JP2015223737A - インクジェットヘッド及びダンパー部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ダンパー効果を発揮しつつ、ダンパー面が圧力室方向に突出してインク流路を狭めることのないダンパー部材を搭載したインクジェットヘッド及びダンパー部材の製造方法の提供。【解決手段】２列以上配列された圧力室121と、インク入口131aを介して圧力室121と連通する共通インク室141と、共通インク室141内にダンパー部材15とを有し、ダンパー部材15はダンパーフレーム151と可撓膜152とを有し、ダンパーフレーム151の少なくともインク入口131aに対向する面が可撓膜152で形成され、ダンパーフレーム151と可撓膜152で画成される内部圧力を負圧とする、又は、共通インク室141内のインクを吐出する使用温度にあるときに、可撓膜152とインク入口131aの離間距離Dが７０μｍ以上となるようにダンパー部材15を配置する。ダンパー部材15の製造方法は、内部の圧力を負圧にする負圧形成工程を有する。【選択図】図２

Description

本発明はインクジェットヘッド及びダンパー部材の製造方法に関し、詳しくは、クロストークに起因する圧力室の列間の影響を低減することのできるインクジェットヘッド及びこれに用いられるダンパー部材の製造方法に関する。

インクジェットヘッドは、駆動によって発生する圧力波が原因で射出性能が不均一になることがある。駆動によって圧力室内に発生した圧力波が、共通インク室によって連通する他の圧力室に伝播し、その圧力波が伝播した圧力室の射出特性に変動を生じさせるいわゆるクロストークを発生させるためである。

従来、クロストークに起因する圧力室間の影響を低減する技術として、圧力室のインク入口とインク出口とを結ぶ直線の延長線に対して交叉する壁面部材を、体積弾性率４０ＧＰａ以下の材質によって形成する技術（特許文献１）、共通インク室に面して弾性変形するダンパー壁を形成する技術（特許文献２）、共通インク室内に空気が充填されたダンパー室を有するダンパー部材を別部材として配置する技術（特許文献３）等が提案されている。

特開２００７−１６８１８５号公報 特開２０１２−１０６５１３号公報 特開２００７−１１８３１２号公報

近年、インクジェットヘッドは、より高速で高精細な画像記録を行うことができる性能が求められている。このため、複数の圧力室が配列された圧力室の列を複数列並設することによって、高密度な画像記録を行うことができるようにしたインクジェットヘッドが提案されている。

ところが、本発明者が確認したところ、複数の圧力室の列を有するインクジェットヘッドを駆動すると、１列の圧力室を有するインクジェットヘッドに比べて、クロストークの影響が大きくなり、射出特性の変動の問題が顕著に見られることがわかった。

すなわち、圧力室が複数の列によって構成され、列間の圧力室のインク入口が共通インク室によって連通する構造を有するインクジェットヘッドは、１つの圧力室の列を駆動したことによって圧力室内に発生した圧力波は、共通インク室を介して他の列の圧力室に伝播し、他の列の圧力室の射出特性に影響を与える。

そこで、音響クロストークを抑制するために、特許文献１、２に記載の技術は、圧力波を減衰させる機能を有する部材を共通インク室の壁面に使用することが知られている。しかしながら、例えば、音響クロストークを抑制するために共通インク室の壁面を共通インク室内に開口するインク入口に近接させることが必要な場合、それだけ共通インク室が狭小となって、必要量のインクを貯留させるだけの容積を確保することができなくなる問題がある。

一方、特許文献３に記載の技術は、共通インク室内にダンパー部材を別部材として配置する構成であるため、ダンパー部材を自由に配置でき、共通インク室の容積も確保できる利点がある。しかし、ダンパー室に空気が充填されたダンパー部材は、多くの場合、ダンパー面に可撓性の膜が用いられるため、インクジェットヘッドの駆動によって発生する熱や、例えばゲルＵＶインクやセラミックインク等のように吐出のためにヒーター等によって高温にする必要があるインクを使用する場合では、その高温のインクの熱によって、ダンパー室の空気が膨張してダンパー面を圧力室方向へ突出させてしまう。上述したダンパー面の突出によって圧力室へのインク流路を狭めてしまい、円滑なインク供給を妨げてしまうおそれがある。

この特許文献３には、ダンパー部材内の気圧を大気圧以上にする記載がある。また、使用環境下で空気の温度が高くなるほど、空気の膨張によってダンパー室の容積が大きくなると共にダンパー部材内の気圧が上昇して大気圧よりも大きくなり、減衰特性が向上する、と記載されている。従って、特許文献３は、ダンパー部材の膨張によりインク流路を狭めてしまうことを全く考慮していない。

ダンパー室の空気の膨張によってインク流路を狭めてしまうことを防止するため、ダンパー面を構成する膜の厚みを厚くして、膨張時の突出量を抑えることも考えられるが、厚みを厚くすると圧力波減衰の効率低下を招き、ダンパー効果が損なわれてしまう問題がある。

そこで、本発明は、ダンパー効果を発揮しつつ、ダンパー面が圧力室方向に突出してインク流路を狭めてしまうことのないダンパー部材を搭載したインクジェットヘッドを提供することを課題とする。

また、本発明は、ダンパー効果を発揮しつつ、ダンパー面が圧力室方向に突出してインク流路を狭めてしまうことのないダンパー部材を容易に製造することのできるダンパー部材の製造方法を提供することを課題とする。

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

１．
２列以上配列された圧力室と、
前記圧力室のインク入口を介して前記圧力室と連通する共通インク室と、
前記共通インク室内にダンパー部材と、を有し、
前記ダンパー部材は、ダンパーフレームと可撓膜とを有し、前記ダンパーフレームの少なくとも前記インク入口に対向する面が前記可撓膜によって形成され、前記ダンパーフレームと前記可撓膜によって画成される内部の圧力が負圧であることを特徴とするインクジェットヘッド。

２．
前記インク入口と前記可撓膜との間の離間距離が、当該インク入口と搬送方向における隣りの前記圧力室のある列における前記インク入口との間の距離よりも小さくなる位置に配置されることを特徴とする前記１記載のインクジェットヘッド。

