JP2002046269A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】階調性をもったインク吐出制御、ドットの高密
度化及び小型化が容易なインクジェットヘッド１を提供
する。 【解決手段】電界誘起歪みを駆動源として変形し圧力室
１２のインクを吐出させる板状アクチュエータ１４を備
えている。アクチュエータ１４の変形する可動部分の厚
さを数μｍとし、該可動部分の平面形状圧力室１２の平
面形状を小判形とする。圧力室１２は複数列に並べ、そ
の端の列の外側に電気接点群３７を設け、相隣る圧力室
１２，１２の間を通して各圧力室１２のアクチュエータ
１４の個別電極に配線する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンタに用いるインクジェットヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平９−２３４８６４号公報にインク
ジェットヘッドの一例が記載されている。それは、イン
クが供給される複数の加圧室を備えている。各加圧室
は、その一面の壁が振動板によって形成されており、該
振動板を圧電素子によって歪ませることによって加圧室
容積を減少させ、該加圧室につながったノズルからイン
クを吐出させるようにしたものである。上記振動板には
補強板が重ねられ、該補強板に圧電素子が重ねられてお
り、該圧電素子の表面に個別電極（上部電極）が形成さ
れ、裏面に共通電極（下部電極）が形成されている。加
圧室の水平断面形状は細長い短冊状に形成されており、
このインクジェットヘッドでは細長い加圧室が横に並ん
でいる。また、このインクジェットヘッドは、加圧室を
形成するブロックとインク溜めやインク吐出ノズルを形
成するブロックとが接合されて形成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のインク
ジェットヘッドの場合、階調性をもったインクの吐出を
行なうことができるように最大吐出量を多くしようとす
れば、圧力室のサイズがそれだけ大きくなり、ドットの
高密度化が図れず、また、ヘッド全体が大きくなるとい
う問題があった。また、圧力室形状が短冊形になされて
いるのはドットの密度をできるだけ高めるためである
が、短冊形の場合、圧力室を形成するブロックとインク
流路を形成するブロック、インク吐出ノズルを形成する
ブロックなどブロック同士を接合するために高い位置合
わせ精度が必要になり、歩留まりが低くなる。

【０００４】本発明は、このような問題を解決するもの
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
問題を、振動板の厚さ、変形量、振動板形状（圧力室の
振動板で覆われる開口部の形状）、圧力室の配置など種
々の観点から解決している。

【０００６】すなわち、請求項１に係る発明は、インク
を供給するための供給口とインクを吐出するための吐出
口とを有する複数の圧力室用凹部が形成されたヘッド本
体と、該ヘッド本体の各凹部を塞ぎ該凹部と共に圧力室
を構成するとともに電界誘起歪みを駆動源として変形し
該圧力室内のインクを吐出させる板状アクチュエータと
を備えているインクジェットヘッドにおいて、上記各圧
力室の最大吐出量Ｖ（ｐｌ）と上記圧力室用凹部の開口
面積に対応する上記アクチュエータの各可動部分の面積
Ａ（μｍ² ）との比Ａ／Ｖが１００００以下となるよう
に、上記アクチュエータの可動部分の変形量が設定され
ていることを特徴とする。

【０００７】ここに、最大吐出量Ｖは、アクチュエータ
の可動部分が圧力室内側へ１回の湾曲変形をすることに
よって該圧力室から吐出されるインクの最大量を意味す
る。

【０００８】比Ａ／Ｖ≦１００００ということは、アク
チュエータの可動部分が小面積であっても多くのインク
を吐出することができることを意味し、階調性をもった
インクの吐出制御に有利になり、また、この可動部分の
面積が小さくなる分、ドットの高密度化に有利になり、
ヘッドの小型化も図れる。

【０００９】請求項２に係る発明は、請求項１に記載さ
れているインクジェットヘッドにおいて、上記比Ａ／Ｖ
＝６０００〜１００００であることを特徴とする。

【００１０】請求項３に係る発明は、比Ａ／Ｖ≦１００
００となるような変形量が得られるアクチュエータの厚
さ、形状に関するものであり、それは、請求項１に記載
されているインクジェットヘッドにおいて、上記アクチ
ュエータの可動部分の厚さが８μｍ以下であり、該アク
チュエータの可動部分は長径Ｌと短径Ｓとの比Ｌ／Ｓが
１〜３の小判形に形成されていることを特徴とする。

【００１１】すなわち、アクチュエータの可動部分の厚
さを８μｍ以下にしているから小さな面積でも大きな変
形量を得ることができ、アクチュエータの可動部分の形
状を小判形にしているから小さな面積でも大きな変形量
を得ることができるものである。

【００１２】請求項４に係る発明は、請求項３に記載さ
れているインクジェットヘッドにおいて、上記アクチュ
エータの可動部分の最大厚さが２〜８μｍであることを
特徴とする。

