JP6131628B2 - インクジェットヘッド - Google Patents

Description

本発明は、インクの液滴を吐出するインクジェットヘッドに関する。

特許文献１に記載のインクジェットヘッドは、インクの液滴を吐出する複数のノズルと、複数のノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、を含むインク流路が形成された、インク流路構造体と、複数の圧力室にそれぞれ対向して配置された複数の活性部を有し、インク流路構造体の一表面に加熱接着された圧電アクチュエータと、を備えている。インク流路構造体は、複数の同種の金属プレート（金属層）と樹脂プレート（樹脂層）とが積層されている。複数の金属プレート及び樹脂プレートには、インク流路の一部が形成されている。インク流路の一部が形成された複数の金属プレート及び樹脂プレートが積層されることにより、複数のノズル、及び、複数の圧力室を有するインク流路が形成されたインク流路構造体が構成される。複数の金属プレートは、４２％ニッケル合金鋼により形成されている。

特開２００９−１６０７９８号公報

４２％ニッケル合金鋼は、標準電極電位が高いため、特許文献１に記載のインクジェットヘッドにおいては、インク流路構造体を構成する複数の金属プレートが、インクとの接触部分においてインクに溶出しやすいという問題がある。しかし、インク流路構造体を構成する複数の金属プレートを標準電極電位が低い、例えば、ステンレス鋼で形成すると、ステンレス鋼は４２％ニッケル合金鋼と比べると熱膨張係数が大きいため、インクジェットヘッドの製造段階において、インク流路構造体と圧電アクチュエータとの加熱接着処理がなされたときに、活性部と熱膨張係数の大きいステンレス鋼との熱膨張係数差により、活性部に大きな熱収縮が作用して、残留圧縮応力が大きくなる。そうすると、駆動時の活性部の伸縮変形（圧電歪み）が抑制され、ノズルからのインクの吐出性能が低下するという問題がある。

本発明の目的は、インクジェットヘッドの電位を低くし、且つ、活性部の残留圧縮応力を小さく抑えることである。

第１の発明のインクジェットヘッドは、インクの液滴を吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通し、且つ、平面的に配置された複数の圧力室と、を含むインク流路が形成された、インク流路構造体と、前記複数の圧力室にそれぞれ対向して配置された複数の活性部を有し、前記インク流路構造体の一表面に加熱接着された圧電アクチュエータと、を備え、前記インク流路構造体は、前記複数の圧力室の配置平面に沿って延在し、且つ、前記インク流路の少なくとも一部が形成された第１金属で形成された部分を含む第１層と、前記第１層と積層し、且つ、一部に第２金属で形成された第２部分を含み、前記第２部分を除く第１部分が、前記第２金属よりも熱膨張係数が小さい材料で形成された第２層と、を有し、前記第２金属は、前記第１金属よりも標準電極電位が低く、且つ、熱膨張係数が大きいことを特徴とする。

本発明では、インク流路構造体は、インク流路の少なくとも一部が形成された第１金属で形成された部分を含む第１層と、第１層と積層し、且つ、一部に第２金属で形成された第２部分を含み、第２部分を除く第１部分が、第２金属よりも熱膨張係数が小さい材料で形成された第２層と、を有する。また、第２金属は、第１金属よりも標準電極電位が低く、且つ、熱膨張係数が大きい。従って、標準電極電位が低い第２金属で形成された第２部分により、インク流路構造体の電位が下げられるため、インク流路構造体の電位が低い。また、インク流路構造体は、熱膨張係数が小さい第１金属を含み、第２層は、第２部分を除く第１部分が、第２金属よりも熱膨張係数が小さい材料で形成されているため、第２層全体を第２金属とする場合に比べて、活性部の残留圧縮応力を小さく抑えることができる。なお、本発明には、第２層の第２部分を除く第１部分が、第１金属、第２金属と異なる材料で形成される構成も含まれる。

第２の発明のインクジェットヘッドは、第１の発明のインクジェットヘッドにおいて、前記第２層は、前記第２部分と、前記第２部分と面方向に並び、前記第２金属よりも熱膨張係数が小さい前記第１金属により形成された前記第１部分と、により形成されていることを特徴とする。

本発明では、第２層は、第２部分と、第２部分と面方向に並び、第２金属よりも熱膨張係数が小さい第１金属で形成された第１部分と、により形成されている。従って、標準電極電位が低い第２金属で形成された第２部分により、第２層の電位が下げられるため、第２層の電位が低い。

第３の発明のインクジェットヘッドは、第２の発明のインクジェットヘッドにおいて、前記インク流路の一部が、前記第１部分と前記第２部分とにそれぞれ形成されており、前記第１部分に形成された流路部分と前記第２部分に形成された流路部分は、前記面方向において繋がっていないことを特徴とする。

本発明では、第１部分に形成された流路部分と第２部分に形成された流路部分は、面方向において繋がっていない。すなわち、２つの金属部分の境界で、それぞれの流路部分が面方向に繋がった構成ではないため、１つの層が２つの材料で形成されていても、両者の境界でインクが漏れるようなことはない。

第４の発明のインクジェットヘッドは、第１〜第３の発明のいずれかのインクジェットヘッドにおいて、少なくとも、顔料を含む第１インクと、染料を含む第２インクと、をそれぞれ吐出する前記インクジェットヘッドであって、前記インク流路は、前記第１インクが流れる第１インク流路と、前記第２インクが流れる第２インク流路と、を含み、前記第２部分は、前記第１インク流路の少なくとも一部を形成することを特徴とする

本発明では、標準電極電位が低い第２金属で形成された第２部分は、顔料を含む第１インクが流れる第１インク流路の少なくとも一部を形成する。従って、第１インクに接触する部分の電位が低くなるため、第１インクに接触する部分が第１インクに溶出しにくくなり、第１インクが凝集することが抑制される。

