JP2003231254A - 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 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造を簡略化し、製造コストを低減したイク
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
提供する提供する。 【解決手段】 インクを吐出する複数のノズル開口１５
を備えたノズル形成部材１６と、該ノズル形成部材１６
と接合され且つ前記ノズル開口１５にそれぞれ連通する
圧力発生室１２が画成される流路形成基板１０と、該流
路形成基板１０の前記ノズル形成部材１６が形成された
面とは反対の面に設けられて前記圧力発生室１２内に圧
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、前記流路形成基板１０
の前記圧電素子３００が形成された側の面に、前記圧力
発生室１２に連通して各圧力発生室１２にインクを供給
するリザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザー
バ部２１を有するリザーバ形成基板２０を接合して、ヘ
ッドの構造を簡略化する。

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、この振動板の表面に圧電素子を形成して、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、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（例えば、特許文献１参照）。

【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、圧電アクチュエータ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。なお、この場合、
圧電材料層は振動板の表面全体に設けたままで少なくと
も上電極のみを各圧力発生室毎に設けることにより、各
圧力発生室に対応する圧電アクチュエータを駆動するこ
とができる。

【０００７】また、このようなインクジェット式記録ヘ
ッドでは、一般に、各圧力発生室の共通のインク室とな
るリザーバが複数枚の基板を積層することにより形成さ
れており、このリザーバから各圧力発生室にインクが供
給される。また、このリザーバにはリザーバの内部圧力
を一定に保つために、圧電素子の駆動時の圧力変化を吸
収するためのコンプライアンス部が設けられている。

【０００８】

【特許文献１】特開平５−２８６１３１号公報（第１〜
第４図）

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リザー
バを形成するために用いる基板の枚数が多く、特に、コ
ンプライアンス部を形成するために積層する基板の枚数
が多く、材料コスト、組立コストが高いという問題があ
る。

【００１０】また、圧力発生室を画成する基板にシリコ
ンを用いる場合には、他の基板との熱膨張係数の違いか
ら高温での接着が困難であり、組立工数が増加する等の
問題もある。

【００１１】本発明はこのような事情に鑑み、構造を簡
略化し、製造コストを低減したイ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、インクを吐出する複数のノズル開口
を備えたノズル形成部材と、該ノズル形成部材と接合さ
れ且つ前記ノズル開口にそれぞれ連通する圧力発生室が
画成される流路形成基板と、該流路形成基板の前記ノズ
ル形成部材が接合された面とは反対の面に設けられて前
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
形成基板の前記圧電素子が形成された側の面には、前記
圧力発生室に連通して各圧力発生室にインクを供給する
リザーバの少なくとも一部を構成するリザーバ部が厚さ
方向に貫通して設けられたリザーバ形成基板と、可撓性
を有する可撓性部材を含むコンプライアンス基板とが積
層され、前記流路形成基板とリザーバ形成基板とで前記
リザーバを実質的に形成すると共に前記リザーバ部の開
口を封止するように前記可撓性部材を接合することによ
り、当該リザーバ形成基板の前記流路形成基板側とは反
対側の面上の前記リザーバ部に対向する領域に可撓部を
形成するようにした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、リザーバを形成す
るための基板の積層枚数を低減することができ、構造の
簡略化を図ることができる。

【００１４】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記可撓性部材が、金属又はセラミックの薄膜から
な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、流路形成基板上に
薄膜を形成することにより、可撓部を容易に形成するこ
とができる。

【００１６】本発明の第３の態様は、第１の態様におい
て、前記可撓性部材が、樹脂材料からなることを特徴と
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、可撓部が樹脂部材
で構成されるため、容易に形成することができる。

【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、前記可撓性部材には、少なくとも前記
可撓部に対向する領域に貫通孔を有する他の基板が接合
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、可撓部以外の部分
の強度が向上され、ヘッドの耐久性が向上する。

【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、前記流路形成基板に、前記リザーバ形
成基板の前記リザーバ部と連通して当該リザーバ部と共
に前記リザーバの一部を構成する連通部を有することを
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、リザーバがリザー
バ部及び連通部によって構成され、比較的容積の大きい
リザーバを容易に形成することができる。

