JP2002347249A

JP2002347249A - インクジェット式記録ヘッド及び画像記録装置

Info

Publication number: JP2002347249A
Application number: JP2002152276A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Hosono; 聡細野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-05-27
Filing date: 2002-05-27
Publication date: 2002-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】加工精度のみに依存することなく記録ヘッド
のコンプライアンスのバラツキを低減することができ、
不良品となる記録ヘッドの発生を抑制して歩留りを向上
できるインクジェット式記録ヘッドを提供する。【解決手段】記録ヘッド２のコンプライアンス成分の
うち、圧力発生室１３内のインクのコンプライアンスの
割合が、圧力発生室を構成している隔壁１２、振動板１
０などの圧力発生室構成部材のコンプライアンスの割合
よりも大きくなるように、圧力発生室の容積を設定し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンタなどに使用されるインクジェット式記録ヘッドに
関するものである。

【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インク
ジェット式記録へッドにおいては、複数のノズル開口を
列状に開設したノズルプレート上に流路形成板と振動板
とを積層して流路ユニットを構成し、この流路ユニット
をケースに接合する。

【０００３】すなわち、流路形成板には、ノズル開口部
とぞれぞれ連通する貫通孔状の圧力発生室と、各圧力発
生室に供給するインクを貯留する共通インク室と、この
共通インク室とそれぞれの圧力発生室との間を連通する
インク供給口などを隔壁によって区画することにより形
成してある。また、振動板は、圧肉部（アイランド部）
と、この圧肉部を囲む薄肉部（フィルム部）とからな
る。具体的には、厚さ３〜１０μｍの樹脂フィルムと厚
さ２０〜５０μｍのステンレス板の複合板をエッチング
加工し、ステンレス部分を残したアイランド部とフィル
ム部とを形成している。

【０００４】そして、流路形成板の一方の面にノズルプ
レートを、他方の面に振動板を接着することにより流路
ユニットを構成する。そして、圧力発生室に対応させて
圧電振動子をケース側に配置固定し、上記流路ユニット
をケースに取り付けることにより各圧電振動子を対応し
た圧力発生室の振動板の所定部位（アイランド部）に当
接して固定する。

【０００５】この様に構成された記録へッドは、共通イ
ンク室からインクを各圧力発生室内に供給し、圧電振動
子の作用により振動板を撓ませて圧力発生室内を加圧
し、この圧力によりノズル開口からインク滴を吐出す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この種の記録ヘッド
は、近年、例えば７２０ｄｐｉや１４４０ｄｐｉと極め
て高い解像度が求められており、しかも黒色、黄色、マ
ゼンタ、シアンの４色のインクを使用して高い解像度が
求められている。このため、インク滴を１ドット当たり
数ｎｇと小さくして吐出することが必要となり、したが
って、圧力発生室内のインクの固有振動周期を高めなく
てはならない。

【０００７】ところが、固有振動周期を高めようとする
と、この固有振動周期ｆは、記録ヘッドのコンプライア
ンス（変形のしやすさであり、単位圧力あたりの容積変
化。）Ｃによって大きく変動するので（ｆ＝１／２π√
〔（Ｍ・Ｃ）^-1〕）、製造段階における記録ヘッドの吐
出特性のバラツキが問題になる。

【０００８】すなわち、流路形成板の圧力発生室やイン
ク供給口などの空部を形成したり、振動板にアイランド
部を形成したりする際に、μｍ単位の非常に高い加工精
度が要求される。

【０００９】しかしながら、金属のエッチング加工によ
りアイランド部とフィルム部を形成する際、アイランド
部の長手方向でプラス・マイナス２０μｍ、幅方向でプ
ラス・マイナス７μｍのバラツキが生じ、フィルム部の
面積バラツキによるコンプライアンスＣに変動が生じ
る。

【００１０】そして、記録ヘッドのコンプライアンスＣ
の成分は、圧力発生室内のインクのコンプライアンス
Ｃ.inkと、圧力発生室を構成している隔壁や振動板やノ
ズルプレートなど圧力発生室構成部材のコンプライアン
スＣ.strとに大別することができる。

