JP2002086716A - インクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノズルを高密度に配設でき且つ均一な印刷品
質を得ることのできるインクジェット式記録ヘッド及び
インクジェット式記録装置を提供する。 【解決手段】 ノズル開口に連通する圧力発生室１２Ａ
及び１２Ｂが複数の隔壁１１によって画成される流路形
成基板１０と、前記圧力発生室１２Ａ及び１２Ｂの一部
を構成する振動板を介して前記圧力発生室１２Ａ及び１
２Ｂに対応する領域に設けられて前記圧力発生室１２Ａ
及び１２Ｂ内に圧力変化を生じさせる圧電素子３００と
を具備するインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記
圧力発生室１２Ａ及び１２Ｂのそれぞれを、隣接する各
圧力発生室１２Ａと圧力発生室１２Ｂとの長手方向一端
部の位置が長手方向に異なるように配設し、前記長手方
向一端部が突出した圧力発生室１２Ｂの幅方向に隣接す
る領域に、前記流路形成基板１０の厚さ方向の少なくと
も一部を除去した空間部１５を形成することにより、各
圧力発生室１２Ａ及び１２Ｂのインク吐出特性を均一化
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、インク滴を吐出す
るノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構
成し、この振動板を介して圧電素子を設けて、圧電素子
の変位によりインク滴を吐出させるインクジェット式記
録ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インク滴を吐出するノズル開口と連通す
る圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧
電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧して
ノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式
記録ヘッドには、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦
振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、た
わみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものの
２種類が実用化されている。

【０００３】前者は圧電素子の端面を振動板に当接させ
ることにより圧力発生室の容積を変化させることができ
て、高密度印刷に適したヘッドの製作が可能である反
面、圧電素子をノズル開口の配列ピッチに一致させて櫛
歯状に切り分けるという困難な工程や、切り分けられた
圧電素子を圧力発生室に位置決めして固定する作業が必
要となり、製造工程が複雑であるという問題がある。

【０００４】これに対して後者は、圧電材料のグリーン
シートを圧力発生室の形状に合わせて貼付し、これを焼
成するという比較的簡単な工程で振動板に圧電素子を作
り付けることができるものの、たわみ振動を利用する関
係上、ある程度の面積が必要となり、高密度配列が困難
であるという問題がある。

【０００５】一方、後者の記録ヘッドの不都合を解消す
べく、特開平５−２８６１３１号公報に見られるよう
に、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧
電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィ法に
より圧力発生室に対応する形状に切り分けて各圧力発生
室毎に独立するように圧電素子を形成したものが提案さ
れている。

【０００６】これによれば圧電素子を振動板に貼付ける
作業が不要となって、リソグラフィ法という精密で、か
つ簡便な手法で圧電素子を作り付けることができるばか
りでなく、圧電素子の厚みを薄くできて高速駆動が可能
になるという利点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このようなインクジェ
ット式記録ヘッドでは、印刷品質を向上するために、ノ
ズルのさらなる高密度化が望まれているが、現状の製
造、組立技術ではノズルの直列での高密度化が困難であ
るという問題がある。また、このような問題を解決する
ために、ノズルの位置をいわゆる千鳥状に配置、すなわ
ち、隣接するノズルの位置を圧力発生室の長手方向にず
らした構造として、ノズルの高密度化を図ったものが提
案されている。

【０００８】しかしながら、このようにノズルを千鳥状
に配置した場合には、ノズルの位置によってインク吐出
特性が異なり、均一な印刷品質が得られないという問題
がある。

【０００９】本発明は、このような事情に鑑み、ノズル
を高密度に配設でき且つ均一な印刷品質を得ることので
きるインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式
記録装置を提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の第１の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が
複数の隔壁によって画成される流路形成基板と、前記圧
力発生室の一部を構成する振動板を介して前記圧力発生
室に対応する領域に設けられて前記圧力発生室内に圧力
変化を生じさせる圧電素子とを具備するインクジェット
式記録ヘッドにおいて、前記圧力発生室のそれぞれは、
隣接する各圧力発生室の長手方向一端部の位置が長手方
向に異なるように配設され、前記長手方向一端部が突出
した圧力発生室の幅方向に隣接する領域には、前記流路
形成基板の厚さ方向の少なくとも一部を除去した空間部
が形成されていることを特徴とするインクジェット式記
録ヘッドにある。

