JP2002248765A - インクジェット式記録ヘッドおよびインクジェット式記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アスペクト比が略１に等しい平面形状を有す
る圧力室を用いることによる高駆動効率のメリットを活
かしつつも、電極パッド部による駆動部のたわみ変形拘
束を低減して、更に駆動効率の高いインクジェット式記
録ヘッドを提供する。 【解決手段】 インク滴を吐出するための複数のノズル
と、各ノズルに連通して個々に配設され壁面の少なくと
も１面が振動板として形成された圧力室と、振動板にそ
れぞれ接合されたアクチュエータと、圧力室に供給路を
介してインクを供給するインク供給源とを備え、前記圧
力室はアスペクト比が略１に等しい平面形状を有し、前
記アクチュエータは、圧力室に相当する領域に配設され
て駆動信号印加時に振動板とともにたわみ変形する駆動
部と、圧力室の側壁に相当する領域に配設され、駆動信
号源との電気接続を行う電極パッド部と、前記駆動部と
電極パッド部を接続するブリッジ部とを備え、前記ブリ
ッジ部は、前記駆動部への接続領域部における幅寸法
が、前記駆動部の接続辺部の幅寸法よりも小さいように
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、吐出するインク滴
で文字や画像の記録を行うインクジェット式記録ヘッド
およびこれを用いたインクジェット式記録装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット式記録ヘッドは、ヘッド
を主走査方向に往復移動させ、同時に記録用紙等を主走
査方向と直交する副走査方向に移送させながら、複数の
ノズルから選択的にインク滴を吐出させることで、記録
用紙等にインク滴を付着させ、文字や画像を印刷する。
図１９〜２１は、従来技術における一般的なインクジェ
ット式記録ヘッドの構成を示す図である。図１９は分解
斜視図、図２０は１つの圧力室の近傍に関する断面図、
また図２１はさらにその主要部（圧電アクチュエータお
よび圧力室）の平面透視図である。図１９、図２０で示
すように、インクジェット式記録ヘッドは、ノズルプレ
ート２１、供給路プレート２２、圧力室プレート２３、
及び振動板４を順次積層して構成されている。これらの
プレート及び振動板によって、インクプール１０から、
供給路１１，圧力室２、及びノズル１に至るインク流路
が形成されている。

【０００３】具体的には、ノズルプレート２１にはイン
ク滴が吐出するノズル１が複数個一列に貫通・形成され
ている。供給路プレート２２には圧力室２とインクプー
ル１０を連結する供給路１１、及び圧力室２とノズル１
を連結する連通孔１２がそれぞれ貫通・形成されてい
る。圧力室プレート２３には単一のインクプール１０及
びノズル１それぞれに対応した圧力室２が貫通・形成さ
れている。振動板４には圧力室２それぞれに対応して圧
電アクチュエータ５が導電性接着剤を介して接合されて
いる。各圧電アクチュエータ５の両面には電極膜が設け
られ、自由面側の電極膜は個別電極９として機能する。
金属材料からなる振動板４は、それぞれの圧電アクチュ
エータ５の共通電極を兼ねている。

【０００４】図２０図２１に示すように、圧電アクチュ
エータ５は一定幅の板状に形成され、駆動部６と電極パ
ッド部７とからなる。駆動部６は圧力室２に対応する領
域に位置し、電極パッド部７は圧力室の側壁３に対応す
る領域に位置する。

【０００５】個別電極９への外部駆動回路部からの電気
接続（図示せず）は電極パッド部７において行われる。
圧電アクチュエータ５の両電極（個別電極９と振動板
４）間に駆動信号として電位差を印加すると、圧電アク
チュエータ５の駆動部６と、それに対応する領域の振動
板４が一体にたわみ変形して圧力室２内のインクを圧縮
し、ノズル１からインク滴が吐出する。なお、たわみ変
形量が大きいほど、吐出するインク滴の体積も大きくす
ることが可能となる。吐出した後のインクの補充は、イ
ンクプール１０から供給路１１を経由して圧力室２へ再
充填することによって行われる。

【０００６】このように、圧電アクチュエータ５に電極
パッド部７を設け、個別電極９への電気接続を電極パッ
ド部７で行うことによる利点は、駆動部６に配線を設け
なくても良い点である。これにより、配線に起因する駆
動時のたわみ変形の拘束や変形量のバラツキ発生を防止
できる。また、電気接続を電極パッド部で行うことの他
のメリットとして、電極パッド部は圧力室の側壁上に存
在することから剛性が高いため、電気接続プロセスでの
加圧力が印加されても電極パッド部が破壊することが無
い。つまり、押圧たわみによる装置破壊を防止できる。

【０００７】図１９〜２１で示されるように、従来用い
られてきた圧力室の平面形状は、長方形が一般的であっ
た。その理由は、高解像度の印字を実現するためにノズ
ル間のピッチを極力狭く（短辺をより短く）したいとい
う要求と、その解像度の印字に必要となるインク滴体積
を確保するために、振動板がたわむ面積を極力大きく
（長辺をより長く）したいという要求との双方を満たす
形状であるからである。圧電アクチュエータは、平面形
状長方形である圧力室に合わせて、一定幅の矩形板状に
形成されている。

【０００８】このように、従来は平面形状が長方形であ
る圧力室を用いることにより、高解像度のインクジェッ
ト式記録ヘッドを簡易な構成で実現している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが近年では、イ
ンクジェット式記録ヘッドには、高速化という要求も高
まっている。高速化を実現するためには、ノズル数を増
加する方法が有効である。これは、ノズル数が多いほ
ど、単位時間あたりに記録用紙上へ形成できるインク滴
（画像のドット）の数が増加するからである。

【００１０】しかし、単にノズル数を増加するだけでは
ヘッド全体のサイズも増大してしまい、ヘッド製造コス
ト増大という問題を招く。従ってノズル数を増加させる
際には、一定のヘッド面積内に如何に多くのノズルを配
置できるかが重要であり、言い換えるとノズル密度を如
何に向上できるか、が主要な課題となる。

【００１１】ここで、各ノズル単位の占有平面積は圧力
室がそのほとんどを占めている。従って、課題であるノ
ズル密度の向上を実現するには、圧力室の平面積を小さ
くせざるを得ない。その結果、駆動部のたわみ変形量が
低下するため、吐出するインク滴体積が小さくなり、文
字や画像の濃度が薄くなってしまっていた。

【００１２】つまり、高速化を実現するための本質的な
課題をまとめると、圧力室の平面積を小さくしてもたわ
み変形量を大きくすること、つまり単位面積あたりの駆
動効率を高くすること、であると言える。

【００１３】本発明の目的は、単位面積あたりの駆動効
率が高いインクジェット式記録ヘッドを実現することに
ある。また、本発明の他の目的は、圧電アクチュエータ
の位置ずれが発生した場合でも、駆動効率のばらつきが
発生しないインクジェット式記録ヘッドを実現すること
にある。また、本発明の他の目的は、高精度で信頼性が
高く、工程が簡易で低コストであるインクジェット式記
録ヘッドを実現することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】そこで本願発明では上記
の課題を解決するため、圧力室の平面形状に着目し、ま
ずその解析調査を行った。図４は、四角形の平面形状を
有する圧力室に関し、その平面積が同一でアスペクト比
（縦横比）が異なる各形状の圧力室を想定し、各々に振
動板と圧電アクチュエータを設けて駆動させたときのた
わみ変形量を調べた結果である。同図には、圧電アクチ
ュエータのたわみ変形の様子も合わせて掲載した。ここ
でアスペクト比とは、圧力室の平面形状に関する扁平度
を示す指数であり、具体的には、図３に示す各形状では
アスペクト比＝Ｂ／Ａで定義する。この数値が大きいほ
ど細長い平面形状であることを意味する。例えば正三角
形では0.866 、正方形では1 、正六角形では0.866 、真
円では１である。なお解析条件は、圧力室平面積：２．
５×１０^-7ｍ²、振動板厚さ：１０μｍ、同材質：ステ
ンレス鋼ＳＵＳ３０４、圧電アクチュエータ厚さ：３０
μｍ、同材質：ＰＺＴ、同形状：圧力室と同一（電極パ
ッドは想定せず）、駆動電圧：３０Ｖ、である。