【００１３】請求項５に係る発明は、請求項３又は請求
項４に記載されているインクジェットヘッドにおいて、
上記アクチュエータは、上記ヘッド本体の各凹部を塞ぎ
該凹部と共に圧力室を構成する振動板と、当該複数の圧
力室に対して個別に設けられ該振動板の各圧力室を構成
する可動部分に接合され該可動部分を変形させて該圧力
室内のインクを吐出させる薄膜圧電素子と、これら圧電
素子に個別に設けられ各圧電素子に電圧を印加するため
の個別電極とを備え、上記振動板の可動部分の厚さが１
〜５μｍであることを特徴とする。

【００１４】この場合は、圧電素子の電界誘起歪みによ
る伸縮によって該圧電素子が接合されている振動板の可
動部分は湾曲変形し、そのことによって圧力室の容積が
変化して該圧力室のインクが吐出される。そして、この
振動板の可動部分の厚さが１〜５μｍであるから、該可
動部分にその面積の割には大きな変形量を得ることがで
きる。

【００１５】請求項６に係る発明は、インクを供給する
ための供給口とインクを吐出するための吐出口とを有す
る複数の圧力室用凹部が形成されたヘッド本体と、該ヘ
ッド本体の各凹部を塞ぎ該凹部と共に圧力室を構成する
とともに電界誘起歪みを駆動源として変形し該圧力室内
のインクを吐出させる板状アクチュエータとを備えてい
るインクジェットヘッドにおいて、上記アクチュエータ
の各圧力室を構成する可動部分の厚さが８μｍ以下、上
記複数の圧力室は複数列に並びその列数が６〜１０列、
並びに当該ヘッドの主走査方向に１パスで打つことがで
きる該主走査方向に直交する副走査方向のドット密度が
３００ｄｐｉ以上という３条件を満足することを特徴と
する。

【００１６】すなわち、所定長さのスペースにできるだ
け多くの圧力室を並べようとしても、所望の圧力室容積
を確保する必要上自ずとその並設個数に限界があり、ド
ット密度３００ｄｐｉ以上を実現するには圧力室を複数
の列に並べて配設する必要がある。しかし、圧力室の列
数が多くなるとそれだけヘッドの大型化を招く。この発
明は、圧力室の列数を６〜１０にすれば、アクチュエー
タの可動部分の厚さを抑えることによって、ヘッドの大
型化を招くことなく３００ｄｐｉ以上の高ドット密度を
実現できることをとらえた点に特徴がある。

【００１７】この点を具体的に説明すると、この発明で
は、まずアクチュエータの可動部分の厚さを抑えること
によって、圧力室用凹部の開口面積（可動部分の面積）
が小さくても必要な吐出量を確保することができるよう
にしている。そして、可動部分の面積を小さくすること
によって１列で並ぶ圧力室数を多くすることができるよ
うにしている。ここに、ドット密度が例えば３００ｄｐ
ｉから６００ｄｐｉになると、単純計算で１列に倍の圧
力室を並べる必要を生ずるが、ドット密度が倍になると
各圧力室が吐出するインク吐出量を半分以下、場合によ
っては１／４以下に抑えることができ、上記可動部分の
面積も小さくなる。このため、１列で並ぶ圧力室数が多
くなり、圧力室列数を過度に増やす必要がない。

【００１８】請求項７に係る発明は、請求項６に記載さ
れているインクジェットヘッドにおいて、上記アクチュ
エータの最大厚さが２〜８μｍ、上記複数の圧力室は複
数列に並びその列数が６〜１０列、並びにドット密度が
３００〜１２００ｄｐｉという３条件を満足することを
特徴とする。

【００１９】請求項８に係る発明は、請求項６又は請求
項７に記載されているインクジェットヘッドにおいて、
上記アクチュエータは、上記ヘッド本体の各凹部を塞ぎ
該凹部と共に圧力室を構成する振動板と、当該複数の圧
力室に対して個別に設けられ該振動板の各圧力室を構成
する可動部分に接合され該可動部分を変形させて該圧力
室内のインクを吐出させる薄膜圧電素子と、これら圧電
素子に個別に設けられ各圧電素子に電圧を印加するため
の個別電極とを備え、上記振動板の可動部分の厚さが１
〜５μｍであることを特徴とする。

【００２０】請求項９に係る発明は、請求項６又は請求
項７に記載されているインクジェットヘッドにおいて、
上記アクチュエータの可動部分は長径Ｌと短径Ｓとの比
Ｌ／Ｓが１〜３の小判形に形成されていることを特徴と
する。

【００２１】すなわち、アクチュエータの可動部分が小
判形であるから、必要なインク吐出量を小面積の可動部
分でも確保することができ、上記列数６〜１０での３０
０ｄｐｉ以上のドット密度の確保に有利になる。また、
可動部分が比Ｌ／Ｓ＝１〜３の小判形であるということ
は、圧力室の列数を多くしても主走査方向に圧力室が広
く散らばらないということであり、よって各圧力室の直
下にノズル（インク吐出孔）を設けても、ノズルが主走
査方向に広く散らばらないため、ドットを選択的に打つ
ための信号処理が容易になる。