【００１１】Ｃ.inkは、圧力発生室の容積に比例する
（Ｃ.ink＝Ｖ／ρ・ｃ²，Ｖ：圧力発生室の容積
〔ｍ³〕，ρ：インク密度〔Ｋｇｆ／ｍ³〕，ｃ：インク
の音速〔ｍ／ｓ〕）が、これは主として流路形成板の加
工精度に依存する。具体的には、シリコンの異方性エッ
チング技術を応用することによって要求精度を得ること
が可能である。

【００１２】しかしながら、振動板のフィルム部（Ｃ.s
trの占める割合が最も大きな部分）では、前述したよう
に公差バラツキによるコンプライアンスのバラツキを小
さくすることが困難である。

【００１３】従来の記録ヘッドでは、ヘッド全体に占め
るインクのコンプライアンスＣ.inkが２０〜４５％、圧
力発生室の隔壁やノズルプレートのコンプライアンス
Ｃ.cavが２％、振動板のコンプライアンスＣ.filmが５
３〜７８％であり、圧力発生室構成部材のコンプライア
ンスＣ.str（Ｃ.cav＋Ｃ.film）が約５〜８割を占め
る。

【００１４】このため、上記の様な公差の下で加工した
振動板や流路形成板等で記録ヘッドを構成すると、組み
立てた記録ヘッドごとのコンプライアンスを所定範囲内
に揃えることが容易ではなく、特に、振動板の加工具合
によって記録ヘッドのコンプライアンスが大きく変動す
る。

【００１５】そして、圧力発生室構成部材のコンプライ
アンスＣ.strが所定範囲から外れた記録ヘッドは不良品
となる。したがって、前記したように、圧力発生室内の
インクの固有振動周期を高めて高い解像度を実現しよう
とすると、歩留りが低下してしまう。

【００１６】そこで本発明の目的は、加工精度のみに依
存することなく記録ヘッドのコンプライアンスのバラツ
キを低減することができ、不良品となる記録ヘッドの発
生を抑制して歩留りを向上することができるインクジェ
ット式記録ヘッドを提供しようとするものである。

【００１７】

【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、ノズル開口を複数開設したノズルプレートと、ノズ
ル開口に対応して圧力発生室となる空部を隔壁を挟んで
複数並べて形成するとともに、各圧力発生室にインクを
供給するインク供給口を形成した流路形成板と、圧力発
生室の内壁の一部を構成して電気機械変換素子の変形に
よって撓んで圧力発生室を加圧する振動板とを有するイ
ンクジェット式記録ヘッドにおいて、記録ヘッドのコン
プライアンス成分のうち、圧力発生室内のインクのコン
プライアンスの割合を、圧力発生室を構成している上記
隔壁、振動板などの圧力発生室構成部材のコンプライア
ンスの割合よりも大きく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。

【００１８】請求項２に記載のものは、圧力発生室内の
インクのコンプライアンスの割合が、圧力発生室を構成
している上記隔壁、振動板などの圧力発生室構成部材の
コンプライアンスの割合よりも大きくなるように、圧力
発生室の容積を設定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３に記載のものは、流路形成板の厚
肉化を図ることにより圧力発生室の容積増大を図ること
を特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット
式記録ヘッドである。

【００２０】請求項４に記載のものは、振動板の厚肉化
を図ることにより振動板のコンプライアンスの割合を相
対的に低下させて、圧力発生室内のインクのコンプライ
アインスの割合を相対的に高めたことを特徴とする請求
項１から３のいず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５に記載のものは、前記電気機械変
換素子が圧電振動子であることを特徴とする請求項１か
ら４のいずれかに記載のインクジェット式記録ヘッドで
ある。

【００２２】請求項６に記載のものは、前記流路形成板
がシリコンの異方性エッチングにて形成されることを特
徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインクジェ
ット式記録ヘッドである。

【００２３】請求項７に記載のものは、前記振動板が樹
脂フィルムと金属層から形成されることを特徴とする請
求項４に記載のインクジェット式記録ヘッドである。

【００２４】請求項８に記載のものは、請求項１から７
のいずれかに記載のインクジェット式記録ヘッドを備え
たことを特徴とする画像記録装置である。

【００２５】

【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。まず、図４及び図５を参照して、
本発明が適用される画像記録装置であるインクジェット
式プリンタについて説明する。

