(57)【要約】      （修正有）【課題】接着剤が圧力室の能動部で硬化することを抑制でき、液体の噴射特性のばらつきを抑制することができる液体噴射ヘッド、および、液体噴射装置を提供する。【解決手段】圧力室１９が形成されたシリコン製の圧力室基板２０と、連通孔４０，４１が板厚方向に貫通された連通板１６と、を備え、エッチングにより結晶方位面からなる区画壁で区画された圧力室１９が形成された液体噴射ヘッドであって、圧力室１９の第１の方向における両端部に、互いに鋭角に交わる区画壁同士により鋭角部３０が形成され、各鋭角部３０のエッチング方向の途中に第１の段差３２を設け、連通孔４０，４１の一部を鋭角部３０に対して接合面内で重なる位置に配置する一方、当該連通孔４０，４１の残りの部分を鋭角部３０に対して第１の方向の外側に配置することで、圧力室１９と連通孔４０，４１との連通部３０に第２の段差４４を形成した。【選択図】図３
2015042482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射するノズルと連通する圧力室が形成された圧力室基板と、
該圧力室基板の一方の面に接合され、前記圧力室の第１の方向の端部に連通する連通孔
が板厚方向に貫通された連通板と、
を備え、
前記圧力室から連通孔に至る流路の内壁面に、少なくとも２つ以上の段差を前記圧力室
基板と前記連通板との接合面に対して平行な面方向にずらして形成したことを特徴とする
液体噴射ヘッド。
【請求項２】
液体を噴射するノズルと連通する圧力室が形成された圧力室基板と、
該圧力室基板の一方の面に接合され、前記圧力室の第１の方向の端部に連通する連通孔
が板厚方向に貫通された連通板と、
を備え、
前記圧力室の第１の方向における両端部に、互いに鋭角に交わる区画壁同士により鋭角
部が形成され、
各鋭角部の板厚方向における途中に第１の段差を設け、
前記連通孔の一部を前記鋭角部に対して前記接合面内で重なる位置に配置する一方、当
該連通孔の残りの部分を前記鋭角部に対して第１の方向の外側に配置することで、前記圧
力室と前記連通孔との連通部に第２の段差を形成したことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記連通板には、前記圧力室における第１の方向の一側の端部に連通する第１の連通孔
と、前記圧力室における第１の方向の他側の端部に連通する第２の連通孔とを備え、
前記圧力室の両鋭角部と第１の連通孔および第２の連通孔との連通部にそれぞれ第２の
段差を形成したことを特徴とする請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記鋭角部を区画する区画壁同士の間に前記接合面に対して傾斜する状態で形成され、
該接合面における鋭角部の頂点から前記圧力室基板における前記接合面とは反対側の面ま
で延在する傾斜面に、前記第１の段差が設けられたことを特徴とする請求項２または請求
項３に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする
液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット式記録ヘッドなどの液体噴射ヘッド、および、液体噴射ヘッ
ドを備えた液体噴射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射装置は、液体を液滴としてノズルから噴射可能な液体噴射ヘッドを備え、この
液体噴射ヘッドから各種の液体を噴射する装置である。この液体噴射装置の代表的なもの
として、例えば、インクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッドという）を備え、この
記録ヘッドのノズルから液体状のインクをインク滴として噴射させて記録を行うインクジ
ェット式記録装置（プリンター）等の画像記録装置を挙げることができる。また、その他
、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターに用いられる色材、有機ＥＬ（Electro Lumine
scence）ディスプレイに用いられる有機材料、電極形成に用いられる電極材等、様々な種
類の液体の噴射に液体噴射装置が用いられている。そして、画像記録装置用の記録ヘッド
では液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・
Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴
射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生
体有機物の溶液を噴射する。
【０００３】
上記のような記録ヘッドとしては、例えば、図１１に示すように、圧力室９１が形成さ
れた圧力室基板９２と、ノズル９３が開口されたノズルプレート９４との間に、連通板９
５を設けたものがある。この連通板９５には、圧力室９１とノズル９３とを連通させる連
通孔９６が設けられている。圧力室基板９２と連通板９５、および、連通板９５とノズル
プレート９４は、接着剤を介して接合される。この接着剤は、基板間の隙間を充填させる
ために液体状のものが用いられる。また、圧力室９１の上側（連通板９５とは反対側）は
、弾性膜９７により封止され、その上側に接合される圧電素子９８（圧力発生手段の一種
）の変動に応じて変位する能動部９９が形成されている。そして、このような構成の記録
ヘッドは、圧電素子９８を駆動することにより能動部９９が変位し、圧力室９１内のイン
クに圧力変化を生じさせる。この圧力変化を利用して、圧力室９１内のインクを、連通孔
９６を介してノズル９３から噴射する。
【０００４】
上記した圧力室基板９２は、例えば、表面を（１１０）面としたシリコン単結晶基板を
