(57)【要約】【課題】インクジェットヘッドにおいて、全てのノズル孔に亘って均一なインク吐出性能が得られるようにする。【解決手段】圧力室部材を形成するための素材に対し、レーザ加工装置５０を用いて、そのレーザ発生装置５１から出力されたレーザ光を回折光学素子５７によって分割して得られる複数のレーザビームにより複数の同じパターンで加工を施すことで、圧力室部材を形成し、圧電体層と２つの電極層とを、該圧電体層が２つの電極層間に介在するように積層し、上記形成した圧力室部材に、上記積層物を接合し、この接合後に、上記積層物の少なくとも圧電体層及び上記圧力室部材と反対側の電極層に対し、上記圧力室部材形成時と同じレーザ加工装置５０を用いて、複数のレーザビームにより複数の同じパターンで加工を施すことで、アクチュエータを形成する。【選択図】    図１１
2004223804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクが充填される複数の圧力室を構成するための圧力室部材と、該圧力室部材に接合され、圧電体層と該圧電体層の両面にそれぞれ設けられた２つの電極層とを有し、上記各圧力室の容積が減少するように変形して各圧力室内のインクを吐出させるアクチュエータとを備えたインクジェットヘッドの製造方法であって、
上記圧力室部材を形成するための素材に対し、少なくともレーザ発生装置、回折光学素子及びレンズを有するレーザ加工装置を用いて、上記レーザ発生装置から出力されたレーザ光を上記回折光学素子によって分割して得られる複数のレーザビームにより複数の同じパターンで加工を施すことで、圧力室部材を形成する圧力室部材形成工程と、
圧電体層と２つの電極層とを、該圧電体層が２つの電極層間に介在するように積層する積層工程と、
上記圧力室部材形成工程で形成した圧力室部材に、上記積層工程で積層した積層物を接合する接合工程と、
上記接合工程後に、上記積層物の少なくとも圧電体層及び上記圧力室部材と反対側の電極層に対し、上記圧力室部材形成工程と同じレーザ加工装置を用いて、レーザ発生装置から出力されたレーザ光を回折光学素子によって分割して得られる複数のレーザビームにより複数の同じパターンで加工を施すことで、アクチュエータを形成するアクチュエータ形成工程とを含むことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２】
インクが充填される複数の圧力室を構成するための圧力室部材と、該圧力室部材に接合され、上記複数の圧力室にそれぞれ連通する複数のノズル孔を有するノズル板と、上記圧力室部材の上記ノズル板とは反対側に接合され、圧電体層と該圧電体層の両面にそれぞれ設けられた２つの電極層とを有し、上記各圧力室の容積が減少するように変形して各圧力室内のインクを上記ノズル孔より吐出させるアクチュエータとを備えたインクジェットヘッドの製造方法であって、
上記圧力室部材を形成するための素材に対し、少なくともレーザ発生装置、回折光学素子及びレンズを有するレーザ加工装置を用いて、上記レーザ発生装置から出力されたレーザ光を上記回折光学素子によって分割して得られる複数のレーザビームにより複数の同じパターンで加工を施すことで、圧力室部材を形成する圧力室部材形成工程と、
上記ノズル板を形成するための板材に対し、上記圧力室部材形成工程と同じレーザ加工装置を用いて、レーザ発生装置から出力されたレーザ光を回折光学素子によって分割して得られる複数のレーザビームにより複数の同じパターンで加工を施すことで、ノズル板を形成するノズル板形成工程と、
圧電体層と２つの電極層とを、該圧電体層が２つの電極層間に介在するように積層する積層工程と、
上記圧力室部材形成工程で形成した圧力室部材に、上記積層工程で積層した積層物を接合する積層物接合工程と、
上記圧力室部材形成工程で形成した圧力室部材に、上記ノズル板形成工程で形成したノズル板を接合するノズル板接合工程と、
上記積層物接合工程後に、上記積層物の少なくとも圧電体層及び上記圧力室部材と反対側の電極に対し、上記圧力室部材形成工程と同じレーザ加工装置を用いて、レーザ発生装置から出力されたレーザ光を回折光学素子によって分割して得られる複数のレーザビームにより複数の同じパターンで加工を施すことで、アクチュエータを形成するアクチュエータ形成工程とを含むことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
レーザ加工装置のレーザ発生装置から出力されたレーザ光のパルス幅が１ｐｓ以上１００ｐｓ以下であることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項４】
インクが充填される複数の圧力室を構成するための圧力室部材と、該圧力室部材に接合され、上記複数の圧力室にそれぞれ連通する複数のノズル孔を有するノズル板と、上記圧力室部材の上記ノズル板とは反対側に接合され、圧電体層と該圧電体層の両面にそれぞれ設けられた２つの電極層とを有し、上記各圧力室の容積が減少するように変形して各圧力室内のインクを上記ノズル孔より吐出させるアクチュエータとを備えたインクジェットヘッドであって、
上記圧力室部材は、該圧力室部材を形成するための素材に対し、少なくともレーザ発生装置、回折光学素子及びレンズを有するレーザ加工装置を用いて、上記レーザ発生装置から出力されたレーザ光を上記回折光学素子によって分割して得られる複数のレーザビームにより複数の同じパターンで加工を施すことで、形成したものであり、
