JP3324621B2

JP3324621B2 - インクジェット式記録ヘッド

Info

Publication number: JP3324621B2
Application number: JP29118793A
Authority: JP
Inventors: 史幸金井; 達雄古田; 淳小林; 比呂志細川; 真理酒井
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1992-11-25
Filing date: 1993-10-27
Publication date: 2002-09-17
Anticipated expiration: 2017-09-17
Also published as: JPH0796605A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電振動子の伸縮や、
また発熱素子により、圧力発生室に瞬間的に圧力を発生
させ、この圧力によりインク滴をノズル開口から噴射さ
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】インクジェット式記録ヘッドは、記録媒
体上のドットをインク滴により構成する関係上、インク
滴のサイズを小さくすることにより極めて高い解像度で
の印刷が可能であるものの、効率よく印刷するためには
ノズル開口の数を多くする必要があり、特に圧電振動子
をインク滴噴射源に使用するものにあっては、圧電振動
子のエネルギを効率よく使用するために圧力発生室を可
及的に大きくする必要があり、小型化の要請と相反する
ことになる。このような相反する問題を解消するため、
通常、隣り合う圧力室を区画している壁を可及的に薄く
するとともに、圧力発生室の形状を長手方向に大きくし
て容積を稼ぐことが行われている。このような圧力発生
室やリザーバは、板部材とノズルプレートの間隔を所定
の値に保持する部材であるスペーサに貫通孔を穿設して
形成されているが、上述したように極めて小さく、しか
も複雑な形状を備えた圧力発生室に一致する貫通孔を形
成する必要上、通常エッチング技術が使用されている。

【０００３】このようなスペーサを構成する材料として
は、通常感光性樹脂膜の積層体が使用されている。この
ような感光性樹脂膜を使用すると、これは元々フォトリ
ソグラフィに適した材料であるため、極めて精密に所望
のパターンを形成できるとともに、その接着性を利用
し、板部材、及びノズルプレートとの固定の際に接着剤
が不要になるという長所を備えている反面、機械的強度
が低いため、クロストークやたわみ等が生じ、高い解像
度の記録ヘッドに適用すると印字品質が低下するという
不都合を有している。また、複数枚の樹脂膜を積層して
使用している関係上、剥離の虞があるため、スペーサの
厚みが材料の特性で制限されて、インクジェット式記録
ヘッドに適した圧力発生室の容積を確保することが困難
であるという問題がある。

【０００４】このような問題を解消するために、例えば
米国特許第4,312,008号明細書に開示されているように
結晶方位（１１０）のシリコン単結晶基板を用い、これ
に圧力発生室を貫通孔として、またインク供給口、及び
ノズル開口を、これら開口に求められる流体抵抗を備え
る深さの溝として異方性エッチングにより形成すること
も提案されている。しかしながら、エッチング深さを複
数種類にわたって管理する必要があるため、製造工程の
管理が複雑となるばかりでなく、インク供給口のように
或程度の流体抵抗を確保する必要がある部所では、エッ
チングされた断面形状が「Ｖ」字状、もしくは台形状と
なり、容積管理が困難であるという問題を抱えている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情に鑑みてなされたものであって、その目的とするとこ
ろは、圧力発生室、インク供給口、及びリザーバを結晶
性基板にエッチングにより高い精度で形成することがで
きる新規なインクジェット式記録ヘッドを提供すること
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、インク滴を噴射するノズル
開口を備えたノズルプレートと、圧力発生室、インク供
給口、及びリザーバを区画する隔壁を備えたスペーサ
と、前記ノズルプレートに対向して前記スペーサの他面
に固定される板部材とをサンドイッチ状に固定するとと
もに、前記圧力発生室にインク滴を形成するのに適した
圧力変化を与える圧力発生手段とを備えたインクジェッ
ト式記録ヘッドにおいて、前記スペーサは、珪素の結晶
性基板または酸化珪素の結晶性基板をエッチングするこ
とにより前記圧力発生室、インク供給口、及びリザーバ
が互いに連通する貫通孔として構成され、前記圧力発生
室及びインク供給口を区画する隔壁が、ノズル開口側で
本体に接続され、また前記リザーバ側が自由端となる片
持梁状に形成され、かつ前記隔壁の一方の壁面が前記圧
力発生室から前記インク供給口に連続する同一平面上と
して形成されている。