【００１１】かかる第１の態様では、空間部によって長
手方向一端部に突出した圧力発生室のコンプライアンス
が大きくなり、隣接する圧力発生室とのコンプライアン
スの差が比較的小さく抑えられる。したがって、ノズル
の位置に拘わらず、インク吐出特性が均一化される。

【００１２】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記空間部が、前記圧力発生室の深さと略同一の深
さを有することを特徴とするインクジェット式記録ヘッ
ドにある。

【００１３】かかる第２の態様では、各圧力発生室のコ
ンプライアンスの差が確実に小さく抑えられる。

【００１４】本発明の第３の態様は、第１又は２の態様
において、前記圧力発生室と前記空間部との間の隔壁の
厚さが、隣接する圧力発生室間の隔壁の厚さよりも薄い
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００１５】かかる第３の態様では、空間部によって長
手方向に突出した圧力発生室のコンプライアンスが確実
に大きくなり、隣接する圧力発生室とのコンプライアン
スの差が確実に抑えられる。

【００１６】本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか
の態様において、前記空間部が、前記並設された複数の
圧力発生室に対応する領域に亘って連続的に形成されて
いることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにあ
る。

【００１７】かかる第４の態様では、空間部が突出した
圧力発生室の端部の周囲に亘って形成されるため、圧力
発生室のコンプライアンスが確実に大きくなる。

【００１８】本発明の第５の態様は、第４の態様におい
て、前記空間部が、前記圧力発生室の長手方向端部の形
状に沿って形成されていることを特徴とするインクジェ
ット式記録ヘッドにある。

【００１９】かかる第５の態様では、空間部と圧力発生
室との間の隔壁の厚さが均一になるため、コンプライア
ンスが確実に小さくなり、且つインク吐出特性も向上さ
れる。

【００２０】本発明の第６の態様は、第４又は５の態様
において、複数の圧力発生室が並設された列が、前記圧
力発生室の長手方向に複数設けられ、前記空間部が、隣
接する列の圧力発生室にインクを供給するリザーバを兼
ねていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド
にある。

【００２１】かかる第６の態様では、空間部がリザーバ
を兼ねるため流路形成基板を小さくして、ヘッドを小型
化することができる。

【００２２】本発明の第７の態様は、第１〜３の何れか
の態様において、前記空間部が、前記圧力発生室の長手
方向に並設された他の圧力発生室であり、且つ各圧力発
生室に連通する前記ノズル開口が、前記圧力発生室の長
手方向で異なる位置に設けられていることを特徴とする
インクジェット式記録ヘッドにある。

【００２３】かかる第７の態様では、ノズル開口が高密
度に形成できるため、印刷品質を向上することができ
る。

【００２４】本発明の第８の態様は、第１〜７の何れか
の態様において、前記ノズル開口が前記圧力発生室の長
手方向一端部近傍に連通され、他端部には各圧力発生室
の共通インク室であるリザーバが連通されていることを
特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００２５】かかる第８の態様では、リザーバから各圧
力発生室に供給されたインクが、各ノズル開口から均一
な吐出特性で吐出される。

【００２６】本発明の第９の態様は、第１〜８の何れか
の態様において、前記圧力発生室がシリコン単結晶基板
に異方性エッチングにより形成され、前記圧電素子の各
層が薄膜及びリソグラフィ法により形成されたものであ
ることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにあ
る。

