(57)【要約】【課題】インク供給流路中のインクがスペーサー基板の開口部に漏れ出すことを抑制し、安定した射出特性を得ることを可能とするインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】このインクジェットヘッド１は、配線基板５０、スペーサー基板４０、振動板３０、および、圧力室基板２０には、圧力室２１に連通するインク供給流路を有し、スペーサー基板４０と閉塞基板５０とは接着剤を用いて接合されており、スペーサー基板４０および振動板３０とは接着剤を用いて接合されており、スペーサー基板４０の閉塞基板５０が対向する面４１ｓ、および／または、スペーサー基板４０の振動板３０が対向する面は、溝４１０を有する。【選択図】図１
2018012274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧を印加することで変位する圧電体と、
前記圧電体を格納する開口部を含むスペーサー基板と、
インクを貯留する圧力室を含む圧力室基板と、
前記圧電体の変位を前記圧力室に伝え、前記スペーサー基板と前記圧力室基板との間に配置され、前記開口部を塞ぐ振動板と、
前記スペーサー基板を挟んで、前記振動板とは反対側に設けられ、前記開口部を塞ぐ閉塞基板と、
前記圧力室基板を挟んで、前記振動板とは反対側に設けられ、前記圧力室に連通するノズルを含むノズルプレートと、
を備え、
前記閉塞基板、前記スペーサー基板、前記振動板、および、前記圧力室基板には、前記圧力室に連通するインク供給流路を有し、
前記スペーサー基板と前記閉塞基板とは接着剤を用いて接合されており、
前記スペーサー基板および前記振動板とは接着剤を用いて接合されており、
前記スペーサー基板の前記閉塞基板が対向する面、および／または、前記スペーサー基板の前記振動板が対向する面は、溝を有する、
インクジェットヘッド。
【請求項２】
前記スペーサー基板が有する前記インク供給流路の内壁面と、前記開口部の内壁面との距離は、１０μｍ以上３００μｍ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】
前記閉塞基板は、前記圧電体に電圧を印加する配線を含む配線基板である、請求項１または請求項２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記溝を有する部分の前記スペーサー基板の厚みは、
前記溝を有さない部分の前記スペーサー基板の厚みに対して、５％以上、９０％以下である、請求項１から請求項３のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記圧電体の厚みは５μｍ以下である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
少なくとも前記スペーサー基板、前記閉塞基板、および、前記振動板によって囲まれた前記圧電体が格納された前記開口部には、不活性ガスが充填されている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
前記スペーサー基板に設けられた前記溝の幅と高さの積が、１．０×１０２μｍ２以上、１．０×１０５μｍ２以下である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
前記ノズルプレートは、複数の前記ノズルを含み、
前記圧力室、および、前記圧電体は、それぞれの前記ノズルに対応して１対１に設けられている、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項９】
複数の前記ノズルは、列をなすように配置され、
複数の前記開口部は、複数の前記ノズルの配列に沿って列をなすように配置され、
前記溝は、複数の前記開口部を連通するように設けられている、請求項８に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１０】
前記溝は、前記スペーサー基板の端面において外部に連通している、請求項９に記載のインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１０−２４１１１０号公報（特許文献１）には、インクジェットヘッドの構造が開示されている。この特許文献１のインクジェットにおいては、流路が内部に形成された流体本体と、ポンプ室の一方の側を封止する膜と、ノズルが形成されたノズル層とを有する基板が開示されている（特許文献１の図２、段落００１８参照）。
【０００３】
さらに、この基板の上には、駆動素子を備えた駆動素子構造が設けられている。駆動素子の駆動により、膜がポンプ室内に変位し、流体（インク）がノズルから外部に押し出される（特許文献１の図２、段落００１９−段落００２０参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２４１１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、インクジェットヘッドの内部に設けられ、圧電素子の振動を許容する開口部を有するスペーサー基板に関して、このスペーサー基板の上に設けられる配線基板の接着においては、特に大きな課題はなかった。しかし、近年、インクジェットヘッドの高密度化に伴い、インク供給流路とスペーサー基板に設けられる開口部との間の隙間がより小さくなる結果、インク供給流路とスペーサー基板の開口部とが連通し、インク供給流路中のインクがスペーサー基板の開口部に漏れ出して、インクジェットヘッドのインク射出特性が悪化する課題が顕在化してきた。