【０００７】

【作用】スペーサにより区画すべきリザーバ、圧力発生
室、及びインク供給口は、一方の面から他方の面に貫通
した穴として形成されているため、エッチング深さを厳
密に管理する必要が無く、簡単に高い精度でリザーバ、
圧力発生室、及びインク供給口を構成することができ
る。

【０００８】

【実施例】そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例
に基づいて説明する。図１は本発明の一実施例を示すも
ので、図中符号１は、本発明が特徴の一部とするスペー
サで、この実施例では、圧力発生室として最適な容積を
確保するのに適した厚みを有する結晶方位（１１０）の
シリコン単結晶基板により構成されている。この基板に
は後述する異方性エッチングにより、一端でノズルプレ
ート１のノズル開口２ａ、２ａ、２ａ‥‥に連通する圧
力発生室となる貫通孔１ａ、１ａ、１ａ‥‥、図示しな
いインクタンクからインクの供給を受けるリザーバとな
る貫通孔１ｃ、及び各貫通孔１ａ、１ａ、１ａ‥‥と貫
通孔１ｃとを連通させてインク供給口となる貫通孔１
ｂ、１ｂ、１ｂ‥‥が穿設されていて、後述するノズル
プレート２と板部材３との間に配置されている。

【０００９】図中符号２は、前述のノズルプレートで、
所定のピッチ、例えば１８０ＤＰＩとなるようにノズル
開口２ａ、２ａ、２ａ‥‥が穿設され、スペーサ１の一
方面に気密的に固定されている。

【００１０】３は板部材で、スペーサ１の他方の面に気
密的に固定されて、ノズルプレート１ともに圧力発生室
を形成しており、圧力発生室に対向する領域には圧電振
動子４、４、４‥‥の先端が当接、固定されている。圧
電振動子４、４、４‥‥は図中符号Ｂで示した矢印の方
向、つまり板部材３の表面に対して垂直な方向に振動す
る縦振動型圧電振動子として構成されており、前述した
ように一端が板部材３に当接するように他端（図中波線
Ａで示す領域）を基台５に接着剤により固定されてい
る。基台５には、一端が図示しないインクタンクにチュ
ーブ６により連通する貫通孔７が穿設されており、これ
の他端のインク流入口８と前述したリザーバとなる貫通
孔１ｃとが接続されている。そして、インク流路を形成
する貫通孔１ｂ、１ｂ、１ｂ‥‥を含むリザーバ側を固
定されて、板部材の圧電振動子による振動を阻害するこ
となく、しかも貫通孔１ａ、１ａ、１ａ‥‥、及び１
ｂ、１ｂ、１ｂ‥‥により片持梁状となる領域（図中波
線Ｄで示す領域）を補強するように支持している。

【００１１】図２は、前述したインクジェット式記録ヘ
ッドにおける圧力発生室近傍を拡大して示すものであっ
て、スペーサ１の貫通孔１ａとノズルプレート２ととも
に圧力発生室を形成する板部材３には、この実施例では
圧電振動子による板部材３の変位を利用する関係上、圧
電振動子４の伸縮を圧力発生室全体に伝達するための圧
肉部からなるアイランド部３ａと、これを取り囲む薄肉
部３ｂとが形成されている。

【００１２】このような構成により圧電振動子４が図中
矢印Ｂ（図１）で示す方向に伸縮すると、アイランド部
３０により圧力発生室の可及的に広い範囲が収縮膨張し
て、収縮した場合には圧力発生室のインクがノズル開口
からインク滴として噴射され、また膨張したときに貫通
孔１ｂにより形成されているインク供給口を介してリザ
ーバのインクが圧力発生室に流れ込むことになる。

【００１３】図３（イ）は、前述したスペーサの一実施
例を示すものであって、この実施例では、ノズル開口が
所定の間隔、例えば１４１μｍ隔て配置された形式の記
録ヘッドに適用されるものを例に採って説明する。図中
符号１ａ、１ａ、１ａ‥‥、及び１ａ’、１ａ’、１
ａ’はそれぞれ圧力発生室となる貫通孔で、ノズル列の
配列に合わせて中心線に対してほぼ対称となるように配
置され、対向する側が図示しないノズルプレートのノズ
ル開口に連通し、また他方の側にリザーバに連通するイ
ンク供給口となる貫通孔１ｂ、１ｂ‥‥、１ｂ’、１
ｂ’‥‥が穿設され、また貫通孔１ｂ、１ｂ‥‥、１
ｂ’、１ｂ’‥‥に接続するようにリザーバとなる貫通
孔１ｃ、１ｃ’が穿設されている。

