WO2001072520A1

WO2001072520A1 - Tete a jet d'encre a buses multiples et son procede de fabrication

Info

Publication number: WO2001072520A1
Application number: PCT/JP2000/001882
Authority: WO
Inventors: Yoshiaki Sakamoto; Shuji Koike; Tomohisa Shingai
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2000-03-27
Filing date: 2000-03-27
Publication date: 2001-10-04
Also published as: US20030016273A1; US20050168538A1; JP4032283B2; US7134172B2; US6921159B2

Description

明細書マルチノズルインクジエツトへッド及びその製造方法技術の分野

本発明は、ピエゾ素子を用いたマルチノズルインクジエツトへッド及びその製造方法に関し、特に、隣接素子間の機械的干渉を低減するマルチノズルインクジェットへッド及びその製造方法に関する：背景技術

図 1 4は、従来のマルチノズルインクジヱットへッドの構成図である: このへッド 1 0は、駆動素子として、振動板 1 0 2に、ピエゾ素子 1 0 1を積層したバィモルフ .ァクチユエ一タの適用例を示している：このへッドの作製方法は、図示しない M g〇基板上にスパッタにて複数の個別電極 1 0 0を形成し、更にピエゾ 1 0 1を数 u m厚積層、パターニング形成する。この後、共通電極兼振動板 1 0 2となる金属（C r等）を全面に渡って数 μ m形成して、バイモルフ構造体を形成する。

これと別に用意する圧力室形成部材（ドライフィルムレジスト） 1 0 3とノズル形成部材 1 0 5を、バイモルフ構造体の個別電極 1 0 0に対応する位置に合わせて接合する ₃ その後、 M g O基板をエッチング除去して、マルチノズルヘッド板 1 0が完成する。

このへッド 1 0の動作は、図示しないインクタンクからへッド 1 0へインク力；供給され、更にへッド 1 0内では共通路およびインク供給路を通って各圧力室 1 0 4とノズル 1 0 6にインクが供給される。駆動回路から駆動信号を個別電極 (各ノズルに対応する電極） 1 0 0に与えると、ピエゾ 1 0 1の圧電効果により、図 1 4の点線に示すように振動板 1 0 2が圧力室 1 0 4内に向けて撓み、ノズル 1 0 6よりインクを噴射する。このインクが印字媒体上でドットを形成し、所望の画像を形成する。

図 1 4の点線に示す駆動時の変形は、ピエゾ 1 0 1の圧電効果（特に電界に直交する横効果）による歪力が、電極 1 0 0とピエゾ 1 0 1と振動板 1 0 2の各断面形状（特に厚さ）と各ヤング率の違いにより、曲げ断面中立軸において曲げモ —メントとして作用し、電極 1 0 0とピエゾ 1 0 1と振動板 1 0 2からなるバイモルフ構造体全体が橈むこととなる。

この橈みを、圧力室 1 0 4内のインクが流動するよう作用させるには、同バイモルフ構造体を圧力室 1 0 4に対して固定する必要がある。これにより、同固定部分を基準位置として撓む振動板 1 0 2表面が、圧力室 1 0 4の容積を変化し、インクの噴出が可能となる：

図 1 5の模式図に示すように、振動板 1 0 2の橈みによって圧力室 1 0 4の容積を変化させるマルチノズルインクジェットヘッド 1 0は、ノズル 1 0 6の高集積化によって、隣り合うノズル 1 0 6に連通する圧力室 1 0 4間の壁（圧力室壁） 1 0 3が薄くなる。即ち、振動板 1 0 2の固定部分が狭くなる：例えば、 1 5 0 d p iのへッドでは、ノズル間隔が、 1 6 9 μ m程度であり、圧力室壁 1 0 3の厚みは、 3 5 μ mにする必要がある：