上記アクチュエータは、圧電体層と２つの電極層とを、該圧電体層が２つの電極層間に介在するように積層した積層物における少なくとも圧電体層及び上記圧力室部材と反対側の電極に対し、上記圧力室部材を形成したときと同じレーザ加工装置を用いて、レーザ発生装置から出力されたレーザ光を回折光学素子によって分割して得られる複数のレーザビームにより複数の同じパターンで加工を施すことで、形成したものであることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項５】
インクが充填される複数の圧力室を構成するための圧力室部材と、該圧力室部材に接合され、上記複数の圧力室にそれぞれ連通する複数のノズル孔を有するノズル板と、上記圧力室部材の上記ノズル板とは反対側に接合され、圧電体層と該圧電体層の両面にそれぞれ設けられた２つの電極層とを有し、上記各圧力室の容積が減少するように変形して各圧力室内のインクを上記ノズル孔より吐出させるアクチュエータとを備えたインクジェットヘッドであって、
上記圧力室部材は、該圧力室部材を形成するための素材に対し、少なくともレーザ発生装置、回折光学素子及びレンズを有するレーザ加工装置を用いて、上記レーザ発生装置から出力されたレーザ光を上記回折光学素子によって分割して得られる複数のレーザビームにより複数の同じパターンで加工を施すことで、形成したものであり、
上記ノズル板は、該ノズル板を形成するための板材に対し、上記圧力室部材を形成したときと同じレーザ加工装置を用いて、レーザ発生装置から出力されたレーザ光を回折光学素子によって分割して得られる複数のレーザビームにより複数の同じパターンで加工を施すことで、形成したものであり、
上記アクチュエータは、圧電体層と２つの電極層とを、該圧電体層が２つの電極層間に介在するように積層した積層物における少なくとも圧電体層及び上記圧力室部材と反対側の電極に対し、上記圧力室部材を形成したときと同じレーザ加工装置を用いて、レーザ発生装置から出力されたレーザ光を回折光学素子によって分割して得られる複数のレーザビームにより複数の同じパターンで加工を施すことで、形成したものであることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項６】
請求項４又は５記載のインクジェットヘッドと、
上記インクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させる相対移動手段とを備え、
上記相対移動手段によりインクジェットヘッドが記録媒体に対して相対移動しているときに、該インクジェットヘッドのノズル孔から圧力室内のインクを記録媒体に吐出させて記録を行うように構成されていることを特徴とするインクジェット式記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットヘッドの製造方法並びにインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置に関し、特に圧力室やノズル孔を高密度配置したものの技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、インクジェット式記録装置に用いられるインクジェットヘッドはよく知られており、このインクジェットヘッドは、所定のピッチで並ぶように設けられかつインクが充填される複数の圧力室を構成するための圧力室部材と、上記複数の圧力室にそれぞれ連通しかつ圧力室と同じピッチで並ぶように設けられた複数のノズル孔を有するノズル板と、上記各圧力室内の容積が減少するように変形して、該圧力室内のインクを上記ノズル孔より吐出させるアクチュエータとを備えている。このアクチュエータは、圧電体層と該圧電体層の両面に設けられた２つの電極層とを有し、この圧電体層及び圧力室部材と反対側の電極層は、上記各圧力室に対応位置するように個別化されている。この個別化された電極層は個別電極層を構成し、他の電極層は個別化されてはおらず、共通電極層を構成する。尚、アクチュエータの共通電極層側の面には振動板層が設けられるが、上記共通電極層を振動板層と兼用したものもある。
【０００３】
そして、上記個別及び共通電極層間に電圧が印加されると、該両電極間の圧電体層が厚み方向と垂直な方向に伸縮し、この伸縮が上記振動板層に拘束されることでアクチュエータ（電圧が印加された個別電極に対応する部分）が圧力室側に凸状に撓んで変形し、この変位により圧力室内に圧力が生じ、この圧力で圧力室内のインクがノズル孔より外部へ吐出される。
【０００４】
上記のようなインクジェットヘッドを製造する方法として、例えば特許文献１には、以下のような方法が開示されている。
【０００５】
すなわち、圧力室部材を形成するための基板上に振動板層を形成し、この振動板層上に下部電極層、圧電体層及び上部電極層を順に形成する。その後、上記上部電極層及び圧電体層をエッチングによりパターニングするとともに、上記基板に対しエッチングを行って圧力室用孔を形成する。次いで、予めノズル孔を形成しておいたノズル板を、上記圧力室用孔を形成した基板（圧力室部材）に接合することで、インクジェットヘッドを製造する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−７８００９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記圧力室、ノズル孔及び個別化された圧電体層の各ピッチは完全に同じであることが望ましい。すなわち、上記各ピッチが完全に同じであれば、各ノズル孔から同じ条件でインクが吐出され、このことで、インクの吐出量や吐出速度が全てのノズル孔で同じになるが、例えば圧力室と圧電体層とのピッチがずれていると、インクジェットヘッドの中央部では圧電体層を圧力室の中央上に配置できたとしても、ヘッド端部では、ピッチの累積誤差により圧電体層が圧力室の中央上に位置しなくなり、この結果、アクチュエータの変形量がヘッド中央部に比べて小さくなって、ノズル孔より吐出されるインクの吐出量や吐出速度が小さくなる。このようなピッチずれの影響は、圧力室やノズル孔が高密度に配置されてピッチがかなり小さい場合に顕著になる。
