JP2001334658A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクチャンネルごとのインク滴の吐出ばら
つきを低減できるように改良されたインクジェットヘッ
ドを提供することを主要な目的とする。 【解決手段】 インクチャンネルごとに異なる電極の深
さに応じて、インクチャンネルごとにイナータンスが連
続的に変化するノズルを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に、インク
ジェットヘッドに関し、より特定的には、インクチャン
ネル内に電極が設けられ、インクチャンネル内に圧力変
動を生じさせてインクを吐出させる方式のインクジェッ
トヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日、インパクト印字装置に代わり、カ
ラー化、多階調化に適したインクジェット方式等のノン
インパクト印字装置が急速に普及している。中でも、印
字時のみに必要なインクを吐出させるドロップ・オン・
デマンド型が印字効率の良さ、低コスト化、低ランニン
グコスト化に有利であるなどの点から注目されており、
圧電素子を用いたカイザー方式や、サーマルジェット方
式が主流となっている。

【０００３】しかしながら、カイザー方式は、小型化が
難しく、高密度化には適さないという欠点を有してい
た。また、サーマルジェット方式は、高密度には適して
いるものの、ヒータを加熱することで、インク内にバブ
ル（泡）を生じさせて、そのバブルのエネルギーを吐出
に使用するため、インクの耐久性に対する要求が厳し
く、また、ヒータの寿命を長くすることが困難であり、
さらに、消費電力も大きくなるという問題を有してい
た。

【０００４】このような欠点を解決するものとして、圧
電材料の剪断モードを利用したインクジェット方式が提
案されている。この方式は、圧電材料からなるインクチ
ャンネル壁に形成した電極に電圧を印加することによ
り、圧電材料の分極方向と直交する方向に電界を加え、
チャンネル壁を剪断モードで変形させて、その際に生じ
る圧力波変動を利用してインク滴を吐出させるものであ
り、ノズルの高密度化、低消費電力化、高駆動周波数化
に適している。このような、剪断モードを利用したイン
クジェットヘッドの構造を図１１を用いて説明する。

【０００５】インクジェットヘッドは、図１１の上下方
向に分極処理を施した圧電体に複数の溝４が形成された
ベース部材１と、インク供給口２１と共通インク室２２
が形成されたカバー部材２と、ノズル孔１０が開けられ
たノズル板９を貼合わせることで、インクチャンネル４
が形成されている。チャンネル壁３には、電界を印加す
るための電極５が上方半分に形成されている。インクチ
ャンネルの後端部は、溝加工時に使用されるダイシング
ブレードの直径に対応したＲ形状に加工されており、６
には外部との通電のための電極引出部としての浅溝部が
同じくダイシングブレードにより加工されている。浅溝
部６に形成された電極は、浅溝部６の後端部でたとえば
フレキシブル基板のような外部の電極８とワイヤボンデ
ィングにより接続されている。

【０００６】次に、図１１に示したインクジェットヘッ
ドの製造方法について、図１２を用いて説明する。

【０００７】図１２（ａ）に示すように、上下方向に分
極処理が施された圧電体１２に、ダイシング加工が可能
なドライレジストフィルム１１をラミネートする。

【０００８】次に、図１２（ｂ）に示すように、ダイシ
ングブレードによりインクチャンネル４となる溝部と浅
溝部６を加工する。その後、電極となる金属がチャンネ
ル壁３の上半分にだけ付着するように、入射方向を設定
して、図１２（ｂ）のＡ方向、Ｂ方向から斜方蒸着す
る。その後、ドライレジストフィルム１１をリフトオフ
することで、図１１に示すような、チャンネル壁３の上
半分と浅溝部６内に金属膜が形成されたアクチュエータ
としてのベース部材１を作製する。

【０００９】カバー部材２は、機械加工あるいはサンド
ブラスト加工にて、インク供給口２１と共通インク室２
２が設けられる。サンドブラスト加工を行なう場合は、
インク供給口２１と共通インク室２２以外をレジストフ
ィルムあるいはメタルマスクでマスキングした後に施せ
ばよい。

【００１０】ノズル板９は、高分子材料の場合は、エキ
シマレーザ加工にて、所定の大きさのノズル孔が孔開け
加工されるが、パンチング加工等で、金属材料にノズル
孔を設けてもよい。このようにして作製されたベース部
材１とカバー部材２とノズル板９は、それぞれ、所望の
位置に接着剤により貼合わされる。このようにして作製
されたインクジェットヘッドは、インク供給口２１が、
図示しない外部のインク貯蔵タンクに接続され、インク
が共通インク室２２を介して、複数のインクチャンネル
４ごとに供給される。チャンネル壁３の上半分に設けら
れた電極は、それぞれ１つのインクチャンネル４の内部
では、同電位になるように、インクチャンネル後端部の
Ｒ形状部で接続され、浅溝部６を介して外部の電極８と
接続される。

【００１１】そして、それぞれのインクチャンネル４に
形成されている電極同士は、独立して、外部電極８と接
続されている。印字データに応じて所定のインクチャン
ネルが選択され、チャンネル壁３の分極方向と直交する
方向に電界がかかるように、外部の電極８より電圧が印
加される。電界が印加されたチャンネル壁３は剪断変形
を起こし、その結果インクチャンネル内に圧力波変動が
生じて、ノズル孔１０よりインク滴が吐出する。なお、
図１１では、電極引出部と外部の電極がワイヤボンディ
ングにより接続されているが、異方性導電膜（ＡＣＦ）
を用いて接続する方法も従来より採用されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来のインクジェット
ヘッドでは、アクチュエータとしてのベース部材に上下
方向に分極された圧電体１２を用いており、剪断モード
でチャンネル壁を変形させるために、チャンネル壁の上
半分に電極を形成していた。これに対し、アクチュエー
タとしてのベース部材を、チャンネル壁の高さの半分の
位置で、上下方向に分極の方向が異なる圧電体を積層し
た複合材料を用いるいわゆるシェブロン方式と呼ばれる
構造も従来より提案されていた。

