JP2000211125A

JP2000211125A - インクジェット式記録ヘッド

Info

Publication number: JP2000211125A
Application number: JP1313999A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Takahashi; 智明高橋
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-01-21
Filing date: 1999-01-21
Publication date: 2000-08-02
Anticipated expiration: 2019-01-21
Also published as: JP3879297B2

Abstract

(57)【要約】【課題】圧電素子の突出を防止して構造上の信頼性を
高め、クロストークも防止する。【解決手段】圧電素子１を支持し収納空部５の内壁表
面９に接合される固定基台３４を、高い剛性を有し低線
膨張率を有するタングステン合金によって構成する。こ
の固定基台を、収納空部５の内壁表面９の先端まで延在
させ、この延出部分と収納空部の内壁部分とを一体化
し、内壁部分の過度な収縮を防止し、記録ヘッドの構造
上の信頼性を高める。また、固定基台によって圧電素子
からの反力を受け止め、クロストークを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂製のヘッドケ
ース内部に形成した収納空部内に、圧力源となる圧電素
子を配設したインクジェット式記録ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のインクジェット式記録ヘッド
は、先端面に流路ユニットを接合可能なヘッドケースを
備えている。このヘッドケースは、樹脂によって構成さ
れ、その内部には先端面と基端面とに開口した収納空部
を形成する。

【０００３】流路ユニットは、流路形成部材の一方の面
に振動板を、他方の面にノズルプレートをそれぞれ接着
して一体化してあり、内部には複数の圧力室や各圧力室
に連通した共通インク室等を備える。そして、各圧力室
に対応させて、ノズルプレートにはドット形成密度に対
応した間隔で複数のノズル開口部を列状に開設し、振動
板には複数のアイランド部を形成する。

【０００４】一方、収納空部には圧電素子を収納する。
この圧電素子は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺ
Ｔ）からなるセラミックス製の圧電材料を間に挟んで電
極層を積層した板状部材を、ドット形成密度に対応した
間隔で櫛歯状に切断して構成する。このような圧電素子
は、自由端部を固定部材の縁から突出させた片持ち梁の
状態で固定部材に接着されている。

【０００５】そして、圧電素子を収納空部内に固定する
には、自由端部の先端である櫛歯先端を収納空部の先端
側の開口部に臨ませ、この櫛歯先端を振動板のアイラン
ド部に当接させた状態で固定部材を収納空部の内壁面に
接着する。

【０００６】上記の構成を有する記録ヘッドでは、例え
ば、圧電素子を伸長させることにより振動板を圧力室側
に押し込んで圧力室内のインクを加圧し、この圧力によ
ってノズル開口からインク滴を吐出させる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この記録ヘ
ッドでは、接着によって圧電素子をヘッドケースに固定
している。このため、接着時の温度を使用時の温度より
も高く設定する必要がある。この接着作業は、例えば、
摂氏６０度程度の温度の下で行われている。なお、ヘッ
ドケース内における圧電素子の取付位置の調整も、接着
作業時に行われている。

【０００８】ここで、ヘッドケースは樹脂製であり圧電
素子はセラミックス製であるので、ヘッドケースの線膨
張率の方が圧電素子の線膨張率よりも大きい。このた
め、接着作業時の温度（摂氏６０度程度）から室温（摂
氏２０度程度）に戻った場合、ヘッドケースの方が圧電
素子よりも縮む度合いが大きい。従って、接合時に収納
空部の先端側の開口部と櫛歯先端とを同一面上に位置合
わせしても、室温に戻る際に開口部と櫛歯先端との間で
相対的な変位が生じ、室温に戻った状態では櫛歯先端が
開口部よりもヘッドケースの外側に突出してしまう。

【０００９】例えば、代表的なヘッドケースの材料であ
るエポキシ系樹脂の線膨張率は１２×１０^−６／℃であ
り、代表的な圧電素子の線膨張率は、４×１０^−６／℃
である。そして、接着時の温度と室温との差を４０度、
圧電素子の自由端部の長さを３ｍｍとした場合には、室
温に戻した際に圧電素子の櫛歯先端が収納空部の開口部
よりも、約１μｍヘッドケースの外側に突出してしま
う。

【００１０】このような圧電素子の突出は、流路ユニッ
トを構成する振動板の破断、振動板と流路形成部材との
剥離、アイランド部と弾性体膜との剥離といった不具合
の原因となり、構造上の信頼性を低下させる。

