液体噴射ヘッド及び液体噴射装置

【課題】封止部材と隔壁との間の剥離を抑制した液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】
封止部材１５が、液体供給路上に設けられる所定厚さの薄肉部２９と、液体供給路２２を区画する隔壁１２ａ上に設けられ薄肉部２９よりも肉厚の第１の厚肉部３１と、島状突起部２３上に設けられ薄肉部２９よりも肉厚の第２の厚肉部３２と、を有し、ヘッドケース２０が第１の厚肉部３１に接着されると共に第２の厚肉部３２には未接着である構成とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴を噴射する液体噴射ヘッド及びそれを用いた液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノズルから液滴を噴射する液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば、圧電素子の伸縮
等によりノズルからインク滴を噴射させるインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。
【０００３】
このインクジェット式記録ヘッドの構造としては、ノズルに連通する圧力発生室（圧力
室）等のインク流路が形成された流路形成基板（第１層）の一方面側に樹脂製薄膜（中間
層）と金属製薄膜（第２層）とで構成される封止部材（封止板）が接合されると共に、こ
の封止部材上にヘッドケースが接合されているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２７７５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような構造のインクジェット式記録ヘッドにおいては、流路形成基板と封止部材と
の間で剥離が生じやすいという問題がある。
【０００６】
一般的に、インク流路が形成される流路形成基板はシリコン基板等で形成されるのに対
し、その一方面側に接合されるケースヘッドは、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂等で形成さ
れ、両者の線膨張係数は大きく異なる。また樹脂等で形成されたケースヘッドは、吸水に
よる膨張が生じ易い。このような線膨張係数の差や吸水膨張の有無等に起因して、ヘッド
ケースと流路形成基板との間に歪みが生じる虞がある。
【０００７】
流路形成基板とヘッドケースとは封止部材を介して接合されているため、この歪みは、
封止部材と流路形成基板との間に特に大きく作用し、この間が剥離し易くなっていた。ヘ
ッドケースと封止部材との間は比較的接着力が強いが、封止部材と流路形成基板との間は
、インクに浸されるため比較的接着力が弱いためである。
【０００８】
このように封止部材と流路形成基板との間に剥離が生じると、隔壁で仕切っていた各イ
ンク供給路等の間のインク漏れを招き、インク滴が良好に噴射されなくなる虞がある。
【０００９】
なおこのような問題は、インク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッドだけでなく、
勿論、インク以外の液滴を噴射する他の液体噴射ヘッドにおいても、同様に存在する。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、封止部材と隔壁との間の剥離
を抑制した液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する本発明は、液滴を噴射するノズルに連通する複数の圧力発生室と、
該圧力発生室に供給する液体が貯留されるマニホールドと各圧力発生室とを繋ぐ液体供給
路と、を含む液体流路が形成された流路形成基板と、該流路形成基板に接合されて前記液
体流路の一方面を封止する封止部材と、前記封止部材に固着され前記流路形成基板とは異
なる線膨張係数を有する材料からなるヘッドケースと、を有する液体噴射ヘッドであって
、前記液体供給路には、当該液体供給路を分割する島状突起部が設けられ、前記封止部材
が、前記液体供給路上に設けられる所定厚さの薄肉部と、前記液体供給路を区画する隔壁
上に設けられ前記薄肉部よりも肉厚の第１の厚肉部と、前記島状突起部上に設けられ前記
薄肉部よりも肉厚の第２の厚肉部と、を有し、前記ヘッドケースは前記第１の厚肉部に接
着されると共に前記第２の厚肉部には未接着であることを特徴とする液体噴射ヘッドにあ
る。
【００１２】
例えば、前記第２の厚肉部は、前記第１の厚肉部よりも厚さが薄くなっている。すなわ
ち、第２の厚肉部とヘッドケースとの間には若干の間隙が設けられている。
【００１３】
かかる本発明では、ヘッドケースが接合される第１の厚肉部においては、線膨張係数の
差に起因する歪みが生じるものの、薄膜部が設けられていることで、その歪みは大幅に緩
和される。さらに第２の厚肉部がヘッドケースとは未接着となっていることで、この第２
の厚肉部においても歪みが緩和される。したがって、この歪みによる流路形成基板と封止
部材との剥離を抑制することができる。
【００１４】
ここで、前記第２の厚肉部は、前記島状突起部の幅よりも狭いことが好ましい。これに
より、封止部材の第２の厚肉部と流路形成基板とをより良好に接合することができ、封止
部材と流路形成基板との間の剥離をより効果的に抑制できる。
【００１５】
また前記薄肉部は樹脂製薄膜で構成され、前記第１の厚肉部及び前記第２の厚肉部は、
