JP3402349B2 - 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Info
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- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
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- B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
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- B41J2/055—Devices for absorbing or preventing back-pressure
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- B41J2/14233—Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
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- B41J2002/14419—Manifold
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
- Ink Jet (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット式
記録装置のインクジェット式記録ヘッド、より詳細には
インク滴を吐出させるための圧力を発生するインクキャ
ビティにインクを供給するインクリザーバの構造に関す
る。
記録装置のインクジェット式記録ヘッド、より詳細には
インク滴を吐出させるための圧力を発生するインクキャ
ビティにインクを供給するインクリザーバの構造に関す
る。
【０００２】
【従来技術】インクジェット式記録ヘッドは、インクが
満たされたインクキャビティーを加圧することでノズル
開口からインクを吐出させ、記録紙に画像を記録する装
置である。近年、インクジェットブリンタのカラー化、
低価格化に伴い、インクジェットヘッドに対してノズル
開口の高密度化やヘッド全体の小型化の要求が高まって
いる。これを実現するためにインク滴を吐出するために
インクを加圧する空間、いわゆるインクキャビティー等
のインク流路を構成するスペーサを、シリコン単結晶基
板をアルカリ液によりエッチングして結晶軸の方向によ
るエッチングレートの相違を利用する異方性エッチング
により構成することが行われている。
満たされたインクキャビティーを加圧することでノズル
開口からインクを吐出させ、記録紙に画像を記録する装
置である。近年、インクジェットブリンタのカラー化、
低価格化に伴い、インクジェットヘッドに対してノズル
開口の高密度化やヘッド全体の小型化の要求が高まって
いる。これを実現するためにインク滴を吐出するために
インクを加圧する空間、いわゆるインクキャビティー等
のインク流路を構成するスペーサを、シリコン単結晶基
板をアルカリ液によりエッチングして結晶軸の方向によ
るエッチングレートの相違を利用する異方性エッチング
により構成することが行われている。
【０００３】図１５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形成されたスペーサＳを使用し
たインクジェット式記録ヘッドの一例を示すものであっ
て、略長方形のインクキャビティーＡがその短辺方向に
一定ピッチで複数設け、またインクキャビティーＡの長
辺方向のー端にインク供給口Ｂを介してインクリザーバ
ーＣを連通させ、さらにインクキャビティーＡの他端に
インクを吐出するノズル開口Ｄに連通させて構成されて
いる。
ッチングすることにより形成されたスペーサＳを使用し
たインクジェット式記録ヘッドの一例を示すものであっ
て、略長方形のインクキャビティーＡがその短辺方向に
一定ピッチで複数設け、またインクキャビティーＡの長
辺方向のー端にインク供給口Ｂを介してインクリザーバ
ーＣを連通させ、さらにインクキャビティーＡの他端に
インクを吐出するノズル開口Ｄに連通させて構成されて
いる。
【０００４】この記録ヘッドのインクキャビティーＡ等
の流路を形成しているスペーサＳは、一方の面には、弾
性板Ｅが、また他方の面にはノズル開口Ｄを備えたノズ
ル開口プレートＧが固定されている。弾性板Ｅには、そ
の表面に共通電極となる下電極Ｈが、その表面にはイン
クキャビティーＡに対応して形成され圧電体膜Ｊが、さ
らに最上層には各々のインクキャビティーＡに対応して
形成さセグメント電極となる上電極Ｋが形成されてい
る。
の流路を形成しているスペーサＳは、一方の面には、弾
性板Ｅが、また他方の面にはノズル開口Ｄを備えたノズ
ル開口プレートＧが固定されている。弾性板Ｅには、そ
の表面に共通電極となる下電極Ｈが、その表面にはイン
クキャビティーＡに対応して形成され圧電体膜Ｊが、さ
らに最上層には各々のインクキャビティーＡに対応して
形成さセグメント電極となる上電極Ｋが形成されてい
る。
【０００５】そしてこれら電極には、やはり弾性板Ｅの
表面に形成された導電パターンＬを介して外部から駆動
信号が供給される。またこれら導電パターンＬと外部駆
動回路と接続するフレキシブルケーブルを接続するため
の端子が通常、記録ヘッドの端部に設けられている。一
方、このように構成されたインクジェット式記録ヘッド
は、多数のインクキャビティーＡを加圧した場合、ノズ
ル開口Ｄから吐出したインク以外のインクが、インク供
給口ＢからインクリザーバーＣに逆流する。インクがイ
ンクリザーバーＣに大量に逆流すると、インクリザーバ
ーＣの圧力が高まり、加圧していないインクキャビティ
ーＡへと流入し、加圧していないインクキャビティーＡ
のノズル開口Ｄからインク滴が吐出してしまうことにな
る。このようなインクリザーバを介してのクロストーク
は、インクジェット記録ヘッドにとっては好ましくない
現象の一つである。
表面に形成された導電パターンＬを介して外部から駆動
信号が供給される。またこれら導電パターンＬと外部駆
動回路と接続するフレキシブルケーブルを接続するため
の端子が通常、記録ヘッドの端部に設けられている。一
方、このように構成されたインクジェット式記録ヘッド
は、多数のインクキャビティーＡを加圧した場合、ノズ
ル開口Ｄから吐出したインク以外のインクが、インク供
給口ＢからインクリザーバーＣに逆流する。インクがイ
ンクリザーバーＣに大量に逆流すると、インクリザーバ
ーＣの圧力が高まり、加圧していないインクキャビティ
ーＡへと流入し、加圧していないインクキャビティーＡ
のノズル開口Ｄからインク滴が吐出してしまうことにな
る。このようなインクリザーバを介してのクロストーク
は、インクジェット記録ヘッドにとっては好ましくない
現象の一つである。
【０００６】このような問題を解消するためにインクリ
ザーバーＣの圧力上昇を抑制する必要があるため、弾性
板ＥのインクリザーバーＣに対向する領域に、インクキ
ャビティーＡからのインクの逆流に起因する圧力上昇で
変形し易い薄肉部Ｍが設けられている。
ザーバーＣの圧力上昇を抑制する必要があるため、弾性
板ＥのインクリザーバーＣに対向する領域に、インクキ
ャビティーＡからのインクの逆流に起因する圧力上昇で
変形し易い薄肉部Ｍが設けられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、インクタン
ク等の交換によりインクジェット式ヘッドにインクを導
入する際には、ノズル開口Ｄから強い負圧を作用させて
インクタンクのインクを記録ヘッドの流路に強制的に流
入させる操作が必要となる。インク導入時の負圧により
弾性板ＥのインクリザーバーＣに対向する領域が、つま
り薄肉部Ｍが変形し、これに作り付けられている下電極
Ｈ、圧電体膜Ｊ、上電極Ｋも大きく変形して大きな応力
を受け、上電極Ｋが断線しやすいという問題がある。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、クロストークを可及的に防止
しつつ、断線等を防止することができるインクジェット
式記録ヘッドを提供するところにある。
ク等の交換によりインクジェット式ヘッドにインクを導
入する際には、ノズル開口Ｄから強い負圧を作用させて
インクタンクのインクを記録ヘッドの流路に強制的に流
入させる操作が必要となる。インク導入時の負圧により
弾性板ＥのインクリザーバーＣに対向する領域が、つま
り薄肉部Ｍが変形し、これに作り付けられている下電極
