インクジェットヘッドおよびその製造方法
【課題】容易に製造することができるインクジェットヘッドを提供する。
【解決手段】一つの実施形態に係るインクジェットヘッドは、複数のノズルを有したノズルプレートと、前記複数のノズルからそれぞれインクを吐出させる複数の駆動素子を有するとともに、前記ノズルプレートに対向した基材と、前記ノズルプレートと前記基材との間に介在された枠状部と、前記枠状部の内側に設けられたインク室と、前記インク室内に連通しインクを供給するように前記基材に設けられた供給流路と、前記インク室内に連通しインクを排出するように前記基材に設けられた排出流路と、を備える。前記枠状部は、前記複数の駆動素子に対応するように前記インク室と連通した複数の第１の開口部と、前記複数の第１の開口部の全部に亘るとともに前記複数の第１の開口部と前記排出流路とを接続した一つの第２の開口部と、を有する。
【解決手段】一つの実施形態に係るインクジェットヘッドは、複数のノズルを有したノズルプレートと、前記複数のノズルからそれぞれインクを吐出させる複数の駆動素子を有するとともに、前記ノズルプレートに対向した基材と、前記ノズルプレートと前記基材との間に介在された枠状部と、前記枠状部の内側に設けられたインク室と、前記インク室内に連通しインクを供給するように前記基材に設けられた供給流路と、前記インク室内に連通しインクを排出するように前記基材に設けられた排出流路と、を備える。前記枠状部は、前記複数の駆動素子に対応するように前記インク室と連通した複数の第１の開口部と、前記複数の第１の開口部の全部に亘るとともに前記複数の第１の開口部と前記排出流路とを接続した一つの第２の開口部と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、インクジェットヘッドおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタには、インクジェットヘッドを通して、インクを循環させる構成を有するものがある。この種のインクジェットヘッドは、基板と、この基板に取り付けられる枠状部と、この枠状部に取り付けられるノズルプレートとを備える。
【０００３】
前記基板と、前記枠状部と、前記ノズルプレートによって、前記インクジェットヘッドの内部にインク室が形成される。複数の駆動素子が、前記インク室内に配置されるように前記基板に取り付けられる。この駆動素子は、前記インク室に供給されたインクを、前記ノズルプレートに設けられたノズルから吐出する。
【０００４】
前記基板に、前記インク室にインクを供給するための複数の供給口と、前記インク室からインクを排出するための複数の排出口とが設けられる。前記駆動素子は、前記供給口と前記排出口との間に配置される。前記供給口から前記インク室に供給されたインクは、前記駆動素子によってインクジェットヘッドのノズルから吐出される。余ったインクは、前記排出口からインクタンクに回収される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１６０８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記基板に、前記駆動素子に電圧を印加する配線が設けられる。この配線は、前記複数の排出口や供給口を避けて設けられる。このため、前記基板上において前記配線が複雑に配置されることになり、インクジェットヘッドの製造が難しくなる。
【０００７】
本発明の目的は、容易に製造することができるインクジェットヘッド、およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一つの実施形態に係るインクジェットヘッドは、
複数のノズルを有したノズルプレートと、前記複数のノズルからそれぞれインクを吐出させる複数の駆動素子を有するとともに、前記ノズルプレートに対向した基材と、前記ノズルプレートと前記基材との間に介在された枠状部と、前記枠状部の内側に設けられたインク室と、前記インク室内に連通しインクを供給するように前記基材に設けられた供給流路と、前記インク室内に連通しインクを排出するように前記基材に設けられた排出流路と、を備える。前記枠状部は、前記複数の駆動素子に対応するように前記インク室と連通した複数の第１の開口部と、前記複数の第１の開口部の全部に亘るとともに前記複数の第１の開口部と前記排出流路とを接続した一つの第２の開口部と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施の形態に係るインクジェットヘッドを分解して示す斜視図。
【図２】第１の実施形態のインクジェットヘッドを一部切り欠いて示す平面図。
【図３】第１の実施形態のインクジェットヘッドを図２のＦ３−Ｆ３線に沿って示す断面図。
【図４】第１の実施形態のインクジェットヘッドを図２のＦ４−Ｆ４線に沿って示す断面図。
【図５】第１の実施形態の基板を示す平面図。
【図６】第２の実施の形態に係るインクジェットヘッドを分解して示す斜視図。
【図７】第２の実施形態のインクジェットヘッドを図６のＦ７−Ｆ７線に沿って示す断面図。
【図８】第２の実施形態のインクジェットヘッドを図６のＦ８−Ｆ８線に沿って示す断面図。
【図９】第２の実施形態のインクジェットヘッドの変形例を示す斜視図。
【図１０】第３の実施の形態に係るインクジェットヘッドを分解して示す斜視図。
【図１１】第３の実施形態のインクジェットヘッドを図１０のＦ１１−Ｆ１１線に沿って示す断面図。
【図１２】第４の実施の形態に係るインクジェットヘッドを分解して示す斜視図。
【図１３】第４の実施形態のインクジェットヘッドを図１２のＦ１３−Ｆ１３線に沿って示す断面図。
【図１４】第５の実施の形態に係るインクジェットヘッドを分解して示す斜視図。
【図１５】第５の実施形態のインクジェットヘッドを図１４のＦ１５−Ｆ１５線に沿って示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、第１の実施の形態について、図１ないし図５を参照して説明する。図１は、インクジェットヘッド１０を分解して示す斜視図である。図２は、インクジェットヘッド１０を一部切り欠いて示す平面図である。図１に示すように、インクジェットヘッド１０は、基板１３と、枠状部１５と、ノズルプレート１８とを備えている。基板１３は、基材の一例である。
【００１１】
図３は、図２のＦ３−Ｆ３線に沿って示すインクジェットヘッド１０の断面図である。図４は、図２のＦ４−Ｆ４線に沿って示すインクジェットヘッド１０の断面図である。基板１３は、例えばアルミナなどのセラミックスによって、矩形状に形成されている。図３に示すように、基板１３は、第１の面２１と、第１の面２１の反対方向に位置する第２の面２２とを有している。第２の面２２には、マニホールド１００が取り付けられる。マニホールド１００は、インク供給部１００Ａとインク排出部１００Ｂを備え、インクジェットヘッド１０にインクを供給し残ったインクを排出している。
【００１２】
図１に示すように、基板１３は、第１の排出口２４と、第２の排出口２５と、複数の供給口２６とを有している。第１の排出口２４および第２の排出口２５は、基材に設けられた排出流路の一例である。供給口２６は、基材に設けられた供給流路の一例である。第１の排出口２４および第２の排出口２５は、供給口２６よりも大きく形成されている。
【００１３】
複数の供給口２６は、基板１３の幅方向の中央部において、基板１３の長手方向に並んで設けられている。供給口２６は、インクジェットヘッド１０がマニホールド１００に取り付けられると、インク供給部１００Ａを介してインクジェットプリンタに設けられるインクタンクに接続される。
【００１４】
第１の排出口２４は、供給口２６と基板１３の一方の側縁１３ａとの間に配置されている。第２の排出口２５は、供給口２６と基板１３の他方の側縁１３ｂとの間に配置されている。第１の排出口２４と第２の排出口２５とは、供給口２６を間に挟んでいる。第１の排出口２４と、第２の排出口２５とは、インクジェットヘッド１０がマニホールド１００に取り付けられると、インク排出部１００Ｂを介してインクタンクにそれぞれ接続される。
【００１５】
基板１３は、第１の圧電部材２８と、第２の圧電部材２９とを有している。第１および第２の圧電部材２８，２９は、基板１３の第１の面２１に接着によって取り付けられている。第１の圧電部材２８は、第１の排出口２４と供給口２６との間に配置されている。第２の圧電部材２９は、第２の排出口２５と供給口２６との間とに配置されている。第１の圧電部材２８と第２の圧電部材２９とは、互いに平行に配置されている。
【００１６】
第１および第２の圧電部材２８，２９は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）製の２枚の圧電板を互いの分極方向を対向させるように貼り合わせてそれぞれ形成されている。図３に示すように、第１および第２の圧電部材２８，２９は、台形状の断面を有する棒状にそれぞれ形成されている。
【００１７】
第１および第２の圧電部材２８，２９は、インク吐出用の複数の溝部３１をそれぞれ有している。溝部３１は、駆動素子の一例である。図２に示すように、溝部３１は、第１および第２の圧電部材２８，２９がそれぞれ延びる方向に並んで配置されている。溝部３１は、第１および第２の圧電部材２８，２９がそれぞれ延びる方向と交差する方向に向かって、それぞれ延びている。図３に示すように、複数の溝部３１の底部および側部に、電極３２がそれぞれ形成されている。
