JP2003094649A

JP2003094649A - 液滴吐出ヘッド

Info

Publication number: JP2003094649A
Application number: JP2001288466A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Tsunoda; 慎一角田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-09-21
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2003-04-03

Abstract

(57)【要約】【課題】液室を駆動手段より小さくした場合に安定し
た噴射特性が得られない。【解決手段】振動板部材２は、薄層振動部２１とこの
振動部２１の外形を決定する厚肉部２２、２３とを有
し、この厚肉部２２、２３の駆動素子１１と対向する部
位のうち、駆動素子１１と接合されない部位２４が駆動
素子１１と接合される部位２２と段差なく連続して形成
され、かつその厚さが接合される部位２２よりも薄く形
成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液滴吐出ヘッドに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プ
ロッタ等の画像記録装置（画像形成装置）として用いる
インクジェット記録装置は、インク滴を吐出するノズル
と、このノズルが連通する液室（インク流路、吐出室、
圧力室、加圧液室、流路等とも称される。）と、この液
室内のインクを加圧するための駆動手段（圧力発生手
段）とを備えた液滴吐出ヘッドとしてのインクジェット
ヘッドを搭載したものである。なお、液滴吐出ヘッドと
しては例えば液体レジストを液滴として吐出する液滴吐
出ヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として吐出する液滴吐出
ヘッドなどもあるが、以下ではインクジェットヘッドを
中心に説明する。

【０００３】インクジェットヘッドとしては、液室内の
インクを加圧する圧力を発生するための駆動手段として
圧電素子などの電気機械変換素子を用いて、駆動手段の
変位で液室の壁面を形成する弾性変形可能な振動板を変
形させて液室内容積／圧力を変化させてインク滴を吐出
させるいわゆるピエゾ型のものが知られている（特開平
２−５１７３４号公報参照）。

【０００４】このインクジェットヘッドは、圧電素子を
充放電することで変形させ、圧電素子に当接した振動板
を変位させ、振動板が加圧液室の容積を収縮するように
変位することで加圧液室内部の圧力が上昇し、インク滴
をノズルから吐出させるものであり、インク滴を吐出し
た後は、加圧液室の容積を膨張させるように振動板に変
位を与えるべく、圧電素子を変形させる。

【０００５】ここで、振動板としては、加圧液室の壁面
の一部を形成する薄膜振動板部を含む振動板部材が用い
られ、駆動手段のエネルギーを効率的に加圧液室内のイ
ンクに伝達するため、薄膜振動板部の厚さは数μｍ〜数
十μｍと極めて薄く、それ単体では取り扱いがかなり難
しいため、薄膜振動板部以外の部分は厚肉部として形成
されることが多い。この厚肉部は振動板部材全体の剛性
を保つ機能の他にも、薄肉振動板部の中央に形成され、
駆動手段と接合される凸部としてエネルギー伝達を効率
的に行う機能などを併せ持っている。

【０００６】このような振動板部材は特開平６−１４３
５７３号公報などに開示されており、凸部と隔壁部の構
造体部が同一厚さで形成されている。しかしながら、こ
れらの振動板を用いたインクジェットヘッドは、高速高
画質の実現のため、より高集積度になる傾向にある。イ
ンクジェットへッドの部材の中でも、フォトリソなどの
工程を用いて形成することができるノズル、振動板、液
室部材は比較的に高集積化が可能であるが、圧電素子な
どの駆動素子にはどうしても駆動に対する不活性部が存
在し、集積度に限界が生じる。

【０００７】このため、液室の大きさが圧電素子等の大
きさに比べて小さくなるというヘッド構成が形成されつ
つある。ここで、前述の特開平６−１４３５７３号公報
に記載のような振動板では、隔壁部の構造体部と駆動素
子が接触してしまい、ヘッド全体が振動してしまう。そ
こで、これらに対する対策として、特開平６−２７０
４０３号公報にあるようなギャップ材を接着剤に混入
し、凸部に該当する部位にのみ、接着剤を塗布し接合す
る。特開平９−３９２３２号公報にあるように振動板
に凸部のみを形成し、それ以外はすべて薄肉層とする。
特開２０００−９４６８２号公報にあるように駆動素
子の接合部を削り、実際の接合領域凸部幅程度に小さく
する、などが考えられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
については、凸部該当部のみに選択的に接着剤を塗布す
ると考えると、工法的にはスクリーン印刷が有力である
が、塗布膜厚が１０μｍ程度と厚く、はみ出し等を考慮す
ると塗布パターンは１００μｍ幅程度が限界である。ま
た、塗布の位置合わせも精度確保が困難である。

