JP3468277B2 - 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、ノズル
開口の加工精度を維持するためにノズルプレートには依
然として金属板が使用されているため、圧電振動子を焼
成により作り付ける前述の第２の記録ヘッドと同様に熱
膨張差に起因して記録ヘッド全体に歪みが生じるという
問題がある。このような問題は特開平6-122197号公報に
見られるような熱膨張特性調整部材を用いることにより
解消できるものの、圧電振動子を圧電材料のスパッタリ
ングにより構成した場合には、グリーンシートを焼成し
て構成されたものに比較して同一電圧で駆動する場合、
圧電振動子が薄い分だけ高い電界が印加され、大気中の
湿気を吸収した場合には駆動電極間のリーク電流が増加
しやすく、ついには絶縁破壊に至るという問題を抱えて
いる。

【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、膜形成技術
により形成された圧電振動子の湿気等の外部環境の変化
に起因する動作不良を密封雰囲気を形成することにより
解消し、且つ当該密封雰囲気内の圧力変化による不具合
を解消す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】上記課題を解決する本発
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を確保した状態で当該
空間を密封するキャップ部材を具備し、このキャップ部
材の空間の圧力変化を吸収する圧力変化吸収手段を有す
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、圧電振動子がキャ
ップ部材により外部と遮断され、圧力変化吸収手段によ
り、キャップ内部の圧力が一定に保たれる。

【０００８】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記圧力変化吸収手段は、前記キャップ部材内に設
けられた弾性多孔質部材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。

【０００９】かかる第２の態様では、キャップ部材内に
設けられた弾性多孔性部材により、キャップ部材内部の
圧力変動が吸収される。

【００１０】本発明の第３の態様は、第１の態様におい
て、前記圧力変化吸収手段は、前記キャップ部材に設け
られた可撓部であり、当該キャップ部材内の空間が前記
可撓部を介して外部と相対向し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、可撓部によりキャ
ップ部材内の圧力変化が吸収される。

【００１２】本発明の第４の態様は、第１の態様におい
て、前記圧力発生室に隣接してインクが供給されないダ
ミーの圧力発生室を有し、前記圧力変化吸収手段は、前
記ダミーの圧力発生室と前記キャップ部材内の空間との
境界となる可撓性板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。

【００１３】かかる第４の態様では、ダミーの圧力発生
室とキャップ部材の空間との境界となる可撓性板によっ
て、キャップ部材内の圧力変化が吸収される。

【００１４】本発明の第５の態様は、第４の態様におい
て、前記可撓性板は、少なくとも前記弾性膜からなるこ
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５の態様では、弾性膜により、キ
ャップ部材内の圧力変化が吸収される。

【００１６】本発明の第６の態様は、第１の態様におい
て、前記キャップ部材全体が、可撓性材質からなること
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６の態様では、キャップ部材全体
で、キャップ部材内の圧力変化が吸収される。

【００１８】本発明の第７の態様は、第６の態様におい
て、前記可撓性材質が、内面にコーティングを施した紙
又はアルミニウム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。

【００１９】かかる第７の態様では、効果的にキャップ
部材内の圧力変化が吸収される。

【００２０】本発明の第８の態様は、第６又は７の態様
において、前記可撓性材質は、アルミニウム溶着により
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。

【００２１】かかる第８の態様では、キャップ部材が容
易且つ確実に流路形成基板に接合される。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】かかる第１２の態様では、外部環境の変化
に起因するヘッドの動作不良が防止され、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。

【００３０】

【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。

【００３１】（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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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、導可電性酸化物等を使用できる。本実施形態では、
Ｐｔをスパッタリングにより成膜している。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】また、本実施形態では、圧電体能動部側の
弾性膜５０上には、圧電体能動部の駆動を妨げない程度
の空間を有し、圧電体能動部を密封するキャップ部材１
１０が設けられている。

【００５６】このキャップ部材１１０は、弾性膜５０と
の接合側の圧力発生室１２の各列１３の間に対向する領
域に、圧電体能動部に接触しない空間からなる凹部１１
２を区画する区画壁１１１を有する。

【００５７】このキャップ部材１１０は、接着剤などに
より弾性膜５０の表面に固定され、各凹部内に圧電体能
動部を密封している。本実施形態では、キャップ部材１
１０を弾性膜５０上に接着するようにしたが、これに限
定されず、例えば、圧電体膜７０まで除去して、下電極
膜６０に接着するようにしてもよい。いずれにしても、
キャップ部材１１０を確実に接着することができる。

【００５８】また、本実施形態では、凹部１１２の圧力
発生室の列１３方向の略中央部には、列１３の方向に亘
って、凹部１１２と外部とを繋ぐ貫通溝１１３が形成さ
れ、この貫通溝１１３の外側の開口は、凹部１１２内の
圧力変化を変形によって吸収する可撓部１１４により塞
がれている。この可撓部１１４は、弾性変形可能な部
材、例えば、樹脂、ゴム、金属等の薄膜で形成され、図
５の模式図に示すように、凹部１１２内の圧力変化に伴
い容易に変形可能なものである。

