JP2008018662A - 液滴噴射装置、液体移送装置、フィルタ及びフィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外部から供給される液体中の異物を除去するフィルタ製造コストを低減する。
【解決手段】インクジェットヘッド３において、流路ユニット３０の上面には、２枚の振動板４０、４１が互いに積層されて配設されており、これらの積層体が圧力室１０及びマニホールド流路１１を画定する壁部を構成している。振動板４０、４１のマニホールド流路１５の壁部となる部分には、そのほぼ全域にわたって、それぞれ複数の貫通孔５１、５２が形成されている。複数の貫通孔５１、５２は、それぞれ等間隔に配列され、平面視で貫通孔５２が一方向に隣接する２つの貫通孔５１に跨って重なっている。これにより、振動板４０、４１の複数の貫通孔５１、５２が形成された部分に、マニホールド流路１１に供給されるインク中の異物を除去するフィルタ５０が構成される。
【選択図】図４

Description

本発明は、ノズルから液滴を噴射する液滴噴射装置、液体を移送する液体移送装置、液体中の異物を除去するフィルタ及びフィルタの製造方法に関する。

ノズルから液滴を噴射する液滴噴射装置又は液体を移送する液体移送装置において、外部から供給される液体中の異物を除去するフィルタが設けられているものが知られている。例えば、特許文献１に記載のインクジェットヘッド（液滴噴射装置、液体移送装置）では、互いに積層された複数枚のプレートのうちの１枚に形成された供給孔の上面にフィルタが配置されており、供給孔から供給されるインクに含まれる塵などの異物を除去している。

特開２００４−３０６５４０号公報（図２）

しかしながら、特許文献１のようなフィルタは流路を構成するプレートなどと比較して高価なものであり、このようなフィルタを用いてインクジェットヘッドを製造するとインクジェットヘッドの製造コストが高くなってしまう。

本発明の目的は、安価に製造することができ、外部から供給される液体中の異物を除去することが可能な液滴噴射装置及び液体移送装置、並びに、安価に製造することができ、液体中の異物を除去することが可能なフィルタ及びフィルタの製造方法を提供することである。

本発明の液滴噴射装置は、液滴を噴射するノズルを含む液体流路を有する流路ユニットと、液体流路内の液体に噴射のためのエネルギーを付与するエネルギー付与手段と、互いに積層された複数枚のプレートからなり、液体流路に供給される液体中の異物を除去するフィルタを含む積層体とを備えている。そして、積層体を構成する複数枚のプレートの各々には、液体流路に連通する複数の貫通孔が形成され、さらに、複数枚のプレートは、隣接するプレートに形成された貫通孔同士が、プレートの積層方向から見て部分的に重なるように積層され、複数枚のプレートの貫通孔が形成された部分がフィルタを構成している。

これによると、フィルタにおいて、隣接するプレートの貫通孔同士が重なる部分を通過できない大きさの異物が除去された液体が液体流路に供給されるので、ノズルが目詰まりするのを防止することができる。ここで、貫通孔同士が部分的に重なっており、この部分の面積は小さくなっているので、小さな異物も除去することができる。また、このようなフィルタは、貫通孔を形成した複数枚のプレートを積層させることにより形成することができるので、フィルタが高価にならず、液滴噴射装置の製造コストを低減することができる。

また、本発明の液滴噴射装置においては、液体流路が、複数のノズルと、複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、複数の圧力室に連通する共通液室とを有し、エネルギー付与手段は、圧力室内の液体に噴射のための圧力を付与するものであり、積層体は、流路ユニットに接合されて、液体流路のうちの少なくとも共通液室を画定する壁部を構成するものであり、複数の貫通孔が、複数枚のプレートのうち、壁部となる部分の少なくとも一部に形成されていてもよい。

これによると、複数枚のプレートは、複数の貫通孔が形成された部分において剛性が低下しているので、この部分を共通液室を画定する壁部とすることにより、積層体が、フィルタとして作用するとともに、圧力室で発生し共通液室に伝播した圧力波を減衰させるダンパとして作用する。したがって、効率よく圧力波を減衰させることができ、連続して同じノズルから液滴を噴射する際に圧力波によって液滴の噴射特性にばらつきが生じたり、共通液室を介して他の圧力室に伝播した圧力波によってその圧力室に連通するノズルから噴射される液滴の噴射特性がばらついたりするのが防止される。また、積層体のフィルタとなる部分がダンパとして作用するので、圧力波を減衰させるために別途ダンパを設ける必要がなく、液滴噴射装置の構成が簡略化される。

また、本発明の液滴噴射装置においては、複数の貫通孔が、複数枚のプレートのうち、壁部における共通液室を画定する部分のほぼ全域にわたって形成されていてもよい。これによると、圧力波を、共通液室の全域において効率よく減衰させることができる。また、フィルタの面積が大きくなることにより、貫通孔同士が重なった部分の数が多くなり、同じ量の液体を共通液室に供給するときに、貫通孔同士が重なった部分の各々を通過する液体の量が少なくなるため、フィルタが高寿命となる。