【００１３】この場合、電極をチャンネル壁の全面に形
成すればよいので、電極の形成位置を、チャンネル壁の
上半分に限定する必要はなく、電極の形成方法として、
無電解めっき法等を用いることができるという特徴があ
るが、アクチュエータとしてのベース部材の製造コスト
が高くなるという問題があった。

【００１４】そこで、現在では、ベース部材として、上
下方向に分極処理が施された１枚の圧電体を用いる方式
が主流となっており、チャンネル壁の上半分のみに、斜
方蒸着により電極が形成されている。

【００１５】図１３を用いて、従来の電極の形成方法に
ついて詳細に説明する。チャンネル壁３の上半分に電極
膜を形成するには、一般に斜方蒸着法が用いられ、蒸着
粒子の入射方向を変えて２回蒸着する。

【００１６】図１３（ａ）は、１回の蒸着の状態を示し
ており、チャンネル壁の高さが３００μｍ、幅が８０μ
ｍ、ドライレジストフィルムの高さが３０μｍの場合、
チャンネル壁３の左側上半分に電極を形成するために、
法線に対し６６°の入射角度で蒸着粒子を入射する。

【００１７】続いて、図１３（ｂ）は、２回の蒸着の状
態を示しており、チャンネル壁３の右側上半分に電極を
形成するために、同じく法線に対し６６°の入射角度で
蒸着粒子を入射する。その後、ドライレジスト１１上に
形成された金属膜を、ドライレジスト１１とともにリフ
トオフすることで、図１３（ｃ）に示すような、チャン
ネル壁３の側壁の上半分にのみ電極５が形成されたベー
ス部材１を作製する。このように、チャンネル壁３に形
成される電極の深さは、チャンネル深さが半分になるよ
うに形成される。

【００１８】特開平６−２８８９２号公報には、この電
極の深さの交差が、設定値に対して±３０％以内であれ
ば、インクチャンネルの容積変化が±５％以内に収まる
と開示されている。しかしながら、近年のインクジェッ
トプリンタに要求されている高品質の印字では、インク
滴の体積が小さくなって、数ピコリットルの大きさにな
っている。このような微小なサイズのインク滴を安定し
て吐出するには、±５％のインクチャンネルの容積の変
化は決して小さな値ではない。

【００１９】また、同公報では、電極形成時の電極深さ
のばらつき、特に、チャンネル壁の両側での電極深さの
違いについては何ら記載されておらず、インクチャンネ
ルの容積変化が、チャンネル壁の両側での電極深さの違
いに大きく影響される。

【００２０】従来用いられている電極の形成方法には、
これまで着目されていなかった、避けられない問題が内
包されており、電極の形成高さが、チャンネル壁の両側
で異なり、インクチャンネルによって不均一になるとい
う問題があった。

【００２１】これについて、図１４を用いて詳細に説明
する。図１４は、斜め蒸着に用いる蒸着装置およびベー
ス部材１の位置関係を示したものである。図１４で、蒸
着源１５は、るつぼ１６に入れられて蒸着装置の下方の
中心に位置され、蒸着装置の上方の基板ホルダ１７には
所定の角度をもって、ベース部材１が取付けられてい
る。蒸着源を点源とみなした場合の蒸着源１５から飛翔
する蒸着粒子のベース部材１への入射の様子を、図１４
を用いて詳細に説明する。

【００２２】図１４は、蒸着源１５からベース部材１の
チャンネル列の中心部までの鉛直距離が５０ｃｍ、水平
距離が２０ｃｍの場合を示しており、ベース部材１に
は、インクチャンネル４が１８０ＤＰＩ（ｄｏｔ／ｉｎ
ｃｈ）で２００個形成されている。この場合、インクチ
ャンネル４は、幅約２８ｍｍ（＝２５．４［ｉｎｃｈ／
ｍｍ］／１８０［ｄｏｔ／ｉｎｃｈ］＊２００［ｄｏ
ｔ］）の長さにわたり形成されることになる。

【００２３】図１４の場合、チャンネル列の中心部での
電極形成深さをチャンネル深さの半分にするために、ベ
ース部材１は４５．８°の角度で基板ホルダ１７に取付
けられている。チャンネル壁の片面への金属膜の形成が
終了後、残る片面へ金属膜を形成するために、ベース部
材１は１８０°方向を変えられ、再び蒸着される。

【００２４】ところで、チャンネル列は有限の長さを持
っており、チャンネル列の端部では、蒸着粒子への入射
角度が異なってしまう。これについて、図１５を用いて
詳細に説明する。

【００２５】図１５は、蒸着粒子の入射の様子をベース
部材１を平行において模式的に示したものである。チャ
ンネル列の中心部での入射角度が６６°である場合、チ
ャンネル端部での入射角度は、それぞれ６４．７°およ
び６７．４°となる。

【００２６】つまり、図１５を参照して、蒸着源１５を
点源とみなした場合、蒸着源１５により近いチャンネル
列端部における入射角度は、中心部での入射角度に比べ
て大きくなり、６７．４°また、蒸着源１５により遠い
チャンネル列端部における入射角度は、中心部での入射
角度に比べて小さくなり、６４．７°となる。

