JP5099257B2 - 液体噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧電振動子の振動等によりノズル開口から液体を噴射させる液体噴射装置に関するものである。

圧電振動子を用いた液体噴射装置（以下の説明では、インクジェット式記録ヘッドに適用した例を示し、「記録ヘッド」という）は、一般に、図３５に示すように、上面に圧電素子６が貼着され、上記圧電素子６に対応する圧力発生室２が形成されたアクチュエータユニット１と、ノズル開口３およびインク貯留室４が形成され上記アクチュエータユニット１の下面に貼着された流路ユニット５とを備え、上記圧電素子６の振動により圧力発生室２に圧力を発生させ、ノズル開口３からインク滴を吐出させるようになっている。

上記アクチュエータユニット１は、圧力発生室２を形成する空間が形成された圧力発生室形成板１０と、この圧力発生室形成板１０の上面に位置して上記空間の上面開口を塞ぐ振動板１１と、上記圧力発生室形成板１０の下面に位置する連通穴形成板１４とを備えている。この連通穴形成板１４には、インク貯留室４と圧力発生室２を連通させる連通穴１２と、圧力発生室２とノズル開口３を連通させるノズル連通路８とが形成されている。

上記アクチュエータユニット１には、その振動板１１の上面に、共通の下部電極１９が形成されている。そして、上記下部電極１９の上面に、平板状の圧電素子６が形成され、上記圧電素子６の上面には、個別の上部電極２０が形成されている。そして、上記下部電極１９および上部電極２０を介して圧電素子６に駆動信号を入力するようになっている。

一方、上記流路ユニット５は、インク貯留室４を形成する空間が形成されたインク貯留室形成板１６と、ノズル開口３が穿設され、上記インク貯留室形成板１６の下面に位置するノズルプレート１７と、上記インク貯留室形成板１６の上面に位置する供給口形成板１８とから構成されている。上記インク貯留室形成板１６には、圧力発生室２とノズル開口３を連通させるノズル連通路８が形成されている。また、上記供給口形成板１８には、インク貯留室４から連通穴１２を介して圧力発生室２にインクを供給するインク供給口９が穿設されるとともに、圧力発生室２とノズル開口３を連通させるノズル連通路８が形成されている。

また、上記供給口形成板１８には、そのインク貯留室４に対応する部分に、インク貯留室４内の圧力変動を緩和するダンパ室７となる空間が形成されている。そして、上記供給口形成板１８とインク貯留室形成板１６との間には、上記ダンパ室７の開口を塞ぐダンパ板１３が挟まれている。

上記アクチュエータユニット１は、セラミックスから形成された振動板１１，圧力発生室形成板１０，連通穴形成板１４が積層され、一体的に焼成されて形成されている。一方、上記流路ユニット５は、ステンレス鋼から形成された供給口形成板１８，ダンパ板１３，インク貯留室形成板１６，ノズルプレート１７が、接着剤層１５を介して積層されている。そして、アクチュエータユニット１と流路ユニット５とは、接着剤層１５を介して接合されている。

ところが、上記記録ヘッドでは、圧力発生室２はアクチュエータユニット１に設けられ、圧力発生室２にインクを供給するインク貯留室４と、圧力発生室２のインクを吐出するノズル開口３が流路ユニット５に設けられている。しかも、アクチュエータユニット１はセラミックス製で流路ユニット５はステンレス鋼製である。このため、圧力発生室２とインク貯留室４ならびにノズル開口３を連通させるために複数のパーツを接着剤で貼り合わせて積層する必要があり、構造や製造工程が複雑化してコストアップの要因になっている。また、貼り合わせ部の熱収縮率や線膨張係数の相違により歪や剥離が発生するおそれがある。さらに、インクがステンレス鋼や接着剤と直接接触するため、例えば、ステンレス鋼に対してエッチング作用のあるインクや、接着剤を溶出させるようなインクを用いることができず、使用するインクの特性や、適用分野に制限がある。

そこで、最近では、すべての部材をセラミックスで形成したインクジェット式記録ヘッドも検討されている。このようなセラミックス製の記録ヘッドは、図３６に示すように、振動板１１，圧力発生室形成板１０，連通穴形成板１４だけでなく、供給口形成板１８，ダンパ板１３，インク貯留室形成板１６，ノズルプレート１７もセラミックスで形成することが考えられる。上記セラミックス製の記録ヘッドを製造する際には、振動板１１，圧力発生室形成板１０，連通穴形成板１４，供給口形成板１８，ダンパ板１３，インク貯留室形成板１６，ノズルプレート１７に対応するセラミックス材料のグリーンシートを積層して焼成することにより、接着剤層１５を介さずに各プレートを接合することができると考えられる。

