JP2013056434A - 液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ノズル板23と、ノズル24に連通する液室25を形成する流路部材22と、液室25の壁面の一部を形成する振動板部材21とが積層して接合された液室ユニット20を有する液体吐出ヘッドにおいて、
振動板部材21は、2層以上の電鋳層で構成され、液室25に相対する部位は前記壁面の一部を形成する薄肉部21a及び厚肉部21b、21cからなり、
外周には切断されたブリッジ部51が複数形成され、
隣接するブリッジ部間の領域の少なくとも一部に、薄肉部21aが形成されている液体吐出ヘッド、及び該液体吐出ヘッドを備えた画像形成装置である。
【選択図】図3
Description
図11に示すように、インクジェットヘッドは、例えば、流路部材1と、この流路部材1の下面に接合した振動板部材2と、流路部材1の上面に接合したノズル板3とを有し、これらによって液滴を吐出する複数のノズル4がそれぞれノズル連通路5を介して連通する個別流路としての複数の液室、該液室にインクを供給する供給路を兼ねた流体抵抗部、この流体抵抗部を介して液室と連通する連通部(液室、流体抵抗部、及び連通部は流路板2の図示された面の裏面に配置される)を形成し、該連通部に振動板部材2に形成した供給口9を介してフレーム部材17に形成した共通液室10からインクを供給する。ベース部材13上に接着剤で接合した2つの積層型圧電部材12を有し、配線部材15が接続される。
電鋳で振動板部材を加工する場合、生産性の面から、図12に示すように複数の部品を平面配置したシート状で加工する方法が好ましい。また、複数の薄層部材を積層し接合して液体吐出ヘッドを組立てるとき、搬送の利便性を向上させるために、部材の外周に部材同士を繋ぐブリッジ部を設けることが知られている(例えば、特許文献3及び4参照)。例えば、図12に示すように、振動板部材501の外周に対向する側面の長手側に4個、短手側に2個のブリッジ部502、503をそれぞれ形成し、複数の振動板部材501をブリッジ部502、503で繋いで搬送する。このように製造工程中に用いたブリッジ部は、図12の破線で示す部分をカットすることでインクジェットヘッドとして組み立てた後もインクジェットヘッドに残る。
また、特許文献4に記載のリードフレームでは、ハンドリングによる部品の変形を防ぐために、長手にもブリッジを形成し、ブリッジを切断しやすくするためにブリッジの部品側に弱化部を設けることが記載されている。しかしながら、ブリッジ部の形状によって、ダイアフラム部の膜厚均一性を高めることができないという問題がある。
液滴を吐出するノズルを有するノズル板と、前記ノズルに連通する液室を形成する流路部材と、前記液室の壁面の一部を形成する振動板部材とが積層して接合された液室ユニットを有する液体吐出ヘッドにおいて、
前記振動板部材は、2層以上の電鋳層で構成され、前記液室に相対する部位は前記壁面の一部を形成する薄肉部及び厚肉部からなり、
外周には切断されたブリッジ部が複数形成され、
隣接する前記ブリッジ部間の領域の少なくとも一部に、前記薄肉部が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッドである。
上記課題を解決するために、本発明に係る液体吐出装置は、
本発明の液体吐出ヘッドを備え、該液体吐出ヘッドから吐出した液体を被着媒体上に着弾することを特徴とする液体吐出装置である。
上記課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置は、
本発明の液体吐出装置を備え、前記液体が画像形成用インクであり、前記被着媒体が記録媒体であることを特徴とする画像形成装置である。
本発明に係る液体吐出ヘッドであるインクジェットヘッドの一実施形態について、図1を参照して説明する。図1は、インクジェットヘッドを構成する振動板部材の短辺方向の要部断面図であり、1列のみを表示したものである。
ノズル板23と、流路部材22と、振動板部材21とを接着剤で接合することにより、ノズル24が連通する個別液室25が形成され、個別液室25に流体抵抗部を介してインクを供給するための共通液室26がフレーム27に形成される。
そして、振動板部材21の個別液室25とは反対側には振動板部材21を変形させて液室内のインクを加圧するための駆動手段(アクチュエータ手段)である電気機械変換素子としての積層型圧電素子28と支柱部とを設け、振動板部材21と駆動手段が接着剤で接合されている。これらの圧電素子28及び支柱部の他端部は基板29に接合している。
なお、このヘッドの駆動方法については上記の例(押し打ち)に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや引き−押し打ちを行うこともできる。
このノズル24の内部形状(内側形状)としては、ホーン形状(略円柱形状又は略円錘台形状でも良い)や、テーパ形状が挙げられる。また、このノズル24の径は、液滴出口側の直径で約15〜35μmである。
本実施態様では、ノズルの直径は18〜24μmとした。また、各列のノズルピッチは、150dpi/300dpiである。
