JP3580363B2 - インクジェット式記録ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

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Description

【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、この振動板を介して圧電素子を設けて、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及びその製造方法並びに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、特開平５−２８６１３１号公報に見られるように、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。
【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、圧電素子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。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように圧電素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と略同一電圧で駆動すると、圧電素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。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、圧電素子の湿気等の外部環境に起因する動作不良を防止したインクジェット式記録ヘッド及びその製造方法並びに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。
【０００９】
【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、ノズル開口に連通する圧力発生室が複数の隔壁によって画成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側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側に接合されて当該圧電素子の運動を阻害しない程度の空間を確保する圧電素子保持部と該圧電素子保持部と外部とを連通する少なくとも一つの連通孔とを有する接合基板を具備し、前記圧電素子保持部が大気圧よりも低い気圧となり、前記連通孔は、この気圧差により引き込ませた樹脂からなる封止部材が前記圧電素子保持部に引き込まれることなく当該連通孔内に充填されて前記圧電素子保持部を密封する所定の流路抵抗及び所定の全長を有し且つ前記連通孔の全長ｘが、当該連通孔の単位長さ当たりの流路抵抗Ｒ、前記封止部材が前記連通孔に注入される際の注入圧力Ｐ、前記連通孔の開口面積Ｓ及び前記封止部材の硬化時間ｔによって表される下記式（１）の関係を満たす長さ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。
【００１０】
【数２】
Figure 0003580363
【００１３】
かかる第１の態様では、圧電素子を圧電素子保持部内に比較的容易に密封することができ、外部環境に起因する圧電素子の動作不良を防止したインクジェット式記録ヘッドを実現できる。また、圧電素子保持部内に封止部材が入り込まない程度に、連通孔の長さを比較的短くすることができるため、接合部材の面積を小さく抑えることができ、コストを抑えることができる。
【００１４】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記連通孔の一部が、前記接合部材の前記流路形成基板との接合面に形成される溝部で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。
【００１５】
かかる第２の態様では、溝部の形状及び長さを調整することにより、封止部材が連通孔内に引き込まれる量が制御される。
【００１８】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記連通孔の長さ方向の一部の流路抵抗が他の部分よりも大きい抵抗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。
【００１９】
かかる第３の態様では、抵抗部によって封止部材が圧電素子保持部内に入り込むのを確実に防止することができる。
【００２０】
本発明の第４の態様は、第３の態様において、前記抵抗部は、前記連通孔の他の部分よりも断面積が狭くなっ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４の態様では、断面積を狭くすることにより、比較的容易に抵抗部の流路抵抗を他の部分よりも大きくできる。
【００２２】
本発明の第５の態様は、第３又は４の態様において、前記抵抗部が、前記連通孔の前記封止部材が入り込む位置に設けら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５の態様では、封止部材が圧電素子保持部内に入り込むのをより確実に防止することができる。
【００２４】
本発明の第６の態様は、第２〜５の何れかの態様において、前記連通孔は、前記圧電素子保持部と外部とを連通する方向に対して接合面内で蛇行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。
【００２５】
かかる第６の態様では、所望の長さの連通孔を比較的狭い面積に形成することができる。
【００２６】
本発明の第７の態様は、第１〜６の何れかの態様において、前記圧電素子保持部に、乾燥流体が充填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７の態様では、圧電素子が乾燥流体雰囲気中に保持されるので、外部環境の変化に起因する動作不良がより確実に防止される。
【００２８】
本発明の第８の態様は、第７の態様において、前記乾燥流体が、不活性ガス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。
【００２９】
かかる第８の態様では、圧電素子が不活性ガス雰囲気中に保持され、外部環境変化から隔離される。
【００３０】
本発明の第９の態様は、第７の態様において、前記乾燥流体が、酸化性ガスを含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。