【００２２】請求項１０に係る発明は、請求項９に記載
されているインクジェットヘッドにおいて、上記各圧力
室列の圧力室は隣の圧力室列の相隣る圧力室の間に対応
する部位に存するように千鳥状に配置されていることを
特徴とする。

【００２３】すなわち、圧力室が千鳥状に配設されてい
るから該圧力室の配置が密になり、ヘッドの小型化に有
利になる。

【００２４】請求項１１に係る発明は、請求項６又は請
求項７に記載されているインクジェットヘッドにおい
て、上記各圧力室の最大吐出量Ｖ（ｐｌ）と上記圧力室
用凹部の開口面積に対応する上記アクチュエータの各可
動部分の面積Ａ（μｍ² ）との比Ａ／Ｖが１００００以
下であることを特徴とする。

【００２５】すなわち、比Ａ／Ｖが１００００以下であ
って、可動部分の面積が小さい場合でもインク吐出量が
多いから、上記列数６〜１０での３００ｄｐｉ以上のド
ット密度の確保に有利になり、また、ヘッドの小型化に
有利になる。

【００２６】請求項１２に係る発明は、 請求項１１に
記載されているインクジェットヘッドにおいて、上記比
Ａ／Ｖ＝６０００〜１００００であることを特徴とす
る。

【００２７】また、インクを供給するための供給口とイ
ンクを吐出するための吐出口とを有する複数の圧力室用
凹部が形成されたヘッド本体と、該ヘッド本体の各凹部
を塞ぎ該凹部と共に圧力室を構成するとともに電界誘起
歪みを駆動源として変形し該圧力室内のインクを吐出さ
せる板状アクチュエータとを備えているインクジェット
ヘッドにおいて、上記複数の圧力室は３列以上に並んで
配設され、上記圧力室列のうちの端に位置する圧力室列
の外側に、上記アクチュエータの各圧力室に対して個別
に設けられた個別電極のための電気接点群が設けられ、
上記端の圧力室列より内側に位置する圧力室の個別電極
と上記電気接点群の対応する接点とを結ぶ導体が、上記
端の圧力室列における相隣る圧力室間のヘッド表面側を
複数本通っているようにすることが好ましい。

【００２８】すなわち、複数の圧力室を３列以上に並べ
るようにすれば、ドット密度を高めることができる。し
かし、それらの個別電極の電気接点を各圧力室近傍に配
設するならば、圧力室まわりに接点スペースを確保する
必要から、該圧力室を密に配設することができなくな
り、インク吐出孔が広く分散することになるとともに、
ヘッドの大型化を招く。そこで、この発明では、相隣る
圧力室を隔てる隔壁の上側（ヘッド表面側）を配線スペ
ースとして利用することにより、電気接点を端の圧力室
列の外側に集めて該接点に対する配線を容易にするとと
もに、圧力室を密に配設できるようにしたものである。

【００２９】また、インクを供給するための供給口とイ
ンクを吐出するための吐出口とを有する複数の圧力室用
凹部が形成されたヘッド本体と、該ヘッド本体の各凹部
を塞ぎ該凹部と共に圧力室を構成するとともに電界誘起
歪みを駆動源として変形し該圧力室内のインクを吐出さ
せる板状アクチュエータとを備えているインクジェット
ヘッドにおいて、上記複数の圧力室は複数列に並んで配
設され、上記アクチュエータは、上記ヘッド本体の各凹
部を塞ぎ該凹部と共に圧力室を構成する振動板と、当該
複数の圧力室に対して個別に設けられ該振動板の各圧力
室を構成する可動部分に接合され該可動部分を変形させ
て該圧力室内のインクを吐出させる薄膜圧電素子と、こ
れら圧電素子に個別に設けられ各圧電素子に電圧を印加
するための個別電極とを備え、上記圧電素子と個別電極
とは、互いに重なった状態で上記振動板表面に同一のパ
ターンを描いて、該振動板の各圧力室を構成する可動部
分に該可動部分を変形させるための駆動部を形成してい
るとともに、該駆動部から上記複数の圧力室列のうちの
端に位置する圧力室列の外側へ延びる導体部を形成し、
且つ上記端の圧力室列よりも内側に位置する圧力室の駆
動部から延びる導体部が該端の圧力室列における相隣る
圧力室間を通っているようにすることが好ましい。

【００３０】すなわち、相隣る圧力室の隔壁のヘッド表
面側を配線スペースとする場合、該スペースに絶縁層を
介して導体を配設し、該導体を圧力室の圧電素子に重ね
て接続することが考えられる。しかし、そのようにする
と、当該接続部に段差を生じ断線の原因となり易い。こ
の導体を薄膜にしようとすると特にその傾向が顕著にな
る。しかも、そのような接続配線は一般に難しい。

