(57)【要約】【課題】低コスト化と小型化を可能にし、さらにリザーバ内の圧力変動を抑制でき、ノズル列やノズル位置のバラツキを抑えて着弾位置精度を確保することができる液滴吐出ヘッド等を提供する。【解決手段】液滴を吐出するためのヘッド部が複数重ねられ、各ヘッド部Ａ、Ｂは、複数のノズル孔６１に個々に連通する吐出室７０と、吐出室の底部をなす振動板と、複数の吐出室に共通に連通するリザーバ８０と、振動板と微小間隔を隔てて対向する電極とを有し、互いに隣接する２つのヘッド部Ａ、Ｂは、それらの間に共通基板３０を共有しており、一方のヘッド部Ａの電極３２を共通基板３０の一方の面に設け、他方のヘッド部Ｂの吐出室７０を共通基板３０の他方の面により区画形成する液滴吐出ヘッドにおいて、複数のノズル孔６１が形成された一つのノズル基板６０が、各ヘッド部を構成する積層基板の液滴吐出側の端面全面に接合される。【選択図】図２
2009018512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するためのヘッド部が複数重ねられた液滴吐出ヘッドであって、
各ヘッド部は、複数のノズル孔に個々に連通する吐出室と、前記吐出室の底部をなす振動板と、前記複数の吐出室に共通に連通するリザーバと、前記振動板と微小間隔を隔てて対向する電極とを有し、前記振動板と前記電極との間に電圧を印加することにより、前記振動板を変位させて、前記吐出室の容積を変化させ、前記ノズル孔から前記吐出室内の液体を液滴として吐出するように構成され、
互いに隣接する２つのヘッド部は、それらの間に共通基板を共有しており、一方のヘッド部の電極を前記共通基板の一方の面に設け、他方のヘッド部の吐出室を前記共通基板の他方の面により区画形成する液滴吐出ヘッドにおいて、
前記複数のノズル孔が形成された一つのノズル基板が、前記各ヘッド部を構成する積層基板の液滴吐出側の端面全面に接合されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
液滴を吐出するためのヘッド部が複数重ねられた液滴吐出ヘッドであって、
各ヘッド部は、複数のノズル孔に個々に連通する吐出室と、前記吐出室の底部をなす振動板と、前記複数の吐出室に共通に連通するリザーバと、前記振動板と微小間隔を隔てて対向する電極とを有し、前記振動板と前記電極との間に電圧を印加することにより、前記振動板を変位させて、前記吐出室の容積を変化させ、前記ノズル孔から前記吐出室内の液体を液滴として吐出するように構成され、
互いに隣接する２つのヘッド部は、それらの間に共通基板を共有しており、一方のヘッド部の電極を前記共通基板の一方の面に設け、他方のヘッド部の電極を前記共通基板の他方の面に設けた液滴吐出ヘッドにおいて、
前記複数のノズル孔が形成された一つのノズル基板が、前記各ヘッド部を構成する積層基板の液滴吐出側の端面全面に接合されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
液滴を吐出するためのヘッド部が複数重ねられた液滴吐出ヘッドであって、
各ヘッド部は、複数のノズル孔に個々に連通する吐出室と、前記吐出室の底部をなす振動板と、前記複数の吐出室に共通に連通するリザーバと、前記振動板と微小間隔を隔てて対向する電極とを有し、前記振動板と前記電極との間に電圧を印加することにより、前記振動板を変位させて、前記吐出室の容積を変化させ、前記ノズル孔から前記吐出室内の液体を液滴として吐出するように構成され、
互いに隣接する２つのヘッド部は、それらの間に共通基板を共有しており、一方のヘッド部の吐出室を前記共通基板の一方の面により区画形成し、他方のヘッド部の吐出室を前記共通基板の他方の面により区画形成する液滴吐出ヘッドにおいて、
前記複数のノズル孔が形成された一つのノズル基板が、前記各ヘッド部を構成する積層基板の液滴吐出側の端面全面に接合されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記リザーバには、ダイアフラムが設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記吐出室は、一様な断面積を有し、前記各ヘッド部の液滴吐出側の基板端面にまで延びる溝により形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