第５の発明のインクジェットヘッドは、第１〜第３の発明のいずれかのインクジェットヘッドにおいて、少なくとも、ブラックインクと、シアンインクと、マゼンタインクと、イエローインクと、をそれぞれ吐出する前記インクジェットヘッドであって、前記インク流路は、ブラックインクが流れるブラックインク流路と、シアンインクが流れるシアンインク流路と、マゼンタインクが流れるマゼンタインク流路と、イエローインクが流れるイエローインク流路と、を含み、前記第２部分は、前記イエローインク流路の少なくとも一部を形成することを特徴とする。

イエローインクは、色が薄いため、活性部の残留圧縮応力により、ノズルからのイエローインクの吐出性能が低下した場合でも、印字の質への影響は少ない。本発明では、熱膨張係数が大きい第２金属で形成された第２部分は、イエローインクが流れるイエローインク流路の少なくとも一部を形成する。これにより、イエローインクの吐出性能の低下による印字の質が低下することを最小限に抑えることができる。

第６の発明のインクジェットヘッドは、第２又は第３の発明のインクジェットヘッドにおいて、前記第１部分は、前記面方向と直交する方向において、前記複数の活性部と重なる位置にあり、前記第２部分は、前記直交する方向において、前記複数の活性部と重ならない位置にあることを特徴とする。

本発明では、第１部分は、面方向と直交する方向において、複数の活性部と重なる位置にある。また、第２部分は、面方向と直交する方向において、複数の活性部と重ならない位置にある。従って、面方向と直交する方向において複数の活性部と重なる位置のインク流路構造体は、熱膨張係数が小さいため、活性部の残留圧縮応力をさらに小さく抑えることができる。

第７の発明のインクジェットヘッドは、第２又は第３の発明のインクジェットヘッドにおいて、複数色のインクをそれぞれ吐出する前記インクジェットヘッドであって、前記インク流路構造体は、前記複数色のインクがそれぞれ流れる独立した複数の前記インク流路を有し、前記第２部分は、前記面方向と直交する方向において、前記複数のインク流路のいずれか１つに含まれる前記複数の圧力室とそれぞれ対向する前記複数の活性部と重なる位置にあることを特徴とする。

本発明では、第２部分は、面方向と直交する方向において、複数のインク流路のいずれか１つに含まれる複数の圧力室とそれぞれ対向する複数の活性部と重なる位置にある。従って、インク流路構造体の熱収縮の、圧電特性への影響が、同色の活性部の間でほぼ等しい。

第８の発明のインクジェットヘッドは、第１〜第７の発明のいずれかのインクジェットヘッドにおいて、前記インク流路は、前記複数の圧力室の配置部分から外れた位置に、前記インクを供給するためのインク供給口をさらに有し、前記第２部分は、前記インク供給口の少なくとも一部を形成することを特徴とする。

本発明では、第２部分は、インク供給口の少なくとも一部を形成する。従って、インクとの接触面積が大きいインク供給口を形成する部分の電位が低くなる。また、インク供給口は、複数の圧力室の配置部分から外れた位置にあるため、複数の圧力室とそれぞれ対向する複数の活性部と、熱膨張係数が大きい第２金属で形成された第２部分と、が離れて位置している。従って、活性部の残留圧縮応力をさらに小さく抑えることができる。

第９の発明のインクジェットヘッドは、第２又は第３の発明のいずれかのインクジェットヘッドにおいて、前記第２部分は、前記第１部分よりも、前記面方向における面積が小さいことを特徴とする。

本発明では、熱膨張係数が大きい第２金属で形成された部分は、熱膨張係数が小さい第１金属で形成された第１部分よりも、面方向における面積が小さい。従って、活性部の残留圧縮応力をさらに小さく抑えることができる。

第１０の発明のインクジェットヘッドは、第１の発明のインクジェットヘッドにおいて、前記第１層は、前記第１金属で形成されており、前記第２層は、前記第２部分と、前記第２部分と面方向に並び、前記第２金属よりも熱膨張係数が小さい前記第１金属で形成された前記第１部分と、により形成されていることを特徴とする。

第１金属で形成された層と、第２金属で形成された層と、が積層されている場合、熱膨張係数が異なる金属の接触面積が大きいため、金属の反りが発生する。本発明では、第１層は、第１金属で形成されている。また、第２層は、第２部分と、第２部分と面方向に並び、第２金属よりも熱膨張係数が小さい第１金属で形成された第１部分と、により形成されている。従って、熱膨張係数が異なる金属の接触面積が小さいため、金属の反りを抑制することができる。

本発明では、インク流路構造体は、インク流路の少なくとも一部が形成された第１金属で形成された部分を含む第１層と、第１層と積層し、且つ、一部に第２金属で形成された第２部分を含み、第２部分を除く第１部分が、第２金属よりも熱膨張係数が小さい材料で形成された第２層と、を有する。また、第２金属は、第１金属よりも標準電極電位が低く、且つ、熱膨張係数が大きい。従って、標準電極電位が低い第２金属で形成された第２部分により、インク流路構造体の電位が下げられるため、インク流路構造体の電位が低い。また、インク流路構造体は、熱膨張係数が小さい第１金属を含み、第２層は、第２部分を除く第１部分が、第２金属よりも熱膨張係数が小さい材料で形成されているため、第２層全体を第２金属とする場合に比べて、活性部の残留圧縮応力を小さく抑えることができる。

本発明の第１実施形態に係るインクジェットプリンタの概略平面図である。 インクジェットヘッドの平面図である。 図２の一部拡大図である。 図３のIV-IV線断面図である。 図２のV-V線断面図である。 ダンパープレートの平面図である。 本発明の第２実施形態に係るインクジェットヘッドの断面図である。 本発明の第３実施形態に係るインクジェットヘッドの平面図である。 図８のIX-IX線断面図である。 （ａ）は、第１実施形態に係るインクジェットヘッドの変形例を示した図である。（ｂ）は、第２実施形態に係るインクジェットヘッドの変形例を示した図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係るインクジェットプリンタの概略平面図である。インクジェットプリンタ１は、水平方向に沿って設置された場合、紙面垂直方向の手前側が上方となり、紙面垂直方向の奥側が下方となる。以下、水平方向に沿って設置された状態におけるインクジェットプリンタ１について説明する。左右方向、前後方向を図示の方向として説明し、左右方向、前後方向は、水平方向とそれぞれ平行である。図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、記録用紙１００に画像等を記録するプリンタ部２、プリンタ部２の後述するインクジェットヘッド５のメンテナンスを行うメンテナンスユニット３等を備えている。