【００５９】また、貫通溝１１３及び可撓部１１４の大
きさは、特に限定されないが、各凹部１１２内の圧力変
化を吸収可能であればよい。あるいは、複数の貫通孔及
びこれを塞ぐ可撓部を設けるようにしてもよい。

【００６０】このような構成により、圧電体能動部は、
キャップ部材１１０により密封され、外部環境に起因す
る動作不良が防止される。また、圧電体能動部を密封し
ている凹部１１２内の圧力が変化した場合でも、可撓部
１１４が変形することにより、凹部１１２内の圧力を一
定に保つことができる。したがって、凹部１１２内の圧
力変化に起因する圧電体能動部の動作不良を容易に防止
することができる。

【００６１】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、キ
ャップ部材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。

【００６２】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
入孔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。

【００６３】（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を示す分解斜視図であり、
図７は、実施形態２にかかる圧力発生室の幅方向におけ
る断面構造を示す図である。

【００６４】本実施形態では、図示するように、キャッ
プ部材１２０を、内側に圧電振動子の駆動を阻害しない
程度の空間である凹部１１２Ａを区画する区画壁１１１
Ａを有する第１キャップ部材１２１と、この第１キャッ
プ部材１２１の一方の面を封止する第２キャップ部材１
２２とで構成し、この第１キャップ部材１２１と第２キ
ャップ部材１２２とを接着剤等で固着するようにした。
また、この区画壁１１１Ａの流路形成基板１０とは反対
側端部で、圧力発生室１２の長手方向の略中央に、隣接
する凹部１１２Ａ同士を連通する連通孔１１５を設け、
圧力発生室１２の列１３に対応する全ての凹部１１２Ａ
を連通するようにした以外は実施形態１と同様である。

【００６５】したがって、本実施形態においても、実施
形態１と同様に、キャップ部材１２０で圧電体能動部を
外部と遮断することができ、外部環境に起因する動作不
良を防止できる。また、各凹部１１２Ａの圧力変化は、
連通孔１１５を介して可撓部１１４によって吸収される
ため、キャップ部材１２０内部の圧力を一定に保つこと
ができる。これにより、内部圧力変化に伴う圧電体能動
部の動作不良を防止することができる。

【００６６】なお、本実施形態では、区画壁１１１Ａに
連通孔１１５を設けているが、貫通溝１１３を全ての圧
力発生室１２に設けるようにした場合には、貫通溝１１
３によって各圧力発生室１２が連通されるため、連通孔
１１５を設けなくても同様の効果が得られる。

【００６７】（実施形態３）図８は、実施形態３にかか
る圧力発生室の幅方向における断面構造を示す図であ
る。

【００６８】本実施形態は、図８に示すように、圧力発
生室の列１３の一方の端部に位置する圧力発生室をダミ
ーの圧力発生室１２Ａとし、この圧力発生室１２Ａに対
向する領域の下電極膜６０を除去し、除去した部分の弾
性膜５０ａが凹部１１２Ａ内の圧力変化を吸収するため
の可撓性板として機能するようにした以外は、基本的に
は実施形態２と同様である。

【００６９】このような構成にすることにより、弾性膜
５０ａが凹部１１２Ａ内の圧力変化に伴い変形すること
により、凹部１１２Ａ内の圧力が一定に保たれ、圧力変
化に伴う圧電体能動部の動作不良が防止される。なお、
圧力吸収の効果を高めるためには、ダミーの圧力発生室
１２Ａは外部に連通するのが好ましい。

【００７０】また、本実施形態では、ダミーの圧力発生
室１２Ａに対向する部分には、弾性膜５０ａのみが設け
られるようにしたが、これに限定されず、例えば、下電
極膜６０を残すようにしてもよく、また、弾性膜５０の
一部まで除去するようにしてもよい。また、ダミーの圧
力発生室１２Ａとキャップ部材１２０Ａとの境界の可撓
性板は、弾性膜に限定されず、他の部材で形成するよう
にしてもよい。

【００７１】（実施形態４）図９は、実施形態４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。

【００７２】本実施形態では、キャップ部材１２０内部
の圧力変化を吸収する可撓部を設ける代わりに、図９に
示すように、キャップ部材１２０の凹部１１２Ａ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１１２Ａ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１１６を装填した以
外は実施形態２と同様である。

【００７３】本実施形態によれば、上述の実施形態と同
様に、圧電体能動部を外部と遮断することができ、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、シリコーンオイル等を含浸した多孔質材１１６が変
形することによって、キャップ部材１２０内部の圧力変
化が吸収されるため、内部圧力変化に伴う圧電体能動部
の動作不良を防止することができる。

