を、前記第１基板の一方の面に接合することで、長手方向に延びる圧力室を形成する圧力室形成工程と、を備え、
前記第１隔壁部形成工程及び前記第２隔壁部形成工程では、前記圧力室形成工程にて形成される前記圧力室の幅が、液体を吐出するノズルに接続する第１端部よりも、前記第１端部に対して前記長手方向の反対側の第２端部において長くなるように、前記第１隔壁部及び前記第２隔壁部を形成することを特徴とする液体吐出装置の製造方法。

【請求項9】

前記第１基板の一方の面に、前記第２隔壁部の先端部が接合される第１溝部を形成する第１溝部形成工程と、
前記第２基板の一方の面に、前記第１隔壁部の先端部が接合される第２溝部を形成する第２溝部形成工程と、を備えた、ことを特徴とする請求項８に記載の液体吐出装置の製造方法。

【請求項10】

請求項１乃至７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。

【請求項11】

請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液体吐出装置を用いて、配線パターニングを行うことを特徴とする配線の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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

【背景技術】

【0002】

液体吐出装置である液体吐出ヘッドとして、圧力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、圧電体への駆動信号により圧力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圧力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。

【0003】

圧電体を用いた液体吐出ヘッドには様々な方式があるが、バルクの圧電材料を機械加工することにより、比較的容易に作成することが可能である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、ノズルが形成させ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（特許文献１参照）。

【0004】

また、シェアモード方式の液体吐出ヘッドは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、配線パターニング等の工業用途に利用する試みも多くなっている。また、更に高精細なパターニングを実現するため、液体吐出ヘッドが吐出する液滴量は、より微少なものが求められるようになってきている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特公平６−６３７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、液体吐出ヘッドの液体吐出量を微小化するためには、ノズルから突出する液柱を細かく千切り、微小な液滴とする必要があり、よってノズルでの液体のメニスカスの振動加速度を大きくしなければならない。そのためには、隔壁部の変位により発生した圧力を、瞬時に液体のメニスカスへと伝える必要がある。ここで、シェアモード方式の液体吐出ヘッドの場合、一般的にアクチュエータである隔壁部の変位量が小さい。そのため圧力室をノズルに向かって長く設定することで、圧力室の変位体積量を確保する構成となっている。

【0007】

そのような圧力室において液体を加圧する際、液体の圧力中心は圧力室の長手方向の略中央部である。つまり圧力室が長手方向に長くなっている分、メニスカス位置からの液体圧力中心までの距離も長くなり、応答性が落ちるという問題があった。

【0008】

更に、シェアモード方式の液体吐出ヘッドにおいて、圧電体の小さい変位量でも圧力が発生できるよう、圧力室の長手方向に垂直な面に沿う断面の断面積が小さく設定されている。これは逆に、液体が長手方向に流れる際の流路抵抗が大きいことを意味している。即ち、シェアモード方式の液体吐出ヘッドの場合、圧力室に対して流出又は流入する液体の流速が制限されるだけでなく、圧力中心がメニスカス位置から遠いことから、圧電体の変位により発生した圧力を瞬時にメニスカスへと伝えることができなかった。

【0009】

そこで、本発明は、隔壁部の変位によりメニスカスを高加速度に振動させて、液体の吐出量の低減を図ることを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

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圧力室を形成する、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、前記各圧力室の前記長手方向の第１端部の側に配置され、前記各圧力室に接続される各ノズルが形成されたノズル部材と、を備え、前記各圧力室は、前記第１端部において前記圧力室の高さ及び幅のうち相対的に短い方が、前記第１端部に対して前記長手方向の反対側の第２端部において、前記第１端部よりも長くなるように形成されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、第２端部における圧力室の断面積が第１端部における圧力室の断面積よりも大きいので、液体が圧力中心に流入する際の流路抵抗を減少させることができる。また、第１端部における圧力室の断面積が第２端部における圧力室の断面積よりも小さいので、隔壁部の変位に対する液体の加圧効率が向上する。つまり圧力室内の液体の圧力中心をノズル側にシフトさせることができ、メニスカスと圧力中心との距離を縮めることができる。したがって、圧力室内への液体充填時間を短縮でき、かつ、よりメニスカスに近い位置で液体を加圧できるため、メニスカスを高加速度に振動させることができ、微小量の液体を吐出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の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インクジェットヘッドを示す分解模式図である。

