(57)【要約】      （修正有）【課題】一方向に配列された複数の圧力室に液体を供給する液体供給室（マニホールド）を複数に分割するとともに、噴射特性のばらつきを抑えながらも全体の流路構造をコンパクトにまとめて装置サイズを小型化すること。【解決手段】流路ユニット４は複数枚の金属プレートの積層体を有し、この積層体には、一方向に配列された複数の圧力室１４と、互いに隣接して配置されるとともに、複数の圧力室１４の配列方向に沿って平行に延在する４本のマニホールド１７と、複数の圧力室１４のそれぞれと４本のマニホールド１７の１つとを連通させる複数の連通流路とが形成されている。さらに、複数の連通流路は、それらの流路抵抗がほぼ等しくなるような形状に形成されている。【選択図】図２
2008036988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズル、及び、これら複数のノズルにそれぞれ連通するとともに平面に沿って所定の一方向に配列された複数の圧力室を含む液体流路が形成された流路ユニットと、
前記複数の圧力室内の液体に噴射圧力を付与する噴射圧力付与手段と、
を備え、
前記液体流路は、
前記圧力室の配置平面と直交する方向から見て、互いに隣接して配置されるとともに、前記所定の一方向に沿って平行に延在する複数の液体供給室と、
前記複数の圧力室のそれぞれと前記複数の液体供給室の１つとを連通させる、複数の連通流路をさらに含んでおり、
前記複数の連通流路は、それらの流路抵抗がほぼ等しくなるような形状に形成されていることを特徴とする液滴噴射装置。
【請求項２】
前記複数の連通流路の間で、流路長さと流路断面積が共に等しくなっていることを特徴とする請求項１に記載の液滴噴射装置。
【請求項３】
前記圧力室の配置平面と直交する方向から見て、隣接する２つの圧力室にそれぞれ連通する２つの前記連通流路の主要部が、互いに異なる方向に延在していることを特徴とする請求項２に記載の液滴噴射装置。
【請求項４】
前記複数の連通流路の流路長さが互いに異なっており、流路長さが長い前記連通流路ほど流路断面積が大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載の液滴噴射装置。
【請求項５】
前記複数の連通流路の主要部が、前記圧力室の配置平面と直交する方向から見て、前記所定の一方向と直交する方向に平行に延在していることを特徴とする請求項４に記載の液滴噴射装置。
【請求項６】
前記複数の連通流路の主要部は、前記圧力室の配置平面と平行な一平面上に配置されていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の液滴噴射装置。
【請求項７】
前記圧力室の配置平面に直交する方向から見て、前記複数の圧力室と前記複数の液体供給室とが部分的に重なり合っていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の液滴噴射装置。
【請求項８】
前記複数のノズルが、前記複数の圧力室の配列方向と平行な方向に配列されていることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の液滴噴射装置。
【請求項９】
前記流路ユニットの少なくとも一部が、前記複数の液体供給室が形成されたプレートを含む複数枚の金属プレートの積層体であることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の液滴噴射装置。
【請求項１０】
複数のノズル、及び、これら複数のノズルにそれぞれ連通するとともに平面に沿って所定の一方向に配列された複数の圧力室を含む液体流路が形成された、複数枚の金属プレートの積層体を有する流路ユニットと、
前記複数の圧力室内の液体に噴射圧力を付与する噴射圧力付与手段と、
を備えた液滴噴射装置の製造方法であって、
前記複数枚の金属プレートに前記液体流路を形成する流路形成工程と、
前記複数枚の金属プレートを積層し、これら複数枚の金属プレートを金属拡散接合により接合して前記積層体を形成する接合工程とを備え、
前記流路形成工程において、
前記複数枚の金属プレートの一部に、互いに隣接した状態で前記所定の一方向に沿って平行に延在する複数の液体供給室を形成するとともに、
前記複数の圧力室のそれぞれと前記複数の液体供給室の１つとを連通させる複数の連通流路を、それらの流路抵抗がほぼ等しくなるような形状に形成することを特徴とする液滴噴射装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴を噴射する液滴噴射装置、及び、液滴噴射装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴を噴射する液滴噴射装置として、特許文献１には、ノズルから記録用紙にインクを噴射して所望の画像や文字等を記録するインクジェットヘッドが開示されている。この特許文献１のインクジェットヘッドは、複数のノズルにそれぞれ連通するとともに一方向に沿って配列された複数の圧力室と、これら複数の圧力室に連通するとともに、圧力室列の両側において、圧力室の配列方向に沿って延在する２つのマニホールドを備えている。そして、マニホールドから圧力室に供給されたインクに対してアクチュエータにより圧力が付与されることによって、圧力室に連通するノズルからインクが噴射されるように構成されている。
【０００３】