【００３１】そこで、この発明では、薄膜圧電素子と個
別電極とは、互いに重なった状態で振動板表面に同一の
パターンを描いて、該振動板の各圧力室を構成する可動
部分に該可動部分を歪ませるための駆動部を形成してい
るとともに、該駆動部から上記複数の圧力室列のうちの
端に位置する圧力室列の外側へ延びる導体部を形成し、
且つ上記端の圧力室列よりも内側に位置する圧力室の駆
動部から延びる導体部が該端の圧力室列の相隣る圧力室
間を通るようにしているものである。これにより、上記
段差を生じなくなるとともに、上記パターンの形成には
圧電素子及び個別電極材の膜を積層した状態に形成した
後に、同時にパターニングするという手法を採用するこ
とができるから、製造面でも有利になる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、請求項１に係る発明によ
れば、電界誘起歪みを駆動源として変形し圧力室内のイ
ンクを吐出させる板状アクチュエータを備えているイン
クジェットヘッドにおいて、各圧力室の最大吐出量Ｖ
（ｐｌ）と上記アクチュエータの各圧力室を構成する可
動部分の面積Ａ（μｍ² ）との比Ａ／Ｖが１００００以
下となるように、上記アクチュエータの可動部分の変形
量を設定したから、該可動部分が小面積であっても多く
のインクを吐出することができ、階調性をもったインク
の吐出制御、ドットの高密度化及びヘッドの小型化に有
利になる。

【００３３】請求項２に係る発明によれば、請求項１に
記載されているインクジェットヘッドにおいて、上記比
Ａ／Ｖを６０００〜１００００としたから、請求項１に
係る発明と同様の効果が得られる。

【００３４】請求項３に係る発明によれば、請求項１又
は請求項２に記載されているインクジェットヘッドにお
いて、上記アクチュエータの可動部分の厚さを８μｍ以
下とし、該可動部分を長径Ｌと短径Ｓとの比Ｌ／Ｓが１
〜３の小判形に形成したから、小さな面積でも大きな変
形量を得ることができ、階調性をもったインクの吐出制
御、ドットの高密度化及びヘッドの小型化にさらに有利
になる。

【００３５】請求項４に係る発明によれば、請求項３に
記載されているインクジェットヘッドにおいて、上記ア
クチュエータの可動部分の最大厚さが２〜８μｍである
から、請求項３に係る発明と同様の効果を得ることがで
きる。

【００３６】請求項５に係る発明によれば、請求項３又
は請求項４に記載されているインクジェットヘッドにお
いて、上記アクチュエータを構成する振動板の可動部分
の厚さを１〜５μｍとしたから、請求項３又は請求項４
に係る発明と同様の効果を得ることができる。

【００３７】請求項６に係る発明によれば、電界誘起歪
みを駆動源として変形し圧力室内のインクを吐出させる
板状アクチュエータを備えているインクジェットヘッド
において、上記アクチュエータの可動部分の厚さが８μ
ｍ以下、複数の圧力室が複数列に並びその列数が６〜１
０列、並びに当該ヘッドの主走査方向に１パスで打つこ
とができる該主走査方向に直交する副走査方向のドット
密度が３００ｄｐｉ以上という３条件を満足するもので
あるから、ヘッドの大型化を招くことなく３００ｄｐｉ
以上の高ドット密度を実現することができる。

【００３８】請求項７に係る発明によれば、請求項６に
記載されているインクジェットヘッドにおいて、上記ア
クチュエータの可動部分の最大厚さが２〜８μｍ、上記
複数の圧力室は複数列に並びその列数が６〜１０列、並
びにドット密度が３００〜１２００ｄｐｉという３条件
を満足するものであるから、請求項６に係る発明と同様
の効果が得られる。

【００３９】請求項８に係る発明によれば、請求項６又
は請求項７に記載されているインクジェットヘッドにお
いて、上記アクチュエータを構成する振動板の可動部分
の厚さが１〜５μｍであるから、請求項６又は請求項７
に係る発明と同様の効果を得ることができる。

【００４０】請求項９に係る発明によれば、請求項６又
は請求項７に記載されているインクジェットヘッドにお
いて、上記アクチュエータの可動部分は長径Ｌと短径Ｓ
との比Ｌ／Ｓが１〜３の小判形に形成されているから、
ドット密度の確保に有利になり、また、ヘッドの小型化
に有利になる。

【００４１】請求項１０に係る発明によれば、請求項９
に記載されているインクジェットヘッドにおいて、各圧
力室列の圧力室は隣の圧力室列の相隣る圧力室の間に対
応する部位に存するように千鳥状に配置されているか
ら、ドット密度の確保に有利になり、また、ヘッドの小
型化に有利になる。

【００４２】請求項１１に係る発明によれば、請求項６
又は請求項７に記載されているインクジェットヘッドに
おいて、各圧力室の最大吐出量Ｖ（ｐｌ）と上記アクチ
ュエータの可動部分の面積Ａ（μｍ² ）との比Ａ／Ｖが
１００００以下であるから、ドット密度の確保に有利に
なり、また、ヘッドの小型化に有利になる。

