JP2023058856A - ヘッドチップ、液体噴射ヘッド、液体噴射記録装置及びヘッドチップの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】チャネルの微細化、狭ピッチ化に対応した上で、チャネルの内面に保護膜を均一に形成することができるヘッドチップ、液体噴射ヘッド、液体噴射記録装置及びヘッドチップの製造方法を提供する。【解決手段】本開示の一態様に係るヘッドチップにおいて、吐出チャネルが複数配列されたアクチュエータプレートと、吐出チャネルの内面に形成された共通電極と、吐出チャネルの内面において共通電極を覆うように設けられた第1保護膜と、複数の吐出チャネル内に各別に連通する吐出用連通孔及び吐出側導入口を有し、アクチュエータプレートのうち吐出チャネルが開口するチャネル開口面に向かい合って設けられた中間プレートと、インクを吐出する複数のノズル孔を有し、吐出用連通孔がノズル孔に各別に連通し、かつ吐出側導入口を閉塞した状態で、中間プレートに対してアクチュエータプレートとは反対側に設けられたノズルプレートと、を備えている。【選択図】図6
Description
本開示は、ヘッドチップ、液体噴射ヘッド、液体噴射記録装置及びヘッドチップの製造方法に関する。
インクジェットプリンタに搭載されるヘッドチップは、複数のチャネルを有するアクチュエータプレートと、アクチュエータプレートに接合されたノズルプレートと、を備えている。ノズルプレートには、複数のチャネルに各別に連通する複数のノズル孔が形成されている。アクチュエータプレートにおいて、チャネルの内面には電極が形成されている。下記特許文献1に示されるように、チャネルの内面には、絶縁性を有する保護膜が形成される。この構成によれば、電極が保護膜に覆われることで、導電性インクを用いる場合であっても、チャネル内においてインクを介して電極が短絡することを抑制できると考えられる。
近年では、チャネルの微細化や狭ピッチ化に伴い、アクチュエータプレート(チャネル)とノズルプレート(ノズル孔)との位置ずれの許容代が小さくなっている。例えばアクチュエータプレートに対するノズルプレートの接合位置がチャネルの配列方向にずれると、吐出特性の低下やインクのリーク等に繋がる可能性がある。
下記特許文献2には、アクチュエータプレート及びノズルプレートの間に中間プレートを配置する構成が開示されている。中間プレートには、チャネル及びノズル孔の双方に連通する連通孔が形成されている。連通孔は、チャネルの配列方向においてチャネル及びノズル孔よりも大きく形成されている。この構成によれば、連通孔を通じてチャネルとノズル孔とを連通させることで、チャネルとノズル孔とを直接連通させる場合に比べ、チャネルとノズル孔との位置ずれの許容代を大きくできると考えられる。
中間プレートを採用する構成において、連通孔とチャネルとの位置精度を確保するためには、中間プレートをアクチュエータプレートに接合した後に連通孔を形成することが好ましいと考えられる。
この場合、従来技術にあっては、連通孔を通じて保護膜の形成材料をチャネル内に効果的に導入することが難しかった。その結果、チャネルの内面において、保護膜の膜厚を十分に確保できない箇所が生じる可能性があった。
一方、中間プレートをアクチュエータプレートに接合する前に保護膜を形成する場合には、中間プレートをアクチュエータプレートに接合した後、連通孔として中間プレートを貫通させる際に、保護膜にダメージが及ぶ可能性があった。
この場合、従来技術にあっては、連通孔を通じて保護膜の形成材料をチャネル内に効果的に導入することが難しかった。その結果、チャネルの内面において、保護膜の膜厚を十分に確保できない箇所が生じる可能性があった。
一方、中間プレートをアクチュエータプレートに接合する前に保護膜を形成する場合には、中間プレートをアクチュエータプレートに接合した後、連通孔として中間プレートを貫通させる際に、保護膜にダメージが及ぶ可能性があった。
本開示は、チャネルの微細化、狭ピッチ化に対応した上で、チャネルの内面に保護膜を均一に形成することができるヘッドチップ、液体噴射ヘッド、液体噴射記録装置及びヘッドチップの製造方法を提供する。
上記課題を解決するために、本開示は以下の態様を採用した。
(1)本開示の一態様に係るヘッドチップは、第1方向に延びる噴射チャネルが前記第1方向に交差する第2方向に複数配列されたアクチュエータプレートと、前記噴射チャネルの内面に形成された第1電極と、前記噴射チャネルの内面において前記第1電極を覆うように設けられた第1保護膜と、複数の前記噴射チャネル内に各別に連通する第1連通孔及び第2連通孔を有し、前記アクチュエータプレートのうち前記噴射チャネルが開口するチャネル開口面に向かい合って設けられた中間プレートと、液体を噴射する複数の噴射孔を有し、前記第1連通孔が前記噴射孔に各別に連通し、かつ前記第2連通孔を閉塞した状態で、前記中間プレートに対して前記アクチュエータプレートとは反対側に設けられた噴射孔プレートと、を備えている。
(1)本開示の一態様に係るヘッドチップは、第1方向に延びる噴射チャネルが前記第1方向に交差する第2方向に複数配列されたアクチュエータプレートと、前記噴射チャネルの内面に形成された第1電極と、前記噴射チャネルの内面において前記第1電極を覆うように設けられた第1保護膜と、複数の前記噴射チャネル内に各別に連通する第1連通孔及び第2連通孔を有し、前記アクチュエータプレートのうち前記噴射チャネルが開口するチャネル開口面に向かい合って設けられた中間プレートと、液体を噴射する複数の噴射孔を有し、前記第1連通孔が前記噴射孔に各別に連通し、かつ前記第2連通孔を閉塞した状態で、前記中間プレートに対して前記アクチュエータプレートとは反対側に設けられた噴射孔プレートと、を備えている。
本態様によれば、中間プレートが設けられた状態で噴射チャネル内に第1保護膜を成膜するにあたって、第1連通孔に加えて第2連通孔を通じて第1保護膜の形成材料を導入できる。これにより、噴射チャネル内に第1保護膜を均一に形成し易い。
この場合、第1保護膜が形成されたアクチュエータプレートに対して中間プレートを接合し、後加工として第1連通孔を形成する場合に比べ、第1連通孔の形成時に第1保護膜等にダメージが及ぶことを抑制できる。
その結果、噴射チャネルの微細化、狭ピッチ化に対応した上で、噴射チャネルの内面に第1保護膜を均一に形成することができ、第1電極を保護できる。
この場合、第1保護膜が形成されたアクチュエータプレートに対して中間プレートを接合し、後加工として第1連通孔を形成する場合に比べ、第1連通孔の形成時に第1保護膜等にダメージが及ぶことを抑制できる。
その結果、噴射チャネルの微細化、狭ピッチ化に対応した上で、噴射チャネルの内面に第1保護膜を均一に形成することができ、第1電極を保護できる。
(2)上記(1)の態様に係るヘッドチップにおいて、前記チャネル開口面は、前記アクチュエータプレートのうち前記第1方向から見て前記第2方向に交差する第3方向の第1側を向き、前記アクチュエータプレートのうち前記第3方向における前記第1側と反対側である第2側を向く面には、前記噴射チャネル内に連通する液体流路を有するカバープレートが設けられ、前記第2連通孔は、前記第1方向において前記液体流路と前記第1連通孔との間に位置する部分で前記噴射チャネル内に連通していることが好ましい。
カバープレート及び中間プレートが積層された状態で第1保護膜を成膜すると、第2連通孔が形成されていない場合には、第1連通孔及び液体流路を通じて噴射チャネル内に第1保護膜の形成材料が導入される。この際、噴射チャネル内において、第1連通孔と液体流路との中間部分には、第1保護膜が到達し難い。そのため、噴射チャネル内において、第1連通孔と液体流路との中間部分は、膜厚最小部分として、第1保護膜の膜厚が確保し難い。
そこで、本態様のように、第1方向において液体流路と第1連通孔との間に位置する部分に第2連通孔を設けることで、膜厚最小部分の膜厚を増加できる。そのため、噴射チャネルの内面に第1保護膜を均一に形成できる。
カバープレート及び中間プレートが積層された状態で第1保護膜を成膜すると、第2連通孔が形成されていない場合には、第1連通孔及び液体流路を通じて噴射チャネル内に第1保護膜の形成材料が導入される。この際、噴射チャネル内において、第1連通孔と液体流路との中間部分には、第1保護膜が到達し難い。そのため、噴射チャネル内において、第1連通孔と液体流路との中間部分は、膜厚最小部分として、第1保護膜の膜厚が確保し難い。
そこで、本態様のように、第1方向において液体流路と第1連通孔との間に位置する部分に第2連通孔を設けることで、膜厚最小部分の膜厚を増加できる。そのため、噴射チャネルの内面に第1保護膜を均一に形成できる。
(3)上記(2)の態様に係るヘッドチップにおいて、前記噴射チャネルは、前記第1方向の中央部において前記チャネル開口面に開口する貫通部と、前記貫通部に対して前記第1方向における少なくとも第1側端部に連なり、前記中央部から離れるに従い前記第3方向の深さが浅くなる切り上がり部と、を備え、前記液体流路は、前記第3方向から見て前記切り上がり部と重なり合う位置で前記噴射チャネル内に連通し、前記第2連通孔は、前記液体流路と前記第1連通孔との間の領域において前記第1方向の中心に対して前記液体流路側に位置していることが好ましい。
例えば、切り上がり部は、貫通部に比べて噴射チャネルの流路断面積が小さく、圧力損失が比較的高くなる箇所である。そのため、第1連通孔内を通じて第1保護膜の形成材料を導入する場合において、第1保護膜の形成材料が行き渡り難い。
上記に鑑み、本態様によれば、第2連通孔を中心に対して液体流路側に第2連通孔を設けることで、膜厚最小部分に対して第1保護膜をより確実に形成できる。
例えば、切り上がり部は、貫通部に比べて噴射チャネルの流路断面積が小さく、圧力損失が比較的高くなる箇所である。そのため、第1連通孔内を通じて第1保護膜の形成材料を導入する場合において、第1保護膜の形成材料が行き渡り難い。
上記に鑑み、本態様によれば、第2連通孔を中心に対して液体流路側に第2連通孔を設けることで、膜厚最小部分に対して第1保護膜をより確実に形成できる。
(4)上記(1)から(3)何れかの態様に係るヘッドチップにおいて、前記第2連通孔における前記第2方向の寸法は、前記噴射チャネルにおける前記第2方向の寸法以下に設定されていることが好ましい。
本態様によれば、中間プレートとアクチュエータプレートとの接合後に、後加工として第2連通孔を形成した場合であっても、第2連通孔の加工時にアクチュエータプレートにダメージが及ぶことを抑制できる。
本態様によれば、中間プレートとアクチュエータプレートとの接合後に、後加工として第2連通孔を形成した場合であっても、第2連通孔の加工時にアクチュエータプレートにダメージが及ぶことを抑制できる。
(5)上記(1)から(4)何れかの態様に係るヘッドチップにおいて、前記第2連通孔は、前記第2連通孔の開口方向から見て円形状に形成されていることが好ましい。
本態様によれば、第2連通孔の内面に角部が形成されないので、第2連通孔内での気泡の滞留等を抑制できる。気泡の滞留を抑制することによって、液体の噴射時に気泡が噴射孔から排出されることを抑制できる。その結果、白抜け等の印刷不良を抑制し、高精度な印刷を行うことができる。
本態様によれば、第2連通孔の内面に角部が形成されないので、第2連通孔内での気泡の滞留等を抑制できる。気泡の滞留を抑制することによって、液体の噴射時に気泡が噴射孔から排出されることを抑制できる。その結果、白抜け等の印刷不良を抑制し、高精度な印刷を行うことができる。
(6)上記(1)から(5)何れかの態様に係るヘッドチップにおいて、前記第2連通孔の内面のうち、向かい合う部分同士の間の寸法が、前記噴射チャネルに形成される前記第1保護膜の膜厚の2倍以上であることが好ましい。
本態様によれば、第1保護膜の形成時において、噴射チャネル内への第1保護膜の導入完了前に、第2連通孔の内面に付着する第1保護膜によって第2連通孔が塞がれることを抑制できる。その結果、噴射チャネル内に確実に第1保護膜を導入することができる。
本態様によれば、第1保護膜の形成時において、噴射チャネル内への第1保護膜の導入完了前に、第2連通孔の内面に付着する第1保護膜によって第2連通孔が塞がれることを抑制できる。その結果、噴射チャネル内に確実に第1保護膜を導入することができる。
