JP2008188920A - 液滴噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 プレート部材と接着層との界面にインクが浸入し難い液滴噴射装置を実現する。
【解決手段】 接着面がニッケルメッキされた材料1の補強プレートを使用し、かつ、インク1〜4を使用すこと、あるいは、材料2の補強プレートを使用し、かつ、インク1,2を使用することで、プレートとシート状接着剤との界面にインクが浸入し難く、補強プレートが剥離し難い。つまり、補強プレートの接着面に対するインクの接着仕事Waが、0.065J/m2以下となる補強プレートおよびインクを使用すれば、プレートとシート状接着剤との界面にインクが浸入し難い。
【選択図】 図7
【解決手段】 接着面がニッケルメッキされた材料1の補強プレートを使用し、かつ、インク1〜4を使用すこと、あるいは、材料2の補強プレートを使用し、かつ、インク1,2を使用することで、プレートとシート状接着剤との界面にインクが浸入し難く、補強プレートが剥離し難い。つまり、補強プレートの接着面に対するインクの接着仕事Waが、0.065J/m2以下となる補強プレートおよびインクを使用すれば、プレートとシート状接着剤との界面にインクが浸入し難い。
【選択図】 図7
Description
この発明は、複数のプレート部材を、接着層を介在させて積層し接着して構成し、内部にインク流路を備える液滴噴射装置に関する。
従来、この種の液滴噴射装置として、インク液滴を噴射するヘッドユニットを被記録媒体と対向させて走査することにより、被記録媒体にインクで記録を行うインクジェット記録装置が知られている。そのヘッドユニットは、特許文献1のように補強プレートに積層され、そのヘッドユニットと補強プレートとの組としてヘッドホルダに取付けられている。
図9は、上記従来のインクジェット記録装置に備えられたヘッドユニットおよび補強プレートなどの説明図である。図10は、図9に示すヘッドユニットおよび補強プレートの構造を示す説明図であり、(a)はヘッドユニットおよび補強プレートの平面説明図、(b)は(a)のA−A矢視断面図である。
図9は、上記従来のインクジェット記録装置に備えられたヘッドユニットおよび補強プレートなどの説明図である。図10は、図9に示すヘッドユニットおよび補強プレートの構造を示す説明図であり、(a)はヘッドユニットおよび補強プレートの平面説明図、(b)は(a)のA−A矢視断面図である。
ヘッドユニット30は、インクの流路が形成されたキャビティユニット50と、このキャビティユニット50の上面に接合された圧電アクチュエータ40とを備える。図9(b)に示すように、キャビティユニット50は、8枚のプレート部材を積層して構成されており、各プレート部材間は接着剤(図示せず)により接着されている。キャビティユニット50の最下部には、ノズルプレート38が配置されている。ノズルプレート38には、インク液滴を噴射する複数のノズルを配列したノズル列が複数列配置されている。キャビティユニット50の最上部には、キャビティプレート31が配置されている。キャビティプレート31には、インク供給孔31a〜31dと、各ノズルから噴射するインクを貯留する複数の圧力室とが形成されている。
ヘッドユニット30は、補強プレート60を介してヘッドホルダ(図3にて符号9で示す)に固定される。補強プレート60は、ヘッドユニット30よりも幅広に形成されている。また、補強プレート60には、ヘッドユニット30に接着した際に圧電アクチュエータ40を露出させるための開口部60eが形成されている。60a〜60dは、ヘッドユニット30のインク供給孔31a〜31dへインクを供給するためのインク供給孔である。補強プレート60は、熱可塑性のシート状接着剤2によってヘッドユニット30に接着される。
シート状接着剤2は、キャビティユニット50の平面形状に対応したシート状に形成されている。シート状接着剤2には、圧電アクチュエータ40を露出させるための開口部2eが形成されている。また、シート状接着剤2には、補強プレート60のインク供給孔60a〜60dおよびヘッドユニット30のインク供給孔31a〜31dと合致する貫通孔2a〜2dが形成されている。
補強プレート60をシート状接着剤2によってヘッドユニット30に接着するときは、高い接着強度を得る必要がある。このため、補強プレート60とヘッドユニット30との間には、大きな荷重と十分な熱とが与えられる。これにより、補強プレート60とヘッドユニット30との間に介在されたシート状接着剤2は潰されて薄くなり、高い接着強度が得られるとともにヘッドユニット30の剛性が高くなる。
