JP2002067306A

JP2002067306A - インクジェット式記録ヘッド

Info

Publication number: JP2002067306A
Application number: JP2000252873A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Kitahara; 強北原
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-08-23
Filing date: 2000-08-23
Publication date: 2002-03-05
Anticipated expiration: 2020-08-23
Also published as: JP3804415B2

Abstract

(57)【要約】【課題】記録ヘッドの小型化を図る。【解決手段】弾性体膜３１に関し、圧力室１８に対応
した部分の厚さが共通インク室１６に対応した部分の厚
さよりも厚くなるように、弾性体膜３１の表面に無機物
の薄膜３４を選択的に形成し、圧力室１８に対応した部
分の剛性を共通インク室１６に対応した部分の剛性より
も高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタやプロッ
タ等のインクジェット式記録装置に好適に用いられるイ
ンクジェット式記録ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のインクジェット式記録ヘッド、例
えば、圧電振動子を電気機械変換素子として用いた記録
ヘッドには、複数のノズル開口を列状に開設したノズル
プレートと、共通インク室から圧力室を経てノズル開口
に連通するインク流路を形成した流路形成基板と、圧力
室及び共通インク室の一方の開口面を封止する弾性体膜
を有する弾性板とを備え、これらの各部材を積層状態で
接合して流路ユニットを構成し、この流路ユニットをケ
ースに接合した構成を採るものがある。上記の流路形成
基板は、例えば、シリコンウェハーをエッチング処理す
ることにより作製されており、この流路形成基板の一方
の表面にステンレス鋼製のノズルプレートが接合され、
他方の表面に弾性板が接合されている。そして、弾性板
は、例えば、接着層と樹脂製フィルムとからなる２層構
造の弾性体膜をステンレス鋼製の支持板で支持した複合
板材により構成されており、１枚の弾性体膜で圧力室の
封止部と共通インク室のコンプライアンス部とを兼ねて
いる。

【０００３】このインクジェット式記録ヘッドでは、共
通インク室から圧力室を経てノズル開口に至る一連のイ
ンク流路がノズル開口毎に形成されている。そして、ノ
ズル開口からインク滴を吐出させる場合には、圧電振動
子によって弾性体膜を変形させて圧力室の容積を可変
し、圧力室内のインクを加減圧する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した構
成のインクジェット式記録ヘッドにおいて、共通インク
室には複数のインク供給口が面している。このため、イ
ンク滴の吐出時に圧力室を収縮させると、インク供給口
から共通インク室に向けて圧力波（インク噴流）が生じ
る。ここで、共通インク室には各圧力室に連通したイン
ク供給口が連通している。これにより、インク供給口か
ら出た圧力波が他のインク供給口を通じて他の圧力室に
作用してしまうと、この圧力室によるインク滴の吐出が
不安定になってしまう。

【０００５】このような不具合を防止するためには、共
通インク室については、コンプライアンスを大きく設定
することが好ましい。その一方で、インク滴吐出の応答
性を高めるという観点からは、圧力室についてはコンプ
ライアンスを小さく設定するのが好ましい。しかしなが
ら、従来の弾性体膜は、圧力室の封止部と共通インク室
のコンプライアンス部とが同一の厚みで形成されてお
り、弾性体膜の厚みはインク滴吐出の応答性にあわせて
規定されている。このため、共通インク室に関して必要
なコンプライアンスを得るためには、弾性体膜における
コンプライアンス部の面積を十分に広くする必要があ
り、これによって共通インク室を大きく形成しなければ
ならず、記録ヘッドの小型化を阻害するという問題があ
った。

【０００６】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、インク滴吐出の応答性を良好に維持しつつも、共通
インク室のコンプライアンスを大きく設定することがで
き、共通インク室を小さく形成して記録ヘッドの小型化
を促進することができるインクジェット式記録ヘッドを
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために提案されたもので、請求項１に記載のもの
は、共通インク室から圧力室を経てノズル開口に連通す
る一連のインク流路を形成した流路形成基板と圧力室及
び共通インク室の一方の開口面を封止する弾性体膜とを
積層状態で接合してなる流路ユニットと、弾性体膜を変
形させることで圧力室の容積を変化させる電気機械変換
素子とを備えたインクジェット式記録ヘッドにおいて、
前記弾性体膜の圧力室に対応した部分の厚さが共通イン
ク室に対応した部分の厚さよりも厚くなるように、弾性
体膜の表面に無機物の薄膜を形成したことを特徴とする
インクジェット式記録ヘッドである。

