JPH10305578A - インクジェット式記録ヘッド - Google Patents

インクジェット式記録ヘッド

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JPH10305578A
JPH10305578A JP10029414A JP2941498A JPH10305578A JP H10305578 A JPH10305578 A JP H10305578A JP 10029414 A JP10029414 A JP 10029414A JP 2941498 A JP2941498 A JP 2941498A JP H10305578 A JPH10305578 A JP H10305578A
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ink jet
cap
jet recording
flow path
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JP10029414A
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English (en)
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Kazuhiko Fujimori
Tsutomu Hashizume
Yoshinao Miyata
Soichi Moriya
Katsuto Shimada
Koji Sumi
Shiro Yazaki
壮一 守谷
佳直 宮田
勝人 島田
勉 橋爪
士郎 矢崎
一彦 藤森
浩二 角
Original Assignee
Seiko Epson Corp
セイコーエプソン株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 記録ヘッドを構成する材料の熱膨張特性の相
違による記録ヘッドの歪みと、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
作不良を同時に解消したインクジェット式記録ヘッドを
提供すること。 【解決手段】 ノズル開口に連通する圧力発生室の一部
を構成して少なくとも上面が下電極として作用する振動
板と、該振動板の表面に形成された圧電体膜及び該圧電
体膜の表面に形成された上電極からなり且つ前記圧力発
生室に対向する領域に形成された圧電体能動部とからな
る圧電振動子を備えるインクジェット式記録ヘッドにお
いて、前記圧電体膜14側に接合され、その運動を阻害
しない程度の空間21を確保した状態で当該空間21を
密封するキャップ部材20を具備し、このキャップ部材
20の前記空間21に乾燥した流体を封入することによ
り圧電体能動部が外部と遮断され、外部環境に起因する
動作不良が防止される。

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、圧力
発生室を備えこのインクを圧電振動子により加圧するア
クチュエータユニット等をセラミックスの焼成技術によ
り構成できるため、製造工程の簡素化を図ることができ
るものの、アクチュエータユニットにより加圧されたイ
ンクをインク滴として吐出させるノズルプレートが金属
板で構成され、両者を接着剤層を介して一体に固定して
記録ヘッドに構成されているため、セラミックスと金属
との熱膨張率の相違により記録ヘッド全体に反りが生
じ、インク滴の吐出不良や、印字品質の低下を招く等の
問題がある。
【0004】このような問題を解消するため、特開平6-
122197号公報に見られるようにアクチュエータユニット
の圧電振動子固定面に、圧電振動子の振動を阻害しない
断面「コ」の字状の熱膨張特性調整部材を固定し、熱膨
張差に起因する記録ヘッド全体の歪みを防止することが
提案されている。
【0005】ところで、このようなたわみ振動の圧電振
動子を用いた記録ヘッドは、たわみ領域を確保する関係
上、縦振動モードの圧電振動子を使用した記録ヘッドに
比較して圧力発生室の開口面積が大きくなり、第1の記
録ヘッドに比較して記録密度が低下するという問題があ
る。
【0006】このような問題を解消するため、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
る手法が採られている。これによれば、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。
【0007】
【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6-122187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。
【0008】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記録ヘッドを構
成する材料の熱膨張特性の相違による記録ヘッドの歪み
と、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同時に解消したイ
ンクジェット式記録ヘッドを提供することである。
【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の
一部を構成して少なくとも上面が下電極として作用する
振動板と、該振動板の表面に形成された圧電体膜及び該
圧電体膜の表面に形成された上電極からなり且つ前記圧
力発生室に対向する領域に形成された圧電体能動部とか
らなる圧電振動子を備える流路形成基板を具備するイン
クジェット式記録ヘッドにおいて、前記流路形成基板の
前記圧電体膜側に接合され、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前記空間に乾燥した流
体を封入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。
【0010】かかる第1の態様では、圧電体能動部が外
部と遮断され且つ圧電体能動部が乾燥雰囲気中に保持さ
れるので、外部環境の変化に起因する動作不良が防止さ
れる。
