(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する加圧室と、この加圧室に共通インク流路からインクを供給するインク供給路とを有するインクジェットヘッドにおいて、
前記インク供給路を形成する部材は、金属又はセラミックスからなる板状部材を含んで形成され、
前記板状部材は、前記板状部材を貫通して形成され、加圧室側と共通インク流路側とに略円形状又は楕円形状の膨出部が形成された溝を有し、
前記溝は、前記板状部材の厚み方向と垂直な方向に、一方の膨出部、括り部、他方の膨出部の順に形成された形状であり、
前記インク供給路は、前記板状部材の第一の面側から前記貫通して形成された溝を経由して、前記板状部材の第一の面の裏面の第二の面側へと繋がる
ことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載にインクジェットヘッドにおいて、前記板状部材の溝の加圧液室側の膨出部はインクの流れ方向に対して略斜めに広がる壁面を有していることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれかに記載のインクジェットヘッドにおいて、前記インク供給路を形成する部材は部材を三層積層して形成され、中間層の板状部材に前記膨出部を有する溝が形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項４】
請求項３に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記中間層の板状部材を挟む二つの部材は同じ材質で厚さが等しいことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のインクジェットヘッドにおいて、前記板状部材は金属材料からなり、表面に酸化膜が形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のインクジェットヘッドにおいて、前記板状部材を挟む部材には前記板状部材の溝の膨出部に対応する開口を有し、この開口は前記板状部材の溝の内の膨出部以外の部分にかからないことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載のインクジェットヘッドを搭載していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項３又は４に記載のインクジェットヘッドを製造する製造方法において、前記三層の積層部材の接合を同時に行うことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はインクジェットヘッド及びその製造方法、画像形成装置に関し、特に加圧室にインクを供給するインク供給路を有するインクジェットヘッド及びその製造方法、画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像記録装置として用いるインクジェット記録装置において使用するインクジェットヘッドとしては、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する加圧室（加圧液室、圧力室、吐出室、液室、インク液室、インク流路等とも称される。）と、この加圧室内のインクを加圧するエネルギーを発生するエネルギー発生手段とを備えて、エネルギー発生手段を駆動することで加圧室内インクを加圧してノズル孔からインク滴を吐出させるものであり、記録の必要なときにのみインク滴を吐出するインク・オン・デマンド方式のものが主流である。
【０００３】
従来、加圧室内のインクを加圧するエネルギーを発生するエネルギー発生手段として、圧電素子を用いて加圧室の壁面を形成する振動板を変形させて加圧室内容積を変化させてインク滴を吐出させるようにしたピエゾ型のもの（特開平２−５１７３４号公報参照）、或いは、発熱抵抗体を用いて加圧室内でインクを加熱して気泡を発生させることによる圧力でインク滴を吐出させるようにしたバブル型のもの（特開昭６１−５９９１１号公報参照）、また、加圧室の壁面を形成する振動板を静電気力によって変形させることで加圧室内容積を変化させてインク滴を吐出させるようにした静電型のもの（特開平６−７１８８２号）などが知られている。
【０００４】
これらの各種インクジェットヘッドにおいては、加圧室で消費されたインクに量に応じて共通インク流路から新たなインクを加圧室に供給するためのインク供給路が設けられている。この場合、加圧室内の圧力変化を効率的にインク滴吐出に利用するため、インク供給路を微細な穴や溝とし、インクの逆流低減作用を営む流体抵抗部として機能させるようにしているが、ヘッドの小型化、多ノズル化に伴なって加圧室やインク供給路の微細化が要求されている。