【００３１】
かかる第９の態様では、主に酸化物から形成される圧電体層の劣化が防止される。
【００３８】
本発明の第１０の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室が複数の隔壁によって画成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側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の製造方法において、前記流路形成基板の前記圧電素子側に当該圧電素子の運動を阻害しない程度の空間を確保した圧電素子保持部と該圧電素子保持部と外部とを連通する連通孔を有する接合部材を接着して接合体を形成する第１の工程と、前記接合体を構成する前記接合部材の少なくとも前記連通孔上に未硬化樹脂を滴下する第２の工程と、前記接合体を所定の密封空間に配置すると共にこの密封空間を減圧する第３の工程と、前記密封空間を常圧に戻して前記未硬化樹脂を硬化する第４の工程と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の製造方法にある。
【００３９】
かかる第１０の態様では、連通孔を樹脂によって比較的容易且つ確実に封止することができ、圧電素子保持部を確実に密封することができる。
【００４０】
本発明の第１１の態様は、第１０の態様において、前記第２の工程の前に、前記圧電素子保持部内の空気を乾燥流体と置換する置換工程をさらに有することを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの製造方法にある。
【００４１】
かかる第１１の態様では、圧電素子保持部内に乾燥流体が充填されるため、圧電素子が乾燥流体雰囲気中に保持され、外部環境に起因する圧電素子の動作不良が防止される。
【００４２】
本発明の第１２の態様は、第１１の態様において、前記置換工程は、前記接合体を前記乾燥流体が充填された所定の密封空間に配置すると共にこの密封空間を減圧する工程と、前記密封空間に前記乾燥流体を導入して常圧に戻す工程とを含むことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの製造方法にある。
【００４３】
かかる第１２の態様では、乾燥流体を圧電素子保持部内に比較的容易且つ確実に充填することができる。
【００４４】
本発明の第１３の態様は、第１０〜１２の何れかの態様において、前記第２の工程では、前記未硬化樹脂を前記接合部材上に設けられた前記圧電素子を駆動する駆動回路を覆って設けることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの製造方法にある。
【００４５】
かかる第１３の態様では、樹脂によって圧電素子保持部を密封すると共に、駆動回路を保護することができ、製造工程を簡略化できる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
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。
【００４７】
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、１５０〜３００μｍ程度の厚さのものが用いられ、望ましくは１８０〜２８０μｍ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。
【００４８】
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。
【００４９】
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ている。また、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。なお、このインク供給路１４も圧力発生室１２と同様に隔壁１１によって区画されている。
【００５０】
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（１１１）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１／１８０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（１１１）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。
【００５１】
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１０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。
【００５２】
この流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２とインク供給路１４とは反対側で連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０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２０は、厚さが例えば、０．１〜１ｍｍ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２０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２０は、流路形成基板１０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２０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。
【００５３】
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２１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２１は数十μｍの直径で精度よく形成する必要がある。
【００５４】
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の圧電体層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３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体層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層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層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。
