JP3468276B2 - 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

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ノズル開口に連通
する圧力発生室の一部をたわみ振動するアクチュエータ
により膨張、収縮させて、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及びインクジェッ
ト式記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット式記録ヘッドには、圧力
発生室を機械的に変形させてインクを加圧する圧電振動
型と、圧力発生室の中に発熱素子を設け、発熱素子の熱
で発生した気泡の圧力によりインクを加圧するバブルジ
ェット型との２種類のものが存在する。そして圧電振動
型の記録ヘッドは、さらに軸方向に変位する圧電振動子
を使用した第１の記録ヘッドと、たわみ変位する圧電振
動子を使用した第２の記録ヘッドとの２種類に分類され
る。第１の記録ヘッドは、高速駆動が可能でかつ高い密
度での記録が可能である反面、圧電振動子の加工に切削
作業が伴ったり、また圧電振動子を圧力発生室に固定す
る際に３次元的組立作業を必要として、製造の工程数が
多くなるという問題がある。

【０００３】これに対して、第２の記録ヘッドは、シリ
コン単結晶基板を基材に使用して、圧力発生室やリザー
バ等の流路を異方性エッチングにより形成し、また圧電
振動子を圧電材料のスパッタリング等の膜形成技術で形
成する手法により、弾性膜を極めて薄く、また圧力発生
室や圧電振動子を高い精度で形成できるため、圧力発生
室の開口面積を可及的に小さくして記録密度の向上を図
ることが可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、記録密
度を上げようとすると、圧力発生室を区画する壁の肉厚
を薄くせざるを得ず、圧力発生室を区画する壁の剛性が
低下し、クロストークやインク滴の吐出不良が生じる等
の問題がある。

【０００５】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、その目的とするところは、圧力発生室を
区画する隔壁の肉厚を増すことなく、流路形成基板の圧
力発生室を区画する隔壁の剛性を高めることができるイ
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
置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様は、
一方面にノズル開口に連通すると共に複数の隔壁で区画
された圧力発生室の列を備え、他方面に前記圧力発生室
の一部を構成する弾性膜を有する流路形成基板を具備
し、前記圧力発生室に対応する領域に圧電振動子を有す
るインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記流路形成
基板の前記圧電振動子側に接合され、その運動を阻害し
ない程度の空間からなる凹部を区画する区画壁を備えた
裏打ち材が、その区画壁が前記流路形成基板の隔壁に対
向するように前記流路形成基板に固定され、且つ前記区
画壁が隣接する前記凹部を連通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。

【０００７】かかる第１の態様では、流路形成基板に固
着された裏打ち材により、圧電体能動部の変位が受け止
められ、流路形成基板の隔壁のたわみが抑制される。ま
た、凹部同士が連通部で連通されているので、各凹部に
おける圧力変動が緩和される。

【０００８】本発明の第２の態様は、第１態様におい
て、前記区画壁の前記流路形成基板との対向面全体が、
当該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。

【０００９】かかる第２の態様では、裏打ち材が流路形
成基板に確実に固着され、クロストークが確実に防止さ
れる。

【００１０】本発明の第３の態様は、第２の態様におい
て、前記流路形成基板の前記区画壁との接合部は、前記
弾性膜及び前記圧電振動子の下電極のみが形成されてい
ることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにあ
る。

【００１１】かかる第３の態様では、裏打ち材と流路形
成基板とが、弾性膜及び前記圧電振動子の下電極を介し
て接合され、クロストークが確実に防止される。

【００１２】本発明の第４の態様は、第２の態様におい
て、前記流路形成基板の前記区画壁との接合部は、前記
弾性膜のみが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にある。

【００１３】かかる第４の態様では、裏打ち材と流路形
成基板とが、弾性膜のみを介して接合され、クロストー
クが確実に防止される。

【００１４】

【００１５】

【００１６】本発明の第５の態様は、第１〜４の何れか
の態様において、前記連通部は、前記区画壁の前記流路
形成基板との対向面には臨んでいないことを特徴とする
インクジェット式記録ヘッドにある。

