JPWO2016067880A1 - インクジェットヘッド及びプリンタ - Google Patents

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Abstract

ヘッド5は、接着剤67を介して積層された複数のプレート(33、35及び37)によって構成され、複数のプレートそれぞれに形成された貫通孔(39、49、51、53及び55)同士が連通されることによってインクの流路(39、41、43、45及び47)が構成された流路部材23を有している。複数のプレートは、樹脂プレート37と、複数の金属プレート35とを有している。樹脂プレート37は、接着剤67の逃がし溝69を有さない。複数の金属プレート35は、樹脂プレート37に貼り合わされ、樹脂プレート37側に接着剤67の逃がし溝69を有する第8金属プレート35H及び/又は第9金属プレート35Iを含む。

Description

本発明は、インクジェットヘッド、及び、インクジェットヘッドを有するプリンタに関する。
インクジェットヘッドは、インクの流路が形成された流路部材を有している。この流路部材として、複数のプレートを積層して構成されたものが知られている(例えば特許文献1〜3)。各プレートには、貫通孔が形成されており、この貫通孔が互いに連通されることによって、インクの流路が構成される。複数のプレートは、一般には、金属プレートによって構成され、プレート間に介在する接着剤によって互いに固定される。
特許文献1では、余剰な接着剤がインクの流路に流れ込むことを低減するために、各プレートの表面に接着剤の逃がし溝(凹部)を形成する技術を開示している。特許文献2及び3では、複数のプレートとして、基本的に金属プレートを用いつつ、所定のプレートに樹脂プレートを用いる技術を開示している。
特開2006−264113号公報 特開2009−178844号公報 特開2009−202454号公報
画質を向上させるためには、流路部材が精度よく形成されることが好ましい。一方、流路部材を精度よく形成するとなれば、コストは増大する。特許文献1〜3では、逃がし溝と、プレートの材料(金属又は樹脂)との組み合わせが流路部材の精度及びコストに及ぼす影響については言及されていない。
従って、安価且つ高精度に接着剤の逃がし溝を形成可能なインクジェットヘッド及びプリンタが提供されることが望ましい。
本発明の一態様に係るインクジェットヘッドは、接着剤を介して積層された複数のプレートによって構成されており、前記複数のプレートそれぞれに設けられている、貫通孔あるいは溝同士が連通することによってインクの流路が構成されている流路部材を有するインクジェットヘッドであって、前記複数のプレートは、樹脂プレートと、複数の金属プレートとを有しており、前記樹脂プレートは、前記接着剤の逃がし溝を有さず、前記複数の金属プレートは、前記樹脂プレートに貼り合わされており、前記樹脂プレート側に前記接着剤の逃がし溝を有する金属プレートを含む。
好適には、前記複数の金属プレートは、前記樹脂プレートの一方の面に貼り合わされており、前記樹脂プレート側に前記接着剤の逃がし溝を有する金属プレートと、前記樹脂プレートの他方の面に貼り合わされており、前記樹脂プレート側に前記接着剤の逃がし溝を有する金属プレートと、を含む。
好適には、前記複数の金属プレートは、前記樹脂プレートの一方の面に順に積層されており、それぞれ前記樹脂プレート側にのみ前記接着剤の逃がし溝を有する1以上の金属プレートと、前記樹脂プレートの他方の面に順に積層されており、それぞれ前記樹脂プレート側にのみ前記接着剤の逃がし溝を有する1以上の金属プレートと、を含む。
好適には、前記複数のプレートは、ノズルを有するノズルプレートを含んでおり、該ノズルプレートと前記樹脂プレートとの間には、前記接着剤の逃がし溝を両面に有する前記金属プレートからなる第1部分が積層されており、前記第1部分と前記樹脂プレートとの間には、前記金属プレートが積層されていないか、積層されている場合、前記第1部分と前記樹脂プレートとの間に積層されている前記金属プレートは、前記樹脂プレート側にのみ前記接着剤の逃がし溝を有しており、前記第1部分と前記ノズルプレートとの間には、前記金属プレートが積層されていないか、積層されている場合、前記第1部分と前記ノズルプレートとの間に積層されている前記金属プレートは、前記ノズルプレート側にのみ前記接着剤の逃がし溝を有しており、前記ノズルプレートは、前記接着剤の逃がし溝を有していない。
好適には、前記第1部分の金属プレートにおいて、前記樹脂プレート側の逃がし溝と、前記ノズルプレート側の逃がし溝とは重なっていない。
本発明の一態様に係るプリンタは、前記インクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドに対してメディアを搬送する搬送装置と、を有している。
上記の構成によれば、安価且つ高精度に接着剤の逃がし溝を形成できる。
本発明の実施形態に係るプリンタの要部を模式的に示す斜視図。 図1のプリンタのインクジェットヘッドの要部を模式的に示す分解斜視図。 図2のインクジェットヘッドの流路部材を模式的に示す分解斜視図。 図2のIV−IV線における断面図。 図5(a)〜図5(c)は図4に示すプレートの平面図の例。 図6(a)及び図6(b)は図4に示すプレートの平面図の他の例。 図7(a)及び図7(b)は図6(a)及び図6(b)に示すプレートの、より広い範囲の平面図。 図8(a)〜図8(d)は流路部材の製造方法を説明するための模式的な断面図。 変形例に係る流路部材の一部を示す断面図。 他の変形例に係る流路部材の一部を示す断面図。
(プリンタの概略構成)
図1は、本発明の実施形態に係るプリンタ1の要部を模式的に示す斜視図である。
プリンタ1は、インクジェットプリンタである。より具体的には、例えば、プリンタ1は、ピエゾヘッド式、シリアルヘッド式、且つ、オフキャリッジ式のカラープリンタとされている。なお、プリンタ1は、適宜な数の色のインクでカラーの画像を実現してよいが、本実施形態では、4色(ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアン)のインクによってカラー画像を実現する。
