JP2015033829A - 流路ユニット、液体噴射ヘッド、液体噴射装置、流路ユニットの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液体流路のうちの第1流路が形成された第1流路基板と、前記第1流路と連通する第2流路が形成された第2流路基板と、前記第2流路と連通する圧力室が形成された第3流路基板と、を備え、前記第2流路基板は、前記第3流路基板と対向して接合される第1面と、前記第1流路基板と対向して接合される第2面と、を有し、前記第2流路基板の前記第1面はパラキシレンの膜を介して前記第3流路基板と接合され、前記第2流路基板の前記第2面は、前記パラキシレンの膜とは異なる材料の接着剤で接合されている。
【選択図】図3
Description
ここで、圧力室は、液体に圧力が加わる空間であり、流れる液体に圧力が生じる限りにおいてどの様なものであってもよい。
上記のように構成された発明では、第2流路基板と第3流路基板との接合面に、同じパラキシレン同士が接合している。そのため、第2又は第3流路基板のいずれかにおいて、接合面からはみ出したパラキシレンの膜を避けるための交差を多く取る必要がなくなる。その結果、流路を適切に形成することができる。
即ち、第1膜と、この第1膜に接合される膜とを別々に膜を製膜した後、膜同士を接着して基板同士を接合させている。そのため、液体流路内に製膜された被覆膜の膜厚を均一にすることができる。
セラミックスにより流路部材の一部が構成される場合、焼成による収縮により寸法精度にばらつきが生じる場合がある。そのため、上記のように構成された発明では、第3流路基板をセラミックスにより構成することで生じる位置合わせの精度の低下を、本発明により吸収することができる。その結果、コストを低減できるセラミックスを用いて第3流路基板を形成することができる。
そして、本発明は、上記の液体噴射ヘッドを有する液体噴射装置の発明としても捉えることができる。
さらに、本発明は、このような流路ユニットを製造するための流路ユニットの製造方法としても捉えることができる。
1.第1の実施形態:
2.第2の実施形態:
3.その他の実施形態:
以下、図を参照して、この発明に係る液体吐出ヘッドを具体化した第1の実施の形態について説明する。図1は、液体噴射ヘッドの斜視展開図である。また、図2は、液体噴射ヘッドの構成を説明する断面図である。ここで、図2は、図1のA−A’線での断面図に対応している。尚、以下説明においては、アクチュエーター50を構成する各プレートの一つの面内方向を第1方向D1、第1方向D1と交差する各プレートの他の面内方向を第2方向D2、各プレートの厚み方向/各プレート面の法線方向を第3方向、と定義して各構成の配置関係を説明する。
なお、リザーバープレート70とノズルプレート80との間に、コンプライアンスプレートを備えていてもよい。
図1に示すように、流路形成基板20の内部には、複数の圧力室22が第2方向D2で併設するよう形成されている。流路形成基板20の内、圧力室22の上面となる壁面を振動板21とも記載する。また、圧力室22の上流側には、下面(第3面)20aを開口するよう形成されたリザーバー側開口25が形成されている。そして、圧力室22の下流側には、下面20aを開口するよう形成された連通孔側開口24が形成されている。なお、流路形成基板20の内部に、第2方向D2の流路幅が狭くなる狭窄部を形成していてもよい。ここで、流路形成基板20は、セラミックスの薄板体を積層して構成される。また、その材料としては、部分安定化ジルコニア(Zr)や安定化ジルコニアを用いることができる。無論、流路形成基板20は、セラミックス以外の、酸化アルミニュウム(Al2O3)や、シリコン(SiO2)により構成されていてもよい。
なお、振動板21を流路形成基板20の一部として説明する。しかし、これ以外にも、振動板21と流路形成基板20とが別々の部材により構成されるものであってもよい。
この圧力発生素子40では、振動板21の上方に、共通電極41と、個別電極42と、共通電極41と個別電極42との間に位置する圧電体43とを備える。共通電極41は、複数の圧力発生素子40で共有されている。また、圧電体43と個別電極42とは、圧力室22毎にそれぞれ形成されている。共通電極41や個別電極42は、金(Au)、白金(Pt)、イリジウム(Ir)等の導電物質により構成される。また、圧電体43は例えばチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)といった誘電体により構成されている。
圧力発生素子40は、ユニモルフ型の圧電素子以外にも、少なくとも2個以上の圧電素子を積層したバイモルフ型や、複数の圧電素子を積層した連続型であってもよい。更に、圧力発生素子40は、圧力室22の内側に位置する発熱素子であってもよい。
封止プレート60は、部分安定化ジルコニアや安定化ジルコニアを用いたセラミックスや、金属により構成される。
本実施形態では、接合膜31は、被覆膜30の一部を含んでいる。即ち、流路形成基板20内の流路の壁面を覆う被覆膜30は、連通孔側開口24及びリザーバー側開口25側から延びて、接合膜31を構成している。そのため、接合膜31は、被覆膜30同様、パラキシレン(p−キシレン)により構成されている。
図4は、基板間の接合を説明する図である。図4(a)は、流路形成基板20の下面20aを示す平面図である。図4(a)では、説明を容易にするため、連通孔側開口24、リザーバー方開口25の周囲にはみ出した被覆膜30のみを図示するが、実際には、被覆膜30は、下面20aの全域に形成されている。