３．
前記インク入口と前記可撓膜との間の離間距離が、当該インク入口と搬送方向における隣りの前記圧力室の列の前記インク入口との間の距離よりも小さくなるように配置される前記インク入口の数の割合は、全ての前記インク入口の数の９０％以上であることを特徴とする前記２記載のインクジェットヘッド。

４．
前記可撓膜の厚みは、１０μｍ以上１５０μｍ以下であることを特徴とする前記１、２又は３記載のインクジェットヘッド。

５．
前記ダンパーフレームと前記可撓膜によって画成される内部の圧力は、常温において５０ｋＰａ以上大気圧未満となるように減圧されていることを特徴とする前記１〜４のいずれかに記載のインクジェットヘッド。

６．
前記インク入口が存在する面に垂直な方向から前記ダンパー部材を投影したときに、該ダンパー部材が全ての圧力室の前記インク入口を包含していることを特徴とする前記１〜５のいずれかに記載のインクジェットヘッド。

７．
前記ダンパー部材の前記可撓膜は、前記共通インク室内のインクを吐出する使用温度にあるときに、平坦面又は凹んだ面を形成していることを特徴とする前記１〜６のいずれかに記載のインクジェットヘッド。

８．
前記ダンパー部材の前記可撓膜は、常温において平坦面又は凹んだ面を形成していることを特徴とする前記１〜７のいずれかに記載のインクジェットヘッド。

９．
前記ダンパーフレームは、少なくとも一部が金属で形成されていることを特徴とする前記１〜８のいずれかに記載のインクジェットヘッド。

１０．
２列以上配列された圧力室と、
前記圧力室のインク入口を介して前記圧力室と連通する共通インク室と、
前記共通インク室内にダンパー部材と、を有し、
前記ダンパー部材は、ダンパーフレームと可撓膜とを有し、前記ダンパーフレームの少なくとも前記インク入口に対向する面が前記可撓膜によって形成され、前記共通インク室内のインクを吐出する使用温度にあるときに、前記可撓膜と前記インク入口の離間距離が７０μｍ以上となるように前記ダンパー部材が配置されていることを特徴とするインクジェットヘッド。

１１．
前記可撓膜との間の離間距離が、７０μｍ以上となるように配置された前記ダンパー部材に対応する前記インク入口の数の割合は、全ての前記インク入口の数の９０％以上であることを特徴とする前記１０記載のインクジェットヘッド。

１２．
前記ダンパー部材の前記可撓膜は、前記共通インク室内のインクを吐出する使用温度にあるときに、平坦面又は凹んだ面を形成していることを特徴とする前記１０又は１１記載のインクジェットヘッド。

１３．
前記ダンパー部材の前記可撓膜は常温であるときに、平坦面又は凹んだ面を形成していることを特徴とする前記１０、１１又は１２記載のインクジェットヘッド。

１４．
前記可撓膜の厚みは、５０μｍ以上１５０μｍ以下であることを特徴とする前記１０〜１３のいずれかに記載のインクジェットヘッド。

１５．
２列以上配列された圧力室と、
前記圧力室へのインク入口を介して前記圧力室と連通する共通インク室と、
前記共通インク室内のダンパー部材とを有し、
前記ダンパー部材は、ダンパーフレームと可撓膜とを有し、前記ダンパーフレームの少なくとも前記インク入口に対向する面が前記可撓膜によって形成されるインクジェットヘッドにおける前記ダンパー部材の製造方法であって、
前記ダンパーフレームと前記可撓膜によって画成される内部の圧力を負圧にする負圧形成工程を有することを特徴とするダンパー部材の製造方法。

１６．
前記負圧形成工程は、所定の圧力に減圧された減圧チャンバー内で、前記ダンパーフレームに前記可撓膜を貼り合せることにより、前記ダンパーフレームと前記可撓膜によって画成される内部の圧力を負圧にすることを特徴とする前記１５記載のダンパー部材の製造方法。

１７．
前記負圧形成工程は、前記ダンパーフレームに前記可撓膜を接着剤層を介して貼り合せた後、前記接着剤層に中空の管部材を差し込み、前記ダンパーフレームと前記可撓膜によって画成される内部の気体を前記管部材を通して引き込むことによって、該内部の圧力を負圧にすることを特徴とする前記１５記載のダンパー部材の製造方法。

本発明によれば、ダンパー効果を発揮しつつ、ダンパー面が圧力室方向に突出してインク流路を狭めてしまうことのないダンパー部材を搭載したインクジェットヘッドを提供することができる。

また、本発明によれば、ダンパー効果を発揮しつつ、ダンパー面が圧力室方向に突出してインク流路を狭めてしまうことのないダンパー部材を容易に製造することができるダンパー部材の製造方法を提供することができる。

本発明に係るインクジェットヘッドの第１の実施形態の一例を示す分解斜視図 図１中の(ii)−(ii)線に沿って切断したインクジェットヘッドの断面図 ダンパー部材の断面図 隣り合う圧力室の列におけるインク入口間の距離を説明する図 脚部を突設したダンパー部材の一態様を示す斜視図 ダンパー部材の製造方法の一例を説明する図 本発明に係るインクジェットヘッドの第２の実施形態の一例を示す断面図

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。

（インクジェットヘッドの第１の実施形態）
図１は本発明に係るインクジェットヘッドの第１の実施形態の一例を示す分解斜視図、図２は図１中の(ii)−(ii)線に沿って切断したインクジェットヘッドの断面図、図３はダンパー部材の断面図である。

インクジェットヘッド１は、図１中の下から順に、ノズルプレート１１、ヘッドチップ１２、基板１３、インクマニホールド１４を有し、これらが互いに接合されることによって構成されている。インクマニホールド１４の内部空間によって形成される共通インク室１４１の内部には、ダンパー部材１５が配置されている。

本実施形態に示すヘッドチップ１２は六面体形状をしており、本発明における圧力室であるチャネル１２１が複数配列されている。各チャネル１２１は、ヘッドチップ１２のノズルプレート１１側の面と基板１３側の面とに亘ってストレート状に貫通するように形成されている。複数のチャネル１２１は、図１中のＸ方向に沿って並設されることによって１列のチャネル列を形成している。そして、このチャネル列がＸ方向と交差するＹ方向に沿って複数並設されることによって、複数のチャネル列を形成している。