【００１８】
図５は、基板１３を示す平面図である。図５に示すように、基板１３の第１の面２１に、複数の第１の配線３３と、複数の第２の配線３４とが形成されている。複数の第１の配線３３は、基板１３の一方の側縁１３ａから、第１の圧電部材２８に亘って形成されている。幾つかの第１の配線３３は、第１の排出口２４を避けて設けられている。複数の第２の配線３４は、基板１３の他方の側縁１３ｂから、第２の圧電部材２９に亘って形成されている。幾つかの第２の配線３４は、第２の排出口２５を避けて設けられている。
【００１９】
第１および第２の配線３３，３４一端は、複数の電極３２にそれぞれ接続されている。第１および第２の配線３３，３４の他端は、例えばヘッド駆動用のＩＣにそれぞれ接続されている。
【００２０】
図１に示すように、枠状部１５は、基板１３とノズルプレート１８との間に介在している。枠状部１５は、基板１３に隙間無く接着されている。枠状部１５は、第１および第２の圧電部材２８，２９と、供給口２６とを囲んでいる。
【００２１】
ノズルプレート１８は、基板１３に対向している。ノズルプレート１８は、枠状部１５のスペーサ４７上部に隙間無く接着されている。ノズルプレート１８は、矩形のポリイミド製のフィルムで形成されている。図３に示すように、基板１３と、枠状部１５と、ノズルプレート１８との内側に、インク室３６が設けられている。
【００２２】
図１に示すように、ノズルプレート１８は、一対のノズル列４１を有している。一対のノズル列４１は、複数のノズル４２をそれぞれ含んでいる。図３に示すように、複数のノズル４２は、複数の溝部３１にそれぞれ対応している。
【００２３】
図１に示すように、枠状部１５は、第１のプレート４５と、第２のプレート４６と、スペーサ４７とを有している。第１のプレート４５と、第２のプレート４６と、スペーサ４７とは、それぞれ枠状に形成されている。
【００２４】
第１のプレート４５は、第２のプレート４６と、スペーサ４７とに接合され、枠状部１５を形成する。第２のプレート４６は、基板１３に接着される。スペーサ４７は、ノズルプレート１８に接着される。
【００２５】
第１のプレート４５は、複数の第１の開口部５１を有している。複数の第１の開口部５１は二列に並んで配置され、第１の開口列５２と、第２の開口列５３とを形成している。第１の開口列５２は、第１のプレート４５の一方の側縁４５ａに沿って設けられている。第２の開口列５３は、第１のプレート４５の他方の側縁４５ｂに沿って設けられている。図３に示すように、第１の開口部５１は、インク室３６とそれぞれ連通している。
【００２６】
第１の開口列５２において、一つの第１の開口部５１は、例えば第１の圧電部材２８の二十個の溝部３１に対応するように設けられている。第２の開口列５３において、一つの第１の開口部５１は、例えば第２の圧電部材２９の二十個の溝部３１に対応するように設けられている。このような複数の第１の開口部５１を有する第１のプレート４５は、例えばニッケル合金製の板にエッチングを施すことによって形成されている。
【００２７】
図１に示すように、第２のプレート４６は、一対の第２の開口部５５を有している。一方の第２の開口部５５は、第１の開口列５２に含まれる全ての第１の開口部５１に亘るように長尺に形成されている。他方の第２の開口部５５は、第２の開口列５３に含まれる全ての第１の開口部５１に亘るように長尺に形成されている。
【００２８】
図４に示すように、一方の第２の開口部５５は、第１の開口列５２に含まれる全ての第１の開口部５１と、第１の排出口２４とを接続している。他方の第２の開口部５５は、第２の開口列５３に含まれる全ての第１の開口部５１と、第２の排出口２５とを接続している。このような一対の第２の開口部５５を有する第２のプレート４６は、例えばニッケル合金製の板にエッチングを施すことによって形成されている。
【００２９】
複数の第１の開口部５１と、一対の第２の開口部５５とによって、枠状部１５の内部あるいは厚みの範囲内に一対の第１の分岐流路５７が形成される。言い換えると、第１の分岐流路５７は、枠状部１５に設けられ、複数の第１の開口部５１と、第２の開口部５５とを含んでいる。一方の第１の分岐流路５７は、第１の排出口２４と、インク室３６との間を繋いでいる。他方の第１の分岐流路５７は、第２の排出口２５と、インク室３６との間を繋いでいる。
【００３０】
図２に示すように、スペーサ４７は、複数の第１の開口部５１を囲んでいる。図３に示すように、スペーサ４７の厚みＴ１は、第１のプレート４５の厚みＴ２よりも厚い。スペーサ４７の厚みＴ１は、第２のプレート４６の厚みＴ３よりも厚い。このようなスペーサ４７は、例えばニッケル合金製の板にエッチングを施すことによって形成されている。
【００３１】
第１プレート４５、第２プレート４６、スペーサ４７は、ニッケル合金以外の金属、例えばステンレス、またはセラミックスや樹脂で形成することもできる。また、第１プレート４５、第２プレート４６、スペーサ４７の加工は、エッチング以外に、切削、打ち抜き、レーザ加工などで形成することも可能である。
【００３２】
前記構成のインクジェットヘッド１０は、インクジェットプリンタのマニホールド１００に取り付けられて印刷に使用される。印刷処理時に、インクタンクからインクジェットヘッド１０にインクが供給される。図３の矢印Ａで示すように、インクタンクのインクは、インク室内に連通した供給口２６を介してインク室３６内に供給される。このインクは、第１および第２の圧電部材２８，２９のそれぞれの溝部３１内に満たされる。
【００３３】
ユーザがプリンタに対して印刷を支持すると、プリンタの制御部は印刷信号をヘッド駆動用のＩＣに出力する。印刷信号を受けたヘッド駆動用のＩＣは、第１および第２の配線３３，３４を介して、駆動パルス電圧を電極３２に印加する。溝部３１は、印加された電圧に応じてシェアモード変形を行なって広がる。その後、溝部３１が初期位置に復帰して、溝部３１内の圧力が高くなる。これにより、溝部３１が、ノズル４２から図３の矢印Ｂで示す方向にインクを吐出させる。
【００３４】
インク室３６内で余ったインクは、図３の矢印Ｃで示すように、一方の第１の分岐流路５７を通って第１の排出口２４から排出されるとともに、他方の第１の分岐流路５７を通って第２の排出口２５から排出される。第１の排出口２４と、第２の排出口２５とは、それぞれインク室３６内に連通している。以下、第１の排出口２４の側のインクの流れについて説明する。第２の排出口２５の側のインクの流れは、第１の排出口２４の側のインクの流れと同じである。
【００３５】
インクは、第１の圧電部材２８の複数の溝部３１から、対応する第１の開口列５２の第１の開口部５１にそれぞれ流れ込む。スペーサ４７が第１および第２のプレート４５，４６よりも厚く形成されているため、インクはスムーズに第１の開口部５１に流れ込む。図４に示すように、複数の第１の開口部５１にそれぞれ流れ込んだインクは、第２の開口部５５を通って合流する。合流したインクは、第１の排出口２４から流出する。第１の排出口２４から流出したインクは、インクタンクに回収される。
【００３６】
次に、前記構成のインクジェットヘッド１０の製造工程について説明する。まず、焼成前のセラミックスシート（セラミックスグリーンシート）で構成される基板１３に、プレス成形によって第１の排出口２４と第２の排出口２５と供給口２６とを形成する。続いて、この基板１３を焼成する。
【００３７】
続いて、基板１３に対して第１の圧電部材２８および第２の圧電部材２９を接着する。このとき、第１および第２の圧電部材２８，２９は、図示しない治具によって互いの距離が一定に維持されている。また、第１および第２の圧電部材２８，２９は、当該治具を介して基板１３に位置決めされ、基板１３に接着される。
【００３８】
続いて、基板１３に接着された第１および第２の圧電部材２８，２９に対して、角部に研削加工または切削加工を行ういわゆるテーパ加工を行う。この第１および第２の圧電部材２８，２９に、複数の溝部３１をそれぞれ形成する。この加工は、例えば、ＩＣウェハーの切断等に用いられているダイシングソーのダイヤモンドホイールを用いる。
【００３９】
続いて、複数の溝部３１の内面に電極３２をそれぞれ形成するとともに、基板１３上に複数の第１の配線３３と複数の第２の配線３４とを形成する。電極３２および第１および第２の配線３３，３４は、無電解メッキによって形成された例えばニッケル薄膜で構成される。続いて、レーザ照射によるパターニングを行って、電極３２、第１の配線３３、および第２の配線３４以外の部位からニッケル薄膜を除去する。
【００４０】
続いて、枠状部１５を形成する。まず、第１のプレート４５と第２のプレート４６を重ねる。この際、一方の第２の開口部５５が、第１の開口列５２の全ての第１の開口部５１に亘るように配置される。さらに、他方の第２の開口部５５が、第２の開口列５３の全ての第１の開口部５１に亘るように配置される。これらの第１の開口部５１を囲むように、スペーサ４７を第１のプレート４５に重ねる。次に、重ねられた第１のプレート４５と第２のプレート４６とスペーサ４７とを接合させる。
【００４１】
接合は、例えば拡散接合によって行なわれる。具体的には、重ねられた第１のプレート４５と第２のプレート４６とスペーサ４７とを、高真空中で溶融させることなく加熱・加圧して保持する。これにより、第１のプレート４５と第２のプレート４６との接合界面、および第１のプレート４５とスペーサ４７とのそれぞれの接合界面のそれぞれの原子を拡散させることで、第１のプレート４５と第２のプレート４６とスペーサ４７とを接合する。なお、接合には、拡散接合に限らず、陽極接合や他の真空接合のような他の接合方法を用いても良い。
