JP2020104321A - 液体噴射ヘッド、液体噴射記録装置および液体噴射ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[プリンタ1の全体構成]
図1は、本開示の一実施の形態に係る液体噴射記録装置としてのプリンタ1の概略構成例を、模式的に斜視図にて表したものである。このプリンタ1は、インクを利用して、被記録媒体としての記録紙Pに対して、画像や文字等の記録(印刷)を行うインクジェットプリンタである。
インクタンク3は、インクを内部に収容するタンクである。このインクタンク3としては、この例では図1に示したように、イエロー(Y),マゼンダ(M),シアン(C),ブラック(K)の4色のインクを個別に収容する、4種類のタンクが設けられている。すなわち、イエローのインクを収容するインクタンク3Yと、マゼンダのインクを収容するインクタンク3Mと、シアンのインクを収容するインクタンク3Cと、ブラックのインクを収容するインクタンク3Kとが設けられている。これらのインクタンク3Y,3M,3C,3Kは、筺体10内において、X軸方向に沿って並んで配置されている。
インクジェットヘッド4は、後述する複数のノズル78から記録紙Pに対して液滴状のインクを噴射(吐出)して、画像や文字等の記録を行うヘッドである。このインクジェットヘッド4としても、この例では図1に示したように、上記したインクタンク3Y,3M,3C,3Kにそれぞれ収容されている4色のインクを個別に噴射する、4種類のヘッドが設けられている。すなわち、イエローのインクを噴射するインクジェットヘッド4Yと、マゼンダのインクを噴射するインクジェットヘッド4Mと、シアンのインクを噴射するインクジェットヘッド4Cと、ブラックのインクを噴射するインクジェットヘッド4Kとが設けられている。これらのインクジェットヘッド4Y,4M,4C,4Kは、筺体10内において、Y軸方向に沿って並んで配置されている。
走査機構6は、記録紙Pの幅方向(Y軸方向)に沿って、インクジェットヘッド4を走査させる機構である。この走査機構6は、図1に示したように、Y軸方向に沿って延設された一対のガイドレール31,32と、これらのガイドレール31,32に移動可能に支持されたキャリッジ33と、このキャリッジ33をY軸方向に沿って移動させる駆動機構34と、を有している。また、駆動機構34は、ガイドレール31,32の間に配置された一対のプーリ35,36と、これらのプーリ35,36間に巻回された無端ベルト37と、プーリ35を回転駆動させる駆動モータ38と、を有している。
図2は、インク循環機構8の概略構成例を表した模式図である。インク循環機構8は、インクタンク3とインクジェットヘッド4との間でインクを循環させる機構であり、インク供給管81およびインク排出管82により構成される循環流路83と、インク供給管81に設けられた加圧ポンプ84と、インク排出管82に設けられた吸引ポンプ85とを備える。インク供給管81およびインク排出管82は、例えば、インクジェットヘッド4を支持する走査機構6の動作に追従可能な程度に可撓性を有するフレキシブルホースにより構成されている。
次に、図1に加えて図3〜図10を参照して、インクジェットヘッド4の詳細構成例について説明する。図3は、インクジェットヘッド4の詳細構成例を、斜視図で表したものである。
一対のヘッドチップ40A,40Bは互いに実質的に同一の構成を有しており、Y軸方向において流路プレート41を挟んで実質的に対称の姿勢をなすように実質的に対称の位置に設けられている。以下では、特に区別が必要のない場合は、一対のヘッドチップ40A,40Bをヘッドチップ40と総称して説明する。
アクチュエータプレート51は、X軸方向を長手方向とすると共にZ軸方向を短手方向とする、XZ面に沿って広がる板状部材である。アクチュエータプレート51は、厚さ方向(Y軸方向)において互いに異なる分極方向を有する2枚の圧電基板を積層した、いわゆるシェブロンタイプの積層基板である(後出の図6参照)。それらの圧電基板は、例えばPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等の圧電材料からなるセラミックス基板が好適に用いられる。