しかし、上記従来のインクジェット記録装置では、インク供給孔60a〜60dとインク供給孔31a〜31dとで構成するインク流路を囲む部分のプレート部材60,50間のシート状接着剤2が常にインク中に露出している。このため、プレート部材60,50とシート状接着剤2との界面2i(図9(b))からインクが浸入し、プレート部材が剥離するおそれがある。特に、積層したプレートにおいてインク流路を囲む部分に歪みがあると、その歪んだ部位と接着層との間に隙間が形成され、その隙間からインクの浸入が進行していき、プレート部材が剥離するおそれがある。また、複数のカラーインクを使用して記録を行うインクジェット記録装置では、浸入したインクが隣接するインク流路間で混色し、記録品質を低下するおそれがある。
そこで、この発明は、プレート部材と接着層との界面にインクが浸入し難い液滴噴射装置を実現することを目的とする。
この発明は、上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、複数のプレート部材(60,30等)を、接着層を介在させて積層し接着して構成し、内部にインク流路(60a〜60d,31a〜31d等)を備える液滴噴射装置(1)において、少なくとも前記インク流路を囲む部分の前記プレート部材間の接着面に対する前記インク流路を流れるインクの接着仕事が、0.065J/m2以下であるという技術的手段を用いる。
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の液滴噴射装置(1)において、前記液滴噴射装置は、前記インクを液滴として噴射する複数のノズル(38f,38h,38i,38n)およびその各ノズルに対応しアクチュエータ(40)の駆動を受ける複数の圧力室(31e〜31h)を有するプレート状のヘッドユニット(30)と、そのヘッドユニットの一つの面に積層された補強プレート(60)と、その補強プレートを介して前記ヘッドユニットを支持するヘッドホルダ(9)とからなり、前記補強プレートから前記ヘッドユニットにわたって前記インク流路(60a〜60d,31a〜31d)が形成され、前記ヘッドホルダには、前記インク流路にインクを供給するインク供給手段(90)が設けられており、前記ヘッドユニットの一つの面と前記補強プレートとが前記接着層(2)によって接着され、前記ヘッドユニットの一つの面と前記補強プレートとの接着面に対する前記インクの接着仕事が、0.065J/m2以下であるという技術的手段を用いる。
請求項3に記載の発明では、請求項2に記載の液滴噴射装置(1)において、前記ヘッドユニット(30)および補強プレート(60)は、それぞれの接着面間に前記接着層(2)を介在させた状態で、前記ヘッドユニットの背面と補強プレートの前面との間に圧力を掛けることによって接着されてなるという技術的手段を用いる。
請求項4に記載の発明では、請求項1ないし請求項3のいずれか1つに記載の液滴噴射装置(1)において、前記接着層(2)は、シート状接着剤であるという技術的手段を用いる。
なお、上記括弧内の符号は、後述する各実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
[発明の効果]
後述するように、本願発明者の実験によると、補強プレートとシート状接着剤との間の接着面に対するインク流路を流れるインクの接着仕事が、0.065J/m2以下となるようにプレート部材の形成材料および接着剤の形成材料を工夫することにより、プレート部材と接着剤との界面からインクが浸入し難く、プレート部材が剥離し難いことが分かった。
従って、請求項1ないし請求項4に係る発明によれば、プレート部材と接着層との界面からインクが浸入し難い液滴噴射装置を実現することができる。
特に、複数のカラーインクなどを使用して記録を行う液滴噴射装置では、補強プレートと接着層とが剥離すると、インク流路間でインクの混入が発生するおそれがある。このため、例えば、上記液滴噴射装置を使用して被記録媒体に記録を行う場合は、記録品質の低下を招く。請求項1ないし請求項4に係る発明によれば、これを解消することができるので、インク流路間の距離を小さくしてもインク流路間でインクの混入がなく、液滴噴射装置を小型化することができる。
後述するように、本願発明者の実験によると、補強プレートとシート状接着剤との間の接着面に対するインク流路を流れるインクの接着仕事が、0.065J/m2以下となるようにプレート部材の形成材料および接着剤の形成材料を工夫することにより、プレート部材と接着剤との界面からインクが浸入し難く、プレート部材が剥離し難いことが分かった。
従って、請求項1ないし請求項4に係る発明によれば、プレート部材と接着層との界面からインクが浸入し難い液滴噴射装置を実現することができる。