【００２７】かかる第９の態様では、高密度のノズル開
口を有するインクジェット式記録ヘッドを大量に且つ比
較的容易に製造することができる。

【００２８】本発明の第１０の態様は、第１〜９の何れ
かの態様のインクジェット式記録ヘッドを具備すること
を特徴とするインクジェット式記録装置にある。

【００２９】かかる第１０の態様では、ヘッドのインク
吐出特性を向上したインクジェット式記録装置を実現す
ることができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下に本発明を実施形態に基づい
て詳細に説明する。

【００３１】（実施形態１）図１は、本発明の実施形態
１に係るインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図
であり、図２は、図１の上面図及びそのＡ−Ａ’断面図
であり、図３は、図２のＢ−Ｂ’断面図及びＣ−Ｃ’断
面図である。

【００３２】図示するように、流路形成基板１０は、本
実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板か
らなる。流路形成基板１０としては、通常、１５０〜３
００μｍ程度の厚さのものが用いられ、後に研磨等によ
り７０〜１００μｍ程度の厚さとする。これは、隣接す
る圧力発生室間の隔壁の剛性を保ちつつ、配列密度を高
くできるからである。

【００３３】流路形成基板１０の一方の面は開口面とな
り、他方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリ
コンからなる、厚さ１〜２μｍの弾性膜５０が形成され
ている。

【００３４】この流路形成基板１０には、シリコン単結
晶基板を異方性エッチングすることにより、複数の隔壁
１１により区画された圧力発生室１２が幅方向に並設さ
れ、その長手方向外側には、後述するリザーバ形成基板
３０のリザーバ部３１に連通して各圧力発生室１２の共
通のインク室となるリザーバ１００の一部を構成する連
通部１３が形成され、各圧力発生室１２の長手方向一端
部とそれぞれインク供給路１４を介して連通されてい
る。

【００３５】各圧力発生室１２は、隣接する圧力発生室
１２の長手方向他端部の位置が、長手方向で異なる位置
となるように並設されている。本実施形態では、流路形
成基板１０に、長手方向他端部が所定の位置となるよう
に設けられた第１の圧力発生室１２Ａと、長手方向他端
部が第１の圧力発生室１２Ａの端部よりもリザーバ１０
０から離れた位置となるように、すなわち、第１の圧力
発生室の端部よりも突出して設けられた第２の圧力発生
室１２Ｂとが交互に並設されている。本実施形態では、
第１の圧力発生室１２Ａの長手方向他端部と第２の圧力
発生室１２Ｂの長手方向他端部との距離が、例えば、約
２５０μｍとなるように各圧力発生室１２が並設されて
いる。また、これら第１及び第２の圧力発生室１２Ａ，
１２Ｂのそれぞれの長手方向他端部近傍には、後述する
ノズルプレート２０に穿設されたノズル開口２１が連通
されている。すなわち、本実施形態では、ノズル開口２
１が圧力発生室１２の並設方向で、いわゆる千鳥状とな
るように設けられている。

【００３６】ここで、異方性エッチングは、シリコン単
結晶基板をＫＯＨ等のアルカリ溶液に浸漬すると、徐々
に侵食されて（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面
と、この第１の（１１１）面と約７０度の角度をなし且
つ上記（１１０）面と約３５度の角度をなす第２の（１
１１）面とが出現し、（１１０）面のエッチングレート
と比較して（１１１）面のエッチングレートが約１／１
８０であるという性質を利用して行われるものである。
かかる異方性エッチングにより、二つの第１の（１１
１）面と斜めの二つの第２の（１１１）面とで形成され
る平行四辺形状の深さ加工を基本として精密加工を行う
ことができ、圧力発生室１２を高密度に配列することが
できる。

【００３７】本実施形態では、各圧力発生室１２の長辺
を第１の（１１１）面で、短辺を第２の（１１１）面で
形成している。この圧力発生室１２は、流路形成基板１
０をほぼ貫通して弾性膜５０に達するまでエッチングす
ることにより形成されている。ここで、弾性膜５０は、
シリコン単結晶基板をエッチングするアルカリ溶液に侵
される量がきわめて小さい。また各圧力発生室１２の一
端に連通する各インク供給路１４は、圧力発生室１２よ
り浅く形成されており、圧力発生室１２に流入するイン
クの流路抵抗を一定に保持している。すなわち、インク
供給路１４は、シリコン単結晶基板を厚さ方向に途中ま
でエッチング（ハーフエッチング）することにより形成
されている。なお、ハーフエッチングは、エッチング時
間の調整により行われる。