【００１７】かかる第５の態様では、連通部により区画
壁の流路形成基板との対向面が低減することがなく、ク
ロストークが確実に防止される。

【００１８】本発明の第６の態様は、第１〜５の何れか
の態様において、前記裏打ち材の凹部の幅は、前記圧力
発生室の幅以上に選択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６の態様では、区画壁により、各
圧力発生室に対向する振動板の剛性が高められることが
ない。

【００２０】本発明の第７の態様は、第１〜６の何れか
の態様において、前記裏打ち材の凹部内の空間に乾燥流
体を封入して封止して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。

【００２１】かかる第７の態様では、圧電体層の耐久性
が向上される。

【００２２】本発明の第８の態様は、第１〜７の何れか
の態様において、前記流路形成基板と前記裏打ち材とが
同一の材料により構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にある。

【００２３】かかる第８の態様では、裏打ち材の接合に
よる変形が防止される。

【００２４】本発明の第９の態様は、第１〜８の何れか
の態様において、前記流路形成基板がシリコン単結晶基
板からなり、前記圧力発生室が異方性エッチングにより
形成され、前記圧電振動子の各層が成膜及びリソグラフ
ィ法により形成されたものであ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９の態様では、高密度のノズル開
口を有するインクジェット式記録ヘッドを大量に且つ比
較的容易に製造することができる。

【００２６】本発明の第１０の態様は、第１〜９の何れ
かの態様において、前記流路形成基板には前記圧力発生
室に連通されるリザーバが画成され、前記ノズル開口を
有するノズルプレートが接合され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１０の態様では、ノズル開口から
インクを吐出するインクジェット式記録ヘッドを容易に
実現できる。

【００２８】本発明の第１１の態様は、第１〜９の何れ
かの態様において、前記流路形成基板には、前記圧力発
生室にインクを供給する共通インク室と、前記圧力発生
室と前記ノズル開口とを連通する流路とを形成する流路
ユニット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。

【００２９】かかる第１１の態様では、流路ユニットを
介してノズル開口からインクが吐出される。

【００３０】本発明の第１２の態様は、第１〜１１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１２の態様では、ヘッドのクロス
トークが防止され、インク吐出を良好に行うことのでき
る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、その１つの圧力発生室の長手方向及び
幅方向における断面構造を示す図である。

【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の列１
３が２列と、２列の圧力発生室１２の列１３の三方を囲
むように略コ字状に配置されたリザーバ１４と、各圧力
発生室１２とリザーバ１４とを一定の流体抵抗で連通す
るインク供給口１５がそれぞれ形成されている。なお、
リザーバ１４の略中央部には、外部から当該リザーバ１
４にインクを供給するためのインク導入孔１６が形成さ
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口１５は、圧力発生室１２よ
り浅く形成されている。すなわち、インク供給口１５
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のインク供給口１５とは反対側で連通
するノズル開口１７が穿設されたノズルプレート１８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１８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１８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。

【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１７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１７は数十μｍの直径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０．５μｍ
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、圧電振動子
（圧電素子）３００を構成している。ここで、圧電振動
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、圧電振動子３０
０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は圧電振
動子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電振動子
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。なお、上述した例では、弾性膜５０及び下電
極膜６０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】なお、本実施形態では、圧力発生室１２に
対向する領域にパターニングされた圧電体膜７０及び上
電極膜８０から構成される圧電体能動部３２０を有し、
この圧電体能動部３２０を構成する圧電体膜７０及び上
電極膜８０がインク供給口１５及びリザーバ１４に対向
する領域まで連続的に延設されている。また、リザーバ
１４に対向する領域の上電極膜８０には、後述するコン
タクトホール９０ａを介してリード電極１００が接続さ
れている。

【００４３】ここで、シリコン単結晶基板からなる流路
形成基板１０上に、圧電体膜７０等を形成するプロセス
を図３及び図４を参照しながら説明する。

【００４４】図３（ａ）に示すように、まず、流路形成
基板１０となるシリコン単結晶基板のウェハを約１１０
０℃の拡散炉で熱酸化して二酸化シリコンからなる弾性
膜５０を形成する。