【００４３】請求項１２に係る発明によれば、請求項１
１に記載されているインクジェットヘッドにおいて、上
記比Ａ／Ｖを６０００〜１００００としたから、請求項
１１に係る発明と同様の効果を得ることができる。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００４５】図１に示すインクジェットプリンタにおい
て、１はインクジェットヘッドであり、キャリッジ２に
搭載されキャリッジ軸３に案内されながら駆動手段（図
示省略）により往復動するようになっている。このキャ
リッジ２とキャリッジ軸３とはインクジェットヘッド１
と記録紙７とを相対移動させる手段を構成している。こ
の相対移動方向Ｘがインクジェットヘッド１の主走査方
向である。

【００４６】４はインクジェットヘッド１に対向するよ
うに配置された対向電極であり、該インクジェットヘッ
ド１と対向電極４とには、インクジェットヘッド１側が
接地された状態で電源５によって所定の高電圧（例えば
−１．８ＫＶ）が印加されるようになっている。６は記
録紙７をキャリッジ軸３に対して垂直方向に搬送する記
録紙搬送装置であり、記録紙７はインクジェットヘッド
１と対向電極４との間を搬送される。この搬送方向Ｙが
上記主走査方向に直交する副走査方向となる。

【００４７】上記高電圧はインクジェットヘッド１の後
述するノズル板と対向電極４との間に印加されるもので
あり、これにより、ノズル板から吐出するインク液滴が
正に帯電し、ノズル板と対向電極４との間の静電界によ
り、インク液滴は加速されながら記録紙７に飛翔するこ
とになる。

【００４８】インクジェットヘッド１の具体的構成は図
２以下に示されている。図２においに示すインクジェッ
トヘッド１において、１１はインクを吐出させるための
多数の圧力室１２が形成されたヘッド本体（基板）、１
３は各圧力室１２のアクチュエータ１４の圧電素子に電
圧を印加するためのＩＣチップである。同例では多数の
圧力室１２が副走査方向の８列に並んで配設されてい
る。

【００４９】ヘッド本体１１は、図３に示すように、圧
力室形成用の貫通孔を有する第１プレート１５、インク
供給口１６及びインク吐出口１７を有する第２プレート
１８、インク供給用流路１９及びインク吐出用流路２０
を形成するための第３及び第４の各プレート２１，２
２、並びにインク吐出孔２３を有する第５プレート（ノ
ズル板）２４が上下に重ね接合されて構成されている。
すなわち、第１プレート１５と第２プレート１８とによ
ってインク供給口１６とインク吐出口１７とを底面に有
する圧力室用凹部２５が形成され、第２〜第４プレート
１８，２１，２２によって上記インク供給口１６につな
がるインク供給用流路１９及び上記インク吐出口１７に
つながるインク吐出用流路２０が形成され、該インク吐
出用流路２０は第５プレート２４のインク吐出孔２３に
つながっている。そうして、上記第１プレート１５の上
に上記圧力室用凹部２５の開口を塞ぐようにアクチュエ
ータ１４が設けられて、上記圧力室１２が形成されてい
る。

【００５０】上記圧力室用凹部２５の開口部の形状は図
４に具体的に示されている。それは、長径Ｌと短径Ｓと
の比Ｌ／Ｓが１〜３の小判形であり、長径Ｌが主走査方
向になるように設けられている。

【００５１】上記アクチュエータ１４は、図５に示すよ
うに、多数の圧力室用凹部２５を覆うように設けられた
薄膜の振動板３１と、該振動板３１の各圧力室１２を構
成する可動部分３１ａの上に重ねて接合された薄膜の圧
電素子３２と、該圧電素子３２の上に重ねて接合された
薄膜の個別電極３３とによって構成されている。この場
合、振動板３１はＣｒ又はＣｒ系材料によって形成され
た厚さ１〜５μｍのものであり、全ての圧力室１２のイ
ンク吐出に兼用される共通電極になっている。これに対
し、圧電素子３２及び個別電極３３は各圧力室１２に個
別に設けられている。圧電素子３２はＰＺＴによって形
成されていて、その厚さは１〜７μｍである。個別電極
３３はＰｔ又はＰｔ系材料によって形成されていて、そ
の厚さは１μｍ以下、例えば０．１μｍである。

【００５２】上記インクジェットヘッド１の圧力室１２
等の具体的な配置は図６に示されている。同図は８列の
圧力室列のうちの図１における左側４列を示すものであ
り、いずれの圧力室１２もその長径Ｌが列方向と直交す
るように設けられている。また、同図において左端に位
置する第１列の圧力室１２の群に対して第２列目の各圧
力室１２は第１列目の相隣る圧力室１２，１２の間に対
応する部位に配置されており、第２列目の圧力室１２の
配置と第３列目の圧力室１２の配置との関係、及び第３
列目の圧力室１２の配置と第４列目の圧力室１２の配置
との関係も、上記第１列目の圧力室１２の配置と第２列
目の圧力室１２の配置との関係と同じである。すなわ
ち、多数の圧力室１２は複数の列に並べて且つ隣り合う
列の圧力室同士の位置がずれた千鳥状になるように配置
されている。