【０００６】
この課題を調査した結果、スペーサー基板と配線基板との加圧による接着時に、スペーサー基板と配線基板との間において気体（空気）が膨張することで、スペーサー基板と配線基板との間に気体が入り込み易くなることが分かった。その結果、スペーサー基板のインク供給流路周辺、および／または、スペーサー開口部周辺での両者間の接着が弱くなり、インク供給流路とスペーサー開口部とが連通してしまうことが判明した。このことは、スペーサー基板の上に接着されるスペーサー基板だけでなく、スペーサー基板の下に接着される振動板においても同様の課題が発生する。
【０００７】
本発明の目的は、上記課題に鑑みてなされたものであり、インク供給流路中のインクがスペーサー基板の開口部に漏れ出すことを抑制することが可能な構成を備える、インクジェットヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このインクジェットヘッドにおいては、電圧を印加することで変位する圧電体と、上記圧電体を格納する開口部を含むスペーサー基板と、インクを貯留する圧力室を含む圧力室基板と、上記圧電体の変位を上記圧力室に伝え、上記スペーサー基板と圧力室基板との間に配置され、上記開口部を塞ぐ振動板と、上記スペーサー基板を挟んで、上記振動板とは反対側に設けられ、上記開口部を塞ぐ閉塞基板と、上記圧力室基板を挟んで、上記振動板とは反対側に設けられ、上記圧力室に連通するノズルを含むノズルプレートと、を備える。
【０００９】
上記閉塞基板、上記スペーサー基板、上記振動板、および、上記圧力室基板には、上記圧力室に連通するインク供給流路を有し、上記スペーサー基板と上記閉塞基板とは接着剤を用いて接合されており、上記スペーサー基板および上記振動板とは接着剤を用いて接合されており、上記スペーサー基板の上記閉塞基板が対向する面、および／または、上記スペーサー基板の上記振動板が対向する面は、溝を有する。
【００１０】
他の形態においては、上記スペーサー基板が有する上記インク供給流路の内壁面と、上記開口部の内壁面との距離は、１０μｍ以上３００μｍ以下である。
【００１１】
他の形態においては、上記閉塞基板は、上記圧電体に電圧を印加する配線を含む配線基板である。
【００１２】
他の形態においては、上記溝を有する部分の上記スペーサー基板の厚みは、上記溝を有さない部分の上記スペーサー基板の厚みに対して、５％以上、９０％以下である。
【００１３】
他の形態においては、上記圧電体の厚みは５μｍ以下である。
他の形態においては、少なくとも上記スペーサー基板、上記閉塞基板、および、上記振動板によって囲まれた上記圧電体が格納された上記開口部には、不活性ガスが充填されている。
【００１４】
他の形態においては、上記スペーサー基板に設けられた上記溝の幅と高さの積が、１．０×１０２μｍ２以上、１．０×１０５μｍ２以下である。
【００１５】
他の形態においては、上記ノズルプレートは、複数の上記ノズルを含み、上記圧力室、および、上記圧電体は、それぞれの上記ノズルに対応して１対１に設けられている。
【００１６】
他の形態においては、複数の上記ノズルは、列をなすように配置され、複数の上記開口部は、複数の上記ノズルの配列に沿って列をなすように配置され、上記溝は、複数の上記開口部を連通するように設けられている。
【００１７】
他の形態においては、上記溝は、上記スペーサー基板の端面において外部に連通している。
【発明の効果】
【００１８】
この発明においては、スペーサー基板に溝を設けることで、スペーサー基板と配線基板との接着時にスペーサー基板の開口部の空気を逃すことが可能となり、スペーサー基板と配線基板との間への空気侵入を防ぐことができる。その結果、インク供給流路中のインクがスペーサー基板の開口部に漏れ出すことを抑制し、安定した射出特性を得ることを可能とする。スペーサー基板と振動基板との間においても、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態のインクジェットヘッドの断面図である。
【図２】実施の形態のインクジェットヘッドを含むインクジェットの全体構成を示す断面図である。
【図３】実施の形態のインクジェットヘッドのスペーサー基板の平面図である。
【図４】実施の形態のインクジェットヘッドのスペーサー基板に設けられる溝の断面図である。
【図５】実施の形態の他の形態を示すインクジェットヘッドのスペーサー基板の平面図である。
【図６】各実施例および各比較例の評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に基づいた実施の形態におけるインクジェットヘッドについて、以下、図を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。図面においては、実際の寸法の比率に従って図示しておらず、構造の理解を容易にするために、構造が明確となるように比率を変更して図示している箇所がある。