【０００８】請求項２に記載のものは、前記弾性体膜の
圧力室に対応した部分の曲げ剛性を、共通インク室に対
応した部分の曲げ剛性よりも相対的に大きくしたことを
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。

【０００９】請求項３に記載のものは、共通インク室か
ら圧力室を経てノズル開口に連通する一連のインク流路
を形成した流路形成基板と圧力室及び共通インク室の一
方の開口面を封止する弾性体膜とを積層状態で接合して
なる流路ユニットと、弾性体膜を変形させることで圧力
室の容積を変化させる電気機械変換素子とを備えたイン
クジェット式記録ヘッドにおいて、前記弾性体膜の共通
インク室に対応した部分の厚さが圧力室に対応した部分
の厚さよりも薄くなるように、弾性体膜の表面に無機物
の薄膜を形成したことを特徴とするインクジェット式記
録ヘッドである。

【００１０】請求項４に記載のものは、前記無機物の薄
膜を、弾性体膜の表面の圧力室に対応した部分にのみ形
成したことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか
に記載のインクジェット式記録ヘッドである。

【００１１】請求項５に記載のものは、前記無機物の薄
膜を、共通インク室に対応した部分となる領域を除いた
弾性体膜表面の全域に形成したことを特徴とする請求項
１から請求項３の何れかに記載のインクジェット式記録
ヘッドである。

【００１２】請求項６に記載のものは、前記無機物の薄
膜を弾性体膜表面の全域に形成し、圧力室に対応した部
分の薄膜の厚さを他の部分よりも厚くしたことを特徴と
する請求項１から請求項３の何れかに記載のインクジェ
ット式記録ヘッドである。

【００１３】請求項７に記載のものは、前記無機物の薄
膜を、圧力室側となる弾性体膜表面に形成したことを特
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。

【００１４】請求項８に記載のものは、圧力室とは反対
側となる弾性体膜表面に、電気機械変換素子の変位面を
当接固定するための島部を設け、前記無機物の薄膜を該
島部をも覆うように形成した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。

【００１５】請求項９に記載のものは、前記無機物の薄
膜によりインク溶媒の通過を防止する遮気層を構成した
ことを特徴とする請求項１から請求項８の何れかに記載
のインクジェット式記録ヘッドである。

【００１６】請求項１０に記載のものは、前記無機物の
薄膜を真空めっき法により形成し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。

【００１７】請求項１１に記載のものは、前記無機物の
薄膜を真空蒸着により形成したことを特徴とする請求項
１０に記載のインクジェット式記録ヘッドである。

【００１８】請求項１２に記載のものは、前記無機物の
薄膜をスパッタリングにより形成したことを特徴とする
請求項１０に記載のインクジェット式記録ヘッドであ
る。

【００１９】請求項１３に記載のものは、前記無機物の
薄膜を印刷法により形成し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。

【００２０】請求項１４に記載のものは、前記弾性体膜
を枠体状の支持板で支持したことを特徴とする請求項１
から請求項１３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１５に記載のものは、前記支持板を
金属材料で構成したことを特徴とする請求項１４に記載
のインクジェット式記録ヘッドである。

【００２２】請求項１６に記載のものは、前記島部を、
支持板となる支持板基材の圧力室に対応した部分を環状
に除去することにより形成したことを特徴とする請求項
１４又は請求項１５に記載のインクジェット式記録ヘッ
ドである。

【００２３】請求項１７に記載のものは、前記電気機械
変換素子を圧電振動子によって構成したことを特徴とす
る請求項１から請求項１６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
に基づいて説明する。ここで、図１は、本発明のインク
ジェット式記録ヘッド１の断面図、図２は、弾性板２と
なる弾性板基材２´の層構成を示す模式図である。

【００２５】例示した記録ヘッド１は、複数の圧電振動
子３…、固定板４、及び、フレキシブルケーブル５等を
ユニット化した振動子ユニット６と、この振動子ユニッ
ト６を収納可能なケース７と、ケース７の先端面に接合
される流路ユニット８とを備えている。ケース７は、先
端と後端が共に開放された収容空部１０を形成した合成
樹脂製のブロック状部材であり、収容空部１０内には振
動子ユニット６が収納固定されている。この振動子ユニ
ット６は、圧電振動子３の櫛歯状先端を収容空部１０の
先端側開口に臨ませた姿勢とされており、固定板４が収
容空部１０の壁面に接着固定されている。

