JP4253859B2 - Inkjet head - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク通路内のインクに圧力を作用させることによりインクをノズルから噴射させるインクジェットヘッドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、インクジェット記録装置において用いられるインクジェットヘッドとして、複数のインク通路と複数の横ダミー通路とが交互に位置するように形成され前記インク通路内のインクに圧力を加えてインクを噴射させるアクチュエータ部材と、インクが噴射される複数のノズルが列状に形成され、前記アクチュエータ部材の端面に接着剤によって接合されるノズルプレートとを備えるものが知られている。
【0003】
ところで、かかるインクジェットヘッドは、一般に、ノズルプレート(例えばポリイミド等の合成樹脂プレートやニッケル等の金属プレートからなる平板)にノズルを形成した後に、ノズルプレート側の接合面全体あるいはアクチュエータ部材側の接合面全体に接着剤(例えば熱硬化性エポキシ系接着剤や二液性エポキシ系接着剤)を塗布し、その後に、両者を位置決めして加圧・加熱処理を施すことによりノズルプレートとアクチュエータ部材とを接着することにより製造されるものである。
【0004】
具体的には、例えば図4に示すように、インクジェットヘッドのヘッドサイズに切り出したアクチュエータ基板101の上面にインク通路となるインク溝102等を多数形成し、上記インク溝102内の表面に導電層からなる電極を形成した後、アクチュエータ基板101の上面に接着剤を塗布してカバープレート103を接着し、アクチュエータ部材104とする。この後、アクチュエータ部材104(アクチュエータ基板101及びカバープレート103)の一端面側あるいはノズルプレート105側に接着剤を塗布してそれらを接着して、また、アクチュエータ部材104の他端面にマニホールド部材106等を接着して、インクジェットヘッドとされる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなインクジェットヘッドでは、アクチュエータ部材104とノズルプレート105との接着の際に、それらの間に気泡107(エア)が混入することで、接着される部分の面積が減少せしめられ、その結果、接着力や密着力が不十分となるという課題がある。
【0006】
このような気泡が発生する原因としては、(1)接着剤中に混入している目に見えない微細気泡が加熱硬化時に熱膨張により気泡へと成長し、そのまま硬化してしまうこと、(2)アクチュエータ部材104とノズルプレート105との接合面の端面切断や研磨の際に使用される切削液や研磨液等の水分が十分に除去されずに接着面に残り、この水分が加熱硬化時に水蒸気となって気泡が生じること、(3)二液性エポキシ系接着剤を使用する場合には、主剤と硬化剤を撹拌・混合する際に微細気泡が混入し、ノズルプレート105を加圧固定するときに気泡を取り除くことができない等の原因が考えられる。
【0007】
特に、アクチュエータ部材104とノズルプレート105との間に存在する前記気泡107は、アクチュエータ部材104の中央部付近においては、ノズルプレート105を押圧することにより、インク溝102等が気泡の逃し部として機能して、気泡107をほぼ完全に外部に排出することができるが、左右両端部付近においては、インク溝102等のように気泡の逃し部となるものが形成されておらず面状に形成されているため、気泡107が閉じこめられやすい。
【0008】
また、同様な課題が、アクチュエータ部材104とカバープレート103との間の接着にも存在する。
【0009】
本発明は、アクチュエータ部材とノズルプレートとの間の左右両端部付近における接着力及び密着力が向上したインクジェットヘッドを提供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1の発明は、各インク通路の両側に横ダミー通路を 備えるように、複数のインク通路と複数の横ダミー通路とを交互に配列し前記インク通路内のインクに圧力を加えてインクを噴射させるアクチュエータ部材と、該アクチュエータ部材の一端面に接着剤にて接合されたノズルプレートとを備え、前記アクチュエータ部材とノズルプレートとの間に、前記各横ダミー通路に一端部が連通し他端部が外部に開口する縦ダミー通路が形成されているインクジェットヘッドであって、前記アクチュエータ部材と前記ノズルプレートとの間であって前記複数のインク通路と横ダミー通路とがなす前記配列のうち前記配列する方向において両末端に位置する前記横ダミー通路に連通する前記縦ダミー通路よりもさらに前記アクチュエータ部材の端部側に、一端部が前記外部に開口する縦空通路が形成されているものである。ここで、一端部が外部に開口するとは、一端部が直接に外部に開口する場合だけでなく、例えば外部に開口する端部を有する通路に連通することで間接的に外部に開口する場合も含む意味である。
【0011】
請求項1の発明によれば、アクチュエータ部材とノズルプレートとの間においては、各横ダミー通路に一端部が連通し他端部が外部に開口する縦ダミー通路が形成され、複数のインク通路と横ダミー通路とがなす前記配列のうち前記配列する方向において両末端に位置する前記横ダミー通路に連通する前記縦ダミー通路よりもさらに前記アクチュエータ部材の端部側に、一端部が外部に開口する縦空通路が形成されていることから、アクチュエータ部材の一端面にノズルプレートが接着剤にて接合される際に、前記縦ダミー通路及び縦空通路を通じて、アクチュエータ部材の一端面とノズルプレートとの間に挟み込まれた気泡が逃され、接着不良になることが回避される。また、前記縦ダミー通路及び縦空通路が前記接着剤の逃げ部としても機能するので、インク溝への接着剤のはみ出しが防止される。
【0012】
請求項2の発明は、請求項1記載のインクジェットヘッドであって、前記縦空通路が、前記縦ダミー通路と略平行に形成されたものである。
【0013】
請求項2の発明によれば、前記縦空通路が、前記縦ダミー通路と略平行に形成されたものであり、インク溝に隣接する縦ダミー通路を加工する際に、一緒に加工することが可能とされ、それの加工のための特別な工程を必要としない。
【0014】
請求項3の発明は、請求項1又は2のインクジェットヘッドにおいて、前記縦空通路が、一端部が外部に開口する縦空溝を形成したアクチュエータ部材又はノズルプレートの面に、ノズルプレート又はアクチュエータ部材を接着剤にて接合することで形成されるものである。
【0015】
請求項3の発明によれば、アクチュエータ部材又はノズルプレートの1つの面に一端部が外部に開口する縦空溝を形成し、それから、その面に対しノズルプレート又はアクチュエータ部材を接着剤にて接合することで、縦空通路が形成される。