ここでは７つのチャネル１２１でＸ方向に延びる１列のチャネル列が形成され、このチャネル列がＹ方向に４列並設されたヘッドチップを例示している。しかし、本発明において１列のチャネル１２１の数は問わない。

なお、チャネル列（圧力室の列）とは、インクジェットヘッド１と被記録材との一方向の相対的な移動時に被記録材に所定の幅で記録される画像の記録幅を形成するチャネル１２１（圧力室）の集合のことである。

記録幅は、例えば、インクジェットヘッド１が被記録材に対して固定配置され、被記録材を一方向に搬送させながら画像記録を行うものである場合、この被記録材の搬送時に形成される画像の幅である。インクジェットヘッド１におけるチャネル列の配列方向であるＸ方向は、この被記録材に形成される画像の記録幅の幅方向と平行な方向に限らず、記録幅に対して斜めに交差する方向でもよい。

また、インクジェットヘッド１と被記録材との相対的な移動は、インクジェットヘッド１を固定配置させ、被記録材を搬送させる態様の他、例えば、インクジェットヘッド１を被記録材の幅方向に沿って走査移動させて画像記録を行い、一走査移動毎に被記録材をインクジェットヘッド１の走査移動方向と交差する方向に移動させる態様や、被記録材を固定配置させ、インクジェットヘッド１を被記録材の幅方向に沿って走査移動させて画像記録を行い、一走査移動毎にインクジェットヘッド１を走査移動方向と交差する方向に移動させる態様等であってもよい。

本発明によれば、チャネル列の数が２列以上の場合に発生する１つのチャネル列で発生した圧力波が隣りのチャネル列に影響を与えるクロストークの影響を防止することができる。また、３列以上のチャネル列を有するインクジェットヘッドを使用する場合、１つのチャネル列で発生した圧力波がその両隣りのチャネル列に影響を与えることから、クロストークの影響がより顕著となる場合がある。上記の場合においても本発明を好適に使用することができる。

このヘッドチップ１２は、各チャネル列において隣り合うチャネル１２１、１２１の間を仕切る隔壁１２２の少なくとも一部が、分極処理された圧電素子によって形成されている。各隔壁１２２の両面には駆動電極（図示せず）が形成されている。隔壁１２２は、その両面の駆動電極に所定電圧の駆動信号が印加されることによってせん断変形する。これによって、一対の隔壁１２２、１２２に挟まれるチャネル１２１は、容積が膨張、収縮するように変化し、チャネル１２１内に供給されているインクに吐出のための圧力を付与する。

ノズルプレート１１には複数のノズル１１１が形成されている。各ノズル１１１は、チャネル１２１のインク出口１２１ａと連通している。隔壁１２２の変形によって吐出のための圧力が付与されたチャネル１２１内のインクは、インク出口１２１ａを通ってノズル１１１から吐出される。なお、インク出口１２１ａは、ヘッドチップ１２における図２中の下側のチャネル１２１の開口部である。

基板１３は、ヘッドチップ１２との接合面よりも大きな面積を有する平板状の薄板であり、例えばガラス、セラミックス、シリコン、合成樹脂等によって形成されている。基板１３のヘッドチップ１２側の面に、該ヘッドチップ１２の各駆動電極と電気的に接続される不図示の配線が形成されている。ヘッドチップ１２から張り出した基板１３の領域は、この配線と駆動回路（図示せず）との間を電気的に接続するＦＰＣ等の外部配線部材（図示せず）の接続部として機能している。

また、基板１３には、ヘッドチップ１２が接合される領域内に、ヘッドチップ１２のチャネル１２１に対応して貫通孔１３１が形成されている。本実施形態に示す基板１３では、図１中のＸ方向に沿って７個の貫通孔１３１が並設されて１つの列が形成され、この列がＹ方向に沿って４列形成されている。

チャネル１２１の内部は、それと対応する貫通孔１３１と連通している。貫通孔１３１のヘッドチップ１２側の開口部は、チャネル１２１の開口部とほぼ同等の面積を有し、該チャネル１２１の開口部と同一形状となるように形成されている。

インクマニホールド１４は、一面が開口する箱型に形成され、この開口を塞ぐように基板１３と接合されている。これにより、インクマニホールド１４の内部に、インクを吐出させる全てのチャネル１２１に共通にインクを供給する共通インク室１４１が形成されている。共通インク室１４１内には、インク流入口（図示せず）から供給されるインクが貯留される。

本発明において使用されるインクは特に問わないが、例えばゲルＵＶインクやセラミックインク等のように、ヒーター等の加温手段によってインクを所定温度まで加温し、インクの粘度を吐出に適した粘度まで低下させる必要のあるインクを使用することが好ましい。このようなインクは、使用時に昇温されて高温とされるため、後述するダンパー部材内の気体の膨張が発生し易く、インク入口１３１ａへのインク流路を狭めてしまう問題があるため、本発明によって顕著な効果が得られるためである。

基板１３の各貫通孔１３１は、共通インク室１４１に向けて開口し、共通インク室１４１とチャネル１２１との間で、共通インク室１４１内のインクをチャネル１２１内に流入させる個別のインク流路を構成している。従って、各貫通孔１３１の共通インク室１４１側の開口部は、それに対応するチャネル１２１のインク入口１３１ａを構成している。

ダンパー部材１５は、共通インク室１４１の内部に、基板１３に近接して配置されている。このダンパー部材１５は、図３に示すように、ダンパーフレーム１５１と、ダンパー面として機能する可撓膜１５２とを有している。なお、以下において、ダンパー部材１５は共通インク室１４１の内部に１つを配置する構成を示しているが、１つに限定されず、複数のダンパー部材１５を配置する構成としてもよい。例えばインク入口１３１ａに対応して複数のダンパー部材を配置する構成としてもよい。