ウェットエッチングすることにより作成される。このため、圧力室９１の形状は、圧力室
基板９２と連通板９５との接合面側から見て平行四辺形状に形成される。このような圧力
室９１には、平行四辺形の対角線上の隅に２つの鋭角部が形成される。また、連通孔９６
も、シリコン単結晶基板をウェットエッチングすることにより作成でき、連通板９５とノ
ズルプレート９４との接合面側から見て平行四辺形状に形成される。
【０００５】
ところで、上記のような記録ヘッドにおいて、各基板同士を接着剤を介して接合する際
に、この接着剤が毛細管力により上側（ノズルプレート９４とは反対側）に進行する現象
が確認されている（図１１の矢印参照）。具体的には、接着剤は圧力室９１および連通孔
９６の壁面を伝って進行するが、とりわけ、圧力室９１および連通孔９６の鋭角部におい
ては、この接着剤の進行が起こりやすい。接着剤がこの鋭角部に沿って進行し、圧力室９
１の能動部９９に達した状態で硬化すると、能動部９９の変位が阻害され、ノズル９３か
ら噴射されるインクの噴射特性（インク滴の量、飛翔速度）がばらつく虞がある。このよ
うな不具合を抑制するため、圧力室９１を区画する圧力室基板９２の側壁に段差を設けた
ものが提案されている（例えば、特許文献１）。これにより、圧力室９１の鋭角部に沿っ
て進行する接着剤が能動部９９に到達することを抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２１８７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のように、圧力室の側壁に段差を設けたとしても十分ではなかった
。例えば、圧力室基板と連通板とを接着剤を介して接合する際に、液体状態の接着剤の粘
度、液体状態の接着剤の圧力室基板に対する接触角、基板間に塗布する接着剤の塗布量の
ばらつき等によっては、接着剤が圧力室の側壁の段差を超えて能動部まで進行することが
あった。このため、ノズルから噴射されるインクの噴射特性のばらつきを抑制することが
できなかった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、接着剤が圧力室
の能動部で硬化することを抑制でき、液体の噴射特性のばらつきを抑制することができる
液体噴射ヘッド、および、液体噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の液体噴射ヘッドは、液体を噴射するノズルと連通する圧力室が形成された圧力
室基板と、
該圧力室基板の一方の面に接合され、前記圧力室の第１の方向の端部に連通する連通孔
が板厚方向に貫通された連通板と、
を備え、
前記圧力室から連通孔に至る流路の内壁面に、少なくとも２つ以上の段差を前記圧力室
基板と前記連通板との接合面に対して平行な面方向にずらして形成したことを特徴とする
。
【００１０】
本発明によれば、圧力室から連通孔に至る流路の内壁面に、少なくとも２つ以上の段差
を形成したので、圧力室基板と連通板とを液体状の接着剤を介して接合する際に、この接
着剤が連通板とは反対側へ進行することが阻害される。これにより、接着剤が圧力室の能
動部に到達して硬化することを抑制でき、以て、硬化した接着剤が能動部の変位を阻害す
ることを抑制できる。その結果、ノズルから噴射されるインクの噴射特性のばらつきを抑
制することができる。
【００１１】
また、本発明の液体噴射ヘッドは、液体を噴射するノズルと連通する圧力室が形成され
た圧力室基板と、
該圧力室基板の一方の面に接合され、前記圧力室の第１の方向の端部に連通する連通孔
が板厚方向に貫通された連通板と、
を備え、
前記圧力室の第１の方向における両端部に、互いに鋭角に交わる区画壁同士により鋭角
部が形成され、
各鋭角部の板厚方向における途中に第１の段差を設け、
前記連通孔の一部を前記鋭角部に対して前記接合面内で重なる位置に配置する一方、当
該連通孔の残りの部分を前記鋭角部に対して第１の方向の外側に配置することで、前記圧
力室と前記連通孔との連通部に第２の段差を形成したことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、圧力室に第１の段差を設けるだけでなく、圧力室と連通孔との連通部
に第２の段差を形成したので、圧力室基板と連通板とを液体状の接着剤を介して接合する
際に、この接着剤が鋭角部に沿って他側（連通板とは反対側）へ進行することがこれらの
段差によって阻害される。これにより、接着剤が圧力室の他側に形成された能動部に到達
して硬化することを抑制でき、以て、硬化した接着剤が能動部の変位を阻害することを抑
制できる。その結果、ノズルから噴射されるインクの噴射特性のばらつきを抑制すること
ができる。また、連通板とこの連通板の圧力室基板とは反対側に接合されるノズルプレー
トとを液体状の接着剤を介して接合する際に、この接着剤が圧力室側に向けて進行しても
、圧力室内に侵入することが第２の段差によって抑制される。その結果、ノズルから噴射
されるインクの噴射特性のばらつきを一層抑制することができる。さらに、圧力室基板を
シリコン製にしたので、第１の段差を1回のエッチング工程によって作成することができ
る。
【００１３】
また、上記構成において、前記連通板には、前記圧力室における第１の方向の一側の端
部に連通する第１の連通孔と、前記圧力室における第１の方向の他側の端部に連通する第
２の連通孔とを備え、
前記圧力室の両鋭角部と第１の連通孔および第２の連通孔との連通部にそれぞれ第２の
段差を形成したことが望ましい。
【００１４】
この構成によれば、圧力室の両端部に第１の連通孔および第２の連通孔が連通する場合
であっても、接着剤が両鋭角部に沿って能動部まで到達することを抑制できる。
【００１５】