【００４５】次に、図３（ｂ）に示すように、スパッタ
リングで下電極膜６０を形成する。下電極膜６０の材料
としては、Ｐｔ等が好適である。これは、スパッタリン
グやゾル−ゲル法で成膜する後述の圧電体膜７０は、成
膜後に大気雰囲気下又は酸素雰囲気下で６００〜１００
０℃程度の温度で焼成して結晶化させる必要があるから
である。すなわち、下電極膜６０の材料は、このような
高温、酸化雰囲気下で導電性を保持できなければなら
ず、殊に、圧電体膜７０としてＰＺＴを用いた場合に
は、ＰｂＯの拡散による導電性の変化が少ないことが望
ましく、これらの理由からＰｔが好適である。

【００４６】次に、図３（ｃ）に示すように、圧電体膜
７０を成膜する。この圧電体膜７０の成膜にはスパッタ
リングを用いることもできるが、本実施形態では、金属
有機物を溶媒に溶解・分散した、いわゆるゾルを塗布乾
燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金属酸化
物からなる圧電体膜７０を得る、いわゆるゾル−ゲル法
を用いている。圧電体膜７０の材料としては、チタン酸
ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系の材料がインクジェット式記
録ヘッドに使用する場合には好適である。

【００４７】次に、図３（ｄ）に示すように、上電極膜
８０を成膜する。上電極膜８０は、導電性の高い材料で
あればよく、Ａｌ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔ等の多くの金属
や、導電性酸化物等を使用できる。本実施形態では、Ｐ
ｔをスパッタリングにより成膜している。

【００４８】次に、図３（ｅ）に示すように、各圧力発
生室１２それぞれに対して圧電振動子を配設するよう
に、上電極膜８０および圧電体膜７０のパターニングを
行う。図３（ｅ）では圧電体膜７０を上電極膜８０と同
一のパターンでパターニングを行った場合を示している
が、上述したように、圧電体膜７０は必ずしもパターニ
ングを行う必要はない。これは、上電極膜８０のパター
ンを個別電極として電圧を印加した場合、電界はそれぞ
れの上電極膜８０と、共通電極である下電極膜６０との
間にかかるのみで、その他の部位には何ら影響を与えな
いためである。しかしながら、この場合には、同一の排
除体積を得るためには大きな電圧印加が必要となるた
め、圧電体膜７０もパターニングするのが好ましい。ま
た、この後、下電極膜６０をパターニングして不要な部
分、例えば、圧力発生室１２の幅方向両側の縁部内側近
傍を除去してもよい。なお、下電極膜６０の除去は必ず
しも行う必要はなく、また、除去する場合には、全てを
除去せず、厚さを薄くするようにしてもよい。

【００４９】ここで、パターニングは、レジストパター
ンを形成した後、エッチング等を行うことにより実施す
る。

【００５０】レジストパターンは、ネガレジストをスピ
ンコートなどにより塗布し、所定形状のマスクを用いて
露光・現像・ベークを行うことにより形成する。なお、
勿論、ネガレジストの代わりにポジレジストを用いても
よい。

【００５１】また、エッチングは、ドライエッチング装
置、例えば、イオンミリング装置を用いて行う。なお、
エッチング後には、レジストパターンをアッシング装置
等を用いて除去する。

【００５２】また、ドライエッチング法としては、イオ
ンミリング法以外に、反応性エッチング法等を用いても
よい。また、ドライエッチングの代わりにウェットエッ
チングを用いることも可能であるが、ドライエッチング
法と比較してパターニング精度が多少劣り、上電極膜８
０の材料も制限されるので、ドライエッチングを用いる
のが好ましい。

【００５３】次いで、図４（ａ）に示すように、上電極
膜８０の周縁部および圧電体膜７０の側面を覆うように
絶縁体層９０を形成する。この絶縁体層９０の材料は、
本実施形態ではネガ型の感光性ポリイミドを用いてい
る。

