JP2009172808A - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の圧延板が接着されることで流路構成部材が形成されていても、接合強度を高くすることができる液体噴射ヘッドとする。
【解決手段】供給路形成基板の反対側のリザーバ形成基板３３に接着剤１５を介して金属製のノズルプレート３５を接合し、リザーバ形成基板３３の圧延方向に対して前記ノズルプレートの圧延方向を交差させ、圧延条痕１１、１２を交差させて接着剤１５に対して面方向の抵抗とし、剪断方向の接着面の強度を高くする。
【選択図】図３

Description

本発明は液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。

液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば、圧電素子の変位による圧力を利用してノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが知られている。従来から知られているインクジェット式記録ヘッドは、圧力発生室が設けられる流路形成基板を備え、圧力発生室に圧力変化を生じさせる振動板を設け、振動板の反対側の流路形成基板に供給路形成基板及びリザーバ基板が接合されると共に、リザーバ基板にノズルプレートが接合されているのが一般的である。

インクジェット式記録ヘッドの供給路形成基板及びリザーバ基板は金属製（例えば、ＳＵＳ製）のプレートが使用され、ノズルプレートは多数のノズル穴を備えた金属製（例えば、ＳＵＳ製）のプレートが使用されている。また、流路形成基板としても金属製（例えば、ＳＵＳ製）のプレートが使用されることもある。

インクジェット式記録ヘッドを製造する際には、圧延により得られた金属製のプレートを供給路形成基板、リザーバ基板、ノズルプレートとしてそれぞれ加工すると共に、供給路形成基板、リザーバ基板、ノズルプレートを接着剤により接合して接合体（流路構成部材）としている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の技術は、圧力発生室が設けられる流路形成基板を金属製のプレートで形成し、圧力発生室の列方向に略直交する方向を圧延方向としたものである。このため、圧延条痕の長手方向が隔壁の長手方向に沿うようになり、隣接する圧力発生室の間が圧延条痕により連通することがなく、圧力発生室間でインクのリークを防止することができる。

しかし、また、流路形成基板を含め供給路形成基板及びリザーバ基板には、それぞれ機能に応じた加工が施されるため、金属製（例えば、ＳＵＳ製）であっても、それぞれの加工に適した種類の金属が用いられている。このため、例えば、ＳＵＳ製であっても線膨張係数が異なるＳＵＳが用いられることになり、環境の変化により接合体の各部材で変形状態が異なってしまうのが現状である。接合体の各部材で変形状態が異なると、接着状態（特に剪断方向）に影響を及ぼし、環境が大きく異なると接合体に剥離が生じる虞があった。

特開２００５−４１０４７号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、複数の圧延板が接着されていても、接合強を高めることができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の液体噴射ヘッドは、液体を噴射するための液体噴射ヘッドにおいて、少なくとも２枚の圧延された圧延板の圧延方向を交差させた状態で積層し、前記圧延板同士を接着することで液体の流路の少なくとも一部を形成したことを特徴とする。
この液体噴射ヘッドは、複数の圧延板の圧延方向が交差して積層されているので、圧延条痕の長手方向が交差することになり、剪断方向の接着面の強度を高くすることができる。この結果、複数の圧延板が接合されていても、接合強度を高めることができる。

また、上記目的を達成するための本発明の液体噴射ヘッドは、圧力発生室に連通する供給路を備え圧延された圧延板である供給路形成基板と、前記供給路に連通するとリザーバ室を備え前記供給路形成基板に接着され、圧延された圧延板であるリザーバ基板とを備え、前記供給路形成基板の圧延方向と前記リザーバ基板の圧延方向を交差させたことを特徴とする。

このため、複数の圧延板の圧延方向が交差して積層されることで供給路形成基板とリザーバ基板が接着されているので、圧延条痕の長手方向が交差することになり、剪断方向の接着面の強度を高くすることができる。この結果、圧延板製の供給路形成基板とリザーバ基板が接着されていても、接合強度を高めることが可能になる。