さらに、上記構成において、前記鋭角部を区画する区画壁同士の間に前記接合面に対し
て傾斜する状態で形成され、該接合面における鋭角部の頂点から前記圧力室基板における
前記接合面とは反対側の面まで延在する傾斜面に、前記第１の段差が設けられる構成を採
用することが望ましい。
【００１６】
この構成によれば、鋭角部を区画する区画壁の間に傾斜面を設けることで、当該部分で
毛細管力が発揮されにくくなり、接着剤の進行が抑制される。加えて、当該傾斜面に第１
の段差が設けられることで、当該第１の段差よりも先に接着剤が進行することが一層抑制
される。
【００１７】
そして、本発明の液体噴射装置は、上記何れかの構成の液体噴射ヘッドを備えたことを
特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】プリンターの構成を説明する斜視図である。
【図２】記録ヘッドの断面図である。
【図３】（ａ）記録ヘッドの要部を拡大した断面図、（ｂ）圧力室基板の要部を拡大した底面図である。
【図４】圧力室を形成するマスクパターンの要部を説明する平面図である。
【図５】圧力室の第1の段差形成過程を説明する断面における状態遷移図である。
【図６】記録ヘッドの製造過程を説明する断面図である。
【図７】第２実施形態における圧力室基板の要部を拡大した底面図である。
【図８】第２実施形態の変形例における圧力室基板の要部を拡大した底面図である。
【図９】第３実施形態における圧力室基板の要部を拡大した底面図である。
【図１０】第４実施形態における記録ヘッドの断面図である。
【図１１】従来の記録ヘッドの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述
べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の
範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に
限られるものではない。また、以下の説明は、本発明の液体噴射装置として、インクジェ
ット式記録ヘッド（以下、記録ヘッド）を搭載したインクジェット式プリンター（以下、
プリンター）を例に挙げて行う。
【００２０】
プリンター１の構成について、図１を参照して説明する。プリンター１は、記録紙等の
記録媒体２（着弾対象の一種）の表面に対して液体状のインクを噴射して画像等の記録を
行う装置である。このプリンター１は、インクを噴射する記録ヘッド３、この記録ヘッド
３が取り付けられるキャリッジ４、キャリッジ４を主走査方向に移動させるキャリッジ移
動機構５、記録媒体２を副走査方向に移送するプラテンローラー６等を備えている。上記
のインクは、液体供給源としてのインクカートリッジ７に貯留されている。このインクカ
ートリッジ７は、記録ヘッド３に対して着脱可能に装着される。なお、インクカートリッ
ジ７がプリンター１の本体側に配置され、当該インクカートリッジ７からインク供給チュ
ーブを通じて記録ヘッド３に供給される構成を採用することもできる。
【００２１】
上記のキャリッジ移動機構５はタイミングベルト８を備えている。そして、このタイミ
ングベルト８はＤＣモーター等のパルスモーター９により駆動される。従ってパルスモー
ター９が作動すると、キャリッジ４は、プリンター１に架設されたガイドロッド１０に案
内されて、主走査方向（記録媒体２の幅方向）に往復移動する。
【００２２】
次に記録ヘッド３について説明する。図２は、記録ヘッド３の断面図である。また、図
３（ａ）は、記録ヘッド３の要部を拡大した断面図であり、図３（ｂ）は、圧力室基板２
０の要部を拡大した底面図である。なお、図２では、他方のノズル列に対応する構成が、
図示されたものと左右方向に対称であるため省略されている。また、便宜上、各部材の積
層方向を上下方向として説明する。さらに、図３（ｂ）では、圧力室１９と上下方向に重
なる個別連通孔４１、ノズル連通孔４０およびノズル４５を破線で表している。
【００２３】
本実施形態における記録ヘッド３は、図２に示すように、圧力発生ユニット１３および
流路ユニット１４を備え、これらの部材が積層された状態でケース１８に取り付けて構成
されている。流路ユニット１４は、ノズルプレート１５（ノズル形成部材の一種）、及び
、連通板１６を有している。また、圧力発生ユニット１３は、圧力室１９が形成された圧
力室基板２０、弾性膜２１、圧電素子２２（本発明における圧力発生手段の一種）、およ
び保護基板２３が積層されてユニット化されている。
【００２４】
ケース１８は、圧力発生ユニット１３が接合された連通板１６が底面側に固定される合
成樹脂製の箱体状部材である。このケース１８の平面視における中心部分には、ノズル４
５の列設方向（ノズル列方向）に沿って長尺な矩形状の開口を有する貫通空部２５が、ケ
ース１８の高さ方向を貫通する状態で形成されている。この貫通空部２５には、図示しな
いヘッドケーブルの一端部が収容される。また、ケース１８の下面側には、当該下面から
ケース１８の高さ方向の途中まで直方体状に窪んだ収容空部２７が形成されている。この
収容空部２７には、圧力発生ユニット１３が収容される。さらに、ケース１８には、イン
ク導入路２８が形成されている。このインク導入路２８は、その下端が後述する連通板１
６の共通液室３９と連通して、インクカートリッジ７からのインクを共通液室３９に導入
する流路である。後述するように、本実施形態におけるノズルプレート１５にはノズル列
が２列形成されているので、これに対応して２本のインク導入路２８が設けられている。
【００２５】
圧力発生ユニット１３の構成部材である圧力室基板２０は、シリコン単結晶基板から作
製されている。この圧力室基板２０には、複数の圧力室１９が、ノズルプレート１５の各
ノズル４５に対応して複数形成されている。本実施形態では、２列のノズル列に対応して