【００１１】そして、圧電素子の突出を防止するため、
圧電素子とヘッドケースとの間に介在する固定部材を、
圧電素子と線膨張率が同等なセラミックスによって構成
することが考えられる。

【００１２】しかしながら、固定部材を単にセラミック
スによって構成した場合には、隣り合うノズル開口部間
のクロストークが大きくなってしまうという問題が生じ
る。即ち、セラミックスでは剛性と質量とが不十分であ
り、圧電素子によってアイランド部を押圧した際に、圧
電素子からの反力を受け止め切れない。そして、この反
力が固定部材を通じて隣の圧電素子に伝わってこの隣の
圧電素子が振動し、クロストークが大きくなってしま
う。

【００１３】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、圧電素子の突出を防止して構造上の信頼
性を高め、尚且つ、クロストークも防止できるインクジ
ェット式記録ヘッドを提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために提案されたものであり、請求項１に記載の
ものは、先端面に開口部を有し、該開口部に連通する収
納空部を内部に形成した樹脂製のヘッドケースと、ヘッ
ドケースの先端面に取り付けられ、ノズル開口部を有す
る流路ユニットと、圧電材料と電極層とを積層した圧電
素子と、この圧電素子の基端部分を表面に接合して自由
端部を接合端から突出させた状態で固定する固定部材と
を備え、圧電素子の自由端部の先端を収納空部の前記開
口部に臨ませた状態で固定部材を収納空部側に固定し、
圧電素子の先端を流路ユニットに当接させたインクジェ
ット式記録ヘッドにおいて、前記固定部材を高剛性材料
によって構成し、圧電素子の自由端部に対応する収納空
部の内壁部分に、圧電素子と線膨張率が同等な部材を、
内壁部分と一体化した状態で設けたことを特徴とする。

【００１５】請求項２に記載のものは、圧電素子と線膨
張率が同等な前記部材によって構成した基台を、前記固
定部材と収納空部の内壁との間に介在させ、該基台の先
端部分を、固定部材の接合端より先方に突出させて圧電
素子の自由端の先端以内に延在させたことを特徴とする
請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッドである。

【００１６】請求項３に記載のものは、収納空部の前記
開口部内に、収納空部の内壁の一部を、対向する内壁側
に突出させて張り出し部を形成し、この張り出し部に前
記基台の先端を当接させたことを特徴とする請求項２に
記載のインクジェット式記録ヘッドである。

【００１７】請求項４に記載のものは、収納空部の前記
開口部内に、収納空部の内壁の一部を、対向する内壁側
に突出させて張り出し部を形成し、圧電素子と線膨張率
が同等な前記部材を張り出し部内に埋設したことを特徴
とする請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッドで
ある。

【００１８】請求項５に記載のものは、圧電素子と線膨
張率が同等な前記部材を収納空部の開口部の内壁に固定
して張り出し部とし、前記固定部材の先端を張り出し部
に当接したことを特徴とする請求項１に記載のインクジ
ェット式記録ヘッドである。

【００１９】請求項６に記載のものは、前記高剛性材料
は、遷移元素の合金であることを特徴とする請求項１か
ら請求項５の何れかに記載のインクジェット式記録ヘッ
ドである。

【００２０】請求項７に記載のものは、圧電素子と線膨
張率が同等な前記部材は、遷移元素の合金であることを
特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載のイン
クジェット式記録ヘッドである。

【００２１】請求項８に記載のものは、前記高剛性材料
と圧電素子と線膨張率が同等な前記部材とを、同一の遷
移元素の合金によって構成し、固定部材と基台とを一体
に成形したことを特徴とする請求項２又は請求項３に記
載のインクジェット式記録ヘッドである。

【００２２】請求項９に記載のものは、前記遷移元素の
合金は、タングステン合金であることを特徴とする請求
項６から請求項８に記載のインクジェット式記録ヘッド
である。

【００２３】請求項１０に記載のものは、前記ヘッドケ
ースと流路ユニットとの間に、遷移元素の合金からなる
緩衝部材を介在させたことを特徴とする請求項１から請
求項９の何れかに記載のインクジェット式記録ヘッドで
ある。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して説明する。

