(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを収納する複数の圧力室と当該圧力室の各々に前記インクを供給する複数のインク供給路を形成する圧力室板と、
前記圧力室板の前記圧力室を加圧することができる圧電素子と、
当該圧電素子が前記圧力室を加圧した時に当該圧力室内の前記インクを噴射するノズルを含むノズル板とを有するインクジェットヘッドであって、
前記複数の圧力室は、前記ノズル板に平行な平面に沿って直線状に整列されており、
前記インク供給路は前記圧力室の各々に対して複数接続されており、
前記圧力室の各々に対して接続される複数の前記インク供給路は断面形状が同一であり、
前記圧力室の各々に対して接続される複数の前記インク供給路は、前記平面に垂直な断面であって前記複数の圧力室が整列する方向に平行な断面に関して、一のインク供給路に対して、すべてのインク供給路が前記複数の圧力室が整列する方向に垂直な方向となるように配置されているインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記圧力室の各々に対して接続される前記インク供給路の数は、隣接する前記圧力室の間の距離を、前記当該インク供給路が所定の断面形状で尚且つ１本で所定のインク流体抵抗を達成するのに必要な長さで除した値にほぼ等しい請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記圧力室の各々に対して接続される複数の前記インク供給路の隣接する２つの間に当該２つのインク供給路を構成する２つの層の両方のヤング率よりも高いヤング率を有する層を更に有する請求項１又は２記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
複数の層を独立に形成した積層体を複数接合することによって製造されるインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記複数の積層体のいずれか一つを形成する工程は、所定の形状を有する基板にドライフィルムレジストをラミネートして積層体を形成する工程と、
前記積層体に圧力室とインク供給路と共通インク室に相当する部分を露光する工程と、
前記積層体を現像する工程とを有し、
前記積層体を複数接合してインク供給路は複数存在し、前記複数の圧力室の各々を前記複数のインク供給路が前記共通インク室に接続し、前記複数の圧力室は、前記積層体を構成する層に平行な平面に沿って直線状に整列されており、前記圧力室の各々に対して接続される複数の前記インク供給路は断面形状が同一であり、前記圧力室の各々に対して接続される複数の前記インク供給路は、前記平面に垂直な断面であって前記複数の圧力室が整列する方向に平行な断面に関して、一のインク供給路に対して、すべてのインク供給路が前記複数の圧力室が整列する方向に垂直な方向となるように配置されているインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記複数の積層体のいずれか一つを形成する工程は、前記積層体に金属層を形成する工程を更に有し、当該金属層を介して前記複数の積層体中の他の積層体と接合される請求項４記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記複数の積層体のいずれか一つを形成する工程は、前記積層体にセラミックス層を形成する工程を更に有し、当該セラミックス層を介して前記複数の積層体の中の他の積層体と接合される請求項４記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記複数の積層体のいずれか一つを形成する工程は、前記積層体に樹脂層を形成する工程を更に有し、当該樹脂層を介して前記複数の積層体の中の他の積層体と接合される請求項４記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記複数の積層体のいずれか一つを形成する工程は、前記積層体に複合樹脂層を形成する工程を更に有し、当該複合樹脂層を介して前記複数の積層体の中の他の積層体と接合される請求項４記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至３のいずれか１項記載のインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドを駆動する駆動装置とを有する印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、プリンタの印字ヘッドに係り、特に、インクジェットプリンタのヘッド（インクジェットヘッド）に関する。
【０００２】
本発明のインクジェットヘッドは、単体のプリンタの他、印刷機能を有する複写機やファクシミリ、コンピュータシステムあるいはワードプロセッサ若しくはこれらの複合機などに広く適用することができる。
【０００３】
【従来の技術】
インクジェットヘッドの中で、圧電素子を使用するものはエネルギー効率が優れているなどの理由から近年ますます注目されてきている。この種のインクジェットヘッドは、典型的に、圧電素子と、外部からインクを供給されてこれを貯蔵する一の共通インク室と、圧電素子に接続される複数の圧力室と、各圧力室にノズルが接続するようにして圧力室に接続されるノズル板とを有する。各圧力室はインク供給路によって共通インク室に接続されて、共通インク室からインクを受け取ると共に圧電素子の変形を利用して内部圧力を高めてこれによりインクをノズルから噴出する。
【０００４】
圧電素子は、近年、印刷又はＬＳＩ技術のスパッタリングで製造されることが多い。ＬＳＩ技術を利用するものは小型化が可能であり、インク供給路も小型化が要請されている。また、一方で、解像度を高めるために隣接する圧力室のノズルの間隔（ノズルピッチ）を小さくしてノズル数を増やす必要がありこの場合もインク供給路の小型化が必要となっている。このように、インク供給路の小型化は製造上の要請であると同時に高解像度化の要請でもある。
【０００５】