ダンパーフレーム１５１は、剛性を有する部材によって、可撓膜１５２が形成される側の面が開口する薄い箱型に形成されている。可撓膜１５２が形成される面は、少なくともインク入口１３１ａに対向する面にあればよい。ここでは六面体の面のうち、インク入口１３１ａに対向する１つの面のみが開口し、該面に可撓膜１５２が形成されたダンパーフレーム１５１を例示しているが、ダンパー部材１５は、可撓膜が形成される面を２つ以上有していてもよい。

ダンパーフレーム１５１は、少なくとも一部が金属で形成されていることが好ましい。金属はダンパーフレーム１５１の一部の壁面に使用されていてもよいし、全ての壁面を形成するものでもよい。一般に、金属はインク（液体）よりも熱伝導率が高いため、共通インク室１４１内のインクの温度分布を素早く均一化することができる。

金属としては、例えばアルミニウム、銅、ステンレス等の熱伝導率が良好な金属を好ましく使用することができる。このような金属は、共通インク室１４１内のインクと直に接するように、ダンパーフレーム１５１の表面に露出していることが好ましい。

可撓膜１５２は、ダンパーフレーム１５１の開口している面を塞ぐように張り付けられている。そして、これらダンパーフレーム１５１と可撓膜１５２によって画成される内部空間によってダンパー室１５３が構成されている。ダンパー室１５３には例えば空気等の気体が封入されている。本発明においては、このダンパー室１５３の内部圧力は負圧に設定されている、若しくはインクを吐出する使用温度にあるときに、可撓膜１５２とインク入口１３１ａとの最短の離間距離が７０μｍ以上となるようにダンパー部材１５が配置されている。これにより、ダンパー効果を発揮しつつ、ダンパー面が圧力室方向に突出してインク流路を狭めてしまうことがない。

まず、以下においては、ダンパー室１５３の内部の圧力を負圧とする場合について詳述する。

ダンパー部材１５内のダンパー室１５３の内部圧力について説明する。ダンパー室１５３が負圧であるとは、常温（２５℃）において大気圧と比較してダンパー部材１５の内部圧力が負圧であることを示す。

このようにダンパー部材１５内のダンパー室１５３が負圧に設定されていることにより、共通インク室１４１内のインクが使用温度まで昇温されてダンパー室１５３内の気体が膨張した際、可撓膜１５２がインク入口１３１ａ側に突出することを防止することができる。このため、インクジェットヘッド１の駆動時においても、図２に示すように、ダンパー部材１５の可撓膜１５２と基板１３との間に、各インク入口１３１ａにインクを流入させるためのインク流路１４１ｂを確保することができる。ダンパー部材１５が各チャネル１２１へのインクの流入を阻害することはない。すなわち、ダンパー部材１５は、高温のインク使用時でもダンパー効果を発揮しつつ、ダンパー面となる可撓膜１５２がチャネル１２１の方向に突出してインク流路を狭めてしまうことはない。

ダンパー部材１５内のダンパー室１５３の具体的な圧力は、内部に気体が封入された状態で上記の通り負圧になっていれば特に限定されるものではない。なお、常温（２５℃）かつ１気圧の条件下で５０ｋＰａ以上大気圧未満となるように減圧されていれば、ダンパー効果を発揮しつつ、可撓膜１５２がインク流路を狭めてしまうことのない効果を良好に得る観点で好ましい。また、上述における大気圧とは、常温（２５℃）かつ１気圧の条件下で測定した際に１気圧となる気圧である。

なお、ダンパー部材１５内のダンパー室１５３の具体的な圧力の測定方法としては、種々の手法を用いることができるが、例えば以下の方法が挙げられる。

圧力計の先に注射針のような細い管を取り付け、この管をダンパー部材１５の可撓膜１５２に内部の気体が漏れ出さないように差し込み、該管の内部をダンパー室１５３の内部と連通させる。そして、このとき管の内部を通って圧力計に作用する気体の圧力を直接測定する。この方法によれば、大気圧とダンパー室１５３の内部圧力との差圧が小さくても、圧力計によって内部圧力を細かく測定することができる。なお、ダンパー部材１５の可撓膜１５２に上述した細い管を差し込む際に、可撓膜１５２が裂けてしまい、内部の気体が漏れ出す場合がある。その際には、あらかじめ差し込む場所を接着剤等の樹脂で周りを囲むように可撓膜１５２上に付与した後、上述した細い管を差し込むことによって可撓膜１５２の裂けを抑制することができる。

次に、以下においては、インクを吐出する使用温度にあるときに、可撓膜１５２とインク入口との最短の離間距離が７０μｍ以上となるようにダンパー部材１５３が配置される場合について詳述する。

共通インク室１４１からインク入口１３１ａに良好にインクを供給する観点で、インクを吐出する使用温度において少なくとも一つのインク入口１３１ａとダンパー部材１５の可撓膜１５２との間の最短の離間距離Ｄ（図２参照）が７０μｍ以上となるようにダンパー部材が配置される。上述した構成により、共通インク室１４１内のインクが使用温度まで昇温されてダンパー室１５３内の気体が膨張した際、可撓膜１５２がインク入口１３１ａ側に突出しても少なくとも一つのインク入口１３１ａとダンパー部材１５の可撓膜１５２との間の最短の離間距離Ｄ（図２参照）を７０μｍ以上とすることができる。このため、インクジェットヘッド１の駆動時においても、図２に示すように、ダンパー部材１５の可撓膜１５２と基板１３との間に、各インク入口１３１ａにインクを流入させるためのインク流路１４１ｂを確保することができる。従って、高温のインク使用時でもダンパー部材１５が各チャネル１２１へのインクの流入を阻害することはない。

また、インクを吐出する使用温度とは、ノズル１１１からインクを射出する際の共通インク室１４１内のインクの温度のことであり、常温（２５℃）よりも高い温度である。共通インク室１４１内のインクを使用温度にする手段としては、例えば、図示しないが、マニホールド１４の表面又は共通インク室１４１内にヒーターを設け、共通インク室１４１内のインクを直接加温する手段、インクタンク内のインクをヒーターによって加温し、加温されたインクタンク内のインクを共通インク室１４１に供給する手段、インクジェットヘッド１にインクを供給する供給管にヒーターを設け、インクの供給過程で加温されたインクを共通インク室１４１に供給する手段のいずれかの手段又は２つ以上の手段を組み合わせることが挙げられる。

