(57)【要約】【課題】  面積が小さい場合においても十分な変形量が得られ、小さな圧力室に使用しても高い排出体積効率が達成できる振動板、前記振動板を包含する振動板組立体、前記振動板を供える液滴吐出ヘッド、および前記液滴吐出ヘッドを備える液滴吐出装置の提供。【解決手段】ノズルに連通する圧力室の壁面の少なくとも一部が振動板によって形成され、前記振動板を振動させて前記ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドに使用される振動板であって、金属層と樹脂層とからなると共に、前記樹脂層の厚みは前記金属層の厚みよりも大きい振動板、前記振動板を有する振動板組立体、液低吐出ヘッド、および液滴吐出装置。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルに連通する圧力室の壁面の少なくとも一部が振動板によって形成され、前記振動板を振動させて前記ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドに使用される振動板であって、
金属層と樹脂層とからなると共に、前記樹脂層の厚みは前記金属層の厚みよりも大きいことを特徴とする振動板。
【請求項２】
前記金属層は銅層であり、前記樹脂層はポリイミド樹脂層である請求項１に記載の振動板。
【請求項３】
銅箔とポリイミド樹脂フィルムとを加熱、圧着して前記銅層と前記ポリイミド樹脂層とを形成してなる請求項２に記載の振動板。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の振動板と、
前記振動板における金属層に接合された圧電素子と、
前記圧電素子に駆動電圧を印加する駆動電極と
を備え、
前記駆動電極のうち、駆動電極の一方は前記圧電素子の一方の面に、駆動電極の他方は前記圧電素子の他方の面に接合されてなる
ことを特徴とする振動板組立体。
【請求項５】
前記駆動電極の一方は、前記振動板における金属層によって形成されてなる請求項４に記載の振動板組立体。
【請求項６】
樹脂フィルムと前記駆動電極の他方とを積層してなる電極組立体を備え、前記駆動電極の他方は、前記電極組立体を前記圧電素子を挟んで前記振動板に接合することにより、前記圧電素子に電気的に接合される請求項５に記載の振動板組立体。
【請求項７】
液滴が吐出されるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室の壁面の少なくとも一部を形成する請求項１〜３の何れか１項に記載の振動板と、前記振動板を振動させる圧電素子とを備え、
前記圧電素子は、前記振動板の金属層の側に接合されてなることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
前記ノズルおよび圧力室が形成された支持体と、前記支持体における圧力室が形成された側の面に接合された請求項５〜７の何れか１項に記載の振動板組立体とを備え、
前記振動板組立体は、前記振動板における圧電素子が接合された側とは反対側の面において前記支持体に接合されてなる
請求項７に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項９】
前記振動板の金属層における前記圧電素子に接合される領域は金鍍金されてなる請求項８に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記振動板の金属層の領域は、前記圧力室よりも大きな面積を有し、しかも前記圧力室の内側から外側に亘って形成されてなる請求項８または９に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１１】
請求項７〜１０の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドの備える圧電素子を駆動する駆動ＩＣと、前記液滴吐出ヘッドの有するノズルから吐出すべき吐出液を前記液滴吐出ヘッドの圧力室に供給する吐出液供給手段とを備えてなることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項１２】
前記液滴吐出ヘッドは、前記圧力室が形成された支持体と、前記支持体における圧力室が形成された側の面に接合された請求項６に記載の振動板組立体とを備え、
前記振動板組立体は、前記振動板における圧電素子が接合された側とは反対側の面において前記支持体に接合されてなるとともに、
前記駆動ＩＣは、前記振動板組立体における前記支持体に接合される側とは反対側の面に実装されてなる請求項１１に記載の液滴吐出装置。
【請求項１３】
前記液滴吐出ヘッドは、前記液滴吐出装置において印字される幅である印字幅の全幅に亘って設けられてなる請求項１１または１２に記載の液滴吐出装置。