また、前述した液体噴射ヘッドにおいて、前記リザーバ基板の前記供給路形成基板と反対側に前記ノズル開口を有し、圧延された圧延板であるノズルプレートを接着し、前記リザーバ基板の圧延方向に対して前記ノズルプレートの圧延方向を交差させたことを特徴とする。
このため、ノズルプレートの剪断方向の接着面の強度を高くすることができる。

また、前述した液体噴射ヘッドにおいて、前記供給路形成基板の前記リザーバ室と反対側に前記圧力発生室が設けられ、圧延された圧延板である流路形成基板を接着し、前記供給路形成基板の圧延方向に対して前記流路形成基板の圧延方向を交差させたことを特徴とする。
このため、流路形成基板の剪断方向の接着面の強度を高くすることができる。

上記目的を達成するための本発明の液体噴射装置は、前述した液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする。
このため、圧延板製の供給路形成基板とリザーバ基板が接着されていても、接合強度が高められた液体噴射装置となる。

図１には本発明の一実施形態例に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視、図２にはインクジェット式記録ヘッドの要部断面、図３にはリザーバ基板の接合面の要部断面、図４には圧延条痕が交差していない状態の要部断面を示してある。

図１、図２に示すように、インクジェット式記録ヘッド１０は、アクチュエータユニット２０と、アクチュエータユニット２０が固定される１つの流路ユニット３０と、アクチュエータユニット２０に接続されるフレキシブルプリント基板（図示省略）とで構成されている。アクチュエータユニット２０は、圧電体層と電極からなる圧電素子４０を備えたアクチュエータ装置であり、圧力発生室２１が形成された流路形成基板２２と、流路形成基板２２の一方面側に設けられた振動板２３と、流路形成基板２２の他方面側に設けられた圧力発生室底板２４とを有している。

流路形成基板２２、振動板２３、圧力発生室底板２４は金属（例えば、ＳＵＳ）を圧延した圧延板から形成され、流路形成基板２２には複数の圧力発生室２１が２列形成されている。そして、流路形成基板２２の一方面に振動板２３が接合され、圧力発生室２１の一方面はこの振動板２３により封止されている。圧力発生室底板２４は流路形成基板２２の他方面側に接合されて圧力発生室２１の他方面を封止している。尚、圧延板は金属以外でもセラミックや樹脂等他の材質であってもよい。

また、圧力発生室底板２４は、圧力発生室２１の長手方向一方の端部近傍に設けられて圧力発生室２１と後述するリザーバ３２とを連通する供給連通孔２５と、圧力発生室２１の長手方向他方の端部近傍に設けられて後述するノズル開口３４に連通するノズル連通孔２６とを有している。

流路ユニット３０は、アクチュエータユニット２０の圧力発生室底板２４に接合される供給路形成基板としてのインク供給口形成基板３１と、複数の圧力発生室２１の共通インク室となるリザーバ３２が形成されるリザーバ基板としてのリザーバ形成基板３３と、ノズル開口３４が形成されたノズルプレート３５とから構成されている（流路構成部材）。インク供給口形成基板３１、リザーバ形成基板３３、ノズルプレート３５は金属製（例えば、ＳＵＳ製）のプレートから形成されている。

インク供給口形成基板３１には、ノズル開口３４と圧力発生室２１とを接続するノズル連通孔３６と、前述の供給連通孔２５と共にリザーバ３２と圧力発生室２１とを接続するインク供給口３７が穿設されている（供給路）。また、インク供給口形成基板３１には、各リザーバ３２と連通し、外部のインクタンクからのインクを供給するインク導入口３８が設けられている。

リザーバ形成基板３３には、外部のインクタンク（図示なし）からインクの供給を受けて圧力発生室２１にインクを供給するリザーバ３２と、圧力発生室２１とノズル開口３４とを連通するノズル連通孔３９とが設けられている。ノズルプレート３５には、圧力発生室２１と同一の配列ピッチでノズル開口３４が穿設されている。流路ユニット３０には、圧力発生室２１の列が２列設けられているため、ノズルプレート３５にもノズル開口３４の列が２列形成されている。また、ノズルプレート３５は、リザーバ形成基板３３の流路形成基板２２の反対面に接合されてリザーバ３２の一方面を封止している。