一般に、記録ヘッドは、振動板１１の上面に、四角筒状のケースが貼着され、上記ケースを介してインクカートリッジのインクをインク貯留室に供給等することが行なわれる。しかしながら、上記のようなセラミックス製の記録ヘッドでは、グリーンシートの積層体を焼成することにより製造されるため、振動板１１のような厚みの薄い部材では、反りが生じたり外力によって破損したりしやすいと考えられる。したがって、ケースと貼着される部分が厚みの薄いプレートであると、ケースとの接着面の平坦度が低下したり、十分な接着圧力が得られず、記録ヘッドとケースとの接合が不十分となりやすい。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、ケースとの接着面の平坦度を確保するとともに十分な接着圧力を得られ、記録ヘッドとケースとの接合強度を十分に確保できる液体噴射装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の液体噴射装置は、ノズル開口が穿設されたセラミックス製のノズルプレートと、上記ノズル開口に連通する圧力発生室ならびに上記圧力発生室に供給する液体を貯留する液体貯留室が形成されて上記ノズルプレートに積層されたセラミックス製の流路形成部と、上記流路形成部に積層されて圧力発生室の開口を封止するセラミックス製の封止板と、上記圧力発生室に圧力を発生させる圧力発生素子と、上記ノズルプレートと流路形成部と封止板を含む積層体が貼着されるケース部材とを備え、上記積層体のケース部材と貼着される領域において、上記積層体に厚みを有するプレート部材が含まれていることを要旨とする。

すなわち、本発明の液体噴射装置は、積層体のケース部材と貼着される領域において、上記積層体に厚みを有するプレート部材が含まれている。上記厚みを有するプレート部材は、焼成による反りが生じにくく、破損もしにくいため、ケース部材との接着面の平坦度が確保されるとともに、ケース部材と接着する際に十分な接着圧力を加えることができる。したがって、記録ヘッドとケース部材との接合強度を十分確保できるようになる。

本発明の液体噴射装置において、上記流路形成部が、圧力発生室が形成された圧力発生室形成板と、上記圧力発生室とノズル開口を連通させるノズル連通路ならびに液体貯留室が形成された液体貯留室形成板と、上記液体貯留室から圧力発生室に液体を供給する供給口ならびにノズル開口と圧力発生室を連通させるノズル連通路が形成された供給口形成板を含む場合や、上記流路形成部が、液体貯留室内の圧力変動を吸収するダンパ室が形成されたダンパ室形成板と、上記ダンパ室と液体貯留室との間に挟まれるダンパ板とを含む場合には、積層構造により、グリーンシートの積層体を焼成するセラミックス製の記録ヘッドを容易に作ることができる。

本発明の液体噴射装置において、上記ダンパ室形成板に、圧力発生室とノズル開口を連通させるノズル連通路ならびに圧力発生室と供給口を連通させる連通穴が穿設され、厚みを有するプレート部材が上記ダンパ室形成板である場合には、比較的厚みが必要なダンパ室形成板を厚みを有するプレート部材とすることにより、構造的に無駄がなくシンプルになる。

本発明の液体噴射装置において、供給口形成板がダンパ板を兼ねている場合には、供給口形成板がダンパ板を兼ねることにより、構造がシンプルになる。

本発明の液体噴射装置において、圧力発生室形成板にダンパ室が形成され、この圧力発生室形成板がダンパ室形成板を兼ねている場合には、圧力発生室形成板がダンパ板を兼ねることにより構造がシンプルになるとともに、記録ヘッドを構成するプレート数も少なくてすみ、コスト面で有利であり、記録ヘッドの小型化の面でも有利である。

本発明の液体噴射装置において、上記厚みを有するプレート部材が圧力発生室形成板である場合には、比較的厚みが必要な圧力発生室形成板を厚みを有するプレート部材とすることにより、構造的に無駄がなくシンプルになる。

本発明の液体噴射装置において、振動板の板面に、厚みを有するプレート部材として接着部基板が積層されている場合には、接着部基板により確実にケース部材との接着面の平坦度を確保するとともに、ケース部材との接着において十分な接着圧力を加えることができるようになる。

