(57)【要約】【課題】振動板から保護膜へ伝えられる変位が、圧力室の壁に阻害される場合であっても、圧力室の吐出効率の低下を抑えた液滴噴射ヘッドを提供することを目的とする。【解決手段】圧力室と、圧力室を加圧する駆動部の間に、駆動部への液体の浸透を保護する保護膜を設け、保護膜の位置によって膜の厚さが異なる溝または流路促進部を形成することにより、圧力室内の液体を十分な吐出効率で噴射させる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体供給源に接続可能な圧力室と、
前記圧力室に対向して設けられ、前記圧力室を加圧する駆動部と、
対向する前記駆動部と前記圧力室とに対応する第１領域と、前記圧力室に対応し、前記第１領域の周辺の領域である第２領域とに設けられ、前記圧力室内の液体が前記駆動部へ浸透することを防止する保護膜と、
を備え、
前記保護膜には、前記第２領域において、膜の厚みが、前記第１領域の膜の厚みに比べて薄い薄肉部を形成したことを特徴とする液滴噴射ヘッド。
【請求項２】
前記保護膜の前記第２領域において、前記薄肉部は、前記保護膜の前記第１領域における前記駆動部側の面と、前記圧力室側の面との間に対応する領域に形成され、
前記薄肉部は、前記駆動部に液体が浸透することを防止する膜厚を有することを特徴とする請求項１記載の液滴噴射ヘッド。
【請求項３】
前記圧力室は、前記液体供給源から供給される液体を吐出する吐出口を備え、
前記保護膜には、前記第２領域において、前記第１領域より前記吐出口側に、前記薄肉部を備える溝を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の液滴噴射ヘッド。
【請求項４】
前記保護膜の前記溝は、前記駆動部の加圧方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項３に記載の液滴噴射ヘッド。
【請求項５】
前記圧力室は、前記液体供給源から液体が供給される供給口と、液体を吐出する吐出口とを備え、
前記保護膜には、前記第１領域における膜厚が、前記供給口から前記吐出口側に向かって、徐々に薄くなるような流路促進部を形成したことを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載の液滴噴射ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子が駆動されることにより生じる変位を利用して、液滴が噴射される液滴噴射ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、駆動部と、圧力室とを備える液滴噴射ヘッドがある。駆動部は、圧電素子と振動板とを備える。圧電素子が駆動されることにより変位が生じ、その変位は振動板に伝えられる。振動板は、圧電素子に生ずる変位を圧力室に伝え、圧力室内の体積を変化させる。液滴噴射ヘッドは、圧力室内の体積が変化されると、圧力室内の液滴を噴射する仕組みである。液滴噴射ヘッドの一例として、特許文献１には、圧電素子が駆動されて発生する変位を伝える振動板が、圧力室に対向して設けられる構成の液滴噴射ヘッドが記載されている。前記振動板には、圧力室内のインクが接触して変質してしまうことにより、液滴噴射ヘッドの印字特性が変化するおそれを防ぐために、圧力室内の液体に対して耐性を有する金属膜である保護膜が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４８９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の液滴噴射ヘッドにおける前記保護膜は、硬質の金属膜で構成されており、前記振動板の、圧力室と対向する面の全面に設けられる。その場合、圧力室を区画する隔壁と前記振動板との角において、保護膜の変位が制限される。また、前記振動板から前記保護膜に伝えられる変位は、圧力室を区画する隔壁によっても阻害される。よって、前記圧電素子が駆動されて、前記振動板に伝えられる変位が、阻害されるため、圧力室の容積変化による液滴の吐出性能が低下し、吐出効率が悪いという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、駆動する圧電素子から保護膜に伝えられる変位に対して、圧力室を区画する隔壁の影響を抑え、圧力室内の液滴の吐出効率の低下を抑える液滴噴射ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために、請求項１記載の液滴噴射ヘッドは、液体供給源に接続可能な圧力室と、前記圧力室に対向して設けられ、前記圧力室を加圧する駆動部と、対向する前記駆動部と前記圧力室とに対応する第１領域と、前記圧力室に対応し、前記第１領域の周辺の領域である第２領域とに設けられ、前記圧力室内の液体が前記駆動部へ浸透することを防止する保護膜と、を備え、前記保護膜には、前記駆動部が前記圧力室と対向する面に対して垂直投影される領域より外側の膜の厚みが、前記領域内の膜の厚みに比べて薄い薄肉部を形成したことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２記載の液滴噴射ヘッドは、前記第２領域において、前記薄肉部は、前記保護膜の前記第１領域における前記駆動部側の面と、前記圧力室側の面との間に対応する領域に形成され、前記薄肉部は、前記駆動部に液体が浸透することを防止する膜厚を有することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３記載の液滴噴射ヘッドは、前記圧力室は、前記液体供給源から供給される液体を吐出する吐出口を備え、前記保護膜には、前記第２領域において、前記第１領域より前記吐出口側に、前記薄肉部を備える溝を形成したことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４記載の液滴噴射ヘッドは、前記保護膜の前記溝は、前記駆動部の加圧方向に対して傾斜していることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５記載の液滴噴射ヘッドは、前記圧力室は、前記液体供給源から液体が供給される供給口と、液体を吐出する吐出口とを備え、前記保護膜には、前記第１領域における膜厚が、前記供給口から前記吐出口側に向かって、徐々に薄くなるような流路促進部を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の液滴噴射ヘッドは、保護膜が、対向する駆動部と圧力室とに対応して設けられる第１領域と、前記圧力室に対応し、前記第１領域の周辺の領域である前記第２領域とは膜の厚さが異なるように形成される。前記第２領域の前記保護膜の厚みが、前記第１領域より薄い構成により、前記駆動部から前記保護膜に伝えられる変位は、前記圧力室の端部により阻害されることが少なく、前記駆動部の変位を効率よく液滴の吐出性能に反映させることができる。
【００１２】
また、請求項２記載の液滴噴射ヘッドは、前記保護膜は、前記駆動部に液体が浸透することを保護するために、所定の膜厚で形成される。前記駆動部から保護膜へ伝えられる変位は、前記保護膜の膜厚が厚いほど、前記圧力室の端部により阻害されやすい。前記保護膜は、前記薄肉部の厚みが、前記駆動部に対する液体の浸透を防止する膜厚である。これにより、前記駆動部の短絡を防止し、且つ前記駆動部の変位の前記圧力室の端部により阻害されることをできるだけ少なくする構成であり、前記駆動部の変位を効率よく液滴の吐出性能に反映させることができる。
【００１３】
また、請求項３記載の液滴噴射ヘッドは、液体を吐出する吐出口が前記圧力室に設けられ、前記保護膜の前記吐出口側に溝が形成される。前記駆動部の変位が、前記保護膜に伝えられると、前記溝の前記第１領域側の壁が変位される。前記溝が変形することにより、前記溝の周辺に存在する気体及び液体を、前記圧力室から吐出させるポンプの役割を果たすことにより、前記駆動部により生じる変位を効率よく液滴の吐出性能に反映させることができる。
【００１４】
また、請求項４記載の液滴噴射ヘッドは、前記溝が前記駆動部の加圧方向に対して傾斜する構成である。前記溝が傾斜していることにより、前記駆動部の加圧方向とは異なる方向に、液体を流れさせ、前記圧力室に設けられた吐出口に向けて、液体を吐出する構成である。これにより、前記溝の周辺に存在する気体及び液体は、前記駆動部の加圧方向を考慮して、前記圧力室から効率よく吐出させることができる。
【００１５】
また、請求項５記載の液滴噴射ヘッドは、前記保護膜が、前記圧力室に設けられた供給口から吐出口に向かって、徐々に薄くなる流路促進部が形成される。前記流路促進部により、前記駆動部から伝えられる変位は、供給口側から吐出口側へ流れる液体の流路方向を考慮した方向の力へ変換されるため、液体を前記供給口から前記吐出口へ流れやすくし、前記吐出口から効率よく吐出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態１における圧電式インクジェットヘッド１の分解斜視図である。
【図２】前記圧電式インクジェットヘッド１の部分断面図である。
【図３】実施形態１の前記圧電式インクジェットヘッド１のインク浸透保護膜２０の構成を示す図である。
【図４】実施形態２のインク浸透保護膜１２０の構成を示す図である。
【図５】実施形態３のインク浸透保護膜２２０の構成を示す図である。
【図６】実施形態４のインク浸透保護膜３２０の構成を示す図である。
【図７】本実施形態１の前記圧電式インクジェット１の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
＜実施形態１＞
図１及び図２を用いて、圧電式インクジェットヘッド１の全体構成を説明する。図１は、前記圧電式インクジェットヘッド１の分解斜視図である。図２は、図１に示す前記圧電式インクジェットヘッド１の部分断面図である。本実施形態１における左右方向、上下方向及び前後方向を図１に示すように定めて、前記圧電式インクジェットヘッド１を説明する。前記圧電式インクジェットヘッド１は、キャビティユニット１０と、アクチュエータ３０と、フレキシブル配線材４０により構成される。図１に示すように、前記圧電式インクジェットヘッド１は、前記キャビティユニット１０に前記アクチュエータ３０が上方向に積層され、更に前記フレキシブル配線材４０が前記アクチュエータ３０に重ねて配置される構造である。
【００１９】
図２に示すように、前記キャビティユニット１０は、ノズルプレート１１、スペーサプレート１２、マニーホールド１３、サプライプレート１４、ベースプレート１５、キャビティプレート１６から構成される。前記ノズルプレート１１には、前後左右に多数のノズル口１７が設けられる。前記マニーホールド１３には、インクの流路であるインク室１８が前後左右に多数設けられる。また、前記キャビティプレート１６には、左右前後方向が隔壁により区画された多数の前記圧力室１９が設けられる。前記ノズルプレート１１、前記スペーサプレート１２、前記マニーホールド１３、前記サプライプレート１４、前記ベースプレート１５のそれぞれには、左右方向におけるほぼ同じ位置に、貫通する孔が多数形成される。前記キャビティプレート１６においては、図１に示すように、前記圧力室１９が左右方向に多数連なる列が、前後方向に４列にわたって配置される。また、前記インク室１８、前記孔及び前記ノズル口１７のそれぞれは、１つの前記圧力室１９に対応するように設けられる。
【００２０】