Ｈ、圧電体膜Ｊ、上電極Ｋも大きく変形して大きな応力
を受け、上電極Ｋが断線しやすいという問題がある。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、クロストークを可及的に防止
しつつ、断線等を防止することができるインクジェット
式記録ヘッドを提供するところにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、請求項１の発明は、インク
をインク滴として吐出する複数のノズル開口が形成さ
れ、スペーサの一方の面を封止するノズルプレートと、
前記ノズル開口に各々連通し、インクを加圧する略長方
形状で、かつその短辺方向に一定ピッチで配列されたイ
ンクキャビティー、該インクキャビティーに連通し、イ
ンクを供給するインク供給口、及び該インク供給口に連
通し、複数のインクキャビティにインクを供給するイン
クリザーバーを備えた前記スペーサと、前記インクキャ
ビティーに圧力変化を起こさせ、前記スペーサの他面を
封止する弾性板と、該弾性板の表面に形成された圧電体
と、該圧電体に信号を印加するために前記インクキャビ
ティーに対して各々形成された上電極と、を有するイン
クジェット式記録ヘッドにおいて、前記ノズルプレート
の前記インクリザーバーに対向する領域の、外面側を凹
部とするように凹部を形成し、前記凹部にノズルプレー
ト全体を平面とするように前記ノズルプレートよりも弾
性変形し易い材料を充填して、前記インクキャビティー
から逆流するインクにより弾性変形可能な領域が形成さ
れている。 請求項２の発明は、前記スペーサと前記ノズ
ルプレートとの間に、コンプライアンスプレートを介装
し、前記コンプライアンスプレートの前記インクリザー
バーに対向する領域の、前記ノズルプレート側に凹部を
形成して前記インクキャビティーから逆流するインクに
より弾性変形可能な薄肉部が形成されている。 請求項３
の発明は、前記スペーサと前記ノズルプレートとの間
に、コンプライアンスプレートを介装し、前記コンプラ
イアンスプレートの前記インクリザーバーに対向する領
域にインクキャビティーから逆流するインクにより弾性
変形可能な薄肉部を形成し、また前記薄肉部に対向する
領域の前記ノズルプレートに凹部が形成されている。 請
求項６の発明は、前記スペーサと前記ノズルプレートと
の間に、前記インクリザーバに対向する領域の両面に凹
部を形成して中間にインクキャビティーから逆流するイ
ンクにより弾性変形可能な薄肉部が形成されたコンプラ
イアンスプレ ートが介装されている。 請求項７の発明は
前記インクリザーバの一部が、記録ヘッドを保持するヘ
ッドホルダにより構成されていて、前記インクリザーバ
に対向する前記ヘッドホルダの内面に、前記インクキャ
ビティーから逆流するインクにより弾性変形可能な領域
が形成されている。 請求項１０の発明は、前記弾性板の
前記インクリザーバーに対向する領域に前記インクキャ
ビティーから逆流するインクにより弾性変形可能な領域
が形成され、また前記上電極に信号を供給する引き出し
電極部が前記ノズル開口側の前記スペーサに対向する領
域に形成されている。
るために本発明においては、請求項１の発明は、インク
をインク滴として吐出する複数のノズル開口が形成さ
れ、スペーサの一方の面を封止するノズルプレートと、
前記ノズル開口に各々連通し、インクを加圧する略長方
形状で、かつその短辺方向に一定ピッチで配列されたイ
ンクキャビティー、該インクキャビティーに連通し、イ
ンクを供給するインク供給口、及び該インク供給口に連
通し、複数のインクキャビティにインクを供給するイン
クリザーバーを備えた前記スペーサと、前記インクキャ
ビティーに圧力変化を起こさせ、前記スペーサの他面を
封止する弾性板と、該弾性板の表面に形成された圧電体
と、該圧電体に信号を印加するために前記インクキャビ
ティーに対して各々形成された上電極と、を有するイン
クジェット式記録ヘッドにおいて、前記ノズルプレート
の前記インクリザーバーに対向する領域の、外面側を凹
部とするように凹部を形成し、前記凹部にノズルプレー
ト全体を平面とするように前記ノズルプレートよりも弾
性変形し易い材料を充填して、前記インクキャビティー
から逆流するインクにより弾性変形可能な領域が形成さ
れている。 請求項２の発明は、前記スペーサと前記ノズ
ルプレートとの間に、コンプライアンスプレートを介装
し、前記コンプライアンスプレートの前記インクリザー
バーに対向する領域の、前記ノズルプレート側に凹部を
形成して前記インクキャビティーから逆流するインクに
より弾性変形可能な薄肉部が形成されている。 請求項３
の発明は、前記スペーサと前記ノズルプレートとの間
に、コンプライアンスプレートを介装し、前記コンプラ
イアンスプレートの前記インクリザーバーに対向する領
域にインクキャビティーから逆流するインクにより弾性
変形可能な薄肉部を形成し、また前記薄肉部に対向する
領域の前記ノズルプレートに凹部が形成されている。 請
求項６の発明は、前記スペーサと前記ノズルプレートと
の間に、前記インクリザーバに対向する領域の両面に凹
部を形成して中間にインクキャビティーから逆流するイ
ンクにより弾性変形可能な薄肉部が形成されたコンプラ
イアンスプレ ートが介装されている。 請求項７の発明は
前記インクリザーバの一部が、記録ヘッドを保持するヘ
ッドホルダにより構成されていて、前記インクリザーバ
に対向する前記ヘッドホルダの内面に、前記インクキャ
ビティーから逆流するインクにより弾性変形可能な領域
が形成されている。 請求項１０の発明は、前記弾性板の
前記インクリザーバーに対向する領域に前記インクキャ
ビティーから逆流するインクにより弾性変形可能な領域
が形成され、また前記上電極に信号を供給する引き出し
電極部が前記ノズル開口側の前記スペーサに対向する領
域に形成されている。
【０００９】
【作用】インクキャビティーからインクが逆流しても、
弾性板以外の箇所が変形するため、弾性板が変形するこ
とがなく、ここに作り付けられている電極は変形するこ
とがなく、しかも他の部材が逆流により変形して圧力を
吸収する。
弾性板以外の箇所が変形するため、弾性板が変形するこ
とがなく、ここに作り付けられている電極は変形するこ
とがなく、しかも他の部材が逆流により変形して圧力を
吸収する。
【００１０】
【発明の実施の形態】そこで以下に本発明の詳細を図示
した実施例に基づいて説明する。図１、図２はそれぞれ
本発明のインクジェット式記録ヘッドの一実施例を示す
ものであって、図中符号１はスペーサで、シリコン単結
晶基板を異方性エッチングしてインクキャビティー２、
インク供給口３、インクリザーバー４が形成されてい
る。インクキャビティー２は通孔として、またインク供
給口３、及びインクリザーバー４は、それぞれ後述する
ノズル開口プレート５側が開口する凹部として形成され
ている。このようにインク供給口３、及びインクリザー
バー４を凹部として形成することにより、インク供給口
３に対してはインク滴吐出に必要な流路抵抗を付与する
ことができ、また薄肉部６を設けてインクリザーバー４
の領域の弾性板７の剛性を高め、ここに形成される後述
の引出し電極部１６等の変形を防止するのに役立つ。
した実施例に基づいて説明する。図１、図２はそれぞれ
本発明のインクジェット式記録ヘッドの一実施例を示す
ものであって、図中符号１はスペーサで、シリコン単結
晶基板を異方性エッチングしてインクキャビティー２、
インク供給口３、インクリザーバー４が形成されてい
る。インクキャビティー２は通孔として、またインク供
給口３、及びインクリザーバー４は、それぞれ後述する
ノズル開口プレート５側が開口する凹部として形成され
ている。このようにインク供給口３、及びインクリザー
バー４を凹部として形成することにより、インク供給口
３に対してはインク滴吐出に必要な流路抵抗を付与する
ことができ、また薄肉部６を設けてインクリザーバー４
の領域の弾性板７の剛性を高め、ここに形成される後述
の引出し電極部１６等の変形を防止するのに役立つ。
【００１１】７は、スペーサ１の一方の面を封止する前
述の弾性板で、最下層には下電極８、中間層に圧電体膜
９、最上層には上電極１０が形成されている。
述の弾性板で、最下層には下電極８、中間層に圧電体膜
９、最上層には上電極１０が形成されている。
【００１２】１１は、スペーサ１の一方の面と後述する
ノズル開口プレート５の間に介装されるコンプライアン
スプレートで、インクリザーバー４に対向する領域に
は、ノズル開口プレート５側を凹部１２とする薄肉部１
３が形成されており、またノズル開口１４に対向する領
域にはインクキャビティー２の一端とノズル開口１４を
接続する連通孔１５を穿設して構成されている。