圧力室１９の列が２列形成されている。この圧力室１９は、ノズル列方向に直交する方向
（第１の方向）に長尺な空部である。圧力室基板２０（圧力発生ユニット１３）が後述す
る連通板１６に対して位置決めされた状態で接合されると、圧力室１９の第１の方向の一
端部は、後述する連通板１６のノズル連通孔４０と連通する。また、圧力室１９の第１の
方向の他端部は、連通板１６の個別連通孔４１と連通する。
【００２６】
本発明の圧力室１９は、表面を（１１０）面としたシリコン単結晶基板からなる圧力室
基板２０を連通板１６との接合面側からエッチングすることにより板厚を貫通して作成さ
れる。この圧力室１９を区画する区画壁は、結晶方位面によって形成される。本実施形態
の圧力室１９は、図３（ｂ）に示すように、平面視において（圧力室基板２０と連通板１
６との接合面側から見て）平行四辺形状に形成されている。すなわち、圧力室１９の第１
の方向における両端部に、平面視において互いに鋭角に交わる区画壁同士により鋭角部３
０が形成され、互いに鈍角に交わる区画壁同士により鈍角部３１が形成される。そして、
各鋭角部３０のエッチング方向（圧力室基板２０の厚み方向）の途中に、圧力室基板２０
の表面（圧力室基板２０と連通板１６との接合面）と平行な面、すなわち（１１０）面を
有する第１の段差３２が設けられている。
【００２７】
この第１の段差３２は、図３(ａ)または図３（ｂ）に示すように、鋭角部３０を区画す
る区画壁の間に設けられ、圧力室基板２０の表面に対して約３０度傾斜した（１１１）面
（本発明における傾斜面に相当）の途中に（１１０）面を設けることで形成されている。
具体的には、圧力室１９における第１の方向の両側には、下面（連通板１６との接合面側
）における鋭角部３０の頂点から上面側（弾性膜２１側）の途中まで延在した連通板側（
１１１）面３３と、該連通板側（１１１）面３３の上端側に連続する中間（１１０）面３
４と、該中間（１１０）面３４の連通板側（１１１）面３３とは反対側に連続し、上面ま
で延在した弾性膜側（１１１）面３５と、がそれぞれ形成されている。このように、連通
板側（１１１）面３３と弾性膜側（１１１）面３５との間に、中間（１１０）面３４を設
けることで第１の段差３２が生じている。そして、圧力室１９の第１の方向における一側
の弾性膜側（１１１）面３５と他側の弾性膜側（１１１）面３５との間の領域は、圧力室
基板２０が貫通した状態になっている。なお、本実施形態では、圧力室１９の第１の方向
における両端部に形成される第１の段差３２は、平面視において圧力室１９の中心に対し
て点対称に形成されている。すなわち、圧力室１９は、平面視においてその中心に対して
点対称に形成されている。また、圧力室基板２０のエッチングについては、後で詳述する
。
【００２８】
圧力室基板２０の上面（連通板１６との接合面とは反対側の面）には、圧力室１９の上
端側開口を封止する状態で弾性膜２１が形成されている。この弾性膜２１は、例えば厚さ
が約１μｍの二酸化シリコンから構成される。また、この弾性膜２１上には、図示しない
絶縁膜を介して圧電素子２２が形成されている。本実施形態の圧電素子２２は、所謂撓み
モードの圧電素子２２であり、下電極、圧電体層、および、上電極膜（何れも図示せず）
が順次積層された後に、圧力室１９毎にパターニングされて構成されている。また、本実
施形態の圧電素子２２は、圧力室基板２０の貫通部分よりも一回り小さくパターニングさ
れている。そして、この圧力室基板２０の貫通部分と重なる領域に形成された弾性膜２１
等が、圧電素子２２の駆動時に変位（変動）する能動部３７として機能する。なお、各圧
電素子２２の個別電極（上電極膜）からは、図示しない電極配線部が絶縁膜上にそれぞれ
延出されており、これらの電極配線部の電極端子に相当する部分に、ヘッドケーブルの一
端側の端子が接続される。そして、各圧電素子２２は、図示しない制御部からの制御信号
がヘッドケーブルを通じて上電極膜および下電極膜間に印加されることにより、撓み変形
する。また、上記圧電素子２２が形成された圧力室基板２０の上面には、図２に示すよう
に、保護基板２３が配置されている。この保護基板２３は下面側が開口した中空箱体状の
部材であり、シリコン単結晶基板、金属、合成樹脂等から作製される。この保護基板２３
の内部に、圧電素子２２が収容されている。
【００２９】
流路ユニット１４の構成部材である連通板１６は、図２に示すように、圧力室基板２０
とノズルプレート１５との間に挟まれた基板である。すなわち、連通板１６の上面側に圧
力室基板２０が接合され、連通板１６の下面側にノズルプレート１５が接合されている。
なお、これらの基板同士の接合には、液体状の接着剤が用いられる。本実施形態の連通板
１６は、表面が（１１０）面からなるシリコン単結晶基板をエッチングすることにより作
成される。そして、この連通板１６には、共通液室３９、ノズル連通孔４０（本発明にお
ける第1の連通孔に相当）、および個別連通孔４１（本発明における第２の連通孔に相当
）が形成されている。
【００３０】
ノズル連通孔４０および個別連通孔４１は、連通板１６の板厚方向に貫通した流路であ
り、圧力室１９の第１の方向の両端部に連通している。具体的には、ノズル連通孔４０の
上端は、圧力室１９における第１の方向の一側（図２または図３における右側）の端部に
連通している。このノズル連通孔４０の下端は、ノズル４５に連通している。また、個別
連通孔４１の上端は、圧力室１９における第１の方向の他側（図２または図３における左
側）の端部に連通している。この個別連通孔４１の下端は、共通液室３９に連通している
。共通液室３９は、ノズル列方向に沿って一連に形成された空部であり、２列のノズル列
に対応して、２列形成されている。この共通液室３９のノズル４５側（圧力室１９側）の
部分は、連通板１６をノズルプレート１５側の面から連通板１６の厚さ方向の途中まで凹