プリンタ1は、例えば、メディア(例えば紙)101を矢印y1で示す搬送方向(y方向)へ搬送する搬送装置3と、搬送されているメディア101(z方向負側)に向けてインク滴を吐出するヘッド5と、ヘッド5をメディア101の搬送方向に直交する移動方向(矢印y2、x方向)において往復移動させる移動装置7と、ヘッド5にインクを供給するインクカートリッジ9と、ヘッド5からのインクの吐出動作を含むプリンタ1の動作を制御する制御部11とを有している。
ヘッド5からメディア101へのインク滴の吐出が、y方向に広がった範囲で繰り返し行われつつ、移動装置7によるヘッド5の往復移動が行われることにより、メディア101には帯状の2次元画像が形成される。更に、搬送装置3によってメディア101が間欠的に搬送されることで、メディア101には、帯状の2次元画像が繋がって連続的な2次元画像が形成される。
搬送装置3は、例えば、不図示の供給スタックに積層された複数のメディア101を一ずつ不図示の排出スタックへ搬送する。搬送装置3は、公知の適宜な構成とされてよい。図1では、搬送経路がストレートパスとされ、メディア101に当接するローラ13と、ローラ13を回転させるモータ15と、モータ15に駆動電力を付与するドライバ17とを有する搬送装置3が例示されている。
移動装置7は、公知の適宜な構成とされてよい。例えば、移動装置7は、不図示のキャリッジを移動方向に案内可能に支持する不図示のガイドレールと、キャリッジに固定された不図示のベルトと、当該ベルトが掛け渡された不図示のプーリと、当該プーリを回転させるモータ19と、モータ19に駆動電力を付与するドライバ21とを有している。
インクカートリッジ9は、ヘッド5とは別の場所に(ヘッド5と共に移動しないように)設置されている。インクカートリッジ9は、可撓性のチューブを介してヘッド5と接続されている。インクカートリッジ9は、ヘッド5が吐出するインクの色の数に対応して複数(本実施形態では4つ)設けられている。
制御部11は、例えば、CPU、ROM、RAM及び外部記憶装置を含んで構成されている。制御部11は、搬送装置3のドライバ17、移動装置7のドライバ21及びヘッド5のドライバ(後述)に制御信号を出力し、搬送装置3、移動装置7及びヘッド5の動作を制御する。
(ヘッドの基本構成)
図2は、ヘッド5の一部を示す分解斜視図である。なお、図2の紙面下方(z方向の負側)がメディア101側である。
ヘッド5は、インクの流路を構成する流路部材23と、流路部材23からインクを吐出させるための駆動力を生じる圧電アクチュエータ25と、圧電アクチュエータ25に電気的に接続されたFPC(フレキシブル配線基板)27と、FPC27を介して圧電アクチュエータ25を駆動制御するドライバIC29とを有している。
流路部材23は、例えば、概略、薄型の直方体状に形成されており、メディア101に対向する第1主面23a及びその背面の第2主面23bを有している。第1主面23aには、インク滴を吐出するために、後述する複数のノズルが開口している。また、第2主面23bの端部には、インクが供給されるインク供給口31が色毎に形成されている。
圧電アクチュエータ25は、例えば、概略、薄型の直方体状に形成されており、流路部材23の第2主面23bに重ねられる。圧電アクチュエータ25は、例えば、第2主面23bの大部分(複数のインク供給口31の配置領域を除く部分)を覆う大きさに形成されている。
FPC27は、例えば、圧電アクチュエータ25を覆う対向部27aと、当該部分から圧電アクチュエータ25の外方へ延び出る延在部27bとを有している。なお、延在部27bは、x方向及びy方向のいずれの方向に延び出てもよい。
ドライバIC29は、例えば、延在部27bに実装され、また、FPC27の主面のうち対向部27aにおいて圧電アクチュエータ25に対向する主面に実装されている。なお、ドライバIC29は、FPC27が折り曲げられることによって適宜な位置に配置されてよい。また、FPC27に延在部が2つ設けられ、その2つの延在部それぞれにドライバIC29(合計2つのドライバIC29)が設けられてもよい。
図3は、流路部材23の分解斜視図である。
流路部材23は、複数のプレートが積層されることによって構成されている。例えば、流路部材23は、メディア101に対向する側(z方向負側)から順に、ノズルプレート33、第1金属プレート35A〜第8金属プレート35H、樹脂プレート37及び第9金属プレート35Iを有している。なお、以下では、第1金属プレート35A〜第9金属プレート35Iを区別せずに、「金属プレート35」ということがある。
これらの複数のプレートのそれぞれには、貫通孔(49、53等)が設けられており、その貫通孔が互いに連通することによって、流路部材23の内部にはインクの流路が構成されている。流路は、複数のプレートに設けられている、プレートを貫通していない溝を含んで構成されてもよい。なお、上述したインク供給口31(インクの流路の一部)は、第5金属プレート35E〜第9金属プレート35I及び樹脂プレート37に形成された貫通孔によって構成されている。
金属プレート35の材料は、適宜な種類の金属とされてよい。例えば、金属は、ステンレス鋼である。同様に、樹脂プレート37の材料は、適宜な種類の樹脂とされてよい。例えば、樹脂は、ポリイミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ABS樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂である。ノズルプレート33は、金属プレートであってもよいし、樹脂プレートであってもよい。
図4は、図2のIV−IV線における断面図である。
流路部材23は、インクの流路として、例えば、インクが吐出される複数のノズル39(図3も参照)と、複数のディセンダ41を介して複数のノズル39に通じ、吐出のための圧力をインクに付与するための複数の圧力室43(図2及び図3も参照)と、複数の連通路45を介して複数の圧力室43にインクを供給する共通流路47(図3も参照)とを有している。
ノズル39から連通路45までの流路は、いわゆる個別流路であり、画像の1ドットに対応し、例えば、図2及び図3に示すように、色毎に1〜4列(図2及び図3では2列)でy方向に配列されている。共通流路47は、色毎に設けられ、例えば、上記の個別流路の配列方向(y方向)に延びている。