【００１５】図４に示した結果から、単位面積あたりの
駆動効率を高く設定するためには、圧力室のアスペクト
比を１にするのが最適であることが分かった。この結果
に基づき、より実際的な構造を想定し、圧電アクチュエ
ータに電極パッドを設けた場合について追加解析した。
なお、各形状の電極パッド部は、圧力室の平面形状にお
ける短辺側に設けた。

【００１６】その結果を図５に示す。比較のため、図４
の結果も合わせて掲載した。この図から、電極パッドを
新たに設けたことによって駆動効率が低下してしまう現
象が明らかになった。また、その低下量はアスペクト比
に依存し、特にアスペクト比が１に近い構造ほど、その
低下量が顕著である。つまり、電極パッドを設けた場合
には、アスペクト比を１に近い形状にすることによる固
有の問題が出現し、アスペクト比を１に近くするだけで
は駆動効率向上の効果は小さく、より一層の効果を得る
ためには更なる工夫が必要であることが分かった。

【００１７】その手段を考えるに先立ち、まずは電極パ
ッド付加による効率低下の原因を調べた。図４と図５か
ら、たわみ変形の様子を電極パッドの有／無で比較観察
してみると、駆動部のうち、電極パッド部との接続部に
おいて変形が損なわれていることが分かる。このことか
ら、電極パッド付加による効率低下の原因は、駆動部が
本来自由にたわむべき変形を電極パッド部が拘束してい
るためであると考えられる。特にアスペクト比が１に近
い構造では、駆動部と電極パッド部とを接続する部分の
断面積が大きいので拘束の影響をより大きく受け、その
結果効率低下量が顕著であったと考えられる。

【００１８】以上の調査結果から、課題である単位面積
あたりの駆動効率向上を実現するためには、アスペクト
比が１に近い平面形状を有する圧力室を用い、それに加
えて、電極パッド部による拘束が少ない構造を如何にし
て実現するか、が重要なポイントであると言える。

【００１９】上記の課題を解決するため本発明では、ア
クチュエータが、圧力室に相当する領域に配設されて駆
動信号印加時に振動板とともにたわみ変形する駆動部
と、圧力室の側壁に相当する領域に配設され、駆動信号
源との電気接続を行う電極パッド部と、駆動部と電極パ
ッド部を接続するブリッジ部とにより構成されてなるイ
ンクジェット式記録ヘッドであって、圧力室のアスペク
ト比が略１に等しい平面形状を有しており、且つ、ブリ
ッジ部は、駆動部への接続領域部における幅寸法が、駆
動部の接続辺部の幅寸法よりも小さくすることを特徴と
する。本発明によれば、駆動部がたわみ変形する際の電
極パッド部による拘束を低減し、たわみ変形量の低下を
防止することができるため、駆動効率の高いインクジェ
ット式記録ヘッドを実現できる。

【００２０】また本発明は、ブリッジ部の、駆動部への
接続領域部における幅寸法が、駆動部の接続辺部の幅寸
法の２分の１以下まで小さくすると好適である。このよ
うに、駆動部と電極パッド部との結合面積を非常に小さ
くすることによって駆動部がたわみ変形する際の電極パ
ッド部による拘束をほとんど解消して、たわみ変形量の
低下を防止することができるため、駆動効率の高いイン
クジェット式記録ヘッドを実現できる。

【００２１】また本発明は、１つまたは複数のブリッジ
部が、振動板のたわみ変形の小さい部分近傍に対応する
部位において駆動部と接続されていることを特徴とす
る。また、駆動部の接続領域辺の中心から離れた位置に
おいて駆動部と接続されていることを特徴とする。ある
いは、圧力室の頂点近傍に対応する部位において駆動部
と接続されていることを特徴とする。これらの位置は元
来振動板がほとんど変形しない箇所であるので、その近
傍にブリッジを設けて駆動部と接続したとしても、電極
パッド部が駆動部のたわみ変形を拘束する影響はほとん
ど無く、大きなたわみ変形量を得ることが可能となる。
またこのような構成とすることによって、ブリッジ部自
体の曲げ変形量が小さいため、駆動によるブリッジ部の
クラック発生や疲労破壊を防止することが可能となる。

【００２２】なお、ブリッジ部の駆動部との接続領域部
の縁部が曲線となるよう構成することができる。これに
よって、製造時や駆動たわみ変形時におけるブリッジ部
の接続部分近傍での応力集中を緩和し、アクチュエータ
の破壊を防止することが可能となる。なお、ブリッジ部
と電極パッド部の接続部分についてもその縁部を曲線と
しても良い。

【００２３】また本発明は、圧力室の中心位置と駆動部
の中心位置との位置ずれ量をδ、駆動部の平面形状の幅
をWp、圧力室の平面形状の幅をWcとすると、Wpが、Wp≦
Wc−2 δまたはW c ＋2 δ≦Wpの範囲となるように構成
する。なおWc値とは、例えば図３に示す各平面形状につ
いてはＡで示される値に相当する。一般に、駆動部のた
わみ変形量はその外周部の支持条件に大きな影響を受け
る。例えばアクチュエータが圧力室外壁にかからない
（アクチュエータが圧力室より小さい）構造では回転自
由支持となりたわみ変形が大きく得られるが、アクチュ
エータが圧力室外壁にかかる（アクチュエータが圧力室
より大きい）構造では固定支持となりたわみ変形が小さ
い。この説明から、製造工程の乱れによる圧電アクチュ
エータの位置ずれによって駆動部が圧力室外壁にかかる
状態とかからない状態のものが混在すると、それらの間
ではたわみ変形量の差が大きく、すなわちばらつきが大
きくなる。本発明によれば、Wp≦Wc−2 δを満たしてい
れば、どの方向に位置ずれしても駆動部が常に圧力室の
外壁にかかることが無いため、常に回転自由支持条件を
保てる。一方Wc＋2 δ≦Wpを満たしていれば、位置ずれ
しても駆動部外周が常に圧力室の外壁にかかったままで
あるため、常に固定支持条件を保てる。従って何れかの
条件を満たしていれば位置ずれに対するたわみ変形量の
ばらつきが小さく、従って高精度化できる。

【００２４】また本発明では、Wpが、（Wc−2 δ）×0.
9 ≦Wp≦Wc−2 δの範囲であればより好ましい。一般
に、同じ回転自由支持条件であっても、Wcに対してWpが
小さすぎるとたわみ変形面積が小さいのでたわみ変形量
が小さくなり、逆にWpがWcに近すぎても、支持条件が固
定支持に近くなりたわみ変形量が小さくなる。すなわち
WpはWcに対して最適値が存在する。本発明によれば、Wp
を最適値に設定できるためたわみ変形量を最大にできる
と同時に、圧電アクチュエータの位置ずれに対するたわ
み変形量のばらつきが小さく、高精度化できる。