【００２５】図１は、縦振動モードの圧電素子１を用い
たインクジェット式記録ヘッド２（以下、記録ヘッド２
という。）の一実施形態の断面図である。

【００２６】記録ヘッド２は、先端面に流路ユニット３
を接合した箱体状のヘッドケース４を備える。本実施形
態では、このヘッドケース４を、熱硬化性のエポキシ系
樹脂によって構成してある。なお、このエポキシ系樹脂
の線膨張率は、例えば、１１．０〜１２．０×１０^−６
／℃である。

【００２７】ヘッドケース４の内部には収納空部５を形
成する。この収納空部５は、圧電素子１を収納するため
の室であり、先端面と、この先端面とは反対側の基端面
とに開口部を有し、これらの開口部に連通して設けてあ
る。

【００２８】この収納空部５の先端側開口部内には、張
り出し部３１を形成してある。本実施形態では、収納空
部５の内壁の一部を対向する内壁側に突出させることに
よって張り出し部３１を形成する。

【００２９】そして、圧電素子１を基端側の開口部から
挿入して櫛歯先端６を先端側の開口部に臨ませ、この櫛
歯先端６を、流路ユニット３のアイランド部７に当接さ
せた状態で圧電素子１を収納空部５内に固定する。この
圧電素子１は、後述するように、固定部材８の一方の表
面に接合されており、固定部材８と収納空部５の内壁表
面９との間に介在する基台１０を介して収納空部５内に
固定される。

【００３０】また、ヘッドケース４の基端面には、プリ
ンタコントローラ（図示せず）からの電気信号を圧電素
子１に供給するためのプリント基板１１を接合する。こ
のプリント基板１１の表面には電気信号を供給するため
の配線パターンを形成してある。また、プリント基板１
１の厚さ方向を貫通させてテープ用開口１２を開設して
ある。そして、配線パターンの接続端子には、テープ用
開口１２を通じて引き出されたフレキシブルテープ１３
の一方の端部が半田付けによって接合してあり、圧電素
子１にはフレキシブルテープ１３の他方の端部が半田付
けによって接合してある。従って、配線パターンと圧電
素子１とはフレキシブルテープ１３を通じて電気的に導
通している。なお、このフレキシブルテープ１３の表面
にはドライバＩＣ１４を実装してあり、このドライバＩ
Ｃ１４によってプリンタコントローラからの電気信号を
変換して圧電素子１に供給する。

【００３１】流路ユニット３は、流路形成部材２１を間
に挟んでノズルプレート２２と弾性板２３を両側に積層
することにより構成してある。

【００３２】ノズルプレート２２は、ドット形成密度に
対応したピッチで複数のノズル開口部２４を副走査方向
に並べて開設した板状部材であり、例えば、ステンレス
板によって構成してある。

【００３３】流路形成部材２１は、隔壁部によって区画
されて副走査方向に並べられた複数の圧力室２５や、イ
ンク供給部２６を通じて各圧力室２５と連通した細長い
共通インク室２７を形成した板材であり、シリコンウエ
ハーをエッチング加工して構成される。

【００３４】弾性板２３は、圧力室２５と共通インク室
２７の一方の開口面を封止する部材であり、ステンレス
板２８上に弾性体膜２９をラミネートした二重構造であ
る。そして、圧力室２５に対応した部分のステンレス板
２８をエッチング加工して圧電素子１の櫛歯先端６を当
接させるためのアイランド部７を形成し、このアイラン
ド部７の周囲を弾性体膜２９だけにしてある。

【００３５】上記した構成からなるノズルプレート２
２、流路形成部材２１、および弾性板２３を積層して流
路ユニット３に組み立てる場合には、流路形成部材２１
を間に挟んで、ノズルプレート２２を流路形成部材２１
の一方の面に接着するとともに、ステンレス板２８が外
側に位置する状態で弾性板２３を流路形成部材２１の他
方の面に接着する。この様にして流路ユニット３を組み
立てると、流路形成部材２１の各圧力室２５及び共通イ
ンク室２７の一方の開口面がそれぞれ弾性板２３により
封止されるとともに、インク供給部２６の上面開口が弾
性板２３で覆われ、また、各圧力室２５および共通イン
ク室２７の他方の開口面がノズルプレート２２により閉
塞される。また、流路ユニット３の取付状態において、
共通インク室２７にはインク供給管３０が連通し、この
インク供給管３０を通じてインクカートリッジ（図示せ
ず）からのインクが共通インク室２７に供給される。

