(57)【要約】【課題】十分な吐出圧力でインク滴を良好に吐出させることができるインクジェット式記録ヘッドを提供する。【解決手段】インクジェット式記録ヘッドは、第１の方向に延びた複数のインク圧力室と、各インク圧力室に連通した複数のノズルと、各インク圧力室内のインクを加圧可能な複数のアクチュエータと、各インク圧力室の第１の方向に沿った一端に接続し、その全長にわたって、インク圧力室の流路断面積より大きな流路断面積を有し、複数のインク圧力室へインクを供給する共通インク供給路と、各インク圧力室の第１の方向に沿った他端に接続し、その全長にわたって、インク圧力室の流路断面積より大きな流路断面積を有し、複数のインク圧力室からインクを排出する共通インク排出路と、を有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に延びて前記第１の方向と直交する第２の方向に並んだ複数のインク圧力室と、
前記複数のインク圧力室の前記第１の方向の一端に接続し、前記複数のインク圧力室へインクを供給する共通インク供給路と、
前記複数のインク圧力室の前記第１の方向の他端に接続し、前記複数のインク圧力室からインクを排出する共通インク排出路と、
前記第１の方向および前記第２の方向と直交する第３の方向に沿った前記各インク圧力室の一側で前記各インク圧力室に連通した複数のノズルと、
前記第３の方向に沿った前記各インク圧力室の他側に配置され、前記各インク圧力室内のインクを加圧可能な複数のアクチュエータと、を有し、
前記共通インク供給路の流路断面積および前記共通インク排出路の流路断面積は、その全長にわたって、前記各インク圧力室の流路断面積より大きいインクジェット式記録ヘッド。
【請求項２】
前記共通インク供給路および前記共通インク排出路は、前記各インク圧力室の内面になだらかにつながる内面をそれぞれ有する、
請求項１のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項３】
前記共通インク供給路および前記共通インク排出路の内面は、前記各インク圧力室が前記ノズルを有する前記一側の内面に面一に連続した平らな面を含む、
請求項１または請求項２のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項４】
前記共通インク供給路および前記共通インク排出路の内面は、前記各インク圧力室の前記他側の内面に面一に連続した平らな面を含む、
請求項３のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項５】
前記各インク圧力室の前記第１の方向の両端から前記ノズルに至る流路長は、３００μｍ〜１２５０μｍである、
請求項１のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項６】
第１面およびこの第１面と平行な第２面を有する第１基板であって、前記第１面と平行な第１の方向に延び、前記第１の方向と直交する前記第１面と平行な第２の方向に並び、且つ前記第１面と前記第２面を連絡して当該第１基板を貫通して設けた複数のインク圧力室、前記各インク圧力室の前記第１の方向の一端に接続し、前記第１面および前記第２面を連絡して当該第１基板を貫通して設けられ、前記複数のインク圧力室へインクを供給する共通インク供給路、および前記各インク圧力室の前記第１の方向の他端に接続し、前記第１面および前記第２面を連絡して当該第１基板を貫通して設けられ、前記複数のインク圧力室からインクを排出する共通インク排出路を有する第１基板と、
前記複数のインク圧力室、前記共通インク供給路、および前記共通インク排出路の前記第１面側を塞ぐように前記第１基板の前記第１面に積層され、前記各インク圧力室に連通した複数のノズルを有するノズルプレートと、
前記複数のインク圧力室、前記共通インク供給路、および前記共通インク排出路の前記第２面側を塞ぐように前記第１基板の前記第２面に積層されたダイアフラムと、
このダイアフラムの前記第１基板と反対側で前記各インク圧力室に対向して設けられ、前記各インク圧力室内のインクをそれぞれ加圧可能な複数のアクチュエータと、
を有するインクジェット式記録ヘッド。
【請求項７】
前記共通インク供給路の流路断面積および前記共通インク排出路の流路断面積は、その全長にわたって、前記複数のインク圧力室の流路断面積より大きい、
請求項６のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項８】
前記共通インク供給路の内面および前記共通インク排出路の内面は、前記各インク圧力室の内面になだらかにつながる内面をそれぞれ有する、
請求項６または請求項７のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項９】
前記各インク圧力室の前記第１の方向の両端から前記ノズルに至る流路長は、３００μｍ〜１２５０μｍである、
請求項６のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項１０】
前記共通インク供給路に連通して前記ダイアフラムを貫通して設けたインク供給孔と、
前記共通インク排出路に連通して前記ダイアフラムを貫通して設けたインク排出孔と、をさらに有する、
請求項６のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項１１】
前記ダイアフラムの前記第１基板と反対側に積層され、前記複数のアクチュエータを非接触状態で密閉する凹所を前記ダイアフラムに対向する対向面に有し、前記インク供給孔に連通するインク流入孔および前記インク排出孔に連通するインク流出孔を有する第２基板をさらに有する、
請求項１０のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項１２】
前記インク流入孔および前記インク流出孔は、前記第２基板の前記対向面と反対の背面と前記対向面を連絡して前記第２基板を貫通して設けられ、
前記第２基板の前記背面側に積層され、前記第２基板に対向した対向面に前記インク流入孔に連通したインク流入溝および前記インク流出孔に連通したインク流出溝を有する第３基板をさらに有する、
請求項１１のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項１３】
前記第３基板は、前記第２基板に対向した対向面と反対の背面と前記インク流入溝を連絡したインク供給口および当該第３基板の前記背面と前記インク流出溝を連絡したインク排出口をさらに有する、
請求項１２のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項１４】
前記ノズルプレートは、前記第１基板の前記第１面に対向する背面を有し、この背面に前記共通インク供給路に対向する溝および前記共通インク排出路に対向する溝を有する、
請求項６のインクジェット式記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ノズルに連通したインク圧力室にインクを循環させるタイプのインクジェット式記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット式記録ヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通するインク圧力室と、このインク圧力室内のインクを加圧するアクチュエータと、を備える。このヘッドは、アクチュエータを駆動することでインク圧力室内のインクを加圧してノズルからインク滴を吐出させる。
