JP2001270112A

JP2001270112A - インクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置

Info

Publication number: JP2001270112A
Application number: JP2000084786A
Authority: JP
Inventors: Hajime Mizutani; 肇水谷
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-03-24
Filing date: 2000-03-24
Publication date: 2001-10-02

Abstract

(57)【要約】【課題】各圧力発生室間のクロストークを防止すると
共に振動板の変位量の低下を抑えたインクジェット式記
録ヘッド及びインクジェット式記録装置を提供する。【解決手段】ノズル開口に連通する圧力発生室１２が
複数の隔壁１１によって画成される流路形成基板１０
と、圧力発生室１２の一部を構成する振動板を介して圧
力発生室１２に対応する領域に設けられて圧力発生室内
１２に圧力変化を生じさせる圧電素子３００とを具備す
るインクジェット式記録ヘッドにおいて、流路形成基板
１０の隔壁１１に対向する領域には、振動板との間に画
成されて各圧力発生室１２の少なくとも幅方向一方側に
連通するスリット部１５と、隣接する圧力発生室１２の
スリット部１５同士を連通する連通路１６とを有するこ
とにより、スリット部１５内のインクに流動性が生じ
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、インク滴を吐出す
るノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構
成し、この振動板を介して圧電素子を設けて、圧電素子
の変位によりインク滴を吐出させるインクジェット式記
録ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インク滴を吐出するノズル開口と連通す
る圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧
電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧して
ノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式
記録ヘッドには、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦
振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、た
わみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものの
２種類が実用化されている。

【０００３】前者は圧電素子の端面を振動板に当接させ
ることにより圧力発生室の容積を変化させることができ
て、高密度印刷に適したヘッドの製作が可能である反
面、圧電素子をノズル開口の配列ピッチに一致させて櫛
歯状に切り分けるという困難な工程や、切り分けられた
圧電素子を圧力発生室に位置決めして固定する作業が必
要となり、製造工程が複雑であるという問題がある。

【０００４】これに対して後者は、圧電材料のグリーン
シートを圧力発生室の形状に合わせて貼付し、これを焼
成するという比較的簡単な工程で振動板に圧電素子を作
り付けることができるものの、たわみ振動を利用する関
係上、ある程度の面積が必要となり、高密度配列が困難
であるという問題がある。

【０００５】一方、後者の記録ヘッドの不都合を解消す
べく、特開平５−２８６１３１号公報に見られるよう
に、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧
電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィ法に
より圧力発生室に対応する形状に切り分けて各圧力発生
室毎に独立するように圧電素子を形成したものが提案さ
れている。

【０００６】これによれば圧電素子を振動板に貼付ける
作業が不要となって、リソグラフィ法という精密で、か
つ簡便な手法で圧電素子を作り付けることができるばか
りでなく、圧電素子の厚みを薄くできて高速駆動が可能
になるという利点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧力発
生室を高密度で配列した場合、各圧力発生室間の隔壁の
厚さが小さくなることによって隔壁の剛性が不足し、各
圧力発生室間のクロストークが発生するという問題があ
る。

【０００８】このような問題を解決するために、例え
ば、縦振動モードの圧電アクチュエータでは、圧力発生
室の振動板側に幅広部を設け、それ以外の部分の圧力発
生室の幅を小さくして隔壁の厚さを大きくする構造が考
えられている。しかし、このような構造では、幅広部内
のインクに流動性がないため、圧電素子の駆動による振
動板の変形を妨げ、十分な変位が得られないという問題
がある。

【０００９】本発明は、このような事情に鑑み、振動板
の変位を阻害することなく各圧力発生室間のクロストー
クを防止したインクジェット式記録ヘッド及びインクジ
ェット式記録装置を提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の第１の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が
複数の隔壁によって画成される流路形成基板と、前記圧
力発生室の一部を構成する振動板を介して前記圧力発生
室に対応する領域に設けられて前記圧力発生室内に圧力
変化を生じさせる圧電素子とを具備するインクジェット
式記録ヘッドにおいて、前記流路形成基板の前記隔壁に
対向する領域には、前記振動板との間に画成されて各圧
力発生室の少なくとも幅方向一方側に連通するスリット
部と、隣接する圧力発生室のスリット部同士を連通する
連通路とを有することを特徴とするインクジェット式記
録ヘッドにある。