【００３６】上記の構成を有する記録ヘッド２を組み立
てるには、ヘッドケース４の先端面に流路ユニット３を
接着剤によって接合し、一体に接合した圧電素子１、基
台１０、固定部材８を、櫛歯先端６を先頭にして基端側
の開口部から収納空部５内に挿入する。そして、基台１
０の先端を張り出し部３１の基端面（図において上面）
に当接させて挿入方向の位置決めを行い、さらに、櫛歯
先端６をアイランド部７に当接させるように位置合わせ
して、基台１０を収納空部５の内壁表面９に接着する。
この接着作業時の温度は、接着剤の特性によって調整さ
れ、使用時の温度より高温、例えば、摂氏６０度で行わ
れる。

【００３７】なお、この接着時において、張り出し部３
１の基端面に基台１０の先端を当接させているので、圧
電素子１を収納空部５に挿入するだけで圧電素子１の挿
入方向の位置決めを行うことができる。このため、接着
時における位置決め作業を容易に行うことができる。

【００３８】ヘッドケース４に流路ユニット３と圧電素
子１とを接合したならば、ヘッドケース４の基端面にプ
リント基板１１を載置してフレキシブルテープ１３の一
方の端部をプリント基板１１の接続端子に半田付けして
記録ヘッド２に纏める。

【００３９】次に、上記した圧電素子１、固定部材８及
び基台１０について説明する。

【００４０】本実施形態の圧電素子１は、セラミックス
製の圧電材料を間に電極層を挟んで積層した振動子板
を、ドット形成密度に対応したピッチで櫛歯状に歯割り
して構成してあり、圧電材料の積層方向と直交する振動
子長手方向に伸縮する縦振動モードの圧電素子１であ
る。なお、この圧電素子１の線膨張率は約４．０×１０
^−６／℃である。

【００４１】この櫛歯状の圧電素子１は、上記したよう
に固定部材８と基台１０を介して収納空部５内に固定さ
れる。即ち、圧電素子１は、基端部分を固定部材８の一
方の表面に接着剤によって接合してあり、自由端部を固
定部材８との接合端から突出させた片持ち梁の状態で固
定されている。そして、圧電素子１との接合面とは反対
側となる固定部材８の他方の表面は、基台１０の一方の
表面に接合してあり、基台１０の他方の表面を収納空部
５の内壁表面９に接合してある。

【００４２】固定部材８は、高い剛性を備えた高剛性材
料によって構成した板状部材であり、例えば、ステンレ
ス板等の金属材料やタングステン合金によって構成す
る。このように、固定部材８を高剛性材料によって構成
した理由は、クロストークを防止するためである。即
ち、固定部材８を高剛性材料によって構成することによ
り、圧電素子１を伸長させた際に生じる反力を固定部材
８によって受け止めることができるので、この反力が固
定部材８を通じて隣の圧電素子１に伝わるのを防止する
ことができる。

【００４３】ここで、固定部材８に用いるタングステン
合金について説明する。このタングステン合金は、本願
発明における遷移元素の合金の一種であり、タングステ
ンとバインダーとを混合した粉末を焼結することにより
作成される焼結超重合金である。

【００４４】このタングステン合金は、高密度、高剛
性、低線膨張、高熱伝導、高靱性、切削加工が可能等の
特性を備えている。例えば、密度が１７．０〜１８．４
ｇ／ｃｍ^２と高密度であり、ヤング率が２８０００〜３
６０００ｋｇｆ／ｍｍ^２と高く、線膨張率が５．２〜
６．０×１０^−６／℃と小さく圧電素子１の線膨張率
（４．０×１０^−６／℃）とほぼ同等であり、熱伝導率
が０．１８〜０．２３ｃａｌ／ｄｅｇ・ｃｍ・ｓｅｃと
高い。

【００４５】そして、このような特性を有するタングス
テン合金を固定部材８に使用すると、固定部材８の質量
及び剛性が充分確保でき、クロストークの発生を確実に
防止できる。

【００４６】基台１０は、伸縮制御部材の一種として機
能する部材であり、圧電素子１と線膨張率が同等な部材
としての低線膨張材によって構成した板状部材である。
この基台１０には、上記したタングステン合金（本願発
明における遷移元素の合金の一種）やセラミックス、ガ
ラス等を用いることができる。