【０００５】
そこで、例えば特開平６−３１９１４号公報に開示されているように、結晶面方位（１１０）のＳiウェハと任意の面方位のＳiウェハ又はホウケイ酸ガラス基板とを貼り合わせて形成し、（１１０）面方位のＳiウェハに加圧室を、任意の面方位のＳiウェハ又はホウケイ酸ガラス基板にノズル又はインク供給路を配置したものが知られている。或いは、特開平６−２３９８４号公報に開示されているように、感光性材料を用いてフォトリソグラフィによって加圧室やインク供給路を形成したものが知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、加圧室にインクを供給するインク流路であるインク供給路は、インク滴を吐出したときの加圧室内のインクの逆流を防止する流体抵抗部となるものであり、この流体抵抗が大きすぎると、インク滴吐出を高周波で行ったときに加圧室へのインク補給不足が生じ、流体抵抗が小さすぎると、インク滴を吐出するときに加圧室からインクが逆流して、効率的なインク滴吐出を行うことができず、更には他の加圧室への圧力波の伝搬による相互干渉を生じることになる。
【０００７】
そのため、インク供給路を高精度に製作しなければならないが、インク供給路を孔形状（貫通孔）で形成する場合、加圧室毎に設ける微小径のインク供給孔を1穴ごとに加工するのではコストが高くなる。そこで、多数の微小径、微小ピッチの穴加工を行う方法として、フォトエッチングを用いることが考えられるが、現状のフォトエッチングは板厚と同程度の径の貫通穴であればバラツキ少なく加工できるが、それ以上は限界がある。なお、微小径の穴加工が可能な方法としては放電加工もあるが、上述したように多数の穴を一度に加工することができず、加工に要する時間が著しく長いため量産には適していない。
【０００８】
また、インク供給路を溝形状で形成するものとしては、前述したようなインクジェットヘッドがあるが、Ｓiウェハ又はホウケイ酸ガラス基板にインク供給路を配置したインクジェットヘッドにあっては、材料が限定される。
【０００９】
また、感光性材料を用いるものは、微細のインク流路を形成することができるが、低剛性なために液室間隔壁を薄くできず、しかも振動板の変位や発熱抵抗体によって得られるインク吐出エネルギーが液室の変形によって吸収されてしまうため、エネルギー効率が悪く、高周波でインク吐出できない。
【００１０】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、高精度なインク供給路を有し、量産性にも優れたインクジェットヘッド及びその製造方法、このインクジェットヘッドを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係るインクジェットヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する加圧室と、この加圧室に共通インク流路からインクを供給するインク供給路とを有するインクジェットヘッドにおいて、インク供給路を形成する部材は、金属又はセラミックスからなる板状部材を含んで形成され、板状部材は、板状部材を貫通して形成され、加圧室側と共通インク流路側とに略円形状又は楕円形状の膨出部が形成された溝を有し、溝は、板状部材の厚み方向と垂直な方向に、一方の膨出部、括り部、他方の膨出部の順に形成された形状であり、インク供給路は、板状部材の第一の面側から貫通して形成された溝を経由して、板状部材の第一の面の裏面の第二の面側へと繋がる構成とした。なお、本明細書において「板状部材」とは板材の他、例えばメッキ膜などの膜部材、或いはフィルム状部材を含む意味の用語として用いる。
【００１２】
ここで、板状部材の溝の加圧液室側の膨出部はインクの流れ方向に対して略斜めに広がる壁面を有している構成とできる。また、インク供給路を形成する部材は部材を三層積層して形成され、中間層の板状部材に膨出部を有する溝が形成されている構成とできる。この場合、中間層の板状部材を挟む二つの部材は同じ材質で厚さが等しいことが好ましい。
【００１３】
また、板状部材は金属材料からなり、表面に酸化膜が形成されている構成とできる。また、板状部材を挟む部材には板状部材の溝の膨出部に対応する開口を有し、この開口は板状部材の溝の内の膨出部以外の部分にかからない構成とできる。
【００１４】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係るインクジェットヘッドを搭載しているものである。
ことを特徴とする画像形成装置。
【００１５】
本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法は、前記三層積層のインクジェットヘッドを製造する製造方法において、三層の積層部材の接合を同時に行う構成とした。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施形態に係るインクジェットヘッドの断面説明図、図２は図１の透過状態で示す平面説明図である。