また、本発明の液滴噴射装置は、流路ユニットにおいて、複数の圧力室と共通液室とが流路ユニットの一表面に開口を有して配置されており、積層体は、流路ユニットの一表面に接合されて、共通液室と複数の圧力室とを画定する壁部を構成するものであり、エネルギー付与手段が、積層体における複数の圧力室を画定する複数の部分と、これら複数の部分の流路ユニットと反対側の面にそれぞれ配設された圧電層とを含んで構成される圧電アクチュエータであってもよい。これによると、フィルタを構成する積層体をエネルギー付与手段となる圧電アクチュエータの構成要素としても兼用できるため部品点数を少なくすることができる。

また、本発明の液滴噴射装置においては、複数枚のプレートのうちの隣接するプレートを積層方向から見たときに、貫通孔同士が重なる部分の面積が、ノズルの噴射口の面積よりも小さくてもよい。これによると、ノズルを目詰まりさせてしまう虞のある大きさの異物をフィルタにより除去することができるので、ノズルが目詰まりするのを確実に防止することができる。

また、本発明の液滴噴射装置においては、複数枚のプレートのうちの隣接するプレートを積層方向から見たときに、一方のプレートに形成された複数の貫通孔の各々が、他方のプレートに形成された複数の貫通孔に跨って重なっていてもよい。これによると、貫通孔同士が重なる部分の数が多くなり、液体を効率よく共通液室に供給することができる。

このとき、複数のプレートの各々において、複数の貫通孔が、それぞれ同じ径を有する円形であるとともに、一方向に等間隔で配列されており、隣接するプレートのうち、一方のプレートに形成された貫通孔は、その中心が他方のプレートに形成された一方向に隣接する２つの貫通孔の中心を結ぶ線分の中点に位置しているとともに、積層方向から見てこれら２つの貫通孔に跨って重なっていてもよい。これによると、貫通孔同士が重なる部分の数が多くなり、効率よく共通液室に液体を供給することができるとともに、貫通孔同士が重なる部分の面積が均一になり、フィルタにおける液体の流れが均一になる。

又は、このとき、複数のプレートの各々において、複数の貫通孔は、それぞれ同じ径を有する円形であるとともに、これらのうち互いに隣接する３つの貫通孔が正三角形の頂点にそれぞれ位置しており、隣接するプレートのうち、一方のプレートに形成された貫通孔は、その中心が他方のプレートにおける３つの貫通孔に対応する正三角形の重心に位置しているとともに、積層方向から見て３つの貫通孔に跨って重なっていてもよい。これによると、貫通孔同士が重なる部分の数が多くなり、効率よく共通液室に液体を供給することができるとともに、貫通孔同士が重なる部分の面積が均一になり、フィルタにおける液体の流れが均一になる。

又は、このとき、隣接するプレートにおいて、一方のプレートには、一方向に互いに平行に延びた複数の貫通孔が形成されており、他方のプレートには、一方向と交差する方向に互いに平行に延びた複数の貫通孔が形成されていてもよい。これによると、隣接するプレートの複数の貫通孔同士が交差して重なるため、貫通孔同士が重なる部分の数が多くなり、液体を効率よく共通液室に供給することができるとともに、貫通孔同士が重なる部分の面積が均一になり、フィルタにおける液体の流れが均一になる。

本発明の液体移送装置は、液体が移送される液体流路を有する流路ユニットと、液体流路内の液体に移送のためのエネルギーを付与するエネルギー付与手段と、互いに積層された複数枚のプレートからなり、液体流路に供給される液体中の異物を除去するフィルタを含む積層体とを備えている。そして、積層体を構成する複数枚のプレートの各々には、液体流路に連通する複数の貫通孔が形成され、さらに、複数枚のプレートは、隣接するプレートに積層された貫通孔同士が、プレートの積層方向から見て部分的に重なるように積層され、複数枚のプレートの複数の貫通孔が形成された部分がフィルタを構成している。

これによると、フィルタにおいて、隣接するプレートの貫通孔同士が重なる部分を通過できない大きさの異物を除去し、液体流路に異物が流れ込むのを防止することができる。ここで、貫通孔同士が部分的に重なっており、この部分の面積は小さくなっているので、小さな異物も除去することができる。また、このようなフィルタは、貫通孔を形成した複数枚のプレートを積層させることにより形成することができるので、フィルタが高価にならず、液体移送装置の製造コストを低減することができる。

本発明のフィルタは、液体中の異物を除去するフィルタであって、それぞれが複数の貫通孔を有し、互いに積層された複数枚のプレート状の基材を備え、複数枚の基材は、隣接する基材に形成された貫通孔同士が、基材の積層方向から見て部分的に重なっている。

これによると、複数枚の基材を積層させることによりフィルタを容易に形成することができる。また、隣接する基材に形成された貫通孔同士が部分的に重なり、この部分の面積が小さくなっているため、フィルタによって小さな異物を除去することができる。また、このようなフィルタは、貫通孔を形成した複数枚のプレートを積層させることにより形成することができるので、フィルタの製造コストを低減することができる。

本発明のフィルタの製造方法は、液体中の異物を除去するフィルタの製造方法であって、複数枚のプレート状の基材の各々に複数の貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、隣接する基材に形成された貫通孔同士が、複数枚の基材の積層方向から見て部分的に重なるように、複数枚のプレートを積層する積層工程とを有している