尚、前記各プレート１２〜１５に形成される多数の孔は、前記ノズルプレート１１の多数の前記ノズル口１７が形成される位置に対応し、前記ノズル口１７の上方向に形成される。また、多数の前記圧力室１９のぞれぞれは、各１つの前記ノズル口１７に対応して配置されており、１つの前記圧力室１９と１つの前記ノズル口１７とが、前記孔を介して連通されている。
【００２１】
さらに、前記サプライプレート１４及び前記ベースプレート１５には、前記孔とは異なる位置に貫通する多数の貫通路が形成されている。１つの前記インク室１８は、それぞれ１つの前記圧力室１９に対応して配置されており、１つの前記貫通路を介して連通されている。この構成により、図示外のインクカートリッジ等の液体供給源からインクが前記インク室１８に供給され、前記貫通路を介して前記圧力室１９を通り、前記孔を通って前記ノズル口１７から前記圧電式インクジェットヘッド１外へ吐出させることが可能である。
【００２２】
前記キャビティユニット１０は、ノズルプレート１１、スペーサプレート１２、マニーホールド１３、サプライプレート１４、ベースプレート１５が、順に積層されて形成される。このとき、前記各プレート１１〜１５は、前記貫通された孔のそれぞれが上方向において同位置になるように配置され、各１つの前記ノズル口１７と、各１つの前記圧力室１９が連通されるように位置決めされる。また、前記サプライプレート１４及び前記ベースプレート１５においては、前記貫通路を介して前記インク室１８と前記圧力室１９とが連通されるように位置決めされる。そして、前記ベースプレート１５は、後述するように前記圧力室１９内にインク浸透保護膜２０が設けられた後、前記アクチュエータ３０側に形成されるキャビティプレート１６と接合される。前記圧力室１９の前記インク室１８と連通される位置には、供給口２７が設けられる。前記キャビティユニット１０は、後述する個別電極３１を上面側から下方向へ垂直投影したとき、前記個別電極３１の配置に対応するように、前記個別電極３１の下方向に前記圧力室１９が配置されるように位置決めされ、前記キャビティプレート１６の上面が前記アクチュエータ３０と接合される。
【００２３】
前記アクチュエータ３０は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電セラミックス材料からなる８つの圧電シート層３５が積層される。前記各圧電シート層３５の間においては、上方向に交互に配置されるように前記個別電極３１または共通電極３２が、積層される。図２に示すように、前記個別電極３１と前記共通電極３２は、最上面の前記圧電シート層３５を除く７つの前記各圧電シート層３５のそれぞれを挟んで互いに対向するように交互に配置される。前記各圧電シート層３５のそれぞれは、その厚さが約３０μｍであり、複数の前記圧力室１９に共通して配置される。
【００２４】
また、図１に示すように、前記アクチュエータ３０の最上面には、表面電極３３および３４が形成される。前記表面電極３３および３４は、図２に示す前記個別電極３１及び前記共通電極３２に対応して形成される。図１に示す前記表面電極３３および３４は、前記アクチュエータ３０の図示外のスルーホールに充填された導電性材料を介して、前記個別電極３１及び前記共通電極３２と導通される。前記アクチュエータ３０の最下面は、接着剤等により前記キャビティプレート１６の上面と接合される。このとき、前述したように、前記アクチュエータ３０は、前記個別電極３１が前記圧力室１９と上下方向において平行に配置されるように接合される。
【００２５】
前記アクチュエータ３０には、複数の前記個別電極３１が、前後左右平面の左右方向にわたって４列に形成され、各列において互いにその長辺が対向するように整列して複数配置されている。前記キャビティユニット１０と前記アクチュエータ３０とは、前記圧力室１９と、前記個別電極３１とが、互いに一対一で対応するような配置関係で、接合される。さらに、前記アクチュエータ３０の上面には、前記フレキシブル配線材４０が載置される。
【００２６】
前記フレキシブル配線材４０には、外部からの制御信号を伝達するための配線パターンが配設される。具体的には、前記表面電極３３に対応して前記個別端子４１が配置され、前記表面電極３４に対応して前記共通端子４２が配置される。また、前記フレキシブル配線材４０に実装された駆動回路を内装する駆動ＩＣチップ４３と、前記駆動ＩＣチップ４３から延びる配線４４と、前記フレキシブル配線材４０の外周に沿って形成された前記共通電位導線４５が配置される。前記フレキシブル配線材４０においては、前記配線４４及び前記共通電位導線４５が、それぞれ前記端子４１及び４２に接続されることにより、前記アクチュエータ３０と電気的に接続される。
【００２７】
前記フレキシブル配線材４０の前記駆動ＩＣチップ４３は、前記キャビティユニット１０に所定の電位差の電圧を、前記個別電極３１と前記共通電極３２の間に印加し、対応する前記圧力室１９の上面を上下方向に選択的に変位させる。前記駆動ＩＣチップ４３の駆動により生じる変位により、前記圧力室１９の内部の容積が変化し、減少すると、前記圧力室１９に存在するインクが、前記ノズル口１７から吐出される。尚、本実施形態１においては、前記個別電極３１に正の電位が印加され、前記共通電極３２にグランド電位が印加される。
【００２８】
前記個別電極３１と前記共通電極３２との間に電圧が印加されると、前記圧力室１９内に存在するインクが、前記アクチュエータ３０に浸透する電気浸透現象が発生する。前記電極３１、３２間に印加される電圧の強さによっては、インクの電気浸透現象が生じることにより、前記アクチュエータ３０が短絡されてしまうおそれがある。本実施形態１においては、インクの電気浸透現象により前記アクチュエータ３０の短絡を防止するために、前記個別電極３１に対応して、前記アクチュエータ３０の最下面において、前記キャビティユニット１０の前記圧力室１９内に、インク浸透保護膜２０が形成される。以下に、前記インク浸透保護膜２０の構成を詳細に説明する。
【００２９】