特に、複数のカラーインクなどを使用して記録を行う液滴噴射装置では、補強プレートと接着層とが剥離すると、インク流路間でインクの混入が発生するおそれがある。このため、例えば、上記液滴噴射装置を使用して被記録媒体に記録を行う場合は、記録品質の低下を招く。請求項1ないし請求項4に係る発明によれば、これを解消することができるので、インク流路間の距離を小さくしてもインク流路間でインクの混入がなく、液滴噴射装置を小型化することができる。
また、請求項2に係る発明によれば、ヘッドユニットの一つの面と補強プレートとの接着面に対するインクの接着仕事が、0.065J/m2以下であるため、補強プレートと接着層との界面からインクが浸入し難く、補強プレートが剥離し難いので、ヘッドユニットを補強プレートによって変形や歪みから補強し、液滴の噴射状態を安定に保つことができる。液滴噴射装置を使用して被記録媒体に記録を行う場合に記録品質の低下を招くおそれがない。
また、請求項3に係る発明によれば、ヘッドユニットおよび補強プレートは、それぞれの接着面間に接着層を介在させた状態で、ヘッドユニットの背面と補強プレートの前面との間に圧力を掛けることによって接着されているから、ヘッドユニットと補強プレートとを強固に接着し、請求項2に係る発明の効果を確実に達成することができる。
また、請求項4に係る発明のように、シート状接着剤により接着層を形成すれば、シート状接着剤を押圧および加熱により、軟化させてその厚みを薄膜化する際に、プレート部材の平面度におけるうねり(歪み)等を吸収し補正することができる。
この発明に係る液滴噴射装置の実施形態について、インクジェット記録装置を例にして説明する。
[主要構成]
最初に、インクジェット記録装置の主要構成について図1を参照して説明する。図1はインクジェット記録装置の主要構成を示す平面説明図である。
インクジェット記録装置1の内部には、2本のガイド軸6,7が設けられている。ガイド軸6,7には、キャリッジを兼用するヘッドホルダ9が取付けられている。ヘッドホルダ9には、記録用紙Pへインクを噴射して記録を行うヘッドユニット30が保持されている。ヘッドホルダ9は、キャリッジモータ10により回転する無端ベルト11に取付けられている。ヘッドホルダ9は、無端ベルト11の回転により、ガイド軸6,7に沿って移動する。
[主要構成]
最初に、インクジェット記録装置の主要構成について図1を参照して説明する。図1はインクジェット記録装置の主要構成を示す平面説明図である。
インクジェット記録装置1の内部には、2本のガイド軸6,7が設けられている。ガイド軸6,7には、キャリッジを兼用するヘッドホルダ9が取付けられている。ヘッドホルダ9には、記録用紙Pへインクを噴射して記録を行うヘッドユニット30が保持されている。ヘッドホルダ9は、キャリッジモータ10により回転する無端ベルト11に取付けられている。ヘッドホルダ9は、無端ベルト11の回転により、ガイド軸6,7に沿って移動する。
また、インクジェット記録装置1には、イエローインクが収容されたインクタンク5aと、マゼンタインクが収容されたインクタンク5bと、シアンインクが収容されたインクタンク5cと、ブラックインクが収容されたインクタンク5dとが備えられている。各インクタンク5a〜5dは、それぞれ可撓性のインク供給チューブ14a、14b、14c、14dに接続されている。各インク供給チューブから供給される各インクは、ヘッドホルダ9から前方へ延出されたチューブジョイント93を介してヘッドユニット30へ導入される。各インクとしては、顔料系インクまたは染料系インクを使用することができる。
[ヘッドユニットの構造]
次に、ヘッドユニット30の構造について図2ないし図5を参照して説明する。
図2はヘッドホルダ9をノズル面から見た平面図である。図3は図2に示すヘッドホルダ9およびそれに保持されている部品を分解して示す斜視説明図である。図4は図3に示すヘッドホルダ9に保持されたヘッドユニットを構成する各部材の斜視図である。図5は、図2に示すヘッドホルダ9に保持されたヘッドユニットのA−A矢視断面の部分説明図である。図6は、図2のA−A矢視の部分断面図である。
なお、以下の説明では、インクを噴射する方向を下方とする。また、図9および図10に示した従来のヘッドユニットなどと同じ構成については同じ符号を使用し、説明を省略する。
次に、ヘッドユニット30の構造について図2ないし図5を参照して説明する。
図2はヘッドホルダ9をノズル面から見た平面図である。図3は図2に示すヘッドホルダ9およびそれに保持されている部品を分解して示す斜視説明図である。図4は図3に示すヘッドホルダ9に保持されたヘッドユニットを構成する各部材の斜視図である。図5は、図2に示すヘッドホルダ9に保持されたヘッドユニットのA−A矢視断面の部分説明図である。図6は、図2のA−A矢視の部分断面図である。
なお、以下の説明では、インクを噴射する方向を下方とする。また、図9および図10に示した従来のヘッドユニットなどと同じ構成については同じ符号を使用し、説明を省略する。