【請求項１４】
前記吐出液供給手段は、前記振動板組立体における前記支持体に接合される側とは反対側に隣接して設けられた吐出液供給室と、前記振動板組立体を貫通して前記吐出液供給室および圧力室を連通する吐出液供給流路とを備える請求項１２または１３に記載の液滴吐出装置。
【請求項１５】
前記吐出液はインクである請求項１１〜１４の何れか１項に記載の液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動板、振動板組立体、液滴吐出ヘッド、および液滴吐出装置にかかり、特に、液滴吐出ヘッドにおいて圧力室が小さな場合においても大きな変形量の得られる振動板、前記振動板を包含する振動板組立体、前記振動板を供える液滴吐出ヘッド、および前記液滴吐出ヘッドを備える液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録ヘッドとしては、たとえば、アクチュエータユニットの振動板側にインク供給部を配置し、前記アクチュエータユニットの振動板を、複数の圧力発生室が形成されたキャビティ形成基板上で各圧力発生室よりも外側へ延在させ、この振動板の複数の圧力発生室外の領域部分を各圧力発生室に対応する毎に貫いて各圧力発生室に連通するインク供給口を形成し、このインク供給口を前記インク供給部に連通したものが提案された（特許文献１）。
【０００３】
また、振動板が樹脂フィルムとＳＵＳ材との積層体であり、前記樹脂フィルムの厚さＴが液室の短手方向幅Ｗに対し、
略０．０３５Ｗ＜Ｔ＜０．０６５Ｗ
の範囲内にあり、圧電素子と振動板との当接面の幅Ｗ２が、前記液室の短手方向幅Ｗに対し、
略０．０３５Ｗ＜Ｗ２＜０．０４５Ｗ
の範囲内にあるインクジェット記録ヘッドも提案された（特許文献２）。なお、前記特許文献では、前記振動板の例としてＳＵＳ材の厚みが３０μｍであり、ポリイミド樹脂フィルムの厚みが４μｍのものが例示されている。
【特許文献１】特開２００１−１７９９７３号公報
【特許文献２】特開２０００−３３４９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インクジェット記録ヘッドの振動板としては、これまでＳＵＳ（ステンレス鋼）材が広く使用されてきたが、近年、印字画質を向上させるために、印字密度を高密度化して印字画質を向上させたいとの要求が強まり、それに伴って圧力室を小型化して印字ヘッドの高密度化が図られてきた。
【０００５】
しかし、圧力室を小型化すると振動板の面積も小さくなるから、ＳＵＳ材のようなヤング率の大きな材料を振動板に用いた場合、十分な変形量が得られず、したがってインクの排出体積効率が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、面積が小さい場合においても十分な変形量が得られ、小さな圧力室に使用しても高い排出体積効率が達成できる振動板、前記振動板を包含する振動板組立体、前記振動板を供える液滴吐出ヘッド、および前記液滴吐出ヘッドを備える液滴吐出装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、ノズルに連通する圧力室の壁面の少なくとも一部が振動板によって形成され、前記振動板を振動させて前記ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドに使用される振動板であって、金属層と樹脂層とからなると共に、前記樹脂層の厚みは前記金属層の厚みよりも大きいことを特徴とする振動板に関する。
【０００８】
前記振動板は、面積が小さな場合においても大きな変形量が得られるから、圧力室の小さな高密度の液滴吐出ヘッドに使用した場合においても、高い排出効率で液滴を吐出できる。
【０００９】
また、金属層は薄くなるとピンホールが生じやすいが、樹脂層にはピンホールが生じにくいから、前記振動板全体としてもピンホールが生じ難い。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記金属層が銅層であり、前記樹脂層がポリイミド樹脂層である請求項１に記載の振動板に関する。
【００１１】
銅は、箔などに容易に加工できる。一方、ポリイミドもｐ−クロロフェノールやＮ−メチルピドリドンなどの極性溶媒に溶解するものであれば、ポリイミドを前記極性溶媒に溶解したドープを金属ベルト等に流延して乾燥する流延法によってピンホールなどの欠陥のないフィルムを容易に作製できる。また、得られたフィルムは、ガラス転移点以上に加熱することにより、銅箔と容易に貼り合わせることができる。
【００１２】
また、銅は電気伝導性が高いから、圧電素子に駆動電圧を印加する駆動電極として利用することもできる。
【００１３】
