(57)【要約】      （修正有）【課題】ノズルプレートの接合ずれに起因する吐出特性の悪化を防止でき、さらには圧力波の残留振動が抑制され安定した吐出特性を維持できるインクジェットヘッドを提供。【解決手段】複数の細長いチャンネル溝４が形成された圧電基板１と、チャンネル溝４に対応した複数のノズル孔２３がチャンネル溝４の略中央に位置するように接合されるノズルプレート２５を備え、ノズルプレート２５はノズル孔２３からチャンネル溝４の長手方向に沿って等間隔となる位置に長手方向に対して直交する方向に所定の幅と深さで延びる溝状の凹部２４Ａ、２４Ｂが形成され、凹部によって隣接するチャンネル溝４を連通させる間隙がノズル孔２３から等間隔となるチャンネル壁４ａの上端面とノズルプレート２５の表面との間に形成されると共に、各チャンネル溝４においてインクの吐出に寄与するアクティブ領域が前記溝の長手方向に沿ったノズル孔２３の両側に規定される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンネル壁によって隔てられ互いに平行となるように並ぶ複数の細長いチャンネル溝が形成された圧電基板と、前記チャンネル溝に対応した複数のノズル孔を有し各ノズル孔が各チャンネル溝の長手方向の略中央に位置するように圧電基板上に接合されるノズルプレートとを備え、ノズルプレートはノズル孔からチャンネル溝の長手方向に沿って等間隔となる位置に前記溝の長手方向に対して直交する方向に所定の幅と深さで延びる溝状の凹部がそれぞれ形成され、前記凹部によって隣接するチャンネル溝を連通させる間隙がノズル孔から等間隔となるチャンネル壁の上端面とノズルプレートの表面との間にそれぞれ形成されると共に、各チャンネル溝においてインクの吐出に寄与するアクティブ領域が前記溝の長手方向に沿ったノズル孔の両側にそれぞれ規定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】
凹部は、深さがそれぞれ２０μｍ以下である請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
ノズル孔から凹部までの距離は、所望の吐出特性を得るうえで必要とされるアクティブ領域の距離に基づいて決定される請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
ノズルプレートの凹部はエキシマレーザー加工によって形成される請求項１〜３のいずれか１つに記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
ノズルプレートが高分子材料からなる請求項１〜４のいずれか１つに記載のインクジェットヘッド
【請求項６】
高分子材料が、ポリイミドフィルムおよびポリエーテルサルフォンのいずれかである請求項５に記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
請求項１に記載のインクジェットヘッドを製造するための方法であって、圧電基板に複数のチャンネル溝を形成する工程と、ノズルプレートにノズル孔を形成する工程と、ノズルプレートのノズル孔からチャンネル溝の長手方向に沿って等間隔となる位置に前記溝の長手方向に対して直交する方向に所定の幅と深さで延びる溝状の凹部をそれぞれ形成する工程と、各ノズル孔が各チャンネル溝の長手方向の略中央に位置するように圧電基板とノズルプレートとを接合する工程とを備えるインクジェットヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、インクジェットヘッドおよびその製造方法に関し、詳しくは、ノズル孔の両側にそれぞれインクを加圧するアクティブ領域を有するトップシューター型のインクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
この発明に関連する従来技術としては、インク吐出後の圧力波に起因して生ずる複数のインク加圧室間のクロストーク現象を防止するために、各インク加圧室と共通インク室との連通部に振動吸収体として作用するスポンジ等の多孔質体を設けたサイドシューター型のインクジェットヘッドが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−４３２５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の一般的なトップシューター型のインクジェットヘッドの構造について図９に基づいて説明する。図９は従来のトップシューター型のインクジェットヘッドユニットの構造を概略的に示す説明図である。
【０００４】
図９に示されるように、従来のトップシューター型のインクジェットヘッドユニット１００は、基板厚み方向に分極された圧電基板１０１と、圧電基板１０１上に接合されたノズルプレート１０９とから主に構成されている。