図2に示すように、ヘッドユニット30の下面に形成されたノズル面38pには、ブラックインクを噴射するノズル38fと、イエローインクを噴射するノズル38hと、シアンインクを噴射するノズル38iと、マゼンタインクを噴射するノズル38nとが配置されている。各ノズルは、それぞれヘッドホルダ9の移動方向(主走査方向)と直交する方向に延びるように列状に配置されている。各ノズルは、被記録媒体たる記録用紙P(図1)の上面に対向するように下向きに開口している。
図3に示すように、ヘッドユニット30の上面には、枠状の補強プレート60がシート状接着剤(図9,10にて符号2で示す)によって貼着されている。また、ヘッドユニット30の周囲には、枠状のフレーム70が囲むように配置されている。フレーム70は、シート状接着剤(図示せず)によって補強プレート60の下面に貼着されている。補強プレート60は、ヘッドユニット30を支持した状態で、ヘッドホルダ9の底壁9aの下面に固定される。その固定は、図6に示すように、底壁9aの複数箇所に穿設された開口91から接着剤92を流入させて行う。
また、ヘッドユニット30の上方には、そのヘッドユニット30へ供給するインクを貯留するバッファタンク90が配置されている。バッファタンク90の内部には、所定量の空気が溜められている。その空気が、ヘッドユニット30の移動・停止に伴う衝撃力を緩和する。これにより、ヘッドユニット内の各圧力室内の圧力変動が防止され、各ノズルの均一な噴射性能が維持される。インク中から分離された所定量以上の空気は、バッファタンク90に設けられた排気装置91によって外部へ排気される。
バッファタンク90の端部には、内部にインク流路を有する腕部92が形成されている。腕部92には、インクタンク5a〜5d(図1)からチューブ14a〜14dを介して供給されるインクを取り入れるインク取入口93a〜93dが設けられている。バッファタンク90の下面には、バッファタンク内のインクをヘッドユニット30へ供給するための各色毎のインク供給孔(図示せず)が設けられている。その各インク供給孔と、補強プレート60のインク供給孔60a〜60dとの間には、ゴム製のゴムブッシュ80が介在されている。これにより、バッファタンク90および補強プレート60間の液密性が確保されている。
バッファタンク90は、両側に挿通孔94(実際には、図示されている挿通孔94の反対側にもう一つの挿通孔94が存在する)を備える。各挿通孔94にそれぞれ挿通した取付ネジ95がそれぞれ補強プレート60に形成されたネジ孔60fにねじ込まれる。これにより、バッファタンク90は補強プレート60に固定されている。
図5に示すように、ヘッドユニット30は、キャビティユニット50の上面に圧電アクチュエータ40を接合して扁平なプレート状に構成される。図4に示すように、キャビティユニット50は、下から順にノズルプレート38、スペーサプレート37、ダンパープレート36、マニホールドプレート35,34、サプライプレート33、ベースプレート32、キャビティプレート31の合計8枚をそれぞれ重ね接合した構造である。各プレートは、薄いプレート部材であり、各プレート部材間は接着剤(図示せず)によって接着されている。
この実施形態では、各接着剤は、例えば熱硬化性エポキシ樹脂製である。各プレートのうち、ノズルプレート38は、ポリイミドなどの合成樹脂製である。他のプレートは、42合金鋼(42%ニッケル合金鋼)またはステンレス鋼などのエッチング可能な金属製である。
図5に示すように、圧電アクチュエータ40は、ブラックインクを噴射するためのエネルギを発生する活性部41,41と、イエローインクを噴射するためのエネルギを発生する活性部42とを備える。図5では省略されているが、実際には、活性部42の右方には、シアンインクを噴射するためのエネルギを発生する活性部が配置されている。さらにその右方には、マゼンタインクを噴射するためのエネルギを発生する活性部が配置されている。ここで、活性部とは、圧電アクチュエータのうち、圧力室内のインクに噴射のための圧力を与えるために作用する部分のことである。
圧電アクチュエータ40は、圧電材料により形成された圧電シートと、膜状の電極とを交互に積層して構成されている。活性部41は、電極41b,41c間に上下を挟まれた圧電シートの部分41aで構成されている。他の活性部も同様に構成されている。
各活性部の下方であって、キャビティプレート31の内部には、圧力室が形成されている。つまり、複数の活性部41の下方であって、キャビティプレート31の内部には、ブラックインクに噴射圧力を与えるための圧力室31eがそれぞれ形成され配列されている。同様に複数の活性部42の下方には、イエローインクのための圧力室31fがそれぞれ形成され配列されている。他の活性部の下方には、シアンインクのための圧力室31g(図4)、マゼンタインクのための圧力室31hがそれぞれ形成され配列されている。