【００４２】
続いて、形成された枠状部１５を基板１３に接着する。枠状部１５にノズルプレート１８を接着する。このノズルプレート１８にレーザを照射して複数のノズル４２をそれぞれ形成して、インクジェットヘッド１０の製造工程が終了する。
【００４３】
前記構成のインクジェットヘッド１０によれば、基板１３は一つの第１の排出口２４と、一つの第２の排出口２５とを有する。第１の排出口２４は、第１の分岐流路５７によって分岐され、インク室３６に繋がれる。第２の排出口２５も、第１の分岐流路５７によって分岐され、インク室３６に繋がれる。このように、インク室３６内にインク排出用の複数の開口を設ける場合であっても、基板１３に一つの第１の排出口２４と、一つの第２の排出口２５とを設ければ足りる。
【００４４】
これにより、基板１３に設ける孔を少なくすることができる。基板１３の孔が少なくなることで、基板１３の割れを防止するとともに、基板１３に第１の配線３３および第２の配線３４のような他の構造物を配置しやすくなる。このように、インクジェットヘッド１０を容易に製造することができる。このため、インクジェットヘッド１０の加工費が低減する。
【００４５】
さらに、複数の溝部３１にそれぞれ対応した複数の第１の開口部５１が、インク室３６内に開口している。これにより、余ったインクが均等に第１の開口部５１にそれぞれ流れ込み、インクの滞留を防止して印刷時の濃度ムラを防止できる。
【００４６】
さらに、枠状部１５は、第１のプレート４５と、第２のプレート４６と、スペーサ４７とを接合することで形成することができる。これにより、第１の分岐流路５７を有する枠状部１５を、容易に製造することができる。
【００４７】
次に、第２の実施の形態について、図６ないし図９を参照して説明する。なお、第１の実施形態のインクジェットヘッド１０と同一の機能を有する構成部分には同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
図６は、第２の実施形態のインクジェットヘッド１０Ａを分解して示す斜視図である。図７は、図６のＦ７−Ｆ７線に沿って示すインクジェットヘッド１０Ａの断面図である。図８は、図６のＦ８−Ｆ８線に沿って示すインクジェットヘッド１０Ａの断面図である。図６に示すように、インクジェットヘッド１０Ａの基板１３は、複数の供給口２６の代わりに一つの供給口６１を有している。供給口６１は、基材に設けられた供給流路の一例である。
【００４９】
供給口６１は、基板１３の中央部に設けられている。供給口６１は、インクジェットヘッド１０Ａがマニホールド１００に取り付けられると、インク供給部１００Ａを介してインクタンクに接続される。
【００５０】
第１のプレート４５は、第１の中枠６３を有している。第１の中枠６３は、第１のプレート４５の幅方向の中央において、第１のプレート４５の長手方向に延びている。図７に示すように、第１の中枠６３は、枠状部１５が基板１３に取り付けられた状態において、第１の圧電部材２８と第２の圧電部材２９との間に配置される。
【００５１】
図６に示すように、第１のプレート４５は、第１の中枠６３にそれぞれ設けられた複数の第３の開口部６４を有している。複数の第３の開口部６４は、第１の中枠６３が延びる方向に並んで配置され、第３の開口列６５を形成している。図７に示すように、第３の開口部６４は、インク室３６とそれぞれ連通している。第３の開口列６５において、一つの第３の開口部６４は、例えば第１の圧電部材２８の二十個の溝部３１に対応するように設けられている。第３の開口部６４は、供給口６１よりも小さくそれぞれ形成されている。
【００５２】
図６に示すように、第２のプレート４６は、第２の中枠６６を有している。第２の中枠６６は、第２のプレート４６の幅方向の中央において、第２のプレート４６の長手方向に延びている。図７に示すように、第２の中枠６６は、枠状部１５が基板１３に取り付けられた状態において、第１の圧電部材２８と第２の圧電部材２９との間に配置される。
【００５３】
図６に示すように、第２のプレート４６は、第２の中枠６６に設けられた第４の開口部６７を有している。第４の開口部６７は、第３の開口列６５に含まれる全ての第３の開口部６４に亘るように長尺に形成されている。図８に示すように、第４の開口部６７は、第３の開口列６５に含まれる全ての第３の開口部６４と、供給口６１とを接続している。
【００５４】
複数の第３の開口部６４と、第４の開口部６７とによって、枠状部１５の内部あるいは厚みの範囲内に第２の分岐流路６９が形成される。言い換えると、第２の分岐流路６９は、枠状部１５に設けられ、複数の第３の開口部６４と、第４の開口部６７とを含んでいる。第２の分岐流路６９は、供給口６１と、インク室３６との間を繋いでいる。
【００５５】
前記構成のインクジェットヘッド１０Ａにおいて、インクは次のようにインク室に供給される。図７の矢印Ａで示すように、インクタンクのインクは、供給口６１から第２の分岐流路６９を通って、インク室３６内に供給される。
【００５６】
図８に示すように、インクは、供給口６１から第４の開口部６７に流れ込む。第４の開口部６７に流れ込んだインクは分岐され、複数の第３の開口部６４を通ってインク室３６内に供給される。
【００５７】
前記構成のインクジェットヘッド１０Ａによれば、基板１３は一つの供給口６１を有する。この供給口６１は、第２の分岐流路６９によって分岐され、インク室３６に繋がれる。このように、インク室３６内にインク供給用の複数の開口を設ける場合であっても、基板１３に一つの供給口６１を設ければ足りる。これにより、基板１３に設ける孔をさらに少なくすることができ、インクジェットヘッド１０を容易に製造することができる。
【００５８】
さらに、複数の溝部３１にそれぞれ対応した複数の第３の開口部６４が、インク室３６内に開口している。これにより、インクが均等に溝部３１に流れ込み、印刷時の濃度ムラを防止できる。
【００５９】
図９は、インクジェットヘッド１０Ａの変形例であるインクジェットヘッド１０Ｂを示す斜視図である。図９に示すように、基板１３に数個の第１の排出口２４と、数個の第２の排出口２５と、数個の供給口６１とをそれぞれ有していても良い。この場合、第１の排出口２４の個数は、第１の開口列５２に含まれる第１の開口部５１の個数より少ない。第２の排出口２５の個数は、第２の開口列５３に含まれる第１の開口部５１の個数より少ない。供給口６１の個数は、第３の開口部６４の個数より少ない。
【００６０】
次に、第３の実施の形態について、図１０および図１１を参照して説明する。なお、第２の実施形態のインクジェットヘッド１０Ａと同一の機能を有する構成部分には同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００６１】
図１０は、第３の実施の形態のインクジェットヘッド１０Ｃを分解して示す斜視図である。図１１は、図１０のＦ１１−Ｆ１１線に沿ってインクジェットヘッド１０Ｃを示す断面図である。図１０に示すように、基板１３は、第１の排出口２４の代わりに複数の第１の排出口７１を有している。さらに、基板１３は、第２の排出口２５の代わりに複数の第２の排出口７２を有している。第１の排出口７１および第２の排出口７２は、基材に設けられた排出流路の一例である。
【００６２】
複数の第１の排出口７１は、供給口６１と基板１３の一方の側縁１３ａとの間に挟まれてそれぞれ配置されている。複数の第１の排出口７１は、基板１３の長手方向に並んで配置されている。複数の第２の排出口７２は、供給口６１と基板１３の他方の側縁１３ｂとの間に挟まれてそれぞれ配置されている。複数の第２の排出口７２は、基板１３の長手方向に並んで配置されている。第１の排出口７１と第２の排出口７２とは、供給口６１を間に挟んでいる。
【００６３】
複数の第１の排出口７１と、複数の第２の排出口７２とは、インクジェットヘッド１０がマニホールド１００に取り付けられると、インク排出部１００Ｂを介してインクタンクにそれぞれ接続される。図１１に示すように、第１の排出口７１と、第２の排出口７２とは、それぞれインク室３６内に開口している。このため、第１の排出口７１と、第２の排出口７２とは、インクタンクとインク室３６とを繋いでいる。
【００６４】
第１のプレート４５は、複数の第３の開口部６４のみを有している。第１のプレート４５は、複数の第１の排出口７１と複数の第２の排出口７２とを囲んでいる。第２のプレート４６は、第４の開口部６７のみを有している。
【００６５】
前記構成のインクジェットヘッド１０Ｃによれば、基板１３に設ける孔を少なくすることができ、インクジェットヘッド１０Ｃを容易に製造することができる。
【００６６】
次に、第４の実施の形態について、図１２および図１３を参照して説明する。なお、第３の実施形態のインクジェットヘッド１０Ｃと同一の機能を有する構成部分には同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００６７】
図１２は、第４の実施の形態のインクジェットヘッド１０Ｄを分解して示す斜視図である。図１３は、図１２のＦ１３−Ｆ１３線に沿ってインクジェットヘッド１０Ｄを示す断面図である。インクジェットヘッド１０Ｄは、供給されたインクを使い切る形式のインクジェットヘッドである。
【００６８】