ここで、１列に配列された複数の圧力室は、その両側に配置された２つのマニホールドと交互に連通している。つまり、隣接する圧力室間でインクが供給されるマニホールドが異なっている。そのため、ある圧力室において発生した圧力変動が、マニホールドを介して隣接する圧力室に伝播するのを防止することができ、クロストークの発生を抑制することが可能になっている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３０１１６７号公報（図２、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前述した特許文献１のインクジェットヘッドは、２つのマニホールドの間に圧力室列が配置され、これら２つのマニホールドが離間した構造となっているため、全体の流路構造が圧力室の配置平面に沿って広がってしまい、その分、インクジェットヘッドが大型化することになる。また、２つのマニホールドを隣接させて流路構造をコンパクトにしようとすると、一般には、圧力室とマニホールドとを連通させる流路の長さが圧力室毎に異なってしまい、複数の圧力室に供給されるインクの量にばらつきが生じてしまうことから、複数のノズル間における液滴噴射特性のばらつきが大きくなる。
【０００６】
本発明の目的は、一方向に配列された複数の圧力室に液体を供給する液体供給室（マニホールド）を複数に分割するとともに、噴射特性のばらつきを抑えながらも全体の流路構造をコンパクトにまとめて装置サイズを小型化することが可能な液滴噴射装置、及び、液滴噴射装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明の液滴噴射装置は、複数のノズル、及び、これら複数のノズルにそれぞれ連通するとともに平面に沿って所定の一方向に配列された複数の圧力室を含む液体流路が形成された流路ユニットと、前記複数の圧力室内の液体に噴射圧力を付与する噴射圧力付与手段とを備え、
前記液体流路は、前記圧力室の配置平面と直交する方向から見て、互いに隣接して配置されるとともに、前記所定の一方向に沿って平行に延在する複数の液体供給室と、前記複数の圧力室のそれぞれと前記複数の液体供給室の１つとを連通させる、複数の連通流路をさらに含んでおり、前記複数の連通流路は、それらの流路抵抗がほぼ等しくなるような形状に形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
この液滴噴射装置において、液体供給室から連通流路を介して圧力室に液体が供給され、噴射圧力付与手段により、圧力室内のインクに対して圧力が付与されることにより、圧力室と連通するノズルから液滴が噴射される。ここで、所定の一方向に配列された複数の圧力室に液体を供給する液体供給室は複数に分割されており、これら複数の液体供給室は、圧力室の配置平面と直交する方向から見て、互いに隣接して配置されて、圧力室の配列方向と平行にそれぞれ延在している。尚、「液体供給室が隣接して配置されている」とは、隣り合う液体供給室同士が近接して配置されており、それらの間に圧力室などの流路部分が配置されていない態様を示している。そのため、複数の液体供給室を含む液体流路全体をコンパクトにまとめて、液滴噴射装置を小型化することが可能となる。
【０００９】
また、互いに隣接する圧力室を別々の液体供給室にそれぞれ連通させることで、液体供給室を介して圧力変動が伝播するのを防止できるため、クロストークを抑制することが可能となる。さらに、複数の圧力室と液体供給室を連通させる複数の連通流路の流路抵抗がほぼ等しくなっている。そのため、液体供給室から圧力室へ供給される液体量のばらつきが小さくなり、その結果、複数のノズルの液滴噴射特性（液滴速度や液滴体積など）のばらつきが小さくなる。
【００１０】
第２の発明の液滴噴射装置は、前記第１の発明において、前記複数の連通流路の間で、流路長さと流路断面積が共に等しくなっていることを特徴とするものである。このように、複数の連通流路の間で流路長さと流路断面積が共に等しいことから、複数の連通流路の流路抵抗がほぼ等しくなる。
【００１１】
第３の発明の液滴噴射装置は、前記第２の発明において、前記圧力室の配置平面と直交する方向から見て、隣接する２つの圧力室にそれぞれ連通する２つの前記連通流路の主要部が、互いに異なる方向に延在していることを特徴とするものである。この構成によれば、連通流路の流路長さと流路断面積を等しくして、流路抵抗を等しくすることが可能になる。
【００１２】
第４の発明の液滴噴射装置は、前記第１の発明において、前記複数の連通流路の流路長さが互いに異なっており、流路長さが長い前記連通流路ほど流路断面積が大きくなっていることを特徴とするものである。これにより、複数の連通流路の流路長さを異ならせる場合には、流路長さが長い連通流路ほど流路断面積が大きくなるように流路断面積を調整することにより、複数の連通流路の流路抵抗をほぼ等しくすることができる。
【００１３】
第５の発明の液滴噴射装置は、前記第４の発明において、前記複数の連通流路の主要部が、前記圧力室の配置平面と直交する方向から見て、前記所定の一方向と直交する方向に平行に延在していることを特徴とするものである。この構成によれば、圧力室と連通流路を含む液体流路を一層コンパクトにまとめることが可能となる。
【００１４】
第６の発明の液滴噴射装置は、前記第１〜第５の何れかの発明において、前記複数の連通流路の主要部が、前記圧力室の配置平面と平行な一平面上に配置されていることを特徴とするものである。この構成によれば、複数の連通流路の主要部が、圧力室の配置平面と平行な一平面上にあることから、液体流路が形成された流路ユニットの厚みを薄くすることができる。
【００１５】
第７の発明の液滴噴射装置は、前記第１〜第６の何れかの発明において、前記圧力室の配置平面に直交する方向から見て、前記複数の圧力室と前記複数の液体供給室とが部分的に重なり合っていることを特徴とするものである。この構成によれば、圧力室と液体供給室が重なって配置されることから、圧力室と液体供給室を含む液体流路を一層コンパクトにまとめることが可能となる。