【００２７】その結果、電極５となる金属膜の形成深さ
は、図１６に示すように、チャンネル列の中心部では１
５０μｍであるのに対し、チャンネル列の端部では、そ
れぞれ１３８．５μｍおよび１６２．２μｍとなる。

【００２８】さらに、金属膜の蒸着時にベース部材を１
８０°回転させて２回蒸着するために、チャンネル列の
端部では、チャンネル壁の両側に形成される電極の深さ
が異なる結果となる。剪断モードで圧電体を変形させる
場合、チャンネル壁の上半分にのみ電極が形成されてい
る場合は、最も効率よく変形することができるが、チャ
ンネル壁の両側で電極の深さが異なると、変形量が低下
する。これについて、図１７を用いて詳細に説明する。

【００２９】図１７（ａ）は、電極の深さがチャンネル
壁３の上半分に形成されている場合、また、図１７
（ｂ）は両側で異なる場合のチャンネル壁３の変形モー
ドをそれぞれ模式的に示した図である。

【００３０】図１７（ａ）で、上下方向に分極された圧
電体からなるチャンネル壁３の上半分に電極が形成され
ている場合、両側の電極より電圧を印加するとチャンネ
ル壁３の上半分にのみ分極方向と直交する方向に電界が
加わり、電界が加えられた圧電体に剪断歪が生じる。チ
ャンネル壁３の上下は固定されているので、剪断歪によ
りチャンネル壁３は、破線で示すようにチャンネル壁３
の中心部Ａで屈曲するように変形する。

【００３１】これに対し、図１７（ｂ）では、チャンネ
ル壁３の両側で電極深さが異なり、剪断歪を起こすため
に有効に働く領域は、電極深さの浅い領域となる。その
結果、歪量が小さくなり、しかも、屈曲点が図１７
（ａ）のＡより上方向のＡ′に移動することになり、イ
ンクチャンネル４の体積変位が小さくなり、インク滴を
ノズルより吐出するための圧力変化が小さくなってしま
う。このように、従来のインクジェットヘッドでは、イ
ンクチャンネルによって、剪断歪を起こすための電圧を
印加する電極の深さが変化してしまい、複数のインクチ
ャンネルから吐出するイン滴の吐出速度や吐出体積がば
らつくという問題があった。

【００３２】本発明は、かかる問題を解決するためにな
されたもので、インクチャンネルごとのインク滴の吐出
ばらつきを低減できるインクジェットヘッドを提供する
ことを目的とする。

【００３３】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の問題
を解決するための手段として、以下の構成を備えてい
る。

【００３４】この発明の第１の局面に従うインクジェッ
トヘッドは、少なくとも一部が圧電材料で形成され、か
つその表面に平行に並んで複数の溝が設けられ、さらに
それぞれの溝の側壁の一部に電極が設けられたベース部
材と、上記ベース部材の上記複数の溝を覆うように設け
られて圧力室となるインクチャンネルを構成するカバー
部材と、上記インクチャンネルに連通するノズルとを備
え、上記電極に駆動電圧を印加して、上記側壁に剪断変
形を生じさせることにより上記インクチャンネルに圧力
振動を生じさせて上記ノズルよりインクを吐出させるも
のである。

【００３５】上記ノズルのイナータンスがインクチャン
ネルごとに連続的に変化することを特徴とする。

【００３６】この構成においては、チャンネル壁に設け
られた電極の深さがチャンネル列の並びに従って連続的
に変化することによるインクチャンネルの体積変位のば
らつきに起因するインク滴のばらつきを、上記ノズルの
イナータンスを連続的に変化させることで低減すること
ができるので、高品質の印字を行なうことができる。

【００３７】この発明の第２の局面に従うインクジェッ
トヘッドにおいては、上記イナータンスが連続的に変化
するノズルで、複数のインクチャンネルの列の中心部に
位置するノズルのイナータンスが最も大きいことを特徴
とする。

【００３８】この構成においては、チャンネル壁に電極
となる金属膜を斜方蒸着により形成するときに、ベース
部材をチャンネル列の中心部を回転軸として１８０°回
転させてチャンネル壁の両側に電極を形成した場合に、
チャンネル壁に設けられた電極の深さが、チャンネル列
の中心部を対称にしてチャンネル列の並びに従って連続
的に変化することによるインクチャンネルの体積変位の
ばらつきに起因するインク滴のばらつきを、上記チャン
ネル列の中心部の上記ノズルのイナータンスを最も大き
くして連続的に変化させることで低減することができる
ので、高品質の印字を行なうことができる。

【００３９】この発明の第３の局面に従うインクジェッ
トヘッドにおいては、上記イナータンスが連続的に変化
するノズルで、複数のインクチャンネルの列のどちらか
一方の端部に位置するノズルのイナータンスが最も大き
いことを特徴とする。

【００４０】この構成においては、チャンネル壁に電極
となる金属膜を斜方蒸着により形成するときに、ベース
部材をチャンネル列のどちらか一方の端部を回転軸とし
て１８０℃回転させてチャンネル壁の両側に電極を形成
した場合、チャンネル壁に設けられた電極の深さが、チ
ャンネル列のどちらか一方の端部よりチャンネル列の並
びに従って連続的に変化すことによるインクチャンネル
の体積変位のばらつきに起因するインク滴のばらつき
を、上記チャンネル列のどちらか一方の端部の上記ノズ
ルのイナータンスを最も大きくして連続的に変化させる
ことで低減することができるので、高品質の印字を行な
うことができる。

【００４１】この発明の第４の局面に従うインクジェッ
トヘッドにおいては、イナータンスが連続的に変化する
上記ノズルで、ノズル孔のテーパ角度がチャンネルごと
に連続的に変化することを特徴とする。