【００５３】但し、各列の圧力室１２は当該列方向と直
交する同一直線上に並ぶことはなく、互いに列方向に少
しずつずれている。これは、互いのドット位置を副走査
方向にずらすためである。

【００５４】図６に示す左側４列だけでなく、図１にお
ける右側４列の圧力室１２も千鳥状に配置されている
が、これら右側４列の圧力室１２も互いに列方向に少し
ずつずれており且つ上記左側４列のいずれの圧力室１２
との関係でも同一直線上に並ぶことがないように互いに
列方向にずれている。

【００５５】次に上記各圧力室１２に個別に設けられた
圧電素子３２及び個別電極３３は、互いに重なった状態
で振動板３１の表面に同一のパターンを描いて、該振動
板３１の可動部分３１ａに該可動部分３１ａを変形させ
るための駆動部３５を形成し、該駆動部３５から上記左
端の圧力室列の外側へ延びる導体部３６を形成し、さら
に、この左端圧力室列の外側に電気接点部３７を形成し
ている。この場合、共通電極である振動板３１と個別電
極３３とは圧電素子３２によって絶縁されていることに
なる。各電気接点部３７はＩＣチップ１３の電極部（ボ
ンディングパッド）に導線３８で接続されている（ワイ
ヤボンディング）。

【００５６】そうして、上記左端の圧力室列よりも内側
に位置する各列の圧力室１２の駆動部３５から延びる導
体部３６は、他の列の相隣る圧力室１２，１２の間又は
隣り合う列の圧力室１２，１２の間を通っている。

【００５７】すなわち、このインクジェットヘッド１で
は、多数の圧力室１２が複数列に且つ相隣る列の圧力室
が千鳥状になるように並べられて最も密になるように配
置されているとともに、相隣る圧力室１２，１２同士を
隔てる隔壁のヘッド表面側部分が導体部３６の配設スペ
ースに利用されているものである。そして、端の圧力室
列の内側に３列の圧力室列が設けられているから、図５
に示すように、左端の圧力室列の相隣る圧力室１２，１
２間には導体部３６が３本通っている。

【００５８】このような圧電素子３２及び個別電極３３
のパターンは、右側４列の圧力室１２の場合も同じであ
り、この右側４列では導体部３６が右端圧力室列の外側
に延びていて、右端の圧力室列の外側に電気接点群が設
けられている。

【００５９】次に上記パターンの形成方法を図７を参照
しながら説明する。図７は当該方法の各工程を工程順に
上から下に並べて描いたものである。

【００６０】同図のＡは、パターニング用の基板４１を
準備する工程を示す。基板４１としては例えば厚さ２０
ｍｍのものを用いる。

【００６１】同図のＢは、個別電極用のＰｔ膜４２を上
記基板４１の表面に形成する工程を示す。その形成はス
パッタリングによって行ない、Ｐｔ膜厚は例えば０．１
μｍにする。

【００６２】同図のＣは、圧電素子用のＰＺＴ膜４３を
上記Ｐｔ膜４２の表面に形成する工程を示す。その形成
はスパッタリングによって行ない、ＰＺＴ膜厚は例えば
２〜３μｍにする。

【００６３】同図のＤは、上記Ｐｔ膜４２及びＰＺＴ膜
４３に対する同時パターニング工程を示す。これは、上
記圧電素子３２及び個別電極３３のパターンを形成する
工程である。このパターニングは化学エッチング又はイ
オンミリングによって行なう。エッチング後に表面の平
坦化を行なう。

【００６４】同図のＥは、プラスチックスのコーティン
グ工程を示す。これは、上記パターニングによって除去
された部分を絶縁材（プラスチックス）４４で埋めて個
別電極間を絶縁する工程である。このプラスチックスと
しては例えばポリイミドを用いる。

【００６５】同図のＦは、上記圧電素子３２、個別電極
３３及び絶縁材４４の表面に振動板３１を形成する工程
である。この形成はＣｒのスパッタリングによって行な
い、振動板厚は例えば２μｍとする。

【００６６】同図のＧは、圧力室形成用の第１プレート
１５を上記振動板３１の表面に接合する工程を示す。こ
の接合は熱硬化性の接着剤を用いて行なう。また、この
接合の後に基板４１を除去する。

【００６７】

【実施例】表１は、高ドット密度を実現すべく、上記振
動板３１の厚さを２μｍ、圧電素子３２の厚さを３μｍ
として、振動板３１の小判形可動部分３１ａの長径Ｌ、
短径Ｓを種々に変えた場合の、比Ｌ／Ｓ、該可動部分３
１ａの面積Ａ（μｍ² ）と最大吐出量Ｖ（ｐｌ）との比
Ａ／Ｖ、必要な圧力室深さ、その隔壁厚さ、必要な圧力
室列数（千鳥配置の列数）を示す。