図１２に示すように、基板１３は、一つの供給口６１のみを有している。図１３の矢印Ａで示すように、インクタンクのインクは、供給口６１から第２の分岐流路６９を通って、インク室３６内に供給される。図１３の矢印Ｂで示すように、インク室３６に供給されたインクは、複数の溝部３１によって、複数のノズル４２からそれぞれ吐出される。
【００６９】
前記構成のインクジェットヘッド１０Ｄによれば、基板１３に設ける孔を少なくすることができ、インクジェットヘッド１０Ｄを容易に製造することができる。
【００７０】
さらに、複数の溝部３１にそれぞれ対応した複数の第３の開口部６４が、インク室３６内に開口している。これにより、インクが均等に溝部３１に流れ込み、印刷時の濃度ムラを防止できる。
【００７１】
次に、第５の実施の形態について、図１４および図１５を参照して説明する。なお、第１の実施形態のインクジェットヘッド１０と同一の機能を有する構成部分には同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００７２】
図１４は、第５の実施の形態のインクジェットヘッド１０Ｅを分解して示す斜視図である。図１５は、図１４のＦ１５−Ｆ１５線に沿ってインクジェットヘッド１０Ｅを示す断面図である。図１４に示すように、枠状部１５は、第１のプレート４５と、第２のプレート４６のみを有している。
【００７３】
第１のプレート４５は、第２のプレート４６に接合されて枠状部１５を形成する。第１のプレート４５は、ノズルプレート１８に接着される。第２のプレート４６は、基板１３に接着される。
【００７４】
第１のプレート４５は、複数の第１の開口部７４を有している。複数の第１の開口部７４は二列に並んで配置され、第１の開口列７５と、第２の開口列７６とを形成している。第１の開口列７５は、第１のプレート４５の一方の側縁４５ａに沿って設けられている。第２の開口列７６は、第１のプレート４５の他方の側縁４５ｂに沿って設けられている。
【００７５】
第１の開口部７４は、第１のプレート４５の中縁４５ｃから入り込んだ切欠状にそれぞれ形成されている。図１５に示すように、第１の開口部７４は、インク室３６とそれぞれ連通している。
【００７６】
第１の開口列７５において、一つの第１の開口部７４は、例えば第１の圧電部材２８の二十個の溝部３１に対応するように設けられている。第２の開口列７６において、一つの第１の開口部７４は、例えば第２の圧電部材２９の二十個の溝部３１に対応するように設けられている。
【００７７】
複数の第１の開口部７４と、一対の第２の開口部５５とによって、枠状部１５の内部あるいは厚みの範囲内に一対の第１の分岐流路５７が形成される。言い換えると、第１の分岐流路５７は、枠状部１５に設けられ、複数の第１の開口部７４と、第２の開口部５５とを含んでいる。
【００７８】
前記構成のインクジェットヘッド１０Ｅによれば、枠状部１５を２つの部材によって形成することができ、部品点数が低減する。これにより、インクジェットヘッド１０Ｅを容易に製造することができる。
【００７９】
このように、第１の開口部は、第１の実施形態における第１の開口部５１のような貫通孔に限らず、様々な形状を取り得る。第５の実施形態における切欠状の第１の開口部７４は、第１ないし第４の実施形態においても適用することができる。
【００８０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００８１】
例えば、枠状部は、鋳造やインサート成形のような射出成形によって、一体物として形成しても良い。さらに、駆動素子は、インク吐出駆動用の気泡を発生させる機構を有したものでも良い。
【符号の説明】
【００８２】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ…インクジェットヘッド，１３…基板，１５…枠状部，１８…ノズルプレート，２４，７１…第１の排出口，２５，７２…第２の排出口，２６…供給口，３１…溝部，３６…インク室，４２…ノズル，４５…第１のプレート，４６…第２のプレート，５１，７４…第１の開口部，５５…第２の開口部，５７…第１の分岐流路，６４…第３の開口部，６７…第４の開口部，６９…第２の分岐流路。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、インクジェットヘッドおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタには、インクジェットヘッドを通して、インクを循環させる構成を有するものがある。この種のインクジェットヘッドは、基板と、この基板に取り付けられる枠状部と、この枠状部に取り付けられるノズルプレートとを備える。
【０００３】
前記基板と、前記枠状部と、前記ノズルプレートによって、前記インクジェットヘッドの内部にインク室が形成される。複数の駆動素子が、前記インク室内に配置されるように前記基板に取り付けられる。この駆動素子は、前記インク室に供給されたインクを、前記ノズルプレートに設けられたノズルから吐出する。
【０００４】
前記基板に、前記インク室にインクを供給するための複数の供給口と、前記インク室からインクを排出するための複数の排出口とが設けられる。前記駆動素子は、前記供給口と前記排出口との間に配置される。前記供給口から前記インク室に供給されたインクは、前記駆動素子によってインクジェットヘッドのノズルから吐出される。余ったインクは、前記排出口からインクタンクに回収される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１６０８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記基板に、前記駆動素子に電圧を印加する配線が設けられる。この配線は、前記複数の排出口や供給口を避けて設けられる。このため、前記基板上において前記配線が複雑に配置されることになり、インクジェットヘッドの製造が難しくなる。
【０００７】
本発明の目的は、容易に製造することができるインクジェットヘッド、およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一つの実施形態に係るインクジェットヘッドは、
複数のノズルを有したノズルプレートと、前記複数のノズルからそれぞれインクを吐出させる複数の駆動素子を有するとともに、前記ノズルプレートに対向した基材と、前記ノズルプレートと前記基材との間に介在された枠状部と、前記枠状部の内側に設けられたインク室と、前記インク室内に連通しインクを供給するように前記基材に設けられた供給流路と、前記インク室内に連通しインクを排出するように前記基材に設けられた排出流路と、を備える。前記枠状部は、前記複数の駆動素子に対応するように前記インク室と連通した複数の第１の開口部と、前記複数の第１の開口部の全部に亘るとともに前記複数の第１の開口部と前記排出流路とを接続した一つの第２の開口部と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施の形態に係るインクジェットヘッドを分解して示す斜視図。
【図２】第１の実施形態のインクジェットヘッドを一部切り欠いて示す平面図。
【図３】第１の実施形態のインクジェットヘッドを図２のＦ３−Ｆ３線に沿って示す断面図。
【図４】第１の実施形態のインクジェットヘッドを図２のＦ４−Ｆ４線に沿って示す断面図。
【図５】第１の実施形態の基板を示す平面図。
【図６】第２の実施の形態に係るインクジェットヘッドを分解して示す斜視図。
【図７】第２の実施形態のインクジェットヘッドを図６のＦ７−Ｆ７線に沿って示す断面図。
【図８】第２の実施形態のインクジェットヘッドを図６のＦ８−Ｆ８線に沿って示す断面図。
【図９】第２の実施形態のインクジェットヘッドの変形例を示す斜視図。
【図１０】第３の実施の形態に係るインクジェットヘッドを分解して示す斜視図。
【図１１】第３の実施形態のインクジェットヘッドを図１０のＦ１１−Ｆ１１線に沿って示す断面図。
【図１２】第４の実施の形態に係るインクジェットヘッドを分解して示す斜視図。
【図１３】第４の実施形態のインクジェットヘッドを図１２のＦ１３−Ｆ１３線に沿って示す断面図。
【図１４】第５の実施の形態に係るインクジェットヘッドを分解して示す斜視図。
【図１５】第５の実施形態のインクジェットヘッドを図１４のＦ１５−Ｆ１５線に沿って示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、第１の実施の形態について、図１ないし図５を参照して説明する。図１は、インクジェットヘッド１０を分解して示す斜視図である。図２は、インクジェットヘッド１０を一部切り欠いて示す平面図である。図１に示すように、インクジェットヘッド１０は、基板１３と、枠状部１５と、ノズルプレート１８とを備えている。基板１３は、基材の一例である。
【００１１】
図３は、図２のＦ３−Ｆ３線に沿って示すインクジェットヘッド１０の断面図である。図４は、図２のＦ４−Ｆ４線に沿って示すインクジェットヘッド１０の断面図である。基板１３は、例えばアルミナなどのセラミックスによって、矩形状に形成されている。図３に示すように、基板１３は、第１の面２１と、第１の面２１の反対方向に位置する第２の面２２とを有している。第２の面２２には、マニホールド１００が取り付けられる。マニホールド１００は、インク供給部１００Ａとインク排出部１００Ｂを備え、インクジェットヘッド１０にインクを供給し残ったインクを排出している。