【００４２】この構成においては、チャンネル壁に設け
られた電極の深さがチャンネル列の並びに従って連続的
に変化することによるインクチャンネルの体積変位のば
らつきに起因するインク滴のばらつきを、上記ノズル孔
のテーパ角度を連続的に変化させることにより、上記ノ
ズルのイナータンスを連続的に変化させることで低減す
ることができるので、各ノズルより吐出されるインク滴
のばらつきを低減することができ、高品質の印字を行な
うことができる。

【００４３】この発明の第５の局面に従うインクジェッ
トヘッドにおいては、上記テーパ角度が連続的に変化す
るノズルで、複数のインクチャンネル列の中心部に位置
するノズルのテーパ角度が最も小さいことを特徴とす
る。

【００４４】この構成においては、チャンネル壁に電極
となる金属膜を斜方蒸着により形成するときに、ベース
部材をチャンネル列の中心部を回転軸として１８０°回
転させてチャンネル壁の両側に電極を形成した場合、チ
ャンネル壁に設けられた電極の深さが、チャンネル列の
中心部を対称にしてチャンネル列の並びに従って連続的
に変化することによるインクチャンネルの体積変位のば
らつきに起因するインク滴のばらつきを、上記チャンネ
ル列の中心部の上記ノズルのテーパ角度を最も小さくし
て連続的に変化させることで、上記ノズルのイナータン
スを連続的に変化させて低減することができるので、各
ノズルより吐出されるインク滴のばらつきを低減するこ
とができ、高品質印字を行なうことができる。

【００４５】この発明の第６の局面に従うインクジェッ
トヘッドにおいては、上記テーパ角度が連続的に変化す
るノズルで、複数のインクチャンネル列のどちらか一方
の端部に位置するノズルのテーパ角度が最も小さいこと
を特徴とする。

【００４６】この構成においては、チャンネル壁に電極
となる金属膜を斜方蒸着により形成するときに、ベース
部材をチャンネル列のどちらか一方の端部を回転軸とし
て１８０°回転させてチャンネル壁の両側に電極を形成
した場合、チャンネル壁に設けられた電極の深さが、チ
ャンネル列のどちらか一方の端部よりチャンネル列の並
びに従って連続的に変化することによるインクチャンネ
ルの体積変位のばらつきに起因するインク滴のばらつき
を、上記チャンネル列のどちらか一方の端部の上記ノズ
ルのテーパ角度を最も小さくして連続的に変化させるこ
とで、上記ノズルのイナータンスを連続的に変化させて
低減することができるので、各ノズルより吐出されるイ
ンク滴のばらつきを低減することができ、高品質の印字
を行なうことができる。

【００４７】この発明の第７の局面に従うインクジェッ
トヘッドにおいては、イナータンスが連続的に変化する
上記ノズルで、ノズルのインク吐出側の開口径とインク
チャンネル側の開口径の両方が、チャンネルごとに連続
的に変化することを特徴とする。

【００４８】この構成においては、チャンネル壁に設け
られた電極の深さがチャンネル列の並びに従って連続的
に変化することによるインクチャンネルの体積変位のば
らつきに起因するインク滴のばらつきを、上記ノズルの
インク吐出側の開口径とインクチャンネル側の開口径の
両方を連続的に変化させることにより、上記ノズルのイ
ナータンスを連続的に変化させることで低減することが
できるので、各ノズルより吐出されるインク滴のばらつ
きを低減することができ、高品質の印字を行なうことが
できる。

【００４９】この発明の第８の局面に従うインクジェッ
トヘッドにおいては、インク吐出側の開口径とインクチ
ャンネル側の開口径の両方が、チャンネルごとに連続的
に変化する上記ノズルで、複数のインクチャンネル列の
中心部に位置するノズルのインク吐出側の開口径とイン
クチャンネル側の開口径が最も小さいことを特徴とす
る。

【００５０】この構成においては、チャンネル壁に電極
となる金属膜を斜方蒸着により形成するときに、ベース
部材をチャンネル列の中心部を回転軸として１８０°回
転させてチャンネル壁の両側に電極を形成した場合、チ
ャンネル壁に設けられた電極の深さが、チャンネル列の
中心部を対称にしてチャンネル列の並びに従って連続的
に変化することによるインクチャンネルの体積変位のば
らつきに起因するインク滴のばらつきを、上記チャンネ
ル列の中心部の上記ノズルのインク吐出側の開口径とイ
ンクチャンネル側の開口径とインクチャンネル側の開口
径の両方を最も小さくして連続的に変化させることで、
上記ノズルのイナータンスを連続的に変化させて低減す
ることができるので、各ノズルより吐出されるインク滴
のばらつきを低減することができ、高品質の印字を行な
うことができる。

【００５１】この発明の第９の局面に従うインクジェッ
トヘッドにおいては、インク吐出側の開口径とインクチ
ャンネル側の開口径の両方が、チャンネルごとに連続的
に変化する上記ノズルで、複数のインクチャンネル列の
どちらか一方の端部に位置するノズルのインク吐出側の
開口径とインクチャンネル側の開口径が最も小さいこと
を特徴とする。

【００５２】この構成においては、チャンネル壁に電極
となる金属膜を斜方蒸着により形成するときに、ベース
部材をチャンネル列のどちらか一方の端部を回転軸とし
て、１８０°回転させてチャンネル壁の両側に電極を形
成した場合、チャンネル壁に設けられた電極の深さが、
チャンネル列のどちらか一方の端部を対称にしてチャン
ネル列の並びに従って連続的に変化することによるイン
クチャンネルの体積変位のばらつきに起因するインク滴
のばらつきを、上記チャンネル列のどちらか一方の端部
の上記ノズルのインク吐出側の開口径とインクチャンネ
ル側の開口径の両方を最も小さくして連続的に変化させ
ることで、上記ノズルのイナータンスを連続的に変化さ
せて低減することができるので、各ノズルより吐出され
るインク滴のばらつきを低減することができ、高品質の
印字を行なうことができる。