【0011】本発明の第2の態様は、第1の態様におい
て、前記流体が、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。
【0012】かかる第2の態様では、圧電体能動部が不
活性ガス雰囲気下に保持され、外部環境変化から隔離さ
れる。
【0013】本発明の第3の態様は、第1の態様におい
て、前記流体が、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。
【0014】かかる第3の態様では、主に酸化物から形
成される圧電体膜の劣化が防止される。
【0015】本発明の第4の態様は、第1の態様におい
て、前記流体が、水の蒸気圧が低下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。
【0016】かかる第4の態様では、圧電体能動部の水
分による破壊が防止される。
【0017】本発明の第5の態様は、第1の態様におい
て、前記流体が、絶縁液体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。
【0018】かかる第5の態様では、圧電体能動部が絶
縁流体雰囲気内に保持され、外部環境変化から隔離され
る。
【0019】本発明の第6の態様は、第5の態様におい
て、前記絶縁液体が、シリコーンオイルまたはフッ素系
不活性液体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。
【0020】かかる第6の態様では、圧電体能動部が、
シリコーンオイルまたはフッ素系不活性液により外部か
ら隔離される。
【0021】本発明の第7の態様は、第1〜6の何れか
の態様において、前記キャップ部材が、前記空間に前記
流体を封入するためのガス置換孔を有し、前記流体を封
入した後、当該ガス置換孔を封止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。
【0022】かかる第7の態様では、キャップ部材側か
ら空間内に流体を充填し、ガス置換孔を封止するだけ
で、隔離雰囲気が容易に形成できる。
【0023】本発明の第8の態様は、第1〜6の何れか
の態様において、前記流路形成基板が、前記空間に前記
流体を封入するためのガス置換孔を有し、前記流体を封
入した後、当該ガス置換孔を封止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。
【0024】かかる第8の態様では、流路形成基板側か
ら流体が封入できる。
【0025】本発明の第9の態様は、第8の態様におい
て、前記流路形成基板の前記ガス置換孔は、前記圧力発
生室と共に形成されたダミーの圧力発生室を用いている
ことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【0026】かかる第9の態様では、ダミーの圧力発生
室によりガス置換孔を容易に形成することができる。
【0027】本発明の第10の態様は、第1〜6の何れ
かの態様において、前記キャップ部材は、前記圧電体振
動子に駆動信号を供給するフレキシブルケーブルの引出
し用の開口を備え、当該開口を介して前記空間に前記流
体を封入した後、当該開口を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。
【0028】かかる第10の態様では、フレキシブルケ
ーブル引き出し用開口を用いて容易に密封空間を形成す
ることができる。
【0029】本発明の第11の態様は、第7〜10の何
れかの態様において、前記キャップ部材の前記空間を封
止する手段が、接着剤またはモールド剤であることを特
徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【0030】かかる第11の態様では、接着剤またはモ
ールド剤によって、密封空間を容易に形成できる。
【0031】本発明の第12の態様は、第7〜11の何
れかの態様において、前記キャップ部材の前記空間を封
止する手段が、蓋部材を含むことを特徴とするインクジ
ェット式記録ヘッドにある。
【0032】かかる第12の態様では、蓋部材によっ
て、容易に密封空間を形成できる。
【0033】本発明の第13の態様は、第1〜12の何
れかの態様において、前記キャップ部材は、前記流路形
成基板に接合されることにより当該流路形成基板を補強
する構造を有する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。
【0034】かかる第13の態様では、キャップ部材に
より、流路形成基板が補強され、ヘッドの歪みが防止で
きる。
【0035】本発明の第14の態様は、第1〜13の何
れかの態様において、前記キャップ部材と前記流路形成
基板との接合は接着剤層を介して行われ、当該接着剤層
は、接合部から前記キャップ部材の内面まで連続して設
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。
【0036】かかる第14の態様では、キャップ部材と
接着剤層との界面から水分の侵入が防止される。
【0037】本発明の第15の態様は、第1〜14の何
れかの態様において、前記キャップ部材は樹脂成形品で
あり、当該キャップ部材と前記流路形成基板との接合は
前記樹脂成形品の材質と類似の組成を有する接着剤層を
介して行わ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。
【0038】かかる第15の態様では、キャップ部材と
接着剤層との界面から水分の侵入が防止される。
【0039】本発明の第16の態様は、第1〜14の何
れかの態様において、前記キャップ部材は、透明材料に
より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。
【0040】かかる第16の態様では、例えば、レーザ
ー光等を用いてキャップ部材の外側から圧電体能動部の
変位を検知することができ、インクを充填することな
く、駆動試験を行うことができる。
【0041】本発明の第17の態様は、第1〜16の何
れかの態様において、前記キャップ部材により密封され