これによると、複数枚の基材の各々に複数の貫通孔を形成し、隣接する基材に形成された貫通孔同士が部分的に重なるように複数枚の基材を積層させることにより、積層された基材の貫通孔が形成された部分にフィルタを形成することができる。また、貫通孔を形成した複数枚のプレートを積層させることによりフィルタを形成することができるので、フィルタの製造コストを低減することができる。

また、本発明のフィルタの製造方法においては、複数枚の基材が金属材料からなり、貫通孔形成工程において、エッチングにより複数の貫通孔を形成してもよい。これによると、金属製の基材にエッチングにより貫通孔を形成することで、フィルタの製造コストをさらに低減することができる。

また、本発明のフィルタの製造方法においては、複数枚の基材が金属材料からなり、積層工程において、拡散接合により複数枚の基材同士を接合してもよい。これによると、積層した複数枚の基材を接着剤等で接着すると、接着剤等が接着面からはみ出して貫通孔が埋まってしまう虞があるが、拡散接合により複数枚の基材とを接合することにより、貫通孔が埋められてしまうことがない。

以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。

図１は、本実施の形態に係るプリンタの概略構成図である。図１に示すように、プリンタ１は、キャリッジ２、インクジェットヘッド３（液滴噴射装置、液体移送装置）、用紙搬送ローラ４などを有している。キャリッジ２は、図１の左右方向（走査方向）に往復移動する。インクジェットヘッド３はキャリッジ２の下面に取り付けられており、キャリッジ２とともに走査方向に往復移動しつつその下面に形成されたノズル１５（図２参照）から記録用紙Ｐにインク滴を噴射する。用紙搬送ローラ４は、記録用紙Ｐを図１の手前方向（紙送り方向）に搬送する。そして、プリンタ１においては、用紙搬送ローラ４によって搬送された記録用紙Ｐにキャリッジ２とともに走査方向に往復移動するインクジェットヘッド３からインク滴が噴射されることにより印刷が行われる。また、印刷が終了した記録用紙Ｐは用紙搬送ローラ４により排出される。

次に、インクジェットヘッド３について、図２〜図５を用いて説明する。図２は図１のインクジェットヘッド３の平面図である。図３は図２の部分拡大図である。図４は図３のIV−IV線断面図である。図５は図３のＶ−Ｖ線断面図である。図２〜図５に示すように、インクジェットヘッド３は、後述するノズル１５、圧力室１０、マニホールド流路１１（共通液室）などのインク流路（液体流路）が形成された流路ユニット３０と、流路ユニット３０の上面に配置されたフィルタ５０及び圧電アクチュエータ３１（エネルギー付与手段）とを有している。

流路ユニット３０は、図２〜図５に示すように、キャビティプレート２１、ベースプレート２２、マニホールドプレート２３及びノズルプレート２４の４枚のプレートが積層されることによって構成されている。これら４枚のプレート２１〜２４はステンレスなどの金属材料により構成されている。

キャビティプレート２１には、複数の圧力室１０が形成されている。圧力室１０は、平面視で図２の左右方向（走査方向）を長手方向とする略楕円形状であり、図２の上下方向に５つずつ、図２の左右方向に沿って２列に配列されている。また、キャビティプレート２１には、平面視で図２の右側に配列された５つの圧力室１０の右側、及び、図２の左側に配列された５つの圧力室１０の左側に、それぞれ図２の上下方向に延びた、マニホールド流路１１を構成する貫通孔１７が形成されている。さらに、キャビティプレート２１には、平面視で図２の右側に配列された圧力室１０の各々と図２の右側に形成された貫通孔１７との間、及び、図２の左側に配列された圧力室１０の各々と図２の左側に形成された貫通孔１７との間に、それぞれ、圧力室１０と貫通孔１７とを連通させる連通流路１２が形成されている。なお、圧力室１０、貫通孔１７（マニホールド流路１１）及び連通流路１２はキャビティプレート２１（流路ユニット３０）の上面において開口している。

ベースプレート２２には、平面視で２つの貫通孔１７に重なる位置に、それぞれ図２の上下方向に延びた、マニホールド流路１１を構成する２つの貫通孔１８が形成されている。また、ベースプレート２２には、平面視で、複数の圧力室１０の長手方向の連通流路１２と反対側の端部に重なる位置に略円形の貫通孔１３が形成されている。

マニホールドプレート２３には、平面視で２つの貫通孔１８に重なる位置に、それぞれ図２の上下方向に延びた、マニホールド流路１１を構成する２つの貫通孔１９が形成されている。また、マニホールドプレート２３には、平面視で複数の貫通孔１３に重なる位置に複数の略円形の貫通孔１４が形成されている。ノズルプレート２４には、平面視で複数の貫通孔１４に重なる位置に複数のノズル１５が形成されている。ノズル１５は、ノズルプレート２４の下面に開口した噴射口１５ａを有しており、噴射口１５ａの径は、２０μｍ程度となっている。また、ノズルプレート２４は、貫通孔１９の下側の開口を塞いでいる。

そして、貫通孔１７〜１９及びノズルプレート２４の上面により、流路ユニット３０の上面において開口したマニホールド流路１１が形成されている。マニホールド流路１１は図２の上下方向に延びており、複数の連通流路１２を介して複数の圧力室１０に連通している。このように、流路ユニット３０においては、マニホールド流路１１は連通流路１２を介して圧力室１０に連通し、圧力室１０はさらに貫通孔１３、１４を介してノズル１５に連通している。つまり、流路ユニット３０には、マニホールド流路１１の出口から圧力室１０を経てノズル１５に至る複数の個別インク流路が形成されている。