【００１４】そして、これら貫通孔１ａ、１ｂ、１ｃ、
１ａ’、１ｂ’、１ｃ’は、後述するように結晶方位
（１１０）を持つシリコン単結晶基板の異方性エッチン
グにより形成されているため、図３（ロ）に示したよう
に圧力発生室となる貫通孔１ａは、表面に対して垂直な
壁面１ａ−ａ、１ａ−ｂ、１ａ−ｃ、１ａ−ｄからなる
略平行四辺形をなしている。そして圧力発生室を形成す
る貫通孔１ａの長手方向の２つの壁面１ａ−ａ、及び１
ａ−ｂのうち、リザーバ側に壁面１ａ−ｄと鋭角θで接
する一方の壁面１ａ−ａ側に、これと同一平面となる壁
面１ｂ−ａで区画される、インク供給口となる貫通孔１
ｂが形成され、その幅と長さによりインク滴の噴射と、
圧力発生室へのインク供給に最適な流体抵抗を得るよう
になっている。またリザーバとなる貫通孔１ｃを形成し
ている壁面１ｃ−ａは、異方性エッチングによる方向性
を補正するため、微小な平面のジグザグ状の繰り返しに
よりリザーバとして最適な形状に形成されている。これ
ら貫通孔１ａ、１ａ、１ａ‥‥、１ｂ、１ｂ、１ｂ‥
‥、及び１ｃは、一方の面から他方の面に貫通する貫通
孔として形成され、貫通孔を区画している各壁面は基板
１の表面に垂直となっている。

【００１５】図４は、圧力発生室の他の配置形態を示す
ものであって、図中符号９は、前述したのと同様の結晶
方位（１１０）のシリコン単結晶基板で、この実施例で
は４列のノズル開口を備えた記録ヘッドに適用する場合
のものが示されている。図中符号１０、１０、１０‥‥
は、それぞれ圧力発生室を構成する貫通孔で、前述のと
同様にシリコン単結晶基板の両面からの異方性エッチン
グによリ貫通孔として形成されている。これら貫通孔１
０、１０、１０‥‥の一端、つまりノズル開口とは反対
の側にはインク供給口となる貫通孔１１、１１、１１‥
‥が形成されている。これら貫通孔１１、１１、１１
は、前述の実施例とは異なって圧力発生室となる通孔の
軸線に対して角度３５となるようにそれぞれ平行に配置
されている。これら各グループのインク供給口となる通
孔１１、１１、１１‥‥にはリザーバとなる貫通孔１
２、１２、１２‥‥が接続しており、さらに各通孔には
インクタンクに連通するインク流入口１３、１３、１３
‥‥が接続されている。

【００１６】そして圧力発生室をなす貫通孔１０、１
０、１０‥‥とインク供給口をなす貫通孔１１、１１、
１１とは同図（ロ）に示したように角度１１０程度で接
続されていて、可及的に不連続部が少なくなるように配
置されているため、圧力発生室とインク供給口との接続
点がスムースになっていて、気泡等が停滞を防止できる
ようになっている。

【００１７】なお、上述の実施例においては、インク滴
を噴射させるための圧力を、板部材を圧電振動子により
圧力発生室を変形させることにより発生させるようにし
ているが、図５に示したように圧力発生室を形成する貫
通孔１ａ、１ａ、１ａ‥‥内に電気抵抗素子１９、１
９、１９‥‥を板部材３に固定して収容しても同様の作
用効果を得ることができる。この実施例によれば電気抵
抗素子１９、１９、１９‥‥に印字信号に対応して電流
を供給することにより、ジュール熱で微量のインクを瞬
間的に蒸発させてインク滴噴射に十分な圧力を発生得る
ことができる。