更に、ポリイミド樹脂は、樹脂としてはヤング率が高いから、前記振動板は、変形量が大きく取れるにもかかわらず、共振周波数が高い故に応答性が良好であり、微小滴の吐出や高周波吐出に有利である。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、銅箔とポリイミド樹脂フィルムとを加熱、圧着して前記銅層と前記ポリイミド樹脂層とを形成してなる請求項２に記載の振動板に関する。
【００１５】
前述のように、前記振動板は、ポリイミド樹脂フィルムと銅箔とを加熱圧着するだけで容易に作製でき、接着剤等を用いることなくポリイミド樹脂フィルムと銅箔とを貼り合わせることができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載の振動板と、前記振動板における金属層に接合された圧電素子と、前記圧電素子に駆動電圧を印加する駆動電極とを備え、前記駆動電極のうち、駆動電極の一方は前記圧電素子の一方の面に、駆動電極の他方は前記圧電素子の他方の面に接合されてなることを特徴とする振動板組立体に関する。
【００１７】
前記振動板組立体においては、振動板の圧電素子が接合された側と反対側を、圧力室およびノズルを形成した支持体に接合することにより、液滴吐出ヘッドを作製できる。したがって、振動板に圧電素子を接合し、前記圧電素子に駆動電極を設ける手間を省略することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、前記駆動電極の一方が前記振動板における金属層によって形成されてなる請求項４に記載の振動板組立体に関する
前記振動板組立体においては、前記振動板における金属層を駆動電極のうちの一方、たとえば共通電極として利用しているから、共通電極を別に設ける必要がない。したがって、前記組立体は、構成が簡略である。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、樹脂フィルムと前記駆動電極の他方とを積層してなる電極組立体を備え、前記駆動電極の他方は、前記電極組立体が前記圧電素子を挟んで前記振動板に接合されることにより、前記圧電素子に電気的に接合される請求項５に記載の振動板組立体に関する。
【００２０】
前記振動板組立体においては、前記振動板の圧電素子を接合した側の面に前記電極組立体を接合することにより、駆動電極のうちの他方、たとえば個別電極を圧電素子に接合できる。したがって、個々の個別電極を圧電素子に接合する手間を省略できる。
【００２１】
また、前記電極組立体は、樹脂フィルムと前記駆動電極の他方と電気配線とを積層して形成されているから、厚さを薄くできる。したがって、前記振動板組立体全体としても薄型にできる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、液滴が吐出されるノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室の壁面の少なくとも一部を形成する請求項１〜３の何れか１項に記載の振動板と、前記振動板を振動させる圧電素子とを備え、前記圧電素子が、前記振動板の金属層の側に接合されてなることを特徴とする液滴吐出ヘッドに関する。
【００２３】
前記液滴吐出ヘッドに使用される振動板は、面積が小さな場合においても大きな変形量が得られるから、前記液滴吐出ヘッドは、圧力室を小型化した場合においても高い排出効率で液滴を吐出できる。
【００２４】
また、前記振動板全体としてピンホールが生じ難いから、ピンホールに由来する吐出液の漏れもない。
【００２５】
請求項８に記載の発明は、前記ノズルおよび圧力室が形成された支持体と、前記支持体における圧力室が形成された側の面に接合された請求項４〜６の何れか１項に記載の振動板組立体とを備え、前記振動板組立体が、前記振動板における圧電素子が接合された側とは反対側の面において前記支持体に接合されてなる請求項７に記載の液滴吐出ヘッドに関する。
【００２６】
前記液滴吐出ヘッドは、振動板組立体を、前記支持体における圧力室が形成された側の面に接合して形成しているから、構成が簡略化できる。
【００２７】
請求項９に記載の発明は、前記振動板の金属層における前記圧電素子に接合される領域が金鍍金されてなる請求項８に記載の液滴吐出ヘッドに関する。
【００２８】
本発明の液滴吐出ヘッドにおいて、金属層として銅層を有する振動板を用いると、銅は加熱により表面が容易に酸化されるから、前記金属層を圧電素子の共通電極として使用する場合に接触不良が生じる可能性がある。
【００２９】
しかしながら、前記請求項の液滴吐出ヘッドにおいては、前記振動板の金属層における前記圧電素子に接合される領域は金鍍金されているから、加熱により金属層の表面が酸化されて圧電素子との間に接触不良が生じることが防止される。
【００３０】