【００３８】また、流路形成基板１０には、第２の圧力
発生室１２Ｂの幅方向に隣接する領域、すなわち、第１
の圧力発生室１２Ａの長手方向他端部の外側に、第２の
圧力発生室１２Ｂの長手方向他端部近傍から第１の圧力
発生室１２Ａの長手方向他端部の外側まで、流路形成基
板１０を厚さ方向に貫通して設けられた空間部であるダ
ミーの圧力発生室１５が形成されている。このダミーの
圧力発生室１５は、第１及び第２の圧力発生室１２Ａ及
び１２Ｂと同様に、流路形成基板１０を異方性エッチン
グすることにより形成されている。

【００３９】このようなダミーの圧力発生室１５を設け
ることにより、第１の圧力発生室１２Ａと第２の圧力発
生室１２Ｂとのコンプライアンスの差が比較的小さく抑
えられるため、各圧力発生室１２に連通するノズル開口
２１から吐出されるインク吐出特性を均一化することが
できる。

【００４０】また、このダミーの圧力発生室１５と第２
の圧力発生室１２Ｂとの間の隔壁１１ａは、第１の圧力
発生室１２Ａと第２の圧力発生室１２Ｂとの間の隔壁１
１ｂよりも薄くなっていることが好ましい。これによ
り、より確実に第１の圧力発生室１２Ａと第２の圧力発
生室１２Ｂとのコンプライアンスの差を小さく抑えるこ
とができる。

【００４１】なお、ダミーの圧力発生室１５の大きさ
は、特に限定されず、第１及び第２の圧力発生室１２Ａ
及び１２Ｂの位置関係、すなわち、コンプライアンスの
差に応じて適宜決定すればよい。

【００４２】また、流路形成基板１０の開口面側には、
圧力発生室１２の長手方向他端部、すなわち、インク供
給路１４とは反対側の端部近傍で各圧力発生室１２に連
通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０
が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。
なお、ノズルプレート２０は、厚さが例えば、０．１〜
１ｍｍで、線膨張係数が３００℃以下で、例えば２．５
〜４．５［×１０^-6／℃］であるガラスセラミックス、
又は不錆鋼などからなる。ノズルプレート２０は、一方
の面で流路形成基板１０の一面を全面的に覆い、シリコ
ン単結晶基板を衝撃や外力から保護する補強板の役目も
果たす。また、ノズルプレート２０は、流路形成基板１
０と熱膨張係数が略同一の材料で形成するようにしても
よい。この場合には、流路形成基板１０とノズルプレー
ト２０との熱による変形が略同一となるため、熱硬化性
の接着剤等を用いて容易に接合することができる。

【００４３】ここで、インク滴吐出圧力をインクに与え
る圧力発生室１２の大きさと、インク滴を吐出するノズ
ル開口２１の大きさとは、吐出するインク滴の量、吐出
スピード、吐出周波数に応じて最適化される。例えば、
１インチ当たり３６０個のインク滴を記録する場合、ノ
ズル開口２１は数十μｍの直径で精度よく形成する必要
がある。

【００４４】一方、流路形成基板１０に設けられた弾性
膜５０の上には、厚さが例えば、約０．２μｍの下電極
膜６０と、厚さが例えば、約１μｍの圧電体層７０と、
厚さが例えば、約０．１μｍの上電極膜８０とが、後述
するプロセスで積層形成されて、圧電素子３００を構成
している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、
圧電体層７０、及び上電極膜８０を含む部分をいう。一
般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電
極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１
２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパ
ターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０か
ら構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生
じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、下電
極膜６０は圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８
０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路
や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。何れの場
合においても、各圧力発生室毎に圧電体能動部が形成さ
れていることになる。また、ここでは、圧電素子３００
と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板
とを合わせて圧電アクチュエータと称する。なお、上述
した例では、弾性膜５０及び下電極膜６０が振動板とし
て作用するが、下電極膜が弾性膜を兼ねるようにしても
よい。