ノズル開口プレート５の間に介装されるコンプライアン
スプレートで、インクリザーバー４に対向する領域に
は、ノズル開口プレート５側を凹部１２とする薄肉部１
３が形成されており、またノズル開口１４に対向する領
域にはインクキャビティー２の一端とノズル開口１４を
接続する連通孔１５を穿設して構成されている。
【００１３】５は、前述のノズル開口プレートで、イン
クキャビティー２の一端に連通するように一定の配列ピ
ッチでノズル開口１４が穿設されていて、コンプライア
ンスプレート１１に密着させて固定され、コンプライア
ンスプレート１１の凹部１２とによりコンプライアンス
プレート１１の薄肉部１３が変形可能な空間を形成して
いる。
クキャビティー２の一端に連通するように一定の配列ピ
ッチでノズル開口１４が穿設されていて、コンプライア
ンスプレート１１に密着させて固定され、コンプライア
ンスプレート１１の凹部１２とによりコンプライアンス
プレート１１の薄肉部１３が変形可能な空間を形成して
いる。
【００１４】スペーサ１を構成しているシリコン単結晶
基板は、その厚さが通常１５０〜３００μｍ程度、望ま
しくは１８０〜２８０μｍ程度のものが良く、さらには
２２０μｍ程度の厚さのものを使用するのが最適であ
る。
基板は、その厚さが通常１５０〜３００μｍ程度、望ま
しくは１８０〜２８０μｍ程度のものが良く、さらには
２２０μｍ程度の厚さのものを使用するのが最適であ
る。
【００１５】シリコン単結晶基板の厚さは、一般にイン
クリザーバー４の配列密度が１８０本／インチ〜３６０
本／インチであることと、シリコン単結晶基板のコスト
とにより決定される。
クリザーバー４の配列密度が１８０本／インチ〜３６０
本／インチであることと、シリコン単結晶基板のコスト
とにより決定される。
【００１６】すなわち、印刷のために１つのインクキャ
ビティー２が加圧された場合、隣接するインクキャビテ
ィー２との隔壁が薄いと、この隔壁がたわんでしまい、
インク滴を吐出するインクキャビティー２に隣接するイ
ンクキャビティー２にも圧力が伝搬してしまい、本来イ
ンク滴を吐出しないはずのノズル開口１４からインクが
吐出してクロストークが生じる。このクロストークを防
止する上からは、インクキャビティーの隔壁をより厚く
する一方、インクキャビティーを浅くする、つまりシリ
コン単結晶基板を薄くすることにより各隔壁の剛性を高
めることができる。
ビティー２が加圧された場合、隣接するインクキャビテ
ィー２との隔壁が薄いと、この隔壁がたわんでしまい、
インク滴を吐出するインクキャビティー２に隣接するイ
ンクキャビティー２にも圧力が伝搬してしまい、本来イ
ンク滴を吐出しないはずのノズル開口１４からインクが
吐出してクロストークが生じる。このクロストークを防
止する上からは、インクキャビティーの隔壁をより厚く
する一方、インクキャビティーを浅くする、つまりシリ
コン単結晶基板を薄くすることにより各隔壁の剛性を高
めることができる。
【００１７】しかしながら一般にインクキャビティー２
の幅はインクの吐出量を確保する上からその縮小の度合
に自ずと限界があり、インクキャビティー同士の隔てる
隔壁を厚くして剛性を高めることは実用上不可能であ
る。
の幅はインクの吐出量を確保する上からその縮小の度合
に自ずと限界があり、インクキャビティー同士の隔てる
隔壁を厚くして剛性を高めることは実用上不可能であ
る。
【００１８】一方、シリコン単結晶基板をより薄くする
ことにより剛性を高めようとすると、極めて薄いシリコ
ン単結晶基板のウエファーを入手することが必要となる
が、大径のシリコン単結晶インゴットから薄い基板を切
り出すことには、切り代の占める割合が多くなり、また
切り出し精度も低下するため、精密な研磨作業が必要と
なり、コストアップを招く。このような事情からインク
キャビティー２の隔壁の剛性を確保し、且つシリコン単
結晶基板のコストを低く抑えるには望ましくは１８０〜
２８０μｍ、さらには２２０μｍ程度の厚さのものを使
用するのが最適な選択となる。
ことにより剛性を高めようとすると、極めて薄いシリコ
ン単結晶基板のウエファーを入手することが必要となる
が、大径のシリコン単結晶インゴットから薄い基板を切
り出すことには、切り代の占める割合が多くなり、また
切り出し精度も低下するため、精密な研磨作業が必要と
なり、コストアップを招く。このような事情からインク
キャビティー２の隔壁の剛性を確保し、且つシリコン単
結晶基板のコストを低く抑えるには望ましくは１８０〜
２８０μｍ、さらには２２０μｍ程度の厚さのものを使
用するのが最適な選択となる。
【００１９】一方、シリコン単結晶基板にインクキャビ
ティーを高い密度で作り付けるには結晶方向が（１１
０）面方位のものを使用するのが望ましい。すなわち、
インクキャビティー２は、その配列方向に高い密度が要
求されるから、インクキャビティー２の長手方向の面が
（１１０）面に垂直な（１１１）面となるように構成す
る必要があり、これには結晶方向が（１１０）面方位の
シリコン単結晶基板をＫＯＨ等のアルカリ溶液により異
方性エッチングするのが必須となる。また短辺側の面は
長手方向の（１１１）面と約７０度の角度をなし、かつ
（１１０）面に垂直な（１１１）面として出現する。こ
れにより特にノズル開口１４側が傾斜するので、インク
の淀みを防止するのに寄与する。
ティーを高い密度で作り付けるには結晶方向が（１１
０）面方位のものを使用するのが望ましい。すなわち、
インクキャビティー２は、その配列方向に高い密度が要
求されるから、インクキャビティー２の長手方向の面が
（１１０）面に垂直な（１１１）面となるように構成す
る必要があり、これには結晶方向が（１１０）面方位の
シリコン単結晶基板をＫＯＨ等のアルカリ溶液により異
方性エッチングするのが必須となる。また短辺側の面は
長手方向の（１１１）面と約７０度の角度をなし、かつ
（１１０）面に垂直な（１１１）面として出現する。こ
れにより特にノズル開口１４側が傾斜するので、インク
の淀みを防止するのに寄与する。
【００２０】また、スペーサをシリコン単結晶基板の異
方性エッチングにより構成すると、インクキャビティー
２を高密度に配列できるというメリットの他に、膜形成
技術を併用することで弾性板７、さらには下電極８、圧
電体膜９、上電極１０を一環したプロセスの中でー体的
に構成することが可能になる。
方性エッチングにより構成すると、インクキャビティー
２を高密度に配列できるというメリットの他に、膜形成
技術を併用することで弾性板７、さらには下電極８、圧
電体膜９、上電極１０を一環したプロセスの中でー体的
に構成することが可能になる。
【００２１】図３は、スペーサ、弾性板、下電極、圧電
体膜、及び上電極を一連のプロセスとして形成する一実
施例を示すものであって、次に上述したスペーサ、弾性
板、及び圧力発生手段の製造方法を図５（イ）、（ロ）
に基づいて説明する。なお図５（イ）はインクキャビテ
ィーの長手方向の、また図５（ロ）は幅方向の断面を示
す図である。表面が（１１０）で切り出されたシリコン
単結晶基板２０を熱酸化法等により全表面に１μｍ程度
の二酸化シリコン層２１を形成した母材２２を用意す
る。二酸化シリコン層２１は、この上に形成される駆動
部の絶縁膜として機能すると共に、シリコン単結晶基板
２０をエッチングする際のエッチング保護膜として機能
する。
体膜、及び上電極を一連のプロセスとして形成する一実
施例を示すものであって、次に上述したスペーサ、弾性
板、及び圧力発生手段の製造方法を図５（イ）、（ロ）
に基づいて説明する。なお図５（イ）はインクキャビテ
ィーの長手方向の、また図５（ロ）は幅方向の断面を示
す図である。表面が（１１０）で切り出されたシリコン
単結晶基板２０を熱酸化法等により全表面に１μｍ程度
の二酸化シリコン層２１を形成した母材２２を用意す
る。二酸化シリコン層２１は、この上に形成される駆動
部の絶縁膜として機能すると共に、シリコン単結晶基板
２０をエッチングする際のエッチング保護膜として機能
する。
【００２２】二酸化シリコン層２１の表面にスパッタリ
ングによりジルコニア（Ｚr）の膜を形成し、この膜を
熱酸化法で０．８μｍ厚さの酸化ジルコニウムからなる
弾性膜２３を形成する。酸化ジルコニウム製の弾性膜２
３はヤング率が高く、後述する圧電体膜２５のひずみを
高い効率でたわみ変位に変換できる。この弾性膜２３の
表面にスパツタリングにより厚さ０．２μｍ程度の白金
（Ｐt）の膜を形成して下電極２４を形成する。
ングによりジルコニア（Ｚr）の膜を形成し、この膜を
熱酸化法で０．８μｍ厚さの酸化ジルコニウムからなる
弾性膜２３を形成する。酸化ジルコニウム製の弾性膜２
３はヤング率が高く、後述する圧電体膜２５のひずみを