請求項１０に記載の発明は、前記振動板の金属層の領域が、前記圧力室よりも大きな面積を有し、しかも前記圧力室の内側から外側に亘って形成されてなる請求項８または９に記載の液滴吐出ヘッドに関する。
【００３１】
前記液滴吐出ヘッドにおいては、振動板における金属層の領域の外縁は前記圧力室の外側に存在しているから、振動板の変形ストレスが圧力室の縁部に集中して前記部分において振動板が破損することが防止される。
【００３２】
請求項１１に記載の発明は、請求項７〜１０の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドと、前記液滴吐出ヘッドの備える圧電素子を駆動する駆動ＩＣと、前記液滴吐出ヘッドの有するノズルから吐出される吐出液を前記圧力室に供給する吐出液供給手段とを備えてなることを特徴とする液滴吐出装置に関する。
【００３３】
前記液滴吐出装置の備える振動板は、面積が小さな場合においても大きな変形量が得られるから、前記液滴吐出吐出装置は、圧力室を小型にした場合においても高い排出効率で液滴を吐出できる。したがって、前記液滴吐出吐出装置は、液滴吐出ヘッドの小型化および高密度化に容易に対応できる。
【００３４】
請求項１２に記載の発明は、前記液滴吐出ヘッドが、前記ノズルおよび圧力室が形成された支持体と、前記支持体における圧力室が形成された側の面に接合された請求項６に記載の振動板組立体とを備え、前記振動板組立体は、前記振動板における圧電素子が接合された側とは反対側の面において前記支持体に接合されてなるとともに、前記駆動ＩＣが、前記振動板組立体における前記支持体に接合される側とは反対側の面に実装されてなる請求項１１に記載の液滴吐出装置に関する。
【００３５】
前述のように、請求項６に記載の振動板組立体は薄型であるから、支持体を薄型に形成することにより、前記液滴吐出装置も薄型にできる。また、前記駆動ＩＣと駆動電極とを接続する電気配線を電極組立体に埋包すれば、前記駆動ＩＣを前記振動板組立体における前記支持体に接合される側とは反対側の面に実装するだけで、前記駆動ＩＣと前記駆動電極とが電気的に接続される。
【００３６】
したがって、駆動ＩＣの配線が大幅に簡略化できる。
【００３７】
請求項１３に記載の発明は、前記液滴吐出ヘッドが、前記液滴吐出装置において液滴が吐出され、印字される幅である印字幅の全幅に亘って設けられてなる請求項１１または１２に記載の液滴吐出装置に関する。
【００３８】
前記液滴吐出装置においては、前記吐出ヘッドは幅方向に固定されているから、前記吐出ヘッドを幅方向に移動させる機構が不要である。
【００３９】
請求項１４に記載の発明は、前記吐出液供給手段は、前記振動板組立体における前記支持体に接合される側とは反対側に隣接して設けられた吐出液供給室と、前記振動板組立体を貫通して前記吐出液供給室および圧力室を連通する吐出液供給流路とを備える請求項１２または１３に記載の液滴吐出装置に関する。
【００４０】
液滴吐出ヘッドが小型化すると、液滴吐出ヘッドに実装される駆動ＩＣの集積度を高くする必要があるので、駆動ＩＣの発熱が増大する。
【００４１】
しかし、前記液滴吐出装置においては、前記振動板組立体における前記支持体に接合される側とは反対側、言い換えれば駆動ＩＣが実装される側に吐出液供給室を設けているから、駆動ＩＣで生じた熱は吐出液で効果的に除去される。
【００４２】
請求項１５に記載の発明は、前記吐出液がインクである請求項１１〜１４の何れか１項に記載の液滴吐出装置に関する。
【００４３】
前記液滴吐出装置は、本発明の液滴吐出装置をインクジェット記録に適用した例である。
【発明の効果】
【００４４】
以上説明したように本発明によれば、面積が小さい場合においても十分な変形量が得られ、小さな圧力室に使用しても高い排出体積効率が達成できる振動板、前記振動板を包含する振動板組立体、前記振動板を供える液滴吐出ヘッド、および前記液滴吐出ヘッドを備える液滴吐出装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
１．実施形態１
本発明に係る液滴吐出ヘッドの一例であるインクジェット記録ヘッド１００について以下に説明する。
【００４６】
図１に示すように、実施形態１に係るインクジェット記録ヘッド１００は、圧電素子６および振動板４が組み込まれた振動板組立体４０と、圧力室８およびノズル１０が形成された流路組立体２０とを積層した構成を有する。
【００４７】
振動板組立体４０は、ポリイミド樹脂フィルム４Ａと銅箔４Ｂとを貼り合わせた振動板４と、振動板４における銅箔４Ｂの表面にエポキシ樹脂接着剤１４で接合された圧電素子６と、振動板４における銅箔４Ｂの側に接合されて圧電素子６を覆う電極組立体４２とから構成されている。
【００４８】