【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、前記リザーバと各圧力発生室とは、当
該リザーバより相対的に流路の狭いインク供給路を介し
てそれぞれ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。

【００２３】かかる第６の態様では、リザーバから相対
的に流路の狭いインク供給路を介して圧力発生室にイン
クが供給されるため、インクに混入する気泡の量が抑え
られる。

【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、前記リザーバ形成基板の前記リザーバ
部には、外部に連通して前記リザーバにインクを供給す
るためのインク導入口が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。

【００２５】かかる第７の態様では、インク導入口から
リザーバにインクが供給される。

【００２６】本発明の第８の態様は、第１〜７の何れか
の態様において、前記リザーバ形成基板は、前記圧電素
子に対向する領域に、その運動を阻害しない程度の空間
を確保した状態で当該空間を密封可能な圧電素子保持部
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。

【００２７】かかる第８の態様では、圧電素子保持部内
に圧電素子が密封され、外部環境に起因する圧電素子の
破壊が防止される。

【００２８】本発明の第９の態様は、第８の態様におい
て、前記圧電素子保持部は、各圧電素子毎に区画壁によ
って区画され、当該区画壁は前記流路形成基板に接合さ
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９の態様では、圧力発生室を区画
している周壁の剛性が増加され、圧電素子を駆動する際
の周壁の倒れ込みが防止される。

【００３０】本発明の第１０の態様は、第１〜９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。

【００３１】かかる第１０の態様では、ヘッドの構造を
簡略化して、製造コストを低減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。

【００３２】

【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。

【００３３】（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、図１の平面図及び断面図である。

【００３４】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。

【００３５】流路形成基板１０の一方の面は開口面とな
り、他方の面には予め熱酸化により形成した二酸化シリ
コンからなる、厚さ１〜２μｍの弾性膜５０が形成され
ている。

【００３６】一方、流路形成基板１０の開口面には、シ
リコン単結晶基板を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、その長手方向外側には、後述するリザー
バ形成基板のリザーバ部に連通して各圧力発生室１２の
共通のインク室となるリザーバ１００の一部を構成する
連通部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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】また、流路形成基板１０の開口面側には、
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１５が穿設されたノズルプレート１６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１６は、厚さが例えば、０．１〜１
ｍｍ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１６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１６は、流路形成基板１
０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１６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。

【００４０】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１５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１５は数十μｍの溝幅で精度よく形成する必要
がある。

【００４１】一方、流路形成基板１０の開口面とは反対
側の弾性膜５０の上には、厚さが例えば、約０．２μｍ
の下電極膜６０と、厚さが例えば、約１μｍの圧電体膜
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３０
０を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極
膜６０、圧電体膜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膜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
膜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３２０という。本実施
形態では、下電極膜６０は圧電素子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
が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称す
る。なお、上述した例では、弾性膜５０及び下電極膜６
０が振動板として作用するが、下電極膜が弾性膜を兼ね
るようにしてもよい。

【００４２】また、流路形成基板１０の圧電素子３００
側には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリ
ザーバ部２１を有するリザーバ形成基板２０が接合され
ている。このリザーバ部２１は、本実施形態では、リザ
ーバ形成基板２０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２
の幅方向に亘って形成されている。そして、上述のよう
に流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発
生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００を構成
している。

【００４３】このリザーバ形成基板２０としては、例え
ば、ガラス、セラミック材料等の流路形成基板１０の熱
膨張率と略同一の材料を用いることが好ましく、本実施
形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結
晶基板を用いて形成した。これにより、上述のノズルプ
レート１６の場合と同様に、両者を熱硬化性の接着剤を
用いた高温での接着であっても両者を確実に接着するこ
とができる。したがって、製造工程を簡略化することが
できる。

【００４４】さらに、このリザーバ形成基板２０には、
封止膜３１及び固定板３２とからなるコンプライアンス
基板３０が接合されている。ここで、封止膜３１は、剛
性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍの
ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）フィルム）からな
り、この封止膜３１によってリザーバ部２１の一方面が
封止されている。また、固定板３２は、金属等の硬質の
材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵ
Ｓ）等）で形成される。この固定板３２のリザーバ１０
０に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口
部３３となっているため、リザーバ１００の一方面は可
撓性を有する封止膜３１のみで封止され、内部圧力の変
化によって変形可能な可撓部２２となっている。