プリンタ部２は、所定の走査方向、ここでは、左右方向に往復移動可能なキャリッジ４、キャリッジ４に搭載されたインクジェットヘッド５、記録用紙１００を水平方向に沿って所定の走査方向に直交する搬送方向、すなわち、前方に搬送する搬送機構６等を有する。プリンタ筐体７内には、記録用紙１００を支持するプラテン８が水平方向に沿って設置されている。このプラテン８の上方には、走査方向に平行に延びる２つのガイドレール９、１０が設けられている。キャリッジ４は、図示しないキャリッジ駆動モータにより駆動されることによって、プラテン８上の記録用紙１００と対向する領域において、２本のガイドレール９、１０に沿って走査方向に移動する。

インクジェットヘッド５は、プラテン８との間に隙間を有する状態でキャリッジ４の下部に水平方向に沿って取り付けられている。インクジェットヘッド５の下面は図２に示す複数のノズル２０が開口した液滴吐出面となっている。キャリッジ４に搭載されたインクジェットヘッド５は、インクカートリッジホルダ１１と図示しないチューブによって接続されている。インクカートリッジホルダ１１に装着された４つのインクカートリッジ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄにそれぞれ貯留されたブラック、マゼンタ、シアン、イエローの４色のインクが、チューブを介してインクジェットヘッド５にそれぞれ供給される。

インクジェットヘッド５は、キャリッジ４とともに、プラテン８上を搬送される記録用紙１００と対向する範囲だけでなく、対向する範囲から左右外側に外れた位置まで移動する。記録用紙１００と対向する範囲よりも右側の位置は、インクジェットヘッド５を使用しないときにキャリッジ４が待機する待機位置である。インクジェットヘッド５は、待機位置に到達したときに、下側に配置されている後述のメンテナンスユニット３と対向する。

搬送機構６は、プラテン８及びキャリッジ４を挟むように前後に配置された２つの搬送ローラ１３、１４を有する。搬送ローラ１３、１４は、図示しない搬送モータによってそれぞれ駆動され、インクジェットヘッド５とプラテン８の間において、記録用紙１００を搬送方向へ搬送する。

以上のとおり説明したプリンタ部２は、プラテン８上の記録用紙１００に対して、キャリッジ４を走査方向に移動させつつインクジェットヘッド５からインクを吐出させる一方で、２つの搬送ローラ１３、１４によって記録用紙１００を搬送方向に搬送することにより、記録用紙１００に所望の画像や文字などを記録するように構成されている。

メンテナンスユニット３は、プラテン８の右側の位置、すなわち、待機位置において待機しているインクジェットヘッド５と対向する位置に配置されている。メンテナンスユニット３は、ワイパー１５、キャップ１６、吸引ポンプ１７等を有する。

キャップ１５は、モータ等の駆動源とギヤ等の動力伝達機構によって構成された図示しないキャップ駆動部によって昇降駆動される。キャップ１５は、キャップ駆動部により上方へ移動し、インクジェットヘッド５の液滴吐出面に密着することによって複数のノズル２０の開口を覆うキャッピングを行う。吸引ポンプ１６は、キャップ１５に接続されている。吸引ポンプ１６は、キャップ１５のキャッピング状態で、キャップ１５内の空気を吸引して内部を減圧することで、複数のノズル２０からキャップ１５内へインクを強制的に排出する吸引パージを行う。吸引パージによって、インクに混入している気泡や塵、あるいは、増粘したインク等が排出される。これにより、ノズル２０の吐出異常の発生が防止され、吐出異常が発生した場合にはその吐出性能が回復される。ワイパー１７は、キャップ１５の左側に設けられている。ワイパー１７は、吸引パージ後にインクジェットヘッド５が待機位置からプラテン８側へ移動する際に、液滴吐出面に付着したインクを拭き取るワイピングを行う。

次に、インクジェットヘッド５について説明する。図２は、インクジェットヘッド５の平面図である。図３は、図２の一部拡大図である。図４は、図３のIV-IV線断面図である。図２〜図４に示すように、インクジェットヘッド５は、複数のノズル２０、複数の圧力室２１等のインク流路が形成された流路ユニット１８と、圧力室２１内のインクに圧力を付与する圧電アクチュエータ１９と、を備えている。

図４に示すように、流路ユニット１８は、それぞれ、インク流路の一部が形成された、キャビティプレート２２、ベースプレート２３、サプライプレート２４、マニホールドプレート２５、ダンパープレート２６、カバープレート２７、ノズルプレート２８を有する。流路ユニット１８は、７枚のプレート２２〜２８が上下に積層された構造である。７枚のプレート２２〜２８は、接着剤によって互いに接合されている。最下層のノズルプレート２８を除く６枚のプレート２２〜２７は、それぞれ、金属材料で形成されている。最下層のノズルプレート２８は、ポリイミド等の合成樹脂材料で形成されている。

図２〜図４に示すように、７枚のプレート２２〜２８の積層体である流路ユニット１８は、それぞれ、インクカードリッジ１２ａ〜１２ｄとチューブで接続されるインク供給口２９と、インク供給口２９にそれぞれ連通し、所定方向、ここでは、搬送方向に延びるマニホールド３０と、マニホールド３０から圧力室２１を介してノズル２０に至る多数の個別インク流路と、を有する。インク供給口２９を介して、左側から、マニホールド３０に、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのインクが供給される。ブラックインクは、顔料を含むインクであり、マゼンタインク、シアンインク、イエローインクは、染料を含むインクである。流路ユニット１８において、左側から、ブラックインクが流れるブラックインク流路４３、マゼンタインクが流れるマゼンタインク流路４４、シアンインクが流れるシアンインク流路４５、イエローインクが流れるイエローインク流路４６である。これらのインク流路４３〜４６は、それぞれ独立している。