た前記空間の一部と前記圧力発生室との境界は、前記振
動板または当該振動板の厚さ方向の一部を除去したもの
を介して区画されており、当該境界部の前記振動板また
は当該振動板の厚さ方向の一部を除去したものの厚さ
は、2×10-6以下であり、前記圧力発生室には、染料
又は顔料を含む液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。
【0042】かかる第17の態様では、密封空間とイン
クを充填した領域とが薄膜を介して相対峙している。
【0043】本発明の第18の態様は、第1〜17の何
れかの態様において、前記圧力発生室がシリコン単結晶
基板に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。
【0044】かかる第18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。
【0045】本発明の第19の態様は、第1〜18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。
【0046】かかる第19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。
【0047】本発明の第20の態様は、第1〜18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。
【0048】かかる第20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。
【0049】
【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。
【0050】(実施形態1)図1、図2は、それぞれ本
発明の一実施形態を示すものであって、流路形成基板1
は、シリコン単結晶基板をエッチングして、一方の表面
を開口面2とし、裏面に酸化シリコン等の弾性膜3を形
成するように複数列、この実施形態では2列の圧力発生
室4、4、‥‥、5、5、‥‥と、これら圧力発生室
4、5にインクを供給するリザーバ6、7と、さらにこ
れら圧力発生室4、5とリザーバ6、7とを一定の流体
抵抗で連通させるインク供給口8、9とが形成されてい
る。
【0051】この開口面2側には、圧力発生室4、5の
一端側で連通するようにノズル開口10、11が穿設さ
れた不錆鋼等からなるノズルプレート12が接着層や熱
溶着フィルムを介して固定されている。
【0052】一方、弾性膜3の表面には金属層からなる
下電極13を形成し、この表面に膜形成方法で圧電体膜
14が作り付け、圧電体膜14の表面に圧力発生室4、
5の領域に合わせてセグメント電極となる上電極15、
16を形成して、圧力発生室4、5を選択的に膨張、収
縮させる圧力発生手段が作り付けられている。
【0053】これら下電極13、及び上電極15、16
の一端は、それぞれフレキシブルケーブル17、18が
接続され、外部の駆動回路から駆動信号を受けるように
構成されている。
【0054】このように構成されたヘッドユニットは、
圧電体膜側に圧力発生手段の運動を阻害しない程度の空
間21、21を確保するよう圧力発生室4、5の並び方
向の両端、及び2列の圧力発生室4、5が対向する中央
線領域で流路形成基板1に当接する当接部20a、20
b、及び20cを有し、かつ端部側にフレキシブルケー
ブル17、18の引出し用窓20d,20eを備えたキ
ャップ部材20が接着剤等で流路形成基板1に直接、ま
たは弾性膜3または圧電体膜14に固定されている。
【0055】そして、キャップ部材20と流路形成基板
1とにより形成された空間21に窒素等の不活性ガスを
封入した上で、窓20d,20eからフレキシブルケー
ブル17,18とともにモールド剤22,23で封止し
て、記録ヘッドとして構成される。
【0056】このように構成した記録ヘッドは、ホルダ
ー24に収容されてキャリッジに取付けられる。なお、
図3、図4における符号25、26は、外部のインクタ
ンクからリザーバ6、7にインクを供給するインク導入
口を示す。
【0057】また、圧電体膜14は、キャップ部材20
とモールド剤22、23とにより形成された空間21に
封入されている不活性ガスにより被われて外部環境の相
対湿度の変化に関わりなく、下電極13と上電極15、
16との間のリーク電流を増加させることがなく高い絶
縁抵抗を維持するから、一定の変位量で圧力発生室4、
5を膨張、収縮させて印字品質を維持することができ
る。
【0058】なお、上述した実施形態では、キャップ部
材とヘッドユニットにより形成された空間に不活性ガス
等の乾燥気体を注入するようにしているが、水分を含ま
ないシリコーンオイルや、フッ素系不活性液体等の絶縁
液体を封入しても同様の作用を奏する。
【0059】また、乾燥気体としては、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、圧電体膜の劣化を防止す
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。
【0060】製造方法的には、乾燥気体を用いた方が容
易であるが、モールド部に微少リークが存在する場合の
対処を考慮に入れると、絶縁液体を用いた方が絶縁液体
が水分を阻止するから好ましい。なお、絶縁液体の粘度
が高いとたわみ変化量が減るので、粘度は低い方が好ま
しい。
【0061】(実施形態2)図5、図6はそれぞれ実施
形態2に係るキャップ部材20を示すものであって、本
実施形態では、キャップ部材20に圧力発生室4、5の
並び方向の端部、及び中央線領域の当接面20a,20
b、20cに加えて、フレキシブルケーブル17、18
の引出し側の端部にフレキシブルケーブル17、18を
上方に引き出す窓20f、20gを設けるようにして当
接部20j、20kを形成し、この窓20f、20gか
らフレキシブルケーブル17、18を引出すようにした
以外は実施形態1と同様である。
【0062】本実施形態によれば、キャップ部材を空気
中で容易に固定することができる。また、ヘッドユニッ
トの周縁と、中央部をキャップ部材20により補強する
ことができ、流路形成基板1及びノズルプレート12の