図9は、カバープレート52の構成の一例を表す斜視図である。カバープレート52は、X軸方向を長手方向とすると共にZ軸方向を短手方向とする、XZ面に沿って広がる板状部材である。図4,図5に示したように、カバープレート52は、アクチュエータプレート51の表面51f1に貼り合わされた表面52f1と、流路プレート41に貼り合わされた裏面52f2とを有している。カバープレート52は、例えば、アクチュエータプレート51よりも大きく、アクチュエータプレート51からZ軸方向に拡幅する部分(上端部52b)を有している。
図3に示したように、一対のヘッドチップ40A,40Bは、各々の裏面52f2同士をY方向で対向させた状態で、Y軸方向に流路プレート41を挟んで配置されている。
流路プレート41は、Y軸方向においてヘッドチップ40Aとヘッドチップ40Bとの間に挟持されている。流路プレート41は、同一の部材により一体に形成されているとよい。図3に示したように、流路プレート41は、X軸方向を長手方向としZ軸方向を短手方向とする矩形板状をなしている。Y軸方向から見て、流路プレート41の外形は、カバープレート52の外形と実質的に同じである。
図3に示したように、入口マニホールド42は、ヘッドチップ40A,40Bおよび流路プレート41のX軸方向の一端面に接合されている。入口マニホールド42には、一対の入口流路74に連通する供給路77が形成されている。供給路77における流路プレート41と反対側の端部はインク供給管81(図2参照)に接続されている。
帰還プレート43は、X軸方向を長手方向としY軸方向を短手方向とする矩形板状をなしている。帰還プレート43は、ヘッドチップ40A,40Bの下端面511,521および流路プレート41の下端面411にまとめて接合されている。すなわち、帰還プレート43は、ヘッドチップ40Aおよびヘッドチップ40Bにおける吐出チャネル54の開口54K側に配設されている。帰還プレート43は、ヘッドチップ40Aとヘッドチップ40Bとにおける吐出チャネル54の開口54Kと、ノズルプレート44の上面との間に介在するスペーサプレートである。帰還プレート43には、ヘッドチップ40A,40Bの吐出チャネル54と出口流路75との間を接続する複数の循環路76が形成されている。複数の循環路76は、第1循環路76aおよび第2循環路76bを含んでいる。複数の循環路76は、帰還プレート43をZ軸方向に貫通している。
図3に示したように、ノズルプレート44の外形は、X軸方向を長手方向としY軸方向を短手方向とする矩形板状をなしている。ノズルプレート44は、帰還プレート43の下端面に接合されている。ノズルプレート44には、ノズルプレート44をZ軸方向に貫通する複数のノズル78(噴射孔)が配列されている。複数のノズル78は、第1ノズル78aおよび第2ノズル78bを含む。複数のノズル78は、ノズルプレート44をZ軸方向に貫通している。
次に、図1〜図10に加えて図11〜図16を参照して、インクジェットヘッド4の製造方法について説明する。図11は、インクジェットヘッド4の製造方法の一例を表す流れ図である。
(A.プリンタ1の基本動作)
このプリンタ1では、以下のようにして、記録紙Pに対する画像や文字等の記録動作(印刷動作)が行われる。なお、初期状態として、図1に示した4種類のインクタンク3(3Y,3M,3C,3B)にはそれぞれ、対応する色(4色)のインクが十分に封入されているものとする。また、インクタンク3内のインクがインク循環機構8を介してインクジェットヘッド4内に充填された状態となっている。より具体的には、所定量のインクが、インク供給管81および流路プレート41を介してヘッドチップ40に供給され、液体供給路70を経て吐出チャネル54内に充填された状態となっている。
続いて、図1〜図8を参照して、インクジェットヘッド4における詳細動作(インクの噴射動作)について説明する。すなわち、本実施の形態のインクジェットヘッド4(エッジシュートタイプ)では、以下のようにして、せん断(シェア)モードを用いたインクの噴射動作が行われる。なお、以下の噴射動作はインクジェットヘッド4に搭載された駆動回路(図示せず)により実行される。
本実施の形態では、流路プレート41が、入口流路74に接続された第1流量調整部41gaおよび第2流量調整部41gbを有している。これにより、閉塞端部74m近傍の入口流路74に連通する吐出チャネル54にも、十分に厚い保護膜PFを形成することができる。以下、この作用および効果について詳細に説明する。
以上、実施の形態をいくつか挙げて本開示を説明したが、本開示はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