(7)上記(1)から(6)何れかの態様に係るヘッドチップにおいて、前記噴射孔プレートは、前記中間プレートに対して接着剤を介して接合され、前記第2連通孔内には、前記接着剤の一部が収容されていることが好ましい。
本態様によれば、噴射孔プレートと中間プレートとを接合する際に、余剰の接着剤が第1連通孔や噴射孔まで到達することを抑制できる。その結果、液体の流れが接着剤に阻害されることを抑制し、吐出性能の低下を抑制できる。
また、保護膜形成後における第1連通孔の実容積を減少させることができるので、ヘッドチップの使用時において第2連通孔内に気泡が滞留すること等を抑制できる。気泡の滞留を抑制することによって、液体の噴射時に気泡が噴射孔から排出されることを抑制できる。その結果、白抜け等の印刷不良を抑制し、高精度な印刷を行うことができる。
本態様によれば、噴射孔プレートと中間プレートとを接合する際に、余剰の接着剤が第1連通孔や噴射孔まで到達することを抑制できる。その結果、液体の流れが接着剤に阻害されることを抑制し、吐出性能の低下を抑制できる。
また、保護膜形成後における第1連通孔の実容積を減少させることができるので、ヘッドチップの使用時において第2連通孔内に気泡が滞留すること等を抑制できる。気泡の滞留を抑制することによって、液体の噴射時に気泡が噴射孔から排出されることを抑制できる。その結果、白抜け等の印刷不良を抑制し、高精度な印刷を行うことができる。
(8)上記(1)から(7)何れかの態様に係るヘッドチップにおいて、前記アクチュエータプレートのうち、前記第2方向で隣り合う前記噴射チャネル同士の間に位置する部分に形成されるとともに、液体が充填されない非噴射チャネルと、前記非噴射チャネルの内面に形成された第2電極と、前記非噴射チャネルの内面において前記第2電極を覆うように設けられた第2保護膜と、を備え前記中間プレートには、前記非噴射チャネル内に連通する第3連通孔が形成されていることが好ましい。
本態様によれば、第3連通孔を通じて非噴射チャネル内に第2保護膜の形成材料を導入することができる。そのため、非噴射チャネル内に第2保護膜を均一に形成し易い。
本態様によれば、第3連通孔を通じて非噴射チャネル内に第2保護膜の形成材料を導入することができる。そのため、非噴射チャネル内に第2保護膜を均一に形成し易い。
(9)上記(8)の態様に係るヘッドチップにおいて、前記非噴射チャネルは、前記アクチュエータプレートのうち前記第1方向で第1側を向く端面上で開放され、前記第3連通孔は、前記非噴射チャネルのうち前記第1方向における前記第1側と反対側である第2側の端部において前記非噴射チャネル内に連通していることが好ましい。
カバープレート及び中間プレートが積層された状態で第2保護膜を成膜すると、第3連通孔が形成されていない場合には、アクチュエータプレートのうち第1方向の第1側を向く端面に形成された端面開口部を通じて非噴射チャネル内に第2保護膜の形成材料が導入される。この際、非噴射チャネル内において、第1方向の第2側に位置する端部には、第2保護膜が到達し難い。そのため、非噴射チャネル内において、第1方向の第2側に位置する端部は、膜厚最小部分として、第2保護膜の膜厚が確保し難い。
本態様によれば、非噴射チャネルのうち第1方向の第2側に位置する端部に第3連通孔を設けることで、膜厚最小部分に対しても第2保護膜を成膜することができる。
カバープレート及び中間プレートが積層された状態で第2保護膜を成膜すると、第3連通孔が形成されていない場合には、アクチュエータプレートのうち第1方向の第1側を向く端面に形成された端面開口部を通じて非噴射チャネル内に第2保護膜の形成材料が導入される。この際、非噴射チャネル内において、第1方向の第2側に位置する端部には、第2保護膜が到達し難い。そのため、非噴射チャネル内において、第1方向の第2側に位置する端部は、膜厚最小部分として、第2保護膜の膜厚が確保し難い。
本態様によれば、非噴射チャネルのうち第1方向の第2側に位置する端部に第3連通孔を設けることで、膜厚最小部分に対しても第2保護膜を成膜することができる。
(10)上記(8)又は(9)の態様に係るヘッドチップにおいて、前記非噴射チャネルは、前記噴射チャネルのうち前記チャネル開口面上に開口するチャネル開口部よりも前記第1方向に突出する突出部を備え、前記第3連通孔は、前記第2方向で隣り合う前記非噴射チャネルの前記突出部同士の間を横断して前記第2方向に延びるとともに、前記突出部を通じて隣り合う前記非噴射チャネル内にまとめて連通していることが好ましい。
本態様によれば、隣り合う非噴射チャネル間で第3連通孔を共用できる。そのため、隣り合う非噴射チャネル毎に第3連通孔を設ける構成に比べて製造効率を向上させることができる。
本態様によれば、隣り合う非噴射チャネル間で第3連通孔を共用できる。そのため、隣り合う非噴射チャネル毎に第3連通孔を設ける構成に比べて製造効率を向上させることができる。
(11)本開示の一態様に係る液体噴射ヘッドは、上記(1)から(10)の何れかの態様に係るヘッドチップを備えている。
本態様によれば、上記態様に係るヘッドチップを備えているため、高品質で信頼性に優れた液体噴射ヘッドを提供できる。
本態様によれば、上記態様に係るヘッドチップを備えているため、高品質で信頼性に優れた液体噴射ヘッドを提供できる。
(12)本開示の一態様に係る液体噴射記録装置は、上記(11)の態様に係る液体噴射ヘッドを備えている。
本態様によれば、高品質で信頼性に優れた液体噴射記録装置を提供できる。
本態様によれば、高品質で信頼性に優れた液体噴射記録装置を提供できる。
(13)本開示の一態様に係るヘッドチップの製造方法は、第1方向に延びる噴射チャネルが前記第1方向に交差する第2方向に複数配列されたアクチュエータプレートと、前記噴射チャネルの内面に形成された第1電極と、前記噴射チャネルの内面において前記第1電極を覆うように設けられた第1保護膜と、前記アクチュエータプレートのうち前記噴射チャネルが開口するチャネル開口面に向かい合って設けられた中間プレートと、を備えた液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記中間プレートに対して、複数の前記噴射チャネル内に各別に連通する第1連通孔及び第2連通孔を形成する連通孔形成工程と、前記中間プレートが前記アクチュエータプレートに積層された状態で、前記第1連通孔及び前記第2連通孔を通じて前記噴射チャネル内に前記第1保護膜を形成する保護膜形成工程と、液体を噴射する複数の噴射孔を有する噴射孔プレートを、前記第1連通孔が前記噴射孔に各別に連通し、かつ前記第2連通孔が前記噴射孔プレートによって閉塞されるように、前記中間プレートに積層する噴射孔プレート積層工程と、を備えている。
(14)上記(13)の態様に係るヘッドチップの製造方法において、前記保護膜形成工程の前に、前記中間プレートを前記アクチュエータプレートに積層する中間プレート積層工程を備え、前記連通孔形成工程は、前記中間プレート積層工程の後に、前記中間プレートに前記第1連通孔を形成する第1連通工程と、前記中間プレート積層工程の前に、前記中間プレートに前記第2連通孔を形成する第2連通工程と、を備えていることが好ましい。
本態様によれば、中間プレート積層工程の前に第2連通孔を予め形成しておくことで、中間プレートの積層後、ヘッドチップが完成するまでの加工時間を短縮できる。
本態様によれば、中間プレート積層工程の前に第2連通孔を予め形成しておくことで、中間プレートの積層後、ヘッドチップが完成するまでの加工時間を短縮できる。
(15)上記(13)の態様に係るヘッドチップの製造方法において、前記保護膜形成工程の前に、前記中間プレートを前記アクチュエータプレートに積層する中間プレート積層工程を備え、前記連通孔形成工程は、前記中間プレート積層工程と前記保護膜形成工程との間に行うことが好ましい。
本態様によれば、アクチュエータプレートに中間プレートが積層された状態で、第1連通孔及び第2連通孔を形成することで、噴射チャネルと第1連通孔及び第2連通孔との位置精度を向上させることができる。
本態様によれば、アクチュエータプレートに中間プレートが積層された状態で、第1連通孔及び第2連通孔を形成することで、噴射チャネルと第1連通孔及び第2連通孔との位置精度を向上させることができる。
(16)上記(13)から(15)の何れかの態様に係るヘッドチップの製造方法において、前記噴射チャネルのうち前記チャネル開口面上に開口するチャネル開口部よりも前記第1方向に突出する突出部を有し、前記アクチュエータプレートのうち、前記第2方向で隣り合う前記噴射チャネル同士の間に位置する部分に形成されるとともに、液体が充填されない非噴射チャネルと、前記非噴射チャネルの内面に形成された第2電極と、前記非噴射チャネルの内面において前記第2電極を覆うように設けられた第2保護膜と、を備え、前記中間プレートのうち前記第2方向で隣り合う前記非噴射チャネルの前記突出部同士の間を横断して前記第2方向に延びるとともに、前記突出部を通じて隣り合う前記非噴射チャネル内にまとめて連通する第3連通孔を形成する第3連通工程と、前記保護膜形成工程の前に、前記第3連通孔が形成された前記中間プレートを前記アクチュエータプレートに積層する中間プレート積層工程を備えていることが好ましい。
本態様によれば、第3連通孔を予め形成しておくことで、中間プレートの積層後、ヘッドチップが完成するまでの加工時間を短縮できる。
本態様によれば、第3連通孔を予め形成しておくことで、中間プレートの積層後、ヘッドチップが完成するまでの加工時間を短縮できる。
本開示の一態様によれば、チャネルの微細化、狭ピッチ化に対応した上で、チャネルの内面に保護膜を均一に形成することができる。
以下、本開示に係る実施形態について図面を参照して説明する。以下で説明する実施形態や変形例において、対応する構成については同一の符号を付して説明を省略する場合がある。なお、以下の説明において、例えば「平行」や「直交」、「中心」、「同軸」等の相対的又は絶対的な配置を示す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差や同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。以下の実施形態では、インク(液体)を利用して被記録媒体に記録を行うインクジェットプリンタ(以下、単にプリンタという)を例に挙げて説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
[プリンタ1]
図1はプリンタ1の概略構成図である。
図1に示すプリンタ(液体噴射記録装置)1は、一対の搬送機構2,3と、インクタンク4と、インクジェットヘッド(液体噴射ヘッド)5と、インク循環機構6と、走査機構7と、を備えている。
図1はプリンタ1の概略構成図である。
図1に示すプリンタ(液体噴射記録装置)1は、一対の搬送機構2,3と、インクタンク4と、インクジェットヘッド(液体噴射ヘッド)5と、インク循環機構6と、走査機構7と、を備えている。
以下の説明では、必要に応じてX,Y,Zの直交座標系を用いて説明する。この場合、X方向は被記録媒体P(例えば、紙等)の搬送方向(副走査方向)に一致している。Y方向は走査機構7の走査方向(主走査方向)に一致している。Z方向は、X方向及びY方向に直交する高さ方向(重力方向)を示している。以下の説明では、X方向、Y方向及びZ方向のうち、図中矢印側をプラス(+)側とし、矢印とは反対側をマイナス(-)側として説明する。本明細書において、+Z側は重力方向の上方に相当し、-Z側は重力方向の下方に相当する。
搬送機構2,3は、被記録媒体Pを+X側に搬送する。搬送機構2,3は、例えばY方向に延びる一対のローラ11,12をそれぞれ含んでいる。
インクタンク4には、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のインクが各別に収容されている。各インクジェットヘッド5は、接続されたインクタンク4に応じてイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のインクをそれぞれ吐出可能に構成されている。