流路ユニット１８の最下層のノズルプレート２８には、複数のノズル２０が搬送方向に所定ピッチで形成され、搬送方向と直交する走査方向に並んで４列のノズル列を構成している。最上層に位置するキャビティプレート２２には、ノズル２０と同様に所定ピッチで配列された複数の圧力室２１が形成され、４列の圧力室列を構成している。図４に示すように、キャビティプレート２２とノズルプレート２８の間の５枚のプレート２３〜２７には、圧力室２１とノズル２０とを連通させる連通流路３１が形成されている。図２に示すように、キャビティプレート２２の搬送方向における一端部、ここでは、後端部には、インクカートリッジ１２ａ〜１２ｄとチューブを介してそれぞれ接続される、インク供給口２９が形成されている。

図４に示すように、マニホールドプレート２５には、マニホールドプレート２５を厚み方向に貫通し、且つ、搬送方向に延びる長孔３２が形成されている。長孔３２が上側のサプライプレート２４と下側のダンパープレート２６によって、プレート２２〜２８の積層方向、すなわち、上下方向から塞がれることにより、マニホールド３０が構成される。

図２に示すように、マニホールド３０は、ノズル列に沿って搬送方向に延在しており、１列の圧力室列にそれぞれ属する圧力室２１と連通している。つまり、マニホールド３０は、１列の圧力室列、すなわち、１列のノズル列に対してインクを供給する。

図４に示すように、キャビティプレート２２とマニホールドプレート２５との間に位置するベースプレート２３には、マニホールド３０と、これに対応する１列の圧力室列に属する圧力室２１と、を連通させるための連通流路３３が形成されている。また、キャビティプレート２２とマニホールドプレート２５との間に位置するサプライプレート２３には、ベースプレート２３の連通流路３３、及び、マニホールド３０に連通し、圧力室２１の長手方向に沿って延びる、絞り流路としてのアパーチャ３４が形成されている。

ダンパープレート２６の下面の、平面視でマニホールド３０とそれぞれ重なる位置には、ハーフエッチングによって形成された凹部３５が設けられている。つまり、ダンパープレート２６は、凹部３５が形成された部分において厚みが局所的に薄くなっており、この薄肉部分が、マニホールド３０内の圧力変動を減衰させるダンパー部として働く。

以上説明した７枚のプレート２２〜２８が積層した状態で接合されることにより、図４に示すように、流路ユニット１８内に、インク供給口２９からマニホールド３０に至るインク流路と、マニホールド３０から圧力室２１を経由してノズル２０に至る、多数の個別インク流路と、が形成される。すなわち、流路ユニット１８には、インクの液滴を吐出する複数のノズル２０と、複数のノズル２０にそれぞれ連通する複数の圧力室２１と、を含むインク流路が形成されている。また、複数の圧力室２１は、板状のキャビティプレート２２に形成されることによって、平面的に配置されている。

次に、圧電アクチュエータ１９について説明する。図２〜図４に示すように、圧電アクチュエータ１９は、インク流路構造体１８の一表面、ここでは、上面に加熱接着されている。圧電アクチュエータ１９は、流路ユニット１８を構成するキャビティプレート２２の上面に接着剤により接着された振動板３６と、振動板３６の上面に接着剤により接着された圧電層３７と、圧電層３７の上面に配置された圧電層３８と、圧電層３７と圧電層３８との間に配置された共通電極３９と、圧電層３８の上面に複数の圧力室４２と対向するように配置された複数の個別電極４０と、を備えている。

振動板３６は、平面視で略矩形状の金属板であり、例えば、ステンレス鋼等の鉄系合金、銅系合金、ニッケル系合金、あるいは、チタン系合金などからなる。振動板３６は、流路ユニット１８の上面に複数の圧力室２１を覆うように接着されている。

振動板３６の上面、すなわち、圧力室２１と反対側の面には、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との固溶体であり強誘電体であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする、圧電材料からなる圧電層３７が接着剤により接着されている。圧電層３７の上面には活性部となる圧電層３８が配置されている。圧電層３７、３８は、複数の圧力室２１に跨って平面的に形成されている。

共通電極３９は、圧電層３７と圧電層３８との間に配置され、図示は省略するが、ドライバＩＣ４１と接続されている。共通電極３９は、ドライバＩＣ４１により、常にグランド電位に保たれている。

圧電層３７の上面には、圧力室２１よりも一回り小さい略楕円形の平面形状を有する複数の個別電極４０が形成されている。複数の個別電極４０は、対応する圧力室２１の中央部と対向する位置にそれぞれ配置されている。個別電極４０は、金、銅、銀、パラジウム、白金、あるいは、チタンなどの導電性材料からなる。

圧電層３８の上面には、複数の個別電極４０の端部、すなわち、平面視でノズル２０と反対側の端部から、圧力室２１と対向しない領域までそれぞれ引き出された複数の接点部４２が設けられている。これら複数の接点部４２には、図示しないフレキシブルプリント配線板（Flexible Printed Circuit（ＦＰＣ））が接続される。そして、ＦＰＣに実装されたドライバＩＣ４１から、接点部４２を介して複数の個別電極４０にそれぞれ駆動電圧が印加される。