【００４７】この基台１０の先端部分は、固定部材８と
の重合端から流路ユニット３側の先方に向けて突出さ
れ、基台１０の先端が圧電素子１の櫛歯先端（自由端）
６以内に位置するように圧電素子１の自由端部に対応し
て延在させてある。

【００４８】具体的には、ヘッドケース４の先端面より
も少し手前に設けた張り出し部３１に当接するまで、基
台１０の先端部分を突出させてある。

【００４９】そして、基台１０は、収納空部５の内壁表
面９に接着によって接合され、収納空部５の内壁部分と
一体化した状態で設けてある。

【００５０】基台１０を圧電素子１と線膨張率が同等な
低線膨張材料によって構成した理由は、接着時と使用時
との温度差及び圧電素子１とヘッドケース４との線膨張
率の差に起因して生じる収納空部５の内壁部分（即ち、
内壁表面９とその近傍部分。以下、同様）の伸縮を、基
台１０（低線膨張材）によって抑えるためである。

【００５１】即ち、上記の低線膨張材料によって構成し
た基台１０を収納空部５の内壁表面９に接着して内壁部
分と一体化すると、接着時の温度（例えば摂氏６０度）
から使用時の温度（例えば摂氏２０度）に温度を下げた
際に、基台１０は、圧電素子１と同じように収縮する。
そして、この基台１０によって収納空部５の内壁部分の
収縮が抑制される。

【００５２】その結果、収納空部５の内壁部分の収縮が
圧電素子１の収縮と同程度になるので、接着時に位置合
わせした収納空部５の先端側の開口部と櫛歯先端６との
位置関係が、使用温度に戻った際においても維持され、
開口部と櫛歯先端６とをほぼ同一面上にあわせることが
できる。

【００５３】これにより、ヘッドケース４が使用時に比
較的大きく収縮することに起因して生じる圧電素子１の
相対的な突出が防止でき、弾性板２３の破断、弾性板２
３と流路形成部材２１との剥離、アイランド部７の剥離
等といった流路ユニット３の破壊を防止することができ
る。

【００５４】このように本実施形態では、圧電素子１の
相対的な変位による収納空部５の開口部からの突出を防
止できるので、記録ヘッド２の構造上の信頼性を向上さ
せることができる。同時に、高剛性な固定部材８によっ
て圧電素子１の反力を受け止めるので、クロストークも
確実に防止できる。

【００５５】なお、上記のタングステンは、周期律表で
第６周期６A族に属する遷移元素（前期遷移元素）の一
種である。そして、この遷移元素は、隣り合う原子番号
の性質が類似するという特徴がある。従って、このタン
グステン以外の遷移元素であってもタングステン合金と
同等の合金を作成できる可能性があり、このような遷移
元素の合金であれば、固定部材８や基台１０として使用
することができる。特にタンタル（Ｔａ）やモリブデン
（Ｍｏ）、イリジウム（Ｉｒ）が線膨張率、密度、剛性
が類似（値が近い）しているという点から適している。

【００５６】また、上記の実施形態では、基台１０の先
端とヘッドケース４の先端面との間に張り出し部３１を
設けたものを例示したが、図２に示すように、基台１０
の先端をヘッドケース４の先端面まで延在させるように
構成しても良い。

【００５７】そして、図１のように張り出し部３１を設
けた構成では、上記したように圧電素子１の挿入方向の
位置決めを容易に行うことができる。また、基台１０と
ヘッドケース４との線膨張率の差に起因して生じる応力
を、張り出し部３１によって吸収させることもできる。

【００５８】一方、図２のように基台１０の先端をヘッ
ドケース４の先端面まで延在させた構成では、圧電素子
１の自由端先端（櫛歯先端６）から自由端基端（固定部
材８との重合端）までの範囲における基台１０の長さを
最も大きくすることができるので、収納空部５の内壁部
分の収縮を一層確実に抑えることができる。

【００５９】ところで、上記したタングステン合金は、
固定部材８に求められる高い剛性及び質量と、基台１０
に求められる低線膨張率とを兼ね備えた部材である。こ
の点に着目すれば、タングステン合金を用いることによ
り、固定部材８と基台１０とを一体成型することができ
る。