さて、インクの流体抵抗の等価性から、インク供給路の本数を２倍にすればインク供給路の長さを１本の時の２倍にすることができる。インク供給路の本数を４本にすればインク供給路の長さを１本の時の４倍にすることができる。このように、流体力学的には、インク供給路の本数倍だけ長さを長くすることはインクの流体抵抗を保つことに関して等価である。
【０００６】
一方、インク供給路の長さを長くすることは、共通インク室と各圧力室との間の壁の剛性、強度を向上させることにつながり、例えば、隣接する圧力室の距離よりも長い長さを有するインク供給路を確保したいという要求があった。また、ヘッドの構造によっては圧力室、インク供給路、共通インク室を形成する圧力室板に薄膜を接着してから圧電素子を接着する場合があり、インク供給路の長さを長くして、各圧力室と共通インク室との間の薄膜と接着される部分の面積を増やして薄膜とのしっかりした接着を確保したいという要求もあった。
【０００７】
このような要求から、各圧力室には複数の（例えば４つ）インク供給路が割り当てられ、従来のインクジェットヘッドにおいてはこの複数のインク供給路を圧力室が整列する方向に整列されていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、本出願人らは従来のインクジェットヘッドのようにインク供給路を圧力室が整列する方向に整列させると、更なる高解像度化が困難であることを発見した。即ち、ノズルピッチを狭くして高集積化を達成することは、必然的に圧力室の幅を狭くすることにつながり、その狭い幅に複数のインク供給路を構成することは非常に困難になるからである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、このような従来の課題を解決する新規かつ有用なインクジェットヘッド及びその製造方法を提供することを本発明の概括的な目的とする。
【００１０】
本発明のより特定的な目的は、共通インク室と各圧力室との間のインク供給路を画定する壁の強度を所望の強度に保ち、また、かかる壁の接着用面積を所望の面積だけ確保しつつ高解像度化を実現することができるインクジェットヘッド及びその製造方法を提供することである。
【００１１】
また、本発明は、各圧力室を共通インク室に接続するのに複数のインク供給路が割り当てられている場合にドライフィルムレジストを使用して高精度な効率的製造が可能なインクジェットヘッド及びその製造方法を提供することである。
【００１２】
かかる目的を達成するために、本発明のインクジェットヘッドは、インクを収納する複数の圧力室と当該圧力室の各々に前記インクを供給する複数のインク供給路を形成する圧力室板と、前記圧力室板の前記圧力室を加圧することができる圧電素子と、当該圧電素子が前記圧力室を加圧した時に当該圧力室内の前記インクを噴射するノズルを含むノズル板とを有し、前記複数の圧力室は、前記ノズル板に平行な平面に沿って直線状に整列されており、前記インク供給路は前記圧力室の各々に対して複数接続されており、前記圧力室の各々に対して接続される複数の前記インク供給路は断面形状が同一であり、前記圧力室の各々に対して接続される複数の前記インク供給路は、前記平面に垂直な断面であって前記複数の圧力室が整列する方向に平行な断面に関して、一のインク供給路に対して、すべてのインク供給路が前記複数の圧力室が整列する方向に垂直な方向となるように配置されている。
【００１３】
また、複数の層を独立に形成した積層体を複数接合することによって製造される本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、前記複数の積層体のいずれか一つを形成する工程は、所定の形状を有する基板にドライフィルムレジストをラミネートして積層体を形成する工程と、前記積層体に圧力室とインク供給路と共通インク室に相当する部分を露光する工程と、前記積層体を現像する工程とを有し、前記積層体を複数接合してインク供給路は複数存在し、前記複数の圧力室の各々を前記複数のインク供給路が前記共通インク室に接続し、前記複数の圧力室は、前記積層体を構成する層に平行な平面に沿って直線状に整列されており、前記圧力室の各々に対して接続される複数の前記インク供給路は断面形状が同一であり、前記圧力室の各々に対して接続される複数の前記インク供給路は、前記平面に垂直な断面であって前記複数の圧力室が整列する方向に平行な断面に関して、一のインク供給路に対して、すべてのインク供給路が前記複数の圧力室が整列する方向に垂直な方向となるように配置されている。
【００１５】
また、本発明の印刷装置は、上述した本発明のインクジェットヘッドと、当該インクジェットヘッドを駆動する駆動装置とを有する。
【００１６】
本発明の印刷装置及びインクジェットヘッドによれば、複数の圧力室はノズル板に平行な平面に沿って直線状に整列されており、インク供給路は圧力室の各々に対して複数接続されて、圧力室の各々に対して接続される複数のインク供給路は断面形状が同一であり、圧力室の各々に対して接続される複数のインク供給路は、前記平面に垂直な断面であって複数の圧力室が整列する方向に平行な断面に関して、一のインク供給路に対して、すべてのインク供給路が複数の圧力室が整列する方向に垂直な方向に配置されている。従って、所定数のインク供給路が必要な場合に全てのインク供給路を圧力室が整列する方向に設ける必要がない。  
【００１７】
本発明の各圧力室に割り当てられるインク供給路の数は、まず一本のインク供給路に関してインク流体抵抗の適度なバランスを維持する寸法が、後述する本実施例において図６を参照して説明されるように、インク供給路の深さ、長さ及び幅の関係から決定される。次いで、ドライフィルムレジストを利用してインク供給路を形成する場合には、ドライフィルムレジストの厚さがインク供給路の深さになるので、幾つかのドライフィルムレジストの厚さの候補のうち、上述のインク供給路の深さ、長さ及び幅の関係のうち深さに対する変動が少ない長さと幅を有するものが選択される。これによってドライフィルムの厚さが決定し、その結果、インク供給路の寸法が決定する。しかし、ここで決定されたインク供給路の長さは隣接する圧力室間の距離（壁厚）よりも小さく、インク供給路を画定する壁は強度と他の部材との接着性が低くなる。そこで本発明では、インク流体抵抗が等価に保たれるように、インク供給路の長さを少なくとも圧力室間の壁厚と同じか、好ましくはこれよりも長く設定し、代わりにインク供給路の本数を圧力室間の壁厚をインク供給路の元の長さで割った値分だけ設けることにしている。