【００２５】また本発明は、複数のノズルが２次元的に
配置されている。また、一定間隔で一列に配置された複
数のノズルが、複数列配置されている。１次元的に並べ
ただけでは、ノズル配列ピッチは圧力室の幅より小さく
することができないため、高解像度のインクジェット式
記録ヘッドを実現することができない。しかし本発明に
よれば、ノズル配列ピッチを圧力室の幅よりも小さくす
ることができ、高解像度のインクジェット式記録ヘッド
を実現できる。

【００２６】２次元的配置では、例えば、インクジェッ
ト式記録ヘッドの走査方向に対して略直交する方向に列
状に一定間隔で配置されたノズルが、略走査方向にＮ列
配置されており、個々のノズル列は、次列のノズル列が
一定間隔の１／Ｎずつ列方向に順次ずらして配置されて
いる。また、その各ノズル列を等間隔に配置して、各ノ
ズルが平行四辺形格子交点位置となるように配置しても
良い。本発明のように配置した場合、ノズルを記録ヘッ
ド走査方向と直交する方向に投影すれば（図１４参
照）、ノズルを一次元的に配置した場合のノズル間隔
（ノズル配列ピッチ）に比べて、１／Ｎの間隔に狭ピッ
チ化すなわち高解像度化することができる。

【００２７】また本発明は、信号ラインを含む配線基板
が、２次元的にマトリクス配置されたアクチュエータを
覆うように配置され、前記電極パッド部と前記配線基板
とをバンプを介して電気接続されていることを特徴とす
る。本発明によれば、各圧電アクチュエータへの信号ラ
インが各圧電アクチュエータの面外に存在するため、従
来アクチュエータ間に設けていた信号ラインスペースが
必要無く、高密度に配列することができる。

【００２８】また本発明は、バンプが、導電性のコア材
と該コア材の外周部に被覆した接合材から構成されてい
ることを特徴とする。本発明によれば、配線基板と圧電
アクチュエータ駆動部との間に隙間ができるため、配線
基板が駆動部のたわみ変形に影響を与えることがない。
また本発明によれば、圧電アクチュエータの駆動による
駆動部の発熱が隙間の空気の流れにより冷却される。

【００２９】また本発明は、コア材が半球状として形成
されていることを特徴とする。本発明によれば、電極パ
ッド部との電気的、機械的コンタクトを確実に行うこと
ができる。また本発明によれば、電極パッド部とのコン
タクト形成プロセスにおける電極パッド部の破損を防止
することができる。

【００３０】また本発明は、配線基板が、樹脂基材を少
なくとも含み構成されていることを特徴とする。本発明
によれば、温度変化などによりインクジェット式記録ヘ
ッドに膨張変形や反り変形が発生した場合でも、樹脂基
材の配線基板は剛性が低いのでその変形に追従でき、バ
ンプの破損を防止することができる。

【００３１】また本発明は、アクチュエータは、駆動部
が圧電素子でなる圧電アクチュエータであることを特徴
とする。また、圧電アクチュエータの製造方法としてサ
ンドブラスト法（後に詳述）を適用したことを特徴とす
る。この工程によって、ブリッジ部を複数有する等の複
雑な形状の圧電アクチュエータであっても、簡易的かつ
短時間で精密に加工を行うことができ、低コストで高密
度のインクジェットが実現できる。

【００３２】また本発明は、圧電アクチュエータが複数
配列されてなる圧電アクチュエータ領域の外周部を取り
囲むように、および／または圧電アクチュエータの各々
の間にダミーパターンが配設されていることを特徴とす
る。一般にサンドブラスト法では、サイドエッチングと
呼ばれる加工寸法精度が問題となる。これは、サンドブ
ラストで研削せずに残す領域（本発明では、各アクチュ
エータ）に設けておくフィルムマスク部分において、そ
のエッジ近傍ではマスクの下にもブラスト砥粒がまわり
込んで研削されてしまうことで仕上がり加工寸法がばら
ついてしまう現象である。そのサイドエッチング量は隣
接する加工対象の有無に依存し、より詳しくは隣接する
加工対象との間隔に依存する。本発明によれば、圧電ア
クチュエータ領域の外周にダミーパターンが存在するた
め、圧電アクチュエータ領域の外周部と内部とではサイ
ドエッチング量の違いが少なくなるため均一な寸法とす
ることができ、高精度化が可能となる。また本発明によ
れば、圧電アクチュエータの各々の周囲にもダミーパタ
ーンが存在するため、全ての圧電アクチュエータのサイ
ドエッチング量の違いが少なくなるため均一な寸法とす
ることができ、高精度化が可能となる。

【００３３】また本発明は、圧電アクチュエータとそれ
に隣接するダミーパターンを隔てる溝の幅（離間距離）
が全て略同一に設定されていることを特徴とする。本発
明によれば、全ての圧電アクチュエータのサイドエッチ
ング量が同一となるため均一な寸法とすることができ、
高精度化が可能となる。

【００３４】また、本発明のインクジェット式記録装置
は、上述したいずれかの本発明のインクジェット式記録
ヘッドを搭載して構成されている。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、具体的な実施の形態を挙げ
図面に沿って詳細に説明する。 （第１の実施の形態）図１は、本発明の第１の実施の形
態におけるインクジェット式記録ヘッドの構成を示す。
また図２(a) は、図１における１つの圧電アクチュエー
タに関する平面透視図である。図２(b) は、同様に用い
ることができる圧電アクチュエータの別な例を示す平面
透視図である。本実施例のインクジェット式記録ヘッド
は、圧力室の形状と圧電アクチュエータの形状が異なる
点以外は、ほぼ図１９に示したものと類似した構成をし
ている。このインクジェット式記録ヘッドは、インク滴
を吐出するノズル１と、各ノズル１に対応して配設さ
れ、平面形状が正方形である圧力室２（アスペクト比が
略１に等しい平面形状を有する圧力室の代表例）と、各
圧力室２にインクを供給するインクプール１０と、各圧
力室とインクプールとを連結する供給路１１と、圧力室
２の一面を形成している振動板４と、振動板４に接合さ
れた圧電アクチュエータ５とからなる。

【００３６】圧電アクチュエータ５は、図２(a) に示す
ように駆動部６、電極パッド部７、及び駆動部６と電極
パッド部７を接続するブリッジ部８とからなる。これら
駆動部６、電極パッド部７、及びブリッジ部８は後述す
るように一体に形成される。駆動部６は、圧力室２に相
当する領域に配設されて電圧印加時に振動板４とともに
たわみ変形する部分である。電極パッド部７は、圧力室
の側壁に相当する領域に配設され、駆動信号源との電気
接続を行う部分である。駆動部６と電極パッド部７を接
続するブリッジ部８は、駆動部への接続領域部における
幅寸法が、前記駆動部の接続辺部の幅寸法よりも小さく
形成されている。圧電アクチュエータ５の表面には、駆
動電圧を印加するための個別電極９が配設されている。
なお、振動板４は共通電極の役割も担っている。

【００３７】第１の実施の形態のインクジェット式記録
ヘッドについて各部の詳細を説明する。本実施の形態に
おいて用いられる４種類の流路プレートは全てステンレ
ス鋼（ＳＵＳ）である。４種類の流路プレートとは、ノ
ズルプレート２１、供給路プレート２２、圧力室プレー
ト２３、及び振動板４を示す。ノズルプレート２１は厚
さ７５μｍであり、直径３０μｍで、ピッチ１．０１６
ｍｍであるノズル１が設けられている。供給路プレート
２２は厚さ２５μｍであり、ノズル１に対応する位置に
直径１００μｍの連通孔１２が、また圧力室２とインク
プール１０を連結するように供給路１１が、それぞれ設
けられている。圧力室プレート２３は厚さ１５０μｍで
あり、平面形状がノズル１に対応する位置を中心とする
正方形の圧力室２と、インクプール１０とが設けられて
いる。圧力室２の大きさは、所望のインク滴体積を吐出
させるために必要な振動板のたわみ変形量に基づいて決
定される。本実施の形態においては圧力室２の大きさを
５００μｍ×５００μｍとする。振動板４は厚さ１０μ
ｍである。なお、以上４種類の流路プレートには、接合
位置合わせのためのアライメントマーカ（図示せず）が
付与されている。