流路ユニット３０は、インク供給口形成基板３１、リザーバ形成基板３３及びノズルプレート３５が接着剤により接合されて形成されている。流路ユニット３０とアクチュエータユニット２０が接着剤により接合されている。そして、上述した液体噴射ヘッドでは、圧電素子４０に通電することにより振動板２３を振動させ、圧力発生室２１の圧力を変動させてリザーバ３２に貯留されたインクをノズル開口３４から噴射させるようになっている。

上述したインクジェット式記録ヘッド１０では、振動板２３、流路形成基板２２、圧力発生室底板２４、インク供給口形成基板３１、リザーバ形成基板３３、ノズルプレート３５が金属製（例えば、ＳＵＳ製）のプレートから形成され、それぞれ加工に適した材質のプレートとされ、プレートは圧延加工により形成される。即ち、多数の穴を穿設するのに適した種類のＳＵＳ、開口を設けるのに適した種類のＳＵＳ、強度と耐久性に優れたＳＵＳ等が適宜用いられている。このため、各部材の線膨張係数は異なっている。

振動板２３と流路形成基板２２、流路形成基板２２と圧力発生室底板２４、圧力発生室底板２４とインク供給口形成基板３１、インク供給口形成基板３１とリザーバ形成基板３３、リザーバ形成基板３３とノズルプレート３５は、接着剤を介して接合されている。そして、振動板２３と流路形成基板２２の圧延方向、流路形成基板２２と圧力発生室底板２４の圧延方向、圧力発生室底板２４とインク供給口形成基板３１の圧延方向、インク供給口形成基板３１とリザーバ形成基板３３の圧延方向、リザーバ形成基板３３とノズルプレート３５の圧延方向は、それぞれ略直交に交差した状態になっている。

このため、各プレートの接合面で、圧延条痕の長手方向が略直交に交差することになり、圧延に伴う撓みに対する強度の方向性がなくなり、剪断方向の接着面の強度を高くすることができる。この結果、金属製の振動板２３と流路形成基板２２、流路形成基板２２と圧力発生室底板２４、圧力発生室底板２４とインク供給口形成基板３１、インク供給口形成基板３１とリザーバ形成基板３３、リザーバ形成基板３３とノズルプレート３５が接着されていても、撓みや接着強度に対して圧延条痕の影響を抑制することが可能になる。

リザーバ形成基板３３とノズルプレート３５を例にしてプレートの接合面の概略を図３、図４に基づいて説明する。

圧延方向を交差させた場合を図３に基づいて説明する。図３（ａ）は要部断面であり、図３（ｂ）は図３（ａ）中のＡ−Ａ線矢視である。

圧延方向を交差させた場合には、リザーバ形成基板３３の圧延条痕１１の長手方向が図３（ａ）中の紙面に垂直方向（ノズルプレート３５の圧延条痕１２の長手方向が左右方向）とされた時、ノズルプレート３５の圧延条痕１２の長手方向が図３（ｂ）中の紙面に垂直方向（リザーバ形成基板３３の圧延条痕１１の長手方向が左右方向）とされ、接着剤１５に対して圧延条痕１１、１２が抵抗となる。このため、図３（ａ）（ｂ）の何れの左右方向に対しても（接着面の面方向で）剪断方向に対する強度Ｓが保たれた状態になる。

圧延方向を同方向とした場合を図４に基づいて説明する。図４（ａ）は要部断面であり、図４（ｂ）は図４（ａ）中のＢ−Ｂ線矢視である。

圧延方向を同方向とした場合には、リザーバ形成基板３３の圧延条痕１１の長手方向及びノズルプレート３５の圧延条痕１２の長手方向が図４（ａ）中の紙面に垂直方向とされた時、リザーバ形成基板３３の圧延条痕１１の長手方向及びノズルプレート３５の圧延条痕１２の長手方向が図３（ｂ）中の左右方向とされ、図４（ａ）の左右方向には接着剤１５に対して圧延条痕１１、１２が抵抗となるが、図４（ｂ）の左右方向には接着剤１５に対して圧延条痕１１、１２は抵抗にはならない。このため、図４（ａ）の左右方向に対しては剪断方向に対する強度Ｓが保たれた状態になるが、図４（ｂ）の左右方向に対しては剪断方向に対する強度Ｓが保たれない状態になる。