反りを確実に防止することができる。
【0063】(実施形態3)図7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る。
【0064】本実施形態は、図7に示すように、ホルダ
ー30がキャップ部材を兼ねるようにしたものである。
すなわち、ホルダー30の内側には、圧力発生手段の運
動を阻害しない程度の空間31が形成されると共に、2
列の圧力発生室4、5が対向する中央線領域に流路形成
基板1に当接する当接部30aが設けられ、かつ空間3
1を画成する周壁30bの圧力発生室8,9の長手方向
両側の下端部近傍にはフレキシブルケーブル17の引出
し用窓30c,30dを設けるようにしたものであり、
その他の点については基本的には実施形態2と同様であ
る。
【0065】したがって、このホルダー30は、周壁3
0b及び中央部の当接部30aで、接着剤等を介して流
路形成基板1に直接、または弾性膜3または下電極膜1
3に固定される。また、ホルダー30と流路形成基板1
とにより形成された空間31を、例えば、窒素等の不活
性ガスで置換した上で、窓30c,30dをフレキシブ
ルケーブル17とともにモールド剤等で封止する。な
お、このホルダー30は、キャリッジに、直接取り付け
られる形態に形成されている。
【0066】このような構成にすることにより、実施形
態2と同様の効果を奏し、さらに、ホルダー30がキャ
ップ部材を兼ねているので、部品点数及び工程数を削減
することができ、コストを低減することができる。
【0067】なお、上述の実施形態では、キャップ部材
にフレキシブルケーブル17を外部に引き出す窓を設け
ていたが、フレキシブルケーブル17は、十分に薄いた
め、窓を設けなくても、外部に引き出すとができる。以
下、その実施形態について説明する。
【0068】(実施形態4)図8は、実施形態4にかか
るインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図、及び部分
断面図である。
【0069】本実施形態では、図8に示すように、キャ
ップ部材40を、内側に圧電振動子の駆動を阻害しない
程度の空間である貫通部40aを画成した第1キャップ
部材41と、この第1キャップ部材41を封止する第2
キャップ部材42とで構成し、この第1キャップ部材4
1と第2キャップ部材42とを接着剤等で固着するよう
にし、フレキシブルケーブル17を第1キャップ部材4
1及び第2キャップ部材42との間に挟持するようにし
た。また、第2キャップ部材42に、貫通部40aを封
止した空間に不活性ガス等を注入するガス置換孔42a
を設け、このガス置換孔42aから不活性ガス等を封入
して、ガス置換孔42aに蓋部材43を固着することに
よって封止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。
【0070】したがって、本実施形態によっても、実施
形態2と同様の効果を奏し、さらに、ガス置換孔42a
を封止するだけで、不活性ガスを容易に封入することが
できる。
【0071】なお、本実施形態では、ガス置換孔42a
を蓋部材43により封止するようにしたが、これに限定
されず、例えば、エポキシ接着剤等で封止するようにし
てもよい。
【0072】(実施形態5)図9は、実施形態5にかか
るインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図、及び断面
図である。
【0073】本実施形態では、図9に示すように、ガス
置換孔を第2キャップ部材42ではなく、流路形成基板
1のインクの流路が形成されていない部分、例えば、リ
ザーバ6の外周部分に設けるようにした。すなわち、下
電極13、弾性膜3、流路形成基板1及びノズルプレー
ト12に、それぞれを連通する連通孔を形成して、空間
と外部とを繋ぐガス置換路44を設けた以外は、実施形
態4と同様である。
【0074】このような構成にすることにより、ノズル
プレート側から不活性ガス等を封入することができる。
【0075】(実施形態6)図10は、実施形態5にか
かるインクジェット式記録ヘッドの断面図である。
【0076】本実施形態では、図10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1
2をダミーの圧力発生室4Aとし、この部分の弾性膜3
及び下電極に貫通孔を形成し、ダミーの圧力発生室4A
に連通するガス置換孔45をノズルプレート12に設け
た以外は、実施形態4と同様である。
【0077】このような構成にすることにより、特別の
ガス置換路を形成することなく、ガス置換通路を形成す
ることができる。
【0078】なお、ダミーの圧力発生室4Aに対向する
領域にダミーの圧電体能動部を形成してもよい。
【0079】(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。
【0080】例えば、上述の実施形態において、キャッ
プ部材と流路形成基板とは、接合部に接着剤を介して固
着するようにしているが、その際、図11に示すよう
に、接着剤の層46を、キャップ部材50の内面まで連
続して設けるようにしてもよい。これにより、キャップ
部材50と接着剤層46との界面から空間内に水分等が
侵入するのを防ぐことができる。この場合、キャップ部
材50の内面全体に設けるのが最も好ましいが、内面の
ある程度の領域に形成しても効果を奏することはいうま
でもない。
【0081】また、キャップ部材の材質は、特に限定さ
れないが、例えば、樹脂材料で成形するようにしてもよ
い。この場合、キャップ部材と流路形成基板との接合
を、キャップ部材の材質と類似の組成を有する接着剤を
介して行うことが好ましい。これにより、接着剤が硬化
したときに、接着剤とキャップ部材とが一体化し、接着
剤とキャップ部材との界面を水分が通過するのを防止す
ることができる。
【0082】さらに、キャップ部材を、ガラス材料、透
明樹脂等の透明材料で形成するようにしてもよい。これ
により、キャップ部材の外側から、レーザー光等を用い
て圧力発生手段の変位量の測定を行うことができる。す
なわち、圧力発生室にインクを充填してインクを吐出さ
せることなく、吐出量等の検査を容易に行うことができ