【００３８】圧電アクチュエータ５を形成する圧電材料
には、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスからなる材
料、あるいは一般的な強誘電体からなる材料が用いられ
る。また、個別電極９の材料としては、金、銀パラジウ
ム、あるいはその他の導電性を有する金属が用いられ
る。圧電アクチュエータ５の形状について、駆動部は圧
力室に対応する領域と中心が同一である正方形とし、そ
の大きさは４６０μｍ×４６０μｍとする。従って、駆
動部の外周と、圧力室に対応する領域の外周との間には
２０μｍの隙間が存在する。電極パッド部の大きさは、
使用時の電気接続に必要な面積として決定される。さら
に、駆動部と電極パッド部を連結するブリッジ部は、駆
動部と電極パッド部が向かい合う辺の中心に設け、その
長さを４０μｍ、幅を１００μｍとする。

【００３９】続いて、本実施の形態の動作について説明
する。まず、インクプール１０へ接続したインク供給ユ
ニット（図示せず）にインクを充填しておき、インク供
給ユニット、インクプール、圧力室の順路によって各圧
力室２にインクを充填する。その後、各圧電アクチュエ
ータ５の個別電極９と共通電極（振動板４）との間に駆
動電圧を印加すると、圧電アクチュエータ５と振動板４
が、その対応する圧力室２の領域でたわみ変形して圧力
室内のインクを圧縮する（圧力室の内圧を高める）。そ
して、各圧力室に対応するノズル１からインク滴が吐出
される。

【００４０】本実施の形態では、圧力室がアスペクト比
が略１に等しい正方形の平面形状を有するようにしてい
るため、従来の長方形のものに比べて駆動効率の点で有
利な構造となっている。

【００４１】それに加え、圧力室に配設された圧電アク
チュエータが、駆動部、電極パッド部、及び駆動部と電
極パッド部とを連結するブリッジ部とからなり、駆動部
への接続部におけるブリッジ部の幅を駆動部の幅よりも
小さくしてある。単にアスペクト比を略１にするのみで
は電極パッド部による拘束が大きく、駆動効率向上の本
来の効果が充分発揮できないことは上述したが、このよ
うにブリッジ部を設けることによって、駆動部がたわみ
変形する際の電極パッド部による拘束を低減できるた
め、アスペクト比略１による本来の駆動効率向上が達成
できる。

【００４２】この効果を確認するため、本実施の形態に
よる構造のブリッジ部の幅を変化させて複数試作し、そ
れぞれのたわみ変形量を比較した。その結果を示すのが
図７である。横軸はブリッジ部の幅、縦軸はたわみ変形
量である。なお、横軸値０μｍのヘッドとはブリッジが
無い構造であり、この場合の電気接続は、電極パッドと
駆動部とのワイヤボンディングで行った。また横軸値＝
４６０μｍのヘッドとは従来構造すなわち駆動部と電極
パッド部とが全面でつながっているものである。この結
果から、ブリッジを設けることによって、従来構造より
も電極パッド部による拘束が緩和されてたわみ変形量を
大きくできること、さらにブリッジ幅を狭くするほどた
わみ変形量を大きくできることが確認された。特にブリ
ッジ部の幅が駆動部の幅の半分以下にすることができれ
ば、ブリッジを用いたことによる拘束をほとんど解消
し、たわみ変形量の低下を防止する効果が確認できた。

【００４３】ちなみに、特開平１１−７８０１５号公報
には、駆動部と電極パッド部とブリッジ部とを有する圧
電アクチュエータを用いたインクジェット式記録ヘッド
が開示されているが、同公報では細長い長方形の平面形
状を有する圧力室を想定しており、圧力室平面形状（ア
スペクト比）と駆動効率の関係に関しては記載されてい
ない。また同公報では電極パッド部は圧力室の短辺側に
配されているため、元来より電極パッド部が駆動部を拘
束する影響は、ほとんど問題とならない。これらに対し
本発明は、圧力室平面形状をアスペクト比略１とするこ
とによる駆動効率向上の効果に着目し、かつ、その場合
の固有課題となる電極パッド部による拘束の低減を主要
課題とした発明である点で、同公報と異なるものであ
る。

【００４４】また、本実施の形態では、圧電アクチュエ
ータの加工方法としてサンドブラスト法を用いることに
より、複雑な形状のアクチュエータの製造を可能にして
いる。そこで、本実施の形態の製造方法（サンドブラス
ト法及びヘッド組み立て方法）について以下に説明す
る。

【００４５】図６に示すように、まず圧電材料ブロック
（図示せず）にラップ加工を施し、圧電材料プレート３
１を作成する。圧電材料プレート３１の厚さは、圧電ア
クチュエータ５に必要なたわみ変形量や駆動電圧を基に
決められるが、本実施の形態では３０μｍとする。この
圧電材料プレート３１に対し、その両面に電極膜３２を
スパッタリングする。本実施の形態では、電極材料とし
て金を用いている。続いて、高温時に粘着力がなくなる
性質をもった粘着発砲テープ３３を介し、スパッタリン
グ済みの圧電材料プレートを固定板３４に仮固定する。
この固定板には、ＳＵＳ流路プレートとの接合位置合わ
せを行うためのアライメントマーカ（図示せず）が付与
されている。

【００４６】仮固定した圧電材料プレートの上に、感光
性を有するフィルムマスク３５を貼り付ける。本実施の
形態では、厚さ５０μｍのウレタン系フィルムマスクを
使用した。その後、圧電アクチュエータとして残したい
部分だけ紫外線（ＵＶ）透過するパタンを有する露光マ
スク３６を別途作成し、上記のフィルムマスクに貼り付
ける。露光マスク３６は、固定板のアライメントマーカ
を基準にしてパタニングされている。この露光マスク３
６を介してフィルムマスク３５で被覆した圧電材料プレ
ートへＵＶ露光を行い、その後エッチングを行う。エッ
チング液には、ＵＶ照射された部分を除去せず、かつ、
それ以外の部分を確実に除去できる特性を有するものを
選択するが、本実施例では炭酸ナトリウムを用いた。

【００４７】以上のプロセスによって、圧電アクチュエ
ータ５として残したい部分のみフィルムマスク３５が被
覆され、それ以外の部分はフィルムマスク３５が除去さ
れる。続いてこの構造に対し、サンドブラスト加工を行
う。サンドブラスト加工では、フィルムマスク３５が除
去されて露出した部分の圧電材料は確実に研削除去さ
れ、かつ、フィルムマスク３５が残った部分の圧電材料
には研削が行われないような条件下で行う。サンドブラ
スト加工後、圧電材料の表面に残ったフィルムマスク３
５を除去し、洗浄を施す。以上の工程により、両面に電
極膜３２を有する圧電アクチュエータ５が固定板３４の
上に粘着発砲テープ３３で貼り付けられた構造が得られ
る。