【００６０】図３は、タングステン合金を用いて上記の
固定部材と基台を一体成形した実施形態である。同図に
おいて、符号３４は固定基台であり、図１及び図２で説
明した実施形態における固定部材８及び基台１０を纏め
たブロック状の部材である。

【００６１】この固定基台３４は、接着温度から使用温
度に温度を戻した際に収納空部５の内壁部分の収縮を抑
制する伸縮制御部材として機能し、収納空部５における
先端側の開口部からの圧電素子１の過度な突出を防止
し、流路ユニット３の破壊を防止する。

【００６２】一方、圧電素子１が伸縮した際には、固定
基台３４は、圧電素子１の反力を確実に受け止めてクロ
ストークの発生を防止する。

【００６３】そして、本実施形態では、固定基台３４を
１つのブロック状部材によって構成してあるので、固定
部材８と基台１０とを分割した構成に比べて高い剛性を
得ることができる。従って、圧電素子１の過度な突出に
よる流路ユニット３の破壊やクロストークの発生を一層
確実に防止することができる。

【００６４】なお、この固定基台３４を構成するタング
ステン合金は、高い熱伝導率を有する。従って、この固
定基台３４をフレキシブルテープ１３に実装したドライ
バＩＣ１４（回路素子）の放熱部材として機能させるこ
ともできる。即ち、フレキシブルテープ１３とは反対側
のドライバＩＣ１４の外側表面と、固定基台３４の圧電
素子接合面との隙間を熱伝導性の高い接着剤３５で接合
して、ドライバＩＣ１４を固定基台３４に固定する。な
お、ドライバＩＣ１４の外側表面と固定基台３４の圧電
素子接合面との隙間は０．５ｍｍ程度と狭いため、接着
剤によって容易に接合できる。

【００６５】このように、ドライバＩＣ１４の外側表面
と固定基台３４の圧電素子接合面とを熱伝導性の高い接
着剤３５で接合したので、ドライバＩＣ１４の熱は、接
着剤３５を通って固定基台３４に伝わり、この固定基台
３４内を通ってヘッドケース４に伝わる。そして、この
ヘッドケース４から外部に放熱される。

【００６６】このため、ドライバＩＣ１４の温度を低く
維持することができ、ドライバＩＣ１４の誤動作等の不
具合を防止することができる。

【００６７】ところで、上記した各実施形態では、固定
部材８と基台１０とを重合して接合したものや（図１，
図２）、固定部材８と基台１０を一体化した固定基台３
４を用いたもの（図３）を例示したが、収納空部５の内
壁部分の収縮を少なくするという観点からすれば、圧電
素子１の自由端部分に対応する収納空部５の内壁部分に
伸縮制御部材を取り付けてもよい。以下、このように構
成した実施形態について説明する。

【００６８】図４に示す実施形態では、圧電素子１の櫛
歯先端６から固定部材８との接合端の範囲における収納
空部５の内壁表面９にブロック状の低線膨張材を配設
し、この低線膨張材によって張り出し部４１を構成して
いる。

【００６９】この低線膨張材は、圧電素子１と線膨張率
が同等な低線膨張材料、例えば、上記のタングステン合
金、セラミックス、ガラス等によって構成してあり、収
納空部５の内壁表面９に接着剤によって接合してある。

【００７０】これに伴い、圧電素子１を接合した固定部
材８は、先端が張り出し部４１の基端面に当接した状態
で収納空部５内に位置する。従って、張り出し部４１と
の当接により、挿入方向の位置決めがなされ、この位置
決めされた状態で内壁表面９に直接接着される。なお、
この固定部材８は、上記の実施形態と同様な高剛性材料
によって構成する。

【００７１】この実施形態においては、低線膨張材４１
が伸縮制御部材として機能し、収納空部５の先端開口か
らの圧電素子１の過度な突出を防止し、流路ユニット３
の破壊を防止する。また、圧電素子１の伸長時において
は、固定部材８が圧電素子１の反力を受け止めてクロス
トークの発生を防止する。従って、構造上の信頼性を高
めつつクロストークも防止できる。

【００７２】また、図５に示す実施形態では、収納空部
５の開口部内に、収納空部５の内壁の一部を対向する内
壁側に突出させて張り出し部４４を形成し、この張り出
し部４４内にインサート成型によって低線膨張材４５を
埋設してある。なお、この実施形態の低線膨張材４５
も、圧電素子１と線膨張率が同等な低線膨張材料、例え
ば、上記のタングステン合金、セラミックス、ガラス等
によって構成してある。