前記樹脂製薄膜と該樹脂製薄膜上に形成された金属製薄膜とで構成されていることが好ま
しい。特に、前記第１の厚肉部と前記第２の厚肉部とを構成する前記金属製薄膜が、前記
樹脂製薄膜上に櫛歯状に連続して設けられていることが好ましい。これにより、線膨張係
数差に起因する歪みがより効果的に緩和され、且つ流路形成基板とヘッドケースとを封止
部材を介してより良好に接合することができる。
【００１６】
また本発明は、このような構成の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする液体噴射装
置にある。かかる本発明では、ヘッドの耐久性、信頼性等を向上した液体噴射装置を実現
することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る記録ヘッドを示す概略斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る記録ヘッドを示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る振動板の形状を示す平面図及び断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る記録装置を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
図示するように、インクジェット式記録ヘッド１０は、複数の圧力発生室１１が形成さ
れた流路形成基板１２と、各圧力発生室１１に連通する複数のノズル１３が穿設されたノ
ズルプレート１４と、流路形成基板１２のノズルプレート１４とは反対側の面に設けられ
た封止部材である振動板１５とを具備する。また振動板１５上の各圧力発生室１１に対応
して設けられる複数の圧電素子１６を有する圧電素子ユニット１７と、振動板１５上に接
合されて圧電素子ユニット１７が収容される収容部１８を有するヘッドケース２０とを具
備する。
【００１９】
流路形成基板１２には、圧力発生室１１が隔壁によって区画されてその幅方向で複数並
設されている。各圧力発生室１１の列の外側には、複数の圧力発生室１１にインクを供給
するためのマニホールド２１が設けられている。マニホールド２１と各圧力発生室１１と
は、インク供給路２２を介して連通されている。またインク供給路２２には島状突起部２
３が設けられている（図３参照）。すなわちインク供給路２２はこの島状突起部２３によ
って二つの流路に分割されている。圧力発生室１１は、インク供給路２２と連通している
ため、圧力発生室１１内に生じた圧力がインク供給路２２へ逃げてしまう。しかしながら
、インク供給路２２に島状突起部２３が設けられていることで、圧力発生室１１における
圧力の減少を抑制することができる。
【００２０】
また流路形成基板１２には、圧力発生室１１のマニホールド２１とは反対の端部側に、
流路形成基板１２を貫通するノズル連通孔２５が形成されている。このように流路形成基
板１２には、圧力発生室１１、マニホールド２１、インク供給路２２及びノズル連通孔２
５を含むインク流路が設けられている。このような流路形成基板１２は、例えば、シリコ
ン単結晶基板からなり、この流路形成基板１２をエッチングすることによって圧力発生室
１１等のインク流路が形成されている。
【００２１】
ノズル１３が穿設されたノズルプレート１４は、流路形成基板１２の一方面側に接着剤
等によって接合され、各ノズル１３は、流路形成基板１２に設けられたノズル連通孔２５
を介して各圧力発生室１１と連通している。
【００２２】
封止部材である振動板１５は、流路形成基板１２の他方面側、すなわち、圧力発生室１
１のノズルプレート１４とは反対側の面に接着剤によって接合されている。各圧力発生室
１１等のインク流路はこの振動板１５によって封止されている。
【００２３】
振動板１５は、図２に示すように、例えば、樹脂フィルム等からなる樹脂製薄膜である
弾性膜２６と、この弾性膜２６を支持する、例えば、金属材料等からなる金属製薄膜であ
る支持板２７との複合板で形成されており、弾性膜２６側が流路形成基板１２に接合され
ている。例えば、本実施形態では、弾性膜２６は、厚さが数μｍ程度のＰＰＳ（ポリフェ
ニレンサルファイド）フィルムからなり、支持板２７は、厚さが数十μｍ程度のステンレ
ス鋼板（ＳＵＳ）からなる。
【００２４】
ここで振動板１５には、各圧力発生室１１に対向して、圧電素子ユニット１７を構成す
る各圧電素子１６の先端部が当接する島部２８が設けられている。すなわち振動板１５は
、各圧力発生室１１の周縁部に対向して他の部分よりも厚さの薄い薄肉部２９が形成され
、この薄肉部２９の内側にそれぞれ島部２８が設けられている。圧電素子ユニット１７は
、各圧電素子１６の先端面がこの島部２８に当接された状態で、振動板１５上に接合され
たヘッドケース２０の収容部１８内に収容されている。なお圧電素子ユニット１７として
は既存のものを採用すればよいため、詳細な説明は省略する。
【００２５】
また振動板１５には、コンプライアンス部３０がマニホールド２１に対向して設けられ
ている。このコンプライアンス部３０は、薄肉部２９と同様に支持板２７がエッチングに
より除去されて実質的に弾性膜２６のみで構成されており、マニホールド２１内の圧力変
化が生じた時に、コンプライアンス部３０（弾性膜２６）が変形することによって圧力変
化を吸収し、マニホールド２１内の圧力を常に一定に保持する役割を果たす。
【００２６】
さらに振動板１５には、図３に示すように、インク供給路２２に対向する部分にも薄肉