【図2】インクジェットヘッドにおける液体としてのインクの流れを示すインク流路の断面模式図である。

【図3】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。

【図4】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。

【図5】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。

【図6】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。

【図7】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。

【図8】インクジェットヘッドの圧力室を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。図１は、本発明の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圧力室１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、各圧力室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、圧力室１とノズル３０ａとの位置が一致するよう（即ち、圧力室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が各圧力室１に接続される。

【0014】

圧力室１は、長手方向Ａ２に沿って吐出ユニット１０の液体供給側の面（背面）まで延びている。吐出ユニット１０の背面には、背面プレート４０が配置されている。背面プレート４０には、各圧力室１に対応して各インク供給口４０ａが形成されている。このように、吐出ユニット１０と背面プレート４０とは、圧力室１とインク供給口４０ａとの位置が一致するようアラインメントされて接着されている。更に背面プレート４０には、インクタンク（不図示）と連通するインク供給口５１とインク回収口５２とが設けられた、共通液室形成部材であるマニホールド５０が接合されている。また、吐出ユニット１０の液体吐出方向Ａ１（長手方向Ａ２）及び幅方向Ｂに直交する高さ方向Ｃの両側の面には、複数の信号配線６１が形成されたフレキシブル基板６０が接合されている。

【0015】

図２は、インクジェットヘッド１００における液体としてのインクの流れを示すインク流路の断面模式図である。図３は、吐出ユニット１０の長手方向に垂直な面に沿う断面図である。図３（ａ）は、図２中の相対的に背面側に近いＸ―Ｘ面に沿う断面図、図３（ｂ）は、図２中の相対的に前面側に近いＹ−Ｙ面に沿う断面図である。

【0016】

吐出ユニット１０は、図３に示すように、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に延びる複数の圧力室１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。なお、図３において、各圧力室１の高さ方向Ｃの高さをｈ、幅方向Ｂの幅をＷｘ，Ｗｙとしている。

【0017】

また、吐出ユニット１０は、各隔壁部３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及び共通電極１５からなる電極対１３がそれぞれ設けられている。電極１４は、空気室側に、電極１５は、圧力室側に配置されている。

【0018】

信号電極１４は、図１に示す前面溝５内に形成された前面電極７１を介して、取り出し電極４に電気的に接続されている。また、共通電極１５は接地されている。これら電極対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、共通電極１５をグラウンド電位とし、この共通電極１５に対して信号電極１４に電圧を印加する。

【0019】

図２に示すように、圧力室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、圧力室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５０が配置され、共通液室５３が形成されている。共通液室５３には、不図示のインクタンクから、インク供給口５１を介してインクＩが供給される。共通液室５３に供給されたインクＩは、インク供給口４０ａを介して各圧力室１へ充填される。そして、隔壁部３がせん断変形することにより圧力室１の体積が変化することで、液体（液滴）であるインク（インク滴）Ｉがノズル３０ａから吐出される。

【0020】

図３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に突設された複数の第１隔壁部３Ａと、第２基板１２の一方の面１２ａに突設された複数の第２隔壁部３Ｂとからなる。

【0021】

第１隔壁部３Ａと第２隔壁部３Ｂとが幅方向Ｂに交互に間隔をあけて並設されるように、第１隔壁部３Ａの先端部３ａが第２基板１２の一方の面１２ａに接合されると共に、第２隔壁部３Ｂの先端部３ａが第１基板１１の一方の面１１ａに接合されている。これによって、隣り合う第１隔壁部３Ａと第２隔壁部３Ｂとにより仕切られて圧力室１が形成されている。

【0022】

第１基板１１の一方の面１１ａには、第２隔壁部３Ｂの先端部３ａが嵌合する第１溝部１７が形成され、第２基板１２の一方の面１２ａには、第１隔壁部３Ａの先端部３ａが嵌合する第２溝部１８が形成されている。

【0023】

第１隔壁部３Ａは、第１基板１１の一方の面１１ａから突出し、第１基板１１と一体に形成され、高さ方向Ｃに分極された第１基端側圧電体３１Ａを有している。また、第１隔壁部３Ａは、第１基端側圧電体３１Ａに接合され、第１基端側圧電体３１Ａとは反対方向に分極された第１先端側圧電体３２Ａを有している。

