JP2001287371A

JP2001287371A - 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: JP2001287371A
Application number: JP2000108275A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Furuhata; 豊古畑
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-04-10
Filing date: 2000-04-10
Publication date: 2001-10-16

Abstract

(57)【要約】【課題】流路形成基板と保持基板とを比較的容易且つ
高精度に位置決めして接着固定することのできるインク
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
画成されると共に一方面側に振動板を介して前記圧力発
生室１２に圧力変化を生じさせる圧電素子３００が設け
られる流路形成基板１０と、該流路形成基板１０と接合
されて当該流路形成基板１０を構造的に保持する保持基
板２０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１０が、少なくとも前記保持基板
２０との接合面の周縁部に複数の凹部１６を有すると共
に前記保持基板２０が、前記流路形成基板１０との接合
面に前記凹部１６と係合する係合部２１を有することに
より、流路形成基板１０と保持基板２０とを容易且つ高
精度に位置決めする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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】また、このようなインクジェット式記録ヘ
ッドは、圧力発生室を形成する流路形成基板の保持等の
ためから、保持基板等に接着固定して用いられる。ま
た、これら流路形成基板と保持基板とは、インク供給系
との接続等の関係上、比較的高精度に位置決めする必要
がある。

【０００８】ここで、流路形成基板と保持基板とを比較
的高精度に接合する構造としては、例えば、特開平９−
３１４８４１号公報に見られるように、流路形成基板に
設けた圧力発生室にインクを供給するためのインク供給
口の周囲に亘って溝を設けると共に保持基板にこの溝に
嵌合する凸状部を設け、これら溝と凸条部とを嵌合する
ことにより、流路形成基板と保持基板とを比較的高精度
に位置決めして接着固定したものが提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような構造では、インク供給口の周囲に亘って溝を設け
ているため、流路形成基板の面積が大きくなり、コスト
が増加してしまうという問題がある。また、ヘッドが大
型化してしまうという問題もある。

【００１０】さらに、溝をインク供給口の周囲に亘って
形成すると、例えば、流路形成基板に圧力発生室を２列
で配置した場合、対称的な構造となるため保持基板を反
対向きで接合する可能性があるという問題もある。

【００１１】本発明は、このような事情に鑑み、流路形
成基板と保持基板とを比較的容易且つ高精度に位置決め
して接着固定することのでき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を提供することを課
題とする。

【００１２】

【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
画成されると共に一方面側に振動板を介して前記圧力発
生室に圧力変化を生じさせる圧電素子が設けられる流路
形成基板と、該流路形成基板と接合されて当該流路形成
基板を構造的に保持する保持基板とを具備するインクジ
ェット式記録ヘッドにおいて、前記流路形成基板が、少
なくとも前記保持基板との接合面の周縁部に複数の凹部
を有すると共に前記保持基板が、前記流路形成基板との
接合面に前記凹部と係合する係合部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。

【００１３】かかる第１の態様では、流路形成基板の凹
部と保持基板の係合部とを係合することにより、流路形
成基板と保持基板とが容易且つ高精度に位置決めされ
る。また、凹部が連続的ではなく、部分的に複数個設け
られているため、流路形成基板の面積を小さくすること
ができ、コストを低減できる。

【００１４】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記係合部が、前記流路形成基板側に突出して設け
られて前記凹部に嵌合する凸部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。

【００１５】かかる第２の態様では、凸部が凹部に嵌合
させることにより、流路形成基板と保持基板とが確実に
位置決めされる。

【００１６】本発明の第３の態様は、第１の態様におい
て、前記係合部が、前記凹部に対向する領域に設けられ
る穴部と、該穴部と前記凹部とで画成される空間内に係
合保持される略球形状の係止部材とで構成されているこ
とを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００１７】かかる第３の態様では、流路形成基板と保
持基板とが略球形状の係止部材で係合されて位置決めさ
れるため、これらを容易に位置合わせすることができ
る。