【００２６】図４に示すように、例示したインクジェッ
ト式プリンタは、プリンタコントローラ１０１とプリン
トエンジン１０２とから概略構成してある。

【００２７】プリンタコントローラ１０１は、外部イン
ターフェース１０３（以下、外部Ｉ／Ｆ１０３とい
う。）と、各種データを一時的に記憶するＲＡＭ１０４
と、制御プログラム等を記憶したＲＯＭ１０５と、ＣＰ
Ｕ等を含んで構成した制御部１０６と、クロック信号を
発生する発振回路１０７と、記録ヘッド２へ供給するた
めの駆動信号を発生する駆動信号発生部１０９と、駆動
信号や、印刷データに基づいて展開されたドットパター
ンデータ（ビットマップデータ）等をプリントエンジン
１０２に送信する内部インターフェース１１０（以下、
内部Ｉ／Ｆ１１０という。）とを備えている。

【００２８】外部Ｉ／Ｆ１０３は、例えば、キャラクタ
コード、グラフィック関数、イメージデータ等によって
構成される印刷データを、図示しないホストコンピュー
タ等から受信する。また、この外部Ｉ／Ｆ１０３を通じ
てビジー信号（ＢＵＳＹ）やアクノレッジ信号（ＡＣ
Ｋ）が、ホストコンピュータ等に対して出力される。

【００２９】ＲＡＭ１０４は、受信バッファ、中間バッ
ファ、出力バッファ、及び、図示しないワークメモリと
して機能する。そして、受信バッファは外部Ｉ／Ｆ１０
３を介して受信された印刷データを一時的に記憶し、中
間バッファは制御部１０６が変換した中間コードデータ
を記憶し、出力バッファはドットパターンデータを記憶
する。このドットパターンデータは、階調データをデコ
ード（翻訳）することにより得られる印字データによっ
て構成してある。

【００３０】また、ＲＯＭ１０５には、各種データ処理
を行わせるための制御プログラム（制御ルーチン）の他
に、フォントデータ、グラフィック関数等を記憶させて
ある。

【００３１】制御部１０６は、各種の制御を行う他、受
信バッファ内の印刷データを読み出すと共に、この印刷
データを変換して得た中間コードデータを中間バッファ
に記憶させる。また、中間バッファから読み出した中間
コードデータを解析し、ＲＯＭ１０５に記憶されている
フォントデータ及びグラフィック関数等を参照して、ド
ットパターンデータに展開する。そして、制御部１０６
は、必要な装飾処理を施した後に、このドットパターン
データを出力バッファに記憶させる。

【００３２】そして、記録ヘッド２の１回の主走査で記
録可能な１行分のドットパターンデータが得られたなら
ば、この１行分のドットパターンデータは、出力バッフ
ァから内部Ｉ／Ｆ１１０を通じて順次記録ヘッド２に出
力される。また、出力バッファから１行分のドットパタ
ーンデータが出力されると、展開済みの中間コードデー
タは中間バッファから消去され、次の中間コードデータ
についての展開処理が行われる。

【００３３】駆動信号発生部１０９は、記録に使用する
ための吐出駆動信号を発生する主信号発生部と、メニス
カス（ノズル開口部で露出しているインクの自由表面）
を微振動させてノズル開口部分のインクを攪拌させる印
字外微振動信号及び印字前微振動信号を発生する微振信
号発生部と、主信号発生部からの吐出駆動信号や、微振
信号発生部からの印字外微振動信号或いは印字前微振動
信号が入力され、入力された信号を選択的に内部Ｉ／Ｆ
１１０へ出力する選択部とを含んで構成してある。

【００３４】プリントエンジン１０２は、紙送り機構１
１６と、キャリッジ機構１１７と、記録ヘッド２とを含
んで構成してある。

【００３５】紙送り機構１１６は、紙送りモータと紙送
りローラ等から構成してあり、図５（ａ）に示すよう
に、記録紙１１８（印刷記録媒体の一種）を記録ヘッド
２の記録動作に連動させて順次送り出す。即ち、この紙
送り機構１１６は、記録紙１１８を副走査方向である記
録紙送り方向に移動させる。