【００４８】続いて、この圧電材料を振動板４に貼り付
ける工程を行う。まず、圧電材料に接着剤（図示せず）
を塗布する。本実施の形態では振動板４を共通電極とし
て兼用するため、塗布する接着剤には導電性を有する接
着剤を用いる。これを塗布後、振動板４と固定板３４の
アライメントマーカを位置決め基準にして圧電アクチュ
エータ５と振動板４とを重ね合わせ、１平方センチメー
トルあたり２ｋｇの加圧を行って２００℃で接着剤を硬
化させ、接合する。なお加熱時に、圧電材アクチュエー
タ５と固定板３４とを仮固定するために用いた粘着発砲
テープ３３がその粘着力を失い、容易に剥離される。以
上の工程により振動板４を共通電極とし、その上に圧電
アクチュエータ５が接着接合され（パタニング）、アク
チュエータ５の自由表面側に個別電極９が配されたユニ
ットが得られる。このユニットを、別途接着接合してお
いた振動板４以外のＳＵＳ流路プレートユニット（ノズ
ルプレート、供給路プレート、及び圧力室プレート）と
接着接合することによってインクジェット式記録ヘッド
を得ることができる。

【００４９】最後に、各圧電アクチュエータ５へ駆動電
圧を印加するための電気接続を行う。本実施の形態にお
いては、インクジェット式記録ヘッドの外周にＦＰＣケ
ーブル（図示せず）を貼り付け、その電極端子と各圧電
アクチュエータの個別電極９とをワイヤボンディングで
接続する。この際に個別電極９にワイヤを落とす部分
は、圧電アクチュエータ電極パッド部とする。以上の製
造方法により、本実施の形態のインクジェット式記録ヘ
ッドが完成する。

【００５０】本実施例で用いたサンドブラスト法によれ
ば、本実施の形態のような複雑形状の圧電アクチュエー
タであっても、加工を行うことが可能となり、さらに簡
易的かつ短時間で精密に加工を行うことができるため、
低コスト化することができる。

【００５１】上述した第１の実施の形態では圧力室の平
面形状を正方形としているが、これは本発明における圧
力室の平面形状を正方形に限定するものではなく、アス
ペクト比が略１に等しい平面形状を有する圧力室であり
さえすれば、多角形や円の平面形状をもつ圧力室に対し
ても本発明が適用可能である。例えば図２(b) に示すよ
うに圧力室の平面形状を円とした場合にも、上述した正
方形の場合と全く同様な作用・効果が得られる。なお、
このように平面形状が略円形の圧力室と、駆動部が略円
形のアクチュエータを用いたものでは、円形駆動部の直
径を前記駆動部の接続領域部の幅寸法とみなすものとす
る。

【００５２】（第２の実施の形態）図１０は、本実施の
形態に係るインクジェット式記録ヘッドの圧電アクチュ
エータ形状と圧力室との対応位置を示す平面透視図であ
る。本実施の形態においては、圧電アクチュエータ駆動
部と電極パッド部を連結するブリッジ部が、圧力室の角
部（頂点）に対応する部分近傍に２本配されていること
のみが、第１の実施の形態の構成と異なる。駆動部と電
極パッド部との結合面積を小さく構成した点、及び駆動
部、電極パッド部の圧力室に対する位置関係については
第１の実施の形態と同様である。

【００５３】本実施の形態でも、駆動部への接続部にお
けるブリッジ部の幅を駆動部の幅よりも小さくすること
によって、駆動部がたわみ変形する際の電極パッド部に
よる拘束を低減できることから、駆動効率向上が実現可
能となる。

【００５４】本実施の形態の効果を検証するために、第
１と第２の実施の形態の各々の構造において、駆動部が
どのようなたわみ変形をするかを実験的に測定した。図
１１(a) 、(b) は、それぞれの実施の形態における駆動
部のたわみ変位量を等高線で示したものである。図示す
るように、(b) 本実施の形態の構造の方が、全体の等高
線の数が多く、すなわちより大きなたわみ変形量が得ら
れている。具体的には、最大たわみ変形量は第１の実施
例では０．２０７μm であったが、本実施例では０．２
１３μm であった。この結果から、本実施例の方が、第
１の実施例に比べて駆動部のたわみ変形を拘束する影響
を小さくでき駆動部のたわみ変形量が更に大きく得られ
ることがわかった。

【００５５】本実施の形態の方が大きなたわみ変形量を
得られたのは、電極パッド部による駆動部の拘束の程度
の差に理由がある。図１１を観察し、正方形の一辺の中
心付近（第１の実施の形態でのブリッジ部分）と、一辺
の両端付近（本実施の形態でのブリッジ部分）とで変位
量を比較すると、後者の方が変位量が小さい部分である
ことが分かる。従って、変位量が元来小さい部分にブリ
ッジを配した本実施例のほうが、電極パッド部を付加し
たことによる拘束の影響が小さく、より駆動効率が高く
なったと考えられる。

【００５６】また、図１１によれば、ブリッジ部におけ
る等高線の本数は、本実施の形態の方が第１の実施の形
態と比べて少ないことがわかる。これはブリッジ自体の
曲げ変形が少ないことを意味しているので、ブリッジ部
のクラック発生や疲労破壊を防止することができる。

【００５７】以上のように本実施の形態によれば、駆動
効率をさらに向上できるとともにブリッジ部に対する信
頼性を向上させることが可能となる。

【００５８】また、本実施の形態に関する補足調査とし
て、前出のWc、Wpの関係について詳しく調べた。図８
は、Wcを固定し、Wpを変化させた構造における(Wp-Wc)/
2 の値を横軸にとり、その各構造において圧電アクチュ
エータがδだけ位置ずれした場合にたわみ変形量がどれ
だけ変化するかを調べた結果である。なお、この横軸値
は駆動部と圧力室外壁との隙間を意味しており、正値の
時は駆動部が圧力室外周からはみ出しており、逆に負値
の時は圧力室外周の内側に収まっていることを意味して
いる。ここで位置ずれ量δは、実際の製造工程で想定さ
れる２０μｍとした。この結果より、Wpの条件として
「(Wp −Wc)/2 ≦−δまたはδ≦(Wp −Wc)/2」すなわ
ち「Wp≦Wc−2 δまたはW c ＋2 δ≦Wp」の領域に設定
することにより、ばらつきを小さく抑えられることが分
かった。この式の意味するところは、位置ずれが生じて
も駆動部外周の支持条件を一定に保てることを示してい
る。すなわち、前者では位置ずれが生じても常に支持条
件が回転自由支持であり、一方後者では常に固定支持で
ある。前述のように、たわみ変形量はその支持条件に大
きな影響を受けるが、この条件を満たせば位置ずれによ
る支持条件の変化が発生しないため、ばらつきを小さく
抑えることができる。

【００５９】さらに図９は、Wcは一定とし、Wpを変化さ
せたときのたわみ変形量を示したものである（位置ずれ
無しの場合）。この結果から、たわみ変形量を最大化す
るためには、Wpの条件として「（Wc−2 δ）×0.9 ≦Wp
≦Wc−2 δ」の領域が望ましいことが判った。この式の
意味するところは、駆動部は圧力室外周よりも小さい方
がたわみ変形に有利な回転自由支持条件となるが、一方
で駆動部が小さすぎると駆動面積が小さくなるのでたわ
み変形量が低下することから、Wp値には最適な範囲が存
在する、ということを示すものである。なお位置ずれ量
δは、一般的なアライメント方法を用いた場合、10μｍ
〜30μｍ程度である。この場合、駆動部の幅Wpは圧力室
幅Wcよりも20μｍ〜60μｍ程度小さく設定するのが最適
であると言える。

【００６０】本実施の形態によれば、この条件式を満た
す構造であるので、圧電アクチュエータの位置ずれに対
するたわみ変形量のばらつきが小さいので高精度化で
き、また、たわみ変形量自体を最大とすることができ
る。