また、本実施態様において、このノズル板23の液体吐出面(ノズル表面側)は、図示しない撥水性の表面処理を施した撥水処理層を設けている。該撥水処理層としては、例えば、PTFE−Ni共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂(例えば、オプツールなど)を蒸着コートしたもの、シリコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等が挙げられ、液体物性に応じて選定した撥水処理膜を設け、液体の滴形状、飛翔特性を安定化させて、高品位の画像品質を得られるようにすることができる。
振動板部材21は、個別液室25に相対する部分にダイアフラム部30を有し、該ダイアフラム部30は、変形を容易にするための薄肉部(21a)に圧電素子と当接して接合するための厚肉部(21b、21c)による凸部を形成したアイランド構造である。また、隔壁に対応する部分にも厚肉部を形成し、平坦面(薄肉部)側を流路部材22と接着剤で接合し、厚肉部側を圧電素子28や支柱部と接着剤で接合している。
図2(a)〜(f)は、ダイアフラム部の作製工程を示したもので、図2(a)に示すように、まず基板40に薄肉部である第一層(厚さ2〜5μm)21aを形成する。次いで図2(b)に示すように、厚肉部間に相当する部分が窓となるレジストパターン41を形成し、例えばニッケル電鋳を行うことで、図2(c)に示すように、第一層21a上にニッケルが析出され堆積して第二層(厚さ5〜20μm)21bが形成される。そして、図2(d)及び図4(e)に示すように、レジストパターン42を形成して電鋳を再度行い、第三層(厚さ5〜20μm)21cが形成される。基板40から剥がした後、レジストパターン41及び42を除去すると、図2(f)に示すように、薄肉部21aと凸部であるアイランド状厚肉部(21b及び21c)を備えた3層の振動板部材21が得られる。
なお、図2では振動板部材21の積層数は3層としたが、2層以上であればよく、3層に限定されない。
図3は、部材同士を繋ぐブリッジ部が設けられ、製造工程において切断分離される前の状態を示す平面図であって、図3(A)は従来の振動板部材の例、図3(B)は本発明の一実施態様における振動板部材の例を示している。
ブリッジ部51の寸法は、3層の振動板部材21本体の外形線から垂直方向に約0.1mm、平行方向に約1mm程度である。ブリッジ部51は、第一層21aと第二層21bからなる2層構成であるが、これに限られるものではなく、第三層21cも含めた3層構成として形成してもよい。ただし、ブリッジ部51を3層構成とすると、厚すぎて切断が困難になり、カットする工具の寿命も短くなることがあるため、2層構成とすることが好ましい。一方、第一層のみからなる1層構成とすると、薄すぎて破れてしまい、ブリッジとしての機能を果たすことができない。
インクジェットヘッドの高画質化を実現するためには、ダイアフラム部の膜厚均一性による高精度化は不可欠である。そこで、本実施形態に係る振動板部材は、隣接するブリッジ部間の領域に薄肉部を形成するものである。
なお、ここでブリッジ部間の薄肉部とは、第一層21aに限定されるものではなく、ブリッジ部よりも薄肉で形成されることを意味する。したがって、ブリッジ部を3層とし、ブリッジ部間の薄肉部を第一層及び第二層の2層で構成してもよい。
図4(A)に示すように、振動板部材21の両端部には2層(21a、21b)からなるブリッジ部51が形成されている。
従来の振動板部材では、ブリッジ部間領域は、電鋳を行う際にレジストが形成され、めっきが成長せず、図4(D)に示すように空間となっていたのに対し、本発明の本実施態様では、第一層のめっきが行われ、図4(B)に示すようにブリッジ部間領域には第一層(薄肉部)21aが形成される。
本発明の第2の実施態様について、図5により説明する。
図5は、製造工程において切断分離される前の状態の振動板部材21を示す平面図であって、図5(A)は従来の振動板部材21の例、図5(B)は本発明の第2の実施態様における振動板部材21の例を示している。
図5(B)に示すように、隣接するブリッジ部間の全領域に第一層(薄肉部)21aが形成されている。このような構成とすることにより、ブリッジ部の切断において、ブリッジ部間に形成された第一層(薄肉部)21aも切断する必要が生じ、分割方法を従来と変更する必要は生じるが、第一層(薄肉部)21aの膜厚均一性、特にダイアフラム部の薄肉部の膜厚均一性をより向上させることができる。
なお、第1の実施態様と同様に、ブリッジ部間の薄肉部は、第一層21aに限定されるものではなく、ブリッジ部よりも薄肉で形成されることを意味する。したがって、ブリッジ部を3層とし、ブリッジ部間の薄肉部を第一層及び第二層の2層で構成してもよい。
本発明の第3の実施態様について、図6により説明する。
図6(A)に示す振動板部材21のブリッジ部51を拡大した模式図を図6(B)及び(C)に示す。図6(B)は第1の実施態様に係わるブリッジ部51、図6(C)は本発明の第3の実施態様に係るブリッジ部51の例を示している。
図6(C)に示すように、ブリッジ部の寸法は従来と同じであるが、中央部の層が第一層(薄肉部)21aの1層のみとなっている。このような構成とすることにより、第一層(薄肉部)21aの膜厚均一性は従来と同等のままで、ブリッジ部51の剛性のみを低下させることができ、ブリッジ部の分割によってブリッジが折れた場合であっても接合不良の発生を抑制できる。すなわち、接合時の加圧力でブリッジ部を元通りに変形させやすくなる。また、ブリッジ部自体の外形寸法は従来と変わらないので、製造工程において分割方法を変更する必要が無い。