部２９が形成されている。すなわち薄肉部２９は、島状突起部２３で分割された各インク
供給路２２のそれぞれに対向して設けられている。その結果、振動板１５のインク供給路
２２を区画する隔壁１２ａに対向する部分は、薄肉部２９よりも厚さが厚い第１の厚肉部
３１となっている。さらに振動板１５の島状突起部２３に対向する部分も、薄肉部２９よ
りも厚さが厚い第２の厚肉部３２となっている。本実施形態では、第２の厚肉部３２は、
第１の厚肉部３１よりも厚さが薄くなっている。すなわち第２の厚肉部３２は、振動板１
５の厚さ方向において支持板２７の一部が除去されて第１の厚肉部３１よりも厚さが薄く
なっている。
【００２７】
また、第１の厚肉部３１及び第２の厚肉部３２を構成する支持板２７は、その一端側に
おいて連続する櫛歯状に形成されている。なお第１の厚肉部３１及び第２の厚肉部３２と
なる支持板２７の形成方法は特に限定されないが、支持板２７は、例えば、エッチングに
より比較的高精度に形成することができる。
【００２８】
また第１の厚肉部３１の幅（支持板２７の幅）は、インク供給路２２を区画する隔壁１
２ａの幅よりも若干狭く形成されている。また第２の厚肉部３２の幅（支持板２７の幅）
は、島状突起部２３の幅よりも若干狭く形成されている。このように第１の厚肉部３１は
インク供給路２２に対向して設けられることなく隔壁１２ａ上にのみ設けられていること
が好ましい。第２の厚肉部３２も、インク供給路２２に対向して設けられることなく島状
突起部２３上にのみ設けられていることが好ましい。
【００２９】
そしてヘッドケース２０は、このような振動板１５を介して流路形成基板１２に接着剤
によって接合されている。振動板１５のインク供給路２２に対応する部分にもヘッドケー
ス２０が接合される。インク供給路２２に対応する部分において、ヘッドケース２０が実
際に接合されるのは、振動板１５の第１の厚肉部３１に対してであり、第２の厚肉部３２
に対しては未接着となっている。第２の厚肉部３２とヘッドケース２０との間には上述の
ように若干の隙間が形成されている。また薄肉部２９とヘッドケース２０との間にも隙間
が形成されており両者は未接着となっている。これによりインク供給路２２に対応する部
分において、振動板１５と流路形成基板１２との間で剥離が生じるのを抑制することがで
きる。
【００３０】
詳細に説明すると、樹脂で形成されたヘッドケース２０と、シリコン基板で形成された
流路形成基板１２とは、膨張係数である例えば線膨張係数が大きく異なっている。例えば
、ヘッドケース２０の線膨張係数が１２×１０^−６程度であるのに対し、流路形成基板１
２の線膨張係数は２．５×１０^−６程度であり、両者は大きく異なる。また流路形成基板
１２は吸水膨張がないのに対し、ヘッドケース２０は吸水膨張が生じる虞がある。このよ
うな線膨張係数の差や吸水膨張の有無等に起因してヘッドケース２０と流路形成基板１２
との間に歪みが生じ、流路形成基板１２と振動板１５との間で剥離が生じる虞がある。
【００３１】
すなわち、ヘッドケース２０と流路形成基板１２（隔壁１２ａ）との膨張率が異なると
、その中間に配置されている振動板１５に歪みの応力が生じる。このとき、インクに浸さ
れている振動板１５の弾性膜と隔壁１２ａとの間の接着部が、両者の膨張率の相違に基づ
く歪みの影響を受けて剥離し易い。
【００３２】
しかしながら本発明では、ヘッドケース２０は第１の厚肉部３１に接合されると共に、
第１の厚肉部３１に隣接して、ヘッドケース２０が接合されない薄肉部２９が配されてい
る。さらに本発明では、第２の厚肉部３２もヘッドケース２０とは未接着となっている。
このため振動板１５には第１の厚肉部３１にのみに歪みが生じると共に、薄肉部２９が変
形することによってその歪みは大幅に低減される。したがって振動板１５の弾性膜２６と
流路形成基板１２（隔壁１２ａ）との間の剥離を抑制することができる。またその結果、
隔壁１２ａから隣接するインク供給路２２にインクが漏れることを未然に防止することが
できる。
【００３３】
また振動板１５の第２の厚肉部３２は薄肉部２９に比べて剛性が高くなっている。特に
本実施形態では、上述したように第１の厚肉部３１と第２の厚肉部３２とが櫛歯状に形成
されており、剛性がより高められている。このため振動板１５の第２の厚肉部３２と流路
形成基板１２の島状突起部２３とを接着剤によって良好に接合することができる。また本
実施形態では第２の厚肉部３２が第１の厚肉部３１よりも薄くなっているため、第２の厚
肉部３２がヘッドケース２０に直接押圧されることがない。したがって、第２の厚肉部３
２と島状突起部２３との間の接着剤がインク供給路２２内に流れ込むことも抑制すること
ができる。つまり隔壁１２ａと振動板１５との剥離を抑制しつつ、第２の厚肉部３２と島
状突起部２３とを良好に接合することができる。
【００３４】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるもの
ではない。例えば、上述の実施形態では、第２の厚肉部の厚さを第１の厚肉部よりも薄く
するようにしたが、第２の厚肉部は第１の厚肉部と同一厚さで形成されていてもよい。こ
のような構成としても第２の厚肉部がヘッドケースとは未接着であれば、上述の実施形態
と同様の効果が得られる。
【００３５】
また、このような構成のインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通
するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録
装置に搭載される。図４は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
【００３６】
図４に示すインクジェット式記録装置Ｉにおいて、インクジェット式記録ヘッド１０を
有する記録ヘッドユニット１は、インク供給手段を構成するカートリッジ２を着脱可能に
備える。記録ヘッドユニット１を搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられた
キャリッジ軸５に軸方向移動可能に設けられている。この記録ヘッドユニット１は、例え
ば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００３７】
そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を
介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１を搭載したキャリッジ３
はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプ
ラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒
体である記録シートＳがプラテン８上を搬送されるようになっている。
【００３８】
なおインクジェット式記録装置Ｉとして、記録ヘッドユニット１がキャリッジ３に搭載
されて主走査方向に移動するものを例示したが、インクジェット式記録装置Ｉの構成はこ
れに限定されるものではない。インクジェット式記録装置Ｉは、例えば、インクジェット
式記録ヘッドが固定されて、紙等の記録シートを副走査方向に移動させることで印刷を行
う、いわゆるライン式のものであってもよい。
【００３９】
また上述した例では、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げ
て説明したが、本発明は広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の
液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。液体噴射ヘッドとしては
、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッドの他、液晶ディス
プレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ
、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイ
オｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。
【符号の説明】
【００４０】
１０インクジェット式記録ヘッド、１１圧力発生室、１２流路形成基板、
１２ａ隔壁、１３ノズル、１４ノズルプレート、１５振動板（封止部材）
、１６圧電素子、１７圧電素子ユニット、１８収容部、２０ヘッドケー
ス、２１マニホールド、２２インク供給路、２３島状突起部、２５ノズ
ル連通孔、２６弾性膜、２７支持板、２８島部、２９薄肉部、３０
コンプライアンス部、３１第１の厚肉部、３２第２の厚肉部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を噴射するノズルに連通する複数の圧力発生室と、該圧力発生室に供給する液体が
貯留されるマニホールドと各圧力発生室とを繋ぐ液体供給路と、を含む液体流路が形成さ
れた流路形成基板と、該流路形成基板に接合されて前記液体流路の一方面を封止する封止
部材と、前記封止部材に固着され前記流路形成基板とは異なる線膨張係数を有する材料か
らなるヘッドケースと、を有する液体噴射ヘッドであって、
前記液体供給路には、当該液体供給路を分割する島状突起部が設けられ、
前記封止部材が、
前記液体供給路上に設けられる所定厚さの薄肉部と、
前記液体供給路を区画する隔壁上に設けられ前記薄肉部よりも肉厚の第１の厚肉部と、
前記島状突起部上に設けられ前記薄肉部よりも肉厚の第２の厚肉部と、
を有し、
前記ヘッドケースは前記第１の厚肉部に接着されると共に前記第２の厚肉部には未接着
であることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記第２の厚肉部は、前記第１の厚肉部よりも厚さが薄いことを特徴とする請求項１に
記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記第２の厚肉部は、前記島状突起部の幅よりも狭いことを特徴とする請求項１又は２
に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記薄肉部は樹脂製薄膜で構成され、前記第１の厚肉部及び前記第２の厚肉部は、前記
樹脂製薄膜と該樹脂製薄膜上に形成された金属製薄膜とで構成されていることを特徴とす
る請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記第１の厚肉部と前記第２の厚肉部とを構成する前記金属製薄膜が、前記樹脂製薄膜
上に櫛歯状に連続して設けられていることを特徴とする請求項４に記載の液体噴射ヘッド
。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする液体噴射
装置。

【図１】