上述したようにインクを加温する手段を設けなくても、インクジェットヘッド１は圧電素子の駆動によって少なからず発熱するため、この熱によってインクは昇温する。従って、この圧電素子の発熱によって共通インク室１４１内のインクが使用温度とされる場合もある。

可撓膜１５２は合成樹脂製フィルム等を用いることができる。合成樹脂としては、例えばＰＩ（ポリイミド）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）等等が挙げられる。可撓膜１５２の厚みは、特に限定されるものではないが、可撓膜１５２によるダンパー効果を効果的に発揮させる観点から、５０μｍ以上１５０μｍ以下とすることが好ましい。

ダンパー部材１５は、可撓膜１５２が張り付けられた面が基板１３と対面するように共通インク室１４１内に配置されている。これにより、ダンパー部材１５の可撓膜１５２は、基板１３に開口する貫通孔１３１のインク入口１３１ａと対向している。

このダンパー部材１５の平面形状は矩形状に形成されているが、円形状、楕円形状、多角形状等任意である。ダンパー部材１５の大きさは、インクマニホールド１４の開口面積よりも小さい。このため、図２に示すように、ダンパー部材１５の周囲と共通インク室１４１の内壁面との間に、インク入口１３１ａへのインク流路１４１ａが形成されている。

なお、ダンパー室１５３の内部圧力は負圧に設定されている場合、若しくは、インクを吐出する使用温度において可撓膜１５２とインク入口１３１ａとの最短の離間距離Ｄが７０μｍ以上となるようにダンパー部材１５３が配置されている場合のいずれ場合においても、ダンパー部材１５の可撓膜１５２と基板１３との間に、各インク入口１３１ａにインクを流入させるためのインク流路１４１ｂを確保し、ダンパー部材１５が各チャネル１２１へのインクの流入を阻害することを良好に防止する観点で、ダンパー部材１５の可撓膜１５２は、共通インク室１４１内のインクを吐出する使用温度にあるときに、平坦面又はインク入口１３１ａと反対の方向に凹んだ面を形成していることが好ましい。また、よりダンパー部材１５が各チャネル１２１へのインクの流入を阻害することを良好に防止する観点で、常温（２５℃）において平坦面又はインク入口１３１ａと反対の方向に凹んだ面を形成していることがより好ましい。

また、ダンパー部材１５は、共通インク室１４１内において、少なくとも一つのインク入口１３１ａとダンパー部材１５の可撓膜１５２との間の離間距離Ｄが、当該インク入口１３１ａと、当該インク入口１３１ａに連通するチャネル１２１を含むチャネル列の隣りのチャネル列におけるインク入口１３１ａとの間の距離よりも小さくなる位置に配置されることがより好ましい。隣りのチャネル列とは、図１のＹ方向に隣り合うチャネル列のことである。

また、この離間距離Ｄは、インク入口１３１ａからダンパー部材１５２の可撓膜１５２に向けた垂直の距離である。この離間距離Ｄは、搬送方向において隣り合うチャネル列におけるインク入口１３１ａ間の距離をそれぞれｄ１、ｄ２、ｄ３（図４参照）とするとき、Ｄ＜ｄ１、且つ、Ｄ＜ｄ２、且つ、Ｄ＜ｄ３であることが好ましい。

すなわち、ダンパー部材１５は、離間距離Ｄが、隣り合うチャネル列のインク入口１３１ａ、１３１ａ間の距離ｄ１、ｄ２、ｄ３のいずれとの比較でも、その距離ｄ１、ｄ２、ｄ３よりも小さくなるように共通インク室１４１内に配置されていることが好ましい。このとき、インク入口１３１ａからダンパー部材１５を見た場合、隣りのチャネル列のインク入口１３１ａまでの距離よりもダンパー部材１５の可撓膜１５２までの距離の方が近くなる。

なお、上記距離ｄ１、ｄ２、ｄ３は、一つのチャネル列内のインク入口（これをインク入口Ａとする。）と、その隣りのチャネル列内においてインク入口Ａに最も近接したインク入口（これをインク入口Ｂとする。）との間の最短距離である。この距離ｄ１、ｄ２、ｄ３は、一般には、図４に示すように、隣り合うチャネル列のインク入口Ａ、Ｂ間に形成される列間間隙の幅となる。距離ｄ１、ｄ２、ｄ３は同一の値でなくてもよい。

このようにダンパー部材１５が共通インク室１４１内に配置されることにより、チャネル１２１からインク入口１３１ａを通って共通インク室１４１内に伝播した圧力波のうち、ダンパー部材１５に向けて直進する成分を直ちに可撓膜１５２に衝突させてダンパー効果を発揮することができる。可撓膜１５２に衝突した圧力波は、ダンパー室１５３に封入されている気体の圧縮によって、可撓膜１５２が撓み変形することによって吸収される。このとき、離間距離Ｄによって規定されるインク入口１３１ａから可撓膜１５２までの直線距離は、隣りの列のインク入口１３１ａまでの距離よりも近いので、インク入口１３１ａから共通インク室１４１内に伝播した圧力波は、隣りの列のインク入口１３１ａに到達する前に可撓膜１５２によって吸収される。

従って、タンパー部材１５は、インク入口１３１ａから共通インク室１４１内に伝播した圧力波を、隣りのチャネル列のインク入口１３１ａに到達する前に吸収して低減し、共通インク室１４１を介して連通している隣り合うチャネル列のチャネル１２１に与えるクロストークの影響を低減することができる。

本実施形態に示すインクジェットヘッド１は、図２中に破線で示す直線Ｌのように、インク入口１３１ａ、インク出口１２１ａ及びノズル１１１が一直線上に配置され、この直線Ｌがダンパー部材１５と交差している。この構成によれば、チャネル１２１内で発生してインク入口１３１ａに向かう圧力波の成分をダンパー部材１５で直接吸収できるため、圧力波の吸収効果が最も高く、クロストークの影響を低減する効果が顕著に得られるために好ましい。