【０００９】また、については、振動板の薄肉層が多
くなることによるピンホール等の歩留まりの低下や振動
部の形状が振動板部品で決まらず、液室の隔壁位置によ
り決定してしまうため、液室−振動板接合の位置ずれが
特性のばらつきに大きく影響してしまうとともに、また
全体の剛性も低くなる。

【００１０】については、駆動素子自体を限界まで微
細加工した状態では更なる加工は困難であり、特に集積
度の高い加圧液室整列方向の加工は困難である。

【００１１】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、高速高画質を実現できる高集積ヘッドを低コス
トで提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明に係る液滴吐出ヘッドは、振動板部材が薄層
振動部とこの振動部の外形を決定する厚肉部とを有し、
この厚肉部の前記駆動素子と対向する部位のうち、駆動
素子と接合されない部位が駆動素子と接合される部位と
段差なく連続して形成され、かつその厚さが駆動素子と
接合される部位よりも薄く形成されている構成としたも
のである。

【００１３】ここで、振動板部材の駆動素子と接合され
る部位と接合されない部位の厚さの差が駆動素子の変位
量以上であることが好ましい。また、振動板部材が電鋳
により形成されていることが好ましい。この場合、電鋳
により形成された振動板部材は、駆動素子と接合される
部位付近は電鋳時の電流遮蔽面積を大きく取り、駆動素
子と接合されない部位より膜厚が厚くなるように形成さ
れていることが好ましい。また、電鋳により形成された
振動板部材の厚肉部の厚さが１０μm以上であることを
が好ましい。

【００１４】また、駆動素子と接合されない部位は振動
板部材の振動部を駆動する駆動素子の端部に対向する領
域に形成されていることが好ましい。さらに、駆動素子
が圧電素子の縦方向振動により振動板部材の振動部を駆
動することが好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。本発明の液滴吐出ヘッドの実
施形態に係るインクジェットヘッドについて図１乃至図
５を参照して説明する。なお、図１は同ヘッドの分解斜
視説明図、図２は同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説
明図である。

【００１６】このインクジェットヘッドは、単結晶シリ
コン基板で形成した流路形成基板（液室基板）１と、こ
の流路形成基板１の下面に接合した振動板部材２と、流
路形成基板１の上面に接合したノズル板３とを有し、こ
れらによってインク滴を吐出するノズル５が連通する流
路（インク液室）である加圧液室６、加圧液室６に流体
抵抗部となるインク供給路７を介してインクを供給する
共通液室８を形成している。

【００１７】ここで、流路形成基板１は、結晶面方位
（１１０）の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶
液（ＫＯＨ）などのアルカリ性エッチング液を用いて異
方性エッチングすることで、各加圧液室６となる貫通
穴、インク供給路７となる溝部、共通液室８となる貫通
穴をそれぞれ形成している。この場合、各加圧液室６は
隔壁２０によって区画している。

【００１８】そして、振動板部材２の面外側（液室６と
反対面側）に各加圧液室６に対応して駆動素子としての
圧電素子１１を接合するとともに、各圧電素子１１の間
には支持部材１２を介在させて、これらの圧電素子１１
及び支持部材１２はベース基板１３に接合して固定し、
このベース基板１３の圧電素子１１列の中央部にはイン
ク供給口形成部材１４をベース基板１３に接合してい
る。なお、支持部材１２は圧電素子１１を形成するとき
に同時に形成した圧電素子からなり、また、インク供給
口形成部材１４はベース基板１３をエッチングすること
でベース基板１３と一体形成することもできる。