【0024】

第２隔壁部３Ｂは、第２基板１２の一方の面１２ａから突出し、第２基板１２と一体に形成され、高さ方向Ｃに分極された第２基端側圧電体３１Ｂを有している。また、第２隔壁部３Ｂは、第２基端側圧電体３１Ｂに接合され、第２基端側圧電体３１Ｂとは反対方向に分極された第２先端側圧電体３２Ｂを有している。

【0025】

複数の圧力室１のうち隣り合う２つの圧力室１，１の間には、空気室６が形成されている。空気室６はノズル３０ａおよびインク供給口４０ａとは連通せず、前面に形成されている前面溝５と連通している。したがって、空気室６は、液体であるインクが充填されない構造となっている。

【0026】

詳述すると、空気室６は、圧力室１を形成する２つの隔壁部３で仕切られて形成されており、更に詳細には、第１隔壁部３Ａと第２隔壁部３Ｂとで仕切られて形成されている。本実施形態では、圧力室１と空気室６とが幅方向Ｂに交互に形成されている。

【0027】

なお、本実施形態において、空気室６は、隣接する圧力室１をそれぞれ独立した形で制御するため、かつ空気層を設けることで圧電体からなる隔壁部３の動きを向上させるために配置されているが、配置されていなくても構わない。

【0028】

各圧力室１は、第１端部１ａにおいて圧力室１の高さ及び幅のうち相対的に短い方、本実施形態では、圧力室１の幅が、第２端部１ｂにおいて第１端部１ａよりも長くなるように形成されている。つまり、各圧力室１は、圧力室１の第２端部１ｂにおける幅が、圧力室１の第１端部１ａにおける幅よりも長くなるように形成されている。

【0029】

本実施形態では、第１隔壁部３Ａは、図２に示すノズルプレート３０が取り付けられる前面から背面プレート４０が取り付けられる背面まで、液体吐出方向Ａ１（長手方向Ａ２）に対して所定角度θ傾いた方向に沿って延びている。また第２隔壁部３Ｂは、第１隔壁部３Ａとは逆方向であって、液体吐出方向Ａ１（長手方向Ａ２）に対して所定角度θ傾いた方向に沿って延びている。これにより、圧力室１の液体吐出側の幅Ｗｙは、圧力室１の液体供給側の幅Ｗｘに比べて狭くなっている。換言すると、圧力室１の液体供給側の幅Ｗｘは、圧力室１の液体吐出側の幅Ｗｙに比べて広くなっている。

【0030】

そして、各圧力室１は、各圧力室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の断面形状が略正方形となるように形成されている。

【0031】

圧電素子となる隔壁部３の変位量が同じであっても、圧力室１の断面積が小さい方が断面積の変化率は大きくなる。そのため、圧力室１の内部に供給されているインクＩの加圧効率は、断面積が小さい方が、断面積が大きい方よりも高い。

【0032】

圧力室１の幅Ｗは、図２に示すようにノズル３０ａに近づくに連れて狭くなっている。つまりノズル３０ａに近づくほど、インクＩの加圧効率は高くなる。したがって、ノズル３０ａに形成されるインクのメニスカスに対し、より近い位置で加圧することになり、隔壁部３の変位に対するメニスカスの振動応答性が向上する。

【0033】

また、シェアモード方式のインクジェットヘッド１００では、隔壁部３（圧力室１）の高さｈが高いほど、変位量が大きい。そのため、圧力室１の内部のインクＩをより効率的に加圧するために、隔壁部３の高さｈはできるだけ高いことが望ましい。更に、圧力室１の幅Ｗは、できるだけ狭くすることが望ましいため、高さｈと幅Ｗは、ｈ＞＞Ｗの関係となるのが望ましい。

【0034】

なお一方で、圧力室１の任意の断面を液体吐出方向Ａ１に向かって流れる粘度μの流体の流路抵抗Ｒは、次式（１）で表わされる。
Ｒ＝［８・μ（Ｗ＋ｈ）^２］／（Ｗ・ｈ）^３・・・（１）

【0035】

圧力室内のインクを高速に流動させるには、流路抵抗Ｒを下げなければならない。しかしながら、シェアモード方式のインクジェットヘッドの場合、加圧効率の観点から流路断面積Ｗ・ｈが小さくなっており、上式（１）より流路抵抗Ｒが大きいことがわかる。またｈ＞＞Ｗであると、同じ流路断面積Ｗ・ｈで比較した場合、ｈ＝Ｗ時に比べ、上式のＷ＋ｈの値が大きくなり、流路抵抗が高くなることもわかる。