【００７３】また、圧電素子１を接合した固定部材８
は、図４の実施形態と同様に高剛性材料によって構成し
てあり、張り出し部４４の基端面（図５の上面）に先端
面を当接させることにより、収納空部５内における位置
決めがなされている。

【００７４】そして、本実施形態では、張り出し部４４
内に配設した低線膨張材４５が伸縮制御部材として機能
し、収納空部５の先端側の開口部からの圧電素子１の過
度な突出を防止し、流路ユニット３の破壊を防止する。
また、圧電素子１の伸長時においては、固定部材８が圧
電素子１の反力を受け止めてクロストークの発生を防止
する。

【００７５】なお、上記した各実施形態では、固定部材
８が接合される収納空部５の内壁部分に低線膨張材４
１，４５を配設したものを例示したが、固定部材８の接
合面と対向する側の内壁部分に低線膨張材４１，４５を
配設してもよい。

【００７６】ところで、上記した流路ユニット３の流路
形成部材２１は、シリコンによって構成してある。この
シリコンの線膨張率は、例えば、２．３×１０^−６／℃
であり、圧電素子１よりもさらに小さい。そして、ヘッ
ドケース４は、圧電素子１の伸縮方向だけでなく先端面
の面方向にも膨張・収縮する。

【００７７】従って、ヘッドケース４と流路ユニット３
との接合面については、接着時の温度と使用時の温度と
の温度差によって面方向の応力が加わっている。

【００７８】図６は、この面方向の応力を緩和するよう
にした実施形態である。即ち、上記したタングステン合
金の線膨張率は、５．２〜６．０×１０^−６／℃であ
り、ヘッドケース４の線膨張率（１１．０〜１２．０×
１０^−６／℃）と流路形成部材２１の線膨張率との間の
値である。

【００７９】そこで、本実施形態では、タングステン合
金からなる板状の緩衝部材５１を、ヘッドケース４と流
路ユニット３との間に介在させている。

【００８０】そして、緩衝部材５１を介在させることに
より、ヘッドケース４と緩衝部材５１との接合面に加わ
る面方向の応力と、緩衝部材５１と流路ユニット３との
接合面に加わる面方向の応力とを、ヘッドケース４と流
路ユニット３とを直接接合した際において接合面に加わ
る応力よりも小さくすることができる。

【００８１】従って、ヘッドケース４と流路ユニット３
との間における接合の信頼性を向上させることができ
る。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように本発明は以下の効果
を奏する。

【００８３】請求項１から請求項５に記載の発明によれ
ば、圧電素子の自由端部に対応する収納空部の内壁部分
に、圧電素子と線膨張率が同等な部材を内壁部分と一体
化した状態で取り付けたので、接着時の温度から使用時
の温度に温度が戻った際に低線膨張材が収納空部の内壁
部分の収縮を制御し、収納空部の内壁部分の収縮度合い
を圧電素子の収縮度合いとほぼ同じにすることができ
る。

【００８４】このため、使用温度下において、圧電素子
が収納空部の開口部から過度に突出することを防止する
ことができ、流路ユニットの破壊等の不具合を防止でき
る。従って、記録ヘッドの構造上の信頼性を高めること
ができる。

【００８５】さらに、固定部材を高剛性部材によって構
成しているので、圧電素子からの反力を固定部材によっ
て受け止めることができる。このため、反力が隣りの圧
電素子に伝わってしまうのを防止することができ、クロ
ストークを確実に防止することができる。

【００８６】請求項６から請求項９に記載の発明によれ
ば、高剛性材料や圧電素子と線膨張率が同等な部材を遷
移元素の合金によって構成したので、高い剛性が得られ
てクロストークを確実に防止できると共に、収納空部の
内壁部分の収縮度合いを圧電素子の収縮度合いとほぼ同
じにすることができ圧電素子の収納空部の先端開口から
の突出を確実に防止することができ、記録ヘッドの構造
上の信頼性を一層高めることができる。