【００１９】この圧電素子１１（支持部材１２も同じ）
は、圧電材料層と内部電極とを交互に積層したものであ
る。この場合、圧電素子１１の電方向としてｄ３３方向
の変位を用いて加圧液室６内インクを加圧する構成とす
ることも、圧電素子１１の電方向としてｄ３１方向の変
位を用いて加圧液室６内インクを加圧する構成とするこ
ともできる。ベース基板１３及びインク供給口形成部材
１４には共通液室８に外部からインクを供給するための
インク供給口９を形成する貫通穴を形成している。

【００２０】また、流路形成基板１の外周部及び振動板
２の下面側外縁部をエポキシ系樹脂或いはポリフェニレ
ンサルファイトで射出成形により形成したヘッドフレー
ム１７に接着接合し、このヘッドフレーム１７とベース
基板１３とは図示しない部分で接着剤などで相互に固定
している。なお、ヘッドフレーム１７は２つの部品に分
けているが１つの部品で構成することもできる。

【００２１】さらに、圧電素子１２には駆動信号を与え
るために半田接合又はＡＣＦ（異方導電性膜）接合若し
くはワイヤボンディングでＦＰＣケーブル１８を接続
し、このＦＰＣケーブル１８には各圧電素子１２に選択
的に駆動波形を印加するための駆動回路（ドライバＩ
Ｃ）１９を実装している。

【００２２】ノズル板３は各加圧液室６に対応して直径
１０〜３０μｍのノズル５を形成し、流路形成基板１に
接着剤接合している。このノズル板３としては、ステン
レス、ニッケルなどの金属、金属とポリイミド樹脂フィ
ルムなどの樹脂との組み合せ、、シリコン、及びそれら
の組み合わせからなるものを用いることができる。ま
た、ノズル面（吐出方向の表面：吐出面）には、インク
との撥水性を確保するため、メッキ被膜、あるいは撥水
剤コーティングなどの周知の方法で撥水膜を形成してい
る。このノズル板３の周囲とヘッドフレーム１７との間
には封止剤２６を充填している。この封止剤２６は接着
の役割も兼ねている。

【００２３】このように構成したインクジェットヘッド
においては、圧電素子１１に対して選択的に２０〜５０
Ｖの駆動パルス電圧を印加することによって、パルス電
圧が印加された圧電素子１１が積層方向（ｄ３３方向を
用いる場合）に変位して振動板２をノズル５方向に変形
させ、加圧液室６の容積／体積変化によって加圧液室６
内のインクが加圧され、ノズル５からインク滴が吐出
（噴射）される。

【００２４】そして、インク滴の吐出に伴って加圧液室
６内の液圧力が低下し、このときのインク流れの慣性に
よって加圧液室６内には若干の負圧が発生する。この状
態の下において、圧電素子１１への電圧の印加をオフ状
態にすることによって、振動板部材２が元の位置に戻っ
て加圧液室６が元の形状になるため、さらに負圧が発生
する。このとき、インク供給口９から共通液室８、流体
抵抗部であるインク供給路７を経て加圧液室６内にイン
クが充填される。そこで、ノズル５のインクメニスカス
面の振動が減衰して安定した後、次のインク滴吐出のた
めに圧電素子１１にパルス電圧を印加しインク滴を吐出
させる。

【００２５】ここで、このインクジェットヘッドにおけ
る振動板部材２の詳細について図３乃至図５をも参照し
て説明する。なお、図３は同ヘッドの要部平面説明図、
図４は図３のＡ−Ａ線に沿う模式的断面説明図、図５は
図３のＢ−Ｂ線に沿う模式的断面説明図である。

【００２６】振動板部材２は、薄層振動部２１と、この
薄層振動部２１の外形を決定する厚肉部である中央部に
設けた圧電素子１１と接合するための駆動伝達用凸部２
２及び振動部２１の周囲に設けた厚肉部２３とを有し、
駆動伝達用凸部２２は圧電素子１１と、厚肉部２３の内
の隔壁部２３ａは支持部材１２とそれぞれ接着層２７で
接合されている。