【００１８】
各圧力室に接続される２つの隣接するインク供給路の間にヤング率の高い部材を配置すれば、これらのインク供給路は互いに悪影響を及ぼさずに安定して存在することができる。
【００１９】
本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、ドライフィルムレジストを利用して製造されたインク供給路について、圧力室が整列する方向とは異なる方向に整列することを許容している。インク供給路を形成する２つのドライフィルムレジスト間に、金属又はセラミックスからなる層を挟むことによって、隣接するインク供給路が接合後でも安定して存在することができる。金属又はセラミックスの代わりに樹脂又は複合樹脂部材を用いれば、これらはドライフィルムレジストと熱膨張係数が近いので、熱的に各構成部材が均質なインクジェットヘッドを提供することができる。
【００２０】
なお、インク供給路を構成する隣接する層の間に金属又はセラミックスなどの剛性部材からなる層を配置する本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、ドライフィルムレジストを使用するインクジェットヘッドの製造方法に広く一般に適用することができる。
【００２１】
本発明の他の目的と更なる特徴は、以下、添付図面を参照して説明される実施例において明らかになるであろう。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明のインクジェットヘッド１００及びその製造方法、並びに、インクジェットヘッド１００を備えたインクジェットプリンタ１について説明する。なお、各図において、同一の参照番号を付した部材は同一部材を表すものとし、重複説明は省略する。また、同一の参照番号にアルファベットを付した部材は同種の部材であるがアルファベットによって区別され、また、単なる参照番号で総括されるものとする。
【００２３】
図１には、後で詳細に説明される本発明のインクジェットヘッド１００が適用されるカラーインクジェットプリンタ（記録装置）１の実施形態が概略的に示されている。記録装置１のハウジング１０内にはプラテン１２が回転自在に設けられている。
【００２４】
記録動作中、プラテン１２は駆動モータ１４によって間欠的に回転駆動させられ、これにより記録紙Ｐが所定の送りピッチで矢印Ｗ方向に間欠的に送られる。
また、記録装置のハウジング１０内にはプラテン１２に対して平行にその上方側に案内ロッド１６が設けられており、この案内ロッド１６上にはキャリッジ１８が摺動自在に取り付けられている。
【００２５】
キャリッジ１８は無端駆動ベルト２０に取り付けられており、無端駆動ベルト２０は駆動モータ２２によって駆動され、これによりキャリッジ１８はプラテン１２に沿って往復運動（走査）させられる。
【００２６】
キャリッジ１８には黒色用の記録ヘッド２４及びカラー用の記録ヘッド２６が搭載されている。カラー用の記録ヘッド２６は３つの部分から構成され得る。黒色用の記録ヘッド２４には黒色インク用タンク２８が着脱自在に装着され、カラー用の記録ヘッド２６にはカラーインク用タンク３０、３２及び３４が着脱自在に装着される。かかる記録ヘッド２４及び２６に後述する本発明のインクジェットヘッド１００が適用される。
【００２７】
黒色インク用タンク２８にはもちろん黒色インクが収容され、カラーインク用タンク３０、３２及び３４にはそれぞれイエローインク、シアンインク及びマゼンタインクが収容される。
【００２８】
キャリッジ１８がプラテン１２に沿って往復運動される間、黒色用の記録ヘッド２４及びカラー用の記録ヘッド２６がワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ等から得られる画像データに基づいて駆動され、これにより記録紙Ｐ上に所定の文字、画像などが記録される。記録動作停止時には、キャリッジ１８はホームポジションに戻され、このホームポジションにはノズル保守機構（バックアップユニット）３６が設けられている。
【００２９】
ノズル保守機構３６には可動吸引キャップ（図示せず）と、この可動吸引キャップに接続された吸引ポンプ（図示せず）が設けられている。記録ヘッド２４及び２６がホームポジションに位置付けされると、各記録ヘッドのノズル板に吸引キャップが吸着され、吸引ポンプを駆動することにより、ノズル板のノズルが吸引される。このようにして、ノズルの目詰まりが未然に防止される。
【００３０】
次に、図２乃至図４を参照して、本発明のインクジェットヘッド１００について説明する。ここで、図２は、本発明のインクジェットヘッド１００の部分平面図である。図３は、図２のＡ‐Ａ‘断面図である。図４は、図３のＢ‐Ｂ‘断面図である。
【００３１】
本発明のインクジェットヘッド１００は、圧力室板１０２と、振動板１０４と、ノズル板１０６と、圧電素子１０８とを有している。
【００３２】
圧力室板１０２は、後に詳細に説明されるように、ステンレス板１０５にドライフィルムレジスト１０３をラミネートした積層体から構成され、フォトリソグラフィ製法によって、共通インク室１１０と、所望の数の圧力室１１２、インク供給路１１４及び導通路１１６を形成している。より詳細には、図３において、上からの３層と５層目及び６層目がドライフィルムレジスト１０３から構成され、上から４層目と７層目がステンレス板１０５である。ドライフィルムレジストを用いたパターンニングは、フォトリソグラフィ製法によって０．１乃至１μｍ精度の量産加工が可能であり、高精度、低コストが求められるインクジェットヘッドの形成部材として有用である。
【００３３】
なお、選択的に、圧力室板１０２は略直方体の形状を有するガラス板により構成してもよいが、本発明はドライフィルムレジストに適用されると後述するような更なる効果を発揮する。
【００３４】