【００４５】また、このリザーバ１００の長手方向略中
央部外側のコンプライアンス基板３０上には、リザーバ
１００にインクを供給するためのインク導入口２５が形
成されている。さらに、リザーバ形成基板２０には、イ
ンク導入口２５とリザーバ１００の側壁とを連通するイ
ンク導入路２６が設けられている。なお、本実施形態で
は、一つのインク導入口２５及びインク導入路２６によ
って、リザーバ１００にインクを供給するようにしてい
るが、これに限定されず、例えば、所望のインク供給量
に応じて、複数のインク導入口及びインク導入路を設け
るようにしてもよいし、あるいはインク導入口の開口面
積を大きくしてインク流路を拡大するようにようにして
もよい。

【００４６】通常、インク導入口２５からリザーバ１０
０にインクが供給されると、例えば、圧電素子３００の
駆動時のインクの流れ、あるいは、周囲の熱などによっ
てリザーバ１００内に圧力変化が生じる。しかしなが
ら、上述のように、リザーバ１００の一方面が封止膜３
１のみによって封止されて可撓部２２となっているた
め、この可撓部２２が撓み変形してその圧力変化を吸収
する。したがって、リザーバ１００内は常に一定の圧力
に保持される。なお、その他の部分は固定板３２によっ
て十分な強度に保持されている。また、本実施形態で
は、リザーバ１００等を構成する基板の枚数を低減する
ことができるため、材料コスト及び組立コスト等を削減
することができる。

【００４７】一方、リザーバ形成基板２０の圧電素子３
００に対向する領域には、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２４が設けられ、圧電素子３００の
少なくとも圧電体能動部３２０は、この圧電素子保持部
２４内に密封されている。なお、本実施形態では、圧電
素子保持部２４は幅方向に並設された複数の圧電素子３
００を覆う大きさで形成されている。

【００４８】このように、リザーバ形成基板２０は、リ
ザーバ１００を構成すると共に、圧電素子３００を外部
環境と遮断するためのキャップ部材を兼ねており、水分
等の外部環境による圧電素子３００の破壊を防止するこ
とができる。また、本実施形態では、圧電素子保持部２
４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２４内の空間を真空にしたり、あるいは窒素
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２４内を低湿度に保持することができ、圧電素子３０
０の破壊をさらに確実に防止することができる。

【００４９】また、このように圧電素子保持部２４によ
って密封されている圧電素子３００の圧電体膜７０及び
上電極膜８０は、本実施形態では、圧力発生室１２の長
手方向一端部から流路形成基板１０上をリザーバ形成基
板２０の外側まで延設されており、流路形成基板１０の
リザーバ形成基板との接合側の面が露出した露出部１０
ａ上で、例えば、フレキシブルケーブル等の外部配線４
０と接続されている。すなわち、圧電素子３００から配
線をリザーバ形成基板２０の外側まで延設することによ
り、圧電素子３００と外部配線とを容易に接続すること
ができる。

【００５０】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と接続し
たインク導入口２５からインクを取り込み、リザーバ１
００からノズル開口１５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及び圧電体膜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１
５からインク滴が吐出する。

【００５１】なお、本実施形態では、リザーバ形成基板
２０の圧電素子保持部２４は、幅方向に並設された全て
の圧電素子３００を覆うように形成されているが、これ
に限定されず、例えば、図３に示すように、圧電素子保
持部２４を区画壁２７によって各圧電素子３００毎にそ
れぞれ独立した圧電素子保持部２４Ａとし、各圧電素子
保持部２４Ａにそれぞれ圧電素子３００を密封するよう
にしてもよい。これにより、流路形成基板１０の各圧力
発生室１２の側壁１２ａに対応する部分には、それぞれ
区画壁２７が接合されることになり、圧力発生室１２の
周壁の剛性が向上され、圧電素子３００を駆動した際の
周壁の倒れ込みを抑えることができる。勿論、このよう
な構成によっても、上述の実施形態と同様に、圧電素子
３００の破壊を防止することができることはいうまでも
ない。