図３は、本実施形態１における、前記キャビティユニット１０の前記圧力室１９と、前記キャビティプレート１６の上面と接合される前記アクチュエータ３０の前記個別電極３１及び前記共通電極３２の一部と、前記圧電シート層３５との配置関係及び、前記圧力室１９内の構造を示す図である。図３に示すように、前記アクチュエータ３０の最下面において、前記圧力室１９内部の領域に、後述する被覆形成方法により前記インク浸透保護膜２０が形成される。
【００３０】
図３（ａ）は前記個別電極３１と、前記圧力室１９との配置の関係を示す上面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の前記個別電極３１及び前記圧力室１９の配置に対応した前記インク浸透保護膜２０の形状を示す断面図である。本実施形態１において、前記個別電極３１は、１つの前記圧力室１９に対応してひとつずつ設けられる。また、前記個別電極３１は、前記個別電極３１の上方側から前記圧力室１９の下方向へ垂直投影した場合に、前記個別電極３１が前記圧力室１９内の左右前後平面のほぼ中央に位置する態様で設けられる。
【００３１】
前記インク浸透保護膜２０は、上方保護部２１と、下方保護部２２とからなる１層構造であり、前記アクチュエータ３０へのインクの電気浸透を防止する。前記圧電シート層３５の下方に配置される前記圧力室１９の上面に設けられる前記インク浸透保護膜２０の前記上方保護部２１は、一面にわたってほぼ均等な厚さである。前記上方保護部２１の上下方向の厚さは、前記アクチュエータ３０に、前記圧力室１９に存在するインクが電気浸透してしまうことを防止するために必要な最薄の厚さである。本実施形態１においては、前記上方保護部２１部分の厚さは、約１μｍ程度以下である。また、前記インク浸透保護膜２０は、前記上方保護部２１の下方に、下方保護部２２を有する。前記下方保護部２２は、最厚の部分が、前記上方保護部２１の厚さとほぼ等しい厚さである。前記インク浸透保護膜２０は、シリカ系酸化膜やシリカ系窒化膜やＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）膜等で形成される。具体的には、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ等が用いられる。
【００３２】
本実施形態１においては、前記インク浸透保護膜２０は、前記上方保護部２１と、前記下方保護部２２とが１層で形成される構成である。そして、形成された前記下方保護部２２に対して、後述のように部分除去処理が行われる。また、前記各保護部２１及び２２の被覆形成は、前記上方保護部２１と前記下方保護部２２との２度に分けて行われてもよい。その場合、まず前記上方保護部２１が被覆形成され、その後、前記上方保護部２１に重ねて前記下方保護部２２が被覆形成される。
【００３３】
前記インク浸透保護膜２０は、左右前後平面において、下方領域２５Ａと、外側領域２５Ｂを有する。前記下方領域２５Ａは、前記個別電極３１の上方から前記圧力室１９の下方向へ垂直投影した場合に前記個別電極３１が設けられる領域に対応する領域であり、前記外側領域２５Ｂは、前記下方領域２５Ａより前記圧力室１９を区画する隔壁側の領域である。前記下方保護部２２には、前記外側領域２５Ｂに、中央に薄肉部５０を備える逆Ｖ字形状の溝２３が形成される。また、前記圧力室１９内には、前記下方保護部２２が設けられる領域より下方の領域に、前記圧力室１９を区画する隔壁に沿って、前記上方保護部２１及び前記下方保護部２２と同様のインク浸透保護膜が形成される。この構成により、前記圧力室１９内のインクが、前記隔壁に沿って電気浸透し、前記アクチュエータ３０が短絡してしまう可能性を防ぐことができる。尚、本実施形態１における下方領域２５Ａが、本発明の第１領域の一例であり、外側領域２５Ｂが、本発明の第２領域の一例である。
【００３４】
前記インク浸透保護膜２０は、まず、キャビティプレート１６が、アクチュエータ３０に対応して接合された状態で形成される。前記インク浸透保護膜２０は、前記アクチュエータ３０の最下面において、前記圧力室１９内に所定の被覆形成方法により形成される。被覆形成方法としては、例えば、化学気相成長法（プラズマ、熱、光及びレーザーによるＣＶＤ法）、スパッタリング法（直流、高周波、マグネトロン及びイオンスパッタリング）及び物理気相成長法（真空及び低圧雰囲気蒸着法）等が挙げられる。
【００３５】
本実施形態１では、前記キャビティユニット１０が接合された前記アクチュエータ３０に対し、プラズマＣＶＤ法により１つの図示外のＣＶＤ装置に原料である所定ガスを充填させ、前記上方保護部２１及び前記下方保護部２２とからなる前記インク浸透保護膜２０を被覆形成する方法が用いられる。このとき、前記圧力室１９を区画する前記隔壁においても、前記インク浸透保護膜２０が被覆形成される。さらに、形成された前記インク浸透保護膜２０の前記下方保護部２２に対して、プラズマエッチング法やレーザー加工法等により部分除去することにより、前記溝２３が形成される。この結果、前記溝２３を備えた前記インク浸透保護膜２０が、前記圧力室１９内において、前記アクチュエータ３０の最下面及び、前記圧力室１９を区画する隔壁に形成される。
【００３６】
前記インク浸透保護膜２０が形成された後、前記キャビティプレート１６の下方に、前記ベースプレート１５、前記サプライプレート１４、前記マニーホールド１３、前記スペーサプレート１２、前記ノズルプレート１１が積層される。前記各プレート１１〜１５は、前記キャビティプレート１６の前記圧力室１９から、前記ノズルプレート１１の前記ノズル口１７が、貫通されるように、順に接合される。これにより、前記圧電式インクジェットヘッド１が形成される。
【００３７】
＜動作＞