ノズル２０からインクの液滴を吐出させる際の圧電アクチュエータ１９の作用について説明する。ある個別電極４０に対してドライバＩＣ４１から駆動電圧が印加されると、圧電層３８上側の個別電極４０とグランド電位に保持されている圧電層３８下側の共通電極３９の間に電位差が生じ、個別電極４０と共通電極３９の間に挟まれた部分に厚み方向の電界が生じる。そして、圧電層３８の分極方向と電界の方向とが同じ場合には、圧電層３８はその分極方向である厚み方向に伸びて面方向に収縮し、圧電層３８の収縮変形に伴って、振動板３６の圧力室２１と対向する部分が圧力室２１側に凸となるように撓む。いわゆる、ユニモルフ変形である。このとき、圧力室２１の容積が減少することからその内部のインクに圧力、すなわち、吐出エネルギーが付与され、圧力室２１に連通するノズル２０からインクの液滴が吐出される。圧電アクチュエータ１９において、圧電層３８の複数の個別電極４０及び複数の圧力室２１と対向している部分は、駆動電圧が印加されて、複数の活性部となる。従って、圧電アクチュエータ１９は、複数の圧力室２１に対向して配置された複数の活性部を有している。

ここで、インク流路が形成される流路ユニット１８の金属プレート２２〜２７が、標準電極電位が高い、例えば、４２％ニッケル合金鋼（以下、「４２合金」という。）で形成されていると、標準電極電位が高いために、インクとの接触部分において４２合金がインクに溶出しやすいという問題がある。しかし、流路ユニット１８の金属プレート２２〜２７を標準電極電位が低い、例えば、ステンレス鋼で形成すると、ステンレス鋼は４２合金と比べると熱膨張係数が大きいため、インクジェットヘッド５の製造段階において、流路ユニット１８と圧電アクチュエータ１９との加熱接着処理がなされたときに、活性部となる圧電層３８と、熱膨張係数の大きいステンレス鋼と、の熱膨張係数差により、活性部に大きな熱収縮が作用して、残留圧縮応力が大きくなる。そうすると、駆動時の活性部の伸縮変形（圧電歪み）が抑制され、ノズル２０からのインクの吐出性能が低下するという問題がある。

図５は、図２のV-V線断面図である。図６は、ダンパープレートの平面図である。図５に示すように、金属プレート２２〜２５、２７は、それぞれ、複数の圧力室２１の配置平面に沿って延在している。金属プレート２２〜２５、２７は、それぞれ、インク流路の少なくとも一部が形成されており、４２合金で形成されている。すなわち、マニホールドプレート２５は、複数の圧力室２１の配置平面に沿って延在し、且つ、インク流路の少なくとも一部が形成された４２合金で形成された部分を含んでいる。なお、本実施形態では、マニホールドプレート２５は、４２合金のみで形成されている。

ダンパープレート２６は、マニホールドプレート２５と積層し、且つ、一部にステンレス鋼で形成された第２部分４８を含んでいる。ダンパープレート２６において、第２部分４８を除く第１部分４７は、ステンレス鋼よりも熱膨張係数が小さい材料、すなわち、４２合金で形成されている。具体的には、４２合金で形成された金属プレート２２〜２７において、ダンパープレート２６のブラックインク流路４３のマニホールド３０の一部を形成する第２部分４８が、ステンレス鋼に置き換えられている。そして、ステンレス鋼は、４２合金よりも標準電極電位が低く、且つ、熱膨張係数が大きい。このため、標準電極電位が低いステンレス鋼で形成された第２部分４８により、流路ユニット１８の電位が下げられるため、流路ユニット１８の電位が低い。また、流路ユニット１８は、熱膨張係数が小さい４２合金で形成されたマニホールドプレート２５を含み、ダンパープレート２６は、第２部分４８を除く第１部分４７が、ステンレス鋼よりも熱膨張係数が小さい材料で形成されているため、ダンパープレート２６全体をステンレス鋼とする場合に比べて、活性部の残留圧縮応力を小さく抑えることができる。

上述のように、ダンパープレート２６は、第２部分４８と、ステンレス鋼よりも熱膨張係数が小さい４２合金で形成された第１部分４７と、により形成されている。また、第２部分４８と、第１部分４７と、は面方向に並んでいる。このため、標準電極電位が低いステンレス鋼で形成された第２部分４８により、ダンパープレート２６の電位が下げられるため、ダンパープレート２６の電位が低い。また、ダンパープレート２６は、インクとの接触面積が大きいマニホールド３０の一部を形成しているが、電位が低いため、インクに溶出することが抑制される。このように、第２部分４８がインク流路の一部を形成していると、インクと接触する部分の電位が低いため、インクと接触してもインクに溶出することが抑制される。また、マニホールド３０の一部を形成する、ステンレス鋼で形成された第２部分４８を含むダンパープレート２６は、４２合金で形成された他の金属プレート２２〜２５、２７と積層されている。このため、金属プレート２２〜２７同士の電気的な接続を介して、ステンレス鋼で形成された第２部分４８と、金属プレート２２〜２５、２７とは、電気的に接続された状態である。また、例えば、ダンパープレート２６の第１部分４７と第２部分４８との間に隙間があってとしても、第１部分４７と第２部分４８とは、マニホールドプレート２５やカバープレート２７を介して電気的に接続された状態である。

上述のように、インクジェットヘッド５は、顔料を含むブラックインク、染料を含むマゼンタインク、シアンインク、イエローインクをそれぞれ吐出する。インク流路は、ブラックインクが流れるブラックインク流路４３と、マゼンタインクが流れるマゼンタインク流路４４と、シアンインクが流れるシアンインク流路４５と、イエローインクが流れるイエローインク流路４６と、を含んでいる。第２部分４８は、ブラックインク流路４３の少なくとも一部を形成している。具体的には、第２部分４８は、ブラックインクが流れるマニホールド３０の下側に位置しており、ブラックインク流路４３の少なくとも一部である、マニホールド３０の一部を形成している。このため、ブラックインクに接触する部分の電位が低くなる。ここで、金属部分がブラックインクに溶出すると、金属イオンによりインクの電気斥力による分散が壊れ、インクの凝集を引き起こす可能性がある。インクが凝集を引き起こすと、ノズル２０からインクが吐出されないという問題が発生する。本実施形態では、ブラックインクに接触する部分の電位が低いため、ブラックインクに接触する部分がブラックインクに溶出しにくくなり、ブラックインクが凝集することが抑制される。