【００５５】
なお、本実施形態では、圧電素子３００の上電極膜８０の長手方向一端部近傍からリード電極９０が圧力発生室１２の周壁に対向する領域に延設されており、その先端部は、後述する接合部材の外側に位置している。
【００５６】
また、流路形成基板１０の圧電素子３００側の連通部に対応する部分には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３１を有するリザーバ形成基板３０がそれぞれ接合されている。このリザーバ部３１は、本実施形態では、リザーバ形成基板３０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と弾性膜５０に形成された貫通孔５１を介して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。
【００５７】
このリザーバ形成基板３０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２０の場合と同様に、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。
【００５８】
さらに、このリザーバ形成基板３０には、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属からなる封止板３５が接合されてリザーバ１００が封止されている。また、このリザーバ１００の長手方向略中央部外側の封止板３５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３６が形成されている（図２参照）。さらに、リザーバ形成基板３０には、インク導入口３６とリザーバ１００の側壁とを連通するインク導入路３２が設けられている。
【００５９】
また、流路形成基板１０の圧電素子３００に対応する領域には、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４１を有する接合部材４０が接着されている。また、この接合部材４０には、圧電素子保持部４１と外部とを連通する連通孔４２が設けられ、本実施形態では、この連通孔４２の一部は、図３に示すように、接合部材４０の流路形成基板１０との接合面側に設けられた、例えば、深さが１０μｍ程度、幅が１００μｍ程度の溝部４２ａで構成されている。
【００６０】
なお、この接合部材４０上には、圧電素子３００を駆動するための、例えば、回路基板あるいは駆動回路を含む半導体集積回路（ＩＣ）等の駆動回路１１０が搭載され、ボンディングワイヤからなる駆動配線１２０を介して圧電素子３００から延設されたリード電極９０の先端部と電気的に接続されている。
【００６１】
また、接合部材４０の圧電素子保持部４１内には、連通孔４２を介して、例えば、不活性ガス等の乾燥流体が充填され、連通孔４２が、樹脂からなる封止部材４５によって封止されている。また、詳しくは後述するが、この圧電素子保持部４１内は、大気よりも低い気圧で密封されている。これにより、圧電素子３００がこの圧電素子保持部４１内の乾燥流体雰囲気中に確実に密封されて外部環境と遮断される。
【００６２】
なお、乾燥流体としては、不活性ガスの他、還元性ガスを用いることもできるが、逆に、酸化性ガスを含有させることにより、圧電体層の劣化を防止する環境を形成することができる。また、このような不活性ガスを用いる場合には、その中の水の蒸気圧（分圧）をできるだけ低くするのが望ましい。
【００６３】
ここで、圧電素子保持部４１内への乾燥流体の充填手順について説明する。
【００６４】
まず、ヘッドを所定の乾燥流体１３０が充填された密封空間内に配置しその空間を減圧する。この際、圧電素子保持部４１内も減圧され、図４（ａ）に示すように、連通孔４２を介して圧電素子保持部４１内の空気１４０が外部に排出される。次いで、密封空間内に乾燥流体１３０を導入して常圧に戻す。これにより、図４（ｂ）に示すように、連通孔４２を介して乾燥流体１３０が圧電素子保持部４１内に流入して充填される。すなわち、圧電素子保持部４１内の空気１４０と乾燥流体１３０とが置換される。
【００６５】
次に、図５（ａ）に示すように、連通孔４２に封止部材４５となる、例えば、揮発性溶媒で溶解して粘度を下げた未硬化樹脂を滴下し、再び密封空間内を若干減圧する。このとき、圧電素子保持部４１内の乾燥流体１３０の一部は、封止部材（未硬化樹脂）４５に存在する細孔を介して外部に排出され、圧電素子保持部４１内も減圧される。次いで、密封空間内を常圧に戻すことにより、図５（ｂ）に示すように、封止部材（未硬化樹脂）４５の一部が連通孔４２内に引き込まれる。そして、この状態で揮発性溶媒を揮発させることにより、封止部材（未硬化樹脂）４５が硬化し、圧電素子保持部４１内に乾燥流体１３０を充填した状態で密封することができる。また、圧電素子保持部４１内は、大気よりも低い気圧となるため、常に封止部材４５が吸引された状態で保持され、圧電素子保持部４１を確実に密封することができる。
【００６６】
なお、封止部材（未硬化樹脂）４５が連通孔４２内に引き込まれる量は、連通孔４２の大きさ、連通孔４２（溝部４２ａ）の長さ及び封止部材（未硬化樹脂）４５の粘度等によって決まり、これらは適宜決定されればよい。例えば、本実施形態では、溝部４２ａを接合部材４０の端面方向に沿って延設して略コ字状に設け、すなわち、圧電素子保持部４１と外部とを連通する方向に対して接合面内で蛇行させることにより、溝部４２ａの長さを長くして流路抵抗を比較的大きくし、封止部材（未硬化樹脂）４５が圧電素子保持部４１内に引き込まれないようにしている（図３参照）。
【００６７】
ここで、連通孔４２の全長は、少なくとも封止部材（未硬化樹脂）４５が連通孔４２内に引き込まれる長さよりも長いことが好ましい。すなわち、連通孔４２の全長ｘは、単位長さ当たりの連通孔４２の流路抵抗Ｒ、封止部材４５の連通孔４２への注入圧力Ｐ、連通孔４２の開口面積Ｓ及び封止部材４５が引き込まれる時間、すなわち封止部材の硬化時間ｔで表される下記式（１）の関係を満たしていることが好ましい。
【００６８】
【数３】
Figure 0003580363
【００６９】
また、連通孔４２の流路抵抗Ｒは、連通孔４２の断面形状が半径ａの略円形である場合には、封止部材（未硬化樹脂）４５が粘度μであるとすると、下記式（２）で表される。また、連通孔４２の断面形状が、長辺２ａ，短辺２ｂの長さである略矩形を有する場合には、下記式（３）で表される。
【００７０】
【数４】