インクタンク4には、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のインクが各別に収容されている。各インクジェットヘッド5は、接続されたインクタンク4に応じてイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のインクをそれぞれ吐出可能に構成されている。
図2は、インクジェットヘッド5及びインク循環機構6の概略構成図である。
図1、図2に示すように、インク循環機構6は、インクタンク4とインクジェットヘッド5との間でインクを循環させる。具体的に、インク循環機構6は、インク供給管21及びインク排出管22を有する循環流路23と、インク供給管21に接続された加圧ポンプ24と、インク排出管22に接続された吸引ポンプ25と、を備えている。
図1、図2に示すように、インク循環機構6は、インクタンク4とインクジェットヘッド5との間でインクを循環させる。具体的に、インク循環機構6は、インク供給管21及びインク排出管22を有する循環流路23と、インク供給管21に接続された加圧ポンプ24と、インク排出管22に接続された吸引ポンプ25と、を備えている。
加圧ポンプ24は、インク供給管21内を加圧し、インク供給管21を通してインクジェットヘッド5にインクを送り出している。これにより、インクジェットヘッド5に対してインク供給管21側は正圧となっている。
吸引ポンプ25は、インク排出管22内を減圧し、インク排出管22内を通してインクジェットヘッド5からインクを吸引している。これにより、インクジェットヘッド5に対してインク排出管22側は負圧となっている。インクは、加圧ポンプ24及び吸引ポンプ25の駆動により、インクジェットヘッド5とインクタンク4との間を、循環流路23を通して循環可能となっている。
吸引ポンプ25は、インク排出管22内を減圧し、インク排出管22内を通してインクジェットヘッド5からインクを吸引している。これにより、インクジェットヘッド5に対してインク排出管22側は負圧となっている。インクは、加圧ポンプ24及び吸引ポンプ25の駆動により、インクジェットヘッド5とインクタンク4との間を、循環流路23を通して循環可能となっている。
図1に示すように、走査機構7は、インクジェットヘッド5をY方向に往復走査させる。走査機構7は、Y方向に延びるガイドレール28と、ガイドレール28に移動可能に支持されたキャリッジ29と、を備えている。
<インクジェットヘッド5>
インクジェットヘッド5は、キャリッジ29に搭載されている。図示の例では、複数のインクジェットヘッド5が、一つのキャリッジ29にY方向に並んで搭載されている。インクジェットヘッド5は、ヘッドチップ50(図3参照)と、インク循環機構6及びヘッドチップ50間を接続するインク供給部(不図示)と、ヘッドチップ50に駆動電圧を印加する制御部(不図示)と、を備えている。
インクジェットヘッド5は、キャリッジ29に搭載されている。図示の例では、複数のインクジェットヘッド5が、一つのキャリッジ29にY方向に並んで搭載されている。インクジェットヘッド5は、ヘッドチップ50(図3参照)と、インク循環機構6及びヘッドチップ50間を接続するインク供給部(不図示)と、ヘッドチップ50に駆動電圧を印加する制御部(不図示)と、を備えている。
<ヘッドチップ50>
図3は、ノズルプレート51を取り外した状態において、ヘッドチップ50を-Z側から見た斜視図である。図4は、ヘッドチップ50の分解斜視図である。
図3、図4に示すヘッドチップ50は、インクタンク4との間でインクを循環させるとともに、後述する吐出チャネル75における延在方向(Y方向)の中央部からインクを吐出する、いわゆる循環式サイドシュートタイプのヘッドチップ50である。ヘッドチップ50は、ノズルプレート51(図4参照)と、中間プレート52と、アクチュエータプレート53と、カバープレート54と、を備えている。ヘッドチップ50は、ノズルプレート51、中間プレート52、アクチュエータプレート53及びカバープレート54が、この順番にZ方向に積層された構成である。以下の説明では、Z方向(第3方向)のうち、ノズルプレート51からカバープレート54に向かう方向(+Z側)を上側(第3方向の第2側)とし、カバープレート54からノズルプレート51に向かう方向(-Z側)を下側(第3方向の第1側)として説明する場合がある。
図3は、ノズルプレート51を取り外した状態において、ヘッドチップ50を-Z側から見た斜視図である。図4は、ヘッドチップ50の分解斜視図である。
図3、図4に示すヘッドチップ50は、インクタンク4との間でインクを循環させるとともに、後述する吐出チャネル75における延在方向(Y方向)の中央部からインクを吐出する、いわゆる循環式サイドシュートタイプのヘッドチップ50である。ヘッドチップ50は、ノズルプレート51(図4参照)と、中間プレート52と、アクチュエータプレート53と、カバープレート54と、を備えている。ヘッドチップ50は、ノズルプレート51、中間プレート52、アクチュエータプレート53及びカバープレート54が、この順番にZ方向に積層された構成である。以下の説明では、Z方向(第3方向)のうち、ノズルプレート51からカバープレート54に向かう方向(+Z側)を上側(第3方向の第2側)とし、カバープレート54からノズルプレート51に向かう方向(-Z側)を下側(第3方向の第1側)として説明する場合がある。
アクチュエータプレート53は、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等の圧電材料で形成されている。アクチュエータプレート53は、例えば分極方向がZ方向で異なる2枚の圧電板を積層してなる、いわゆるシェブロン基板である。但し、アクチュエータプレート53は、分極方向がZ方向の全域で一方向な、いわゆるモノポール基板であってもよい。
図5は、アクチュエータプレート53の底面図である。
図4、図5に示すように、アクチュエータプレート53には、複数(例えば、2列)のチャネル列61,62が形成されている。本実施形態において、チャネル列61,62は、第1チャネル列61及び第2チャネル列62である。各チャネル列61,62は、X方向に延びるとともに、Y方向に間隔をあけて配列されている。
図4、図5に示すように、アクチュエータプレート53には、複数(例えば、2列)のチャネル列61,62が形成されている。本実施形態において、チャネル列61,62は、第1チャネル列61及び第2チャネル列62である。各チャネル列61,62は、X方向に延びるとともに、Y方向に間隔をあけて配列されている。
以下では、チャネル列61,62の構成について、第1チャネル列61を例にして説明する。
第1チャネル列61は、インクが充填される吐出チャネル(噴射チャネル)75と、インクが充填されない非吐出チャネル(非噴射チャネル)76と、を有している。各チャネル75,76は、Z方向から見た平面視において、それぞれY方向(第1方向)に直線状に延びるとともに、X方向(第2方向)に間隔をあけて交互に並んでいる。アクチュエータプレート53のうち、吐出チャネル75及び非吐出チャネル76間に位置する部分は、吐出チャネル75及び非吐出チャネル76間をX方向で仕切る駆動壁70(図4参照)を構成している。なお、本実施形態では、チャネル延在方向がY方向に一致する構成について説明するが、チャネル延在方向がY方向に交差していてもよい。
第1チャネル列61は、インクが充填される吐出チャネル(噴射チャネル)75と、インクが充填されない非吐出チャネル(非噴射チャネル)76と、を有している。各チャネル75,76は、Z方向から見た平面視において、それぞれY方向(第1方向)に直線状に延びるとともに、X方向(第2方向)に間隔をあけて交互に並んでいる。アクチュエータプレート53のうち、吐出チャネル75及び非吐出チャネル76間に位置する部分は、吐出チャネル75及び非吐出チャネル76間をX方向で仕切る駆動壁70(図4参照)を構成している。なお、本実施形態では、チャネル延在方向がY方向に一致する構成について説明するが、チャネル延在方向がY方向に交差していてもよい。
図6は、図5のVI-VI線に相当する断面図である。
図6に示すように、吐出チャネル75は、X方向から見た側面視において、下方に向けて凸の円弧状に形成されている。吐出チャネル75は、例えば円板状のダイサーをアクチュエータプレート53の上方(+Z側)から進入させることで形成される。具体的に、吐出チャネル75は、+Y側端部に位置する第1切り上がり部75aと、-Y側端部に位置する第2切り上がり部75bと、各切り上がり部75a,75b間に位置する吐出側貫通部75cと、を有している。
図6に示すように、吐出チャネル75は、X方向から見た側面視において、下方に向けて凸の円弧状に形成されている。吐出チャネル75は、例えば円板状のダイサーをアクチュエータプレート53の上方(+Z側)から進入させることで形成される。具体的に、吐出チャネル75は、+Y側端部に位置する第1切り上がり部75aと、-Y側端部に位置する第2切り上がり部75bと、各切り上がり部75a,75b間に位置する吐出側貫通部75cと、を有している。
各切り上がり部75a,75bは、X方向から見て曲率半径が一様な円弧状である。各切り上がり部75a,75bは、Y方向において吐出側貫通部75cから離れるに従いZ方向の深さが漸次浅くなっている。
吐出側貫通部75cは、吐出チャネル75におけるY方向の中央部で、アクチュエータプレート53をZ方向に貫通している。したがって、吐出チャネル75は、アクチュエータプレート53の上面上において吐出チャネル75の全体(切り上がり部75a,75b及び吐出側貫通部75c)が開口する上側開口部と、アクチュエータプレート53の下面(チャネル開口面)上において吐出側貫通部75cのみが開口する下側開口部(チャネル開口部)と、を有している。
吐出側貫通部75cは、吐出チャネル75におけるY方向の中央部で、アクチュエータプレート53をZ方向に貫通している。したがって、吐出チャネル75は、アクチュエータプレート53の上面上において吐出チャネル75の全体(切り上がり部75a,75b及び吐出側貫通部75c)が開口する上側開口部と、アクチュエータプレート53の下面(チャネル開口面)上において吐出側貫通部75cのみが開口する下側開口部(チャネル開口部)と、を有している。
図7は、図5のVII-VII線に相当する断面図である。
図7に示すように、非吐出チャネル76は、駆動壁70を間に挟んで吐出チャネル75とX方向で隣り合っている。非吐出チャネル76は、例えば円板状のダイサーをアクチュエータプレート53の上方から進入させることで形成される。非吐出チャネル76は、非吐出側貫通部76aと、切り上がり部76bと、を備えている。
非吐出側貫通部76aは、アクチュエータプレート53をZ方向に貫通している。すなわち、非吐出側貫通部76aは、Z方向における溝深さが一様に形成されている。非吐出側貫通部76aは、非吐出チャネル76のうち+Y側端部以外の部分を構成している。非吐出側貫通部76aは、アクチュエータプレート53のうち-Y側を向く端面上に形成された端面開口部を通じてヘッドチップ50の外部に開放されている。
切り上がり部76bは、非吐出チャネル76のうち+Y側端部を構成している。切り上がり部76bは、X方向から見て曲率半径が一様な円弧状である。切り上がり部76bは、Y方向において非吐出側貫通部76aから離れるに従いZ方向の深さが漸次浅くなっている。
図7に示すように、非吐出チャネル76は、駆動壁70を間に挟んで吐出チャネル75とX方向で隣り合っている。非吐出チャネル76は、例えば円板状のダイサーをアクチュエータプレート53の上方から進入させることで形成される。非吐出チャネル76は、非吐出側貫通部76aと、切り上がり部76bと、を備えている。
非吐出側貫通部76aは、アクチュエータプレート53をZ方向に貫通している。すなわち、非吐出側貫通部76aは、Z方向における溝深さが一様に形成されている。非吐出側貫通部76aは、非吐出チャネル76のうち+Y側端部以外の部分を構成している。非吐出側貫通部76aは、アクチュエータプレート53のうち-Y側を向く端面上に形成された端面開口部を通じてヘッドチップ50の外部に開放されている。