【００２１】
（インクジェットヘッド１の構成）
図１および図２を参照して、本実施の形態に係るインクジェットヘッド１の構成について説明する。図１は、インクジェットヘッド１の断面図、図２は、インクジェットヘッド１を含むインクジェットの全体構成を示す断面図である。なお、図１および図２においては、ノズルＮが設けられる平面をＸ−Ｙ平面とし、当該平面に沿う方向であって、互いに直交する方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向とする。また、Ｘ−Ｙ平面に直交する方向をＺ方向とする。Ｚ軸方向は、上下方向と一致する。
【００２２】
図１を参照して、インクジェットヘッド１は、ノズルプレート１０およびヘッドチップ１１０を備える。ノズルプレート１０は、インクを吐出するためのノズルＮを有する。ノズルＮは、ノズルプレート１０を貫通するように設けられている。ノズルＮは、たとえば、吐出側に向かうにつれて段階的に径が小さくなるように設けられている。ノズルＮは、たとえば、Ｙ軸方向に沿って列をなすように複数設けられている。通常は、ノズルＮは、マトリクス状に配置され、たとえば、１０２４（１６×６４）のノズル数（チャネル）が設けられる。
【００２３】
ノズルプレート１０の素材としては、たとえばシリコンを用いることができる。なお、ノズルプレート１０の素材は、シリコンに限定されるものではなく、たとえば、ＳＵＳ、４２アロイ又はポリイミド等を用いることも可能である。ＳＵＳ、４２アロイを用いる場合には、剛性が得られるため、ノズルプレート１０をより薄くすることができる。ノズルプレート１０の下面には、撥水膜が形成されていてもよい。
【００２４】
ヘッドチップ１１０は、ノズルプレート１０の上面においてＺ方向に沿って、複数の基板等が積層されることにより構成される。具体的には、ヘッドチップ１１０は、中間基板１００、圧力室基板２０、圧電体６０が設けられた振動板３０、スペーサー基板４０、および、配線基板５０が、ノズルプレート１０上に積層されることにより構成される。
【００２５】
中間基板１００は、ノズルＮと圧力室２１とを連結する連結通路１０１と、後述する圧力室２１にインクを供給するためのインク供給流路１０２とを有している。インク供給流路１０２は、ノズルプレート１０の上面に設けられた凹部によって構成されている。
【００２６】
中間基板１００、圧力室基板２０、振動板３０、スペーサー基板４０、および、配線基板５０には、圧力室２１に連通するインク供給流路１０２、２２、３１、４１、５１が設けられている。インク供給流路により形成されるインクの流路は、圧力室２１と、配線基板５０の上方に設けられる外部のインク供給流路とを接続する。
【００２７】
図２に示すように、外部のインク供給流路は、たとえば、各ヘッドチップ１１０の配線基板５０の上方にインクタンク３００が設けられ、インクタンク３００にはインク供給機構４００が接続されている。
【００２８】
インク供給機構４００からインク供給流路に供給されたインクは、当該インク供給流路５１、４１、３１、２２、１０２を通って圧力室２１に供給される。圧力室２１に供給されたインクは、圧電体６０の動作に応じて振動板３０が振動することでノズルＮから吐出される。
【００２９】
再び、図１を参照して、中間基板１００は、たとえば、連結通路１０１をノズルプレート１０と圧力室基板２０との間に設ける目的で設けられる。連結通路１０１は、圧力室２１とノズルＮとに連通し、インクを吐出する際に、インクに加えられる運動エネルギーを調整する。
【００３０】
連結通路１０１を設けることで、ノズルＮに至るインクの流路の形状を任意の形状とすることができる。連結通路１０１の形状を適宜設定することにより、上記のようなエネルギーの調整を容易に行なうことができる。連結通路１０１は、たとえば、上方側から中央部に向かうにつれて径が小さくなり、中央部から下方側に向かうにつれて径が大きくなるように設けられている。
【００３１】
中間基板１００の素材としては、特に限定されるものではないが、ガラス、ステンレス、樹脂、シリコン等を用いることができる。
【００３２】
圧力室基板２０は、中間基板１００上に設けられている。圧力室基板２０は、インクを貯留する圧力室２１を有する。圧力室２１は、中間基板１００の連結通路１０１を介してノズルＮに連通する。圧力室２１は、Ｙ軸方向に沿って並ぶ複数のノズルＮに連通するようにＹ軸方向に沿って、１対１の対応となるように設けられている。圧力室２１は、インク供給流路２２と独立して設けられている。
【００３３】
振動板３０は、スペーサー基板４０と圧力室基板２０との間に配置されている。振動板３０は、圧電体６０を格納するスペーサー基板４０の開口部４２を塞ぐとともに、圧力室２１の一面（上面）を構成する。振動板３０は、振動板３０上に設けられた圧電体６０によって振動可能に構成されている。振動板３０が振動することにより、圧力室２１の圧力が増減する。
【００３４】
スペーサー基板４０は、振動板３０と配線基板５０との間で、圧電体６０及び後述する接続部９０のＺ方向に沿った高さに対応したスペースを確保する。スペーサー基板４０は、圧電体６０の配設位置に応じた開口部４２を有する。
【００３５】