【００４５】また、圧電素子３００の個別電極である上
電極膜８０は、上電極膜８０上から弾性膜５０上まで延
設されたリード電極９０を介して図示しない外部配線と
接続されている。

【００４６】ここで、シリコン単結晶板からなる流路形
成基板１０に圧力発生室１２を形成する工程及び、この
圧力発生室に対応する領域に圧電素子３００を形成する
プロセスを図４及び図５を参照しながら説明する。な
お、図４及び図５は、第１の圧力発生室１２Ａに対応す
る長手方向の断面図である。

【００４７】まず、図４（ａ）に示すように、流路形成
基板１０となるシリコン単結晶基板のウェハを約１１０
０℃の拡散炉で熱酸化して二酸化シリコンからなる弾性
膜５０を形成する。なお、この弾性膜５０の材質は、特
に限定されず、例えば、酸化ジルコニウム等であっても
よい。

【００４８】次に、図４（ｂ）に示すように、スパッタ
リングで下電極膜６０を流路形成基板１０の全面に亘っ
て形成すると共に所定形状にパターニングする。この下
電極膜６０の材料としては、白金、イリジウム等が好適
である。これは、スパッタリング法やゾル−ゲル法で成
膜する後述の圧電体層７０は、成膜後に大気雰囲気下又
は酸素雰囲気下で６００〜１０００℃程度の温度で焼成
して結晶化させる必要があるからである。すなわち、下
電極膜６０の材料は、このような高温、酸化雰囲気下で
導電性を保持できなければならず、殊に、圧電体層７０
としてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた場合に
は、酸化鉛の拡散による導電性の変化が少ないことが望
ましく、これらの理由から白金、イリジウムが好適であ
る。

【００４９】次に、図４（ｃ）に示すように、圧電体層
７０を成膜する。例えば、本実施形態では、金属有機物
を触媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲ
ル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からな
る圧電体層７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて
形成した。圧電体層７０の材料としては、ＰＺＴ系の材
料がインクジェット式記録ヘッドに使用する場合には好
適である。なお、この圧電体層７０の成膜方法は、特に
限定されず、例えば、スパッタリング法又はＭＯＤ法
（有機金属熱塗布分解法）等のスピンコート法により成
膜してもよい。

【００５０】さらに、ゾル−ゲル法又はスパッタリング
法もしくはＭＯＤ法等によりチタン酸ジルコン酸鉛の前
駆体膜を形成後、アルカリ水溶液中での高圧処理法にて
低温で結晶成長させる方法を用いてもよい。

【００５１】次に、図４（ｄ）に示すように、上電極膜
８０を成膜する。上電極膜８０は、導電性の高い材料で
あればよく、アルミニウム、金、ニッケル、白金等の多
くの金属や、導電性酸化物等を使用できる。本実施形態
では、白金をスパッタリングにより成膜している。

【００５２】次いで、図５（ａ）に示すように、圧電体
層７０及び上電極膜８０のみをエッチングして圧電素子
３００のパターニングを行う。

【００５３】その後、図５（ｂ）に示すように、リード
電極９０を流路形成基板１０の全面に亘って形成すると
共に、各圧電素子３００毎にパターニングする。

【００５４】以上が膜形成プロセスである。このように
して膜形成を行った後、図５（ｃ）に示すように前述し
たアルカリ溶液によるシリコン単結晶基板の異方性エッ
チングを行い、圧力発生室１２、連通部１３、インク供
給路１４及びダミーの圧力発生室１５を形成する。

【００５５】以上説明した一連の膜形成及び異方性エッ
チングは、一枚のウェハ上に多数のチップを同時に形成
し、プロセス終了後、図１に示すような一つのチップサ
イズの流路形成基板１０毎に分割する。