【０００８】
しかしながら、通常は、上記圧力室及びノズル孔の形成方法並びに圧電体層の個別化方法が互いに異なるため、ピッチずれがどうしても生じてしまう。また、上記特許文献１のように、圧力室の形成と圧電体層の個別化とをエッチングにより行うようにしても、両者のマスクパターンが互いに異なるためにエッチング時には異なるマスクを使用する必要があり、この結果、ピッチずれをなくすことは困難となる。
【０００９】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上記のようなピッチずれが生じるのを出来る限り抑制して、全てのノズル孔に亘って均一なインク吐出性能が得られるようにすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明では、少なくとも圧力室部材及びアクチュエータの形成を、同じレーザ加工装置を用いて行うようにした。
【００１１】
具体的には、請求項１の発明では、インクが充填される複数の圧力室を構成するための圧力室部材と、該圧力室部材に接合され、圧電体層と該圧電体層の両面にそれぞれ設けられた２つの電極層とを有し、上記各圧力室の容積が減少するように変形して各圧力室内のインクを吐出させるアクチュエータとを備えたインクジェットヘッドの製造方法を対象とする。
【００１２】
そして、上記圧力室部材を形成するための素材に対し、少なくともレーザ発生装置、回折光学素子及びレンズを有するレーザ加工装置を用いて、上記レーザ発生装置から出力されたレーザ光を上記回折光学素子によって分割して得られる複数のレーザビームにより複数の同じパターンで加工を施すことで、圧力室部材を形成する圧力室部材形成工程と、圧電体層と２つの電極層とを、該圧電体層が２つの電極層間に介在するように積層する積層工程と、上記圧力室部材形成工程で形成した圧力室部材に、上記積層工程で積層した積層物を接合する接合工程と、上記接合工程後に、上記積層物の少なくとも圧電体層及び上記圧力室部材と反対側の電極層に対し、上記圧力室部材形成工程と同じレーザ加工装置を用いて、レーザ発生装置から出力されたレーザ光を回折光学素子によって分割して得られる複数のレーザビームにより複数の同じパターンで加工を施すことで、アクチュエータを形成するアクチュエータ形成工程とを含むものとする。
【００１３】
このことにより、圧力室部材を形成するための素材に対し、レーザ加工装置を用いて、そのレーザ加工装置の回折光学素子によって分割された複数のレーザビームにより複数の同じパターンで加工を施す。つまり、各レーザビームにより所定ピッチ（相隣接する２つのレーザビームの間隔）で同じ形状の複数の圧力室用孔を同時に加工し、このことで圧力室部材を形成する。次いで、積層物の少なくとも圧電体層及び圧力室部材と反対側の電極層に対し、上記圧力室部材形成時と同じレーザ加工装置を用いて、複数のレーザビームにより複数の同じパターンで加工を施す。つまり、各レーザビームにより同じ形状に個別化することでアクチュエータを形成する。そして、上記レーザ加工装置の回折光学素子によって分割された複数のレーザビームの位置精度は、回折光学素子やレンズ（各レーザビームが被加工物上に焦点を結ぶように集光するレンズ）等によって決まるが、圧力室部材の形成時とアクチュエータの形成時とで同じレーザ加工装置を用いるので、それらの加工パターンが異なっても、圧力室用孔（圧力室）と個別化された圧電体層とのピッチはかなり高精度に一致し、それらのピッチずれを極小化することができる。よって、複数のノズル孔間でインク吐出速度や吐出量といったインク吐出性能が異なるようなことはなく、全てのノズル孔に亘って均一なインク吐出性能が得られる。
【００１４】
請求項２の発明では、インクが充填される複数の圧力室を構成するための圧力室部材と、該圧力室部材に接合され、上記複数の圧力室にそれぞれ連通する複数のノズル孔を有するノズル板と、上記圧力室部材の上記ノズル板とは反対側に接合され、圧電体層と該圧電体層の両面にそれぞれ設けられた２つの電極層とを有し、上記各圧力室の容積が減少するように変形して各圧力室内のインクを上記ノズル孔より吐出させるアクチュエータとを備えたインクジェットヘッドの製造方法を対象とする。
【００１５】
そして、上記圧力室部材を形成するための素材に対し、少なくともレーザ発生装置、回折光学素子及びレンズを有するレーザ加工装置を用いて、上記レーザ発生装置から出力されたレーザ光を上記回折光学素子によって分割して得られる複数のレーザビームにより複数の同じパターンで加工を施すことで、圧力室部材を形成する圧力室部材形成工程と、上記ノズル板を形成するための板材に対し、上記圧力室部材形成工程と同じレーザ加工装置を用いて、レーザ発生装置から出力されたレーザ光を回折光学素子によって分割して得られる複数のレーザビームにより複数の同じパターンで加工を施すことで、ノズル板を形成するノズル板形成工程と、圧電体層と２つの電極層とを、該圧電体層が２つの電極層間に介在するように積層する積層工程と、上記圧力室部材形成工程で形成した圧力室部材に、上記積層工程で積層した積層物を接合する積層物接合工程と、上記圧力室部材形成工程で形成した圧力室部材に、上記ノズル板形成工程で形成したノズル板を接合するノズル板接合工程と、上記積層物接合工程後に、上記積層物の少なくとも圧電体層及び上記圧力室部材と反対側の電極に対し、上記圧力室部材形成工程と同じレーザ加工装置を用いて、レーザ発生装置から出力されたレーザ光を回折光学素子によって分割して得られる複数のレーザビームにより複数の同じパターンで加工を施すことで、アクチュエータを形成するアクチュエータ形成工程とを含むものとする。