開口部４２は、スペーサー基板４０をＺ方向に貫通している。開口部４２は、インク供給流路４１と独立して設けられている。開口部４２内に圧電体６０が配置されている。開口部４２は、配線基板５０に塞がれている。これにより、圧電体６０の周囲に閉空間Ｓ１が形成される。スペーサー基板４０および配線基板５０は、圧電体６０を封止する封止部に相当する。
【００３６】
スペーサー基板４０の素材としては、たとえば、樹脂部材、鉄、ガラス、ニッケル、ステンレス、シリコン等を用いることが可能で、合金にしてもよく、上述のスペースを確保できるものであれば特に限定されない。
【００３７】
配線基板５０は、たとえば、インターポーザー５３と、絶縁層５４，５５と、貫通電極５６と、配線５７と、絶縁層５８と、配線５２と、絶縁層５９と、インク供給流路５１を有する。
【００３８】
インターポーザー５３は、板状形状を有する。インターポーザー５３は、配線基板５０の基部となる。絶縁層５４は、インターポーザー５３の上面を被覆する。絶縁層５５は、インターポーザー５３の下面を被覆する。
【００３９】
貫通電極５６は、絶縁層５４、インターポーザー５３および絶縁層５５を貫通する貫通孔Ｐ内に設けられている。配線５７は、絶縁層５４の上面に設けられて貫通電極５６の上側の端部と電気的に接続されている。
【００４０】
絶縁層５８は、配線５７の上面および当該配線５７が設けられていない部分の絶縁層５４の上面を被覆する。
【００４１】
配線５２は、絶縁層５５の下面に設けられて貫通電極５６の下側の端部と電気的に接続されている。配線５２は、貫通電極５６、配線５７を介して、圧電体６０へ印加される電圧を制御する制御部（不図示）に接続されている。
【００４２】
配線５２，５７は、たとえば、フォトリソグラフィ等を用い、導電性を有する金属（たとえば、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｕ）をパターニングして形成することができる。たとえば、Ｃｒをパターニングし、その後Ａｕをパターニングすることによって形成することができる。ＣｒやＴｉはＡｕの密着層として利用される。
【００４３】
絶縁層５９は、配線５２のうちバンプ９１が形成されていない部分の下面および絶縁層５５のうち配線５２が設けられていない下面を被覆する。インク供給流路５１は、絶縁層５８、絶縁層５４、インターポーザー５３、絶縁層５５及び絶縁層５９を貫通する。
【００４４】
圧電体６０は、後述の接続部９０によって配線基板５０に設けられた配線５２と電気的に接続されている。圧電体６０は、Ｙ軸方向に沿って並ぶ複数のノズルＮに対応して設けられている。圧電体６０は、振動板３０上に設けられている。
【００４５】
圧電体６０は、圧電体から形成される圧電部６１と、圧電部６１の一方の表面を覆うように形成された第１電極６２と、圧電部６１の他方の表面を覆うように形成された第２電極６３とを備える。
【００４６】
第１電極６２は、接続部９０によって配線５２と電気的に接続されている。接続部９０は、第１電極６２と配線５２とをＺ方向に沿って接続する。接続部９０は、配線基板５０に形成されたバンプ９１を有する。
【００４７】
バンプ９１は、たとえば、金を材料としたワイヤーボンディングにより形成される。バンプ９１は、たとえば、配線５２の下面に形成される。バンプ９１の下端側には、導電性材料９２が塗布されている。具体的には、導電性材料９２は、たとえば、導電性接着剤である。導電性接着剤とは、導電性を有する金属粉末（たとえば、銀粉等）が混入された接着剤である。
【００４８】
このように、接続部９０は、配線基板５０に形成されたバンプ９１とバンプ９１に塗布された導電性材料９２を介して配線基板５０と圧電体６０とを電気的に接続する。
【００４９】
第２電極６３は、振動板３０に形成された電極層（不図示）に当接している。振動板３０に形成された電極層は、第２電極６３と上述の制御部とを電気的に接続する電極として機能している。第２電極６３は、たとえば、振動板３０に形成された電極層に接続された配線（不図示）を介して制御部に接続されている。
【００５０】
電極層は、たとえば、フォトリソグラフィ等を用い、導電性を有する金属（たとえば、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｕ）を振動板３０にパターニングして形成することができる。たとえば、Ｃｒをパターニングし、その後Ａｕをパターニングすることによって形成することができる。ＣｒやＴｉはＡｕの密着層として利用される。
【００５１】
第１電極６２が、接続部９０、配線５２、貫通電極５６、配線５７を介して制御部に接続されるとともに、第２電極６３が、振動板３０に形成された電極層を介して制御部に接続される。これにより、制御部の制御下で、圧電体６０が動作する。
【００５２】
圧電体６０が動作することにより、振動板３０が振動する。これにより、圧力室２１の内圧が変化し、圧力室２１に供給されたインクがノズルＮから吐出される。
【００５３】
なお、上述の中間基板１００とノズルプレート１０の接合は、エポキシ系の接着剤を使用した接着が好ましい。中間基板１００の素材としてガラスを用い、ノズルプレート１０の素材としてシリコンを用いる場合、ガラスとシリコンの接合として、陽極接合を利用することもできる。
【００５４】