【００１８】本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか
の態様において、前記複数の凹部が、前記流路形成基板
の中心に対して非点対称となるように配置されているこ
とを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。

【００１９】かかる第４の態様では、流路形成基板を接
合する向きが確実に決まり、誤った向きで接合されるこ
とがない。

【００２０】本発明の第５の態様は、第１〜４の何れか
の態様において、前記流路形成基板の前記保持基板とは
反対側の面には、前記ノズル開口が穿設されたノズル基
板が接合され、前記流路形成基板が前記ノズル基板との
接合面側にも前記複数の凹部を有すると共に、前記ノズ
ル基板が前記係合部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。

【００２１】かかる第５の態様では、流路形成基板の凹
部とノズル基板の係合部とを係合することにより、流路
形成基板とノズル基板が容易且つ高精度に位置決めされ
る。

【００２２】本発明の第６の態様は、第１〜５の何れか
の態様において、前記複数の凹部には、前記係合部と嵌
合する凹部と、一方向の長さが前記係合部の幅よりも長
い略長溝形状の凹部とが含まれ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６の態様では、流路形成基板と保
持基板等とを接合する際に発生する変形が長溝形状の凹
部によって吸収され、流路形成基板と保持基板等とが確
実に接合される。

【００２４】本発明の第７の態様は、第１〜６の何れか
の態様において、前記圧力発生室が異方性エッチングに
より形成され、前記振動板及び前記圧電素子を構成する
各層が成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。

【００２５】かかる第７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
的容易に形成できる。

【００２６】本発明の第８の態様は、第１〜７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。

【００２７】かかる第８の態様では、小型化したインク
ジェット式記録装置を実現することができる。

【００２８】

【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。

【００２９】（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の概略を示す斜視
図であり、図２は、図１の上面図及び概略を示す断面図
であり、図３は、要部を示す断面図である。

【００３０】図示するように、本実施形態のインクジェ
ット式記録ヘッドは、例えば、シリコン単結晶基板から
なり圧力発生室１２等が形成される複数の流路形成基板
１０と、これら複数の流路形成基板１０と接合されて流
路形成基板１０を構造的に保持する保持基板２０と、各
圧力発生室１１に連通するノズル開口３１を有するノズ
ル基板３０とを具備する。

【００３１】流路形成基板１０は、本実施形態では、例
えば、１５０μｍ〜１ｍｍの厚さを有する面方位（１０
０）のシリコン単結晶基板からなり、その一方面側の表
層部分には、異方性エッチングにより複数の隔壁１１に
よって区画された圧力発生室１２が形成されている。

【００３２】また、各圧力発生室１２の長手方向一端部
には、後述するリザーバ１５と圧力発生室１２とを接続
するための中継室であるインク連通部１３が設けられ、
圧力発生室１２よりも幅の狭い狭隘部１４を介して連通
されている。この狭隘部１４は、圧力発生室１２のイン
クの流出入を制御するためのものである。

【００３３】なお、これらインク連通部１３及び狭隘部
１４は、圧力発生室１２と共に異方性エッチングによっ
て形成されている。

【００３４】この異方性エッチングは、ウェットエッチ
ング又はドライエッチングの何れの方法を用いてもよい
が、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）することにより圧力発生室１２
は浅く形成されており、その深さは、ハーフエッチング
のエッチング時間によって調整することができる。

【００３５】また、流路形成基板１０の他方面側には、
各インク連通部１３に連通し、各圧力発生室１２にイン
クを供給するリザーバ１５が形成されている。このリザ
ーバ１５は、流路形成基板１０の他方面側から、所定の
マスクを用いて異方性エッチング、本実施形態では、ウ
ェットエッチングすることによって形成されている。な
お、このリザーバ１５は、本実施形態では、ウェットエ
ッチングによって形成されているため、流路形成基板１
０の他方面側ほど開口面積が大きくなる形状を有し、イ
ンクを供給するすべての圧力発生室１２の容積に対し
て、それよりも十分に大きい容積となっている。