【００１６】
このことで、請求項１の発明と同様に圧力室部材及びアクチュエータを形成するとともに、圧力室部材形成時と同じレーザ加工装置を用いて、複数のレーザビームにより複数の同じパターンで加工を施す。つまり、各レーザビームにより同じ形状のノズル孔を同時に加工し、このことでノズル板を形成する。したがって、圧力室部材及びアクチュエータの形成に加えて、ノズル板の形成をも、同じレーザ加工装置を用いて行うので、圧力室、個別化された圧電体層及びノズル孔の各ピッチをかなり高精度に揃えることができる。よって、インク吐出性能の均一性をより一層向上させることができる。
【００１７】
請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、レーザ加工装置のレーザ発生装置から出力されたレーザ光のパルス幅が１ｐｓ以上１００ｐｓ以下であるものとする。
【００１８】
このようなパルス幅のレーザ（ピコ秒レーザ）を用いることで、微細加工を効率良くかつ容易に行うことができるとともに、被加工物の材料の選択範囲が広くて圧電体層の個別化をも容易に行うことができる。ここで、レーザ光のパルス幅は、１ｐｓよりも小さいと、帯域幅が広くなりすぎて端部に位置するレーザビームのビーム径に広がりが生じ加工精度が悪化する一方、１００ｐｓよりも大きいと、微細加工が困難になるので、１ｐｓ以上１００ｐｓ以下とすることが好ましい。
【００１９】
請求項４の発明は、インクが充填される複数の圧力室を構成するための圧力室部材と、該圧力室部材に接合され、上記複数の圧力室にそれぞれ連通する複数のノズル孔を有するノズル板と、上記圧力室部材の上記ノズル板とは反対側に接合され、圧電体層と該圧電体層の両面にそれぞれ設けられた２つの電極層とを有し、上記各圧力室の容積が減少するように変形して各圧力室内のインクを上記ノズル孔より吐出させるアクチュエータとを備えたインクジェットヘッドの発明である。
【００２０】
そして、この発明では、上記圧力室部材は、該圧力室部材を形成するための素材に対し、少なくともレーザ発生装置、回折光学素子及びレンズを有するレーザ加工装置を用いて、上記レーザ発生装置から出力されたレーザ光を上記回折光学素子によって分割して得られる複数のレーザビームにより複数の同じパターンで加工を施すことで、形成したものであり、上記アクチュエータは、圧電体層と２つの電極層とを、該圧電体層が２つの電極層間に介在するように積層した積層物における少なくとも圧電体層及び上記圧力室部材と反対側の電極に対し、上記圧力室部材を形成したときと同じレーザ加工装置を用いて、レーザ発生装置から出力されたレーザ光を回折光学素子によって分割して得られる複数のレーザビームにより複数の同じパターンで加工を施すことで、形成したものであるとする。
【００２１】
この発明により、請求項１の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００２２】
請求項５の発明では、インクが充填される複数の圧力室を構成するための圧力室部材と、該圧力室部材に接合され、上記複数の圧力室にそれぞれ連通する複数のノズル孔を有するノズル板と、上記圧力室部材の上記ノズル板とは反対側に接合され、圧電体層と該圧電体層の両面にそれぞれ設けられた２つの電極層とを有し、上記各圧力室の容積が減少するように変形して各圧力室内のインクを上記ノズル孔より吐出させるアクチュエータとを備えたインクジェットヘッドを対象とする。
【００２３】
そして、上記圧力室部材は、該圧力室部材を形成するための素材に対し、少なくともレーザ発生装置、回折光学素子及びレンズを有するレーザ加工装置を用いて、上記レーザ発生装置から出力されたレーザ光を上記回折光学素子によって分割して得られる複数のレーザビームにより複数の同じパターンで加工を施すことで、形成したものであり、上記ノズル板は、該ノズル板を形成するための板材に対し、上記圧力室部材を形成したときと同じレーザ加工装置を用いて、レーザ発生装置から出力されたレーザ光を回折光学素子によって分割して得られる複数のレーザビームにより複数の同じパターンで加工を施すことで、形成したものであり、上記アクチュエータは、圧電体層と２つの電極層とを、該圧電体層が２つの電極層間に介在するように積層した積層物における少なくとも圧電体層及び上記圧力室部材と反対側の電極に対し、上記圧力室部材を形成したときと同じレーザ加工装置を用いて、レーザ発生装置から出力されたレーザ光を回折光学素子によって分割して得られる複数のレーザビームにより複数の同じパターンで加工を施すことで、形成したものであるとする。
【００２４】
このことにより、請求項２の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００２５】