【０００３】
アクチュエータとして、例えば、圧電素子を用いてインク圧力室の壁面（振動板）を変形変位させることでインク滴を吐出させる圧電型のものが知られている。圧電型のアクチュエータは、圧電素子がインクに直接接触せず、圧電素子の発熱も無視できるため、使用するインクの種類に制約がないという利点がある。よって、半導体プロセス技術を上記圧電型に適用した、いわゆる圧電ＭＥＭＳ型のインクジェット式記録ヘッドが注目されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−６１６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インク圧力室内のインクを加圧してノズルからインク滴を吐出させる場合、十分な吐出圧力を得るために、インク圧力室内のインクの圧力を保持する必要がある。このため、通常、インク圧力室とインク供給路の間に狭隘部（オリフィス）や段差部を設けてインク圧力室内にインクを閉じ込めるようにしている。
【０００６】
一方、インク吐出動作中にインク圧力室内で気泡が発生すると、インク滴を吐出させるための圧力が気泡に吸収されて吐出不良を生じる。このため、インク圧力室にインクを循環させて気泡を除去するようにしたヘッドが知られている。
【０００７】
しかし、インクの供給経路にオリフィスや段差部を設けると、流路抵抗が大きくなってインクが流れ難くなり、気泡の除去が不十分となる。
【０００８】
よって、十分な吐出圧力でインク滴を良好に吐出させることができるインクジェット式記録ヘッドの開発が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドは、第１の方向に延びて第１の方向と直交する第２の方向に並んだ複数のインク圧力室と、複数のインク圧力室の第１の方向の一端に接続し、複数のインク圧力室へインクを供給する共通インク供給路と、複数のインク圧力室の第１の方向の他端に接続し、複数のインク圧力室からインクを排出する共通インク排出路と、第１の方向および第２の方向と直交する第３の方向に沿った各インク圧力室の一側で各インク圧力室に連通した複数のノズルと、第３の方向に沿った各インク圧力室の他側に配置され、各インク圧力室内のインクを加圧可能な複数のアクチュエータと、を有し、共通インク供給路の流路断面積および共通インク排出路の流路断面積は、その全長にわたって、各インク圧力室の流路断面積より大きい。
【００１０】
実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドは、第１面およびこの第１面と平行な第２面を有する第１基板であって、第１面と平行な第１の方向に延び、第１の方向と直交する第１面と平行な第２の方向に並び、且つ第１面と第２面を連絡して当該第１基板を貫通して設けた複数のインク圧力室、各インク圧力室の第１の方向の一端に接続し、第１面および第２面を連絡して当該第１基板を貫通して設けられ、複数のインク圧力室へインクを供給する共通インク供給路、および各インク圧力室の第１の方向の他端に接続し、第１面および第２面を連絡して当該第１基板を貫通して設けられ、複数のインク圧力室からインクを排出する共通インク排出路を有する第１基板と、複数のインク圧力室、共通インク供給路、および共通インク排出路の第１面側を塞ぐように第１基板の第１面に積層され、各インク圧力室に連通した複数のノズルを有するノズルプレートと、複数のインク圧力室、共通インク供給路、および共通インク排出路の第２面側を塞ぐように第１基板の第２面に積層されたダイアフラムと、このダイアフラムの第１基板と反対側で各インク圧力室に対向して設けられ、各インク圧力室内のインクをそれぞれ加圧可能な複数のアクチュエータと、を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの要部を示す部分拡大図である。
【図２】図２は、図１のインクジェット式記録ヘッドの断面を部分的に拡大した部分拡大断面図である。
【図３】図３は、図１のインクジェット式記録ヘッドの駆動基板をノズルプレート側から見た部分拡大平面図である。
【図４】図４は、図１のインクジェット式記録ヘッドの背面図である。
【図５】図５は、インク圧力室の長さとインク滴の体積の関係をシミュレートするためのヘッドのモデルを示す概略断面図である。
【図６】図６は、図５のモデルを用いたシミュレーション結果を示すグラフである。
【図７】図７は、図１のインクジェット式記録ヘッドの製造方法を説明するための断面図である。
【図８】図８は、図１のインクジェット式記録ヘッドの製造方法を説明するための断面図である。
【図９】図９は、図１のインクジェット式記録ヘッドの製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】図１０は、図１のインクジェット式記録ヘッドの製造方法を説明するための断面図である。
【図１１】図１１は、図１のインクジェット式記録ヘッドの製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】図１２は、図１のインクジェット式記録ヘッドの製造方法を説明するための断面図である。
【図１３】図１３は、図１のインクジェット式記録ヘッドの変形例を示す部分拡大図である。
【図１４】図１４は、第２の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの要部を示す部分拡大図である。
【図１５】図１５は、図１４のインクジェット式記録ヘッドの流路基板を取り除いた状態の背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら実施形態について詳細に説明する。
【００１３】
実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドは、第１の方向に延びて第１の方向と直交する第２の方向に並んだ複数のインク圧力室と、第１の方向および第２の方向と直交する第３の方向に沿った各インク圧力室の一側で且つ各インク圧力室の第１の方向に沿った中央で各インク圧力室に連通した複数のノズルと、第３の方向に沿った各インク圧力室の他側に配置され、各インク圧力室内のインクを加圧可能な複数のアクチュエータと、各インク圧力室の第１の方向に沿った一端に液密に接続して第２の方向に延設され、その全長にわたって、インク圧力室の第１の方向と直交する面における流路断面積より大きな第２の方向と直交する面における流路断面積を有し、複数のインク圧力室へインクを供給する共通インク供給路と、各インク圧力室の第１の方向に沿った他端に液密に接続して第２の方向に延設され、その全長にわたって、インク圧力室の流路断面積より大きな第２の方向と直交する面における流路断面積を有し、複数のインク圧力室からインクを排出する共通インク排出路と、を有する。
【００１４】