【００１６】
第８の発明の液滴噴射装置は、前記第１〜第７の何れかの発明において、前記複数のノズルが、前記複数の圧力室の配列方向と平行な方向に配列されていることを特徴とするものである。この構成によれば、複数のノズルとこれら複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室とが、互いに平行な方向に配列されるため、液体流路をコンパクトにまとめることが可能になる。
【００１７】
第９の発明の液滴噴射装置は、前記第１〜第８の何れかの発明において、前記流路ユニットの少なくとも一部が、前記複数の液体供給室が形成されたプレートを含む複数枚の金属プレートの積層体であることを特徴とするものである。
【００１８】
液体流路を構成する孔や溝等が形成された複数枚の金属プレートを積層させることによって、流路ユニットの少なくとも一部を形成する場合には、金属拡散接合により複数枚の金属プレートを接合することができる。この金属拡散接合を採用する場合には、積層状態の金属プレートを高温に加熱した状態で加圧して接合するため、複数枚の金属プレートを一度に接合することが可能となる。しかし、積層された複数枚の金属プレート中に、プレート面方向に広い面積を有する空洞が形成されていると、拡散接合時にその空洞と対向する領域においてプレートが十分に加圧されなくなり、接合が不十分になる場合がある。しかし、本発明によれば、液体流路の構成要素の中で、面積の大きな空洞として形成される可能性が最も高い液体供給室が複数に分割されていることにより、１つの液体供給室の面積が小さくなるため、金属拡散接合による金属プレートの接合を確実に行える。
【００１９】
第１０の発明の液滴噴射装置の製造方法は、複数のノズル、及び、これら複数のノズルにそれぞれ連通するとともに平面に沿って所定の一方向に配列された複数の圧力室を含む液体流路が形成された、複数枚の金属プレートの積層体を有する流路ユニットと、前記複数の圧力室内の液体に噴射圧力を付与する噴射圧力付与手段とを備えた液滴噴射装置の製造方法であって、
前記複数枚の金属プレートに前記液体流路を形成する流路形成工程と、前記複数枚の金属プレートを積層し、これら複数枚の金属プレートを金属拡散接合により接合して前記積層体を形成する接合工程とを備え、前記流路形成工程において、前記複数枚の金属プレートの一部に、互いに隣接した状態で前記所定の一方向に沿って平行に延在する複数の液体供給室を形成するとともに、前記複数の圧力室のそれぞれと前記複数の液体供給室の１つとを連通させる複数の連通流路を、それらの流路抵抗がほぼ等しくなるような形状に形成することを特徴とするものである。
【００２０】
この液滴噴射装置の製造方法によれば、流路形成工程において、所定の一方向に配列された複数の圧力室に液体を供給する液体供給室を複数に分割して形成する。ここで、複数の液体供給室を、圧力室の配置平面と直交する方向から見て、互いに隣接して配置することにより、複数の液体供給室を含む液体流路全体をコンパクトにまとめて、装置を小型化することが可能となる。また、１つの液体供給室の面積が小さくなるため、金属拡散接合による金属プレートの接合を確実に行える。
【００２１】
また、互いに隣接する圧力室を別々の液体供給室に連通させることで、液体供給室を介した隣接圧力室間の圧力変動の伝播を防止して、クロストークを抑制することが可能となる。さらに、複数の圧力室と液体供給室の１つを連通させる、複数の連通流路の流路抵抗をほぼ等しくすることで、圧力室に供給される液体量のばらつきを抑えて、複数のノズル間での液滴噴射特性（液滴速度や液滴体積など）のばらつきを小さくすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、１列に配列された複数の圧力室に液体を供給する液体供給室が複数に分割され、これら複数の液体供給室は、圧力室の配置平面と直交する方向から見て、互いに隣接して配置されていることから、複数の液体供給室を含む液体流路全体をコンパクトにまとめて、装置を小型化することが可能となる。また、互いに隣接する圧力室を、別々の液体供給室に連通させることで、液体供給室を介して圧力室間の圧力変動が伝播するのを防止して、クロストークを抑制することが可能となる。さらに、複数の圧力室と液体供給室を連通させる複数の連通流路の流路抵抗がほぼ等しくなっているため、圧力室に供給される液体量のばらつきを抑えて、液滴噴射特性（液滴速度や液滴体積など）のばらつきを小さくすることができる。また、液体供給室が複数に分割されることで１つの液体供給室の面積が小さくなるため、複数枚の金属プレートを積層して流路ユニットの少なくとも一部を形成する場合に、金属拡散接合による金属プレートの接合を確実に行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施の形態について説明する。ノズルから記録用紙に対してインクの液滴を噴射して所望の画像や文字等を記録するインクジェットヘッド（液滴噴射装置）に本発明を適用した一例である。
【００２４】
まず、本実施形態のインクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタについて簡単に説明する。図１に示すように、インクジェットプリンタ１００は、図１の左右方向に移動可能なキャリッジ２と、このキャリッジ２に設けられて記録用紙Ｐに対してインクを噴射するシリアル型のインクジェットヘッド１と、記録用紙Ｐを図１の前方へ搬送する搬送ローラ３などを備えている。インクジェットヘッド１は、キャリッジ２と一体的に左右方向（走査方向）へ移動して、その下面に配置されたノズル２０（図２〜図６参照）から記録用紙Ｐに対してインクを噴射して所望の文字や画像等を記録する。また、インクジェットヘッド１により画像等が記録された記録用紙Ｐは、搬送ローラ３により前方（紙送り方向）へ排出される。