次に、フィルタ５０について説明する。フィルタ５０は、振動板４０、４１（プレート）により構成されている。振動板４０、４１は金属材料からなる１５μｍ程度の厚みを有する平面視で略矩形の板状体である。図２〜図５に示すように、振動板４０は、流路ユニット３０の上面を覆うようにキャビティプレート２１の上面に接合されており、流路ユニット３０の上面における圧力室１０、マニホールド流路１１及び連通流路１２の開口を塞いでいる。振動板４１は振動板４０の上面に積層されている。ここで、振動板４０と振動板４１とが互いに積層されたものが本発明に係る積層体に相当し、この積層体が圧力室１０、マニホールド流路１１及び連通流路１２を画定する壁部を構成している。

振動板４０、４１の、平面視で（振動板４０、４１の積層方向から見て）マニホールド流路１１に重なる部分（壁部におけるマニホールド流路１１を画定する部分）には、それぞれ、そのほぼ全域にわたって複数の貫通孔５１、５２が形成されている。図６は振動板４０、４１の複数の貫通孔５１、５２が形成された部分の一部を拡大した平面図である。貫通孔５１、５２は、図６に示すように、それぞれ同じ径を有する略円形の平面形状を有しており、図６の左右方向（一方向）及び上下方向にそれぞれ等間隔で配列されている。ここで、貫通孔５２は、平面視で貫通孔５１に対して図６の右方にずれて形成されており、貫通孔５２の中心が図６の左右方向に隣接する２つの貫通孔５１の中心を結ぶ線分の中点に位置している。これにより、各貫通孔５２は互いに隣接する２つの貫通孔５１に跨って重なり、貫通孔５１と貫通孔５２とは（隣接するプレートに形成された貫通孔同士は）、平面視で部分的に重なっている。

そして、振動板４０と振動板４１とが互いに積層されることによって、複数の貫通孔５１、５２が形成された部分にフィルタ５０が形成される。なお、振動板４０、４１のうち、複数の貫通孔５１、５２が形成された部分が本発明の基材に相当する。そして、振動板４１の上面のフィルタ５０に重なる部分に接続された図示しないインク供給流路からフィルタ５０を介してマニホールド流路１１にインクが供給される。このとき、フィルタ５０において貫通孔５１と貫通孔５２とが重なる部分を通過できない大きさのインク中の異物が除去され、異物が除去されたインクがマニホールド流路１１に供給される。ここで、貫通孔５１、５２の径は１５μｍ程度であり、貫通孔５１、５２の面積はノズル１５の噴射口１５ａの面積よりも小さくなっている。さらに、貫通孔５１と貫通孔５２とが部分的に重なっているため、両者が重なった部分の面積は貫通孔５１、５２の面積よりも小さくなっている。したがって、マニホールド流路１１に供給されるインク中の、ノズル１５を目詰まりさせてしまう虞のある大きさの異物を、フィルタ５０において確実に除去することができる。

また、複数の貫通孔５１、５２がそれぞれ図６の左右方向及び上下方向に等間隔に配列され、貫通孔５２が隣接する２つの貫通孔５１に跨って重なっているので、貫通孔５１と貫通孔５２とが重なる部分の数が多くなり、インクを効率よくマニホールド流路１１に供給することができるとともに、貫通孔５１と貫通孔５２とが重なる部分の面積が均一となり、フィルタ５０におけるインクの流れが均一になる。

また、フィルタ５０を構成する複数の貫通孔５１、５２が、振動板４０、４１の平面視でマニホールド流路１１に重なる部分のほぼ全域にそれぞれ形成されているので、貫通孔５１と貫通孔５２とが重なる部分の数が多くなり、所定の量のインクをマニホールド流路１１に供給する際に、貫通孔５１と貫通孔５２とが重なった部分の各々に流れるインクの量が少なくなるため、フィルタ５０が完全に目詰まりしてしまうまでの時間が長くなる、すなわち、フィルタ５０は高寿命なものとなる。

また、振動板４０、４１のマニホールド流路１１を画定する部分は、貫通孔５１、５２が形成されることにより剛性が低下しており、後述するようにマニホールド流路１１内の圧力波を減衰させるダンパとしても作用する。このため、圧力波を減衰させるためのダンパを別途設ける必要がなく、インクジェットヘッド３の構成が簡略化される。

次に、圧電アクチュエータ３１について説明する。圧電アクチュエータ３１は、２枚の振動板４０、４１（プレート）、絶縁層４２、圧電層４３、個別電極４４及び共通電極４５により構成されている。

振動板４０、４１は、前述したように、流路ユニット３０の上面に互いに積層されて配置され、圧力室１０、マニホールド流路１１及び連通流路１２を画定する壁部を構成している。そして、振動板４０、４１の、平面視でマニホールド流路１１に重なる領域を含まない、複数の圧力室１０に跨った領域に重なる部分が圧電アクチュエータ３１を構成している。ここで、振動板４０、４１の圧電アクチュエータ３１を構成する部分には、複数の圧力室１０を画定する部分が含まれている。このように、フィルタ５０を構成する振動板４０、４１（積層体）が圧電アクチュエータ３１の構成要素として兼用されているため、インクジェットヘッド３の部品点数を少なくすることができる。