【００５４】次に、図４（ｂ）に示すように、絶縁体層
９０をパターニングすることにより、リザーバ１４に対
向する部分にコンタクトホール９０ａを形成する。この
コンタクトホール９０ａは、後述するリード電極１００
と上電極膜８０との接続をするためのものである。

【００５５】次に、例えば、Ｃｒ−Ａｕなどの導電体を
全面に成膜した後、パターニングすることにより、リー
ド電極１００を形成する。

【００５６】以上が膜形成プロセスである。このように
して膜形成を行った後、図４（ｃ）に示すように、前述
したアルカリ溶液によるシリコン単結晶基板の異方性エ
ッチングを行い、圧力発生室１２等を形成する。

【００５７】また、本実施形態では、圧電体能動部側の
弾性膜５０上には、裏打ち材１１０が設けられている。
この裏打ち材１１０の弾性膜５０との接合側の圧力発生
室１２と対向する領域には、圧力発生室１２を区画する
隔壁１１と同一ピッチを有し、上電極膜８０に接触しな
い空間ｇを確保できる凹部１１２を区画する区画壁１１
１を有する。この区画壁１１１は、流路形成基板１０の
隔壁１１に対向させて接着剤などにより弾性膜５０の表
面に固定されている。また、凹部１１２の一方の端部
は、ケーブル等を引き出すための開口１１３が設けられ
ている。

【００５８】このように裏打ち材１１０は、接着強度の
点から、下電極膜６０まで除去して、弾性膜５０上に直
接接着するようにすることが好ましい。しかし、構造上
の制約から圧電体膜７０まで除去した後に、下電極膜６
０に接着されるようにしてもよい。何れにしても、流路
形成基板１０と裏打ち材１１０との接合が良好に行われ
る。

【００５９】また、裏打ち材１１０の区画壁１１１に画
成された凹部１１２の大きさは、圧電体能動部の駆動を
阻害しない程度の大きさを有していれば、特に限定され
ないが、本実施形態では、凹部１１２の幅Ｗ１は、圧力
発生室１２の幅Ｗ２よりも大きくなるように選択されて
いるため、圧力発生室１２に対向する領域の弾性膜５０
の剛性を高めることがない。

【００６０】なお、以上説明した一連の膜形成および異
方性エッチングは、一枚のウェハ上に多数のチップを同
時に形成し、プロセス終了後、図１に示すような一つの
チップサイズの流路形成基板１０毎に分割する。また、
分割した流路形成基板１０を、ノズルプレート１８、裏
打ち材１１０と順次接着してインクジェット式記録ヘッ
ドとする。その後、インクジェット式記録ヘッドをホル
ダー１０５に固定し、キャリッジに搭載して、インクジ
ェット式記録装置に組み込む。

【００６１】このような構成により、弾性膜５０のたわ
み変形は、インク滴を吐出させる圧力発生室１２を区画
する隔壁１１と、裏打ち材１１０の区画壁１１１に受け
止められつつ、当該圧力発生室１２の領域に限定され
る。これによりインク滴吐出時に圧力発生室１２に作用
する応力が他の圧力発生室１２を区画している隔壁１１
に伝搬するのが防止され、クロストークの発生が阻止さ
れる。

【００６２】このように、例えば、シリコン単結晶基板
を用いて圧力発生室１２を区画する隔壁１１の肉厚９０
μｍ、深さ２２０μｍの流路形成基板１０、及び肉厚、
高さ１００μｍの区画壁１１１を有する裏打ち材１１０
を形成して、インク滴を吐出させたところ、圧力発生室
１２を区画する隔壁１１の中央部でのたわみによる相対
変位が４．３であった。

【００６３】これに対して裏打ち材１１０を固定しない
状態でインク滴を吐出させたところ圧力発生室１２を区
画する隔壁１１の中央部でのたわみによる相対変位が
４．７となった。