Figure 0003580363
【００７１】
【数５】
Figure 0003580363
【００７２】
すなわち、連通孔４２の流路抵抗Ｒは、封止部材４５の粘度μによって決まり、連通孔４２の全長ｘは、上記式（１）に示したように、主として未硬化樹脂の粘度と硬化速度、並びに封止部材４５が引き込まれる時間ｔの長さに応じて適宜決定される。したがって、連通孔４２の長さｘを封止部材となる樹脂の特性を考慮して、上記式（１）の関係を満たす長さとすれば、封止部材４５が圧電素子保持部４１内に入り込むのを確実に防止することができる。なお、この封止部材４５が引き込まれる時間ｔとは、実際には、上述したように、圧電素子保持部４１内の減圧状態が解除されて常圧に戻るまでの時間である。
【００７３】
例えば、図６に示すグラフは、連通孔４２の断面が、長辺５０μｍ、短辺２５μｍの略長方形を有し封止部材４５の粘度が１４０（Ｐ・ｓ）であると仮定した場合に、封止部材４５が連通孔４２に入り込まれる時間と長さの関係を示したものである。このグラフから分かるように、封止部材４５が引き込まれる時間ｔが３００秒程度では、連通孔４２内に約３．９ｍｍ引き込まれることになる。なお、封止部材４５の粘度は徐々に上昇するため、実際には３．９ｍｍよりも短くなる。これらのことから、連通孔４２の全長を４ｍｍ程度にしておけば、圧電素子保持部４１内に封止部材４５が入り込むことがなく、且つ連通孔４２の長さを比較的短くすることができる。
【００７４】
また、本実施形態では、連通孔４２の長さによって、封止部材４５の圧電素子保持部４１内への入り込みを防止するようにしたが、例えば、図７に示すように、連通孔４２内の一部に他の部分よりも断面積を狭く流路抵抗が大きい抵抗部４３を設けるようにしてもよい。これにより、封止部材４５が引き込まれる長さが短くなり、封止部材４５の圧電素子保持部４１内への入り込みをより確実に防止することができる。
【００７５】
また、この抵抗部４３は、計算上、連通孔４２の封止部材４５が入り込む位置に設けられていることが好ましい。これにより、封止部材４５が圧電素子保持部４１内へ入り込むことなく連通孔４２内でより確実に停止する。
【００７６】
以上説明した本実施形態の構成では、乾燥流体１３０が充填された圧電素子保持部４１内に圧電素子３００が封止されるため、圧電素子３００の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、本実施形態では、圧電素子保持部４１に連通する連通孔４２を封止部材（未硬化樹脂）４５を用いて封止するようにしたので、比較的容易且つ確実に圧電素子保持部４１を封止することができる。
【００７７】
なお、封止部材４５としては、揮発性溶媒を含有する樹脂の他、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等を挙げることができる。
【００７８】
（実施形態２）
図８は、実施形態２に係るインクジェット式記録ヘッドの断面図である。
【００７９】
本実施形態では、図８に示すように、圧電素子３００を駆動するための駆動回路１１０及びこの駆動回路１１０に接続される駆動配線１２０が、樹脂からなるモールド部材１５０によって覆われて保護され、且つこのモールド部材１５０によって連通孔４２が封止されている。すなわち、駆動回路１１０等を保護するためのモールド部材１５０が連通孔４２を封止する封止部材を兼ねるようにした以外は、実施形態１と同様である。
【００８０】
また、モールド部材１５０は、駆動回路１１０や駆動配線１２０の耐環境性及び耐振動性の向上を目的として被覆するものであるため、駆動回路１１０及び駆動配線１２０に密着させて、気泡などが混入しない状態で被覆することが好ましい。
【００８１】
このようなモールド部材１５０の形成方法は、特に限定されないが、以下のような方法で製造することが好ましい。
【００８２】
まず、未硬化状態のモールド部材１５０を所望の部位に滴下する。次いで、部品全体を所定の密封空間内に配置してこの密封空間を減圧する。このとき、未硬化のモールド部材１５０内に混入した気泡が膨張し、モールド部材１５０から気泡が排除されると共に、モールド部材１５０が駆動回路１１０や駆動配線１２０に密着される。その後、密封空間内を大気圧に戻し、常温で又は加温等によってモールド部材１５０を固化させる。
【００８３】
このような方法でモールド部材１５０を形成することにより、モールド部材１５０に気泡が混入することがなく、信頼性の高い被覆が可能になる。
【００８４】
また、本実施形態では、モールド部材１５０によって連通孔４２を封止しているため、密封空間内を大気圧に戻す際に、未硬化のモールド部材１５０が、連通孔４２を通じて溝部４２ａに流入する。このとき、図３及び図７に示すように、溝部４２ａを所定寸法で形成してあるので、モールド部材１５０の侵入速度は溝部４２ａの途中で著しく減少し、圧電素子保持部４１内にモールド部材１５０が入り込むことなく、圧電素子保持部４１が確実に密封される。
【００８５】
このように、本実施形態では、モールド部材１５０によって、駆動回路１１０及び駆動配線１２０を被覆すると共に、同時に圧電素子保持部４１を密封することができるため、製造工程の簡略化が可能になる。
【００８６】
また、勿論このような構成においても、実施形態１と同様に圧電素子３００の外部環境に起因する破壊を防止できる。
【００８７】
（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。
【００８８】
例えば、上述の実施形態では、圧電素子保持部４１内に乾燥流体を充填するようにしたが、勿論、乾燥流体を充填させずに空気が存在していてもよい。
【００８９】
また、例えば、上述の実施形態では、圧電素子保持部４１と外部とを連通する連通孔４２を一つ設けるようにしたが、これに限定されず、勿論、複数個設けるようにしてもよい。
【００９０】
また、例えば、上述の実施形態では、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。
【００９１】
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９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。
【００９２】
図９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。
【００９３】