【００５３】

【実施例】以下、本発明による実施例を図１から図１０
を用いて詳細に説明する。

【００５４】＜実施例１＞本発明による駆動方法を用い
るインクジェットヘッドの構造を図１および図２を用い
て説明する。

【００５５】インクジェットヘッドは、図１の上下方向
に分極処理を施した圧電体に複数の溝４が形成されたベ
ース部材１と、インク供給口２１と共通インク室２２が
形成されたカバー部材２と、ノズル孔１０が開けられた
ノズル板９を貼合わせることで、インクチャンネル４が
形成されている。

【００５６】ベース部材１としてＰＺＴ、カバー部材２
として、分極処理の施していないＰＴＺを用いた。ノズ
ル板９には、厚み５０μｍのポリイミドフィルムを用
い、エキシマレーザ加工により、ノズル孔１０が設けら
れている。チャンネル壁３には、電界を印加するための
電極５として、斜方蒸着によりＡ１が厚み１μｍ形成さ
れている。

【００５７】インクチャンネルの後端部は、溝加工時に
使用されるダイシングブレードの直径に対応したＲ形状
に加工されており、６には外部との通電のための電極引
出部としての浅溝部が同じくダイシングブレードにより
加工されている。浅溝部６に形成された電極は、浅溝部
６の後端部で、たとえばフレキシブル基板のような外部
の電極８とワイヤボンディングにより接続されている。

【００５８】なお、この浅溝部６には、チャンネル壁３
に電極５を形成するときに、同時にＡｌが電極として形
成されている。チャンネル壁３に設けられた電極５は、
それぞれ１つのインクチャンネル４の内部では、同電位
になるようにインクチャンネル後端部のＲ形状部で接続
され、浅溝部６を介して外部の電極８と接続される。そ
して、それぞれのインクチャンネル４に形成されている
電極同士は、独立して、外部電極８と接続されている。
印字データに応じて所定のインクチャンネルが選択さ
れ、チャンネル壁３の分極方向と直交する方向に電界が
かかるように、外部の電極８より電圧が印加される。電
圧が印加されたチャンネル壁３は剪断変形を起こし、そ
の結果インクチャンネル内に圧力波変動が生じて、ノズ
ル孔１０よりインク滴が吐出する。

【００５９】なお、図１では、電極引出部と外部の電極
はワイヤボンディング７により接続されているが、異方
性導電膜（ＡＣＦ）を用いて接続してもよい。

【００６０】本実施例では、チャンネル壁３への電極形
成を、チャンネル列の中心部を回転軸としてベース部材
１を１８０°回転させて、２回斜方蒸着することで形成
した場合について説明する。

【００６１】図２は、該蒸着方法により作製されたチャ
ンネル列の断面図を示したものである。図２で、チャン
ネル壁３に設けられた電極５は、チャンネル列の中心部
では、チャンネル壁３の両側で等しい深さで上半分とな
る１５０μｍの範囲で形成されている。一方、チャンネ
ル列の端部では、斜方蒸着の入射角度の違いによりチャ
ンネル壁３の両側で電極深さが異なり、チャンネル列の
中心部よりが浅く、端部よりが深く形成されており、チ
ャンネル列の中心部より端部に向かって連続的に変化し
ている。

【００６２】図３は、チャンネルの数が２００個の場
合、チャンネル壁の左右両側に形成されるそれぞれの電
極の深さを、横軸にチャンネル列の並びをとって示した
図である。図３より、チャンネル壁の中心部（チャンネ
ル列番号１００付近）では、左右の電極深さは等しい
が、チャンネル列の端部（チャンネル列番号０および２
００）に向かうにつれて、左右対称に左右の電極深さが
連続的に変化していることがわかる。このような電極深
さを持つインクジェットヘッドを、すべてのチャンネル
に同一の電圧を印加した場合、チャンネル列の中心部の
チャンネル壁の変位量が最も大きくなり、チャンネル列
の端部に向かって、連続的に変位量が減少することにな
る。その結果、同一の電圧を印加した場合、仮に同一形
状のノズル孔が設けられたノズル板９を使用した場合、
ノズルごとに吐出するインクの吐出速度や吐出体積が変
化することになる。

【００６３】このような電極深さの不均一に起因するイ
ンク吐出速度や吐出体積のチャンネルごとの変化を、本
実施例では、チャンネル列の中心部に設けられるノズル
孔のテーパ角度を最も小さくし、チャンネル列の端部に
向かうにつれて、連続的にテーパ角度が大きくなるよう
にすることで解決する。

【００６４】図４は、本実施例によるところのノズル孔
のテーパ角度を、横軸にチャンネル列並びをとって示し
た図である。

【００６５】また、図５（ａ）は、チャンネル列の中心
部のノズル孔の断面図、図５（ｂ）はチャンネル列の端
部のノズル孔の断面図をそれぞれ示したものである。図
４のように、チャンネル列の中心部のノズル孔のテーパ
角度が最も小さく、チャンネル列の両端部に向かって連
続的に大きくなるように作製する。つまり、図５（ａ）
に示すように、チャンネル壁３の変位量が最も大きなチ
ャンネル列の中心部のノズル孔のテーパ角度が最も小さ
いので、このノズルのイナータンスが最も大きくなり、
ノズル孔のインク吐出に対する抵抗が最も大きくなる。
また、図５（ｂ）に示すように、チャンネル列の端部に
向かうにつれて、ノズル孔のテーパ角度が大きくなり、
ノズルのイナータンスも小さくなり、インク吐出に対す
る抵抗も小さくなる。