前記互いに隣接する２つのヘッド部は、前記共通基板を介して、前記一方のヘッド部と前記他方のヘッド部とが対称な形状に配置されていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
前記共通基板には、前記振動板を有する振動基板が接合され、前記共通基板と前記振動基板とが交互に積層されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
前記各ヘッド部の電極取り出し部が、中央部側に位置する前記共通基板からの突出長さを異ならせることにより、階段状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドを搭載したことを特徴とする液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンタ等に用いられる液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタ等の液滴装置に搭載される液滴吐出ヘッドとして、複数のヘッド部を重ねたものがある（例えば、特許文献１参照）。具体的には、液滴を吐出するためのヘッド部Ａ、Ｂが複数重ねられており、互いに隣接する２つのヘッド部Ａとヘッド部Ｂとは、それらの間に共通基板を共有しており、一方のヘッド部Ｂの電極が共通基板の一方の面に設けられているとともに、共通基板の他方の面より他方のヘッド部Ａの収容室が区画形成されている。また互いに隣接する２つのヘッド部Ａとヘッド部Ａとは、それらの間に共通基板を共有しており、一方のヘッド部Ａの電極が共通基板の一方の面に設けられているとともに、共通基板の他方の面に他方のヘッド部Ａの電極が設けられている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−８２３１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記構成の液滴吐出ヘッドは、基板の共有化、製造工程の効率化により、低コスト化、小型化が図られているが、以下の課題がある。
（１）ダイアフラム機能が設けられていないため、リザーバ内の圧力変動を抑制することができない。
（２）基板厚みのバラツキがヘッド部のノズル列やノズル位置のバラツキとなるため、着弾位置精度が悪化してしまう。
【０００５】
本発明は、特許文献１に開示された液滴吐出ヘッドを改良したものであり、低コスト化と小型化を可能にしたうえで、さらにリザーバ内の圧力変動を抑制することができ、またノズル列やノズル位置のバラツキを抑えて着弾位置精度を確保することができる液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するためのヘッド部が複数重ねられた液滴吐出ヘッドであって、各ヘッド部は、複数のノズル孔に個々に連通する吐出室と、吐出室の底部をなす振動板と、複数の吐出室に共通に連通するリザーバと、振動板と微小間隔を隔てて対向する電極とを有し、振動板と電極との間に電圧を印加することにより、振動板を変位させて、吐出室の容積を変化させ、ノズル孔から吐出室内の液体を液滴として吐出するように構成され、互いに隣接する２つのヘッド部は、それらの間に共通基板を共有しており、一方のヘッド部の電極を共通基板の一方の面に設け、他方のヘッド部の吐出室を共通基板の他方の面により区画形成する液滴吐出ヘッドにおいて、複数のノズル孔が形成された一つのノズル基板が、各ヘッド部を構成する積層基板の液滴吐出側の端面全面に接合されているものである。
【０００７】
このように、複数のノズル孔が形成された一つのノズル基板を用いることにより、ノズル位置およびノズル間隔を高精度に形成することができるため、このノズル基板を各ヘッド部を構成する積層基板の液滴吐出側の端面全面に接合することにより、各ヘッド部を構成する積層基板の厚みのバラツキによる累積誤差を吸収することができる。したがって、各ヘッド部における基板厚みのバラツキによるノズル列やノズル位置のバラツキを抑えて着弾位置精度を確保することができる。
【０００８】