【００１２】
図１に示すように、基板１３は、第１の排出口２４と、第２の排出口２５と、複数の供給口２６とを有している。第１の排出口２４および第２の排出口２５は、基材に設けられた排出流路の一例である。供給口２６は、基材に設けられた供給流路の一例である。第１の排出口２４および第２の排出口２５は、供給口２６よりも大きく形成されている。
【００１３】
複数の供給口２６は、基板１３の幅方向の中央部において、基板１３の長手方向に並んで設けられている。供給口２６は、インクジェットヘッド１０がマニホールド１００に取り付けられると、インク供給部１００Ａを介してインクジェットプリンタに設けられるインクタンクに接続される。
【００１４】
第１の排出口２４は、供給口２６と基板１３の一方の側縁１３ａとの間に配置されている。第２の排出口２５は、供給口２６と基板１３の他方の側縁１３ｂとの間に配置されている。第１の排出口２４と第２の排出口２５とは、供給口２６を間に挟んでいる。第１の排出口２４と、第２の排出口２５とは、インクジェットヘッド１０がマニホールド１００に取り付けられると、インク排出部１００Ｂを介してインクタンクにそれぞれ接続される。
【００１５】
基板１３は、第１の圧電部材２８と、第２の圧電部材２９とを有している。第１および第２の圧電部材２８，２９は、基板１３の第１の面２１に接着によって取り付けられている。第１の圧電部材２８は、第１の排出口２４と供給口２６との間に配置されている。第２の圧電部材２９は、第２の排出口２５と供給口２６との間とに配置されている。第１の圧電部材２８と第２の圧電部材２９とは、互いに平行に配置されている。
【００１６】
第１および第２の圧電部材２８，２９は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）製の２枚の圧電板を互いの分極方向を対向させるように貼り合わせてそれぞれ形成されている。図３に示すように、第１および第２の圧電部材２８，２９は、台形状の断面を有する棒状にそれぞれ形成されている。
【００１７】
第１および第２の圧電部材２８，２９は、インク吐出用の複数の溝部３１をそれぞれ有している。溝部３１は、駆動素子の一例である。図２に示すように、溝部３１は、第１および第２の圧電部材２８，２９がそれぞれ延びる方向に並んで配置されている。溝部３１は、第１および第２の圧電部材２８，２９がそれぞれ延びる方向と交差する方向に向かって、それぞれ延びている。図３に示すように、複数の溝部３１の底部および側部に、電極３２がそれぞれ形成されている。
【００１８】
図５は、基板１３を示す平面図である。図５に示すように、基板１３の第１の面２１に、複数の第１の配線３３と、複数の第２の配線３４とが形成されている。複数の第１の配線３３は、基板１３の一方の側縁１３ａから、第１の圧電部材２８に亘って形成されている。幾つかの第１の配線３３は、第１の排出口２４を避けて設けられている。複数の第２の配線３４は、基板１３の他方の側縁１３ｂから、第２の圧電部材２９に亘って形成されている。幾つかの第２の配線３４は、第２の排出口２５を避けて設けられている。
【００１９】
第１および第２の配線３３，３４一端は、複数の電極３２にそれぞれ接続されている。第１および第２の配線３３，３４の他端は、例えばヘッド駆動用のＩＣにそれぞれ接続されている。
【００２０】
図１に示すように、枠状部１５は、基板１３とノズルプレート１８との間に介在している。枠状部１５は、基板１３に隙間無く接着されている。枠状部１５は、第１および第２の圧電部材２８，２９と、供給口２６とを囲んでいる。
【００２１】
ノズルプレート１８は、基板１３に対向している。ノズルプレート１８は、枠状部１５のスペーサ４７上部に隙間無く接着されている。ノズルプレート１８は、矩形のポリイミド製のフィルムで形成されている。図３に示すように、基板１３と、枠状部１５と、ノズルプレート１８との内側に、インク室３６が設けられている。
【００２２】
図１に示すように、ノズルプレート１８は、一対のノズル列４１を有している。一対のノズル列４１は、複数のノズル４２をそれぞれ含んでいる。図３に示すように、複数のノズル４２は、複数の溝部３１にそれぞれ対応している。
【００２３】
図１に示すように、枠状部１５は、第１のプレート４５と、第２のプレート４６と、スペーサ４７とを有している。第１のプレート４５と、第２のプレート４６と、スペーサ４７とは、それぞれ枠状に形成されている。
【００２４】
第１のプレート４５は、第２のプレート４６と、スペーサ４７とに接合され、枠状部１５を形成する。第２のプレート４６は、基板１３に接着される。スペーサ４７は、ノズルプレート１８に接着される。
【００２５】
第１のプレート４５は、複数の第１の開口部５１を有している。複数の第１の開口部５１は二列に並んで配置され、第１の開口列５２と、第２の開口列５３とを形成している。第１の開口列５２は、第１のプレート４５の一方の側縁４５ａに沿って設けられている。第２の開口列５３は、第１のプレート４５の他方の側縁４５ｂに沿って設けられている。図３に示すように、第１の開口部５１は、インク室３６とそれぞれ連通している。
【００２６】
第１の開口列５２において、一つの第１の開口部５１は、例えば第１の圧電部材２８の二十個の溝部３１に対応するように設けられている。第２の開口列５３において、一つの第１の開口部５１は、例えば第２の圧電部材２９の二十個の溝部３１に対応するように設けられている。このような複数の第１の開口部５１を有する第１のプレート４５は、例えばニッケル合金製の板にエッチングを施すことによって形成されている。
【００２７】
図１に示すように、第２のプレート４６は、一対の第２の開口部５５を有している。一方の第２の開口部５５は、第１の開口列５２に含まれる全ての第１の開口部５１に亘るように長尺に形成されている。他方の第２の開口部５５は、第２の開口列５３に含まれる全ての第１の開口部５１に亘るように長尺に形成されている。
【００２８】
図４に示すように、一方の第２の開口部５５は、第１の開口列５２に含まれる全ての第１の開口部５１と、第１の排出口２４とを接続している。他方の第２の開口部５５は、第２の開口列５３に含まれる全ての第１の開口部５１と、第２の排出口２５とを接続している。このような一対の第２の開口部５５を有する第２のプレート４６は、例えばニッケル合金製の板にエッチングを施すことによって形成されている。
【００２９】
複数の第１の開口部５１と、一対の第２の開口部５５とによって、枠状部１５の内部あるいは厚みの範囲内に一対の第１の分岐流路５７が形成される。言い換えると、第１の分岐流路５７は、枠状部１５に設けられ、複数の第１の開口部５１と、第２の開口部５５とを含んでいる。一方の第１の分岐流路５７は、第１の排出口２４と、インク室３６との間を繋いでいる。他方の第１の分岐流路５７は、第２の排出口２５と、インク室３６との間を繋いでいる。
【００３０】
図２に示すように、スペーサ４７は、複数の第１の開口部５１を囲んでいる。図３に示すように、スペーサ４７の厚みＴ１は、第１のプレート４５の厚みＴ２よりも厚い。スペーサ４７の厚みＴ１は、第２のプレート４６の厚みＴ３よりも厚い。このようなスペーサ４７は、例えばニッケル合金製の板にエッチングを施すことによって形成されている。
【００３１】
第１プレート４５、第２プレート４６、スペーサ４７は、ニッケル合金以外の金属、例えばステンレス、またはセラミックスや樹脂で形成することもできる。また、第１プレート４５、第２プレート４６、スペーサ４７の加工は、エッチング以外に、切削、打ち抜き、レーザ加工などで形成することも可能である。
【００３２】
前記構成のインクジェットヘッド１０は、インクジェットプリンタのマニホールド１００に取り付けられて印刷に使用される。印刷処理時に、インクタンクからインクジェットヘッド１０にインクが供給される。図３の矢印Ａで示すように、インクタンクのインクは、インク室内に連通した供給口２６を介してインク室３６内に供給される。このインクは、第１および第２の圧電部材２８，２９のそれぞれの溝部３１内に満たされる。
【００３３】
ユーザがプリンタに対して印刷を支持すると、プリンタの制御部は印刷信号をヘッド駆動用のＩＣに出力する。印刷信号を受けたヘッド駆動用のＩＣは、第１および第２の配線３３，３４を介して、駆動パルス電圧を電極３２に印加する。溝部３１は、印加された電圧に応じてシェアモード変形を行なって広がる。その後、溝部３１が初期位置に復帰して、溝部３１内の圧力が高くなる。これにより、溝部３１が、ノズル４２から図３の矢印Ｂで示す方向にインクを吐出させる。
【００３４】
インク室３６内で余ったインクは、図３の矢印Ｃで示すように、一方の第１の分岐流路５７を通って第１の排出口２４から排出されるとともに、他方の第１の分岐流路５７を通って第２の排出口２５から排出される。第１の排出口２４と、第２の排出口２５とは、それぞれインク室３６内に連通している。以下、第１の排出口２４の側のインクの流れについて説明する。第２の排出口２５の側のインクの流れは、第１の排出口２４の側のインクの流れと同じである。
【００３５】
インクは、第１の圧電部材２８の複数の溝部３１から、対応する第１の開口列５２の第１の開口部５１にそれぞれ流れ込む。スペーサ４７が第１および第２のプレート４５，４６よりも厚く形成されているため、インクはスムーズに第１の開口部５１に流れ込む。図４に示すように、複数の第１の開口部５１にそれぞれ流れ込んだインクは、第２の開口部５５を通って合流する。合流したインクは、第１の排出口２４から流出する。第１の排出口２４から流出したインクは、インクタンクに回収される。