【００２６】圧電振動子３は、電気機械変換素子の一種
であり、縦方向に細長い櫛歯状に形成されている。例え
ば、５０μｍ〜１００μｍ程度の極めて細い幅のニード
ル状に切り分けられている。この圧電振動子３は、圧電
体と内部電極とを交互に積層して構成された積層型の圧
電振動子であって、積層方向に直交する縦方向に伸縮可
能な縦振動（ｄ３１効果）型の圧電振動子である。そし
て、各圧電振動子３…は、基端側部分が固定板４上に接
合されており、圧電振動子３の自由端部を固定板４の縁
よりも外側に突出させた片持ち梁の状態で取り付けられ
ている。また、変位面として機能する各圧電振動子３…
の櫛歯状先端面は、それぞれ対応する島部１１（後述す
る）に当接固定されている。また、フレキシブルケーブ
ル５は、固定板４とは反対側となる振動子の基端部側面
で、圧電振動子３と電気的に接続されている。

【００２７】流路ユニット８は、流路形成基板１２を間
に挟んでノズルプレート１３を流路形成基板１２の一方
の面側に配置し、弾性板２をノズルプレート１３とは反
対側となる他方の面側に配置して積層状態で接合するこ
とで構成されている。

【００２８】ノズルプレート１３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１４…を列状に開設
したステンレス鋼製の薄いプレートである。本実施形態
では、例えば、１８０ｄｐｉのピッチで９６個のノズル
開口１４…を開設し、これらのノズル開口１４…によっ
てノズル列を構成する。そして、このノズル列を、吐出
可能なインクの種類に対応した複数列形成する。

【００２９】流路形成基板１２は、共通インク室１６、
インク供給口１７、圧力室１８、及びノズル連通口１９
からなるインク流路が形成された板状部材である。具体
的には、この流路形成基板１２は、各ノズル開口１４…
に対応させて圧力室１８となる空部を隔壁で区画した状
態で複数形成するとともに、インク供給口１７および共
通インク室１６となる空部を形成した板状の部材であ
る。

【００３０】圧力室１８は、ノズル開口１４の列設方向
（ノズル列方向）に対して直交する方向に細長い室であ
り、堰部２０で区画された偏平な凹室で構成されてい
る。この堰部２０は共通インク室１６の出口からノズル
連通口１９の入口に亘って形成してあり、該堰部２０に
よって流路幅の狭い狭窄部の形で、インク供給口１７が
形成されている。ノズル連通口１９は、圧力室１８とノ
ズル開口１４とを連通する部分であり、圧力室１８の一
端、即ち圧力室１８内における共通インク室１６から最
も離れた位置に形成されている。共通インク室１６は、
インクカートリッジ（図示せず）に貯留されたインクを
各圧力室１８…に供給するための室であり、インク供給
口１７を通じて対応する圧力室１８の他端と連通してい
る。また、共通インク室１６における長手方向のほぼ中
央には、インク供給管２１が連通するインク導入口が開
設されている。そして、インクカートリッジ（図示せ
ず）からのインクは、インク供給管２１を通ってインク
導入口から共通インク室１６内に導入される。

【００３１】このように流路形成基板１２には、共通イ
ンク室１６、インク供給口１７、圧力室１８、及び、ノ
ズル連通口１９を順に経る一連のインク流路が形成され
る。つまり、共通インク室１６とノズル開口１４との間
を連通するインク流路がノズル開口１４に対応する複数
設けられている。

【００３２】弾性板２は、ステンレス鋼板により作製さ
れた枠体状の支持板３０に弾性体膜３１を積層した構造
の複合板材である。そして、圧力室１８とは反対側の弾
性体膜表面であって、各圧力室１８に対応した位置に
は、島部１１が形成されている。この島部１１は、圧電
振動子３の先端部を当接固定するための接合部であり、
圧力室１８と同様にノズル開口１４の列設方向と直交す
る方向に細長く、圧力室１８の平面形状よりも一回り小
さいブロック状に作製されている。

【００３３】上記の構成を有する記録ヘッド１では、圧
電振動子３を振動子長手方向に伸長させることにより、
島部１１がノズルプレート１３側に押圧され、島部周辺
で弾性体膜３１が変形して圧力室１８が収縮する。ま
た、圧電振動子３を振動子長手方向に収縮させると、弾
性体膜３１の弾性により圧力室１８が膨張する。そし
て、圧力室１８の膨張や収縮を制御することにより、圧
力室１８内のインク圧力が変動してノズル開口１４から
インク滴が吐出される。