【0016】
請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれかのインクジェットヘッドにおいて、前記アクチュエータ部材は、アクチュエータ基板とカバープレートとを、それらの間にインク通路及び横ダミー通路が形成されるように接着剤にて接合してなるものであり、前記アクチュエータ基板と前記カバープレートとの間であって前記複数のインク通路と前記横ダミー通路とがなす前記配列のうち前記配列する方向において両末端に位置する前記横ダミー通路よりもさらに前記アクチュエータ部材の端部側に、一端部が前記外部に開口する横空通路が形成されているものである。
【0017】
請求項4の発明によれば、アクチュエータ基板とカバープレートとの間においては、複数のインク通路と前記横ダミー通路とがなす前記配列のうち前記配列する方向において両末端に位置する前記横ダミー通路よりもさらに前記アクチュエータ部材の端部側に、一端部が外部に開口する横空通路が形成されていることから、アクチュエータ基板の一端面にノズルプレートが接着剤にて接合される際に、前記横ダミー通路及び横空通路を通じてアクチュエータ基板の一端面とカバープレートとの間に挟み込まれた気泡が逃され、接着不良になることが回避される。また、前記横ダミー通路及び横空通路が前記接着剤の逃げ部として機能し、インク溝への接着剤のはみ出しが防止される。
【0018】
請求項5の発明は、請求項4のインクジェットヘッドにおいて、前記横空通路が、前記横ダミー通路と略平行に形成されたものである。
【0019】
請求項5の発明によれば、前記横空通路が、前記横ダミー通路と略平行に形成されたものであり、インク溝に隣接する横ダミー通路を加工する際に一緒に加工することが可能とされる。
【0020】
請求項6の発明は、請求項4又は5のインクジェットヘッドにおいて、前記横空通路が、一端部が外部に開口する横空溝が形成されたアクチュエータ基板又はカバープレートの面に、カバープレート又はアクチュエータ基板を接着剤にて接合することで形成されるものである。
【0021】
請求項6の発明によれば、アクチュエータ基板又はカバープレートの1つの面に一端部が外部に開口する横空溝を形成し、それから、その面に対しカバープレート又はアクチュエータ基板を接着剤にて接合することで、横空通路が形成される。
【0022】
請求項7の発明は、請求項4〜6のいずれかのインクジェットヘッドにおいて、前記カバープレートとノズルプレートとの接合部分であって、それらの間に一端部が外部に開口する空通路が形成されているものである。ここで、空通路は、一端部が、前述したところの意味において外部に開口していればよく、ノズル列に沿って延びるように設けてもよいし、縦ダミー通路や縦空通路に連通するように設けてもよい。
【0023】
請求項7の発明によれば、カバープレートとノズルプレートとの接合部分であって、それらの間に前記複数の空通路を通じてカバープレートの一端面とノズルプレートとの間に挟み込まれた気泡が逃され、接着不良になることが回避される。また、前記空通路が接着剤の逃げ部としても機能し、インク溝への接着剤のはみ出しが防止される。
【0024】
請求項8の発明は、請求項1〜7のいずれかのインクジェットヘッドにおいて、前記アクチュエータが、電圧を印加することによりインク噴射のための圧力を発生させる圧電材料からなり、前記各インク通路及び各横ダミー通路の両側面に電極が設けられ、前記横ダミー通路の電極が、前記縦ダミー通路を経て外部に導き出されている。
【0025】
請求項8の発明によれば、アクチュエータ(圧電材料)を駆動するために給電する横ダミー通路の電極が、縦ダミー通路を経て外部に導き出され、電力供給源に接続される。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0027】
図1は本発明に係るインクジェットヘッドの要部の分解斜視図である。図1に示すように、インクジェットヘッド1は、一対のアクチュエータ基板2,2が、それらの間に、中間プレート3(カバープレート)を挟持した状態で、接着剤にて接合されることで形成されるアクチュエータ部材4と、該アクチュエータ部材4の一端面に接着剤にて接合されたノズルプレート5とを備える。そして、アクチュエータ部材4の他端面には、インクを供給するためのマニホールド部材6が接合される。
【0028】
前記各アクチュエータ基板2は、図2に示すように、チタン酸ジルコン酸鉛系(PZT)のセラミックス材料からなる圧電材料層2A,2Bを接着剤層2Cを介して積層して構成されており、各層2A,2Bの圧電材料は相互に反対方向(それぞれアクチュエータ基板2の厚さ方向)に分極処理されている。尚、圧電材料層2A,2Bは、本実施の形態においては、2層であるが、3層、4層あるいはそれ以上の層であってもよく、また、上記圧電材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛系(PZT)のセラミックス材料のほか、チタン酸鉛系(PT)のセラミックス材料を用いることもできる。
【0029】
また、前記中間プレート3と対向する側のアクチュエータ基板2の上面2aには、例えばダイヤモンドブレードにより、各層にわたって切削加工された複数のインク溝11,・・及び横ダミー溝12A,・・が交互に並列に形成(配列)されている。そして前記インク溝11,・・及び横ダミー溝12A,・・間に位置する各側壁13,・・は、溝の深さ方向と平行にかつ相互に反対方向に分極された複数層の圧電材料により形成されていることになる。
【0030】
上記インク溝11は、アクチュエータ基板2の先端面2b付近においてはノズルプレート5に向け徐々に深さが浅くなるように形成されているものの、それよりも後から後端面2cにかけて、所定の深さを有するように形成されている。一方、横ダミー溝12Aは、アクチュエータ基板2の先端面2b側から後端面2c側の近傍まで所定の深さを有するように形成され、横ダミー溝12Aの後端部(後端面2c側の近傍)は、図3に示すように、アクチュエータ基板2の上面2aと面一となるように立ち上げられてその横ダミー溝12Aを閉鎖している。
【0031】
そして、中間プレート3の上下に接着剤36,36を介してアクチュエータ基板2,2が接合されることで、前記アクチュエータ基板2のインク溝11,・・及び横ダミー溝12A,・・は、中間プレート3にて長手方向開口部が閉塞され、それによって、図2に示すように、インク通路21,・・及び横ダミー通路22A,・・となる。すなわち、各アクチュエータ基板2と中間プレート3との間において、複数のインク通路21,・・と複数の横ダミー通路22A,・・とを交互に配列し、これらによって前記インク通路21,・・内のインクに圧力を加えてインクを噴射させるアクチュエータ部材4が形成される。