ませて圧力室基板２０側に肉薄部４２を残した状態で形成されている。そして、この連通
板１６の肉薄部４２に、板厚方向に貫通する個別連通孔４１が開口している。
【００３１】
本実施形態では、表面が（１１０）面のシリコン単結晶基板からなる連通板１６をエッ
チングすることにより形成されるため、このノズル連通孔４０および個別連通孔４１を区
画する区画壁は、（１１１）面からなる結晶方位面によって形成される。すなわち、ノズ
ル連通孔４０および個別連通孔４１は、図３（ｂ）に示すように、平面視において平行四
辺形状に形成される。また、本実施形態のノズル連通孔４０および個別連通孔４１は、圧
力室１９よりも幅（ノズル列方向における長さ）が広く（長く）なるように形成され、平
面視において当該幅方向の両端部が圧力室１９よりも外側に配置されている。
【００３２】
さらに、ノズル連通孔４０および個別連通孔４１は、一部が圧力室１９よりも第１の方
向の外側に配置されている。具体的には、図３(ａ)または図３（ｂ）に示すように、ノズ
ル連通孔４０の一部を圧力室１９の一側（図３(ａ)または図３（ｂ）における右側）の端
部に対して圧力室基板２０と連通板１６との接合面内で重なる位置に配置し、当該ノズル
連通孔４０の残りの部分を圧力室１９（一側の端部）に対して第１の方向の外側に配置し
ている。また、個別連通孔４１の一部を圧力室１９の他側（図３(ａ)または図３（ｂ）に
おける左側）の端部に対して圧力室基板２０と連通板１６との接合面内で重なる位置に配
置し、当該ノズル連通孔４０の残りの部分を圧力室１９（他側の端部）に対して第１の方
向の外側に配置している。すなわち、ノズル連通孔４０は、その一部が圧力室１９の一側
の端部を構成する３つの区画壁よりも外側にはみ出して配置されている。このため、ノズ
ル連通孔４０と圧力室１９との連通部には、圧力室基板２０と連通板１６との接合面側か
ら見て圧力室基板２０の底面が露出した第２の段差４４が形成される。また、個別連通孔
４１は、その一部が圧力室１９の他側の端部を構成する３つの区画壁よりも外側にはみ出
して配置されている。このため、個別連通孔４１と圧力室１９との連通部にも、圧力室基
板２０と連通板１６との接合面側から見て圧力室基板２０の底面が露出した第２の段差４
４が形成される。
【００３３】
ノズルプレート１５は、ドット形成密度に対応したピッチで複数のノズル４５を列状に
開設した、シリコン単結晶基板等から作成される板材である。本実施形態では、３６０ｄ
ｐｉに対応するピッチで３６０個のノズル４５を列設することでノズル列（ノズル群の一
種）が構成されている。また、本実施形態においては、当該ノズルプレート１５に２列の
ノズル列が形成されている。
【００３４】
このような構成の記録ヘッド３では、インクカートリッジ７からのインクを、インク導
入路２８を通じて取り込むことで、記録ヘッド３内の共通液室３９や圧力室１９等の流路
をインクで満たす。そして、制御部からの制御信号を、圧電素子２２に供給することで、
圧電素子２２を撓ませる。これにより、圧力室１９の能動部３７が変位し、圧力室１９内
のインクに圧力変化が生じる。この圧力変化を利用して、圧力室１９内のインクを、ノズ
ル連通孔４０を介してノズル４５から噴射する。
【００３５】
次に、記録ヘッド３の製造方法について詳しく説明する。特に圧力室基板２０の形成過
程について詳しく説明する。図４は、圧力室１９を形成するマスクパターンの要部を説明
する平面図である。また、図５（ａ）〜図５（ｆ）は、圧力室１９の第１の段差３２形成
過程を説明する断面における状態遷移図である。さらに、図６（ａ）〜図６（ｃ）は、記
録ヘッド３の製造過程を説明する断面図である。なお、図４および図５では、圧力室１９
の中心に対して対称であるため、圧力室１９の第一の方向における一側の端部のみを図示
し、他側の端部を省略している。また、図４のハッチング部分が、レジストが除去された
開口部分である。
【００３６】
圧力室基板２０の形成について説明する。まず、表面が（１１０）面のシリコンウェハ
ー４８（シリコン単結晶基板）の表面に熱酸化処理等によって、シリコン酸化膜（以下、
単に酸化膜という。）を形成する。なお、シリコン酸化膜に限らず、エッチングに対する
マスクとなるものであればよい。その後、酸化膜上にレジストパターンを設け、水溶液な
どのエッチング溶液によって酸化膜を除去することで、図４に示すようなエッチングに対
するマスクパターンを形成する。本実施形態では、圧力室１９の鋭角部３０に対応する部
分に、酸化膜が除去された平行四辺形状の補助パターン４６が形成されている。また、圧
力室１９の鋭角部３０以外に対応する部分に、酸化膜が除去された圧力室形成パターン４
７が、補助パターン４６と間隔を開けて形成されている。また、これらのパターンのほか
にシリコンウェハー４８を個々の圧力室基板２０に切断するためのブレイクパターン（図
示せず）が、切断ラインに沿って形成される。
【００３７】
酸化膜によるマスクパターンを形成したならば、例えば、温度７８℃、濃度２０重量％
に調整された水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液からなるエッチング溶液を用いて、シリコ
ンウェハー４８の表面４９（（１１０）面）を異方性エッチングする。なお、このシリコ
ンウェハー４８の表面４９が、圧力室基板２０になった後、連通板１６側が接合される面
に相当する。異方性エッチングが開始すると、図５（ａ）に示すように、補助パターン４
６に対応する部分では、表面４９に対して傾斜した（１１１）面からなるＶ字状の溝５２
が出現する。具体的には、圧力室形成パターン４７側の（１１１）面からなる第１の傾斜
面５３と、これとは反対側の（１１１）面からなる第２の傾斜面５４とによって、Ｖ字状
の溝５２が形成される。エッチング溶液の浸食が進むと、図５（ｂ）に示すように、圧力