高い効率でたわみ変位に変換できる。この弾性膜２３の
表面にスパツタリングにより厚さ０．２μｍ程度の白金
（Ｐt）の膜を形成して下電極２４を形成する。
【００２３】この表面にＰＺＴ等の圧電体材料をスパッ
タリング等により１μｍ厚の圧電体膜２５として形成
し、さらにその表面にスパッタリング等により厚さ０．
２μｍのアルミニューム（Ａｌ）の上電極２７形成する
（I）。
タリング等により１μｍ厚の圧電体膜２５として形成
し、さらにその表面にスパッタリング等により厚さ０．
２μｍのアルミニューム（Ａｌ）の上電極２７形成する
（I）。
【００２４】上電極２７、圧電体膜２５、下電極２４を
インクキャビティー２の配列位置に対応するようにパタ
ーニングして圧電素子となるようにを切り出す。
インクキャビティー２の配列位置に対応するようにパタ
ーニングして圧電素子となるようにを切り出す。
【００２５】このパターニングに際して上電極２７は、
インクキャビティー２に対応させてそれぞれ独立して引
き出して駆動回路との接続部となるリード線を兼ねるよ
うに成形されている（II）。
インクキャビティー２に対応させてそれぞれ独立して引
き出して駆動回路との接続部となるリード線を兼ねるよ
うに成形されている（II）。
【００２６】インクキャビティー２の配列方向が、（１
‐１−１）面と（１１０）面を晶帯面とする晶帯軸＜−
１‐１‐２＞の格子方向または、これと等価な格子方向
＜１１２＞方向となるようにフオトレジスト２８、２９
を形成して（III）、弗化水素酸と弗化アンモニウムを
１：６の割合で混合した緩衝弗酸液を用いて二酸化シリ
コン層２１を除去して異方性エッチング用の窓３１をパ
ターニングする。
‐１−１）面と（１１０）面を晶帯面とする晶帯軸＜−
１‐１‐２＞の格子方向または、これと等価な格子方向
＜１１２＞方向となるようにフオトレジスト２８、２９
を形成して（III）、弗化水素酸と弗化アンモニウムを
１：６の割合で混合した緩衝弗酸液を用いて二酸化シリ
コン層２１を除去して異方性エッチング用の窓３１をパ
ターニングする。
【００２７】その上で、インク供給口３を形成する領域
の二酸化シリコン層のフオトレジスト２９を再度感光さ
せて現像処理する、いわゆる多重露光を行なった後、約
５分程度前述の緩衝発酸液によりフォトレジスト層２９
の下の二酸化シリコン層の厚さを約０．５μｍ程度にま
で薄くするためのハーフエッチングを行う（IV）。
の二酸化シリコン層のフオトレジスト２９を再度感光さ
せて現像処理する、いわゆる多重露光を行なった後、約
５分程度前述の緩衝発酸液によりフォトレジスト層２９
の下の二酸化シリコン層の厚さを約０．５μｍ程度にま
で薄くするためのハーフエッチングを行う（IV）。
【００２８】レジスト層２８を除去した後、母材２２を
８０°Ｃ程度に加熱した１０％の水酸化カリウム溶液に
浸漬して異方性エッチングを実行する。この異方性エッ
チングにより保護膜として機能した二酸化シリコン層２
１、２１’も徐々に溶解して約０．４μｍ程度がエッチ
ングを受けて無くなり、インク供給口３を形成する領域
の二酸化シリコン層２１’が０．１μｍ程度、それ以外
の領域の二酸化シリコン層２１が０．６μｍ程度の厚さ
になる（V）。
８０°Ｃ程度に加熱した１０％の水酸化カリウム溶液に
浸漬して異方性エッチングを実行する。この異方性エッ
チングにより保護膜として機能した二酸化シリコン層２
１、２１’も徐々に溶解して約０．４μｍ程度がエッチ
ングを受けて無くなり、インク供給口３を形成する領域
の二酸化シリコン層２１’が０．１μｍ程度、それ以外
の領域の二酸化シリコン層２１が０．６μｍ程度の厚さ
になる（V）。
【００２９】母材２２を前述の緩衝弗酸液に０．１μｍ
の二酸化シリコン層を除去できる程度の時間、例えば１
分程度浸潰して、インク供給口３が形成される領域の二
酸化シリコン層２１’を除去し、他の領域の二酸化シリ
コン膜２１については厚さ０．５μｍ程度の層２１’’
として残す（VI）。
の二酸化シリコン層を除去できる程度の時間、例えば１
分程度浸潰して、インク供給口３が形成される領域の二
酸化シリコン層２１’を除去し、他の領域の二酸化シリ
コン膜２１については厚さ０．５μｍ程度の層２１’’
として残す（VI）。
【００３０】母材２２を約４０％の水酸化カリウム溶液
に浸潰して異方性エッチングを行なってインク供給口３
の領域を選択的に再度エッチングする。これにより、こ
の領域の厚さが薄くなり、インク供給口３として必要な
流体抵抗を備えた凹部が形成できる（VII）。
に浸潰して異方性エッチングを行なってインク供給口３
の領域を選択的に再度エッチングする。これにより、こ
の領域の厚さが薄くなり、インク供給口３として必要な
流体抵抗を備えた凹部が形成できる（VII）。
【００３１】なお、上述の実施例においては、圧電体膜
２４を上電極１０と同一のパターンでパターニングを行
って分離するようにしているが、圧電体膜２４は、上電
極１０と下電極８とが重なる領域だけが変位するから、
圧電体膜２４の上記パターニングは必須要件とはならな
い。
２４を上電極１０と同一のパターンでパターニングを行
って分離するようにしているが、圧電体膜２４は、上電
極１０と下電極８とが重なる領域だけが変位するから、
圧電体膜２４の上記パターニングは必須要件とはならな
い。
【００３２】ところで、上電極１０及び下電極８に駆動
信号を印加するためにフレキシブルケーブルに接続する
必要があるため、図１に示したように引出し電極部１６
が設けられている。この電極引出し部１６は、上電極１
０と下電極８とを圧電体膜９を絶縁層とするようにし記
録ヘッドの端部まで延長して構成されているが、圧電体
膜は比誘電率８００〜３０００程度の強誘電体であるた
め、この引出し電極部１６の静電容量が大きくなり、充
電電流や誘電体損が増加するので、圧電材料以外の絶縁
材料下電極８に形成し、これを絶縁膜とするのが望まし
い。
信号を印加するためにフレキシブルケーブルに接続する
必要があるため、図１に示したように引出し電極部１６
が設けられている。この電極引出し部１６は、上電極１
０と下電極８とを圧電体膜９を絶縁層とするようにし記
録ヘッドの端部まで延長して構成されているが、圧電体
膜は比誘電率８００〜３０００程度の強誘電体であるた
め、この引出し電極部１６の静電容量が大きくなり、充
電電流や誘電体損が増加するので、圧電材料以外の絶縁
材料下電極８に形成し、これを絶縁膜とするのが望まし
い。
【００３３】つぎに、コンプライアンスプレートの製造
方法の一実施例を図４に基づいて説明する。ステンレス
等の板材４０をプレス加工により連通口４１を穿設し
（I）、板材４０の両面に感光性樹脂シートであるドラ
イフィルム４２をラミネート等の方法によって接合し、
一方のドライフィルム４２の薄肉部１３を形成すべき領
域を露光、現像して除去し、エッチング用の窓４３を形
成する（II）。
方法の一実施例を図４に基づいて説明する。ステンレス
等の板材４０をプレス加工により連通口４１を穿設し
（I）、板材４０の両面に感光性樹脂シートであるドラ
イフィルム４２をラミネート等の方法によって接合し、
一方のドライフィルム４２の薄肉部１３を形成すべき領
域を露光、現像して除去し、エッチング用の窓４３を形
成する（II）。
【００３４】このような準備が終えた段階で、板材４０
のエッチングに適した液を用いて、時間を管理しながら
所定の深さの凹部を形成して薄肉部１３にし（III）、
エッチング終了後にドライフィルム４２、４２を除去す
ることによりコンプライアンスプレートが完成する（I
V）。
のエッチングに適した液を用いて、時間を管理しながら
所定の深さの凹部を形成して薄肉部１３にし（III）、
エッチング終了後にドライフィルム４２、４２を除去す
ることによりコンプライアンスプレートが完成する（I
V）。
【００３５】図５は、本発明のインクジェット式記録ヘ
ッドのコンプライアンスプレート１１の他の実施例を示
すもので、この実施例においては、薄肉部１３に適した
厚みのステンレス等の第１の板材５０と、凹部１２の深
さと同一の厚みを備え、かつ予め薄肉部１３となる領域
に予め貫通孔５１を穿設した第２の板材５２とを中間に
ドライフィルム５３介装して積層、接合し、その上で連
通孔１５に対応する位置にプレスなどで貫通孔５４を穿
設する（I）。そして必要に応じて貫通孔５１から露出
しているドライフィルム５３をフォトリソグラフィーに
よって除去する（II）。
ッドのコンプライアンスプレート１１の他の実施例を示
すもので、この実施例においては、薄肉部１３に適した
厚みのステンレス等の第１の板材５０と、凹部１２の深
さと同一の厚みを備え、かつ予め薄肉部１３となる領域
に予め貫通孔５１を穿設した第２の板材５２とを中間に
ドライフィルム５３介装して積層、接合し、その上で連