上述のように、インクジェットヘッド５は、ブラックインク、マゼンタインク、シアンインク、イエローインクの複数色のインクをそれぞれ吐出する。流路ユニット１８は、ブラックインク、マゼンタインク、シアンインク、イエローインクの複数色のインクがそれぞれ流れる独立したブラックインク流路４３、マゼンタインク流路４４、シアンインク流路４５、イエローインク流路４６の複数のインク流路を有する。ダンパープレート２６において、第２部分４８は、面方向と直交する方向、すなわち、積層方向において、ブラックインク流路４３に含まれる複数の圧力室２１とそれぞれ対向する複数の活性部と重なる位置にある。言い換えれば、第２部分４８は、ブラックインクの活性部の下方において、圧力室２１の列方向に延在している。このため、流路ユニット１８の熱収縮の、圧電特性への影響が、ブラックインクの活性部の間でほぼ等しい。一方、カラーインク流路４４〜４６に含まれる複数の圧力室２１とそれぞれ対向する複数の活性部は、面方向と直交する方向、すなわち、積層方向において、第２部分４８と重ならず、第１部分４７のみと重なっている。このため、流路ユニット１８の熱収縮の、圧電特性への影響が、それぞれ、マゼンタインク、シアンインク、イエローインクの活性部の間でほぼ等しい。このように、本実施形態では、流路ユニット１８の熱収縮の、圧電特性への影響が、同色の活性部の間でほぼ等しい。

図６に示すように、ダンパープレート２６において、第２部分４８は、第１部分４７よりも、面方向における面積が小さい。このため、活性部の残留圧縮応力をさらに小さく抑えることができる。

上述のように、マニホールドプレート２５は、４２合金で形成されている。図６に示すように、ダンパープレート２６は、第２部分４８と、第２部分４８と面方向に並び、ステンレス鋼よりも熱膨張係数が小さい４２合金で形成された第１部分４７と、により形成されている。従って、積層するマニホールドプレート２５とダンパープレート２６とにおいて、熱膨張係数が異なる金属の接触面積が小さいため、金属の反りを抑制することができる。

ここで、「標準電極電位」は、電極電位が既知の基準電極と一対にすることにより測定が可能な電位である。水性インク中において、参照電極をＡｇ／ＡｇＣｌとして、金属プレート２２〜２５、２７、第１部分４７を形成する４２合金と、第２部分４８を形成するステンレス鋼であるＳＵＳ４３０と、の標準電極電位を測定した場合、絶対値の差は、５０ｍＶ程度である。４２合金の熱膨張係数は、３０〜４００℃の範囲で、約４．６×１０^−６／℃である。ステンレス鋼であるＳＵＳ４３０の熱膨張係数は、０〜１００℃の範囲で、約１０．４×１０^−６／℃である。なお、第２部分４８を形成するステンレス鋼としては、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ３０４などを用いることができる。

第１実施形態においては、流路ユニット１８は、インク流路構造体に相当する。マニホールドプレート２５は、第１層に相当する。マニホールドプレート２５に積層し、且つ、第２部分４８を含むダンパープレート２６は、第２層に相当する。４２合金は、第１金属に相当する。ステンレス鋼は、第２金属に相当する。ブラックインクは、第１インクに相当する。マゼンタインク、シアンインク、イエローインクのいずれかが、第２インクに相当する。ブラックインク流路４３は、第１インク流路に相当する。マゼンタインク流路４４、シアンインク流路４５、イエローインク流路４６のいずれかが、第２インク流路に相当する。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して説明を省略する。図７は、第２実施形態に係るインクジェットヘッドの断面図である。図７は、図５同様、左右方向と平行な、インクジェットヘッド５の積層方向の断面を示している。第１実施形態では、ダンパープレート２６において、第２部分４８は、ブラックインク流路４３の少なくとも一部を形成している。第２実施形態では、第１実施形態とこの構成が異なり、ダンパープレート２６において、第２部分４８は、イエローインク流路４６の少なくとも一部を形成している。具体的には、第２部分４８は、イエローインクが流れるマニホールド３０の下側に位置しており、イエローインク流路４６の少なくとも一部である、マニホールド３０の一部を形成している。言い換えれば、４２合金で形成された金属プレート２２〜２７において、ダンパープレート２６のイエローインク流路４６のマニホールド３０を形成する部分が、ステンレス鋼に置き換えられた第２部分４８となっている。イエローインクは、色が薄いため、活性部の残留圧縮応力により、ノズル２０からのイエローインクの吐出性能が低下した場合でも、印字の質への影響は少ない。本実施形態では、熱膨張係数が大きいステンレス鋼で形成された第２部分４８は、イエローインクが流れるイエローインク流路４６の少なくとも一部を形成する。これにより、イエローインクの吐出性能の低下による印字の質が低下することを最小限に抑えることができる。

第２実施形態においては、流路ユニット１８は、インク流路構造体に相当する。マニホールドプレート２５は、第１層に相当する。マニホールドプレート２５に積層し、且つ、第２部分４８を含むダンパープレート５２は、第２層に相当する。４２合金は、第１金属に相当する。ステンレス鋼は、第２金属に相当する。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。第１及び第２実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して説明を省略する。図８は、第３実施形態に係るインクジェットヘッドの平面図である。図９は、図８のIX-IX線断面図である。図８及び図９に示すように、キャビティプレート２２及びベースプレート２３は、サプライプレート２４と積層し、且つ、一部にステンレス鋼で形成された第２部分４８を含んでいる。キャビティプレート２２及びベースプレート２３において、第２部分４８を除く第１部分４７は、ステンレス鋼よりも熱膨張係数が小さい材料、すなわち、４２合金で形成されている。言い換えれば、４２合金で形成された金属プレート２２〜２７において、キャビティプレート２２及びベースプレート２３の一部が、ステンレス鋼に置き換えられている。