【００３６】キャリッジ機構１１７は、記録ヘッド２及
びインクカートリッジ１１９を搭載可能であってガイド
部材１２０に移動自在に取り付けられたキャリッジ１２
１と、駆動プーリー１２２と従動プーリー１２３との間
に架け渡されると共にキャリッジ１２１に接続されたタ
イミングベルト１２４と、駆動プーリー１２２を回転さ
せるパルスモータ１２５と、記録紙幅方向に平行な状態
（主走査方向に沿って）でプリンタ筐体１２６に架設さ
れたリニアエンコーダ１２７と、キャリッジ１２１に取
り付けられて、リニアエンコーダ１２７のスリット１２
８を検出可能なスリット検出器１２９とを備えている。

【００３７】本実施形態のリニアエンコーダ１２７は、
図５（ｂ）に示すように、３６０或いは３６０／Ｎ（ｄ
ｐｉ）のピッチでスリット１２８…を形成した透明な薄
板状部材である。また、スリット検出器１２９は、例え
ば、フォトインタラプタによって構成する。

【００３８】このキャリッジ機構１１７では、パルスモ
ータ１２５の作動により、記録紙１１８の幅方向に沿っ
てキャリッジ１２１を往復移動させる。即ち、キャリッ
ジ１２１に搭載された記録ヘッド２を主走査方向に沿っ
て移動させる。このキャリッジ１２１の移動は、ホーム
ポジション側の基準位置を起点にして行われる。ここ
で、ホームポジションとは、電源が投入されていない状
態や、記録を行わない状態が長時間に亘った場合等にお
いて、キャリッジ１２１を待機させる位置である。本実
施形態では、図５（ａ）における右端部にホームポジシ
ョンを設けてあり、この部分には、記録ヘッド２のノズ
ル開口１１（後述）におけるインク溶媒の蒸発を防止す
るキャッピング機構１３０を設ける。また、基準位置
は、このホームポジションから少し左側の位置に設定す
る。具体的には、記録紙１１８の右側縁とキャッピング
機構１３０との間に記録ヘッド２が位置するような場所
に基準位置を設定する。

【００３９】そして、この記録ヘッド２を基準位置から
主走査方向に沿って往復移動させ、この往復移動に連動
させて記録ヘッド２からインク滴を吐出させ、さらに、
記録紙１１８を記録紙送り方向に移動させることにより
記録紙１１８上に所望の画像を記録することができる。

【００４０】次に、上記した記録へッド２について詳細
に説明する。

【００４１】図１は電気機械変換素子として代表的な圧
電振動子１であるピエゾ素子（ＰＺＴ）を用いたインク
ジェット式記録へッド２の一実施形態の断面図、図２は
図１に示す記録ヘッド２の要部を示す拡大断面図であ
る。

【００４２】記録へッド２は、図１に示すように、例え
ばプラスチックからなる箱体状のケース３の収納室４内
に圧電振動子１を一方の開口から挿入して櫛歯状先端１
ａを他方の開口に臨ませ、この開口側のケース３の表面
（下面）に流路ユニット５を接合するとともに、圧電振
動子１の櫛歯状先端１ａをそれぞれ流路ユニット５の所
定部位に当接固定することにより概略構成されている。
なお、図中、６はフレキシブルケーブル、７は固定基板
である。

【００４３】流路ユニット５は、流路形成板８を間に挟
んでノズルプレート９と振動板１０を両側に積層するこ
とにより構成されている。

【００４４】ノズルプレート９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１１を列状に開設した
ステンレス製の薄いプレートであり、本実施形態では約
０．１４１ｍｍのピッチ（１８０ｄｐｉ）で１列９６個
のノズル開口１１を５列開設してある。

【００４５】ノズルプレート９の一方の面に積層する流
路形成板８は、図２に示すように、ノズルプレート９の
ノズル開口１１に対応して圧力発生室１３となる空部を
隔壁１２で区画した状態で複数形成するとともに、イン
ク供給口１４および共通のインク室１５となる空部を形
成した板状の部材である。圧力発生室１３は、ノズル開
口列に対して直交する方向に細長い室であり、その一部
が、流路形成板８の厚さ方向に貫通した断面略平行四辺
形の貫通孔１６により構成され、残りの部分は、流路形
成板８の厚さ方向の中央に形成した上下室隔壁１７で上
下に区画された偏平な凹室で構成されている。

