JP4665463B2

JP4665463B2 - インクジェット記録ヘッド

Info

Publication number: JP4665463B2
Application number: JP2004257402A
Authority: JP
Inventors: 広和松崎; 虎彦神田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2004-09-03
Filing date: 2004-09-03
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2024-09-03
Also published as: JP2006069115A

Description

本発明は、液滴を吐出するインクジェット記録ヘッドに関する。

主走査方向に往復移動するインクジェット記録ヘッド（以下、単に「記録ヘッド」という場合がある）の複数のノズルから選択的にインク滴を吐出し、副走査方向へ搬送される記録紙等の記録媒体に文字や画像等を印刷するインクジェット記録装置は従来から知られている。

記録ヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、ノズルと連通しインクが充填されるチャンバ（いわゆる圧力室）と、チャンバの一部を構成する振動板と、振動板を介して圧力室を加減圧する単板ピエゾアクチュエータ（いわゆる圧電部材、以下「ＰＡ」という）と、で構成されている。

このＰＡの駆動部中心がチャンバの中心部に対してズレると、振動板の変位量が異なり、振動板の変形特性が不均一となって、記録ヘッド内でインク吐出量や吐出速度のバラツキが大きくなる。つまり、インクの吐出特性に影響を及ぼし、インクの吐出特性が低下する。

このインクの吐出特性低下を防止するための一般的な解決方法としては、振動板、チャンバを構成するチャンバプレート、ノズルが形成されたノズルプレート等インク流路側の流路プレートユニットとＰＡを接合する（以下、「ＰＡ接合」という）際、チャンバの中心部と、ＰＡの駆動部中心とが一致するように微調整を行いながらＰＡ接合を行う。

一方、インクの吐出特性の向上を得るため、特許文献１では、図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、圧電素子２００を構成する圧電体層２０２の幅方向両側の端部を圧力発生室２０４に対向する領域内に配置し、圧電体層２０２の少なくとも幅方向両側に、引張り応力を有する引張り膜２０６を連続的に設け、圧電体層２０２に引張り膜２０６の張力を作用させ、圧電特性が維持されるようにしている。

さらに、特許文献２では、図１３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、チャンバ２１０内に圧電素子駆動部２１２を配置し、圧電素子駆動部２１２の外周側面の略全周に対してチャンバ２１０の内壁との間に隙間を設け、圧電素子駆動部２１２をチャンバ２１０内に対向して配置し、振動板２１４の変形特性を安定させて、インク吐出性能を向上させるようにしている。

しかしながら、特許文献１では、圧電体層２０２と引張り膜２０６とを一体に設け、単に引張り膜２０６の張力を利用するというものである。また、特許文献２では、圧電素子駆動部２１２と配線部２１６とが同一平面上で一体に設けられており、電圧入力端子部２１８へ電圧が印加されると、配線部２１６の圧電素子駆動部２１２側が駆動してしまう。

つまり、これらは、あくまでもＰＡ駆動部中心とチャンバ中心とが一致しているという条件の基に、インク吐出性能が向上するというものであり、現状は、ＰＡ接合時に接着剤によりＰＡ駆動部中心とチャンバ中心との間でズレが発生し、このズレが大きいと、振動板の変形特性にバラツキが生じ、結果的にインクの吐出特性を低下させる、という問題点がある。
特開２０００−１４１６４４号公報特開２００１−２６０３５２号公報

本発明は上記事実を考慮し、振動板の変形特性のバラツキを抑え、インクの吐出特性のバラツキを防止するインクジェット記録ヘッドを得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、マトリックス状に配置され、液滴を吐出する複数のノズルと、前記ノズルと連通し、インクが充填される複数の圧力室と、前記圧力室の一部を構成する振動板と、前記圧力室に対応しない位置に配置され電気基板と接合される電気パッド部と、前記圧力室に対応する位置に配置され、前記電気パッド部に印加された電圧により変形し前記圧力室内で振動板を変位させる変形部とを有する複数の圧電部材と、前記複数の圧電部材の各々の、前記マトリックスの第１の方向における両隣および第１の方向に直交する第２の方向における両隣に、当該圧電部材と隙間を空けて設けられ、互いの形状が同一であると共に、互いに隙間を空けて設けられ、平面視にて投影したときそれぞれの端部が複数の前記圧力室内へ突出する、電圧が印加されない複数のダミー圧電部材と、を有することを特徴とする。