【００３４】次に、本発明の主要部を成す弾性板２の構
造について説明する。

【００３５】例示した弾性板２は、インク圧力や圧電振
動子３の変形によって弾性変形する弾性体膜３１と、こ
の弾性体膜３１を支持する枠体状の支持板３０とからな
る複合板材によって構成される。これは、弾性体膜３１
を支持板３０で支持した方が弾性体膜単体よりも製造時
における取り扱いが容易であり、製造の効率化が図れる
ためである。

【００３６】上記の支持板３０を構成する材料として
は、加工性や強度の観点から金属材料が好適に用いられ
る。本実施形態ではステンレス鋼を用いている。また、
弾性体膜３１は、圧力室１８の一方の開口面を封止する
封止部３１Ａとして機能すると共に、共通インク室１６
の一方の開口面を封止するコンプライアンス部３１Ｂと
しても機能する部分である。本実施形態の弾性体膜３１
は、弾性膜層３２と接着層（ＡＤ層）３３とからなる２
層構造であり、接着層３３が支持板３０に接着する。さ
らに、弾性体膜３１における圧力室側の表面（弾性膜層
３２の外側表面）に薄膜層３４を選択的に形成してい
る。従って、弾性板２は、薄膜層３４、弾性膜層３２、
接着層３３及び支持板３０からなる４層構造ということ
もできる。

【００３７】上記の弾性膜層３２としてはＰＰＳ（ポリ
フェニレンサルファイド）等の樹脂フィルムが好適に用
いられ、接着層３３としてはウレタン系、ポリエステル
系、及びエポキシ系等の樹脂系接着剤が好適に用いられ
る。また、薄膜層３４は、本発明の薄膜に相当する部分
であり、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、
アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、アルミナ（Ａ
ｌ_２Ｏ_３）、シリカ（ＳｉＯ_２）等の無機材料が好適に
用いられる。そして、本実施形態における弾性板２の各
層の厚みは、例えば、支持板３０が１０〜６０μｍ（マ
イクロメートル）、接着層３３が１〜５μｍ、弾性膜層
３２が３〜１０μｍ、薄膜層３４としては５０〜１００
０Å（オングストローム）程度の範囲で適宜設定され
る。

【００３８】この弾性板２は、例えば、次の手順で作製
される。まず、図２に示すように、支持板３０となる支
持板基材３０´（つまり、加工前のステンレス鋼板）上
に接着層３３を挟んで弾性膜層３２を接着することによ
り、３層構造の弾性板基材２´を作製する。弾性板基材
２´を作製したならば、封止部３１Ａとして機能する部
分とコンプライアンス部３１Ｂとして機能する部分とに
ついて加工を行う。

【００３９】圧力室１８に対応した封止部３１Ａについ
ては、圧力室１８側の表面に無機物の薄膜層３４を形成
する。この薄膜層３４の形成方法としては、スパッタリ
ングや真空蒸着等の真空めっき法、印刷法等が好適に用
いられる。これは、弾性体膜３１上の所望の部分（領
域）に薄膜層３４を容易に積層することができるからで
ある。

【００４０】上記のスパッタリングは、１０^−１〜１０
^−２ｍｍＨｇ程度の低真空容器中で二つの電極間に電圧
を負荷してグロー放電を起こさせることで気体分子をイ
オン化し、このイオン化した気体分子を陰極に引き付け
て衝突させて陰極表面から積層原子をたたき出し、被積
層体の表面に薄膜を形成する方法である。真空蒸着は、
１０^−２〜１０^−４ｍｍＨｇ程度の高真空中で積層材を
加熱蒸発させて、被積層体の表面に薄膜を形成する方法
である。印刷法は、印刷技術を用いて、被積層体の表面
に積層材を形成する方法である。なお、これらの方法で
薄膜層３４を形成する場合には、封止部３１Ａのみが露
出するように、つまり、封止部３１Ａに薄膜層３４が選
択的に形成されるように、弾性板基材２´の他の部分を
マスキングしておく。