【0032】
また、アクチュエータ基板2の先端面2b側には、横ダミー溝12Aに対応した位置に、一端部が横ダミー溝12Aに連通し他端部が下面12側に開口する縦ダミー溝12Bが形成されている。前記アクチュエータ基板2の縦ダミー溝12Bは、アクチュエータ部材4にノズルプレート5が接着剤37(図2(b)参照)を介して接合され、ノズルプレート5にて長手方向開口部が閉塞されることで、縦ダミー通路22B,・・となる。
【0033】
さらに、複数のインク溝11と横ダミー溝12Aとがなす前記配列のうち前記配列する方向の両末端に位置する横ダミー溝12A及び縦ダミー溝12Bよりもさらにアクチュエータ部材4の端部側には、それらと平行に等ピッチ間隔で、前記横ダミー溝12A及び縦ダミー溝12Bと同一形状である横空溝14A,・・と縦空溝14B,・・が形成されている。よって、縦空溝14Bは、一端部が横空溝14Aに連通し他端部がアクチュエータ基板2の下面2dに開口している。そして、前記アクチュエータ基板2の横空溝14A,・・及び縦空溝14B,・・は、中間プレート3及びノズルプレート5にて長手方向開口部が閉塞されることで、横ダミー溝12Aや縦ダミー溝12Bと同様に、横空通路24A,・・及び縦空通路24B,・・となる。
【0034】
また、前記中間プレート3の、ノズルプレート5が接合される面にも、ノズル列に沿って延び両端が外部に開口する複数の横方向の空溝15,・・が形成されている。そして、前記中間プレート3の空溝15,・・は、ノズルプレート5にて長手方向開口部が閉塞されることで、ノズル列に沿って延びる空通路25・・となる。
【0035】
よって、アクチュエータ基板2に中間プレート3が接合されることで、一端部が大気に開口する横ダミー通路22A,・・及び横空通路24A,・・が形成され、アクチュエータ部材4にノズルプレート5が接合されることで、一端部が大気に開口する縦ダミー通路22B,・・及び縦空通路24B,・・、ノズル列に沿って延びる空通路25,・・が形成されることになる。そして、これらの各通路(溝)が、アクチュエータ基板2に対し中間プレート3を接合する際やアクチュエータ部材4に対しノズルプレート5を接合する際に、それらの間の挟み込まれた気泡やそれらの接合のために用いられる接着剤のための逃げ部として機能するようになっている。
【0036】
尚、図1においては、インク通路21(複数のインク溝11)と横ダミー通路22A(横ダミー溝12A)とがなす前記配列のうち前記配列する方向の両末端に位置する横ダミー通路22A及びこの横ダミー通路22Aに連通する縦ダミー通路22B(縦ダミー溝12B)よりもさらにアクチュエータ部材4の端部側に、横空通路24A(横空溝14A)と縦空通路24B(縦空溝14B)とを3組又は4組ずつ設けているが、その数は特に限定されず、それ以上の組であってもよいし、1組だけであってもよい。すなわち、両端のインク溝11の、アクチュエータ部材4の端部側に隣接する横ダミー溝12Aと縦ダミー溝12Bよりもさらにアクチュエータ部材4の端部側の部分の大きさに応じて、必要な組数だけ横空溝14Aと縦空溝14Bとを設けることができる。横空溝14Aと縦空溝14Bを、横ダミー溝12A及び縦ダミー溝12Bと同一形状にすることで、それらを一緒に加工することができる。なお、それらは、同一形状でなくても、一端部が外部(大気)に開口するものであれば前述したところの逃げ部として機能する。
【0037】
また、上記アクチュエータ基板2におけるインク溝11,・・、横ダミー溝12A,・・、及び後端面2c(横ダミー溝12A,・・が閉塞されている側)には、Ni等の導電性材料からなる導電層が蒸着やメッキにより形成されている。
【0038】
そして、アクチュエータ基板2の先端面2b(ノズルプレート5が接着される面)及び上面2aは、導電層が除去され、インク溝11,・・と横ダミー溝12A,・・の各溝面の導電層をそれぞれ独立させ、図3(a)(b)に示すように、インク溝11,・・の溝面に電極31を形成している。横ダミー溝12Aの底面には、レーザ加工によって、導電層を線状に除去した第1分割溝32aが先端側から後端側にかけて形成されており、横ダミー溝12Aの内面の導電層を独立した2個の電極33,33としている。横ダミー溝12Aに連通する縦ダミー溝12Bには、第1分割溝32aに接続された第2分割溝32bが形成されている。よって、前記各横ダミー溝12Aの両側面に設けられた電極33,33が、前記縦ダミー溝12Bを経て外部(アクチュエータ基板2の下面2d側)に導き出されている。
【0039】
さらに、アクチュエータ基板2の下面2dには、第2分割溝32bに接続された第3分割溝32cが先端から後端近傍まで横ダミー溝12Aの溝方向に沿って形成されており、第3分割溝32cの後端側には、複数の第3分割溝32cに直交するように第4分割溝32dが形成されている。
【0040】
第3及び第4分割溝32c,32dによって、アクチュエータ基板2の下面2dに導電層からなる複数の駆動電極34が平行に形成されている。各駆動電極34は、横ダミー溝12Aの一方の壁面の電極33と、インク溝11を挟んで隣接する横ダミー溝12Aの他方の壁面の電極33とに縦ダミー溝12Bを経て電気的に接続された状態にされている。また、第4分割溝32dと第3分割溝32cとに囲まれた駆動電極34列の外周には、共通接地電極35が形成されており、共通接地電極35は、アクチュエータ基板2の後端面2cの導電層を介してすべてのインク溝11内の電極31に接続されている。そして、インク溝11を挟んだ一対の側壁13,13と、その両側面に形成された一対の電極31,33を一組として、一対の側壁13,13の外側の電極33,33に駆動電圧を印加する一方、一対の側壁13,13間のインク溝11の内側の電極31,31を接地することにより、その側壁内部に圧電材料の分極方向に対して直角方向の電界を生成し、分極処理された側壁13,13を、インク溝11の容積が変化する方向に変形させるようになっている。
【0041】
また、駆動電極34が形成されたアクチュエータ基板2の下面2dには、配線部材すなわちフレキシブルプリント基板41が接続されるようになっている。フレキシブルプリント基板41には、駆動電極34及び共通接地電極35に対応して基板側駆動電極42及び基板側接地電極43が形成されている。基板側駆動電極42は、図示しない駆動制御部に接続されており、印字データに基づいて駆動制御部から出力された駆動電圧を駆動電極34を介して各電極33に印加するようになっている。尚、予めはんだ層が形成された電極42,43を有したフレキシブルプリント基板41を用意し、フレキシブルプリント基板41の電極43,44とアクチュエータ基板2の電極34,35とが一致するように、アクチュエータ基板2にフレキシブルプリント基板41を当接した後、はんだ付けすることによりインクジェットヘッドとして組み立てる。