絶縁層４２は、アルミナなどの絶縁性材料からなり、振動板４１の圧電アクチュエータ３１を構成する部分の上面の全域にわたって形成されている。そして、絶縁層４２により、導電性を有する金属製の振動板４０、４１と共通電極４５とが絶縁されている。

圧電層４３は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との固溶体であり、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする圧電材料からなり、絶縁層４２の上面の全域にわたって配設されている。ここで、圧電層４３が配設されている領域には、振動板４１（積層体）の圧力室１０を画定する複数の部分の流路ユニット３０と反対側の面が含まれている。また、圧電層４３は予めその厚み方向に分極されている。

個別電極４４は、平面視で圧力室１０よりも一回り小さい略楕円形状を有しており、圧電層４３の上面の圧力室１０の略中央部に重なるように配置されている。個別電極４４の長手方向に関するマニホールド流路１１と反対側の端部は、平面視で圧力室１０と重ならない位置まで延びており、その先端が接点４４ａとなっている。接点４４ａには図示しないフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）が接続されており、個別電極４４には、図示しないドライバＩＣによりＦＰＣ及び接点４４ａを介して駆動電位が付与される。

共通電極４５は、絶縁層４２と圧電層４３との間に形成されており、常にグランド電位に保持されている。これにより、圧電層４３は、平面視で複数の圧力室１０に重なる部分において個別電極４４と共通電極４５とにより挟まれる。

ここで、圧電アクチュエータ３１の駆動方法について説明する。個別電極４４は予めグランド電位に保持されており、インク滴を噴射するノズル１５に対応する個別電極４４に駆動電位が付与されると、この個別電極４４とグランド電位に保持された共通電極４５との間に電位差が生じ、圧電層４３のこの個別電極４４と対向する部分に厚み方向の電界が発生する。この電界の向きは圧電層４３の分極方向と一致しており、圧電層４３は厚み方向と直交する水平方向に収縮し、これに伴って、振動板４０、４１、絶縁層４２及び圧電層４３が圧力室１０側に凸となるように変形する。これにより、対応する圧力室１０の容積が減少し、この圧力室１０内のインクの圧力が増加して（インクに噴射のためのエネルギーが付与されて）圧力室１０に連通するノズル１５からインク滴が噴射される。

このとき、圧力室１０内のインクの圧力変動により圧力波が発生し、この圧力波が圧力室１０からマニホールド流路１１に伝播するが、振動板４０、４１のマニホールド流路１１を画定する部分には、前述したように貫通孔５１、５２が形成され、その剛性が低下しているので、振動板４０、４１のこの部分が変形することによってマニホールド流路１１内において圧力波を効率よく減衰させることができる。したがって、同じノズル１５から連続してインク滴を噴射する際に、圧力波によりこのノズル１５から噴射されるインク滴の噴射特性がばらついたり、マニホールド流路１１を介して他の圧力室１０まで伝播した圧力波によってその圧力室１０に連通するノズル１５から噴射されるインク滴の噴射特性がばらついたりするのが防止される。これにより、印刷品質の低下が抑制される。

さらに、貫通孔５１、５２は、平面視でマニホールド流路１１に重なる部分のほぼ全域にわたって形成されているので、マニホールド流路１１の全域において圧力波を効率よく減衰させることができる。

次に、インクジェットヘッド３の製造方法について図７を用いて説明する。図７は、インクジェットヘッド３の製造工程を示す工程図である。インクジェットヘッド３を製造するには、まず、図７（ａ）に示すように、振動板４０、４１となる金属材料からなるプレート状の基材に、エッチングにより貫通孔５１、５２を形成する（貫通孔形成工程）。この際、貫通孔５１、５２は、振動板４０と振動板４１とを積層させたときに、貫通孔５２の中心が平面視で走査方向（図７の左右方向）に隣接する２つの貫通孔５１の中心を結ぶ線分の中点に重なるように形成する。

次に、図７（ｂ）に示すように、プレート２１〜２４及び振動板４０、４１を圧力室１０、マニホールド流路１１等のインク流路及び貫通孔５１、５２が前述した位置関係になるように積層し、これらを図示しない一対の治具によって積層方向に押圧しつつ高温で加熱する拡散接合により互いに接合する（積層工程）。これにより、流路ユニット３０及びフィルタ５０が形成される。この積層工程においては、プレート２１〜２４及び振動板４０、４１を全て積層した状態で一斉に接合しても良いが、マニホールド流路１１が形成されているために、振動板４０と４１の貫通孔５１、５２が形成された領域は、振動板４０側からは十分に押圧されず、この領域の接合が十分になされない虞がある。そこで、予め振動板４０と４１とを接合し、その後、プレート２１〜２４と振動板４０、４１の接合体を積層して全体を拡散接合することがより望ましい。

このように、金属材料からなる基材にエッチングを施して貫通孔５１、５２を形成することにより振動板４０、４１を作製し、振動板４０、４１を積層させることにより貫通孔５１と貫通孔５２とが重なる部分にフィルタ５０を形成することができるので、フィルタ（インクジェットヘッド３）の製造コストを低減することができる。また、プレート２１〜２４及び振動板４０、４１を拡散接合により接合しているので、これらを接着剤により接合した場合のように、接合面から接着剤がはみ出し、貫通孔５１、５２を埋めてしまうことがない。その後、振動板４１の上面に絶縁層４２、共通電極４５、圧電層４３及び個別電極４４を順に前述した位置関係になるように形成することにより、図２〜図５に示すようなインクジェットヘッド３が製造される。