【００４６】なお、図２に示す圧力発生室１３は、長さ
を１２１６μｍ、ノズルプレート９側の幅を１００μ
ｍ、振動板１０側の幅を１１０μｍ、貫通孔１６の長さ
を１００μｍ、幅を８０μｍとし、ノズルプレート９側
の隔壁１２の厚さを４１μｍ、振動板１０側の隔壁１２
の厚さを３１μｍ、貫通孔１６の部分の隔壁１２の厚さ
を６１μｍに設定してある。また、１８は共通インク室
１５から圧力発生室１３への流路に形成した堰部であ
り、該堰部１８により流路幅の狭い狭窄部の形で、イン
ク供給口１４が形成されている。

【００４７】この流路形成板８の貫通孔１６、圧力発生
室１３、インク供給口１４および共通インク室１５は、
シリコンウエハーをエッチング加工することにより、各
ノズル開口１１毎に形成されている。そして、本実施形
態では、流路形成板８の厚肉化を図ることにより、圧力
発生室１３の容積を増大し、これにより後述する圧力発
生室１３内のインクのコンプライアンスを割合を大きく
している。

【００４８】また、本実施形態では、貫通孔１６は、圧
力発生室１３の一端、即ち圧力発生室１３内における共
通インク室１５から最も離れた位置に形成されている。
そして、圧力発生室１３の他端にインク供給口１４が接
続され、このインク供給口１４とは反対側の端部近傍で
ノズル開口１１が開口するように配置してある。そし
て、本実施形態では貫通孔１６のほぼ中央にノズル開口
１１が位置する。

【００４９】なお、共通インク室１５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発生室
１３に供給するための室であり、長手方向のほぼ中央に
インク供給管１９が連通する。

【００５０】振動板１０は、本実施形態では、ノズルプ
レート９とは反対側に位置する流路形成板８の他方の面
に積層され、上記圧力発生室１３の一方の開口面を封止
する封止板と、同じく流路形成板８の他方の面に積層さ
れ、共通インク室１５の一方の開口面を封止する弾性体
膜（薄膜部）とを兼ねており、ステンレス板２０上にＰ
ＰＳ等の高分子体フィルム２１をラミネート加工した二
重構造である。そして、同一材により封止板と弾性体膜
とを構成するので、封止板として機能する部分、すなわ
ち圧力発生室１３に対応した部分のステンレス板２０を
エッチング加工して圧電振動子１の先端を当接固定する
ための厚肉部（アイランド部２２）を形成し、また、弾
性体膜として機能する部分、すなわち共通インク室ｌ５
に対応する部分のステンレス板２０をエッチング加工で
除去してフィルム部２１（弾性体膜）だけにする。

【００５１】そして、本実施形態では、振動板１０のフ
ィルム部２１における厚肉化を図ることにより振動板１
０のコンプライアンスの割合を相対的に低下させて、圧
力発生室１３内のインクのコンプライアンスの割合を相
対的に高めてある。具体的には、従来は厚さ３．５μｍ
のＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）やポリイミド
などの高分子膜をフィルム部２１として使用していた
が、本実施形態では厚さ６μｍと２倍の厚さのものを使
用している。

【００５２】上記の構成を有する記録ヘッド２では、圧
電振動子１を振動子長手方向に伸長させることにより、
アイランド部２２がノズルプレート９側に押圧され、ア
イランド部２２周辺のフィルム部（弾性体膜）２１が変
形して圧力発生室１３が収縮する。また、圧電振動子１
を振動子長手方向に収縮させると、フィルム部２１の弾
性により圧力発生室１３が膨張する。そして、圧力発生
室１３の膨張・収縮を制御することによりノズル開口１
１からインク滴が吐出される。

【００５３】そして、この記録ヘッド２における振動系
は、図３に示す等価回路によって表すことができる。図
３において、記号Ｍは単位長さあたりの媒質の質量であ
るイナータンス〔Kg／ｍ⁴〕であり、Ｍａは圧電振動子
１におけるイナータンス、Ｍｎはノズル開口部１１にお
けるイナータンス、Ｍｓはインク供給口１４におけるイ
ナータンスである。記号Ｒは媒質の内部損失であるレジ
スタンス〔Ｎ・ｓ／ｍ ⁵〕であり、Ｒｎはノズル開口部
１１におけるレジスタンス、Ｒｓはインク供給口１４に
おけるレジスタンスである。記号Ｃは単位圧力あたりの
容積変化であるコンプライアンス〔ｍ⁵／Ｎ〕であり、
Ｃｃは圧力発生室１３を形成している隔壁１２と振動板
１０のコンプライアンス、Ｃａは圧電振動子１における
コンプライアンス、Ｃｎはノズルプレート９のコンプラ
イアンスである。また、記号Ｐは圧電振動子１が経時的
に発生する圧力、換言すれば、圧電振動子１に印加する
電圧パルスを等価圧力に変換したものである。

