JP2002166547A - 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】 隔壁の変形を抑えて、クロストークの発生を
防止した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】 複数の隔壁１１によって画成されてノズ
ル開口に連通する圧力発生室１２と、この圧力発生室１
２に対向する領域に振動板を介して設けられた下電極６
０、圧電体層７０及び上電極８０からなる圧電素子３０
０とを備えるインクジェット式記録ヘッドにおいて、各
隔壁１１に対向する領域の幅方向端部近傍に、前記圧力
発生室１２の長手方向に沿って形成され且つ前記圧電素
子３００とは独立する補助圧電素子３１０が、隔壁１１
の両側の圧力発生室１２のそれぞれに対応して設けられ
ていることにより、隔壁１１の変形を抑えクロストーク
を防止できる。

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弾性膜で構
成し、この弾性膜の表面に圧電体層を形成して、圧電体
層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】しかしながら、このよ
うなインクジェット式記録ヘッドでは、例えば、３６０
ｄｐｉ程度の解像度が得られるように、圧力発生室を高
密度に配列しようとすると、圧力発生室間の隔壁の厚さ
が薄くなるため、隔壁のコンプライアンスが高まってク
ロストークが発生しやすいという問題がある。

【０００８】このような問題は、圧力発生室を形成する
流路形成基板の厚さを薄くして隔壁の高さを低くするこ
とにより解消することができるが、ハンドリング等の問
題があるため、大径のウェハを用いるのは困難であり、
製造コストが高くなるという問題がある。

【０００９】本発明はこのような事情に鑑み、隔壁の変
形を抑えて、クロストークの発生を防止したインクジェ
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、複数の隔壁によって画成されてノズ
ル開口に連通する圧力発生室と、この圧力発生室に対向
する領域に振動板を介して設けられた下電極、圧電体層
及び上電極からなる圧電素子とを備えるインクジェット
式記録ヘッドにおいて、各隔壁に対向する領域の幅方向
端部近傍に、前記圧力発生室の長手方向に沿って形成さ
れ且つ前記圧電素子とは独立する補助圧電素子が、前記
隔壁の両側の圧力発生室のそれぞれに対応して設けられ
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。

【００１１】かかる第１の態様では、補助圧電素子の駆
動によって隔壁が圧力発生室の内側に倒れ込むように変
形されるため、圧電素子の駆動による隔壁の実質的な変
形量が抑えられ、クロストークが防止される。

【００１２】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記補助圧電素子が、前記圧力発生室の長手方向に
亘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。

【００１３】かかる第２の態様では、補助圧電素子の駆
動により、隔壁を確実に変形させることができる。

【００１４】本発明の第３の態様は、第１又は２の態様
において、同一の隔壁に対向する領域内に設けられる前
記補助圧電素子を構成する圧電体層が、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。

【００１５】かかる第３の態様では、上電極をパターニ
ングすることにより、各圧力発生室に対応する補助圧電
素子を比較的容易に形成することができる。

【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、同一の隔壁に対向する領域内に設けら
れる前記補助圧電素子が、それぞれ独立して駆動可能で
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。

【００１７】かかる第４の態様では、各圧力発生室に対
向する領域に設けられた圧電素子の駆動に対応して補助
圧電素子を駆動させることができ、クロストークを確実
に防止することができる。

【００１８】本発明の第５の態様は、第１〜４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。

【００１９】かかる第５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且つ比較
的容易に形成することができる。

【００２０】本発明の第６の態様は、複数の隔壁によっ
て画成されてノズル開口に連通する圧力発生室と、この
圧力発生室に対向する領域に振動板を介して設けられた
下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを備
え、各隔壁に対向する領域の幅方向端部近傍に、前記圧
力発生室の長手方向に沿って形成され且つ前記圧電素子
とは独立する補助圧電素子が、前記隔壁の両側の圧力発
生室のそれぞれに対応して設けられているインクジェッ
ト式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録装置で
あって、前記圧電素子を駆動する駆動手段と、前記補助
圧電素子を駆動する補助駆動手段とを有し、前記圧電素
子駆動手段が前記隔壁を挟んで隣接する何れか一方の圧
力発生室に対応する圧電素子を駆動し且つ他方の圧力発
生室に対応する圧電素子を駆動しないときに、前記補助
駆動手段が、前記隔壁に対向する領域の前記一方の圧力
発生室側に設けられた補助圧電素子を駆動することを特
徴とするインクジェット式記録装置にある。