【0042】
上記のように、アクチュエータ基板2を中間プレート3に押し付けて接着する際、あるいはアクチュエータ部材4にノズルプレート5を押し付けて接着する際に、前記両プレート3,5が押圧されることで、それらの間に挟み込まれた気泡が押し出されて、中央に相当する位置ではダミー通路22A,22Bを通じて、左右両端に相当する(インク溝11が存在しない)位置では空通路24A,24Bを通じてそれぞれ逃され、外部に排出される。また、中間プレート3とノズルプレート5が対応する位置では、空通路25を通じて気泡が逃される。よって、接着に要する必要面積が確保され、それらの密着力や接着力が高められるので、接着不良になるのが回避される。また、これらの位置では、接着面積が大きく、したがって接着剤の量も多くなるが、接着剤36,37も、空通路24A,24B,25に流れ込み、インク溝11に流れ込むのが回避される。
【0043】
これにより、アクチュエータ基板2と各プレート3,5とは、接着剤36,37中に気泡が殆ど存在することがないため、設計仕様通りの接着力(接着面積)で接着されることになり、かつ、気泡に押されてインク通路21へ逃げる接着剤36,37も少なくなり、インク溝11(インク通路21)は、接着剤36,37の進入による容積の変化量が僅かであるため、設計仕様通りの噴射特性を発揮することになる。
【0044】
以上の説明において、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、以下に述べるように種々の変更が可能である。
【0045】
(1)前記実施の形態においては、縦空溝を形成したアクチュエータ基板に対しノズルプレートを接合することで縦空通路を形成するようにしているが、逆に、ノズルプレートに縦空溝を形成し、そのノズルプレートに対しアクチュエータ基板を接合することで縦空通路を形成するようにすることもできる。この場合、ノズルプレートは通常合成樹脂材料(例えばポリイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂)により形成されていることから、レーザ手段(TEA−CO2,Excima等)による加工が可能であり、加工部周辺の盛り上がりを小さくして、接着力、密着力の向上を図る観点から、パルス幅の短いレーザ(具体的には、パルス幅が1ms以下)を出力するレーザ手段にて加工することが望ましい。
【0046】
また、アクチュエータ基板及びノズルプレートの両方に、相互に対向する縦空溝を形成し、アクチュエータ基板とノズルプレートとが接合されることでそれらが合わされて縦空通路が形成されるようにすることも可能であり、この場合、アクチュエータ基板とノズルプレートとに設ける縦溝の形状を変え、例えばノズルプレート側の縦空溝を細く、アクチュエータ基板側の縦空溝を太くすることも可能である。
【0047】
さらに、これらと同様のことを、アクチュエータ部材と中間プレート(カバープレート)との間、中間プレートとノズルプレートとの間にも適用することができるのは勿論である。
【0048】
(2)前記実施の形態は、1個の中間プレート3(カバープレート)の上下両側に2個のアクチュエータ基板2,2を接合したインクジェットヘッドに適用したものについて説明しているが、アクチュエータ部材の端面に接着剤によって接合されるノズルプレートを有するインクジェットヘッドであれば、すべてに適用することができる。すなわち、1個のカバープレートに1個のアクチュエータ基板を接合したインクジェットヘッドや、カバープレートとアクチュエータ基板とを交互に接合して3個以上のアクチュエータ基板1を有する構造としたインクジェットヘッドに対しても適用することができ、また、前述したところの電圧を印加すると機械的変形(伸び縮み)をする性質を有する圧電素子を利用して、インク溝内に溜めてあるインクを押し出し射出する圧電素子型のみならず、例えばインクに発熱抵抗体(硼化ジルコニウム等)の発する熱を瞬間的に与え、膜沸騰させ、その沸騰気泡の体積膨張を利用してインクを射出させるいわゆるバブルジェット型のインクジェットヘッドにも適用することができる。
【0049】
(3)前記実施の形態においては、前記空通路24A,24Bを、直線状の側面を有する形状としているが、それに限定されるものではなく、空通路の形状としては各種の形状を用いることができる。例えば湾曲形状の側面や、波形形状の側面を有する空通路とすることもできる。
【0050】
【発明の効果】
本発明は、以上に説明したような形態で実施され、以下に述べるような効果を奏する。
【0051】
請求項1の発明は、アクチュエータ部材とノズルプレートとの間において、各横ダミー通路に一端部が連通し他端部が外部に開口する縦ダミー通路を形成し、複数のインク通路と横ダミー通路とがなす前記配列のうち前記配列する方向において両末端に位置する前記横ダミー通路に連通する前記縦ダミー通路よりもさらに前記アクチュエータ部材の端部側に、一端部が外部に開口する縦空通路を形成しているので、アクチュエータ部材の一端面にノズルプレートを接着剤にて接合する際に、前記縦ダミー通路及び縦空通路を通じてアクチュエータ部材の一端面とノズルプレートとの間に挟み込まれた気泡を逃すことができ、接着力や密着力が低下するのを回避することが可能となる。また、前記縦ダミー通路及び縦空通路は、前記接着剤の逃げ部としても機能するので、インク溝への接着剤のはみ出しを防止する上でも有利である。
【0052】
請求項2の発明は、縦空通路を、縦ダミー通路と略平行に形成するようにしているので、インク溝に隣接する縦ダミー通路を加工する際に一緒に加工することができ、それの加工のための特別な工程を必要としない。
【0053】
請求項3の発明は、アクチュエータ部材又はノズルプレートの1つの面に一端部が外部に開口する縦空溝を形成し、それから、その面に対しノズルプレート又はアクチュエータ部材を接着剤にて接合することで、縦空通路を形成するようにしているので、縦空通路を簡単に形成することができる。
【0054】
請求項4の発明は、アクチュエータ基板とカバープレートとの接合において、前記横ダミー通路及び横空通路を通じてアクチュエータ基板の一端面とカバープレートとの間に挟み込まれた気泡を逃すようにしているので、請求項1の発明と同様に、接着力や密着力が低下するのを回避することができ、また、前記横ダミー通路及び横空通路を前記接着剤の逃げ部としても機能させて、インク溝への接着剤のはみ出しを防止することもできる。
【0055】