【００６４】このことから、裏打ち材１１０を固定した
上記実施形態によれば、インク滴吐出時の圧力発生室１
２の隔壁１１の変位量が１０％程度減少することが明ら
かになった。

【００６５】また、裏打ち材１１０を流路形成基板１０
と同一の材料により構成することにより、熱膨張差によ
るたわみの発生をともなうことなく、異材料により構成
されるノズルプレート１８との熱膨張差に起因する、記
録ヘッド全体の変形を、裏打ち材１１０を用いない従来
の記録ヘッドに比較して抑制することができる。

【００６６】このように構成したインクジェットヘッド
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１６からインクを取り込み、リザーバ１４からノズ
ル開口１７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、リード電
極１００を介して下電極膜６０と上電極膜８０との間に
電圧を印加し、弾性膜５０と圧電体膜７０とをたわみ変
形させることにより、圧力発生室１２内の圧力が高まり
ノズル開口１７からインク滴が吐出する。

【００６７】（実施形態２）図５は、実施形態２にかか
る圧力発生室の長手方向及び幅方向における断面構造を
示す図である。

【００６８】本実施形態では、図５に示すように、裏打
ち材１１０の凹部１１２の深さｄを大きく形成するとと
もに上電極膜８０と接触しないように凹部１１２の奥側
に水分の含有量が少ないシリコーンオイル等を含浸した
多孔質材１１４を装填したり、また乾燥した不活性ガス
を充填して開口部１１３を接着剤１１５により封止した
以外は実施形態１と同様である。

【００６９】本実施形態によれば、外部環境中の空気の
浸入を阻止して、圧電体膜７０を湿気から隔離でき、吸
湿による劣化や絶縁耐力の低下を防止することができ
る。

【００７０】（実施形態３）図６は、実施形態３にかか
るインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図
７は、圧力発生室の長手方向及び幅方向における断面構
造を示す図である。

【００７１】本実施形態では、図示するように、裏打ち
材を、第１裏打ち材１２０と、この第１裏打ち材１２０
に固着される第２裏打ち材１３０とで構成するようにし
ている。

【００７２】第１裏打ち材１２０には、各圧力発生室１
２に対向する領域に、圧電体能動部の駆動を阻害しない
程度の空間を有する凹部１２２を形成するための貫通溝
が形成され、貫通溝の反対側は、第２裏打ち材１３０で
封止されている。また、各凹部１２２はそれぞれ区画壁
１２１によって区画されており、区画壁１２１の流路形
成基板１０とは反対側端部、圧力発生室１２の長手方向
の略中央には、隣接する凹部１２２同士を連通する連通
部１２３が設けられ、これにより全ての凹部１２２が連
通されている。

【００７３】このような第１裏打ち材１２０および第２
裏打ち材１３０の材質は、特に限定されないが、流路形
成基板１０と同一の材質であるシリコン単結晶基板、ガ
ラスセラミックス等を用いることができる。

【００７４】なお、その他基本的な構造は、上述の実施
形態と同様である。

【００７５】このような構成にすることにより、上述の
実施形態と同様に、圧力発生室に作用する応力が隔壁に
伝搬するのが防止され、クロストークの発生が阻止され
る。また、本実施形態では、圧電体能動部が凹部１２２
に密封され、外部と完全に遮断されるので、外部環境に
起因する動作不良を防止することができる。さらに、各
凹部１２２は、連通部１２３を介して連通されているた
め、各凹部１２２内での圧力変動を吸収し合うことがで
きる。

【００７６】なお、各凹部１２２を連通するための連通
部１２３を設ける位置は、本実施形態に限定されず、区
画壁１２１の何れの場所に設けてもよい。但し、クロス
トークを防止する観点からは、区画壁１２１の流路形成
基板１０との接合部をなるべく大きくした方がよいの
で、連通部１２３は区画壁１２１の流路形成基板１０と
の対向面に臨まないように形成するのが好ましい。ま
た、本実施形態は、連通部１２３の形成を容易にするた
めに、裏打ち材を二部材としたが、勿論これに限定され
るものではない。