【００５６】また、このように圧力発生室１２等が形成
された流路形成基板１０の圧電素子３００側には、流路
形成基板１０の連通部１３と共にリザーバ１００を構成
するリザーバ部３１を有するリザーバ形成基板３０が接
合されている。このリザーバ部３１は、本実施形態で
は、リザーバ形成基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発
生室１２の幅方向に亘って形成されている。そして、流
路形成基板１０の連通部１３と、弾性膜５０等を貫通し
て設けられる連通口５１を介して連通されて各圧力発生
室１２の共通のインク室となるリザーバ１００を構成し
ている。

【００５７】このリザーバ形成基板３０としては、例え
ば、ガラス、セラミック材料等の流路形成基板１０の熱
膨張率と略同一の材料を用いることが好ましく、本実施
形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結
晶基板を用いて形成した。これにより、上述のノズルプ
レート２０の場合と同様に、両者を熱硬化性の接着剤を
用いた高温での接着であっても両者を確実に接着するこ
とができる。したがって、製造工程を簡略化することが
できる。

【００５８】さらに、このリザーバ形成基板３０には、
封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス
基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛
性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍの
ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）フィルム）からな
り、この封止膜４１によってリザーバ部３１の一方面が
封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の
材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵ
Ｓ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバ１０
０に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口
部４３となっているため、リザーバ１００の一方面は可
撓性を有する封止膜４１のみで封止され、内部圧力の変
化によって変形可能な可撓部３２となっている。

【００５９】また、このリザーバ１００の長手方向略中
央部外側のコンプライアンス基板４０上には、リザーバ
１００にインクを供給するためのインク導入口３５が形
成されている。さらに、リザーバ形成基板３０には、イ
ンク導入口３５とリザーバ１００の側壁とを連通するイ
ンク導入路３６が設けられている。

【００６０】一方、リザーバ形成基板３０の圧電素子３
００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害
しない程度の空間を確保した状態で、その空間を密封可
能な圧電素子保持部３３が設けられ、圧電素子３００が
この圧電素子保持部３３内に密封されている。なお、本
実施形態では、圧電素子保持部３３は幅方向に並設され
た複数の圧電素子３００を覆う大きさで形成されてい
る。

【００６１】なお、このような本実施形態のインクジェ
ット式記録ヘッドは、図示しない外部インク供給手段と
接続したインク導入口３５からインクを取り込み、リザ
ーバ１００からノズル開口２１に至るまで内部をインク
で満たした後、図示しない外部の駆動回路からの記録信
号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極
膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加し、弾性膜５
０、下電極膜６０及び圧電体層７０をたわみ変形させる
ことにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル
開口２１からインク滴が吐出する。

【００６２】以上説明したように、本実施形態では、流
路形成基板１０に、長手方向の端部の位置が異なる第１
及び第２の圧力発生室１２Ａ及び１２Ｂを並設し、第１
の圧力発生室１２Ａの長手方向端部の外側にダミーの圧
力発生室１５を設けるようにした。これにより、隣接す
る第２の圧力発生室１２Ｂと第１の圧力発生室１２Ａと
のコンプライアンスの差が比較的小さく抑えられ、第１
及び第２の圧力発生室１２Ａ及び１２Ｂのインク吐出特
性を均一化することができる。

【００６３】ここで、上述のようにダミーの圧力発生室
１５を形成した場合（実施例）の第１及び第２の圧力発
生室１２Ａ，１２Ｂのインク吐出特性をそれぞれ測定
し、ダミーの圧力発生室１５を形成しない以外は同様の
構造のもの（比較例）と比較した。この結果を表１に示
す。なお、本試験では、第１の圧力発生室１２Ａの長手
方向端部と第２の圧力発生室１２Ｂの長手方向端部の間
の距離が、１４１．１μｍ，２８２．２μｍの２種類の
ものについて試験を行った。

【００６４】

【表１】

【００６５】表１の結果からも明らかなように、本実施
例であるダミーの圧力発生室１５を設けた場合には、第
１の圧力発生室１２Ａと第２の圧力発生室１２Ｂとのイ
ンク吐出特性が、略均一化されていることが分かる。