本発明の液体噴射装置において、流路形成部が、圧力発生室ならびに液体貯留室が形成された流路形成板と、圧力発生室とノズル開口を連通させるノズル連通路ならびに液体貯留室の液体を圧力発生室に供給する供給口が形成された供給口形成板とを含む場合には、１枚の流路形成板に圧力発生室と液体貯留室とが形成されていることから、構造がシンプルになるとともに、記録ヘッドを構成するプレート数も少なくてすみ、コスト面で有利であり、記録ヘッドの小型化の面でも有利である。

本発明の液体噴射装置において、振動板上部の液体貯留室に対応する部分の接着部基板に空間が形成され、上記空間が液体貯留室内の圧力変動を吸収するようになっている場合には、上記空間がダンパ室として機能することから、ダンパ室形成板やダンパ板を積層する必要がなく、構造がシンプルになるとともに、記録ヘッドを構成するプレート数も少なくてすみ、コスト面で有利であり、記録ヘッドの小型化の面でも有利である。

本発明の液体噴射装置において、ケース部材が全体として略筒状を呈する筒状体であり、上記筒状体の端面が積層体の周縁部と貼着される場合には、圧力発生素子をケース部材内に収容して保護できる。

本発明の液体噴射装置において、上記圧力発生室形成板のケース部材と貼着される領域において空間部が存在しない場合には、ケース部材と貼着される領域の接着部近傍において空間部が存在しない構造となり、ケースと接着する際十分に接着圧力を加えることができる。

本発明の液体噴射装置において、厚みを有するプレート部材の厚みが２０μｍ以上である場合には、ケース部材との接着面の平坦度が十分確保されるとともに、ケース部材と接着する際に十分な接着圧力を加えることができる。

本発明の第１の実施の形態の液体噴射装置の基本構造を示す分解斜視図である。 上記液体噴射装置のＡ−Ａ断面図である。 上記液体噴射装置を構成するノズルプレートを示す平面図である。 上記ノズルプレートにインク貯留室形成板が積層された状態を示す平面図である。 さらに供給口形成板が積層された状態を示す平面図である。 さらにダンパ室形成板が積層された状態を示す平面図である。 さらに圧力発生室形成板が積層された状態を示す平面図である。 さらに振動板が積層された状態を示す平面図である。 さらに下部電極が積層された状態を示す平面図である。 さらに圧電素子が積層された状態を示す平面図である。 さらに上部電極が積層された状態を示す平面図である。 さらに端子が積層された状態を示す平面図である。 上記各プレートの積層体の透視図である。 本発明の第２の実施の形態の液体噴射装置のＡ−Ａ断面図である。 上記記録ヘッドを構成するノズルプレートを示す平面図である。 上記ノズルプレートにインク貯留室形成板が積層された状態を示す平面図である。 さらに供給口形成板が積層された状態を示す平面図である。 さらに圧力発生室形成板が積層された状態を示す平面図である。 さらに振動板が積層された状態を示す平面図である。 さらに下部電極が積層された状態を示す平面図である。 さらに圧電素子が積層された状態を示す平面図である。 さらに上部電極が積層された状態を示す平面図である。 さらに端子が積層された状態を示す平面図である。 上記各プレートの積層体の透視図である。 本発明の第３の実施の形態の液体噴射装置のＡ−Ａ断面図である。 上記記録ヘッドを構成するノズルプレートを示す平面図である。 上記ノズルプレートに供給口形成板が積層された状態を示す平面図である。 さらに流路形成板が積層された状態を示す平面図である。 さらに振動板および接着部基板が積層された状態を示す平面図である。 さらに下部電極が積層された状態を示す平面図である。 さらに圧電素子が積層された状態を示す平面図である。 さらに上部電極が積層された状態を示す平面図である。 さらに端子が積層された状態を示す平面図である。 上記各プレートの積層体の透視図である。 従来例の液体噴射装置を示す断面図である。 他の従来例の液体噴射装置を示す断面図である。

つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。

図１および図２は、本発明の液体噴射装置の基本構造を示す図である。この実施の形態では、本発明の液体噴射装置をインクジェット式記録ヘッドに適用した例を示している。この記録ヘッドは、ノズル開口３が穿設されたノズルプレート１７と、上記ノズル開口３から吐出されるインクの流路が形成されて上記ノズルプレート１７の上に積層された流路形成部３０と、上記流路形成部３０の上に積層された振動板（封止板）１１とを備えている。