【００７７】（他の実施形態）以上、本発明の実施形態
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、裏打ち材の形状は、上述の実施形
態に限定されず、図８に示すように、端部となる側に段
差を設けて延長して、ケーブル等を固定する固定部１１
４を形成するようにしてもよい。

【００７９】また、上述の実施形態で、裏打ち材を二部
材で構成して、圧電体能動部を覆う凹部を形成する例を
示したが、これに限定されず、例えば、両者を一体的に
形成するようにしてもよい。また、裏打ち材を三部材以
上で構成するようにしてもよいことは言うまでもない。

【００８０】さらに、上述した実施形態では、流路形成
基板１０に圧力発生室１２と共にリザーバ１４を形成し
ているが、共通インク室を形成する部材を流路形成基板
１０に重ねて設けてもよい。

【００８１】このように構成したインクジェット式記録
ヘッドの部分断面を図９に示す。この実施形態では、ノ
ズル開口１７Ａが穿設されたノズル基板１８Ａと流路形
成基板１０Ａとの間に、封止板１６０、共通インク室形
成板１７０、薄肉板１８０及びインク室側板１９０が挟
持され、これらを貫通するように、圧力発生室１２Ａと
ノズル開口１７Ａとを連通するノズル連通口３１が配さ
れている。すなわち、封止板１６０、共通インク室形成
板１７０及び薄肉板１８０とで共通インク室３２が画成
され、各圧力発生室１２Ａと共通インク室３２とは、封
止板１６０に穿設されたインク連通孔３３を介して連通
されている。また、封止板１６０には共通インク室３２
に外部からインクを導入するためのインク導入孔３４も
穿設されている。また、薄肉板１８０とノズル基板１８
Ａとの間に位置するインク室側板１９０には各共通イン
ク室３２に対向する位置に貫通部３５が形成されてお
り、インク滴吐出の際に発生するノズル開口１７Ａと反
対側へ向かう圧力を、薄肉板１８０が吸収するのを許容
するようになっており、これにより、他の圧力発生室
に、共通インク室３２を経由して不要な正又は負の圧力
が加わるのを防止することができる。なお、薄肉板１８
０とインク室側板１９０とは一体に形成されてもよい。

【００８２】このような実施形態においても、流路形成
基板１０Ａの開口面とは反対側の、圧力発生室を区画す
る隔壁に対向する領域に、上述したような裏打ち材を接
合することにより、流路形成基板のたわみを抑制するこ
とができる。

【００８３】また、以上説明した各実施形態は、成膜及
びリソグラフィプロセスを応用することにより製造でき
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、基板を積
層して圧力発生室を形成するもの、あるいはグリーンシ
ートを貼付もしくはスクリーン印刷等により圧電体膜を
形成するもの、又は結晶成長により圧電体膜を形成する
もの等、各種の構造のインクジェット式記録ヘッドに本
発明を採用することができる。

【００８４】さらに、上述した各実施形態では、上電極
膜とリード電極との接続部は、何れの場所に設けてもよ
く、圧力発生室の何れの端部でも又は中央部であっても
よい。

【００８５】また、圧電振動子とリード電極との間に絶
縁体層を設けた例を説明したが、これに限定されず、例
えば、絶縁体層を設けないで、各上電極に異方性導電膜
を熱溶着し、この異方性導電膜をリード電極と接続した
り、その他、ワイヤボンディング等の各種ボンディング
技術を用いて接続したりする構成としてもよい。

【００８６】このように、本発明は、その趣旨に反しな
い限り、種々の構造のインクジェット式記録ヘッドに応
用することができる。

【００８７】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１０
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。