室形成パターン４７に対応する部分が表面４９から徐々に削られて、表面４９と平行な（
１１０）面からなる平行面５０が板厚方向の途中に形成される。また、この平行面５０の
第１の方向の外側（補助パターン４６側）の縁には、表面４９に対して傾斜した（１１１
）面からなる第３の傾斜面５５が形成される。一方、補助パターン４６側では、第１の傾
斜面５３および第２の傾斜面５４は、互いの角度を保ったまま浸食される。これにより、
溝５２が深くなる。この状態からエッチング溶液の浸食がさらに進むと、図５（ｃ）に示
すように、平行面５０が板厚方向に浸食される共に、その縁の第３の傾斜面５５がその角
度を維持したまま浸食される。同時に、第１の傾斜面５３および第２の傾斜面５４の浸食
も進む。そして、第３の傾斜面５５と第１の傾斜面５３との境界（圧力室形成パターン４
７側で削られた部分と補助パターン４６側で削られた部分との境界）に、表面４９に向け
て尖った稜線部５６が現れる。
【００３８】
ここからさらにエッチング溶液の浸食が進むと、図５（ｄ）に示すように、稜線部５６
が削られて、第３の傾斜面５５と第１の傾斜面５３との間に表面４９と平行な（１１０）
面からなる平坦面５１が板厚方向の途中に形成される。この平坦面５１は、平行面５０よ
りも後に出現するため、浸食が進行した平行面５０よりも表面４９側に形成される。また
、平坦面５１は、エッチング溶液によって板厚方向に浸食が進む。そして、図５（ｅ）に
示すように、平坦面５１の浸食が進むと、第１の傾斜面５３が消失される。すなわち、第
２の傾斜面５４と第３の傾斜面５５との間に平坦面５１が形成される。最後に、エッチン
グ溶液の浸食が進み、平行面５０が完全に除去されると、圧力室１９に対応する部分が板
厚方向に貫通する。そして、圧力室１９の第１の方向における端部には、第２の傾斜面５
４（連通板側（１１１）面３３）、平坦面５１（中間（１１０）面３４）、および第３の
傾斜面５５（弾性膜側（１１１）面３５）が残る。これにより、第１の段差３２が形成さ
れる。このように、圧力室基板２０をシリコン製にし、さらに、圧力室形成パターン４７
および補助パターン４６を有するマスクパターンを用いることにより、第１の段差３２を
１回の異方性エッチングによって簡単に作成することができる。異方性エッチングが終了
すると、エキスパンドブレイク等の方法によって、シリコンウェハー４８を個々の圧力室
基板２０に分断する。
【００３９】
なお、その他の連通板１６、ノズルプレート１５等も、シリコンウェハーを所定のマス
クパターンを用いてエッチングし、個々の基板に分断することで作成される。また、図６
(ａ)に示すように、上記のようにして形成された圧力室基板２０の上面に、弾性膜２１、
圧電素子２２、および保護基板２３が積層され、予め圧力発生ユニット１３が作成される
。
【００４０】
次に、ノズルプレート１５、連通板１６、および圧力発生ユニット１３を液体状の接着
剤を用いて接合する。なお、接着剤としては、瞬間接着剤やＵＶ接着剤等が用いられる。
まず、連通板１６の上面（図２における上側の面）のうち圧力発生ユニット１３に対応す
る部分に転写等の塗布方法により、接着剤が略均一に塗布される。この状態で、図６(ａ)
に示すように、圧力発生ユニット１３（圧力室基板２０）が、連通板１６の上面側から押
し当てられて接着される。このとき、接着剤の塗布量のばらつき等によって接着剤の塗布
量が多すぎると、連通板１６と圧力室基板２０との接合面から漏れ出た接着剤が圧力室１
９の鋭角部３０に沿って上側（圧力室基板２０側）へ進行することがある。しかしながら
、本発明では、上記したように圧力室１９に第１の段差３２を設けるだけでなく、圧力室
１９と連通孔との連通部に第２の段差４４を形成したので、漏れ出た接着剤の進行がこれ
らの段差３２，４４によって阻害される。これにより、接着剤が圧力室１９の上側（弾性
膜２１側）に形成された能動部３７に到達して硬化することを抑制でき、以て、硬化した
接着剤が能動部３７の変位を阻害することを抑制できる。その結果、ノズル４５から噴射
されるインクの噴射特性のばらつきを抑制することができる。本実施形態においては、鋭
角部３０を区画する区画壁の間に傾斜面３３，３５を設けることで、当該部分で毛細管力
が発揮されにくくなり、接着剤の進行がさらに抑制される。加えて、当該傾斜面３３，３
５の間に第１の段差３２が設けられることで、当該第１の段差３２よりも先の弾性膜２１
側に接着剤が進行することが一層抑制される。
【００４１】
次に、連通板１６の下面（図２における下側の面）の全面に接着剤が略均一に塗布され
る。この状態で、図６(ｂ)に示すように、ノズルプレート１５が、連通板１６の下面側か
ら押し当てられて接着される。このときも、接着剤の塗布量のばらつき等によって接着剤
の塗布量が多すぎると、ノズルプレート１５と連通板１６との接合面から漏れ出た接着剤
がノズル連通孔４０の鋭角部に沿って上側（圧力室基板２０側）へ進行することがある。
しかしながら、本発明では、上記したように圧力室１９とノズル連通孔４０との連通部に
第２の段差４４を形成したので、この接着剤が圧力室１９内に侵入することが抑制される
。その結果、ノズル４５から噴射されるインクの噴射特性のばらつきを一層抑制すること
ができる。
【００４２】
最後に、図６(ｃ)に示すように、収容空部２７に圧力発生ユニット１３を収容した状態
で、ケース１８が連通板１６の上面側（圧力室基板２０側）から接着剤等を用いて接合さ
れる。このようにして、上記した記録ヘッド３を作成することができる。
【００４３】
ところで、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の
記載に基づいて種々の変形が可能である。
【００４４】
例えば、上記した実施形態では、圧力室１９の幅（ノズル列方向における長さ）を一定