【００１１】かかる第１の態様では、各圧力発生室間の
隔壁の厚さを大きくすることができ、剛性を高めること
ができる。また、連通路によってスリット部を連通する
ことにより、スリット部内のインクに流動性が生じるた
め、圧電素子の駆動による振動板の変位を阻害すること
がない。

【００１２】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記連通路が、各隔壁に対向する領域に複数個設け
られて各スリット部が複数箇所で連通されていることを
特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００１３】かかる第２の態様では、より効果的に、ス
リット部内のインクに流動性が生じる。

【００１４】本発明の第３の態様は、第２の態様におい
て、前記連通路が前記圧力発生室の長手方向端部近傍に
設けられていることを特徴とするインクジェット式記録
ヘッドにある。

【００１５】かかる第３の態様では、振動板の変位量が
比較的大きい圧力発生室の長手方向端部で、振動板の変
位の阻害が防止されるため、振動板の変位量が実質的に
向上する。

【００１６】本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか
の態様において、前記連通路は、前記圧力発生室の幅方
向両側で、それぞれ前記圧力発生室の長手方向の異なる
位置に設けられていることを特徴とするインクジェット
式記録ヘッドにある。

【００１７】かかる第４の態様では、連通路の位置をず
らすことにより、各圧力発生室間でのインクの流れの干
渉が防止される。

【００１８】本発明の第５の態様は、第１〜４の何れか
の態様において、前記スリット部の前記流路形成基板の
厚さ方向の深さが、０．５〜１０μｍであることを特徴
とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００１９】かかる第５の態様では、圧力発生室の容積
を増加させることなく排除体積の増加が得られるため、
インクの吐出効率が向上する。

【００２０】本発明の第６の態様は、第１〜５の何れか
の態様において、前記流路形成基板には、前記スリット
部と連通される空間である貯留部が設けられていること
を特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００２１】かかる第６の態様では、貯留部によって、
より効果的にスリット部内のインクに流動性が生じるた
め、圧電素子の駆動による振動板の変位の阻害がより確
実に防止される。

【００２２】本発明の第７の態様は、第６の態様におい
て、前記貯留部が、前記圧力発生室を区画する隔壁に対
向する領域に設けられていることを特徴とするインクジ
ェット式記録ヘッドにある。

【００２３】かかる第７の態様では、流路形成基板に貯
留部を形成する領域を新たに設け、ヘッドを大型化する
必要がない。

【００２４】本発明の第８の態様は、第７の態様におい
て、前記貯留部が、前記スリット部に対向する領域に前
記圧力発生室の長手方向に沿って略スリット状に設けら
れていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド
にある。

【００２５】かかる第８の態様では、圧力発生室等を形
成する際に、比較的容易に形成することができる。

【００２６】本発明の第９の態様は、第６〜８の何れか
の態様において、前記流路形成基板には、各圧力発生室
にインクを供給するリザーバが形成されており、該リザ
ーバが前記貯留部を兼ねることを特徴とするインクジェ
ット式記録ヘッドにある。

【００２７】かかる第９の態様では、スリット部のイン
クに流動性が生じると共に、リザーバから圧力発生室へ
のインク供給が容易となり、圧力発生室へのインク供給
部不足が解消される。

【００２８】本発明の第１０の態様は、第６〜９の何れ
かの態様において、前記貯留部の少なくとも一部が、可
撓性を有する可撓部材で封止されていることを特徴とす
るインクジェット式記録ヘッドにある。

【００２９】かかる第１０の態様では、可撓部材によっ
てインクの流動性をさらに向上することができ、より確
実に振動板の変位量が増加する。

【００３０】本発明の第１１の態様は、第１〜１０の何
れかの態様において、前記圧力発生室がシリコン単結晶
基板に異方性エッチングにより形成され、前記圧電素子
の各層が薄膜及びリソグラフィ法により形成されたもの
であることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドに
ある。