通孔１５に対応する位置にプレスなどで貫通孔５４を穿
設する（I）。そして必要に応じて貫通孔５１から露出
しているドライフィルム５３をフォトリソグラフィーに
よって除去する（II）。
【００３６】この実施例によれば、薄肉部１３の厚みを
第１の板材５０の圧延精度で形成することができ、エッ
チング時間の管理による厚み管理よりも簡単で、しかも
高い精度で薄肉部を形成することができる。
第１の板材５０の圧延精度で形成することができ、エッ
チング時間の管理による厚み管理よりも簡単で、しかも
高い精度で薄肉部を形成することができる。
【００３７】なお、上述の実施例においては薄肉部に対
向する凹部を第２の板材５２のプレス加工により形成す
るようにしているが、第２の板材５２には連通孔となる
貫通孔５４だけを穿設する一方、図４において説明した
ように第２の板材５２の凹部１２となる領域にエッチン
グ保護膜の窓を形成してエッチングにより貫通孔５１を
形成するようにしてもよい。この実施例によれば、エッ
チングがドライフィルム５３までしか進行しないから、
やはり薄肉部１３の厚みを第１の板材５０の圧延精度で
形成することができる。
向する凹部を第２の板材５２のプレス加工により形成す
るようにしているが、第２の板材５２には連通孔となる
貫通孔５４だけを穿設する一方、図４において説明した
ように第２の板材５２の凹部１２となる領域にエッチン
グ保護膜の窓を形成してエッチングにより貫通孔５１を
形成するようにしてもよい。この実施例によれば、エッ
チングがドライフィルム５３までしか進行しないから、
やはり薄肉部１３の厚みを第１の板材５０の圧延精度で
形成することができる。
【００３８】なお、上述の実施例においては一方の面に
だけ凹部を形成するようにしているが、図６に示したよ
うに第１の板材６０の両面にドライフィルム６１、６１
を介して第２の板材６２、６３を積層し、連通孔１５に
対応する箇所にプレスにより貫通孔６４を形成する一
方、凹部に対向する領域の第２の板材６２、６３をエッ
チングしたり、また第２の板材６２、６３の凹部１２に
対応する領域にプレスにより貫通孔を形成しておくこと
により、第１の板材６０を中間に位置させて薄肉部１３
として機能するコンプライアンスプレートを高い精度で
製造することができる。この実施例によればインクリザ
ーバーの容積の拡大を図ることができて、スペーサに使
用するシリコン単結晶基板を薄くすることができる。
だけ凹部を形成するようにしているが、図６に示したよ
うに第１の板材６０の両面にドライフィルム６１、６１
を介して第２の板材６２、６３を積層し、連通孔１５に
対応する箇所にプレスにより貫通孔６４を形成する一
方、凹部に対向する領域の第２の板材６２、６３をエッ
チングしたり、また第２の板材６２、６３の凹部１２に
対応する領域にプレスにより貫通孔を形成しておくこと
により、第１の板材６０を中間に位置させて薄肉部１３
として機能するコンプライアンスプレートを高い精度で
製造することができる。この実施例によればインクリザ
ーバーの容積の拡大を図ることができて、スペーサに使
用するシリコン単結晶基板を薄くすることができる。
【００３９】この実施例において、下電極８と上電極１
０に駆動信号を印加すると、これら電極に挟まれた圧電
体膜９がインクキャビティー２を凹とするようにたわん
でインクキャビティー２を膨張させる。この膨張により
インクリザーバー４のインクはインク供給口３を介して
インクキャビティー２に流れ込む。
０に駆動信号を印加すると、これら電極に挟まれた圧電
体膜９がインクキャビティー２を凹とするようにたわん
でインクキャビティー２を膨張させる。この膨張により
インクリザーバー４のインクはインク供給口３を介して
インクキャビティー２に流れ込む。
【００４０】所定時間が経過した段階で、圧電体膜９の
電荷を放電させると、圧電体膜９は元の状態に復帰して
インクキャビティー２を圧縮する。これによりインクキ
ャビティー２のインクが加圧され、ー部はノズル開口１
４からインク滴として吐出して記録媒体にドットを形成
し、また一部はインク供給口３からインクリザーバー４
に逆流する。
電荷を放電させると、圧電体膜９は元の状態に復帰して
インクキャビティー２を圧縮する。これによりインクキ
ャビティー２のインクが加圧され、ー部はノズル開口１
４からインク滴として吐出して記録媒体にドットを形成
し、また一部はインク供給口３からインクリザーバー４
に逆流する。
【００４１】インクリザーバー４に流れ込んだインク
は、インクリザーバー４の圧力を一時的に上昇させる
が、コンプライアンスプレート１１の薄肉部１３がノズ
ル開口プレート５との間に形成されている凹部側を凸と
するようにたわんでインクリザーバー４の容積を拡大し
て圧力を低下させる。
は、インクリザーバー４の圧力を一時的に上昇させる
が、コンプライアンスプレート１１の薄肉部１３がノズ
ル開口プレート５との間に形成されている凹部側を凸と
するようにたわんでインクリザーバー４の容積を拡大し
て圧力を低下させる。
【００４２】これにより、インク供給口３を介してイン
ックキャビティー２に再逆流するインクの量が抑えら
れ、クロストークを生じること無く印刷が実行される。
所定時間が経過してインクリザーバー４の圧力が減衰に
より低下すると、薄肉部１３はその弾性により元の状態
に復帰する。
ックキャビティー２に再逆流するインクの量が抑えら
れ、クロストークを生じること無く印刷が実行される。
所定時間が経過してインクリザーバー４の圧力が減衰に
より低下すると、薄肉部１３はその弾性により元の状態
に復帰する。
【００４３】また、インクタンクの交換により、ノズル
開口１４を図示しないキャピング部材で封止して負圧を
作用させ、インクタンクのインクをインクリザーバ４、
インクキャビティ２を経由させてノズル開口１４から一
定量排出させるインク導入操作が行なわれた場合にも、
コンプライアンスプレート１１の薄肉部１３が優先的に
弾性変形して圧力を平衡させるから、弾性板７の引出し
電極部１６の変形を小さく抑えることができる。
開口１４を図示しないキャピング部材で封止して負圧を
作用させ、インクタンクのインクをインクリザーバ４、
インクキャビティ２を経由させてノズル開口１４から一
定量排出させるインク導入操作が行なわれた場合にも、
コンプライアンスプレート１１の薄肉部１３が優先的に
弾性変形して圧力を平衡させるから、弾性板７の引出し
電極部１６の変形を小さく抑えることができる。
【００４４】一方、薄肉部１３を弾性変形させることに
よりインクリザーバー４の上昇した圧力を確実に低下さ
せるためには、薄肉部１３のコンプライアンスの値が、
複数形成されたインクキャビティー２のすべてのコンプ
ライアンス値よりもー定値以上大きいことが必須の条件
となる。
よりインクリザーバー４の上昇した圧力を確実に低下さ
せるためには、薄肉部１３のコンプライアンスの値が、
複数形成されたインクキャビティー２のすべてのコンプ
ライアンス値よりもー定値以上大きいことが必須の条件
となる。
【００４５】すなわち、薄肉部１３に或ー定の圧力Ｐｒ
を加えたときに、薄肉部１３が変形して増加する容積変
化分をＡＶｒとすると、ＡＶｒが十分に小さい場合に
は、圧力Ｐｒと容積変化分ＡＶｒの間には、一定の比例
定数Ｃrで比例する。そしてこの比例定数がＣrが薄肉部
１３のコンプライアンス値を示す。また、同様に、イン
クキャビティー２上の弾性板７、下電極８、圧電体膜
９、上電極１０から構成された複合膜に或ー定の圧力を
加えた場合の圧力と容積変化分との間の比例係数Ｃcが
インクキャビティー２のコンプライアンス値である。
を加えたときに、薄肉部１３が変形して増加する容積変
化分をＡＶｒとすると、ＡＶｒが十分に小さい場合に
は、圧力Ｐｒと容積変化分ＡＶｒの間には、一定の比例
定数Ｃrで比例する。そしてこの比例定数がＣrが薄肉部
１３のコンプライアンス値を示す。また、同様に、イン
クキャビティー２上の弾性板７、下電極８、圧電体膜
９、上電極１０から構成された複合膜に或ー定の圧力を
加えた場合の圧力と容積変化分との間の比例係数Ｃcが
インクキャビティー２のコンプライアンス値である。
【００４６】言うまでもなく、インクキャビティー２の
コンプライアンスは、複合膜のコンプライアンスＣcが
全てではなく、例えば、インクキャビティー２間の隔壁
等もコンプライアンスに寄与するが、本実施例のごとく
弾性板１０４等を薄膜製造プロセスで形成する場合、上
述の複合膜によるコンプライアンスが隔壁等の他の部位
により生じるコンプライアンス値よりも数倍〜１０倍程
度も大きから、インクキャビティー２のコンプライアン
スは、実質的には弾性板７、下電極８、圧電体膜９、上
電極１０からなる複合膜のコンプライアンス値Ｃcであ