各基板間において、熱膨張係数の差を十分に小さくすることが好ましい。これより、基板の接合時の温度変化や、インクジェットヘッド１の動作時に発生する熱等によって、基板が反ったり、基板同士が剥離したりすることを抑制できる。
【００５５】
たとえば、上記圧力室基板２０、振動板３０、配線基板５０の素材として、シリコンを用い、スペーサー基板４０の素材として、４２アロイ（重量パーセントでニッケルが４２％、鉄が５７％で、残りが微量の添加物質（たとえば、銅、マンガン等）からなる合金）を用いる。これにより、各基板の熱膨張係数の差を小さくすることができる。
【００５６】
上述の実施の形態に係るインクジェットヘッド１にあっては、圧力室基板２０と振動板３０とが個別に設けられて積層されている場合を例示して説明したが、これに限定されず、圧力室基板２０と振動板３０とが一体形成されていてもよい。
【００５７】
上述の実施の形態に係るインクジェットヘッド１にあっては、中間基板１００が設けられる場合を例示して説明したがこれに限定されず、中間基板１００が設けられていなくてもよい。この場合には、ノズルプレート１０のノズルＮが圧力室２１に直接連通するとともに、ノズルプレート１０に、インク供給流路２２と圧力室２１とを連通するインク供給流路１０２が設けられる。
【００５８】
（スペーサー基板４０）
図３を参照して、スペーサー基板４０の配線基板５０が対向する面４１ｓの構造について説明する。図３は、スペーサー基板４０の平面図である。
【００５９】
スペーサー基板４０には、ノズルプレート１０のノズルＮの配置に対応して、複数の開口部４２が設けられている。開口部４２の中に示す一点鎖線は、開口部４２の内部に格納される圧電体６０を示している。開口部４２の近傍には、インク供給流路４１が設けられている。
【００６０】
本実施の形態のスペーサー基板４０は、面４１ｓに溝４１０が設けられている。このように溝４１０を設けることで、スペーサー基板４０と配線基板５０との接着時に開口部４２の空気を溝４１０内に逃すことが可能となる。その結果、スペーサー基板４０と配線基板５０との間への侵入を防ぎ、スペーサー基板４０と配線基板５０との接着強度を向上させることができる。これにより、インク供給流路中のインクがスペーサー基板４０の開口部４２に漏れ出すことを抑制し、安定した射出特性を得ることを可能とする。
【００６１】
図３に示すように、本実施の形態では、溝４１０は、複数の開口部４２を連通するように設けられている。これにより、スペーサー基板４０と配線基板５０との接着時に開口部４２の気体（空気）を溝４１０内に円滑に逃すことが可能となる。また、溝４１０の幅を小さくすることができるため、スペーサー基板４０と配線基板５０との接着面積を出来るだけ減少させず、効率よく空気を逃すことを可能とする。
【００６２】
溝４１０の形成方向は、開口部４２同士を連結していればどの方向でもよい。例えばフレキソ印刷機等で接着剤をスペーサー基板４０に転写する際、印刷方向と同方向に溝が形成されている方が、交差する方向に形成されているよりも膜厚は均質化されやすい。
【００６３】
さらに、溝４１０を、スペーサー基板４０の端面４０ｔにおいて外部に連通させておくことで、開口部４２の気体（空気）を外部に放出させることが可能となる。
【００６４】
ここで、スペーサー基板４０に設けられるインク供給流路４１の内壁面と、開口部４２の内壁面との距離ｄ１は、１０μｍ以上３００μｍ以下であるとよい。最短距離が１０μｍ未満の場合、短すぎて接着力が落ちる可能性がある。最短距離が３００μｍより大きい場合、距離が長い為に多少接着力が弱化しても、射出特性に大きな影響はない。
【００６５】
なお、上記インクジェットヘッド１においては、スペーサー基板４０の上に開口部４２を閉塞する基板として配線基板５０を用いる場合について説明しているが、配線基板５０には限定されない。開口部４２を閉塞することが可能な閉塞基板であれば、配線が形成されてない基板を用いることも可能である。
【００６６】
図４にスペーサー基板４０に設けられる溝４１０の断面形状について説明する。溝４１０を有する部分のスペーサー基板４０の厚み（ｔ２）は、溝４１０を有さない部分のスペーサー基板４０の厚み（ｔ１）に対して、５％以上、９０％以下であることが好ましい。５％以上であるとスペーサー基板の強度を維持する観点、及び接着時の変形を防止する観点から好ましく、９０％以下であると十分にガスを逃がす観点で好ましい。
【００６７】
スペーサー基板４０に設けられた溝４１０の幅（Ｗ）と高さ（ｔ３）の積が、１．０×１０２μｍ２以上、１．０×１０５μｍ２以下であるとよい。１．０×１０２μｍ２以上であると、十分に空気を逃がすことができる観点から好ましく、１．０×１０５μｍ２以下であると、十分にスペーサー基板４０の強度を確保する観点から好ましい。なお、幅４１０はスペーサを断面から顕微鏡で観察した時、スペーサ表面に対して加工され凹んだ部分を測定した値を指し、高さは最も深くまで加工されている部分を測定した値を指す。
【００６８】