【００３１】かかる第１１の態様では、高密度のノズル
開口を有するインクジェット式記録ヘッドを大量且つ比
較的容易に製造することができる。

【００３２】本発明の第１２の態様は、第１〜１１の何
れかの態様のインクジェット式記録ヘッドを具備するこ
とを特徴とするインクジェット式記録装置にある。

【００３３】かかる第１２の態様では、ヘッドの特性を
向上したインクジェット式記録装置を実現することがで
きる。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下に本発明を実施形態に基づい
て詳細に説明する。

【００３５】（実施形態１）図１は、本発明の実施形態
１に係るインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図
であり、図２は、インクジェット式記録ヘッドの１つの
圧力発生室の長手方向における断面構造を示す図であ
る。

【００３６】図示するように、流路形成基板１０は、本
実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板か
らなる。流路形成基板１０としては、通常、１５０〜３
００μｍ程度の厚さのものが用いられ、望ましくは１８
０〜２８０μｍ程度、より望ましくは２２０μｍ程度の
厚さのものが好適である。これは、隣接する圧力発生室
間の隔壁の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるから
である。

【００３７】この流路形成基板１０には、例えば、異方
性エッチングすることにより、複数の隔壁１１により区
画された圧力発生室１２が幅方向に並設されている。ま
た、各圧力発生室１２の長手方向一端部には、各圧力発
生室１２の共通のインク室となるリザーバ１３が形成さ
れ、各圧力発生室１２の長手方向一端部とそれぞれイン
ク供給路１４を介して連通されている。

【００３８】また、流路形成基板１０の一方面側には、
例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ ₂）等の絶縁層から
なる、厚さ１〜２μｍの弾性膜５０が設けられ、その一
方の面で圧力発生室１２の一壁面を構成している。な
お、流路形成基板１０の他方面側には、弾性膜５０と同
様の絶縁層からなり、圧力発生室１２等を形成する際の
マスクとなる保護膜５５が設けられている。

【００３９】また、この流路形成基板１０の弾性膜５０
側表面の各隔壁１１に対応する領域には、各圧力発生室
１２に連通するスリット部１５が設けられている。ま
た、隣接するスリット部１５同士は、これらの幅よりも
狭い幅の連通路１６を介してそれぞれ連通している。す
なわち、本実施形態では、各圧力発生室１２は、スリッ
ト部１５及び連通路１６を介してそれぞれ連通してい
る。

【００４０】一方、流路形成基板１０の表面に設けられ
た保護膜５５上には、各圧力発生室１２のインク供給路
１４とは反対側で連通するノズル開口２１が穿設された
ノズルプレート２０が接着剤や熱溶着フィルム等を介し
て固着されている。なお、ノズルプレート２０は、厚さ
が例えば、０．１〜１ｍｍで、線膨張係数が３００℃以
下で、例えば２．５〜４．５［×１０^-6／℃］であるガ
ラスセラミックス、又は不錆鋼などからなる。ノズルプ
レート２０は、一方の面で流路形成基板１０の一面を全
面的に覆い、シリコン単結晶基板を衝撃や外力から保護
する補強板の役目も果たす。また、ノズルプレート２０
は、流路形成基板１０と熱膨張係数が略同一の材料で形
成するようにしてもよい。この場合には、流路形成基板
１０とノズルプレート２０との熱による変形が略同一と
なるため、熱硬化性の接着剤等を用いて容易に接合する
ことができる。

【００４１】ここで、インク滴吐出圧力をインクに与え
る圧力発生室１２の大きさと、インク滴を吐出するノズ
ル開口２１の大きさとは、吐出するインク滴の量、吐出
スピード、吐出周波数に応じて最適化される。例えば、
１インチ当たり３６０個のインク滴を記録する場合、ノ
ズル開口２１は数十μｍの直径で精度よく形成する必要
がある。