【００８８】図１０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。

【００８９】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。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
圧電体膜の運動を阻害しない程度の空間からなる凹部を
区画する区画壁を備えた裏打ち材を、その区画壁が流路
形成基板の隔壁に対向するように流路形成基板に固定し
たので、インク滴吐出時の圧電体能動部の変位を、弾性
膜を介して固定された裏打ち材によっても受け止めるこ
とにより、流路形成基板の隔壁のたわみを抑制し、クロ
ストークを防止することができる。また、裏打ち材によ
って、圧電体能動部を密封し、外部と遮断することによ
り、外部環境に起因する動作不良を防止することができ
る。また、その際、裏打ち材の区画壁に、隣接する凹部
を連通する連通部を設けることにより、相互に変形を吸
収し、流路形成基板のたわみを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１にかか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にかかるインクジェット式
記録ヘッドの、圧力発生室の長手方向、及び圧力発生室
の配列方向での断面構造として示す図である。

【図３】本発明の実施形態１の薄膜製造工程を示す図で
ある。

【図４】本発明の実施形態１の薄膜製造工程を示す図で
ある。

【図５】本発明の実施形態２にかかるインクジェット式
記録ヘッドの、圧力発生室の長手方向、及び圧力発生室
の配列方向での断面構造として示す図である。

【図６】本発明の実施形態３にかかるインクジェット式
記録ヘッドの分解斜視図である。

【図７】本発明の実施形態３にかかるインクジェット式
記録ヘッドの、圧力発生室の長手方向、及び圧力発生室
の配列方向での断面構造として示す図である。

【図８】本発明の他の実施形態にかかる裏打ち材の斜視
図である。

【図９】本発明の他の実施形態にかかるインクジェット
式記録ヘッドの断面図である。

【図１０】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１１ 隔壁 １２ 圧力発生室１７ ノズル開口 ５０ 弾性膜 ６０ 下電極膜 ７０ 圧電体膜 ８０ 上電極膜 ９０ 絶縁体層 １００ リード電極 １１０ 裏打ち材 １１１ 区画壁 １１２ 凹部

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−267744（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−76490（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−299908（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−252914（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−289352（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/16

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方面にノズル開口に連通すると共に複
   数の隔壁で区画された圧力発生室の列を備え、他方面に
   前記圧力発生室の一部を構成する弾性膜を有する流路形
   成基板を具備し、前記圧力発生室に対応する領域に圧電
   振動子を有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振動子側に接合され、その
   運動を阻害しない程度の空間からなる凹部を区画する区
   画壁を備えた裏打ち材が、その区画壁が前記流路形成基
   板の隔壁に対向するように前記流路形成基板に固定さ
   れ、且つ前記区画壁が隣接する前記凹部を連通する連通
   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。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記区画壁の前記流
   路形成基板との対向面全体が、当該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。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記流路形成基板の
   前記区画壁との接合部は、前記弾性膜及び前記圧電振動
   子の下電極のみが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。
4. 【請求項４】 請求項２において、前記流路形成基板の
   前記区画壁との接合部は、前記弾性膜のみが形成されて
   いることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
5. 【請求項５】 請求項１〜４の何れかにおいて、前記連
   通部は、前記区画壁の前記流路形成基板との対向面には
   臨んでいない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、前記裏
   打ち材の凹部の幅は、前記圧力発生室の幅以上に選択さ
   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、前記裏
   打ち材の凹部内の空間に乾燥流体を封入して封止してな
   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、前記流
   路形成基板と前記裏打ち材とが同一の材料により構成さ
   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。
9. 【請求項９】 請求項１〜８の何れかにおいて、前記流
   路形成基板がシリコン単結晶基板からなり、前記圧力発
   生室が異方性エッチングにより形成され、前記圧電振動
   子の各層が成膜及びリソグラフィ法により形成されたも
   のであ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の何れかにおいて、前記
    流路形成基板には前記圧力発生室に連通されるリザーバ
    が画成され、前記ノズル開口を有するノズルプレートが
    接合されることを特徴とするインクジェット式記録ヘッ
    ド。
11. 【請求項１１】 請求項１〜９の何れかにおいて、前記
    流路形成基板には、前記圧力発生室にインクを供給する
    共通インク室と、前記圧力発生室と前記ノズル開口とを
    連通する流路とを形成する流路ユニットが接合されてい
    ることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
12. 【請求項１２】 請求項１〜１１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。