振動板４においては、ポリイミド樹脂フィルム４Ａは銅箔４Ｂよりも厚い。たとえば銅箔４Ｂの厚さが９μｍのとき、ポリイミド樹脂フィルム４Ａの厚さは９μｍより大きく３０μｍ以下、具体的には、ポリイミド樹脂フィルム４Ａの厚さを１１μｍ、１３μｍ、または１５μｍとすることができる。また、銅箔４Ｂの厚さが１１μｍのときは、ポリイミド樹脂フィルム４Ａの厚さを１３μまたは２５μｍとすることができる。ポリイミド樹脂フィルム４Ａとして熱可塑性ポリイミド樹脂のフィルムを用いれば、ポリイミド樹脂フィルム４Ａをガラス転移点以上に加熱して銅箔４Ｂと圧着することにより貼り合わせることができるから好ましい。銅箔４Ｂは、複数の圧電素子６が接続される共通電極として使用される。
【００４９】
電極組立体４２は、ポリイミド樹脂フィルム４２Ｂの一方の面に圧電素子６に個別に接続される個別電極４２Ａが形成された構成を有する。個別電極４２Ａは、ポリイミド樹脂フィルム４２Ｂの一方の面に銅箔を貼り合わせ、これをパターニングすることにより、形成される。ポリイミド樹脂フィルム４２Ｂは、振動板４を構成するポリイミド樹脂フィルム４Ａと同様である。ポリイミド樹脂フィルム４２Ｂの個別電極４２Ａが形成された側は、圧電素子６が位置する部分以外はレジスト樹脂層４２Ｃで被覆されている。レジスト樹脂層４２Ｃは、光硬化性レジスト樹脂により形成できる。
【００５０】
電極組立体４２は、レジスト樹脂層４２Ｃの側が振動板４の銅箔４Ｂの側に臨むように、異方導電性フィルム１２で接着されている。また、電極組立体４２における個別電極４２Ａも、異方導電性フィルム１２によって圧電素子６の振動板４に接合された側とは反対側の面に接合されている。
【００５１】
なお、駆動ＩＣ（図示せず。）は、電極組立体４２の個別電極４２Ａが形成された側とは反対側の面、換言すれば振動板組立体４０の外側の面に実装される。
【００５２】
流路組立体２０は、圧力室８とノズル１０とを連通する連通路２７と、圧力室８の上流側に設けられたインク一時貯留室２９と、インク一時貯留室２９を通して圧力室８にインクを供給するインク供給流路（図示せず。）とを有する。圧力室８とインク一時貯留室２９とは連通路２９Ａで連通されている。インク一時貯留室２９のノズルプレート２１側に隣接してエアダンパ３０が設けられている。エアダンパ３０は、大気連通路３１を通して外界に連通している。
【００５３】
流路組立体２０は、ノズルプレート２１、第１貯留室プレート２２Ａ，ダンパープレート２３、第２貯留室プレート２２Ｂ、第３貯留室プレート２２Ｃ、第４貯留室プレート２２Ｄ、第１連通孔プレート２４Ａ，分離プレート２５、第２連通孔プレート２４Ｂ、および圧力室プレート２６を積層し、接合して形成される。ノズルプレート２１等はＳＵＳ材によって形成されている。
【００５４】
流路組立体２０は、圧力室８が形成された側の面、言い換えれば圧力室プレート２６の表面においてポリイミド樹脂接着剤によって振動板組立体４０が備える振動板４のポリイミド樹脂フィルム４Ａの側に接着されている。
【００５５】
振動板組立体４０は、以下の手順に従って作製できる。
【００５６】
最初に、図２において（Ａ）に示すように、振動板４の銅箔４Ｂの表面を、表面粗さＲａが０．１以上になるように適宜の手段によって粗面化する。
【００５７】
次に、同図において（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、エポキシ樹脂接着剤１４によって銅箔４Ｂの表面に圧電素子６を接着する。このとき、圧電素子表面の凹凸はＲａ＝３μｍ程度であり、エポキシ接着剤を介しても凸部にて電気的な接合が確保できる。
【００５８】
一方、図３において（Ａ）に示すようにポリイミド樹脂フィルム４２Ｂと銅箔４２Ａとを貼り合わせ、同図において（Ｂ）に示すように、銅箔をパターニングし、次いでエッチングして個別電極４２Ａを作製する。そして、同図において（Ｃ）に示すように、個別電極４２Ａの上から液状のレジスト樹脂を塗布し、パターニングしてレジスト樹脂層４２Ｃを形成する。
【００５９】
このようにして作製された電極組立体４２を、図４において（Ａ）に示すように、レジスト樹脂層４２Ｃが振動板４の銅箔４Ｂの側を向くように、異方導電性フィルム１２を介して振動板４に圧着する。このとき、ポリイミド樹脂フィルム４２Ｂおよび個別電極４２Ａのうち、レジスト樹脂層４２Ｃに覆われないで露出している部分が、振動板４上に接着された圧電素子６に重なるようにする。これにより、同図において（Ｂ）に示すように、個別電極４２Ａの露出した部分が圧電素子６に異方導電性フィルム１２を介して接着される。ここで、異方導電性フィルム１２は、所定の押圧力を加えることにより、接着性とともに、厚さ方向に導電性を発現する接着性フィルムである。したがって、個別電極４２Ａは圧電素子６に電気的に接続される。なお、電極組立体４２における銅箔４２Ａと圧電素子６とは、異方導電性フィルム１２による接着に代え、バンプ形成した電極の圧接や半田ボールによっても電気的に接続できる。