【００１７】
このインクジェットヘッドは、加圧室形成板１に振動板２及びこの振動板２が壁面を形成する加圧室を形成するための凹部３を設け、振動板２の外面に圧電素子４を設けてアクチュエータ部を構成している。また、加圧室形成板１上には、流体抵抗形成板５、接続板６、共通インク流路形成板７及びノズル板８を順次積層して、複数の加圧室１０、これらの複数の加圧室１０にインクを供給するための共通インク流路（共通インク室）１１、共通インク流路１１から加圧室１０にインクを供給するインク流路となるインク供給路１２などの液室を形成している。
【００１８】
ここで、インク供給路１２は加圧室形成板１と流体抵抗形成板５と接続板６の三枚の板状部材を積層することで形成されるものである。これら三層の中間層の板状部材である流体抵抗形成板５は、例えば厚さ５０μｍを越えない高剛性な材料からなり、図２に示すように、流体抵抗部となる細溝（スリット溝）１４の加圧室１０側の端部及び共通インク流路１１側の端部に大きく開口した膨出部である第１開口部１５、第２開口部１６を有する平面略骨形状の貫通溝（貫通穴）１３を形成した板状部材である。すなわち、この貫通溝１３は両端に大きく開口した括れ部を有する形状の溝である。
【００１９】
そして、流体抵抗形成板５の貫通溝１３の第１開口部１５を加圧室１０に通じる位置に配置し、第２開口部１６を共通インク流路１１に通じる位置に配置している。これにより、インク供給路１２は、板状部材の第一の面側から貫通して形成された溝１３を経由して、板状部材（流体抵抗形成板５）の第一の面（接続板６側の面）の裏面の第二の面側（加圧室形成板１側の面）へと繋がる。この場合、第１開口部１５はそのまま加圧室１０に臨んで連通し、また第２開口部１６は接続板６に形成した貫通穴からなる共通インク流路連通穴１７を介して共通インク流路１１に連通している。
【００２０】
また、ノズル板８には各加圧室１０に対応して複数のノズル１８を形成し、流体抵抗形成板５、接続板６及び共通インク流路形成板７にはこれらの各ノズル１８を加圧室１０を連通するノズル連通路１９を形成する貫通穴を形成している。
【００２１】
このように構成したインクジェットヘッドにおいては、圧電素子４に駆動電圧を印加することによって、圧電素子４の伸縮が生じて振動板２が加圧室１０側に変形変位して加圧室１０の内容積が減少し、加圧室１０内圧力が上昇してノズル連通路１９を通じてノズル１８からインク滴が吐出される。
【００２２】
このとき、加圧室１０内のインクはインク供給路１２を通じて共通インク流路１１側にも流入しようとするが、インク供給路１２が流体抵抗となって共通インク流路１１側へのインク流入が抑制されるので、効率的なインク滴吐出を行なうことができる。
【００２３】
そして、インク滴吐出の終了に伴い、加圧室１０内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動電圧の放電過程によって加圧室１０内に負圧が発生してインク充填行程へ移行し、共通インク流路１１から接続板６の共通インク流路連通穴１７、流体抵抗形成板５の貫通溝１３からなるインク供給路１２を通じて加圧室１０内にインクが充填される。そして、ノズル１８の出口付近のインクメニスカス面の振動が減衰し、ある程度定常状態に戻れば次のインク滴吐出動作に移行する。
【００２４】
このように、このインクジェットヘッドにおいては、上述したようにインク供給路１２を形成する部材には、細溝１４の加圧室１０側端部及び共通インク流路１１側端部に大きく開口した膨出部である第１開口部１５、第２開口部１６を有する平面略骨形状の貫通溝１３を形成した流体抵抗形成板５を含み、この流体抵抗形成板５の貫通溝１３で形成される流路をインク供給路１２の少なくとも一部としている。
【００２５】
これにより流体抵抗形成板５の貫通溝１３の中央部に位置するスリット溝（細溝）１４がインク供給路１２中の流体抵抗部を形成する。この流体抵抗部の流体抵抗は、流体抵抗形成板５の厚さと細溝１４の幅と長さによって決定される。細溝１４が長辺長ａ、短辺長ｂの断面長方形状をなす場合、流れる流量Ｑは、Ｑ∝ａ*ｂ3で求められることから、短辺長ｂに大きく支配される。
【００２６】
したがって、厚みが均一で薄い材料である板状部材（流体抵抗形成板５）を用いて流体抵抗部となる細溝（スリット溝）１４を形成することで、スリット溝の形状のバラツキの影響を受け難く安定した流体抵抗を有するインク供給路を得ることができる。また、厚みの薄い板を用いることで、溝幅を比較的大きくすることができるので、金属板のエッチング等でも高精度な微細加工が可能になり、低コスト化を図れる。
【００２７】