以上に説明した実施の形態によると、フィルタ５０において貫通孔５１と貫通孔５２とが互いに重なる部分を通過できない大きさの異物が除去されたインクがマニホールド流路１１に供給されるので、ノズル１５が目詰まりするのが防止される。さらに、貫通孔５１と貫通孔５２とが重なった部分の面積はノズル１５の噴射口１５ａの面積よりも小さくなっているので、ノズル１５を目詰まりさせる虞のある異物をフィルタ５０において確実に除去することができる。

また、複数の貫通孔５１、５２がそれぞれ図６の左右方向及び上下方向に等間隔に配列され、貫通孔５２が隣接する２つの貫通孔５１に跨って重なっているので、貫通孔５１と貫通孔５２とが重なる部分の数が多くなり、インクを効率よくマニホールド流路１１に供給することができるとともに、貫通孔５１と貫通孔５２とが重なる部分の面積が均一となり、フィルタ５０におけるインクの流れが均一になる。

また、フィルタ５０を、エッチングにより貫通孔５１、５２をそれぞれ形成した振動板４０、４１を互いに積層させて接合することにより形成することができるので、インクジェットヘッド３の製造コストを低減することができる。このとき、振動板４０と振動板４１とを拡散接合により接合しているので、両者を接着剤で接合した場合のように、接合面から接着剤がはみ出し、接着剤により貫通孔５１、５２が埋まってしまうこともない。

また、振動板４０、４１が圧力室１０、マニホールド流路１１及び連通流路１２を画定する壁部となっており、振動板４０、４１の平面視でマニホールド流路１１に重なる部分は、貫通孔５１、５２が形成されていることにより剛性が低下しているため、圧力室１０で発生しマニホールド流路１１に伝播した圧力波を減衰させるダンパとして作用する。したがって、マニホールド流路１１内で効率よく圧力波を減衰させることができ、同じノズル１５から連続してインク滴を噴射する際に圧力波によってこのノズル１５におけるインク滴の噴射特性がばらついたり、マニホールド流路１１を介して他の圧力室１０まで伝播した圧力波によってその圧力室１０に連通するノズル１５から噴射されるインク滴の噴射特性がばらついたりするのが防止され、これにより、印刷品質の低下が抑制される。さらに、振動板４０、４１の平面視でマニホールド流路１１に重なる部分のほぼ全域に貫通孔５１、５２が形成されているので、マニホールド流路１１の全域において効率よく圧力波を減衰させることができる。

また、振動板４０、４１の貫通孔５１、５２が形成されて剛性が低下した部分がダンパとして作用するので、圧力波を減衰させるためのダンパを別途設ける必要がなく、インクジェットヘッド３の構成が簡略化される。

さらに、複数の貫通孔５１、５２が、振動板４０、４１の平面視でマニホールド流路１１に重なる部分のほぼ全域にわたって形成されていることにより、フィルタ５０を介して所定量のインクがマニホールド流路１１に供給されたときに、貫通孔５１、５２の各々に流れるインクの量が少なくなり、フィルタ５０が高寿命なものとなる。

また、フィルタ５０を構成する圧電層４０、４１が、圧電アクチュエータ３１の構成要素として兼用されているので、インクジェットヘッド３の部品点数を減らすことができる。

次に、本実施の形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。ただし、本実施の形態と同じ構成を有するものについては同じ符号を付し、適宜その説明を省略する。

本実施の形態では、振動板４０、４１に形成された貫通孔５１、５２が同じ径を有するものであったが、これには限られず、例えば、図８に示すように、振動板４０に形成された貫通孔６１の径が振動板４１に形成された貫通孔５２の径よりも大きくてもよい（変形例１）。この場合でも、平面視で貫通孔６１と貫通孔５２とが重なる部分を通過することができない大きさの異物をフィルタ６０において除去することができる。

また、本実施の形態では、貫通孔５１、５２が図６の左右方向及び上下方向に配列され、貫通孔５２が図６の左右方向に隣接する２つの貫通孔５１の間に配置されていたが、これには限られず、例えば、図９に示すように、振動板４０に形成された複数の貫通孔７１のうち、互いに隣接する３つの貫通孔７１が、平面視で正三角形の頂点に位置しており、貫通孔７２の中心がこれら３つの貫通孔７１に対応する正三角形の重心に位置し、平面視で貫通孔７２がこれら３つの貫通孔７１に跨って重なっていてもよい（変形例２）。

この場合には、１つの貫通孔７２が平面視で３つの貫通孔７１に跨って重なるので、貫通孔７１と貫通孔７２とが重なる部分の数が多くなり、インクを効率よくマニホールド流路１１に供給することができる。さらに、貫通孔７１、７２がこのように配置されることにより、貫通孔７１と貫通孔７２とが重なる部分の面積が均一になるため、フィルタ７０におけるインクの流れが均一になる。