【００６０】
振動板組立体４０においては、また、図５において（Ａ）に示すように、振動板４の銅箔４Ｂの表面を粗面化すると共に、パターニングおよびエッチングを行って所定のパターンを形成し、次いで同図の（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、所定のパターンを形成した銅箔４Ｂにエポキシ樹脂接着剤１４で圧電素子６を接着してもよい。
【００６１】
次いで、図６において（Ａ）および（Ｂ）に示すように、振動板４と、図３に示す構成を有する電極組立体４２とを異方導電性フィルム１２で貼り合わせる。
【００６２】
なお、銅箔４Ｂおよび個別電極４２Ａの表面を金鍍金してから、圧電素子６の接合、および振動板４と電極組立体４２との接着を行えば、銅箔４Ｂおよび個別電極４２Ａの表面が熱で酸化することが防止できるから、表面の酸化に伴う接触不良も防止できる。
【００６３】
実施形態１に係るインクジェット記録ヘッド１００は、振動板４がポリイミド樹脂フィルム４Ａと銅箔４Ｂとを貼り合わせて形成され、しかもポリイミド樹脂フィルム４Ａの方が銅箔４Ｂよりも厚みが大きいから、圧力室８が小さな場合においても大きな変形量が得られるから、インクの吐出効率が高い。したがって、流路組立体２０において圧力室８およびノズル１０を高密度に配置することができ、高い印字画質が得られる。また、ポリイミド樹脂フォルム４Ｂには殆どピンホールがないから、銅箔４Ｂを薄くした場合においても、ピンホールに起因する故障が生じることはない。
【００６４】
また、振動板組立体４０は、電極組立体４２と振動板４とを貼り合わせて形成されるから、全体的に厚さを薄くできる。また、圧電素子６は、振動板４と電極組立体４２のポリイミド樹脂フィルム４２Ｂとの間に密閉されるから、外部環境から効果的に保護される。
【００６５】
更に、流路組立体においては、インク供給流路（図示せず。）と圧力室８との間にインク一時貯留室２９が設けられているから、インク供給流路からのインクの供給量が変動しても、前記変動はインク一時貯留室２９で吸収され、ノズル１０からは安定にインク滴が吐出される。
【００６６】
以下、具体的なデータを用いてインクジェット記録ヘッド１００の特長について説明する。
【００６７】
圧力室８の縦横比を１．８とし、大きさを６００ｄｐｉ相当、８００ｄｐｉ相当、１２００ｄｐｉ相当としたときの振動板４の共振周波数および変位量を計算した結果を図１２〜図１４に示す。
【００６８】
図１２〜図１４から明らかなように、厚さ９μｍの銅箔に厚さ１３μｍのポリイミド膜を貼り合わせた振動板４は、厚さ９μｍまたは２０μｍのステンレス箔に厚さ１μｍのポリイミド膜を貼り合わせた振動板や、厚さ９μｍまたは２０μｍの銅箔に厚さ１μｍのポリイミド膜を貼り合わせた振動板に比較して、圧力室８の大きさが６００ｄｐｉ相当から１２００ｄｐｉ相当へと小さくなったときの共振周波数の上昇の度合いおよび変位量の減少の度合いが小さかった。ここで、共振周波数が高くなれば応答性がよくなるから、微小滴の吐出や高周波吐出に有利になるが、通常は５００ｋＨｚ以上あれば十分であると考えられる。厚さ９μｍの銅箔に厚さ１３μｍのポリイミド膜を貼り合わせた振動板４においても、圧力室８の大きさが６００ｄｐｉ相当と最も大きな場合にも共振周波数は５００ｋＨｚが確保されていた。
【００６９】
次に、銅箔の厚さは９μｍとし、貼り合わせるポリイミド膜の厚さを１μから２５μｍまで変化させて最大変位量および共振周波数の変化を調べた結果を図１５および図１６に示す。
【００７０】
図１５および図１６から明らかなように、貼り合わせるポリイミド膜の厚さが厚くなると最大変位量は低下するが、低下量は少ない。共振周波数については、極小値を有する曲線を描くが、やはりポリイミド膜の厚さが厚くなることによる変化は少ない。
【００７１】
最後に、厚さ９μｍの銅箔に厚さ１３μｍのポリイミド膜を貼り合わせた本発明の振動板４と、厚さ２０μｍのステンレス箔に厚さ１μｍまたは６μｍのポリイミド膜を貼り合わせた振動板とについて、圧電素子６（ピエゾ素子）の位置が正規の位置からずれたときの最大変位量の変化を図１７に示す。図１７において、縦軸の数字は、圧電素子６が正規の位置にあるとき、即ち圧電素子６のズレ量が０のときの振動板の最大変位量に対する圧電素子６が所定の位置からずれたときの振動板の最大変位量の割合を示す。
【００７２】
図１７から明らかなように、厚さ９μｍの銅箔に厚さ１３μｍのポリイミド膜を貼り合わせた振動板４は、圧電素子６のズレ量が２５μｍのときの最大変位量は、ズレ量が０のときの０．９７倍であった。これに対し、厚さ２０μｍのステンレス箔に厚さ１μｍのポリイミド膜を貼り合わせた振動板においては、圧電素子６のズレ量が２５μｍのときの最大変位量は、ズレ量が０のときの０．９１倍まで低下していた。