前記圧電式インクジェットヘッド１が使用される場合における、前記インク浸透保護膜２０が形成された前記圧力室１９の状態変化を説明する。前記圧力室１９は、図２に示すように、左端の下方における前記供給口２７に、前記インク室１８からインクが供給される前記貫通路が連通され、右端の下方に、前記ノズル口１７からインクを吐出させるための前記孔が連通されている。この構成により、インクは、前記圧力室１９内において、右方向から左方向へ流動する。前記アクチュエータ３０が駆動されると、前記個別電極３１に下方向に向かう変位が発生される。前記個別電極３１の変位は、前記アクチュエータ３０の最下面に設けられた前記圧電シート層３５を介して前記圧力室１９の上面に伝えられる。前記圧力室１９に変位が伝えられると、前記個別電極３１に対応して前記圧力室１９内に設けられる前記インク浸透保護膜２０の前記下方領域２５Ａが、下方向に変位される。前記個別電極３１において生じる前記インク浸透保護膜２０の下方向への変位によって、前記圧力室１９は加圧された状態となる。加圧された前記圧力室１９は、容積が減少されることにより、前記圧力室１９内に存在するインクを前記ノズル口１７から吐出させる。
【００３８】
前記個別電極３１において生じる変位は、前記インク浸透保護膜２０において、放射状に伝えられる。具体的には、前記個別電極３１からの変位は、前記上方保護部２１の前記下方領域２５Ａに伝え、前記上方保護部２１の前記下方領域２５Ａは、前記下方保護部２２の前記下方領域２５Ａに伝えられる。さらに、その変位は、前記上方保護部２１の前記外側領域２５Ｂに対して、前記下方領域２５Ａから前記圧力室１９を区画する隔壁へ向かう方向へ伝えられる。前記下方保護部２２の前記外側領域２５Ｂには、特に前記下方保護部２２の前記下方領域２５Ａから変位が伝えられる。前記下方保護部２２の前記下方領域２５Ａの下面が、下方向に変位されることにより、前記圧力室１９内の容積は変化され、前記圧力室１９内に滞留するインクが前記ノズル口１７から吐出される。
【００３９】
また、前記下方保護部２２の前記外側領域２５Ｂには、前記下方保護部２２の厚みが前記下方領域２５Ａと比べて薄い前記薄肉部５０を有する前記溝２３が形成されている。前記溝２３は、前記薄肉部５０を中央として、前記下方領域２５Ａの側に、内側の壁２３Ａを備え、前記隔壁の側に、外側の壁２３Ｂを備える。
【００４０】
前記圧電式インクジェット１は、特に、製造過程において、前記アクチュエータ３０の上面に、前記フレキシブル配線材４０が載置される際に、異物が入り易くなってしまう。この異物により、前記圧電シート３５にクラックが発生する。クラックは、前記表面電極３３、３４およびその表面電極の下方領域に存在する前記個別電極３１の前記下方領域２５Ａにおいて、発生しやすい。特に、前記下方領域２５Ａにおいては、中央付近に発生し易い。そのため、前記インク浸透保護膜２０の前記下方領域２５Ａにおける保護膜の厚みを、前記外側領域２５Ｂよりも厚い構成とすることにより、前記アクチュエータ３０へのインクの電気浸透を防止する効果を高めることができる。
【００４１】
また、前記下方保護部２２の前記外側領域２５Ｂにおいて、前記薄肉部５０を有する前記溝２３が形成される構成により、前記下方領域２５Ａから伝えられる前記隔壁に向かう方向への変位は、前記内側の壁２３Ａには伝えられ、前記外側の壁２３Ｂには伝えられない。前記薄肉部５０により、前記個別電極３１からの変位は、前記下方保護部２２において、前記圧力室１９を区画する隔壁まで伝えられることがないため、変位が隔壁により阻害されることなく、前記個別電極３１の変位を効率良くインクの吐出に反映させることができる。
【００４２】
前記インク浸透保護膜２０の前記上方保護部２１は、前記アクチュエータ３０がインクの電気浸透現象により短絡されることを防ぐ構成である。さらに、前記下方保護部２２は、前記下方領域２５Ａにおいて約１μｍ程度の厚さを有する。前記下方保護部２２の前記外側領域２５Ｂの前記溝２３は、その前記薄肉部５０が、約０μｍ以上で約０．５μｍ以下程度で設けられる。前記下方保護部２２においては、前記外側領域２５Ｂにおいて、前記下方領域２５Ａより膜厚が薄い構成を備えるため、前記個別電極３１から伝えられる変位が、前記圧力室１９を区画する隔壁により阻害されることがなく、効率よく前記圧力室１９内のインクを前記ノズル口１７から吐出させることができる。
【００４３】
また、前記下方保護部２２においては、前記溝２３の前記内側の壁２３Ａは、前記圧力室１９を区画する隔壁方向に変位可能である。その一方で、前記溝２３の前記外側の壁２３Ｂは、前記圧力室１９を区画する隔壁に固定されている。前記個別電極３１が駆動され、前記インク浸透保護膜２０に変位が伝えられるとき、前記溝２３の前記外側の壁２３Ｂは変位せず、前記内側の壁２３Ａは前記圧力室１９を区画する方向に変位する。これにより、前記下方保護部２２の前記溝２３の前記両壁２３Ａ及び２３Ｂに挟まれる左右方向の幅が収縮する。前記溝２３の２つの前記内側の壁２３Ａと前記外側の壁２３Ｂとの間に滞留するインク及び気体は、前記個別電極３１が駆動されて前記溝２３の幅が収縮されると、前記ノズル口１７へ向かって流動される勢いは向上する。前記溝２３は、幅が収縮されることにより、ポンプのような役割を果たし、前記圧力室１９内に存在するインク及び気体の流動が制御されることにより、前記ノズル口１７から吐出されるインクの量が増加し、インクの吐出性能が向上される。
【００４４】
以下、本発明の実施形態２〜５について、図面を用いて説明する。実施形態２〜５は、圧力室に設けられるインク浸透保護膜の形状及び構造と、前記個別電極３１の駆動時におけるインク浸透保護膜の形状変化が実施形態１と異なる構成である。実施形態２〜５は、インク浸透保護膜以外の他の部分の構成については実施形態１と同じであるので、相違する構成についてのみ詳述し、実施形態１と同じ構成については、その説明を省略する。実施形態２〜５の具体的な構成を、順に説明する。
【００４５】
＜実施形態２＞