圧電基板１０１には、ダイシングによって複数の細長いインク室１０４が形成されると共に、インク室１０４の端部に浅溝部１０５が形成される。
インク室１０４と浅溝部１０５の内壁面には電極１０６とそれを保護する電極保護膜（図示せず）が形成され、浅溝部１０５に引き出された電極１０６は、浅溝部１０５の間隔に対応して配置された外部基板１０８の端子にそれぞれ接続される。
【０００５】
各インク室１０４において、インク室１０４の長手方向に沿ったノズル孔１１０の両側にはインク室１０４の長手方向と直交する方向に形成され隣接するインク室１０４を連通させる共通インク室１０７Ａ，１０７Ｂが形成されている。
すなわち、共通インク室１０７Ａ，１０７Ｂは複数のインク室１０４に対して直交するように形成され、インクは共通インク室１０７Ａ，１０７Ｂを介して各インク室１０４に供給され、各ノズル孔１１０から吐出される。
外部基板１０８から画像データに応じた電圧が各インク室１０４の電極１０６に印加されると、インク室１０４の内壁が内側に向かって凸となるように変形し、インク室１０４内のインクを加圧する。この結果、インクがノズル孔１１０から吐出される。
【０００６】
ここで、インクの吐出に寄与する領域をアクティブエリアＡ．Ｅ１，Ａ．Ｅ２といい、トップシューター型のインクジェットヘッドユニット１００では、ノズル孔１１０の両側に設けられる。
このような圧電方式のインクジェットヘッドユニット１００には、電圧を加減して圧電体の変形を制御することによりインクの加圧力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ある。
さらに、上述したように、トップシューター型のインクジェットヘッドユニット１００は、背景技術の項で紹介したサイドシューター型のインクジェットヘッドとは異なり、インクの吐出に寄与するアクティブエリアＡ．Ｅ１，Ａ．Ｅ２がノズル孔１１０を両側に存在するため、比較的低い吐出電圧で駆動させることができ、発熱や消費電力の面で有利であるという特徴も有する。
【０００７】
しかしながら、アクティブエリアＡ．Ｅ１，Ａ．Ｅ２が２つ存在するため、ノズルプレート１０９が所定の位置に接合されなかった場合には、アクティブエリアＡ．Ｅ１，Ａ．Ｅ２の距離が各インク室１０４で互いに異なることとなる。
というのは、従来のトップシューター型のインクジェットヘッドユニット１００の場合、アクティブエリアＡ．Ｅ１，Ａ．Ｅ２の距離はノズル孔１１０から共通インク室１０７Ａ，１０７Ｂまでの距離でそれぞれ決定されるからである。言い換えれば、従来のトップシューター型のインクジェットヘッドユニット１００では、ノズル孔１１０から共通インク室１０７Ａ，１０７Ｂに到達するまでのインク室１０４の内壁の上端面とノズルプレート１０９との接合距離によってアクティブエリアＡ．Ｅ１，Ａ．Ｅ２がそれぞれ決定されることとなる。
【０００８】
このため、従来のトップシューター型のインクジェットヘッドユニット１００では、各インク室１０４において、共通インク室１０７Ａ，１０７Ｂ間のちょうど中間に各ノズル孔１１０が位置するようにノズルプレート１０９を圧電基板１０１に対して接合することが必須条件となる。
【０００９】
各インク室１０４において、アクティブエリアＡ．Ｅ１，Ａ．Ｅ２の距離が互いに異なると、インク室１０４内で生じた圧力波がノズル孔１１０に到達するまでの時間は、アクティブエリアＡ．Ｅ１，Ａ．Ｅ２によって互いに異なることとなり、タイムラグを生じるため、インクジェットヘッド１００の吐出特性にばらつきが生じてしまう。
また、画像形成速度を上げるために駆動周波数を上げ、単位時間あたりの吐出回数を増加させると、インク室１０４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恐れもある。
【００１０】
インク吐出が不安定化する原因として挙げた上記の残留振動とは、インク吐出後の圧力波（振動）が、インク室１０４と共通インク室１０７Ａ，１０７Ｂとの界面での水撃作用によりその大部分が反射し、減衰せずにインク室１０４内に戻る現象のことであり、これが後続するインクの吐出特性に悪影響を与える。
特に、駆動周波数を増加させた場合には、残留した圧力波が減衰しないうちに後続するインクが吐出されるため、吐出速度が大きく変動したり、場合によっては吐出が極めて不安定化し、吐出が止まってしまう恐れもある。
【００１１】
このような残留振動によって吐出が不安定化する問題は、トップシューター型、サイドシューター型に係わらず発生するものであり、背景技術の項で紹介したインクジェットヘッドでは、共通インク室とインク加圧室との連通部にスポンジ等の振動吸収体を設け、圧力波を振動吸収体の通過時に減衰させることにより残留振動に起因するクロストーク等の問題に対処している。
【００１２】