種々の厚みの圧電体６０を用いることができることは言うまでもないが、ヘッドを小型化できるという観点で圧電体６０の厚みは５μｍ以下であることが好ましい。従来の構造において、圧電体６０に５μｍ以下の薄膜を用いた場合、薄膜の圧電体６０にガスの圧力が加わることで圧電体６０の劣化を招きやすくなる。その結果、射出特性が悪化することが考えられる。しかし、本実施の形態に示すように、溝４１０を形成することで、開口部４２内のガス（空気）を逃がすことができるため、圧電体６０が開口部４２内のガス（空気）で加圧されることを抑制することができる。したがって、圧電体６０の厚みが５μｍ以下であっても好適に用いることができる。
【００６９】
再び図２を参照して、インクジェットヘッド１は、最終的には、筐体２００の内部に収容されることから、筐体２００の内部を不活性ガスで充満させることで、溝４１０が外部に通じている場合には、開口部４２の内部を不活性ガスで満たすこともできる。不活性ガスとしては、窒素、アルゴンが挙げられる。不活性ガスは、９０％以上含んでいるとよい。これにより、圧電体６０の劣化を抑制することができる。
【００７０】
上記実施の形態１のインクジェットヘッド１は、スペーサー基板４０の配線基板５０が対向する面４１ｓに溝４１０を設けるようにしたが、スペーサー基板４０の振動板３０が対向する面に同様に溝４１０を設けるようにしてもよい。スペーサー基板４０の両面に溝４１０を設けるようにしてもよいし、いずれか一方の面に溝４１０を設けるようにしてもよい。
【００７１】
スペーサー基板４０に対して配線基板５０側の方を後工程で接着する場合、配線基板５０側に溝４１０を形成した方がよい。溝４１０に接着剤が入った場合でも、先に接着した圧力室基板２０側よりも接着剤の硬化が進んでいないので、容易に接着剤を溝４１０から取り除くことができる。よって、後工程で接着する基板側に溝４１０を形成するとよい。
【００７２】
なお、上記実施の形態では、溝４１０を、スペーサー基板４０の端面４０ｔにおいて外部に連通させておくことで、開口部４２の気体（空気）を外部に放出させる構成を採用しているが、図５に示すように、溝４１０を外部に連通させない構成を採用することも可能である。
【００７３】
（実施例）
以下、本実施の形態に基づいた具体的な実施例および比較例について説明する。図６には、各実施例および各比較例における評価結果を示している。
【００７４】
インクジェットヘッド１としては、先ずは圧電体６０を有する圧力室基板２０（Ｓｉプレート）の圧力室２１側に、中間基板１００としてガラスプレートを接合した。圧電体は厚みが５０μｍと３μｍとを用いた。その後、ガラスプレートにノズルプレート１０を接着した。
【００７５】
圧力室基板２０の圧電体６０側にスペーサー基板４０を接着した。スペーサー基板４０には、１００μｍ厚の鉄合金を用いた。スペーサー基板４０の接着後、スペーサー基板４０の上に２μｍ厚で接着剤を塗布し、その上に配線基板５０を載せて加圧接着した。加圧条件は、圧力：２ｋｇｆ/ｃｍ２、温度：１００℃でプレス接着を行った。その後、インクジェットヘッド１を筐体２００に組み込んだ（図２参照）。３μｍ厚の圧電体６０を採用したインクジェットヘッド１に対しては、スペーサー基板によって確保された圧電体が格納される空間を窒素を用いて封止した。
【００７６】
作製したインクジェットヘッド１を用いて、液滴速度が６ｍ／ｓの速度となるように圧電体６０に電圧を印加し、１×１０１１回駆動させた後に、液滴速度が１０％以上変動するチャンネルがあるかどうかで判断した。全チャネル数は、１０２４（１６×６４）チャネルである。溝４１０は、スペーサー基板４０の配線基板５０が対向する面４１ｓに設けた。耐久性試験の評価結果を図６に示す。
【００７７】
評価結果において、液滴速度が１０％以上変動するチャンネル数が０チャンネルの場合には、評価「◎◎超優良合格」とし、液滴速度が２０％以上変動するチャンネル数が０チャンネルの場合には、評価「◎優良合格」とし、液滴速度が２０％以上変動するチャンネル数が１チャンネルの場合には、評価「〇良合格」とし、液滴速度が２０％以上変動するチャンネル数が２チャンネルの場合には、評価「△可」とし、液滴速度が２０％以上変動するチャンネル数が３〜５チャンネルの場合には、評価「×不合格」とし、液滴速度が２０％以上変動するチャンネル数が６チャンネルの場合には、評価「××不合格」としている。
【００７８】
（実施例１）
実施例１は、溝４１０を有し、インク供給流路４１の内壁面と、開口部４２の内壁面との距離（ｄ１）は、１００μｍであり、溝４１０が形成された領域でのスペーサー基板４０の厚みは５０μｍであり、圧電体６０の厚みは５０μｍであり、窒素（Ｎ２）封止はなく、溝４１０の幅（Ｗ）と高さ（ｔ３）の積は、１．０×１０４μｍ２であり、溝４１０は、開口部４２には連通しておらず、溝４１０は、スペーサー基板４０の端面４０ｔにおいて外部に連通していない。
【００７９】
図６を参照して、上記実施例１における耐久性試験の評価結果は、液滴速度が２０％以上変動するチャンネル数は「０」であり「◎優良合格」であった。圧電体の劣化防止の評価結果も、「◎優良合格」であった。
【００８０】
（比較例２）
図６を参照して、比較例２は、実施例１に対して溝４１０が設けられていない。その他は同じ条件である。比較例２における耐久性試験の評価結果は、液滴速度が２０％以上変動するチャンネル数は「３〜５」であり「×不合格」であった。溝４１０が設けられていない結果、接着不良が発生し、インク供給流路４１中のインクがスペーサー基板４０の開口部４２に漏れ出した。