各活性部の下方であって、キャビティプレート31の内部には、圧力室が形成されている。つまり、複数の活性部41の下方であって、キャビティプレート31の内部には、ブラックインクに噴射圧力を与えるための圧力室31eがそれぞれ形成され配列されている。同様に複数の活性部42の下方には、イエローインクのための圧力室31fがそれぞれ形成され配列されている。他の活性部の下方には、シアンインクのための圧力室31g(図4)、マゼンタインクのための圧力室31hがそれぞれ形成され配列されている。
各圧力室の列の下方には、各圧力室へインクを供給する共通インク室が形成されている。共通インク室は、マニホールドプレート35,34の内部に形成されている。共通インク室は、各圧力室の列の全長にわたる長さに形成されている。圧力室31eの列の下方であって、マニホールドプレート35,34の内部には、ブラックインクを収容する共通インク室35a,34aが形成されている。圧力室31fの列の下方であって、マニホールドプレート35,34の内部には、イエローインクを収容する共通インク室35b,34bが形成されている。圧力室31gの列の下方であって、マニホールドプレート35,34の内部には、シアンインクを収容するための共通インク室35c,34c(図4)が形成されている。圧力室31hの列の下方であって、マニホールドプレート35,34の内部には、マゼンタインクを収容するための共通インク室35d,34dが形成されている。
各共通インク室34a〜34dの上方にはサプライプレート33が配置されている。サプライプレート33の内部には、各圧力室に対応して絞り部33e,33g,33j,33mが形成されている。各絞り部は、それぞれサプライプレート33の上部の平板面に沿って溝状に形成されている。各絞り部のインク流入側の端部は、上下方向に貫通形成された連通孔を介して各共通インク室とそれぞれ連通している。
また、サプライプレート33の上には、ベースプレート32が積層されている。ベースプレート32は、各絞り部の長手方向開放面を覆っている。ベースプレート32には、その上下方向に連通孔32e,32g,32j,32mが貫通形成されている。各連通孔により、各圧力室と各絞り部のインク流出側の端部とがそれぞれ連通している。
また、サプライプレート33の上には、ベースプレート32が積層されている。ベースプレート32は、各絞り部の長手方向開放面を覆っている。ベースプレート32には、その上下方向に連通孔32e,32g,32j,32mが貫通形成されている。各連通孔により、各圧力室と各絞り部のインク流出側の端部とがそれぞれ連通している。
各絞り部の縦断面積は、それぞれ連通する圧力室の断面積よりも小さく形成されている。これにより、共通インク室および圧力室よりも流路抵抗が大きく設定されている。つまり、各絞り部は、連通する圧力室内で発生した圧力変動のうち、共通インク室へ向かう成分を緩和する役割をする。
各共通インク室と対応する位置においてダンパープレート36の下面にはダンパー室36a〜36dが形成されている。各ダンパー室は、ダンパープレート36の下面にてそれぞれ下向きに開口形成されている。各ダンパー室の横断面形状は、ダンパープレート36に隣接する各共通インク室の下面の横断面形状と同一形状に形成されている。
各共通インク室と対応する位置においてダンパープレート36の下面にはダンパー室36a〜36dが形成されている。各ダンパー室は、ダンパープレート36の下面にてそれぞれ下向きに開口形成されている。各ダンパー室の横断面形状は、ダンパープレート36に隣接する各共通インク室の下面の横断面形状と同一形状に形成されている。
ダンパープレート36は、弾性変形可能な金属などの素材により形成されている。各ダンパー室上部の薄い板状の底板部36eは、共通インク室側にも、ダンパー室側にも自由に振動することができる。インク液滴の噴射時に、圧力室で発生した圧力変動が共通インク室に伝播しても、上記底板部36eが弾性変形して振動する。これにより、上記圧力変動を吸収減衰させるというダンパー効果を有する。これにより、圧力変動が他の圧力室へ伝播するというクロストークを防止する効果を奏する。
キャビティプレート31とノズルプレート38との間の各プレート32〜37には、圧力室内のインクをノズルに導くための貫通孔が上下方向に相互に連通して形成されている。つまり、圧力室31e内のブラックインクをノズル38fに導くための貫通孔32f〜36fと、圧力室31f内のイエローインクをノズル38hに導くための貫通孔32h〜36hと、圧力室31g内のシアンインクをノズル38iに導くための貫通孔32i〜36iと、圧力室31h内のマゼンタインクをノズル38nに導くための貫通孔32n〜36nとがそれぞれ上下方向に相互に連通して形成されている。