各インク圧力室は、第１の方向の両端にオリフィスや段差部を設けることなく、インク滴の吐出時における十分なインク吐出圧を確保するため、第１の方向に沿った十分な長さを有する。つまり、各インク圧力室の第１の方向に沿った長さは、インク滴の吐出時にノズルで発生してインク圧力室内を伝播する圧力波を各インク圧力室の両端で十分に減衰させることのできる長さに設定されている。例えば、圧電ＭＥＭＳ型のインクジェット式記録ヘッドにおける、各インク圧力室の望ましい長さは、少なくとも５００μｍ以上であり、好ましくは１ｍｍ以上であることが分かっている。
【００１５】
このように、実施形態によると、各インク圧力室を十分に長くすることで、インクの慣性抵抗を利用して、各インク圧力室内にインクを閉じ込めるようにしている。つまり、実施形態では、各インク圧力室内にインクを閉じ込めることで十分な吐出圧力を確保した上で、各インク圧力室の両端にオリフィスや段差部を設けない構造を実現している。各インク圧力室の両端にオリフィスや段差部を設けないことで、各インク圧力室を流れるインクの流路抵抗を小さくすることができる。
【００１６】
また、実施形態によると、各インク圧力室の一端に接続した共通インク供給路の流路断面積を各インク圧力室の流路断面積より大きくし、各インク圧力室の他端に接続した共通インク排出路の流路断面積を各インク圧力室の流路断面積より大きくしている。このため、少なくとも、共通インク供給路および共通インク排出路を流れるインクの流路抵抗を、各インク圧力室を流れるインクの流路抵抗より小さくすることができる。
【００１７】
以上のように、この実施形態によると、共通インク供給路、インク圧力室、および共通インク排出路を通るインクの流路抵抗を極めて小さくすることができ、十分な量のインクを高速で各インク圧力室を通して循環させることができる。よって、実施形態によると、各インク圧力室内で不所望に発生した気泡を確実且つ速やかに排出させることができ、気泡の存在による圧力ロスを防ぐことができ、十分な吐出圧力でインク滴を良好に吐出させることができる。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド１００（以下、単に、ヘッド１００と称する）の要部を示す部分拡大図である。図２は、図１の断面の一部を拡大して示す部分拡大断面図である。図１では、圧電素子４０およびその配線構造を見易くするため、絶縁膜６０の図示を省略してあり、封止基板５０を透明な状態で図示してある。各実施形態で説明するヘッドは、圧電ＭＥＭＳ型のインクジェット式記録ヘッドである。
【００１９】
ヘッド１００は、例えばＳｉにより形成した駆動基板１０（第１基板）、例えばＳｉ酸化膜（熱酸化膜）により形成したノズルプレート２０、例えばＳｉにより形成したダイアフラム３０、複数の圧電素子４０（アクチュエータ）、および例えばＳｉにより形成した封止基板５０（第２基板）を有する。
【００２０】
ノズルプレート２０は、駆動基板１０の図示下側の第１面１０ａに積層され、ダイアフラム３０は、駆動基板１０の図示上側の第２面１０ｂに積層される。複数の圧電素子４０は、ダイアフラム３０の駆動基板１０から離間した側の表面３０ａ上に設けられる。ダイアフラム３０の表面３０ａ上には、複数の圧電素子４０の表面を被覆する絶縁膜６０が設けられる。封止基板５０は、複数の圧電素子４０に非接触状態でダイアフラム３０の表面３０ａに積層される。図３は、ノズルプレート２０を取り除いた状態で、駆動基板１０を第１面１０ａ側から見た部分拡大平面図である。
【００２１】
駆動基板１０は、その第１面１０ａと第２面１０ｂを連絡して駆動基板１０を貫通した複数のインク圧力室１１を有する。複数のインク圧力室１１は、駆動基板１０の第１面１０ａおよび第２面１０ｂと平行な第１の方向（以下、長手方向とする場合もある）にそれぞれ延設された長孔であり、第１面１０ａおよび第２面１０ｂと平行で且つ第１の方向と直交する第２の方向（以下、並び方向とする場合もある）に一定のピッチで並べて設けられている。各インク圧力室１１は、第１面１０ａおよび第２面１０ｂと平行な面における断面形状が略長方形である。
【００２２】
インク圧力室１１は、それぞれ、ダイアフラム３０の表面３０ａに設けた圧電素子４０に一対一で対向して設けられている。複数の圧電素子４０は、図１に示すように、第１の方向に延びた略長円形の外観を有し、複数列（図１では２列のみ図示）に並べて形成されている。各圧電素子４０の配線を第１の方向に引き出すため、隣接する２列の圧電素子４０は、並び方向に１／２ピッチずつ交互にずれてレイアウトされている。つまり、駆動基板１０に設けた複数のインク圧力室１１も、隣接する２列の間で並び方向に１／２ピッチずつ互いにずれて配置されている。
【００２３】
複数列のインク圧力室１１は、それぞれ長手方向の両端が並び方向に揃っている。各インク圧力室１１の長手方向に沿った長さは、６００μｍ〜２５００μｍ程度であり、より好ましくは１０００μｍ〜１５００μｍである。各インク圧力室１１の並び方向に沿った幅は、５０〜１００μｍ程度であり、並び方向のピッチは、６０〜１５０μｍ程度である。本実施形態では、インク圧力室１１の断面形状を、圧電素子４０より一回り大きい略長方形にした。
【００２４】
駆動基板１０は、各列の複数のインク圧力室１１の長手方向に沿った一端に液密に接続した共通インク供給路１２、および同じ列の複数のインク圧力室１１の長手方向に沿った他端に液密に接続した共通インク排出路１３を有する。共通インク供給路１２および共通インク排出路１３は、インク圧力室１１の列の数に応じた本数が設けられる。そして、共通インク供給路１２は、各列の複数のインク圧力室１１の一端側から各インク圧力室１１内にインクを供給する。共通インク排出路１３は、各列の複数のインク圧力室１１の他端側からインクを排出する。
【００２５】
共通インク供給路１２および共通インク排出路１３は、それぞれ、複数のインク圧力室１１の並び方向に沿って延設され、駆動基板１０の第１面１０ａおよび第２面１０ｂを連絡して駆動基板１０を貫通して設けられている。見方を変えると、駆動基板１０は、図３に示すように、概ね、並び方向に隣接するインク圧力室１１の間にそれぞれ設けた複数の隔壁１４によって構成されている。
【００２６】
例えば、図１に例示した構造では、図示左側の列の複数のインク圧力室１１の図示右端が共通インク供給路１２に連通し、同じ列の複数のインク圧力室１１の図示左端が共通インク排出路１３に連通している。一方、図１で右側の列の複数のインク圧力室１１の図示左端が同じ共通インク供給路１２に連通し、同じ列の複数のインク圧力室１１の図示右端が別の共通インク排出路１３に連通している。
【００２７】
つまり、この例では、隣接する２列のインク圧力室１１の間の共通インク供給路１２が共有化されており、各列の複数のインク圧力室１１の一端が１つの共通インク供給路１２に接続されている。言い換えると、隣接する各列のインク圧力室１１を流れるインクの向きを相反する方向に交互に切り替えることで、隣接する２列の複数のインク圧力室１１の間の共通インク供給路１２（或いは共通インク排出路１３）を１本にしている。つまり、本実施形態では、共通インク供給路１２および共通インク排出路１３の本数を足した共通インク流路の本数は、インク圧力室１１の列の数より１つ多いことになる。
【００２８】