【００２７】この振動板部材２の駆動素子（圧電素子）
１１と対向する駆動伝達用凸部２２及び厚肉部２３のう
ち、圧電素子１１と接合されない部位（非接合部）２４
は、圧電素子１１と接合される凸部２２及び支持部材１
２と接合される部位２５（これらを「接合部」とい
う。）と段差なく連続して形成され、かつその厚さが接
合部よりも薄く形成されている。

【００２８】このように、圧電素子１１と対向する振動
板部材２の厚肉部のうち、圧電素子１１と接合しない非
接合部は振動板部材２を薄く形成することにより、この
部位での圧電素子１１と振動板部材２の接触を避けるこ
とが可能となり、接着剤のパターニングの必要がなく、
薄層振動部を必要以上に広げることなく、圧電素子に更
なる微細加工を強いることなく、駆動部（圧電素子１
１）だけで接合する振動板部材２が形成でき、さらに、
この振動板部材２の２層を段差を設けず連続して形成す
ることで、多層化に伴う工程の煩雑化によるコストアッ
プも防ぐことも可能となる。

【００２９】また、振動板部材２上の駆動素子（圧電素
子）１１と対向する部位のうち、駆動素子１１及び支持
部材１２と接合される接合部を厚く形成し、接合されな
い非接合部は接合部より薄く形成することにより、液室
６の構成を駆動素子（圧電素子１１）よりも小さく形成
することが可能となり、駆動素子の機械加工精度の限界
までヘッドを集積することができ、高速高画質の印字が
可能なインクジェットヘッドを形成できる。

【００３０】この場合、振動板部材２において、接合部
と非接合部の厚さの差を圧電素子１１の変位量よりも大
きくする。圧電素子１１の変位量よりも小さくても形状
の形成は可能であるが、変位量以下の膜厚差では、駆動
時に非接合部が振動部２１に接触し、振動板部材２に不
要な振動を与えてしまうことになり、噴射特性のバラツ
キが大きくなり、安定性が低下する。

【００３１】したがって、前記膜厚差は駆動素子の変位
量（圧電素子では０．１〜２μｍ程度）以上であること
が好ましい。またさらに好ましくは、駆動素子の変位量
に加えて、振動板部材２と駆動素子を接合する接着層膜
厚以上の差がある方がよい。

【００３２】また、この振動板部材２は電鋳にて形成す
ることができる。振動板部材２の製造方法の第１例につ
いて図６を参照して説明する。先ず、同図（ａ）に示す
ように、導電性基板（絶縁性基板に導電性薄膜を形成し
たものを含む。）からなる電鋳支持基板４１上に、振動
板部材２の薄膜振動部（ダイヤフラム部）２１を電鋳で
形成する。

【００３３】そして、同図（ｂ）に示すように、薄層振
動部２１上にレジスト３２を塗布し、同図（ｃ）に示す
ように、フォトリソを用いてレジスト３２をパターニン
グし、凸部２２及び厚肉部２３を形成するためのレジス
トパターン３３を形成し、同図（ｄ）に示すように凸部
２２及び厚肉部２３を電鋳で形成する。

【００３４】その後、レジストを剥離し、電鋳支持基板
３１から電鋳部材を剥離することにより、同図（ｅ）に
示すように、薄層振動部２１、凸部２２及び厚肉部２３
を有する振動板部材２を得る。

【００３５】このように、電鋳とフォトリソ工程を繰り
返し行う多段電鋳にて振動板部材２を容易に形成するこ
とができる。なお、レジストとしては、液状の薄層レジ
スト、厚膜レジスト、ドライフィルムレジストなどを用
いることもできる。

【００３６】レジストの厚膜化はフォトリソの解像度が
低下するため、高集積化には薄層レジストが好ましい
が、同図（ｅ）に示すように、どうしてもせり出し部が
形成されてしまう。これを避けるためには厚膜レジスト
を用いる必要がある。

【００３７】そこで、厚膜レジストを用いた他の製造方
法について図７を参照して説明する。先ず、同図（ａ）
に示すように、導電性基板（絶縁性基板に導電性薄膜を
形成したものを含む。）からなる電鋳支持基板４１上
に、振動板部材２の薄膜振動部（ダイヤフラム部）２１
を電鋳で形成する。