共通インク室１１０は、各圧力室１１２にインク供給路１１４を介してインクを供給する。共通インク室１１０は、圧力室１１２の急激な内部圧力変動を吸収するようにインクの流体抵抗が調節されており、図示しない外部のインク供給装置に接続されている。共通インク室１１０は、圧力室１１２が収縮加圧されてインクを吐出した後、復帰する際に、インク供給路１１４を介して、圧力室１１２に必要量のインクを供給する。かかるインクの供給もインクの流体抵抗の調節に基づくものである。
【００３５】
圧力室１１２は、圧力室板１０２の各層に形成された切り抜き部と弾性変形可能な振動板１０４によって略直方体の空間として形成されている。複数の圧力室１１２は、図２及び図４のＣ方向に整列している。圧力室１１２は、インクを供給されてこれを収納すると共に内部圧力が高まるとインクを導通路１１６を介してノズル１２０から噴射する。内部圧力は、後述するように、圧電素子１０８の変形に伴って変化する。なお、後述するように、導通路１１６は圧力室板１０２の必須構成要素では必ずしもない。
【００３６】
インクジェットヘッド１００を設計する際には、インク供給路１１４の寸法を決定することが必要である。インク供給路１１４の寸法は、圧力室１１２がインクをノズル１２０から適正に噴射できるように決定される。即ち、圧力室１１２がインクをノズル１２０から噴出する際にはインク供給路１１４にもインクが逆流するが圧力室１１２からノズル１２０へのインクの流体抵抗と圧力室１１２からインク供給路１１４へのインクの流体抵抗が適度なバランスをとっていれば、インクは主としてノズル１２０から噴射されることになる。
【００３７】
以下、適度なインク流体抵抗を有するインク供給路１１４の寸法（深さＤｓ、長さＬｓ、幅Ｗｓ）をどのようにして決定するかについて説明する。本実施例のインクジェットヘッド１００は、ノズル１２０を直径２０μｍ、長さ２０μｍ、導通路１１６を直径８５μｍ、長さ７０μｍ、圧力室１１２を長さ１７００μｍ、幅１００μｍ、深さ１３０μｍとして設定しているものとする。
【００３８】
まず、インク供給路１１４の深さＤｓを１３μｍ乃至３０μｍまで１μｍ毎に変化した場合に適合する長さＬｓと幅Ｗｓを以下の表１に表す。また、ＤｓとＬｓの関係、ＤｓとＷｓとの関係を図６に示す。
【表１】
0004570178.tif 000002
【００３９】
ドライフィルムレジストを用いたパターニングによってインク供給路１１４を形成しようとする場合には、インク供給路１１４の深さＤｓはドライフィルムレジストの厚さで決定される。本実施例で用意されたドライフィルムレジストの厚さは、１４μｍ、２４μｍ、２９μｍである。これらの値を図６において参照すると、Ｄｓ＝１４μｍの場合、Ｄｓが変動するとＬｓ、Ｗｓが共に要求値が極めて大きく変動し、製造上のパターニング寸法マージンが狭いことが理解できる。
これに対して、Ｄｓ＝２４μｍ、２９μｍの場合は、Ｄｓの変動に対してＬｓ、Ｗｓ共に要求値の変動は小さく、フォトリソグラフィ製法によるパターニング寸法精度上問題なく形成できる。そこで、本実施例では、最終的に、より変動の小さいＤｓ＝２９μｍを選択した。なお、Ｄｓの変動は、後述する接合プロセスによって‐１μｍ程度の減少を生じることが経験的に分かっている。
【００４０】
Ｄｓ＝２９μｍを選択すると、図６より、Ｌｓ＝３１．３μｍ、Ｗｓ＝１５．５μｍの寸法を有するインク供給路１１４を１本形成すればよい。しかし、図３よりインク供給路１１４の長さＬｓは各圧力室１１２と共通インク室１１０との間の壁の長さでもあり、かかる壁はある程度の剛性、強度（少なくとも隣接する圧力室１１２の間隔以上）が必要である。また、かかる壁は上層及び下層と強固に接着するための接着面積を確保する必要もある。一方、インク供給路１１４におけるインク流体抵抗は長さＬｓが本数倍に比例して等価に保たれる。そこで、本実施例では、Ｌｓ＝３１．３×４≒１２５μｍとしてＬｓ＝１２５μｍ、Ｄｓ＝２９μｍ、Ｗｓ＝１５．５μｍの寸法を有するインク供給路１１４を４本使用することにした。
【００４１】
これらの４本のインク供給路１１４が各圧力室１１２に連通しているが、本実施例では、図４に最もよく示されているように、Ｃ方向に２本、Ｃ方向に垂直なＤ方向に２本のマトリクス状に配置されている。
【００４２】
本実施例においては、図４及び後述する図５に示すように、４本のインク供給路１１４を１１４ａ乃至１１４ｄとすれば、１１４ａと１１４ｃの間の壁と１１４ｂと１１４ｄの間の壁を形成する層（図３におけるステンレス層１０５ａ）のヤング率（縦弾性係数）は１１４ａ及び１１４ｂを形成するドライフィルムレジスト１０３ｃ層や１１４ｃ及び１１４ｄを形成するドライフィルムレジスト層１０３ｄ層）のヤング率よりも高い。ステンレス層１０５ａはその他の剛性を有する金属又はセラミックスを使用してもよい。
【００４３】
かかるヤング率の高い１０５ａ層は、図７を参照してより詳細に説明されるが、１０３ｃ層と１０３ｄ層に高精度にインク供給路１１４をドライフィルムレジストを介して形成することを可能にする。
【００４４】
従来の典型的なインクジェットヘッドでは、全てのインク供給路１１４をＣ方向に同一の高さで整列していたため圧力室１１２のＣ方向の幅を狭めて高解像度化を実現することを制限していた。即ち、本実施例の各圧力室１１２の幅は１００μｍであるから、幅Ｗｓが１５．５μｍである４本のインク供給路１１４を同一のドライフィルムレジスト層に形成すればドライフィルムレジストの残存部幅が１３μｍ程度となりパターン形成上困難となる。
【００４５】
そこで、図４に示すように、インク供給路４本を圧力室の深さ方向（Ｄ方向）に上下２本ずつ分けて積層し、５ｐＬのインク粒子噴射を実現した。このときの隣接する圧力室（ノズル）のピッチは１／１５０インチ（＝１６９μｍ）であった。ノズル１２０を４列にすれば６００ｄｐｉ相当の解像度を実現することができる。駆動素子の特性及びインク噴出特性の設定次第によって圧力室幅を更に狭くする場合には同様にしてインク供給路１１４を設計すればよい。
【００４６】