【００３６】また、流路形成基板１０の周縁のリザーバ
よりも内側に対応する領域には、例えば、リザーバ１５
と同様にウェットエッチングすることにより、厚さ方向
の一部を除去した複数、本実施形態では３つの凹部１６
が設けられている。この凹部１６は、流路形成基板１０
の略中央に対して非点対称となるように配置されている
ことが好ましい。

【００３７】なお、本実施形態では、流路形成基板１０
として面方位（１００）のシリコン単結晶基板を用いて
いるため、ウェットエッチングによってもリザーバ１５
及び凹部１６等を精度よく形成することができる。

【００３８】また、このような流路形成基板１０上に
は、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）等の絶縁層
からなる、厚さ１〜２μｍの弾性膜５０が設けられてい
る。この弾性膜５０は、その一方の面で圧力発生室１２
の一壁面を構成している。

【００３９】このような弾性膜５０の上の各圧力発生室
１２に相対向する領域には、厚さが例えば、約０．５μ
ｍ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３
００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電
極膜６０、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３００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。

【００４０】このような各流路形成基板１０は、圧電素
子３００とは反対側の面で保持基板２０に接着固定され
ている。この保持基板２０は、例えば、ステンレス（Ｓ
ＵＳ）等からなり、各凹部１６に対向する位置には、ぞ
れぞれ、各凹部１６に係合する係合部２１、本実施形態
では、各凹部１６に対向する領域に流路形成基板１０側
に突出して設けられて各凹部１６と嵌合する凸部２２を
有する。なお、保持基板２０の各リザーバ１５に対向す
る領域には、図示しないインクカートリッジ等からリザ
ーバ１５にインクを導入するためのインク導入口２３が
設けられている。

【００４１】また、各流路形成基板１０の圧電素子３０
０側には、インクを吐出するノズル開口３１が穿設され
たノズル基板３０が接合されている。ノズル基板３０
は、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）等からなり、本実施
形態では、複数の流路形成基板１０に共通する１枚の基
板で形成されている。

【００４２】なお、ノズル開口３１と圧力発生室１２と
は、圧力発生室１２の長手方向のインク連通部１３とは
反対側の端部近傍の弾性膜５０及び下電極膜６０を除去
することにより形成したノズル連通孔５１を介して連通
している。また、ノズル基板３０は、流路形成基板１０
と接着剤等によって接着固着されるが、その際、弾性膜
５０及び下電極膜６０に形成されたノズル連通孔５１の
内面がこの接着剤で覆われるようにするのが好ましい。
これにより、インク連通孔５１の内面が保護され、弾性
膜５０又は下電極膜６０の剥がれ等を防止することがで
きる。

【００４３】また、このノズル基板３０は、圧電素子３
００に対向する領域に、圧電素子３００の運動を阻害し
ない程度の空間を確保した状態で、その空間を密封可能
な圧電素子保持部３２を有し、圧電素子３００はこの圧
電素子保持部３２内に密封されている。これにより、圧
電素子３００を外部環境と遮断して、大気中の水分等に
よる圧電素子３００の破壊を防止している。

【００４４】また、本実施形態では、圧電素子保持部３
２の内部を密封状態にしただけであるが、例えば、圧電
素子保持部３２内の空間を真空にしたり、或いは窒素又
はアルゴン雰囲気等とすることにより、圧電素子保持部
３２内を低湿度に保持することができ、圧電素子３００
の破壊をさらに確実に防止することができる。

【００４５】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３１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３１は数十μｍの直径で精度よく形成する必要
がある。