ここで、流体抵抗部となる細溝１４の両端部に形成する大きく開口した膨出部である第１、第２開口部１５、１６の形状（平面形状）について図３乃至図５を参照して説明する。
この第１、第２開口部１５、１６の形状（平面形状）としては、図３（ａ）に示すように平面方形状とすることができる。ただし、この形状では細溝１４と第１、第２開口部１５，１６との接続部に角張った角部が生じることから、この角部付近にインク滴吐出特性に悪影響を及ぼす気泡がトラップされ易くなる。
【００２８】
そこで、第１、第２開口部１５、１６の形状（平面形状）としては、図４に示すように楕円形状にして、細溝１４と第１、第２開口部１５，１６との接続部が滑らかになるようにすることで、気泡のトラップを低減することができる。ただし、この楕円形状でも（溝幅と楕円の径によるが）細溝１４から第１開口部１５に流れ込むインクが開口部１５の壁面に沿いにくく、渦流が発生するおそれがある。したがって、楕円形状にする場合には少なくともインク流れ方向を長径にすることが好ましい。
【００２９】
より好ましい第１、第２開口部１５、１６の形状（平面形状）としては、図５（ａ）或いは（ｂ）に示すように、インクの流れ方向に対して略斜めに広がる壁面１５ａ、１６ａ又は１５ｂ、１６ｂを有していることである。つまり、細溝１４と第１、第２開口部１５、１６とのなす角度θが鈍角になり、溝１４から第１開口部１５の流入付近に三角州形状が形成されることが好ましい。このような形状にすれば、細溝１４から第１開口部１５に流入するインクは壁面１５ａ、１５ａに沿って全体的に広がり易くなり、気泡のトラップや渦流の発生も極めて低減する。
【００３０】
これらの場合、第１、第２開口部１５、１６は同じ形状としているが、加圧室１０側の第１開口部１５は例えば図５（ａ）又は（ｂ）に示すような形状とし、共通インク流路１１側の第２開口部１６は図４に示すような形状とするなど、両方の開口部１５、１６の形状を異ならせることもできる。
【００３１】
次に、第１、第２開口部１５、１６とこれに対応する加圧室１０側の開口（ここでは凹部３の開口）及び共通インク流路１１側の開口（ここでは接続板６の共通インク流路連通穴１７）との位置関係について図６を参照して説明する。
前述したように流体抵抗部となる細溝１４による流体抵抗値は細溝１４の幅、厚さ、長さで決定されるので、同図（ａ）に示すように、第１開口部１５に対応する加圧室１０側の開口位置は細溝１４の端部とし、同様に第２開口部１６に対応する共通インク流路１１側の開口位置は細溝１４の端部とすることで、細溝１４によって定まる抵抗値の流体抵抗を形成することができる。
【００３２】
ところで、この実施形態のようにインク供給路を複数の板状部材を積層して形成すると、板状部材同士の接合位置ずれが避けられないので、その位置ずれによって、同図（ｂ）に示すように加圧室１０側の開口が細溝１４の端部からずれて第１開口部１５に入り込み、同様に共通インク流路１１側の開口が細溝１４の端部からずれて細溝１４にかかることが生じ得る。このような状態になると、流体抵抗となる細溝１４の長さなどが変化してしまい、所望の流体抵抗値を得られなくなるおそれがある。その結果、流体抵抗値にバラツキが生じる。
【００３３】
したがって、同図（ｃ）に示すように、加圧室１０側の開口（ここでは凹部３の開口）及び共通インク流路１１側の開口（ここでは接続板６の共通インク流路連通穴１７）は第１、第２開口部１５、１６側に入り込み、これらの開口部１５，１６以外の部分、すなわち中央の細溝１４にかからない位置関係とすることが好ましく、これにより流体抵抗値の変動やバラツキを低減することができる。
【００３４】
次に、この実施形態では貫通溝１３を形成した流体抵抗形成板５を上下から加圧室形成板１と接続板６で挟んでサンドイッチにした三層構造としているが、このように複数の板状部材を積層してインク供給路を形成する場合、積層される部材の材質が異なると、積層、接合する際に加熱を伴うことによって熱膨張率の差などに起因した反りが発生し易くなる。
【００３５】
したがって、複数の板状部材を積層するにあたっては、すべてが同一材料であることが好ましいが、中間層を形成する板状部材（ここでは流体抵抗形成板５）のみが別材料になる場合には、中間層の板状部材を挟みこむ２枚の板状部材（ここでは加圧室形成板１と接続板６）の材質と厚さを等しくし、三層を同時に接合することで、接合時の反りが低減する。
【００３６】
このような接合を行うことで、異種材料を反りなく積層することができ、精密な加工形状が必要とされる中間層の板状部材の材料の選択の幅を広げることができる。
【００３７】
中間層となる板状部材としては、できるだけ金属やセラミックスなどの高剛性材料を用いることが好ましい。中間層に低剛性材料を使用すると、積層、接合時に大きな圧力が作用した場合に中間層が潰されて、インク供給路のギャップの高さや幅が狭まり、流体抵抗が不均一になるなどの不都合が生じる。