【００７３】
このように、振動板４を用いれば圧力室８が小さな場合においても大きな変形量が得られることは、上述のデータからも示される。更に、振動板４を用いることにより、圧電素子が正規の位置からずれたときの最大変位量への影響を緩和できることも上述のデータから明らかである。
【００７４】
２．実施形態２
本発明に係る液滴吐出ヘッドに包含されるインクジェット記録ヘッドの別の例について以下に説明する。
【００７５】
図７に示すように、実施形態２に係るインクジェット記録ヘッド２００は、圧電素子６および振動板４が組み込まれた振動板組立体４０と、圧力室８が形成された圧力室板５０と、連通路２７が形成された流路板５２と、ノズル１０が形成されたノズルプレート５４とを厚さ方向に積層した構成を有する。また、振動板組立体４０を挟んで圧力室８の反対側には、複数のインクジェット記録ヘッド２００にインクを供給するインク供給液室６０が設けられ、圧力室８とはインク供給流路２８によって連通している。インク供給液室６０およびインク供給流路２８は、夫々本発明における吐出液供給室および吐出液供給流路に相当する。
【００７６】
以下、振動板組立体４０を作製する手順について説明する。
【００７７】
先ず、図８において（Ａ）に示すように、ＳＵＳ板材である圧力室板５０に振動板４のポリイミド樹脂フィルム４Ａの側を接着する。本実施形態で使用されるポリイミド樹脂フィルム４Ａは自己融着タイプであり、加熱圧着にて接着される。
【００７８】
次に、同図において（Ｂ）に示すように、振動板４の銅箔４Ｂの側にエポキシ樹脂接着剤１４で圧電素子６を接着する。
【００７９】
圧電素子６を接着したら、同図において（Ｃ）に示すように、圧力室板５０を振動板４に達する深さにエッチングして圧力室８を形成する。
【００８０】
圧力室８が形成されたら、図９において（Ａ）に示すように、異方導電性フィルム１２を介して電極組立体４２を振動板４の銅箔４Ｂの側に接着して振動板組立体４０を作製する。電極組立体４２の構成、および振動板４に接着する手順は実施形態１のところで述べたとおりである。
【００８１】
電極組立体４２を振動板４に接着したら、図９において（Ｂ）に示すように振動板組立体４０を貫通するようにレーザでインク供給流路２８を穿設する。このとき、振動板４の銅箔４Ｂにおけるインク供給流路２８を形成する領域は、予めパターニングにより除去しておくことが好ましい。これにより、レーザ下降でインク供給流路２８を精度よく形成することが可能で、インクと銅箔４Ｂとの接触が無く、信頼性を高くすることができる。
【００８２】
振動板組立体４０にインク供給流路２８を穿設したら、圧力室板５０の振動板組立体４０が接着された側とは反対側に流路板５２を接着し、更にノズルプレート５４を接着する。なお、ノズルプレート５４の外側の面には、予め撥水膜５６を形成しておく。撥水膜５６は適宜の方法で形成でき、具体的にはフッ素系樹脂等の疏水性樹脂を蒸着法等で成膜すればよい。
【００８３】
振動板組立体４０においては、図１０において（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、振動板４を圧力室板５０に接着した後、銅箔４Ｂを所定のパターンにパターニングおよびエッチングし、次いで圧電素子６を接着してから圧力室８を形成することができる。なお、銅箔４Ｂをパターニングおよびエッチングするときは、銅箔４Ｂの領域が圧力室８よりも大きな面積を有し、しかも前記圧力室の内側から外側に亘って存在するようにする。これにより、銅箔４Ｂの領域の周縁は、圧力室８の外側に位置するから、圧電素子６が駆動電圧によって変形すると、振動板４全体が変形する。
【００８４】
また、図１１において（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、振動板４を圧力室板５０に接着し、銅箔４Ｂを所定のパターンにパターニングおよびエッチングした後、銅箔４Ｂに金鍍金層４Ｃを設け、次に同図において（Ｄ）に示すように、金鍍金層４Ｃ表面の圧電素子６を形成しない部分をマスキングして（Ｅ）に示すように、圧電セラミックスをスパッタリングし、前記マスキングを除去して圧電素子６を形成してもよい。スパッタリングにより圧電素子６を形成することにより、従来よりも薄い圧電素子６や形状の複雑な圧電素子６を容易に作製できる。
【００８５】
実施形態２にかかるインクジェット記録ヘッド２００は、実施形態１にかかるインクジェット記録ヘッドの有する特徴に加え、圧力室板５０および流路板５２が簡易な構造となるため、部品点数および工程数を減らすことにより、低コスト化が容易であるという特徴を有する。
【００８６】