【００８１】
（実施例３）
図６を参照して、実施例３は、実施例１に対して、インク供給流路４１の内壁面と、開口部４２の内壁面との距離（ｄ１）が、１０μｍである点で相違する。他の条件は同じである。実施例３における耐久性試験の評価結果は、液滴速度が２０％以上変動するチャンネル数は「０」であり「◎優良合格」であった。
【００８２】
（実施例４）
図６を参照して、実施例４は、実施例１に対して、インク供給流路４１の内壁面と、開口部４２の内壁面との距離（ｄ１）が、９μｍである点で相違する。他の条件は同じである。実施例４における耐久性試験の評価結果は、液滴速度が２０％以上変動するチャンネル数は「１」であり「〇良合格」であった。
【００８３】
（実施例５）
図６を参照して、実施例５は、実施例１に対して、インク供給流路４１の内壁面と、開口部４２の内壁面との距離（ｄ１）が、３００μｍである点で相違する。他の条件は同じである。実施例５における耐久性試験の評価結果は、液滴速度が２０％以上変動するチャンネル数は「０」であり「◎優良合格」であった。
【００８４】
（比較例６）
図６を参照して、比較例６は、実施例５に対して溝４１０が設けられていない。その他の条件は同じである。比較例６における耐久性試験の評価結果は、液滴速度が２０％以上変動するチャンネル数は「６以上」であり「×不合格」であった。溝４１０が設けられていない結果、接着不良が発生し、インク供給流路４１中のインクがスペーサー基板４０の開口部４２に漏れ出した。
【００８５】
（実施例７）
図６を参照して、実施例７は、実施例５に対して、インク供給流路４１の内壁面と、開口部４２の内壁面との距離（ｄ１）が、３０５μｍである点で相違する。他の条件は同じである。実施例７における耐久性試験の評価結果は、液滴速度が２０％以上変動するチャンネル数は「０」であり「◎優良合格」であった。
【００８６】
（比較例８）
比較例８は、実施例７に対して溝４１０が設けられていない。他の条件は同じである。比較例３における耐久性試験の評価結果は、液滴速度が２０％以上変動するチャンネル数は「２」であり「△可」であった。溝４１０が設けられていないが、接着面積が広い結果、例えば比較例６と比較して接着不良が発生し難く、インク供給流路４１中のインクがスペーサー基板４０の開口部４２に漏れ出難い構造であった。
【００８７】
（実施例９）
図６を参照して、実施例９は、実施例１に対して、溝４１０の幅（Ｗ）と高さ（ｔ３）の積が、１．０×１０２μｍ２である点で相違する。他の条件は同じである。実施例９における耐久性試験の評価結果は、液滴速度が２０％以上変動するチャンネル数は「０」であり「◎優良合格」であった。
【００８８】
（実施例１０）
図６を参照して、実施例１０は、実施例１に対して、溝４１０の幅（Ｗ）と高さ（ｔ３）の積が、９０μｍ２である点で相違する。他の条件は同じである。実施例１０における耐久性試験の評価結果は、液滴速度が２０％以上変動するチャンネル数は「１」であり「〇合格」であった。
【００８９】
（実施例１１）
図６を参照して、実施例１１は、実施例１に対して、溝４１０の幅（Ｗ）と高さ（ｔ３）の積が、１．０×１０５μｍ２である点で相違する。他の条件は同じである。実施例１１における耐久性試験の評価結果は、液滴速度が２０％以上変動するチャンネル数は「０」であり「◎優良合格」であった。
【００９０】
（実施例１２）
図６を参照して、実施例１２は、実施例１に対して、溝４１０の幅（Ｗ）と高さ（ｔ３）の積が、１．０００１×１０５μｍ２である点で相違する。他の条件は同じである。実施例１２における耐久性試験の評価結果は、液滴速度が２０％以上変動するチャンネル数は「０」であり「◎優良合格」であった。
【００９１】
（実施例１３）
図６を参照して、実施例１３は、実施例１に対して、溝４１０は、開口部４２には連通している点で相違する。他の条件は同じである。実施例１３における耐久性試験の評価結果は、液滴速度が１０％以上変動するチャンネル数は「０」であり「◎◎超優良合格」であった。
【００９２】
（実施例１４）
図６を参照して、実施例１４は、実施例１に対して、溝４１０は、開口部４２には連通し、さらに、溝４１０は、スペーサー基板４０の端面４０ｔにおいて外部に連通している点で相違する。他の条件は同じである。実施例１４における耐久性試験の評価結果は、液滴速度が２０％以上変動するチャンネル数は「０」であり「◎◎超優良合格」であった。
【００９３】
以下に示す比較例１５、実施例１６、実施例１７では、上述した評価に加え、Ｎ２封止による圧電体の劣化の結果を示している。圧電体の劣化の評価方法については、作製したインクジェットヘッドを駆動せずに１カ月放置し、その後駆動させた時に、１カ月前に液滴速度が６ｍ/ｓであったときと同じ電圧をかけた際、液滴速度が遅くなるかどうかで評価した。
【００９４】
（比較例１５）
図６を参照して、比較例１５は、実施例１に対して、溝４１０が設けられておらず、さらに、圧電体６０の厚みが３μｍである点で相違する。他の条件は同じである。比較例１５における耐久性試験の評価結果は、液滴速度が２０％以上変動するチャンネル数は「６以上」であり「××不合格」であった。圧電体の劣化防止に関する評価結果は、「×不合格」であった。
【００９５】
（実施例１６）