【００２５】
次に、インクジェットヘッドについて図２〜図６を参照して説明する。尚、図２はインクジェットヘッドの平面図、図３は図２の一部拡大図である。また、図４は図３のIV-IV線断面図、図５は図３のV-V線断面図である。さらに、図６は、インクジェットヘッド１に含まれる流路ユニット４の分解斜視図である。
【００２６】
図２〜図６に示すように、インクジェットヘッド１は、ノズル２０、圧力室１４及びマニホールド１７（液体供給室）を含むインク流路（液体流路）が形成された流路ユニット４と、圧力室１４内のインクに噴射圧力を付与する圧電アクチュエータ５（噴射圧力付与手段）とを備えている。
【００２７】
まず、流路ユニット４について説明する。図４〜図６に示すように、流路ユニット４は、キャビティプレート４０、ベースプレート４１、アパーチャプレート４２、サプライプレート４３、マニホールドプレート４４、カバープレート４５、及び、ノズルプレート４６を備えている。これら７枚のプレート４０〜４６の平面形状は、いずれも走査方向に沿う辺が短辺、紙送り方向に沿う辺が長辺となるような矩形状である。そして、これら７枚のプレート４０〜４６が積層状態で互いに接合されている。
【００２８】
また、流路ユニット４を構成する７枚のプレート４０〜４６のうち、ノズルプレート４６を除く６枚のプレート４０〜４５はそれぞれステンレス鋼等の金属板であり、後述する圧電アクチュエータ５の振動板３０とともに金属プレートの積層体５０を構成する（図７参照）。そして、これら６枚の金属プレート４０〜４５には、後述するマニホールド１７や圧力室１４等のインク流路をエッチングにより容易に形成することができるようになっている。また、ノズルプレート４６は、例えば、ポリイミド等の高分子合成樹脂材料により形成され、マニホールドプレート４４の下面に接着される。あるいは、このノズルプレート４６も、６枚のプレート４０〜４５と同様にステンレス鋼等の金属材料で形成されていてもよい。
【００２９】
図２〜図６に示すように、７枚のプレート４０〜４６のうちの最上層に位置するキャビティプレート４０には、複数の圧力室１４が、このプレート４０を貫通する孔によりそれぞれ形成されており、これら複数の圧力室１４は、後述する圧電アクチュエータ５の振動板３０とベースプレート４１により上下両側から覆われている。また、複数の圧力室１４は、紙送り方向（図２の上下方向）に沿って千鳥状に２列に配列されている。さらに、各圧力室１４は、平面視で走査方向（図２の左右方向）に長尺な、略楕円形状に形成されている。
【００３０】
ベースプレート４１の、平面視で（圧力室１４の配置平面と直交する方向から見て）、圧力室１４の一端部（図２の左右方向に関して外側の端部）と重なる領域には貫通孔１０が形成されており、複数の貫通孔１０は圧力室１４の配列方向と平行に配列されている。また、アパーチャプレート４２には、貫通孔１０の下端から、圧力室１４の配列方向と直交する走査方向（圧力室１４の長手方向）に沿って延びる、細長い貫通孔からなるアパーチャ１１が形成されている。さらに、サプライプレート４３には、アパーチャ１１の先端（貫通孔１０と反対側の端）に連なる貫通孔１２が形成されている。尚、複数の圧力室１４にそれぞれ対応する貫通孔１０及び貫通孔１２の径は全て等しくなっている。そして、これら貫通孔１０、アパーチャ１１、及び、貫通孔１２により、圧力室１４と後述するマニホールド１７とを連通させる連通流路１３が構成されている。
【００３１】
ここで、圧力室１４とマニホールド１７とを連通させる連通流路１３の流路抵抗は、流路長さと流路断面積（流路中心線と直交する断面における断面積）に依存する。しかし、本実施形態の流路ユニット４においては、図２，図３に示すように、サプライプレート４３の複数の貫通孔１２の位置（つまり、後述するマニホールド１７との連通位置）が圧力室１４の長手方向に関して異なっており、それに伴って、圧力室１４の長手方向に延びて２つの貫通孔１０，１２を繋ぐアパーチャ１１の長さが異なっている。また、これらアパーチャ１１の長さは、貫通孔１０及び貫通孔１２の長さ（つまり、ベースプレート４１及びサプライプレート４３の厚み）よりも長くなっており（即ち、アパーチャ１１が連通流路１３の主要部を占めている）、アパーチャ１１の長さの違いは、連通流路１３の流路抵抗に大きな影響を及ぼすことになる。
【００３２】
しかし、本実施形態では、図２、図３に示すように、長いアパーチャ１１ほどその幅が広くなっている。また、アパーチャ１１はアパーチャプレート４２を貫通する孔により形成されており、全てのアパーチャ１１の流路高さは等しくなっていることから、アパーチャ１１の流路断面積はアパーチャ１１の幅に比例する。従って、長いアパーチャ１１ほど流路断面積が大きくなっており、その結果、複数の連通流路１３は、それらの流路抵抗がほぼ等しくなっている。
【００３３】
尚、連通流路１３の主要部であるアパーチャ１１が、圧力室１４の配置平面と平行な一平面上（アパーチャプレート４２）に配置されていることから、連通流路１３を形成するためのプレートの枚数を最小限に抑えて、流路ユニット４の厚みを薄くできる。
【００３４】
図４、図５に示すように、ベースプレート４１、アパーチャプレート４２、及び、サプライプレート４３の、平面視で、圧力室１４の他端部（貫通孔１０と反対側の端部）と重なる領域には、貫通孔１６，１８，１９がそれぞれ形成されており、これらの貫通孔１６，１８，１９は圧力室１４とノズル２０とを連通させる連通流路１５の一部を構成している。
【００３５】