【００５４】そして、圧力発生室１３内のインクのコン
プライアンスＣ.inkは、圧力発生室１３の容積をＶ、イ
ンク密度をρ、液中の音速をｃとすると、次式（１）の
ように表すことができる。

【００５５】Ｃ.ink＝Ｖ／ρ・ｃ²・・・（１）ここで、ρおよびｃは一定であるから、Ｃ.ink＝ｋ・Ｖ（ｋ；定数）・・・（２）と表すことができる。

【００５６】よって、Ｃ.inkは、主として圧力発生室の
容積がそのバラツキの要因となる。圧力発生室の容積
は、流路形成板８の加工精度によってそのバラツキが支
配されるが、シリコンの異方性エッチング技術によれ
ば、極めて高い加工精度を得ることが容易である。

【００５７】また、圧力発生室１３のコンプライアンス
は、圧力発生室１３を構成している、すなわち圧力発生
室１３の内壁面として機能する流路形成板８の隔壁１
２、振動板１０、ノズルプレート９の各コンプライアン
スに関係し、これら圧力発生室構成部材のコンプライア
ンスをＣ.strとすると、このＣ.strは圧力変化ΔＰに対
する容積変化ΔＶであり、次式（３）のように表すこと
ができる。

【００５８】Ｃ.str＝ΔＶ／ΔＰ・・・（３）Ｃ.strは前述したように、その殆どが振動板１０のフィ
ルム部２１のコンプライアンスＣ.filmに依存する。Ｃ.
filmは、フィルム部２１の厚さの３乗に比例し、幅の５
乗に比例するため、形状バラツキに対してＣ.strのバラ
ツキを大きくしてしまう。

【００５９】ここで、記録ヘッド２のコンプライアンス
成分のうち、圧力発生室１３内のインクのコンプライア
ンスＣ.inkの割合を、圧力発生室１３を構成している上
記隔壁１２、振動板１０などの圧力発生室構成部材のコ
ンプライアンスＣ.strの割合よりも大きくする（Ｃ.ink
＞Ｃ.str）と、流路形成板８の隔壁１２、振動板１０な
ど圧力発生構成部材の加工精度、特に振動板１０のアイ
ランド部２２の加工具合やフィルム部２１の厚さの誤差
に影響され難くなる。換言すれば、記録ヘッド２のコン
プライアンスを決定する要素のうち、圧力発生室１３内
のインクのコンプライアンスに依存する割合を相対的に
増大すれば、記録ヘッド２の振動板１０の加工精度に依
存する割合が相対的に低下し、これにより記録ヘッド２
のコンプライアンスの変動を少なくすることができる。

【００６０】圧力発生室１３内のインクのコンプライア
ンスを増大するには、前記式（２）から明らかなよう
に、圧力発生室１３の容積を増大すればよい。

【００６１】具体的には、本実施形態では、前記したよ
うに、流路形成板８のシリコンウエハーの厚肉化を図る
ことにより、圧力発生室１３内の容器を約４０〜８０％
増大し、これにより圧力発生室１３内のインクのコンプ
ライアンスの割合を高めている。

【００６２】なお、圧力発生室１３内の容積を増大する
には、長手方向の長さを延長してもよいが、記録ヘッド
２の小型化、およびシリコンウエハーの歩留りを考慮す
ると、厚肉化を図ることが望ましい。

【００６３】また、前記したように、本実施形態では振
動板１０の厚肉化を図っているので、振動板１０のコン
プライアンスが従来よりも小さくなるので、これにより
圧力室構成部材のコンプライアンスＣ.strが減少し、一
層圧力発生室１３内のインクのコンプライアンスＣ.ink
の占める割合が高くなり、記録ヘッド２のコンプライア
ンスの変動を一層小さくすることができる。

【００６４】なお、圧力発生室構成部材のコンプライア
ンスＣ.strは、その大部分が振動板１０のコンプライア
ンスに占められているので、この振動板１０の厚肉化
は、圧力発生室構成部材のコンプライアンスＣ.strの割
合を相対的に減少させる上で重要である。