図4に戻って、ノズル39は、第1主面23aに開口している。ディセンダ41は、例えば、ノズル39から第2主面23b側へ若干傾斜しながら延び、圧力室43の端部に接続されている。圧力室43は、例えば、第2主面23bに開口する比較的浅い凹状に形成されており、その平面視の面積は、ディセンダ41及び連通路45の断面積よりも大きい。連通路45は、例えば、圧力室43に対してディセンダ41とは反対側に接続され、圧力室43から概略第1主面23a側へ延びている。連通路45は、例えば、その断面積が狭くされたしぼり45aを含んでいる。共通流路47は、例えば、複数の圧力室43に対して第1主面23a側に位置している。
なお、これら流路の具体的形状は適宜に設定されよい。例えば、圧力室43の平面形状は、短辺の中央にディセンダ41及び連通路45が接続される概ね矩形であってもよいし、角部にディセンダ41及び連通路45が接続される菱形であってもよいし、半円状の端部にディセンダ41及び連通路45が接続される長円乃至は楕円であってもよい。なお、以下では、平面形状が矩形の圧力室43を例にとって説明する。
複数のノズル39は、例えば、ノズルプレート33に設けられた貫通孔により構成されている。ディセンダ41は、例えば、第1金属プレート35A〜第8金属プレート35Hに形成された複数のディセンダ用孔49が連通されて構成されている。圧力室43は、例えば、樹脂プレート37及び第9金属プレート35Iに形成された圧力室用孔51が連通されて構成されている。連通路45は、例えば、第5金属プレート35E〜第8金属プレート35Hに形成された複数の連通路用孔53が連通されて構成されている。共通流路47は、例えば、第2金属プレート35B〜第4金属プレート35Dに形成された複数の共通流路用孔55が連通されて構成されている。
圧電アクチュエータ25は、例えば、ユニモルフ型の圧電アクチュエータ基板により構成されており、流路部材23側から順に、振動板57、共通電極59、圧電体61及び複数の個別電極63が積層されて構成されている。なお、これらはいずれも層状(板状)に形成されている。
共通電極59と個別電極63との間に電圧が印加されると、主としてその個別電極63と重なる領域において圧電体61は逆圧電効果によって平面方向において縮小する。これにより、振動板57は圧力室43側へ撓む。この動作が利用されて、圧力室43内のインクに圧力が付与され、インク滴がノズル39から吐出される。
振動板57、共通電極59及び圧電体61は、複数の圧力室43全体に亘って設けられている。一方、個別電極63は、圧力室43毎に設けられている。共通電極59には、例えば、基準電位が付与される。複数の個別電極63には選択的に共通電極59とは異なる電位(駆動信号)が付与される。これにより、複数のノズル39から選択的にインク滴が吐出される。
図2に示すように、各個別電極63は、圧力室43に重なり、圧電体61に電圧を印加するための電極本体63aと、FPC27との接続のための引出電極63bとを有している。電極本体63aは、例えば、圧力室43の平面形状と概ね同様(相似)の形状で、圧力室43よりも若干小さい。引出電極63bは、電極本体63aから適宜な方向に延び出ている。例えば、引出電極63bは、電極本体63aに対してディセンダ41及びノズル39とは反対側へ、圧力室43と重ならない位置まで延び出ている。
振動板57は、例えば、セラミック、酸化シリコン若しくは窒化シリコンにより形成されている。共通電極59及び個別電極63は、例えば、銀、白金若しくはパラジウムにより形成されている。圧電体61は、例えば、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等のセラミックにより形成されている。
なお、以下では、図4において示した、流路部材23及び圧電アクチュエータ25のうち、一のノズル39に対応する部分(概略、平面視において圧力室43及び個別電極63の配置領域)を吐出素子65ということがある。
(接着剤の逃がし溝)
複数のプレートは、プレート間に介在する接着剤67(図8(d)参照)によって互いに固定されている。そして、図4に示すように、複数のプレートには、余剰な接着剤67を逃がすために、複数の逃がし溝69が形成されている。
逃がし溝69は、プレートの表面に形成された凹部である(本願において逃がし溝の語はスリットを含まない。)。逃がし溝69の断面形状は適宜に設定されてよく、例えば、半円状、又は、角部が面取りされた矩形状である。逃がし溝69の深さは、例えば、最も深い位置(通常は幅方向の中央側)において、その逃がし溝69が形成されたプレートの厚さの半分以上2/3以下である。
逃がし溝69は、例えば、各金属プレート35に形成されており、樹脂プレート37及びノズルプレート33には形成されていない。ただし、樹脂プレート37と第8金属プレート35Hとの間、及び、ノズルプレート33と第1金属プレート35Aとの間を含む、全てのプレート間に逃がし溝69は配置されている。また、金属プレート35は、できるだけ、片面のみに逃がし溝69が形成されるようにされている。具体的には、以下のとおりである。
樹脂プレート37のノズルプレート33側の面に順に積層された1以上の金属プレート35(35H、35G、35F及び35E)からなる第2部分71Aにおいては、各金属プレート35の樹脂プレート37側にのみ、逃がし溝69が形成されている(ノズルプレート33側には逃がし溝69が形成されていない。)。
第2部分71Aのノズルプレート33側の面に順に積層された1以上の金属プレート35(35D)からなる第1部分71Bにおいては、各金属プレート35の両面(樹脂プレート37側の面とその反対側の面)に逃がし溝69が形成されている。
第1部分71Bのノズルプレート33側の面に順に積層された1以上の金属プレート35(35C、35B及び35A)からなる第3部分71Cにおいては、各金属プレート35のノズルプレート33側にのみ、逃がし溝69が形成されている(樹脂プレート37側には逃がし溝69が形成されていない。)。ノズルプレート33は、第3部分71Cのノズルプレート33側の面に貼り合わされている(直接に重ねられている)。