駆動基板１０は、例えば３０μｍ〜５００μｍの厚みを有し、望ましくは５０μｍ〜２００μｍの厚みを有する。駆動基板１０の厚みは、並び方向に隣接するインク圧力室１１間の隔壁１４に十分な剛性を持たせることができ、インク圧力室１１の配列密度をできるだけ高くすることができる厚みであり、且つ各インク圧力室１１の容積を適切な値にすることができる厚みに設定される。なお、駆動基板１０の厚みは、各インク圧力室１１の深さに相当するとともに、共通インク供給路１２および共通インク排出路１３の深さに相当する。
【００２９】
共通インク供給路１２および共通インク排出路１３を流れるインクの流通方向（第２の方向）と直交する面に沿った共通インク供給路１２および共通インク排出路１３それぞれの流路断面積は、その全長にわたって、各インク圧力室１１を流れるインクの流通方向（第１の方向）と直交する面に沿った各インク圧力室１１の流路断面積より大きい。
【００３０】
上述したように、本実施形態では、各インク圧力室１１の深さ、共通インク供給路１２の深さ、および共通インク排出路１３の深さが、駆動基板１０の厚みに相当する。このため、共通インク供給路１２および共通インク排出路１３の第１の方向に沿った幅は、各インク圧力室１１の第２の方向に沿った幅より広くされている。共通インク供給路１２の流路断面積と共通インク排出路１３の流路断面積は必ずしも同じ断面積である必要はなく、少なくとも各インク圧力室１１の流路断面積より大きければよい。
【００３１】
図３は、駆動基板１０の複数のインク圧力室１１、共通インク供給路１２、および共通インク排出路１３をノズルプレート２０側（第１面１０ａ側）から見た部分拡大平面図である。複数のインク圧力室１１の並び方向の間にある複数の隔壁１４は、それぞれ、角の無いなめらかな曲面をつなげた周面を有する。特に、各隔壁１４の長手方向の両端は、周面を円弧状に湾曲させた形状を有し、各インク圧力室１１の長手方向の一端と共通インク供給路１２との間の接続部分、および各インク圧力室１１の長手方向の他端と共通インク排出路１３との間の接続部分がなだらかにつながっている。言い換えると、共通インク供給路１２の内面と各インク圧力室１１の内面がなだらかにつながっており、共通インク排出路１３の内面と各インク圧力室１１の内面がなだらかにつながっている。
【００３２】
ノズルプレート２０は、例えば、Ｓｉで形成される。ノズルプレート２０は、例えば接着剤１５を介して、駆動基板１０の第１面１０ａに接触して固定される。このため、ノズルプレート２０は、各インク圧力室１１の第１面１０ａ側を塞ぐとともに、共通インク供給路１２および共通インク排出路１３の第１面１０ａ側を塞ぐ。つまり、複数のインク圧力室１１、共通インク供給路１２、および共通インク排出路１３の第１面１０ａ側の内面は、ノズルプレート２０の背面２０ａで規定されることとなり、一つながりの段差の無い平らな面となる。
【００３３】
ノズルプレート２０は、各インク圧力室１１の長手方向に沿った中央に、各インク圧力室１１に連通した複数のノズル２１を有する。複数のノズル２１は、ノズルプレート２０を貫通して設けられている。ノズル２１は、各インク圧力室１１の長手方向に沿った中央付近、より望ましくは中央に設けられる。つまり、各インク圧力室１１は、ノズル２１を介してヘッド１００の外部に連絡している。
【００３４】
ダイアフラム３０は、例えば、熱酸化ないしはＣＶＤ法により作成した、厚さ１〜５μｍ程度のＳｉ酸化膜（ＳｉＯ２）で形成される。Ｓｉ酸化膜は、均等な変形が実現できるという観点から、非晶質であることが望ましい。また、安定した組成および特性を備える膜の製造が容易という観点からも、ダイアフラム３０をＳｉ酸化膜により形成することが望ましい。さらに、従来の半導体プロセスとの整合性が良いという点からも、ダイアフラム３０をＳｉ酸化膜により形成することが望ましい。
【００３５】
ダイアフラム３０は、駆動基板１０の第２面１０ｂに接して積層され、各インク圧力室１１の第２面１０ｂ側を塞ぐとともに、共通インク供給路１２および共通インク排出路１３の第２面１０ｂ側を塞いでいる。つまり、複数のインク圧力室１１、共通インク供給路１２、および共通インク排出路１３の第２面１０ｂ側の内面は、ダイアフラム３０の背面３０ｂにより規定されることとなり、一つながりの段差の無い平らな面となる。
【００３６】
複数の圧電素子４０は、駆動基板１０の複数のインク圧力室１１にそれぞれ対向するように、ダイアフラム３０の表面３０ａに積層されて形成されている。各圧電素子４０は、図２に示すように、ダイアフラム３０の表面３０ａに重ねた下部電極４２、下部電極４２に重ねた圧電膜４４、および圧電膜４４に重ねた上部電極４６を有する。各圧電素子４０の第１の方向に沿った長さは、上述したインク圧力室１１の第１の方向に沿った長さより短い。各圧電素子４０の並び方向に沿った幅は、上述したインク圧力室１１の並び方向に沿った幅より短い。
【００３７】
各圧電素子４０の下部電極４２の一部は、ダイアフラム３０の表面３０ａに沿って第１の方向に延伸され、個別駆動配線４３として機能する。圧電素子４０の表面を含むダイアフラム３０の表面３０ａ上には、絶縁膜６０が設けられている。上部電極４６と接する絶縁膜６０の一部にはビアホール６２が形成され、ビアホール６２を介して上部電極４６から引出し配線４７が第１の方向へ引き出されている。
【００３８】
各圧電素子４０の圧電膜４４には、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３、ＰＺＴ）などの電歪定数の大きな圧電材料が適している。圧電膜４４にＰＺＴを使用した場合、下部電極４２や上部電極４６には、Ｐｔ、Ａｕ、Ｉｒなどの貴金属や、ＳｒＲｕＯ３などの導電性の酸化物が適している。また、圧電膜４４として、ＡｌＮやＺｒＯ２などのシリコンプロセスに適した圧電材料を使用することも可能である。この場合は、下部電極４２や上部電極４６として、Ａｌ、Ｃｕなどの一般の電極材料や配線材料を使用することができる。
【００３９】
封止基板５０は、複数の圧電素子４０に非接触状態で、ダイアフラム３０の表面３０ａ側に積層されている。封止基板５０は、ダイアフラム３０の表面３０ａに対向する対向面５０ａを有し、この対向面５０ａ側に複数の圧電素子４０を非接触状態で密閉する凹所５１を有する。凹所５１は、例えば、各圧電素子４０に対応して複数設けてもよく、各列の複数の圧電素子４０をまとめて覆う凹所５１としてもよく、複数列の圧電素子４０を１つの凹所５１で覆うようにしてもよい。
【００４０】
図４は、ヘッド１００を封止基板５０の背面５０ｂ側から見た背面図である。ここでは、ダイアフラム３０の表面３０ａに設けた複数列の圧電素子４０を見易くするため、封止基板５０を透明な状態で図示してある。
【００４１】
本実施形態のヘッド１００は、４列のインク圧力室１１および４列の圧電素子４０を有し、３本の共通インク排出路１３および各共通インク排出路１３の間に配置した２本の共通インク供給路１２を有する。封止基板５０は、各圧電素子４０から引き出された個別駆動配線４３の端部につながる接続端子パッド４８を覆わない幅を有する。
【００４２】
ダイアフラム３０は、共通インク供給路１２に連通する複数（本実施形態では２つ）のインク供給孔３２、および共通インク排出路１３に連通する複数（本実施形態では２つ）のインク排出孔３４を有する。インク供給孔３２およびインク排出孔３４は、それぞれ、共通インク供給路１２および共通インク排出路１３に重なる位置で、ダイアフラム３０の表面３０ａおよび背面３０ｂを連絡してダイアフラム３０を貫通して設けられている。