図４は、本実施形態２において、前記圧力室１９の上面に設けられるインク浸透保護膜１２０の概略を示す図である。図４（ａ）は前記個別電極３１と、前記圧力室１９との配置の関係を示す上面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の前記個別電極３１及び前記圧力室１９の配置に対応した前記インク浸透保護膜１２０の形状を示す縦断面図である。図４（ｂ）に示すように、前記インク浸透保護膜１２０は、前記圧電シート層３５の下方に配置される前記圧力室１９の上面に、上方保護部１２１を有し、さらに前記上方保護部１２１の下方に下方保護部１２２を有するように形成される。尚、前記圧力室１９に対応して設けられる前記アクチュエータ３０の配置及び構成は、実施形態１と同じ構成である。また、前記圧力室１９内のインクは、実施形態１の場合と同様に、左方向から右方向へ流動される。前記上方保護部１２１及び前記下方保護部１２２は、前述した実施形態１の前記上方保護部２１及び前記下方保護部２２と同様の被覆形成方法により形成される。前記インク浸透保護膜１２０は、下方領域１２５Ａと、外側領域１２５Ｂと、を有する構成である。前記下方領域１２５Ａは、前記圧力室１９を、前記個別電極３１の上方側から前記圧力室１９の下方向へ垂直投影した場合に、前記個別電極３１が設けられる領域に対応する領域であり、前記外側領域１２５Ｂは、前記下方領域１２５Ａより前記圧力室１９を区画する隔壁側の領域である。
【００４６】
本実施形態２において、前記インク浸透保護膜１２０の前記上方保護部１２１の厚さは、前記圧力室１９内のインクが、前記アクチュエータ３０に電気浸透してしまうことを防止するために必要な最薄の厚さである。また、前記下方保護部１２２における最も厚い部分は、前記上方保護部１２１と等しい厚さである。前記下方保護部１２２は、前記外側領域１２５Ｂにおける形状が、実施形態１と異なる。
【００４７】
前記上方保護部１２１は、前記圧力室１９内の領域において上下方向の厚さが全て等しく形成されるが、前記下方保護部１２２では、前記圧力室１９の上面に対して傾斜する傾斜部１２３が設けられる。前記傾斜部１２３は、前記下方保護部１２２の前記外側領域１２５Ｂに設けられ、前記下方領域１２５Ａ側に膜厚で、前記圧力室１９を区画する隔壁側に膜薄となるように斜面が形成される。前記下方保護部１２２の前記傾斜部１２３は、その厚さが、前記下方領域１２５Ａ側において最も厚く、前記圧力室１９を区画する隔壁側に向かうにつれ、徐々に薄く形成され、前記圧力室１９を区画する隔壁と隣り合う位置において最も薄い薄肉部１５０を備えている。前記下方領域１２５Ａには厚さが約１μｍ程度で設けられ、前記薄肉部１５０を構成する前記外側領域１２５Ｂには、約０μｍ以上で約１μｍより薄く設けられる。前記外側領域１２５Ｂの前記下方保護部１２２は、例えば前記圧力室１９を区画する隔壁に向かって徐々に薄くなるように設けられる。前記傾斜部１２３は、実施形態１の前記溝２３の形成手順と同様に、前記アクチュエータ３０に対し、前記インク浸透保護膜１２０の前記上方保護部１２１及び前記下方保護部１２２が被覆形成された後、プラズマエッチング法やレーザー加工法等により部分除去されて形成される。尚、前記傾斜部１２３を形成する際には、前記圧力室１９を区画する隔壁に沿って被覆形成される前記インク浸透保護膜１２０も除去される。
【００４８】
前記個別電極３１において生じる変位は、前記上方保護部１２１を介して、前記下方保護部１２２に伝えられる。前記下方保護部１２２の前記下方領域１２５Ａは、前記上方保護部１２１から伝えられる変位を、前記外側領域１２５Ｂに伝え、前記傾斜部１２３は傾斜の角度が変化される。前記傾斜部１２３の傾斜の角度が変化されると、前記圧力室１９の容積は変化し、特に、前記傾斜部１２３の下方周辺に滞留するインク及び気体が下方向へ流動される。前記下方保護部１２２の前記外側領域１２５Ｂは、前記下方領域１２５Ａより膜厚が薄い前記薄肉部１５０を備える構成であるため、変位は前記傾斜部１２３には伝わるが、前記隔壁には伝わらない。この構成により、前記下方保護部１２２の前記外側領域１２５Ｂにおける変位が、前記圧力室１９を区画する隔壁に阻害されることなく、効率良くインクの吐出に反映させることができる。
【００４９】
また、前記個別電極３１が駆動されると、前記傾斜部１２３の変位により、前記圧力室１９の容積が変化する。前記圧力室１９内に存在するインクは、前記傾斜部１２３が変位されることにより、流動される勢いが向上する。前記傾斜部１２３は、変位されることによって、前記ノズル口１７側に流動させるポンプのような役割を果たすため、前記圧力室１９に存在するインクが、流動する勢いは向上され、前記ノズル口１７へ向かうインクの量および気体が増加し、インクの吐出性能が向上される。
【００５０】
＜実施形態３＞
図５は、本実施形態３において、前記圧力室１９の上面に設けられるインク浸透保護膜２２０の概略を示す断面図である。図５（ａ）は前記個別電極３１と、前記圧力室１９との配置の関係を示す上面図である。図５（ｂ）は、図４（５）の前記個別電極３１及び前記圧力室１９の配置に対応した前記インク浸透保護膜２２０の形状を示す縦断面図である。図５（ｂ）に示すように、前記インク浸透保護膜２２０は、前記圧電シート層３５の下方に配置される前記圧力室１９の上面に、上方保護部２２１を有し、前記上方保護部２２１の下方に下方保護部２２２を有する。尚、前記圧力室１９に対応して設けられる前記アクチュエータ３０の配置及び構成は、実施形態１と同じ構成である。また、前記圧力室１９内のインクは、実施形態１の場合と同様の方向へ流動される。前記上方保護部２２１及び前記下方保護部２２２は、前述した実施形態１の前記上方保護部２１及び前記下方保護部２２と同様の被覆形成方法により形成される。前記インク浸透保護膜２２０は、下方領域２２５Ａと、外側領域２２５Ｂとを有する。前記下方領域２２５Ａは、前記圧力室１９を、前記個別電極３１の上方側から下方向へ垂直投影した場合に、前記個別電極３１が設けられる領域に対応する領域であり、前記下方領域２２５Ｂは、前記下方領域２２５Ａより前記圧力室１９を区画する隔壁側の領域である。