請求項１に記載の発明では、マトッリクス状に配置されたノズルと連通する圧力室にはインクが充填されている。この圧力室の一部を構成する振動板の表面には、単板ピエゾアクチュエータ等の圧電部材がマトリックス状に設けられており、圧電部材に電圧が印加されると、圧力室内で振動板が変位する。また、振動板の表面には、圧電部材の周辺に隙間を空けてダミー圧電部材を設けており、平面視にて投影したとき、ダミー圧電部材の端部を圧力室内へ突出させている。

このように、ダミー圧電部材と圧電部材との間に、隙間を設けることで、ダミー圧電部材は圧電部材から完全に独立した状態となっている。このため、ダミー圧電部材は圧電部材の電圧の印加による影響を全く受けない。つまり、ダミー圧電部材が配置された領域において、振動板が変位することはなく、圧電部材に電圧を印加し圧電部材を変位させたとき、振動板が振動したときの振動固定端は、ダミー圧電部材の端部となる。

ここで、平面視にて投影したとき、ダミー圧電部材の端部を圧力室内へ突出させるようにすることで、圧電部材の接合位置が多少ズレたとしても振動固定端は圧力室内となる。従って、振動板の変形特性は一定に保たれ、圧力室内の体積変化率は一定となり、インク吐出特性のバラツキを防止することができる。

また、圧電部材の周辺にダミー圧電部材を設けることで、圧電部材が予めパターニングされた基板（ＰＡ基板）を振動板に接合する時、接合時の圧力がダミー圧電部材にも分散され、圧電部材への応力集中が回避される。

このため、圧電部材に応力が集中することによって生じる圧電部材のクラックや割れのような、インクの吐出特性の低下原因を防止することができる。さらに、ダミー圧電部材の端部を、平面視にて投影したとき圧力室内へ突出させるようにすることで、圧力室内には圧電部材が配置されることとなるため、ＰＡ基板を振動板に接合する時、接合時の応力はダミー圧電部材で受けることとなり、圧電部材には応力が負荷されない。

また、圧電部材の周囲に隙間を設けることで、ＰＡ基板を振動板に接合する時に、圧電部材と振動板との線膨張係数の差を吸収することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記圧電部材の形状が同一であることを特徴としている。

請求項２に記載の発明では、圧電部材の形状を同一とすることで、圧電部材によって変位する振動板の変位量を各ノズルで同一にすることができ、インクの吐出性能を均一化することができる。

本発明は、上記構成としたので、請求項１に記載の発明では、ダミー圧電部材と圧電部材との間に、隙間を設け、平面視にて投影したとき、ダミー圧電部材の端部を圧力室内へ突出させるようにすることで、圧電部材の接合位置が多少ズレたとしても振動固定端は圧力室内となる。従って、振動板の変形特性は一定に保たれ、圧力室内の体積変化率は一定となり、インク吐出特性のバラツキを防止することができる。

また、圧電部材と同一平面上にダミー圧電部材を設けることで、圧電部材が予めパターニングされた基板（ＰＡ基板）を振動板に接合する時、接合時の圧力がダミー圧電部材にも分散され、圧電部材への応力集中が回避され、圧電部材のクラックや割れのような、インクの吐出特性の低下原因を防止することができる。

請求項２に記載の発明では、圧電部材によって変位する振動板の変位量を各ノズルで同一にすることができ、インクの吐出性能を均一化することができる。

請求項３に記載の発明では、圧電素子を支持する支持条件を各ノズルで略同一にすることができ、インクの吐出性能をさらに均一化することができる。

以下、本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドについての説明を行う。まず、最初に図１に示すインクジェット記録装置７０の概要を説明する。

なお、記録媒体は記録紙Ｐとし、記録紙Ｐのインクジェット記録装置７０における搬送方向を副走査方向として矢印Ｓで表し、その搬送方向と直交する方向を主走査方向として矢印Ｍで表す。