【００４３】
封止基板５０は、ダイアフラム３０に設けた各インク供給孔３２に重なる複数（本実施形態では２つ）のインク流入孔５３、およびダイアフラム３０に設けた各インク排出孔３４に重なる複数（本実施形態では２つ）のインク流出孔５５を有する。インク流入孔５３およびインク流出孔５５は、それぞれ、封止基板５０の対向面５０ａおよび背面５０ｂを連絡して封止基板５０を貫通して設けられている。
【００４４】
以下、上述したヘッド１００の動作について説明する。  
まず、図示しない外部のインク供給ポンプからヘッド１００にインクが供給される。インクは、封止基板５０の背面５０ｂ側から、封止基板５０の複数のインク流入孔５３およびダイアフラム３０の複数のインク供給孔３２を介して、各列の共通インク供給路１２へ流入する。複数の共通インク供給路１２へ流入したインクは、各共通インク供給路１２につながった複数のインク圧力室１１へ流れ込む。
【００４５】
各インク圧力室１１へ流れ込んだインクは、封止基板５０の複数のインク流出孔５５に接続した図示しない外部のインク排出ポンプにより排出される。このとき、複数のインク圧力室１１内のインクが、それぞれの他端につながった共通インク排出路１３へ排出され、ダイアフラム３０の複数のインク排出孔３４および封止基板５０の複数のインク流出孔５５を介してヘッド１００の外へ排出される。これにより、複数のインク圧力室１１内をインクが循環する。
【００４６】
本実施形態のヘッド１００によると、複数の共通インク供給路１２、複数のインク圧力室１１、および複数の共通インク排出路１３を通して、比較的多量のインクを比較的高速で循環させることができる。このため、各インク圧力室１１内で不所望に発生した気泡などの不要物を速やかにインク圧力室１１外に排出させることができ、インク滴の吐出性能が低下することを防止することができる。
【００４７】
本実施形態のヘッド１００は、各インク圧力室１１の内面と共通インク供給路１２の内面をなだらかにつなげ、且つ各インク圧力室１１の内面と共通インク排出路１３の内面をなだらかにつなげている。このため、各インク圧力室１１と共通インク供給路１２との間の接続部分、および各インク圧力室１１と共通インク排出路１３との間の接続部分に段差が無い。また、本実施形態のヘッド１００は、各インク圧力室１１の流路断面積より各共通インク供給路１２の流路断面積の方が大きく、各インク圧力室１１の流路断面積より各共通インク排出路１３の流路断面積の方が大きい。このため、ヘッド１００を流れるインクの流路抵抗が極めて小さい。
【００４８】
上述したように各インク圧力室１１内にインクを循環させた状態で、図示しない外部の駆動回路からの記録信号に従い、各圧電素子４０の下部電極４２と上部電極４６の間に駆動電圧を選択的に印加する。これにより、駆動電圧を印加した圧電素子４０の圧電膜４４が収縮して圧電素子４０が凹状に屈曲変形し、対応するインク圧力室１１の体積が増大し、インク圧力室１１に共通インク供給路１２を介してインクが流入する。次に、駆動電圧を除去すると、当該圧電素子４０の屈曲変形が元に戻り、インク圧力室１１の体積が減少し、インク圧力室１１内の圧力が上がり、ノズル２１を介してインク滴が吐出する。
【００４９】
インク滴を十分な吐出圧力で良好に吐出させるためには、インク滴吐出時にインク圧力室１１内のインクの圧力を一定以上に保持する必要がある。このため、本実施形態では、各インク圧力室１１を十分に長くして、ノズル２１から共通インク供給路１２までの距離、およびノズル２１から共通インク排出路１３までの距離を十分に長くした。これにより、各インク圧力室１１を満たすインクの慣性質量による慣性抵抗を生じせしめて、インク圧力室１１から共通インク供給路１２や共通インク排出路１３へ圧力が逃げることを抑制するようにした。
【００５０】
言い換えると、本実施形態のヘッド１００は、各圧電素子４０を屈曲変形させてインク滴を吐出させるのに十分な吐出圧力を得ることができる程度にインク圧力室１１の長さを設定している。具体的には、インク滴吐出時におけるインクの圧力変化に基づく振動の波（以下、圧力波と称する）が共通インク供給路１２および共通インク排出路１３の手前で十分に減衰し、共通インク供給路１２や共通インク排出路１３にほとんど振動が伝わらない程度にインク圧力室１１の長さを設定している。
【００５１】
これにより、インク滴を十分な吐出圧力で吐出させることができるとともに、共通インク供給路１２や共通インク排出路１３を介して隣接した他のインク圧力室１１へ圧力波が伝わる不具合も防止することができ、隣接するインク圧力室１１におけるインク滴の吐出動作に悪影響を及ぼすこともない。
【００５２】
インク滴の吐出によって発生する上述した圧力波を十分に減衰させることのできる最適なインク圧力室１１の長さを調べるため、図５に示すタイプのヘッド（共通インク供給路１２および共通インク排出路１３を持たないヘッド）を用いて、インク圧力室１１の長さを種々変更した場合における、ノズル２１から吐出されるインク滴の体積変化をコンピュータ上で再現した。そのシミュレーション結果を図６に示す。
【００５３】
これによると、ノズル２１を中心としたインク圧力室１１（両端は開放）の長さが１ｍｍを超えた場合に、インク滴の体積が理想の体積（インク圧力室１１の圧力を完全に閉じ込めた状態でのインク滴の体積）の約８割に達することがわかった。この場合、インク圧力室１１の幅や深さ、すなわちインク圧力室１１の断面積は、インク滴の体積にほとんど影響を及ぼさないこともわかっている。つまり、この場合、インク圧力室１１の長さをノズル２１の両側でそれぞれ５００μｍ以上にすることで、インク圧力室１１の両端で圧力波を十分に減衰させることができ、十分なサイズのインク滴を安定して吐出させることができることがわかる。
【００５４】
反面、インク圧力室１１を長くすると、ヘッド１００のサイズアップにつながるため、できるだけ短い方が望ましい。この点から考察すると、図６のシミュレーション結果では、インク圧力室１１の長さが２５００μｍに近付くとインク滴のサイズが飽和し、理想の体積の９５％を超える。このため、インク圧力室１１の長さは、２５００μｍ以下とすることが望ましい。
【００５５】
次に、図７乃至図１２を参照して、上述したヘッド１００の製造方法を説明する。  
まず、図７に示すように、熱酸化により駆動基板１０を酸化してＳｉ酸化膜からなるダイアフラム３０を形成する。本実施形態では、Ｓｉ基板の熱酸化によりダイアフラム３０を形成したが、熱酸化法以外のプラズマＣＶＤ法やＴＥＯＳを原材料とするＣＶＤ法なども使用することができる。
【００５６】
この後、ダイアフラム３０の表面３０ａ上に、スパッタリングによりＴｉ／Ｐｔからなる下部電極４２の層を形成し、その上にＰＺＴからなる圧電膜４４の層を形成し、さらにその上にＡｕからなる上部電極４６の層を形成する。次に、フォトリソグラフィーおよびウェットないしはドライエッチングにより上部電極４６、圧電膜４４、および下部電極４２を順にエッチングしてパターニングし、複数の圧電素子４０、および複数の個別駆動配線４３を形成する。
【００５７】