第２の発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するためのヘッド部が複数重ねられた液滴吐出ヘッドであって、各ヘッド部は、複数のノズル孔に個々に連通する吐出室と、吐出室の底部をなす振動板と、複数の吐出室に共通に連通するリザーバと、振動板と微小間隔を隔てて対向する電極とを有し、振動板と電極との間に電圧を印加することにより、振動板を変位させて、吐出室の容積を変化させ、ノズル孔から吐出室内の液体を液滴として吐出するように構成され、互いに隣接する２つのヘッド部は、それらの間に共通基板を共有しており、一方のヘッド部の電極を共通基板の一方の面に設け、他方のヘッド部の電極を共通基板の他方の面に設けた液滴吐出ヘッドにおいて、複数のノズル孔が形成された一つのノズル基板が、各ヘッド部を構成する積層基板の液滴吐出側の端面全面に接合されているものである。
【０００９】
第２の発明においても、複数のノズル孔が形成された一つのノズル基板が、各ヘッド部を構成する積層基板の液滴吐出側の端面全面に接合されているので、第１の発明と同様に、各ヘッド部における基板厚みのバラツキによるノズル列やノズル位置のバラツキを抑えて着弾位置精度を確保することができる。
【００１０】
第３の発明に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するためのヘッド部が複数重ねられた液滴吐出ヘッドであって、各ヘッド部は、複数のノズル孔に個々に連通する吐出室と、吐出室の底部をなす振動板と、複数の吐出室に共通に連通するリザーバと、振動板と微小間隔を隔てて対向する電極とを有し、振動板と電極との間に電圧を印加することにより、振動板を変位させて、吐出室の容積を変化させ、ノズル孔から吐出室内の液体を液滴として吐出するように構成され、互いに隣接する２つのヘッド部は、それらの間に共通基板を共有しており、一方のヘッド部の吐出室を共通基板の一方の面により区画形成し、他方のヘッド部の吐出室を共通基板の他方の面により区画形成する液滴吐出ヘッドにおいて、複数のノズル孔が形成された一つのノズル基板が、各ヘッド部を構成する積層基板の液滴吐出側の端面全面に接合されているものである。
【００１１】
第３の発明においても、複数のノズル孔が形成された一つのノズル基板が、各ヘッド部を構成する積層基板の液滴吐出側の端面全面に接合されているので、第１の発明と同様に、各ヘッド部における基板厚みのバラツキによるノズル列やノズル位置のバラツキを抑えて着弾位置精度を確保することができる。
【００１２】
また、以上の第１から第３の発明においては、互いに隣接する２つのヘッド部が共通基板を共有しているので、液滴吐出ヘッドの低コスト化と小型化が可能である。
【００１３】
また、リザーバには、ダイアフラムが設けられているものである。
リザーバにダイアフラムを設けることにより、液滴吐出時において、リザーバ内に生じる液体圧力の変動を吸収し緩衝することができる。このため、安定した液滴吐出を行うことができ、且つ振動板の減衰時間を短縮することができるので、液滴の吐出時間間隔を短縮することができる。
【００１４】
また、吐出室は、一様な断面積を有し、各ヘッド部の液滴吐出側の基板端面にまで延びる溝により形成されていることが好ましい。
これにより、各ヘッド部を構成する基板の厚みに多少のバラツキがあっても、前述した一つのノズル基板の接合によって、基板厚みのバラツキを吸収することができる。また、一様な断面積を有する溝とすることにより、流路抵抗を減少することができる。
【００１５】
また、互いに隣接する２つのヘッド部は、共通基板を介して、一方のヘッド部と他方のヘッド部とが対称な形状に配置されていることが好ましい。
これにより、各基板の共有化を図ることができ、液滴吐出ヘッドの設計がより簡単なものとなり、コストも下げることができる。
【００１６】
共通基板には、振動板を有する振動基板が接合され、共通基板と振動基板とが交互に積層されていることが好ましい。
これにより、液滴吐出ヘッドの構造をより簡単なものとすることができ、製造工程の短縮によりコストを下げることができる。
【００１７】
各ヘッド部の電極取り出し部が、中央部側に位置する共通基板からの突出長さを異ならせることにより、階段状に形成されていることが好ましい。
これにより、フレキシブル配線基板の接続を容易に行うことができる。
【００１８】
本発明に係る液滴吐出装置は、上記のいずれかの液滴吐出ヘッドを搭載したことを特徴とする。
これにより、吐出性能のよい、小型で多ノズルの液滴吐出装置を安価に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を適用した液滴吐出ヘッドの実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
実施形態１．