にしたが、これには限られない。図７に示す第２の実施形態では、ノズル連通孔４０′と
連通する圧力室１９′の端部に、その他の部分（第１の方向における中央部分（拡幅部５
８））よりも幅が狭い狭窄部５７を形成している。具体的には、狭窄部５７の両側の壁面
（ノズル列方向に圧力室１９′を区画する壁面）は、拡幅部５８の両側の壁面よりも内側
に配設されている。この狭窄部５７と拡幅部５８との間の接続部５９では、壁面が第１の
方向に対して斜めに形成されている。そして、この狭窄部５７にノズル連通孔４０′が連
通して、第２の段差４４′が形成されている。より詳しくは、狭窄部５７内に連通板側（
１１１）面３３′、中間（１１０）面３４′及び弾性膜側（１１１）面３５′が形成され
ている。このようにすれば、ノズル連通孔４０′の幅を狭くでき、ノズル連通孔４０′の
形成ピッチを狭くできる。その結果、ノズル４５′のピッチを狭くでき、解像度を上げる
ことができる。なお、本実施形態では、狭窄部５７に第１の段差３２′が設けられている
。また、個別連通孔と連通する圧力室の端部に、その他の部分よりも幅が狭い狭窄部を形
成し、その連通部に第２の段差を形成してもよい。この場合も、個別連通孔の形成ピッチ
を狭くでき、ノズルのピッチを狭くできる。なお、その他の構成は、上記した実施形態と
同じであるため、説明を省略する。
【００４５】
また、図８に示す第２の実施形態の変形例では、弾性膜側（１１１）面３５′の途中に
圧力室１９′の接続部５９が位置するように形成されている。具体的には、狭窄部５７内
に中間（１１０）面３４′（第１の段差３２′）が形成され、この中間（１１０）面３４
′から、すなわち狭窄部５７から圧力室１９′の拡幅部５８まで弾性膜側（１１１）面３
５′（第３の傾斜面５５′）が延在されている。このように弾性膜側（１１１）面３５′
（第３の傾斜面５５′）の途中に、圧力室１９′の幅が変化する接続部５９が形成される
ので、中間（１１０）面３４′から弾性膜２１に至る壁面（角部）に沿った経路が長くな
り、第２の段差４４′から弾性膜２１までの接着剤の進行経路が長くなる。その結果、各
基板を接合する際に漏れ出た接着剤が弾性膜２１側に進行することをより一層抑制できる
。なお、接続部５９の位置を、中間（１１０）面３４′の途中や、連通板側（１１１）面
３３′の途中に設けることもできる。また、その他の構成は、上記した第２の実施形態と
同じであるため、説明を省略する。
【００４６】
また、上記した実施形態では、ノズル連通孔４０を平面視において平行四辺形状に形成
したが、これには限られない。例えば、図９に示す第３の実施形態では、ノズル連通孔４
０″を平面視において五角形状に形成している。本実施形態でも、このノズル連通孔４０
″の幅を圧力室１９″の幅よりも広く形成し、ノズル連通孔４０″と圧力室１９″との連
通部分に第２の段差４４″を形成している。すなわち、ノズル連通孔４０″の一部が圧力
室１９″の一側の端部を構成する３つの区画壁よりも外側にはみ出して配置されている。
このようにノズル連通孔４０″を五角形状にすれば、ノズル連通孔４０″を区画する区画
壁によって形成される内角に鋭角部が形成されることを抑制できる。その結果、連通板１
６″と圧力室基板２０″との接合面から接着剤が漏れ出たとしても、この接着剤が連通孔
の内角部に沿って進行することを抑制できる。また、平行四辺形状のノズル連通孔４０″
に比べて内角部が増えるため、接合面から漏れ出た接着剤がそれぞれの内角部に分散され
る。このため、１つの内角部を進行する接着剤の量を減らすことができ、接着剤が圧力室
１９″の能動部３７″まで進行することを抑制できる。なお、個別連通孔も平面視におい
て五角形状に形成してもよい。また、ノズル連通孔４０″および個別連通孔は、五角形状
に限らず、より内角の数が多い多角形状にしてもよい。なお、その他の構成は、上記した
実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００４７】
さらに、上記した第１実施形態では、圧力室１９に第１の段差３２を設け、圧力室１９
と連通孔４０、４１との連通部に第２の段差４４を形成したがこれには限られない。例え
ば、図１０に示す第４の実施形態における記録ヘッド３′では、第１の段差３２および第
２の段差４４に加えて、個別連通孔４１′と共通液室３９′との連通部に第３の段差６０
を設けている。具体的には、共通液室３９′の肉薄部４２′において、ノズル連通孔４０
′側（ノズル４５′側）の端部から共通液室３９′の内側（ノズル連通孔４０′側とは反
対側）へずれた位置に個別連通孔４１′を開口し、共通液室３９′内において個別連通孔
４１′よりもノズル連通孔４０′側の領域に肉薄部４２′を残すことによって第３の段差
６０を形成している。なお、このような第３の段差６０は、連通板１６′をノズルプレー
ト１５′側（コンプライアンスシート６２側）からエッチングすることにより作成される
。
【００４８】
また、本実施形態の流路ユニット１４′では、ノズルプレート１５′を可及的に小さく
し、連通板１６′の下面に開口した共通液室３９′の開口部をコンプライアンスシート６
２で封止している。このコンプライアンスシート６２は、可撓性を有し、共通液室３９′
内のインクの圧力変動を吸収するコンプライアンス部として機能する。このコンプライア
ンスシート６２のノズルプレート１５′とは反対側における共通液室３９′から外れた端
部領域には、シート支持板６３が下面側から接合されている。さらに、このシート支持板
６３の下面には、ノズルプレート１５′の周囲を保護する固定板６４が接続されている。
本実施形態の固定板６４は、コンプライアンス部の変位を妨げない程度にコンプライアン
スシート６２と間隔を開けた状態で、コンプライアンス部と対向する領域に配置されてい