ダンパー部材１５をインク入口１３１ａから所定の離間距離Ｄをおいて配置させる手段は特に問わない。例えば図５に示すように、ダンパー部材１５の可撓膜１５２側の面に適宜数の脚部１５４を突設しておくことが挙げられる。この脚部１５４を基板１３に当接させれば、脚部１５４の突出高さによって離間距離Ｄを容易に規定することができる。脚部はダンパーフレーム１５１の側面に設けてもよいし、基板１３側に突設してもよい。

その他、図示しないが、ダンパー部材１５と共通インク室１４１の内壁面との間に支柱を架け渡して、ダンパー部材１５を基板１３から所定の離間距離Ｄとなるように支持してもよい。

ところで、本実施形態に示すダンパー部材１５は、可撓膜１５２によって、基板１３に形成されている全ての貫通孔１３１のインク入口１３１ａを覆うことができる大きさに形成されている。すなわち、図１に示すように、インク入口１３１ａが存在する基板１３の面１３ａに垂直な方向からダンパー部材１５を該面１３ａに対して投影したとき、ダンパー部材１５がインク入口１３１ａの全てを包含している。これにより、全てのチャネル１２１からの圧力波をダンパー部材１５によって減衰させることができる。また、チャネル１２１毎に圧力波の吸収性能がばらつくことを低減できる。このため、クロストークの影響や温度分布の影響の低減効果を各チャネル１２１間で均一化できるために好ましい態様である。

このときのダンパー部材１５は、可撓膜１５２が平坦面であると仮定した場合に、該可撓膜１５が基板１３の面１３ａと平行であると、全てのチャネル１２１に対して均等にダンパー効果を発揮することができるためにさらに好ましい。

しかし、本発明において、ダンパー部材１５は、少なくとも一つのインク入口１３１ａと可撓膜１５２との間の離間距離Ｄが、当該インク入口１３１ａと、当該インク入口１３１ａに連通するチャネル１２１を含むチャネル列の隣りのチャネル列におけるインク入口１３１ａとの間の距離よりも小さくなる位置に配置されていれば、当該インク入口１３１ａからの圧力波をダンパー効果によって減衰させ、隣接チャネル１２１へ与えるクロストークの影響を低減する効果を得ることができる。

もちろん、ダンパー部材１５によって隣りのインク入口１３１ａに到達する前に圧力波が減衰されるインク入口１３１ａの数が多い程好ましい。すなわち、インク入口１３１ａとダンパー部材１５の可撓膜１５２との間の離間距離Ｄが、隣りのチャネル列におけるインク入口１３１ａとの間の距離よりも小さくなるように配置されるインク入口１３１ａの数の割合が、全てのインク入口１３１ａの数の９０％以上となるように、ダンパー部材１５が配置されることが、クロストークの影響を低減する観点からは好ましい。

なお、ダンパー部材１５の可撓膜１５２が、インクを吐出する使用温度の環境下でも凹んだ湾曲面を形成している場合、インク入口１３１ａと可撓膜１５２との間の離間距離Ｄは、可撓膜１５２の最も凹んだ部位と、この部位に最も近いインク入口１３１ａとの間の距離によって規定することが好ましい。これによって、どのインク入口１３１ａでも、それと隣接するチャネル列のインク入口１３１ａとの間の距離よりも可撓膜１５２までの距離の方が近くなり、隣接する列間のクロストークの影響を低減する効果をより顕著に得ることができる。

（ダンパー部材の製造方法）
次に、内部の圧力が負圧となるダンパー部材１５を製造する方法の一例について説明する。

ダンパー部材１５は、ダンパーフレーム１５１と可撓膜１５２によって画成される内部のダンパー室１５３の圧力を負圧にする負圧形成工程を経て製造される。

この負圧形成工程の一例としては、図６に示すように、内部が所定の圧力（目的とするダンパー室１５３の圧力）となるように減圧された減圧チャンバー１００内で、ダンパーフレーム１５１と平坦状の可撓膜１５２とを貼り合せる工程が挙げられる。

すなわち、所定の圧力に減圧された減圧チャンバー１００内で、ダンパーフレーム１５１の開口面１５１ａに、該開口面１５１ａを塞ぐように可撓膜１５２を貼り合せる。これにより、ダンパーフレーム１５１と可撓膜１５２によって画成される内部のダンパー室１５３に、減圧チャンバー１００内の減圧された気体が封入され、内部の圧力が負圧となるダンパー部材１５を得ることができる。

可撓膜１５２は接着剤又は両面テープを用いて貼り合せることができる。接着剤によって接着する場合は、減圧状態の減圧チャンバー１００内で接着剤を硬化させる。また、両面テープで貼着する場合は、貼り合せた後に減圧チャンバー１００から取り出せばよい。

減圧チャンバー１００から大気圧下に取り出されたダンパー部材１５は、ダンパー室１５３の圧力が負圧であることにより、可撓膜１５２が凹んだ湾曲面を形成する。このダンパー部材１５がインクジェットヘッド１の共通インク室１４１内に配置された後、共通インク室１４１内のインクが使用温度まで昇温されると、ダンパー室１５３の気体は膨張する。膨張後の可撓膜１５２は、ダンパー室１５３の負圧の程度と可撓膜１５２の可撓性の程度に応じて突出し、平坦面又は凹んだ湾曲面を形成する。

この方法によれば、ダンパー室１５３が所定の負圧に設定されたダンパー部材１５を簡単に製造することができる。負圧は減圧チャンバー１００内の圧力によって規定されるため、ダンパー部材１５を大量生産する場合でも、ダンパー室１５３の圧力にバラツキのない均質なダンパー部材１５を生産することができる。