切り上がり部76bは、非吐出チャネル76のうち+Y側端部を構成している。切り上がり部76bは、X方向から見て曲率半径が一様な円弧状である。切り上がり部76bは、Y方向において非吐出側貫通部76aから離れるに従いZ方向の深さが漸次浅くなっている。
図6、図7に示すように、非吐出チャネル76(非吐出側貫通部76a)のY方向の寸法は、吐出チャネル75よりも大きくなっている。具体的に、非吐出側貫通部76aの+Y側端部は吐出チャネル75(吐出側貫通部75c)よりも+Y側に位置する第1突出部77を構成している。非吐出側貫通部76aの-Y側端部は吐出チャネル75(吐出側貫通部75c)よりも-Y側に位置する第2突出部78を構成している。
図5に示すように、第2チャネル列62は、第1チャネル列61と同様に吐出チャネル(噴射チャネル)75及び非吐出チャネル(非噴射チャネル)76がX方向に交互に並んだ構成である。具体的に、第2チャネル列62の吐出チャネル75及び非吐出チャネル76は、第1チャネル列61の吐出チャネル75及び非吐出チャネル76の配列ピッチに対して半ピッチずれて配列されている。したがって、本実施形態のインクジェットヘッド5では、第1チャネル列61及び第2チャネル列62の吐出チャネル75同士、並びに第1チャネル列61及び第2チャネル列62の非吐出チャネル76同士が千鳥状(互い違い)に配置されている。すなわち、隣り合うチャネル列61,62間において、吐出チャネル75及び非吐出チャネル76同士がY方向で向かい合っている。但し、各チャネル列61,62間において、吐出チャネル75同士及び非吐出チャネル76同士の配列ピッチは、適宜変更が可能である。例えば、各チャネル列61,62間において、吐出チャネル75同士及び非吐出チャネル76同士がY方向で向かい合って配置されていてもよい。
各チャネル列61,62において、吐出チャネル75は、XZ平面に対して面対称に形成されている。各チャネル列61,62において、非吐出チャネル76は、XZ平面に対して面対称に形成されている。各チャネル75,76において、それぞれの切り上がり部76b同士は、X方向から見て少なくとも一部が互いに重なり合っている。但し、各チャネル75,76の切り上がり部76b同士は、X方向から見て重なり合わなくてもよい。
アクチュエータプレート53のうち、第1チャネル列61の吐出チャネル75(吐出側貫通部75c)に対して-Y側(第2チャネル列62とは反対側)に位置する部分は、第1尾部81を構成している。
アクチュエータプレート53のうち、第2チャネル列62の吐出チャネル75に対して+Y側(第1チャネル列61とは反対側)に位置する部分は、第2尾部86を構成している。
アクチュエータプレート53のうち、第2チャネル列62の吐出チャネル75に対して+Y側(第1チャネル列61とは反対側)に位置する部分は、第2尾部86を構成している。
図8は、図4のVIII-VIII線に沿う断面図である。
図8に示すように、アクチュエータプレート53の駆動壁70のうち、各吐出チャネル75に面する内側面(吐出チャネル75の内面のうち、X方向で向かい合う面)には、共通電極95がそれぞれ形成されている。共通電極95は、Y方向における長さが吐出側貫通部75cと同等(アクチュエータプレート53の下面における吐出チャネル75の開口長と同等)とされている。共通電極95は、吐出側貫通部75cの内側面においてZ方向の全域に亘って形成されている。
図8に示すように、アクチュエータプレート53の駆動壁70のうち、各吐出チャネル75に面する内側面(吐出チャネル75の内面のうち、X方向で向かい合う面)には、共通電極95がそれぞれ形成されている。共通電極95は、Y方向における長さが吐出側貫通部75cと同等(アクチュエータプレート53の下面における吐出チャネル75の開口長と同等)とされている。共通電極95は、吐出側貫通部75cの内側面においてZ方向の全域に亘って形成されている。
図5に示すように、アクチュエータプレート53の下面には、複数の共通端子96が形成されている。共通端子96は、Y方向に沿って互いに平行に延在する帯状とされている。各共通端子96は、対応する吐出チャネル75の開口縁において一対の共通電極95にそれぞれ接続されている。各共通端子96は、対応する尾部81,86の下面上でそれぞれ終端している。
図8に示すように、アクチュエータプレート53の駆動壁70のうち、各非吐出チャネル76に面する内側面(非吐出チャネル76のうち、X方向で向かい合う面)には、個別電極97が形成されている。個別電極97は、Y方向の長さが非吐出側貫通部76aと同等とされている。個別電極97は、非吐出側貫通部76aの内側面において、Z方向の全域に亘って形成されている。
図5に示すように、尾部81,86の下面において、共通端子96よりも外側に位置する部分には、個別端子98が形成されている。個別端子98は、X方向に延びる帯状とされている。個別端子98は、吐出チャネル75を間に挟んでX方向で向かい合う非吐出チャネル76の開口縁において、吐出チャネル75を間に挟んでX方向で向かい合う個別電極97同士を接続している。なお、尾部81,86において、共通端子96と個別端子98との間に位置する部分には、区画溝99が形成されている。区画溝99は、尾部81,86において、X方向に延びている。区画溝99は、共通端子96と個別端子98とを分離している。
図8に示すように、吐出チャネル75の内面には、第1保護膜110が形成されている。第1保護膜110は、吐出チャネル75の内面全体に亘って形成されている。第1保護膜110は、共通電極95を覆っている。第1保護膜110は、例えば共通電極95とインクとの接触を抑制する。なお、第1保護膜110は、吐出チャネル75の内側面において、少なくとも共通電極95を覆っていればよい。
非吐出チャネル76の内面には、第2保護膜111が形成されている。第2保護膜111は、非吐出チャネル76の内面全体に亘って形成されている。第2保護膜111は、個別電極97を覆っている。第2保護膜111は、例えば個別電極97とインクとの接触等を抑制する。なお、第2保護膜111は、非吐出チャネル76の内側面において、少なくとも個別電極97を覆っていればよい。
保護膜110,111は、絶縁性を有する材料として、例えばパラキシリレン系樹脂材料(例えば、パリレン(登録商標))等の有機絶縁材料を含んでいる。保護膜110,111は、酸化タンタル(Ta2O5)、窒化シリコン(SiN)、炭化シリコン(SiC)、酸化シリコン(SiO2)又はダイヤモンドライクカーボン(Diamond-like carbon)等により構成されていてもよく、これらの少なくともいずれか一つを含んでいてもよい。
図6に示すように、第1尾部81の下面には、第1フレキシブルプリント基板100が圧着されている。第1フレキシブルプリント基板100は、第1尾部81の下面において、第1チャネル列61に対応する共通端子96と個別端子98に接続されている。第1フレキシブルプリント基板100は、アクチュエータプレート53の外側を通って上方に引き出されている。
第2尾部86の下面には、第2フレキシブルプリント基板101が圧着されている。第2フレキシブルプリント基板101は、第2尾部86の下面において、第2チャネル列62に対応する共通端子96と個別端子98に接続されている。第2フレキシブルプリント基板101は、アクチュエータプレート53の外側を通じて上方に引き出されている。
<カバープレート54>
図3、図4に示すように、カバープレート54は、各チャネル列61,62を閉塞するようにアクチュエータプレート53の上面に接合されている。カバープレート54において、各チャネル列61,62と対応する位置には、入口共通インク室120及び出口共通インク室121がそれぞれ形成されている。
入口共通インク室120は、例えば第1チャネル列61の+Y側端部と平面視で重なる位置に形成されている。入口共通インク室120は、例えば第1チャネル列61を跨る長さでX方向に延びるとともに、カバープレート54の上面上で開口している。
出口共通インク室121は、例えば第1チャネル列61の-Y側端部と平面視で重なる位置に形成されている。出口共通インク室121は、第1チャネル列61を跨る長さでX方向に延びるとともに、カバープレート54の上面上で開口している。
図3、図4に示すように、カバープレート54は、各チャネル列61,62を閉塞するようにアクチュエータプレート53の上面に接合されている。カバープレート54において、各チャネル列61,62と対応する位置には、入口共通インク室120及び出口共通インク室121がそれぞれ形成されている。
入口共通インク室120は、例えば第1チャネル列61の+Y側端部と平面視で重なる位置に形成されている。入口共通インク室120は、例えば第1チャネル列61を跨る長さでX方向に延びるとともに、カバープレート54の上面上で開口している。
出口共通インク室121は、例えば第1チャネル列61の-Y側端部と平面視で重なる位置に形成されている。出口共通インク室121は、第1チャネル列61を跨る長さでX方向に延びるとともに、カバープレート54の上面上で開口している。
入口共通インク室120において、第1チャネル列61の吐出チャネル75(第1切り上がり部75a)と平面視で重なる位置には、入口スリット(液体流路)125が形成されている。入口スリット125は、各吐出チャネル75と、入口共通インク室120内と、の間を各別に連通している。
出口共通インク室121において、第1チャネル列61の吐出チャネル75(第2切り上がり部75b)と平面視で重なる位置には、出口スリット(液体流路)126が形成されている。出口スリット126は、各吐出チャネル75と、出口共通インク室121内と、の間を各別に連通している。したがって、入口スリット125及び出口スリット126は、それぞれ各吐出チャネル75に連通する一方、非吐出チャネル76には連通していない。
出口共通インク室121において、第1チャネル列61の吐出チャネル75(第2切り上がり部75b)と平面視で重なる位置には、出口スリット(液体流路)126が形成されている。出口スリット126は、各吐出チャネル75と、出口共通インク室121内と、の間を各別に連通している。したがって、入口スリット125及び出口スリット126は、それぞれ各吐出チャネル75に連通する一方、非吐出チャネル76には連通していない。
<中間プレート52>
中間プレート52は、各チャネル列61,62を閉塞するようにアクチュエータプレート53の下面に接着されている。中間プレート52は、アクチュエータプレート53と同様にPZT等の圧電材料により形成されている。中間プレート52は、Z方向での厚さがアクチュエータプレート53よりも薄い。中間プレート52は、Y方向の寸法がアクチュエータプレート53よりも小さくなっている。したがって、中間プレート52に対してY方向の両側には、アクチュエータプレート53におけるY方向の両端部(尾部81,86)が露出する。アクチュエータプレート53におけるY方向の両端部において、中間プレート52から露出した部分は、第1フレキシブルプリント基板100の圧着領域として機能する。なお、中間プレート52は、圧電材料以外の材料(例えば、ポリイミドやアルミナ等の非導電材)で形成されていてもよい。
中間プレート52は、各チャネル列61,62を閉塞するようにアクチュエータプレート53の下面に接着されている。中間プレート52は、アクチュエータプレート53と同様にPZT等の圧電材料により形成されている。中間プレート52は、Z方向での厚さがアクチュエータプレート53よりも薄い。中間プレート52は、Y方向の寸法がアクチュエータプレート53よりも小さくなっている。したがって、中間プレート52に対してY方向の両側には、アクチュエータプレート53におけるY方向の両端部(尾部81,86)が露出する。アクチュエータプレート53におけるY方向の両端部において、中間プレート52から露出した部分は、第1フレキシブルプリント基板100の圧着領域として機能する。なお、中間プレート52は、圧電材料以外の材料(例えば、ポリイミドやアルミナ等の非導電材)で形成されていてもよい。
<ノズルプレート51>
図4に示すように、ノズルプレート51は、中間プレート52の下面に接着等によって固定されている。ノズルプレート51は、Y方向における幅が中間プレート52と同等になっている。本実施形態において、ノズルプレート51は、ポリイミド等の樹脂材料により厚さが50μm程度に形成されている。但し、ノズルプレート51は、樹脂材料の他、金属材料(SUSやNi-Pd等)、ガラス、シリコン等による単層構造、又は積層構造であってもよい。