このことは、振動板 1 0 2の固定部分 1 0 3の剛性を下げることとなり、十分に振動板 1 0 2の固定端としての機能を発揮しなくなるつこのため、隣接する圧力室 1 0 4を同一の振動板 1 0 2で覆う構造においては、一つの振動板が橈む時 (単素子駆動）には、この橈みの方向 Aに隣接する素子の振動板部分も引き込まれ、駆動部分のみの局部的な撓みを生じ難い。また、図 1 5に示すように、隣接する素子を含め各々の振動板 1 0 2が撓む時（多素子駆動）には、互いの振動板 1 0 2が固定部分 1 0 3を挟んで矢印 A， B方向に引っ張り合い、釣合うため、駆動部分のみの局部的な橈みを生じ易い。

このように、駆動状態（単素子駆動または多素子駆動）によって、振動板 1 0 2の撓みが異なる機械的な駆動干渉（クロスト一ク）を生じる。これはインクジヱットヘッドではインク飛翔特性バラツキとなって現れ、印字画質を劣化させることとなる：

又、一体となっている振動板 1 0 2を圧力室 1 0 4毎に分割する手法が知られているが、薄い圧力室壁 1 0 3で、振動板固定部の信頼性（振動板の固定端としての機能および圧力室を密閉する構造）を確保することは、ノズルの高集積度に伴い、きわめて難しレ、：しかも、分割しても、ピエゾ 1 0 1が振動板 1 0 2の固定端に与える歪みエネルギーは変化しないため、圧力室壁 1 0 3を介して、隣接する素子へ伝達されるエネルギーは変化しない：このため、圧力室壁が薄い高密度ヘッドでは、有効な解決策と言い難く、クロストークを防止できない。発明の開示

本発明の目的は、高密度ノズルにおいても、クロスト一クを抑圧するためのマルチノズルインクジエツトへッド及びその製造方法を提供することにある：本発明の他の目的は、ピエゾの発生力による振動板の歪みエネルギーが、固定部に作用するのを抑制するためのマルチノズルインクジエツトへッド及びその製造方法を提供することにある：

本発明の更に他の目的は、クロストークを抑圧し、且つバイモルフ部の変位量を拡大するためのマルチノズルインクジエツトへッド及びその製造方法を提供することにある。

この目的の達成のため、本発明のマルチノズルインクジェットヘッドは、複数のノズルと複数の圧力室を形成するへッド基板と、前記複数の隣接する圧力室を覆う振動板と、前記振動板上に設けられ、前記各圧力室に対応して設けられた複数のピエゾ素子と、各ピエゾ素子に設けられた複数の個別電極とを有し、前記振動板の断面は、前記ピエゾ素子の範囲に設けられた直線状部分と、前記直線状部分と、前記圧力室の壁との間に設けられた非直線部分とを有する：

本発明は、隣接駆動素子間の振動板の平坦度を下げて、一方の駆動素子の振動板部分を変位させる時に、他方の駆動素子の振動板部分に引張力が伝わりにくくする。これによつて単素子駆動と多素子駆動で変位量が異なることを防ぎ、インク飛翔特性バラツキを抑制する。このため、本発明では、振動板の断面形状において、バイモルフ駆動体のピエゾ素子の範囲は、直線形状とし、この直線形状部分と圧力室壁との間を、非直線形状とした: この非直線形状は、振動板の直線形状部分に生じる歪エネルギーが、圧力室壁に作用するのを抑圧する。このため、隣接素子へのエネルギーの伝達を抑制でき、クロスト一クを抑圧できる又、ビェゾ素子の範囲は、直線形状としたため、バイモルフ駆動体の変位量を减少しないで、実現できる：

又、本発明のマルチノズルインクジェットヘッドでは、前記振動板の非直線部分は、前記ピエゾ素子による前記振動板の歪エネルギーが、前記圧力室の壁に伝達するのを抑制する形状であることにより、クロストークを抑圧できる：

本発明のマルチノズルインクジェットへッドでは、前記振動板の非直線部分は、湾曲もしくはクランク形状とすることにより、容易に、歪エネルギーの伝達を抑制する断面形状の振動板を作成できる ₌