【００１８】図６は、上述したスペーサの製造工程を示
すものであって、図中符号２０は、スペーサとして機能
するに必要な厚み、例えば２２０μｍを有する結晶方位
（１１０）のシリコン単結晶基板で、これの表面には熱
酸化法により、異方性エッチングの保護膜として機能で
きる程度の厚み、例えば１μｍ程度の二酸化珪素膜２１
が形成されている（図６（ａ））。

【００１９】二酸化珪素膜２１が形成された基板２０の
表面及び裏面に前述した貫通孔１ａ、１ｂ、１ｃに一致
した窓２４、２５を備えた耐フッ化水素保護膜２２、２
３をフォトリソグラフィにより形成する（図６
（ｂ））。この状態でフッ化水素によりエッチングを実
行すると、貫通孔１ａ、１ｂ、１ｃを形成すべき領域の
窓２４、２５に一致して二酸化珪素膜２１が除去され、
シリコン単結晶エッチング用の窓２６、２７を備えた二
酸化珪素膜２８、２９が形成される（図６（ｃ））。

【００２０】このようにして二酸化珪素のパターン形成
が終了した段階で、一定温度、例えば８０°Ｃに保温さ
れた濃度１７％程度の水酸化カリウムの水溶液を用いて
エッチングを実行すると、二酸化珪素膜のパターン２
８、２９を保護膜として窓２６、２７の部分だけが、毎
分２μｍ程度の速度で表裏両面から結晶方位（１１１）
の面に平行にエッチングを受ける（図６（ｄ））。

【００２１】このようにして表裏両面からの異方性エッ
チングにより貫通孔３０が形成された段階で、マスクと
して使用した二酸化珪素膜２８、２９をフッ化水素によ
り除去した後、再び熱酸化を行って露出面、全面に保護
膜として十分な厚み、例えば１μｍ程度の二酸化珪素３
１を形成して、インクに対する保護膜とする（図６
（ｅ））。

【００２２】ところで、このような結晶方位（１１０）
の面を表面とするシリコン単結晶基板に対して異方性エ
ッチングを実行すると、目的のパターンに至る過程で
は、図７に示したように結晶方位（１１０）に対して傾
斜した（１１１）面が形成されることになる。このた
め、深さにより流路抵抗を調整したり、またスペーサと
板部材、もしくはスペーサとノズルプレートを１枚の基
板で形成しようとすると、表面に対して傾斜した面を持
つ段階でエッチングを中止することになるから、流路構
成が複雑となる。これに対して貫通するまでエッチング
を実行すると、このような斜面もエッチングにより消失
して、貫通孔を区画する各面が表面に対して垂直とな
り、エッチングパターンで規定されたサイズの流路が形
成できる。

【００２３】図８は、スペーサを構成する基板として酸
化珪素の結晶性基板、例えばＺカットされた合成水晶を
使用した場合に製造工程を示すものであって、図中符号
４０は、スペーサとして機能するに必要な厚み、例えば
２２０μｍを有するＺカットの合成水晶基板で、これの
表面には金属膜４１、例えばスパッタリングにより５０
０オングストロームのクロム、及び１０００オングスト
ロームのＡｕ（金）の膜を形成する（図８（ａ））。

【００２４】金属保護膜４１が形成された基板４０の表
面及び裏面に前述した貫通孔１ａ、１ｂ、１ｃに一致し
た窓４２、４３を備えた膜４４、４５をフォトリソグラ
フィにより形成する（図８（ｂ））。ついで、沃化カリ
ウムと沃素水溶液によりＡｕ（金）の膜を、また硝酸セ
リウムアンモン系エッチング液によりクロムの膜をエッ
チングし、ついで硝酸と過酸化水素水によりレジスト膜
を除去する（図８（ｃ））。

【００２５】このように所定のエッチングパターン４
６、４７が形成されて段階で、所定温度、例えば８０°
Ｃに維持された重フッ化アンモニウム飽和水溶液、もし
くはふっ酸とフッ化アンモニウムとの混合液により基板
の両面からエッチングを開始すると、７０μｍ／時間の
速度でエッチングが進行する（図８（ｄ））。

【００２６】エッチングが終了した段階で、パターン４
６、４７の金属膜を沃化カリウムと沃素水溶液、及び硝
酸セリウムアンモン系エッチング液で除去する（図８
（ｅ））。シリコン単結晶基板では保護のために二酸化
珪素の膜を形成するのが望ましいが、水晶は耐薬品性を
備えているので、保護膜を必要としない。