キャビティプレート２２及びベースプレート２３には、インク流路の一部が、第１部分４７と第２部分４８とにそれぞれ形成されている。具体的には、キャビティプレート２２の第１部分４７には、圧力室２１と連通流路３１とが形成され、第２部分４８には、インク供給口２９が形成されている。ベースプレート２３の第１部分４７には、連通流路３１、３３が形成され、第２部分４８には、インク供給口２９が形成されている。キャビティプレート２２の第１部分４７に形成された圧力室２１及び連通流路３１と、第２部分４８に形成されたインク供給口２９とは、面方向において連通していない。図９では、圧力室２１とインク供給口２９とが面方向において連通していない状態が示されている。また、ベースプレート２３の第１部分４７に形成された連通流路３１、３３と、第２部分４８に形成されたインク供給口２９と、は面方向において連通していない。従って、２つの金属部分の境界で、それぞれの流路部分が面方向に繋がった構成ではないため、１つの層が２つの材料で形成されていても、両者の境界でインクが漏れるようなことはない。例えば、２つの金属部分の境界が、キャビティプレート２２及びベースプレート２３と積層方向における同じ位置で、ダンパープレート２６にあった場合、金属部分の境界から、インクが漏れてしまう。

キャビティプレート２２及びベースプレート２３において、第１部分４７は、面方向と直交する方向、すなわち、積層方向において、複数の活性部となる圧電層３８と重なる位置にある。キャビティプレート２２及びベースプレート２３において、第２部分４８は、面方向と直交する方向、すなわち、積層方向において、複数の活性部となる圧電層３８と重ならない位置にある。このため、面方向と直交する方向において複数の活性部となる圧電層３８と重なる位置の流路ユニット１８は、熱膨張係数が小さいため、活性部の残留圧縮応力をさらに小さく抑えることができる。

インクを供給するためのインク供給口２９は、複数の圧力室２１の配置部分から外れた位置にある。第２部分４８は、インク供給口２９の少なくとも一部を形成している。具体的には、第２部分４８は、インク供給口２９の並び方向に延在し、ブラックインク、マゼンタインク、シアンインク、イエローインクのすべてのインク供給口２９の一部を形成している。このため、インクとの接触面積が大きいインク供給口２９を形成する部分の電位が低い。また、インク供給口２９は、複数の圧力室２１の配置部分から外れた位置にあるため、複数の圧力室２１とそれぞれ対向する複数の活性部となる圧電層３８と、熱膨張係数が大きい第２部分４８と、が離れて位置している。従って、活性部の残留圧縮応力をさらに小さく抑えることができる。

第３実施形態においては、流路ユニット１８は、インク流路構造体に相当する。サプライプレート２４は、第１層に相当する。サプライプレート２４に積層し、且つ、第２部分４８を含むキャビティプレート２２及びベースプレート２３は、第２層に相当する。４２合金は、第１金属に相当する。ステンレス鋼は、第２金属に相当する。

以上、本発明の第１〜第３実施形態について説明したが、本発明を適用可能な形態は、上述の実施形態には限られるものではなく、以下に例示するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることが可能である。

第１及び第２実施形態において第１層に相当するマニホールドプレート２５、第３実施形態において第１層に相当するサプライプレート２４は、４２合金で形成されている。これに限らず、第１及び第２実施形態において第１層に相当するマニホールドプレート２５、第３実施形態において第１層に相当するサプライプレート２４は、インク流路の少なくとも一部が形成された４２合金で形成された部分を含んでいればよい。また、第１及び第２実施形態において第１層に相当するマニホールドプレート２５、第３実施形態において第１層に相当するサプライプレート２４において、インク流路の少なくとも一部が形成された４２合金で形成された部分を除く部分は、２種以上の材料で形成されていてもよい。

第１及び第２実施形態において第２層に相当するダンパープレート２６、第３実施形態において第２層に相当するキャビティプレート２２及びベースプレート２３は、第２部分４８と、ステンレス鋼よりも熱膨張係数が小さい４２合金で形成された第１部分４７と、により形成されている。また、第２部分４８と、第１部分４７と、は面方向に並んでいる。これに限らず、第１及び第２実施形態において第２層に相当するダンパープレート２６、第３実施形態において第２層に相当するキャビティプレート２２及びベースプレート２３は、一部に第２部分４８を含み、第２部分４８を除く第１部分４７が、ステンレス鋼よりも熱膨張係数が小さい材料で形成されていればよい。例えば、第２部分４８を形成するステンレス鋼よりも熱膨張係数が小さい材料としては、シリコンなどがある。また、第１部分４７は、ステンレス鋼よりも熱膨張係数が小さい材料で形成されていれば、２種以上の材料で形成されていてもよい。

第１及び第２実施形態においては、第２部分４８が含まれる第２層に相当する層が、ダンパープレート２６であり、第３実施形態においては、第２部分４８が含まれる第２層に相当する層が、キャビティプレート２２及びベースプレート２３である。これに限らず、少なくともインク流路の一部が形成された第１層に相当する層に積層する層に、第２部分が含まれていればよい。図１０（ａ）は、第１実施形態に係るインクジェットヘッドの変形例を示した図である。図１０（ａ）に示すように、第２部分４８は、マニホールド３０の下側に位置するダンパープレート２６に替えて、マニホールド３０の上側に位置するサプライプレート２４に含まれている。この場合、マニホールドプレート２５に積層し、且つ、第２部分４８が含まれるサプライプレート２４が第２層に相当する。図１０（ｂ）は、第２実施形態に係るインクジェットヘッドの変形例を示した図である。図１０（ｂ）に示すように、第２部分４８は、マニホールド３０の下側に位置するダンパープレート２６に加えて、マニホールド３０の上側に位置するサプライプレート２４にも含まれている。上述のように、イエローインクは、ノズル２０からのイエローインクの吐出性能が低下した場合でも、印字の質への影響は少ないため、イエローインク流路４６を形成する部分であれば、第２部分４８を増やすことも可能である。この場合、サプライプレート２４及びダンパープレートが第２層に相当する。この他、マニホールドプレート２５、カバープレート２７に第２部分が含まれていてもよい。