【００４１】また、弾性板基材２´の圧力室１８側とな
る表面、つまり、弾性膜層３２の外側表面の全面に薄膜
層３４を形成した後に、不要部分の薄膜層３４を選択的
に除去するようにしてもよい。この場合において、薄膜
層３４の選択的除去は、加工のエネルギー源として電気
エネルギー、化学エネルギー、電気化学エネルギー、光
エネルギー、熱エネルギーなどを利用した物理・化学的
処理や、加工のエネルギー源として力学的エネルギーを
用いた処理（便宜上、力学的処理と称する。）により行
うことができる。そして、物理・化学的処理としては、
エッチング加工、プラズマアッシング、レーザ処理等が
好適に用いられ、力学的処理としては、噴射処理、超音
波処理が好適に用いられる。

【００４２】上記のエッチングには、大きく分けてドラ
イエッチングとウエットエッチングがある。ドライエッ
チングは、酸化雰囲気やアルカリ雰囲気中にマスキング
を施した振動板を暴露して、マスキングを施していない
部分を選択的にエッチング加工する処理である。ウエッ
トエッチングは、例えば、ＫＯＨ等の強アルカリ液にマ
スキングを施した振動板を接触させ、マスキングを施し
ていない部分を選択的にエッチング加工する処理であ
る。プラズマアッシングは、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウ
ム（Ｈｅ）などの不活性ガスをアークによってプラズマ
化し、これを細いノズルから噴出させて超高温、高速流
のプラズマジェットで不要部分を選択的に除去する処理
である。レーザ処理は、除去したい部分にレーザビーム
を照射して選択的に除去を行う処理である。噴射処理
は、粉体や流体等の媒体に圧力を加えてノズルから噴射
する等により、この媒体を工作物（つまり、弾性板基材
２´）に衝突させて表面を加工する処理であり、例え
ば、ブラスト処理やウォータージェット処理がある。ま
た、超音波処理は、砥粒スラリを超音波で振動させて加
工を行う処理である。

【００４３】また、封止部３１Ａにおける圧力室１８側
の表面は、支持板基材３０´の部分を環状に除去して島
部１１を形成する。即ち、支持板基材３０´側から支持
板基材３０´のみが選択的に除去されるように厚さ方向
の途中までの部分を除去する。これにより、島部１１周
辺のダイヤフラム部は、接着層３３と弾性膜層３２と薄
膜層３４とから構成される。そして、この支持板基材３
０´の選択的な除去は、例えば、上記の物理・化学的処
理で行うこともできるし、力学的処理で行ってもよい。

【００４４】一方、共通インク室１６に対応したコンプ
ライアンス部３１Ｂについては、支持板基材３０´を選
択的に除去して弾性体膜３１だけにする。このコンプラ
イアンス部３１Ｂに対する支持板基材３０´の選択的除
去もまた、上記の物理・化学的処理や力学的処理によっ
て行うことができる。

【００４５】このように、圧力室１８に対応する封止部
３１Ａについては弾性体膜３１に薄膜層３４を積層する
と共に、支持板基材３０´の部分を環状に除去して島部
１１を形成し、一方、共通インク室１６に対応するコン
プライアンス部３１Ｂについては支持板基材３０´を除
去する。これにより、支持板基材３０´は枠体状の支持
板３０となり、上記した弾性板２が得られる。

【００４６】このような構成の弾性板２では、圧力室１
８に面する封止部３１Ａの厚さが、薄膜層３４の分だけ
共通インク室１６に面するコンプライアンス部３１Ｂの
厚さよりも厚くなる。この構成により、弾性体膜３１に
おける封止部３１Ａの曲げ剛性が、コンプライアンス部
３１Ｂの曲げ剛性よりも相対的に大きくなる。その結
果、圧力室１８内のインクを効率よく加圧したり減圧し
たりすることができ、インク滴吐出時において高い応答
性を得ることができる。さらに、本実施形態では、圧力
室１８とは反対側の弾性体膜表面に、ステンレス鋼で作
製された島部１１を設けているので、この島部１１によ
っても曲げ剛性が高められる。従って、圧力室１８内の
インクを一層効率よく加減圧できる。