請求項６の発明は、インクジェット式記録装置の発明であり、この発明では、請求項４又は５記載のインクジェットヘッドと、上記インクジェットヘッドと記録媒体とを相対移動させる相対移動手段とを備え、上記相対移動手段によりインクジェットヘッドが記録媒体に対して相対移動しているときに、該インクジェットヘッドのノズル孔から圧力室内のインクを記録媒体に吐出させて記録を行うように構成されているものとする。このことで、印字性能が極めて良好な記録装置が容易に得られる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置を概略的に示す。この記録装置は、インクを後述の如く記録媒体としての記録紙４１に吐出するインクジェットヘッド１を備えており、このインクジェットヘッド１の上面には、上記インクを収容するインクカートリッジ３５が装着されている。このインクジェットヘッド１はキャリッジ３１に支持固定され、このキャリッジ３１には、図示を省略するキャリッジモータが設けられ、このキャリッジモータにより上記インクジェットヘッド１及びキャリッジ３１が主走査方向（図１及び図２に示すＸ方向）に延びるキャリッジ軸３２にガイドされてその方向に往復動するようになっている。このキャリッジ３１、キャリッジ軸３２及びキャリッジモータにより、インクジェットヘッド１と記録紙４１とを主走査方向に相対移動させる相対移動手段が構成されている。
【００２７】
上記記録紙４１は、図示を省略する搬送モータによって回転駆動される２つの搬送ローラ４２に挟まれていて、この搬送モータ及び各搬送ローラ４２により、上記インクジェットヘッド１の下側において上記主走査方向と垂直な副走査方向（図１及び図２に示すＹ方向）に搬送されるようになっている。この搬送モータ及び各搬送ローラ４２により、インクジェットヘッド１と記録紙４１とを副走査方向に相対移動させる相対移動手段が構成されている。
【００２８】
上記インクジェットヘッド１は、図３及び図４に示すように、その上下方向略中央部にステンレス鋼板からなる圧力室部材２を備えている。この圧力室部材２には、図５に示すように、複数（図では簡略化のために７つしか記載していないが、この実施形態では、後述の回折光学素子５７（図１１参照）によるレーザ光の分割数と同じ４００個ある）の圧力室用孔２ａが該圧力室部材２の厚み方向両面（上下面）にそれぞれ開口するように形成されている。この各圧力室用孔２ａは、上記主走査方向に延びる長孔形状をなしていて、上記副走査方向に所定ピッチｐで並設されている。
【００２９】
上記圧力室部材２の厚み方向一方の面（下面）には、インク流路部材３を介してノズル板１８が接着により接合されている一方、他方の面（上面）には、圧電アクチュエータ２２が接着により接合されている。そして、上記圧力室部材２の複数の圧力室用孔２ａの上下開口が、上記インク流路部材３及び圧電アクチュエータ２２により覆われることで、インクが充填される複数の圧力室１１がそれぞれ構成されることになる。
【００３０】
上記インク流路部材３は、１つの第１部材４と１つの第２部材５と３つの第３部材６とがこの順に重ね合わされて構成されたものであり、これら第１〜第３部材４〜６はステンレス鋼板からなっており、第２部材５の板厚は第１及び第３部材４，６よりも薄くなっている。このインク流路部材３内には、上記圧力室部材２の各圧力室用孔２ａにおける下側の開口にそれぞれ接続された複数のインク供給通路１２及びインク吐出通路１３と、この各インク供給通路１２とそれぞれ接続された複数のインク供給口１４と、この各インク供給口１４とそれぞれ接続されかつ上記副走査方向に延びる１つの共通インク室１５とが形成されている。この共通インク室１５は、図示は省略するが、上記インクカートリッジ３５と接続されており、このインクカートリッジ３５より共通インク室１５内にインクが供給されるようになっている。
【００３１】
上記インク流路部材３の第１部材４には、図６に示すように、上記各インク供給通路１２を構成するための複数の供給通路用孔４ａと、上記各インク吐出通路１３を構成するための複数の吐出通路用孔４ｂとが形成されている。また、上記第２部材５には、図７に示すように、上記各インク供給口１４を構成するための供給口用孔５ａと、上記各インク吐出通路１３を構成するための複数の吐出通路用孔５ｂとが形成されている。さらに、上記第３部材６には、上記各インク吐出通路１３を構成するための複数の吐出通路用孔６ａが形成されているとともに、共通インク室１５に相当する部分が取り除かれている。そして、第１部材４の供給通路用孔４ａ及び吐出通路用孔４ｂ、第２部材５の供給口用孔５ａ及び吐出通路用孔５ｂ並びに第３部材６の吐出通路用孔６ａは、各々、上記圧力室部材２の圧力室用孔２ａと同様に、上記副走査方向に所定ピッチｐで並設されている。
【００３２】
上記ノズル板１８は、ステンレス鋼板からなっていて、上記インク流路部材３内の各インク吐出通路１３とそれぞれ接続された複数のノズル孔１８ａを有している。すなわち、この各ノズル孔１８ａは上記各圧力室１１にそれぞれ連通しており、上記圧電アクチュエータ２２の作動によって圧力室１１内のインクが各ノズル孔１８ａより記録紙４１に吐出されるようになっている。そして、上記各ノズル孔１８ａは、ノズル径がノズル先端側（下側）に向かって小さくなるテーパ部１８ｂと、該テーパ部１８ｂのノズル先端側に設けられたストレート部１８ｃとからなっているとともに、図９に示すように、上記圧力室部材２の圧力室用孔２ａと同様に、上記副走査方向に所定ピッチｐで並設されている。
【００３３】