インクジェット記録装置７０は、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各インクジェット記録ユニット７２を搭載するキャリッジ７６を備えている。このキャリッジ７６の記録紙Ｐの搬送方向上流側には、一対のブラケット７８が突設されており、そのブラケット７８には円形状の開孔７８Ａが穿設されている。そして、この開孔７８Ａに、主走査方向に架設されたシャフト８０が挿通されている。

また、主走査方向の両端側には、主走査機構８２を構成する駆動プーリー８４と従動プーリー８６が配設されている。この駆動プーリー８４と従動プーリー８６にはタイミングベルト８８が巻回されており、タイミングベルト８８の一部にキャリッジ７６に固定され、キャリッジ７６が主走査方向に往復移動可能となっている。

また、このインクジェット記録装置７０には、搬送ローラー９０及び排出ローラー９２からなる副走査機構９４が設けられており、画像印刷前の記録紙Ｐを束にして載置する給紙トレイ９６から１枚ずつ給紙された記録紙Ｐを所定のピッチで副走査方向へ搬送する。

さらに、図２に示すように、各色のインクジェット記録ユニット７２は、インクジェット記録ヘッド７４と、それにインクを供給するインクタンク９８とが一体に構成されたものであり、インクジェット記録ヘッド７４の下面に形成された複数のノズル１０（図４（Ｂ）参照）が、記録紙Ｐと対向するようにキャリッジ７６上に搭載されている。

したがって、インクジェット記録ヘッド７４が主走査機構８２（図１参照）によって主走査方向に移動しながら、記録紙Ｐに対してノズル１０から選択的にインク滴を吐出することにより、所定のバンド領域ＢＥに対して画像データに基づく画像の一部が記録される。

そして、主走査方向への１回の移動が終了すると、記録紙Ｐは、副走査機構９４（図１参照）によって副走査方向に所定ピッチ搬送され、再びインクジェット記録ヘッド７４（インクジェット記録ユニット７２）が主走査方向（前述とは反対方向）に移動しながら、次のバンド領域に対して画像データに基づく画像の一部が記録されるようになっており、このような動作を複数回繰り返すことによって、記録紙Ｐに画像データに基づく全体画像がフルカラーで記録される。

次に、本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成について説明する。

図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、インクジェット記録ヘッド７４には、インクタンク９８（図２参照）からインクが供給される共通インク室２０が備えられている。この共通インク室２０には開口部１８が設けられており、インク供給路１６を介して圧力室１４が連通し、共通インク室２０内のインクが供給されるようになっている。

また、インクジェット記録ヘッド７４には、マトリックス状に配置された複数のノズル１０が備えられており、ノズル連通室１２を介して圧力室１４と連通している。この圧力室１４の上面には上下方向に弾性を有する振動板３０が設けられており、圧力室１４に対応する振動板３０の上面には、図５に示すように、圧電能動部４２がマトリックス状に配置されている。

この圧電能動部４２は、全て同一形状を成しており、図４（Ａ）に示すように、四隅が円弧で構成され２本の対角線の長さの比が１に近い菱形形状の圧力室１４よりも一回り小さく形成され、圧力室１４の上方に位置する菱形部４２Ａと、菱形部４２Ａの２本の対角線のうち長い方の対角線Ｌ上に、菱形部４２Ａの角部と重なるようにして一体に形成される多角部４２Ｂと、で構成している。

この多角部４２Ｂは、菱形部４２Ａと繋がる辺ｍ₁が、菱形部４２Ａから離間するに従って互いに離間する方向へ向かって広がっている。また、平面視にて圧力室１４内に位置するノズル１０と対向する辺ｍ₂は、圧力室１４から離れた位置で対角線Ｌに対して直交して形成されている。そして、多角部４２Ｂの辺ｍ₁と辺ｍ₂を、圧力室１４の角部１４Ａ側へ向かって突出する曲線部で繋いでいる。