【００６６】このように、インク吐出の力に応じて、ノ
ズル孔のテーパ角度によりインク吐出に対する抵抗を連
続的に変化させることができる。このような形状のテー
パ角度を持つノズル孔１０が設けられたノズル板９を用
いることにより、ノズルより吐出されるインク滴のばら
つきを低減することができ、高品質の印字を行なうこと
ができる。

【００６７】なお、本実施例では、ノズル孔１０のイン
ク吐出側の開口径は、φ２５μｍで一定として、テーパ
角度を１０°から１５°まで連続的に変化させたが、イ
ンク吐出側の開口径、電極の深さのばらつきに応じて、
テーパ角度を設定すればよい。また、ノズル孔１０のイ
ンク供給側の開口径を一定にして、テーパ角度を変化さ
せてもよい。また、ノズル孔は、エキシマレーザ加工の
際、レーザ光の縮小率、レーザパワー、照射時間等の条
件をふることにより、テーパ角度を変化することができ
る。本実施例では、レーザパワと照射時間を一定にし、
縮小率を３から４まで変化させることで、ノズル板に入
射するレーザ光のエネルギー密度を変化させて、テーパ
角度を変化させた。

【００６８】＜実施例２＞本発明によるところの第２の
実施例について説明する。なお、インクジェットヘッド
の構造は実施例１で説明したものと同様であるので、詳
細な説明は省略する。本実施例では、チャンネル壁３へ
の電極形成を、チャンネル列の端部を回転軸としてベー
ス部材１を１８０°回転させて、２回斜方蒸着すること
で形成した場合について説明する。

【００６９】図６は、該蒸着方法により作製されたチャ
ンネル列の断面図を示したものである。図６で、チャン
ネル壁３に設けられた電極５は、チャンネル列の端部
（図面、最左端チャンネル）では、チャンネル壁３の両
側で等しい深さで上半分となる１５０μｍの範囲で形成
されている。一方、チャンネル列のもう一方の端部（図
面、最右端チャンネル）では、斜方蒸着の入射角度の違
いによりチャンネル壁３の両側で電極深さが異なり、チ
ャンネル壁の片側で連続的に浅く、別の片側で連続的に
深く形成されている。

【００７０】図７は、チャンネルの数が２００個の場
合、チャンネル壁の左右両側に形成されるそれぞれの電
極の深さを、横軸にチャンネル列の並びをとって示した
図である。図７より、チャンネル壁の端部（チャンネル
列番号０付近）では、左右の電極深さは等しいが、チャ
ンネル列のもう一方の端部（チャンネル列番号２００）
に向かうにつれて、左右の電極深さが連続的に変化して
いることがわかる。このような電極深さを持つインクジ
ェットヘッドを、すべてのチャンネルに同一の電圧を印
加した場合、電極の深さが等しいチャンネル列の端部の
チャンネル壁の変位量が最も大きくなり、チャンネル列
のもう一方の端部に向かって、連続的に変位量が減少す
ることになる。その結果、同一の電圧を印加した場合、
仮に同一形状のノズル孔が設けられたノズル板９を使用
した場合、ノズルごとに吐出するインクの吐出速度や吐
出体積が変化することになる。

【００７１】このような電極深さの不均一に起因するイ
ンク吐出速度や吐出体積のチャンネルごとの変化を、本
実施例では、チャンネル列のどちらか一方の端部に設け
られるノズル孔のテーパ角度を最も小さくし、チャンネ
ル列のもう一方の端部に向かうにつれて、連続的にテー
パ角度が大きくなるようにすることで解決する。

【００７２】図８は、本実施例によるところのノズル孔
のテーパ角度を、横軸にチャンネル列並びをとって示し
た図である。図８のように、チャンネル列の端部（チャ
ンネル列１）のノズル孔のテーパ角度が最も小さく、チ
ャンネル列のもう一方の端部（チャンネル列２００）に
向かって連続的に大きくなっている。つまり、チャンネ
ル壁３の変位量が最も大きなチャンネル列の端部（チャ
ンネル列１）のノズル孔のテーパ角度が最も小さいの
で、このノズルのイナータンスが最も大きくなり、ノズ
ル孔のインク吐出に対する抵抗が最も大きくなる。ま
た、チャンネル列のもう一方の端部（チャンネル列２０
０）に向かうにつれて、ノズル孔のテーパ角度が大きく
なり、ノズルのイナータンスも小さくなり、インク吐出
に対する抵抗も小さくなる。このように、インク吐出の
力に応じて、ノズル孔のテーパ角度によりインク吐出に
対する抵抗を連続的に変化させることができる。このよ
うな形状のテーパ角度を持つノズル孔１０が設けられた
ノズル板９を用いることにより、ノズルより吐出される
インク滴のばらつきを低減することができ、高品質の印
字を行なうことができる。

【００７３】なお、本実施例では、ノズル孔１０のイン
ク吐出側の開口径は、φ２５μｍで一定として、テーパ
角度を１０°から１８°まで連続的に変化させたが、イ
ンク吐出側の開口径、電極の深さのばらつきに応じて、
テーパ角度を設定すればよい。また、ノズル孔１０のイ
ンク供給側の開口径を一定にして、テーパ角度を変化さ
せてもよい。また、ノズル孔は、エキシマレーザ加工の
際、レーザ光の縮小率、レーザパワー、照射時間等の条
件を振ることにより、テーパ角度を変化することができ
る。本実施例では、レーザパワーと照射時間を一定に
し、縮小率を３から４まで変化させることで、ノズル板
に入射するレーザ光のエネルギー密度を変化させて、テ
ーパ角度を変化させた。