次に、図８に示すように、ダイアフラム３０の表面３０ａおよび複数の圧電素子４０を覆う絶縁膜６０を形成し、フォトリソグラフィーおよび反応性イオンエッチングによりパターニングして、各圧電素子４０の上部電極４６の上部にここでは図示しない複数のビアホール６２を形成する。その後、スパッタリング成膜、フォトリソグラフィーおよび反応性イオンエッチングによりパターニングして、各ビアホール６２を介して上部電極４６に接続したここでは図示しない引出し配線４７を形成する。
【００５８】
次に、図９に示すように、予め、対向面５０ａに複数の凹所５１を形成した封止基板５０を用意する。そして、各凹所５１を複数の圧電素子４０に対して非接触状態で位置合わせし、封止基板５０をダイアフラム３０の表面３０ａに重ねる。このとき、接着剤４５の層を介して封止基板５０の対向面５０ａをダイアフラム３０の表面３０ａに接着固定する。
【００５９】
次に、図１０に示すように、駆動基板１０を第１面１０ａ側から研削およびＣＭＰにより加工し薄板化する。
【００６０】
次に、図１１に示すように、駆動基板１０の第１面１０ａ側から、裏面フォトリソグラフィーおよび深掘りエッチング（Ｄ−ＲＩＥ）により、複数のインク圧力室１１、複数の共通インク供給路１２、および複数の共通インク排出路１３を形成する。
【００６１】
最後に、図１２に示すように、接着剤１５を介して駆動基板１０の第１面１０ａにノズルプレート２０を接着固定する。そして、レーザ加工によりノズルプレート２０に複数のノズル２１を形成する。
【００６２】
なお、以上説明した一連の膜形成及びエッチングは、一枚のウェハ上に多数のチップを同時に形成し、プロセス終了後、一つ一つのチップに分割する。
【００６３】
以上のように、本実施形態のヘッド１００の製造方法によれば、簡単なプロセスによりヘッド１００を製造することが可能であり、優れたインク循環性能を有し、十分な吐出圧力でインク滴を良好に吐出させることができる圧電ＭＥＭＳ型のインクジェット式記録ヘッド１００を提供することが可能となる。
【００６４】
（変形例）
図１３は、上述した第１の実施形態の変形例に係るインクジェット式記録ヘッド１１０（以下、単にヘッド１１０と称する）の要部を示す部分拡大図である。このヘッド１１０は、ノズルプレート１２０の構造が異なる以外、上述した第１の実施形態のヘッド１００と略同じ構造を有する。よって、ここでは、上述した第１の実施形態のヘッド１００と同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６５】
ノズルプレート１２０は、駆動基板１０に対向する背面１２０ａを有し、この背面１２０ａ側に、複数本の溝１２１を有する。複数本の溝１２１は、対向する駆動基板１０の共通インク供給路１２および共通インク排出路１３に重なるように、複数のインク圧力室１１の並び方向、すなわち第２の方向に延設されている。すなわち、本変形例のノズルプレート１２０は、上述した複数本の溝１２１を形成するため、第１の実施形態のノズルプレート２０より板厚を厚くされている。
【００６６】
各溝１２１は、共通インク供給路１２と協働して共通インク供給路１１２として機能するとともに、共通インク排出路１３と協働して共通インク排出路１１３として機能する。つまり、本変形例の共通インク供給路１１２および共通インク排出路１１３は、第１の実施形態の共通インク供給路１２および共通インク排出路１３より流路断面積を大きくすることができる。
【００６７】
このため、本変形例によると、ヘッド１１０を流れるインクの流路抵抗をさらに小さくすることができ、インクの循環性能をより高めることができる。よって、本変形例においても、十分な吐出圧力でインク滴を良好に吐出させることができる圧電ＭＥＭＳ型のインクジェット式記録ヘッド１１０を提供することが可能となる。
【００６８】
（第２の実施形態）
図１４は、第２の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッド２００（以下、単にヘッド２００と称する）の要部を示す部分拡大図である。ヘッド２００は、ダイアフラム３０にここでは図示しない多数のインク供給孔３２およびインク排出孔３４を設け、封止基板５０に多数のインク流入孔５３およびインク流出孔５５を設け、封止基板５０の背面５０ｂに接着剤２１５を介して流路基板２１０を接着固定した以外、上述した第１の実施形態のヘッド１００と略同じ構造を有する。よって、ここでは、上述した第１の実施形態のヘッド１００と同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６９】
複数のインク流入孔５３（およびインク供給孔３２）は、各共通インク供給路１２に対向する位置で第２の方向に並んで封止基板５０（およびダイアフラム３０）を貫通して設けられている。また、複数のインク流出孔５５（およびインク排出孔３４）は、各共通インク排出路１３に対向する位置で第２の方向に並んで封止基板５０（およびダイアフラム３０）を貫通して設けられている。各インク流入孔５３（およびインク供給孔３２）および各インク流出孔５５（およびインク排出孔３４）の数、サイズ、形状などは、孔を通るインクの流路抵抗をできるだけ小さくできるように決められている。
【００７０】
流路基板２１０は、封止基板５０の背面５０ｂに対向する対向面２１０ａを有する。流路基板２１０の対向面２１０ａには、封止基板５０の複数のインク流入孔５３に対向する複数のインク流入溝２１２、および封止基板５０の複数のインク流出孔５５に対向する複数のインク流出溝２１４が設けられている。各インク流入溝２１２および各インク流出溝２１４は、第２の方向に延設されており、流路抵抗を小さくするため第１の方向に沿った幅が広げられている。各インク流入溝２１２の幅は、少なくとも駆動基板１０の共通インク供給路１２の幅より大きくされている。各インク流出溝２１４の幅は、少なくとも駆動基板１０の共通インク排出路１３の幅より大きくされている。
【００７１】
また、流路基板２１０は、各インク流入溝２１２の底面と流路基板２１０の背面２１０ｂを連絡して流路基板２１０を貫通した少なくとも１つのインク供給口２１６、および各インク流出溝２１４の底面と流路基板２１０の背面２１０ｂを連絡して流路基板２１０を貫通した少なくとも１つのインク排出口２１８を有する。インク供給口２１６の開口面積は、封止基板５０のインク流入孔５３の開口面積より大きく、インク排出口２１８の開口面積は、封止基板５０のインク流出孔５５の開口面積より大きい。
【００７２】
図１５は、図１４のヘッド２００から流路基板２１０を取り除いた状態の背面図である。ダイアフラム３０の表面３０ａには複数の圧電素子４０が設けられ、各圧電素子４０に対応した複数の個別駆動配線４３および複数の引出し配線４７が設けられている。このため、ダイアフラム３０を貫通したインク供給孔３２およびインク排出孔３４、および封止基板５０を貫通したインク流入孔５３およびインク流出孔５５は、圧電素子４０、個別駆動配線４３、および引出し配線４７に干渉しない位置にレイアウトする必要がある。本実施形態では、ダイアフラム３０（封止基板５０）を貫通したインク供給孔３２（インク流入孔５３）およびインク排出孔３４（インク流出孔５５）を避けるように図示のように個別駆動配線４３と引出し配線４７をレイアウトした。