図4に示すように、ノズルプレート51は、中間プレート52の下面に接着等によって固定されている。ノズルプレート51は、Y方向における幅が中間プレート52と同等になっている。本実施形態において、ノズルプレート51は、ポリイミド等の樹脂材料により厚さが50μm程度に形成されている。但し、ノズルプレート51は、樹脂材料の他、金属材料(SUSやNi-Pd等)、ガラス、シリコン等による単層構造、又は積層構造であってもよい。
ノズルプレート51には、X方向に延びるノズル列(第1ノズル列141及び第2ノズル列142)がY方向に間隔をあけて2列形成されている。
各ノズル列141,142は、ノズルプレート51をZ方向に貫通する複数のノズル孔(第1ノズル孔145及び第2ノズル孔146)を有している。各ノズル孔145,146は、それぞれX方向に間隔をあけて配置されている。各ノズル孔145,146は、例えば下方から上方に向かうに従い内径が漸次縮小するテーパ状に形成されている。図示の例において、各ノズル孔145,146の最大内径(上側開口部の内径)は、吐出チャネル75におけるX方向の寸法以上に設定されている。
各ノズル列141,142は、ノズルプレート51をZ方向に貫通する複数のノズル孔(第1ノズル孔145及び第2ノズル孔146)を有している。各ノズル孔145,146は、それぞれX方向に間隔をあけて配置されている。各ノズル孔145,146は、例えば下方から上方に向かうに従い内径が漸次縮小するテーパ状に形成されている。図示の例において、各ノズル孔145,146の最大内径(上側開口部の内径)は、吐出チャネル75におけるX方向の寸法以上に設定されている。
次に、中間プレート52の詳細について説明する。以下では、中間プレート52に形成される吐出用連通孔150、吐出側導入口151,152及び非吐出側導入口155について、第1チャネル列61を例にして説明する。
図4~図8に示すように、中間プレート52のうち、平面視で第1ノズル孔145と重なり合う位置には、吐出用連通孔150が形成されている。吐出用連通孔150は、中間プレート52をZ方向に貫通している。吐出用連通孔150は、複数の吐出チャネル75及び複数の第1ノズル孔145のうち、対応する吐出チャネル75及び第1ノズル孔145同士を各別に連通させている。すなわち、吐出用連通孔150は、吐出チャネル75(吐出側貫通部75c)の下側開口部を通じて吐出チャネル75内に連通している。一方、吐出用連通孔150は、第1ノズル孔145の上側開口部を通じて第1ノズル孔145内に連通している。したがって、各非吐出チャネル76は、第1ノズル孔145には連通しておらず、中間プレート52により下方から覆われている。
図4~図8に示すように、中間プレート52のうち、平面視で第1ノズル孔145と重なり合う位置には、吐出用連通孔150が形成されている。吐出用連通孔150は、中間プレート52をZ方向に貫通している。吐出用連通孔150は、複数の吐出チャネル75及び複数の第1ノズル孔145のうち、対応する吐出チャネル75及び第1ノズル孔145同士を各別に連通させている。すなわち、吐出用連通孔150は、吐出チャネル75(吐出側貫通部75c)の下側開口部を通じて吐出チャネル75内に連通している。一方、吐出用連通孔150は、第1ノズル孔145の上側開口部を通じて第1ノズル孔145内に連通している。したがって、各非吐出チャネル76は、第1ノズル孔145には連通しておらず、中間プレート52により下方から覆われている。
吐出用連通孔150は、Z方向の全域に亘ってY方向の寸法及びX方向の寸法が一様に形成されている。但し、吐出用連通孔150は、例えば下方に向かうにX方向の寸法が拡大するテーパ形状又は段付き形状に形成されていてもよい。
吐出用連通孔150におけるY方向の寸法は、吐出側貫通部75cにおけるY方向の寸法よりも小さく、ノズル孔145,146におけるY方向の寸法よりも大きく設定されている。但し、吐出用連通孔150におけるY方向の寸法は、吐出側貫通部75cにおけるY方向の寸法より大きくてもよい。
吐出用連通孔150におけるX方向の寸法は、ノズル孔145,146の最大内径部(上側開口部)より大きいことが好ましい。但し、吐出用連通孔150におけるX方向の寸法は、吐出チャネル75におけるX方向の寸法以下に設定されていてもよい。
吐出用連通孔150におけるY方向の寸法は、吐出側貫通部75cにおけるY方向の寸法よりも小さく、ノズル孔145,146におけるY方向の寸法よりも大きく設定されている。但し、吐出用連通孔150におけるY方向の寸法は、吐出側貫通部75cにおけるY方向の寸法より大きくてもよい。
吐出用連通孔150におけるX方向の寸法は、ノズル孔145,146の最大内径部(上側開口部)より大きいことが好ましい。但し、吐出用連通孔150におけるX方向の寸法は、吐出チャネル75におけるX方向の寸法以下に設定されていてもよい。
中間プレート52のうち、平面視で吐出側貫通部75cと重なり合う位置であって、第1ノズル孔145と重なり合わない位置には、吐出側導入口(第1吐出側導入口151及び第2吐出側導入口152)が形成されている。第1吐出側導入口151は吐出用連通孔150に対して+Y側に位置し、第2吐出側導入口152は吐出用連通孔150に対して-Y側に位置している。
第1吐出側導入口151は、第1保護膜110の形成材料を吐出チャネル75内に導入する導入口としての機能を有するとともに、中間プレート52にノズルプレート51を接合する際における接着剤の収容部としての機能を有している。第1吐出側導入口151は、平面視外形が円形状で、中間プレート52をZ方向に貫通する丸孔である。第1吐出側導入口151の上側開口部は、吐出側貫通部75cを通じて吐出チャネル75内に連通している。第1吐出側導入口151の下側開口部は、ノズルプレート51により下方から閉塞されている。第1吐出側導入口151の内径は、吐出チャネル75に形成される第1保護膜110の膜厚の2倍以上であって、吐出側貫通部75cにおけるX方向の寸法よりも小さくなっている。但し、第1吐出側導入口151の内径は、適宜変更が可能である。
図9は、図6の拡大図である。
図9に示すように、第1吐出側導入口151は、入口スリット126と吐出用連通孔150との間の領域Lのうち、Y方向の中心Oに対して第1切り上がり部75a(入口スリット126)寄りに位置する部分に設けられている。但し、第1吐出側導入口151におけるY方向の位置は、第1吐出側導入口151を設けない場合における吐出チャネル75内での第1保護膜110の膜厚分布に応じて適宜変更が可能である。例えば第1吐出側導入口151は、入口スリット126と吐出用連通孔150との間の領域Lのうち、Y方向の中心Oを含む部分に設けられていてもよい。
図9に示すように、第1吐出側導入口151は、入口スリット126と吐出用連通孔150との間の領域Lのうち、Y方向の中心Oに対して第1切り上がり部75a(入口スリット126)寄りに位置する部分に設けられている。但し、第1吐出側導入口151におけるY方向の位置は、第1吐出側導入口151を設けない場合における吐出チャネル75内での第1保護膜110の膜厚分布に応じて適宜変更が可能である。例えば第1吐出側導入口151は、入口スリット126と吐出用連通孔150との間の領域Lのうち、Y方向の中心Oを含む部分に設けられていてもよい。
第2吐出側導入口152は、第1ノズル孔145を間に挟んでY方向で対称となる位置に、第1吐出側導入口151と同等の外形で形成されている。但し、第2吐出側導入口152の位置や形状は、第1吐出側導入口151の位置や形状に関わらず適宜変更が可能である。例えば、吐出チャネル75内において、第1切り上がり部75a及び第2切り上がり部75b間で圧力損失が異なる場合には、圧力損失が大きい方に配置される吐出側導入口151,152を第1ノズル孔145からY方向に離れた位置に配置する等してもよい。また、吐出側導入口151,152は、少なくとも一つ設けられていればよい。
図7に示すように、非吐出側導入口155は、中間プレート52のうち、平面視において、中間プレート52のうち非吐出側貫通部76aに重なり合い、かつ吐出側貫通部75cと重なり合わない位置で、中間プレート52をZ方向に貫通している。具体的に、非吐出側導入口155は、中間プレート52のうち、第1吐出側導入口151に対して+Y側に位置する部分において、第1突出部77と平面視で重なり合う位置に設けられている。したがって、非吐出側導入口155は、上側開口部を通じて非吐出チャネル76(第1突出部77)内に連通している。非吐出側導入口155の下側開口部は、ノズルプレート51によって閉塞されている。なお、非吐出側導入口155は、ノズルプレート51によって閉塞されていなくてもよい。
なお、非吐出側導入口155におけるY方向の位置は、非吐出側導入口155を設けない場合における非吐出チャネル76内での第2保護膜111の膜厚分布に応じて適宜変更が可能である。例えば、非吐出チャネル76は、非吐出側貫通部76aの-Y側端部において、アクチュエータプレート53の-Y側端面上で開放される一方、非吐出側貫通部76aの+Y側端部において切り上がり部76bに連なっている。したがって、非吐出チャネル76における+Y側端部は、-Y側端部よりも流路断面積が小さく、圧力損失が比較的高くなる箇所である。そのため、非吐出チャネル76における+Y側端部は、第2保護膜111の形成材料が行き渡り難い。したがって、非吐出側導入口155は、中間プレート52のうち、第1吐出側導入口151に対して+Y側に位置する部分に設けられている。
非吐出側導入口155は、第1チャネル列61を跨る長さでX方向に直線状に延びている。したがって、非吐出側導入口155は、第1チャネル列61の各非吐出チャネル76にそれぞれ連通している。なお、非吐出側導入口155は、各非吐出チャネル76毎に設けられていてもよい。この場合、非吐出側導入口155の位置や大きさは、吐出チャネル75(吐出側貫通部75c)の位置に関わらず、適宜変更が可能である。
[プリンタ1の動作方法]
次に、上述したように構成されたプリンタ1を利用して、被記録媒体Pに文字や図形等を記録する場合について以下に説明する。
なお、初期状態として、図1に示す4つのインクタンク4にはそれぞれ異なる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4内のインクがインク循環機構6を介してインクジェットヘッド5内に充填された状態となっている。
次に、上述したように構成されたプリンタ1を利用して、被記録媒体Pに文字や図形等を記録する場合について以下に説明する。
なお、初期状態として、図1に示す4つのインクタンク4にはそれぞれ異なる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4内のインクがインク循環機構6を介してインクジェットヘッド5内に充填された状態となっている。
このような初期状態のもと、プリンタ1を作動させると、被記録媒体Pが搬送機構2,3のローラ11,12に挟み込まれながら+X側に搬送される。また、これと同時にキャリッジ29がY方向に移動することで、キャリッジ29に搭載されたインクジェットヘッド5がY方向に往復移動する。
インクジェットヘッド5が往復移動する間に、各インクジェットヘッド5よりインクを被記録媒体Pに適宜吐出させる。これにより、被記録媒体Pに対して文字や画像等の記録を行うことができる。
インクジェットヘッド5が往復移動する間に、各インクジェットヘッド5よりインクを被記録媒体Pに適宜吐出させる。これにより、被記録媒体Pに対して文字や画像等の記録を行うことができる。
ここで、各インクジェットヘッド5の動きについて、以下に詳細に説明する。
本実施形態のような循環式サイドシュートタイプのインクジェットヘッド5では、まず図2に示す加圧ポンプ24及び吸引ポンプ25を作動させることで、循環流路23内にインクを流通させる。この場合、インク供給管21を流通するインクは、入口共通インク室120及び入口スリット125を通して各吐出チャネル75内に供給される。各吐出チャネル75内に供給されたインクは、各吐出チャネル75をY方向に流通する。その後、インクは、出口スリット126を通じて出口共通インク室121に排出された後、インク排出管22を通してインクタンク4に戻される。これにより、インクジェットヘッド5とインクタンク4との間でインクを循環させることができる。