なお、この場合にも、貫通孔７１と貫通孔７２とが同じ径を有していることには限られず、例えば、図１０に示すように、振動板４０に形成された貫通孔７３の径が、貫通孔７２の径よりも大きくてもよい（変形例３）。

また、振動板４０、４１に形成される貫通孔は、本実施の形態及び上記変形例１〜３の場合のような円形のものには限られない。例えば、図１１に示すように、振動板４０に図１０の上下方向（一方向）に延びた複数の貫通孔８１が、図１０の左右方向に沿って互いに平行に配列され、振動板４１に図１１の左右方向（一方向と交差する方向）に延びた複数の貫通孔８２が、図１１の上下方向に互いに平行に配列されることによりフィルタ８０が形成されていてもよい（変形例４）。この場合には、貫通孔８１と貫通孔８２とが交差して互いに重なるため、貫通孔８１と貫通孔８２とが重なる部分の数が増加し、液体を効率よくマニホールド流路１１に供給することができるとともに、貫通孔８１と貫通孔８２とが重なる部分の面積が均一になり、フィルタ８０における液体の流れが均一になる。

また、本実施の形態では、振動板４０、４１の平面視でマニホールド流路１１に重なる部分のほぼ全域に、フィルタ５０を構成する複数の貫通孔５１、５２が形成されているが、図１２に示すように、振動板４０、４１の平面視でマニホールド流路１１に重なる部分の一部に、それぞれ、フィルタ９０を構成する複数の貫通孔が形成されていてもよい（変形例５）。この場合でも、フィルタ９０によって異物が除去されたインクがマニホールド流路１１に供給されるので、インク中の異物によりノズル１５が目詰まりしてしまうのが防止される。また、マニホールド流路１１のフィルタ９０周辺の領域において圧力波を効率よく減衰させることができる。

また、マニホールド流路は、本実施の形態で説明したものには限られず、例えば、図１３に示すように、マニホールド流路１１１が、図１３のインクジェットヘッド１０３の下端部付近において左右方向に延び、インクジェットヘッド１０３の左右両端部において図中上下方向に折れ曲がった形状を有しており、マニホールド流路１１１の平面視で、図中左右方向に延びた部分の略中央部にフィルタ１００が形成されていてもよい（変形例６）。この場合には、フィルタ１００が１箇所にのみ設けられているので、フィルタ１００を介してマニホールド流路１１１にインクを供給する図示しないインク供給流路を１つだけ設ければよい。

また、本実施の形態では、貫通孔５１、５２の面積がノズル１５の噴射口１５ａの面積よりも小さくなっていたが、貫通孔５１、５２の面積がノズル１５の噴射口１５ａの面積よりも大きく、貫通孔５１と貫通孔５２とが部分的に重なることにより、両者が重なる部分の面積がノズル１５の噴射口１５ａの面積よりも小さくなっていてもよい。

また、本実施の形態では、複数の貫通孔５１、５２が形成された２枚の振動板４０、４１が積層されることによりフィルタ５０が形成されていたが、複数の貫通孔が形成された３枚以上の振動板が積層されることによりフィルタが構成されていてもよい。さらに、複数の貫通孔が形成された振動板とは異なる複数枚のプレートが互いに積層されることによってフィルタが構成されていてもよい。

また、本実施の形態及び上記変形例では、フィルタを構成するプレートがマニホールド流路１１を画定する壁部となっていたが、フィルタを構成するプレートがマニホールド流路１１を画定する壁部とはなっておらず、これらのプレートがマニホールド流路にインクを供給するためのインク供給流路の途中に配置されていてもよい。

また、以上の説明では、本発明をノズル１５からインク滴を噴射するインクジェットヘッド２に適用した一例について説明したが、ノズルから試薬、生体溶液、配線材料溶液、電子材料溶液、冷媒用、燃料用などインク以外の液滴を噴射する液滴噴射装置、及び、これらの液体を移送する液体移送装置に本発明を適用することも可能である。

本発明の実施の形態に係るプリンタの概略構成図である。 図１のインクジェットヘッドの平面図でである。 図２の部分拡大図である。 図３のIV−IV線断面図である。 図３のＶ−Ｖ線断面図である。 図４の振動板のフィルタとなる部分の一部を拡大した平面図である。 インクジェットヘッドの製造工程を示す工程図である。 変形例１の図６相当の平面図である。 変形例２の図６相当の平面図である。 変形例３の図６相当の平面図である。 変形例４の図６相当の平面図である。 変形例５の図２相当の平面図である。 変形例６の図２相当の平面図である。

符号の説明

１ プリンタ
３ インクジェットヘッド
１０ 圧力室
１１ マニホールド流路
１５ ノズル
３０ 流路ユニット
３１ 圧電アクチュエータ
４０、４１ 振動板
５０ フィルタ
５１、５２ 貫通孔
６０ フィルタ
６１、６２ 貫通孔
７０ フィルタ
７１、７２、７３貫通孔
８０ フィルタ
８１、８２ 貫通孔
９０ フィルタ
１００ フィルタ
１１１ マニホールド流路

Claims (14)