【００３８】そして、同図（ｂ）に示すように、ダイヤ
フラム部２１上に厚膜レジスト４２を塗布又は貼り付
け、フォトリソを用いてレジスト４２をパターニング
し、同図（ｃ）に示すように凸部２２及び厚肉部２３を
形成するためのレジストパターン４３を形成し、同図
（ｄ）に示すように凸部２２及び厚肉部２３を電鋳で形
成する。

【００３９】その後、レジストを剥離し、電鋳支持基板
４１から電鋳部材を剥離することにより、同図（ｅ）に
示すように、薄層振動部２１、凸部２２及び厚肉部２３
を有する振動板部材２を得る。

【００４０】このように厚膜レジストを用いることで、
凸部２２及び厚肉部２３に張り出し部（せり出し部）が
生じない振動板部材２を得ることができる。なお、上記
薄膜レジストと厚膜レジストを併用することも可能であ
る。

【００４１】ここで、これらの製造方法で形成される電
鋳振動板部材において電鋳時の電界集中を利用して膜厚
差を形成することができる。電鋳は流れる電流量により
膜厚が変動するため、基板上にレジストなどの電流遮蔽
物があるとその端部に電流が集中し厚くなる傾向があ
る。付近にある遮蔽面積が大きいほどこの効果は大きく
なる。

【００４２】これを利用して前記の膜厚差を形成するこ
とができる。これを図８を用いて説明する。同図は図４
の振動板部材において液室長手方向で液室から外れた領
域に遮蔽領域を設けた例である。

【００４３】すなわち、この構造では遮蔽面積の関係か
ら図８中のＣ部が最も厚く形成される。圧電素子１１と
の接合の際にはこのＣ部により振動板部材２が支えら
れ、それ以外の部位は加圧されず、圧電素子１１とは接
しない。これにより、Ｃ部近傍のみを接合することが可
能となる。

【００４４】また、図８のＥ−Ｅ線に沿う断面図は図９
に、同じくＦ−Ｆに沿う断面図は図１０に示すようにな
る。図９から分かるように、電流遮蔽近傍部は膜厚が厚
くなるが、両側を遮蔽されているＣ部ほどの厚膜化は起
こらないため選択接合が可能となる。このような非接合
領域を設けるためには、従来多段に電鋳した振動板が用
いられたが、この工法を採用することによって、多段に
電鋳することなく膜厚差を形成することができる。

【００４５】このように電鋳により形成する振動板部材
２においては、厚肉部２３のうちの図８及び図１０に示
すＣ部の厚さを１０μｍ以上とすることが好ましい。す
なわち、前述した膜厚の差違は電流量が大きいほど顕著
に生じるため、１０μｍ程度以上の膜厚にすることで所
望の膜厚差を容易に得ることができるようになる。ま
た、この膜厚差を顕著化するには、単位時間の電流量を
増す方法が良く、電鋳スピードが早いほど良い傾向とな
る。

【００４６】また、図８及び図９に示すＤ部は振動板部
材２と圧電素子１１が接合されない。すなわち、前記構
成にて振動板部材２を形成した場合、Ｄ部は電鋳膜厚が
薄くなり、駆動素子である圧電素子１１に接合されない
領域となる。このため、駆動の際に振動部２１中央に形
成された凸部２２のみを振動させ、外周であるＤ部は振
動させない構造が可能となる。

【００４７】次に、駆動素子となる圧電素子として図１
１に示すように圧電層５１ａと内部電極５１ｂとを交互
に積層した積層型圧電素子５１を用いて、この圧電素子
５１の縦方向振動により振動板部材５２を駆動するよう
にした場合、同図に示すように、圧電素子５１の両端で
は内部電極が対向しない不活性領域Ｇがどうしても形成
されてしまうことになる。