本発明のマルチノズルインクジエツトへッドでは、前記振動板の非直線部分は、前記圧力室の長さ方向（長軸方向）に渡って形成されることにより、隣接素子へのクロスト一クを完全に抑圧できる。

本発明のマルチノズルインクジェットへッドでは、前記振動板の非直線部分は、前記ピエゾ素子により、前記振動板が撓む方向に、凸形状を有することにより、振動板が撓み易くなり、バイモルフ駆動体の変位量を拡大できる：

本発明のマルチノズルインクジェットヘッドでは、前記振動板は、前記複数の圧力室に共通の振動板で構成されることにより、薄い圧力室壁でもバイモルフ駆動体を確実に固定でき、バイモルフ駆動体の変位特性を保ちつつ、クロストークを抑圧できる：

本発明のマルチノズルインクジェットヘッドの製造方法は、基板上に、複数の個別電極を形成するステップと、各前記個別電極上に、複数のビエゾ素子を形成するステップと、前記ピエゾ素子の設けられた範囲と、前記圧力室の壁との間に盛り上がり部分を有する絶縁層を、前記基板上に形成するステップと、前記絶縁層上に、振動板層を形成するステップと、前記複数のノズルと複数の圧力室を形成するヘッド基板を、前記各圧力室に前記各ピエゾ素子が位置するように、前記振動板層上に形成するステップとを有するつ

この態様では、絶縁層のビエゾ素子の設けられた範囲と、前記圧力室の壁との間に盛り上がり部分を形成するため、容易に、振動板に直線部分と非直線部分とを形成できる- 又、本発明のマルチノズルインクジェットヘッドの製造方法では、前記ピエゾ素子を形成するステップは、両端にテ一バ部分を有するピエゾ素子を形成するステップからなり、前記絶縁層を形成するステツブは、前記ビエゾ素子の前記テ一バ部分に前記盛り上がり部分を有する絶縁層を形成するステツブからなることにより、ピエゾ素子の幅を減少することなく、クロストークを抑圧できる：このため、バイモルフ駆動体の変位量を減少することなく、クロスト一クを抑圧できる: 更に、本発明のマルチノズルインクジェットヘッドの製造方法では、振動板層を形成するステップは、前記複数の圧力室に共通の振動板層を形成するステツブからなることにより、薄い圧力室壁でもバイモルフ駆動体を確実に固定でき、バィモルフ駆動体の変位特性を保ちつつ、クロストークを抑圧できる：

本発明の他の目的、形態は、以下の図面及び実施の形態からあきらかとなる:，図面の簡単な説明

図 1は、本発明の一実施例のマルチノズルインクジェットへッドを適用

ンクジェットプリンタの構成図である：

図 2は、本発明の一実施例のマルチノズルへッドの上面図である：

図 3は、図 2の B— B断面図である。

図 4は、図 2の A— A断面図である。

図 5は、図 4の振動板の動作説明図である。

図 6は、本発明の一実施例のマルチノズルヘッドの製造方法の説明図（その

1 ) である：

図 7は、本発明の一実施例のマルチノズルヘッドの製造方法の説明図（その

2 ) である。

図 8は、本発明の実施例の説明図である。

図 9は、図 8の実施例のへッド特性図である：

図 1 0は、図 8のクロストーク抑制の特性図である ₌

図 1 1は、図 8の湾曲によるクロストーク抑制の特性図である。

図 1 2は、本発明の他の実施例の説明図である。

図 1 3は、本発明の更に他の実施例の説明図である：

図 1 4は、従来のマルチノズルインクジェットへッドの構成図である, _:：図 1 5は、従来技術のクロストークの説明図である. - 発明を実施するための最良の形態

図 1は、本発明の一実施例のインクジェットへッドを適用したインクジェットプリンタの構成図であり、シリアルプリンタを示している。図 1において、キヤリッジ 3は、印字媒体 8の主走査方向に移動する：キャリッジ 3には、インクを収容するインクタンク 2と、本発明のインクジエツトへッド 1とが搭載されている- 印字媒体 8は、給紙ローラ 5と押えローラ 4により、ヘッド 1方向に搬送され、排紙ローラ 7と押えギザローラ 6により、排紙受け 9方向に、搬送される。印字媒体 8の副走查方向への搬送と、キャリッジ 3の主走査方向の移動により、へッド 1は、印字媒体 8の全体の印字が行われる：