【００３６】
次に、前記構成のインクジェットヘッド１０の製造工程について説明する。まず、焼成前のセラミックスシート（セラミックスグリーンシート）で構成される基板１３に、プレス成形によって第１の排出口２４と第２の排出口２５と供給口２６とを形成する。続いて、この基板１３を焼成する。
【００３７】
続いて、基板１３に対して第１の圧電部材２８および第２の圧電部材２９を接着する。このとき、第１および第２の圧電部材２８，２９は、図示しない治具によって互いの距離が一定に維持されている。また、第１および第２の圧電部材２８，２９は、当該治具を介して基板１３に位置決めされ、基板１３に接着される。
【００３８】
続いて、基板１３に接着された第１および第２の圧電部材２８，２９に対して、角部に研削加工または切削加工を行ういわゆるテーパ加工を行う。この第１および第２の圧電部材２８，２９に、複数の溝部３１をそれぞれ形成する。この加工は、例えば、ＩＣウェハーの切断等に用いられているダイシングソーのダイヤモンドホイールを用いる。
【００３９】
続いて、複数の溝部３１の内面に電極３２をそれぞれ形成するとともに、基板１３上に複数の第１の配線３３と複数の第２の配線３４とを形成する。電極３２および第１および第２の配線３３，３４は、無電解メッキによって形成された例えばニッケル薄膜で構成される。続いて、レーザ照射によるパターニングを行って、電極３２、第１の配線３３、および第２の配線３４以外の部位からニッケル薄膜を除去する。
【００４０】
続いて、枠状部１５を形成する。まず、第１のプレート４５と第２のプレート４６を重ねる。この際、一方の第２の開口部５５が、第１の開口列５２の全ての第１の開口部５１に亘るように配置される。さらに、他方の第２の開口部５５が、第２の開口列５３の全ての第１の開口部５１に亘るように配置される。これらの第１の開口部５１を囲むように、スペーサ４７を第１のプレート４５に重ねる。次に、重ねられた第１のプレート４５と第２のプレート４６とスペーサ４７とを接合させる。
【００４１】
接合は、例えば拡散接合によって行なわれる。具体的には、重ねられた第１のプレート４５と第２のプレート４６とスペーサ４７とを、高真空中で溶融させることなく加熱・加圧して保持する。これにより、第１のプレート４５と第２のプレート４６との接合界面、および第１のプレート４５とスペーサ４７とのそれぞれの接合界面のそれぞれの原子を拡散させることで、第１のプレート４５と第２のプレート４６とスペーサ４７とを接合する。なお、接合には、拡散接合に限らず、陽極接合や他の真空接合のような他の接合方法を用いても良い。
【００４２】
続いて、形成された枠状部１５を基板１３に接着する。枠状部１５にノズルプレート１８を接着する。このノズルプレート１８にレーザを照射して複数のノズル４２をそれぞれ形成して、インクジェットヘッド１０の製造工程が終了する。
【００４３】
前記構成のインクジェットヘッド１０によれば、基板１３は一つの第１の排出口２４と、一つの第２の排出口２５とを有する。第１の排出口２４は、第１の分岐流路５７によって分岐され、インク室３６に繋がれる。第２の排出口２５も、第１の分岐流路５７によって分岐され、インク室３６に繋がれる。このように、インク室３６内にインク排出用の複数の開口を設ける場合であっても、基板１３に一つの第１の排出口２４と、一つの第２の排出口２５とを設ければ足りる。
【００４４】
これにより、基板１３に設ける孔を少なくすることができる。基板１３の孔が少なくなることで、基板１３の割れを防止するとともに、基板１３に第１の配線３３および第２の配線３４のような他の構造物を配置しやすくなる。このように、インクジェットヘッド１０を容易に製造することができる。このため、インクジェットヘッド１０の加工費が低減する。
【００４５】
さらに、複数の溝部３１にそれぞれ対応した複数の第１の開口部５１が、インク室３６内に開口している。これにより、余ったインクが均等に第１の開口部５１にそれぞれ流れ込み、インクの滞留を防止して印刷時の濃度ムラを防止できる。
【００４６】
さらに、枠状部１５は、第１のプレート４５と、第２のプレート４６と、スペーサ４７とを接合することで形成することができる。これにより、第１の分岐流路５７を有する枠状部１５を、容易に製造することができる。
【００４７】
次に、第２の実施の形態について、図６ないし図９を参照して説明する。なお、第１の実施形態のインクジェットヘッド１０と同一の機能を有する構成部分には同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
図６は、第２の実施形態のインクジェットヘッド１０Ａを分解して示す斜視図である。図７は、図６のＦ７−Ｆ７線に沿って示すインクジェットヘッド１０Ａの断面図である。図８は、図６のＦ８−Ｆ８線に沿って示すインクジェットヘッド１０Ａの断面図である。図６に示すように、インクジェットヘッド１０Ａの基板１３は、複数の供給口２６の代わりに一つの供給口６１を有している。供給口６１は、基材に設けられた供給流路の一例である。
【００４９】
供給口６１は、基板１３の中央部に設けられている。供給口６１は、インクジェットヘッド１０Ａがマニホールド１００に取り付けられると、インク供給部１００Ａを介してインクタンクに接続される。
【００５０】
第１のプレート４５は、第１の中枠６３を有している。第１の中枠６３は、第１のプレート４５の幅方向の中央において、第１のプレート４５の長手方向に延びている。図７に示すように、第１の中枠６３は、枠状部１５が基板１３に取り付けられた状態において、第１の圧電部材２８と第２の圧電部材２９との間に配置される。
【００５１】
図６に示すように、第１のプレート４５は、第１の中枠６３にそれぞれ設けられた複数の第３の開口部６４を有している。複数の第３の開口部６４は、第１の中枠６３が延びる方向に並んで配置され、第３の開口列６５を形成している。図７に示すように、第３の開口部６４は、インク室３６とそれぞれ連通している。第３の開口列６５において、一つの第３の開口部６４は、例えば第１の圧電部材２８の二十個の溝部３１に対応するように設けられている。第３の開口部６４は、供給口６１よりも小さくそれぞれ形成されている。
【００５２】
図６に示すように、第２のプレート４６は、第２の中枠６６を有している。第２の中枠６６は、第２のプレート４６の幅方向の中央において、第２のプレート４６の長手方向に延びている。図７に示すように、第２の中枠６６は、枠状部１５が基板１３に取り付けられた状態において、第１の圧電部材２８と第２の圧電部材２９との間に配置される。
【００５３】
図６に示すように、第２のプレート４６は、第２の中枠６６に設けられた第４の開口部６７を有している。第４の開口部６７は、第３の開口列６５に含まれる全ての第３の開口部６４に亘るように長尺に形成されている。図８に示すように、第４の開口部６７は、第３の開口列６５に含まれる全ての第３の開口部６４と、供給口６１とを接続している。
【００５４】
複数の第３の開口部６４と、第４の開口部６７とによって、枠状部１５の内部あるいは厚みの範囲内に第２の分岐流路６９が形成される。言い換えると、第２の分岐流路６９は、枠状部１５に設けられ、複数の第３の開口部６４と、第４の開口部６７とを含んでいる。第２の分岐流路６９は、供給口６１と、インク室３６との間を繋いでいる。
【００５５】
前記構成のインクジェットヘッド１０Ａにおいて、インクは次のようにインク室に供給される。図７の矢印Ａで示すように、インクタンクのインクは、供給口６１から第２の分岐流路６９を通って、インク室３６内に供給される。
【００５６】
図８に示すように、インクは、供給口６１から第４の開口部６７に流れ込む。第４の開口部６７に流れ込んだインクは分岐され、複数の第３の開口部６４を通ってインク室３６内に供給される。
【００５７】
前記構成のインクジェットヘッド１０Ａによれば、基板１３は一つの供給口６１を有する。この供給口６１は、第２の分岐流路６９によって分岐され、インク室３６に繋がれる。このように、インク室３６内にインク供給用の複数の開口を設ける場合であっても、基板１３に一つの供給口６１を設ければ足りる。これにより、基板１３に設ける孔をさらに少なくすることができ、インクジェットヘッド１０を容易に製造することができる。
【００５８】
さらに、複数の溝部３１にそれぞれ対応した複数の第３の開口部６４が、インク室３６内に開口している。これにより、インクが均等に溝部３１に流れ込み、印刷時の濃度ムラを防止できる。
【００５９】
図９は、インクジェットヘッド１０Ａの変形例であるインクジェットヘッド１０Ｂを示す斜視図である。図９に示すように、基板１３に数個の第１の排出口２４と、数個の第２の排出口２５と、数個の供給口６１とをそれぞれ有していても良い。この場合、第１の排出口２４の個数は、第１の開口列５２に含まれる第１の開口部５１の個数より少ない。第２の排出口２５の個数は、第２の開口列５３に含まれる第１の開口部５１の個数より少ない。供給口６１の個数は、第３の開口部６４の個数より少ない。
【００６０】
次に、第３の実施の形態について、図１０および図１１を参照して説明する。なお、第２の実施形態のインクジェットヘッド１０Ａと同一の機能を有する構成部分には同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００６１】