図１は本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの概略の構成を分解して示す分解斜視図で、一部を断面図で示してある。図２は組立状態における液滴吐出ヘッドの断面図である。なお、以下の説明では、液滴吐出ヘッドの上半部と下半部とは同じ構成であるので、主に上半部について説明する。また、図１及び図２中、上側を「上」、下側を「下」という。なお、図１ではノズル基板６０以外は共通基板１０より下方のヘッド部の図示を省略してある。
【００２１】
本実施形態１に係る液滴吐出ヘッド１００は、上下方向のほぼ中央に共通基板１０を有し、この共通基板１０の両面側に、振動基板２０、共通基板３０、振動基板４０、端部基板５０が順次積層（接合）されている。つまり、液滴吐出ヘッド１００は、共通基板１０に対して、上下にほぼ対称な構成をなすように、振動基板２０、共通基板３０、振動基板４０、端部基板５０が順次積層（接合）されている。
【００２２】
ここで、上記の各基板において、形状形成した後に切断し、各々を接合しても良いし、各基板において形状形成した後にウエハ状態で接合して、チップ形態に切断する順序でも良い。そして、チップ形態のヘッドチップの液滴吐出側の端面全面に、予め複数のノズル孔６１が形成された一つのノズル基板６０が接着により接合される（貼り合わされる）。
また、チップ形態では、各液滴吐出列（図１のノズル孔６１の横方向の配列）に対応するフレキシブル配線基板接続部（電極取り出し部ともいう）９１が階段状になっている。つまり、中央部の共通基板１０の端面からの、振動基板２０、共通基板３０、振動基板４０、端部基板５０の突出長さが順次短くなるように異ならせることにより、電極取り出し部９１の突出長さが階段状に形成されている。これにより、フレキシブル配線基板（図示せず）の接続を容易に行うことができる。
【００２３】
この液滴吐出ヘッド１００は、図２に示すように、複数のヘッド部Ａ、Ｂが積層された構成となっている。ヘッド部Ａは、共通基板１０、振動基板２０、共通基板３０により構成され、ヘッド部Ｂは、共通基板３０、振動基板４０、端部基板５０により構成されている。また、ノズル基板６０は、各ヘッド部Ａ、Ｂの液滴吐出側の端面全面に接着により接合されている。以下、各基板について詳細に説明する。
【００２４】
共通基板１０は、その両面に複数の凹部１１が形成されているとともに、凹部１１の底面に電極（個別電極）１２が設けられている。電極１２は、特に限定されるものではないが、一般にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）により形成されている。
共通基板１０は、ガラスを主材料として構成されているのが好ましい（陽極接合可能な可動イオンを有するガラス材料が適している）。これにより共通基板１０の加工精度を優れたものとしつつ、また、シリコン基板との接合を陽極接合にて実施することが可能となるため、接合強度の確保、接着剤を用いない接着剤レスによる信頼性確保が可能となる。また、ガラス基板であるため、共通基板１０を比較的安価に得ることができる。なお、このことは共通基板３０、端部基板５０についても同様である。
【００２５】
このような共通基板１０に接合される振動基板２０は、図１及び図２に示すように、電極１２に対応する部位に吐出室７０となる溝２１が形成されている。溝２１は、一様な断面積で、振動基板２０の液滴吐出側の端面にまで延びている。この溝２１により振動基板２０の薄肉化された部分が、電極１２に対し微小間隔を隔てて対向する振動板２３をなしている。また振動基板２０は、溝２１と間隔を隔ててリザーバ８０となる一つの凹部２２が形成されている。この凹部２２は、液体を貯蔵するためのリザーバとしての機能と液滴吐出時に発生する液体圧力の変動を吸収し緩衝する液体圧力緩衝機能を有している。この凹部２２の下部においてもほぼ同形状の凹部２４が設けられている。この凹部２４により凹部２２の底部が薄膜に形成され、ダイアフラム２５となっている。ダイアフラム２５の厚み及び面積は設計にて任意に決定される。ダイアフラム２５の厚みは数μｍである。また、凹部２４の深さも共通基板１０と振動基板２０とを陽極接合した際に、ダイアフラム２５に弊害（接合や割れ等）が生じないような深さとする。凹部２２及び凹部２４はウエハ状態においてドライエッチングまたはウェットエッチングにより形成することができる。