【００７４】＜実施例３＞本発明によるところの第３の
実施例について説明する。本実施例では、チャンネル壁
３への電極形成を、チャンネル列の中心部を回転軸とし
てベース部材１を１８０°回転させて、２回斜方蒸着す
ることで形成した場合について説明する。なお、インク
ジェットヘッドの構造および電極の深さについては、実
施例１と同様であるので、詳細な説明は省略する。本実
施例では、ノズル孔１０のインク吐出側の開口径とイン
ク供給側の開口径がともに連続的に変化する場合につい
て説明する。

【００７５】図９は、本実施例によるところのノズル孔
のインク吐出側の開口径とインク供給側の開口径を、横
軸にチャンネル列並びをとって示した図である。図９の
ように、チャンネル列の中心部のノズル孔のインク吐出
側の開口径とインク供給側の開口径が最も小さく、チャ
ンネル列の両端部に向かって連続的に大きくなってい
る。つまり、チャンネル壁３の変位量が最も大きなチャ
ンネル列の中心部のノズル孔のインク吐出側の開口径と
インク供給側の開口径が最も小さいので、このノズルの
イナータンスが最も大きくなり、ノズル孔のインク吐出
に対する抵抗が最も大きくなる。

【００７６】また、チャンネル列の端部に向かうにつれ
て、ノズル孔のインク吐出側の開口径とインク供給側の
開口径が大きくなり、ノズルのイナータンスも小さくな
り、インク吐出に対する抵抗も小さくなる。このよう
に、インク吐出の力に応じて、ノズル孔のインク吐出側
の開口径とインク供給側の開口径を変化させることによ
り、インク吐出に対する抵抗を連続的に変化させること
ができる。このような開口径を持つノズル孔１０が設け
られたノズル板９を用いることにより、ノズルより吐出
されるインク滴のばらつきを低減することができ、高品
質な印字を行なうことができる。なお、本実施例では、
チャンネル列の中心部のノズル孔１０のインク吐出側の
開口径がφ２０μｍ、インク供給側の開口径がφ４０μ
ｍ、チャンネル列の端部のノズル孔１０のインク吐出側
の開口径はφ２３μｍ、インク供給側の開口径がφ４３
μｍで連続的に変化させたが、それぞれの開口径は電極
の深さのばらつきに応じて設定すればよい。

【００７７】また、ノズル孔は、エキシマレーザ加工の
際、レーザ光の縮小率、レーザパワー、照射時間等の条
件を振ることにより、インク吐出側と供給側の開口径を
変化することができる。

【００７８】本実施例では、レーザパワーを一定にし、
照射時間を１〜４秒、縮小率を３から４まで変化させる
ことで、ノズル板に入射するレーザ光のエネルギー密度
を変化させて、テーパ角度を変化させた。

【００７９】＜実施例４＞本発明によるところの第４の
実施例について説明する。本実施例では、チャンネル壁
３への電極形成を、チャンネル列の端部を回転軸として
ベース部材１を１８０°回転させて、２回斜方蒸着する
ことで形成した場合について説明する。

【００８０】なお、インクジェットヘッドの構造および
電極の深さについては、実施例２と同様であるので、詳
細な説明は省略する。本実施例では、ノズル孔１０のイ
ンク吐出側の開口径とインク供給側の開口径がともに連
続的に変化する場合について説明する。図１０は、本実
施例によるところのノズル孔のインク吐出側の開口径と
インク供給側の開口径を、横軸にチャンネル列並びをと
って示した図である。

【００８１】図１０のように、チャンネル列の端部（チ
ャンネル１）のノズル孔のインク吐出側の開口径とイン
ク供給側の開口径が最も小さくて、チャンネル列のもう
一方の端部（チャンネル２００）に向かって連続的に大
きくなっている。つまり、チャンネル壁３の変位量が最
も大きなチャンネル列の端部（チャンネル１）のノズル
孔のインク吐出側の開口径とインク供給側の開口径が最
も小さいので、このノズルイナータンスが最も大きくな
り、ノズル孔のインク吐出に対する抵抗が最も大きくな
る。また、チャンネル列のもう一方の端部（チャンネル
２００）に向かうにつれて、ノズル孔のインク吐出側の
開口径とインク供給側の開口径が大きくなり、ノズルの
イナータンスも小さくなり、インク吐出に対する抵抗も
小さくなる。このように、インク吐出の力に応じて、ノ
ズル孔のインク吐出側の開口径とインク供給側の開口径
を変化させることにより、インク吐出に対する抵抗を連
続的に変化させることができる。

【００８２】このような開口径を持つノズル孔１０が設
けられたノズル板９を用いることにより、ノズルより吐
出されるインク滴のばらつきを低減することができ、高
品質の印字を行なうことができる。

【００８３】なお、本実施例では、チャンネル列の端部
（チャンネル１）のノズル孔１０のインク吐出側の開口
径がφ２０μｍ、インク供給側の開口径がφ４０μｍ、
チャンネル列の端部のノズル孔１０のインク吐出側の開
口径がφ２５μｍ、インク供給側の開口径がφ４５μｍ
で連続的に変化させたが、それぞれの開口径は電極の深
さのばらつきに応じて設定すればよい。