【００６１】また、本実施の形態で示した構造以外に
も、例えば圧電アクチュエータを図１２(a) 〜(d) のよ
うな構造やそれらを組み合わせた構造とすることもでき
る。図１２(a) 〜(d) では、ブリッジ部８が振動板のた
わみ変形の小さい部分近傍の部位、駆動部の接続領域辺
の中心から離れた部位において駆動部６と接続されてい
る。

【００６２】図１２(a) は、１つのブリッジ部を正方形
の平面形状を有する圧力室２の頂点に設けたものであ
る。図１２(b) は同様の圧力室２の各接続領域辺の中央
部を避けて、４つの頂部のみにブリッジ部が位置するよ
うにしたものである。図１２(c) では、同様の圧力室２
の各接続領域辺の中央部に相当する部分を抜き取ること
によって駆動部６が実質的に圧力室２の領域内のみに存
在するようにするとともに頂点にブリッジ部を形成して
いる。図１２(d) では、ブリッジ部８の駆動部６との接
続領域部および電極パッド部７との接続領域部における
縁部を曲線に形成したものである。このような各構造に
よっても、電極パッド部による駆動部の拘束がより小さ
くなり、駆動効率を更に向上できる。また、圧電アクチ
ュエータと圧力室との位置ずれが生じた場合であって
も、振動板のみがたわむ部分（圧力室に対応する領域の
うち、圧電アクチュエータが貼られておらず、振動板が
露出している部分）の面積を少なくすることができるた
め、駆動時のインク内圧によってその部分が逃げ変形し
て駆動効率がロスしてしまう現象を避けることが可能と
なる。また、図１２(d) のような構造にすることによっ
て、第２の実施の形態の場合と比較して接続部分近傍に
おける応力集中を緩和し、圧電アクチュエータの破壊を
防止できる。

【００６３】（第３の実施の形態）図１３は、本発明の
第３の実施の形態に係るインクジェット式記録ヘッドの
分解斜視図を示している。また図１４はその平面透視図
を示している。本実施例では、図示するように複数の圧
力室及び対応するノズル（ノズル単位）を、２次元的に
マトリクス配置する。なお、ノズル単位の構造は第２の
実施例と同様である。

【００６４】図１３図１４に示すように、インクジェッ
ト式記録ヘッドの走査方向４１に対して略直交する方向
に列状に一定間隔で配置された８個のノズルが、略走査
方向に３列配置されており、個々のノズル列は、次列の
ノズル列が前記一定間隔の１／３ずつ列方向に順次ずら
して配置されている。

【００６５】この配列では、ノズルをヘッド走査方向に
投影すればノズルピッチが前記一定間隔の１／３という
狭ピッチ４２で一列に並んでいることになり、擬似的な
高解像度のヘッドが実現できる。なお印刷を行う際に
は、ヘッドを走査方向に動かしながら、各列ごとにイン
ク滴を吐出させるタイミングをコントロールすることに
より、実質的に一列のヘッドと同一の印刷を行うことが
できる。

【００６６】本実施の形態により、アスペクト比が略１
の幅広の圧力室を用いても、その幅より狭いピッチ（高
解像度）のノズル配列を擬似的に実現できる。すなわ
ち、高駆動効率かつ高解像度のインクジェット記録ヘッ
ドが実現可能となる。なお本実施の形態ではノズル配列
を８×３のマトリクス配列とした場合についてのみ記述
したが、それ以外にも２６×１０のマトリクス配列を３
ユニット並べた７８０ノズルのヘッドも作成したが、同
様の効果を得ることができた。これ以外にも、所望のノ
ズル数やヘッド外形寸法に対し、様々な配列を選択する
ことができる。

【００６７】（第４の実施の形態）図１５(a) および
(b) は、本発明の第４の実施の形態に係るインクジェッ
ト式記録ヘッドの圧電アクチュエータの平面図を示して
いる。図示するように、圧電アクチュエータ５の各々と
その配列は第３の実施の形態と同一であるが、圧電アク
チュエータが複数配列されてなる圧電アクチュエータ領
域の外周部と、圧電アクチュエータの各々の間にダミー
パターン５１が配設されている。本実施の形態では、圧
電アクチュエータの各々とダミーパターンを隔てる溝の
幅を全て８０μmとした。その他の構造は第３の実施の
形態と同様である。

【００６８】前述したように、サンドブラスト加工では
隣接する加工対象との間隔に依存してサイドエッチング
量が異なり、仕上がり加工寸法が異なる。しかし本発明
によれば、全ての圧電アクチュエータはサイドエッチン
グ量を均一にすることができるため、加工精度を向上で
きる。

【００６９】本実施の形態の効果を確認するため、第３
の実施の形態と本実施の形態との間で、サンドブラスト
加工による各圧電アクチュエータの寸法精度を確認し
た。その結果、第３の実施の形態（ダミーパターン無
し）では±20μm の寸法精度ばらつきが発生していたの
に対し、ダミーパターンを配設した本実施例では±5 μ
m の寸法精度ばらつきに向上でき、本発明による効果が
確認された。

【００７０】（第５の実施の形態）図１６は、本発明の
第５の実施の形態に係るインクジェット式記録ヘッドの
電気接続方法を示す斜視図、図１７は隣接する２つの圧
電アクチュエータに着目した断面図である。

【００７１】厚さ25μm のポリイミド製ベースフィルム
６１、銅製の信号ライン６２、厚さ12.5μm のポリイミ
ド製カバー層６３の３層からなるフレキシブルプリント
配線基板６４上の個別信号用電極６５は、圧電アクチュ
エータの電極パッドに対応した配置となっている。この
個別信号用電極に、銅からなるコア６６の表面へ電解メ
ッキ法でハンダ６７を形成したバンプを、加熱処理で形
成しておく。

【００７２】各圧電アクチュエータの電極パッド部と、
フレキシブルプリント配線基板のバンプとを互いに対向
させ、加熱加圧処理を行って接合する。本実施の形態で
は、温度230 ℃、圧力100MPaをそれぞれステップ状に10
秒間印加する条件で、電気的、機械的に接合する。

【００７３】本実施の形態によれば、駆動部には電気接
続部が存在しない構成にできるので、電気接続部による
たわみ拘束を排除し、駆動効率を高くすることができる
と同時に、電気接続の製造誤差（接合面積や位置等）に
よるたわみ変形のばらつき発生を排除することが可能と
なる。また、電極パッド部は、剛性の高い圧力室の側壁
部上に配置されているため、電気接続プロセスにおける
電極パッド部への押圧による破壊を防止でき、かつ確実
に接続することが可能である。従って、高効率で高精
度、高信頼性のインクジェット式記録ヘッドを実現でき
る。

【００７４】本実施の形態では、各圧電アクチュエータ
への信号ラインが各圧電アクチュエータの面外に存在す
るため、信号ラインをアクチュエータ間に敷設する必要
が無く、高密度配列のインクジェット式記録ヘッドに対
応した電気接続を行うことができる。

【００７５】また本実施の形態では、バンプが半球状に
形成されているため、圧電アクチュエータの電極パッド
部と接続する際の電気的、機械的コンタクトを確実に行
うことができ、かつ接触時の電極パッド破損を防止する
ことができる。本実施の形態で接続された各圧電アクチ
ュエータの電気接続検査を行ったところ、全てのアクチ
ュエータが正常に接続され、かつ圧電アクチュエータの
破損も発生していないことが確認された。

【００７６】また本実施の形態では、バンプにコア材が
入っているため配線基板と圧電アクチュエータ駆動部と
の間に隙間をあけることができるため、駆動部のたわみ
変形に影響を与えることがなく、かつ隙間を流れる空気
により駆動時の発熱を冷却することが可能となる。実際
に各圧電アクチュエータに駆動電圧波形を入力したとこ
ろ、全てのアクチュエータが正常にたわみ変形すること
を確認した。また、長時間の連続駆動（18kHz の24時
間）を行っても発熱による特性劣化が生じることなく、
安定した駆動動作を得ることができた。