【００３８】
そこで、中間層の板状部材としては、厚みが均一で薄く高剛性な材料が最も適しており、例えば、ステンレス、銅、リン青銅、ニッケルなどの金属板を挙げることができる。これらの金属板は、安価であるだけでなく、エッチング等の量産性に富んだ加工が可能である。特にステンレスは市場性が高いために安価で、エッチングやプレスなどの加工ができ、耐インク性の点でも優れている。また、ニッケル系の材料もエレクトロフォーミング工法により高品質な微細形状を実現することができる。
【００３９】
こうした金属材料を用いる場合には、熱処理や酸処理によって表面に酸化層を形成することにより、耐インク性が向上すると共に濡れ性が良くなるため、接着性も向上する。特に熱処理は、接合前だけでなく穴加工前に行なっておくことで、金属材料の熱収縮による形状変化による接合時の反りの発生を回避し、かつ寸法精度の良い流路を形成することができる。
【００４０】
次に、本発明の第２実施形態について図７及び図８を参照して説明する。なお、図７は同実施形態に係るインクジェットヘッドの断面説明図、図８は図７の透過状態で示す平面説明図である。
【００４１】
このインクジェットヘッドは、加圧室を形成する貫通穴を有する加圧室形成板２１の下面側に振動板２２を設け、この振動板２２の外面に積層型の圧電素子２４を設けてアクチュエータ部を構成している。また、加圧室形成板２１上には、流体抵抗形成板２５、接続板２６、共通インク流路形成板２７及びノズル板２８を順次積層して、複数の加圧室３０、これらの複数の加圧室３０にインクを供給するための共通インク流路（共通インク室）３１、共通インク流路３１から加圧室３０にインクを供給するインク流路となるインク供給路３２を形成している。
【００４２】
ここで、インク供給路３２は加圧室形成板２１と流体抵抗形成板２５と接続板２６の三層を板状部材を積層することで形成されるものである。これら三層の中間層である流体抵抗形成板２５は、図８に示すように、流体抵抗部となる細溝３４の加圧室３０側の端部及び共通インク流路３１側の端部に大きく開口した膨出部である第１開口部３５、第２開口部３６を有する平面略骨形状の貫通溝（貫通穴）３３を形成した板状部材である。すなわち、貫通溝３３は両端が大きく開口した括れ部を有する形状の溝である。
【００４３】
そして、流体抵抗形成板２５の貫通溝３３の第１開口部３５を加圧室３０に通じる位置に配置し、第２開口部３６を共通インク流路３１に通じる位置に配置している。この場合、第１開口部３５はそのまま加圧室３０に臨んで連通し、また第２開口部３６は接続板３６に形成した共通インク流路連通穴３７を介して共通インク流路３１に連通している。
【００４４】
また、ノズル板３８には各加圧室３０に対応して複数のノズル３８を形成し、流体抵抗形成板２５、接続板２６及び共通インク流路形成板２７にはこれらの各ノズル３８を加圧室３０を連通する貫通穴からなるノズル連通路３９を形成している。
【００４５】
このインクジェットヘッドにおいても、上述した第１実施形態のインクジェットヘッドと同様な作用効果を得ることができる。
【００４６】
そこで、以下に本発明のより具体的な実施例について説明する。
（実施例１）
先ず、実施例１について前述した図１及び図２をも参照して説明する。
このインクジェットヘッドは、第１実施形態に係るものであり、加圧室形成板１に結晶面方位（１００）の単結晶Ｓi基板を用いて、このＳi基板に熱酸化膜を形成し、振動板２の形状に対応してレジストをパターニングし、レジストを開口後、フッ酸系エッチング溶液或いはＫＯＨ水溶液を用いてＳｉ基板エッチングして、加圧室１０となる凹部３及び凹部３の底部である振動板２を形成した。このときの振動板２の厚さは約７μｍ、幅２００μｍとなるようにした。
【００４７】
そして、振動板２の外面側（裏面側）に圧電素子中の鉛のＳi基板への拡散を防止する中間層としてのジルコニアをスパッタ法にて厚さ１μｍで成膜し、この中間層上に厚さ５μｍの白金電極をスクリーン印刷法にて形成した。さらに重ねて、ＰＺＴを主成分とする圧電体の仮焼粉をペースト加工したものを厚さ２０μｍにスクリーン印刷し、９００〜１１００℃の温度で大気中にて焼成した。この焼成後の圧電体の上に銀電極をパターニングして、圧電素子４を形成した。
【００４８】
一方、流体抵抗形成板５には厚さ３０μｍのコバール板を用いて、直径２００μｍのノズル連通穴１９を形成する穴、及び貫通溝１３をエッチングで加工形成した。この貫通溝１３は図３に示すように細いスリット溝（細溝）１４の両端部に大きく開口した膨出部である第１、第２開口部１５，１６を有する括れ部を有する形状の貫通穴であり、両端の開口部１５、１６は直径１８０μｍの略円形状とし、中央のスリット部（細溝１４）は幅６０μｍ、長さ３００μｍとした。
【００４９】