【００６６】一方、比較例であるダミーの圧力発生室を
設けていない場合には、表１に示すように、第２の圧力
発生室１２Ｂのインク量及びインク速度は、第１の圧力
発生室１２Ａよりも明らかに多くなっていることが分か
る。すなわち、第１の圧力発生室１２Ａと第２の圧力発
生室１２Ｂとのインク吐出特性に比較的大きな差が生
じ、印刷ムラ等が発生してしまうことになる。

【００６７】このように、本実施形態の構成では、圧力
発生室の位置関係に拘わらずインク吐出特性を均一化す
ることができ、ノズル開口を比較的自由に配列すること
ができる。また、既存のノズル製造技術を用いて、ヘッ
ドの高密度化及び小型化を図ることができる。

【００６８】なお、本実施形態では、流路形成基板１０
の第１の圧力発生室１２Ａの長手方向端部の外側に対応
する領域のみに、個別のダミーの圧力発生室１５を設け
るようにしたが、これに限定されず、例えば、図６
（ａ）に示すように、圧力発生室１２の並設方法に亘っ
て連続する空間部（ダミーの圧力発生室）１５Ａを形成
するようにしてもよい。この場合には、空間部１５Ａを
第２の圧力発生室１２Ｂの端部の形状に沿って形成する
のが好ましい。これにより、第２の圧力発生室１２Ｂの
コンプライアンスを確実に小さく抑えることができ、第
１及び第２の圧力発生室１２Ａ及び１２Ｂのコンプライ
アンスの差をより確実に小さく抑えることができる。

【００６９】さらに、図６（ｂ）に示すように、空間部
１５Ｂが、第１及び第２の圧力発生室１２Ａ及び１２Ｂ
の長手方向に隣接される他の圧力発生室１２Ｃ及び１２
Ｄにインクを供給するリザーバを兼ねるようにしてもよ
い。何れにしても、このような空間部（ダミーの圧力発
生室）は、第２の圧力発生室１２Ｂのコンプライアンス
を調整できればよい。

【００７０】（実施形態２）図７は、実施形態２に係る
インクジェット式記録ヘッドの上面図である。

【００７１】本実施形態は、図７に示すように、ダミー
の圧力発生室１５を設ける替わりに、第１の圧力発生室
１２Ａ及び１２Ｂとは、連通しない圧力発生室１２Ｅ及
び１２Ｆの列を、各圧力発生室１２のノズル開口２１側
端部が対向するように配設した以外、実施形態１と同様
である。

【００７２】このような本実施形態の構成では、実施形
態１と同様に、各圧力発生室１２のインク吐出特性の均
一化を図ることができると共に、ノズル開口２１をより
高密度に配設することができ、印刷品質を向上すること
ができる。

【００７３】（他の実施形態）以上、本発明の各実施形
態を説明したが、インクジェット式記録ヘッドの基本的
構成は上述したものに限定されるものではない。

【００７４】例えば、上述の実施形態では、成膜及びリ
ソグラフィプロセスを応用して製造される薄膜型のイン
クジェット式記録ヘッドを例にしたが、勿論これに限定
されるものではなく、例えば、グリーンシートを貼付す
る等の方法により形成される厚膜型のインクジェット式
記録ヘッドにも本発明を採用することができる。

【００７５】また、これら各実施形態のインクジェット
式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するイン
ク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成し
て、インクジェット式記録装置に搭載される。図８は、
そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図であ
る。

【００７６】図８に示すように、インクジェット式記録
ヘッドを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、イ
ンク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着
脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１
Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けら
れたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられてい
る。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、
それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物
を吐出するものとしている。