図１０は、第３の実施の形態のインクジェットヘッド１０Ｃを分解して示す斜視図である。図１１は、図１０のＦ１１−Ｆ１１線に沿ってインクジェットヘッド１０Ｃを示す断面図である。図１０に示すように、基板１３は、第１の排出口２４の代わりに複数の第１の排出口７１を有している。さらに、基板１３は、第２の排出口２５の代わりに複数の第２の排出口７２を有している。第１の排出口７１および第２の排出口７２は、基材に設けられた排出流路の一例である。
【００６２】
複数の第１の排出口７１は、供給口６１と基板１３の一方の側縁１３ａとの間に挟まれてそれぞれ配置されている。複数の第１の排出口７１は、基板１３の長手方向に並んで配置されている。複数の第２の排出口７２は、供給口６１と基板１３の他方の側縁１３ｂとの間に挟まれてそれぞれ配置されている。複数の第２の排出口７２は、基板１３の長手方向に並んで配置されている。第１の排出口７１と第２の排出口７２とは、供給口６１を間に挟んでいる。
【００６３】
複数の第１の排出口７１と、複数の第２の排出口７２とは、インクジェットヘッド１０がマニホールド１００に取り付けられると、インク排出部１００Ｂを介してインクタンクにそれぞれ接続される。図１１に示すように、第１の排出口７１と、第２の排出口７２とは、それぞれインク室３６内に開口している。このため、第１の排出口７１と、第２の排出口７２とは、インクタンクとインク室３６とを繋いでいる。
【００６４】
第１のプレート４５は、複数の第３の開口部６４のみを有している。第１のプレート４５は、複数の第１の排出口７１と複数の第２の排出口７２とを囲んでいる。第２のプレート４６は、第４の開口部６７のみを有している。
【００６５】
前記構成のインクジェットヘッド１０Ｃによれば、基板１３に設ける孔を少なくすることができ、インクジェットヘッド１０Ｃを容易に製造することができる。
【００６６】
次に、第４の実施の形態について、図１２および図１３を参照して説明する。なお、第３の実施形態のインクジェットヘッド１０Ｃと同一の機能を有する構成部分には同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００６７】
図１２は、第４の実施の形態のインクジェットヘッド１０Ｄを分解して示す斜視図である。図１３は、図１２のＦ１３−Ｆ１３線に沿ってインクジェットヘッド１０Ｄを示す断面図である。インクジェットヘッド１０Ｄは、供給されたインクを使い切る形式のインクジェットヘッドである。
【００６８】
図１２に示すように、基板１３は、一つの供給口６１のみを有している。図１３の矢印Ａで示すように、インクタンクのインクは、供給口６１から第２の分岐流路６９を通って、インク室３６内に供給される。図１３の矢印Ｂで示すように、インク室３６に供給されたインクは、複数の溝部３１によって、複数のノズル４２からそれぞれ吐出される。
【００６９】
前記構成のインクジェットヘッド１０Ｄによれば、基板１３に設ける孔を少なくすることができ、インクジェットヘッド１０Ｄを容易に製造することができる。
【００７０】
さらに、複数の溝部３１にそれぞれ対応した複数の第３の開口部６４が、インク室３６内に開口している。これにより、インクが均等に溝部３１に流れ込み、印刷時の濃度ムラを防止できる。
【００７１】
次に、第５の実施の形態について、図１４および図１５を参照して説明する。なお、第１の実施形態のインクジェットヘッド１０と同一の機能を有する構成部分には同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００７２】
図１４は、第５の実施の形態のインクジェットヘッド１０Ｅを分解して示す斜視図である。図１５は、図１４のＦ１５−Ｆ１５線に沿ってインクジェットヘッド１０Ｅを示す断面図である。図１４に示すように、枠状部１５は、第１のプレート４５と、第２のプレート４６のみを有している。
【００７３】
第１のプレート４５は、第２のプレート４６に接合されて枠状部１５を形成する。第１のプレート４５は、ノズルプレート１８に接着される。第２のプレート４６は、基板１３に接着される。
【００７４】
第１のプレート４５は、複数の第１の開口部７４を有している。複数の第１の開口部７４は二列に並んで配置され、第１の開口列７５と、第２の開口列７６とを形成している。第１の開口列７５は、第１のプレート４５の一方の側縁４５ａに沿って設けられている。第２の開口列７６は、第１のプレート４５の他方の側縁４５ｂに沿って設けられている。
【００７５】
第１の開口部７４は、第１のプレート４５の中縁４５ｃから入り込んだ切欠状にそれぞれ形成されている。図１５に示すように、第１の開口部７４は、インク室３６とそれぞれ連通している。
【００７６】
第１の開口列７５において、一つの第１の開口部７４は、例えば第１の圧電部材２８の二十個の溝部３１に対応するように設けられている。第２の開口列７６において、一つの第１の開口部７４は、例えば第２の圧電部材２９の二十個の溝部３１に対応するように設けられている。
【００７７】
複数の第１の開口部７４と、一対の第２の開口部５５とによって、枠状部１５の内部あるいは厚みの範囲内に一対の第１の分岐流路５７が形成される。言い換えると、第１の分岐流路５７は、枠状部１５に設けられ、複数の第１の開口部７４と、第２の開口部５５とを含んでいる。
【００７８】
前記構成のインクジェットヘッド１０Ｅによれば、枠状部１５を２つの部材によって形成することができ、部品点数が低減する。これにより、インクジェットヘッド１０Ｅを容易に製造することができる。
【００７９】
このように、第１の開口部は、第１の実施形態における第１の開口部５１のような貫通孔に限らず、様々な形状を取り得る。第５の実施形態における切欠状の第１の開口部７４は、第１ないし第４の実施形態においても適用することができる。
【００８０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００８１】
例えば、枠状部は、鋳造やインサート成形のような射出成形によって、一体物として形成しても良い。さらに、駆動素子は、インク吐出駆動用の気泡を発生させる機構を有したものでも良い。
【符号の説明】
【００８２】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ…インクジェットヘッド，１３…基板，１５…枠状部，１８…ノズルプレート，２４，７１…第１の排出口，２５，７２…第２の排出口，２６…供給口，３１…溝部，３６…インク室，４２…ノズル，４５…第１のプレート，４６…第２のプレート，５１，７４…第１の開口部，５５…第２の開口部，５７…第１の分岐流路，６４…第３の開口部，６７…第４の開口部，６９…第２の分岐流路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルを有したノズルプレートと、
前記複数のノズルからそれぞれインクを吐出させる複数の駆動素子を有するとともに、前記ノズルプレートに対向した基材と、
前記ノズルプレートと前記基材との間に介在された枠状部と、
前記枠状部の内側に設けられたインク室と、
前記インク室内に連通しインクを供給するように前記基材に設けられた供給流路と、
前記インク室内に連通しインクを排出するように前記基材に設けられた排出流路と、
を備え、
前記枠状部は、前記インク室と連通した複数の第１の開口部と、前記複数の第１の開口部の全部に亘るとともに前記複数の第１の開口部と前記排出流路とを接続した一つの第２の開口部と、を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記枠状部は、
前記複数の第１の開口部が設けられた枠状の第１のプレートと、
前記一つの第２の開口部が設けられた枠状の第２のプレートと、
を接合して形成された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。
【請求項３】
複数のノズルを有したノズルプレートと、
前記複数のノズルからそれぞれインクを吐出させる複数の駆動素子を有するとともに、前記ノズルプレートに対向した基材と、
前記ノズルプレートと前記基材との間に介在された枠状部と、
前記枠状部の内側に設けられたインク室と、
前記インク室内に連通しインクを供給するように前記基材に設けられた供給流路と、
前記インク室内に連通しインクを排出するように前記基材に設けられた排出流路と、
を備え、
前記枠状部は、前記複数の駆動素子に対応するように前記インク室と連通した複数の第１の開口部と、前記複数の第１の開口部の全部に亘るとともに前記複数の第１の開口部と前記排出流路とを接続した一つの第２の開口部と、前記複数の駆動素子に対応するように前記インク室と連通した複数の第３の開口部と、前記複数の第３の開口部の全部に亘るとともに前記複数の第３の開口部と前記供給流路とを接続した一つの第４の開口部と、を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記枠状部は、
前記複数の第１の開口部と、前記複数の第３の開口部と、が設けられた枠状の第１のプレートと、
前記一つの第２の開口部と、前記一つの第４の開口部と、が設けられた枠状の第２のプレートと、
を接合して形成されたことを特徴とする請求項３に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