【００４２】また、流路形成基板１０の表面に設けられ
た弾性膜５０上には、厚さが例えば、約０．５μｍの下
電極膜６０と、厚さが例えば、約１μｍの圧電体層７０
と、厚さが例えば、約０．１μｍの上電極膜８０とが、
後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子３００を
構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６
０、圧電体層７０及び上電極膜８０を含む部分をいう。
一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通
電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室
１２毎にパターニングして構成する。そして、ここでは
パターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０
から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが
生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、下
電極膜６０を圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜
８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回
路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。何れの
場合においても、各圧力発生室毎に圧電体能動部が形成
されていることになる。また、ここでは、圧電素子３０
０と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる弾性
膜とを合わせて圧電アクチュエータと称する。

【００４３】ここで、本実施形態のインクジェット式記
録ヘッドの製造工程、特に、流路形成基板１０に圧力発
生室１２等を形成する工程及びこの圧力発生室１２に対
応する領域に圧電素子３００を形成する工程について説
明する。なお、図３〜図５は、圧力発生室１２の長手方
向の断面図である。

【００４４】まず、図３（ａ）に示すように、流路形成
基板１０となるシリコン単結晶板の一方面側から、例え
ば、酸化シリコン等からなる所定形状のマスクを用いて
異方性エッチングすることにより圧力発生室１２の列が
形成される領域にスリット部１５を形成すると共に、圧
力発生室１２の長手方向端部に対応する領域に連通路１
６を形成する。

【００４５】次に、図３（ｂ）に示すように、流路形成
基板１０に形成されたスリット部１５及び連通路１６に
犠牲層１００を充填する。例えば、本実施形態では、流
路形成基板１０の全面に亘って犠牲層１００をスリット
部１５及び連通路１６の深さと略同一厚さで形成した
後、スリット部１５以外の犠牲層１００をケミカル・メ
カニカル・ポリッシュ（ＣＭＰ）により除去することに
より形成した。

【００４６】このような犠牲層１００の材料は、特に限
定されないが、例えば、ポリシリコン又はリンドープ酸
化シリコン（ＰＳＧ）等を用いればよく、本実施形態で
は、エッチングレートが比較的速いＰＳＧを用いた。

【００４７】なお、犠牲層１００の形成方法は特に限定
されず、例えば１μｍ以下の超微粒子をヘリウム（Ｈ
ｅ）等のガスの圧力によって高速で基板に衝突させるこ
とにより成膜するいわゆるガスデポジション法あるいは
ジェットモールディング法と呼ばれる方法を用いてもよ
い。この方法では、スリット部１５及び連通路１６に対
応する領域のみに犠牲層１００を部分的に形成すること
ができる。

【００４８】次に、図３（ｃ）に示すように、流路形成
基板１０の両面にそれぞれ弾性膜５０及び保護膜５５を
形成する。例えば、本実施形態では、流路形成基板１０
の両面にジルコニウム層を形成後、５００〜１２００℃
の拡散炉で熱酸化して酸化ジルコニウムからなる弾性膜
５０及び保護膜５５とした。

【００４９】次に、各圧力発生室１２に対応して弾性膜
５０上に圧電素子３００を形成する。

【００５０】圧電素子３００を形成する工程としては、
まず、図４（ａ）に示すように、弾性膜５０上にスパッ
タリングで下電極膜６０を形成する。この下電極膜６０
の材料としては、白金、イリジウム等が好適である。こ
れは、スパッタリング法やゾル−ゲル法で成膜する後述
の圧電体層７０は、成膜後に大気雰囲気下又は酸素雰囲
気下で６００〜１０００℃程度の温度で焼成して結晶化
させる必要があるからである。すなわち、下電極膜６０
の材料は、このような高温、酸化雰囲気下で導電性を保
持できなければならず、殊に、圧電体層７０としてチタ
ン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた場合には、酸化鉛
の拡散による導電性の変化が少ないことが望ましく、こ
れらの理由から白金、イリジウムが好適である。

【００５１】次に、図４（ｂ）に示すように、圧電体層
７０を成膜する。例えば、本実施形態では、金属有機物
を触媒に溶解・分散したいわゆるゾルを塗布乾燥してゲ
ル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からな
る圧電体層７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法を用いて
形成した。圧電体層７０の材料としては、ＰＺＴ系の材
料がインクジェット式記録ヘッドに使用する場合には好
適である。なお、この圧電体層７０の成膜方法は、特に
限定されず、例えば、スパッタリング法又はＭＯＤ法
（有機金属熱塗布分解法）等のスピンコート法により成
膜してもよい。