【００２１】かかる第６の態様では、補助駆動手段が、
所定のタイミングで各補助圧電素子を駆動することによ
り、圧電素子の駆動による隔壁の変形が、補助圧電素子
の駆動による隔壁の変形によって相殺され、隔壁の実質
的な変形量を小さく抑えることができ、クロストークを
防止できる。

【００２２】本発明の第７の態様は、第６の態様におい
て、前記補助駆動手段は、前記駆動手段が前記隔壁を挟
んで隣接する各圧力発生室に対応する両方の圧電素子を
駆動する場合に、前記隔壁に対向する領域の幅方向両側
に設けられた補助圧電素子のそれぞれを駆動することを
特徴とするインクジェット式記録装置にある。

【００２３】かかる第７の態様では、隔壁にかかる応力
が、その幅方向で略均等となるため、隔壁の変形が抑え
られる。

【００２４】本発明の第８の態様は、第６の態様におい
て、前記補助駆動手段は、前記駆動手段が前記隔壁を挟
んで隣接する各圧力発生室に対応する両方の圧電素子を
駆動する場合に、前記隔壁に対向する領域の幅方向両側
に設けられた補助圧電素子のそれぞれを駆動しないこと
を特徴とするインクジェット式記録装置にある。

【００２５】かかる第８の態様では、隔壁にかかる応力
が、その幅方向で略均等となるため、隔壁の変形が抑え
られる。

【００２６】

【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。

【００２７】（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の平面図及び断面図である。

【００２８】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。この流路形成基板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。

【００２９】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
のリザーバ部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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】なお、このような流路形成基板１０の厚さ
は、圧力発生室１２を配設する密度に合わせて最適な厚
さを選択する。例えば、１８０ｄｐｉの解像度が得られ
るように圧力発生室１２を配置する場合、流路形成基板
１０の厚さは、１８０〜２８０μｍ程度、より望ましく
は、２２０μｍ程度とするのが好適である。また、例え
ば、３６０ｄｐｉの解像度が得られるように圧力発生室
１２を配置する場合には、流路形成基板１０の厚さは、
１００μｍ以下とするのが好ましい。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】また、流路形成基板１０の他方面側には、
各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側で連通
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、０．１〜１
ｍｍ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１０
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。

【００３４】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。

【００３５】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及び補
助圧電素子３１０を構成している。ここで、圧電素子３
００及び補助圧電素子３１０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及び補助圧電素子３１０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１２及び隔壁１１毎にパターニングして
構成する。そして、ここでは圧力発生室に対向する領域
にパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７
０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を各圧電素子３００及び補助圧電素子３１
０の共通電極とし、上電極膜８０を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。

【００３６】ここで、このような圧電素子３００及び補
助圧電素子３１０の構造について詳しく説明する。

【００３７】図３に示すように、圧電素子３００及び補
助圧電素子３１０の一部を構成する下電極膜６０は、並
設された複数の圧力発生室１２に対向する領域に連続的
に設けられている。

【００３８】また、本実施形態では、圧電体層７０及び
上電極膜８０が、各圧力発生室１２に対向する領域内、
及び隔壁１１に対向する領域にパターニングされて、各
圧電素子３００が各圧力発生室１２に対向する領域に設
けられると共に、補助圧電素子３１０が各隔壁１１に対
向する領域に設けられている。

【００３９】この補助圧電素子３１０は、各隔壁１１に
対向する領域内、具体的には、隔壁１１の幅方向両端部
近傍に、各圧力発生室１２のそれぞれに対応して２つ設
けられ、且つそれぞれが圧力発生室１２の長手方向に亘
って形成されている。すなわち、各圧力発生室１２の幅
方向両側に、それぞれの圧力発生室１２に対応する２つ
の補助圧電素子３１０が設けられている。なお、このよ
うな各圧電素子３００及び補助圧電素子３１０を構成す
る上電極膜８０は、その長手方向一端部近傍から弾性膜
５０上に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。

【００４０】このように隔壁１１に対向する領域に形成
される補助圧電素子３１０は、詳しくは後述するが、圧
電素子３００と共に駆動され、隣接する圧力発生室１２
間のクロストークを防止している。

【００４１】ここで、このような本実施形態のインクジ
ェット式記録ヘッドの製造方法について、図４及び図５
を参照しながら以下に説明する。なお、図４は、圧力発
生室１２の長手方向の断面図であり、図５は、幅方向の
断面図である。