本発明の第4の実施態様について、図7(A)により説明する。
図7(A)に示すように、ブリッジ部51の切断された側の角部を曲線形状とすることができる。第二層(厚肉部)21bの切断部の形状が、分割後に曲線形状となるように予めレジストを設計しておく。このように曲線形状とすることにより、分割後のブリッジの角部の鋭さがなくなるため、被記録媒体(紙)やワイパーブレード等の部材の引っかかりをより抑制することができる。
本発明の第5の実施態様について、図7(B)により説明する。
図7(B)に示すように、ブリッジ部51の切断された側を曲線形状とするとともに、ブリッジ部間領域に形成された第一層(薄肉部)21aの四隅の角部も曲線形状とすることができる。第二層(厚肉部)21bの切断部の形状とともに第一層(薄肉部)21aの外周も曲線形状とすることにより、角部が最小限となり、構成被記録媒体(紙)やワイパーブレード等の部材の引っかかりをより確実に抑制することができる。
本発明の液体吐出装置は、本発明の液体吐出ヘッドを備え、該液体吐出ヘッドから吐出した液体を被着媒体上に着弾する。
本発明の画像形成装置は、液体吐出装置を備え、前記液体が画像形成用インクであり、前記被着媒体が記録媒体である。
本発明の画像形成装置の一実施態様について、図8及び図9を参照して説明する。なお、図8は装置の機構部の全体構成を説明する概略構成図であり、図9は機構部の要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、左右の側板221A、221Bに横架したガイド部材である主従のガイドロッド231、232でキャリッジ233を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向(キャリッジ主走査方向)に移動走査する。
また、装置本体の背面部には両面ユニット271が着脱自在に装着されている。この両面ユニット271は搬送ベルト251の逆方向回転で戻される用紙242を取り込んで反転させて再度カウンタローラ246と搬送ベルト251との間に給紙する。また、この両面ユニット271の上面は手差しトレイ272としている。
この画像形成装置は、ライン型画像形成装置であり、装置本体401の内部に画像形成部402等を有し、装置本体401の下方側に多数枚の記録媒体(用紙)403を積載可能な給紙トレイ404を備え、この給紙トレイ404から給紙される用紙403を取り込み、搬送機構405によって用紙403を搬送しながら画像形成部402によって所要の画像を記録した後、装置本体401の側方に装着された排紙トレイ406に用紙403を排紙する。
画像形成装置としては、プリンタ、ファクシミリ、MFP(多機能周辺装置)などが挙げられる。
21a 薄肉部
21b 厚肉部
21c 厚肉部
22 流路部材
23 ノズル板
24 ノズル
25 液室(個別液室)
26 共通液室
27 フレーム
28 圧電素子
29 基板
30 ダイアフラム部
31 ダンパ部
32 供給口
33 凹部(ダンパ室)
34 接着剤
51 ブリッジ部
Claims (7)
- 液滴を吐出するノズルを有するノズル板と、前記ノズルに連通する液室を形成する流路部材と、前記液室の壁面の一部を形成する振動板部材とが積層して接合された液室ユニットを有する液体吐出ヘッドにおいて、
前記振動板部材は、2層以上の電鋳層で構成され、前記液室に相対する部位は前記壁面の一部を形成する薄肉部及び厚肉部からなり、
外周には切断されたブリッジ部が複数形成され、
隣接する前記ブリッジ部間の領域の少なくとも一部に、前記薄肉部が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 隣接する前記ブリッジ部間の領域のうち、前記ブリッジ部の切断部位に沿って前記薄肉部が形成されない領域を有することを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
- 隣接する前記ブリッジ部間の全領域に前記薄肉部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記ブリッジ部の切断された側の角部が曲線形状であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
- 前記ブリッジ部間の領域に形成された前記薄肉部の四隅の角部が曲線形状であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
- 請求項1から5のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備え、該液体吐出ヘッドから吐出した液体を被着媒体上に着弾することを特徴とする液体吐出装置。
- 請求項6に記載の液体吐出装置を備え、前記液体が画像形成用インクであり、前記被着媒体が記録媒体であることを特徴とする画像形成装置。
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