【００５２】さらに、ゾル−ゲル法又はスパッタリング
法もしくはＭＯＤ法等によりチタン酸ジルコン酸鉛の前
駆体膜を形成後、アルカリ水溶液中での高圧処理法にて
低温で結晶成長させる方法を用いてもよい。

【００５３】何れにしても、このように成膜された圧電
体層７０は、バルクの圧電体とは異なり結晶が優先配向
しており、且つ本実施形態では、圧電体層７０は、結晶
が柱状に形成されている。なお、優先配向とは、結晶の
配向方向が無秩序ではなく、特定の結晶面がほぼ一定の
方向に向いている状態をいう。また、結晶が柱状の薄膜
とは、略円柱体の結晶が中心軸を厚さ方向に略一致させ
た状態で面方向に亘って集合して薄膜を形成している状
態をいう。勿論、優先配向した粒状の結晶で形成された
薄膜であってもよい。なお、このように薄膜工程で製造
された圧電体層の厚さは、一般的に０．２〜５μｍであ
る。

【００５４】次に、図４（ｃ）に示すように、上電極膜
８０を成膜する。上電極膜８０は、導電性の高い材料で
あればよく、アルミニウム、金、ニッケル、白金等の多
くの金属や、導電性酸化物等を使用できる。本実施形態
では、白金をスパッタリングにより成膜している。

【００５５】次いで、図５（ａ）に示すように、圧電体
層７０及び上電極膜８０のみをエッチングして圧電素子
３００のパターニングを行う。また、本実施形態では、
同時に保護膜５５をパターニングして、各圧力発生室１
２等に対向する領域に貫通孔５５ａを形成する。

【００５６】次に、図５（ｂ）に示すように、流路形成
基板１０の弾性膜５０とは反対側の面から、保護膜５５
をマスクとして犠牲層１００に達するまで異方性エッチ
ング、例えば、ウェットエッチングすることにより圧力
発生室１２、リザーバ１３及びインク供給路１４を形成
する。

【００５７】ここで、異方性エッチングは、シリコン単
結晶基板をＫＯＨ等のアルカリ溶液に浸漬すると、徐々
に侵食されて（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面
と、この第１の（１１１）面と約７０度の角度をなし且
つ上記（１１０）面と約３５度の角度をなす第２の（１
１１）面とが出現し、（１１０）面のエッチングレート
と比較して（１１１）面のエッチングレートが約１／１
８０であるという性質を利用して行われるものである。
かかる異方性エッチングにより、二つの第１の（１１
１）面と斜めの二つの第２の（１１１）面とで形成され
る平行四辺形状の深さ加工を基本として精密加工を行う
ことができ、圧力発生室１２を高密度に配列することが
できる。

【００５８】本実施形態では、各圧力発生室１２の長辺
を第１の（１１１）面で、短辺を第２の（１１１）面で
形成している。この圧力発生室１２は、流路形成基板１
０をほぼ貫通して弾性膜５０に達するまでエッチングす
ることにより形成されている。ここで、弾性膜５０は、
シリコン単結晶基板をエッチングするアルカリ溶液に侵
される量がきわめて小さい。また各圧力発生室１２の一
端に連通する各インク供給路１４は、圧力発生室１２よ
り浅く形成されており、圧力発生室１２に流入するイン
クの流路抵抗を一定に保持している。すなわち、インク
供給路１４は、シリコン単結晶基板を厚さ方向に途中ま
でエッチング（ハーフエッチング）することにより形成
されている。なお、ハーフエッチングは、エッチング時
間の調整により行われる。

【００５９】その後、図５（ｃ）に示すように、圧力発
生室１２を介してウェットエッチング又は蒸気によるエ
ッチングによってスリット部１５及び連通路１６内の犠
牲層１００を除去する。本実施形態では、犠牲層１００
の材料として、ＰＳＧを用いているため、弗酸水溶液に
よってエッチングした。なお、ポリシリコンを用いた場
合には、弗酸及び硝酸の混合水溶液、あるいは水酸化カ
リウム水溶液によってエッチングすることができる。