上記圧電アクチュエータ２２は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる厚さ２〜３μｍの圧電体層２３と、この圧電体層２３の上記圧力室部材２と反対側の面に設けられたＰｔからなる厚さ０．１μｍ程度の上部電極層２４と、圧電体層２３の圧力室部材２側の面に設けられたＣｒからなる厚さ５μｍ程度の下部電極層２５とを有している。
【００３４】
上記圧電体層２３及び上部電極層２４は、図２に示す形状にパターン化されて個別化され、上部電極層２４は個別電極層を構成している。つまり、複数（この実施形態では、４００）の個別化された圧電体層２３及び上部電極層２４が、上記各圧力室１１上にそれぞれ対応位置して上記副走査方向に所定ピッチｐで並ぶようになされている。上記個別化された上部電極層２４において、各圧力室１１上に対応位置する部分は駆動部２７とされ、この駆動部２７の端部から上記主走査方向に延びる部分は配線部２８とされ、この配線部２８の駆動部２７と反対側の端部に設けられた部分は端子部２９とされている。この各端子部２９は、駆動回路を有するドライバＩＣの各端子とそれぞれ接続されており、このドライバＩＣより端子部２９及び配線部２８を介して駆動部２７に電圧が印加されるようになっている。
【００３５】
一方、上記下部電極層２５は、パターン化されてはおらず、共通電極を構成しているとともに、振動板層としての役割をも果たしている。
【００３６】
上記圧電アクチュエータ２２は、上記個別化された上部電極層２４（駆動部２７）及び下部電極層２５間に電圧を印加することで、各圧力室１１の容積が減少するように変形して各圧力室１１内のインクをインク吐出通路１３を介してノズル孔１８ａより吐出させるようになっている。すなわち、上部電極層２４及び下部電極層２５間にパルス状の電圧を印加すると、そのパルス電圧の立ち上がりにより圧電体層２３が圧電効果によりその厚み方向と垂直な幅方向に収縮するのに対し、両電極層２４，２５は収縮しないので、いわゆるバイメタル効果により圧電アクチュエータ２２の圧力室１１に対応する部分が圧力室１１側へ凸状に撓んで変形する。この撓み変形により圧力室１１内に圧力が生じ、この圧力で圧力室１１内のインクがインク吐出通路１３を経由してノズル孔１８ａよりインク滴として記録紙４１へ吐出されて、該記録紙４１上にドット状に付着することとなる。そして、上記パルス電圧の立ち下がりにより圧電体層２３が伸長して圧電アクチュエータ２２の圧力室１１に対応する部分が元の状態に復帰し、このとき、圧力室１１内には上記共通インク室１５よりインク供給口１４及びインク供給通路１２を介してインクが充填される。
【００３７】
上記圧電クチュエータ２２への駆動電圧の印加は、インクジェットヘッド１及びキャリッジ３１を主走査方向において記録紙４１の一端から他端まで略一定速度で移動させているときに所定時間（例えば５０μｓ程度：駆動周波数２０ｋＨｚ）毎に行われ（但し、インクジェットヘッド１が記録紙４１においてインク滴を着弾させない箇所に達したときには電圧が印加されない）、このことで、記録紙４１の所定位置にインク滴を着弾させる。そして、１走査分の記録が終了すると、搬送モータ及び各搬送ローラ４２により記録紙４１を副走査方向に所定量搬送し、再度、インクジェットヘッド１及びキャリッジ３１を主走査方向に移動させながらインク滴を吐出させて、新たな１走査分の記録を行う。この動作を繰り返すことによって、記録紙４１全体に所望の画像が形成される。
【００３８】
次に、上記インクジェットヘッド１の製造方法の概略手順について、図１０により説明する。
【００３９】
先ず、図１０（ａ）に示すように、成膜基板４５上に、上部電極層２４、圧電体層２３及び下部電極層２５をこの順にスパッタ法により形成することで、圧電体層２３が上部電極層２４及び下部電極層２５間に介在した積層物４６を形成する。尚、上記各層２３〜２５の形成は、スパッタ法に限らず、他の方法（例えばゾル−ゲル法等）を用いて行ってもよい。
【００４０】
一方、上記積層物４６の形成とは別個に、後述の方法で圧力室部材２、インク流路部材３及びノズル板１８を形成する。
【００４１】
続いて、図１０（ｂ）に示すように、上記形成した圧力室部材２の一方の面に、上記積層物４６の下部電極層２５を接着により接合し、その後、図１０（ｃ）に示すように、上記成膜基板４５をエッチングにより除去する。
【００４２】
次いで、図１０（ｄ）に示すように、上記積層物４６の圧電体層２３及び上部電極層２４（圧力室部材２と反対側の電極層）を、後述の方法で個別化する。
【００４３】
続いて、図１０（ｅ）に示すように、上記形成した圧力室部材２の他方の面に、アライメントを行って、上記形成したインク流路部材３を接着により接合し、その後、図１０（ｆ）に示すように、そのインク流路部材３の圧力室部材２と反対側の面に、アライメントを行って、上記形成したノズル板１８を接着により接合することで、インクジェットヘッド１が完成する。
【００４４】
尚、予めインク流路部材３とノズル板１８とを接合しておいて、このノズル板１８を接合したインク流路部材３を、圧力室部材２に接合するようにしてもよい。また、上記積層物４６の圧電体層２３及び上部電極層２４の個別化は、圧力室部材２にインク流路部材３（予めノズル板１８を接合したものであってもよい）を接合した後に行ってもよい。
【００４５】
ここで、上記圧力室部材２、インク流路部材３及びノズル板１８の形成並びに積層物４６の圧電体層２３及び上部電極層２４の個別化の方法について詳述する。
【００４６】