本実施形態のような循環式サイドシュートタイプのインクジェットヘッド5では、まず図2に示す加圧ポンプ24及び吸引ポンプ25を作動させることで、循環流路23内にインクを流通させる。この場合、インク供給管21を流通するインクは、入口共通インク室120及び入口スリット125を通して各吐出チャネル75内に供給される。各吐出チャネル75内に供給されたインクは、各吐出チャネル75をY方向に流通する。その後、インクは、出口スリット126を通じて出口共通インク室121に排出された後、インク排出管22を通してインクタンク4に戻される。これにより、インクジェットヘッド5とインクタンク4との間でインクを循環させることができる。
そして、キャリッジ29(図1参照)の移動によってインクジェットヘッド5の往復移動が開始されると、フレキシブルプリント基板100,101を介して電極95,97に駆動電圧が印加される。この際、個別電極97を駆動電位Vddとし、共通電極95を基準電位GNDとして各電極95,97間に駆動電圧を印加する。すると、吐出チャネル75を画成する2つ駆動壁70に厚み滑り変形が生じ、2つの駆動壁70が非吐出チャネル76側へ突出するように変形する。すなわち、各電極95,97間に電圧を印加することで、駆動壁70がZ方向の中間部分を中心にしてV字状に屈曲変形する。これにより、吐出チャネル75の容積が増大する。そして、吐出チャネル75の容積が増大したことにより、入口共通インク室120内に貯留されたインクが入口スリット125を通じて吐出チャネル75内に誘導される。吐出チャネル75の内部に誘導されたインクは、圧力波となって吐出チャネル75の内部に伝播する。圧力波がノズル孔145,146に到達したタイミングで、電極95,97間に印加した電圧をゼロにする。これにより、駆動壁70が復元し、一旦増大した吐出チャネル75の容積が元の容積に戻る。この動作によって、吐出チャネル75の内部の圧力が増加し、インクが加圧される。その結果、液滴状のインクが吐出用連通孔150及びノズル孔145,146を通って外部に吐出されることで、上述したように被記録媒体Pに文字や画像等を記録することができる。
<ヘッドチップ50の製造方法>
次に、上述したヘッドチップ50の製造方法について説明する。図10は、ヘッドチップ50の製造方法を説明するためのフローチャートである。図11~図13は、ヘッドチップ50の製造方法を説明するための工程図であって、図6に対応する断面図である。以下の説明では、便宜上、ヘッドチップ50をチップレベルで製造する場合を例にして説明する。
図10に示すように、ヘッドチップ50の製造方法は、接合前貫通工程(第2連通工程、第3連通工程)と、中間プレート接合工程(中間プレート積層工程)と、接合後貫通工程(第1連通工程)と、保護膜形成工程と、ノズルプレート接合工程と、を備えている。なお、各プレート51~54には、中間プレート接合工程以前に必要な加工は既に施しているものとする。
次に、上述したヘッドチップ50の製造方法について説明する。図10は、ヘッドチップ50の製造方法を説明するためのフローチャートである。図11~図13は、ヘッドチップ50の製造方法を説明するための工程図であって、図6に対応する断面図である。以下の説明では、便宜上、ヘッドチップ50をチップレベルで製造する場合を例にして説明する。
図10に示すように、ヘッドチップ50の製造方法は、接合前貫通工程(第2連通工程、第3連通工程)と、中間プレート接合工程(中間プレート積層工程)と、接合後貫通工程(第1連通工程)と、保護膜形成工程と、ノズルプレート接合工程と、を備えている。なお、各プレート51~54には、中間プレート接合工程以前に必要な加工は既に施しているものとする。
接合前貫通工程では、中間プレート52に対して非吐出側導入口155を形成する。具体的に、非吐出側導入口155は、中間プレート52のうち、非吐出側導入口155の形成領域に対してレーザ加工を施すことで、中間プレート52を貫通させる。なお、非吐出側導入口155は、エッチング等によって加工してもよい。接合前貫通工程において、非吐出側導入口155を形成する工程は、例えば本開示に係る第3連通工程に相当する。
図11に示すように、中間プレート接合工程では、アクチュエータプレート53とカバープレート54とが積層された積層体200に対して、予め非吐出側導入口155が形成された中間プレート52を接合する。具体的に、中間プレート52は、非吐出側導入口155と非吐出チャネル76(非吐出側貫通部76a)とが重ね合わされるように、アクチュエータプレート53の下面に対して接着剤等を介して接合する。なお、中間プレート接合工程時において、吐出用連通孔150及び吐出側導入口151,152は未だ形成されていない。
図12に示すように、接合後貫通工程では、中間プレート52に対して吐出用連通孔150及び吐出側導入口151,152を形成する。具体的に、接合後貫通工程は、中間プレート52の下面のうち、平面視で吐出チャネル75(吐出側貫通部75c)と重なり合う部分に対してレーザ加工を施すことで、中間プレート52を貫通させる。本実施形態のように、アクチュエータプレート53に中間プレート52が積層された状態で、吐出用連通孔150及び吐出側導入口151を形成することで、吐出チャネル75と吐出用連通孔150との位置精度を向上させることができる。
図13に示すように、保護膜形成工程では、吐出チャネル75に第1保護膜110を形成するとともに、非吐出チャネル76の内面に第2保護膜111を形成する。保護膜110,111は、例えば化学蒸着法(CVD)等を用いてパラキシリレン系樹脂材料を成膜することにより行う。具体的には、積層体をチャンバ(不図示)にセットした状態で、保護膜110,111の形成材料となる原料ガスを導入する。この際、吐出チャネル75には、スリット125,126や吐出用連通孔150、吐出側導入口151を通じて原料ガスが導入される(図13中矢印参照)。吐出チャネル75内に導入された原料ガスが吐出チャネル75の内面に付着することで、吐出チャネル75の内面上に第1保護膜110として堆積する。
非吐出チャネル76には、非吐出側貫通部76aや非吐出側導入口155を通じて原料ガスが導入される(図13中矢印参照)。非吐出チャネル76内に導入された原料ガスが非吐出チャネル76の内面に付着することで、第2保護膜111として堆積される。なお、吐出側導入口151,152及び非吐出側導入口155の内面には、吐出側導入口151,152及び非吐出側導入口155を通過しきれなかった保護膜の形成材料の一部が堆積してもよい。
非吐出チャネル76には、非吐出側貫通部76aや非吐出側導入口155を通じて原料ガスが導入される(図13中矢印参照)。非吐出チャネル76内に導入された原料ガスが非吐出チャネル76の内面に付着することで、第2保護膜111として堆積される。なお、吐出側導入口151,152及び非吐出側導入口155の内面には、吐出側導入口151,152及び非吐出側導入口155を通過しきれなかった保護膜の形成材料の一部が堆積してもよい。
ノズルプレート接合工程では、ノズル孔145,146が吐出用連通孔150を通じて吐出チャネル75内に連通し、かつ吐出側導入口151及び非吐出側導入口155が閉塞されるように、ノズルプレート51と中間プレート52とを貼り合わせる。なお、吐出側導入口151,152及び非吐出側導入口155内には、ノズルプレート51を接着剤により接合する際に、ノズルプレート51と中間プレート52とで押し流された余剰の接着剤が収容される。
以上により、ヘッドチップ50が製造される。
以上により、ヘッドチップ50が製造される。
なお、ヘッドチップ50は、ウエハレベルで製造してもよい。ウエハレベルで製造する場合には、まず複数のアクチュエータプレート53が連なるアクチュエータウエハと、複数のカバープレート54が連なるカバーウエハと、複数の中間プレート52が連なる中間ウエハと、を接合してウエハ接合体を形成する。その後、ウエハ接合体に対して保護膜110,111を形成した後、ウエハ接合体を切断することにより複数のヘッドチップ50が形成される。
このように、本実施形態では、複数の吐出チャネル75内に各別に連通する吐出用連通孔150及び吐出側導入口151,152が形成された中間プレート52と、吐出用連通孔150がノズル孔145,146に各別に連通し、かつ吐出側導入口151,152が閉塞された状態で中間プレート52に接合されたノズルプレート51と、を備える構成とした。
この構成によれば、中間プレート52が設けられた状態で吐出チャネル75内に第1保護膜110を成膜するにあたって、吐出用連通孔150に加えて吐出側導入口151,152を通じて第1保護膜110の形成材料を導入できる。これにより、吐出チャネル75内に第1保護膜110を均一に形成し易い。この場合、第1保護膜110が形成されたアクチュエータプレート53に対して中間プレート52を接合し、後加工として吐出用連通孔150を形成する場合に比べ、吐出用連通孔150の形成時に第1保護膜110等にダメージが及ぶことを抑制できる。
その結果、吐出チャネル75の微細化、狭ピッチ化に対応した上で、吐出チャネル75の内面に第1保護膜110を均一に形成することができ、共通電極95を保護できる。
この構成によれば、中間プレート52が設けられた状態で吐出チャネル75内に第1保護膜110を成膜するにあたって、吐出用連通孔150に加えて吐出側導入口151,152を通じて第1保護膜110の形成材料を導入できる。これにより、吐出チャネル75内に第1保護膜110を均一に形成し易い。この場合、第1保護膜110が形成されたアクチュエータプレート53に対して中間プレート52を接合し、後加工として吐出用連通孔150を形成する場合に比べ、吐出用連通孔150の形成時に第1保護膜110等にダメージが及ぶことを抑制できる。
その結果、吐出チャネル75の微細化、狭ピッチ化に対応した上で、吐出チャネル75の内面に第1保護膜110を均一に形成することができ、共通電極95を保護できる。
ところで、カバープレート54及び中間プレート52が積層された状態で第1保護膜110を成膜すると、吐出側導入口151,152が形成されていない場合には、吐出用連通孔150及びスリット125,126を通じて吐出チャネル75内に第1保護膜110の形成材料が導入される。この際、吐出チャネル75内において、吐出用連通孔150とスリット126との中間部分には、第1保護膜110が到達し難い。そのため、吐出チャネル75内において、吐出用連通孔150とスリット125,126との中間部分は、膜厚最小部分として、第1保護膜110の膜厚が確保し難い。
そこで、本実施形態では、第1吐出側導入口151(第2吐出側導入口152)は、Y方向において入口スリット125(出口スリット126)と、吐出用連通孔150と、の間に位置する部分で吐出チャネル75内に連通している構成とした。
この構成によれば、Y方向においてスリット125,126と吐出用連通孔150との間に位置する部分に吐出側導入口151,152を設けることで、膜厚最小部分の膜厚を増加できる。そのため、吐出チャネル75の内面に第1保護膜110を均一に形成できる。
そこで、本実施形態では、第1吐出側導入口151(第2吐出側導入口152)は、Y方向において入口スリット125(出口スリット126)と、吐出用連通孔150と、の間に位置する部分で吐出チャネル75内に連通している構成とした。
この構成によれば、Y方向においてスリット125,126と吐出用連通孔150との間に位置する部分に吐出側導入口151,152を設けることで、膜厚最小部分の膜厚を増加できる。そのため、吐出チャネル75の内面に第1保護膜110を均一に形成できる。
本実施形態において、第1吐出側導入口151は、入口スリット126と吐出用連通孔150との間において、Y方向の中心に対して第1切り上がり部75a寄りに位置する部分に設けられている構成とした。