しかしながら、振動吸収体を設けることにより残留振動に対処する構成では、インクジェットヘッドの構造が複雑化するばかりでなく、生産性が悪くなることによる製造コストの増加が懸念される。
【００１３】
この発明は以上のような事情を考慮してなされたものであり、インクジェットヘッドの構造を複雑化することなく、ノズルプレートの接合ずれに起因する吐出特性の悪化を防止でき、さらには圧力波の残留振動が抑制され高速度駆動でも安定した吐出特性を維持できるインクジェットヘッドを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明は、チャンネル壁によって隔てられ互いに平行となるように並ぶ複数の細長いチャンネル溝が形成された圧電基板と、前記チャンネル溝に対応した複数のノズル孔を有し各ノズル孔が各チャンネル溝の長手方向の略中央に位置するように圧電基板上に接合されるノズルプレートとを備え、ノズルプレートはノズル孔からチャンネル溝の長手方向に沿って等間隔となる位置に前記溝の長手方向に対して直交する方向に所定の幅と深さで延びる溝状の凹部がそれぞれ形成され、前記凹部によって隣接するチャンネル溝を連通させる間隙がノズル孔から等間隔となるチャンネル壁の上端面とノズルプレートの表面との間にそれぞれ形成されると共に、各チャンネル溝においてインクの吐出に寄与するアクティブ領域が前記溝の長手方向に沿ったノズル孔の両側にそれぞれ規定されることを特徴とするインクジェットヘッドを提供するものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、ノズルプレートは、ノズル孔からチャンネル溝の長手方向に沿って等間隔となる位置に前記溝の長手方向に対して直交する方向に所定の幅と深さで延びる溝状の凹部がそれぞれ形成され、前記凹部によって隣接するチャンネル溝を連通させる間隙がノズル孔から等間隔となるチャンネル壁の上端面とノズルプレートの表面との間にそれぞれ形成されると共に、各チャンネル溝においてインクの吐出に寄与するアクティブ領域が前記溝の長手方向に沿ったノズル孔の両側にそれぞれ規定されるので、各チャンネル溝における前記溝の長手方向に沿った両アクティブ領域の距離は必然的に互いに等しくなり、ノズルプレートの接合ずれに起因する吐出特性の悪化が防止される。
すなわち、この発明によれば、両アクティブ領域の距離は、圧電基板とノズルプレートとの接合精度ではなく、ノズルプレートに形成される凹部の位置精度によって決定されることとなり、仮に製造工程において圧電基板とノズルプレートが所望の精度で接合されなくても、ノズルプレートに形成された凹部の位置精度が所定の範囲内にある限りは両アクティブ領域の距離は必然的に等しくなり、高品質なインクジェットヘッドを安定して生産することが可能となる。
また、各チャンネル溝においてインクを加圧することにより生じた圧力波はその大部分が隣接するチャンネル溝を連通させる間隙を通過する際に減衰されるので、残留振動が抑制され高速駆動でも安定した吐出特性が維持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
この発明によるインクジェットヘッドは、チャンネル壁によって隔てられ互いに平行となるように並ぶ複数の細長いチャンネル溝が形成された圧電基板と、前記チャンネル溝に対応した複数のノズル孔を有し各ノズル孔が各チャンネル溝の長手方向の略中央に位置するように圧電基板上に接合されるノズルプレートとを備え、ノズルプレートはノズル孔からチャンネル溝の長手方向に沿って等間隔となる位置に前記溝の長手方向に対して直交する方向に所定の幅と深さで延びる溝状の凹部がそれぞれ形成され、前記凹部によって隣接するチャンネル溝を連通させる間隙がノズル孔から等間隔となるチャンネル壁の上端面とノズルプレートの表面との間にそれぞれ形成されると共に、各チャンネル溝においてインクの吐出に寄与するアクティブ領域が前記溝の長手方向に沿ったノズル孔の両側にそれぞれ規定されることを特徴とする。
【００１７】
この発明において、圧電基板としては、分極方向の異なる２枚の圧電基板を貼り合わせたものを用いることができる。
複数のチャンネル溝はチャンネル壁によって隔てられ互いに平行に並ぶ所定の幅と深さをもった細長い溝であればよく、各チャンネル溝の内壁面には画像に応じた電圧の印加時に、分極方向と垂直に電界を発生させて各チャンネル溝の壁部をせん断方向に変形させるための電極が形成される。
【００１８】
この発明によるインクジェットヘッドにおいて、凹部は深さがそれぞれ２０μｍ以下であることが好ましい。
このような構成によれば、凹部によってチャンネル壁の上端面とノズルプレートの表面との間に形成される間隙は、その高さ方向の距離が非常に僅かなものとなり、圧力波はその大部分が僅かな距離の間隙を通過する際により効果的に減衰されるようになる。このため、後続するインク吐出に影響するような圧力波の残留振動の発生をより効果的に防止でき、画像データに忠実で高速かつ高品質な画像形成が可能となる。