る。なお、その他の構成は、上記した第１実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００４９】
このように、個別連通孔４１′と共通液室３９′との連通部に第３の段差６０を設けた
ので、コンプライアンスシート６２と連通板１６′とを液体状の接着剤を介して接合する
際に、この接着剤が個別連通孔４１′の壁面に沿って圧力室１９側へ進行することを、第
３の段差６０によって抑制（阻害）することができる。なお、このような第３の段差６０
を備えた構成は、上記した第１実施形態のように共通液室３９をノズルプレート１５で封
止した構成にも適用できる。この場合、ノズルプレート１５と連通板１６とを接着する接
着剤が個別連通孔４１′の壁面に沿って圧力室１９側へ進行することを、第３の段差によ
って抑制（阻害）することができる。
【００５０】
ところで、上記した各実施形態では、連通板１６および圧力室基板２０は、シリコン製
の基板（シリコンウェハー）をエッチングすることで、作成されたがこれには限られない
。例えば、ＳＵＳ等の金属や合成樹脂等で連通板１６および圧力室基板２０を作製するこ
とができる。また、圧力室１９、第１の段差３２、個別連通孔４１及びノズル連通孔４０
等の流路形状は、エッチングで形成する方法に限られない。例えば、プレス成型、溶射、
放電加工等によって形成することもできる。
【００５１】
また、上記した各実施形態では、圧力室１９の第１の方向における両端部にそれぞれ１
つの段差（第１の段差３２）が形成されたが、これには限られない。要は、圧力室の第１
の方向における少なくとも一方の端部に、少なくとも２つ以上の段差を設ければよい。こ
のような複数の段差は、平面方向（圧力室基板と前記連通板との接合面に対して平行な面
方向）に対してずれて形成される。また、上記した各実施形態では、圧力室１９と連通孔
４０、４１との連通部に第２の段差４４を形成したが、これには限られない。例えば、第
２の段差の下方の連通板にさらに段差を形成し、圧力室１９と連通孔４０、４１との連通
部に複数の段差を形成することもできる。要は、圧力室１９から連通孔４０、４１に至る
流路の内壁面に、少なくとも２つ以上の段差が平面方向にずらして形成されていればよい
。
【００５２】
さらに、上記した実施形態では、ノズル連通孔４０および個別連通孔４１は、それぞれ
圧力室１９の鋭角部３０および鈍角部３１を含む端部において、圧力室を区画する３つの
区画壁よりも外側にはみ出して配置されたが、これには限られない。例えば、ノズル連通
孔および個別連通孔を圧力室の幅と略同じ幅に形成し、その一部を第１の方向の外側には
み出して配置することで、第２の段差を形成してもよい。要は、ノズル連通孔または個別
連通孔のうち少なくとも一方の連通孔の一部を鋭角部に対して接合面内で重なる位置に配
置する一方、当該連通孔の残りの部分を鋭角部に対して第１の方向の外側に配置すること
で、圧力室と連通孔との連通部に第２の段差を形成できればよい。また、ノズル連通孔ま
たは個別連通孔を圧力室よりも内側に配置することで、圧力室と連通孔との連通部に第２
の段差を形成してもよい。換言すると、圧力室を区画する区画壁をノズル連通孔または個
別連通孔よりも外側にはみ出して配置することで、第２の段差を形成してもよい。要は、
第２の段差は、連通孔から圧力室にかけて流路を広げて形成される場合と、流路が絞り込
まれて形成される場合がある。さらに、上記実施形態では、第２の傾斜面、第３の傾斜面
および平坦面が（１１１）面および（１１０）面で形成されたが、これには限られない。
例えば、これらの面を例示した結晶面以外の結晶面や結晶面以外の面で形成してもよい。
要は、圧力室基板に第１の段差を形成できればよい。
【００５３】
また、以上では、液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド３を例に挙
げて説明したが、インク以外の液体を噴射するものにも適用することができる。例えば、
液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬ（
Electro Luminescence）ディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用
いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機
物噴射ヘッド等にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１…プリンター，３…記録ヘッド，１３…圧力発生ユニット，１４…流路ユニット，１
５…ノズルプレート，１６…連通板，１９…圧力室，２０…圧力室基板，２１…弾性膜，
２２…圧電素子，２３…保護基板，２５…貫通空部，２７…収容空部，２８…インク導入
路，３０…鋭角部，３１…鈍角部，３２…第１の段差，３３…連通板側（１１１）面，３
４…中間（１１０）面，３５…弾性膜側（１１１）面，３７…能動部，３９…共通液室，
４０…ノズル連通孔，４１…個別連通孔，４２…肉薄部，４４…第２の段差，４５…ノズ
ル，４６…補助パターン，４７…圧力室形成パターン，４９…表面，５０…平行面，５１
…平坦面，５２…溝，５３…第１の傾斜面，５４…第２の傾斜面，５５…第３の傾斜面，
５７…狭窄部，５８…拡幅部，５９…接続部，６０…第３の段差，６２…コンプライアン
スシート，６３…シート支持板，６４…固定板
【図１】
2015042482.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】
2015042482.tif 000010
【図９】
2015042482.tif 000011
【図１０】
2015042482.tif 000012
【図１１】
2015042482.tif 000013