JP2008087259A - 液滴吐出ヘッド - Google Patents
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Abstract
【課題】金属板が積層された積層体を湾曲しにくくする。
【解決手段】インクジェットヘッドが、共通インク室及び共通インク室から圧力室を経てノズルに至る個別インク流路が形成された流路ユニットを含んでいる。流路ユニットにおいては、元材であるローラ材に関する圧延方向が長手方向と同じになっている同じ種類の金属板21〜28が積層されている。流路ユニット2全体において、金属板21〜28の内周面50aが金属板21〜28の積層方向に関して交互に反対方向を向いている。
【選択図】図4
【解決手段】インクジェットヘッドが、共通インク室及び共通インク室から圧力室を経てノズルに至る個別インク流路が形成された流路ユニットを含んでいる。流路ユニットにおいては、元材であるローラ材に関する圧延方向が長手方向と同じになっている同じ種類の金属板21〜28が積層されている。流路ユニット2全体において、金属板21〜28の内周面50aが金属板21〜28の積層方向に関して交互に反対方向を向いている。
【選択図】図4
Description
本発明は、インクなどの液滴を吐出する液滴吐出ヘッドに関する。
被記録媒体にインク滴を吐出するインクジェットヘッドとして、共通インク室、及び、共通インク室から圧力室を経てノズルに至る多数の個別インク流路を含む内部インク流路が形成された流路ユニットを有しているものがある(特許文献1参照)。この流路ユニットは薄板状の金属板が複数積層されたものであり、各金属板にエッチング処理で形成された穴が組み合わされることによって内部インク流路が構成されている。
薄板状の金属板の元材は、圧延された後に圧延方向に沿って巻回されたロール材である。そして、ロール材に打ち抜き加工が施されることによってエッチング前の金属板が形成される。このように形成された金属板はロール材の巻回された方向、つまり圧延方向に関して湾曲し易い。特に、金属板にエッチング加工を施すと、部分的に内部応力が開放されて金属板が大きく湾曲することがある。一方、所定の規格幅を有するロール材から効率よく金属板を取得するために、金属板の短手方向がロール材の幅方向に沿うように金属板を配置するのが一般的である。これにより、ロール材の幅方向に関するロスを少なくすることができる。しかしながら、この場合、金属板の長手方向がロール材の圧延方向となっているため、金属板を複数積層したときに、各金属板が同じ方向に湾曲しようとする。これにより、流路ユニット全体が湾曲して、インクジェットヘッドの製作精度が低下することがある。
そこで、本発明は、金属板が積層された積層体が湾曲しにくい液滴吐出ヘッドを提供することを目的とする。
本発明の液滴吐出ヘッドは、複数の金属板が積層された積層体を含んでいると共に、液滴を吐出する複数の吐出口が形成された吐出面を有するヘッド本体を備えている。そして、前記積層体が、前記金属板の元材を形成するときの圧延方向が前記積層体の長手方向に対して同じ角度を有する同じ種類の複数の前記金属板を含んでおり、前記同じ種類の複数の金属板には、前記元材が巻回された状態における内周面が前記金属板の積層方向に関して互い反対方向を向いた2枚の前記金属板が含まれている。
本発明によると、積層体において内周面の向きが異なる同じ種類の金属板が積層されているため、当該金属板同士が圧延方向に沿って湾曲しようとするのを互いに抑制する。これにより、積層体が湾曲しにくくなり、ヘッド本体の製作精度が向上する。また、ヘッド本体の剛性が向上する。
本発明においては、前記積層体の少なくとも一部において、前記同じ種類の複数の金属板が、前記内周面が交互に反対方向に向くように積層されていることが好ましい。これによると、積層体がさらに湾曲しにくくなる。
また、本発明においては、前記積層体の厚み方向に関する50%以上の範囲において、前記同じ種類の複数の金属板が、前記内周面が交互に反対方向に向くように積層されていることが好ましい。これによると、積層体がさらに湾曲しにくくなる。
さらに、本発明においては、前記同じ種類の複数の金属板において、前記内周面が第1方向に向いている前記金属板に関する厚みの合計と、前記内周面が第1方向の反対方向である第2方向に向いている前記金属板に関する厚みの合計とが同じであることがより好ましい。これによると、内周面が第1方に向いている金属板が湾曲しようとする力と、内周面が第2方向に向いている金属板が湾曲しようとする力とが均一化されるため、積層体がさらにより一層湾曲しにくくなる。
図1は、本発明の好適な実施形態であるインクジェットヘッド(液滴吐出ヘッド)の概略斜視図である。図2は、インクジェットヘッド1の部分拡大断面図である。インクジェットヘッド1は、インクジェットプリンタ等のインクジェット方式を用いるあらゆる文字・画像記録装置に適用されるものである。インクジェットヘッド1は平面視において一方向に長尺な形状を有している。