更に、駆動ＩＣは、通常、電極組立体４２におけるポリイミド樹脂フィルム４２Ｂ側に実装されるが、前記駆動ＩＣをインク供給液室６０に隣接させた構成をとることができるから、駆動ＩＣの発熱量が大きな場合においても、インク供給液室６０内を流通するインクによって駆動ＩＣを効果的に冷却できる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明の液滴吐出装置は、用紙にインクを吐出して印字するインクジェット記録装置として使用できるのみならず、基板上に回路を印刷する回路印刷装置としても使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】図１は、実施形態１に係るインクジェット記録ヘッドの構成を示す断面図である。
【図２】図２は、実施形態１に係るインクジェット記録ヘッドの備える振動板組立体の作製手順のうちの、振動板に圧電素子を接合する工程を示す工程図である。
【図３】図３は、図２の振動板組立体の備える電極組立体の作製手順を示す工程図である。
【図４】図４は、図３に示す電極組立体を、図２に示す圧電素子の接合された振動板に接合する工程を示す工程図である。
【図５】図５は、振動板に圧電素子を接合する工程の別の例を示す工程図である。
【図６】図６は、図３に示す電極組立体を、図６に示す圧電素子の接合された振動板に接合する工程を示す工程図である。
【図７】図７は、実施形態２に係るインクジェット記録ヘッドの構成を示す断面図である。
【図８】図８は、実施形態２に係るインクジェット記録ヘッドの備える振動板組立体の作製手順のうちの、振動板に圧電素子を接合する工程を示す工程図である。
【図９】図９は、圧電素子の接合された振動板と電極組立体とを接合する工程を示す工程図である。
【図１０】図１０は、振動板に圧電素子を接合する工程の別の例を示す工程図である。
【図１１】図１１は、振動板にスパッタリングによって圧電素子を形成する手順を示す工程図である。
【図１２】図１２は、厚さの異なる銅箔またはステンレス箔とポリイミド膜とを貼り合わせた振動板について圧力室面積と共振周波数との関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、厚さの異なる銅箔またはステンレス箔とポリイミド膜とを貼り合わせた振動板について圧力室面積と変位量との関係を示すグラフである。
【図１４】図１４は、厚さの異なる銅箔またはステンレス箔とポリイミド膜とを貼り合わせた振動板について、圧力室面積と、厚さ２０μｍのステンレス箔と厚さ１μｍのポリイミド膜とを貼り合わせた振動板に対する変位量の比率との関係を示すグラフである。
【図１５】図１５は、銅箔とポリイミド膜とを貼り合わせた振動半において、銅箔の厚さを９μｍとし、貼り合わせるポリイミド膜の厚さを変化させたときの、ポリイミド膜の厚さと最大変位量との関係を示すグラフである。
【図１６】図１６は、銅箔とポリイミド膜とを貼り合わせた振動半において、銅箔の厚さを９μｍとし、貼り合わせるポリイミド膜の厚さを変化させたときの、ポリイミド膜の厚さと共振周波数との関係を示すグラフである。
【図１７】図１７は、厚さの異なる銅箔またはステンレス箔とポリイミド膜とを貼り合わせた振動板について、圧電素子（ピエゾ素子）のズレ量と、ズレ量が０のときの最大変位量を１としたときの前記ズレ量に対する最大変位量の大きさとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８９】
４    振動板
４Ａ  ポリイミド樹脂フィルム
４Ｂ  銅箔
４Ｃ  金鍍金層
６    圧電素子
８    圧力室
１０    ノズル
１２    異方導電性フィルム
１４    エポキシ樹脂接着剤
２０    流路組立体
２１    ノズルプレート
２２Ａ  貯留室プレート
２３    ダンパープレート
２４Ａ  連通孔プレート
２４Ｂ  連通孔プレート
２５    分離プレート
２６    圧力室プレート
２７    連通路
２８    インク供給流路
２９    インク一時貯留室
３０    エアダンパ
４０    振動板組立体
４２    電極組立体
４２Ａ  個別電極
４２Ｂ  ポリイミド樹脂フィルム
４２Ｃ  レジスト樹脂層
５０    圧力室板
５２    流路板
５４    ノズルプレート
５６    撥水膜
６０    インク供給液室
１００    インクジェット記録ヘッド
２００    インクジェット記録ヘッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007090521.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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