また、凹部２４の空間は空気室となっているため、ダイアフラム２５が上下方向に変位可能となり、これにより液滴吐出時に発生するリザーバ８０内の液体（インク等）の圧力変動を吸収して抑制することができる。
【００２６】
振動基板２０の下面には、シリコンの酸化膜等の絶縁層２６が形成されている。これにより、振動板２３と電極１２との接触による短絡や絶縁破壊を好適に防止することができる。また、絶縁層２６には、シリコンよりも比誘電率の高い誘電材料として、Ａｌ2Ｏ3やＨｆＯ2等のいわゆるＨｉｇｈ−ｋ材（高誘電率ゲート絶縁膜）を用いることもできる。Ｈｉｇｈ−ｋ材を用いることにより静電アクチュエータの発生圧力を高めることができるので、吐出特性を向上させることができる。
また、振動基板２０はシリコンを主材料として構成されている。このことは振動基板４０についても同様である。
【００２７】
このような振動基板２０に接合される共通基板３０は、その一方の面（振動基板４０に対向する側の面）に、前述した共通基板１０と同様の構成により、複数の凹部３１と、凹部３１の底面に形成された電極（個別電極）３２とが設けられている。
この共通基板３０の他方の面（振動基板２０に対向する側の面）には、凹部２１（吐出室７０）と凹部２２（リザーバ８０）とを連通する液滴供給口８２となる溝３３が形成されている。なお、溝３３は振動基板２０に形成してもよい。
また、共通基板３０には、振動基板２０の凹部２２（リザーバ８０）に連通するように液体導入孔３４が貫通形成されている。
【００２８】
共通基板３０に接合される振動基板４０は、液体導入孔４７が設けられている点以外は前述した振動基板２０と同様に構成されている。すなわち、振動基板４０の一方の面（端部基板５０と対向する面）には、共通基板３０の電極３２と対応する部位に吐出室７０となる溝４１と、この溝４１の底部からなる振動板４３とが形成されている。さらに、溝４１と間隔を隔ててリザーバ８０となる凹部４２が形成されている。
振動基板４０の他方の面（共通基板３０と対向する面）には、ダイアフラム４５を形成するための凹部４４と、絶縁層４６とが形成されている。
また、振動基板４０には、共通基板３０に設けられた液体導入孔３４に連通する液体導入孔４７が貫通形成されている。
【００２９】
振動基板４０に接合される端部基板５０には、振動基板４０の凹部４１（吐出室７０）と凹部４２（リザーバ８０）とを連通する液滴供給口８２となる溝５１が形成されている。なお、この溝５１は振動基板４０に形成してもよい。さらに、振動基板４０の凹部４２（リザーバ８０）に連通する液体導入孔５２と、液体導入孔４７に連通する液体導入孔５３とが貫通形成されている。これらの液体導入孔５２、５３には複数種類の液体を貯蔵した液体タンク（図示せず）が接続される。例えば、インクジェットヘッドの場合であれば、上下２つずつの液体導入孔５２、５３にそれぞれ、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの各インクカートリッジを接続することができる。これによりフルカラーの画像を印刷することができる。
【００３０】
この液滴吐出ヘッド１００では、前述のように構成された共通基板１０と、振動基板２０と、共通基板３０とを順次積層（接合）することによりヘッド部Ａが構成され、また共通基板３０と、振動基板４０と、端部基板５０とを順次積層（接合）することによりヘッド部Ｂが構成される。すなわち、互いに隣接する２つのヘッド部である、ヘッド部Ａとヘッド部Ｂとは、共通基板３０を共有しており、共通基板３０の一方の面（振動基板４０に対向する側の面）にはヘッド部Ｂの電極３２が設けられ、かつ、ヘッド部Ａの吐出室７０およびリザーバ８０が共通基板３０の他方の面（振動基板２０に対向する側の面）により区画形成されている。
また、互いに隣接する２つのヘッド部である、ヘッド部Ａ同士は、共通基板１０を共有しており、共通基板１０の一方の面（振動基板２０に対向する側の面）に一方のヘッド部Ａの電極１２が設けられるとともに、共通基板１０の他方の面（振動基板２０に対向する側の面）には他方のヘッド部Ａの電極１２が設けられている。
【００３１】
そして、互いに隣接する２つのヘッド部Ａ、Ａ同士は、共通基板１０を介して、一方のヘッド部Ａと他方のヘッド部Ａとが対称な形状に配置されている。すなわち、互いに隣接する２つのヘッド部Ａ、Ａ同士は、共通基板１０を介して、一方のヘッド部Ａと他方のヘッド部Ａとが鏡像関係となっている。これにより、液滴吐出ヘッド１００の設計がより簡単なものとなり、一方のヘッド部Ａと他方のヘッド部Ａとで共通基板１０および振動基板２０を共有化することができる。これは、ヘッド部Ｂに関しても同様である。