図4に示すように、キャビティプレート31には、バッファタンク90(図3)から供給される各インクを対応する共通インク室へ供給するためのインク供給孔31a〜31dがそれぞれ上下方向に相互に連通して形成されている。ベースプレート32、サプライプレート33には、インク供給孔31a〜31dと対応する共通インク室35a〜35dとを連通させる連通孔32a〜32d、33a〜33dが形成されている。また、キャビティプレート31のインク供給孔31a〜31dには、各インクに含まれる不純物を濾過するためのフィルタ61〜64を有するフィルタ部材65が被せられている。フィルタ部材65は、材料にニッケルが用いられ、公知の電鋳法により、フィルタ61〜64とその周囲の枠部とが一体的に製作されている。
製造工程では、キャビティプレート31からノズルプレート38の計8枚のプレート部材は、熱硬化性エポキシ接着剤によって接着積層される。次に、フィルタ部材65が、キャビティプレート31上にインク供給孔31a〜31dとフィルタ61〜64とを対応させて、熱硬化性エポキシ接着剤によって接着積層される。そして、補強プレート60の下面側にシート状接着剤2が位置合わせされて押圧かつ加熱され、補強プレート60にシート状接着剤2が仮転写される。次に、ヘッドユニット30のインク供給孔31a〜31dと補強プレート60のインク供給孔60a〜60dとが位置合わせされ、補強プレート60がキャビティプレート31の背面50aに接着される。次に、補強プレート60にシート状接着剤2を介してヘッドユニット30を押圧し、かつシート状接着剤2を加熱すると、シート状接着剤2が溶融され、押しつぶされる。そして、冷却により硬化したシート状接剤2により、補強プレート60とヘッドユニット30とが接着固定される。
補強プレート60とヘッドユニット30とが接着固定された状態でのシート状接剤2の厚さは、20〜50μmが好適である。これにより、補強プレート60とヘッドユニット30とが一体化したときに、ヘッドユニット30の剛性が確保される。また、本願発明者が行った実験によれば、噴射周期で圧電アクチュエータ40を駆動したとき、ヘッドユニット30の共振を生じることはなく、クロストークを抑制できる厚さであり、安定した噴射状態を得ることができた。
[実験内容]
本願発明者は、ヘッドユニット30と補強プレート60との接着面に対するインクの接着仕事と、シート状接着剤2の剥離の発生との関係について実験を行った。
この実験では、材料1〜3の3種類の補強プレート60を使用した。材料1は、SUS430により形成された補強プレートの表面をニッケルメッキ処理した補強プレートであり、材料2は、中国製SUS430により形成された補強プレートで、表面処理していないものであり、材料3は、日本製SUS430により形成された補強プレートであり、表面処理していないものである。材料2と3は、不純物の違いがあるものと考えられる。
また、図7(B)のインク1〜4の4種類のインクを使用した。接着面へのインクの浸入は、インクの動的表面張力γおよび接触角θが関係しているので、それについて検討した。これらのインクは、一般に多く用いられているインクジェット記録用の染料もしくは顔料インクとほぼ同等のものである。
また、シート状接着剤2として、主成分となるポリプロプレン樹脂中に数種類の接着成分が添加されたもので、厚さが20〜50μmのものを使用した。
本願発明者は、ヘッドユニット30と補強プレート60との接着面に対するインクの接着仕事と、シート状接着剤2の剥離の発生との関係について実験を行った。
この実験では、材料1〜3の3種類の補強プレート60を使用した。材料1は、SUS430により形成された補強プレートの表面をニッケルメッキ処理した補強プレートであり、材料2は、中国製SUS430により形成された補強プレートで、表面処理していないものであり、材料3は、日本製SUS430により形成された補強プレートであり、表面処理していないものである。材料2と3は、不純物の違いがあるものと考えられる。
また、図7(B)のインク1〜4の4種類のインクを使用した。接着面へのインクの浸入は、インクの動的表面張力γおよび接触角θが関係しているので、それについて検討した。これらのインクは、一般に多く用いられているインクジェット記録用の染料もしくは顔料インクとほぼ同等のものである。
また、シート状接着剤2として、主成分となるポリプロプレン樹脂中に数種類の接着成分が添加されたもので、厚さが20〜50μmのものを使用した。
そして、上記動的表面張力γおよびインク液滴の接触角θにもとづいて、接着仕事Waを計算した。