(1)
液体が流入する、複数の通液室と、
前記通液室に設けられた導電膜と、
前記導電膜を覆う保護膜と、
前記複数の通液室に連通され、かつ、流体の導入部と、前記流体の経路に沿って前記導入部から最も遠い位置に設けられた最遠端部を有する流路と、
前記最遠端部近傍の前記流路を前記流路の外側に接続することにより、前記最遠端部近傍の前記流路と前記通液室との間の前記流体の流れを促進する流量調整部と
を備えた液体噴射ヘッド。
(2)
前記流量調整部にも前記保護膜が設けられている
前記(1)に記載の液体噴射ヘッド。
(3)
前記流量調整部は、複数の溝により構成されている
前記(1)または前記(2)に記載の液体噴射ヘッド。
(4)
前記流量調整部は、前記液体が通過しないように構成されている
前記(1)ないし前記(3)のうちいずれか1つに記載の液体噴射ヘッド。
(5)
更に、前記流量調整部を埋める接着剤を含む
前記(1)ないし前記(4)のうちいずれか1つに記載の液体噴射ヘッド。
(6)
前記流量調整部は、
前記液体が通過しないように構成された第1流量調整部と、
前記第1流量調整部と離間して配置されるとともに、前記液体が通過可能に構成された第2流量調整部とを含む
前記(1)ないし前記(5)のうちいずれか1つに記載の液体噴射ヘッド。
(7)
前記第1流量調整部を複数有し、
前記流路から前記流路の外側に向かう方向に対して垂直方向の前記複数の前記第1流量調整部の断面積の合計は、前記流路から前記流路の外側に向かう方向に対して垂直方向の前記第2流量調整部の断面積よりも大きい
前記(6)に記載の液体噴射ヘッド。
(8)
前記液体は、前記流路を介して前記通液室に流入する
前記(1)ないし前記(7)のうちいずれか1つに記載の液体噴射ヘッド。
(9)
前記最遠端部は閉塞されている
前記(1)ないし前記(8)のうちいずれか1つに記載の液体噴射ヘッド。
(10)
前記保護膜は、パラキシリレン系樹脂材料、酸化タンタル、窒化シリコン、炭化シリコン、酸化シリコンおよびダイヤモンドライクカーボンのうちの少なくともいずれか一つを含む
前記(1)ないし前記(9)のうちいずれか1つに記載の液体噴射ヘッド。
(11)
更に、
それぞれに前記通液室が複数設けられ、互いに対向して設けられた一対のアクチュエータプレートと、
前記一対のアクチュエータプレートに交差する方向に配置されるとともに、前記通液室に連通する循環路を有する帰還プレートと、
前記一対のアクチュエータプレートの間に配置されるとともに、前記流路と、前記循環路に連通する出口流路とを有する流路プレートと、
前記流路プレートと前記一対のアクチュエータプレートとの間に設けられるとともに、前記流路および前記通液室に連通する液体供給路を有する一対のカバープレートとを含み、
前記流路プレートに前記流量調整部が設けられている
前記(1)ないし前記(10)のうちいずれか1つに記載の液体噴射ヘッド。
(12)
前記(1)ないし前記(11)のうちいずれか1つに記載の液体噴射ヘッドと、
前記液体を収容する収容部と
を備えた液体噴射記録装置。
(13)
流体の導入部を有するとともに、前記導入部から前記流体の経路に沿って最も遠い位置に設けられた最遠端部を有する流路を形成する工程と、
前記最遠端部近傍の前記流路を前記流路の外側に接続する流量調整部を形成する工程と、
導電膜を有する通液室に、前記流路を連通させる工程と、
前記通液室に前記流路を連通させた後、前記流路および前記流量調整部を用いて前記導電膜を覆う保護膜を形成する工程と
を含む液体噴射ヘッドの製造方法。
(14)
前記保護膜を形成する工程は、前記流体を前記流路から前記通液室に流入させる工程を含み、
前記流体を前記流路から前記通液室に流入させる工程では、前記流量調整部が前記最遠端部近傍の前記流路から前記通液室への前記流体の流れを促進する
前記(13)に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
(15)
前記流量調整部を形成する工程では、複数の前記流量調整部を形成し、
更に、前記保護膜を形成した後、前記複数の前記流量調整部のうちの少なくとも一部の前記流量調整部に、前記通液室に流入した液体が通過しないように処置を施す工程を含む
前記(13)または前記(14)に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