【００４７】また、薄膜層３４を設けることによって当
該部分における弾性体膜３１の剛性が高められるので、
弾性体膜３１に高いコンプライアンスの材料を使用して
も必要な剛性が確保でき、インク滴吐出時において高い
応答性を得ることができる。そして、高いコンプライア
ンスの材料で弾性体膜３１を構成することにより、コン
プライアンス部３１Ｂについては従来よりも高いコンプ
ライアンスを得ることができる。そして、共通インク室
１６として必要なコンプライアンスは従来と同じである
ため、共通インク室１６を小さく形成しても圧力室１８
側からの圧力波（インク噴流）を吸収することができ
る。その結果、記録ヘッド１の小型化を図ることができ
る。さらに、曲げ剛性の観点でも、コンプライアンス部
３１Ｂの曲げ剛性の方が封止部３１Ａの曲げ剛性よりも
相対的に小さくなるので、コンプライアンス部３１Ｂの
方が撓み変形し易くなり、共通インク室１６のコンプラ
イアンスを従来よりも高めることができる。

【００４８】また、薄膜層３４は、上記した無機物の薄
膜により構成されているので、インク溶媒の通過を防止
する遮気層としても機能する。これにより、圧力室１８
内のインクの溶媒が弾性体膜３１を透過しようとして
も、薄膜層３４が透過を防止する。このため、従来、弾
性体膜３１（弾性膜層３２、接着層３３）をインク溶媒
が透過してしまうことで生じていた圧力室１８内のイン
クの粘度上昇を防止することもできる。

【００４９】さらに、本実施形態では、圧力室１８側と
なる弾性体膜３１の表面に薄膜層３４を形成している。
そして、圧力室１８側の弾性体膜表面は、平滑面に構成
されているので、均一な膜厚の薄膜層３４を容易に形成
できる。また、上記したように、薄膜層３４は遮気層と
しても機能するので、薄膜層３４を圧力室１８側の弾性
体膜表面に設けることで、インク溶媒が弾性膜層３２や
接着層３３内に浸透することを防止することもできる。

【００５０】ところで、本発明は、上記した実施形態に
限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づ
き、種々の変形が可能である。

【００５１】例えば、上記の実施形態では、無機物の薄
膜層３４を圧力室１８に対応した弾性体膜３１の表面に
部分的に形成したものを例示したが、弾性体膜３１の表
面全体に薄膜層３４を形成し、圧力室１８に対応した部
分の薄膜層３４の厚さを他の部分よりも厚くしてもよ
い。この場合、例えば、薄膜層３４の形成処理を複数回
行うことで、一部分の膜厚が他の部分よりも厚い薄膜層
３４を形成することができる。具体的には、１回目の形
成処理では弾性体膜３１の表面全体に薄膜層３４を形成
し、２回目の形成処理では封止部３１Ａの部分にのみ選
択的に薄膜層３４を形成する。そして、このように構成
しても上記形態と同様の作用効果が得られる。さらに、
この構成では、上記の遮気層が弾性体膜３１の表面を覆
うように形成されるので、インク溶媒の透過を防止する
観点からはより好ましい。

【００５２】また、図３に示すように、弾性体膜３１の
コンプライアンス部３１Ｂについては薄膜層３４を形成
せずに弾性体膜３１（弾性膜層３２、接着層３３）のみ
で構成し、この領域を除いた弾性体膜表面の全域に薄膜
層３４を形成するようにしてもよい。この構成でも、基
本的には第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。さ
らに、この構成では、薄膜層３４を形成するに際して、
共通インク室１１に面する部分のみにマスキングを行え
ば良い。或いは、弾性体膜３１の全面に薄膜層３４を形
成した後、共通インク室１１に面する部分の薄膜層３４
を選択的に除去すれば良い。このため、第１の実施形態
に比べて、製造工数を低減することができるものであ
る。

【００５３】また、図４及び図５に示すように、薄膜層
３４を圧力室１８とは反対側の弾性体膜３１の表面に形
成してもよい。即ち、薄膜層３４を、支持板３０側に形
成してもよい。この場合、弾性体膜３１のコンプライア
ンス部３１Ｂについては、マスキング等を施すことによ
って薄膜層３４が形成されないようにし、その他の部分
に薄膜層３４を形成する。この構成では、ダイヤフラム
部となる島部周辺の弾性体膜３１の表面に薄膜層３４が
形成されるので、当該部分の曲げ剛性を高めることがで
き、コンプライアンスを低くすることができる。これに
より、インク滴吐出時における応答性を高めることがで
きる。また、薄膜層３４が島部１１をも覆うように形成
されるので、島部１１の剛性を高めることができる。従
って、この点でも、インク滴吐出時における応答性を高
めることができる。