ここで、接触角とは、動的表面張力γの液体を固体表面上においた場合、液滴表面と固体表面との交点で液滴に引いた接線と固体表面とのなす角で、液滴を含む方の角のことである。その角をθ、固体の表面エネルギー(表面張力)をα、液体・固体の界面張力をβとすると、youngの式より、α=β+γ×cosθとなる。この式で、γ、θの測定は可能であるが、βの測定は不能である。そこで、デュプレの式(接着仕事 の式)Wa=α+γ−βを用いると、液体と固体の接着仕事 Waは、Wa=γ×(1+cosθ)となる。
ここで、接触角とは、動的表面張力γの液体を固体表面上においた場合、液滴表面と固体表面との交点で液滴に引いた接線と固体表面とのなす角で、液滴を含む方の角のことである。その角をθ、固体の表面エネルギー(表面張力)をα、液体・固体の界面張力をβとすると、youngの式より、α=β+γ×cosθとなる。この式で、γ、θの測定は可能であるが、βの測定は不能である。そこで、デュプレの式(接着仕事 の式)Wa=α+γ−βを用いると、液体と固体の接着仕事 Waは、Wa=γ×(1+cosθ)となる。
この式より、接着仕事 Waが定義され、Waが大きいほどインクと結びつきやすい、つまりインクが浸入しやすいことになる。
図は、材料1〜3の各補強プレートの接着面に対するインク1〜4の接着仕事Waを計算した結果を示す図表である。図8は、図7(A)の計算結果をグラフ化したものである。図示の通り、材料1〜3の各補強プレートに対するインク1〜4の接着仕事Waの平均値(単位:×10−3J/m2)は、それぞれ58.5、65.1、67.2であった。
図は、材料1〜3の各補強プレートの接着面に対するインク1〜4の接着仕事Waを計算した結果を示す図表である。図8は、図7(A)の計算結果をグラフ化したものである。図示の通り、材料1〜3の各補強プレートに対するインク1〜4の接着仕事Waの平均値(単位:×10−3J/m2)は、それぞれ58.5、65.1、67.2であった。
そして、材料1〜3の各補強プレートとキャビティプレート31とを、間にフィルタ部材65を介在させて接着したものをインク1〜4の中に浸漬してシート状接着剤にインクが浸入するか否かを実験した。なお、材料1〜3は、それぞれ複数組ずつ各インク中に浸漬した。また、補強プレートとキャビティプレートとの間に鋭利な刃物を挿入し両者を引き剥がして、シート状接着剤にインクが浸入しているか否かを目視により確認した。
その結果、材料1の補強プレートでは、シート状接着剤にインクが浸入しているものは1つもなく、本来の接着強度が維持されていた。材料2の補強プレートの場合、インク1,2ではシート状接着剤にインクが浸入し、インク3,4では浸入していなかった。浸入しているものでは、補強プレートを引き剥がす過程で簡単に剥離してしまった。材料3の補強プレートでは、いずれもシート状接着剤にインクが浸入し、簡単に剥離した。
その結果、材料1の補強プレートでは、シート状接着剤にインクが浸入しているものは1つもなく、本来の接着強度が維持されていた。材料2の補強プレートの場合、インク1,2ではシート状接着剤にインクが浸入し、インク3,4では浸入していなかった。浸入しているものでは、補強プレートを引き剥がす過程で簡単に剥離してしまった。材料3の補強プレートでは、いずれもシート状接着剤にインクが浸入し、簡単に剥離した。
上記の実験結果から、接着面がニッケルメッキされた材料1の補強プレートを使用し、かつ、インク1〜4を使用すること、あるいは、材料2の補強プレートを使用し、かつ、インク1,2を使用することで、補強プレートからシート状接着剤が剥離し難いことが分かった。
つまり、補強プレートの接着面に対するインクの接着仕事Waが65×10−3J/m2=0.065J/m2以下となる補強プレートおよびインクを使用すれば、補強プレートからシート状接着剤にインクが浸入し難く、剥離し難いことが分かった。
シート状接着剤2は、インク流路を囲む部位でフィルタ部材65にも接しているが、フィルタ部材65にはニッケルが用いられているので、上記材料1での実験結果から、この箇所でのインクの浸入はない。
つまり、補強プレートの接着面に対するインクの接着仕事Waが65×10−3J/m2=0.065J/m2以下となる補強プレートおよびインクを使用すれば、補強プレートからシート状接着剤にインクが浸入し難く、剥離し難いことが分かった。
シート状接着剤2は、インク流路を囲む部位でフィルタ部材65にも接しているが、フィルタ部材65にはニッケルが用いられているので、上記材料1での実験結果から、この箇所でのインクの浸入はない。
[実施形態の効果]
以上のように、上記実施形態のインクジェット記録装置1を使用すれば、ヘッドユニット30の背面50aと補強プレート60との接着面に対するインクの接着仕事Waが、0.065J/m2以下であるため、補強プレート60と接着層との界面からインクが浸入し難く、補強プレート60が剥離し難いので、インク流路間でインクの混入が発生するおそれがない。