複数のノズルを有したノズルプレートと、
前記複数のノズルからそれぞれインクを吐出させる複数の駆動素子を有するとともに、前記ノズルプレートに対向した基材と、
前記ノズルプレートと前記基材との間に介在された枠状部と、
前記枠状部の内側に設けられたインク室と、
前記インク室内に連通しインクを供給するように前記基材に設けられた供給流路と、
前記インク室内に連通しインクを排出するように前記基材に設けられた排出流路と、
を備え、
前記枠状部は、前記複数の駆動素子に対応するように前記インク室と連通した複数の第３の開口部と、前記複数の第３の開口部の全部に亘るとともに前記複数の第３の開口部と前記供給流路とを接続した一つの第４の開口部と、を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項６】
複数のノズルを有したノズルプレートと、
前記複数のノズルからそれぞれインクを吐出させる複数の駆動素子を有するとともに、前記ノズルプレートに対向した基材と、
前記ノズルプレートと前記基材との間に介在された枠状部と、
前記枠状部の内側に設けられたインク室と、
前記インク室内に連通しインクを供給するように前記基材に設けられた供給流路と、
を備え、
前記枠状部は、前記複数の駆動素子に対応するように前記インク室と連通した複数の第３の開口部と、前記複数の第３の開口部の全部に亘るとともに前記複数の第３の開口部と前記供給流路とを接続した一つの第４の開口部と、を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項７】
前記枠状部は、
前記複数の第３の開口部が設けられた枠状の第１のプレートと、
前記一つの第４の開口部が設けられた枠状の第２のプレートと、
を接合して形成されたことを特徴とする請求項５または６に記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
複数のノズルを有したノズルプレートと、
前記複数のノズルからそれぞれインクを吐出させる複数の駆動素子を有するとともに、前記ノズルプレートに対向した基材と、
前記ノズルプレートと前記基材との間に介在された枠状部と、
前記枠状部の内側に設けられたインク室と、
前記インク室内に連通しインクを供給するように前記基材に設けられた供給流路と、
前記インク室内に連通しインクを排出するように前記基材に設けられた排出流路と、
を備え、
前記枠状部は、前記複数の駆動素子に対応するように前記インク室と連通した複数の第１の開口部と、前記複数の第１の開口部の全部に亘るとともに前記複数の第１の開口部と前記排出流路とを接続した一つの第２の開口部と、を有するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記複数の第１の開口部が設けられた枠状の第１のプレートと、前記一つの第２の開口部が設けられた枠状の第２のプレートと、を接合して前記枠状部を形成することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１】
複数のノズルを有したノズルプレートと、
前記複数のノズルからそれぞれインクを吐出させる複数の駆動素子を有するとともに、前記ノズルプレートに対向した基材と、
前記ノズルプレートと前記基材との間に介在された枠状部と、
前記枠状部の内側に設けられたインク室と、
前記インク室内に連通しインクを供給するように前記基材に設けられた供給流路と、
前記インク室内に連通しインクを排出するように前記基材に設けられた排出流路と、
を備え、
前記枠状部は、前記インク室と連通した複数の第１の開口部と、前記複数の第１の開口部の全部に亘るとともに前記複数の第１の開口部と前記排出流路とを接続した一つの第２の開口部と、を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記枠状部は、
前記複数の第１の開口部が設けられた枠状の第１のプレートと、
前記一つの第２の開口部が設けられた枠状の第２のプレートと、
を接合して形成された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。
【請求項３】
複数のノズルを有したノズルプレートと、
前記複数のノズルからそれぞれインクを吐出させる複数の駆動素子を有するとともに、前記ノズルプレートに対向した基材と、
前記ノズルプレートと前記基材との間に介在された枠状部と、
前記枠状部の内側に設けられたインク室と、
前記インク室内に連通しインクを供給するように前記基材に設けられた供給流路と、
前記インク室内に連通しインクを排出するように前記基材に設けられた排出流路と、
を備え、
前記枠状部は、前記複数の駆動素子に対応するように前記インク室と連通した複数の第１の開口部と、前記複数の第１の開口部の全部に亘るとともに前記複数の第１の開口部と前記排出流路とを接続した一つの第２の開口部と、前記複数の駆動素子に対応するように前記インク室と連通した複数の第３の開口部と、前記複数の第３の開口部の全部に亘るとともに前記複数の第３の開口部と前記供給流路とを接続した一つの第４の開口部と、を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記枠状部は、
前記複数の第１の開口部と、前記複数の第３の開口部と、が設けられた枠状の第１のプレートと、
前記一つの第２の開口部と、前記一つの第４の開口部と、が設けられた枠状の第２のプレートと、
を接合して形成されたことを特徴とする請求項３に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
複数のノズルを有したノズルプレートと、
前記複数のノズルからそれぞれインクを吐出させる複数の駆動素子を有するとともに、前記ノズルプレートに対向した基材と、
前記ノズルプレートと前記基材との間に介在された枠状部と、
前記枠状部の内側に設けられたインク室と、
前記インク室内に連通しインクを供給するように前記基材に設けられた供給流路と、
前記インク室内に連通しインクを排出するように前記基材に設けられた排出流路と、
を備え、
前記枠状部は、前記複数の駆動素子に対応するように前記インク室と連通した複数の第３の開口部と、前記複数の第３の開口部の全部に亘るとともに前記複数の第３の開口部と前記供給流路とを接続した一つの第４の開口部と、を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項６】
複数のノズルを有したノズルプレートと、
前記複数のノズルからそれぞれインクを吐出させる複数の駆動素子を有するとともに、前記ノズルプレートに対向した基材と、
前記ノズルプレートと前記基材との間に介在された枠状部と、
前記枠状部の内側に設けられたインク室と、
前記インク室内に連通しインクを供給するように前記基材に設けられた供給流路と、
を備え、
前記枠状部は、前記複数の駆動素子に対応するように前記インク室と連通した複数の第３の開口部と、前記複数の第３の開口部の全部に亘るとともに前記複数の第３の開口部と前記供給流路とを接続した一つの第４の開口部と、を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項７】
前記枠状部は、
前記複数の第３の開口部が設けられた枠状の第１のプレートと、
前記一つの第４の開口部が設けられた枠状の第２のプレートと、
を接合して形成されたことを特徴とする請求項５または６に記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
複数のノズルを有したノズルプレートと、
前記複数のノズルからそれぞれインクを吐出させる複数の駆動素子を有するとともに、前記ノズルプレートに対向した基材と、
前記ノズルプレートと前記基材との間に介在された枠状部と、
前記枠状部の内側に設けられたインク室と、
前記インク室内に連通しインクを供給するように前記基材に設けられた供給流路と、
前記インク室内に連通しインクを排出するように前記基材に設けられた排出流路と、
を備え、
前記枠状部は、前記複数の駆動素子に対応するように前記インク室と連通した複数の第１の開口部と、前記複数の第１の開口部の全部に亘るとともに前記複数の第１の開口部と前記排出流路とを接続した一つの第２の開口部と、を有するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記複数の第１の開口部が設けられた枠状の第１のプレートと、前記一つの第２の開口部が設けられた枠状の第２のプレートと、を接合して前記枠状部を形成することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−３５６０６（Ｐ２０１２−３５６０６Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８０５９６（Ｐ２０１０−１８０５９６）
【出願日】平成２２年８月１１日（２０１０．８．１１）
【出願人】（０００００３５６２）東芝テック株式会社 (5,631)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１１日（２０１０．８．１１）
【出願人】（０００００３５６２）東芝テック株式会社 (5,631)
【Ｆターム（参考）】
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