JP4954837B2 - 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置並びに液体吐出ヘッド製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明に係る液体吐出ヘッド(ヘッド)10の立体構造を示す断面図である。本実施形態に係るヘッド10は、多数のノズルから液体を吐出して、記録媒体上の所望の画像やパターンを形成するものであり、例えば、カラーインクによって記録媒体上のカラー画像を形成するインクジェット記録装置のインクジェットヘッドが挙げられる。
次に、図1に示す可動部材20について詳説する。図1に示す可動部材20は、第1の層24を第2の層26及び第3の層28で挟み込んだ構造を有している。図2には、図1に示す可動部材20を拡大して図示する。
次に、上述した可動部材20の製造工程について説明する。図8(a)〜(h)には、可動部材20をメッキ法によって作製する場合の各工程を模式的に図示している。
次に、本実施形態の第1変形例について説明する。図11(a)〜(g)には、可動部材120の固定端120A側を支持する固定部材(図1参照)が省略され、基板50に直接接合されている可動部材120の製造方法における各工程を模式的に図示する。なお、図8(a)〜(h)及び図9(a)〜(l)と同様に、可動部材を含む基板を製造する工程以外の工程の図示とその説明は省略する。
次に、本実施形態の第2変形例について説明する。図13は、第2変形例に係るヘッド150の構造を示す断面図である。なお、図13中、図1と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
次に、図14(a)〜(c)を用いて本発明の実施形態に係る第3変形例について説明する。これまでに説明した可動部材20(120)は、4つの側面(端面)において第1の層24が露出した構造となっている。引っ張り応力を有する第1の層24が露出している構造は、その露出部分において第1の層24にクラックが入りやすい構造といえるので、図14(a)〜(c)に示すように、圧縮応力を有する材料で第1の層24の露出部分を覆い、第1の層24にクラックが入ることを予防する。
次に、本発明の実施形態に係る第4変形例について説明する。図17は、第4変形例に係るヘッド300の断面図である。図17に示すヘッド300には、液室14内に5層からなる可動部材320を備えている。なお、図17に示すヘッド300は、可動部材320以外の構成は図1に示すヘッド10と同一であり、これらの構造の説明はここでは省略する。
次に、本発明の実施形態に係る第5変形例について説明する。図20に示すヘッド400は、第1の層424を挟み込む第2の層426の応力と第3の層428の応力を変えて、片側に反らせた構造を有している。
次に、本発明の実施形態に係る第6応用例について説明する。図23は、第6変形例に係るヘッド500の断面図である。同図に示すように、ヘッド500に備えられた可動部材520は、自由端520Aから固定端520Bに向かって第3の層528の厚みが大きくなるように変化している。
次に、上述したヘッドを搭載した装置の構成例について説明する。図27には上述したヘッドからインクを吐出して、記録媒体上の所望の画像を形成するインクジェット記録装置600の概略構成を示す。
図27に示すように、インクジェット記録装置600は、黒(K),シアン(C),マゼンタ(M),イエロー(Y)の各インクに対応して設けられた複数のインクジェットヘッド(以下、ヘッドという。)を有する印字部612と、各ヘッドに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵/装填部614と、記録媒体たる記録紙616を供給する給紙部618と、記録紙616のカールを除去するデカール処理部620と、各ヘッドのノズル面に対向して配置され、記録紙616の平面性を保持しながら記録紙616を搬送する吸着ベルト搬送部622と、記録済みの記録紙(プリント物)を外部に排紙する排紙部626と、を備えている。
次に、ヘッドの構造について説明する。色別のヘッドの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号650によってヘッドを示すものとする。