請求項5の発明は、前記横空通路を、前記横ダミー通路と略平行に形成されたものとしているので、インク溝に隣接する横ダミー通路を加工する際に一緒に加工することが可能である。
【0056】
請求項6の発明は、アクチュエータ基板又はカバープレートの1つの面に一端部が外部に開口する横空溝を形成し、それから、その面に対しカバープレート又はアクチュエータ基板を接着剤にて接合することで、横空通路を形成しているので、簡単に横空通路を形成することができる。
【0057】
請求項7の発明は、カバープレートとノズルプレートとの接合部分であって、それらの間に位置する前記複数の空通路を通じてカバープレートの一端面とノズルプレートとの間に挟み込まれた気泡を逃すようにしているので、カバープレートとノズルプレートとの接合における接着力や密着力が低下するのを防止する上でより有利となる。
【0058】
請求項8の発明は、アクチュエータ(圧電材料)を駆動するために設けた横ダミー通路の電極を、縦ダミー通路を経て外部に導き出すようにしているので、縦ダミー通路を有効に利用して、横ダミー通路の電極の接続を簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るインクジェットヘッドの要部分解斜視図である。
【図2】 (a)(b)はそれぞれアクチュエータ部材の横断面図及び縦断面図である。
【図3】 (a)は上側に位置するアクチュエータ基板とプリント基板との関係を示す図、(b)は上記(a)のアクチュエータ基板を後方から見た図である。
【図4】 従来例を示すものであり、アクチュエータ基板に対しカバープレート、ノズルプレート及びマニホールド部材を接着する状態を示す説明図である。
【符号の説明】
1 インクジェットヘッド
2 アクチュエータ基板
2A 圧電材料層
2B 圧電材料層
3 中間プレート(カバープレート)
4 アクチュエータ部材
5 ノズルプレート
5a ノズル孔
6 マニホールド部材
11 インク溝
12A 横ダミー溝
12B 縦ダミー溝
13 側壁
14A 横空溝
14B 縦空溝
15 空溝
21 インク通路
22A 横ダミー通路
22B 縦ダミー通路
24A 横空通路
24B 縦空通路
25 空通路
31 電極
33 電極
34 駆動電極
36 接着剤[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ink jet head that ejects ink from nozzles by applying pressure to ink in an ink passage.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as an ink jet head used in an ink jet recording apparatus, an actuator member that is formed so that a plurality of ink passages and a plurality of horizontal dummy passages are alternately positioned and applies ink to the ink in the ink passages to eject the ink And a nozzle plate in which a plurality of nozzles from which ink is ejected are formed in a line and joined to an end face of the actuator member by an adhesive.
[0003]
By the way, in general, such an ink-jet head generally has a nozzle plate (for example, a synthetic resin plate such as polyimide or a flat plate made of a metal plate such as nickel), and then the entire joint surface on the nozzle plate side or the joint surface on the actuator member side. Apply an adhesive (such as a thermosetting epoxy adhesive or a two-part epoxy adhesive) to the whole, and then position both of them and apply pressure and heat treatment to bond the nozzle plate and actuator member. It is manufactured by bonding.
[0004]
Specifically, for example, as shown in FIG. 4, a large number of
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such an ink jet head, when the
[0006]
The reason why such bubbles are generated is that (1) invisible fine bubbles mixed in the adhesive grow into bubbles due to thermal expansion at the time of heat curing, and are cured as they are (2) ) Moisture such as cutting fluid and polishing fluid used for cutting or polishing the end face of the joint surface between the
[0007]
In particular, the
[0008]
A similar problem exists in the adhesion between the
