JP2002067309A

JP2002067309A - 液体噴射装置

Info

Publication number: JP2002067309A
Application number: JP2000254362A
Authority: JP
Inventors: Munehide Kanetani; 宗秀金谷
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-08-24
Filing date: 2000-08-24
Publication date: 2002-03-05
Anticipated expiration: 2020-08-24
Also published as: JP4724905B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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る液体噴射装置を提供する。【解決手段】ノズルプレート１７と、圧力発生室２な
らびにインク貯留室４が形成されて上記ノズルプレート
１７に積層された流路形成部３０と、上記流路形成部３
０に積層された振動板１１と、上記圧力発生室２に圧力
を発生させる圧電素子６と、上記ノズルプレート１７と
流路形成部３０と振動板１１を含む積層体が貼着される
ケース部材２３とを備え、上記積層体のケース部材２３
と貼着される領域において、上記積層体に、厚みを有す
るプレート部材としてダンパ室形成板２１を含めたこと
により、ケース部材３２との接着面の平坦度が確保され
るとともに、ケース部材３２と接着する際に十分な接着
圧力を加えることができ、記録ヘッドとケース部材３２
との接合強度を十分確保できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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。

【０００２】

【従来の技術】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。

【０００３】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１
０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。

【０００４】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。

【０００５】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１
６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１
８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１
８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。

【０００６】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。

【０００７】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１
０，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１
３，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１
５を介して接合されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】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。

【０００９】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１
０，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１
６，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。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】

【課題を解決するための手段】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を詳
しく説明する。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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１
９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。

【００３１】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１
７，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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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１
９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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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１
６，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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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２
３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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】また、上記第１および第２外部連通孔２
４，２５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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】また、上記記録ヘッドでは、流路形成部３
０，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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】この記録ヘッドでは、圧力発生室形成板１
０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。

【００５４】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３
３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。

【００５５】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２
３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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】

【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。

【図面の簡単な説明】

【図１】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。

【図２】上記液体噴射装置のＡ−Ａ断面図である。

【図３】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。

【図４】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。

【図５】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。

【図６】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。

【図７】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。

【図８】さらに振動板が積層された状態を示す平面図で
ある。

【図９】さらに下部電極が積層された状態を示す平面図
である。

【図１０】さらに圧電素子が積層された状態を示す平面
図である。

【図１１】さらに上部電極が積層された状態を示す平面
図である。

【図１２】さらに端子が積層された状態を示す平面図で
ある。

【図１３】上記各プレートの積層体の透視図である。

【図１４】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。

【図１５】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。

【図１６】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。

【図１７】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。

【図１８】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。

【図１９】さらに振動板が積層された状態を示す平面図
である。

【図２０】さらに下部電極が積層された状態を示す平面
図である。

【図２１】さらに圧電素子が積層された状態を示す平面
図である。

【図２２】さらに上部電極が積層された状態を示す平面
図である。

【図２３】さらに端子が積層された状態を示す平面図で
ある。

【図２４】上記各プレートの積層体の透視図である。

【図２５】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。

【図２６】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。

【図２７】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。

【図２８】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。

【図２９】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。

【図３０】さらに下部電極が積層された状態を示す平面
図である。

【図３１】さらに圧電素子が積層された状態を示す平面
図である。

【図３２】さらに上部電極が積層された状態を示す平面
図である。

【図３３】さらに端子が積層された状態を示す平面図で
ある。

【図３４】上記各プレートの積層体の透視図である。

【図３５】従来例の液体噴射装置を示す断面図である。

【図３６】他の従来例の液体噴射装置を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

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

【特許請求の範囲】

【請求項１】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特徴と
する液体噴射装置。
【請求項２】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
板を含む請求項１記載の液体噴射装置。
【請求項３】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
板とを含む請求項２記載の液体噴射装置。
【請求項４】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請求項３記載
の液体噴射装置。
【請求項５】供給口形成板がダンパ板を兼ねている請
求項３または４記載の液体噴射装置。
【請求項６】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
る請求項３記載の液体噴射装置。
【請求項７】上記厚みを有するプレート部材が圧力発
生室形成板である請求項２〜６のいずれか一項に記載の
液体噴射装置。
【請求項８】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請求項１記載の
液体噴射装置。
【請求項９】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
成板とを含む請求項８記載の液体噴射装置。
【請求項１０】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請求項９記
載の液体噴射装置。
【請求項１１】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
貼着される請求項１〜１０のいずれか一項に記載の液体
噴射装置。
【請求項１２】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請求項１〜
３のいずれか一項に記載の液体噴射装置。
【請求項１３】厚みを有するプレート部材の厚みが２
０μｍ以上である請求項１〜１２のいずれか一項に記載
の液体噴射装置。