【0036】

そこで、本実施形態では、図２に示すように、圧力室１の幅Ｗが第１端部１ａの側から第２端部１ｂの側に向かうに連れて広くなっている。また更に、幅Ｗが広がることにより、圧力室１の断面は正方形形状、つまりｈ＝Ｗに近づく。

【0037】

したがって、圧力室１の第２端部１ｂに近づくに連れて流路抵抗Ｒを効率的に下げることができ、それに伴い圧力室１の系全体としても流路抵抗を下げることができる。その結果、圧力室１内でのインクＩの流速が向上する。

【0038】

本実施形態によれば、第２端部１ｂにおける圧力室１の断面積が第１端部１ａにおける圧力室１の断面積よりも大きいので、インクが圧力中心に流入する際の流路抵抗を減少させることができる。また、第１端部１ａにおける圧力室１の断面積が第２端部１ｂにおける圧力室１の断面積よりも小さいので、隔壁部３の変位に対する液体の加圧効率が向上する。つまり圧力室１内の液体の圧力中心をノズル３０ａ側にシフトさせることができ、メニスカスと圧力中心との距離を縮めることができる。したがって、圧力室１内への液体充填時間を短縮でき、かつ、よりメニスカスに近い位置で液体を加圧できるため、メニスカスを高加速度に振動させることができる。また、その結果として、ノズル３０ａから吐出したインクＩを短く切ることができるため、微小液滴の吐出が可能となる。

【0039】

特に、本実施形態では、圧力室１の第１端部１ａにおいては、インクに効率よく圧力を付与するために、圧力室１の幅を圧力室１の高さよりも短くしており、圧力室１の高さを一定として幅を第２端部に向かって長くなるよう変化させている。したがって、本実施形態では、効果的にメニスカスを高加速度に振動させることができ、効果的に微小液滴の吐出が可能となる。また、第２端部１ｂにおいて、圧力室１の断面形状が略正方形状であるので、更に効果的にインクの流量抵抗を下げることができ、更に効果的に微小液滴の吐出が可能となる。

【0040】

次に、本実施形態における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、図４に示すように、分極処理した２枚の圧電板２４，２４を、分極方向が互いに反対方向となるように反転して貼り合わせ、その後に研削などの加工により所望の寸法に加工し、圧電板とする。この圧電板を２枚作成し、一方を第１圧電板２５Ａ、他方を第２圧電板２５Ｂとする。

【0041】

続いて第１圧電板２５Ａに、図５に示すように隔壁溝２６を加工することで、圧電体（アクチュエータ）からなる複数の第１隔壁部３Ａを形成する（第１隔壁部形成工程）。これにより、第１基板１１の一方の面１１ａに複数の第１隔壁部３Ａが形成されたこととなる。ここで、隔壁溝２６は、第１圧電板２５Ａにおいて液体吐出方向Ａ１に延びる直線Ａに対して所定角度θ傾けた、図５に示す直線Ｌ１１に沿う方向へ加工する。即ち、第１隔壁部形成工程では、後述する圧力室形成工程にて形成される圧力室１の幅が、ノズル３０ａに接続する第１端部１ａよりも、第２端部１ｂにおいて長くなるように、第１隔壁部３Ａを形成する。

【0042】

また、圧電板２５Ａに前面溝５を加工する。これらの溝加工については加工時に圧電板２５Ａがキュリー温度以上とならない様な、例えばダイヤモンドブレードによる切削加工などを用いることが好ましい。

【0043】

次に隔壁溝２６の加工が施された第１圧電板２５Ａの全面に、導電層２７を付与する。これは無電解めっきなどによって容易に実現できる。その後、図６に示すように、隔壁部３の上面（先端部）３ａ上の導電層２７を研磨などにより選択除去し、更に隔壁溝２６内に導電層２７を分断するよう、第１溝部１７を加工する。つまり、第１圧電板２５Ａにおいて、第１基板１１となる一方の面に、第２隔壁部３Ｂの先端部３ａが接合される第１溝部１７を形成する（第１溝部形成工程）。この際、溝部１７は、圧電板２５Ａの液体吐出方向Ａ１に延びる直線Ａに対して、隔壁溝２６を形成した際とは逆方向へ所定角度θ傾けた、図６に示す直線Ｌ１２に沿う方向へ加工する。