【００５２】また、本実施形態では、流路形成基板１０
をリザーバ形成基板２０よりも大きく形成して、流路形
成基板１０の露出部１０ａ上で、圧電素子３００と外部
配線４０との接続を行うようにしたが、これに限定され
ず、例えば、図４に示すように、リザーバ形成基板２０
を流路形成基板１０よりも大きく形成して、リザーバ形
成基板２０の流路形成基板１０との接合側の面を露出さ
せた露出部２０ａとし、この露出部２０ａ上で圧電素子
３００と外部配線との接続を行うようにしてもよい。

【００５３】さらに、本実施形態では、流路形成基板１
０の圧力発生室１２のノズル開口１５とは反対の端部側
に、インク供給路１４を介してリザーバ１００の一部を
構成する連通部１３を設けるようにしたが、これに限定
されず、例えば、図５に示すように、リザーバ１００を
基本的にリザーバ形成基板２０のリザーバ部２１のみで
構成するようにし、流路形成基板１０に各圧力発生室１
２とリザーバ１００とをリザーバ１００より相対的に流
路の狭い連通路１８で連通するようにしてもよい。この
ような構成では、インクが圧力発生室１２に供給される
際、インクの流速が保持されるため、気泡の混入が防止
されて良好なインク吐出を行うことができる。

【００５４】（実施形態２）図６は、実施形態２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。

【００５５】本実施形態では、図６に示すように、リザ
ーバ形成基板２０のリザーバ１００とは反対側の一部に
は、コンプライアンス基板３０が設けられておらず、リ
ザーバ形成基板２０の表面が露出されている。そして、
リザーバ形成基板２０の外側まで延設された圧電素子３
００の上電極膜８０からワイヤボンディングによって配
線２８をリザーバ形成基板２０の表面上まで延設し、こ
の延設された配線２８の端部を圧電素子３００と外部配
線４０とを接続する実装部９０とした。また、さらにそ
の外側を、例えば、エポキシ等の絶縁部材９５によって
モールドして電気絶縁を図った以外は、実施形態１と同
様である。

【００５６】ここで、従来のように、流路形成基板１０
の露出部１０ａ上で圧電素子３００と外部配線４０とを
接続する場合には、この露出部１０ａの幅は約２．２〜
３ｍｍ程度必要となり、ヘッドの寸法が若干大きくなっ
てしまう。これに対して、本実施形態では、流路形成基
板１０の露出部１０ａからワイヤボンディングによって
配線２８をリザーバ形成基板２０の露出部２０ａ上まで
延設して、外部配線４０と接続するようにしたので、流
路形成基板１０の露出部１０ａの幅を約０．２ｍｍ程度
にすることができ、記録ヘッドの寸法をより小さくする
ことができる。また、勿論、このような構成によって
も、実施形態１と同様の効果を得ることができる。

【００５７】（実施形態３）図７は、実施形態３にかか
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。

【００５８】本実施形態は、リザーバ形成基板２０に貫
通溝を設け、この貫通溝を介して圧電素子３００と外部
配線とを接続した例である。詳しくは、図７に示すよう
に、本実施形態では、圧電素子３００の圧電体膜７０及
び上電極膜８０が圧力発生室１２のノズル開口１５側の
長手方向周壁上まで延設され、流路形成基板１０とリザ
ーバ形成基板２０との間に挟持されている。また、実施
形態２と同様に、リザーバ形成基板２０のコンプライア
ンス基板３０との接合面の一部は、表面が露出された露
出部２０ｂとなっており、この露出部２０ｂに対応し且
つ圧電素子３００の上電極膜８０に対向する領域には、
圧力発生室１２の列に亘って延びる貫通溝３５が形成さ
れている。そして、各圧電素子３００の上電極膜８０か
らこの貫通溝３５を通してリザーバ形成基板２０の表面
上にワイヤボンディングによって配線２８が延設され、
この配線２８の端部を圧電素子３００とフレキシブルケ
ーブル等の外部配線４０とを接続する実装部９０として
いる。