従って、被記録媒体に記録を行う場合の記録品質の低下を招くおそれがない。
以上のように、上記実施形態のインクジェット記録装置1を使用すれば、ヘッドユニット30の背面50aと補強プレート60との接着面に対するインクの接着仕事Waが、0.065J/m2以下であるため、補強プレート60と接着層との界面からインクが浸入し難く、補強プレート60が剥離し難いので、インク流路間でインクの混入が発生するおそれがない。
従って、被記録媒体に記録を行う場合の記録品質の低下を招くおそれがない。
<他の実施形態>
(1)上記実施形態では、キャビティプレート50と補強プレート60との接着面にこの発明を適用したが、ヘッドユニット30の各プレート間の接着面に適用できることは勿論である。
(2)液滴噴射装置としてインクジェット記録装置を例にして説明したが、インクを噴射して塗布する装置に対しても、この発明を適用できる。
(3)また、この発明は、特定のインクを一色のみ噴射して記録を行うインクジェット記録装置にも適用することができる。
(4)さらに、この発明は、インクなどの液体内に熱エネルギを付与することにより、液体内に発生した気泡による圧力変化を用いたり、静電気による振動板の変位を用いて液滴を噴射するヘッドユニットにも適用することができる。
(1)上記実施形態では、キャビティプレート50と補強プレート60との接着面にこの発明を適用したが、ヘッドユニット30の各プレート間の接着面に適用できることは勿論である。
(2)液滴噴射装置としてインクジェット記録装置を例にして説明したが、インクを噴射して塗布する装置に対しても、この発明を適用できる。
(3)また、この発明は、特定のインクを一色のみ噴射して記録を行うインクジェット記録装置にも適用することができる。
(4)さらに、この発明は、インクなどの液体内に熱エネルギを付与することにより、液体内に発生した気泡による圧力変化を用いたり、静電気による振動板の変位を用いて液滴を噴射するヘッドユニットにも適用することができる。
1・・インクジェット記録装置(液滴噴射装置)、
2・・シート状接着剤(接着層)、9・・ヘッドホルダ、
30・・ヘッドユニット、
31・・キャビティプレート(プレート部材)、
31e,31f,31g,31h・・圧力室(インク流路)、
38f,38h,38i,38n・・ノズル、
38p・・ノズル面、40・・圧電アクチュエータ(アクチュエータ)、
50・・キャビティユニット、50a・・背面(一つの面)、
60・・補強プレート、90・・バッファタンク(インク供給手段)。
2・・シート状接着剤(接着層)、9・・ヘッドホルダ、
30・・ヘッドユニット、
31・・キャビティプレート(プレート部材)、
31e,31f,31g,31h・・圧力室(インク流路)、
38f,38h,38i,38n・・ノズル、
38p・・ノズル面、40・・圧電アクチュエータ(アクチュエータ)、
50・・キャビティユニット、50a・・背面(一つの面)、
60・・補強プレート、90・・バッファタンク(インク供給手段)。
Claims (4)
- 複数のプレート部材を、接着層を介在させて積層し接着して構成し、内部にインク流路を備える液滴噴射装置において、
少なくとも前記インク流路を囲む部分の前記プレート部材間の接着面に対する前記インク流路を流れるインクの接着仕事が、0.065J/m2以下であることを特徴とする液滴噴射装置。 - 前記液滴噴射装置は、前記インクを液滴として噴射する複数のノズルおよびその各ノズルに対応しアクチュエータの駆動を受ける複数の圧力室を有するプレート状のヘッドユニットと、そのヘッドユニットの一つの面に積層された補強プレートと、その補強プレートを介して前記ヘッドユニットを支持するヘッドホルダとからなり、
前記補強プレートから前記ヘッドユニットにわたって前記インク流路が形成され、前記ヘッドホルダには、前記インク流路にインクを供給するインク供給手段が設けられており、
前記ヘッドユニットの一つの面と前記補強プレートとが前記接着層によって接着され、前記ヘッドユニットの一つの面と前記補強プレートとの接着面に対する前記インクの接着仕事が、0.065J/m2以下であることを特徴とする請求項1に記載の液滴噴射装置。 - 前記ヘッドユニットおよび補強プレートは、それぞれの接着面間に前記接着層を介在させた状態で、前記ヘッドユニットの背面と補強プレートの前面との間に圧力を掛けることによって接着されてなることを特徴とする請求項2に記載の液滴噴射装置。
- 前記接着層は、シート状接着剤であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1つに記載の液滴噴射装置。
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