【００４２】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。

【００４３】次に、図４（ｂ）に示すように、スパッタ
リングで下電極膜６０を弾性膜５０上の全面に形成後、
パターニングして全体パターンを形成する。すなわち、
パターニングにより、圧力発生室１２の長手方向一端部
近傍から外側の下電極膜６０を圧力発生室１２の幅方向
に亘って除去する。この下電極膜６０の材料としては、
白金（Ｐｔ）等が好適である。これは、スパッタリング
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（ＰＺ
Ｔ）を用いた場合には、酸化鉛（ＰｂＯ）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
ら白金が好適である。

【００４４】次に、図４（ｃ）に示すように、圧電体層
７０を成膜する。この圧電体層７０は、結晶が配向して
いることが好ましい。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
いて形成することにより、結晶が配向している圧電体層
７０とした。圧電体層７０の材料としては、チタン酸ジ
ルコン酸鉛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
法で形成してもよい。

【００４５】さらに、ゾル−ゲル法又はスパッタリング
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。

【００４６】何れにしても、このように成膜された圧電
体層７０は、バルクの圧電体とは異なり結晶が優先配向
しており、且つ本実施形態では、圧電体層７０は、結晶
が柱状に形成されている。なお、優先配向とは、結晶の
配向方向が無秩序ではなく、特定の結晶面がほぼ一定の
方向に向いている状態をいう。また、結晶が柱状の薄膜
とは、略円柱体の結晶が中心軸を厚さ方向に略一致させ
た状態で面方向に亘って集合して薄膜を形成している状
態をいう。勿論、優先配向した粒状の結晶で形成された
薄膜であってもよい。なお、このように薄膜工程で製造
された圧電体層の厚さは、一般的に０．２〜５μｍであ
る。

【００４７】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。

【００４８】次に、図５（ａ）に示すように、圧電体層
７０及び上電極膜８０のみをパターニングして、各圧力
発生室１２に対向する領域に圧電素子３００を形成し、
各隔壁１１に対向する領域に補助圧電素子３１０を形成
する。

【００４９】なお、その後、図示しないが、例えば、金
（Ａｕ）等からなるリード電極９０を流路形成基板１０
の全面に形成すると共に各圧電素子３００及び補助圧電
素子３１０毎にパターニングして、これら各圧電素子３
００及び補助圧電素子３１０の上電極膜８０と外部配線
とを接続するリード電極９０を形成する。

【００５０】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（ｂ）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等を形成する。

【００５１】なお、実際には、このような一連の膜形成
及び異方性エッチングによって、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。そして、分割した流路形成基板１０に、後述する
リザーバ形成基板３０及びコンプライアンス基板４０を
順次接着して一体化し、インクジェット式記録ヘッドと
する。

【００５２】すなわち、図１及び図２に示すように、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、リザーバ１００の少なくとも一部を構
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、こ
のリザーバ部３１が、弾性膜５０及び下電極膜６０を貫
通して設けられる貫通孔５１を介して流路形成基板１０
の連通部１３と連通され、各圧力発生室１２の共通のイ
ンク室となるリザーバ１００が構成されている。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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が設けらている。そして、圧電
素子３００及び補助圧電素子３１０の少なくとも圧電体
能動部３２０は、この圧電素子保持部３３内に密封さ
れ、大気中の水分等の外部環境に起因する圧電素子３０
０及び補助圧電素子３１０の破壊を防止している。

【００５７】なお、このように構成したインクジェット
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、上電極膜８０と下電極膜６０との間に電圧を印加
し、弾性膜５０、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、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。

【００５８】また、このような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６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。

【００５９】図６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。

【００６０】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。

【００６１】ここで、このようなインクジェット式記録
装置に搭載された本実施形態のインクジェット式記録ヘ
ッドの駆動について説明する。なお、図７は、インクジ
ェット式記録ヘッドの駆動を制御する制御部のブロック
図であり、図８及び図９は、本実施形態の駆動による振
動板及び隔壁の変形を示す概略図である。

【００６２】図７に示すように、本実施形態に係るイン
クジェット式記録装置では、実際に印刷を行う機構部と
なるインクジェット式記録ヘッド（記録ヘッド）１１０
とこの記録ヘッド１１０の動作を制御する制御部１２０
とを有する。

【００６３】また、この制御部１２０は、記録ヘッド１
１０の圧電素子３００の駆動を制御する駆動手段１２１
と、記録ヘッド１１０の補助圧電素子３１０の駆動を制
御する補助駆動手段１２２とを有する。そして、印刷信
号の入力に伴って駆動手段１２１が圧電素子３００を駆
動し、駆動手段１２１による圧電素子３００の駆動に応
じて、補助駆動手段１２２が補助圧電素子３１０を駆動
し、記録ヘッド１１０に良好な印刷を実行させる。