【００６８】

【表１】

【００６９】同表において、ノズルピッチＰは実現すべ
きドット密度から定まり、また、ドット密度が高くなる
につれて該最大吐出量は小さくなる。さらに、最大吐出
量が少なくなれば、振動板３１の可動部分３１ａの面積
も小さくて済むから、ドット密度が高くなるにつれて該
可動部分３１ａの長径Ｌ及び短径Ｓも小さくなってい
る。但し、この長径Ｌ及び短径Ｓは、その比Ｌ／Ｓが
「１」、「２」及び「３」の３通りにしている。

【００７０】また、圧力室深さが最大吐出量に応じて変
わっているが、これはその量のインクを応答性良く吐出
させるためである。つまり、吐出すべきインク量が多く
なれば、それに応じて圧力室１２の容積を大きくしない
とインクが供給されなくなることから、圧力室を深くし
ているものである。また、圧力室１２の深さが深くなる
とそれだけ圧力室隔壁の面積が大きくなってその剛性が
低下することから、一つの圧力室１２のインクを吐出さ
せた際に隔壁が撓んで隣の圧力室１２のインクが動くこ
とがないように、圧力室１２が深いほど隔壁厚Ｔを厚く
している。

【００７１】圧力室列数Ｎは、ノズルピッチＰ、振動板
３１の可動部分３１ａの短径Ｓ及び圧力室１２の隔壁厚
Ｔから次式によって求めることができるが、小数点以下
の端数が出るため、実際には端数を切り上げた数とな
る。

【００７２】Ｎ＝（Ｓ＋Ｔ）÷Ｐ 同表の比較例は、振動板厚さが９μｍ、圧電素子厚さが
１２μｍ、可動部分（圧力室用凹部の開口形状）が短冊
形であるときを示す。

【００７３】同表から、振動板３１及び圧電素子３２が
実施例のように薄いものである場合には比Ａ／Ｖを小さ
くすることができ、特に比Ｌ／Ｓが１〜３のときに比Ａ
／Ｖが小さくなることがわかる。また、ドット密度の高
低に拘わらず、そのときの圧力室１２の列数を６〜１０
にすることによって、ドット密度３００〜１２００ｄｐ
ｉを実現することができることがわかる。

【００７４】また、振動板３１の可動部分３１ａが比Ｌ
／Ｓ＝１〜３の小判形であれば、それが短冊形である場
合に比べて比Ａ／Ｖを小さくしながら、圧力室１２を密
に配置してヘッドの小型化を図ることができることが上
記表及び図６からわかる。特に小判形であるということ
は、圧力室１２の列数を多くしても主走査方向に圧力室
１２が広く散らばらないから、各圧力室１２の直下にノ
ズル（インク吐出孔２３）を設けても、ノズルが主走査
方向に広く散らばらないため、ドットを選択的に打つた
めの信号処理が容易になることがわかる。

【００７５】また、上記圧力室１２の多列千鳥配置にお
いて、相隣る圧力室１２，１２の隔壁部分を個別電極３
３の配線スペースに利用したから、圧力室１２が主走査
方向及び副走査方向に広く散らばることを避けることが
できているものである。また、このように、隔壁部分を
配線スペースに利用したから、電気接点を圧力室列郡の
外側に集めることができ、ＩＣチップ１３とのワイヤボ
ンディングに有利になっているものである。

【００７６】なお、上記インクジェットヘッド１ではイ
ンク吐出孔２３が各圧力室１２の直下に設けられている
が、各列の圧力室１２のインク吐出孔を集合させて副走
査方向に並べ、各圧力室１２から対応する各インク吐出
孔にインク吐出流路を延設するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るインクジェットプリン
タの斜視図。

【図２】同プリンタのインクジェットヘッドの一部を示
す斜視図。

【図３】同インクジェットヘッドのヘッド本体及びアク
チュエータの各々の一部を示す分解斜視図。

【図４】同ヘッド本体圧力室用凹部の開口部の形状（ア
クチュエータの可動部分又は振動板の可動部分の形状で
もある。）を示す平面図。

【図５】同インクジェットヘッドの圧力室を副走査方向
に切断した断面図（図６のＺ−Ｚ断面図）。

【図６】同圧力室の配列等を示す平面図。

【図７】同圧力室の圧電素子及び個別電極のパターン形
成方法を工程順に断面図。

【符号の説明】

１ インクジェットヘッド １１ ヘッド本体 １２ 圧力室 １４ アクチュエータ １６ インク供給口 １７ インク吐出口 ２３ インク吐出孔 ２５ 圧力室用凹部 ３１ 振動板 ３１ａ 可動部分 ３２ 圧電素子 ３３ 個別電極 ３５ 駆動部 ３６ 導体部 ３７ 電気接点部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 浩二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 深野 明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2C057 AF37 AG16 AG32 AG39 AG40 AG44 AG52 AG85 AG93 AP25 AP32 AP52