本発明は、このようにインク供給路１１４の一部をＣ方向に配置し、残りをＣ方向に垂直なＤ方向に配置しているが、Ｃ方向に配置する数は１乃至３のうちの任意の数を採用することができることが理解できるであろう。即ち、たとえ、Ｃ方向に３本、Ｄ方向に１本としても従来の構成よりは高解像度化を実現できるためかかる変形も本発明の要旨の範囲内である。なお、Ｃ方向に１本として残りの３本をＤ方向に配置した場合については後述する。
【００４７】
また、本出願において「圧電素子が整列する方向（Ｃ方向）に垂直な方向」とはＤ方向に限定されずＥ方向も含むことは明らかである。なお、かかる実施例については後述する。また、インク供給路１１４は完全なマトリクスを形成している必要はない。例えば、本発明は、インクジェットヘッド１００を圧電素子１１２が整列する方向に平行な平面で切断したときに、図５に示すように、インク供給路１１４が２次元的にランダムに配置される構造も含む。なお、本出願において「インク供給路１１４が２次元的にランダムに」配置される構造にはインク供給路１１４が圧電素子１１２が整列する方向にのみ整列した構造以外の全ての構造を含む。
【００４８】
導通路１１６、ノズル１２０の位置は図３に示すものに限定されず、例えば、図２の左端部にノズルを有するノズル板を設けて、Ｅ方向に平行にインクを噴射することも可能である。その場合は導通路１１６を省略してもよい。
【００４９】
振動板１０４と圧電素子１０８はバイモルフ積層体として構成されて各圧力室１１２の一面を形成する。圧電素子１０８は駆動回路１２２に接続されており、圧電素子１０８の外部電極である個別電極１０９は駆動回路１２２から駆動信号を供給される。このように、本実施例では、圧電素子１０８は圧力室１１２毎に分割されておらず、振動板１０４と圧電素子１０８は複数の圧力室１１２に亘って延在している。
【００５０】
振動板１０４は、好ましくは、クロム層やニッケル層などある程度の剛性を有しつつ弾性変形の可能な金属薄膜からなり、圧電素子１０８の変形を圧力室１１２に伝達する機能を果たす。振動板１０４の厚さは例えば２ミクロン程度である。
【００５１】
本実施例の圧電素子１０８は単層としてスパッタリングにより成長されているが積層構造を有していてもよい。また、振動板１０４と圧電素子１０８が後述するＭｇＯ基板１２２の一面に亘って積層される本実施例と異なり、選択的に圧電素子１０８を所定範囲に限定して形成してもよい。圧電素子１０８は、単層の場合には内部電極は有さずに外部電極である信号電極と接続される。積層構造の場合には、各積層内には内部電極が設けられ、内部電極は上述した外部電極と接続されている。なお、圧電素子１０８は当業界で周知のいかなる構造も使用することができるので、ここでは詳しい説明は省略する。なお、本実施例では、各圧力室１１２は別個の圧電素子１０８を有するが、選択的に、一の圧電素子を複数の溝により複数の圧電体ブロックに分割してそれらを各圧力室１１２に割り当ててもよい。
【００５２】
圧電素子１０８は、外部電極に駆動信号が印可されないと内部電極の電位が共にゼロのため変形しない。しかし、外部電極に駆動信号が供給されると、各圧電素子１０８は他の圧電素子１０８とは独立して、図４のＤ方向に変形可能である。換言すれば、Ｄ方向が圧電素子の分極方向になる。駆動回路２００から外部電極への駆動信号の供給が停止すると、すなわち、圧電素子１０８に充電された電荷が放電されることにより、圧電素子１０８は元の状態に復帰する。
【００５３】
次に、図７乃至図１０を参照して、本発明のインクジェットヘッド１００の製造方法について説明する。
【００５４】
本実施例のドライフィルムレジストを用いたパターニングは３層を別々に形成してからこれらを約１５０度で加熱して二重接合してキュアする（ステップ１１００乃至１４００）。なお、図７においては便宜上隣接する２つの圧力室の部分のみを図示する。ステップ１１００乃至１３００は、それぞれ他のステップに先立って行われてもよいし、平行して行われてもよい。
【００５５】
より詳細には、まず、図７（Ａ）及び図８に示すようにノズル１２０を有するノズル板１０６（（Ａ）層））をステンレスなどの金属により形成する（ステップ１１００）。各ノズル１２０は、図示しないピンを使用したパンチなどにより、好ましくは、ノズル板１０６の前面１０６ａから（圧力室板１０２に接合される）後面１０６ｂに向かって広がる円錐状（断面的にテーパ状）に加工される。
圧力室板１０２とノズル板１０６を一体的に構成せずに圧力室板１０２にノズル板１０６を接合する理由の一つは、かかる円錐状のノズル１２０を得るためである。
【００５６】
次に、図７（Ｂ）に示すように、ステンレス板１０５にドライフィルムレジストをラミネートした（Ｂ）層を形成する（ステップ１２００）。ステップ１２００は、より詳細には図９に示すステップから構成されている。まず、図７（Ｂ）▲１▼に示すように、剛性のあるステンレス板１０５をエッチングして導通路１１６及び共通インク室１１０を形成する（ステップ１２０２）。なお、エッチングに必要な装置などは当業者には明らかであるので詳しい説明と図示は省略する。本実施例では、ノズル板１０６は（Ａ）層を構成し、ステンレス板１０５は（Ｂ）層を構成している。これは、両者を同一の層で形成すれば、ステンレス板１０５をエッチングするとノズル板１０６もエッチングされてしまうからであり、かかる不都合を防止するためである。しかし、本実施例から、本発明のインクジェットヘッド１００は必ず３層を接合して製造されなければならないと理解してはならず、任意の層数から構成されることができることを当業者は理解することができるだろう。例えば、図１７を参照して後述されるインクジェットヘッド１００Ｂのように２層を接合して製造されてもよい。
【００５７】
次に、図７（Ｂ）▲２▼に示すように、ステンレス板１０５に１層目のドライフィルムレジスト１０３（図３に示すドライフィルムレジスト１０３ｅに相当）をラミネートして圧力室１１２と共通インク室１１０に相当する部分がマスク処理により露光される（ステップ１２０４）。ドライフィルムレジストのラミネート及び露光を実現するための装置も当業者には明らかであるでここでは詳しい説明及び図示を省略する。このように、ドライフィルムレジスト１０３を使用する場合には剛性を有する部材（例えば、ステンレス板１０５、ノズル板１０６、ＭｇＯ基板１２２など）を基板として使用して、その上にラミネートされ、その後接合されることが望ましい。なお、剛性を有する部材はステンレス板やＭｇＯ基板に限定されないことはいうまでもない。