【００６４】すなわち、本実施形態のインクジェット式
記録ヘッド（記録ヘッド）１１０では、図８に示すよう
に、駆動手段１２１が、隔壁１１Ａを挟んで隣接する一
方の圧力発生室１２Ａに対応する圧電素子３００Ａを駆
動し、且つ他方の圧力発生室１２Ｂに対応する圧電素子
３００Ｂを駆動しないときに、補助駆動手段１２１が、
隔壁１１Ａ上に設けられた一方の圧力発生室１２Ａに対
応する補助圧電素子３１０Ａを駆動する。なお、このと
き、他方の圧力発生室１２Ｂに対応する補助圧電素子３
１０Ｂは駆動しない。

【００６５】また、駆動手段１２１が、隔壁１１Ｂを挟
んで隣接する両方の圧力発生室１２Ａ及び１２Ｃに対応
する両方の圧電素子３００Ａ及び３００Ｃを駆動してい
るときには、補助駆動手段１２２は、隔壁１１Ｂ上の補
助圧電素子３１０Ａ及び３１０Ｃは何れも駆動しない
か、若しくは両方とも駆動する。

【００６６】このように駆動手段１２１が圧電素子３０
０を駆動させ、その際、補助駆動手段１２２が、所定の
タイミングで補助圧電素子３１０を駆動させることによ
り、隔壁１１のコンプライアンスを小さくでき、圧電素
子３００の駆動による隔壁１１の変形を抑えることがで
きる。

【００６７】すなわち、図９（ａ）の概略図に示すよう
に、補助圧電素子３１０Ａを駆動せずに、圧電素子３０
０Ａのみを駆動すると、振動板の変形による圧力発生室
１２Ａ内のインクの圧力変化によって、隔壁１１Ａが圧
力発生室１２Ｂ側に大きく変形する。一方、図９（ｂ）
に示すように、圧電素子３００Ａを駆動せずに、補助圧
電素子３１０Ａのみを駆動すると、隔壁１１Ａは、圧力
発生室１２Ａ側に変形する。このため、図９（ｃ）に示
すように、圧電素子３００Ａ及び補助圧電素子３１０Ａ
の両方を駆動すると、圧電素子３００Ａの駆動による隔
壁１１Ａの変形と、補助圧電素子３１０Ａの駆動による
隔壁１１Ａの変形とが重なり合うことにより、実質的に
隔壁１１Ａの変形が小さくなる。

【００６８】このように、圧電素子３００を駆動してイ
ンク滴を吐出する際に、補助圧電素子３１０を駆動する
ことにより、実質的に隔壁１１の変形を抑えることがで
きる。したがって、隣接する圧力発生室１２間でのクロ
ストークを防止することができ、インク吐出特性の向上
を図ることができる。なお、隣接する両方の圧力発生室
に対応する両方の圧電素子３００が駆動されるときに
は、隔壁１１の各圧電素子３００の駆動による変形は相
殺されるため、補助圧電素子３１０を駆動しなくても隔
壁１１が大きく変形することがない。

【００６９】また、補助圧電素子３１０の駆動によって
隔壁１１の変形を抑えることができるので、流路形成基
板１０として、比較的厚さの厚い基板を用いることがで
きるため、ハンドリング性が向上し製造が容易となる。
さらには、厚い基板を用いることができるため製造時の
加熱等による反り量が低減され、品質向上を図ると共に
コストを削減することができる。

【００７０】（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。

【００７１】例えば、上述の実施形態では、各隔壁１１
に対向する領域の２つの補助圧電素子３１０は、それぞ
れ上電極膜８０及び圧電体層７０をパターニングするこ
とにより形成されているが、これに限定されず、例え
ば、図１０に示すように、上電極膜８０のみをパターニ
ングして圧電体層７０は連続するようにしてもよい。

【００７２】また、例えば、上述の実施形態では、隔壁
１１に対向する領域に、圧力発生室１２の長手方向に亘
って補助圧電素子３１０を形成するようにしたが、これ
に限定されず、図１１に示すように、各圧力発生室１２
の長手方向に複数、例えば、２つの補助圧電素子３１０
を設けるようにしてもよい。