【００７７】また本実施の形態では、配線基板がポリイ
ミドからなるため、温度変化などによりヘッドの熱膨張
や反りが発生しても配線基板がその変形に追従するた
め、バンプ破損の防止が可能となる。実際にヘッドに−
２０℃から＋４０℃の間で繰り返し温度変化を１００サ
イクル与えた後に電気検査を行ったが、不良発生は皆無
であった。

【００７８】また、各実施の形態のインクジェット式記
録ヘッドを、図１８に一部破断斜視図で示すインクジェ
ット式記録装置に搭載し、紙面上に印刷を行った。この
記録装置は、ヘッドとそれにインクを供給するインクタ
ンクから構成されるキャリッジ１０１と、キャリッジを
往復運動させるタイミングベルト１０２と、印字する紙
１０３を動かすローラ１０４と、筐体１０５とからな
る。印刷する際には、キャリッジを主走査方向に往復運
動させ、同時に紙を主走査方向と直交する副走査方向に
移送させながら、ヘッドの複数のノズルから選択的にイ
ンク滴を吐出させることで、紙面上にインク滴を付着さ
せ、文字や画像を印刷する。

【００７９】以上第１から第５の実施の形態の説明で
は、アクチュエータとして圧電アクチュエータを用いた
例を示したが、他の駆動方式であってもよい。例えば、
圧電アクチュエータの代わりに、振動板と熱膨張率の異
なる部材を用い、駆動信号として加熱を与えることで熱
膨張差によるたわみ変形を用いることもできる。更に
は、振動板には何も接合せず、振動板と対向して形成し
た電極面に電圧を印加し、静電力で発生するたわみ変形
を用いることもできる。

【００８０】その他の部分については、本発明の技術範
囲において種々の変形が可能であることは言うまでもな
いが、より好適な例は、Wc値が３００〜７００μｍであ
り、アクチュエータの材質がチタン酸ジルコン酸鉛系セ
ラミックスであり、アクチュエータの厚さが１５〜４０
μｍの構造である。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
圧力室の平面形状のアスペクト比が略１に等しいことに
より、従来に比べて大きなたわみ変形量を得ることがで
き、駆動効率の高いインクジェット式記録ヘッド、イン
クジェット式記録装置を実現することができる。

【００８２】また、既述したごとき構成によりアクチュ
エータのブリッジ部と駆動部との接続部分で断面積を小
さくすることで、駆動部がたわみ変形する際の電極パッ
ド部による拘束を低減し、たわみ変形量をより大きく得
ることができ、駆動効率の更に高いインクジェット式記
録ヘッドが実現可能となる。

【００８３】また、本発明によれば、アクチュエータの
駆動部が圧力室に対して所定位置から多少ずれても駆動
部外周の支持条件が変わらないため、たわみ変形量のバ
ラツキが発生せず、高精度のインクジェット式記録ヘッ
ドが実現可能となる。さらに、本発明によれば、ブリッ
ジ部自身の曲げ変形が小さいため、アクチュエータの破
壊を防止し、信頼性の高いインクジェット式記録ヘッド
が実現可能となる。ブリッジ部の断面積を小さく保った
状態で、その形状に工夫することによっても、アクチュ
エータの破壊を防止して信頼性を向上させることができ
る。加えて、本発明によるインクジェット式記録ヘッド
のアクチュエータは、サンドブラスト法によって形成さ
れるため、複雑な形状のアクチュエータであっても、簡
易的かつ短時間で精密に加工を行うことができ、低コス
トで高密度のインクジェット式記録ヘッドが実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態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】(a) ，(b) は、本発明の第１の実施の形態に係
るインクジェット式記録ヘッドの圧電アクチュエータお
よび圧力室の平面透視図である。

【図３】各種平面形状におけるアスペクト比の定義を説
明する図である。

【図４】同一面積でアスペクト比が異なるヘッド構造に
おいて、圧電アクチュエータに電極パッドが存在しない
場合のたわみ変形の解析結果の説明図である。

【図５】図４において、圧電アクチュエータに電極パッ
ドが存在する場合のたわみ変形の解析結果を追加した説
明図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態に係る圧電アクチュ
エータの製造方法の説明図である。

【図７】本発明の第１の実施の形態に係る構造および、
ブリッジ部の幅が異なる複数のインクジェット式記録ヘ
ッド構造のたわみ変形量を示すグラフである。

【図８】圧力室の平面形状の幅一定で、駆動部の平面形
状における幅をWpを変化させたときの(Wp-Wc)/2の値に
対する駆動時のたわみ変形量のばらつきを示すグラフで
ある。

【図９】圧力室の平面形状の幅一定で、駆動部の平面形
状における幅をWpを変化させたときの(Wp-Wc)/2の値に
対する駆動時のたわみ変形量を示すグラフである。

【図１０】本発明の第２の実施の形態に係るインクジェ
ット式記録ヘッドの圧電アクチュエータおよび圧力室の
平面透視図である。

【図１１】本発明の第１の実施の形態と第２の実施の形
態に係る駆動部及びブリッジ部のたわみ変形等高線を示
す説明図である。

【図１２】(a),(b),(c),(d) は、それぞれ本発明の第２
の実施の形態に係る圧電アクチュエータの形状を表した
図である。

【図１３】本発明の第３の実施の形態に係るインクジェ
ット式記録ヘッドの分解斜視図である。

【図１４】本発明の第３の実施の形態に係るインクジェ
ット式記録ヘッドの平面透視図である。

【図１５】(a) ，(b) は、本発明の第４の実施の形態に
係るインクジェット式記録ヘッドの圧電アクチュエータ
の平面図である。

【図１６】本発明の第５の実施の形態に係るインクジェ
ット式記録ヘッドの電気接続方法を示す斜視図である。

【図１７】本発明の第５の実施の形態において、隣接す
る２つの圧電アクチュエータに着目した断面図である。

【図１８】本発明のインクジェット式記録ヘッドを搭載
したインクジェット式記録装置の一例を示す一部破断斜
視図である。

【図１９】従来のインクジェット式記録ヘッドの分解斜
視図である。

【図２０】従来のインクジェット式記録ヘッドにおける
圧力室近傍の断面図である。

【図２１】従来のインクジェット式記録ヘッドの圧電ア
クチュエータおよび圧力室の平面透視図である。

【符号の説明】

１ ノズル ２ 圧力室 ３ 圧力室の側壁（外壁） ４ 振動板 ５ 圧電アクチュエータ（板状駆動体） ６ 駆動部 ７ 電極パッド部 ８ ブリッジ部 ９ 個別電極 １０ インクプール １１ 供給路 １２ 連通孔 ２１ ノズルプレート ２２ 供給路プレート ２３ 圧力室プレート ３１ 圧電材料プレート ３２ 電極膜 ３３ 粘着発砲テープ ３４ 固定板 ３５ フィルムマスク ３６ 露光マスク ４１ 走査方向 ４２ 印字ピッチ ５１ ダミーパターン ６１ ポリイミド製ベースフィルム ６２ 銅製の信号ライン ６３ ポリイミド製カバー層 ６４ フレキシブルプリント配線基板 ６５ 個別信号用電極 ６６ コア ６７ ハンダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大塚 泰弘 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 Ｆターム(参考） 2C057 AF51 AF93 AG15 AG16 AG32 AG44 AG59 AG85 AG90 AG91 AP22 AP25 AP27 AP52 BA03 BA14