【００４６】なお、このようなノズル基板３０及び保持
基板２０は、流路形成基板１０の両面にそれぞれ接着剤
等を介して接着固定されるが、その際、加熱することに
よって接着剤等を硬化させる。そのため、両者は熱膨張
係数が近似する材質、又は略同一の材料であることが好
ましい。この場合には、流路形成基板１０とノズル基板
３０及び保持基板２０との熱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。さらに、シリコン単結晶基板を用いた場合は、流路
形成基板１０に圧力発生室１２を形成するのと同様に、
ノズル開口３１又は凸部２２等を異方性エッチングによ
り形成できるため、より精度の高い接合が可能である。
なお、本実施形態では、両者ともに同一材料であるステ
ンレス（ＳＵＳ）を用いた。

【００４７】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を図４〜図６を参照しながら説明す
る。なお、図４〜図６は、図２のＢ−Ｂ’断面図であ
り、図７は、図２のＡ−Ａ’断面に対応する要部断面図
である。

【００４８】まず、図４（ａ）に示すように、流路形成
基板１０となるシリコン単結晶基板の一方面側に、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、イン
ク連通部１３及び狭隘部１４を形成する。

【００４９】次に、図４（ｂ）に示すように、流路形成
基板１０に形成された圧力発生室１２、インク連通部１
３及び狭隘部１４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を圧力発生室１２等の深さと略同一厚さで形成
した後、圧力発生室１２、インク連通部１３及び狭隘部
１４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。

【００５０】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。

【００５１】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、圧力発生室１２、インク連通部１３
及び狭隘部１４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。

【００５２】次に、図４（ｃ）に示すように、流路形成
基板１０及び犠牲層１００上に弾性膜５０を形成する。
例えば、本実施形態では、流路形成基板１０及び犠牲層
１００の表面にジルコニウム層を形成後、例えば、５０
０〜１２００℃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とした。

【００５３】なお、弾性膜５０の材料は、特に限定され
ず、リザーバ１５を形成する工程及び犠牲層１００を除
去する工程でエッチングされない材料であれば何でもよ
い。また、これら弾性膜５０は、異なる材料で形成する
ようにしてもよい。

【００５４】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。

【００５５】圧電素子３００を形成する工程としては、
まず、図４（ｄ）に示すように、スパッタリングで下電
極膜６０を流路形成基板１０の圧力発生室１２側に全面
に亘って形成すると共に所定形状にパターニングする。
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。

【００５６】次に、図５（ａ）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。

【００５７】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。

【００５８】次に、図５（ｂ）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。

【００５９】次いで、図５（ｃ）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、同時に、圧力発生
室１２の長手方向のインク連通部１３とは反対側の端部
近傍の弾性膜５０及び下電極膜６０をパターニングして
ノズル連通孔５１を形成する。

【００６０】次に、図６（ａ）に示すように、流路形成
基板１０の圧力発生室１２とは反対側の面側から、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
インク連通部１３に達するまで異方性エッチング（ウェ
ットエッチング）することにより、リザーバ１５を形成
する。また、本実施形態では、リザーバ１５と同時に、
流路形成基板１０を異方性エッチングすることにより、
凹部１６を形成する。

【００６１】なお、本実施形態では、流路形成基板が面
方位（１００）のシリコン単結晶基板からなるため、マ
スクパターンの大きさを調整することにより、凹部の深
さを比較的容易且つ高精度に制御できる。

【００６２】また、本実施形態では、圧電素子３００を
形成後にリザーバ１５を形成するようにしたが、これに
限定されず、何れの工程で形成してもよい。

【００６３】次に、図６（ｂ）に示すように、リザーバ
１５から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。

【００６４】次いで、図７（ａ）に示すように、各流路
形成基板１０と保持基板２０とを所定の位置で、例え
ば、接着剤等によって接着固定する。すなわち、流路形
成基板１０の各凹部１６に保持基板２０の凸部２２を嵌
合することにより、流路形成基板１０と保持基板２０と
を位置決めした後、例えば、６５℃〜１００℃程度に加
熱することにより接着剤を硬化させ、これら流路形成基
板１０と保持基板２０とを接着固定する。