樹脂プレート37のノズルプレート33とは反対側の面に順に積層された1以上の金属プレート35(35I)からなる第4部分71Dにおいては、各金属プレート35の樹脂プレート37側にのみ、逃がし溝69が形成されている(樹脂プレート37とは反対側には逃がし溝69が形成されていない。)。
逃がし溝69の平面形状(経路等)は適宜に設定されよい。好適には、逃がし溝69は、その逃がし溝69を挟んで対向する2つのプレートの、インクの流路を構成する貫通孔を囲むように延び、また、貫通孔との距離は一定である。以下に、逃がし溝69の平面形状を例示する。
図5(a)は、第9金属プレート35Iの樹脂プレート37側の面を図4と同等の範囲において示す平面図である。この面は、樹脂プレート37のノズルプレート33とは反対側の面に貼り合わされる(直接に重ねられる)面である。
第9金属プレート35Iには、既に述べたように、圧力室43を構成する圧力室用孔51が形成されている。第9金属プレート35Iの逃がし溝69は、例えば、第9金属プレート35I(及び樹脂プレート37)の圧力室用孔51を囲むように延びており、また、閉じている。第9金属プレート35Iにおいて、逃がし溝69は、例えば、圧力室用孔51と概略相似であり、圧力室用孔51との距離は概ね一定である。逃がし溝69の幅は例えば一定である(図5(b)〜図6(b)の逃がし溝69の幅も同様。)。
なお、図示しないが、図4から理解されるように、第9金属プレート35Iの樹脂プレート37とは反対側の面を示す平面図、樹脂プレート37の第9金属プレート35I側の面を示す平面図、及び、樹脂プレート37の第8金属プレート35H側の面を示す平面図は、例えば、図5(a)から逃がし溝69を省略したものと同様である。
図5(b)は、第8金属プレート35Hの樹脂プレート37側の面を図4と同等の範囲において示す平面図である。この面は、樹脂プレート37のノズルプレート33側の面に貼り合わされる(直接に重ねられる)面である。
第8金属プレート35Hには、既に述べたように、ディセンダ41を構成するディセンダ用孔49、及び、連通路45を構成する連通路用孔53が形成されている。第8金属プレート35Hの逃がし溝69は、例えば、第8金属プレート35Hのディセンダ用孔49及び連通路用孔53を共に囲むように延びており、また、閉じている。また、この逃がし溝69は、図4から理解されるように、樹脂プレート37の圧力室用孔51も囲んでいる。
第8金属プレート35Hにおける、ディセンダ用孔49及び連通路用孔53を共に囲む逃がし溝69のより具体的な形状は、適宜に設定されてよい。第8金属プレート35Hの逃がし溝69と、第9金属プレート35Iの逃がし溝69とは、平面透視において重なっていてもよいし、重なっていなくてもよい。
なお、図示しないが、図4から理解されるように、第8金属プレート35Hのノズルプレート33側の面を示す平面図は、例えば、図5(b)から逃がし溝69を省略したものと同様である。
図5(c)は、第7金属プレート35Gの樹脂プレート37側の面を図4と同等の範囲において示す平面図である。
第7金属プレート35Gには、既に述べたように、ディセンダ41を構成するディセンダ用孔49、及び、連通路45を構成する連通路用孔53が形成されている。第7金属プレート35Gにおいて、逃がし溝69は、例えば、ディセンダ用孔49及び連通路用孔53それぞれに対応して設けられている。各逃がし溝69は、例えば、ディセンダ用孔49又は連通路用孔53を(個別に)囲むように延びており、また、閉じている。なお、第7金属プレート35Gの逃がし溝69は、第8金属プレート35Hのディセンダ用孔49及び連通路用孔53も個別に囲んでいる。
第7金属プレート35Gにおける、ディセンダ用孔49を囲む逃がし溝69及び連通路用孔53を囲む逃がし溝69のより具体的な形状は、適宜に設定されてよい。例えば、ディセンダ用孔49を囲む逃がし溝69は、ディセンダ用孔49と概略相似であり、ディセンダ用孔49との距離は概ね一定である。同様に、例えば、連通路用孔53を囲む逃がし溝69は、連通路用孔53と概略相似であり、連通路用孔53との距離は概ね一定である。ディセンダ用孔49を囲む逃がし溝69及び連通路用孔53を囲む逃がし溝69は、x方向に延びる不図示の逃がし溝69によって互いに接続されていてもよい。
なお、図示しないが、図4から理解されるように、第6金属プレート35F及び第5金属プレート35Eの樹脂プレート37側の面を示す平面図それぞれは、形状及び寸法の詳細は図5(c)とは異なるが、図5(c)と同様に、ディセンダ用孔49、これを囲む逃がし溝69、連通路用孔53、及び、これを囲む逃がし溝69が形成されたものとなる。また、各面の逃がし溝69は、各面に貼り合わされる面のディセンダ用孔49又は連通路用孔53も囲む。第7金属プレート35Gのノズルプレート33側の面を示す平面図は、例えば、図5(c)から逃がし溝69を省略したものになる。第6金属プレート35F及び第5金属プレート35Eのノズルプレート33側の面を示す平面図も同様である。
図6(a)は、第4金属プレート35Dの樹脂プレート37側の面を図4と同等の範囲において示す平面図である。
第4金属プレート35Dには、既に述べたように、ディセンダ41を構成するディセンダ用孔49、及び、共通流路47を構成する共通流路用孔55が形成されている。図6(a)に示す面において、逃がし溝69は、例えば、ディセンダ用孔49及び共通流路用孔55それぞれに対応して設けられている。ディセンダ用孔49に対応する逃がし溝69の形状は、例えば、図5(c)を参照して説明した逃がし溝69と同様である。共通流路用孔55に対応する逃がし溝69の形状については後述する。なお、ディセンダ用孔49を囲む逃がし溝69と、共通流路用孔55に対応して設けられた逃がし溝69は、x方向に延びる不図示の逃がし溝69によって互いに接続されていてもよい。
図6(b)は、第4金属プレート35Dのノズルプレート33側の面を図4と同等の範囲において示す平面図である。すなわち、図6(b)は、図6(a)に示した面の裏面を示している。
第4金属プレート35Dは、既に述べたように、両面に逃がし溝69が形成されていることから、図6(b)に示す面にも逃がし溝69が形成されている。逃がし溝69は、例えば、図6(a)に示す面と同様に、ディセンダ用孔49及び共通流路用孔55それぞれに対応して設けられている。ディセンダ用孔49に対応して設けられた逃がし溝69の形状は、例えば、図5(c)を参照して説明した逃がし溝69と同様であり、また、図6(a)と同様に、共通流路用孔55に対応して設けられた逃がし溝69と接続されてもよい。