なお、２０μｍ以上であっても、圧力波の減衰効果は得られるが、後述の実施例に記載する通り、減衰効果が最も効果的に発揮されるのは凹部の深さが２０μｍ以下の場合である。
【００１９】
この発明によるインクジェットヘッドにおいて、ノズル孔から凹部までの距離は所望の吐出特性を得るうえで必要とされるアクティブ領域の距離に基づいて決定されることが好ましい。
インクの吐出に寄与する領域であるアクティブ領域の距離は、インク室の形状、インク、駆動周波数等の諸要素を考慮して最適値を決定する必要があり、インクジェットヘッドの設計にあたって非常に重要な設計事項の１つである。
この発明では、上述の通り、ノズル孔から等間隔の位置に凹部が形成され、ノズル孔から凹部までの距離によってアクティブエリアの距離が規定されるので、所望の吐出特性を得るうえで最適となる位置に凹部を形成することにより、仮に製造工程で圧電基板とノズルプレートとの接合ずれが生じてもノズルプレートの両側には所望の吐出特性を発揮するうえで最適となる距離を有するアクティブ領域がそれぞれ設けられる。
このため、高品質、かつ、高性能なインクジェットヘッドを安定して生産することが可能となる。
【００２０】
この発明によるインクジェットヘッドにおいて、ノズルプレートの凹部はエキシマレーザー加工によって形成されることが好ましい。
これには、ノズルプレートのノズル孔はエキシマレーザー加工によって形成されることが一般的であるという事情がある。
ノズル孔を加工する際にノズル孔加工用のマスクを用いたエキシマレーザー加工によってノズル孔を形成し、その後、凹部形成用のマスクを用いたエキシマレーザー加工によって凹部を形成すれば、凹部形成用のマスクを新たに用意するだけでこの発明によるインクジェットヘッドを製造することができ、生産コストの増加を最小限に抑えることができる。
また、パルス制御のエキシマレーザーを用いれば、パルス数の制御によって所望の深さを有する凹部が再現性良く形成される。
【００２１】
また、この発明によるインクジェットヘッドにおいて、ノズルプレートは高分子材料からなっていてもよい。
このような構成において、高分子材料はポリイミドフィルムおよびポリエーテルサルフォンのいずれかであることが好ましい。
というのは、ポリイミドフィルムやポリエーテルサルフォン等の高分子材料は、エキシマレーザーを吸収することにより分子結合が切断され、分子あるいは原子状態に分解、蒸発することにより、マスクのパターンに忠実に反映した形状を得ることができるため、ノズル孔や凹部を精度良く形成するうえで好都合であるからである。
また、ノズル孔加工用のマスクに加えて、凹部形成用のマスクを用意するのみで凹部を形成できるようになり、生産コストの増加を最小限に抑えられることは上述の通りである。
【００２２】
この発明は別の観点からみると、上述のこの発明によるインクジェットヘッドを製造するための方法であって、圧電基板に複数のチャンネル溝を形成する工程と、ノズルプレートにノズル孔を形成する工程と、ノズルプレートのノズル孔からチャンネル溝の長手方向に沿って等間隔となる位置に前記溝の長手方向に対して直交する方向に所定の幅と深さで延びる溝状の凹部をそれぞれ形成する工程と、各ノズル孔が各チャンネル溝の長手方向の略中央に位置するように圧電基板とノズルプレートとを接合する工程とを備えるインクジェットヘッドの製造方法を提供するものでもある。
【００２３】
以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳細に説明する。
【実施例】
【００２４】
この発明の実施例によるインクジェットヘッドとその製造方法について図１〜８に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施例によるインクジェットヘッドが組み込まれたインクジェットヘッドユニットの斜視図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３はインクジェットヘッド本体部の製造工程を示す工程図、図４および図５はインクジェットヘッド本体部を組み込んでインクジェットヘッドユニットを製造する工程を示す工程図、図６はノズルプレートの製造工程を示す工程図、図７および図８はインク吐出後の圧力波がノズルプレートの凹部によって形成された間隙を通過する際に吸収、もしくは減衰される作用を説明する説明図であり、図８は図７のＢ−Ｂ部分拡大断面を示している。
【００２５】
図１および図２に示されるようにインクジェットヘッドユニット２６に組み込まれたインクジェットヘッド２は、インク室壁（チャンネル溝）４ａによって隔てられ互いに平行となるように並ぶ複数の細長いインク室（チャンネル溝）４が形成されたインクジェット本体部１０としての圧電基板１と、前記インク室４に対応した複数のノズル孔２３を有し各ノズル孔２３が各インク室４の長手方向の略中央に位置するように圧電基板１上に接合されるノズルプレート２５とから主に構成されている。