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。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、乾燥流体が充填された圧電素子保持部内に圧電素子が封止されるため、圧電素子、特に圧電体層の外部環境に起因する破壊を防止することができる。また、圧電素子保持部に連通する連通孔を未硬化樹脂を用いて封止するようにしたので、比較的容易且つ確実に圧電素子保持部を封止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概略を示す斜視図である。
【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に係る接合部材の裏面図である。
【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製造工程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製造工程を示す断面図である。
【図６】封止部材が連通孔内に引き込まれる時間と長さの関係を示すグラフである。
【図７】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である。
【図８】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断面図である。
【図９】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
１３ 連通部
１４ インク供給路
２０ ノズルプレート
２１ ノズル開口
３０ リザーバ形成基板
３１ リザーバ部
３５ 封止板
４０ 接合部材
４１ 圧電素子保持部
４２ 連通孔
４２ａ 溝部
５０ 弾性膜
６０ 下電極膜
７０ 圧電体層
８０ 上電極膜
３００ 圧電素子

Claims (13)

  1. ノズル開口に連通する圧力発生室が複数の隔壁によって画成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側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側に接合されて当該圧電素子の運動を阻害しない程度の空間を確保する圧電素子保持部と該圧電素子保持部と外部とを連通する少なくとも一つの連通孔とを有する接合基板を具備し、前記圧電素子保持部が大気圧よりも低い気圧となり、前記連通孔は、この気圧差により引き込ませた樹脂からなる封止部材が前記圧電素子保持部に引き込まれることなく当該連通孔内に充填されて前記圧電素子保持部を密封する所定の流路抵抗及び所定の全長を有し且つ前記連通孔の全長ｘが、当該連通孔の単位長さ当たりの流路抵抗Ｒ、前記封止部材が前記連通孔に注入される際の注入圧力Ｐ、前記連通孔の開口面積Ｓ及び前記封止部材の硬化時間ｔによって表される下記式（１）の関係を満たす長さであることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
    Figure 0003580363
  2. 請求項１において、前記連通孔の一部が、前記接合部材の前記流路形成基板との接合面に形成される溝部で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。
  3. 請求項１又は２において、前記連通孔の長さ方向の一部の流路抵抗が他の部分よりも大きい抵抗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。
  4. 請求項３において、前記抵抗部は、前記連通孔の他の部分よりも断面積が狭くなっ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３又は４において、前記抵抗部が、前記連通孔の前記封止部材が入り込む位置に設けら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。
  6. 請求項２〜５の何れかにおいて、前記連通孔は、前記圧電素子保持部と外部とを連通する方向に対して接合面内で蛇行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。
  7. 請求項１〜６の何れかにおいて、前記圧電素子保持部に、乾燥流体が充填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７において、前記乾燥流体が、不活性ガスであ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７において、前記乾燥流体が、酸化性ガスを含有することを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
  10. ノズル開口に連通する圧力発生室が複数の隔壁によって画成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側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の製造方法において、
    前記流路形成基板の前記圧電素子側に当該圧電素子の運動を阻害しない程度の空間を確保した圧電素子保持部と該圧電素子保持部と外部とを連通する連通孔を有する接合部材を接着して接合体を形成する第１の工程と、前記接合体を構成する前記接合部材の少なくとも前記連通孔上に未硬化樹脂を滴下する第２の工程と、前記接合体を所定の密封空間に配置すると共にこの密封空間を減圧する第３の工程と、前記密封空間を常圧に戻して前記未硬化樹脂を硬化する第４の工程と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の製造方法。
  11. 請求項１０において、前記第２の工程の前に、前記圧電素子保持部内の空気を乾燥流体と置換する置換工程をさらに有することを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
  12. 請求項１１において、前記置換工程は、前記接合体を前記乾燥流体が充填された所定の密封空間に配置すると共にこの密封空間を減圧する工程と、前記密封空間に前記乾燥流体を導入して常圧に戻す工程とを含むことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
  13. 請求項１０〜１２の何れかにおいて、前記第２の工程では、前記未硬化樹脂を前記接合部材上に設けられた前記圧電素子を駆動する駆動回路を覆って設けることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
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