図６を参照して、実施例１６は、実施例１に対して、圧電体６０の厚みが３μｍである点で相違する。他の条件は同じである。実施例１６における耐久性試験の評価結果は、液滴速度が２０％以上変動するチャンネル数は「１」であり「〇良合格」であった。圧電体の劣化防止に関する評価結果は、「〇良合格」であった。圧電体の劣化防止に関する評価結果は、約５％速度が遅くなっていた。なお、実施例１においても同様の圧電体の劣化防止に関する評価を行った結果、「◎優良合格」となった。Ｎ２封止を行わない場合、実施例１６と比較すると、圧電体の厚みが薄くなると圧電体の劣化の影響を受けやすいことがわかる。
【００９６】
（実施例１７）
図６を参照して、実施例１７は、実施例１０の条件に対して、窒素（Ｎ２）封止を行なっている。実施例１７における耐久性試験の評価結果は、液滴速度が２０％以上変動するチャンネル数は「０」であり「◎優良合格」であった。圧電体の劣化防止に関する評価結果は、速度劣化はなく±０．５％以内であった。
【００９７】
（比較例１８）
図６を参照して、比較例１８は、実施例１７の条件に対して、溝４１０を形成していない。比較例１８における耐久性試験の評価結果は、液滴速度が２０％以上変動するチャンネル数は「３〜５」であり「×不合格」であった。
【００９８】
以下に示す実施例１９〜２２においては、上述した評価に加えてスペーサー基板の変形について評価を行った。評価方法として以下の通りである。ＣＮＣ画像測定機（（株）ミツトヨ製作所製）を用いて、スペーサー外周で各辺１０点以上を取って平坦度測定を行ない、平坦度が１０μｍ未満を「◎優良合格」、平坦度が１０μｍ以上〜５０μｍ以内を「〇良合格」とした。
【００９９】
（実施例１９）
図６を参照して、実施例１９は、実施例１に対して、溝４１０が形成された領域のスペーサー基板４０の厚みが５μｍである点で相違する。他の条件は同じである。実施例１９における耐久性試験の評価結果は、液滴速度が２０％以上変動するチャンネル数は「０」であり「◎優良合格」であった。圧電体の劣化防止に関する評価結果は、「〇良合格」であり、スペーサー基板の変形に関する評価結果は、「◎優良合格」であった。圧電体の劣化防止に関する評価結果は、「〇良合格」であり、スペーサー基板の変形に関する評価結果は、「◎優良合格」であった。
【０１００】
（実施例２０）
図６を参照して、実施例２０は、実施例１に対して、溝４１０が形成された領域のスペーサー基板４０の厚みが４μｍである点で相違する。他の条件は同じである。スペーサーの溝が上述した実施例９、実施例１７、及び実施例１９と比較して溝が深いため、溝を起点に変形が生じた。なお、変形が生じるとスペーサー基板を接着する際のハンドリングが困難となるが、プレスを行なうことにより問題なく接着できた。したがって、実施例２０における耐久性試験の評価結果は、液滴速度が２０％以上変動するチャンネル数は「０」であり「◎優良合格」であった。圧電体の劣化防止に関する評価結果は、「〇良合格」であり、スペーサー基板の変形に関する評価結果は、「〇良合格」であった。
【０１０１】
（実施例２１）
図６を参照して、実施例２１は、実施例１に対して、溝４１０が形成された領域のスペーサー基板４０の厚みが９０μｍである点で相違する。他の条件は同じである。実施例２１における耐久性試験の評価結果は、液滴速度が２０％以上変動するチャンネル数は「０」であり「◎優良合格」であった。圧電体の劣化防止に関する評価結果は、「〇良合格」であり、スペーサー基板の変形に関する評価結果は、「◎優良合格」であった。
【０１０２】
（実施例２２）
図６を参照して、実施例２２は、実施例１に対して、溝４１０が形成された領域のスペーサー基板４０の厚みが９１μｍである点で相違し、他の条件は同じである。実施例２２における耐久性試験の評価結果は、液滴速度が２０％以上変動するチャンネル数は「１」であり「〇良合格」であった。圧電体の劣化防止に関する評価結果は、「〇良合格」であり、スペーサー基板の変形に関する評価結果は、「◎優良合格」であった。
【０１０３】
今回開示された実施の形態および実施例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。
【符号の説明】
【０１０４】
１  インクジェットヘッド、１０  ノズルプレート、２０  圧力室基板、２１  圧力室、２２，３１，４１，５１，１０２  インク供給流路、３０  振動板、４０  スペーサー基板、４０ｔ  端面、４１Ｓ  面、４２  開口部、５０  配線基板（閉塞基板）、５３  インターポーザー、５４，５５，５８，５９  絶縁層、５６  貫通電極、６０  圧電体、６１  圧電部、６２  第１電極、６３  第２電極、９０  接続部、９１  バンプ、９２  導電性材料、１００  中間基板、１０１  連結通路、１１０  ヘッドチップ、２００  筐体、３００  インクタンク、４００  インク供給機構、４１０  溝。
【図１】
2018012274.tif 000003
【図２】
2018012274.tif 000004
【図３】
2018012274.tif 000005
【図４】
2018012274.tif 000006
【図５】
2018012274.tif 000007
【図６】
2018012274.tif 000008