【００３２】
前述のように形状加工を施された、共通基板１０、３０、振動基板２０、４０、および、端部基板５０は、例えばウエハ状態で積層（接合）された後に、チップ形態に切断し、その後各ヘッド部Ａ、Ｂの液滴吐出側の積層基板端面を研磨し、この研磨された積層基板端面に、予め複数のノズル孔６１が形成された一つのノズル基板６０をアライメントして、接着剤にて接合する（貼り合わせる）。このノズル基板６０は、ウエハ状態にて誘導結合プラズマエッチングを用いてノズル孔６１が形成され、その後チップ形状に切断される。なお、ノズル基板６０の撥液処理は、ウエハ状態でもチップ状態でも、どちらでも実施して良い。
【００３３】
ノズル基板６０は、フォトリソグラフィー及び誘導結合プラズマエッチング加工によりノズル孔６１が形成されているので、ノズル位置、ノズル径、ノズル深さ等を高精度に形成することができる。したがって、各ヘッド部Ａ、Ｂを構成する積層基板に厚みのバラツキが生じても、基板厚みのバラツキによる累積誤差を一つのノズル基板６０によって吸収することができる。よって、着弾位置精度を高精度に確保することができる。
【００３４】
このように、各ヘッド部Ａ、Ｂを構成する共通基板１０、３０同士、および、振動基板２０、４０同士が同一の形状、構造を有するものとなるので、製造工程の簡略化、効率化が可能となり、製造コストを低下させることができる。
また、少なくとも共通基板１０、３０の厚み、あるいは、共通基板１０、３０および振動基板２０、４０の厚みを薄くすることにより、ノズル孔６１の上下方向の間隔を縮小できるので、液滴吐出ヘッド１００を小型化することができる。
【００３５】
また、各ヘッド部Ａ、Ｂの電極取り出し部９１には、それぞれ、フレキシブル配線基板（図示せず）を介してドライバＩＣ等の駆動制御回路９０が接続される。フレキシブル配線基板（図示せず）は、各ヘッド部Ａ、Ｂの階段状に形成された電極取り出し部９１において、電極端子部９１ａとＰｔ等金属材料からなる共通電極９１ｂとに導電性接着剤等を用いて接続される。
【００３６】
以上のように構成された液滴吐出ヘッド１００の動作について説明する。なお、以下の説明では、ヘッド部Ａの動作について説明し、ヘッド部Ｂの動作については、ヘッド部Ａの動作と同様であるので、説明を省略する。
振動板２３と電極１２との間に、駆動制御回路９０によりパルス電圧を印加すると、振動板２３と電極１２との間に、静電引力（クーロン力）が生じ、この静電引力により、振動板２３は電極１２側へ引き寄せられて撓み、絶縁層２６を介して電極１２に当接する。
この振動板２３の変位により、吐出室７０内の容積が拡大する。その際、インクには、図示しないインクカートリッジから吐出室７０へ向かう圧力（正方向への圧力）とノズル孔６１から吐出室７０へ向かう圧力とが作用している。これらの圧力に対して、ノズル孔６１にはメニスカスの表面張力が作用しているため、空気がノズル孔６１から吐出室７０へ入り込むことが防止され、インクの吐出量に見合った量のインクがインクカートリッジからリザーバ８０および液滴供給口８２を介して吐出室７０へ供給される。このとき、インクカートリッジから凹部２２によるリザーバ８０へのインク供給は、液体導入孔５３、４７、３４を通じて行われる。また、ヘッド部Ｂにおいては、インクカートリッジから凹部４２によるリザーバ８０へのインク供給は、液体導入孔５２を通じて行われる。
このように吐出室７０の容積が拡大された状態から、振動板２３と電極１２との間の電位差を急激に低下させると、振動板２３は、その弾性復元力によって復元し、初期状態となる。これにより、吐出室７０の容積が急激に収縮する。その結果、吐出室７０を満たすインクの一部が、この吐出室７０に連通するノズル孔６１からインク滴として吐出される。
【００３７】
このとき、吐出室７０に加えられた圧力の一部が液滴供給口８２を通じてリザーバ８０を満たすインクに伝達する。リザーバ８０には底部にダイアフラム２５が設けられているので、リザーバ８０内に伝わるインクの圧力は、ダイアフラム２５が凹部２４内で下方へ撓むことによって吸収される。
このように、インク滴吐出の際に生じるインク圧力の変動をダイアフラム２５の上下振動によって早期に吸収し緩衝することができるので、隣接する吐出室へ液体圧力が伝播することを抑制することができる。従って、安定した液滴吐出を行うことができる。また、振動板２３の減衰時間を短縮することができる。その結果、吐出時間間隔が短縮し、印刷速度を速くすることができる。