図 2は、マルチノズルインクジェットへッド（以下、ヘッドという） 1の上面図、図 3は、図 2のヘッドの B— B断面図、図 4は、図 2のヘッドの A— A断面図である：

図 2に示すように、ヘッド 1は、 3つのノズルを持つ：即ち、共通インク室 1 6に対し、インク供給路 1 7を介して、 3つの圧力室 1 5、 3つの圧電素子（ピェゾ） 1 9が設けられている。図 3に示すように、駆動素子として、振動板 1 8 に、ビエゾ素子 1 9を積層したバイモルフ 'ァクチユエータを用いている：このへッドの作製方法は、図示しない M g O基板上にスバッタにて複数の個別電極 2 0を形成し、更にピエゾ 1 9を数 μ m厚積層、パターニング形成する。この後、共通電極兼振動板 1 8となる金属（C r等）を全面に渡って数 μ πι形成して、バイモルフ構造体を形成する。

これと別に、用意する圧力室形成部材（ドライフィルムレジスト） 1 4とノズル形成部材 1 0， 1 1を、バイモルフ構造体の個別電極 2 0に対応する位置に合わせて接合する: その後、 M g〇基板をエッチング除去して、マルチノズルへッド板 1が完成する：

このへッド 1の動作は、図 1のインクタンク 2からヘッド 1へインクが供給され、更にヘッド 1内では、共通路 1 6およびインク供給路 1 7を通って各圧力室

1 5とノズル 1 2にインクが供給される。振動板 1 8を電気的に接地し、駆動回路から駆動信号を個別電極（各ノズルに対応する電極） 2 0に与えると、ビエゾ 1 9の圧電効果により、図 4に示すように振動板 1 8が圧力室 1 5内に向けて撓み、ノズル 1 2よりインクを噴射する：このインクが印字媒体上でドットを形成し、所望の画像を形成する:

図 4に点線で示す駆動時の変形は、ピエゾ 1 9の圧電効果（特に電界に直交する横効果）による歪力が、電極 2 0とピエゾ 1 9と振動板 1 8の各断面形状（特に厚さ）と各ヤング率の違いにより、曲げ断面中立軸において曲げモーメントとして作用し、電極 2 0とピエゾ 1 9と振動板 1 8からなるバイモルフ構造体全体が撓むこととなる：

この撓みを、圧力室 1 5内のインクが流動するよう作用させるには、同バイモルフ構造体を圧力室 1 0 4に対して固定する必要がある：これにより、同固定部分を基準位置として撓む振動板 1 0 2表面が、圧力室 1 0 5の容積を変化させ、インクの噴出が可能となる：具体的には、圧力室 1 5を形成する壁 1 4に、振動板 1 8を固定する：

図 4に示すように、振動板 1 8の撓みによって圧力室- 1 5の容積を変化させるマルチノズルインクジェットヘッド 1は、ノズル 1 2の高集積化によって、隣り合うノズル 1 2に連通する圧力室 1 5間の壁（圧力室壁） 1 4が薄くなる：即ち、振動板 1 8の固定部分が狭くなる：例えば、 1 5 0 d p iのへッドでは、ノズル間隔が、 1 6 9 μ m程度であり、圧力室壁 1 0 3の厚みは、 3 5 μ mにする必要がある。

図 4に示すように、本発明のへッド 1では、複数の隣接する圧力室 1 5を同一の振動板 1 8で覆う構造であり、隣接駆動素子間の少なくとも一部で、振動板断面を直線状ではなく、湾曲もしくはクランク形状といった非直線断面 1 8 — 2としている。この振動板の非直線異形断面部（湾曲もしくはクランク形状） 1 8— 2は駆動素子 1 9から遠ざかる方向で、圧力室壁 1 4との間に形成される:.