【００５９】このような構成では、貫通溝３５を介して
配線２８が延設されるため、上述した流路形成基板１０
又はリザーバ形成基板２０の露出部１０ａ，２０ａを設
ける必要がなく、ヘッドをより小型化することができ
る。

【００６０】なお、この貫通溝３５は、本実施形態で
は、圧力発生室１２の列に亘って溝状に形成されている
が、これに限定されず、例えば、各圧電素子３００毎に
独立した貫通孔を設けるようにしてもよい。

【００６１】また、上述の実施形態では、ワイヤボンデ
ィングによって上電極膜８０から配線２８を延設するよ
うにしたが、これに限定されず、例えば、図８に示すよ
うに、例えば、金（Ａｕ）等の導電性の薄膜を貫通溝３
５の内周面及びコンプライアンス基板３０の上面に成膜
して、この導電性の薄膜を各圧電素子３００毎にパター
ニングすることにより配線２８Ａとしてもよい。

【００６２】（実施形態４）図９は、実施形態４にかか
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。

【００６３】本実施形態では、図９に示すように、流路
形成基板１０は圧力発生室１２が幅方向に並設された列
がノズル開口１５側の端部が対向するように２列設けら
れており、各圧力発生室１２に対応する領域には、それ
ぞれ圧電素子３００が形成されている。また、これら圧
力発生室１２の長手方向外側には各圧力発生室の列毎に
それぞれリザーバ１００が設けられており、これらのリ
ザーバ１００には、それぞれインク導入口２５及びイン
ク導入路２６が連通されている。なお、リザーバ及びイ
ンク導入口等の構造は、上述の実施形態と同様である。

【００６４】また、圧電素子３００は、それぞれ圧力発
生室１２に対向する領域からリザーバ１００側の周壁上
まで延設され、流路形成基板１０とリザーバ形成基板２
０との間に挟持されている。この圧電素子３００の上電
極膜８０に対向する領域には、上述の実施形態と同様
に、圧力発生室１２の各列毎に貫通溝３５Ａが設けられ
ている。また、圧力発生室１２の列間に対応する領域の
リザーバ形成基板２０上には、例えば、圧電素子３００
を駆動するための駆動回路１１０が搭載されている。こ
の駆動回路１１０は、回路基板あるいは駆動回路を含む
半導体集積回路（ＩＣ）であってもよい。そして、各圧
電素子３００の上電極膜８０と駆動回路１１０とがそれ
ぞれ、貫通溝３５Ａを介してワイヤボンディング等によ
って延設された配線２８によって接続されている。さら
に、リザーバ基板２０上には、駆動回路１１０に信号を
供給するための配線が施されており、この配線の一端は
駆動回路１１０に接続され、他端が外部配線４０が接続
される実装部９０となっている。

【００６５】このような構成によっても、実施形態３と
同様に、ヘッドを小型化することができる。さらに、本
実施形態では、貫通溝３５Ａがリザーバ１００側に設け
られているため、圧力発生室１２の複数の列間で、より
効率的に圧電素子３００と駆動手段１１０等とを接続す
ることができる。

【００６６】なお、本実施形態では、リザーバ形成基板
２０上に駆動手段１１０を設けたが、これに限定され
ず、例えば、実施形態１と同様に、リザーバ形成基板２
０の露出部１０ａ上で、圧電素子３００から延設された
配線とフレキシブルケーブル等の外部配線とを接続する
ようにしてもよいことはいうまでもない。

【００６７】（実施形態５）図１０は、実施形態５にか
かるインクジェット式記録ヘッドの要部断面図である。

【００６８】本実施形態は、流路形成基板１０上に一部
材で構成されるコンプライアンス基板３０Ａを設けた例
である。本実施形態では、図１０に示すように、リザー
バ１００に対向する領域の厚さ方向の一部を除去して可
撓性を有する可撓部２２Ａとして、その外側にインク導
入口２５となる貫通孔を形成した以外は、実施形態１と
同様である。このようなコンプライアンス基板３０Ａの
材料としては、可撓性を有する、例えば、フッ素樹脂、
シリコーン系樹脂又はシリコーンゴム等の樹脂材料であ
ることが好ましく、これによりコンプライアンス基板３
０Ａを容易に形成することができる。