例えば、吐出チャネル75内において、第1切り上がり部75a(入口スリット125)寄りに位置する部分は流路断面積が小さく、圧力損失が比較的高くなる箇所である。そのため、吐出用連通孔150内を通じて第1保護膜110の形成材料を導入する場合において、第1保護膜110の形成材料が行き渡り難い。上記に鑑み、入口スリット126と吐出用連通孔150との間の領域Lのうち、Y方向の中心Oに対して切り上がり部75a,75b(入口スリット125又は出口スリット126)寄りに位置する部分に吐出側導入口151,152を設けることで、膜厚最小部分に対して第1保護膜110をより確実に形成できる。
例えば、吐出チャネル75内において、第1切り上がり部75a(入口スリット125)寄りに位置する部分は流路断面積が小さく、圧力損失が比較的高くなる箇所である。そのため、吐出用連通孔150内を通じて第1保護膜110の形成材料を導入する場合において、第1保護膜110の形成材料が行き渡り難い。上記に鑑み、入口スリット126と吐出用連通孔150との間の領域Lのうち、Y方向の中心Oに対して切り上がり部75a,75b(入口スリット125又は出口スリット126)寄りに位置する部分に吐出側導入口151,152を設けることで、膜厚最小部分に対して第1保護膜110をより確実に形成できる。
本実施形態において、吐出側導入口151,152の内径は、吐出側貫通部75cにおけるX方向の寸法以下に設定されている構成とした。
この構成によれば、中間プレート52とアクチュエータプレート53との接合後に、後加工として吐出側導入口151,152を形成した場合であっても、吐出側導入口151,152の加工時にアクチュエータプレート53にダメージが及ぶことを抑制できる。
この構成によれば、中間プレート52とアクチュエータプレート53との接合後に、後加工として吐出側導入口151,152を形成した場合であっても、吐出側導入口151,152の加工時にアクチュエータプレート53にダメージが及ぶことを抑制できる。
本実施形態において、吐出側導入口151,152は、開口方向(Z方向)から見て円形状に形成されている構成とした。
この構成によれば、吐出側導入口151,152の内面に角部が形成されないので、吐出側導入口151,152内での気泡の滞留等を抑制できる。気泡の滞留を抑制することによって、インクの吐出時に気泡がノズル孔145、146から排出されることを抑制できる。その結果、白抜け等の印刷不良を抑制し、高精度な印刷を行うことができる。
この構成によれば、吐出側導入口151,152の内面に角部が形成されないので、吐出側導入口151,152内での気泡の滞留等を抑制できる。気泡の滞留を抑制することによって、インクの吐出時に気泡がノズル孔145、146から排出されることを抑制できる。その結果、白抜け等の印刷不良を抑制し、高精度な印刷を行うことができる。
本実施形態では、吐出側導入口151,152の内径(X方向で向かい合う部分同士の間の寸法)が、第1保護膜110の膜厚の2倍以上である構成とした。
この構成によれば、第1保護膜110の形成時において、吐出チャネル75内への第1保護膜110の導入完了前に、吐出側導入口151,152の内面に付着する第1保護膜110によって吐出側導入口151,152が塞がれることを抑制できる。その結果、吐出チャネル75内に確実に第1保護膜110の形成材料を導入することができる。
この構成によれば、第1保護膜110の形成時において、吐出チャネル75内への第1保護膜110の導入完了前に、吐出側導入口151,152の内面に付着する第1保護膜110によって吐出側導入口151,152が塞がれることを抑制できる。その結果、吐出チャネル75内に確実に第1保護膜110の形成材料を導入することができる。
本実施形態において、吐出側導入口151,152内には、接着剤の一部が収容される構成とした。
この構成によれば、ノズルプレート51と中間プレート52とを接合する際に、余剰の接着剤が吐出用連通孔150やノズル孔145,146まで到達することを抑制できる。その結果、インクの流れが接着剤に阻害されることを抑制し、吐出性能の低下を抑制できる。
また、保護膜形成後における吐出側導入口151,152の実容積を減少させることができるので、ヘッドチップ50の使用時において吐出側導入口151,152内に気泡が滞留すること等を抑制できる。気泡の滞留を抑制することによって、インクの吐出時に気泡がノズル孔145,146から排出されることを抑制できる。その結果、白抜け等の印刷不良を抑制し、高精度な印刷を行うことができる。
この構成によれば、ノズルプレート51と中間プレート52とを接合する際に、余剰の接着剤が吐出用連通孔150やノズル孔145,146まで到達することを抑制できる。その結果、インクの流れが接着剤に阻害されることを抑制し、吐出性能の低下を抑制できる。
また、保護膜形成後における吐出側導入口151,152の実容積を減少させることができるので、ヘッドチップ50の使用時において吐出側導入口151,152内に気泡が滞留すること等を抑制できる。気泡の滞留を抑制することによって、インクの吐出時に気泡がノズル孔145,146から排出されることを抑制できる。その結果、白抜け等の印刷不良を抑制し、高精度な印刷を行うことができる。
本実施形態において、中間プレート52には、非吐出チャネル76内に連通する非吐出側導入口155が形成されている構成とした。
この構成によれば、非吐出側導入口155を通じて非吐出チャネル76内に第2保護膜111の形成材料を導入することができる。そのため、非吐出チャネル76内に第2保護膜111を均一に形成し易い。
この構成によれば、非吐出側導入口155を通じて非吐出チャネル76内に第2保護膜111の形成材料を導入することができる。そのため、非吐出チャネル76内に第2保護膜111を均一に形成し易い。
ところで、カバープレート54及び中間プレート52が積層された状態で第2保護膜111を成膜すると、非吐出側導入口155が形成されていない場合には、アクチュエータプレート53のうちY方向を向く端面開口部を通じて非吐出チャネル76内に第2保護膜111の形成材料が導入される。この際、非吐出チャネル76内において、端面開口部とは反対側の端部には第2保護膜111が到達し難い。そのため、非吐出チャネル76内において、端面開口部側とは反対側の端部は、膜厚最小部分として、第2保護膜111の膜厚が確保し難い。
そこで、本実施形態では、非吐出チャネル76のうち端面開口部側とは反対側の端部に非吐出側導入口155を設けることで、膜厚最小部分に対しても第2保護膜111を成膜できる。
そこで、本実施形態では、非吐出チャネル76のうち端面開口部側とは反対側の端部に非吐出側導入口155を設けることで、膜厚最小部分に対しても第2保護膜111を成膜できる。
本実施形態において、非吐出側導入口155は、X方向で隣り合う非吐出チャネル76の第1突出部77同士の間を横断してX方向に延びるとともに、第1突出部77を通じて隣り合う非吐出チャネル76内にまとめて連通している構成とした。
この構成によれば、隣り合う非吐出チャネル76間で非吐出側導入口155を共用できる。そのため、隣り合う非吐出チャネル76毎に非吐出側導入口155を設ける構成に比べて製造効率を向上させることができる。
この構成によれば、隣り合う非吐出チャネル76間で非吐出側導入口155を共用できる。そのため、隣り合う非吐出チャネル76毎に非吐出側導入口155を設ける構成に比べて製造効率を向上させることができる。
本実施形態に係るインクジェットヘッド5及びプリンタ1は、上述したヘッドチップ50を備えているので、高品質で信頼性に優れた液体噴射ヘッドを提供できる。
本実施形態において、接合後貫通工程として、中間プレート接合工程と保護膜形成工程との間に吐出用連通孔150及び吐出側導入口151,152を形成する構成とした。
この構成によれば、アクチュエータプレート53に中間プレート52が積層された状態で、吐出用連通孔150及び吐出側導入口151,152を形成することで、吐出チャネル75と吐出用連通孔150及び吐出側導入口151,152との位置精度を向上させることができる。
この構成によれば、アクチュエータプレート53に中間プレート52が積層された状態で、吐出用連通孔150及び吐出側導入口151,152を形成することで、吐出チャネル75と吐出用連通孔150及び吐出側導入口151,152との位置精度を向上させることができる。
なお、上述した第1実施形態では、接合後貫通工程として、中間プレート接合工程の後に吐出用連通孔150及び吐出側導入口151,152を形成する方法について説明したが、この構成に限られない。接合前貫通工程において、予め吐出側導入口151,152を形成し、接合後貫通工程において、少なくとも吐出用連通孔150を形成する構成であってもよい。この構成によれば、吐出側導入口151,152を予め形成しておくことで、中間プレート52の積層後、ヘッドチップ50が完成するまでの加工時間を短縮できる。接合前貫通工程において、吐出側導入口151,152を形成する工程は、例えば本開示に係る第2連通工程に相当する。
上述した第1実施形態では、非吐出側導入口155を接合前貫通工程で形成する構成について説明したが、この構成に限られない。例えば非吐出側導入口155を非吐出チャネル76毎に形成する場合には、非吐出側導入口155を接合後貫通工程で形成してもよい。
上述した第1実施形態では、非吐出側導入口155を接合前貫通工程で形成する構成について説明したが、この構成に限られない。例えば非吐出側導入口155を非吐出チャネル76毎に形成する場合には、非吐出側導入口155を接合後貫通工程で形成してもよい。
本実施形態において、接合前貫通工程として非吐出側導入口155を形成し、保護膜形成工程の段に、非吐出側導入口155が形成された中間プレート52をアクチュエータプレート53に積層する中間プレート積層工程を備えている構成とした。
この構成によれば、非吐出側導入口155を予め形成しておくことで、中間プレート52の積層後、ヘッドチップ50が完成するまでの加工時間を短縮できる。
この構成によれば、非吐出側導入口155を予め形成しておくことで、中間プレート52の積層後、ヘッドチップ50が完成するまでの加工時間を短縮できる。
(第2実施形態)
上述した実施形態では、非吐出側導入口155が各チャネル列61,62毎に設けられている構成について説明したが、この構成に限られない。
具体的には、図14に示すヘッドチップ50のように、非吐出側導入口155が第1チャネル列61及び第2チャネル列62間に跨って設けられていてもよい。具体的に、非吐出側導入口155は、中間プレート52のうち、第1チャネル列61のうち第1突出部77に平面視で重なり合う部分と、第2チャネル列62のうち第1突出部77に平面視で重なり合う部分と、を含む領域がZ方向に貫通している。
上述した実施形態では、非吐出側導入口155が各チャネル列61,62毎に設けられている構成について説明したが、この構成に限られない。
具体的には、図14に示すヘッドチップ50のように、非吐出側導入口155が第1チャネル列61及び第2チャネル列62間に跨って設けられていてもよい。具体的に、非吐出側導入口155は、中間プレート52のうち、第1チャネル列61のうち第1突出部77に平面視で重なり合う部分と、第2チャネル列62のうち第1突出部77に平面視で重なり合う部分と、を含む領域がZ方向に貫通している。
この構成によれば、各チャネル列61,62毎に非吐出側導入口155を形成する場合に比べ、非吐出側導入口155を大きく確保することができるので、中間プレート接合工程において、非吐出チャネル76と非吐出側導入口155との位置合わせが容易になる。
(その他の変形例)
なお、本開示の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述した実施形態では、液体噴射記録装置の一例として、インクジェットプリンタ1を例に挙げて説明したが、プリンタに限られるものではない。例えば、ファックスやオンデマンド印刷機等であってもよい。
上述した実施形態では、印刷時にインクジェットヘッドが被記録媒体に対して移動する構成(いわゆる、シャトル機)を例にして説明をしたが、この構成に限られない。本開示に係る構成は、インクジェットヘッドを固定した状態で、インクジェットヘッドに対して被記録媒体を移動させる構成(いわゆる、固定ヘッド機)に採用してもよい。