この多角部４２Ｂは電気接続を行う電気パット部となりボール半田３４を介して電気基板３６が接合される。そして、多角部４２Ｂに電圧が印加されると、圧力室１４の上方に位置する菱形部４２Ａは電歪作用によって変形し、圧力室１４内のインクを加圧する駆動部となる。このように、圧力室１４内のインクが加圧されると、ノズル１０からインク滴が吐出する。

図５に示すように、このような圧電能動部４２が２行×２列で配置された領域の中心部には、圧電能動部４２と同一平面上にダミー部４４を設けており、
圧電能動部４２の周辺に同一形状のダミー部４４を配置するようにしている。このダミー部４４と圧電能動部４２との間には、溝部４０を設けている。ここで、図４（Ａ）に示すように、ダミー部４４の端部（ハッチング部）は、圧力室１４の上方に配置されるようにしている。

次に、本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法について説明する。

このインクジェット記録ヘッド７４は、図６（Ａ）に示すように、ノズル１０が形成されるノズルプレート２１と、ノズル連通室１２と共通インク室２０とを形成するインクプールプレート２２、インクプールプレート２３と、共通インク室２０の開口部１８とノズル連通室１２とを形成するスループレート２４と、インク供給路１６が形成されたインク供給路プレート２６と、圧力室１４が形成された圧力室プレート２８と、を順番に積層し接合して形成される。

ノズルプレート２１の表面には、撥水コート膜を被覆すると共に、図６（Ｂ）に示すように、エキシマレーザ５０によってノズル１０を形成し、図６（Ｃ）に示すように、ノズル１０の形成後に圧力室プレート２８に振動板３０を接着する。

尚、ノズルプレート２１の材質はポリイミドであり、インクプールプレート２２、インクプールプレート２３、スループレート２４、インク供給路プレート２６、圧力室プレート２８、振動板３０の材質はＳＵＳである。

また、これら、ノズルプレート２１、インクプールプレート２２、インクプールプレート２３、スループレート２４、インク供給路プレート２６、圧力室プレート２８、振動板３０が接着されたものを、以後、流路プレートユニット５２という。

ここで、別途、図６（Ｄ）に示すように、電圧が印加される圧電能動部４２と、電圧が印加されないダミー部４４と、を備えた圧電ユニット５４（以下、「ＰＡ基板５４」という）を作成する。

先ず後述する圧電プレート５８と固定基板５６とを接着剤を介して接着する。接着には、剥離可能な接着剤、例えば接着後に所定の温度で加熱すると発泡して接着力が大幅に低下する性質を有する熱発泡性接着フィルムを用いる。

圧電プレート５８を固定基板５６に接着固定後、後述するサンドブラスト加工を用いて、圧電プレート５８に一定幅の溝部４０を形成することで、図５に示すように、マトリックス状に配列された圧電能動部４２とダミー部４４とが形成されたＰＡ基板５４が作成される。

このＰＡ基板５４の固定基板５６が接着された逆の面を、流路プレートユニット５２の振動板３０と接着する（以下、「ＰＡ接合」という）。尚、ＰＡ接合時の位置合わせは、流路プレートユニット５２に予め形成されたマーク（図示せず）と固定基板５６に予め開けられたマーカ孔（図示せず）とを位置合わせして行う。

また、圧電プレート５８の両面には、図示はしないが、電極層として第１電極層（下面）及び第２電極層（上面）がスパッタリングなどで予め形成されており、共通電極として兼用する振動板３０と接着剤で接着することで、第１電極層を介して圧電能動部４２と振動板３０とが電気的にも接続される。

そして、固定基板５６を加熱して熱発泡性接着フィルムの接着力を低減させ、固定基板５６を剥離し（図６（Ｅ）参照）、図６（Ｆ）に示すように、各圧電能動部４２毎にボール半田３４を形成して、その上に電気基板３６を接合する。

尚、前述したように圧電プレート５８の上面には、第２電極層が形成されているため、第２電極層を介して圧電能動部４２と電気基板３６とが電気的に接続される。また、電気基板３６と振動板３０とは図示しない接点にて接続されている。