インクジェットヘッド1は、記録装置内では、搬送機構で搬送される用紙(被記録媒体)に対向するように配置される。インクジェットヘッド1は、長尺な直方体形状を有するラインヘッドで、その長手方向が主走査方向に固定されている。搬送機構は、用紙を搬送する搬送ベルトを備え、給紙機構から送り出された用紙をインクジェットヘッド1の対向領域へと搬送する。インクジェットヘッド1は、この搬送ベルトの幅方向のほぼ全長に亘る印刷領域を有し、用紙の搬送方向に沿って4つ併設されている。各インクジェットヘッド1は異なる色のインク滴を吐出し、イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックからなるカラー印刷ができる。外部からの画像データに基づいて、搬送機構が用紙をインクジェットヘッド1の対向領域に送り、各インクジェットヘッド1がこのタイミングに合わせてインク滴をそれぞれ吐出する。このように画像が形成された用紙は、さらに搬送されて後段の排紙部に収容される。
図1及び図2に示すように、インクジェットヘッド1は、一方向に長尺な形状を有する流路ユニット2と、流路ユニット2の上面に取り付けられたアクチュエータユニット3とを有している。流路ユニット2は、実質的に同じ厚みを有しているステンレス製の8枚の金属板21〜28が順に積層された積層構造を有する積層体である。流路ユニット2の上面には、外部からインクが供給されるインク供給口2bが、長手方向に関する端部近傍に形成されている。流路ユニット2の下面には、インク滴を吐出するノズル43が多数開口しているインク吐出面(吐出面)2aが形成されている。流路ユニット2の内部には、インク供給口2bから供給されたインクが流し込まれる共通インク室41及び共通インク室41から圧力室42を経てノズル43に至る多数の個別インク流路44が形成されている。なお、図2においては、1つの個別インク流路44のみが表れるような断面を示している。共通インク室41及び多数の個別インク流路44は、エッチング処理により各金属板21〜28に形成された穴が組み合わされることによって構成される。各圧力室42は、流路ユニット2の上面に形成された開口を有している。各圧力室42の開口は、流路ユニット2の上面に取り付けられたアクチュエータユニット3により閉じられている。したがって、インク供給口2bから流し込まれたインクは、共通インク室41を介して各個別インク流路44に流れ込む。そして、個別インク流路44においては、流れ込んだインクが圧力室42を経てノズル43に到達する。
次に、金属板21〜28について図3及び図4を参照しつつ説明する。図3は、エッチング加工前の金属板の製作状態を示す図である。図4は、金属板21〜28を積層するときの配置状態を示す図である。流路ユニット2となる金属板21〜28は、元材であるロール材50から打ち抜き加工で得られた金属板に対してエッチング処理を施したものである。ロール材50は、長尺状に圧延された薄板材が巻回されたものである。したがって、ロール材50から巻解かれた部分の圧延方向が、ロール材50の巻体部分の外周面に対する接線方向に沿っている。ロール材50は、巻回された方向に沿って湾曲しようとする内部応力、言い換えれば、内周面50aが圧延方向に沿って凹となるように湾曲しようとする内部応力を有している。本実施形態においては、図3に示すように、ロール材50の圧延方向が長手方向と同じになるように配置された状態で打ち抜かれた金属板、つまり、圧延方向が長手方向と同じになっている種類の金属板が用いられている。したがって、各金属板21〜28は、内周面50aが長手方向に沿って凹となるように湾曲しようとする内部応力を有している(図3中黒矢印参照)。そして、図4に示すように、流路ユニット2においては、金属板21、23、25、27におけるロール材50時の内周面50aが上方(第1方向)に向くように、且つ、金属板22、24、26、28におけるロール材50時の内周面50aが下方(第2方向)に向くように各金属板21〜28が積層されている。これにより、金属板21〜28の内周面50aが、金属板21〜28の積層方向に関して交互に反対方向を向いている。また、金属板21〜28の厚みが実質的に同じであるため、内周面50aが上方を向いている金属板21、23、25、27に関する厚みの合計と、内周面50aが下方を向いている金属板22、24、26、28に関する厚みの合計とが同じになっている。
図2に戻って、アクチュエータユニット3は、各圧力室42内のインクに対して個別に吐出エネルギーを付与する多数のアクチュエータを構成するものであり、流路ユニット2の上面において多数の圧力室42の開口を閉じるように取り付けられている。そして、アクチュエータユニット3は、圧力室42のそれぞれと対向するように配置された多数の個別電極31と、圧電層32と、共通電極34と、圧電層33とが順に積層された積層構造を有している。個別電極31及び共通電極34は、Ag−Pd系などの金属材料からなる。圧電層32、33は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系のセラミックス材料からなる。また、圧電層32は、多数の個別電極31と共通電極34とに挟持されており、圧電層33は、共通電極34と流路ユニット2の上面とに挟持されている。このように、アクチュエータユニット3は、ユニモルフ式のアクチュエータとして構成されている。図示しない駆動ドライバから個別電極31に所定の電圧パルスが供給されることにより、アクチュエータユニット3の当該個別電極31に対応する領域が変形して当該領域に対向する圧力室42の容積が変化する。これにより、圧力室42内のインクに圧力波(吐出エネルギー)が発生し、圧力室42に連通するノズル43からインク滴が吐出される。