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an ink jet head having improved adhesion and adhesion in the vicinity of both left and right end portions between an actuator member and a nozzle plate.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention of claim 1Horizontal dummy passages on both sides of each ink passage To prepareMultiple ink passages and multiple horizontal dummy passagesAnd alternatelyAn actuator member that applies pressure to the ink in the ink passage and ejects the ink; and a nozzle plate joined to one end surface of the actuator member with an adhesive; and between the actuator member and the nozzle plate, An inkjet head in which a vertical dummy passage having one end communicating with each horizontal dummy passage and the other end opening to the outside is formed, and the actuator member andAboveThe plurality of ink passages between the nozzle platesAnd the side dummy passage andTo makeThe arrayofBoth ends in the direction of arrangementLocated in the aboveSaid communicating with the side dummy passageFrom the vertical dummy passageThe end of the actuator memberOne end is on the sideAboveA vertical empty passage that opens to the outside is formed. Here, when one end opens to the outside, not only when one end opens directly to the outside, but also when it opens indirectly by communicating with a passage having an end opening to the outside, for example. Including meaning.
[0011]
According to the first aspect of the present invention, between the actuator member and the nozzle plate, a vertical dummy passage having one end communicating with each horizontal dummy passage and the other end opened to the outside is formed, and a plurality of ink passages are formed.And the side dummy passage andTo makeThe arrayofBoth ends in the direction of arrangementLocated in the aboveSaid communicating with the side dummy passageFrom the vertical dummy passageThe end of the actuator memberOn the side, since a vertical empty passage having one end opened to the outside is formed, when the nozzle plate is joined to the one end surface of the actuator member with an adhesive, through the vertical dummy passage and the vertical empty passage, It is avoided that bubbles sandwiched between one end face of the actuator member and the nozzle plate are released and poor adhesion occurs. Further, since the vertical dummy passage and the vertical empty passage also function as the escape portion of the adhesive, it is possible to prevent the adhesive from protruding into the ink groove.
[0012]
A second aspect of the invention is the ink jet head according to the first aspect, wherein the vertical empty passage is formed substantially parallel to the vertical dummy passage.
[0013]
According to the invention of
[0014]
According to a third aspect of the present invention, in the ink jet head according to the first or second aspect, a nozzle plate or an actuator member is formed on the surface of the actuator member or nozzle plate in which the vertical empty passage is formed with a vertical empty groove having one end opened to the outside. Are formed by bonding with an adhesive.