ただし、平面透視において、図6(b)に示す、ディセンダ用孔49に対応する逃がし溝69は、図6(a)に示す、ディセンダ用孔49に対応する逃がし溝69に対して重なっていない(図4も参照)。例えば、図6(b)の逃がし溝69は、図6(a)の逃がし溝69よりも外周側に位置している。共通流路用孔55に対応する逃がし溝69についても、詳細は後述するが、図6(a)の逃がし溝69と図6(b)の逃がし溝69とは重なっていない。
図7(a)は、第4金属プレート35Dの樹脂プレート37側の面を一の色のインクに対応する範囲において示す平面図である。すなわち、図7(a)は、図6(a)に示した面を図6(a)よりも広い範囲で示している。
なお、この図では、共通流路用孔55に対応する逃がし溝69を線で示し、ディセンダ用孔49に対応する逃がし溝69の図示は省略している。また、この図では、インク供給口31も点線で示している。後述する図7(b)も同様である。
共通流路用孔55(共通流路47)は、例えば、吐出素子65(図4)が一のインク供給口31に対して2列でy方向に配列されていることに対応して、インク供給口31から2つに分岐してy方向に延びている。別の観点では、共通流路用孔55は、U字状である。共通流路用孔55の分岐した部分の間には、2列の吐出素子65に対応する2列のディセンダ用孔49が配置されている。
図7(a)において、逃がし溝69は、例えば、共通流路用孔55の縁部全体に沿って延びており、また、閉じている。従って、この逃がし溝69は、共通流路用孔55を(ディセンダ用孔49とは別個に)囲んでいる。なお、この逃がし溝69は、図7(a)に示す面に貼り合わされる第5金属プレート35Eの複数の連通路用孔53も共に囲む。逃がし溝69の形状は、例えば、共通流路用孔55の縁部の形状と概略相似であり、逃がし溝69と共通流路用孔55との距離は概ね一定である。
図7(b)は、第4金属プレート35Dのノズルプレート33側の面を一の色のインクに対応する範囲において示す平面図である。すなわち、図7(b)は、図7(a)に示した面の裏面を示している。
図7(b)において、逃がし溝69は、例えば、共通流路用孔55のU字の外側の縁部に沿って延びるとともに、U字状の開口側においてつながって閉じている。従って、この逃がし溝69は、共通流路用孔55をディセンダ用孔49と共に囲んでいる。なお、この逃がし溝69は、図7(b)に示す面に貼り合わされる第3金属プレート35Cの共通流路用孔55及びディセンダ用孔49も共に囲む。この逃がし溝69のうち共通流路用孔55のU字の外側の縁部に沿う部分の形状は、例えば、共通流路用孔55の縁部の形状と概略相似であり、逃がし溝69と共通流路用孔55との距離は概ね一定である。
既に述べたように、第4金属プレート35Dの両面の逃がし溝69は互いに重ならない。例えば、図7(b)に示す逃がし溝69は、図7(a)に示す逃がし溝69よりも外周側に位置している。
なお、図示しないが、第3金属プレート35C及び第2金属プレート35Bのノズルプレート33側の平面図は、例えば、形状及び寸法の詳細は異なるが、図6(a)及び図7(a)に示した平面図と同様である。その背面の平面図は、前記の平面図から逃がし溝69を省略したものと同様である。第1金属プレート35Aの樹脂プレート37側の平面図は、例えば、形状及び寸法の詳細は異なるが、図5(c)から連通路用孔53及びこれを囲む逃がし溝69を省略したものと同様である。その背面の平面図は、前記の平面図から更に逃がし溝69を省略したものと同様である。
(流路部材の製造方法)
図8(a)〜図8(d)は、流路部材23の製造方法の一例を説明する模式的な断面図である。
まず、図8(a)に示すように、金属プレート35の両面にフォトリソグラフィーによってレジストからなる第1マスク73A及び第2マスク73B(以下、両者を区別せずに「マスク73」ということがある。)を形成する。各マスク73には、金属プレート35をエッチングすべき領域に開口73hが形成されている。複数の開口73hには、2つのマスク73間において互いに重なるものと、互いに重なっていないものとがある。
次に、図8(b)に示すように、開口73hを介してエッチング液を金属プレート35に触れさせることなどにより、金属プレート35を両面からエッチングする。これにより、金属プレート35の両面においては、開口73hと重なる位置に凹部が形成される。なお、両面におけるエッチングの速度は、例えば、互いに同等である。
エッチングが進むと、図8(c)に示すように、2つのマスク73間において互いに重なっていた開口73hにおいては、エッチングによって両面に形成されていた凹部が互いにつながり、貫通孔(例えばディセンダ用孔49)になる。また、貫通孔の形成以後、適宜な時期にエッチングを終了することによって、一方のマスク73(図8では第1マスク73A)にのみ形成されていた開口73hにおいては、エッチングによって形成されていた凹部は、凹部のままとなり、ひいては、逃がし溝69となる。
このように、本実施形態では、2種のマスク73を用いて両面からエッチングを行うことによって、貫通孔の形成と同時に逃がし溝69のためのハーフエッチングを行うことができる。従って、貫通孔の形成と逃がし溝69との形成を別個に行う必要がなく、製造コストが削減される。なお、貫通孔のみが形成され、ハーフエッチングが不要なプレートにおいて貫通孔を形成する方法は、上記と同様に両面エッチングであってもよいし、上記とは異なり片面エッチングであってもよいし、また、エッチング以外の方法であってもよい。
貫通孔及び逃がし溝69の形成後、図8(d)に示すように、複数のプレート(33、35及び37)は、接着剤67によって接着される。
具体的には、まず、プレートに接着剤67が塗布される。接着剤67は、逃がし溝69が形成された面と、逃がし溝69が形成されていない面とのいずれに塗布されてもよい。また、接着剤67は、例えば、プレートの全面に塗布される。別の観点では、逃がし溝69の側方両側に塗布される。ただし、図8(d)に示すように、逃がし溝69上には接着剤67が塗布されないことが好ましい。接着剤67は、基本的に一定の厚さで塗布される。接着剤67の塗布方法は、例えば、フィルムに塗布された接着剤を金属プレート35に転写したり、スクリーン印刷を用いたりするなど、公知の方法を利用してよい。また、接着剤67は、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂である。