【００５１】
本実施形態３において、前記上方保護部２２１は、前記圧力室１９内の領域において上下方向の厚さが全て等しく形成される。前記上方保護部２２１の厚さは、前記アクチュエータ３０に、前記圧力室１９内のインクが電気浸透してしまうことを防止するために必要な最薄の厚さである。前記下方保護部２２２は、前記圧力室１９のほぼ中央に、前記上方保護部２２１とほぼ同じ厚さで、前記下方領域２２５Ａよりやや大きく形成される。また、前記外側領域２２５Ｂには、前記圧力室１９を区画する隔壁に沿って、前記上方保護部２１及び前記下方保護部２２と同様のインク浸透保護膜が形成される。前記下方保護部２２２の周囲であって、前記外側領域２２５Ｂにおける前記下方保護部２２２と前記隔壁との間には、溝２２３が形成される。尚、実施形態３において、前記溝２２３は、実施形態１の前記溝２３の形成手順と同様に、前記上方保護部２２１と、前記下方保護部２２２とが被覆形成された後、プラズマエッチング法やレーザー加工法等により部分除去されて形成される。尚、本実施形態３における前記溝２２３が、本発明の薄肉部の一例である。
【００５２】
前記インク浸透保護膜２２０に前記個別電極３１において生じる変位が伝えられると、前記上方保護部２２１の前記下方領域２２５Ａが下方に変位される。前記上方保護部２２１が伝えられる変位は、前記下方保護部２２２に伝えられる。前記下方保護部２２において、前記溝部２２３により、前記個別電極３１からの変位は、前記圧力室１９を区画する隔壁まで伝えられることがないため、変位が隔壁により阻害されることなく、前記個別電極３１の変位を効率良くインクの吐出に反映させることができる。
【００５３】
前記下方保護部２２２の前記外側領域２２５Ｂには、前記溝２２３が設けられていることにより、前記下方保護部２２２の前記下方領域２２２Ａから伝えられる変位は、前記隔壁まで伝えられ、阻害されてしまうことなく、インクの吐出に効率よく反映させることができる。
【００５４】
また、前記圧力室１９を区画する隔壁は固定されている状態であるため、前記下方保護部２２２の変位により、前記下方保護部２２２と前記圧力室１９を区画する隔壁とに挟まれる前記溝２２３の幅が狭くなる。前記外側領域２２５Ｂに形成される前記溝２２３は、前記個別電極３１の変位に対応して、幅が収縮され、ポンプのような役割を果たすこととなり、インク及び気体を下方向に流動させる。この結果、前記溝２２３の内側に滞留していたインク及び気体の流動する勢いが向上し、前記ノズル口１７へ向かうインクの吐出性能が向上される。
【００５５】
＜実施形態４＞
図６は、本実施形態４において、前記圧力室１９に形成されるインク浸透保護膜３２０の概略を示す図である。図６（ａ）は前記個別電極３１と、前記圧力室１９との配置の関係を示す上面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の前記個別電極３１及び前記圧力室１９の配置に対応した前記インク浸透保護膜２０の形状を示す縦断面図である。図６（ｂ）に示すように、前記インク浸透保護膜３２０は、前記圧電シート層３５の下方に配置される前記圧力室１９の上面に、上方保護部３２１を有し、前記上方保護部３２１の下方に下方保護部３２２を有する。尚、前記圧力室１９に対応して設けられる前記アクチュエータ３０の配置及び構成は、実施形態１と同じ構成である。また、前記圧力室１９内のインクは、実施形態１の場合と同様の方向へ流動される。前記上方保護部３２１及び前記下方保護部３２２は、前述した実施形態１の前記上方保護部２１及び前記下方保護部２２と同様の方法で形成される。前記インク浸透保護膜３２０は、下方領域３２５Ａと、外側領域３２５Ｂとを有する。前記下方領域３２５Ａは、前記圧力室１９を前記個別電極３１の上方側から下方向へ垂直投影した場合に、前記個別電極３１が設けられる領域に対応する領域であり、前記外側領域３２５Ｂは、前記下方領域３２５Ａより前記圧力室１９を区画する隔壁側の領域である。
【００５６】
前記インク浸透保護膜３２０において、前記上方保護部３２１は、前記アクチュエータ３０に、前記圧力室１９内のインクが電気浸透してしまうことを防止するために必要な最薄の厚さで形成される。前記下方保護部３２２は、前記下方領域３２５Ａに、前記圧力室１９の上面に対して斜面を有する前記流路促進部３２３が形成され、前記外側領域３２５Ｂには膜の形成は行われない。前記圧力室１９の内部には、右方向に供給口２７が設けられ、左方向にノズル口１７が連通されており、供給されるインクが、右方向から左方向へ流動される。前記流路促進部３２３は、前記圧力室１９内の任意の位置における前記下方保護部３２２の上下方向の膜厚が、前記圧力室１９の前記供給口２７側で最も厚く、前記ノズル口１７側において最も薄くなるように形成される。例えば、インクの流路方向の上流の前記供給口２７側から、下流の前記ノズル口１７側に向けて徐々に薄くなるように斜面が形成される。
【００５７】
尚、実施形態４において、前記流路促進部３２３は、前記インク浸透保護膜３２０の前記上方保護部３２１及び前記下方保護部３２２が被覆形成された後、不要の部分を除去することにより、前記流路促進部３２３の形状を残す加工が行われる。具体的には、プラズマエッチング法やレーザー加工法等により、前記下方保護部３２２の、前記圧力室１９を区画する隔壁の近傍領域が部分除去されて形成される。前記流路促進部３２３を形成する際には、前記圧力室１９を区画する隔壁に被覆形成される前記インク浸透保護膜３２０が除去される。
【００５８】