【００２６】
ノズルプレート２５はノズル孔２３からインク室４の長手方向に沿って等間隔となる位置にインク室４の長手方向に対して直交する方向に所定の幅と深さで延びる溝状の凹部２４Ａ，２４Ｂがそれぞれ形成され、前記凹部２４Ａ，２４Ｂによって隣接するインク室４を連通させる間隙がノズル孔２３から等間隔となるインク室壁４ａの上端面とノズルプレート２５の表面との間にそれぞれ形成されると共に、各インク室４においてインクの吐出に寄与するアクティブ領域Ａ．Ｅ１，Ａ．Ｅ２がインク室４の長手方向に沿ったノズル孔２３の両側にそれぞれ規定されている。
【００２７】
ここで留意されたいのは、ノズルプレート２５において、ノズル孔２３から凹部２４Ａ，２４Ｂまでの距離は互いに等しくなるように形成されるので、ノズル孔２３の両側にインク室４の長手方向に沿って延びるアクティブ領域Ａ．Ｅ１，Ａ．Ｅ２の距離は、仮にインクジェット本体部１０とノズルプレート２５との接合ずれが生じても必然的に互いに等しくなる点と、凹部２４Ａ，２４Ｂによってインク室壁４ａの上端面とノズルプレート２５との間に僅かな間隙が形成される点である。
【００２８】
アクティブ領域Ａ．Ｅ１，Ａ．Ｅ２の距離が必然的に互いに等しくなることにより、インク室４内のインクを加圧することにより生じた圧力波がノズル孔２３に到達するまでの時間はアクティブ領域Ａ．Ｅ１，Ａ．Ｅ２において互いに等しくなり、吐出特性の悪化が防止される。
また、凹部２４Ａ，２４Ｂによって形成された僅かな間隙により、インク室４内に生じた圧力波は間隙を通過する際にその大部分が吸収、あるいは減衰され、残留振動による吐出特性の悪化が防止され、高速駆動でも安定した吐出特性が維持される。
【００２９】
以下、インクジェットヘッド本体部の製造方法について、図３に基づいて詳しく説明する。
まず、図３（ａ）に示されるように、圧電基板１に対して矢印で示されるようにダイシングブレード３０を上下動させ複数のインク室４と浅溝部５を形成する。
インク室４と浅溝部５との間に形成されたアール形状は、ダイシングブレード３０の外形に対応したものである。
なお、圧電基板１は厚さが１．０２ｍｍであり、分極方向の異なる０．２２ｍｍと０．８ｍｍの２枚の圧電基板を貼り合わせることにより形成されたものである。
【００３０】
浅溝部５は、圧電基板１の一方の端にのみ形成されてもよいが、この実施例では敢えて圧電基板１の両端に形成される。
というのは、浅溝部５は後の工程でその表面に電極６（図２参照）が形成されることにより外部接続端子として機能する部分であり、この実施例のように圧電基板１の両端に浅溝部５をそれぞれ形成すれば、一方の端にのみ浅溝部５が形成される場合よりも接続ピッチとして２倍の余裕が生まれ、インク室４の幅方向のピッチが外部接続端子の接続ピッチ限界に制約されずに済むからである。
また、外部接続端子の接続ピッチを限界まで狭める必要がなくなることにより、外部基板と信頼性の高い接続を行うことができるようになるという利点もある。
【００３１】
各インク室４は深さが約２５０μｍ、幅が８０μｍであり、隣接するインク室４間のピッチは１６９．３μｍである。これにより、１５０ＤＰＩのノズル密度が得られる。
一方、各浅溝部５は深さが２５μｍであり、幅はインク室４の幅と一致する８０μｍである。
後に外部接続端子となる浅溝部５の幅を広げるため、浅溝部５のみに複数回のブレード加工を行うこともでき、このようにすれば、外部基板との接続信頼性がより一層向上するが、一般に８０μｍの幅があれば十分に信頼性のある接続が行える。
【００３２】
なお、この実施例によるインク室４のレイアウトの場合、仮に、インク室４のピッチを上記の１６９．３μｍよりも狭めてノズル密度を上げたとしても、上述の通り圧電基板１の両端に浅溝部５を設けることにより生まれる接続ピッチの余裕と、各浅溝部５の幅を更に広げることにより、外部基板との接続信頼性を確保することができる。
【００３３】
上述のようにして圧電基板１にインク室４と浅溝部５を形成した後、インク室４の内壁面と浅溝部５の内壁面に蒸着、スパッタ、メッキ法などを利用して電極６（図２参照）を形成する。
なお、電極６の形成時には、インク室４、浅溝部５以外の圧電基板１の表面にも電極が形成される。この状態では、隣接するインク室４が短絡した状態となるため電極６の形成後、ダイシングマシンを利用して圧電基板１の表面を厚さ２０μｍだけ研削加工し、圧電基板１の表面に形成された不要な電極を除去する。
この結果、圧電基板１の厚さは１．０２ｍｍから１．０ｍｍとなり、各インク室４および各浅溝５の内壁面のみに電極６が形成された状態となる。これにより、浅溝部５は外部基板との接続に用いられる外部接続用端子となる。
なお、上記の研削加工により圧電基板１の裏面と表面の平行度のずれは最大でも１μｍ以内に整えられる。