【００５８】
次いで、図７（Ｂ）▲３▼に示すように、２層目のドライフィルムレジスト１０３（図３に示すドライフィルムレジスト１０３ｄに相当）を１層目のドライフィルムレジスト１０３上にラミネートして圧力室１１２とインク供給路１１４と共通インク室１１０に相当する部分がマスク処理により露光される（ステップ１２０６）。
【００５９】
次に、図７（Ｂ）▲４▼に示すように、ステンレス板１０５の裏面にドライフィルムレジストを接着層としてラミネートして導通路１１６と共通インク室１１０に相当する部分がマスク処理により露光される（ステップ１２０６）。なお、この接着層については図３において省略されている。
【００６０】
最後に、両面を現像して、図７（Ｂ）▲５▼に示すように、（Ｂ）層が完成する（ステップ１２０８）。
【００６１】
一方、図７（Ｃ）に示すように、バイモルフ積層体とドライフィルムレジストとをラミネートした（Ｃ）層を形成する（ステップ１３００）。（Ｃ）層は、ドライフィルムレジスト３層分を含んでいる。ステップ１３００は、より詳細には図１０に示すステップから構成されている。まず、図７（Ｃ）▲１▼に示すように、ＭｇＯ基板１２２と圧電素子１０８と振動体１０４の積層体を形成する（ステップ１３０２）。ＭｇＯ基板１２２は、バイモルフ積層体１０４及び１０８を安定して形成するのに加えて、後述するドライフィルムレジスト層１０３ａ乃至１０３ｄを安定して形成する機能を有する。
【００６２】
より詳細には、ＭｇＯ基板１２２に、図２に示すような個別電極１０９（信号電極）を形成する。次に、ＭｇＯ基板１２２の格子方向に単層である圧電素子１０８をスパッタリングによりＭｇＯ基板１２２の一面に亘って成長させる。更に、圧電素子１０８の上にその一面に渡ってクロム膜を電気チューブを使用したスパッタリングによって成長させる。なお、図７Ｃは、圧電素子１０８と振動板１０４からなるバイモルフ積層体を一層として図示している。
【００６３】
なお、積層構造を有する圧電素子１０８を使用する場合には以下のようになる。例えば、複数枚のグリーンシートの各々をセラミックの粉末などの溶剤にまぜて混練してペースト状にし、ドクターブレードにより５０μｍ程度に薄膜形成することによって形成される。なお、一般に圧電素子の材料である、Ｂａ、ＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３、（ＮａＫ）ＮｂＯ３等の強誘電体を用いることもできる。
【００６４】
グリーンシートのうち、３枚のグリーンシートの一面には、それぞれ第１の内部電極パターンが印刷・形成され、別の３枚のグリーンシートの一面には、それぞれ第２の内部電極パターンが印刷・形成され、残りには何も内部電極は形成されない。第１及び第２の内部電極の印刷は、銀とパラジウムの合金を粉状にしたものに溶剤をまぜてペースト状にしたものを塗布して、パターン形成することによりなされる。
【００６５】
次に、第１の内部電極が形成された３枚と第２の内部電極が形成された３枚を交互に張り合わせ、残りの６枚もその後張り合わせる。これにより、圧電素子１０８の積層構造を形成する。圧電素子１０８のうち内部電極を含まない下のグリーンシートは基盤部となる。これらのグリーンシートを積層した状態で焼成する。
【００６６】
次に、図７（Ｃ）▲２▼に示すように、振動板１０４上に１層目のドライフィルムレジスト１０３（図３に示すドライフィルムレジスト１０３ａに相当）がラミネートされて圧力室１１２に相当する部分がマスク処理により露光される（ステップ１３０４）。
【００６７】
続いて、図７（Ｃ）▲３▼に示すように、２層目のドライフィルムレジスト１０３（図３に示すドライフィルムレジスト１０３ｂに相当）が１層目のドライフィルムレジストラミネート１０３ａの上にラミネートされて圧力室１１２と共通インク室１１０に相当する部分がマスク処理により露光される（ステップ１３０６）。
【００６８】
更に、図７（Ｃ）▲４▼に示すように、３層目のドライフィルムレジスト１０３（図３に示すドライフィルムレジスト１０３ｃに相当）が２層目のドライフィルムレジストラミネート１０３ｂの上にラミネートされて圧力室１１２とインク供給路１１４と共通インク室１１０に相当する部分がマスク処理により露光される（ステップ１３０８）。
【００６９】
次に、図７（Ｃ）▲５▼に示すように、現像がなされて（ステップ１３１０）、ＭｇＯ基板１２２上に図３における圧電素子１０８乃至ドライフィルムレジスト１０３ｃまでをラミネートした積層体が形成される。
【００７０】
さて、続いて、特徴的に、図７（Ｃ）▲６▼に示すように、予め圧力室１１２に相当する部分をエッチングにより除去したステンレス層１０５ａがドライフィルムレジスト層１０３ｃ上に接合される（ステップ１３１２）。本実施例においては、図７に示すように、（Ａ）層乃至（Ｃ）層の接合面は（（Ａ）層と（Ｂ）層との間と（Ｂ）層と（Ｃ）層との間の）二つであるからステンレス層１０５を二層（即ち、１０５ａ及び１０５ｂ）だけ配置している。ＭｇＯ基板１２２はその後除去される。（Ａ）層乃至（Ｃ）層は、その後、接合されてキュアされる（ステップ１４００）。
【００７１】
ステンレス層１０５ａは、（Ｃ）層が（Ｂ）層に接合される際にドライフィルムレジスト層１０３ｃ層などがドライフィルムレジスト層１０３ｄ層に流れ込むことを防止する機能を有する。即ち、従来のドライフィルムレジストを用いたフォトリソグラフィ製法においては、ステンレス層１０５ａに相当する部材がなかったために、例えば、ドライフィルムレジスト層１０３ｃがドライフィルムレジスト層１０３ｄのインク供給路１１４ｃ及び１１４ｄに容易に流れ込み、パターンの寸法精度を維持できないという欠点があった。
【００７２】