【００６５】この様に、本実施形態に示す記録ヘッド２
においては、圧力発生室１３内の容積増大を図るととも
に、振動板１０の厚肉化を図ることにより、振動板１０
のコンプライアンスＣ.filmが２９％、隔壁１２等の圧
力発生室１３のコンプライアンスＣ.cavが２％、圧力発
生室１３内のインクのコンプライアンスＣ.inkが６９％
となり、圧力発生室構成部材のコンプライアンスＣ.str
が３１％となる。したがって、Ｃ.ink＞Ｃ.strとなり、
記録ヘッド２を組み立てた際に、それぞれのコンプライ
アンスの安定化を容易に図ることができる。このため、
歩留りの向上に大きく寄与する。

【００６６】なお、本発明は、前記実施形態で挙げた寸
法に限定されるものではなく、Ｃ.ink＞Ｃ.strの関係が
成立すればよい。また、本実施形態では、圧電振動子１
を、振動子の伸縮方向とは直交する方向に圧電体及び内
部電極を積層したいわゆる縦振動モードの櫛歯状振動子
によって構成したものを例示したが、本発明は、振動子
の伸縮方向に圧電体及び内部電極を積層したいわゆる撓
み振動モードの圧電振動子１にも適用することができ
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
ればよい。

【００６７】

【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。

【００６８】請求項１の発明によれば、記録ヘッドのコ
ンプライアンス成分のうち、圧力発生室内のインクのコ
ンプライアンスの割合を、圧力発生室を構成している隔
壁や振動板などの圧力発生室構成部材のコンプライアン
スの割合よりも大きくしたので、流路形成板や振動板の
加工精度により変動するコンプライアンスの占める割合
が相対的に少なくなる。したがって、従来の公差の下で
加工しても、記録ヘッドのコンプライアンスに対する影
響が少なくなる。このため、製造した記録ヘッドごとの
コンプライアンスが所定範囲に入り易くなり、これによ
り不良品の発生を抑制して歩留りを向上することができ
る。

【００６９】請求項２の発明によれば、圧力発生室内の
インクのコンプライアンスの割合が、圧力発生室を構成
している上記隔壁、振動板などの圧力発生室構成部材の
コンプライアンスの割合よりも大きくなるように、圧力
発生室の容積を設定したので、加工精度を特別厳しくす
ることなく、記録ヘッドのコンプライアンスの安定化を
図ることができる。

【００７０】請求項３の発明によれば、流路形成板の厚
肉化を図ることにより圧力発生室の容積増大を図るの
で、シリコンウエハーを使用して流路形成板を構成して
も、急激なコストアップを回避でき、記録ヘッドの小型
化も維持できる。

【００７１】請求項４の発明によれば、振動板の厚肉化
を図ることにより振動板のコンプライアンスの割合を相
対的に低下させて、圧力発生室内のインクのコンプライ
アインスの割合を相対的に高めるので、記録ヘッドのコ
ンプライアンスの安定化を容易に成し得る。

【００７２】請求項６の発明によれば、シリコンの異方
性エッチングにより流路形成板を形成したので、極めて
高い加工精度を得ることが容易である。

【００７３】請求項７の発明によれば、振動板を樹脂フ
ィルムと金属層とから構成したので、厚手の樹脂フィル
ムを用いることにより、振動板のコンプライアンスの割
合を相対的に低下させることが容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェット式記録ヘッドの断面図である。

【図２】記録ヘッドの要部を示す拡大断面図であり、
（ａ）は圧力発生室の平面図、（ｂ）は（ａ）に示す記
録ヘッドのｂ−ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）に示す記録ヘ
ッドのｃ−ｃ断面図である。

【図３】記録ヘッドにおける振動系を等価回路によって
表した説明図である。

【図４】インクジェット式プリンタの構成を説明するブ
ロック図である。

【図５】インクジェット式プリンタの内部機構を説明す
る図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はスリット及びス
リット検出部を説明する図である。

【符号の説明】

１圧電振動子２インクジェット式記録ヘッド３ケース４収納室５流路ユニット６フレキシブルケーブル７固定板８流路形成板９ノズルプレート１０振動板１１ノズル開口１２隔壁１３圧力発生室１４インク供給口１５共通インク室１６貫通孔１７上下室隔壁１８堰部１９インク供給管２０ステンレス板２１高分子フィルム部（弾性体膜）２２アイランド部