以上説明した本実施形態によると、流路ユニット2において、圧延方向が長手方向と同じになっている同じ種類の金属板21〜28が、ロール材50における内周面50aの向きが交互に反対方向を向くように積層されているため、金属板21〜28同士が、圧延方向に沿って湾曲しようとするのを互いに抑制する。これにより、流路ユニット2が湾曲しにくくなり、インクジェットヘッド1の製作精度が向上する。このため、アクチュエータユニット3の個別電極31と圧力室42との位置関係に誤差が生じにくくなり、圧力室42のインクに与えられる吐出エネルギーが均一化する。さらには、インク滴の吐出特性が均一化する。また、インクジェットヘッド1の剛性が向上する。
さらに、流路ユニット2全体において、金属板21〜28の内周面50aが金属板21〜28の積層方向に関して交互に反対方向を向いているため、金属板21〜28同士が圧延方向に沿って湾曲しようとするのを互いにより一層効率よく抑制することができる。
加えて、内周面50aが上方を向いている金属板21、23、25、27に関する厚みの合計と、内周面50aが下方を向いている金属板22、24、26、28に関する厚みの合計とが同じになっているため、金属板21、23、25、27が湾曲しようとする力と、金属板22、24、26、28が湾曲しようとする力とが均一化される。これにより、流路ユニット2がさらにより一層湾曲しにくくなる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、上述の実施形態においては、流路ユニット2において、圧延方向が長手方向と同じになっている同じ種類の金属板21〜28が積層される構成であるが、圧延方向に対する長手方向の角度が異なる同じ種類の金属板が積層される構成であってもよい。
また、上述の実施形態は、流路ユニット2全体において、金属板21〜28の内周面50aが金属板21〜28の積層方向に関して交互に反対方向を向いている構成であるが、流路ユニットの一部のみにおいて、同じ種類の金属板の内周面50aが金属板の積層方向に関して交互に反対方向を向いている構成であってもよい。なお、この場合、流路ユニットの厚み方向に関する50%以上の範囲において、同じ種類の金属板の内周面50aが金属板の積層方向に関して交互に反対方向を向いていることが好ましい。さらに、流路ユニットにおいて、内周面50aが金属板の積層方向に関して互いに反対方向を向いている同じ種類の金属板が2枚以上積層されていれば、各金属板の積層順序は任意のものであってよい。
また、上述の実施形態においては、流路ユニット2における全ての金属板21〜28が実質的に同じ厚みを有する構成であるが、各金属板の厚みは任意のものであってよい。
さらに、上述の実施形態においては、内周面50aが上方を向いている金属板21、23、25、27に関する厚みの合計と、内周面50aが下方を向いている金属板22、24、26、28に関する厚みの合計とが同じになる構成であるが、これら各厚みの合計が異なっていてもよい。
加えて、上述の実施形態においては、インク滴を吐出するインクジェットヘッドに本発明を適用した例について説明したが、本発明は、金属ペーストなどインク滴以外の液滴を吐出するあらゆる液滴吐出ヘッドに対して適用可能である。
1 インクジェットヘッド
2 流路ユニット
2a インク吐出面
2b インク供給口
3 アクチュエータユニット
21〜28 金属板
31 個別電極
32、33 圧電層
34 共通電極
41 共通インク室
42 圧力室
43 ノズル
44 個別インク流路
50 ロール材
50a 内周面
2 流路ユニット
2a インク吐出面
2b インク供給口
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34 共通電極
41 共通インク室
42 圧力室
43 ノズル
44 個別インク流路
50 ロール材
50a 内周面
Claims (4)
- 複数の金属板が積層された積層体を含んでいると共に、液滴を吐出する複数の吐出口が形成された吐出面を有するヘッド本体を備えており、
前記積層体が、前記金属板の元材を形成するときの圧延方向が前記積層体の長手方向に対して同じ角度を有する同じ種類の複数の前記金属板を含んでおり、
前記同じ種類の複数の金属板には、前記元材が巻回された状態における内周面が前記金属板の積層方向に関して互い反対方向を向いた2枚の前記金属板が含まれていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 前記積層体の少なくとも一部において、前記同じ種類の複数の金属板が、前記内周面が交互に反対方向に向くように積層されていることを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記積層体の厚み方向に関する50%以上の範囲において、前記同じ種類の複数の金属板が、前記内周面が交互に反対方向に向くように積層されていることを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記同じ種類の複数の金属板において、前記内周面が第1方向に向いている前記金属板に関する厚みの合計と、前記内周面が第1方向の反対方向である第2方向に向いている前記金属板に関する厚みの合計とが同じであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
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