最後に図示しないインク供給部材等を取り付けることにより、本実施の形態のインクジェット記録ヘッド７４が完成する。

このようにして完成したインクジェット記録ヘッド７４には、インクタンク９８（図２参照）からインクが導入され、図３（Ｂ）及び図４（Ｂ）に示すように、矢印Ｙに沿って流動し、共通インク室２０、インク供給路１６、圧力室１４、ノズル連通室１２に充填される。

ところで、本実施の形態では、圧電プレート５８への圧電能動部４２とダミー部４４との形成、つまり圧電プレート５８への一定幅の溝部４０の形成に際し、サンドブラスト加工を用いることにより、このような複雑な圧電能動部４２とダミー部４４の形状の製造を可能にしている。そこで、サンドブラスト加工について以下に説明する。

図７に示すように（なお、ここでは、圧電能動部４２及びダミー部４４の形状を簡易的に図示している）、まず図示しない圧電材料ブロックにラップ加工を施し、圧電プレート５８を作成する。圧電プレート５８の厚さは、圧電能動部４２に必要な、たわみ変形量や駆動電圧を基に決められる。本実施の形態では３５μｍとしている。

この圧電プレート５８の両面に、第１電極層（下面）及び第２電極層（上面）をスパッタリング等で形成する。尚、本実施の形態では、電極層材料としてクロム、ニッケル、金を用いている。

続いて、熱発泡性接着フィルムを介し、スパッタリング済みの圧電プレート５８を固定基板５６に仮固定する。この固定基板５６には、流路プレートユニット５２（図６（Ｄ）参照）との接合位置合わせを行うためのマーカ孔（図示せず）が形成されている。

仮固定した圧電プレート５８の上に、感光性を有するフィルムレジスト６０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レジストを使用した。その後、圧電能動部４２及びダミー部４４にのみ紫外線（ＵＶ）が透過するパターンを有する露光マスク６２を別途作成し、上記のフィルムレジスト６０に貼り付ける。

露光マスク６２は、固定基板５６のマーカ孔を基準にしてパターニングされている。この露光マスク６２を介してフィルムレジスト６０で被覆した圧電プレート５８へＵＶ照射を行い、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、例えば、炭酸ナトリウム水溶液を用いる。

以上のプロセスによって、圧電能動部４２及びダミー部４４にのみフィルムレジスト６０が被覆され、それ以外の部分はフィルムレジスト６０が除去される。つまり、除去された部分が一定幅の溝部４０となる。

続いて、サンドブラスト加工を行う。このサンドブラスト加工では、圧電プレート５８のフィルムレジスト６０が除去されて露出した部分（溝部４０）は確実に研削除去され、かつ、フィルムレジスト６０が残った部分（圧電能動部４２とダミー部４４）には研削が行われないような条件下で行う。

一般にサンドブラスト加工では、ブラスト砥粒が圧電プレート５８の側面に対しても衝突する為、圧電プレート５８の厚さ方向に対する加工（垂直加工）の進行と平行して、圧電プレート５８の幅方向への加工（水平加工）も進行する。この水平加工の加工速度は、圧電プレート５８に形成する溝部４０の幅に依存する。つまり、溝部４０の幅が大きいほど、ブラスト砥粒が圧電プレート５８の側面に衝突しやすくなるため、水平加工の加工速度が大きくなる。

しかし、本実施の形態では、溝部４０は一定幅であるのでサイドエッチング量が同一となる。このため、圧電能動部４２は均一な寸法とすることができ、高精度の加工が可能となる。そしてサンドブラスト加工後、圧電プレート５８の表面に残ったフィルムレジスト６０を除去し洗浄を施す。

尚、このように上部のフィルムレジスト６０を除去し、前述したように固定基板５６と逆の面、すなわち、このフィルムレジスト６０を除去した面が振動板３０に貼りつけられる。

以上の工程により、固定基板５６の上に熱発泡性接着フィルムで貼り付けられ、両面に電極層を有する圧電能動部４２とダミー部４４を有するＰＡ基板５４が得られる（図７参照）。

このようにサンドブラスト加工によれば、本実施の形態のような複雑な形状の圧電能動部４２及びダミー部４４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、また、そのため低コスト化することができる。