先ず、圧力室部材２の形成方法について説明するに、この圧力室部材２の形成には、図１１に示すようなレーザ加工装置５０を用いる。このレーザ加工装置５０は、超短パルス幅のレーザ光を出力するレーザ発生装置５１を有している。このレーザ発生装置５１から出力されるレーザ光のパルス幅は、１ｐｓ以上１００ｐｓ以下であることが好ましい。これは、１ｐｓよりも小さいと、帯域幅が広くなりすぎて、後述の回折光学素子５７により分割される複数のレーザビームのうち端部に位置するレーザビームのビーム径に広がり生じ加工精度が悪化する一方、１００ｐｓよりも大きいと、微細加工が困難になるからである。この実施形態では、レーザ発生装置５１は、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ媒質を有していて、波長１０５３ｎｍ、パルス幅１６ｐｓのレーザ光を１ｋＨｚの繰り返し周波数で出力するようにしている。
【００４７】
図１１において、５２は、レーザ光の向きを変える反射鏡であり、２つ設けられている。５３は、レーザ光の透過及び遮断を制御するシャッターである。このシャッターは、加工開始までは閉じていて、レーザ光を完全に遮断している。５４は、レーザ光の透過量を制御して加工に最適な光量に調節するアテネータであり、５５は、複数のレンズからなりレーザ光のビーム径を拡大する（この実施形態では、φ１ｍｍからφ１０ｍｍに拡大する）ビームエキスパンダである。５６は、ＰＺＴを駆動源としてミラーの角度を変化させてレーザ光の反射方向を制御するスキャンミラーである。５７は、入力レーザ光を複数（この実施形態では、４００）のレーザビームに分割（分散）して出力する回折光学素子（回折格子）であり、５８は、この回折光学素子５７によって分割された各レーザビームが被加工物５９上で焦点を結ぶように集光する集光レンズ群である。この被加工物５９は、２軸のＸＹステージ（図示せず）上に保持されており、このＸＹステージによって、被加工物に当たるレーザビームと略垂直な平面上を自在に移動可能になされている。
【００４８】
上記レーザ加工装置５０において、レーザ発生装置５１から出力されたレーザ光は、反射鏡５２によって反射されて向きを変えた後、シャッター５３を通過して、アテネータ５４により光量が調節され、続いて、別の反射鏡５２によって反射されて向きを変えた後、ビームエキスパンダ５５によりビーム径が拡大され、次いで、スキャンミラー５６によって反射されて向きを変え、その後、回折光学素子５７によって分割されて複数のレーザビームとなり、この各レーザビームが集光レンズ群５８によって被加工物５９上に焦点を結ぶ。
【００４９】
上記レーザ加工装置５１を用いて圧力室部材２を形成するには、先ず、上記ＸＹステージ上に、被加工物として、圧力室部材２と同じ厚み及び形状（矩形状）を有するステンレス鋼板（圧力室部材２を形成するための素材）を載せ、その後にシャッター５３を開く。すると、レーザ発生装置５１から出力されたレーザ光が回折光学素子５７によって分割されて４００個のレーザビームとなり、この各レーザビームが集光レンズ群５８によって、上記ステンレス鋼板上に焦点を結ぶ。そして、スキャンミラー５６を駆動するとともに、ＸＹステージによってステンレス鋼板を平面上で移動させる（スキャンミラー５６を駆動するだけでもよく、ＸＹステージによってステンレス鋼板を平面上で移動させるだけでもよい）ことで、４００個のレーザビームにより４００個の同じパターンで加工を施す。すなわち、スキャンミラー５６の駆動及びＸＹステージによるステンレス鋼板の移動により、各レーザビームのステンレス鋼板に対する当接位置の軌跡を任意に描くことができ、その軌跡に沿った加工を複数個同時に行う。ここでは、各レーザビームの軌跡を長孔形状にして圧力室用孔２ａを加工する。こうして４００個の圧力室用孔２ａを同じパターンで同時に加工し、このことで、圧力室部材２を形成する。この圧力室部材２の圧力室用孔２ａのピッチは、相隣接する２つのレーザビームの間隔と同じであり、上記所定ピッチｐとなるようになっている。
【００５０】
上記ノズル板１８の形成も、上記圧力室部材２の形成と同様であり、ノズル板１８と同じ厚み及び形状（矩形状）を有するステンレス鋼板（ノズル板１８を形成するための板材）に対して、上記圧力室部材２を形成したときと同じレーザ加工装置５０を用いて、レーザ発生装置５１から出力されたレーザ光を回折光学素子５７によって分割して得られる複数のレーザビームにより複数の同じパターンで加工を施す。つまり４００個のノズル孔１８ａを同じパターンで同時に加工し、このことで、ノズル板１８を形成する。
【００５１】
上記ノズル孔１８ａの加工は、ミリング加工により行う。具体的には、或る径を出発として径を減少させながら中心に向かってらせん状に描くと所定深さの層が除去され、最外径を徐々に小さくしながら一層一層加工するとテーパ形状となり、テーパ部１８ｂが得られる。そして、最後に所望の径で円周上に加工すると、ストレート部１８ｃが得られる。
【００５２】
上記ノズル板１８のノズル孔１８ａのピッチは、上記圧力室部材２を形成したときと同じレーザ加工装置５０を用いたので、圧力室用孔２ａのピッチと同じであり、しかも、各レーザビームの位置精度は回折光学素子５７や集光レンズ群５８によって決まるが、これら回折光学素子５７や集光レンズ群５８は、上記圧力室部材２を形成したときと同じであるので、圧力室部材２の形成時とノズル板１８の形成時とで加工パターンは異なっても、圧力室用孔２ａとノズル孔１８ａとのピッチはかなり高精度に一致する。
【００５３】
また、上記圧力室部材２の形成と同様にして、該圧力室部材２を形成したときと同じレーザ加工装置５０を用いて、インク流路部材３の第１〜第３部材４〜６をそれぞれ形成し、これら第１〜第３部材４〜６を、アライメントを行って互いに接着により接合することで、インク流路部材３を形成することができる。