上記流路形成部３０は、上記ノズル開口３に連通する圧力発生室２が形成された圧力発生室形成板１０と、上記圧力発生室２に供給するインクが貯留されるインク貯留室４が形成されたインク貯留室形成板１６と、上記インク貯留室４内の圧力変動を吸収するダンパ室７が形成されたダンパ室形成板２１とを備えている。

また、上記流路形成部３０は、インク貯留室４の上部開口を塞ぐとともに、インク貯留室４に貯留されたインクを圧力発生室２に供給するインク供給口９が穿設された供給口形成板１８を備えている。この供給口形成板１８は、ダンパ室７とインク貯留室４に挟まれてダンパ室７の下部開口を塞ぎ、インク貯留室４内の圧力変動によって弾性変形することにより、上記圧力変動をダンパ室７に逃がすダンパ板としても機能する。

そして、上記流路形成部３０は、ノズルプレート１７側から、インク貯留室形成板１６，供給口形成板１８，ダンパ室形成板２１，圧力発生室形成板１０の順に積層されて構成されている。ここで、上記インク貯留室形成板１６，供給口形成板１８，ダンパ室形成板２１には、それぞれ、ノズル開口３と圧力発生室２とを連通させるノズル連通路８が穿設されている。また、ダンパ室形成板２１には、インク供給口９と圧力発生室２とを連通させる連通穴１２が穿設されている。

一方、上記振動板１１の上面には、櫛歯状の下部電極１９が形成されている。この下部電極１９の各櫛歯部１９Ａは、それぞれ圧力発生室２の上部を覆う部分に形成されている。また、上記下部電極１９の各櫛歯部１９Ａ上面に、それぞれ平板状の圧電素子６が形成され、上記圧電素子６の上面には、個別の上部電極２０が形成されている。上記上部電極２０および下部電極１９を介して各圧電素子６に駆動信号を印加するようになっている。

そして、ノズルプレート１７上に流路形成部３０が積層され、この流路形成部３０上に、圧電素子６，下部電極１９および上部電極２０が形成された振動板１１が積層されている。さらに、ノズルプレート１７，流路形成部３０，振動板１１の積層体の上面周縁部に、四角筒状のケース部材２３の端面が貼着されている。図において、２６はインクカートリッジ（図示せず）等からインク貯留室４にインクを補給するインク補給口、３９は上記インク補給口２６に連通するインク補給路である。

上記記録ヘッドにおいて、圧電素子６に駆動信号が印加されると、圧電素子６が横方向に収縮する。このとき、圧電素子６の振動板１１に固定された下面側は収縮せず、上面側だけが収縮するため、圧電素子６および振動板１１が下方にたわみ、圧力発生室２を圧縮する。そして、圧力発生室２内の圧力上昇により、圧力発生室２内のインクがノズル開口３からインク滴として吐出され、記録紙等にドットが形成されて印刷が行われる。ついで、圧電素子６が放電されて元の状態に戻ると、圧力発生室２内が減圧され、インク貯留室４からインク供給口９を通して圧力発生室２へ新しいインクが供給される。

ここで、図３〜図１２に、各プレートの平面図を示す。図３は、ノズルプレート１７であり、図４は、上記ノズルプレート１７にインク貯留室形成板１６が積層された状態、図５は、さらに供給口形成板１８が積層された状態、図６は、さらにダンパ室形成板２１が積層された状態、図７は、さらに圧力発生室形成板１０が積層された状態、図８は、さらに振動板１１が積層された状態、図９は、さらに下部電極１９が積層された状態、図１０は、さらに圧電素子６が積層された状態（下部電極１９は示していない）、図１１は、さらに上部電極２０が積層された状態（下部電極１９と圧電素子６は示していない）、図１２は、さらに端子３１が積層された状態である（下部電極１９，圧電素子６および上部電極２０は示していない）。また、図１３は、上記各プレートの積層体の透視図である。各図において、２２は、各プレートを積層する際に位置決めを行なう位置決め穴である。また、図１３において、斜線部３２は、ケース部材２３が貼着される領域を示している。

この記録ヘッドでは、圧力発生室２が１列の列をなすように列設されている。そして、下部電極１９の各櫛歯部１９Ａ先端は、端子嵩上げ部材２７の上に配置されるとともに、圧力発生室２の列の両端部を除く各櫛歯部１９Ａ先端は、絶縁部２９によって絶縁されている。そして、圧力発生室２の列の両端部に位置する櫛歯部１９Ａ先端は、下部電極１９に駆動信号を入力する際の共通端子２８として用いられる。したがって、各共通端子２８に対応する列両端部の圧力発生室２Ａは駆動されることがなく、インク滴を吐出しないようになっている。