次に、本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの作用について説明する。

本発明では、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、圧電能動部４２を菱形部４２Ａと多角部４２Ｂとで構成し、多角部４２Ｂにボール半田３４を介して電気基板３６を接合し、菱形部４２Ａを電歪作用によって変形させ、圧力室１４内のインクを加圧する駆動部としている。

そして、図５に示すように、圧電能動部４２をマトリックス状に配置し、この圧電能動部４２が２行×２列で配置された領域の中心部には、圧電能動部４２と同一平面上にダミー部４４を設け、図４（Ａ）に示すように、ダミー部４４の端部（ハッチング部）を圧力室１４の上方に位置する（圧力室１４内へ突出させる）ようにしている。そして、圧電能動部４２とダミー部４４との間には、溝部４０を設けている。

このように、ダミー部４４と圧電能動部４２との間に、溝部４０を設けることで、ダミー部４４は圧電能動部４２から完全に独立した状態となっている。このため、ダミー部４４は圧電能動部４２の電圧の印加による影響を全く受けない。

つまり、図８（Ａ）に示すように、ダミー部４４が配置された領域において、振動板３０が変位することはなく、圧電能動部４２に電圧を印加し圧電能動部４２の菱形部４２Ａを変位させたとき、振動板３０が振動したときの振動固定端Ｐは、ダミー部４４の端部となる。

このダミー部４４の端部を平面視にて投影したとき圧力室１４内へ突出させるようにすることで、圧電能動部４２の接合位置が多少ズレたとしても、振動固定端Ｐは圧力室１４内となり、振動板３０は常に圧力室１４内で変位することとなる。従って、振動板３０の変形特性が一定に保たれ、インク吐出特性のバラツキを防止することができる。

また、例えば、図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、圧電能動部４２の周辺にダミー部４４が設けられていない場合、ＰＡ基板５４の固定基板５６と流路プレートユニット５２の振動板３０とを接着する、ＰＡ接合時において、圧電能動部４２に応力が集中してしまう。

一方、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、圧電能動部４２の周辺にダミー部４４を設けることで、ＰＡ基板５４を振動板３０に接合する時、接合時の応力がダミー部４４にも分散され、圧電能動部４２への応力集中が回避される。このため、圧電能動部４２に応力が集中することによる菱形部４２Ａのクラックや割れのような、インクの吐出特性低下原因の発生を防止することができる。

また、ダミー部４４の端部を、平面視にて投影したとき圧力室１４内へ突出させるようにすることで、圧力室１４内には圧電能動部４２の菱形部４２Ａが配置されることとなる。このため、ＰＡ基板５４を振動板３０に接合する時、接合時の応力はダミー部４４で受けることとなり、菱形部４２Ａには応力が負荷されない。

さらに、圧電能動部４２の周囲に溝部４０を設けることで、ＰＡ接合時に、ＰＡ基板５４と振動板３０との線膨張係数の差を吸収することができる。

また、振動板３０の上面にマトリックス状に配置された圧電能動部４２を同一形状とすることで、圧電能動部４２によって変位する振動板３０の変位量を各ノズル１０で同一にすることができ、インクの吐出性能を均一化することができる。さらに、ダミー部４４の形状を同一とすることで、圧電能動部４２を支持する支持条件を各ノズル１０で略同一にすることができ、インクの吐出性能をさらに均一化することができる。

ここで、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ダミー部４４の端部の圧力室１４への突出量Ｌ₁を、ＰＡ基板５４と振動板３０とを接合するときのＰＡ基板５４の位置ズレ量Ｌ₂よりも大きくしている。例えば、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、圧電能動部２２０の中心部と圧力室２２２の中心部とがズレた場合、振動板２２４の変形特性が変わってしまう。

しかし、図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ダミー部４４の端部の圧力室１４への突出量Ｌ₁を、ＰＡ基板５４と振動板３０とを接合するときの位置ズレ量Ｌ₂よりも大きくすることで、菱形部４２Ａの中心部と圧力室１４の中心部とがズレたとしても、振動固定端Ｐは、常に圧力室１４内に位置することとなる。