る。
【0083】さらに、上述した実施形態では、流路形成
基板1に圧力発生室4,5と共にリザーバ6,7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1に重ねて設けてもよい。
【0084】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12に示す。この実施形態では、
ノズル開口11Aが穿設されたノズル基板12Aと流路
形成基板1A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170が挟
持され、これらを貫通するように、圧力発生室4Aとノ
ズル開口11A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
190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4A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。
【0085】また、封止板160には供給インク室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12
Aとの間に位置するインク室側板190には各供給イン
ク室32に対向する位置に貫通部35が形成され、イン
ク滴吐出の際に発生するノズル開口11A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。
【0086】このような実施形態においても、流路形成
基板1Aの開口面とは反対側の面に、上述のようなキャ
ップ部材を固着することにより、圧電体能動部を外部と
容易に遮断することができ、外部環境の変化に起因する
動作不良を防止することができる。
【0087】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。
【0088】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。
【0089】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、圧
電体能動部側にその運動を阻害しない程度の空間を確保
するキャップ部材を圧電体能動部の振動に関与しない領
域で流路形成基板に固定するとともに、空間に乾燥流体
を封入して封止するようにしたので、流路形成基板とノ
ズルプレートとの熱膨張差により両者間に発生した不均
等な応力をキャップ部材で受けて流路形成基板やノズル
プレートを可及的に平板状に維持できるばかりでなく、
キャップ部材とモールド剤との空間の乾燥流体により外
部環境の相対湿度の変化に関わりなく、電極間のリーク
電流の増加を防止し、高い絶縁抵抗を維持し、素子の破
壊を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
記録ヘッドの断面図である。
【図3】同上記録ヘッドを、キャップ部材を上側とし、
かつモールド前の状態で示す図である。
【図4】同上記録ヘッドのキャップ部材の一実施例を、
記録ヘッドとの当接面を上側にして示す図である。
【図5】本発明の実施形態2にかかるインクジェット式
記録ヘッドを、キャップ部材を上側とし、かつモールド
前の状態で示す図である。
【図6】本発明の実施形態2にかかるインクジェット式
記録ヘッドを、記録ヘッドとの当接面を上側にして示す
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8】本発明の実施形態4にかかるインクジェット式
記録ヘッドの分解斜視図及び断面図である。
【図9】本発明の実施形態5にかかるインクジェット式
記録ヘッドの分解斜視図及び断面図である。
【図10】本発明の実施形態5にかかるインクジェット
式記録ヘッドの断面図である。
【図11】本発明の他の実施形態にかかるインクジェッ
ト式記録ヘッドの部分断面図である。
【図12】本発明の他の実施形態にかかるインクジェッ
ト式記録ヘッドの部分断面図である。
【符号の説明】
1 インク圧力発生室基板 3 弾性膜 4、5 圧力発生室 6、7 リザーバ 8、9 インク供給口 10、11 ノズル開口 12 ノズルプレート 13 下電極 14 圧電体膜 15、16 上電極 17、18 フレキシブルケーブル 20 キャップ部材 21 不活性ガス注入空間 22、23 モールド剤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角 浩二 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 矢崎 士郎 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 守谷 壮一 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 橋爪 勉 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

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ノズル開口に連通する圧力発生室の一部
    を構成して少なくとも上面が下電極として作用する振動
    板と、該振動板の表面に形成された圧電体膜及び該圧電
    体膜の表面に形成された上電極からなり且つ前記圧力発
    生室に対向する領域に形成された圧電体能動部とからな
    る圧電振動子を備える流路形成基板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体膜側に接合され、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前
    記空間に乾燥した流体を封入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。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記流体が、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。