【００７４】なお、本実施形態では、隣接する凹部１１
２Ａを連通する連通孔１１５が形成されているため、連
通された全ての凹部１１２Ａの内部圧力変化を吸収でき
るように、多孔質材１１６にシリコーンオイル等を含浸
するようにしたが、多孔質材１１６が独立気泡を有する
ものであれば、シリコーンオイル等を含浸させない多孔
質部材を設けるようにしてもよく、これによっても、十
分に内部圧力変化を吸収することができる。

【００７５】（実施形態５）図１０は、実施形態５にか
かる圧力発生室の長手方向における断面構造を示す図で
ある。

【００７６】本実施形態は、キャップ部材全体を可撓性
材質で形成し、流路形成基板に直接接合した例であり、
図１０に示すように、可撓部を設けていない以外、基本
的構造は実施形態１と同様である。

【００７７】この可撓性材質としては、例えば、内面に
樹脂コーティングを施した紙又はアルミニウム製のフィ
ルム等を挙げることができる。このようなキャップ部材
を用いることにより、その内部の空間の圧力変化は、当
該キャップ部材の変形により吸収できる。

【００７８】また、このような可撓性材質は、比較的安
価であり、また、成形等のコストも低減でき、しかも、
例えばアルミニウム溶着により容易に流路形成基板に接
合できるという効果を奏する。

【００７９】なお、本実施形態では、キャップ部材を確
実に接合するために、弾性膜５０上に接合したが、これ
に限定されず、流路形成基板あるいは下電極膜６０上に
接合してもよいことは言うまでもない。

【００８０】（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。

【００８１】例えば、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。

【００８２】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１１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１２Ｂ
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および薄肉板１８０とで共通インク室３２が
画成され、各圧力発生室１２Ｂ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。

【００８３】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。

【００８４】また、薄肉板１８０とノズル基板１８Ａ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、薄肉壁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１８０とイン
ク室側板１９０とは一体に形成されてもよい。

【００８５】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に設けられ、圧電体能動
部を密封するキャップ部材に、圧電体能動部を密封する
空間の圧力変化を吸収する可撓部を設けることにより、
圧電体能動部の圧力変化に伴う動作不良を防止すること
ができる。

【００８６】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。

【００８７】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。

【００８８】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。

【００８９】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。

【００９０】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１２
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。

【００９１】図１２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。

【００９２】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。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、圧
電体能動部の駆動を阻害しない程度の空間からなる凹部
を有するキャップ部材を設け、このキャップ部材に、凹
部内の圧力変化を吸収する可撓部を設けるようにしたの
で、外部環境に起因する圧電体能動部の動作不良を防止
することができ、且つ凹部内の圧力変化に伴う動作不良
も防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態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】本発明の一実施形態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】可撓部を模式的に示した図である。

【図６】本発明の実施形態２にかかるインクジェット式
記録ヘッドの分解斜視図である。

【図７】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での断面構造とし
て示す図である。

【図８】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での断面構造とし
て示す図である。

【図９】本発明の実施形態４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１０】本発明の実施形態５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での断面構造と
して示す図である。

【図１１】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、圧力発生室の長手方向での断面構造
として示す図である。

【図１２】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 １４ リザーバ １８ ノズルプレート ５０ 弾性膜 ６０ 下電極膜 ７０ 圧電体膜 ８０ 上電極 ９０ 絶縁体層 ９０ａ コンタクトホール １０５ ホルダー １００ リード電極 １１０ キャップ部材 １１２ 凹部 １１３ 貫通溝 １１４ 可撓部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−269547（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−156097（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−252914（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−227966（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/055

Claims (9)

(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を確保した状態で当該空間
   を密封するキャップ部材を具備し、このキャップ部材の
   空間の圧力変化に伴って変形することにより当該圧力変
   化を吸収する圧力変化吸収手段を有し且つ該圧力変化吸
   収手段が、前記キャップ部材内に設けられた弾性多孔質
   部材であ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】 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、 前記圧力発生室に隣接してインクが供給されないダミー
   の圧力発生室を有すると共に、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
   空間を確保した状態で当該空間を密封するキャップ部材
   を具備し、このキャップ部材の空間の圧力変化に伴って
   変形することにより当該圧力変化を吸収する圧力変化吸
   収手段を有し且つ該圧力変化吸収手段が、前記ダミーの
   圧力発生室と前記キャップ部材内の空間との境界となる
   可撓性板であ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、 前記可撓性板は、少
   なくとも前記弾性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。
4. 【請求項４】 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を確保した状態で当該空間
   を密封するキャップ部材を具備し、このキャッ プ部材の
   空間の圧力変化に伴って変形することにより当該圧力変
   化を吸収する圧力変化吸収手段を有し、前記キャップ部
   材全体が可撓性材質からなると共に、該可撓性材質がア
   ルミニウム溶着により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。
5. 【請求項５】 請求項４において、 前記可撓性材質が、
   アルミニウム又は内面にコーティングを施した紙である
   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。
7. 【請求項７】 請求項１〜６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共通インク
   室が画成され、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。
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。
9. 【請求項９】 請求項１〜８ 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。