ると言うことができる。
コンプライアンスは、複合膜のコンプライアンスＣcが
全てではなく、例えば、インクキャビティー２間の隔壁
等もコンプライアンスに寄与するが、本実施例のごとく
弾性板１０４等を薄膜製造プロセスで形成する場合、上
述の複合膜によるコンプライアンスが隔壁等の他の部位
により生じるコンプライアンス値よりも数倍〜１０倍程
度も大きから、インクキャビティー２のコンプライアン
スは、実質的には弾性板７、下電極８、圧電体膜９、上
電極１０からなる複合膜のコンプライアンス値Ｃcであ
ると言うことができる。
【００４７】インクリザーバー４の圧力を効果的に低減
させるためには、薄肉部１３のコンプライアンスＣr
は、複数配列されたインクキャビティー２の個数ｎ及び
複合膜のコンプライアンスＣrの値との間に、 Ｃr＞８×ｎ×Ｃc なる関係が成立すれば良いことを本発明者は見出した。
させるためには、薄肉部１３のコンプライアンスＣr
は、複数配列されたインクキャビティー２の個数ｎ及び
複合膜のコンプライアンスＣrの値との間に、 Ｃr＞８×ｎ×Ｃc なる関係が成立すれば良いことを本発明者は見出した。
【００４８】したがって、コンプライアンスプレート１
１の薄肉部１３の厚みを上記式を満足するように設計す
ることにより、クロストークを確実に防止して、印字品
質の高いインクジェット式記録ヘッドを構成することが
できる。
１の薄肉部１３の厚みを上記式を満足するように設計す
ることにより、クロストークを確実に防止して、印字品
質の高いインクジェット式記録ヘッドを構成することが
できる。
【００４９】なお、上述の実施例においては、コンプラ
イアンスプレート１１のノズル開口プレート５に対向す
る面に凹部１２を形成してインクリザーバー４に対向す
る面に薄肉部１３を形成するようにしているが、図７に
示したようにノズル開口プレート５のインクリザーバー
４に対向する領域にインクリザーバー側が開口した凹部
７０を形成する一方、コンプライアンスプレート１１の
少なくとも、凹部７０に対向する領域をインクリザーバ
ー側を凹とする薄肉部７１を形成してもよい。
イアンスプレート１１のノズル開口プレート５に対向す
る面に凹部１２を形成してインクリザーバー４に対向す
る面に薄肉部１３を形成するようにしているが、図７に
示したようにノズル開口プレート５のインクリザーバー
４に対向する領域にインクリザーバー側が開口した凹部
７０を形成する一方、コンプライアンスプレート１１の
少なくとも、凹部７０に対向する領域をインクリザーバ
ー側を凹とする薄肉部７１を形成してもよい。
【００５０】この実施例によればコンプライアンスプレ
ート１１によりインクリザーバー４の容積を深さで稼ぐ
ことが可能となり、スペーサ１を構成するシリコン単結
晶基板に薄いものが使用できたり、また記録ヘッド全体
の幅を小さくすることができる。
ート１１によりインクリザーバー４の容積を深さで稼ぐ
ことが可能となり、スペーサ１を構成するシリコン単結
晶基板に薄いものが使用できたり、また記録ヘッド全体
の幅を小さくすることができる。
【００５１】なお、コンプライアンスプレート１１とノ
ズル開口プレート５とを接着剤の層を介して場合には、
図８に示したように接着剤の層７２の前述の凹部７０に
対応する領域だけを除去して空洞７３を形成することに
より、接着剤７２の層の厚みを利用して空洞７３に凹部
と同等の機能を持たせることができる。
ズル開口プレート５とを接着剤の層を介して場合には、
図８に示したように接着剤の層７２の前述の凹部７０に
対応する領域だけを除去して空洞７３を形成することに
より、接着剤７２の層の厚みを利用して空洞７３に凹部
と同等の機能を持たせることができる。
【００５２】そして、コンプライアンスプレート１１の
通孔７４の容積がインクリザーバーとして機能させるこ
とができる程度に大きな場合には、図９に示したように
インク供給口７５を形成する第３のプレート７６を介し
てスペーサ７７を設けることにより、スペーサ７７への
インクリザーバーの形成を不要とすることができる。な
お、図中符号７８は、ノズル開口１４とスペーサ７７の
インクキャビティー７９とを接続する連通孔を示す。
通孔７４の容積がインクリザーバーとして機能させるこ
とができる程度に大きな場合には、図９に示したように
インク供給口７５を形成する第３のプレート７６を介し
てスペーサ７７を設けることにより、スペーサ７７への
インクリザーバーの形成を不要とすることができる。な
お、図中符号７８は、ノズル開口１４とスペーサ７７の
インクキャビティー７９とを接続する連通孔を示す。
【００５３】この実施例によれば、スペーサ７７を構成
するシリコン単結晶基板の面積を、少なくともインクリ
ザーバー分だけ節約することができてコストに引き下げ
と、比較的大きな開口となるインクリザーバーが無い分
だけ剛性を高めて、組立工程におけるスペーサのハンド
リングの容易化を図ることができる。
するシリコン単結晶基板の面積を、少なくともインクリ
ザーバー分だけ節約することができてコストに引き下げ
と、比較的大きな開口となるインクリザーバーが無い分
だけ剛性を高めて、組立工程におけるスペーサのハンド
リングの容易化を図ることができる。
【００５４】図１０は、本発明の他の実施例を示すもの
であって、図中符号８０は、ノズル開口プレートで、ス
ペーサ８１のインクリザーバー８２に対向する領域に
は、外側を凹部とするように薄肉部８３が形成されてい
る。そして必要に応じて凹部にノズル開口プレート８０
よりも弾性変形し易く、かつ充填し易い材料、例えば高
分子材料８４がノズル開口プレート全体を平面とするよ
うに充填されている。なお、図中符号８５はノズル開口
を示す。
であって、図中符号８０は、ノズル開口プレートで、ス
ペーサ８１のインクリザーバー８２に対向する領域に
は、外側を凹部とするように薄肉部８３が形成されてい
る。そして必要に応じて凹部にノズル開口プレート８０
よりも弾性変形し易く、かつ充填し易い材料、例えば高
分子材料８４がノズル開口プレート全体を平面とするよ
うに充填されている。なお、図中符号８５はノズル開口
を示す。
【００５５】この実施例によれば、印字時にインクリザ
ーバー８２の圧力が上昇した場合には、ノズル開口プレ
ート８０の薄肉部８３が外側に膨張して圧力を吸収す
る。そして充填されている高分子材料８４の粘性弾性に
より振動が効果的に吸収され、またクリーニング時にお
けるゴムなどの弾性板による擦過に対しても、凹部に引
っ掛かることなくスムーズに移動させることが可能とな
る。
ーバー８２の圧力が上昇した場合には、ノズル開口プレ
ート８０の薄肉部８３が外側に膨張して圧力を吸収す
る。そして充填されている高分子材料８４の粘性弾性に
より振動が効果的に吸収され、またクリーニング時にお
けるゴムなどの弾性板による擦過に対しても、凹部に引
っ掛かることなくスムーズに移動させることが可能とな
る。
【００５６】なお、上述の実施例においてはスペーサ８
１によりインクリザーバー８２全体を形成するようにし
ているが、図１１に示したようにヘッドを支持するヘッ
ドホルダ８５のインクリザーバー対応領域に凹部を形成
し、スペーサ８１とヘッドホルダとによりリザーバー８
６を形成するようにしても同様の作用を奏する。
１によりインクリザーバー８２全体を形成するようにし
ているが、図１１に示したようにヘッドを支持するヘッ
ドホルダ８５のインクリザーバー対応領域に凹部を形成
し、スペーサ８１とヘッドホルダとによりリザーバー８
６を形成するようにしても同様の作用を奏する。
【００５７】このようにヘッドホルダ８５を利用してイ
ンクリザーバー８６を形成する場合には、図１２に示し
たようにブロック体側に空間８７を確保でき、かつ印刷
時におけるインクリザーバー８６の圧力上昇により弾性
変形可能なカップ体８８をホルダ８５の壁面に液密とな
るように固定したり、また図１３に示したようにホルダ
８５の内面側に凹部８５ａを形成し、この凹部８５ａを
印刷時におけるインクリザーバー８６の圧力上昇により
弾性変形可能な板材８９で液密に封止するようにしても
同様の作用を奏する。
ンクリザーバー８６を形成する場合には、図１２に示し
たようにブロック体側に空間８７を確保でき、かつ印刷
時におけるインクリザーバー８６の圧力上昇により弾性
変形可能なカップ体８８をホルダ８５の壁面に液密とな
るように固定したり、また図１３に示したようにホルダ
８５の内面側に凹部８５ａを形成し、この凹部８５ａを
印刷時におけるインクリザーバー８６の圧力上昇により
弾性変形可能な板材８９で液密に封止するようにしても
同様の作用を奏する。
【００５８】なお、上述の実施例においては、インクリ
ザーバーのノズル開口プレートに対向する領域に薄肉部