  3. 【請求項3】 請求項1において、前記流体が、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。
  4. 【請求項4】 請求項1において、前記流体が、水の蒸
    気圧が低下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。
  5. 【請求項5】 請求項1において、前記流体が、絶縁液
    体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5において、前記絶縁液体が、シ
    リコーンオイルまたはフッ素系不活性液体であることを
    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、前記キ
    ャップ部材が、前記空間に前記流体を封入するためのガ
    ス置換孔を有し、前記流体を封入した後、当該ガス置換
    孔を封止す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1〜6の何れかにおいて、前記流
    路形成基板が、前記空間に前記流体を封入するためのガ
    ス置換孔を有し、前記流体を封入した後、当該ガス置換
    孔を封止す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8において、前記流路形成基板の
    前記ガス置換孔は、前記圧力発生室と共に形成されたダ
    ミーの圧力発生室を用いてい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1〜6の何れかにおいて、前記
    キャップ部材は、前記圧電体振動子に駆動信号を供給す
    るフレキシブルケーブルの引出し用の開口を備え、当該
    開口を介して前記空間に前記流体を封入した後、当該開
    口を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。
  11. 【請求項11】 請求項7〜10の何れかにおいて、前
    記キャップ部材の前記空間を封止する手段が、接着剤ま
    たはモールド剤であ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7〜11の何れかにおいて、前
    記キャップ部材の前記空間を封止する手段が、蓋部材を
    含むことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
  13. 【請求項13】 請求項1〜12の何れかにおいて、前
    記キャップ部材は、前記流路形成基板に接合されること
    により当該流路形成基板を補強する構造を有するもので
    あることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
  14. 【請求項14】 請求項1〜13の何れかにおいて、前
    記キャップ部材と前記流路形成基板との接合は接着剤層
    を介して行われ、当該接着剤層は、接合部から前記キャ
    ップ部材の内面まで連続して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。
  15. 【請求項15】 請求項1〜14の何れかにおいて、前
    記キャップ部材は樹脂成形品であり、当該キャップ部材
    と前記流路形成基板との接合は前記樹脂成形品の材質と
    類似の組成を有する接着剤層を介して行われていること
    を特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
  16. 【請求項16】 請求項1〜14の何れかにおいて、前
    記キャップ部材は、透明材料により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。
  17. 【請求項17】 請求項1〜16の何れかにおいて、前
    記キャップ部材により密封された前記空間の一部と前記
    圧力発生室との境界は、前記振動板または当該振動板の
    厚さ方向の一部を除去したものを介して区画されてお
    り、当該境界部の前記振動板または当該振動板の厚さ方
    向の一部を除去したものの厚さは、2×10-6以下であ
    り、前記圧力発生室には、染料又は顔料を含む液体が充
    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。
  18. 【請求項18】 請求項1〜17の何れかにおいて、前
    記圧力発生室がシリコン単結晶基板に異方性エッチング
    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。
  19. 【請求項19】 請求項1〜18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。
  20. 【請求項20】 請求項1〜18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。
JP10029414A 1997-03-03 1998-02-12 インクジェット式記録ヘッド Pending JPH10305578A (ja)

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US09/033,086 US6109736A (en) 1997-03-03 1998-03-02 Ink jet recording head containing a sealed fluid for protecting a piezoelectric vibrator
EP19980103592 EP0863007B1 (en) 1997-03-03 1998-03-02 Ink jet recording head

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