【００４８】圧電素子のサイズが小さくなればなるほど
この不活性領域Ｇの大きさは無視できなくなる。この領
域を全て振動板部材５２と接しないように薄層で形成す
ると、共通液室に及ぶまで広範囲な領域を薄肉化しなけ
ればならず（例えば特開平９−３００６０９号公報に記
載されている。）、ヘッド全体の剛性が低下し、薄肉部
のピンホール等による歩留まりの低下が懸念される。

【００４９】そこで、図１１に示すように、振動板部材
５２には薄層振動部６１、島状凸部６２及び厚肉部６３
を形成し、この振動板部材５２の駆動素子（圧電素子５
１）と対向する領域のうち、圧電素子５１と接合しない
部位６４を圧電素子５１と接合する部位（凸部６２）よ
り若干薄い厚肉層とすることにより、全体の剛性を保
ち、薄層振動部６１の領域を抑えつつ、液室体積を小さ
くすることができるようになる。

【００５０】次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドである
インクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装
置の一例について図１２及び図１３を参照して説明す
る。なお、図１２は同記録装置の斜視説明図、図１３は
同記録装置の機構部の側面説明図である。

【００５１】このインクジェット記録装置は、記録装置
本体１１１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッ
ジ、キャリッジに搭載した本発明に係るインクジェット
ヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへインクを供給
するインクカートリッジ等で構成される印字機構部１１
２等を収納し、装置本体１１１の下方部には前方側から
多数枚の用紙１１３を積載可能な給紙カセット（或いは
給紙トレイでもよい。）１１４を抜き差し自在に装着す
ることができ、また、用紙１１３を手差しで給紙するた
めの手差しトレイ１１５を開倒することができ、給紙カ
セット１１４或いは手差しトレイ１１５から給送される
用紙１１３を取り込み、印字機構部１１２によって所要
の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ１
１６に排紙する。

【００５２】印字機構部１１２は、図示しない左右の側
板に横架したガイド部材である主ガイドロッド１２１と
従ガイドロッド１２２とでキャリッジ１２３を主走査方
向（図１３で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、この
キャリッジ１２３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、
マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を
吐出する本発明に係る液滴吐出ヘッドであるインクジェ
ットヘッドからなるヘッド１２４を複数のインク吐出口
を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方
向を下方に向けて装着している。またキャリッジ１２３
にはヘッド１２４に各色のインクを供給するための各イ
ンクカートリッジ１２５を交換可能に装着している。

【００５３】インクカートリッジ１２５は上方に大気と
連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへイン
クを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多
孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジ
ェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持
している。

【００５４】また、記録ヘッドとしてここでは各色のヘ
ッド１２４を用いているが、各色のインク滴を吐出する
ノズルを有する１個のヘッドでもよい。

【００５５】ここで、キャリッジ１２３は後方側（用紙
搬送方向下流側）を主ガイドロッド１２１に摺動自在に
嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッ
ド１２２に摺動自在に載置している。そして、このキャ
リッジ１２３を主走査方向に移動走査するため、主走査
モータ１２７で回転駆動される駆動プーリ１２８と従動
プーリ１２９との間にタイミングベルト１３０を張装
し、このタイミングベルト１３０をキャリッジ１２３に
固定しており、主走査モーター１２７の正逆回転により
キャリッジ１２３が往復駆動される。

【００５６】一方、給紙カセット１１４にセットした用
紙１１３をヘッド１２４の下方側に搬送するために、給
紙カセット１１４から用紙１１３を分離給装する給紙ロ
ーラ１３１及びフリクションパッド１３２と、用紙１１
３を案内するガイド部材１３３と、給紙された用紙１１
３を反転させて搬送する搬送ローラ１３４と、この搬送
ローラ１３４の周面に押し付けられる搬送コロ１３５及
び搬送ローラ１３４からの用紙１１３の送り出し角度を
規定する先端コロ１３６とを設けている。搬送ローラ１
３４は副走査モータ１３７によってギヤ列を介して回転
駆動される。