そして、ダンパ室形成板２１，供給口形成板１８，インク貯留室形成板１６それぞれの、列両端部の圧力発生室２Ａに対応する部分には、それぞれノズル連通路８が形成されていない。また、供給口形成板１８の、列両端部の圧力発生室２Ａに対応する部分にはインク供給口９および連通穴１２が形成されておらず、ノズルプレート１７の、列両端部の圧力発生室２Ａに対応する部分にはノズル開口３が形成されていない。

これにより、列両端部の圧力発生室２Ａは、ノズル開口３およびインク貯留室４と連通せず、インク流路以外の独立空間となっている。一方、ダンパ室７も、インク流路と連通しない流路以外の独立空間となっている。

ここで、上記記録ヘッドでは、ノズルプレート１７、流路形成部３０（インク貯留室形成板１６，供給口形成板１８，ダンパ室形成板２１，圧力発生室形成板１０）、振動板１１がすべてセラミックスから形成されている。

上記のような記録ヘッドは、例えば、つぎのようにしてつくられる。すなわち、まず、セラミックスのグリーンシートを準備し、上記グリーンシートを打ち抜いて、ノズルプレート１７，インク貯留室形成板１６，供給口形成板１８，ダンパ室形成板２１，圧力発生室形成板１０，振動板１１にそれぞれ対応するプレートを形成する。このとき、インク貯留室４，ダンパ室７，インク供給口９，圧力発生室２，ノズル連通路８，連通穴１２にそれぞれ対応する空間を打ち抜き等で形成しておく。

そして、上記ノズルプレート１７，インク貯留室形成板１６，供給口形成板１８，ダンパ室形成板２１，圧力発生室形成板１０，振動板１１に対応するグリーンシートを所定の順序で積層したのち焼成することにより、接着剤を介することなくセラミックスで一体的に形成された記録ヘッドを得ることができる。

ここで、上記記録ヘッドでは、ケース部材２３が貼着される領域である斜線部３２において、各プレートの積層体に、厚みを有するプレート部材として圧力発生室形成板１０が積層されている。すなわち、ダンパ室形成板２１を圧力発生室形成板１０とインク貯留室形成板１６の間に位置させることにより、圧力発生室形成板１０を、厚みを有するプレート部材として機能させている。このようにすることにより、上記厚みを有するダンパ室形成板２１は、焼成による反りが生じにくく、破損もしにくいため、ケース部材２３との接着面の平坦度が確保されるとともに、ケース部材２３と接着する際十分に接着圧力を加えることができる。

上記厚みを有するプレート部材の厚み寸法としては、少なくとも２０μｍ以上に設定するのが好ましい。上記厚み寸法としてより好ましいのは、５０μｍ以上であり、もっとも好ましいのは８０μｍ以上である。上記厚み寸法が２０μｍ未満では、焼成による反りが生じやすく、破損もしやすくなるため、ケース部材２３との接着面の平坦度が確保できず、ケース部材２３と接着する際十分な接着圧力を加えることができなくなるからである。

さらに、上記記録ヘッドを製造する場合のインク貯留室形成板１６と供給口形成板１８とダンパ室形成板２１の積層順序として、まず、供給口形成板１８の上にダンパ室形成板２１を積層して上下に圧力を加えて圧着したのち、供給口形成板１８の下面にインク貯留室形成板１６を積層して上下に圧力を加えて圧着するのが好ましい。このようにすることにより、この例のようにインク貯留室４よりダンパ室７が小さくても、供給口形成板１８とダンパ室形成板２１とがあらかじめ密着されることから、インク貯留室４に対応する空間部における供給口形成板１８とダンパ室形成板２１の密着不良が生じない。

また、上記記録ヘッドでは、列両端部の圧力発生室２Ａおよびダンパ室７が、インク流路と連通しない流路以外の独立空間となっているため、これらの独立空間を閉塞状態で存在させると、グリーンシートを積層する工程で上記独立空間内の空気が十分逃げない。そして、積層体を焼成する工程では、上記独立空間内に閉じ込められた空気が膨張し、独立空間周辺のプレートの接合部に歪が生じ、プレート同士が十分接合されなかったり接合部が剥離しやすい。