そして、この流体抵抗形成板５に金メッキを施した後、振動板２を形成したＳｉ基板からなる加圧室形成板１上に位置決めして重ね合せ、窒素雰囲気中で４５０℃で加熱して両者を接合した。さらに、直径２００μｍのノズル連通穴１９を形成する穴と共通インク流路連通穴１７を有する接続板６を厚さ１００μｍのコバール板で形成し、この接続板６をエポキシ系接着剤（セメダイン製ＥＰ−１７０：商品名）を用いて１１０℃で加熱硬化させて接合した。
【００５０】
さらに、共通インク流路１１を形成する貫通穴とノズル連通穴１９を形成する貫通穴を有する共通インク流路形成板７を厚さ１００μｍのコバール板で形成し、接続板６上に接着した。最後に、ニッケルの電鋳で直径３０μｍのノズル１８を形成し、表面にＰＴＦＥの撥水層を形成した厚さ５０μｍのノズル板８を共通インク流路形成板７上に接合した。
【００５１】
このような工法により１００dpiのインクジェットヘッドを形成し、噴射実験を行なったところ、良好な印字特性を得ることができた。
【００５２】
（実施例２）
次に、第２実施例について前述した図７及び図８を参照して説明する。
このインクジェットヘッドは、上述した第２実施形態に係るものであり、振動板２２、加圧室形成板２１、流体抵抗形成板２５、接続板２６、共通インク流路形成板２７、ノズル板２８を順次積した６層構造となっている。ここで、振動板２２とノズル板２８はニッケル電鋳により形成し、その他の加圧室形成板２１、流体抵抗形成板２５、接続板２６、共通インク流路形成板２７はステンレス板のエッチングにより形成した。
【００５３】
この場合、加圧室３０の幅は約１００μｍとし、ノズル連通路３９と共通インク流路連通穴１７の直径は１００μｍとした。振動板２２は略長方形状で、長さ２ｍｍ、幅４０μｍ、厚さ３０μの加圧室３０の周囲を厚さ５μｍの薄肉部で囲む構造とした。ステンレス板は、流体抵抗形成板（流体抵抗形成板）２５のみ厚さ２５μｍとし、加圧室形成板２１、接続板２６、共通インク流路形成板２７は厚さ１００μｍとした。流体抵抗形成板２５の貫通溝３３は両端に設けた直径１００μｍの略円形状の穴である第１、第２開口部３５，３６を幅６０μｍ、長さ２００μｍの細溝３４で接続した形状とした。
【００５４】
そして、これらの各板状部材をインクに対する長期信頼性に優れるポリイミド系の接着剤で加圧室形成板２１−流体抵抗形成板２５−接続板２６−ノズル板２７−振動板２２の順に、温度２１０℃、圧力１００ｋｇｆ／ｃｍ２で接着し、最後に振動板２２を駆動するアクチュエータとしての積層型圧電素子２４を接合しようとしたところ、最初の加圧室形成板２１と流体抵抗形成板２５との接着で板に５００μｍ以上の反りが発生し、以後の接着に支障を来した。
【００５５】
そこで、使用した接着剤の硬化温度が２００℃以上と高温であることと、加圧室形成板２１と流体抵抗形成板２５の板厚の違いによる熱収縮率の違いなどが原因と推測して、加圧室形成板２１、流体抵抗形成板２５及び接続板２６を同時に接合し、薄い流体抵抗形成板２５を厚い加圧室形成板２１と接続板２６で挟む形で接合したところ、接合後の反り量が１００μｍ程度に減少した。
【００５６】
さらに、これらの加圧室形成板２１、流体抵抗形成板２５及び接続板２６に接着剤を塗布する前に３００℃で熱処理を行なったところ、加圧室形成板２１、流体抵抗形成板２５及び接続板２６の接合面が酸化され、接着剤をより均一に塗布でき、接着強度が向上した。しかも、接着後の板の反り量が５０μｍ程度に小さくなり、すべての層（板状部材）を良好に接着することができた。
【００５７】
比較実験として、液室部品を塩化第二鉄水溶液に数分間浸折したところ、同様に接着強度が増加する効果が得られた。
【００５８】
また、より高精度な形状の流体抵抗形成板２５をニッケル電鋳で形成した板状部材、ポリイミドフィルムに貫通溝をエキシマレーザ加工で形成した板状部材につき、上記の方法でサンドイッチ状態にして接合したところ、良好に接合することができた。
【００５９】
これらの３種類の材料の流体抵抗形成板２５を用いたインクジェットヘッドを製作して、その噴射特性を評価した。その結果、ポリイミドフィルムを用いた流体抵抗形成板２５を有するヘッドの場合、チャンネル間の特性バラツキが若干大きい結果となった。これは、接着時の圧力が大きく流体抵抗形成板２５の潰れに起因している可能性があることから、確認のために流体抵抗形成板２５をガラス板で挟み、同様の条件で加熱加圧して接合し、硬化後に流体抵抗部（細溝３４）を観察した結果、細溝に不均一な変形があり、ギャップの高さも不均一であることが確認された。そこで、硬化圧力が７ｋgｆ／ｃｍ2程度の接着剤に切り替えて同様の観察を行なったところ、ポリイミドフィルムでも変形が無く、噴射特性も安定することを確認した。
【００６０】