【0044】

なお、加工される第１溝部１７について、幅は第１隔壁部３Ａの幅と略等しく設定されるのが好ましく、またこれらは前述の通りダイヤモンドブレードによる切削加工で形成されるのが好ましい。その後、図示しないが第１隔壁部３Ａの形成面全面に保護絶縁膜をスパッタ法などにより付与する。

【0045】

これにより、図６に示す第１基板１１及び第１基板１１に立設された複数の第１隔壁部３Ａを有する第１基板ユニット２８Ａが作製される。

【0046】

本実施形態では、第２基板１２及び第２基板１２に立設された複数の第２隔壁部３Ｂを有する第２基板ユニット２８Ｂも、第１基板ユニット２８Ａと同一の製造方法で作成される。

【0047】

即ち、第２圧電板２５Ｂに、図５に示すように隔壁溝２６を加工することで、圧電体（アクチュエータ）からなる複数の第２隔壁部３Ｂを形成する（第２隔壁部形成工程）。次に、隔壁溝２６の加工が施された第２圧電板２５Ｂの全面に、導電層２７を付与する。次に、隔壁溝２６内に導電層２７を分断するよう、第２溝部１８を加工する。つまり、第２圧電板２５Ｂにおいて、第２基板１２となる一方の面に、第１隔壁部３Ａの先端部３ａが接合される第２溝部１８を形成する（第２溝部形成工程）。このように、第１基板ユニット２８Ａと同様の構成の第２基板ユニット２８Ｂが、第１基板ユニット２８Ａと同一の製造方法で製造される。

【0048】

続いて隔壁部３Ａ，３Ｂの先端部３ａ，３ａに、接着剤を塗布し、基板１１，１２同士を対向させ、図７に示すように、隔壁部３Ａの先端部３ａを溝部１８に嵌合すると共に、隔壁部３Ｂの先端部３ａを溝部１７に嵌合する。これにより、第１隔壁部３Ａと第２隔壁部３Ｂとが交互に幅方向に並設される。そして、隔壁部３Ａの先端部３ａが溝部１８に接合され、隔壁部３Ｂの先端部３ａが溝部１７に接合され、吐出ユニット１０を得る。つまり、第１隔壁部３Ａの先端部３ａを、第２基板１２の一方の面に接合する共に、第２隔壁部３Ｂの先端部３ａを、第１基板１１の一方の面に接合することで、長手方向に延びる、隔壁部３Ａ，３Ｂで仕切られた圧力室１を形成する（圧力室形成工程）。

【0049】

その後、吐出ユニット１０の前面及び背面を研削及び研磨し、導電層２７を除去すると共に所望の寸法形状に整える。また更に吐出ユニット１０の上面に対し取り出し電極分断溝２９を加工し、それぞれ電気的に分断された個別の取り出し電極４を得る。

【0050】

上記一連の工程により、吐出ユニット１０を形成した後、図１に示したようにノズルプレート３０、背面プレート４０、マニホールド５０、フレキシブル基板６０，６０などの貼り合わせを行い、本実施形態に係るインクジェットヘッド１００を得るに至る。

【0051】

本実施形態では、第１基板ユニット２８Ａと第２基板ユニット２８Ｂとは同一構成のもの、即ち、第２基板ユニット２８Ｂは、第１基板ユニット２８Ａと同一構成の基板ユニットを９０度回転させたものを使用している。このように、２つの基板ユニット２８Ａ，２８Ｂを製造するために、別構成の基板ユニットを製造する必要がないので、製造工程を簡略化することができ、製造コストを低減することができる。

【実施例】

【0052】

上記実施形態で説明した吐出ユニット１０について、圧電材料として富士セラミックス株式会社製の圧電セラミックスＣ−６を用いて、隔壁溝２６と溝部１７（１８）を、液体吐出方向Ａ１に対してそれぞれ所定角度θ＝０．２５°として形成した。

【0053】

図８は、圧力室を示す構造模式図である。図８について、液体吐出方向Ａ１の長さＬ＝７［ｍｍ］、ノズル３０ａ側の第１端部１ａの幅Ｗ１＝３０［μｍ］、共通液室５３側の第２端部１ｂの幅Ｗ２＝９０［μｍ］の圧力室１を得た。なお、ノズル３０ａ側の第１端部１ａの高さｈ１及び共通液室５３側の第２端部１ｂの高さｈ２は共に２１０［μｍ］であった。