この振動板 1 8の非直線異形断面部 1 8— 2は、圧力室の幅方向（短軸方向）に形成される：又、この振動板 1 8の非直線異形断面部 1 8— 2は、圧力室 1 5 の長さ方向（長軸方向）に渡って均一に形成される。このピエゾ 1 9は厚さ 5 μ πι 以下の薄膜ビエゾである。この振動板 1 8の非直線異形断面部 1 8— 2は、振動板 1 8の圧力室壁 14の接合部（振動板固定部）に全てが含まれないよう、駆動時に振動板 1 8が橈む領域に設けられる ₌

図 5は、この非直線断面部 1 8— 2を設けた振動板 1 8の作用を説明する図である,：図 5 (A) は、そのモデル図であり、振動板 1 8は、ピエゾ 1 9の設置範囲が、直線形状 1 8 _ 1であり、その両端の圧力室壁 14との間に、非直線部 1 8— 2が設けられている。図中において、ピエゾ 1 9の発生力による振動板 1 8 の歪エネルギーを解析する：

図 5 (B) は、その解析モデル図であり、振動板 1 8の中心軸には、ピエゾ 1 9の発生力 f pが作用する：その軸力は、 Nとなる：非直線部 1 8— 2の曲率半径を pとすると、非直線部 1 8— 2の任意の断面では、ピエゾ発生力 f pは、軸力 Nと、せん断力 Fにベクトル分解される：これにより、この断面で、曲げモーメント M (= f p · L) が生じる： Lは、曲げモーメント作用長である ₌ これにより、ピエゾ 1 9から振動板固定部 1 8— 3に渡る振動板 1 8に作用する歪エネルギー Uは、下記式で表現できる：

U = U n +U f +Um + Umn

ここで、 Unは、軸力 Nによる歪エネルギーであり、

U f は、せん断力 Fによる歪エネルギーであり、

じ mは、曲げモ一メント Mによる歪エネルギーであり、

Umnは、曲げモ一メント Mの歪と軸力 Nによる歪エネルギーである。

この歪エネルギー成分の内、曲げモーメント Mによって生じる Umと Umn及びせん断力 Fによって生じる U f は、非直線部 1 8— 2の変形に費やされる：この曲げモーメント M及びせん断力 Fは、振動板 1 8に作用するピエゾ発生力の方向（ここでは、 d 3 1方向の収縮）に対し、振動板が同方向の延長線上にない形状、即ち、非直線部 1 8— 2により、発生する：

又、バイモルフ素子を変形させる方向に、非直線部 1 8— 2の凸部を設けることにより、バイモルフ素子の変形量が拡大する。即ち、非線形部 1 8— 2の変形、非線形部 1 8— 2の曲率半径 Pを大きくする方向に作用し、これにより、バィモルフ素子の変形量を拡大する ₌, 逆に、所定量の変位を得るための駆動電圧を低くすることができる：一方、図 5 ( C ) に示すように、従来の振動板が、直線断面のみの形状である場合には、曲げモーメントが発生しない: 従って、振動板 1 8から振動板 1 8固定部には、歪エネルギー U nが直接作用する ₌ このため、ピエゾ発生力 f pによる歪エネルギー Uで比較すると、本発明では、 U f， U rn, U m nにエネルギー分配されるため、固定部に作用する歪エネルギーが小さくなる：従って、圧力室壁を介して隣接する素子へ伝達されるエネルギーが小さくなり、クロストークを小さくできる。

更に、分割された振動板に適用しても、効果がある。即ち、圧力室壁で振動板が分割されているため、各々の振動板は、直接に力が作用することはないが、各々の振動板は、同一の圧力室壁に固定されているため、この壁への固定を介して隣接素子間で作用し合い、クロストークを生じる：特に、圧力室の壁が薄く、剛性の低い場合に顕著である：