【００６５】次に、図７（ｂ）に示すように、流路形成
基板１０にノズル基板３０を所定の位置に接着固定す
る。具体的には、保持基板２０の端部近傍にノズル基板
３０に達する長さを有する基準ピン４０を設ける。一
方、ノズル基板３０には、予め、この基準ピンに対応す
る部分に貫通孔を形成しておき、この貫通孔に基準ピン
４０を挿通することによりノズル基板を位置決めした
後、保持基板２０と同様に接着剤等によって接着固定す
ることにより、本実施形態のインクジェット式記録ヘッ
ドが形成される。

【００６６】なお、このような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１５にインクを取り込み、リザーバ１５から
ノズル開口３１に至るまで内部をインクで満たした後、
駆動回路からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応
するそれぞれの下電極膜６０と上電極膜８０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７
０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３１からインク滴が吐出す
る。

【００６７】このような本実施形態の構成では、流路形
成基板１０と保持基板２０とを比較的容易に高精度に位
置決めして固着することができる。すなわち、流路形成
基板１０の凹部１６に保持基板２０の凸部２２を嵌合す
ることにより、これらを容易且つ確実に高精度に位置決
めして固着することができる。また、凹部１６は、流路
形成基板１０に部分的に形成されているため、例えば、
本実施形態のようにリザーバ１５の内側の領域等の空い
ているスペースに設ければよく、ヘッドの面積を小さく
してコストダウンを図ることができる。

【００６８】また、凹部１６を流路形成基板１０の略中
心に対して非点対称となるように配置することにより、
流路形成基板１０と保持基板２０とを誤った向きで固着
するのを防止することができ、歩留まりが向上する。

【００６９】さらには、流路形成基板１０の厚さに関係
なく、流路形成基板１０と固定基板とを容易に位置決め
することができるため、流路形成基板１０の選択性が広
がる。

【００７０】なお、本実施形態では、流路形成基板１０
の凹部１６をリザーバ１５の内側に設けるようにした
が、これに限定されず、例えば、図８に示すように、リ
ザーバ１５の外側の領域に設けるようにしてもよい。何
れにしても、流路形成基板１０と保持基板２０とを高精
度に位置決めして固着することができる。

【００７１】また、本実施形態では、流路形成基板１０
の各凹部１６と保持基板２０の凸部２２とが嵌合するよ
うにしたが、これに限定されず、例えば、図９に示すよ
うに、流路形成基板１０に、凸部２２と嵌合する凹部１
６Ａと、一方向の長さが凸部２２の幅よりも長い略長溝
形状の凹部１６Ｂとを設けるようにしてもよい。このよ
うな構成では、流路形成基板１０と保持基板２０とを接
着固定する際、その加熱によって保持基板２０が変形し
た場合でも、この変形が長溝形状の凹部１６Ｂによって
吸収され、流路形成基板１０と保持基板２０とを確実に
接着固定することができる。

【００７２】（実施形態２）図１０は、実施形態２に係
るインクジェット式記録ヘッドの断面図である。

【００７３】本実施形態は、流路形成基板１０の凹部１
６に係合する保持基板２０の係合部２１の他の例であ
る。具体的には、本実施形態では、保持基板２０に凸部
２２を設ける替わりに、図１０に示すように、保持基板
２０の凹部１６に対向する領域に凹部１６と略同形状の
穴部２３を設け、且つこれら凹部１６と穴部２３とで画
成される空間内に略球形状の係止部材２５を係合保持す
るようにした。すなわち、保持基板２０の穴部２３と係
止部材２５とで係合部２１を構成するようにした以外、
実施形態１と同様である。

【００７４】このような実施形態２の構成においても、
勿論、実施形態１と同様の効果を得ることができる。

【００７５】（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。

【００７６】例えば、上述の実施形態では、ノズル基板
３０を保持基板２０に設けられた基準ピン４０によって
位置決めするようにしたが、これに限定されず、図１１
に示すように、流路形成基板１０のノズル基板３０側に
も複数の凹部１６を設けると共にノズル基板３０に係合
部３３、例えば、凸部３４を設け、流路形成基板１０と
ノズル基板３０とをこれら凹部１６及び凸部３４とで位
置決めするようにしてもよい。