図31はインクジェット記録装置600におけるインク供給系の構成を示した概要図である。インク供給タンク660はヘッド650にインクを供給する基タンクであり、図27で説明したインク貯蔵/装填部614に含まれる。インク供給タンク660の形態には、インク残量が少なくなった場合に不図示の補充口からインクを補充する方式と、タンクごと交換するカートリッジ方式とがある。使用用途に応じてインク種類を変える場合には、カートリッジ方式が適している。この場合、インクの種類情報をバーコード等で識別して、インク種類に応じた吐出制御を行うことが好ましい。
図32はインクジェット記録装置600のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置600は、通信インターフェース670、システムコントローラ672、メモリ674、モータドライバ676、ヒータドライバ678、プリント制御部680、画像バッファメモリ682、ヘッドドライバ684等を備えている。
なお、図32に示すヘッドドライバ684には、ヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。
Claims (14)
- 液体を吐出する吐出口と、
前記吐出口と連通する液室と、
前記液室を構成する壁に設けられ、前記液室内の液体を加圧する加圧手段と、
前記吐出口側の端部が自由端となるとともに前記吐出口と反対側の端部が固定され、前記加圧手段が設けられる壁と前記自由端が所定の間隔をおいて対面する構造を有する可動部材と、
を備え、
前記可動部材は、内部層となる第1の層の両面に第2の層及び第3の層が積層された構造を有し、各層の引っ張り方向の応力を正方向、圧縮方向の応力を負方向としたときに、前記第2の層の応力の値から前記第1の層の応力の値を減じた値が負の値となり、かつ、前記第3の層の応力の値から前記第1の層の応力の値を減じた応力の値が負の値となり、前記第1の層に対して前記第2の層、前記第3の層の各層が相対的に圧縮方向の応力を有し、
さらに、前記第2の層及び前記第3の層のうち前記第1の層の前記加圧手段が設けられる前記第1の層の壁側の層の応力の値から、前記加圧手段が設けられる前記第1の層の壁と反対側の層の応力の値を減じた値が正の値となり、前記加圧手段が設けられる前記第1の層の壁と反対側の層に対して前記第1の層の前記加圧手段が設けられる前記第1の層の壁側の層が相対的に引っ張り方向の応力を有し、初期状態において前記自由端が前記加圧手段の設けられる壁の方に向くように湾曲していることを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 液体を吐出する吐出口と、
前記吐出口と連通する液室と、
前記液室を構成する壁に設けられ、前記液室内の液体を加圧する加圧手段と、
前記吐出口側の端部が自由端となるとともに前記吐出口と反対側の端部が固定され、前記加圧手段が設けられる壁と前記自由端が所定の間隔をおいて対面する構造を有する可動部材と、
を備え、
前記可動部材は、内部層となる第1の層の両面に第2の層及び第3の層が積層された構造を有し、各層の引っ張り方向の応力を正方向、圧縮方向の応力を負方向としたときに、前記第2の層の応力の値から前記第1の層の応力の値を減じた値が負の値となり、かつ、前記第3の層の応力の値から前記第1の層の応力の値を減じた応力の値が負の値となり、前記第1の層に対して前記第2の層、前記第3の層の各層が相対的に圧縮方向の応力を有し、
さらに、前記第2の層及び前記第3の層のうち前記第1の層の前記加圧手段が設けられる前記第1の層の壁側の層は、自由端側から固定端側に向かって、圧縮方向又は引っ張り方向の応力が小さくなる構造を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 前記第1の層は引っ張り応力を有し、前記第2の層及び前記第3の層は圧縮応力を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記可動部材は、前記第1の層が前記第2の層及び前記第3の層によって覆われる構造を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記第2の層及び前記第3の層の各層は、前記第1の層側から前記第1の層の反対側に向かって、圧縮方向又は引っ張り方向の応力の値が小さくなる構造を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記第2の層及び前記第3の層のうち少なくとも何れか一方は、2つ以上の層が積層された構造を有し、接触する2つの層の間において前記第1の層側の層の応力の値から前記第1の層と反対側の層の応力の値を減じた値が負となり、前記第1の層側の層に対して前記第1の層と反対側の層は圧縮方向の応力を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記可動部材は、前記液室内の液と接触する接液面に耐液処理が施されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記可動部材の前記自由端を含む可動部分を前記加圧手段の設けられる壁側から支持する規制部材を備えたことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記可動部材は平板状構造を有し、