第１〜第３実施形態において、第２部分４８は、第１部分４７よりも面方向における面積が小さい。これに限らず、第２部分４８は、第１部分４７よりも面方向における面積が大きくてもよい。

第１〜第３実施形態において、第２部分４８は、インク流路の一部を形成しており、インクと接触する。これに限らず、第２部分は、インク流路の一部を形成せず、インクと接触していなくてもよい。

第２実施形態において、第２部分４８は、イエローインク流路４６の少なくとも一部を形成している。これに限らず、マゼンタインク流路４４、シアンインク流路４５いずれかの少なくとも一部を形成していてもよい。

第１〜第３実施形態、及び、上述の変形例においては、４２合金が第１金属に相当する。ステンレス鋼が第２金属に相当する。これに限らず、第１金属として、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ３６等を用いてもよい。第２金属は、第１金属よりも標準電極電位が低く、且つ、熱膨張係数が大きければよい。

第１〜第３実施形態においては、ブラックインクは、顔料を含むインクである。これに限らず、ブラックインクは、染料を含むインクであってもよい。

第１〜第３実施形態においては、ノズルプレート２８は、合成樹脂材料で形成されている。これに限らず、金属材料で形成されていてもよい。

第１〜第３実施形態においては、インクジェットプリンタ１の記録方式は、インクジェットヘッド５が移動するシリアル型のインクジェット記録方式である。これに限らず、インクジェットプリンタ１の記録方式は、インクジェットヘッドが移動しないライン型のインクジェット記録方式であってもよい。

１ インクジェットプリンタ
５ インクジェットヘッド
１８ 流路ユニット
１９ 圧電アクチュエータ
２０ ノズル
２１ 圧力室
２２ キャビティプレート
２３ ベースプレート
２４ サプライプレート
２５ マニホールドプレート
２６ ダンパープレート
２７ カバープレート
２８ ノズルプレート
２９ インク供給口
４３ ブラックインク流路
４４ マゼンタインク流路
４５ シアンインク流路
４６ イエローインク流路
４７ 第１部分
４８ 第２部分

Claims (10)

1. インクの液滴を吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通し、且つ、平面的に配置された複数の圧力室と、を含むインク流路が形成された、インク流路構造体と、
   前記複数の圧力室にそれぞれ対向して配置された複数の活性部を有し、前記インク流路構造体の一表面に加熱接着された圧電アクチュエータと、を備え、
   前記インク流路構造体は、
   前記複数の圧力室の配置平面に沿って延在し、且つ、前記インク流路の少なくとも一部が形成された第１金属で形成された部分を含む第１層と、
   前記第１層と積層し、且つ、一部に第２金属で形成された第２部分を含み、前記第２部分を除く第１部分が、前記第２金属よりも熱膨張係数が小さい材料で形成された第２層と、を有し、
   前記第２金属は、前記第１金属よりも標準電極電位が低く、且つ、熱膨張係数が大きいことを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記第２層は、前記第２部分と、前記第２部分と面方向に並び、前記第２金属よりも熱膨張係数が小さい前記第１金属により形成された前記第１部分と、により形成されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. 前記インク流路の一部が、前記第１部分と前記第２部分とにそれぞれ形成されており、
   前記第１部分に形成された流路部分と前記第２部分に形成された流路部分は、前記面方向において繋がっていないことを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッド。
4. 少なくとも、顔料を含む第１インクと、染料を含む第２インクと、をそれぞれ吐出する前記インクジェットヘッドであって、
   前記インク流路は、前記第１インクが流れる第１インク流路と、前記第２インクが流れる第２インク流路と、を含み、
   前記第２部分は、前記第１インク流路の少なくとも一部を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
5. 少なくとも、ブラックインクと、シアンインクと、マゼンタインクと、イエローインクと、をそれぞれ吐出する前記インクジェットヘッドであって、
   前記インク流路は、ブラックインクが流れるブラックインク流路と、シアンインクが流れるシアンインク流路と、マゼンタインクが流れるマゼンタインク流路と、イエローインクが流れるイエローインク流路と、を含み、
   前記第２部分は、前記イエローインク流路の少なくとも一部を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
6. 前記第１部分は、前記面方向と直交する方向において、前記複数の活性部と重なる位置にあり、
   前記第２部分は、前記直交する方向において、前記複数の活性部と重ならない位置にあることを特徴とする請求項２又は３に記載のインクジェットヘッド。
7. 複数色のインクをそれぞれ吐出する前記インクジェットヘッドであって、
   前記インク流路構造体は、前記複数色のインクがそれぞれ流れる独立した複数の前記インク流路を有し、
   前記第２部分は、前記面方向と直交する方向において、前記複数のインク流路のいずれか１つに含まれる前記複数の圧力室とそれぞれ対向する前記複数の活性部と重なる位置にあることを特徴とする請求項２又は３に記載のインクジェットヘッド。
8. 前記インク流路は、前記複数の圧力室の配置部分から外れた位置に、前記インクを供給するためのインク供給口をさらに有し、
   前記第２部分は、前記インク供給口の少なくとも一部を形成することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
9. 前記第２部分は、前記第１部分よりも、前記面方向における面積が小さいことを特徴とする請求項２又は３に記載のインクジェットヘッド。
10. 前記第１層は、前記第１金属で形成されており、
    前記第２層は、前記第２部分と、前記第２部分と面方向に並び、前記第２金属よりも熱膨張係数が小さい前記第１金属で形成された前記第１部分と、により形成されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。

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