前記下方保護部３２２において、前記下方領域３２５Ａには、前記流路促進部３２３が設けられる。前記外側領域３２５Ｂには、前記下方保護部３２２が形成されず、前記上方保護部３２１のみの薄肉部３５０を備える構成である。前記下方保護部２２は、前記外側領域３２５Ｂに設けられず、前記薄肉部３５０が形成されていることにより、前記個別電極３１からの変位が、下前記圧力室１９を区画する隔壁まで伝えられることがないため、変位が隔壁により阻害されることなく、前記個別電極３１の変位を効率良くインクの吐出に反映させることができる。
【００５９】
本実施形態３において、前記上方保護部３２１は、前記圧力室１９内の領域において上下方向の厚さが全て等しく形成される。前記上方保護部３２１の厚さは、前記アクチュエータ３０に、前記圧力室１９内のインクが電気浸透してしまうことを防止するために必要な最薄の厚さである。前記下方保護部３２２は、前記圧力室１９のほぼ中央に、前記上方保護部３２１とほぼ同じ厚さで、前記下方領域３２５Ａよりやや大きく形成される。前記下方保護部３２２の周囲であって、前記外側領域３２５Ｂにおける前記下方保護部３２２と前記隔壁との間には、前記薄肉部３５０が形成される。尚、実施形態３において、前記溝３２３は、実施形態１の前記溝２３の形成手順と同様に、前記上方保護部３２１と、前記下方保護部３２２とが被覆形成された後、プラズマエッチング法やレーザー加工法等により部分除去されて形成される。
【００６０】
前記インク浸透保護膜３２０に前記個別電極３１において生じる変位が伝えられると、前記上方保護部２２１の前記下方領域３２５Ａが下方に変位される。前記上方保護部３２１が伝えられる変位は、前記下方保護部３２２に伝えられる。前記下方保護部３２２において、前記溝部３２３により、前記個別電極３１からの変位は、前記圧力室１９を区画する隔壁まで伝えられることがないため、変位が隔壁により阻害されることなく、前記個別電極３１の変位を効率良くインクの吐出に反映させることができる。
【００６１】
前記インク浸透保護膜３２０に前記個別電極３１において生じる変位が伝えられると、前記上方保護部３２１の前記下方領域３２５Ａが下方に変位される。前記上方保護部３２１の変位は、前記下方保護部３２２に伝えられ、前記流路促進部３２３が下方向に変位する。前記インク浸透保護膜３２０が下方向に変位されると、前記圧力室１９の容積が減少する。このとき、前記流路促進部３２３が下方向に変位するため、前記流路促進部３２３の下方に滞留しているインクが圧力室１９内を移動する。前記流路促進部３２３が、インクの流路方向を考慮した斜面形状であることにより、前記流路促進部３２３の下方に存在するインクが、前記供給口２７側から前記ノズル口１７側へ流動され易く、効率よく前記圧力室１９内のインクを吐出させることができる。
【００６２】
（変形例）
本実施形態１において、１つの前記個別電極３１は、１つの前記圧力室１９にそれぞれ対応しており、前記圧力室１９を区画する隔壁より内側に設けられている構成であるが、前記個別電極３１の配置及び構成はこれに限らない。例えば、図７（ａ）に示すように、前記個別電極３１の上方側から前記圧力室１９の下方向へ垂直投影した場合に、個別電極１３１の一部が、前記圧力室１９を区画する隔壁の上方に架かる状態で配置される形態であってもよい。また、本実施形態１〜４において、前記インク浸透保護膜は、前記上方保護部及び前記下方保護部から構成される１層でより構成されているが、前記上方保護部と、前記下方保護部とが、膜の厚みが共に等しい２膜からなる２層で形成され、その下方保護部の層に溝または斜面等が形成される構成であってもよい。
【００６３】
また、本実施形態１において前記インク浸透保護膜２０の各膜は、プラズマＣＶＤ法を一例とした蒸着法により形成されていたが、周知の蒸着法や塗布、焼成等により形成されてもよい。
【００６４】
また、本実施形態１〜４においては、インク浸透保護膜において、それぞれ外側領域に溝を設ける構成、または下方領域に斜面を設ける構成を説明したが、前記圧力室１９内のインクの吐出効率を向上させる構成はこれに限らない。例えば、図７（ｂ）に示すように、前記個別電極３１の上方側から下方向へ垂直投影した場合に、前記個別電極３１が設けられる領域に対応する下方領域５２５Ａに斜面５２３が設けられ、さらに、前記下方領域５２５Ａより前記圧力室１９を区画する隔壁側の外側領域５２５Ｂに、上下方向の厚みが前記下方領域５２５Ａと比べて薄い薄肉部５５０を有する溝５２４が設けられてもよい。前記斜面５２３と、前記溝５２４とが、併用して配置される場合であっても、インクの吐出効率を向上させることは可能である。
【００６５】
また、特にインク浸透保護膜を、斜面形状に形成する構成により、前記個別電極３１から伝えられる上下方向の力が、垂直方向の力に変換され、前記個別電極３１において生じる力を、インクの吐出に効率よく反映させることができる。また、本実施形態１または３において形成される溝は、それぞれ外側領域に形成される構成であるが、下方領域において、前記個別電極３１の中央より偏倚する位置に設けられていてもよい。また、本実施形態のように、下方領域を中心として左右の両側に形成される溝は、複数が設けられる構成は必須ではない。溝が、前記圧力室１９内の前記吐出口１７側に設けられる場合は、前記供給口２７側のみに設けられている場合に比べ、吐出効率に対する寄与率が良い。
【符号の説明】
【００６６】
１  圧電式インクジェットヘッド
１０  キャビティユニット
１７  ノズル口
１９  圧力室
２０、１２０、２２０、３２０、５２０  インク浸透保護膜
２１、１２１、２２１、３２１  上方保護部
２２、１２２、２２２、３２２  下方保護部
２３  溝
３０  アクチュエータ
３１  個別電極
５０、１５０、３５０，５５０  薄肉部
１２３  傾斜部
１５０  薄肉部
２２３  溝部
３２３  流路促進部
【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】
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