そこで、上記記録ヘッドでは、圧力発生室１０より上側に積層されるプレートには、その上記ダンパ室７に対応する箇所に、独立空間であるダンパ室７を外部と連通させる第２外部連通孔２５が穿設され、上記ダンパ室７をノズルプレート１７と反対側に大気開放させるようになっている。また、圧力発生室形成板１０より上側に積層されるプレートに独立空間である圧力発生室２Ａを外部と連通させる第１外部連通孔２４が穿設され、ダンパ室形成板２１に上記第１外部連通孔２４と独立空間である圧力発生室２Ａとを連通させる長孔３８が形成され、上記圧力発生室２Ａをノズルプレート１７と反対側に大気開放させるようになっている。ここで、圧力発生室２Ａの上側には上部電極２０，下部電極１９や圧電素子６が積層されていることから、第２外部連通孔２５のように直接外部に連通させることが困難である。したがって、長孔３８を形成させることにより、上部電極２０，下部電極１９や圧電素子６が存在しないところまで連通路を延長させているのである。

このようにすることにより、列両端部の圧力発生室２Ａやダンパ室７のようなインク流路ではない独立空間が存在したとしても、上記独立空間は、第１および第２外部連通孔２４，２５を介して大気開放されるため、グリーンシートを積層する段階で独立空間内の空気が十分逃げ、積層体を焼成する段階で独立空間内に閉じ込められた空気が膨張しても上記第１および第２外部連通孔２４，２５から空気が排出される。したがって、独立空間周辺のプレートの接合部に歪が生じたり、プレート同士の接合が不十分になるようなことがほとんどなくなる。

また、上記第１および第２外部連通孔２４，２５をノズルプレート１７と反対側に開口させているため、第１および第２外部連通孔２４，２５からダンパ室７等にインクが進入してダンパ効果に支障をきたす等の不具合が生じない。しかも、列設された圧力発生室２の列の両端部に位置する圧力発生室２Ａをノズル開口３と連通させず、インク滴を吐出しないようにしたことにより、インク滴が吐出される圧力発生室２が必ず両側を他の圧力発生室２，２Ａで挟まれることとなり、インク滴を吐出する圧力発生室２が製造上安定して得られ、吐出特性も安定する。

なお、上記記録ヘッドを構成するセラミックス材料としては、特に限定するものではなく、各種の材料を用いることができる。例えば、炭化珪素，炭化チタン，炭化クロム，炭化ニオブ，炭化バナジウム，炭化ジルコニウム，炭化モリブデン，炭化ボロン等の各種炭化物、酸化ジルコニウム（ジルコニア），酸化アルミニウム，酸化マグネシウム，酸化珪素，酸化チタン，酸化ベリリウム等の各種酸化物、窒化アルミニウム，，窒化珪素，窒化ベリリウム，窒化ボロン等の各種窒化物，ほう化ジルコニウム，ほう化クロム，ほう化チタン等の各種ほう化物、サイアロン等のような複合化合物等をあげることができる。これらは、単独でもしくは併せて用いられる。これらのなかでも、ジルコニアは、機械的強度や靭性に優れるうえ耐食性にも優れ、液体噴射装置を構成する材料として好適である。

上記記録ヘッドでは、焼成による反りが生じにくく、破損もしにくいため、ケース部材２３との接着面の平坦度が確保されるとともに、ケース部材２３と接着する際十分に接着圧力を加えることができる。したがって、記録ヘッドとケース部材２３との十分な接合強度を確保できる。しかも、比較的厚みが必要な圧力発生室形成板１０を厚みを有するプレート部材とすることにより、構造的に無駄がなくシンプルになるうえ、供給口形成板１８がダンパ板として機能するため、構造がさらにシンプルになる。

また、上記記録ヘッドでは、流路形成部３０，振動板１１，ノズルプレート１７がそれぞれセラミックスから形成されているため、インクと接触する流路がすべてセラミックスから形成されることとなり、流路の耐インク性が飛躍的に向上する。したがって、使用するインクの種類に制限を受けず、例えば、ステンレス鋼に対してエッチング作用のあるインクや、接着剤を溶出させるようなインクも使用でき、使用するインクの特性に制限がほとんどなくなる。また、流路の化学的安定性が向上して有機物の溶出等がなくなるため、例えば、食品分野や医療分野等にも使用できるようになり、適用分野の制限もほとんどなくなる。