【００６０】以上のような工程で、圧力発生室１２、ス
リット部１５及び連通路１６等が形成される。なお、以
上説明した一連の膜形成及び異方性エッチングでは、一
枚のウェハ上に多数のチップを同時に形成し、プロセス
終了後、図１に示すような一つのチップサイズの流路形
成基板１０毎に分割する。また、分割した流路形成基板
１０を、ノズルプレート２０と接着して一体化し、イン
クジェット式記録ヘッドとする。その後、図示しないホ
ルダー等に固定し、キャリッジに搭載されてインクジェ
ット式記録装置に組み込まれる。

【００６１】また、このように製造された本実施形態の
インクジェット式記録ヘッドは、図示しない外部インク
供給手段からリザーバ１３にインクを取り込み、リザー
バ１３からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満
たした後、図示しない外部の駆動回路を介して出力され
た記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれ
の圧電素子３００、すなわち下電極膜６０と上電極膜８
０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、下電極膜６０及
び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、各圧力
発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク
滴が吐出する。

【００６２】このように製造された本実施形態のインク
ジェット式記録ヘッドの要部を示す平面図及び断面図を
図６に示す。なお、図６（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’断面
図であり、図６（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ’断面図であ
る。

【００６３】図６に示すように、本実施形態では、各圧
力発生室１２の幅方向両側の隔壁１１には、スリット部
１５が、例えば、０．５〜１０μｍの深さで形成され、
圧電素子３００の外側まで延設されている。また、各ス
リット部は、その長手方向の一部、本実施形態では、圧
力発生室１２の長手方向両端部に対応する部分に設けら
れた連通路１６を介してそれぞれ連通している。すなわ
ち、並設された圧力発生室１２同士が、スリット部１５
及び連通路１６を介してそれぞれ連通している。勿論、
全ての圧力発生室１２が連通していなくてもよい。

【００６４】なお、各圧力発生室１２に対応する領域に
は、下電極層６０、圧電体層７０及び上電極層８０から
なる圧電素子３００が設けられ、圧電素子３００のスリ
ット部１５に対向する領域が実質的な駆動部である圧電
体能動部３２０となっている。

【００６５】このような構成では、各圧力発生室１２間
の隔壁１１の幅を広くでき剛性を十分高くすることがで
きるため、クロストークを防止してインク吐出特性を向
上することができる。また、本実施形態では、スリット
部１５及び連通路１６の深さを比較的浅く形成している
ため、隔壁１１の剛性を低下させることなく、クロスト
ークを確実に防止することができる。

【００６６】また、各スリット部１５は、連通路１６を
介してそれぞれ連通しているため、スリット部１５内の
インクに流動性が生じ、圧電素子３００の駆動によって
振動板が変形する際にスリット部１５内にインクが停滞
するのを防止できる。すなわち、スリット部１５内のイ
ンクが振動板の変位を妨げることがなく、インク吐出特
性を良好に保持することができる。さらに、スリット部
１５を設けることにより、圧力発生室１２の容積を増加
させることなく、すなわち、インクのコンプライアンス
を増加することなく、圧電素子３００の駆動によるイン
クの排除体積の増加が得られるため、インク吐出効率を
向上することができる。

【００６７】また、本実施形態では、連通路１６を圧力
発生室１２の長手方向両端部に対応する領域に設けるよ
うにしたので、圧力発生室１２の長手方向端部近傍で、
インクに効果的に流動性が生じ、圧電素子３００の駆動
による振動板の変形がより容易となる。

【００６８】なお、これらスリット部１５及び連通路１
６は、上述のように比較的浅く形成されているため流路
抵抗が比較的大きいため、スリット部１５内のインクの
流れが隣接する圧力発生室１２のインク吐出に影響を及
ぼす虞はない。

【００６９】また、本実施形態では、連通路１６を圧力
発生室１２の長手方向両端部に対応する領域にそれぞれ
設けるようにしたが、これに限定されず、例えば、図７
に示すように、複数の連通路１６を圧力発生室１２の長
手方向に略等間隔で設けるようにしてもよい。なお、こ
の場合、圧力発生室１２の両側の連通路１６を、それぞ
れ圧力発生室１２の長手方向の位置をずらしておくこと
が好ましい。これにより、隣接する圧力発生室１２間
で、インクの流れが干渉するのをより確実に防止するこ
とができる。