【００３４】
次いで、図３（ｂ）に示されるように、幅の広いダイシングブレード３１により、共通インク室７Ａ，７Ｂをそれぞれ形成する。共通インク室７Ａ，７Ｂは、インク室４に直交するように浅溝部５の手前にそれぞれ形成される。
共通インク室７Ａ，７Ｂは、インク室４の深さよりも浅く形成されるので、各インク室４の内壁面に形成された電極６と各浅溝部５の内壁面に形成された電極６との導通状態は確保される（図２参照）。
共通インク室７Ａ，７Ｂは全てのインク室４にインクを供給することを目的としており、インクに対する流路抵抗が低いことが望ましいことから、共通インク室７Ａ，７Ｂの幅は、可能な範囲でなるべく広く設定される。
【００３５】
以上までの工程は、ウェーハー状態で行われ、ウェーハー状態の圧電基板１に複数のインクジェットヘッド本体部１０がレイアウトされた状態となる。
各インクジェットヘッド本体部１０は、上記のウェーハー状態からダイシングマシンを利用して分割することにより得られる。
【００３６】
次に、上述の工程を経て得られたインクジェットヘッド本体部１０を組み込んで図１および図２に示されるインクジェットヘッドユニット２６を製造する工程について図４および図５に基づいて詳しく説明する。
まず、図４（ａ）に示されるように、ベース２０を作製する。ベース２０は厚さ３ｍｍのアルミ、ステンレス、セラミクス等からなるプレート体に０．９５ｍｍの深さだけザグリ加工を施し、ザグリ加工によって形成されたヘッド収容用凹部２０ａの底の両端に穿孔加工を施し、インク供給パイプ２１Ａ，２１Ｂを接続することにより形成されている。
【００３７】
次いで、図４（ｂ）に示されるように、ベース２０のヘッド収容用凹部２０ａ内にインクジェットヘッド本体部１０を配置し、ヘッド収容用凹部２０ａとインクジェットヘッド本体部１０との隙間に接着剤を流し込み、インクジェットヘッド本体部１０をヘッド収容用凹部２０ａに接着すると共に両者の隙間をシールする。
なお、ヘッド収容用凹部２０ａの深さは上述の通り０．９５ｍｍであるため、厚さ１．０ｍｍのインクジェットヘッド本体部１０は、ベース２０の表面から５０μｍだけ突出した状態となる。
【００３８】
次いで、図５（ｃ）に示されるように、ベースの表面から４５μｍだけ突出した外部接続用端子としての浅溝部５に、外部基板としてのフレキシブル配線基板２２Ａ，２２Ｂを異方性導電樹脂を介して接続する。
これにより、インクジェットヘッド本体部１０の各インク室４に画像データに基づいた電圧を印加することが可能となり、外部から駆動させることが可能となる。
なお、外部基板との接続方法としては、上述の異方性導電樹脂を用いた接続方法以外にも、外部基板のリードをインクジェットヘッド本体部１０の外部接続端子に直接接続する方法や、外部基板のリードをインクジェットヘッド本体部１０の外部接続端子にワイヤーボンディングする方法などがある。
【００３９】
なお、フレキシブル配線基板２２Ａ，２２Ｂの浅溝部５との接続部分は約５０μｍの厚さがあり、上述のようにして接続した状態では、フレキシブル配線基板２２Ａ，２２Ｂの表面はインクジェットヘッド本体部１０の表面から約５０μｍ高くなる。
このような状態でも特に問題は生じないが、もし、フレキシブル配線基板２２Ａ，２２Ｂがインクジェットヘッド本体部１０に接続された状態で、それらの表面を同一の高さにする必要があれば、インクジェットヘッド本体部１０のうちフレキシブル配線基板２２Ａ，２２Ｂと重なる両端部分のみを５０μｍだけザグリ加工すればよい。
この場合、外部接続端子としての浅溝部５の深さとして５μｍを確保する必要があるため、インクジェットヘッド本体部１０の製造工程において浅溝部５を形成する際にその深さを上述の２５μｍではなく７５μｍに設定する必要がある。
【００４０】
次いで、インクジェットヘッド本体部１０の各インク室４の内壁面に形成された電極６を保護するために、電極保護膜（図示せず）を約１０μｍの厚さで形成する。
この電極保護膜は、その形成時にインクジェットヘッド本体部１０の表面、フレキシブル配線基板２２Ａ，２２Ｂ、ベース２０およびインク供給パイプ２１Ａ，２１Ｂのあらゆる部分に付着するため、付着させる必要のないフレキシブル配線基板２２Ａ，２２Ｂには電極保護膜の形成に先だって予めマスキングテープ等でマスクし、付着防止を図る。
【００４１】
次いで、図５（ｄ）に示されるように、インクジェットヘッド本体部１０の表面にノズル孔２３と凹部２４Ａ，２４Ｂが形成されたノズルプレート２５を接合する。
ノズルプレート２５の外形寸法は、インクジェットヘッド本体部１０（図５（ｃ）参照）の外形寸法よりも大きく、ベース２０のヘッド収容用凹部２０ａ（図４（ｂ）参照）を覆うように接合される。
インクジェットヘッド本体部１０にノズルプレート２５を接合した後、ノズルプレート２５とベース２０との隙間、および、ノズルプレート２５とフレキシブル配線基板２２Ａ，２２Ｂとの隙間に接着剤を流し込み、外部からインクジェットヘッド本体部１０を封止する。