【0054】

同様に、比較のため、比較例として、液体吐出方向Ａ１に沿って隔壁溝２６と溝部１７を形成し、Ｗ１＝Ｗ２とした比較構造の吐出ユニットも製作した。比較例の吐出ユニットについて、Ｗ１及びＷ２が３０［μｍ］（比較例１）、６０［μｍ］（比較例２）、９０［μｍ］（比較例３）のものをそれぞれ準備した。

【0055】

さらに比較のため、比較例４として、圧力室の幅Ｗは一定で、高さｈを可変とする吐出ユニットを準備した。具体的には、図８に示す圧力室において、Ｗ１とＷ２を３０［μｍ］、高さｈ１を２１０［μｍ］とし、高さｈを液体吐出方向Ａ１の反対方向に進むにしたがって深くしていくことで、高さｈ２を６３０［μｍ］とした。

【0056】

次に、準備したそれぞれの吐出ユニットを用いてインクジェットヘッドを作成し、目標インク吐出量を１［ｐｌ］以下に設定し、吐出性能を評価した。なお、全てのインクジェットヘッドにおいて、ノズルの直径は１０［μｍ］とし、評価に用いるインクはエチレングリコール８０ｗｔ％水溶液を用いた。

【0057】

まず、それぞれの隔壁部へ電圧１０［Ｖ］を印加し、その際に生じるメニスカスの周波数を評価した。次に、得られた周波数の１／２にあたるパルス幅で、１５［Ｖ］の電圧を印加し、その際に吐出されるインクの吐出量を評価した。これら一連の結果を表１に示す。

【0058】

【表1】

【0059】

比較例１〜３において、圧力室の幅Ｗを狭めていくと、メニスカスの振幅は大きくなる半面、メニスカスの振動周波数は減少していくことがわかった。その結果、圧力室の幅Ｗが狭い比較例１においては、メニスカスの振動周波数が低いため、吐出インクを切ることができず、吐出量が大きくなってしまった。なお吐出量を下げるため、印加する電圧を落としたところ、インクが吐出しなくなってしまい、１［ｐｌ］以下のインク滴を得るに至らなかった。

【0060】

比較例２についても、比較例２と比較して吐出量の若干の低減は見られたものの、メニスカスの振動周波数が低く、１［ｐｌ］以下のインク滴を得るに至らなかった。また幅Ｗが広い比較例３の場合、メニスカスの周波数は高いものの、いずれの電圧条件においてもインクを吐出させることができなかった。

【0061】

比較例４においては、電圧１５［Ｖ］の印加ではインクは吐出しなかった。なお電圧を上げていくことで、インクが吐出されることは確認されたが、その時の吐出量は１［ｐｌ］以上となってしまい、１［ｐｌ］以下のインク滴を得るに至らなかった。

【0062】

これに対して本実施例では、電圧１５［Ｖ］を印加したところ、０．９［ｐｌ］の微小インク滴を吐出させることができた。以上の結果から、本実施例におけるインクジェットヘッドの構成では、メニスカスを高加速度に振動させることができ、微小量インクを吐出することができた。

【0063】

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。

【0064】

上記実施形態では、圧力室１の幅を第１端部１ａから第２端部１ｂに向かって連続的に長くなるようにしたが、段階的に長くなるようにしてもよい。また、第１端部１ａから第２端部１ｂに向かう途中で圧力室１の幅が変化しない区間があってもよい。

【0065】

また、上記実施形態では、第１端部１ａにおいて圧力室１の幅が圧力室１の高さに対して相対的に短い場合について説明したが、第１端部１ａにおいて圧力室１の高さが圧力室１の幅に対して相対的に短い場合であってもよい。その場合でも、第２端部１ｂに向かうに連れて圧力室１の高さが段階的又は連続的に高くなってもよく、また、高さが変化しない区間があってもよい。

【0066】

また、上記実施形態では、第１基板１１及び第２基板１２に隔壁部３Ａ，３Ｂが立設され、隔壁部３Ａ，３Ｂが互い違いになるようにしたが、いずれか一方の基板に隔壁部３が立設され、他方の基板に隔壁部を接合するように構成してもよい。

【0067】

また、上記実施形態では、隔壁部３が高さ方向Ｃ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。

【符号の説明】

【0068】

１…圧力室、１ａ…第１端部、１ｂ…第２端部、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、１００…インクジェットヘッド（液体吐出装置）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】