【００５４】
次に、上記圧力室部材２と接合された積層物４６の圧電体層２３及び上部電極層２４の個別化方法について説明する。
【００５５】
先ず、圧力室部材２と接合された積層物４６を、該積層物４６が上側になるようにＸＹステージ上に載せる。このとき、ＸＹステージに対して、積層物４６を、上記圧力室部材２を形成したときと同じ位置になるように位置合わせをする。
そして、その積層物４６の最も上側の層、つまり上部電極層２４に対して、上記圧力室部材２を形成したときと同じレーザ加工装置５０を用いて、レーザ発生装置５１から出力されたレーザ光を回折光学素子５７によって分割して得られる複数のレーザビームにより複数の同じパターンで加工を施す。つまり、駆動部２７、配線部２８及び端子部２９となる部分の周囲を溝状に加工して上部電極層２４を個別化する。
【００５６】
続いて、上記上部電極層２４と同様に、その下側の圧電体層２３に対して、上記圧力室部材２を形成したときと同じレーザ加工装置５０を用いて、複数の同じパターンで加工を施す。つまり、上部電極層２４と同じ部分を溝状に加工して圧電体層２３を個別化し、このことで、圧電体層２３及び上部電極層２４が個別化された圧電アクチュエータ２２を形成する。こうして得られた圧電アクチュエータ２２の個別化された圧電体層２３及び上部電極層２４のピッチは、圧力室用孔２ａのピッチとかなり高精度に一致する。尚、圧電体層２３と上部電極層２４とを同時に個別化するようにしてもよい。
【００５７】
したがって、上記実施形態では、圧力室部材２、インク流路部材３及びノズル板１８の形成並びに積層物４６の圧電体層２３及び上部電極層２４の個別化を、同じレーザ加工装置５０を用いて行うようにしたので、圧力室用孔２ａ（圧力室１１）、インク供給通路１２、インク吐出通路１３、インク供給口、ノズル孔１８ａ及び個別化された圧電体層２３の各ピッチをかなり高精度に揃えることができ、それらのピッチずれを極小化することができる。この結果、圧電アクチュエータ２２、圧力室部材２、インク流路部材３及びノズル板１８を互いに接合した状態で、個別化された圧電体層２３、圧力室１１、ノズル孔１８ａ等の互いの位置関係を、インクジェットヘッド１の副走査方向中央部においても端部においても同じにすることができる。よって、複数のノズル孔１８ａ間でインク吐出速度や吐出量といったインク吐出性能が異なるようなことはなく、全てのノズル孔１８ａに亘って均一なインク吐出性能が得られる。また、上記ピッチずれの影響は、ピッチが小さくなる程、大きくなるので、特に圧力室１１やノズル孔１８ａを高密度配置したものに有効となる。
【００５８】
尚、上記実施形態では、圧力室部材２、インク流路部材３、ノズル板１８及び圧電アクチュエータ２２の形成を、同じレーザ加工装置５０を用いて行ったが、圧力室部材２及び圧電アクチュエータ２２の形成のみを同じレーザ加工装置５０を用いて行うようにしても、インク吐出性能の均一性をかなり向上させることができる。また、圧力室部材２及び圧電アクチュエータ２２の形成に加えて、ノズル板１８の形成をも同じレーザ加工装置５０を用いて行えば、上記実施形態と略同じ程度の均一性が得られる。
【００５９】
また、上記実施形態では、下部電極層２５を振動板層と兼用したが、下部電極層２５の圧力室部材２側に振動層を別途に設けるようにしてもよい。この場合は、圧電体層２３及び上部電極層２４に加えて、下部電極層２５を個別化するようにしてもよい。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、少なくとも圧力室部材及びアクチュエータの形成を、同じレーザ加工装置を用いて行うようにしたことにより、全てのノズル孔に亘って均一なインク吐出性能が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置を示す概略斜視図である。
【図２】インクジェットヘッドを示す平面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】圧力室部材を示す平面図である。
【図６】インク流路部材の第１部材を示す平面図である。
【図７】インク流路部材の第２部材を示す平面図である。
【図８】インク流路部材の第３部材を示す平面図である。
【図９】ノズル板を示す平面図である。
【図１０】インクジェットヘッドの製造方法を概略的に示す図である。
【図１１】レーザ加工装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１  インクジェットヘッド
２  圧力室部材
１１  圧力室
１８  ノズル板
２２  圧電アクチュエータ
２３  圧電体層
２４  上部電極層（圧力室部材と反対側の電極層）
２５  下部電極層
３１  キャリッジ（相対移動手段）
３２  キャリッジ軸（相対移動手段）
４１  記録紙（記録媒体）
４６  積層物
５０  レーザ加工装置
５１  レーザ発生装置
５７  回折光学素子
５８  集光レンズ群
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2004223804.tif 000010
【図９】
2004223804.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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