マニホールドプレート４４の、平面視で２列の圧力室１４の列と重なる領域には、これら２列の圧力室列を構成する複数の圧力室１４にそれぞれ跨って圧力室１４の配列方向（紙送り方向）に沿って延び、複数の圧力室１４にインクを供給するマニホールド１７が、マニホールドプレート４４を貫通する孔により形成されている。また、マニホールドプレート４４の、平面視で圧力室１４の他端部（貫通孔１６側の端部）と重なる領域には、上方に位置するサプライプレート４３の貫通孔１９に連なる貫通孔２１が形成されている。
【００３６】
ここで、図２、図３に示すように、１列の圧力室列を構成する複数の圧力室１４に対応するマニホールド１７は４本のマニホールド１７ａ〜１７ｄに分割されており、これら４本のマニホールド１７ａ〜１７ｄは、互いに隣接した状態で、圧力室１４の配列方向に沿って互いに平行に延在している。つまり、隣り合うマニホールド同士が、それらを隔てる隔壁のみを介して近接して配置されており、これらマニホールド１７ａ〜１７ｄの間に他の流路部分が配置されていない。そして、１列の圧力室列を構成する複数の圧力室１４と、４本のマニホールド１７ａ〜１７ｄのうちの１つが、複数の連通流路１３を介して連通している。このように、流路ユニット４内に形成されたインク流路の中で最も面積の大きな空洞であるマニホールド１７が４本に分割されることにより、１本のマニホールド１７の幅（面積）が狭くなるため、マニホールドプレート４４を含む複数の金属プレートを金属拡散接合により接合して流路ユニット４を形成する場合に、接合がより確実になされるという効果が得られる。これについては、後のインクジェットヘッド１の製造方法の説明において再度詳しく説明することにする。
【００３７】
また、１列の圧力室列に対応する４本のマニホールド１７ａ〜１７ｄは、それらの基端部（図２の下端部）において合流し、互いに連通している。さらに、これら４本のマニホールド１７ａ〜１７ｄの合流部１７ｅは、マニホールドプレート４４の上方に位置する５枚のプレート（振動板３０、キャビティプレート４０、ベースプレート４１、アパーチャプレート４２、及び、サプライプレート４３）にそれぞれ形成された貫通孔によって構成されるインク供給路２３を介して、図示しない外部のインクタンクに連通している。従って、インクタンクからインク供給路２３及び合流部１７ｅを介して４本のマニホールド１７ａ〜１７ｄにインクが供給され、さらに、このインクは、複数の連通流路１３を介して複数の圧力室１４に供給される。
【００３８】
以上説明したような、１列の圧力室列にインクを供給する４本のマニホールド１７ａ〜１７ｄが、互いに隣接した状態で平行に延在している構成を採用することにより、前述の特許文献１で示されているような、２本のマニホールド間に圧力室列が配置された構成と比べて、圧力室１４及びマニホールド１７を含むインク流路が、圧力室１４の配置平面に沿って広がるのを抑えてコンパクトにまとめることができ、流路ユニット４、ひいては、インクジェットヘッド１を小型化することが可能になる。
【００３９】
また、４本のマニホールド１７ａ〜１７ｄと複数の圧力室１４は、圧力室１４の両端部に位置する２つの貫通孔１０，１６の間の領域において部分的に重なっており、マニホールド１７ａ〜１７ｄは、圧力室１４の長手方向に関して圧力室１４よりも外側へはみ出していない。さらに、圧力室１４に連通する連通流路１３の主要部であるアパーチャ１１が、圧力室１４の配列方向と直交する方向（圧力室１４の長手方向）に延在している。このような構成を採用することにより、圧力室１４、マニホールド１７、及び、連通流路１３をより一層コンパクトに配置することが可能となる。
【００４０】
ところで、１列の圧力室列に属する複数の圧力室１４は、それらの配列順に従って、４本のマニホールド１７ａ〜１７ｄと、複数の連通流路１３を介して順番に連通している。即ち、図３に示すように、配列方向一方の端（図中上端）に位置する圧力室１４は、図中右から２番目のマニホールド１７ｃと連通し、その次の圧力室１４は、図中右端のマニホールド１７ｄと連通するというように、配列順に従って、圧力室１４に連通するマニホールド１７が１つずつずれている。
【００４１】
従って、隣接する２つの圧力室１４に、別々のマニホールド１７からインクが供給されることになる。そのため、後述する圧電アクチュエータ５により圧力室１４内のインクに、ノズル２０からインクの液滴を噴射させるための噴射圧力が付与されたときに、圧力室１４内のインクの圧力変動が、マニホールドを介して隣接する圧力室１４へ伝播するのが防止され、クロストークが抑制される。尚、マニホールド１７を４本に分割することにより、１本のマニホールド１７ａ〜１７ｄの容積は小さくなるものの、１本のマニホールド１７ａ〜１７ｄがインクを供給する圧力室１４の数も１／４に減少するため、圧力室１４へのインク供給不足が生じることはない。
【００４２】
また、このように、隣接する圧力室１４の間で、連通するマニホールド１７を異ならせるために、本実施形態の流路ユニット４においては、複数の圧力室１４と４本のマニホールド１７ａ〜１７ｄとを連通させる連通流路１３の端部である貫通孔１２の位置が異なっている。そして、連通流路１３のもう一方の端部である貫通孔１０は、圧力室１４の長手方向に関して同じ位置にあるため、必然的に、複数の圧力室１４に関して連通流路１３の長さが異なることになる。しかし、前述したように、長さの異なる複数のアパーチャ１１の幅が適切に調整されて、その結果、複数の連通流路１３は、それらの流路抵抗がほぼ等しくなるような形状に形成されている。そのため、長さの異なるアパーチャ１１を介して複数の圧力室１４へインクが供給されても、供給インク量のばらつきが抑えられ、複数のノズル２０間における液滴噴射特性（液滴速度や液滴体積など）のばらつきが小さくなる。