これに対して、流体抵抗形成板２５にステンレス板、ニッケル電鋳板を用いたヘッドについても同様に観察したところ、流体抵抗部の変形がないことが確認された。これより、噴射特性に影響するレベルの変形が流体抵抗部に生じるか否かは、使用する接着剤や液室の形状などの条件にもよるが、流体抵抗形成板２５のの剛性を高くすることにより前記条件が緩くなり、その結果接着剤等の選択の余裕度が広がり好ましいことが分かる。
【００６１】
（実施例３）
次に、実施例３について実施例２と同様に図７及び図８を参照して説明する。このインクジェットヘッドでは、上記実施例２の流体抵抗形成板２５を厚さ３０μｍのニッケル板で形成した。そして、インク供給路３２を形成している第１、第２開口部３５、３６の形状とインク滴吐出特性の関係を見出すために、第１、第２開口部３５、３６の形状を図３乃至図５（ａ）に示す形状にした複数のヘッドを製作し、評価した。
【００６２】
先ず、図３に示すように略正方形状の角穴を開口部３５，３６とするスリット溝（細溝）３４を有する貫通溝３３を形成した流体抵抗形成板２５を電鋳で加工した。そして、エポキシ接着剤で各板状部材を接合し、インク噴射実験を行なったところ、インクが吐出されないチャンネルが多数生じた。
【００６３】
この要因を解析するために、振動板３２の代わりにガラス板を貼り付け、インクを注入した時のインクの流れを観察したところ、両端の角穴（開口部３５，３６）の角部に気泡がトラッブされており、このためにインク供給が安定に行なわれなかったり、加圧室内部へ気泡が混入してインク吐出圧が気泡の体積変化に使われる現象が生じて、インク滴非吐出（吐出不能）が起こっていることが確認された。
【００６４】
そこで、開口部３５，３６の形状を図４に示すような楕円形状にとした流体抵抗形成板２５を同じく電鋳で製作し、インクジェットヘッドを構成して、噴射評価を行なった。その結果、低周波駆動領域でのインク滴吐出は良好な結果が得られたが、高周波駆動でインク滴を吐出した場合に噴射特性が不安定になった。
【００６５】
この要因を解析するため、上記と同様に振動板２２の代わりにガラス板を接合してインクを注入し、液室内部のインクの流れを観察した。その結果、インクの流量が多い場合に、加圧室側の開口部３５のスリット溝（細溝３４）との接続部に渦流が発生しているのが観察され、これにより加圧室３０へのインク供給が不安定になっているものと推測された。
【００６６】
そこで、開口部３５，３６の形状を図５（ａ）に示すように細溝（スリット溝）３４の出入口でのインクの流れの速度変化が比較的滑らかになるように、スリット溝３４の出口から斜めに広がる壁面１５ａを有するテーパー形状として、細溝３４と両端開口部３５、３６の接続部の交わる角度θが鈍角になるようにしたところ、インク流量が多い場合でも渦の発生を防止でき、高周波でのインク滴吐出を良好に行えることを確認した。
【００６７】
この場合、角度θの大きさとしては、スリット幅（溝幅）、開口部の大きさ、駆動周波数など他の条件にもよるが、本実施例の構成でのインクジェットヘッドで１２ｋＨｚ程度の周波数でインク吐出させる場合には、最低でも９０°を越えること、より好ましくは１３５°以上にすると良い。
【００６８】
また、本実施例で示した直線状のテーパーの壁面を形成してスリット溝と開口部とを接続する方法に代えて、図５（ｂ）に示すようにより滑らかな壁面を有する形状として滑らかにインクの流速が変化するような形状にすれば同様な効果が得られる。
【００６９】
（実施例４）
次に、実施例４について前記実施例２と同様に図７及び図８を参照して説明する。
このインクジェットヘッドでは、流体抵抗形成板２５を厚さ３０μｍのステンレス板で形成した。そして、流体抵抗形成板２５に設けた第１、第２開口部３５，３６と加圧室形成板３１の開口及び接続板３６の開口との位置関係について評価するために複数のヘッドを製作した。
【００７０】
先ず、加圧室形成板２１の開口部及び接続板２６の開口部が図６（ａ）に示すようにスリット溝（細溝）３４の端に位置するようにインク供給路を形成する３枚の板の穴位置を決定し、ヘッドを組み立て、噴射評価を行なった。その結果、ヘッド内でインク滴の噴射速度にバラツキがあることが判明した。
【００７１】
この評価を行なったヘッドの組み立て精度は±１５μｍであり、同図（ｂ）に示すように積層時のアライメントズレにより流体抵抗長さがばらつき、噴射特性に影響したものと推測できた。
【００７２】
そこで、同図（ｃ）に示すように、加圧室形成板２１の開口部及び接続板２６の開口部が図６（ａ）に示すようにスリット溝（細溝３４）の端からアライメントズレ分の３０μｍだけ離れる位置に穴位置を決定して、先と同様に積層によりヘッドを構成し、噴射評価を行なったところ、ヘッド内での噴射特性のバラツキが低減し、良好な結果が得られた。
【００７３】