【００７７】また、例えば、上述の実施形態では、流路
形成基板に３つの凹部１６を設けた例を説明したが、こ
れに限定されず、勿論、さらに多くの凹部を設けるよう
にしてもよい。

【００７８】また、例えば、上述の実施形態では、流路
形成基板として、面方位（１００）のシリコン単結晶基
板を用いるようにしたが、これに限定されず、例えば、
面方位（１１０）のシリコン単結晶基板であってもよ
い。

【００７９】さらに、例えば、上述の各実施形態では、
成膜及びリソグラフィプロセスを応用して製造される薄
膜型のインクジェット式記録ヘッドを例にしたが、勿論
これに限定されるものではなく、例えば、グリーンシー
トを貼付する等の方法により形成される厚膜型のインク
ジェット式記録ヘッドにも本発明を採用することができ
る。

【００８０】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１２
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。

【００８１】図１２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。

【００８２】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。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
流路形成基板と保持基板及びノズル基板とを比較的容易
に高精度に位置決めして固着することができる。また、
流路形成基板の大きさを小さくでき、コストダウンを図
ることができる。さらには、流路形成基板の厚さに関係
なく容易に位置決めすることができ、流路形成基板の選
択性が向上す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
録ヘッドを示す図であり、図１の平面図及びそのＡ−
Ａ’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
録ヘッドを示す図であり、図２のＢ−Ｂ’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
録ヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図７】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図８】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図であり、図２のＢ−Ｂ’断面
図である。

【図９】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１０】本発明の実施形態２に係るインクジェット式
記録ヘッドを示す図であり、図２のＡ−Ａ’断面に対応
する要部断面図である。

【図１１】本発明の他の実施形態に係るインクジェット
式記録ヘッドを示す図であり、図２のＡ−Ａ’断面に対
応する要部断面図である。

【図１２】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インク連通部１４狭隘部１５リザーバ１６，１６Ａ，１６Ｂ凹部２０保持基板２１係合部２２凸部３０ノズル基板３１ノズル開口３２圧電素子保持部４０基準ピン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画成
されると共に一方面側に振動板を介して前記圧力発生室
に圧力変化を生じさせる圧電素子が設けられる流路形成
基板と、該流路形成基板と接合されて当該流路形成基板
を構造的に保持する保持基板とを具備するインクジェッ
ト式記録ヘッドにおいて、前記流路形成基板が、少なくとも前記保持基板との接合
面の周縁部に複数の凹部を有すると共に前記保持基板
が、前記流路形成基板との接合面に前記凹部と係合する
係合部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、前記係合部が、前記
流路形成基板側に突出して設けられて前記凹部に嵌合す
る凸部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３】請求項１において、前記係合部が、前記
凹部に対向する領域に設けられる穴部と、該穴部と前記
凹部とで画成される空間内に係合保持される略球形状の
係止部材とで構成されていることを特徴とするインクジ
ェット式記録ヘッド。
【請求項４】請求項１〜３の何れかにおいて、前記複
数の凹部が、前記流路形成基板の中心に対して非点対称
となるように配置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５】請求項１〜４の何れかにおいて、前記流
路形成基板の前記保持基板とは反対側の面には、前記ノ
ズル開口が穿設されたノズル基板が接合され、前記流路
形成基板が前記ノズル基板との接合面側にも前記複数の
凹部を有すると共に、前記ノズル基板が前記係合部を有
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６】請求項１〜５の何れかにおいて、前記複
数の凹部には、前記係合部と嵌合する凹部と、一方向の
長さが前記係合部の幅よりも長い略長溝形状の凹部とが
含まれ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１〜６の何れかにおいて、前記圧
力発生室が異方性エッチングにより形成され、前記振動
板及び前記圧電素子を構成する各層が成膜及びリソグラ
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８】請求項１〜７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。