本発明では、ピエゾ発生力 f pによる歪エネルギーじに対し、固定部に作用する歪エネルギー自体が小さくなるため、圧力室壁を介して隣接する素子へ伝達されるエネルギーが小さくなり、分割された振動板でも、よりクロストークを小さくできる。

このため、ノズルの集積度を上げる構造、即ち、振動板固定部が狭くなる構造において、振動板固定を確保しつつ、隣接素子間の機械的クロストークを抑制できる。特に、ァクチユエ一タとして厚さ以下の薄膜ピエゾを用いたバイモルフ振動板構造にぉレ、て同効果は顕著であり、ノズルの高集積化やへッドの小型化に大きく寄与する：，

また、印字記録装置は印字品質（画質、速度）を向上することが望まれ、インクジェットプリンタにおいては、インク粒子の微小化（ドットの微細化）とノズル数を多く構成することで実現できる。このとき要求される駆動素子として薄膜ビエゾを用いたバイモルフ 'ァクチユエータが極めて有望とされている—. この薄膜ビエゾは薄く形成され圧電定数が高いことから、低電圧駆動で曲げ易く且つ半導体製法により高集積化を容易にする：

次に、図 6及び図 7により、このヘッドの製造方法を説明する。この実施例では、薄膜ピエゾの作製方法は従来例と同様であるが、ビエゾの分割をヱッ' ですることによって、ピエゾ端部断面をテーバ形状とした：これによつて、振動板の湾曲形状を容易に作製できる：

① Mg O基板 30上に個別電極 20を Ptスパッタのバタ一ニングによって必要形状を形成する。

② ①上全面にピエゾ層 1 9をスパッタによって全面形成する：

③ ②のピエゾ層 1 9にフォトリソグラフィ一により、レジストパターンを形成した後、ケミカルエツチングによつて個別電極部分のピエゾを残すよう、ピエゾ 1 9を分割する _c このとき、ケミカルエッチングによって、ピエゾ端部断面はテーパ形状となる：この個別電極側のピエゾ幅は、 90 ( μ tn)であり、振動板側のピエゾ幅は、 70(μπι)である：

④ ③上全面に感光性ボリイミド（Ρ I ) 3 1をスピンコートする：この厚さを t 1 ( μ m)とする：

⑤ ④の P I (絶縁層） 3 1を露光 ·現像する：後に振動板断面を湾曲形状とする範囲の P I 3 1を残す：ここでは、図のようにピエゾ 1 9のテ一パ端面の範囲を残す。

⑥ ⑤上全面に感光性ボリイミド（P I ) 32をスピンコートし、露光する。このとき、新たに塗布した P I 32は⑤で作製した P I 3 1上面に厚さ 1 mで形成され、また塗布した P I 32表面は表面張力によって滑らかに仕上がる：この厚さは、 t 2 (//m)である::

⑦ I CPエッチング（高周波誘導結合型プラズマ装置）により P I 32を表面から必要量除去する。これにより、湾曲型が形成される。この除去量は、 t 3 (/ m)である；

⑧ ⑦上全面に共通電極兼振動板 1 8を C rスパッタによって形成する：

⑨ ⑧上にドライフィルムレジストのパターニングにより圧力室壁基部 14一 1 を形成する。ここでは、ドライフィルムレジストの積層パタ一ユングによりインク供給路 1 7を形成する-

⑩ 別途作製したノズル基板（ノズル板 1 0と導通路板 1 1の積層板）に、ドラィフィルムレジストのバタ一ニングにより圧力室壁基部 14一 2を形成する。

⑪ ⑨と⑩を位置合わせして加熱接合し、ピエゾ基板の Mg〇30をエツ. によって除去して完成する：

図 8 (A) 乃至図 8 (C) に本発明の実施例を示す：構成略図は圧力室の横断面（複数の圧力室を配置する方向の断面）である。駆動素子は振動板 1 8と薄膜ピエゾ 1 9の積層体からなるバイモルフ構造である：ここでは，従来例および各実施例の特性を比較するため、以下の共通形状とした：