Claims (15)
- 液体が流入する、複数の通液室と、
前記通液室に設けられた導電膜と、
前記導電膜を覆う保護膜と、
前記複数の通液室に連通され、かつ、流体の導入部と、前記流体の経路に沿って前記導入部から最も遠い位置に設けられた最遠端部を有する流路と、
前記最遠端部近傍の前記流路を前記流路の外側に接続することにより、前記最遠端部近傍の前記流路と前記通液室との間の前記流体の流れを促進する流量調整部と
を備えた液体噴射ヘッド。 - 前記流量調整部にも前記保護膜が設けられている
請求項1に記載の液体噴射ヘッド。 - 前記流量調整部は、複数の溝により構成されている
請求項1または請求項2に記載の液体噴射ヘッド。 - 前記流量調整部は、前記液体が通過しないように構成されている
請求項1ないし請求項3のうちいずれか1項に記載の液体噴射ヘッド。 - 更に、前記流量調整部を埋める接着剤を含む
請求項1ないし請求項4のうちいずれか1項に記載の液体噴射ヘッド。 - 前記流量調整部は、
前記液体が通過しないように構成された第1流量調整部と、
前記第1流量調整部と離間して配置されるとともに、前記液体が通過可能に構成された第2流量調整部とを含む
請求項1ないし請求項5のうちいずれか1項に記載の液体噴射ヘッド。 - 前記第1流量調整部を複数有し、
前記流路から前記流路の外側に向かう方向に対して垂直方向の前記複数の前記第1流量調整部の断面積の合計は、前記流路から前記流路の外側に向かう方向に対して垂直方向の前記第2流量調整部の断面積よりも大きい
請求項6に記載の液体噴射ヘッド。 - 前記液体は、前記流路を介して前記通液室に流入する
請求項1ないし請求項7のうちいずれか1項に記載の液体噴射ヘッド。 - 前記最遠端部は閉塞されている
請求項1ないし請求項8のうちいずれか1項に記載の液体噴射ヘッド。 - 前記保護膜は、パラキシリレン系樹脂材料、酸化タンタル、窒化シリコン、炭化シリコン、酸化シリコンおよびダイヤモンドライクカーボンのうちの少なくともいずれか一つを含む
請求項1ないし請求項9のうちいずれか1項に記載の液体噴射ヘッド。 - 更に、
それぞれに前記通液室が複数設けられ、互いに対向して設けられた一対のアクチュエータプレートと、
前記一対のアクチュエータプレートに交差する方向に配置されるとともに、前記通液室に連通する循環路を有する帰還プレートと、
前記一対のアクチュエータプレートの間に配置されるとともに、前記流路と、前記循環路に連通する出口流路とを有する流路プレートと、
前記流路プレートと前記一対のアクチュエータプレートとの間に設けられるとともに、前記流路および前記通液室に連通する液体供給路を有する一対のカバープレートとを含み、
前記流路プレートに前記流量調整部が設けられている
請求項1ないし請求項10のうちいずれか1項に記載の液体噴射ヘッド。 - 請求項1ないし請求項11のうちいずれか1項に記載の液体噴射ヘッドと、
前記液体を収容する収容部と
を備えた液体噴射記録装置。 - 流体の導入部を有するとともに、前記導入部から前記流体の経路に沿って最も遠い位置に設けられた最遠端部を有する流路を形成する工程と、
前記最遠端部近傍の前記流路を前記流路の外側に接続する流量調整部を形成する工程と、
導電膜を有する通液室に、前記流路を連通させる工程と、
前記通液室に前記流路を連通させた後、前記流路および前記流量調整部を用いて前記導電膜を覆う保護膜を形成する工程と
を含む液体噴射ヘッドの製造方法。 - 前記保護膜を形成する工程は、前記流体を前記流路から前記通液室に流入させる工程を含み、
前記流体を前記流路から前記通液室に流入させる工程では、前記流量調整部が前記最遠端部近傍の前記流路から前記通液室への前記流体の流れを促進する
請求項13に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。 - 前記流量調整部を形成する工程では、複数の前記流量調整部を形成し、
更に、前記保護膜を形成した後、前記複数の前記流量調整部のうちの少なくとも一部の前記流量調整部に、前記通液室に流入した液体が通過しないように処置を施す工程を含む
請求項13または請求項14に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
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