【００７３】また、以上説明した各実施形態は、成膜及
びリソグラフィプロセスを応用することにより製造でき
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、基板を積
層して圧力発生室を形成するもの、あるいはグリーンシ
ートを貼付もしくはスクリーン印刷等により圧電体層を
形成するもの、又は結晶成長により圧電体層を形成する
もの等、各種の構造のインクジェット式記録ヘッドに本
発明を採用することができる。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、各隔
壁に対向する領域の幅方向端部近傍に、圧力発生室の長
手方向に沿って形成され且つ圧電素子とは独立する補助
圧電素子を、各圧力発生室のそれぞれに対応して設け、
インク吐出時に圧電素子と共に駆動することにより、実
質的に隔壁の変形を抑えて、クロストークを防止するこ
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
録ヘッドの分解斜視図である。

【図２】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドを示す図であり、図１の平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
録ヘッドの要部を示す平面図及び断面図である。

【図４】本発明の実施形態１の薄膜製造工程を示す図で
ある。

【図５】本発明の実施形態１の薄膜製造工程を示す図で
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
録ヘッドを具備するインクジェット式記録装置の一例を
示す概略図である。

【図７】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録装置の制御部の概略構成を示すブロック図である。

【図８】本発明のインクジェット式記録ヘッドの駆動に
よる振動板及び隔壁の変形を示す概略図である。

【図９】本発明のインクジェット式記録ヘッドの駆動に
よる振動板及び隔壁の変形を示す概略図である。

【図１０】本発明の他の実施形態に係るインクジェット
式記録ヘッドの要部を示す断面図である。

【図１１】本発明の他の実施形態に係るインクジェット
式記録ヘッドの要部を示す平面図である。

【符号の説明】

１０ 流路形成基板 １１ 隔壁 １２ 圧力発生室 ２０ ノズルプレート ５０ 弾性膜 ６０ 下電極膜 ７０ 圧電体層 ８０ 上電極膜 １１０ 記録ヘッド １２０ 制御部 １２１ 駆動手段 １２２ 補助駆動手段 ３００ 圧電素子 ３１０ 補助圧電素子

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の隔壁によって画成されてノズル開
   口に連通する圧力発生室と、この圧力発生室に対向する
   領域に振動板を介して設けられた下電極、圧電体層及び
   上電極からなる圧電素子とを備えるインクジェット式記
   録ヘッドにおいて、 各隔壁に対向する領域の幅方向端部近傍に、前記圧力発
   生室の長手方向に沿って形成され且つ前記圧電素子とは
   独立する補助圧電素子が、前記隔壁の両側の圧力発生室
   のそれぞれに対応して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。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記補助圧電素子
   が、前記圧力発生室の長手方向に亘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。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、同一の隔壁に
   対向する領域内に設けられる前記補助圧電素子を構成す
   る圧電体層が、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。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れかにおいて、同一の
   隔壁に対向する領域内に設けられる前記補助圧電素子
   が、それぞれ独立して駆動可能であ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１〜４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。
6. 【請求項６】 複数の隔壁によって画成されてノズル開
   口に連通する圧力発生室と、この圧力発生室に対向する
   領域に振動板を介して設けられた下電極、圧電体層及び
   上電極からなる圧電素子とを備え、各隔壁に対向する領
   域の幅方向端部近傍に、前記圧力発生室の長手方向に沿
   って形成され且つ前記圧電素子とは独立する補助圧電素
   子が、前記隔壁の両側の圧力発生室のそれぞれに対応し
   て設けられているインクジェット式記録ヘッドを具備す
   るインクジェット式記録装置であって、 前記圧電素子を駆動する駆動手段と、前記補助圧電素子
   を駆動する補助駆動手段とを有し、前記圧電素子駆動手
   段が前記隔壁を挟んで隣接する何れか一方の圧力発生室
   に対応する圧電素子を駆動し且つ他方の圧力発生室に対
   応する圧電素子を駆動しないときに、前記補助駆動手段
   が、前記隔壁に対向する領域の前記一方の圧力発生室側
   に設けられた補助圧電素子を駆動することを特徴とする
   インクジェット式記録装置。
7. 【請求項７】 請求項６において、前記補助駆動手段
   は、前記駆動手段が前記隔壁を挟んで隣接する各圧力発
   生室に対応する両方の圧電素子を駆動する場合に、前記
   隔壁に対向する領域の幅方向両側に設けられた補助圧電
   素子のそれぞれを駆動することを特徴とするインクジェ
   ット式記録装置。
8. 【請求項８】 請求項６において、前記補助駆動手段
   は、前記駆動手段が前記隔壁を挟んで隣接する各圧力発
   生室に対応する両方の圧電素子を駆動する場合に、前記
   隔壁に対向する領域の幅方向両側に設けられた補助圧電
   素子のそれぞれを駆動しないことを特徴とするインクジ
   ェット式記録装置。