これより複数の板状部材を積層した構成とする場合、中間層の板状部材の溝の開口部と中間層を挟む板状部材の開口との位置関係を、中間層を挟む板状部材の開口が中間層の板状部材の溝の開口部以外の部分にかからない位置関係とすることによってアライメントマージンを確保して高精度の流体抵抗を形成できることが分かる。
【００７４】
なお、上記実施形態においては本発明をピエゾ型インクジェットヘッドに適用した例で説明したが、これ以外の方式のインクジェットヘッド、例えば静電型インクジェットヘッド、バブルジェット(登録商標)方式のインクジェットヘッドなどにも同様に適用することができる。また、溝が貫通溝である例で説明したが、全体が有底の溝とすることもでき、或いは膨出部のみが貫通穴である溝とすることもできる。さらに、加圧室側と共通インク流路側に膨出部（開口部）を有する例で説明しているが、一方の側のみに膨出部を設けることもできる。加圧室側と共通インク流路側に膨出部を設けることで流体抵抗部を溝で完結することができ、より高精度なインク供給路となる。また、前述したように本発明に係るインクジェットヘッドはプリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像形成装置（画像記録装置）に搭載することができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るインクジェットヘッドによれば、インク供給路を形成する部材は、金属又はセラミックスからなる板状部材を含んで形成され、板状部材は、板状部材を貫通して形成され、加圧室側と共通インク流路側とに略円形状又は楕円形状の膨出部が形成された溝を有し、溝は、板状部材の厚み方向と垂直な方向に、一方の膨出部、括り部、他方の膨出部の順に形成された形状であり、インク供給路は、板状部材の第一の面側から貫通して形成された溝を経由して、板状部材の第一の面の裏面の第二の面側へと繋がる構成としたので、高精度のインク供給路を形成することができる。
【００７６】
ここで、板状部材の溝の加圧液室側の膨出部はインクの流れ方向に対して略斜めに広がる壁面を有している構成とすることで、気泡の滞留や渦の発生を防止でき、バラツキの少ない安定したインク滴吐出が行える。また、インク供給路を形成する部材は部材を三層積層して形成され、中間層の板状部材に膨出部を有する溝が形成されている構成とすることで、高精度のインク供給路を容易に形成することができる。この場合、中間層の板状部材を挟む二つの部材は同じ材質で厚さが等しいことで、平面性の高い液室部材を形成することができる。
【００７７】
また、板状部材は金属材料からなり、表面に酸化膜が形成されている構成とすることで接合性を向上させることができる。また、板状部材を挟む部材には板状部材の溝の膨出部に対応する開口を有し、この開口は板状部材の溝の内の膨出部以外の部分にかからない構成とすることで、接合時に位置ずれによる流体抵抗部の抵抗値変化を防止でき、高精度の流体抵抗部を形成できる。
【００７８】
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係るインクジェットヘッドを搭載しているので、安定したインク滴吐出を行える。
【００７９】
本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法によれば、三層積層のインクジェットヘッドを製造する製造方法において、三層の積層部材の接合を同時に行う構成としたので、平面性及び接合性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るインクジェットヘッドの断面説明図
【図２】図１の透過状態で示す平面説明図
【図３】溝の開口部の平面形状の一例を示す説明図
【図４】溝の開口部の平面形状の他の例を示す説明図
【図５】溝の開口部の平面形状の更に他の例を示す説明図
【図６】溝の開口部とこれに対応する開口部の位置関係を説明する説明図
【図７】本発明の第２実施形態に係るインクジェットヘッドの断面説明図
【図８】図７の透過状態で示す平面説明図
【符号の説明】
１，２１…加圧室形成板、２，２２…振動板、４，２４…圧電素子、５，２５…流体抵抗形成板、６，２６…接続板、７，２７…共通インク流路形成板、８，２８…ノズル板、１０，３０…加圧液室、１１，３１…共通インク流路、１２，３２…インク供給路、１３，３３…貫通溝、１４，３４…細溝、１５，３５…第１開口部、１６，３６…第２開口部、１７，３７…共通インク流路連通穴、１８，３８…ノズル、１９，３９…ノズル連通路。
【図１】
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【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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