以上の工程により図１および図２に示されるインクジェットヘッドユニット２６が作製される。
【００４２】
なお、ここで、上記のノズルプレート２５の製造方法について図６に基づいて詳しく説明する。
まず、図６（ａ）に示されるように、ポリイミドフィルム、或いは、ポリエーテルサルフォン等の高分子材料からなる基体フィルム２５ａのインク吐出面となる側にインクに対して撥水効果のある撥水膜２５ｂを成膜し、さらに撥水膜を保護するために撥水膜上に保護テープ２７を貼り付ける。
【００４３】
次いで、図６（ｂ）に示されるように、ノズル孔２３（図１参照）に対応する位置に開口４０ａを有するノズル孔形成用マスク４０を用い、パルス制御されたエキシマレーザーを照射する。
この際、エキシマレーザーが、基体フィルム２５ａおよび撥水膜２５ｂを透過し、保護テープ２７の一部に達するまで照射されることにより、基体フィルム２５ａを構成する高分子の分子結合が切断され、分子あるいは原子状態に分解して蒸発し、ノズル孔形成用マスク４０の開口４０ａに対応した位置に基体フィルム２５ａおよび撥水膜２５ｂを貫通するノズル孔２３が形成される。
【００４４】
次いで、図６（ｃ）に示されるように、凹部２４Ａ，２４Ｂと対応する位置に開口５０ａ，５０ｂを有する凹部形成用マスク５０を用い、パルス制御されたエキシマレーザーを照射する。
この際、ノズル孔２３の形成時と同様に基体フィルム２５ａを構成する高分子の分子結合が切断され、分子あるいは原子状態に分解して蒸発することにより所定の深さを有する凹部２４Ａ，２４Ｂが形成される。なお、凹部２４Ａ，２４Ｂは照射されるエキシマレーザーのパルス数を制御することにより所定の深さで形成される。
【００４５】
ノズル孔２３から凹部２４Ａ，２４Ｂまでの距離、すなわち、Ａ．Ｅ１とＡ．Ｅ２の距離のばらつきは、上記レーザー照射時におけるノズル孔２３と凹部形成用マスク５０との位置精度によって決定され、必要であればダミーのノズルプレートを用いて加工位置を補正することも可能であるため、無理なく５μｍ以下のばらつきに抑えることが可能である。
ノズル孔２３から両凹部２４Ａ，２４Ｂまでの距離Ａ．Ｅ１とＡ．Ｅ２の距離のばらつきが５μｍ以下であれば、インクジェットヘッドユニット２６の吐出特性に影響を与えることはない。
【００４６】
以上の工程により、ノズルプレート２５が作製される。上述のノズルプレート２５の製造方法の特徴は、従来のノズルプレートの製造工程に、凹部形成用マスク５０を用いてエキシマレーザー加工を行う工程を追加するのみで、ノズル孔２３から等間隔の位置に所定の深さを有する凹部２４Ａ，２４Ｂを形成できる点にある。
エキシマレーザー加工は、従来よりノズル孔２３の形成工程において用いられてきた方法であることから、実施例のノズルプレート２５は、凹部形成用マスク５０を新たに用意するのみで作製でき、従来より存在した設備をそのまま利用できるため、生産コストの増加を最小限に抑えることができる。
【００４７】
また、インクジェット１０とノズルプレート２５との接合ずれが生じても両アクティブ領域Ａ．Ｅ１，Ａ．Ｅ２において圧力波がノズル孔２３に到達するまでの時間が互いに等しくなり吐出特性の悪化が防止されることと、凹部２４Ａ，２４Ｂによって形成された僅かな間隙により圧力波の大部分が減衰して残留振動が抑制され高速駆動でも安定した吐出特性が維持されることは上述の通りであり、それらの効果を達成するためのノズルプレート２５は上述の通り、生産コストの増加を最小限に抑えた簡易な方法によって作製できる。
この結果、高品質、かつ、高性能なインクジェットヘッド２６を、生産コストの増大を伴うことなく安定して生産できるようになる。
【００４８】
なお、ここで、圧力波が間隙を通過する際に吸収、若しくは減衰される作用について図７および図８に基づいて説明する。図８は図７のＢ−Ｂ部分拡大断面図である。
図７に示されるように、電圧に印加によりインク室４の内壁面が内側に凸に変形しノズル孔２３からインクが吐出されるのと同時にインク室４内のアクティブエリアＡ．Ｅ１，Ａ．Ｅ２で生じた圧力波は、矢印で示すように、インクの供給経路とは逆に凹部２４Ａ，２４Ｂおよび共通インク室７Ａ，７Ｂの方向へ進行していく。圧力波が凹部２４Ａ，２４Ｂに達した際、圧力波の若干の成分は凹部２４Ａ，２４Ｂの内壁面で反射してインク室４内に戻るが、圧力波の大半の成分は凹部２４Ａ，２４Ｂによって形成された間隙をそれぞれ通過する。
【００４９】
そして、図８に示されるように、圧力波の大半は凹部２４Ａによってインク室壁４ａとノズルプレート２５との間に形成された僅かな間隙を通過する際に、矢印で示されるようにインクの粘性によって吸収されるか、あるいは凹部２４Ａの内壁面で反射を繰り返しながら減衰した後、隣のインク室４、若しくは共通インク室７Ａ，７Ｂ（図７参照）に達する。なお、図８には凹部２４Ｂは示されないが、凹部２４Ｂ内で生じる吸収・減衰作用も同様である。