次に、接着剤67が塗布されたプレートと、このプレートと接着されるべきプレートとを重ね、加熱及び加圧する。なお、加熱及び加圧は、流路部材23を構成する全てのプレートを重ねた後に行ってもよいし、流路部材23の一部毎に行われ、その後、全体において行われてもよい。
加熱硬化の際、余剰な接着剤67は逃がし溝69に流れ込む。これにより、余剰な接着剤67がインクの流路に流れ込むおそれ乃至は流れ込む量が低減される。ひいては、インクの流路の抵抗値が大きくなったり、ばらついたりするおそれが低減される。
以上のとおり、本実施形態では、ヘッド5は、接着剤67を介して積層された複数のプレート(33、35及び37)によって構成され、複数のプレートそれぞれに形成された貫通孔(39、49、51、53及び55)同士が連通されることによってインクの流路(39、41、43、45及び47)が構成された流路部材23を有している。複数のプレートは、樹脂プレート37と、複数の金属プレート35とを有している。樹脂プレート37は、接着剤67の逃がし溝69を有さない。複数の金属プレート35は、樹脂プレート37に貼り合わされ、樹脂プレート37側に接着剤67の逃がし溝69を有する第8金属プレート35H及び/又は第9金属プレート35Iを含む。
従って、樹脂プレート37と金属プレート35との貼り合わせに関しては、高精度なハーフエッチングを安価に実現することが容易な金属プレート35にのみ、逃がし溝69が形成される。ここでいう安価なハーフエッチングは、例えば、図8を参照して説明した、2種のマスク73を利用した両面からのエッチングによるものである。そして、安価に逃がし溝69を形成できることから、インクの流路に流れ込んだ余剰な接着剤67が低減されることによって高画質な印刷が可能なヘッドを安価に実現することができる。また、例えば、金属プレート35よりも強度が低い樹脂プレート37に逃がし溝69を形成しないことによって、流路部材23全体としての強度向上も期待される。
また、本実施形態では、複数の金属プレート35は、樹脂プレート37の一方の面に貼り合わされ、樹脂プレート37側に接着剤67の逃がし溝69を有する第8金属プレート35Hと、樹脂プレート37の他方の面に貼り合わされ、樹脂プレート37側に接着剤67の逃がし溝69を有する第9金属プレート35Iと、を含む。
すなわち、樹脂プレート37は、流路部材23の最下層又は最上層のプレートではない。複数のプレート間それぞれに逃がし溝69を位置させるためには、最下層又は最上層のプレートではないプレートには、通常、少なくとも一方の面に逃がし溝69が形成される。しかし、最下層又は最上層のプレートではない樹脂プレート37の両面にあえて逃がし溝69を形成しないことによって、上述のように、コスト削減を図ることができる。すなわち、本実施形態では、積層方向における逃がし溝69の特異な配置によって、コスト削減が図られる。
また、本実施形態では、複数の金属プレート35は、樹脂プレート37の一方の面に順に積層され、それぞれ樹脂プレート37側にのみ接着剤67の逃がし溝69を有する1以上の金属プレート35(第9金属プレート35I)と、樹脂プレート37の他方の面に順に積層され、それぞれ樹脂プレート37側にのみ接着剤67の逃がし溝69を有する1以上の金属プレート(第5金属プレート35E〜第8金属プレート35H)と、を含む。
すなわち、逃がし溝69が形成される面の向きは、樹脂プレート37を挟んで反転している。これにより、樹脂プレート37の両側に金属プレート35の逃がし溝69が位置する一方で、樹脂プレート37には逃がし溝69が形成されず、また、各金属プレート35においては、片面にのみ逃がし溝69が形成される。片面にのみ逃がし溝69が形成されることから、両面に逃がし溝69を形成する場合のように、両面の逃がし溝69が重なって貫通孔となってしまうことを避ける必要がない。その結果、例えば、逃がし溝69のパターン及び深さの自由度が向上する。
また、本実施形態では、複数のプレートは、ノズルを有するノズルプレート33を含む。複数の金属プレート35は、樹脂プレート37のノズルプレート33側の面に順に積層され、それぞれ樹脂プレート37側にのみ接着剤67の逃がし溝69を有する1以上の金属プレート35(第5金属プレート35E〜第8金属プレート35H)からなる第2部分71Aと、第2部分71Aのノズルプレート33側の面に順に積層され、それぞれ両面に接着剤67の逃がし溝69を有する1以上の金属プレート35(第4金属プレート35D)からなる第1部分71Bと、第1部分71Bのノズルプレート33側の面に順に積層され、それぞれノズルプレート33側にのみ接着剤67の逃がし溝69を有する1以上の金属プレート(第1金属プレート35A〜第3金属プレート35C)からなる第3部分71Cと、を含む。ノズルプレート33は、第3部分71Cのノズルプレート33側の面に貼り合わされており、接着剤67の逃がし溝69を有していない。
従って、例えば、樹脂プレート37だけでなく、ノズルプレート33にも逃がし溝69を形成する必要がない。その結果、例えば、ハーフエッチングを安価に行うことが困難な樹脂プレートによってノズルプレート33を構成することができる。すなわち、ノズルプレート33の材料の選択の自由度が向上する。また、第2部分71A及び第3部分71Cの各金属プレート35においては、片面にのみ逃がし溝69が形成されることから、例えば、上述のように、逃がし溝69のパターン及び深さの自由度が向上する。第1部分71Bの金属プレート35は、例えば、両面に逃がし溝69が形成されることによって強度が低下するが、樹脂プレート37又はノズルプレート33に貼り合わされず、金属プレート35からなる第2部分71A及び第3部分71Cに挟まれることから、補強される。