本実施例では、ステンレス層１０５ａ（又は代替的な金属又はセラミックスなどの剛性部材）を、接合される２つのドライフィルムレジスト層１０３ｃ及び１０３ｄの間に配置することによって、複数の階層のインク供給路１１４を高精度に形成することができる。即ち、各インク供給路１１４は接合工程の前後で安定して存在することができるので、加工精度が高くインクジェットヘッドの小型化に有用である。なお、本実施例では、ステンレス層１０５ａをドライフィルムレジスト層１０３ｃの上に接合したが、これに代わって又はこれに加えて（Ｂ）層におけるドライフィルムレジスト層１０３ｄ上に形成してもよい。
【００７３】
また、本実施例では、（Ｂ）層を（接着層を除く）３層にし、（Ｃ）層を図７（Ｃ）▲５▼において５層に設定してその後ステンレス層１０５ａを積層している。
しかし、（Ｂ）層と（Ｃ）層のそれぞれの積層数は所望の数に変更することができ、各積層の厚さも所望のように調節することができる。換言すれば、ステンレス層１０５ａはドライフィルムレジスト層１０３ａ乃至１０３ｅのうち任意の接合面にある隣接ドライフィルムレジスト層の間に配置されることができる。
【００７４】
ステンレス層１０５ａは、このように、対抗するインク供給路（例えば１１４ａと１１４ｃ、１１４ｂと１１４ｄ）を互いに遮蔽する遮蔽部材として機能しているが、金属又はセラミックス以外に樹脂（例えば、ＰＥＮ）又は複合樹脂（例えば、ＦＲＰ）からなる部材を配置してもよい。特に、これらの部材を配置した場合は、他のドライフィルムレジスト層１０３と類似の熱膨張係数を有するために、接合時などの加熱処理における熱残留応力を低減する効果を有する。即ち、ヘッド構成部材は熱的に均質となるので、ヘッド製造工程における接着時及び結合時の加熱処理を経ても部材の熱膨張バラツキが小さい。結果的に、これらの樹脂などは熱残留応力の低減の効果がある。
【００７５】
図１１乃至図１３は、本発明の変形例であるインクジェットヘッド１００Ａを示している。図１３に最もよく示されているように、インクジェットヘッド１００Ａにおいては、４本のインク供給路１１４ＡはＤ方向に１本ずつ整列している。インクジェットヘッド１００Ａによれば、Ｃ方向には１本のインク供給路１１４Ａしか存在しないので、インクジェットヘッド１００以上に高解像度化を図ることができることが理解できる。なお、４本のインク供給路１１４Ａが図１３に示すように一直線上に完全に整列していることを要しないことは図５と同様である。
【００７６】
図１４乃至図１６は、本発明の変形例であるインクジェットヘッド１００Ｂを示している。図１５に最もよく示されているように、インクジェットヘッド１００Ｂにおいては、共通インク室１１０Ｂは、図３に示す共通インク室１１０に圧力室１１２に伸びる横溝１１５を追加した形状を有する。
【００７７】
２本のインク供給路１１４ＢはＤ方向に平行に圧力室１１２の長手方向（Ｅ方向）に整列している。インクジェットヘッド１００Ｂによれば、圧力室１１２が整列している方向（Ｃ方向）には１本のインク供給路１１４Ｂしか存在しないので、インクジェットヘッド１００以上に高解像度化を図ることができることが理解できる。なお、２本のインク供給路１１４Ｂが図１５に示すように一直線上に完全に整列していることを要しないことは図５と同様である。また、図１５においては、便宜上、各インク供給路１１４Ｂの寸法の正確性は簡略化されており、その配置のみが強調されている。
【００７８】
以下、図１７乃至図２０を参照して、本発明のインクジェットヘッド１００Ｂの製造方法について説明する。
【００７９】
本実施例のドライフィルムレジストを用いたパターニングは２層を別々に形成してからこれらを約１５０度で加熱して二重接合してキュアする（ステップ２１００乃至２３００）。なお、図１７においては便宜上隣接する２つの圧力室の部分のみを図示する。ステップ２１００乃至２２００は、それぞれ他のステップに先立って行われてもよいし、平行して行われてもよい。
【００８０】
より詳細には、まず、図１７（Ａ）及び図１８に示すようにノズル１２０を有するノズル板１０６（（Ａ）層））にドライフィルムレジストをラミネートした（Ａ）層を形成する（ステップ２１００）。ステップ２１００は、より詳細には、図１９
に示すステップから構成されている。まず、図１７（Ａ）▲１▼に示すように、ノズル板を、図８に示すステップ１１００と同様な方法で、形成する（ステップ２１０２）。
【００８１】
次に、図１７（Ａ）▲２▼に示すように、ノズル板１０６にドライフィルムレジスト１０３（図１５に示すドライフィルムレジスト１０３ｊに相当）をラミネートして導通路１１６と共通インク室１１０Ｂの基部の一部と横溝１１５に相当する部分がマスク処理により露光される（ステップ２１０４）。
【００８２】
次いで、図１７（Ａ）▲３▼に示すように、ドライフィルムレジスト１０３を現像して、図１７（Ａ）▲３▼に示すように、（Ａ）層が完成する（ステップ２１０６）。このように、本実施例では、ドライフィルムレジスト１０３はノズル板１０６上にラミネートされる。
【００８３】
一方、図１７（Ｂ）に示すように、バイモルフ積層体とドライフィルムレジストとをラミネートした（Ｂ）層を形成する（ステップ２２００）。（Ｂ）層は、ドライフィルムレジスト４層分を含んでいる。ステップ２２００は、より詳細には図２０に示すステップから構成されている。まず、図１７（Ｂ）▲１▼に示すように、ＭｇＯ基板１２２と圧電素子１０８と振動体１０４の積層体を、図１０に示すステップ１３０２と同様な方法で、形成する（ステップ２２０２）。なお、図１７Ｂは、圧電素子１０８と振動板１０４からなるバイモルフ積層体を一層として図示している。
【００８４】
次に、図１７（Ｂ）▲２▼に示すように、振動板１０４上に１層目のドライフィルムレジスト１０３（図１５に示すドライフィルムレジスト１０３ｆに相当）がラミネートされて圧力室１１２に相当する部分がマスク処理により露光される（ステップ２２０４）。
【００８５】
続いて、図１７（Ｂ）▲３▼に示すように、２層目乃至４層目のドライフィルムレジスト１０３（図１５に示すドライフィルムレジスト１０３ｇ乃至ｉに相当）が１層目のドライフィルムレジストラミネート１０３の上にラミネートされて圧力室１１２と共通インク室１１０に相当する部分がマスク処理により露光される（ステップ２２０６）。
【００８６】
更に、図１７（Ｂ）▲４▼に示すように、現像がなされて（ステップ２２０８）、ＭｇＯ基板１２２上に図１５における圧電素子１０８乃至ドライフィルムレジスト１０３ｉまでをラミネートした積層体が形成される。