【００２７】一方、合成水晶の基板４０をエッチングし
て通孔を形成した場合には、その材質上、図９（ａ）に
示したようなオーバハング部５０、５０が生じる。しか
しながらこの状態でオーバエッチングを実行することに
より、通孔の開口面積が若干増大するものの、突出長さ
ΔＬの小さなオーバハング部５１が残るだけとなる（図
９（ｂ））。

【００２８】しかしながら、オーバエッチングにも限度
があるので、図１０に示したように、薄い合成水晶の基
板５３、５３を上述の手法によりエッチングし、これを
所定の厚みになるように複数枚積層することにより、可
及的に小さな高さΔＬ’のオーバハング部５４、５４が
残る貫通孔を形成することができる。このように複数枚
を積層して１枚のスペーサを構成する場合には、圧力を
掛けながら軟化させる手法や、また通常の接着剤により
接合すればよい。

【００２９】上述したような手法により構成されたスペ
ーサは、ノズルプレート、及び板部材とに挟まれた状態
で固定されて流路構成部材に纏め上げられるが、このよ
うな固定には通常、各接合面に接着剤を塗布して圧接す
るという手法が用いられている。このような接着剤によ
る固定は、スペーサ、ノズルプレート、及び板部材を常
温で作業できるため、作業簡単で、しかも合金的接合法
のように各部材の膨張係数の相違による残留熱歪みを生
じないという利点がある。

【００３０】しかしながら、接合時に接着剤を使用する
と、塗布すべき接着剤の量を十分に管理したとしても、
圧接時に接着剤が接着面から圧力発生室やインク供給口
となる貫通孔に溢れ出し、ここの容積を小さくしてイン
ク吐出量に変動を与えるという問題を抱えている。

【００３１】図１１は、このような問題に対処するべく
改良されたスペーサの一実施例を示すものであって、図
中符号６０は、シリコン単結晶基板や合成水晶により構
成されたスペーサ部材で、圧力発生室やインク供給口を
構成する貫通孔６１を区画している隔壁６２のエッジ
に、その長手方向に沿って他の被接着面となる角度θを
備えた面取り部６２ａ、６２ａ、６２ａ‥‥を設けて構
成されている。

【００３２】このように構成されたスペーサ６０は、そ
の表面に接着剤６３（図１１（ロ））を塗布されてノズ
ル開口６５ａを備えたノズルプレート６５、圧電振動子
６６に当接する板部材６７に圧接され、インクジェット
式記録ヘッドに組み立てられる。接着剤６３は、その塗
布後の圧接によりスペーサ６０と、ノズルプレート６
５、及び板部材６７の間隙から溢れ出す。この溢れ出し
た接着剤６３ａは、面取り部６２ａと板部材６７、もし
くはノズルプレート６５の表面とで形成される断面
「Ｖ」字状の空間６８に流れ込み、ここに収容され、面
取り部に沿って広がる。このため特定箇所で球状に突出
することがなく、板部材６７のコンプライアンスを変化
させることもなく、また設計値以上にインク供給口の流
体抵抗を増加させたり、また設計値以下に圧力発生室の
容積を減少させることがない。

【００３３】図１２は、スペーサをシリコン単結晶基板
の異方性エッチングにより構成した場合における面取り
の一実施例を示すものであって、異方性エッチングが終
了した段階で、引き続いてふっ酸により等方性エッチン
グを施したものである。このような等方性エッチングを
実施すると、異方性エッチングにより形成された貫通孔
を区画する隔壁６２と表面とにより形成されている稜線
のように先鋭な領域のエッチング速度が、平面部のそれ
に比較して大きくなるため、実質的にエッジ部だけが選
択的にエッチングを受けることになる。このようなエッ
チングによる面取りは、断面が円弧状となるが、やはり
ノズルプレートや板部材の平面とにより断面「Ｖ」字状
の凹部の空間を形成するため、接着面から溢れ出した接
着剤をこの空間で吸収することができる。