【００７０】（実施形態２）図８は、実施形態２に係る
インクジェット式記録ヘッドの要部平面図及び断面図で
ある。なお、図８（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ’断面図であ
り、図８（ｃ）は（ｂ）のＥ−Ｅ’断面図である。

【００７１】本実施形態は、流路形成基板１０に、スリ
ット部１５に連通して一定量のインク等を貯留する空間
である貯留部１７をさらに設けた例であり、図８に示す
ように、本実施形態では、周壁１１の連通路１６に対向
する領域に、貯留部１７が圧力発生室１２の長手方向に
沿って略スリット形状に形成され、連通路１６を介して
各スリット部１５に連通するようにした以外、実施形態
１と同様である。

【００７２】このような構成では、貯留部１７によっ
て、スリット部１５内のインクにより大きな流動性が生
じるため、より確実にインク吐出特性を良好に保持する
ことができる。

【００７３】なお、貯留部１７には、予めインクを溜め
ておくようにしてもよいし、空気を残留させておいても
よい。何れにしても、スリット部１５内のインクに流動
性が生じ、良好なインク吐出特性が保持される。

【００７４】また、このような貯留部１７の形成方法
は、特に限定されないが、例えば、圧力発生室１２と同
様に、保護膜５５をマスクとして、異方性エッチング等
により形成することができる。

【００７５】（実施形態３）図９は、実施形態３に係る
インクジェット式記録ヘッドの要部平面図及び断面図で
ある。なお、図９（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ’断面図であ
る。

【００７６】本実施形態は、図９に示すように、貯留部
１７を隔壁１１内に設ける替わりに、圧力発生室１２の
長手方向周壁に対向する領域に、流路形成基板１０の厚
さ方向の一部を除去することにより形成し、溝部１８を
介して連通路１６と連通するようにした以外は、実施形
態２と同様である。

【００７７】このような構成としても、勿論、上述の実
施形態と同様の効果が得られる。

【００７８】なお、本実施形態では、貯留部１７は、弾
性膜５０によって封止されているが、これに限定され
ず、例えば、貯留部１７に対向する領域を可撓性を有す
る可撓性膜等で封止するようにしてもよい。これによ
り、スリット部１５内のインクに、さらに大きな流動性
が生じ、スリット部１５内のインクの停滞が確実に防止
される。

【００７９】なお、本実施形態では、貯留部１７を各隔
壁１１毎にそれぞれ１つ設けるようにしたが、これに限
定されず、例えば、各スリット部１５毎に設けるように
してもよいし、例えば、複数のスリット部１５に共通す
るようにしてもよい。

【００８０】また、例えば、各圧力発生室１２にインク
を供給するリザーバ１３が貯留部１７を兼ねるようにし
てもよく、このような構成では、上述の効果に加えて、
さらにリザーバ１３から圧力発生室１２へのインクの供
給不足を解消することができる。

【００８１】（他の実施形態）以上、本発明の各実施形
態を説明したが、インクジェット式記録ヘッドの基本的
構成は上述したものに限定されるものではない。

【００８２】例えば、上述の実施形態では、スリット部
１５を圧力発生室の幅方向両側に設けるようにしたが、
これに限定されず、例えば、スリット部１５を圧力発生
室１２の幅方向端部から長手方向端部側に連続的に設け
るようにしてもよい。また、例えば、スリット部１５を
圧力発生室１２の幅方向一方側のみに設けるようにして
もよい。何れにしても、連通路を介して隣接するスリッ
ト部同士を連通することにより、上述の実施形態と同様
の効果が得られる。

【００８３】また、これら各実施形態のインクジェット
式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するイン
ク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成し
て、インクジェット式記録装置に搭載される。図１０
は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図
である。

【００８４】図１０に示すように、インクジェット式記
録ヘッドを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、
インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが
着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び
１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付け
られたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられてい
る。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、
それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物
を吐出するものとしている。