【００３８】
実施形態２．
図３は本発明の実施形態２に係る液滴吐出ヘッドの概略構成を示す断面図である。本実施形態では、実施形態１との違いを中心に説明する。なお、以下の説明では、図３中、上側を「上」、下側を「下」という。
本実施形態２に係る液滴吐出ヘッド１００ａは、ヘッド部Ａ、Ｂの配置、中央部に配置された基板の形態、電極取り出し部９１の突出形態が異なる以外は、実施形態１と同様である。また、実施形態１と同一の部分は同一の符号を用いるものとする。
この液滴吐出ヘッド１００ａは、上下方向のほぼ中央に、共通基板５０ａを有し、この共通基板５０ａの両面側に、振動基板４０ａ、共通基板３０ａ、振動基板２０ａ、端部基板１０ａが順次積層（接合）された構成となっている。つまり、液滴吐出ヘッド１００ａは、共通基板５０ａに対して、上下にほぼ対称な構成をなすように、振動基板４０ａ、共通基板３０ａ、振動基板２０ａ、端部基板１０ａが順次積層（接合）されている。
【００３９】
共通基板５０ａは、ガラスを主材料とする平坦な基板により形成されており、その両面に、前述した振動基板４０とほぼ同様の構成を有する振動基板４０ａが接合されている。この振動基板４０ａは、その一方の面（共通基板５０ａに対向する側の面）に、吐出室７０となる一様な断面積を有する溝４１と、溝４１の底部をなす振動板４３と、リザーバ８０となる凹部４２と、液滴供給口８２となる溝４８とが形成され、他方の面（共通基板３０ａに対向する側の面）に、凹部４２の底部をなし、ダイアフラム４５を形成する凹部４４と、絶縁層４６とが形成されている。
【００４０】
この振動基板４０ａに接合される共通基板３０ａは、前述した共通基板３０と同様の構成となっており、振動基板４０ａの振動板４３に対向する部位に形成された凹部３１と、凹部３１の底面に形成された電極（個別電極）３２とが設けられている。
この共通基板３０ａに接合される振動基板２０ａは、基板の長さが異なる以外は、前述した振動基板４０ａと同様の構成となっている。すなわち、振動基板２０ａは、その一方の面（共通基板３０ａに対向する側の面）に、吐出室７０となる一様な断面積を有する溝２１と、溝２１の底部をなす振動板２３と、リザーバ８０となる凹部２２と、液滴供給口８２となる溝２８とが形成され、他方の面（端部基板１０ａに対向する側の面）に、凹部２２の底部をなし、ダイアフラム２５を形成する凹部２４と、絶縁層２６とが形成されている。
【００４１】
また、この振動基板２０ａに接合される端部基板１０ａは、基板の長さが異なる以外は、前述した共通基板３０ａと同様の構成となっている。すなわち、振動基板２０ａの振動板２３に対向する部位に形成された凹部１１と、凹部１１の底面に形成された電極（個別電極）１２とが設けられている。
なお、図示は省略するが、振動基板４０ａのリザーバ８０（凹部４２）に連通する液体導入孔が、端部基板１０ａ、振動基板２０ａ、共通基板３０ａを貫通して設けられる。また、振動基板２０ａのリザーバ８０（凹部２２）に連通する液体導入孔が、端部基板１０ａを貫通して設けられる。
【００４２】
このような端部基板１０ａおよび共通基板５０ａを用いて、共通基板５０ａ、振動基板４０ａ、共通基板３０ａ、振動基板２０ａ、端部基板１０ａを順次積層することにより、ヘッド部Ａ、ヘッド部Ｂ、ヘッド部Ｂ、ヘッド部Ａが順次積層されている。すなわち、この液滴吐出ヘッド１００ａでは、互いに隣接する２つのヘッド部Ｂ、Ｂ同士が、平らな共通基板５０ａを介して、一方のヘッド部Ｂと他方のヘッド部Ｂとが対称な形状に配置されている。すなわち、互いに隣接する２つのヘッド部Ｂ、Ｂ同士は、共通基板５０ａを介して、一方のヘッド部Ｂと他方のヘッド部Ｂとが鏡像関係となっている。これにより、液滴吐出ヘッド１００ａの設計がより簡単なものとなり、一方のヘッド部Ｂと他方のヘッド部Ｂとで共通基板５０ａおよび振動基板４０ａを共有化することができる。これは、ヘッド部Ａに関しても同様である。
【００４３】
そして、この液滴吐出ヘッド１００ａは、このように積層された各ヘッド部Ａ、Ｂの液滴吐出側の積層基板の端面を研磨した後、予めノズル孔６１が形成された一つのノズル基板６０ａをアライメントして、その積層基板端面の全面に接着剤にて接合する（貼り合わせる）ことにより構成される。
【００４４】