【００３４】そして、これら部材の接合には高い粘性を
備えた接着剤、例えばエポキシ系接着剤等が用いられ、
これをスクリーン印刷法、パッド転写法、ロールコータ
法等により塗布するので、接着剤の塗布量を一定の精度
で管理できる。この結果、面取り部６２ａ、６２ｂは、
接着面から溢れ出す接着剤を吸収できる程度の空間を確
保できれば十分で、したがってその幅Δｗ、もしくは半
径Ｒが隔壁６２の厚みＷの１／１２乃至１／６程度であ
れば壁面としての強度を低下させることなく接着剤を吸
収できる容積を確保できることが確認できた。

【００３５】図１３は、本発明のインクジェット式記録
ヘッドの他の実施例をスペーサに形成された貫通孔の形
状により示すものであって、図中符号７０は、結晶方位
（１１０）を有し、スペーサを構成するのに十分な厚み
を備えたシリコン単結晶基板や水晶基板で、前述したよ
うにエッチングにより圧力発生室となる貫通孔７１、７
１、７１‥‥、及びインク供給口となる貫通孔７２、７
２、７２‥‥、及び図示しないリザーバとなる貫通孔が
形成されている。この実施例においては圧力発生室とな
る貫通孔７１、７１の壁面７１ａ−ａ、７１ａ−ａ、及
びインク供給口となる貫通孔７２、７２の壁面７２ａ,
７２ａは、その１つの面をさらに微細な複数の平面７１
ａ−ａ、７１ａ−ａ７１ａ−ａ‥‥、７２ａ−ａ、７２
ａ−ａ、７２ａ−ａを一定の段差７１ａ−ｂ、７１ａ−
ｂ、７１ａ−ｂ‥‥、７２ａ−ｂ、７２ａ−ｂ、７２ａ
−ｂ‥‥を持たせて断面が鋸歯状に配置して構成されて
いる。また上述したような微細な平面を形成することが
困難な面７３、７３、７３‥‥、７４、７４、７４‥‥
には厚み方向に延びる溝７３ａ、７４ａが形成されてい
る。

【００３６】このように構成したスペーサ７０の面に接
着剤７６、例えばエポキシ系接着剤をスクリーン印刷
法、パッド転写法、ロールコータ法等により一定の厚み
に塗布し（図１４（ａ））、ノズルプレートもしくは板
材７７を一定の圧力Ｆにより押圧すると、余った接着剤
７６ａがスペーサ７０の壁面側に溢れ出す（図１４
（ｂ））。この接着剤は、微小な平面７１ａ−ａや７２
ａ−ａに沿って表面張力で広がり（図１４（ｃ））、つ
いでこれら微小な平面７１ａ−ａや７２ａ−ａと段差７
１ａ−ｂや７２ａ−ｂにより形成されている鋸歯状の空
間を埋める（図１４（ｄ））。また比較的狭い壁面７
３、７４に溢れ出した接着剤は、溝７３ａ、７４ａに毛
細管力でここに引き込まれ、やはり表面に溢れ出すこと
ができない。

【００３７】なお、上述の実施例においては微小平面を
比較的断面積を厳重に管理しなければならない圧力発生
室やインク供給口を形成する壁面だけに設けているが、
図１５に示したようにリザーバを形成する貫通孔８０の
壁面８１、及びインク供給口８３を規制する壁面８２に
対しても同様に微小な平面８１ａ、８１ａ、８１ａ‥
‥、８２ａ、８２ａ、８２ａを一定の段差８１ｂ、８１
ｂ、８１ｂ‥‥、８２ｂ、８２、８２ｂを設けて、これ
らの面を断面鋸歯状に形成しても同様の作用を奏するこ
とは明らかである。このようにリザーバに対しても断面
鋸歯状の平面を形成すると、接着剤の貫通孔への流れ出
しを確実に防止してより一層品質の高いインクジェット
式記録ヘッドを実現することができる。

【００３８】図１６は、本発明のインクジェット式記録
ヘッドの他の実施例を示すものであって、図中符号８５
は、スペーサを構成するのに適した厚みを備えたシリコ
ン単結晶基板や合成水晶基板で、エッチングにより圧力
発生室８６やインク供給口、及びリザーバとなる貫通孔
が穿設されており、またノズル開口８８ａを備えたノズ
ルプレート８８や板部材８９と接着剤により接合される
表面は、平均粒径の研磨剤や砥石により研磨して、表面
荒さ数μｍの凹凸８５ａ、８５ｂが形成されている。こ
の実施例によれば、塗布された接着剤は、表面の凹凸部
に流れ込む。この状態でノズルプレート、板部材を圧接
すると、余分となった接着剤が接着領域外に流れ出そう
とするが、粗面の凹凸部による毛細管力により引き止め
られて流れ出しが阻止される。この結果、ノズル開口の
目詰りや、また圧力発生室、インク供給口の容積変化を
防止することができる。