•個別電極：幅 90(μπι)，厚さ 0.1( πι)

薄膜ビヱゾ圧電定数 d31 100E-12(m/V) , 幅 70〜90( 111)、

厚さ 3 ( μ m)

圧力室長さ 1700(/ m)、幅 100( πι)、深さ 100(/ m)

' ノノズズルルビピツッチチ： 169(μπι) (=150dpi)

圧力室壁厚さ = ノズルピッチ - 圧力室幅 = 35 ( n m)

- ノズル：長さ 20(/zm)、直径 20 ( im)

ボリイミド（P I ) シートをエキシマレ一ザ加工によってノズル形成

·導通路：長さ 50(/zm)、直径 85(μπι)

S U Sシートをエッチングによってインク流路形成

ここで、図 6及び図 7の前記 tl、 t2、 t3を調整して、図 8 (A) 乃至図 8

(C) の各形状を形成し、その特性を評価した：図 9、図 1 0、図 1 1に、実施例と従来例のクロストーク特性比較を示す- 図 9は、へッドの動作特性（15V駆動）を駆動状態（単素子駆動と多素子駆動）とで、粒速、粒量、最大変位、それによる、クロストーク率を比較したものである。

図 1 0は、図 9のクロスト一ク率において、従来例を 1として、実施例の効果を示したものである。図 1 1は、図 1 0のクロスト一ク率をグラフ化したものである：図 1 1は、実施例で形成した振動板湾曲部 1 8— 2の高さを横軸に採り、湾曲形状による効果の傾向を示した: 湾曲高さ 0が、従来例に相当する：以上より、実施例のように振動板 1 8を平坦ではなく、一部の断面を湾曲等の非直線異形状 1 8— 2であることによって、従来に比較して、隣接素子間の機械的クロストークを抑制できることが明らかとなり、本特許の目的とするインク飛翔特性バラツキ（粒速、粒量）を抑えることに寄与することがわかる ₌ これは、例え、従来例の形状のクロストークが目標とする製品仕様のバラッキ範囲内としても、本特許の形状を用いることによって抑制可能なバラツキを、その他の製造上の加工バラツキに振替えること（例えば、ノズル径の加工精度緩和）が可能となり、製造を容易にすることでも寄与する。

又、図 8 (A) 乃至図 8 ( C ) では、ピエゾ 1 9の両端に、ケミカルエッチングにより、テ一パ部が形成されるため、振動板 1 8との間に絶縁層 3 2を介在できる ₌ このため、電極間の短絡を防止して、変位に必要なピエゾ蝠をとれる。更に、非直線部 1 8— 2を湾曲形状としているため、製造しやすく、角がない曲面のため、駆動時の変形による応力集中がなく、破断にも強い- 図 1 2は、本発明の他の実施例の構成図であり、図 8と同様に、横断面を示している:：この実施例では、ピエゾ 1 9に、テ一パ部を形成していない：このため、非直線部 1 8— 2の全域まで、ビエゾ 1 9の幅をとることはない ₌, このため、非直線部 1 8— 2が曲がり易くなり、エネルギー伝達をより抑圧できる：

図 1 3 (A) 乃至図 1 3 ( J ) は、本発明の更に他の実施例の構成図であり、非線形部 1 8— 2の形状の変形例を示す。図 1 3 (A) 乃至図 1 3 ( C ) は、各々非直線部 1 8— 2を、クランク形状としたものである- 図 1 3 ( E ) 乃至図 1 3 (G) は、各々非直線部 1 8— 2を、テ一パを持つクランク形状としたものである：図 1 3 ( D) ，図 1 3 (H) 乃至図 1 3 (J) は、各々非直線部 1 8— 2を、曲面形状としたものである。これらも、同様の作用、効果を奏し、製造、設計の便宜に従い、適宜選択できる- 以上、本発明を実施例により、説明したが、本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲内から排除するものではない。産業上の利用性