【００５４】さらに、薄膜層３４を設けることによっ
て、弾性体膜３１に高いコンプライアンスの材料を使用
してもインク滴吐出時において高い応答性を得ることが
できる。そして、弾性体膜３１に高いコンプライアンス
の材料を使用することにより、共通インク室１６を小さ
く形成しても圧力室１８側からの圧力波を吸収すること
ができる。その結果、記録ヘッド１の小型化を図ること
ができる。また、ステンレス鋼板からなる支持板３０の
上に薄膜層３４を形成するので、被積層面に耐熱性があ
り、積層方法の選択自由度を増大させることもできる。

【００５５】また、薄膜層３４は弾性体膜３１の一方の
表面にのみ形成されるものに限定されない。即ち、薄膜
層３４を弾性体膜３１の両面、つまり、圧力室１８側の
表面と島部１１側の表面のそれぞれに設けても良い。

【００５６】また、本実施形態では、流路形成基板１２
とノズルプレート１３とを別部材により構成した流路ユ
ニット８を例に挙げて説明したが、この構成に限定され
るものではなく、ノズルプレート１３を流路形成基板１
２に一体に形成した流路ユニットであってもよい。

【００５７】また、上記の電気機械変換素子に関し、撓
み振動型の圧電振動子を用いてもよい。この圧電振動子
は、圧電体を上電極と下電極とで挟んだ構成であり、上
電極と下電極との電位差に応じて、圧電体は電界方向に
撓み圧力室の容積を変化させる。さらに、電気機械変換
素子は、圧電振動子に限らず、駆動信号の印加により機
械的変形を生じる素子であればよく、例えば磁歪素子で
あってもよい。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、以
下の効果を奏する。即ち、弾性体膜の圧力室に対応した
部分の厚さが共通インク室に対応した部分の厚さよりも
厚くなるように、弾性体膜の表面に無機物の薄膜を形成
したので、弾性体膜にコンプライアンスの高い材料を用
いてもインク滴吐出の応答性を良好に維持することがで
きる。そして、弾性体膜にコンプライアンスの高い材料
を用いることで、コンプライアンス部については従来よ
りも高いコンプライアンスを得ることができるため、共
通インク室を小さく形成しても必要なコンプライアンス
を得ることができる。これにより、インク滴吐出の応答
性を良好に維持しつつも、記録ヘッドの小型化を促進す
ることができる。

【００５９】また、弾性体膜の共通インク室に対応した
部分の厚さが圧力室に対応した部分の厚さよりも薄くな
るように、弾性体膜の表面に無機物の薄膜を形成した場
合には、共通インク室に対応した部分のコンプライアン
スを圧力室に対応した部分よりも高めることができ、ま
た、圧力室に対応した部分については薄膜によってイン
ク滴吐出に必要な剛性を確保できる。このため、弾性体
膜にコンプライアンスの高い材料を用いてもインク滴吐
出の応答性を良好に維持できる。その結果、コンプライ
アンス部については従来よりも高いコンプライアンスを
得ることができ、共通インク室を小さく形成しても必要
なコンプライアンスが得られる。これにより、インク滴
吐出の応答性を良好に維持しつつも、記録ヘッドの小型
化を促進することができる。

【００６０】また、無機物の薄膜を圧力室側となる弾性
体膜表面に形成した場合には、薄膜を平滑面に形成する
ことができるので、均一な厚さの薄膜層を容易に形成す
ることができる。

【００６１】また、圧力室とは反対側となる弾性体膜表
面に、電気機械変換素子の変位面を当接固定するための
島部を設け、無機物の薄膜を該島部をも覆うように形成
した場合には、ダイヤフラム部となる島部周辺の弾性体
膜の表面に薄膜が形成されるので、当該部分の曲げ剛性
を高めることができ、コンプライアンスを低くすること
ができる。さらに、薄膜によって島部が覆われるので、
この島部の剛性を高めることもできる。従って、インク
滴吐出時における応答性を一層高めることができる。

【００６２】また、無機物の薄膜によりインク溶媒の通
過を防止する遮気層を構成した場合には、圧力室内のイ
ンク溶媒が弾性体膜を透過しようとしても、薄膜層が透
過を防止する。このため、圧力室内のインクの粘度上昇
を防止することができる。

【００６３】また、無機物の薄膜を真空めっき法により
形成した場合には、支持板または弾性体膜上の所望の部
分に無機物の薄膜を容易に積層することができる。

【００６４】また、無機物の薄膜を印刷法により形成し
た場合には、支持板または弾性体膜上の所望の部分に無
機物の薄膜を容易に積層することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態のインクジェット式記録ヘッド
を示す断面図である。