【００３９】図１７は、本発明の他の実施例を示すもの
であって、図中符号９０は、シリコン単結晶基板や合成
水晶基板により形成されたスペーサで、これの一方の面
にはノズル開口９１ａを備えたノズルプレート９１が、
また他方の面には板部材９２が接着剤により固定され、
圧力発生手段、この実施例では圧電振動子９３ともに基
台９４に固定され、圧電振動子９３の変位により圧力発
生室に圧力変化を誘起させてインク滴を吐出させるよう
に構成されている。スペーサ９０には前述したのと同様
に圧力発生室を形成する貫通孔９５、インク供給口を形
成する貫通孔９６、及びリザーバを形成する貫通孔９７
がエッチングにより穿設されている。

【００４０】そしてインク供給口の流体抵抗を規制する
隔壁部９８ａ、９８ａ、９８‥‥が図１８に示したよう
に複数おき、この実施例では４つおきにインクタンクか
らのインク流入口９９から遠ざかるにつれて長くなるよ
うに、リザーバとなる貫通孔９７側に延長されている。

【００４１】この実施例においてインク供給口９９から
流入したインクは、その流れの一部をリザーバに延出し
た隔壁部９８ｂ、９８ｂ‥‥により阻止されてこれの近
傍に位置するインク供給口を形成する貫通孔９６、９
６、９６‥‥に向かう流れ換えられる。一方、隔壁部９
８ｂ、９８ｂに阻害されなかった部分の流れは、さらに
奥側に流れ込み、ここに延出した他の隔壁部９８ｂ、９
８ｂにより同様に流れを変えられて近傍のインク供給口
を形成する貫通孔９６、９６、９６‥‥に向かう流れと
なる。

【００４２】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
圧力発生室、インク供給口、及びリザーバを区画する空
間を同一条件のエッチングにより形成することができ、
容積、及び流体抵抗を高い精度で管理することができる
ばかりでなく、貫通孔を区画する壁面が表面に対して垂
直であるため、無用な表面張力の作用を排除してインク
を淀みなくインクを流すことができる。また、隔壁の一
方の壁面が圧力発生室から前記インク供給口に連続する
同一平面上に形成されているため、リザーバから圧力発
生室へのインクの流れによどみが生じるのを可及的に防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す装置を、ノズルプレー
トの一部を切欠いてスペーサの構造を示す斜視図であ
る。

【図２】同上装置における圧力発生室の近傍を拡大して
示す断面図である。

【図３】同図（イ）、（ロ）は、それぞれスペーサに形
成されている貫通孔の配列形態と、貫通孔近傍を拡大し
て示す図である。

【図４】同図（イ）、（ロ）は、それぞれスペーサに形
成されている貫通孔の配列形態と、貫通孔近傍を拡大し
て示す図である。

【図５】本発明をバブルジェット式記録ヘッドに適用し
た場合の実施例を示す図である。

【図６】同図（ａ）乃至（ｅ）は、それぞれシリコン単
結晶基板の異方性エッチングによりスペーサを形成する
方法を示す説明図である。

【図７】同図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ結晶方位（１
１０）のシリコン単結晶基板を異方性エッチングしたと
きのエッチング工程を示す説明図である。

【図８】同図（ａ）乃至（ｅ）は、それぞれスペーサを
構成する基板として合成水晶の基板を使用した場合の製
造工程を示す説明すである。

【図９】同図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ基板に合成水
晶を使用した場合のエッチング工程における面の形成、
及びこれに伴うオーバハングを示す図である。