なお、負圧形成工程は、上記のように減圧チャンバー１００を用いずに、大気圧下で行うこともできる。

例えば、図示しないが、ダンパーフレーム１５１の開口面１５１ａの周縁部に接着剤を塗布して接着剤層を形成した後、可撓膜１５２を貼り合せる。そして、接着剤層が硬化する前に、ダンパーフレーム１５１と可撓膜１５２との間の接着剤層に、注射針等の中空状の微細な管部材を差し込み、シリンジや吸引ポンプ等の適宜の減圧手段を用いて、ダンパーフレーム１５１と可撓膜１５２によって画成される内部の気体を、管部材を通して引き込む。これによりダンパー室１５３を負圧にすることができる。所定量の気体を引き込んだ後、管部材を引き抜けば、硬化前の接着剤層が流動して管部材による穴は塞がれ、ダンパー室１５３に負圧の気体が封入される。

この方法によれば、減圧チャンバー等の大掛かりな装置を必要としないため、より簡易に製造することができる。

（インクジェットヘッドの第２の実施形態）
図７は本発明に係るインクジェットヘッドの第２の実施形態の一例を示す断面図である。

このインクジェットヘッド２は、ヘッド基板２１と配線基板２２とが接着樹脂層２３によって積層一体化されている。配線基板２２の上面には、上述したインクマニホールド１４と同様の箱型形状のインクマニホールド２４が接合されている。このインクマニホールド２４と配線基板２２との間で、内部にインクが貯留される共通インク室２４１が形成されている。そして、この共通インク室２４１内にダンパー部材２５が配置されている。

ヘッド基板２１は、図中下層側から、Ｓｉ（シリコン）基板によって形成されたノズルプレート２１１、ガラス基板によって形成された中間プレート２１２、Ｓｉ（シリコン）基板によって形成された圧力室プレート２１３、ＳｉＯ_２薄膜によって形成された振動板２１４と有している。ノズルプレート２１１には下面にノズル２１１ａが開口している。

圧力室プレート２１３には、インクを収容する圧力室２１３ａが形成されている。圧力室２１３ａの上壁は振動板２１４によって構成され、下壁は中間プレート２１２によって構成されている。中間プレート２１２には、圧力室２１３ａの内部とノズル２１１ａとを連通する連通路２１２ａが貫通形成されている。

振動板２１４の上面には、各圧力室２１３ａに１対１に対応してアクチュエータ２１５が積層されている。アクチュエータ２１５は、薄膜ＰＺＴ等の圧電素子からなるアクチュエータ本体が、駆動電極としての上部電極と下部電極とで挟まれた構造をしており、その下部電極側が振動板２１４の上面に配置されている。

配線基板２２は、各アクチュエータ２１５に対して所定電圧の駆動信号を印加するための配線が形成された基板であり、その端部にＦＰＣ等の外部配線部材２６がＡＣＦ（異方性導電フィルム）によって電気的に接続されている。

接着樹脂層２３は、例えば熱硬化性の感光性接着樹脂シートによって形成され、ヘッド基板２１と配線基板２２との間に介在されることによって、両基板２１、２２を積層一体化している。この接着樹脂層２３によって両基板２１、２２の間には該接着樹脂層２３の厚み分の間隔が設けられている。接着樹脂層２３は、アクチュエータ２１５及びその周囲に相当する領域が露光、現像によって除去されている。各アクチュエータ２１５は、この接着樹脂層２３が除去された空間内にそれぞれ収容されている。

接着樹脂層２３には、上下に貫通する貫通孔２３１が各圧力室２１３ａの数に対応して形成されている。各貫通孔２３１の一端（上端）は、配線基板２２に形成されているインク供給路２２１と連通し、他端（下端）は、振動板２１４に形成された開口部２１４ａを通して圧力室２１３ａの内部と連通している。インク供給路２２１は配線基板２２の上面に開口している。この開口部は共通インク室２４１内に対面しており、共通インク室２４１内のインクを各圧力室２１３ａ内に供給するインク入口２２１ａとして機能している。

このインクジェットヘッド２は、共通インク室２４１からインク入口２２１ａを介して圧力室２１３ａ内にインクが供給される。そして、外部配線部材２６からアクチュエータ２１５に駆動信号が印加されると、アクチュエータ２１５の変形動作によって振動板２１４が振動し、圧力室２１３ａ内に吐出のための圧力変化が付与され、該圧力室２１３ａ内のインクが連通路２１２ａを通ってノズル２１１ａから吐出される。

このインクジェットヘッド２は、複数の圧力室２１３ａが並設されることによって圧力室２１３ａの列を形成し、その圧力室２１３ａの列が複数配列されることによって複数列、好ましくは３列以上の圧力室２１３ａを備えている。このため、各列の圧力室２１３ａに対応するインク入口２２１ａが共通インク室２４１内に臨んでいる。

ダンパー部材２５は、上述した第１の実施形態におけるダンパー部材１５と同様に、ダンパーフレーム２５１と可撓膜２５２とを有し、これらダンパーフレーム２５１と可撓膜２５２とによって画成される内部によってダンパー室２５３が形成されている。このダンパー室２５３内の圧力は負圧に設定されている。その他のダンパー部材２５の具体的構成は、上述したダンパー部材１５と同一であるため、その詳細については第１の実施形態におけるダンパー部材１５の説明を援用し、ここでは省略する。

そして、このダンパー部材２５は、上述したダンパー部材１５と同様に、少なくとも一つのインク入口２２１ａと可撓膜２５２との間の離間距離が、当該インク入口１３１ａと、当該インク入口１３１ａに連通するチャネル１２１を含むチャネル列の隣りのチャネル列におけるインク入口１３１ａとの間の距離よりも小さくなる位置に配置することができる。

また、ダンパー部材２５は、上述したダンパー部材１５と同様に、共通インク室２４１内のインクを吐出する使用温度にあるときに、可撓膜２５２とインク入口２２１ａの離間距離が７０μｍ以上となるように配置することもできる。

このインクジェットヘッド２においても、アクチュエータ２１５を動作させると圧力室２１３ａ内に圧力波が発生し、その一部は、インク入口２２１ａから共通インク室２４１内に伝播する。しかし、この共通インク室２４１内に伝播した圧力波が隣りの列のインク入口２２１ａに到達する前に、ダンパー部材２５によって吸収することができるため、この圧力波が隣り合う列の圧力室２１３ａに影響を与えるクロストークの影響を低減することができる。このとき、ダンパー部材２５内のダンパー室２５３の圧力は負圧であるため、第１の実施形態におけるインクジェットヘッド１と同様に、高温インク使用時でもダンパー効果を発揮しつつ、可撓膜２５２が圧力室２１３ａの方向に突出してインク流路を狭めてしまうことがない効果が得られる。