を形成するようにしているが、図１４に示したようにス
ペーサ９０のインクリザーバー９１を貫通孔として形成
し、弾性板９２のインクリザーバー９１に対向する領域
を印刷時のインクリザーバー９１の圧力上昇により変形
可能とする一方、下電極、及び上電極の引出し領域をノ
ズル開口側に設けてもよい。この実施例によれば、薄肉
部や凹部等の厚さや深さを管理すべき箇所を無くすこと
ができて、製造工程の簡素化を図ることができる。
ザーバーのノズル開口プレートに対向する領域に薄肉部
を形成するようにしているが、図１４に示したようにス
ペーサ９０のインクリザーバー９１を貫通孔として形成
し、弾性板９２のインクリザーバー９１に対向する領域
を印刷時のインクリザーバー９１の圧力上昇により変形
可能とする一方、下電極、及び上電極の引出し領域をノ
ズル開口側に設けてもよい。この実施例によれば、薄肉
部や凹部等の厚さや深さを管理すべき箇所を無くすこと
ができて、製造工程の簡素化を図ることができる。
【００５９】また、上述の実施例のおいては、インクキ
ャビティーから逆流するインクにより弾性変形する領域
をノズルプレート、コンプライアンスプレート、ヘッド
ホルダ、または弾性板の内の１つの部材に設ける場合に
ついて説明したが、複数の部材に設けることによりイン
クキャビティから逆流したインクによるインクリザーバ
ーの圧力上昇を一層効果的に抑制することができる。
ャビティーから逆流するインクにより弾性変形する領域
をノズルプレート、コンプライアンスプレート、ヘッド
ホルダ、または弾性板の内の１つの部材に設ける場合に
ついて説明したが、複数の部材に設けることによりイン
クキャビティから逆流したインクによるインクリザーバ
ーの圧力上昇を一層効果的に抑制することができる。
【００６０】
【発明の効果】以上説明したようによれば、印刷にとも
なってインクキャビティーからインクリザーバーにイン
クが逆流しても、弾性板以外の箇所が変形して逆流によ
る圧力上昇を緩和しするとともに、弾性板の変形を防止
して弾性板に作り付けられている電極の変形を防止す
る。また、インクタンク交換時にノズル開口から吸引圧
が作用した場合にも弾性板の変形が可及的に防止される
ため、電極の破損を防止することができる。
なってインクキャビティーからインクリザーバーにイン
クが逆流しても、弾性板以外の箇所が変形して逆流によ
る圧力上昇を緩和しするとともに、弾性板の変形を防止
して弾性板に作り付けられている電極の変形を防止す
る。また、インクタンク交換時にノズル開口から吸引圧
が作用した場合にも弾性板の変形が可及的に防止される
ため、電極の破損を防止することができる。
【図１】本発明のインクジェット式記録ヘッドの一実施
例を示す分解斜視図である。
例を示す分解斜視図である。
【図２】同上記録ヘッドの断面構造を示す図である。
【図３】図（イ）、（ロ）の（I）乃至（VII）は、それ
ぞれ同上記録ヘッドのスペーサ、弾性板、下電極、圧電
振動膜、及び上電極の製造工程を示す図である。
ぞれ同上記録ヘッドのスペーサ、弾性板、下電極、圧電
振動膜、及び上電極の製造工程を示す図である。
【図４】図（I）乃至（IV）は、それぞれ同上記録ヘッ
ドのコンプライアンスプレートの製造工程の一実施例を
示す図である。
ドのコンプライアンスプレートの製造工程の一実施例を
示す図である。
【図５】図（I）、（II）は、それぞれ同上記録ヘッド
のコンプライアンスプレートの製造工程の他の実施例を
示す図である。
のコンプライアンスプレートの製造工程の他の実施例を
示す図である。
【図６】コンプライアンスプレートの他の実施例を示す
断面図である。
断面図である。
【図７】本発明の記録ヘッドの他の実施例を示す断面図
である。
である。
【図８】本発明の記録ヘッドの他の実施例を示す断面図
である。
である。
【図９】本発明の記録ヘッドの他の実施例を示す断面図
である。
である。
【図１０】本発明の記録ヘッドの他の実施例を示す断面
図である。
図である。
【図１１】本発明の記録ヘッドの他の実施例を示す断面
図である。
図である。
【図１２】本発明の記録ヘッドの他の実施例を示す断面
図である。
図である。
【図１３】本発明の記録ヘッドの他の実施例を示す断面
図である。
図である。
【図１４】本発明の記録ヘッドの他の実施例を示す断面
図である。
図である。
【図１５】図（イ）、（ロ）はそれぞれ従来のインクジ
ェット式記録ヘッドの一例を示すスペーサの平面図と、
Ｎ−Ｎ線での断面図である。
ェット式記録ヘッドの一例を示すスペーサの平面図と、
Ｎ−Ｎ線での断面図である。
１ スペーサ
２ インクキヤビテイー
３ インク供給口
４ インクキャビティー
５ ノズルプレート
７ 弾性板
８ 下電極
９ 圧電体膜
１０ 上電極
１４ ノズル開口
１２ 凹部
１３ 薄肉部
１６ 引き出し電極部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−55733（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−137262（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−130052（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−42964（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−119870（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−238769（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B41J 2/175
B41J 2/045
B41J 2/055
Claims (11)
- 【請求項１】 インクをインク滴として吐出する複数の
ノズル開口が形成され、スペーサの一方の面を封止する
ノズルプレートと、 前記ノズル開口に各々連通し、インクを加圧する略長方
形状で、かつその短辺方向に一定ピッチで配列されたイ
ンクキャビティー、該インクキャビティーに連通し、イ
ンクを供給するインク供給口、及び該インク供給口に連
通し、複数のインクキャビティにインクを供給するイン
クリザーバーを備えた前記スペーサと、 前記インクキャビティーに圧力変化を起こさせ、前記ス
ペーサの他面を封止する弾性板と、 該弾性板の表面に形成された圧電体と、 該圧電体に信号を印加するために前記インクキャビティ
ーに対して各々形成された上電極と、 を有するインクジェット式記録ヘッドにおいて、 前記ノズルプレートの前記インクリザーバーに対向する
領域の、外面側を凹部とするように凹部を形成し、前記
凹部にノズルプレート全体を平面とするように前記ノズ
ルプレートよりも弾性変形し易い材料を充填して、前記
インクキャビティーから逆流するインクにより弾性変形
可能な領域が形成されているインクジェット式記録ヘッ
ド。 - 【請求項２】インクをインク滴として吐出する複数のノ
ズル開口が形成され、スペーサの一方の面を封止するノ
ズルプレートと、 前記ノズル開口に各々連通し、インクを加圧する略長方
形状で、かつその短辺方向に一定ピッチで配列されたイ
ンクキャビティー、該インクキャビティーに連通し、イ
ンクを供給するインク供給口、及び該インク供給口に連
通し、複数のインクキャビティにインクを供給するイン
クリザーバーを備えた前記スペーサと、 前記インクキャビティーに圧力変化を起こさせ、前記ス
ペーサの他面を封止する弾性板と、 該弾性板の表面に形成された圧電体と、 該圧電体に信号を印加するために前記インクキャビティ
ーに対して各々形成された上電極と、 を有するインクジェット式記録ヘッドにおいて、 前記スペーサと前記ノズルプレートとの間に、コンプラ
イアンスプレートを介装し、前記コンプライアンスプレ
ートの前記インクリザーバーに対向する領域の、前記ノ
ズルプレート側に凹部を形成して前記インクキャビティ
ーから逆流するインクにより弾性変形可能な薄肉部が形
成されているインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項３】 インクをインク滴として吐出する複数の
ノズル開口が形成され、スペーサの一方の面を封止する
ノズルプレートと、 前記ノズル開口に各々連通し、インクを加圧する略長方
形状で、かつその短辺方向に一定ピッチで配列されたイ
ンクキャビティー、該インクキャビティーに連通し、イ
ンクを供給するインク供給口、及び該インク供給口に連
通し、複数のインクキャビティにインクを供給するイン
クリザーバーを備えた前記スペーサと、 前記インクキャビティーに圧力変化を起こさせ、前記ス