【００７７】そして、駆動モータ６の駆動力が図示しな
い複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリ
ッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及
び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿っ
て移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に
沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ロ
ーラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シ
ートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるように
なっている。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、流路
形成基板に、隣接する各圧力発生室の長手方向一端部の
位置が長手方向に異なるように設けると共に、長手方向
一端部が突出する圧力発生室の幅方向に隣接する領域に
空間部を設けるようにしたので、各圧力発生室のコンプ
ライアンスの差を比較的小さく抑えることができ、各圧
力発生室のインク吐出特性を均一化することができる。

【００７９】また、圧力発生室の位置関係に拘わらずイ
ンク吐出特性を均一化できるので、ノズル開口を高密度
に配設することができ、ヘッドを小型化することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの概略を示す斜視図である。

【図２】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの上面図及び断面図である。

【図３】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの断面図である。

【図４】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図５】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図６】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの他の例を示す上面図である。

【図７】本発明の実施形態２に係るインクジェット式記
録ヘッドを示す上面図である。

【図８】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記
録装置の概略図である。

【符号の説明】

１０ 流路形成基板 １１ 隔壁 １２ 圧力発生室 １３ 連通部 １４ インク供給路 １５ ダミーの圧力発生室（空間部） ２０ ノズルプレート ３０ リザーバ形成基板 ４０ コンプライアンス基板 ５０ 弾性膜 ６０ 下電極膜 ７０ 圧電体層 ８０ 上電極膜 ３００ 圧電素子

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズル開口に連通する圧力発生室が複数
   の隔壁によって画成される流路形成基板と、前記圧力発
   生室の一部を構成する振動板を介して前記圧力発生室に
   対応する領域に設けられて前記圧力発生室内に圧力変化
   を生じさせる圧電素子とを具備するインクジェット式記
   録ヘッドにおいて、 前記圧力発生室のそれぞれは、隣接する各圧力発生室の
   長手方向一端部の位置が長手方向に異なるように配設さ
   れ、前記長手方向一端部が突出した圧力発生室の幅方向
   に隣接する領域には、前記流路形成基板の厚さ方向の少
   なくとも一部を除去した空間部が形成されていることを
   特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記空間部が、前記
   圧力発生室の深さと略同一の深さを有することを特徴と
   するインクジェット式記録ヘッド。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、前記圧力発生
   室と前記空間部との間の隔壁の厚さが、隣接する圧力発
   生室間の隔壁の厚さよりも薄いことを特徴とするインク
   ジェット式記録ヘッド。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れかにおいて、前記空
   間部が、前記並設された複数の圧力発生室に対応する領
   域に亘って連続的に形成されていることを特徴とするイ
   ンクジェット式記録ヘッド。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記空間部が、前記
   圧力発生室の長手方向端部の形状に沿って形成されてい
   ることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
6. 【請求項６】 請求項４又は５において、複数の圧力発
   生室が並設された列が、前記圧力発生室の長手方向に複
   数設けられ、前記空間部が、隣接する列の圧力発生室に
   インクを供給するリザーバを兼ねていることを特徴とす
   るインクジェット式記録ヘッド。
7. 【請求項７】 請求項１〜３の何れかにおいて、前記空
   間部が、前記圧力発生室の長手方向に並設された他の圧
   力発生室であり、且つ各圧力発生室に連通する前記ノズ
   ル開口が、前記圧力発生室の長手方向で異なる位置に設
   けられていることを特徴とするインクジェット式記録ヘ
   ッド。
8. 【請求項８】 請求項１〜７の何れかにおいて、前記ノ
   ズル開口が前記圧力発生室の長手方向一端部近傍に連通
   され、他端部には各圧力発生室の共通インク室であるリ
   ザーバが連通されていることを特徴とするインクジェッ
   ト式記録ヘッド。
9. 【請求項９】 請求項１〜８の何れかにおいて、前記圧
   力発生室がシリコン単結晶基板に異方性エッチングによ
   り形成され、前記圧電素子の各層が薄膜及びリソグラフ
   ィ法により形成されたものであることを特徴とするイン
   クジェット式記録ヘッド。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９の何れかのインクジェッ
    ト式記録ヘッドを具備することを特徴とするインクジェ
    ット式記録装置。