振動板に、非直線形状部を設けたため、ノズルの集積度を上げる構造、即ち振動板固定部が狭くなる構造において、振動板の固定を確保しつつ、隣接素子間の機械的クロストークを抑制できる。また、振動板を駆動素子の電極とした場合は、非直線異形断面部を駆動素子（対となる電極）から遠ざける形状とすることで、より微細構造となる駆動素子部の端面電極間の電気的ショートを防ぐ。特に、ァクチユエ一タとして厚さ 5μπι以下の薄膜ビエゾを用いたバイモルフ振動板構造おいて、これらの効果は顕著であり、ノズルの高集積化やヘッドの小型化に大きく寄与する:

Claims

請求の範囲

1 - インクを噴出する複数のノズルを有するマルチノズルインクジエツトへッドにおいて、

前記複数のノズルと複数の圧力室を形成するへッド基板と、

前記複数の隣接する圧力室を覆う振動板と、

前記振動板上に設けられ、前記各圧力室に対応して設けられた複数のピエゾ素子と、

各ピエゾ素子に設けられた複数の個別電極とを有し、

前記振動板の断面は、

前記ビエゾ素子の範囲に設けられた直線形状部分と、

前記直線形状部分と、前記圧力室の壁との間に設けられた非直線部分とを有することを

特徴とするマルチノズルインクジェットへッド,：

2 . 請求の範囲 1項記載のマルチノズルインクジェットヘッドにおいて、

前記振動板の非直線部分は、

前記ビエゾ素子による前記振動板の歪エネルギーが、前記圧力室の壁に伝達するのを抑圧する形状であることを

特徴とするマルチノズルインクジエツトへッド₌

3 . 請求の範囲 2項記載のマルチノズルインクジェットヘッドにおいて、

前記振動板の非直線部分は、

湾曲もしくはクランク形状であることを

特徴とするマルチノズルインクジェットへッド。

4 . 請求の範囲 2項記載のマルチノズルインクジエツトへッドにおいて、

前記振動板の非直線部分は、前記圧力室の長さ方向（長軸方向）に渡って形成されることを

特徴とするマルチノズルインクジエツトへッド₌

5 . 請求の範囲 2項記載のマルチノズルインクジエツトへッドにおいて、

前記振動板の非直線部分は、前記ピエゾ素子により、前記振動板が撓む方向に、凸形状を有することを

特徴とするマルチノズルインクジエツトへッド：

6 . 請求の範囲 1項記載のマルチノズルインクジェットへッドにおいて、前記振動板は、前記複数の圧力室に共通の振動板で構成されることを特徴とするマルチノズルインクジェッ卜へッド。

7 . インクを噴出する複数のノズルと複数の圧力室を有するマルチノズルインクジエツトへッドの製造方法において、

基板上に、複数の個別電極を形成するステップと、

各前記個別電極上に、複数のピエゾ素子を形成するステップと、

前記ピエゾ素子の設けられた範囲と、前記圧力室の壁との間に盛り上がり部分を有する絶縁層を、前記基板上に形成するステップと、

前記絶縁層上に、振動板層を形成するステツァと、

前記複数のノズルと複数の圧力室を形成するへッド基板を、前記各圧力室に前記各ピエゾ素子が位置するように、前記振動板層上に形成するステツァとを有することを

特徴とするマルチノズルインクジエツトへッドの製造方法:

8 . 請求の範囲 7項記載のマルチノズルインクジエツトへッドの製造方法において、

前記ビエゾ素子を形成するステップは、両端にテ一パ部分を有するピエゾ素子を形成するステップからなり、

前記絶縁層を形成するステップは、前記ピエゾ素子の前記テーパ部分に前記盛り上がり部分を有する絶縁層を、前記基板上に形成するステップからなることを特徴とするマルチノズルインクジェットへッドの製造方法,：

9 . 請求の範囲 7項記載のマルチノズルインクジェットへッドの製造方法において、

振動板層を形成するステツプは、

前記複数の圧力室に共通の振動板層を形成するステツプからなることを特徴とするマルチノズルインクジェットへッドの製造方法：