【００４３】
カバープレート４５の、平面視で圧力室１４の他端部（貫通孔１６側の端部）と重なる領域には、上方に位置するマニホールドプレート４４の貫通孔２１に連なる貫通孔２２が形成されている。
【００４４】
ノズルプレート４６の、平面視で圧力室の他端部（貫通孔１６側の端部）と重なる位置には、複数のノズル２０が形成されている。図２に示すように、複数のノズル２０は、紙送り方向に沿って２列に千鳥状に配列された複数の圧力室１４と対応して、同じく千鳥状に２列に配列されている。そして、各ノズル２０は、キャビティプレート４０とノズルプレート４６の間の５枚のプレート４１〜４５にそれぞれ形成された５つの貫通孔１６，１８，１９，２１，２２からなる連通流路１５を介して、対応する圧力室１４と連通している。このように、１列に配列された複数の圧力室１４にそれぞれ連通する複数のノズル２０が、圧力室１４の配列方向と平行な方向に１列に配列されているため、圧力室１４とノズル２０を含むインク流路をよりコンパクトに配置することが可能となる。
【００４５】
そして、図４、図５に示すように、マニホールド１７は連通流路１３を介して圧力室１４に連通し、さらに、圧力室１４は、連通流路１５を介してノズル２０に連通している。このように、流路ユニット４内には、マニホールド１７から圧力室１４を経てノズル２０に至る個別インク流路が複数形成されている。
【００４６】
次に、圧電アクチュエータ５について説明する。図２〜図５に示すように、圧電アクチュエータ５は、流路ユニット４（キャビティプレート４０）の上面に配置された振動板３０と、この振動板３０の上面に複数の圧力室１４に跨って連続的に形成された圧電層３１と、この圧電層３１の上面に配置された複数の個別電極３２とを備えている。
【００４７】
振動板３０は、平面視で略矩形状の金属板であり、例えば、ステンレス鋼等の鉄系合金、銅系合金、ニッケル系合金、あるいは、チタン系合金などからなる。この振動板３０は、複数の圧力室１４を覆った状態でキャビティプレート４０の上面に接合されている。また、金属製であり導電性を有する振動板３０の上面は、複数の個別電極３２との間で圧電層３１を挟み、この圧電層３１に厚み方向の電界を生じさせる共通電極を兼ねている。従って、振動板３０とは別に共通電極が不要であり、その分、圧電アクチュエータ５の構成が簡単になる。さらに、この共通電極としての振動板３０は常にグランド電位に保持されている。
【００４８】
振動板３０の上面には、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との固溶体であり強誘電体であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする、圧電材料からなる圧電層３１が形成されている。この圧電層３１は、複数の圧力室１４を覆うように連続的に形成されている。また、この圧電層３１はその厚み方向に分極処理が施されている。
【００４９】
圧電層３１の上面には、圧力室１４よりも一回り小さい略楕円形の平面形状を有する複数の個別電極３２が、複数の圧力室１４にそれぞれ対応して形成されている。これら個別電極３２は、対応する圧力室１４と対向する領域において、圧力室１４の周縁部を除く中央部にそれぞれ配置されている。また、個別電極３２は金、銅、銀、パラジウム、白金、あるいは、チタンなどの導電性材料からなる。これら複数の個別電極３２には、図示しないフレキシブルプリント配線板（Flexible Printed Circuit：ＦＰＣ）等の可撓性を有する配線部材が電気的に接続され、複数の個別電極３２は、配線部材を介してドライバＩＣ（図示省略）とそれぞれ電気的に接続されている。そして、圧電アクチュエータ５の駆動時には、ドライバＩＣから、インクを噴射させる所望のノズル２０に対応する個別電極３２に対して所定の駆動電圧が印加されるようになっている。
【００５０】
次に、インク噴射時における圧電アクチュエータ５の作用について説明する。複数の個別電極３２に対してドライバＩＣから選択的に駆動電圧が印加されると、駆動電圧が印加された圧電層３１上側の個別電極３２と、グランド電位に保持されている圧電層３１下側の共通電極としての振動板３０の電位が互いに異なった状態となることから、個別電極３２と振動板３０の間に挟まれた圧電層３１に厚み方向の電界が生じる。そして、圧電層３１の分極方向と電界の方向とが同じであることから、圧電層３１はその分極方向である厚み方向に伸びて水平方向に収縮し、この圧電層３１の収縮変形に伴って、振動板３０の圧力室１４と対向する領域が圧力室１４側に変位して、振動板３０が圧力室１４側に凸となるように変形する。このとき、圧力室１４の容積が減少することからその内部のインクに圧力が付与され、圧力室１４に連通するノズル２０からインクの液滴が噴射される。
【００５１】
次に、本実施形態のインクジェットヘッド１の製造方法について説明する。
まず、流路ユニット４を構成するプレート４０〜４６のうち、ノズルプレート４６を除く６枚の金属プレート４０〜４５に、前述した複数の圧力室１４やマニホールド１７等のインク流路をエッチングにより形成する（流路形成工程）。特に、マニホールドプレート４４に、１列の圧力室列に対応する４本のマニホールド１７ａ〜１７ｄを、互いに隣接した状態で圧力室１４の配列方向（図７における紙面垂直方向）に沿って平行に延在するように形成する。また、アパーチャプレート４２に、長さが異なる複数のアパーチャ１１を、それらの流路抵抗がほぼ等しくなるように幅を調整して形成する。
【００５２】