【００５７】そして、キャリッジ１２３の主走査方向の
移動範囲に対応して搬送ローラ１３４から送り出された
用紙１１３を記録ヘッド１２４の下方側で案内する用紙
ガイド部材である印写受け部材１３９を設けている。こ
の印写受け部材１３９の用紙搬送方向下流側には、用紙
１１３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送
コロ１４１、拍車１４２を設け、さらに用紙１１３を排
紙トレイ１１６に送り出す排紙ローラ１４３及び拍車１
４４と、排紙経路を形成するガイド部材１４５，１４６
とを配設している。

【００５８】記録時には、キャリッジ１２３を移動させ
ながら画像信号に応じて記録ヘッド１２４を駆動するこ
とにより、停止している用紙１１３にインクを吐出して
１行分を記録し、用紙１１３を所定量搬送後次の行の記
録を行う。記録終了信号または、用紙１１３の後端が記
録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を
終了させ用紙１１３を排紙する。この場合、ヘッド１２
４を構成する本発明に係るインクジェットヘッドはイン
ク滴噴射の制御性が向上し、特性変動が抑制されている
ので、安定して高い画像品質の画像を記録することがで
きる。

【００５９】また、キャリッジ１２３の移動方向右端側
の記録領域を外れた位置には、ヘッド１２４の吐出不良
を回復するための回復装置１４７を配置している。回復
装置１４７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手
段を有している。キャリッジ１２３は印字待機中にはこ
の回復装置１４７側に移動されてキャッピング手段でヘ
ッド１２４をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に
保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。
また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出す
ることにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、
安定した吐出性能を維持する。

【００６０】吐出不良が発生した場合等には、キャッピ
ング手段でヘッド１２４の吐出口を密封し、チューブを
通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸
い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニ
ング手段により除去され吐出不良が回復される。また、
吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜
（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体
に吸収保持される。

【００６１】このように本発明に係る液滴吐出ヘッドで
あるインクジェットヘッドを搭載することによって、高
速高画質の画像形成を行うことのできる記録装置を実現
することができる。

【００６２】なお、上記実施形態においては、本発明を
振動板変位方向とインク滴吐出方向が同じになるサイド
シュータ方式のインクジェットヘッドに適用したが、振
動板変位方向とインク滴吐出方向とが直交するエッジシ
ュータ方式のインクジェットヘッドにも同様に適用する
ことができる。

【００６３】また、上記実施形態においては、液滴吐出
ヘッドとしてインクジェットヘッドに適用した例で説明
したが、インクジェットヘッド以外の液滴吐出ヘッドと
して、例えば、液体レジストを液滴として吐出する液滴
吐出ヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として吐出する液滴吐
出ヘッドなどの他の液滴吐出ヘッドにも適用できる。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る液滴
吐出ヘッドによれば、振動板部材の駆動素子と対向する
部位のうち、駆動素子と接合される部位を厚く形成し、
接合されない部位は接合部位より薄く形成することによ
り、液室構成を駆動素子よりも小さく形成することが可
能となり、駆動素子の機械加工精度の限界までヘッドを
集積することができ、高速高画質の記録が可能になると
ともに、接合部及び非接合部両者の間を段差なく一体に
形成しているので、工程の煩雑化によるコスト上昇を抑
えることができる。

【００６５】ここで、接合部と非接合部の厚さの差を駆
動素子の変位量よりも大きくすることによって、駆動時
に駆動素子の非接合部が振動板に接触することを防止
し、振動板隔壁部が不必要に振動することを抑制し、噴
射特性のばらつきの少ない安定性の高いヘッドを形成で
きる。

【００６６】また、振動板部材を電鋳を用いて形成する
ことによって、ヘッドの高剛性化が可能となり、噴射効
率の高いヘッドを容易に形成することができる。この場
合、電鋳により形成される振動板部材の膜厚差を電鋳時
の電流遮蔽面積をコントロールすることで形成すること
によって、多段の電鋳を行うことなく、一回の電鋳で異
なる膜厚部を形成することができ、低コストな振動板部
材を得ることが可能となる。

【００６７】また、電鋳により形成される振動板部材に
おいて、厚肉部の厚さを１０μm以上とすることによ
り、高剛性で噴射効率の高いヘッドを容易に形成でき
る。また総厚を１０μm以上と厚く形成することにより
電流遮蔽による膜厚差も大きくすることが可能となり、
低コスト振動板を得ることも可能となる。