１：インクジェットヘッド
１１：ノズルプレート
１１１：ノズル
１２：ヘッドチップ
１２１：チャネル（圧力室）
１２１ａ：インク出口
１２２：隔壁
１３：基板
１３ａ：面
１３１：貫通孔
１３１ａ：インク入口
１４：インクマニホールド
１４１：共通インク室
１４１ａ：インク流路
１４２：後部内壁面
１５：ダンパー部材
１５１：ダンパーフレーム
１５１ａ：開口面
１５２：可撓膜
１５３：ダンパー室
１５４：脚部
２：インクジェットヘッド
２１：ヘッド基板
２１１：ノズルプレート
２１１ａ：ノズル
２１２：中間プレート
２１２ａ：連通路
２１３：圧力室プレート
２１３ａ：圧力室
２１４：振動板
２１４ａ：開口部
２１５：アクチュエータ
２２：配線基板
２２１：インク供給路
２２１ａ：インク入口
２３：接着樹脂層
２３１：貫通孔
２４：インクマニホールド
２４１：共通インク室
２５：ダンパー部材
２５１：ダンパーフレーム
２５２：可撓膜
２５３：ダンパー室
２６：外部配線部材
１００：減圧チャンバー

Claims (17)

1. ２列以上配列された圧力室と、
   前記圧力室のインク入口を介して前記圧力室と連通する共通インク室と、
   前記共通インク室内にダンパー部材と、を有し、
   前記ダンパー部材は、ダンパーフレームと可撓膜とを有し、前記ダンパーフレームの少なくとも前記インク入口に対向する面が前記可撓膜によって形成され、前記ダンパーフレームと前記可撓膜によって画成される内部の圧力が負圧であることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記インク入口と前記可撓膜との間の離間距離が、当該インク入口と、当該インク入口に連通する前記圧力室を含む列の隣りの前記圧力室の列における前記インク入口との間の距離よりも小さくなる位置に配置されることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
3. 前記インク入口と前記可撓膜との間の離間距離が、当該インク入口と、当該インク入口に連通する前記圧力室を含む列の隣りの前記圧力室の列における前記インク入口との間の距離よりも小さくなる位置に配置される前記インク入口の数の割合は、全ての前記インク入口の数の９０％以上であることを特徴とする請求項２記載のインクジェットヘッド。
4. 前記可撓膜の厚みは、１０μｍ以上１５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１、２又は３記載のインクジェットヘッド。
5. 前記ダンパーフレームと前記可撓膜によって画成される内部の圧力は、常温において５０ｋＰａ以上大気圧未満となるように減圧されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
6. 前記インク入口が存在する面に垂直な方向から前記ダンパー部材を投影したときに、該ダンパー部材が全ての圧力室の前記インク入口を包含していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
7. 前記ダンパー部材の前記可撓膜は、前記共通インク室内のインクを吐出する使用温度にあるときに、平坦面又は凹んだ面を形成していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
8. 前記ダンパー部材の前記可撓膜は、常温において平坦面又は凹んだ面を形成していることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
9. 前記ダンパーフレームは、少なくとも一部が金属で形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
10. ２列以上配列された圧力室と、
    前記圧力室のインク入口を介して前記圧力室と連通する共通インク室と、
    前記共通インク室内にダンパー部材と、を有し、
    前記ダンパー部材は、ダンパーフレームと可撓膜とを有し、前記ダンパーフレームの少なくとも前記インク入口に対向する面が前記可撓膜によって形成され、前記共通インク室内のインクを吐出する使用温度にあるときに、前記可撓膜と前記インク入口の離間距離が７０μｍ以上となるように前記ダンパー部材が配置されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
11. 前記可撓膜との間の離間距離が、７０μｍ以上となるように配置された前記ダンパー部材に対応する前記インク入口の数の割合は、全ての前記インク入口の数の９０％以上であることを特徴とする請求項１０記載のインクジェットヘッド。
12. 前記ダンパー部材の前記可撓膜は、前記共通インク室内のインクを吐出する使用温度にあるときに、平坦面又は凹んだ面を形成していることを特徴とする請求項１０又は１１記載のインクジェットヘッド。
13. 前記ダンパー部材の前記可撓膜は常温であるときに、平坦面又は凹んだ面を形成していることを特徴とする請求項１０、１１又は１２記載のインクジェットヘッド。
14. 前記可撓膜の厚みは、５０μｍ以上１５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
15. ２列以上配列された圧力室と、
    前記圧力室へのインク入口を介して前記圧力室と連通する共通インク室と、
    前記共通インク室内のダンパー部材とを有し、
    前記ダンパー部材は、ダンパーフレームと可撓膜とを有し、前記ダンパーフレームの少なくとも前記インク入口に対向する面が前記可撓膜によって形成されるインクジェットヘッドにおける前記ダンパー部材の製造方法であって、
    前記ダンパーフレームと前記可撓膜によって画成される内部の圧力を負圧にする負圧形成工程を有することを特徴とするダンパー部材の製造方法。
16. 前記負圧形成工程は、所定の圧力に減圧された減圧チャンバー内で、前記ダンパーフレームに前記可撓膜を貼り合せることにより、前記ダンパーフレームと前記可撓膜によって画成される内部の圧力を負圧にすることを特徴とする請求項１５記載のダンパー部材の製造方法。
17. 前記負圧形成工程は、前記ダンパーフレームに前記可撓膜を接着剤層を介して貼り合せた後、前記接着剤層に中空の管部材を差し込み、前記ダンパーフレームと前記可撓膜によって画成される内部の気体を前記管部材を通して引き込むことによって、該内部の圧力を負圧にすることを特徴とする請求項１５記載のダンパー部材の製造方法。
    
    
    
    

Images