【００６９】なお、このコンプライアンス基板３０Ａの
製造方法は、特に限定されないが、例えば、リザーバ形
成基板２０を構成するシリコン単結晶基板上に所定の厚
さの樹脂層を形成した後、リザーバ形成基板２０にリザ
ーバ１００等をエッチング等で形成し、さらに、樹脂層
のリザーバ１００に対向する領域の厚さ方向の一部等を
エッチングすることにより形成することができる。

【００７０】また、本実施形態では、コンプライアンス
基板３０Ａを樹脂材料で形成するようにしたが、これに
限定されず、例えば、図１１に示すように、コンプライ
アンス基板３０Ｂを、例えば、厚さが１〜１０μｍ程度
の金属又はセラミック等の薄膜で構成するようにしても
よい。この場合には、リザーバ１００に対向する領域
は、厚さ方向の一部を除去しなくても可撓性を有する可
撓部２２Ｂとすることができる。したがって、ヘッドを
さらに容易に製造することができる。

【００７１】（実施形態６）図１２は、実施形態６にか
か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。

【００７２】本実施形態は、図１２に示すように、リザ
ーバ形成基板２０の圧電素子保持部２４に対向する領域
の圧電素子３００に対応する部分に圧力発生室１２の列
方向に亘って圧電素子３００の変位を検出するための検
出用貫通孔２９を設けた以外は、実施形態１と同様であ
る。

【００７３】このような構成では、リザーバ形成基板２
０上にコンプライアンス基板３０を接合する前に、例え
ば、レーザ等を用いて圧電素子３００の変位のチェック
を行うことができる。したがって、ヘッドの完成前に圧
電素子３００の不良を発見することができ、製造効率を
向上することができる。また、この検出用貫通孔２９
は、コンプライアンス基板３０によって封止されるた
め、実施形態１と同様に、圧電素子保持部２４を密封状
態に保持することができる。

【００７４】このような検出用貫通孔２９の大きさは、
特に限定されず、少なくとも圧電素子３００に対向する
領域に形成されていればよい。したがって、本実施形態
では、圧力発生室１２の列方向に亘って溝状に設けた
が、例えば、各圧電素子３００毎の丸孔としてもよく、
あるいは、圧電素子保持部全体を貫通孔としてもよい。

【００７５】なお、本実施形態では、検出用貫通孔２９
をコンプライアンス基板３０で封止しているが、これに
限定されず、例えば、図１３に示すように、検出用貫通
孔２９を可撓性を有する封止膜３１のみで封止、すなわ
ち、検出用貫通孔２９に対向する領域の固定板３２を除
去して、可撓部２４ａとしてもよい。これにより、圧電
素子保持部２４内に圧力変化が生じた場合、可撓部２４
ａが変形することによって圧力変化が吸収され、圧電素
子保持部２４内を常に一定の圧力に保持することができ
る。

【００７６】また、圧電素子保持部２４の可撓部２４ａ
となる封止膜３１を、例えば、アクリル樹脂等の光透過
性部材で形成してもよく、これにより圧電素子３００を
圧電素子保持部２４内に密封した状態で、変位の検出を
行うことができる。すなわち、常時圧電素子３００の検
査を行うことができる。

【００７７】（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。

【００７８】例えば、上述の実施形態では、流路形成基
板１０の一方面に、ノズル開口１５を具備するノズル形
成部材としてノズルプレート１６を接合するようにした
が、これに限定されず、例えば、ノズル形成部材は、ノ
ズル開口と圧力発生室とを連通するノズル連通孔等を有
する他の基板を含む多層構造としてもよい。

【００７９】なお、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１４
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１４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
路形成基板上にリザーバの少なくとも一部を構成するリ
ザーバ形成基板を接合してリザーバを形成するようにし
たので、ヘッドの構造を簡略化することができ、製造工
程の低減及び製造コストの向上を図ることができる。ま
た、リザーバ形成基板が圧電素子を外部と遮断するキャ
ップ部材を兼ねているため、外部環境に起因する圧電素
子の破壊を防止することができ、耐久性を向上すること
ができる。さらに、リザーバ形成基板上で、圧電素子と
外部配線とを接続することにより、ヘッドを小型化する
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
録ヘッドの分解斜視図である。