ノズル39は、他の流路と比較してインクの吐出特性に与える影響が大きいため、他の流路よりも高い精度で形成する必要性が高い。エッチングによる加工精度は比較的低いため、ノズルプレート33を金属で構成する場合であっても、ノズル39は、例えば、パンチングで形成されたり、ノズルプレート33を電鋳により作製する際に、パターンニングされることで形成される。このような工程では、ノズル39を形成する際に、逃がし溝69を形成することは難しいため、ノズルプレート33には、逃がし溝69を形成しなくても良いように設計するのが好ましい。
また、本実施形態では、第1部分71Bの金属プレート35(第4金属プレート35D)において、樹脂プレート37側の逃がし溝69と、ノズルプレート33側の逃がし溝69とは重なっていない。
従って、両面の逃がし溝69が貫通することを避けるために、逃がし溝69を浅く形成する必要はなく、逃がし溝69の深さの自由度が高い。その結果、例えば、図8を参照して説明したエッチング方法を利用して、安価に逃がし溝69を形成することができる。
また、本実施形態では、樹脂プレート37は、圧力室の側壁(圧力室用孔51)を構成するプレートである。
樹脂プレート37に用いられる樹脂は、金属プレート35に用いられる金属と比較すると、例えば可撓性が大きい。そのため、圧力室用孔51を構成するプレート(37)を樹脂プレートとすることで、圧電アクチュエータ25の変位を大きくできる。
(変形例)
図9は、変形例に係る流路部材223(吐出素子265)を示す、図4に相当する断面図である。
この変形例に示すように、ノズルプレート33側にのみ逃がし溝69を有する第2部分71A、及び/又は、樹脂プレート37側にのみ逃がし溝69を有する第3部分71Cは、必要でなければ設けなくてもよい。すなわち、樹脂プレート35のノズルプレート33側に、第2部分71Aを積層せずに、第1部分71Bを直接積層してもよい。同様に、ノズルプレート33の樹脂プレート37側に、第3部分71Cを積層せずに、第1部分71Bを直接積層してもよい。
また、既に述べたように、流路部材223の流路は、プレート(33、35及び/又は37)に設けられている貫通していない溝(凹溝)を含んで構成されていてもよい。図9では、その一例として、しぼり45aが、第7金属プレート35Gに設けられた凹溝を含んで構成されている場合を例示している。このような凹溝は、例えば、ハーフエッチングによって形成される。
図10は、他の変形例に係る流路部材323(吐出素子365)を示す、図4に相当する断面図である。
この変形例に示すように、樹脂プレートは、圧力室用孔51を構成するプレート(第3樹脂プレート37C)だけでなく、例えば、共通流路47の上面及び/又は下面(図示の例では双方)を構成するプレート(第1樹脂プレート37A及び第2樹脂プレート37B)に用いられてもよい。
上記のように一般に樹脂プレートを構成する樹脂は金属プレートを構成する金属に比較して可撓性が高いから、図示のように流路の上下面を構成するプレートを樹脂プレートとすることで、流路内の液体の振動を減衰させるダンパを構成できる。ダンパの働きをより高めるために、図示のように、ダンパとなるプレート(37A、37B)の、流路(47)に面した面と反対側の面を、プレートなどに設けた空隙であるダンパ室48に面するようにするのがよい。ダンパ室48内は、例えば、個別流路又は共通流路に通じてインクが配置されていてもよいし、気体が封入されていてもよい。
また、単に流路部材323の一部が樹脂プレートであるだけでも、圧電アクチュエータ25から加わる振動で起きる、流路部材323の振動を抑制できる。図示の例のように、連続して積層されていない複数の樹脂プレート(37A〜37C)が存在すると、流路部材323内の異なる位置で、それぞれ振動を抑制するため、より効果的に振動を抑制できる。
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
例えば、プリンタ(インクジェットヘッド)は、ピエゾヘッド式、シリアルヘッド式及びオフキャリッジ式のカラープリンタに限定されない。例えば、プリンタは、サーマルヘッド式、ラインヘッド式、及び/又は、オンキャリッジ式であってもよいし、カラープリンタでなくてもよい。プリンタにおけるインクジェットヘッド以外の部分(例えばメディアの搬送装置)の構成も例示した構成以外の適宜な構成とされてよい。メディアも紙に限定されず、金属又は樹脂からなるものであってもよい。
プレートの枚数及び厚みは、実施形態に例示したものに限定されず、インクの流路の形状等に応じて適宜に設定されてよい。また、樹脂プレートは、ノズルプレートを除いて2枚以上配置されてもよい。実施形態では、圧力室は圧電アクチュエータ側に開口したが、流路部材は、圧力室を塞ぐプレートを有していてもよい。なお、この圧力室を塞ぐプレートは、圧電アクチュエータの振動板に兼用されてよい。インクの流路の形状、樹脂プレートの積層方向の位置、及び、逃がし溝が両面に形成される金属プレートの積層方向の位置の間の相対的な位置関係も適宜に設定されてよい。
実施形態では、逃がし溝として、個別流路(ノズル、ディセンダ、圧力室及び連通路)を構成する貫通孔を個別に又は共に囲むもの、一の色のインクに対応する共通流路を個別流路とは別に又は個別流路と共に囲むものを例示したが、逃がし溝はこれらに限定されない。例えば、逃がし溝は、複数の色のインクに対応する共通流路及び/又は個別流路を囲むものであってもよいし、閉じていなくてもよい。また、逃がし溝は、網状に縦横に形成されるものであってもよい。逃がし溝は、幅が変化したりしてもよい。
樹脂プレートは、流路部材を構成する複数のプレートのいずれに用いられてもよい。すなわち、実施形態及び変形例では、圧力室用孔の側壁や共通流路の上下面を樹脂プレートで構成する態様を例示したが、樹脂プレートの利用方法はこれに限定されない。既に述べたように、単に流路部材(23等)の一部が樹脂プレートであるだけでも、圧電アクチュエータ(25)から加わる振動で起きる、流路部材の振動を抑制できるなどの効果が奏される。
実施形態では、圧力室用孔(51)の下方側を構成するプレート(37)を樹脂プレートとした。これに代えて、又は、加えて、圧力室用孔の上方側を構成するプレート(35I)が樹脂プレートとされてもよい。圧力室用孔の全体が1枚の樹脂プレートで構成されてもよい。1枚以上の樹脂プレートを含む3枚以上のプレートによって圧力室用孔が構成されてもよい。いずれにせよ、例えば、樹脂プレートに用いられる樹脂が金属プレートに用いられる金属と比較して可撓性が大きいことを利用して、圧電アクチュエータの変位を大きくできる。上下面が樹脂プレートで構成される流路は、共通流路に限定されず、個別流路であってもよい。