被覆膜30の製膜過程において、流路形成基板20の連通孔側開口24及びリザーバー側開口25から被覆膜30がはみ出して形成される場合がある。即ち、この実施形態においては、はみ出した被覆膜30も、接合面の合わせの精度を低下させる要因となっている。そこで、封止プレート60の第1連通孔61と共通供給孔62の開口の公差を大きく取ることで、封止プレート60と流路形成基板20とを接合させた際、はみ出した被覆膜30が封止プレート60の開口(第1連通孔61、共通供給孔62)の内部に留まるようにすることも考えられる。しかし、第1連通孔61と共通供給孔62の公差を大きくし過ぎると、封止プレート60の第2面60b側の開口も公差が大きくなる。封止プレート60の第2面60bもリザーバープレート70と接合されて流路のつなぎ目が形成されるため、公差を大きくすることは設計上望ましくない。そこで、接合膜31を被覆膜30と同じパラキシレンにより構成すれば、接合膜31と被覆膜30とを熱溶着して流路形成基板20と封止プレート60とを接合することができる。即ち、流路形成基板20の下面20aにはみ出す被覆膜30の影響を考慮することなく、流路形成基板20と封止プレート60とを接合させることができる。
リザーバープレート70は、例えば、部分安定化ジルコニアや安定化ジルコニアを用いたセラミックスや、酸化アルミ(Al2O3)等の金属により構成される。
また、図4(b)に示すように、接着膜90の第3方向D3での厚みT3は、接合膜31の第3方向D3での厚みT2と比べて、薄くなっている。
ノズルプレート80は、例えば、例えば、部分安定化ジルコニアや安定化ジルコニアを用いたセラミックスや、酸化アルミ(Al2O3)等の金属により構成される。リザーバープレート70と封止プレート60とは、図示しない接着剤を介して接合されている。
前駆体層の形成方法の一例としては、イオンビーム、スパッタリング、真空蒸着、PVD、イオンプレーティング、CVD、等の方法を挙げることができる。
以上の工程により、第1の実施形態に係る液体噴射ヘッド1が製造される。
図9は、第2の実施形態に係る液体噴射ヘッド2を示す断面図である。この液体噴射ヘッド2は、封止プレート60とリザーバープレート70との間にパラキシレンで構成された接合膜300を備える構成において、第1の実施形態に係る液体噴射ヘッド1と異なる。
そして、アクチュエーター50は、流路形成基板20と、圧力発生素子40と、を備えている。
なお、接着膜900は第1の実施形態同様、オレフィン系接着剤や、エポキシ樹脂系接着剤を用いることができる。そして、第1の実施形態同様、接合膜300の第3方向での厚みは、接着膜900の第3方向での厚みに比べて厚くなっている。
本発明は様々な実施形態が存在する。そのため、実施形態で示す液体噴射ヘッドの基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、圧力室22の配列は、第2方向D2に直線状に配列するものに限定されない。例えば、圧力室22が、千鳥状に配列するものや、第1方向D1及び第2方向D2にそれぞれマトリクス状に配列するものであってもよい。
即ち、上記実施例の中で開示した相互に置換可能な部材および構成等を適宜その組み合わせを変更して適用してもよい。
公知技術であって上記実施例の中で開示した部材および構成等と相互に置換可能な部材および構成等を適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用してもよい。
公知技術等に基づいて当業者が上記実施例の中で開示した部材および構成等の代用として想定し得る部材および構成等と適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用してもよい。
Claims (7)
- 液体が流れる液体流路を有する流路ユニットであって、
前記液体流路のうちの第1流路が形成された第1流路基板と、
前記第1流路と連通する第2流路が形成された第2流路基板と、
前記第2流路と連通する圧力室が形成された第3流路基板と、を備え、
前記第2流路基板は、前記第3流路基板と対向して接合される第1面と、前記第1流路基板と対向して接合される第2面と、を有し、
前記第2流路基板の前記第1面はパラキシレンの膜を介して前記第3流路基板と接合され、
前記第2流路基板の前記第2面は、前記パラキシレンの膜とは異なる材質の接着膜を介して前記第1流路基板と接合されている、ことを特徴とする流路ユニット。 - 前記パラキシレンの膜は、前記第3流路基板の前記圧力室の壁面、及び前記第2流路基板の前記第1面と対向する第3面に形成された第1膜が含まれている、ことを特徴とする請求項1に記載の流路ユニット。
- 前記第2流路基板と前記第3流路基板との間に介在する前記パラキシレンの膜は、前記第1膜の膜厚に比べて厚い、ことを特徴とする請求項2に記載の流路ユニット。
- 前記第3流路基板は、セラミックスにより構成されている、ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の流路ユニット。
- 前記請求項1に記載された流路ユニットと、
前記液体流路と連通するノズル孔を有するノズルプレートと、を有する液体噴射ヘッド。 - 前記請求項5に記載の液体噴射ヘッドを有する液体噴射装置。
- 液体が流れる液体流路を有する流路ユニットの製造方法であって、
前記液体流路のうちの第1流路が形成された第1流路基板を、前記第1流路と連通する第2流路が形成された第2流路基板の第2面側に接合するステップと、
前記第2流路基板の前記第2面に対向する第1面に、前記第2流路と連通する圧力室が形成された第3流路基板を接合するステップと、備え、
前記第2流路基板の前記第1面はパラキシレンの膜を介して前記第3流路基板と接合され、
前記第2流路基板の前記第2面は、前記パラキシレンの膜とは異なる材質の接着剤を介して前記第1流路基板と接合されている、ことを特徴とする流路ユニットの製造方法。
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