【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
録ヘッドの変形例を示す平面図及び断面図である。

【図４】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記
録ヘッドの変形例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
録ヘッドの変形例を示す平面図及び断面図である。

【図６】本発明の実施形態２に係るインクジェット式記
録ヘッドの平面図及び側面図である。

【図７】本発明の実施形態３に係るインクジェット式記
録ヘッドの平面図及び断面図である。

【図８】本発明の実施形態３に係るインクジェット式記
録ヘッドの変形例を示す平面図及び断面図である。

【図９】本発明の実施形態４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１０】本発明の実施形態５に係るインクジェット式
記録ヘッドの要部断面図である。

【図１１】本発明の実施形態５に係るインクジェット式
記録ヘッドの変形例を示す断面図である。

【図１２】本発明の実施形態６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１３】本発明の実施形態６に係るインクジェット式
記録ヘッドの変形例を示す断面図である。

【図１４】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 １２ 圧力発生室 １３ 連通部 １４ インク供給路 １５ ノズル開口 １６ ノズルプレート ２０ リザーバ形成基板 ２１ リザーバ部 ２２ 可撓部 ２４ 圧電素子保持部 ３０，３０Ａ コンプライアンス基板 ３１ 封止膜 ３２ 固定板 ６０ 下電極膜 ７０ 圧電体膜 ８０ 上電極膜 １００ リザーバ ３００ 圧電素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C057 AF34 AF65 AF93 AG12 AG29 AG33 AG42 AG85 AP02 AP25 AP34 AQ02 BA04 BA14

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを吐出する複数のノズル開口を備
   えたノズル形成部材と、該ノズル形成部材と接合され且
   つ前記ノズル開口にそれぞれ連通する圧力発生室が画成
   される流路形成基板と、該流路形成基板の前記ノズル形
   成部材が接合された面とは反対の面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圧電素子が形成された側の面に
   は、前記圧力発生室に連通して各圧力発生室にインクを
   供給するリザーバの少なくとも一部を構成するリザーバ
   部が厚さ方向に貫通して設けられたリザーバ形成基板
   と、可撓性を有する可撓性部材を含むコンプライアンス
   基板とが積層され、前記流路形成基板とリザーバ形成基
   板とで前記リザーバを実質的に形成すると共に前記リザ
   ーバ部の開口を封止するように前記可撓性部材を接合す
   ることにより、当該リザーバ形成基板の前記流路形成基
   板側とは反対側の面上の前記リザーバ部に対向する領域
   に可撓部を形成するようにしたことを特徴とするインク
   ジェット式記録ヘッド。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記可撓性部材が、
   金属又はセラミックの薄膜からなることを特徴とするイ
   ンクジェット式記録ヘッド。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記可撓性部材が、
   樹脂材料からなることを特徴とするインクジェット式記
   録ヘッド。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れかにおいて、前記可
   撓性部材には、少なくとも前記可撓部に対向する領域に
   貫通孔を有する他の基板が接合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。
5. 【請求項５】 請求項１〜４の何れかにおいて、前記流
   路形成基板に、前記リザーバ形成基板の前記リザーバ部
   と連通して当該リザーバ部と共に前記リザーバの一部を
   構成する連通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。
6. 【請求項６】 請求項１〜５の何れかにおいて、前記リ
   ザーバと各圧力発生室とは、当該リザーバより相対的に
   流路の狭いインク供給路を介してそれぞれ連通されてい
   ることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
7. 【請求項７】 請求項１〜６の何れかにおいて、前記リ
   ザーバ形成基板の前記リザーバ部には、外部に連通して
   前記リザーバにインクを供給するためのインク導入口が
   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。
8. 【請求項８】 請求項１〜７の何れかにおいて、前記リ
   ザーバ形成基板は、前記圧電素子に対向する領域に、そ
   の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態で当該空
   間を密封可能な圧電素子保持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。
9. 【請求項９】 請求項８において、前記圧電素子保持部
   は、各圧電素子毎に区画壁によって区画され、当該区画
   壁は前記流路形成基板に接合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。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９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。