具体的には、圧電能動部４２側端面とダミー部４４側端面とのクリアランス（溝部４０の幅）はインクジェット記録ヘッド７４内で全て一定値とすると、クリアランス最適値は、ブラスト加工でクリアランスを作製することを考えると５０〜１２０μｍの間である。このため、ダミー部４４の端部の圧力室１４への突出量Ｌ₁は、ＰＡ接合位置ズレの実績から１０〜５０μｍの間が最適値である。

これにより、圧力室１４の中心部に対するＰＡ基板５４のズレに起因して不安定だった振動板３０の変形特性が、該ズレに左右されない安定した特性となり、振動板３０の変位量は一定に保たれる。従って、圧力室１４内の体積変化率は一定となり、インク吐出特性のバラツキを防止することができる。

また、上記実施例のインクジェット記録装置７０では、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色のインクジェット記録ユニット７２がそれぞれキャリッジ７６に搭載され、それら各色のインクジェット記録ヘッド７４から画像データに基づいて選択的にインク滴が吐出されてフルカラーの画像が記録紙Ｐに記録されるようになっているが、本発明におけるインクジェット記録は、記録紙Ｐ上への文字や画像の記録に限定されるものではない。

すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また、吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成するなど、工業的に用いられる液滴噴射装置全般に対して、本発明に係るインクジェット記録ヘッド７４を適用することができる。

また、上記実施例のインクジェット記録装置７０では、主走査機構８２と副走査機構９４を有するＰａｒｔｉａｌＷｉｄｔｈＡｒｒａｙ（ＰＷＡ）の例で説明したが、本発明におけるインクジェット記録は、これに限定されず、紙幅対応のいわゆるＦｕｌｌＷｉｄｔｈＡｒｒａｙ（ＦＷＡ）であってもよい。むしろ、本発明は、高密度ノズル配列を実現するのに有効なものであるため、１パス印字を必要とするＦＷＡには好適である。

本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドが適用されたインクジェット記録装置を示す斜視図である。本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドが適用されたインクジェット記録ユニット示す斜視図である。（Ａ）は、本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の部分拡大図である。（Ａ）は、本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの圧電能動部を示す拡大図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの圧電能動部及びダミー部を示す平面図である。（Ａ）〜（Ｆ）は、本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を模式的に表す工程図である。本実施の形態のインクジェット記録ヘッドの圧電プレートへのサンドブラスト加工の工程を模式的に表す工程図である。（Ａ）、（Ｂ）は、図４（Ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、振動板の振動固定端を示す説明図である。（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの比較例を示す断面図である。（Ａ）、（Ｂ）は、図４（Ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、図９に対応する説明図である。（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの比較例を示す断面図であり、図８に対応する説明図である。（Ａ）、（Ｂ）は、従来のインクジェット記録ヘッドを示す断面図である（特許文献１）。従来のインクジェット記録ヘッドを示す、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は断面図である（特許文献２）。

符号の説明

１０ノズル
１４圧力室
３０振動板
４０溝部（隙間）
４２圧電能動部（圧電部材）
４４ダミー部（ダミー圧電部材）
７０インクジェット記録装置
７２インクジェット記録ユニット
７４インクジェット記録ヘッド

Claims

マトリックス状に配置され、液滴を吐出する複数のノズルと、
前記ノズルと連通し、インクが充填される複数の圧力室と、
前記圧力室の一部を構成する振動板と、
前記圧力室に対応しない位置に配置され電気基板と接合される電気パッド部と、前記圧力室に対応する位置に配置され、前記電気パッド部に印加された電圧により変形し前記圧力室内で振動板を変位させる変形部とを有する複数の圧電部材と、
前記複数の圧電部材の各々の、前記マトリックスの第１の方向における両隣および第１の方向に直交する第２の方向における両隣に、当該圧電部材と隙間を空けて設けられ、互いの形状が同一であると共に、互いに隙間を空けて設けられ、平面視にて投影したときそれぞれの端部が複数の前記圧力室内へ突出する、電圧が印加されない複数のダミー圧電部材と、
を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
前記圧電部材の形状が同一であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。