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インク滴を吐出するための複数のノズル
   と、前記各ノズルに連通して個々に配設され壁面の少な
   くとも一面が振動板として形成された圧力室と、前記振
   動板にそれぞれ接合されたアクチュエータと、前記圧力
   室に供給路を介してインクを供給するインク供給源とを
   備え、前記アクチュエータが、前記圧力室に相当する領
   域に配設されて駆動信号印加時に前記振動板とともにた
   わみ変形する駆動部と、前記圧力室の側壁に相当する領
   域に配設され、駆動信号源との電気接続を行う電極パッ
   ド部と、前記駆動部と前記電極パッド部を接続するブリ
   ッジ部とにより構成されてなるインクジェット式記録ヘ
   ッドであって、前記圧力室のアスペクト比が略１に等し
   い平面形状を有しており、且つ、前記ブリッジ部は、前
   記駆動部への接続領域部における幅寸法が、前記駆動部
   の接続辺部の幅寸法よりも小さい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】前記圧力室の平面形状が略円形である請求
   項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
3. 【請求項３】前記圧力室の平面形状が略正多角形である
   請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
4. 【請求項４】前記ブリッジ部の、前記駆動部への接続領
   域部における幅寸法が、前記駆動部の接続辺部の幅寸法
   の２分の１以下であることを特徴とする請求項１〜３の
   いずれか１項に記載のインクジェット式記録ヘッド。
5. 【請求項５】１つまたは複数の前記ブリッジ部が、前記
   振動板のたわみ変形の小さい部分近傍に対応する部位に
   おいて前記駆動部と接続されていることを特徴とする請
   求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェット式記
   録ヘッド。
6. 【請求項６】前記圧力室の平面形状が略正多角形であ
   り、１つまたは複数の前記ブリッジ部が、前記駆動部の
   接続領域辺の中心から離れた部位において前記駆動部と
   接続されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれ
   か１項に記載のインクジェット式記録ヘッド。
7. 【請求項７】前記圧力室の平面形状が略正多角形であ
   り、１つまたは複数の前記ブリッジ部が、前記圧力室の
   平面形状頂点近傍に対応する部位において前記駆動部と
   接続されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれ
   か１項に記載のインクジェット式記録ヘッド。
8. 【請求項８】前記ブリッジ部の前記駆動部との接続領域
   部の縁部を曲線に形成したことを特徴とする請求項１〜
   ７のいずれか１項に記載のインクジェット式記録ヘッ
   ド。
9. 【請求項９】前記駆動部が、前記圧力室に相当する領域
   のみに配設されていることを特徴とする請求項１〜８の
   いずれか１項に記載のインクジェット式記録ヘッド。
10. 【請求項１０】請求項１〜９のいずれか１項に記載のイ
    ンクジェット式記録ヘッドであって、前記圧力室の中心
    位置と前記駆動部の中心位置との位置ずれ量をδ、前記
    駆動部の平面形状の幅をWp、前記圧力室の平面形状の幅
    をWcとすると、Wpが、Wp≦Wc−2δまたはW c ＋2 δ≦W
    pの範囲にしたことを特徴とするインクジェット式記録
    ヘッド。
11. 【請求項１１】前記Wpが、（Wc−2 δ）×0.9 ≦Wp≦Wc
    −2 δの範囲にあることを特徴とする請求項１０に記載
    のインクジェット式記録ヘッド。
12. 【請求項１２】複数のノズルが２次元的に配置されてい
    ることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記
    載のインクジェット式記録ヘッド。
13. 【請求項１３】一定間隔で一列に配置された複数のノズ
    ルが、複数列配置されていることを特徴とする請求項１
    ２に記載のインクジェット式記録ヘッド。
14. 【請求項１４】インクジェット式記録ヘッドの走査方向
    に対して略直交する方向に一定間隔で一列に配置された
    前記ノズルが、略走査方向にＮ列配置されており、個々
    のノズル列は、次列のノズル列が前記一定間隔の１／Ｎ
    ずつ列方向に順次ずらして配置されていることを特徴と
    する請求項１３に記載のインクジェット式記録ヘッド。
15. 【請求項１５】前記ノズル列が等間隔に配置されて、各
    ノズルが平行四辺形格子交点位置となるように配置され
    ていることを特徴とする請求項１４に記載のインクジェ
    ット式記録ヘッド。
16. 【請求項１６】信号ラインを含む配線基板が、前記アク
    チュエータを覆うように配置され、前記電極パッド部と
    前記配線基板とをバンプを介して電気接続されているこ
    とを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の
    インクジェット式記録ヘッド。
17. 【請求項１７】前記バンプが、導電性のコア材と該コア
    材の外周部に被覆した接合材から構成されていることを
    特徴とする請求項１６に記載のインクジェット式記録ヘ
    ッド。
18. 【請求項１８】前記コア材が、半球状に形成されている
    ことを特徴とする請求項１７に記載のインクジェット式
    記録ヘッド。
19. 【請求項１９】前記配線基板が、樹脂基材を少なくとも
    含み構成されていることを特徴とする請求項１６〜１８
    のいずれか１項に記載のインクジェット式記録ヘッド。
20. 【請求項２０】前記アクチュエータは、前記駆動部が圧
    電素子でなる圧電アクチュエータである請求項１〜１９
    のいずれか１項に記載のインクジェット式記録ヘッド。
21. 【請求項２１】前記圧電アクチュエータがサンドブラス
    ト法を適用して製造されたことを特徴とする請求項２０
    に記載のインクジェット式記録ヘッド。
22. 【請求項２２】前記圧電アクチュエータが複数配列され
    てなる圧電アクチュエータ領域を取り囲むように外縁部
    にダミーパターンを形成するようにしたことを特徴とす
    る請求項２１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
23. 【請求項２３】前記圧電アクチュエータ領域の内部にお
    いて、前記圧電アクチュエータの各々の間にダミーパタ
    ーンを形成するようにしたことを特徴とする請求項２１
    に記載のインクジェット式記録ヘッド。
24. 【請求項２４】前記圧電アクチュエータ領域の内部にお
    いて、前記圧電アクチュエータの各々の間にもダミーパ
    ターンを形成するようにしたことを特徴とする請求項２
    ２に記載のインクジェット式記録ヘッド。
25. 【請求項２５】前記圧電アクチュエータとそれに隣接す
    るダミーパターンを隔てる溝の幅を、全て略同一にした
    ことを特徴とする請求項２２〜２４のいずれか１項に記
    載のインクジェット式記録ヘッド。
26. 【請求項２６】前記Wc値が３００〜７００μｍに設定さ
    れていることを特徴とする請求項１〜２５のいずれか１
    項に記載のインクジェット式記録ヘッド。
27. 【請求項２７】前記圧電アクチュエータの材質がチタン
    酸ジルコン酸鉛系セラミックスであることを特徴とする
    請求項２０〜２６のいずれか１項に記載のインクジェッ
    ト式記録ヘッド。
28. 【請求項２８】前記圧電アクチュエータの厚さが１５〜
    ４０μｍに設定されていることを特徴とする請求項２０
    〜２７のいずれか１項に記載のインクジェット式記録ヘ
    ッド。
29. 【請求項２９】請求項１〜２８のいずれか１項に記載の
    インクジェット式記録ヘッドを製造する製造方法であっ
    て、前記圧電アクチュエータをサンドブラスト法で加工
    したことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの製
    造方法。
30. 【請求項３０】請求項１〜２８のいずれか１項に記載の
    インクジェット式記録ヘッドを搭載して構成したことを
    特徴とするインクジェット式記録装置。