ノズル基板６０ａは、フォトリソグラフィー及び誘導結合プラズマエッチング加工によりノズル孔６１が形成されているので、ノズル位置、ノズル径、ノズル深さ等を高精度に形成することができる。したがって、各ヘッド部Ａ、Ｂを構成する積層基板に厚みのバラツキが生じても、基板厚みのバラツキによる累積誤差を一つのノズル基板６０ａによって吸収することができる。よって、着弾位置精度を高精度に確保することができる。
【００４５】
このように、各ヘッド部Ａ、Ｂを構成する端部基板１０ａと共通基板３０ａ、および、振動基板２０ａ、４０ａ同士が同一の形状、構造を有するものとなるので、製造工程の簡略化、効率化が可能となり、製造コストを低減化することができる。
また、少なくとも端部基板１０ａと共通基板３０ａの厚み、あるいは、端部基板１０ａ、共通基板３０ａおよび振動基板２０ａ、４０ａの厚みを薄くすることにより、ノズル孔６１の上下方向の間隔を縮小できるので、液滴吐出ヘッド１００ａを小型化することができる。
【００４６】
また、この液滴吐出ヘッド１００ａの電極取り出し部９１においては、共通基板５０ａの端面からの、振動基板４０ａ、共通基板３０ａ、振動基板２０ａ、端部基板１０ａの突出長さが順次長くなるように異ならせることにより、電極取り出し部９１の突出長さが階段状に形成されている。したがって、前述の実施形態１と同様に、フレキシブル配線基板（図示せず）の接続を容易に行うことができる。
【００４７】
さらに、この液滴吐出ヘッド１００ａにおいても、各ヘッド部Ａ、Ｂのリザーバ８０にはダイアフラム４５、２５が設けられているので、液滴吐出時におけるリザーバ８０内の液体圧力の変動をこれらのダイアフラム４５、２５の上下振動によって吸収し緩衝することができる。
【００４８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、本発明の液滴吐出ヘッドを構成する各部は、同様の機能を発揮する任意のものと置換、または、その他の構成を追加することができる。
また、前述した実施形態では、４つのヘッド部を重ねた液滴吐出ヘッドについて説明したが、これに限定されず、２つ以上のヘッド部を重ねた液滴吐出ヘッドであれば、本発明を適用することができる。また、３つ以上のヘッド部を重ねた液滴吐出ヘッドに本発明を適用する場合、互いに隣接する２つのヘッド部が、これらの間に前述したような共通基板を共有していれば、本発明の効果を得ることができる。
【００４９】
また、本発明の液滴吐出ヘッドは、その用途が、例えば図４に示すようなインクジェットプリンタ２００に限られるものでないことはいうまでもない。本発明の液滴吐出ヘッドより吐出可能な液体であれば、どのような材料の液体であってもよい。例えば、液晶ディスプレイのカラーフィルタの製造、有機ＥＬ表示装置の発光部分の形成、遺伝子検査等に用いられる生体分子溶液のマイクロアレイの製造など様々な用途の液滴吐出装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態１に係る液滴吐出ヘッドの概略構成を示す部分断面の分解斜視図。
【図２】組立状態の液滴吐出ヘッドの断面図。
【図３】本発明の実施形態２に係る液滴吐出ヘッドの概略構成を示す断面図。
【図４】本発明の液滴吐出ヘッドを適用したインクジェットプリンタの一例を示す概略斜視図。
【符号の説明】
【００５１】
Ａ  ヘッド部、Ｂ  ヘッド部、１０  共通基板、１０ａ  端部基板、１１  凹部、１２  電極、２０、２０ａ  振動基板、２１  溝、２２  凹部、２３  振動板、２４  凹部、２５  ダイアフラム、２６  絶縁層、２８  溝、３０、３０ａ  共通基板、３１  凹部、３２  電極、３３  溝、３４  液体導入孔、４０、４０ａ  振動基板、４１  溝、４２  凹部、４３  振動板、４４  凹部、４５  ダイアフラム、４６  絶縁層、４７  液体導入孔、４８  溝、５０  端部基板、５０ａ  共通基板、５１  溝、５２  液体導入孔、５３  液体導入孔、６０、６０ａ  ノズル基板、６１  ノズル孔、７０  吐出室、８０  リザーバ、８２  液滴供給口、９０  駆動制御回路、９１  電極取り出し部、１００、１００ａ  液滴吐出ヘッド、２００  インクジェットプリンタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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