振動板２３と流路形成基板２２、流路形成基板２２と圧力発生室底板２４、圧力発生室底板２４とインク供給口形成基板３１、インク供給口形成基板３１とリザーバ形成基板３３の接着面も、圧延方向を交差させた場合に、接着面の面方向で剪断方向に対する強度が同様に保たれる。尚、圧延方向が直交することが望ましいが、振動板２３と流路形成基板２２の接着面等は、平行でない程度に交差した状態であれば効果を奏する。

接着面の面方向で剪断方向に対する強度が保たれることで、振動板２３、流路形成基板２２、圧力発生室底板２４、インク供給口形成基板３１、リザーバ形成基板３３、ノズルプレート３５が線膨張係数の異なる金属製のプレートから形成されているが、環境（温度）が変化して膨張の状況がそれぞれのプレートで異なっていても、接着面に剥離等の不具合が生じることがない。

また、圧延条痕１１、１２が交差して配されているので、撓みに対する強度の方向性がなくなり、環境（温度）が変化しても撓みを抑制することができる。

尚、上述したインクジェット式記録ヘッド１０の構成は一例であり、圧延板が積層されて構成される流路構成部材を有するものであれば、他の構成の液体噴射ヘッドに本願発明を適用することが可能である。

例えば、下電極、圧電体層及び上電極を成膜及びリソグラフィ法により順次積層する薄膜型の圧電素子や、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電素子等を使用した液体噴射ヘッドに適用することができる。また、圧力発生手段として、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエータ等を使用した液体噴射ヘッドに適用することができる。

上述したインクジェット式記録ヘッド１０は、インクカートリッジ等と連通するインク流路を備えた記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。

図５にはインクジェット式記録装置の一例を示す概略構成を示してある。
図に示すように、インクジェット式記録ヘッド１０を有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。

駆動モータ６の駆動力が図示しない複数の歯車及びタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。

尚、上述した実施形態１においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。

インクジェット式記録ヘッドの分解斜視図である。 インクジェット式記録ヘッドの要部断面図である。 リザーバ基板の接合面の要部断面図である。 圧延条痕が交差していない状態の要部断面図である。 本発明の一実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略図である。

符号の説明

１０ インクジェット式記録ヘッド、 １１、１２ 圧延条痕、 １５ 接着剤、 ２０ アクチュエータユニット、 ２１ 圧力発生室、 ２２ 流路形成基板、 ２３ 振動板、 ２４ 圧力発生室底板、 ３０ 流路ユニット、 ３１ インク供給口形成基板、 ３２ リザーバ、 ３３ リザーバ形成基板、 ３４ ノズル開口、 ３５ ノズルプレート、 ４０ 圧電素子

Claims (5)

1. 液体を噴射するための液体噴射ヘッドにおいて、
   少なくとも２枚の圧延された圧延板の圧延方向を交差させた状態で積層し、前記圧延板同士を接着することで液体の流路の少なくとも一部を形成したことを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 圧力発生室に連通する供給路を備え圧延された圧延板である供給路形成基板と、
   前記供給路に連通するとリザーバ室を備え前記供給路形成基板に接着され、圧延された圧延板であるリザーバ基板とを備え、
   前記供給路形成基板の圧延方向と前記リザーバ基板の圧延方向を交差させた
   ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
3. 請求項２に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
   前記リザーバ基板の前記供給路形成基板と反対側に前記ノズル開口を有し、圧延された圧延板であるノズルプレートを接着し、前記リザーバ基板の圧延方向に対して前記ノズルプレートの圧延方向を交差させた
   ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
4. 請求項２もしくは請求項３に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
   前記供給路形成基板の前記リザーバ室と反対側に前記圧力発生室が設けられ、圧延された圧延板である流路形成基板を接着し、前記供給路形成基板の圧延方向に対して前記流路形成基板の圧延方向を交差させた
   ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
5. 請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを備えたことを特徴とする液体噴射装置。

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