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１４年６月２６日（２００２．６．２
６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】

【課題を解決するための手段】このような問題を解決す
るために、本願発明のインクジェット記録ヘッドは、ノ
ズル開口を複数開設したノズルプレートと、前記ノズル
開口に対応して圧力発生室となる空部を隔壁を挟んで複
数ならべて形成するとともに、前記圧力発生室にインク
を供給するインク供給口を形成した流路形成板と、前記
圧力発生室の内壁の一部を構成する振動板と、前記振動
板に当接されて、該振動板と垂直方向に伸縮する電気機
械変換素子とを具備するインクジェット式記録ヘッドで
あって、前記振動板は、前記電気機械変換素子に当接す
る厚肉部と、前記厚肉部の周囲に形成された薄肉部とで
構成されており、前記圧力発生室内のインクのコンプラ
イアンスを、前記圧力発生室を構成している部材を統合
したコンプライアンスよりも大きくしたことを特徴とす
る。また、前記圧力発生室内のインクのコンプライアン
スが、前記圧力発生室構成部材を統合したコンプライア
ンスより大きくなるように、前記圧力発生室の容積を設
定したことを特徴とする。また、前記圧力発生室の容積
は、流路形成板の厚みにより規定されていることを特徴
とする。また、前記振動板のコンプライアンスを前記圧
力発生室内のインクのコンプライアンスよりも低くした
ことを特徴とする。さらに、前記振動板のコンプライア
ンスは、前記振動板の厚みにより規定されていることを
特徴とする。また、前記電気機械変換素子が圧電振動子
であることを特徴とする。また、前記流路形成板がシリ
コンの異方性エッチングにて形成されることを特徴とす
る。また、前記振動板は、前記薄肉部を構成する層と前
記厚肉部を構成する層とを積層してなることを特徴とす
る。また、前記流路形成板は、前記複数の圧力発生室へ
供給するインクを貯留する共通インク室をさらに有し、
前記圧力発生室の一方の開口面を封止する薄肉部と、前
記共通インク室の一方の開口面を封止する弾性体膜と
が、同一材により構成されていることを特徴とする。さ
らに、前記振動板は、前記薄肉部を構成する層が樹脂フ
ィルムであり、前記厚肉部を構成する層が金属層である
ことを特徴とする。また、請求項１から１０のいずれか
に記載のインクジェット式記録ヘッドを備えたことを特
徴とする。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズル開口を複数開設したノズルプレー
トと、ノズル開口に対応して圧力発生室となる空部を隔
壁を挟んで複数並べて形成するとともに、各圧力発生室
にインクを供給するインク供給口を形成した流路形成板
と、圧力発生室の内壁の一部を構成して電気機械変換素
子の変形によって撓んで圧力発生室を加圧する振動板と
を有するインクジェット式記録ヘッドにおいて、記録ヘッドのコンプライアンス成分のうち、圧力発生室
内のインクのコンプライアンスの割合を、圧力発生室を
構成している上記隔壁、振動板などの圧力発生室構成部
材のコンプライアンスの割合よりも大きくしたことを特
徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項２】圧力発生室内のインクのコンプライアン
スの割合が、圧力発生室を構成している上記隔壁、振動
板などの圧力発生室構成部材のコンプライアンスの割合
よりも大きくなるように、圧力発生室の容積を設定した
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】流路形成板の厚肉化を図ることにより圧
力発生室の容積増大を図ることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項４】振動板の厚肉化を図ることにより振動板
のコンプライアンスの割合を相対的に低下させて、圧力
発生室内のインクのコンプライアインスの割合を相対的
に高めたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに
記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項５】前記電気機械変換素子が圧電振動子であ
ることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の
インクジェット式記録ヘッド。
【請求項６】前記流路形成板がシリコンの異方性エッ
チングにて形成されることを特徴とする請求項１から３
のいずれかに記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項７】前記振動板が樹脂フィルムと金属層から
形成されることを特徴とする請求項４に記載のインクジ
ェット式記録ヘッド。
【請求項８】請求項１から７のいずれかに記載のイン
クジェット式記録ヘッドを備えたことを特徴とする画像
記録装置。