【００８７】請求項１０に記載の発明によれば、ヘッド
ケースと流路ユニットとの間に、遷移元素の合金からな
る緩衝部材を介在させたので、ヘッドケースと緩衝部材
との接合面に加わる面方向の応力と、緩衝部材と流路ユ
ニットとの接合面に加わる面方向の応力とを、ヘッドケ
ースと流路ユニットとの接合面に加わる応力よりも小さ
くすることができる。従って、ヘッドケースと流路ユニ
ットとの間における接合の信頼性を高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を説明する図である。

【図２】基台をヘッドケース先端面まで延出した実施形
態を説明する図である。

【図３】タングステン合金によって形成した固定基台に
より構成した実施形態を説明する図である。

【図４】低線膨張材を収納空部の内壁表面の先端部分に
取り付けた実施形態を説明する図である。

【図５】収納空部の内壁部分に設けたオーバーハング部
に低線膨張材をインサート成型した実施形態を説明する
図である。

【図６】ヘッドケースと流路ユニットとの間にタングス
テン合金によって構成した緩衝部材を介在させた実施形
態を説明する図である。

【符号の説明】１圧電素子２インクジェット式記録ヘッド３流路ユニット４ヘッドケース５収納空部６櫛歯先端７アイランド部８固定部材９収納空部の内壁表面１０基台１１プリント基板１２テープ用開口１３フレキシブルテープ１４ドライバＩＣ２１流路形成部材２２ノズルプレート２３弾性板２４ノズル開口部２５圧力室２６インク供給部２７共通インク室２８ステンレス板２９弾性体膜３０インク供給管３１張り出し部３４固定基台３５接着剤４１低線膨張材４４張り出し部４５低線膨張材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先端面に開口部を有し、該開口部に連通
する収納空部を内部に形成した樹脂製のヘッドケース
と、ヘッドケースの先端面に取り付けられ、ノズル開口
部を有する流路ユニットと、圧電材料と電極層とを積層
した圧電素子と、この圧電素子の基端部分を表面に接合
して自由端部を接合端から突出させた状態で固定する固
定部材とを備え、圧電素子の自由端部の先端を収納空部
の前記開口部に臨ませた状態で固定部材を収納空部側に
固定し、圧電素子の先端を流路ユニットに当接させたイ
ンクジェット式記録ヘッドにおいて、前記固定部材を高剛性材料によって構成し、圧電素子の自由端部に対応する収納空部の内壁部分に、
圧電素子と線膨張率が同等な部材を、内壁部分と一体化
した状態で設けたことを特徴とするインクジェット式記
録ヘッド。
【請求項２】圧電素子と線膨張率が同等な前記部材に
よって構成した基台を、前記固定部材と収納空部の内壁
との間に介在させ、該基台の先端部分を、固定部材の接合端より先方に突出
させて圧電素子の自由端の先端以内に延在させたことを
特徴とする請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッ
ド。
【請求項３】収納空部の前記開口部内に、収納空部の
内壁の一部を、対向する内壁側に突出させて張り出し部
を形成し、この張り出し部に前記基台の先端を当接させ
たことを特徴とする請求項２に記載のインクジェット式
記録ヘッド。
【請求項４】収納空部の前記開口部内に、収納空部の
内壁の一部を、対向する内壁側に突出させて張り出し部
を形成し、圧電素子と線膨張率が同等な前記部材を張り
出し部内に埋設したことを特徴とする請求項１に記載の
インクジェット式記録ヘッド。
【請求項５】圧電素子と線膨張率が同等な前記部材を
収納空部の開口部の内壁に固定して張り出し部とし、前
記固定部材の先端を張り出し部に当接したことを特徴と
する請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項６】前記高剛性材料は、遷移元素の合金であ
ることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記
載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項７】圧電素子と線膨張率が同等な前記部材
は、遷移元素の合金であることを特徴とする請求項１か
ら請求項６の何れかに記載のインクジェット式記録ヘッ
ド。
【請求項８】前記高剛性材料と圧電素子と線膨張率が
同等な前記部材とを、同一の遷移元素の合金によって構
成し、固定部材と基台とを一体に成形したことを特徴と
する請求項２又は請求項３に記載のインクジェット式記
録ヘッド。
【請求項９】前記遷移元素の合金は、タングステン合
金であることを特徴とする請求項６から請求項８に記載
のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項１０】前記ヘッドケースと流路ユニットとの
間に、遷移元素の合金からなる緩衝部材を介在させたこ
とを特徴とする請求項１から請求項９の何れかに記載の
インクジェット式記録ヘッド。