【図２】図１に示す記録ヘッドの振動板の層構成を示す
要部断面図である。

【図３】インクジェット式記録ヘッドの変形例を示す断
面図である。

【図４】インクジェット式記録ヘッドの他の変形例を示
す断面図である。

【図５】図４に示す記録ヘッドの振動板の層構成を示す
要部断面図である。

【符号の説明】

１記録ヘッド２弾性板２´弾性板基材３圧電振動子４固定板５フレキシブルケーブル６振動子ユニット７ケース８流路ユニット１０収容空部１１島部１２流路形成基板１３ノズルプレート１４ノズル開口１６共通インク室１７インク供給口１８圧力室１９ノズル連通口２０堰部２１インク供給管３０支持板３０´ 支持板基材３１弾性体膜３１Ａ圧力室に対応する封止部３１Ｂ共通インク室に対応するコンプライアンス部３２弾性膜層３３接着層３４薄膜層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】共通インク室から圧力室を経てノズル開
口に連通する一連のインク流路を形成した流路形成基板
と圧力室及び共通インク室の一方の開口面を封止する弾
性体膜とを積層状態で接合してなる流路ユニットと、弾
性体膜を変形させることで圧力室の容積を変化させる電
気機械変換素子とを備えたインクジェット式記録ヘッド
において、前記弾性体膜の圧力室に対応した部分の厚さが共通イン
ク室に対応した部分の厚さよりも厚くなるように、弾性
体膜の表面に無機物の薄膜を形成し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】前記弾性体膜の圧力室に対応した部分の
曲げ剛性を、共通インク室に対応した部分の曲げ剛性よ
りも相対的に大きく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３】共通インク室から圧力室を経てノズル開
口に連通する一連のインク流路を形成した流路形成基板
と圧力室及び共通インク室の一方の開口面を封止する弾
性体膜とを積層状態で接合してなる流路ユニットと、弾
性体膜を変形させることで圧力室の容積を変化させる電
気機械変換素子とを備えたインクジェット式記録ヘッド
において、前記弾性体膜の共通インク室に対応した部分の厚さが圧
力室に対応した部分の厚さよりも薄くなるように、弾性
体膜の表面に無機物の薄膜を形成し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４】前記無機物の薄膜を、弾性体膜の表面の
圧力室に対応した部分にのみ形成したことを特徴とする
請求項１から請求項３の何れかに記載のインクジェット
式記録ヘッド。
【請求項５】前記無機物の薄膜を、共通インク室に対
応した部分となる領域を除いた弾性体膜表面の全域に形
成したことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか
に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項６】前記無機物の薄膜を弾性体膜表面の全域
に形成し、圧力室に対応した部分の薄膜の厚さを他の部
分よりも厚くしたことを特徴とする請求項１から請求項
３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】前記無機物の薄膜を、圧力室側となる弾
性体膜表面に形成した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】圧力室とは反対側となる弾性体膜表面
に、電気機械変換素子の変位面を当接固定するための島
部を設け、前記無機物の薄膜を該島部をも覆うように形
成した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９】前記無機物の薄膜によりインク溶媒の通
過を防止する遮気層を構成したことを特徴とする請求項
１から請求項８の何れかに記載のインクジェット式記録
ヘッド。
【請求項１０】前記無機物の薄膜を真空めっき法によ
り形成し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。
【請求項１１】前記無機物の薄膜を真空蒸着により形
成したことを特徴とする請求項１０に記載のインクジェ
ット式記録ヘッド。
【請求項１２】前記無機物の薄膜をスパッタリングに
より形成したことを特徴とする請求項１０に記載のイン
クジェット式記録ヘッド。
【請求項１３】前記無機物の薄膜を印刷法により形成
し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。
【請求項１４】前記弾性体膜を枠体状の支持板で支持
したことを特徴とする請求項１から請求項１３の何れか
に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項１５】前記支持板を金属材料で構成したこと
を特徴とする請求項１４に記載のインクジェット式記録
ヘッド。
【請求項１６】前記島部を、支持板となる支持板基材
の圧力室に対応した部分を環状に除去することにより形
成したことを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記
載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項１７】前記電気機械変換素子を圧電振動子に
よって構成したことを特徴とする請求項１から請求項１
６の何れかに記載のインクジェット式記録ヘッド。