上述した実施形態では、被記録媒体Pが紙の場合について説明したが、この構成に限られない。被記録媒体Pは、紙に限らず、金属材料や樹脂材料であってもよく、食品等であってもよい。
上述した実施形態では、液体噴射ヘッドが液体噴射記録装置に搭載された構成について説明したが、この構成に限られない。すなわち、液体噴射ヘッドから噴射される液体は、被記録媒体に着弾させるものに限らず、例えば調剤中に配合する薬液や、食品に添加する調味料や香料等の食品添加物、空気中に噴射する芳香剤等であってもよい。
なお、本開示の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述した実施形態では、液体噴射記録装置の一例として、インクジェットプリンタ1を例に挙げて説明したが、プリンタに限られるものではない。例えば、ファックスやオンデマンド印刷機等であってもよい。
上述した実施形態では、印刷時にインクジェットヘッドが被記録媒体に対して移動する構成(いわゆる、シャトル機)を例にして説明をしたが、この構成に限られない。本開示に係る構成は、インクジェットヘッドを固定した状態で、インクジェットヘッドに対して被記録媒体を移動させる構成(いわゆる、固定ヘッド機)に採用してもよい。
上述した実施形態では、被記録媒体Pが紙の場合について説明したが、この構成に限られない。被記録媒体Pは、紙に限らず、金属材料や樹脂材料であってもよく、食品等であってもよい。
上述した実施形態では、液体噴射ヘッドが液体噴射記録装置に搭載された構成について説明したが、この構成に限られない。すなわち、液体噴射ヘッドから噴射される液体は、被記録媒体に着弾させるものに限らず、例えば調剤中に配合する薬液や、食品に添加する調味料や香料等の食品添加物、空気中に噴射する芳香剤等であってもよい。
上述した実施形態では、Z方向が重力方向に一致する構成について説明したが、この構成のみに限らず、Z方向を水平方向に沿わせてもよい。
上述した実施形態では、吐出チャネル75と非吐出チャネル76とが交互に配列された構成について説明したが、これに限らない。例えば、全チャネルから順次インクを噴射する、いわゆる3サイクル方式のヘッドチップ50に本開示を適用しても構わない。
上述した実施形態では、循環式サイドシュートタイプのヘッドチップ50を例にして説明したが、この構成に限られない。ヘッドチップは、吐出チャネルにおける延在方向(Y方向)の端部からインクを吐出する、いわゆるエッジシュートタイプであってもよい。
上述した実施形態では、吐出チャネル75と非吐出チャネル76とが交互に配列された構成について説明したが、これに限らない。例えば、全チャネルから順次インクを噴射する、いわゆる3サイクル方式のヘッドチップ50に本開示を適用しても構わない。
上述した実施形態では、循環式サイドシュートタイプのヘッドチップ50を例にして説明したが、この構成に限られない。ヘッドチップは、吐出チャネルにおける延在方向(Y方向)の端部からインクを吐出する、いわゆるエッジシュートタイプであってもよい。
上述した実施形態では、アクチュエータプレート53、中間プレート52及びノズルプレート51が順次接合されている構成について説明したが、この構成に限られない。アクチュエータプレート53及び中間プレート52の間や、中間プレート52及びノズルプレート51の間に別の部材が設けられていてもよい。この場合、本開示に係る中間プレート積層工程についても、積層対象物が被積層対象物(例えば、積層対象物が中間プレートの場合、被積層対象物はアクチュエータプレート)に対して直接接合する場合に限らず、少なくとも被積層対象物に対して積層対象物が積層される構成であれば、被積層対象物上に別の部材が接合された状態で、別の部材上に積層対象物を接合してもよい。また、被積層対象物に対して積層対象物が直接積層される場合であっても、積層対象物と被積層対象物とが接合以外の方法で積層されていてもよい。
その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した各変形例を適宜組み合わせてもよい。
1:プリンタ(液体噴射記録装置)
5:インクジェットヘッド(液体噴射ヘッド)
50:ヘッドチップ
51:ノズルプレート(噴射孔プレート)
52:中間プレート
53:アクチュエータプレート
54:カバープレート
75:吐出チャネル(噴射チャネル)
75a:第1切り上がり部(切り上がり部)
76:非吐出チャネル(非噴射チャネル)
77:第1突出部(突出部)
95:共通電極(第1電極)
97:個別電極(第2電極)
110:第1保護膜
111:第2保護膜
150:吐出用連通孔(第1連通孔)
151:第1吐出側導入口(第2連通孔)
152:第2吐出側導入口(第2連通孔)
155:非吐出側導入口(第3連通孔)
5:インクジェットヘッド(液体噴射ヘッド)
50:ヘッドチップ
51:ノズルプレート(噴射孔プレート)
52:中間プレート
53:アクチュエータプレート
54:カバープレート
75:吐出チャネル(噴射チャネル)
75a:第1切り上がり部(切り上がり部)
76:非吐出チャネル(非噴射チャネル)
77:第1突出部(突出部)
95:共通電極(第1電極)
97:個別電極(第2電極)
110:第1保護膜
111:第2保護膜
150:吐出用連通孔(第1連通孔)
151:第1吐出側導入口(第2連通孔)
152:第2吐出側導入口(第2連通孔)
155:非吐出側導入口(第3連通孔)
Claims (16)
- 第1方向に延びる噴射チャネルが前記第1方向に交差する第2方向に複数配列されたアクチュエータプレートと、
前記噴射チャネルの内面に形成された第1電極と、
前記噴射チャネルの内面において前記第1電極を覆うように設けられた第1保護膜と、
複数の前記噴射チャネル内に各別に連通する第1連通孔及び第2連通孔を有し、前記アクチュエータプレートのうち前記噴射チャネルが開口するチャネル開口面に向かい合って設けられた中間プレートと、
液体を噴射する複数の噴射孔を有し、前記第1連通孔が前記噴射孔に各別に連通し、かつ前記第2連通孔を閉塞した状態で、前記中間プレートに対して前記アクチュエータプレートとは反対側に設けられた噴射孔プレートと、を備えているヘッドチップ。 - 前記チャネル開口面は、前記アクチュエータプレートのうち前記第1方向から見て前記第2方向に交差する第3方向の第1側を向き、
前記アクチュエータプレートのうち前記第3方向における前記第1側と反対側である第2側を向く面には、前記噴射チャネル内に連通する液体流路を有するカバープレートが設けられ、
前記第2連通孔は、前記第1方向において前記液体流路と前記第1連通孔との間に位置する部分で前記噴射チャネル内に連通している請求項1に記載のヘッドチップ。 - 前記噴射チャネルは、
前記第1方向の中央部において前記チャネル開口面に開口する貫通部と、
前記貫通部に対して前記第1方向における少なくとも第1側端部に連なり、前記中央部から離れるに従い前記第3方向の深さが浅くなる切り上がり部と、を備え、
前記液体流路は、前記第3方向から見て前記切り上がり部と重なり合う位置で前記噴射チャネル内に連通し、
前記第2連通孔は、前記液体流路と前記第1連通孔との間の領域において前記第1方向の中心に対して前記液体流路側に位置している請求項2に記載のヘッドチップ。 - 前記第2連通孔における前記第2方向の寸法は、前記噴射チャネルにおける前記第2方向の寸法以下に設定されている請求項1から請求項3の何れか1項に記載のヘッドチップ。
- 前記第2連通孔は、前記第2連通孔の開口方向から見て円形状に形成されている請求項1から請求項4の何れか1項に記載のヘッドチップ。
- 前記第2連通孔の内面のうち、向かい合う部分同士の間の寸法が、前記噴射チャネルに形成される前記第1保護膜の膜厚の2倍以上である請求項1から請求項5の何れか1項に記載のヘッドチップ。
- 前記噴射孔プレートは、前記中間プレートに対して接着剤を介して接合され、
前記第2連通孔内には、前記接着剤の一部が収容されている請求項1から請求項6の何れか1項に記載のヘッドチップ。 - 前記アクチュエータプレートのうち、前記第2方向で隣り合う前記噴射チャネル同士の間に位置する部分に形成されるとともに、液体が充填されない非噴射チャネルと、
前記非噴射チャネルの内面に形成された第2電極と、
前記非噴射チャネルの内面において前記第2電極を覆うように設けられた第2保護膜と、を備え
前記中間プレートには、前記非噴射チャネル内に連通する第3連通孔が形成されている請求項1から請求項7の何れか1項に記載のヘッドチップ。 - 前記非噴射チャネルは、前記アクチュエータプレートのうち前記第1方向で第1側を向く端面上で開放され、
前記第3連通孔は、前記非噴射チャネルのうち前記第1方向における前記第1側と反対側である第2側の端部において前記非噴射チャネル内に連通している請求項8に記載のヘッドチップ。 - 前記非噴射チャネルは、前記噴射チャネルのうち前記チャネル開口面上に開口するチャネル開口部よりも前記第1方向に突出する突出部を備え、
前記第3連通孔は、前記第2方向で隣り合う前記非噴射チャネルの前記突出部同士の間を横断して前記第2方向に延びるとともに、前記突出部を通じて隣り合う前記非噴射チャネル内にまとめて連通している請求項8又は請求項9に記載のヘッドチップ。 - 請求項1から請求項10の何れか1項に記載のヘッドチップを備えている液体噴射ヘッド。
- 請求項11に記載の液体噴射ヘッドを備えている液体噴射記録装置。
- 第1方向に延びる噴射チャネルが前記第1方向に交差する第2方向に複数配列されたアクチュエータプレートと、
前記噴射チャネルの内面に形成された第1電極と、
前記噴射チャネルの内面において前記第1電極を覆うように設けられた第1保護膜と、
前記アクチュエータプレートのうち前記噴射チャネルが開口するチャネル開口面に向かい合って設けられた中間プレートと、を備えた液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記中間プレートに対して、複数の前記噴射チャネル内に各別に連通する第1連通孔及び第2連通孔を形成する連通孔形成工程と、
前記中間プレートが前記アクチュエータプレートに積層された状態で、前記第1連通孔及び前記第2連通孔を通じて前記噴射チャネル内に前記第1保護膜を形成する保護膜形成工程と、
液体を噴射する複数の噴射孔を有する噴射孔プレートを、前記第1連通孔が前記噴射孔に各別に連通し、かつ前記第2連通孔が前記噴射孔プレートによって閉塞されるように、前記中間プレートに積層する噴射孔プレート積層工程と、を備えているヘッドチップの製造方法。 - 前記保護膜形成工程の前に、前記中間プレートを前記アクチュエータプレートに積層する中間プレート積層工程を備え、
前記連通孔形成工程は、
前記中間プレート積層工程の後に、前記中間プレートに前記第1連通孔を形成する第1連通工程と、
前記中間プレート積層工程の前に、前記中間プレートに前記第2連通孔を形成する第2連通工程と、を備えている請求項13に記載のヘッドチップの製造方法。 - 前記保護膜形成工程の前に、前記中間プレートを前記アクチュエータプレートに積層する中間プレート積層工程を備え、
前記連通孔形成工程は、前記中間プレート積層工程と前記保護膜形成工程との間に行う請求項13に記載のヘッドチップの製造方法。 - 前記噴射チャネルのうち前記チャネル開口面上に開口するチャネル開口部よりも前記第1方向に突出する突出部を有し、前記アクチュエータプレートのうち、前記第2方向で隣り合う前記噴射チャネル同士の間に位置する部分に形成されるとともに、液体が充填されない非噴射チャネルと、
前記非噴射チャネルの内面に形成された第2電極と、
前記非噴射チャネルの内面において前記第2電極を覆うように設けられた第2保護膜と、を備え、
前記中間プレートのうち前記第2方向で隣り合う前記非噴射チャネルの前記突出部同士の間を横断して前記第2方向に延びるとともに、前記突出部を通じて隣り合う前記非噴射チャネル内にまとめて連通する第3連通孔を形成する第3連通工程と、
前記保護膜形成工程の前に、前記第3連通孔が形成された前記中間プレートを前記アクチュエータプレートに積層する中間プレート積層工程を備えている請求項13から請求項15の何れか1項に記載のヘッドチップの製造方法。
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