【００７３】
以下、本実施形態のヘッド２００におけるインクの流れ方について説明する。  
まず、図示しない外部のインク供給ポンプからヘッド２００にインクが供給される。インクは、流路基板２１０のインク供給口２１６を介してインク流入溝２１２に流入する。インク流入溝２１２に流入したインクは、封止基板５０の複数のインク流入孔５３およびダイアフラム３０の複数のインク供給孔３２を介して、各列の共通インク供給路１２へ流入する。複数の共通インク供給路１２へ流入したインクは、各共通インク供給路１２につながった複数のインク圧力室１１へ流れ込む。
【００７４】
各インク圧力室１１へ流れ込んだインクは、流路基板２１０のインク排出口２１８に接続した図示しない外部のインク排出ポンプにより排出される。このとき、複数のインク圧力室１１内のインクが、それぞれの他端につながった共通インク排出路１３へ排出され、ダイアフラム３０の複数のインク排出孔３４および封止基板５０の複数のインク流出孔５５を介して流路基板２１０のインク流出溝２１４へ排出される。インク流出溝２１４へ排出されたインクは、流路基板２１０のインク排出口２１８を介してヘッド２００の外へ排出される。これにより、複数のインク圧力室１１内をインクが循環する。
【００７５】
以上のように、本実施形態のヘッド２００によると、第１の実施形態のヘッド１００と比較して、インクの流路抵抗をより小さくすることができ、より多くのインクをより高速で循環させることができる。このため、各インク圧力室１１内で不所望に発生した気泡などの不要物を速やかにインク圧力室１１外に排出させることができ、インク滴の吐出性能が低下することを防止することができる。
【００７６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７７】
１０…駆動基板、１０ａ…第１面、１０ｂ…第２面、１１…インク圧力室、１２…共通インク供給路、１３…共通インク排出路、１４…隔壁、２０…ノズルプレート、２１…ノズル、３０…ダイアフラム、４０…圧電素子、５０…封止基板、５１…凹所、１００、１１０、２００…インクジェット式記録ヘッド、２１０…流路基板。
【図１】
2018153968.tif 000003
【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年5月18日(2018.5.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に延びて前記第１の方向と直交する第２の方向に並んだ複数のインク圧力室と、前記複数のインク圧力室の前記第１の方向の一端に接続し、前記複数のインク圧力室へインクを供給する、前記第２の方向に延設された共通インク供給路と、前記複数のインク圧力室の前記第１の方向の他端に接続し、前記複数のインク圧力室からインクを排出する、前記第２の方向に延設された共通インク排出路と、を有する第１基板と、
前記第１の方向および前記第２の方向と直交する第３の方向に沿った前記各インク圧力室の一側で前記各インク圧力室に連通した複数のノズルを有するノズルプレートと、
前記第３の方向に沿った前記各インク圧力室の他側に配置され、前記各インク圧力室内のインクを加圧可能な複数のアクチュエータと、を有し、
前記複数のインク圧力室、前記共通インク供給路、および前記共通インク排出路の前記ノズルプレート側の内面は、一つながりの段差の無い平らな面であり、
前記共通インク供給路の流路断面積および前記共通インク排出路の流路断面積は、その全長にわたって、前記各インク圧力室の流路断面積より大きいインクジェット式記録ヘッド。
【請求項２】
前記共通インク供給路および前記共通インク排出路は、前記各インク圧力室の内面になだらかにつながる内面をそれぞれ有する、
請求項１のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項３】
前記共通インク供給路および前記共通インク排出路の内面は、前記各インク圧力室の前記他側の内面に面一に連続した平らな面を含む、
請求項１または請求項２のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項４】
前記各インク圧力室の前記第１の方向の両端から前記ノズルに至る流路長は、３００μｍ〜１２５０μｍである、
請求項１のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項５】
第１面およびこの第１面と平行な第２面を有する第１基板であって、前記第１面と平行な第１の方向に延び、前記第１の方向と直交する前記第１面と平行な第２の方向に並び、且つ前記第１面と前記第２面を連絡して当該第１基板を貫通して設けた複数のインク圧力室、前記各インク圧力室の前記第１の方向の一端に接続して前記第２の方向に延設され、前記第１面および前記第２面を連絡して当該第１基板を貫通して設けられ、前記複数のインク圧力室へインクを供給する共通インク供給路、および前記各インク圧力室の前記第１の方向の他端に接続して前記第２の方向に延設され、前記第１面および前記第２面を連絡して当該第１基板を貫通して設けられ、前記複数のインク圧力室からインクを排出する共通インク排出路を有する第１基板と、
前記複数のインク圧力室、前記共通インク供給路、および前記共通インク排出路の前記第１面側を塞ぐように前記第１基板の前記第１面に積層され、前記各インク圧力室に連通した複数のノズルを有するノズルプレートと、
前記複数のインク圧力室、前記共通インク供給路、および前記共通インク排出路の前記第２面側を塞ぐように前記第１基板の前記第２面に積層されたダイアフラムと、
このダイアフラムの前記第１基板と反対側で前記各インク圧力室に対向して設けられ、前記各インク圧力室内のインクをそれぞれ加圧可能な複数のアクチュエータと、を有し、
前記複数のインク圧力室、前記共通インク供給路、および前記共通インク排出路の前記第１面側の内面は、一つながりの段差の無い平らな面であり、
前記共通インク供給路の流路断面積および前記共通インク排出路の流路断面積は、その全長にわたって、前記複数のインク圧力室の流路断面積より大きいインクジェット式記録ヘッド。
【請求項６】
前記共通インク供給路の内面および前記共通インク排出路の内面は、前記各インク圧力室の内面になだらかにつながる内面をそれぞれ有する、
請求項５のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項７】
前記各インク圧力室の前記第１の方向の両端から前記ノズルに至る流路長は、３００μｍ〜１２５０μｍである、