次に、これら６枚のプレート４０〜４５と圧電アクチュエータ５に含まれる金属製の振動板３０の、計７枚の金属プレートを積層して接合する（接合工程）。この接合工程においては、金属拡散接合により７枚の金属プレートを接合する。即ち、図７に示すように、７枚の金属プレートの積層体５０を１対の治具５１，５２で挟み、高温（例えば、１０００℃程度）に加熱しながら、１対の治具５１，５２により積層体５０を数時間加圧する。すると、金属プレートの接触面において金属の粒子が互いに拡散し合うことにより、７枚の金属プレートが接合される。
【００５３】
ところで、この金属拡散接合において、金属プレートの積層体内に存在するマニホールドの、プレート面方向に関する面積が大きいと、金属プレート間で良好な接合が困難になる場合がある。図８は、１列の圧力室列に対してインクを供給するマニホールド６７が分割されていない場合における、金属拡散接合による接合工程を示す図である。この場合には、金属プレートの積層体６０内に存在するマニホールド６７の面積が大きいため、マニホールドプレート６４以外の金属プレートの接合部分のうち、空洞状のマニホールド６７と対向する部分（図８中のＡ部及びＢ部）が加圧されにくくなり、接合が不十分となる。
【００５４】
一方、図７に示すように、本実施形態の製造方法においては、１列の圧力室列に対応するマニホールドを４本のマニホールド１７ａ〜１７ｄに分割して形成していることから、１本のマニホールド１７の幅（面積）が小さくなり、マニホールドプレート４４以外の金属プレートの接合部分は、マニホールド１７と対向する領域であっても確実に加圧されることになり、接合が確実に行われる。
【００５５】
このように、７枚の金属プレートを接合した後には、図９に示すように、振動板３０の上面の、複数の圧力室１４と対向する領域に跨って連続的に圧電層３１を形成する（圧電層形成工程）。この圧電層３１は、振動板３０の上面に圧電材料の粒子を堆積させることにより形成することができ、そのような粒子堆積法としては、例えば、粒子とキャリアガスとからなるエアロゾルを基材に噴射して粒子を堆積させるエアロゾルデポジション法（ＡＤ法）や、化学蒸着（ＣＶＤ）法、スパッタ法等を用いることができる。あるいは、グリーンシートを焼成して得られた圧電シートを振動板３０の上面に接着剤で貼り付けることにより圧電層３１を形成してもよい。
【００５６】
次に、図１０に示すように、圧電層３１の上面に複数の個別電極３２を形成する（電極形成工程）。これら複数の個別電極３２は、スクリーン印刷法、蒸着法、あるいは、スパッタ法などにより形成することができる。
【００５７】
そして、最後に、図１１に示すように、合成樹脂製のノズルプレート４６をカバープレート４５の下面に接着剤等により接合して流路ユニット４を完成させ、インクジェットヘッド１の製造を完了する。
【００５８】
尚、以上説明したインクジェットヘッド１の製造工程において、ノズルプレート４６がステンレス鋼等からなる金属プレートである場合には、前述した７枚の金属プレート（振動板３０、キャビティプレート４０、ベースプレート４１、アパーチャプレート４２、サプライプレート４３、マニホールドプレート４４、及び、カバープレート４５）に、ノズルプレート４６も含めた８枚の金属プレートを金属拡散接合により一度に接合してもよい。
【００５９】
以上説明したインクジェットヘッド１及びその製造方法によれば、次のような効果が得られる。
１列の圧力室列に対応する幅の広いマニホールドが４本のマニホールド１７ａ〜１７ｄに分割されることにより、１本のマニホールド１７ａ〜１７ｄの幅が狭くなるため、マニホールドプレート４４を含む複数の金属プレートを金属拡散接合により接合する場合に、マニホールド１７ａ〜１７ｄと対向する領域においても接合部分が十分に加圧されることになり、接合が確実に行われる。
【００６０】
また、分割された４本のマニホールド１７ａ〜１７ｄは、互いに隣接した状態で圧力室１４の配列方向に沿って平行に延在している。そのため、マニホールド１７を含むインク流路全体をコンパクトにまとめて、インクジェットヘッド１を小型化することが可能になる。
【００６１】
さらに、互いに隣接する圧力室１４を、別々のマニホールド１７に連通させることにより、ある圧力室１４内のインクの圧力変動がマニホールド１７を介して隣接する圧力室１４に伝播することを防止して、クロストークを抑制することができる。また、１列に配列された複数の圧力室１４と４本のマニホールド１７ａ〜１７ｄとを、配列方向と直交する方向に延在するアパーチャ１１（連通流路の主要部）を介して連通させようとすると、必然的にアパーチャ１１の長さが異なってしまう。しかし、アパーチャ１１の幅が調整されて、複数の連通流路１３がそれらの流路抵抗がほぼ等しい形状に形成されていることから、複数の圧力室１４に供給されるインク量のばらつきを抑えて、複数のノズル２０の噴射特性のばらつきを防止できる。
【００６２】
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
【００６３】
１］１列に配列された複数の圧力室１４に対して設けられるマニホールド１７の数は４本に限られるものではなく、それ以外の本数のマニホールド１７が設けられてもよい。
【００６４】
２］前記実施形態（図２、図３参照）のように、１列に配列された複数の圧力室１４にそれぞれ連通する複数のノズル２０が、圧力室１４の配列方向に沿って１列に配列されている必要は必ずしもない。例えば、図１２に示すように、複数の圧力室１４が１列に配列され、これら複数の圧力室１４にそれぞれ連通する複数のノズル２０が、圧力室１４の一端部と他端部に交互に配置されることにより、複数のノズル２０が千鳥状に２列に配列されていてもよい。このとき、圧力室１４の長手方向に関してノズル２０と反対側に位置するベースプレートの貫通孔１０も千鳥状に２列に配置されることになる。この場合でも、千鳥状に配置された複数の貫通孔１０と、圧力室列と重なって配置された４本のマニホールド１７ａ〜１７ｄとを、長さ及び幅の異なる２種類のアパーチャ１１を介して連通させることで、互いに隣接する圧力室１４に別々のマニホールド１７を連通流路１３を介して連通させるとともに、連通流路１３の流路抵抗をほぼ等しくすることができる。