前記可動部材の前記固定端を前記壁に固定する固定部材を備えたことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記可動部材は、前記加圧手段が設けられる壁に直接固定される固定部と、
前記固定部から前記自由端側に向かって立ち上がる傾斜面を含む傾斜部と、
前記傾斜部から前記自由端側に向かって前記加圧手段が設けられる壁と所定の間隔をおいて配置される可動部と、
を含む構造を有することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。 - 請求項1から10のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドを備えたことを特徴とする液体吐出装置。
- 液体を吐出する吐出口と、
前記吐出口と連通する液室と、
前記液室を構成する壁に設けられ、前記液室内の液体を加圧する加圧手段と、
前記加圧手段が設けられる壁と対面し、前記加圧手段が設けられる壁との間に所定の間隔をおいて配置され、前記吐出口側の端部が自由端となるとともに前記吐出口と反対側の端部が固定される可動部材と、を備えた液体吐出ヘッドの製造方法であって、
第3の層を成膜し、前記第3の層の前記加圧手段が設けられる壁と反対側に第1の層を成膜し、更に、前記第1の層の前記第3の層の反対側に第2の層を成膜して、前記可動部材を形成し、
前記可動部材は、各層の引っ張り方向の応力を正方向、圧縮方向の応力を負方向としたときに、前記第2の層の応力の値から前記第1の層の応力の値を減じた値が負の値となり、かつ、前記第3の層の応力の値から前記第1の層の応力の値を減じた応力の値が負の値となり、前記第1の層に対して前記第2の層、前記第3の層の各層が相対的に圧縮方向の応力を有し、
さらに、前記第2の層及び前記第3の層のうち前記第1の層の前記加圧手段が設けられる前記第1の層の壁側の層の応力の値から、前記加圧手段が設けられる前記第1の層の壁と反対側の層の応力の値を減じた値が正の値となり、前記加圧手段が設けられる前記第1の層の壁と反対側の層に対して前記第1の層の前記加圧手段が設けられる前記第1の層の壁側の層が相対的に引っ張り方向の応力を有し、初期状態において前記自由端が前記加圧手段の設けられる壁の方に向くように湾曲していることを特徴とする液体吐出ヘッド製造方法。 - 液体を吐出する吐出口と、
前記吐出口と連通する液室と、
前記液室を構成する壁に設けられ、前記液室内の液体を加圧する加圧手段と、
前記加圧手段が設けられる壁と対面し、前記加圧手段が設けられる壁との間に所定の間隔をおいて配置され、前記吐出口側の端部が自由端となるとともに前記吐出口と反対側の端部が固定される可動部材と、を備えた液体吐出ヘッドの製造方法であって、
第3の層を成膜し、前記第3の層の前記加圧手段が設けられる壁と反対側に第1の層を成膜し、更に、前記第1の層の前記第3の層の反対側に第2の層を成膜して前記可動部材を形成し、
前記可動部材は、各層の引っ張り方向の応力を正方向、圧縮方向の応力を負方向としたときに、前記第2の層の応力の値から前記第1の層の応力の値を減じた値が負の値となり、かつ、前記第3の層の応力の値から前記第1の層の応力の値を減じた応力の値が負の値となり、前記第1の層に対して前記第2の層、前記第3の層の各層が相対的に圧縮方向の応力を有し、
さらに、前記第2の層及び前記第3の層のうち前記第1の層の前記加圧手段が設けられる前記第1の層の壁側の層は、自由端側から固定端側に向かって、圧縮方向又は引っ張り方向の応力が小さくなる構造を有することを特徴とする液体吐出ヘッド製造方法。 - 前記第1の層及び前記第2の層、前記第3の層は、メッキ法、スパッタ法、CVD法のうち少なくとも何れかを含む薄膜成膜プロセスにより成膜されることを特徴とする請求項12又は13に記載の液体吐出ヘッド製造方法。
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