【図１０】合成水晶を使用したスペーサの他の実施例を
示す図である。

【図１１】同図（イ）、（ロ）は、それぞれ本発明のイ
ンクジェット式記録ヘッドに用いるスペーサの他の実施
例を示す断面図、及び接着面を拡大して示す図である。

【図１２】本発明のインクジェット式ジェット記録ヘッ
ドに用いるスペーサの他の実施例を接着面を拡大して示
す図である。

【図１３】本発明のインクジェット式記録ヘッドに用い
るスペーサの他の実施例を、圧力発生室、及びインク供
給口を形成する貫通孔近傍を拡大して示す斜視図であ
る。

【図１４】同図（ａ）乃至（ｄ）は、それぞれ同上スペ
ーサを用いて接着剤によりノズルプレート、及び板部材
を接合した場合の接着剤の挙動を示す図である。

【図１５】本発明のインクジェット式記録ヘッドに用い
るスペーサの他の実施例を、示す斜視図である。

【図１６】本発明のインクジェット式記録ヘッドの他の
実施例を示す図である。

【図１７】本発明のインクジェット式記録ヘッドの他の
実施例を、ノズルプレートの一部を破断して示す斜視図
である。

【図１８】同上装置に使用するスペーサの一実施例を示
す図である。

【符号の説明】

１スペーサ１ａ圧力発生室形成用の貫通孔１ｂインク供給口形成用の貫通孔１ｃリザーバ形成用の貫通孔２ノズルプレート２ａノズル開口３板部材４圧電振動子５基台

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号特願平5−118561 (32)優先日平成５年５月20日(1993．5．20) (33)優先権主張国日本（ＪＰ） (72)発明者細川比呂志長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内 (72)発明者酒井真理長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内 (56)参考文献特開平４−286651（ＪＰ，Ａ) 特開平３−253346（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−150127（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/055

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】インク滴を噴射するノズル開口を備えた
ノズルプレートと、圧力発生室、インク供給口、及びリ
ザーバを区画する隔壁を備えたスペーサと、前記ノズル
プレートに対向して前記スペーサの他面に固定される板
部材とをサンドイッチ状に固定するとともに、前記圧力
発生室にインク滴を形成するのに適した圧力変化を与え
る圧力発生手段とを備えたインクジェット式記録ヘッド
において、前記スペーサは、珪素の結晶性基板または酸化珪素の結
晶性基板をエッチングすることにより前記圧力発生室、
インク供給口、及びリザーバが互いに連通する貫通孔と
して構成され、前記圧力発生室及びインク供給口を区画
する隔壁が、ノズル開口側で本体に接続され、また前記
リザーバ側が自由端となる片持梁状に形成され、かつ前
記隔壁の一方の壁面が前記圧力発生室から前記インク供
給口に連続する同一平面上として形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２】前記珪素の結晶性基板が結晶方位（１１
０）を有するシリコン単結晶基板で、前記貫通孔を区画
する壁面が表面に対して垂直な面として形成されている
請求項１のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項３】圧力発生室を区画している壁面が鋭角で
交わる側の壁面と同一平面となるようにインク供給口を
区画する一方の壁面が形成されている請求項１のインク
ジェット式記録ヘッド。
【請求項４】前記酸化珪素の結晶性基板が合成水晶基
板である請求項１のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項５】前記スペーサは、その隔壁が前記ノズル
プレート、及び板部材に対向する長手方向の稜線に、前
記隔壁の幅の１／１２乃至１／６程度の幅の面取り部を
備え、前記ノズルプレート、及び板部材と接着剤により
固定されていて、前記面取り部と前記ノズルプレート、
及び板部材とにより区画される空間が接着剤吸収空間と
して機能する請求項１のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項６】前記スペーサは、その隔壁が複数の平面
を一定の段差を持たせて断面鋸歯状に形成され、前記ノ
ズルプレート、及び前記板部材と接着剤により固定され
ていて、前記段差が接着剤吸収空間として機能する請求
項１のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項７】前記スペーサの表面が粗面化されている
請求項１のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項８】前記圧力発生手段が軸方向に振動する圧
電振動子で、前記圧力発生室に対向する振動板に先端が
当接するように他端が基台に固定され、また前記インク
供給口、及び前記リザーバの領域が前記基台に固定され
た請求項１のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項９】前記圧力発生手段がジュール熱を発生す
るヒータで、前記前記圧力発生室を区画する板材に固定
されている請求項１のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項１０】前記インク供給口を区画する隔壁のリ
ザーバ側が、複数本おきにインクタンクからのインクの
供給口から離れるにしたがって長くなるように前記リザ
ーバ側に延出されている請求項１のインクジェット式記
録ヘッド。