【００８７】
さて、続いて、特徴的に、図１７（Ｂ）▲５▼に示すように、予め導通路１１６とインク供給路１１４Ｂに相当する部分をエッチングにより除去したステンレス層１０５ｃがドライフィルムレジスト層１０３ｉ上に接合される（ステップ２２１０）。また、ＭｇＯ基板１２２はその後除去される。本実施例においては、図１７に示すように、（Ａ）層と（Ｂ）層の接合面は一つであるから一のステンレス層１０５のみを配置している。もっとも製造過程において剛性を増加する必要があればステンレス層の数は任意の数だけ増やすことができる。（Ａ）層及び（Ｂ）層は、その後、接合されてキュアされる（ステップ２３００）。
【００８８】
ステンレス層１０５ｃの位置をドライフィルムレジスト層１０３ｉの上にしたのは、インク供給路１１４Ｂを含む層はインク供給路１１４Ｂが設けられる位置において横溝１１５上に張り出すため、この部分にある程度剛性を持たせなければ横溝１１５に侵入等してしまうからである。
【００８９】
本発明は、インク供給路１１４に関して上述した配置を任意に組み合わせることもできる。例えば、４本のインク供給路のうち２本を図１３のようにＤ方向に整列させ、残りの２本を図１５及び図１６に示すようにＥ方向に整列させてもよい。
【００９０】
また、本発明のインクジェットヘッド１００はＤ方向に積層されて露光、現像などがなされるために、インク供給路１１４はＤ方向と平行又は垂直に形成されるが、Ｄ方向に対して所定の角度で傾斜するものも本発明の範囲内であることは明らかである。また、インク供給路１１４は、矩形以外の任意の断面形状を有することができ、断面積も固定である必要はなく、例えば、次第に広がる断面を有してもよい。またインク供給路１１４は、直方体以外の任意の形状を有する圧力室１１２と共通インク室１１０との接続に適用することができることも明らかである。
【００９１】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はこれに限定されず、その要旨の範囲内で様々な変形及び変更が可能である。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のインクジェットヘッド及び当該インクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタによれば、圧電素子が整列する方向に全てのインク供給路が整列しないので、圧電素子が整列する方向にヘッドの更なる小型化を図ることができ、ノズルピッチを小さくすることができる。これにより、本発明のインクジェットヘッドは従来のそれよりも小型になり、また、高い集積度と解像度を有することができる。
【００９３】
また、インク流体抵抗の等価性を利用してインク供給路の本数を増やすことにより、インク供給路を構成する壁は所望の長さを有して所望の強度と接着性を有する。
【００９４】
更に、本発明は、インク供給路を形成する隣接する層の間に金属又はセラミックスからなるヤング率の高い剛性部材を配置すれば、これらの層が接合されてインクジェットヘッドが製造されるときに、互いのインク供給路を安定的に維持することができる。かかる部材は、特に、ドライフィルムレジストを利用したインクジェットヘッドの製造方法においてインク供給路を複数階層高精度に製造することを可能にする。金属などの代わりに樹脂又は複合樹脂部材が配置されれば、それらはドライフィルムレジストに近い熱膨張係数を有するために、製造過程が加熱工程を含んでも各層の熱膨張のバラツキを小さくすることができる。この結果、樹脂などの部材は熱残留応力が低減するという効果をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のインクジェットヘッドが適用可能なインクジェットプリンタの概略斜視図である。
【図２】  本発明の第１実施例のインクジェットヘッドの部分平面図である。
【図３】  図２のＡ‐Ａ‘断面図である。
【図４】  図３のＢ‐Ｂ‘断面図である。
【図５】  図４に示すインク供給路の配置の変形例である。
【図６】  所望のインク流体抵抗を実現するために一本のインク供給路において要求される深さ、長さ及び幅の関係を示すグラフである。
【図７】  本発明の第１実施例のインクジェットヘッドの一連の製造工程を示す斜視図である。
【図８】  図７の製造工程を説明するためのフローチャートである。
【図９】  図８のフローチャートの一部をより具体的に説明するためのフローチャートである。
【図１０】  図８のフローチャートの一部をより具体的に説明するための別のフローチャートである。
【図１１】  本発明の第２実施例のインクジェットヘッドの部分平面図である。
【図１２】  図１１のＡ‐Ａ‘断面図である。
【図１３】  図１２のＢ‐Ｂ‘断面図である。
【図１４】  本発明の第２実施例のインクジェットヘッドの部分平面図である。
【図１５】  図１４のＡ‐Ａ‘断面図である。
【図１６】  図１５のＢ‐Ｂ‘断面図である。
【図１７】  本発明の第３実施例のインクジェットヘッドの一連の製造工程を示す斜視図である。
【図１８】  図１７の製造工程を説明するためのフローチャートである。
【図１９】  図１８のフローチャートの一部をより具体的に説明するためのフローチャートである。
【図２０】  図１８のフローチャートの一部をより具体的に説明するための別のフローチャートである。
【符号の説明】
１                インクジェットプリンタ
１００            インクジェットヘッド
１０２            圧力室板
１０３            ドライフィルムレジスト
１０５            ステンレス板
１０８            圧電素子
１１０            共通インク室
１１２            圧力室
１１４            インク供給路
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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