さらに、上記記録ヘッドでは、上記流路形成部３０，振動板１１，ノズルプレート１７の積層体が、接着層を介さずに一体的に形成されているため、貼り合わせの作業が不要になるうえ、熱収縮率や線膨張係数の相違による歪の発生や剥離のおそれがない。さらに、積層構造であるため、セラミックスのグリーンシートからの製造に適している。

図１４は、本発明の第２の実施の形態の液体噴射装置を示す。
ここで、図１５〜図２３に、各プレートの平面図を示す。図１５は、ノズルプレート１７であり、図１６は、上記ノズルプレート１７にインク貯留室形成板１６が積層された状態、図１７は、さらに供給口形成板１８が積層された状態、図１８は、さらに圧力発生室形成板１０が積層された状態、図１９は、さらに振動板１１が積層された状態、図２０は、さらに下部電極１９が積層された状態、図２１は、さらに圧電素子６が積層された状態（下部電極１９は示していない）、図２２は、さらに上部電極２０が積層された状態（下部電極１９と圧電素子６は示していない）、図２３は、さらに端子３１が積層された状態である（下部電極１９，圧電素子６および上部電極２０は示していない）。また、図２４は、上記各プレートの積層体の透視図である。図２４において、斜線部３２は、ケース部材２３が貼着される領域を示している。

この記録ヘッドは、流路形成部３０に、ダンパ室形成板２１がなく、圧力発生室形成板１０のインク貯留室４に対応する部分にダンパ室７が形成されている。また、圧力発生室形成板１０のケース部材２３と貼着される領域である斜線部３２に対応する部分に、ダンパ室７が存在していない。さらに、インク貯留室形成板１６に肉抜き部３３が形成され、供給口形成板１８より上側に積層されるプレートには、上記肉抜き部３３内を外部と連通させる第３外部連通孔３４が穿設されている。それ以外は、上記第１の実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。

この記録ヘッドでは、圧力発生室形成板１０のケース部材２３と貼着される領域の近傍において空間部が存在しない構造であり、ケース部材２３と接着する際十分に接着圧力を加えることができる。また、圧力発生室形成板１０にダンパ室７が形成され、この圧力発生室形成板１０がダンパ室形成板を兼ねているため、構造がシンプルになるとともに、記録ヘッドを構成するプレート数も少なくてすみ、コスト面で有利であり、記録ヘッド小型化の面でも有利である。しかも、インク貯留室形成板１６に肉抜き部３３を設けたため、インク貯留室形成板１６の肉厚が全体に均一に近くなり、焼成時の反りを防止できる。それ以外は、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏する。

図２５は、本発明の第３の実施の形態の液体噴射装置を示す。
ここで、図２６〜図３３に、各プレートの平面図を示す。図２６は、ノズルプレート１７であり、図２７は、上記ノズルプレート１７に供給口形成板１８が積層された状態、図２８は、さらに流路形成板３５が積層された状態、図２９は、さらに振動板１１および接着部基板３６が積層された状態、図３０は、さらに下部電極１９が積層された状態、図３１は、さらに圧電素子６が積層された状態（下部電極１９は示していない）、図３２は、さらに上部電極２０が積層された状態（下部電極１９と圧電素子６は示していない）、図３３は、さらに端子３１が積層された状態である（下部電極１９，圧電素子６および上部電極２０は示していない）。また、図３４は、上記各プレートの積層体の透視図である。図３４において、斜線部３２は、ケース部材２３が貼着される領域を示している。

この記録ヘッドでは、流路形成部３０が、圧力発生室２ならびにインク貯留室４が形成された流路形成板３５と、圧力発生室２とノズル開口３を連通させるノズル連通路８ならびにインク貯留室４のインクを圧力発生室２に供給する供給口９が形成された供給口形成板１８とが積層されてなる。また、振動板１１の板面に、厚みを有するプレート部材として接着部基板３６が積層されている。この接着部基板３６は、ケース部材２３が貼着される領域に対応する枠状を呈している。さらに、振動板１１上部のインク貯留室４に対応する部分に空間３７が形成され、インク貯留室４内の圧力変動により振動板１１が弾性変形して上記空間３７が上記圧力変動を吸収するようになっている。それ以外は、上記第１の実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。