【００８４】また、ノズル孔は、エキシマレーザ加工の
際、レーザ光の縮小率、レーザパワー、照射時間等の条
件を振ることにより、インク吐出側と供給側の開口径を
変化することができる。本実施例では、レーザパワーを
一定にし、照射時間を１〜４秒、縮小率を３から４まで
変化させることで、ノズル板に入射するレーザ光のエネ
ルギー密度を変化させてテーパ角度を変化させた。

【００８５】今回開示された実施例はすべての点で例示
であって制限的なものではないと考えられるべきであ
る。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の
範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味およ
び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるとこ
ろのインクジェットヘッドは、インクチャンネルごとに
異なる電極の深さに応じて、インクチャンネルごとにノ
ズルのイナータンスを連続的に変化させるので、インク
チャンネルごとのインク滴の吐出のばらつきを低減する
ことができ、高品質の印字を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のインクジェットヘッドの実施例を示
す斜視図である。

【図２】 本発明のインクジェットヘッドの第１の実施
例を示す断面図である。

【図３】 本発明のインクジェットヘッドの第１の実施
例を示す電極深さの図である。

【図４】 本発明のインクジェットヘッドの第１の実施
例を示すノズル孔のテーパ角度の図である。

【図５】 本発明のインクジェットヘッドの第１の実施
例を示すノズル孔の断面図である。

【図６】 本発明のインクジェットヘッドの第２の実施
例を示す断面図である。

【図７】 本発明のインクジェットヘッドの第２の実施
例を示す電極深さの図である。

【図８】 本発明のインクジェットヘッドの第２の実施
例を示すノズル孔のテーパ角度の図である。

【図９】 本発明のインクジェットヘッドの第３の実施
例を示すノズル孔の開口径の図である。

【図１０】 本発明のインクジェットヘッドの第４の実
施例を示すノズル孔の開口径の図である。

【図１１】 従来のインクジェットヘッドを示す斜視図
である。

【図１２】 従来のインクジェットヘッドの製造方法を
示した図である。

【図１３】 従来のインクジェットヘッドの電極形成方
法を示した断面図である。

【図１４】 従来のインクジェットヘッドの電極形成装
置を示した図である。

【図１５】 従来のインクジェットヘッドの電極形成方
法を示した断面図である。

【図１６】 従来のインクジェットヘッドを示した断面
図である。

【図１７】 従来のインクジェットヘッドのチャンネル
の駆動の様子を示した断面図である。

【符号の説明】

１ ベース部材、２ カバー部材、３ チャンネル壁、
４ インクチャンネル、５ 電極（金属膜）、６ 浅溝
部、７ ボンディングワイヤ、８ 外部電極、９ ノズ
ル板、１０ ノズル孔、１１ ドライレジストフィル
ム、１２ 圧電体、２１ インク供給口、２２ 共通イ
ンク室。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一部が圧電材料で形成され、
   かつその表面に平行に並んで複数の溝が設けられ、さら
   に、それぞれの溝の側壁の一部に電極が設けられたベー
   ス部材と、 前記ベース部材の前記複数の溝を覆うように設けられて
   圧力室となるインクチャンネルを構成するカバー部材
   と、 前記インクチャンネルに連通するノズルとを備え、 前記電極に駆動電圧を印加して、前記側壁に剪断変形を
   生じさせることにより前記インクチャンネルに圧力振動
   を生じさせて前記ノズルよりインクを吐出させるインク
   ジェットヘッドにおいて、 前記ノズルのイナータンスがインクチャンネルごとに連
   続的に変化することを特徴とするインクジェットヘッ
   ド。
2. 【請求項２】 前記イナータンスが連続的に変化するノ
   ズルで、複数のインクチャンネルの列の中心部に位置す
   るノズルのイナータンスが最も大きいことを特徴とする
   請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. 【請求項３】 前記イナータンスが連続的に変化するノ
   ズルで、複数のインクチャンネルの列のどちから一方の
   端部に位置するノズルのイナータンスが最も大きいこと
   を特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
4. 【請求項４】 前記イナータンスが連続的に変化する前
   記ノズルで、ノズル孔のテーパ角度がチャンネルごとに
   連続的に変化することを特徴とする請求項１に記載のイ
   ンクジェットヘッド。
5. 【請求項５】 前記テーパ角度が連続的に変化するノズ
   ルで、複数のインクチャンネル列の中心部に位置するノ
   ズルのテーパ角度が最も小さいことを特徴とする請求項
   ４に記載のインクジェットヘッド。
6. 【請求項６】 前記テーパ角度が連続的に変化するノズ
   ルで、複数のインクチャンネル別のどちらか一方の端部
   に位置するノズルのテーパ角度が最も小さいことを特徴
   とする、請求項４に記載のインクジェットヘッド。
7. 【請求項７】 イナータンスが連続的に変化する前記ノ
   ズルで、ノズルのインク吐出側の開口径とインクチャン
   ネル側の開口径の両方が、チャンネルごとに連続的に変
   化することを特徴とする請求項１に記載のインクジェッ
   トヘッド。
8. 【請求項８】 インク吐出側の開口径とインクチャンネ
   ル側の開口径の両方が、チャンネルごとに連続的に変化
   する前記ノズルで、複数のインクチャンネル列の中心部
   に位置するノズルのインク吐出側の開口径とインクチャ
   ンネル側の開口径が最も小さいことを特徴とする請求項
   ７に記載のインクジェットヘッド。
9. 【請求項９】 インク吐出側の開口径とインクチャンネ
   ル側の開口径の両方が、チャンネルごとに連続的に変化
   する前記ノズルで、複数のインクチャンネル列のどちら
   か一方の端部に位置するノズルのインク吐出側の開口径
   とインクチャンネル側の開口径が最も小さいことを特徴
   とする請求項７に記載のインクジェットヘッド。