また、樹脂プレートは、単に円形で小径の貫通孔を形成するのであれば、レーザやパンチングなどにより容易に行え、貫通孔の寸法の精度も、金属プレートにエッチィングをするよりも高くできる。そのため、ノズルプレートなどは樹脂プレートとするのがよい。
樹脂プレートは、その両面に金属プレートが貼り合わされるものに限定されない。すなわち、樹脂プレートは、最上層又は最下層のプレートであってもよい。
樹脂プレートに貼り合わされる金属プレートは、樹脂プレート側だけでなく、樹脂プレートとは反対側にも逃がし溝を有していてもよい。
また、両面に逃がし溝を有する金属プレートは、適宜な位置及び数で設けられてよい。例えば、全ての金属プレート(最上層又は最下層である場合を除く)の両面に逃がし溝が形成されてもよい。また、例えば、実施形態と同様に、樹脂プレートとノズルプレートとの間の複数の金属プレートにおいて、できるだけ片面にのみ逃がし溝を形成する場合において、樹脂プレートに貼り合わされる金属プレートの両面に逃がし溝を形成し、他の金属プレートにおいてはノズルプレート側にのみ逃がし溝を形成したり、ノズルプレートに貼り合わされる金属プレートの両面に逃がし溝を形成し、他の金属プレートにおいては樹脂プレート側にのみ逃がし溝を形成したりしてもよい。
また、全ての金属プレートにおいて方面にのみ逃がし溝が形成されてもよい。例えば、ノズルプレートも金属プレートとし、樹脂プレートのノズルプレート側の面に積層された全ての金属プレート(ノズルプレート含む)において樹脂プレート側に逃がし溝を形成するとともに、樹脂プレートのノズルプレートとは反対側の面に積層された全ての金属プレートにおいて樹脂プレート側に逃がし溝を形成してもよい。
1…プリンタ、5…ヘッド、23…流路部材、33…ノズルプレート(プレート)、35…金属プレート(プレート)、37…樹脂プレート(プレート)、39…ノズル(流路)、41…ディセンダ(流路)、43…圧力室(流路)、45…連通路(流路)、47…共通流路(流路)、49…ディセンダ用孔(貫通孔)、51…圧力室用孔(貫通孔)、53…連通路用孔(貫通孔)、55…共通流路用孔(貫通孔)、67…接着剤、69…逃がし溝。

Claims (7)

  1. 接着剤を介して積層された複数のプレートによって構成されており、前記複数のプレートそれぞれに設けられている、貫通孔あるいは溝同士が連通することによってインクの流路が構成されている流路部材を有するインクジェットヘッドであって、
    前記複数のプレートは、樹脂プレートと、複数の金属プレートとを有しており、
    前記樹脂プレートは、前記接着剤の逃がし溝を有さず、
    前記複数の金属プレートは、前記樹脂プレートに貼り合わされており、前記樹脂プレート側に前記接着剤の逃がし溝を有する金属プレートを含む
    インクジェットヘッド。
  2. 前記複数の金属プレートは、
    前記樹脂プレートの一方の面に貼り合わされており、前記樹脂プレート側に前記接着剤の逃がし溝を有する金属プレートと、
    前記樹脂プレートの他方の面に貼り合わされており、前記樹脂プレート側に前記接着剤の逃がし溝を有する金属プレートと、を含む
    請求項1に記載のインクジェットヘッド。
  3. 前記複数の金属プレートは、
    前記樹脂プレートの一方の面に順に積層されており、それぞれ前記樹脂プレート側にのみ前記接着剤の逃がし溝を有する1以上の金属プレートと、
    前記樹脂プレートの他方の面に順に積層されており、それぞれ前記樹脂プレート側にのみ前記接着剤の逃がし溝を有する1以上の金属プレートと、を含む
    請求項1又は2に記載のインクジェットヘッド。
  4. 前記複数のプレートは、ノズルを有するノズルプレートを含み、
    前記複数の金属プレートは、
    前記樹脂プレートの前記ノズルプレート側の面に順に積層され、それぞれ前記樹脂プレート側にのみ前記接着剤の逃がし溝を有する1以上の金属プレートからなる第2部分と、
    前記第2部分の前記ノズルプレート側の面に順に積層され、それぞれ両面に前記接着剤の逃がし溝を有する1以上の金属プレートからなる第1部分と、
    前記第1部分の前記ノズルプレート側の面に順に積層され、それぞれ前記ノズルプレート側にのみ前記接着剤の逃がし溝を有する1以上の金属プレートからなる第3部分と、を含み、
    前記ノズルプレートは、前記第3部分の前記ノズルプレート側の面に貼り合わされており、前記接着剤の逃がし溝を有していない
    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. 前記複数のプレートは、ノズルを有するノズルプレートを含んでおり、
    該ノズルプレートと前記樹脂プレートとの間には、前記接着剤の逃がし溝を両面に有する前記金属プレートからなる第1部分が積層されており、
    前記第1部分と前記樹脂プレートとの間には、前記金属プレートが積層されていないか、積層されている場合、前記第1部分と前記樹脂プレートとの間に積層されている前記金属プレートは、前記樹脂プレート側にのみ前記接着剤の逃がし溝を有しており、
    前記第1部分と前記ノズルプレートとの間には、前記金属プレートが積層されていないか、積層されている場合、前記第1部分と前記ノズルプレートとの間に積層されている前記金属プレートは、前記ノズルプレート側にのみ前記接着剤の逃がし溝を有しており、
    前記ノズルプレートは、前記接着剤の逃がし溝を有していない
    請求項1又は2に記載のインクジェットヘッド。
  6. 前記第1部分の金属プレートにおいて、前記樹脂プレート側の逃がし溝と、前記ノズルプレート側の逃がし溝とは重なっていない
    請求項4又は5に記載のインクジェットヘッド。
  7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載のインクジェットヘッドと、
    前記インクジェットヘッドに対してメディアを搬送する搬送装置と、
    を有したプリンタ。
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