【００８５】そして、駆動モータ６の駆動力が図示しな
い複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリ
ッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及
び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿っ
て移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に
沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ロ
ーラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シ
ートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるように
なっている。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、隔壁の
幅を広くして剛性を十分高くすることができ、クロスト
ークを防止することができる。また、スリット部には連
通路を介してそれぞれ連通されているため、スリット部
内のインクに流動性が生じ、圧電素子の駆動によって振
動板が変形する際にスリット部内にインクが停滞するの
を防止できる。すなわち、スリット部内のインクが振動
板の変位を妨げるのを防止でき、インク吐出特性を良好
に保持することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの概略を示す斜視図である。

【図２】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの平面図及び断面図である。

【図３】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図４】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図５】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図６】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの要部を示す平面図及び断面図である。

【図７】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの変形例を示す平面図である。

【図８】本発明の実施形態２に係るインクジェット式記
録ヘッドの要部を示す平面図及び断面図である。

【図９】本発明の実施形態３に係るインクジェット式記
録ヘッドの要部を示す平面図及び断面図である。

【図１０】本発明の一実施形態に係るインクジェット式
記録装置の概略図である。

【符号の説明】

１０流路形成基板１１隔壁１２圧力発生室１３リザーバ１４インク供給路１５スリット部１６連通路１７貯留部２０ノズルプレート２１ノズル開口５０弾性膜６０下電極膜７０圧電体層８０上電極膜３００圧電素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズル開口に連通する圧力発生室が複数
の隔壁によって画成される流路形成基板と、前記圧力発
生室の一部を構成する振動板を介して前記圧力発生室に
対応する領域に設けられて前記圧力発生室内に圧力変化
を生じさせる圧電素子とを具備するインクジェット式記
録ヘッドにおいて、前記流路形成基板の前記隔壁に対向する領域には、前記
振動板との間に画成されて各圧力発生室の少なくとも幅
方向一方側に連通するスリット部と、隣接する圧力発生
室のスリット部同士を連通する連通路とを有することを
特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項２】請求項１において、前記連通路が、各隔
壁に対向する領域に複数個設けられて各スリット部が複
数箇所で連通されていることを特徴とするインクジェッ
ト式記録ヘッド。
【請求項３】請求項２において、前記連通路が前記圧
力発生室の長手方向端部近傍に設けられていることを特
徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項４】請求項１〜３の何れかにおいて、前記連
通路は、前記圧力発生室の幅方向両側で、それぞれ前記
圧力発生室の長手方向の異なる位置に設けられているこ
とを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項５】請求項１〜４の何れかにおいて、前記ス
リット部の前記流路形成基板の厚さ方向の深さが、０．
５〜１０μｍであることを特徴とするインクジェット式
記録ヘッド。
【請求項６】請求項１〜５の何れかにおいて、前記流
路形成基板には、前記スリット部と連通される空間であ
る貯留部が設けられていることを特徴とするインクジェ
ット式記録ヘッド。
【請求項７】請求項６において、前記貯留部が、前記
圧力発生室を区画する隔壁に対向する領域に設けられて
いることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項８】請求項７において、前記貯留部が、前記
スリット部に対向する領域に前記圧力発生室の長手方向
に沿って略スリット状に設けられていることを特徴とす
るインクジェット式記録ヘッド。
【請求項９】請求項６〜８の何れかにおいて、前記流
路形成基板には、各圧力発生室にインクを供給するリザ
ーバが形成されており、該リザーバが前記貯留部を兼ね
ることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項１０】請求項６〜９の何れかにおいて、前記
貯留部の少なくとも一部が、可撓性を有する可撓部材で
封止されていることを特徴とするインクジェット式記録
ヘッド。
【請求項１１】請求項１〜１０の何れかにおいて、前
記圧力発生室がシリコン単結晶基板に異方性エッチング
により形成され、前記圧電素子の各層が薄膜及びリソグ
ラフィ法により形成されたものであることを特徴とする
インクジェット式記録ヘッド。
【請求項１２】請求項１〜１１の何れかのインクジェ
ット式記録ヘッドを具備することを特徴とするインクジ
ェット式記録装置。