このため、図９に示される従来のインクジェットヘッド１００のように圧力波の大半が共通インク室１０７Ａ，１０７Ｂの内壁面で反射してインク室１０４に戻ることはなく、圧力波の大半は凹部２４Ａ，２４Ｂによって形成された間隙を通過する際にそれぞれ吸収、もしくは減衰し、残留振動の抑制が図られる。
【００５０】
なお、このような圧力波の吸収、若しくは減衰作用には間隙の高さ、すなわちノズルプレート２５の凹部２４Ａ，２４Ｂの深さＤ（図８参照）が大きく影響するため、好ましい吸収・減衰特性を得る上で最適となる凹部２４Ａ，２４Ｂの深さを求める必要がある。
そこで、図９に示される従来構造のインクジェットヘッドユニット１００と、凹部２４Ａ，２４Ｂの深さのみを４段階に変更したこの発明の実施例によるインクジェットヘッド２６を用いて各インクジェットユニットの吐出特性を評価し圧力波に起因する残留振動を判定する実験を行った。その結果を以下の表１に示す。
【００５１】
【表１】
2006142509.tif 000003
【００５２】
表１に示される実験結果から明らかなように、間隙の高さ、すなわちノズルプレート２５の凹部２４Ａ，２４Ｂの深さが浅いほど残留振動の影響が小さくなる傾向があり、凹部２４Ａ，２４Ｂの深さが４０μｍでは図９に示される従来のインクジェットヘッド１００と同様に、凹部２４Ａ，２４Ｂの内壁面で反射してインク室４内に戻る成分が増え、インクの吐出特性に悪影響を及ぼすことが分かった。
一方、表１からは明らかにされていないが、凹部２４Ａ，２４Ｂの各インク室４の長手方向に沿った長さＬ（図７参照）は、インクジェットヘッド本体部１０の全長寸法の範囲内で可能な限り長く設定した方が圧力波に起因する残留振動の抑制効果が高いことも確認された。
【００５３】
このように、実施例のインクジェットユニット２６では、ノズルプレート２５に凹部２４Ａ，２４Ｂを形成することにより、アクティブエリアＡ．Ｅ１，Ａ．Ｅ２と共通インク室７Ａ，７Ｂとの間にそれぞれ僅かな間隙が形成され、インク室４内で発生した圧力波を間隙の通過時に急速に減衰させることができる。
この結果、残留振動の影響が極力抑えられ、後続するインクの吐出がスムーズに行われ、画像データに忠実な高品質な画像形成を高速で行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】この発明の実施例によるインクジェットヘッドが組み込まれたインクジェットヘッドユニットの斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】インクジェット本体部の製造工程を示す工程図である。
【図４】インクジェット本体部を組み込んでインクジェットヘッドユニットを製造する工程を示す工程図である。
【図５】インクジェット本体部を組み込んでインクジェットヘッドユニットを製造する工程を示す工程図である。
【図６】ノズルプレートの製造工程を示す工程図である。
【図７】インク吐出後の圧力波がノズルプレートの凹部によって形成された間隙を通過する際に吸収、もしくは減衰される作用を説明する説明図である。
【図８】インク吐出後の圧力波がノズルプレートの凹部によって形成された間隙を通過する際に吸収、もしくは減衰される作用を説明する説明図であり、図７のＢ−Ｂ部分拡大断面を示している。
【図９】従来のインクジェットヘッドユニットの構造を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
１・・・圧電基板
２・・・インクジェットヘッド
４・・・インク室
５・・・浅溝部
６・・・電極
７Ａ，７Ｂ・・・共通インク室
１０・・・インクジェット本体部
２０・・・ベース
２０ａ・・・ヘッド収容用凹部
２１Ａ，２１Ｂ・・・インク供給パイプ
２２Ａ，２２Ｂ・・・フレキシブル配線基板
２３・・・ノズル孔
２４Ａ，２４Ｂ・・・凹部
２５・・・ノズルプレート
２５ａ・・・基体フィルム
２５ｂ・・・撥水膜
２６・・・インクジェットヘッドユニット
２７・・・保護テープ
３０，３１・・・ダイシングブレード
４０・・・ノズル孔形成用マスク
４０ａ，５０ａ，５０ｂ・・・開口
５０・・・凹部形成用マスク
Ａ．Ｅ１，Ａ．Ｅ２・・・アクティブエリア
Ｄ・・・凹部の深さ
Ｌ・・・凹部のインク室の長手方向に沿った長さ
【図１】
2006142509.tif 000004
【図２】
2006142509.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006142509.tif 000010
【図８】
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【図９】
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