【００６５】
３］前記実施形態では、アパーチャ１１（マニホールド１７と圧力室１４を連通させる連通流路１３の主要部）が圧力室１４の配列方向と直交する方向に延在していることから、隣接する圧力室１４を別々のマニホールド１７と連通させるために、複数のアパーチャ１１の長さが互いに異なる構成となっていた（図２、図３参照）。しかし、複数のアパーチャの延在方向を互いに異ならせることにより、これらアパーチャの流路長さを等しくすることができる。
【００６６】
例えば、図１３、図１４に示すインクジェットヘッドにおいては、１列に配列された圧力室１４に対して、マニホールドプレート８４に３本のマニホールド７７ａ，７７ｂ，７７ｃが形成されている。そして、１列の圧力室列を構成する複数の圧力室１４は、サプライプレート８３の貫通孔７２、アパーチャプレート８２のアパーチャ１１、及び、ベースプレート８１の貫通孔７０からなる連通流路７３を介して、その配列順に従って３本のマニホールド７７ａ，７７ｂ，７７ｃと順番に連通している。つまり、隣接する圧力室１４が別々のマニホールド７７ａ，７７ｂ，７７ｃに連通している。ここで、図１２に示すように、ある圧力室１４に連通するアパーチャ７１の延在方向は、隣接する別の圧力室１４に連通するアパーチャ７１の延在方向と交差している。そのため、３本のマニホールド７７ａ，７７ｂ，７７ｃに連通する３種類のアパーチャ７１の長さを等しくすることができる。従って、前記実施形態の構成とは違って、アパーチャ７１の幅を変えることなく、アパーチャ７１を含む連通流路７３の流路抵抗を全て等しくすることができる。
【００６７】
４］前記実施形態では、隣接する圧力室が別々のマニホールドに連通しているが、このような構成は、隣接する圧力室間でのクロストークを抑制する場合に特に必要なのであって、そうでない場合は必ずしも必要でない。つまり、本発明の本質は、圧力室とマニホールドの連通構成がどのようなものであるかには関係なく、１列の圧力室列にインクを供給するマニホールドが複数に分割されているという構成により、金属拡散接合による金属プレートの接合が良好となる効果が得られ、また、分割された複数のマニホールドが隣接して圧力室の配列方向に沿って延在しており、さらに、圧力室とマニホールドを連通させる連通流路の流路抵抗がほぼ等しいという構成から、液滴噴射特性のばらつきを抑えつつ、インク流路のコンパクト化（装置サイズの小型化）が可能となるという効果が得られる点にある。
【００６８】
以上説明した実施形態及びその変更形態は、ノズルからインクを噴射するインクジェットヘッドに本発明を適用した例であるが、本発明を適用可能な対象はこのようなインクジェットヘッドに限られない。例えば、導電ペーストを噴射して基板上に微細な配線パターンを形成したり、あるいは、有機発光体を基板に噴射して高精細ディスプレイを形成したり、さらには、光学樹脂を基板に噴射して光導波路等の微小電子デバイスを形成するための、種々の液滴噴射装置に本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図である。
【図２】インクジェットヘッドの平面図である。
【図３】図２の一部拡大図である。
【図４】図３のIV-IV線断面図である。
【図５】図３のV-V線断面図である。
【図６】流路ユニットの分解斜視図である。
【図７】金属プレートの接合工程を示す図である。
【図８】マニホールドが分割されていない従来構成における接合工程を示す図である。
【図９】圧電層形成工程を示す図である。
【図１０】電極形成工程を示す図である。
【図１１】ノズルプレートの接合工程を示す図である。
【図１２】変更形態に係るインクジェットヘッドの一部拡大平面図である。
【図１３】別の変更形態に係るインクジェットヘッドの一部拡大平面図である。
【図１４】図１３のXIV-XIV線断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  インクジェットヘッド
４  流路ユニット
５  圧電アクチュエータ
１１  アパーチャ
１３  連通流路
１４  圧力室
１７ａ〜１７ｄ  マニホールド
２０  ノズル
３０  振動板
４０  キャビティプレート
４１  ベースプレート
４２  アパーチャプレート
４３  サプライプレート
４４  マニホールドプレート
４５  カバープレート
４６  ノズルプレート
５０  積層体
７１  アパーチャ
７３  連通流路
７７ａ，７７ｂ，７７ｃ  マニホールド
【図１】
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【図２】
2008036988.tif 000004
【図３】
2008036988.tif 000005
【図４】
2008036988.tif 000006
【図５】
2008036988.tif 000007
【図６】
2008036988.tif 000008
【図７】
2008036988.tif 000009
【図８】
2008036988.tif 000010
【図９】
2008036988.tif 000011
【図１０】
2008036988.tif 000012
【図１１】
2008036988.tif 000013
【図１２】
2008036988.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2008036988.tif 000016