1. 液滴を噴射するノズルを含む液体流路を有する流路ユニットと、
   前記液体流路内の液体に噴射のためのエネルギーを付与するエネルギー付与手段と、
   互いに積層された複数枚のプレートからなり、前記液体流路に供給される液体中の異物を除去するフィルタを含む積層体とを備え、
   前記積層体を構成する複数枚のプレートの各々には、前記液体流路に連通する複数の貫通孔が形成され、
   さらに、前記複数枚のプレートは、隣接するプレートに形成された貫通孔同士が、前記プレートの積層方向から見て部分的に重なるように積層され、
   前記複数枚のプレートの前記貫通孔が形成された部分が前記フィルタを構成していることを特徴とする液滴噴射装置。
2. 前記液体流路が、複数の前記ノズルと、複数の前記ノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、複数の前記圧力室に連通する共通液室とを有し、
   前記エネルギー付与手段は、前記圧力室内の液体に噴射のための圧力を付与するものであり、
   前記積層体は、前記流路ユニットに接合されて、前記液体流路のうちの少なくとも前記共通液室を画定する壁部を構成するものであり、
   前記複数の貫通孔が、前記複数枚のプレートのうち、前記壁部となる部分の少なくとも一部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液滴噴射装置。
3. 前記複数の貫通孔が、前記複数枚のプレートのうち、前記壁部における前記共通液室を画定する部分のほぼ全域にわたって形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液滴噴射装置。
4. 前記流路ユニットにおいて、前記複数の圧力室と前記共通液室とが前記流路ユニットの一表面に開口を有して配置されており、
   前記積層体は、前記流路ユニットの前記一表面に接合されて、前記共通液室と前記複数の圧力室とを画定する前記壁部を構成するものであり、
   前記エネルギー付与手段が、前記積層体における前記複数の圧力室を画定する複数の部分と、これら複数の部分の前記流路ユニットと反対側の面にそれぞれ配設された圧電層とを含んで構成される圧電アクチュエータであることを特徴とする請求項２又は３に記載の液滴噴射装置。
5. 前記複数枚のプレートのうちの隣接するプレートを前記積層方向から見たときに、前記貫通孔同士が重なる部分の面積が、前記ノズルの噴射口の面積よりも小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液滴噴射装置。
6. 前記複数枚のプレートのうちの隣接するプレートを前記積層方向から見たときに、一方のプレートに形成された前記複数の貫通孔の各々が、他方のプレートに形成された前記複数の貫通孔に跨って重なっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液滴噴射装置。
7. 前記複数のプレートの各々において、前記複数の貫通孔が、それぞれ同じ径を有する円形であるとともに、一方向に等間隔で配列されており、
   隣接するプレートのうち、一方のプレートに形成された前記貫通孔は、その中心が他方のプレートに形成された前記一方向に隣接する２つの前記貫通孔の中心を結ぶ線分の中点に位置しているとともに、前記積層方向から見てこれら２つの貫通孔に跨って重なっていることを特徴とする請求項６に記載の液滴噴射装置。
8. 前記複数のプレートの各々において、前記複数の貫通孔は、それぞれ同じ径を有する円形であるとともに、これらのうち互いに隣接する３つの前記貫通孔が正三角形の頂点にそれぞれ位置しており、
   隣接するプレートのうち、一方のプレートに形成された前記貫通孔は、その中心が他方のプレートにおける前記３つの貫通孔に対応する前記正三角形の重心に位置しているとともに、前記積層方向から見て前記３つの貫通孔に跨って重なっていることを特徴とする請求項６に記載の液滴噴射装置。
9. 隣接するプレートにおいて、一方のプレートには、一方向に互いに平行に延びた前記複数の貫通孔が形成されており、
   他方のプレートには、前記一方向と交差する方向に互いに平行に延びた前記複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の液滴噴射装置。
10. 液体が移送される液体流路を有する流路ユニットと、
    前記液体流路内の液体に移送のためのエネルギーを付与するエネルギー付与手段と、
    互いに積層された複数枚のプレートからなり、前記液体流路に供給される液体中の異物を除去するフィルタを含む積層体とを備え、
    前記積層体を構成する複数枚のプレートの各々には、前記液体流路に連通する複数の貫通孔が形成され、
    さらに、前記複数枚のプレートは、隣接するプレートに積層された貫通孔同士が、前記プレートの積層方向から見て部分的に重なるように積層され、
    前記複数枚のプレートの前記複数の貫通孔が形成された部分が前記フィルタを構成していることを特徴とする液体移送装置。
11. 液体中の異物を除去するフィルタであって、
    それぞれが複数の貫通孔を有し、互いに積層された複数枚のプレート状の基材を備え、
    前記複数枚の基材は、隣接する基材に形成された前記貫通孔同士が、前記基材の積層方向から見て部分的に重なっていることを特徴とするフィルタ。
12. 液体中の異物を除去するフィルタの製造方法であって、
    複数枚のプレート状の基材の各々に複数の貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
    隣接する前記基材に形成された前記貫通孔同士が、複数枚の前記基材の積層方向から見て部分的に重なるように、複数枚の前記プレートを積層する積層工程とを有していることを特徴とするフィルタの製造方法。
13. 前記複数枚の基材が金属材料からなり、前記貫通孔形成工程において、エッチングにより前記複数の貫通孔を形成することを特徴とする請求項１２に記載のフィルタの製造方法。
14. 前記複数枚の基材が金属材料からなり、前記積層工程において、拡散接合により前記複数枚の基材同士を接合することを特徴する請求項１２又は１３に記載のフィルタの製造方法。

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