【００６８】さらに、振動板部材の非接合領域を、駆動
する駆動素子の加圧液室から外れた端部に設けることに
より、加圧液室部以外の部位を振動させることなく、噴
射安定性の高いヘッドを形成することが可能となる。ま
た、駆動素子に圧電素子の縦方向振動を用いても、圧電
素子の不活性領域に対向する振動板側を接合部よりも若
干薄く形成することによって、振動板薄層部を最小限に
抑え、生産性が高く、噴射効率の高いヘッドを形成する
ことができるとともに、接合された場合に生じる振動板
隔壁部の振動も抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインクジェットヘッドの分解斜視
説明図

【図２】同ヘッドの液室長手方向に沿う断面説明図

【図３】同ヘッドの振動板部材の一例の説明に供する要
部平面説明図

【図４】図３のＡ−Ａ線に沿う模式的断面説明図

【図５】図３のＢ−Ｂ線に沿う模式的断面説明図

【図６】電鋳による振動板部材の製造方法の一例の説明
に供する説明図

【図７】電鋳による振動板部材の製造方法の一例の説明
に供する説明図

【図８】振動板部材の他の例の説明に供する要部平面説
明図

【図９】図８のＥ−Ｅ線に沿う模式的断面説明図

【図１０】図８のＦ−Ｆ線に沿う模式的断面説明図

【図１１】同ヘッドの他の実施形態の説明に供する液室
長手方向に沿う模式的断面説明図

【図１２】本発明に係るインクジェットを搭載したイン
クジェット記録装置の一例を示す斜視説明図

【図１３】同記録装置の機構部の側面説明図

【符号の説明】

１…流路形成基板、２、５２…振動板部材、３…ノズル
板、５…ノズル、６…加圧液室、７…インク供給路、８
…共通液室、９…インク供給口、１１…圧電素子、１２
…支持部材、１３…ベース基板、１７…ヘッドフレー
ム、２１、６１…薄層振動部、２２、６２…凸部、２
３、６３…厚肉部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液滴を吐出するノズルと、このノズルが
連通する液室と、この液室の少なくとも一部の壁面を形
成する薄層振動板部を含む振動板部材と、この振動板部
材を介して前記液室内の液体を加圧する圧力を発生する
ための駆動素子とを備えた液滴吐出ヘッドにおいて、前
記振動板部材が薄層振動部とこの振動部の外形を決定す
る厚肉部とを有し、この厚肉部の前記駆動素子と対向す
る部位のうち、駆動素子と接合されない部位が駆動素子
と接合される部位と段差なく連続して形成され、かつそ
の厚さが前記駆動素子と接合される部位よりも薄く形成
されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおい
て、前記振動板部材の駆動素子と接合される部位と接合
されない部位の厚さの差が、駆動素子の変位量以上であ
ることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項３】請求項１又は２に記載の液滴吐出ヘッド
において、前記振動板部材が電鋳により形成されている
ことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項４】請求項３に記載の液滴吐出ヘッドにおい
て、前記電鋳により形成された振動板部材は、前記駆動
素子と接合される部位付近は電鋳時の電流遮蔽面積を大
きく取り、前記駆動素子と接合されない部位より膜厚が
厚くなるように形成されていることを特徴とする液滴吐
出ヘッド。
【請求項５】請求項３又は４に記載の液滴吐出ヘッド
において、前記電鋳により形成された振動板部材の厚肉
部の厚さが１０μm以上であることを特徴とする液滴吐
出ヘッド。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載の液滴
吐出ヘッドにおいて、前記振動板部材の駆動素子と接合
されない部位が、前記振動部を駆動する駆動素子の端部
に対向する領域に形成されていることを特徴とする液滴
吐出ヘッド。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれかに記載の液滴
吐出ヘッドにおいて、前記駆動素子が圧電素子の縦方向
振動により前記振動板部材の振動部を駆動することを特
徴とする液滴吐出ヘッド。