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを供給するための供給口とインク
   を吐出するための吐出口とを有する複数の圧力室用凹部
   が形成されたヘッド本体と、該ヘッド本体の各凹部を塞
   ぎ該凹部と共に圧力室を構成するとともに電界誘起歪み
   を駆動源として変形し該圧力室内のインクを吐出させる
   板状アクチュエータとを備えているインクジェットヘッ
   ドにおいて、 上記各圧力室の最大吐出量Ｖ（ｐｌ）と上記圧力室用凹
   部の開口面積に対応する上記アクチュエータの各可動部
   分の面積Ａ（μｍ² ）との比Ａ／Ｖが１００００以下と
   なるように、上記アクチュエータの可動部分の変形量が
   設定されていることを特徴とするインクジェットヘッ
   ド。
2. 【請求項２】 請求項１に記載されているインクジェッ
   トヘッドにおいて、 上記比Ａ／Ｖ＝６０００〜１００００であることを特徴
   とするインクジェットヘッド。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載されている
   インクジェットヘッドにおいて、 上記アクチュエータの可動部分の厚さが８μｍ以下であ
   り、該アクチュエータの可動部分は長径Ｌと短径Ｓとの
   比Ｌ／Ｓが１〜３の小判形に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。
4. 【請求項４】 請求項３に記載されているインクジェッ
   トヘッドにおいて、 上記アクチュエータの可動部分の最大厚さが２〜８μｍ
   であることを特徴とするインクジェットヘッド。
5. 【請求項５】 請求項３又は請求項４に記載されている
   インクジェットヘッドにおいて、 上記アクチュエータは、上記ヘッド本体の各凹部を塞ぎ
   該凹部と共に圧力室を構成する振動板と、当該複数の圧
   力室に対して個別に設けられ該振動板の各圧力室を構成
   する可動部分に接合され該可動部分を変形させて該圧力
   室内のインクを吐出させる薄膜圧電素子と、これら圧電
   素子に個別に設けられ各圧電素子に電圧を印加するため
   の個別電極とを備え、上記振動板の可動部分の厚さが１
   〜５μｍであることを特徴とするインクジェットヘッ
   ド。
6. 【請求項６】 インクを供給するための供給口とインク
   を吐出するための吐出口とを有する複数の圧力室用凹部
   が形成されたヘッド本体と、該ヘッド本体の各凹部を塞
   ぎ該凹部と共に圧力室を構成するとともに電界誘起歪み
   を駆動源として変形し該圧力室内のインクを吐出させる
   板状アクチュエータとを備えているインクジェットヘッ
   ドにおいて、 上記アクチュエータの各圧力室を構成する可動部分の厚
   さが８μｍ以下、上記複数の圧力室は複数列に並びその
   列数が６〜１０列、並びに当該ヘッドの主走査方向に１
   パスで打つことができる該主走査方向に直交する副走査
   方向のドット密度が３００ｄｐｉ以上という３条件を満
   足することを特徴とするインクジェットヘッド。
7. 【請求項７】 請求項６に記載されているインクジェッ
   トヘッドにおいて、 上記アクチュエータの最大厚さが２〜８μｍ、上記複数
   の圧力室は複数列に並びその列数が６〜１０列、並びに
   ドット密度が３００〜１２００ｄｐｉという３条件を満
   足することを特徴とするインクジェットヘッド。
8. 【請求項８】 請求項６又は請求項７に記載されている
   インクジェットヘッドにおいて、 上記アクチュエータは、上記ヘッド本体の各凹部を塞ぎ
   該凹部と共に圧力室を構成する振動板と、当該複数の圧
   力室に対して個別に設けられ該振動板の各圧力室を構成
   する可動部分に接合され該可動部分を変形させて該圧力
   室内のインクを吐出させる薄膜圧電素子と、これら圧電
   素子に個別に設けられ各圧電素子に電圧を印加するため
   の個別電極とを備え、上記振動板の可動部分の厚さが１
   〜５μｍであることを特徴とするインクジェットヘッ
   ド。
9. 【請求項９】 請求項６又は請求項７に記載されている
   インクジェットヘッドにおいて、 上記アクチュエータの可動部分は長径Ｌと短径Ｓとの比
   Ｌ／Ｓが１〜３の小判形に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。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載されているインクジェ
    ットヘッドにおいて、 各圧力室列の圧力室は隣の圧力室列の相隣る圧力室の間
    に対応する部位に存するように千鳥状に配置されている
    ことを特徴とするインクジェットヘッド。
11. 【請求項１１】 請求項６又は請求項７に記載されてい
    るインクジェットヘッドにおいて、 上記各圧力室の最大吐出量Ｖ（ｐｌ）と上記圧力室用凹
    部の開口面積に対応する上記アクチュエータの各可動部
    分の面積Ａ（μｍ² ）との比Ａ／Ｖが１００００以下で
    あることを特徴とするインクジェットヘッド。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載されているインクジ
    ェットヘッドにおいて、 上記比Ａ／Ｖ＝６０００〜１００００であることを特徴
    とするインクジェットヘッド。