[0015]
According to the invention of
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, in the ink jet head according to any one of the first to third aspects, the actuator member bonds the actuator substrate and the cover plate so that the ink passage and the lateral dummy passage are formed therebetween. It is formed by bonding with an agent, and the actuator substrateAboveThe plurality of ink passages between the cover platesAnd the side dummy passageTo makeBoth ends in the arrangement direction of the sequencesFrom the side dummy passage located atThe end of the actuator memberOne end is on the sideAboveA horizontal air passage that opens to the outside is formed.
[0017]
According to the invention of
[0018]
According to a fifth aspect of the invention, in the ink jet head of the fourth aspect, the lateral empty passage is formed substantially parallel to the lateral dummy passage.
[0019]
According to the invention of
[0020]
According to a sixth aspect of the present invention, in the inkjet head according to the fourth or fifth aspect, the horizontal empty passage is formed on a surface of an actuator substrate or cover plate in which a horizontal empty groove having one end opened to the outside is formed. It is formed by bonding the substrates with an adhesive.
[0021]
According to the invention of claim 6, a horizontal empty groove having one end opened to the outside is formed on one surface of the actuator substrate or cover plate, and then the cover plate or the actuator substrate is bonded to the surface with an adhesive. By doing so, a horizontal air passage is formed.
[0022]
A seventh aspect of the invention is the ink jet head according to any one of the fourth to sixth aspects, wherein the cover plate and the nozzle plate are joined to each other, and an air passage having one end opened to the outside is formed therebetween. It is what. Here, the empty passage only needs to have one end opened to the outside in the meaning described above, and may be provided so as to extend along the nozzle row, or communicate with the vertical dummy passage or the vertical empty passage. It may be provided as follows.
[0023]
According to the seventh aspect of the present invention, the air bubbles sandwiched between the one end surface of the cover plate and the nozzle plate through the plurality of empty passages between the cover plate and the nozzle plate escape. Thus, poor adhesion is avoided. Further, the empty passage also functions as an adhesive escape portion, so that the adhesive does not protrude into the ink groove.
[0024]
The invention according to claim 8 is the ink jet head according to any one of claims 1 to 7, wherein the actuator is made of a piezoelectric material that generates a pressure for ink ejection by applying a voltage. Electrodes are provided on both side surfaces of the horizontal dummy passage, and the electrodes of the horizontal dummy passage are led to the outside through the vertical dummy passage.
[0025]
According to the eighth aspect of the invention, the electrode of the horizontal dummy passage that feeds power to drive the actuator (piezoelectric material) is led to the outside through the vertical dummy passage and connected to the power supply source.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0027]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a main part of an ink jet head according to the present invention. As shown in FIG. 1, the ink jet head 1 is formed by bonding a pair of
[0028]
As shown in FIG. 2, each
[0029]
Further, on the
[0030]
The
[0031]
Then, the
[0032]
Further, a
[0033]
Further, a plurality of ink grooves 11Of the
[0034]
Also, a plurality of lateral
[0035]
Therefore, the
[0036]
In FIG. 1,Of the arrangement formed by the ink passage 21 (the plurality of ink grooves 11) and the
[0037]
Further, a conductive material such as Ni is formed on the
[0038]
Then, the conductive layer is removed from the
[0039]
Furthermore, a third divided
[0040]
A plurality of
[0041]
In addition, a wiring member, that is, a flexible printed
[0042]
As described above, when the
[0043]
Thereby, since there are almost no air bubbles in the
[0044]
In the above description, an embodiment of the present invention has been described. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made as described below.
[0045]
(1) In the above embodiment, the nozzle plate is joined to the actuator substrate in which the vertical groove is formed to form the vertical empty passage, but conversely, the vertical empty groove is formed in the nozzle plate. In addition, it is possible to form a vertical air passage by joining an actuator substrate to the nozzle plate. In this case, since the nozzle plate is usually formed of a synthetic resin material (for example, polyimide resin or polyether sulfone resin), laser means (TEA-CO2, Excima, etc.), and a laser with a short pulse width (specifically, a pulse width of 1 ms or less) from the viewpoint of improving the adhesion and adhesion by reducing the bulge around the processed portion. It is desirable to process with the laser means which outputs.
[0046]
In addition, it is also possible to form vertical empty grooves that face each other on both the actuator substrate and the nozzle plate, and to join the actuator substrate and the nozzle plate to form a vertical empty passage. In this case, the shape of the vertical groove provided in the actuator substrate and the nozzle plate can be changed, for example, the vertical empty groove on the nozzle plate side can be narrowed, and the vertical empty groove on the actuator substrate side can be increased.
[0047]
Further, it is needless to say that the same thing can be applied between the actuator member and the intermediate plate (cover plate) and between the intermediate plate and the nozzle plate.
[0048]
(2) Although the above embodiment has been described as applied to an ink jet head in which two
[0049]
(3) In the embodiment, the
[0050]
【The invention's effect】
The present invention is implemented in the form as described above, and has the following effects.