上記記録ヘッドでは、厚みを有する部材として接着部基板３６を積層していることから、接着部基板３６により確実にケース部材２３との接着面の平坦度を確保するとともに、ケース部材２３との接着において十分な接着圧力を加えることができる。また、１枚の流路形成板３５に圧力発生室２とインク貯留室４とが形成されているとともに、振動板１１上部の空間３７がダンパ室として機能することから、ダンパ室形成板やダンパ板を積層する必要がなく、構造がシンプルになるとともに、記録ヘッドを構成するプレート数も少なくてすみ、コスト面で有利であり、記録ヘッドの小型化の面でも有利である。さらに、振動板１１がダンパ板として機能することから、ダンパ効果に優れている。それ以外は、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏する。

なお、上記各実施の形態では、本発明を撓み振動モードの圧電振動子が用いられたインクジェット式記録ヘッドに適用した例を示したが、これに限定するものではなく、縦振動モードの圧電振動子が用いられたインクジェット式記録ヘッドに適用することもできるし、圧力発生素子として流路内のインクを加熱する加熱素子が用いられた記録ヘッドに適用することも可能である。

また、上記各実施の形態では、本発明の液体噴射装置を、インクジェット式記録ヘッドに適用した例を示したが、これに限定するものではなく、例えば、吐出する液体をガソリン等の燃料とし、内燃機関の燃料噴射装置として用いることもできる。さらに、透明基板上にマトリックス状に形成された透明電極の上に有機発光層を形成する表示体の、有機発光層の形成等にも応用することができる。このように、本発明の液体噴射装置では、噴射する液体として各種の液体を適用することができ、各種の産業分野に応用することが可能である。

（発明の効果）
以上のように、本発明の液体噴射装置によれば、積層体のケース部材と貼着される領域において、上記積層体に厚みを有するプレート部材が含まれていることから、上記厚みを有するプレート部材は、焼成による反りが生じにくく、破損もしにくいため、ケース部材との接着面の平坦度が確保されるとともに、ケース部材と接着する際に十分な接着圧力を加えることができる。したがって、記録ヘッドとケースとの接合強度を十分確保できるようになる。

２ 圧力発生室、４ インク貯留室、６ 圧電素子、１１ 振動板、１７ ノズルプレート、２１ ダンパ室形成板、２３ ケース部材、３０ 流路形成部。

Claims (7)

1. ノズル開口が形成されたセラミックス製のノズルプレートと、
   前記ノズル開口に連通する圧力発生室、前記圧力発生室に液体を供給する液体貯留室および前記液体貯留室を連通する供給口が形成されたセラミックス製の流路形成部と、
   前記圧力発生室の一方面を封止するセラミックス製の振動板と、
   前記振動板の上面に形成された下部電極と、
   前記圧力発生室に圧力を発生させる圧力発生素子と、
   前記圧力発生素子の上面に形成された上部電極と、
   を備えた液体噴射ヘッドであって、
   前記流路形成部において、流路ではない独立区間は前記ノズルプレートと反対側に大気開放されており、且つ前記大気開放の連通路の少なくとも一部は前記圧力発生素子、前記下部電極と前記上部電極が存在しないところまで延長されており、
   前記ノズルプレート、前記流路形成部および前記振動板が、焼成により一体的に形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 前記流路形成部が、圧力発生室が形成された圧力発生室形成板と、前記圧力発生室とノズル開口を連通させるノズル連通路ならびに液体貯留室が形成された液体貯留室形成板と、前記液体貯留室から圧力発生室に液体を供給する供給口ならびにノズル開口と圧力発生室を連通させるノズル連通路が形成された供給口形成板を含む請求項１記載の液体噴射ヘッド。
3. 外部と連通させる連通孔と液体貯留室内の圧力変動を吸収するダンパ室が形成されたダンパ室形成板を含む前記流路形成部において、前記独立区間は、前記連通孔を介して大気開放されていることを特徴とする請求項１又は2に記載の液体噴射ヘッド。
4. 外部と連通させる連通孔、液体貯留室内の圧力変動を吸収するダンパ室および圧力発生室が形成された圧力発生室形成板を含む前記流路形成部において、前記独立区間は、前記連通孔を介して大気開放されていることを特徴とする請求項１又は2に記載の液体噴射ヘッド。
5. 前記セラミックスはジルコニアであることを特徴とする請求項１乃至４何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
6. 前記流路形成部は、２０μｍ以上の厚みを有することを特徴とする請求項１乃至5何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
7. 請求項１乃至６何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする液体噴射装置。

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