ペーサの他面を封止する弾性板と、 該弾性板の表面に形成された圧電体と、 該圧電体に信号を印加するために前記インクキャビティ
ーに対して各々形成された上電極と、 を有するインクジェット式記録ヘッドにおいて、 前記スペーサと前記ノズルプレートとの間に、コンプラ
イアンスプレートを介装し、前記コンプライアンスプレ
ートの前記インクリザーバーに対向する領域にインクキ
ャビティーから逆流するインクにより弾性変形可能な薄
肉部を形成し、また前記薄肉部に対向する領域の前記ノ
ズルプレートに凹部が形成されているインクジェット式
記録ヘッド。 - 【請求項４】 前記コンプライアンスプレートが、前記
インクキャビティーから逆流するインクにより弾性変形
可能な厚みの第１の板材と、前記凹部の深さに一致する
厚みの第２の板材とを接着剤を介して接合するとととも
に、前記凹部に対応する形状に通孔を形成して構成され
ている請求項３に記載のインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項５】 前記薄肉部の前記ノズルプレートと対向
する領域に空洞を形成するように接着剤の層を介して前
記ノズルプレートと前記コンプライアンスプレートとが
接合されている請求項３に記載のインクジェット式記録
ヘッド。 - 【請求項６】 インクをインク滴として吐出する複数の
ノズル開口が形成され、スペーサの一方の面を封止する
ノズルプレートと、 前記ノズル開口に各々連通し、インクを加圧する略長方
形状で、かつその短辺方向に一定ピッチで配列されたイ
ンクキャビティー、該インクキャビティーに連通し、イ
ンクを供給するインク供給口、及び該インク供給口に連
通し、複数のインクキャビティにインクを供給するイン
クリザーバーを備えた前記スペーサと、 前記インクキャビティーに圧力変化を起こさせ、前記ス
ペーサの他面を封止する弾性板と、 該弾性板の表面に形成された圧電体と、 該圧電体に信号を印加するために前記インクキャビティ
ーに対して各々形成された上電極と、 を有するインクジェット式記録ヘッドにおいて、 前記スペーサと前記ノズルプレートとの間に、前記イン
クリザーバに対向する領域の両面に凹部を形成して中間
にインクキャビティーから逆流するインクにより弾性変
形可能な薄肉部が形成されたコンプライアンスプレート
が介装されているインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項７】 インクをインク滴として吐出する複数の
ノズル開口が形成され、スペーサの一方の面を封止する
ノズルプレートと、 前記ノズル開口に各々連通し、インクを加圧する略長方
形状で、かつその短辺方向に一定ピッチで配列されたイ
ンクキャビティー、該インクキャビティーに連通し、イ
ンクを供給するインク供給口、及び該インク供給口に連
通し、複数のインクキャビティにインクを供給するイン
クリザーバーを備えた前記スペーサと、 前記インクキャビティーに圧力変化を起こさせ、前記ス
ペーサの他面を封止する弾性板と、 該弾性板の表面に形成された圧電体と、 該圧電体に信号を印加するために前記インクキャビティ
ーに対して各々形成された上電極と、 を有するインクジェット式記録ヘッドにおいて、 前記インクリザーバの一部が、記録ヘッドを保持するヘ
ッドホルダにより構成されていて、前記インクリザーバ
に対向する前記ヘッドホルダの内面に、前記インクキャ
ビティーから逆流するインクにより弾性変形可能な領域
が形成されているインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項８】 前記弾性変形可能な領域が、前記ヘッド
ホルダの前記インクリザーバを構成する領域の内面に前
記インクキャビティーから逆流するインクにより弾性可
能なカップ状部材により構成されている請求項７に記載
のインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項９】 前記弾性変形可能な領域が、前記ヘッド
ホルダの前記インクリザーバを構成する領域の内面に凹
部を形成するとともに、前記凹部を前記インクキャビテ
ィーから逆流するインクにより弾性可能な板材で封止す
ることにより構成されている請求項７に記載のインクジ
ェット式記録ヘッド。 - 【請求項１０】 インクをインク滴として吐出する複数
のノズル開口が形成され、スペーサの一方の面を封止す
るノズルプレートと、 前記ノズル開口に各々連通し、インクを加圧する略長方
形状で、かつその短辺方向に一定ピッチで配列されたイ
ンクキャビティー、該インクキャビティーに連通し、イ
ンクを供給するインク供給口、及び該インク供給口に連
通し、複数のインクキャビティにインクを供給するイン
クリザーバーを備えた前記スペーサと、 前記インクキャビティーに圧力変化を起こさせ、前記ス
ペーサの他面を封止する弾性板と、 該弾性板の表面に形成された圧電体と、 該圧電体に電界を印加するために前記インクキャビティ
ーに対して各々形成された上電極と、 を有するインクジェット式記録ヘッドにおいて、 前記弾性板の前記インクリザーバーに対向する領域に前
記インクキャビティーから逆流するインクにより弾性変
形可能な領域が形成され、また前記上電極に信号を供給
する引き出し電極部が前記ノズル開口側の前記スペーサ
に対向する領域に形成されているインクジェット式記録
ヘッド。 - 【請求項１１】 前記インクキャビティーに所定の圧力
をかけたときの前記インクキャビティの容積の変化分と
前記圧力との比例係数をＣc、前記インクキャビティー
の個数をｎ、前記インクリザーバーに所定の圧力をかけ
たときの容積の変化分と前記圧力との比例係数をＣrと
したときに、前記比例係数Ｃrが Ｃr＞８×ｎ×Ｃc となるように前記インクキャビティーから逆流するイン
クにより弾性可能な領域が構成されている請求項１乃至
１０のいずれかに記載のインクジェット式記録ヘッド。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19148496A JP3402349B2 (ja) | 1996-01-26 | 1996-07-02 | インクジェット式記録ヘッド |
| US08/788,957 US6193360B1 (en) | 1996-01-26 | 1997-01-24 | Ink-jet recording head |
| EP97101149A EP0786346B1 (en) | 1996-01-26 | 1997-01-24 | Ink-jet recording head |
| DE69717872T DE69717872T2 (de) | 1996-01-26 | 1997-01-24 | Tintenstrahlaufzeichnungskopf |
| US09/233,081 US6250753B1 (en) | 1996-01-26 | 1999-01-19 | Ink-jet recording head |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-12115 | 1996-01-26 | ||
| JP1211596 | 1996-01-26 | ||
| JP7189296 | 1996-03-27 | ||
| JP8-71892 | 1996-03-27 | ||
| JP19148496A JP3402349B2 (ja) | 1996-01-26 | 1996-07-02 | インクジェット式記録ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09314863A JPH09314863A (ja) | 1997-12-09 |
| JP3402349B2 true JP3402349B2 (ja) | 2003-05-06 |
Family
ID=27279708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19148496A Expired - Fee Related JP3402349B2 (ja) | 1996-01-26 | 1996-07-02 | インクジェット式記録ヘッド |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6193360B1 (ja) |
| EP (1) | EP0786346B1 (ja) |
| JP (1) | JP3402349B2 (ja) |
| DE (1) | DE69717872T2 (ja) |
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