[0051]
According to the first aspect of the present invention, a vertical dummy passage having one end communicating with each horizontal dummy passage and the other end opening to the outside is formed between the actuator member and the nozzle plate, and a plurality of ink passages are formed.And the horizontal dummy passage, the actuator member is further on the end side than the vertical dummy passage communicating with the horizontal dummy passage located at both ends in the arrangement direction.Since one end portion forms a vertical empty passage that opens to the outside, when the nozzle plate is joined to one end surface of the actuator member with an adhesive, one end surface of the actuator member passes through the vertical dummy passage and the vertical empty passage. Air bubbles between the nozzle plate and the nozzle plateMissTherefore, it is possible to avoid a decrease in the adhesive force and the adhesive force. Further, since the vertical dummy passage and the vertical empty passage function also as the escape portion of the adhesive, it is advantageous in preventing the adhesive from protruding into the ink groove.
[0052]
In the invention of
[0053]
According to the invention of
[0054]
In the invention of
[0055]
In the invention of
[0056]
According to the sixth aspect of the present invention, a horizontal empty groove having one end opened to the outside is formed on one surface of the actuator substrate or the cover plate, and then the cover plate or the actuator substrate is bonded to the surface with an adhesive. Since the horizontal air passage is formed, the horizontal air passage can be easily formed.
[0057]
According to a seventh aspect of the present invention, the air bubbles sandwiched between one end surface of the cover plate and the nozzle plate are escaped through the plurality of empty passages located between the cover plate and the nozzle plate. As a result, it is more advantageous to prevent a decrease in the adhesive force and the adhesive force in joining the cover plate and the nozzle plate.
[0058]
In the invention of claim 8, since the electrode of the horizontal dummy passage provided for driving the actuator (piezoelectric material) is led to the outside through the vertical dummy passage, the vertical dummy passage is effectively used, The electrodes of the horizontal dummy passage can be easily connected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a main part of an ink jet head according to the present invention.
FIGS. 2A and 2B are a transverse sectional view and a longitudinal sectional view of an actuator member, respectively.
FIG. 3A is a view showing a relationship between an actuator substrate located on the upper side and a printed board, and FIG. 3B is a view of the actuator substrate of FIG.
FIG. 4 shows a conventional example and is an explanatory view showing a state in which a cover plate, a nozzle plate and a manifold member are bonded to an actuator substrate.
[Explanation of symbols]
1 Inkjet head
2 Actuator board
2A Piezoelectric material layer
2B Piezoelectric material layer
3 Intermediate plate (cover plate)
4 Actuator member
5 Nozzle plate
5a Nozzle hole
6 Manifold member
11 Ink groove
12A Horizontal dummy groove
12B Vertical dummy groove
13 Side wall
14A Horizontal empty groove
14B Vertical empty groove
15 Air Groove
21 Ink passage
22A Horizontal dummy passage
22B Vertical dummy passage
24A sideways passage
24B Vertical empty passage
25 Air passage
31 electrodes
33 electrodes
34 Drive electrode
36 Adhesive
Claims (8)
前記アクチュエータ部材と前記ノズルプレートとの間であって前記複数のインク通路と横ダミー通路とがなす前記配列のうち前記配列する方向において両末端に位置する前記横ダミー通路に連通する前記縦ダミー通路よりもさらに前記アクチュエータ部材の端部側に、一端部が前記外部に開口する縦空通路が形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。An actuator member that alternately arranges a plurality of ink passages and a plurality of horizontal dummy passages so as to have a horizontal dummy passage on both sides of each ink passage, and applies pressure to the ink in the ink passage to eject the ink; and A nozzle plate joined to one end surface of the actuator member with an adhesive, and a vertical portion in which one end portion communicates with each lateral dummy passage and the other end portion opens to the outside between the actuator member and the nozzle plate. An inkjet head having a dummy passage formed therein,
The longitudinal dummy passage communicating with the lateral dummy passage which is located at both ends in the direction of the arrangement of the A and the plurality of ink passages and transverse dummy passage and said sequence formed between the actuator member and the nozzle plate ink jet head, characterized by further on the end side of the actuator member, is formed with Tatesora passage having one end open to the outside than.
前記アクチュエータ基板と前記カバープレートとの間であって前記複数のインク通路と前記横ダミー通路とがなす前記配列のうち前記配列する方向において両末端に位置する前記横ダミー通路よりもさらに前記アクチュエータ部材の端部側に、一端部が前記外部に開口する横空通路が形成されているところの請求項1〜3のいずれかに記載のインクジェットヘッド。The actuator member is formed by joining an actuator substrate and a cover plate with an adhesive so that an ink passage and a lateral dummy passage are formed between them.
The transverse dummy passage further said actuator member than that located at both ends in the direction of the arrangement of the array formed by the said transverse dummy passage and said plurality of ink passages A between the cover plate and the actuator substrate The inkjet head according to any one of claims 1 to 3, wherein a laterally empty passage having one end portion opened to the outside is formed on the end portion side.
前記各インク通路及び各横ダミー通路は、両側面に電極が設けられ、
前記横ダミー通路の電極は、前記縦ダミー通路を経て外部に導き出されているところの請求項1〜7のいずれかに記載のインクジェットヘッド。The actuator is made of a piezoelectric material that generates a pressure for ink ejection by applying a voltage,
Each ink passage and each horizontal dummy passage is provided with electrodes on both sides,
The ink jet head according to claim 1, wherein the electrode of the horizontal dummy passage is led to the outside through the vertical dummy passage.
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