請求項５のインクジェット式記録ヘッド。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドは、第１の方向に延びて前記第１の方向と直交する第２の方向に並んだ複数のインク圧力室と、複数のインク圧力室の第１の方向の一端に接続し、複数のインク圧力室へインクを供給する、第２の方向に延設された共通インク供給路と、複数のインク圧力室の第１の方向の他端に接続し、複数のインク圧力室からインクを排出する、第２の方向に延設された共通インク排出路と、を有する第１基板と、第１の方向および第２の方向と直交する第３の方向に沿った各インク圧力室の一側で各インク圧力室に連通した複数のノズルを有するノズルプレートと、第３の方向に沿った各インク圧力室の他側に配置され、各インク圧力室内のインクを加圧可能な複数のアクチュエータと、を有し、複数のインク圧力室、共通インク供給路、および共通インク排出路のノズルプレート側の内面は、一つながりの段差の無い平らな面であり、共通インク供給路の流路断面積および共通インク排出路の流路断面積は、その全長にわたって、各インク圧力室の流路断面積より大きい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドは、第１面およびこの第１面と平行な第２面を有する第１基板であって、第１面と平行な第１の方向に延び、第１の方向と直交する第１面と平行な第２の方向に並び、且つ第１面と第２面を連絡して当該第１基板を貫通して設けた複数のインク圧力室、各インク圧力室の第１の方向の一端に接続して第２の方向に延設され、第１面および第２面を連絡して当該第１基板を貫通して設けられ、複数のインク圧力室へインクを供給する共通インク供給路、および各インク圧力室の第１の方向の他端に接続して第２の方向に延設され、第１面および第２面を連絡して当該第１基板を貫通して設けられ、複数のインク圧力室からインクを排出する共通インク排出路を有する第１基板と、複数のインク圧力室、共通インク供給路、および共通インク排出路の第１面側を塞ぐように第１基板の第１面に積層され、各インク圧力室に連通した複数のノズルを有するノズルプレートと、複数のインク圧力室、共通インク供給路、および共通インク排出路の第２面側を塞ぐように第１基板の第２面に積層されたダイアフラムと、このダイアフラムの第１基板と反対側で各インク圧力室に対向して設けられ、各インク圧力室内のインクをそれぞれ加圧可能な複数のアクチュエータと、を有し、複数のインク圧力室、共通インク供給路、および共通インク排出路の第１面側の内面は、一つながりの段差の無い平らな面であり、共通インク供給路の流路断面積および共通インク排出路の流路断面積は、その全長にわたって、複数のインク圧力室の流路断面積より大きい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
第１の方向に延びて前記第１の方向と直交する第２の方向に並んだ複数のインク圧力室と、
前記複数のインク圧力室の前記第１の方向の一端に接続し、前記複数のインク圧力室へインクを供給する共通インク供給路と、
前記複数のインク圧力室の前記第１の方向の他端に接続し、前記複数のインク圧力室からインクを排出する共通インク排出路と、
前記第１の方向および前記第２の方向と直交する第３の方向に沿った前記各インク圧力室の一側で前記各インク圧力室に連通した複数のノズルと、
前記第３の方向に沿った前記各インク圧力室の他側に配置され、前記各インク圧力室内のインクを加圧可能な複数のアクチュエータと、を有し、
前記共通インク供給路の流路断面積および前記共通インク排出路の流路断面積は、その全長にわたって、前記各インク圧力室の流路断面積より大きいインクジェット式記録ヘッド。
［２］
前記共通インク供給路および前記共通インク排出路は、前記各インク圧力室の内面になだらかにつながる内面をそれぞれ有する、
［１］のインクジェット式記録ヘッド。
［３］
前記共通インク供給路および前記共通インク排出路の内面は、前記各インク圧力室が前記ノズルを有する前記一側の内面に面一に連続した平らな面を含む、
［１］または［２］のインクジェット式記録ヘッド。
［４］
前記共通インク供給路および前記共通インク排出路の内面は、前記各インク圧力室の前記他側の内面に面一に連続した平らな面を含む、
［３］のインクジェット式記録ヘッド。
［５］
前記各インク圧力室の前記第１の方向の両端から前記ノズルに至る流路長は、３００μｍ〜１２５０μｍである、
［１］のインクジェット式記録ヘッド。
［６］
第１面およびこの第１面と平行な第２面を有する第１基板であって、前記第１面と平行な第１の方向に延び、前記第１の方向と直交する前記第１面と平行な第２の方向に並び、且つ前記第１面と前記第２面を連絡して当該第１基板を貫通して設けた複数のインク圧力室、前記各インク圧力室の前記第１の方向の一端に接続し、前記第１面および前記第２面を連絡して当該第１基板を貫通して設けられ、前記複数のインク圧力室へインクを供給する共通インク供給路、および前記各インク圧力室の前記第１の方向の他端に接続し、前記第１面および前記第２面を連絡して当該第１基板を貫通して設けられ、前記複数のインク圧力室からインクを排出する共通インク排出路を有する第１基板と、
前記複数のインク圧力室、前記共通インク供給路、および前記共通インク排出路の前記第１面側を塞ぐように前記第１基板の前記第１面に積層され、前記各インク圧力室に連通した複数のノズルを有するノズルプレートと、
前記複数のインク圧力室、前記共通インク供給路、および前記共通インク排出路の前記第２面側を塞ぐように前記第１基板の前記第２面に積層されたダイアフラムと、
このダイアフラムの前記第１基板と反対側で前記各インク圧力室に対向して設けられ、前記各インク圧力室内のインクをそれぞれ加圧可能な複数のアクチュエータと、
を有するインクジェット式記録ヘッド。
［７］
前記共通インク供給路の流路断面積および前記共通インク排出路の流路断面積は、その全長にわたって、前記複数のインク圧力室の流路断面積より大きい、
［６］のインクジェット式記録ヘッド。
［８］
前記共通インク供給路の内面および前記共通インク排出路の内面は、前記各インク圧力室の内面になだらかにつながる内面をそれぞれ有する、
［６］または［７］のインクジェット式記録ヘッド。
［９］
前記各インク圧力室の前記第１の方向の両端から前記ノズルに至る流路長は、３００μｍ〜１２５０μｍである、
［６］のインクジェット式記録ヘッド。
［１０］
前記共通インク供給路に連通して前記ダイアフラムを貫通して設けたインク供給孔と、
前記共通インク排出路に連通して前記ダイアフラムを貫通して設けたインク排出孔と、をさらに有する、
［６］のインクジェット式記録ヘッド。
［１１］
前記ダイアフラムの前記第１基板と反対側に積層され、前記複数のアクチュエータを非接触状態で密閉する凹所を前記ダイアフラムに対向する対向面に有し、前記インク供給孔に連通するインク流入孔および前記インク排出孔に連通するインク流出孔を有する第２基板をさらに有する、
［１０］のインクジェット式記録ヘッド。
［１２］
前記インク流入孔および前記インク流出孔は、前記第２基板の前記対向面と反対の背面と前記対向面を連絡して前記第２基板を貫通して設けられ、
前記第２基板の前記背面側に積層され、前記第２基板に対向した対向面に前記インク流入孔に連通したインク流入溝および前記インク流出孔に連通したインク流出溝を有する第３基板をさらに有する、
［１１］のインクジェット式記録ヘッド。
［１３］
前記第３基板は、前記第２基板に対向した対向面と反対の背面と前記インク流入溝を連絡したインク供給口および当該第３基板の前記背面と前記インク流出溝を連絡したインク排出口をさらに有する、
［１２］のインクジェット式記録ヘッド。
［１４］
前記ノズルプレートは、前記第１基板の前記第１面に対向する背面を有し、この背面に前記共通インク供給路に対向する溝および前記共通インク排出路に対向する溝を有する、
［６］のインクジェット式記録ヘッド。