液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
【課題】固定部材と液体噴射面とを確実に接合し、固定部材への液体の付着を防止することができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。
【解決手段】インクを噴射するノズル開口２１が設けられた液体噴射面Ａを有するヘッド本体２２０と、ヘッド本体２２０に固定され、ノズル２１が露出する露出開口部２４１を有するカバーヘッド２４０とを備え、ヘッド本体２２０の液体噴射面Ａの縁部には、インクが吐出される方向と反対方向に液体噴射面Ａよりも凹んだ段差２４が設けられ、カバーヘッド２４０の接合部２４２は、ヘッド本体２２０の段差２４に接合され、インクに対して撥液性を有する撥液テープ２５がカバーヘッド２４０の表面から液体噴射面Ａの一部まで連続して設けられている。
【解決手段】インクを噴射するノズル開口２１が設けられた液体噴射面Ａを有するヘッド本体２２０と、ヘッド本体２２０に固定され、ノズル２１が露出する露出開口部２４１を有するカバーヘッド２４０とを備え、ヘッド本体２２０の液体噴射面Ａの縁部には、インクが吐出される方向と反対方向に液体噴射面Ａよりも凹んだ段差２４が設けられ、カバーヘッド２４０の接合部２４２は、ヘッド本体２２０の段差２４に接合され、インクに対して撥液性を有する撥液テープ２５がカバーヘッド２４０の表面から液体噴射面Ａの一部まで連続して設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特に液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、インクを吐出するノズルが開口する液体噴射面を有するノズルプレートと、ノズルプレートの液体噴射面に接着剤を介して固定される固定板等の固定部材とを具備するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
吐出したインクの一部が固定部材に付着し、固化すると、固定部材から突出した突起物となる。この突起物は、紙などの印刷媒体に接触し、紙面が擦られるなど不具合が生じる。
【０００４】
このような不具合を防止するために、固定板に撥液膜を設けたインクジェット式記録ヘッドが提案されている（例えば、特許文献２参照）。例えば、撥液性を有する溶液中に固定部材を浸すことで、固定部材の全面に撥液膜が設けられる。固定部材に撥液膜が設けられることで、固定部材にインクが付着することが防止され、インクが固化した突起物が生じることが防止される。
【０００５】
また、固定部材として金属製のカバーを用い、突起を有する導電性部材及び導電性接着剤を介して、カバーとノズルプレートとを接合したインクジェット式記録ヘッドが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−０９６４１９号公報
【特許文献２】特開２００８−２２１６５３号公報
【特許文献３】特開２００９−１９６３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
固定部材の全面に撥液膜が形成されると、ノズルプレートとの接合面にまで撥液膜が形成されることになる。このため、固定部材を接着剤などでノズルプレートに接着しても、接着力が弱く、接合不良が生じてしまう。
【０００８】
一方、固定部材のノズルプレートとの接合面にマスクを設け、ノズルプレートとの接合面に撥液膜を設けないことも可能である。しかし、固定部材に、選択的に撥液膜を設けるためにマスクを貼付する工程が必要となる。このような工程では、マスクを貼付する作業に精密さが要求されるため、手間やコストが掛かる。さらに、マスクの貼付・剥離を繰り返すと、固定部材が変形する虞もある。固定部材が変形してしまうと、固定部材に取り付けられるヘッド本体の位置にばらつきが生じてしまう。
【０００９】
また、固定部材とノズルプレートとの接合に、突起を有する導電性部材が介在していると、突起によってノズルプレートに亀裂等の破壊が発生してしまうという問題がある。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑み、固定部材と液体噴射面とを確実に接合し、固定部材への液体の付着を防止することができる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の態様は、液体を噴射するノズルが設けられた液体噴射面を有するヘッド本体と、前記ヘッド本体に固定され、前記ノズルが露出する露出開口を有する固定部材とを備え、前記ヘッド本体の前記液体噴射面の縁部には、液体が吐出される方向と反対方向に前記液体噴射面よりも凹んだ段差が設けられ、前記固定部材は、前記ヘッド本体の前記段差に接合され、前記液体に対して撥液性を有する撥液部材が前記固定部材の少なくとも一部の表面から前記液体噴射面の一部まで連続して設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、液体が付着する可能性がある固定部材の表面を確実に撥液部材で保護することができる。すなわち、固定部材に液体が付着して固化した突起物が生じることが防止される。これにより、突起物が紙などの印刷媒体に接触し、印刷媒体の表面を擦ってしまうことが防止される。
また、従来技術のように固定部材の全表面に撥液膜を設ける必要が無い。これにより、固定部材と液体噴射面とを接着剤で接着する場合、その接着力が低下しないので、固定部材と液体噴射面とを確実に接合することができる。また、従来技術のように、固定部材の表面に選択的に撥液膜を形成するための手間やコストが不要となる。
さらに、液体噴射面の縁部に段差を設け、段差に固定部材を接合したことで、固定部材の表面と液体噴射面とを、ほぼ面一にすることができる。これにより、面一となった固定部材及び液体噴射面に撥液部材を折り曲げることなく平面的に貼付することができる。したがって、撥液部材は、固定部材及び液体噴射面から剥離し難い。
【００１２】
ここで、前記固定部材は、前記ヘッド本体の前記段差に金属接合されていることが好ましい。これにより、撥液部材を、固定部材及び液体噴射面により確実に接合することができる。
【００１３】
また、前記液体噴射面には、撥液膜が設けられた撥液領域と非撥液領域とを有し、前記撥液部材は、前記固定部材の少なくとも一部の表面から前記液体噴射面の非撥液領域まで連続して設けられていることが好ましい。これにより、撥液性のない非撥液領域に撥液部材が接合されるので、撥液部材をより確実に接合することができる。
【００１４】
本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、固定部材と液体噴射面とを確実に接合し、固定部材への液体の付着を防止することができる液体噴射装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】一実施形態に係る記録ヘッドの組立斜視図である。
【図３】一実施形態に係るヘッド本体の分解斜視図である。
【図４】一実施形態に係る記録ヘッドの要部断面図である。
【図５】一実施形態に係る記録ヘッドの要部拡大断面図である。
【図６】一実施形態に係る記録ヘッドの要部拡大断面図である。
【図７】一実施形態に係るインクジェット式記録装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。以下、インクジェット式記録ヘッドは液体噴射ヘッドの一例であり、単に記録ヘッドとも言う。
【００１７】
図１は、実施形態に係る記録ヘッドの分解斜視図であり、図２は、記録ヘッドの組立斜視図である。
【００１８】
図１に示すように、記録ヘッド１を構成するカートリッジケース２１０は、インク供給手段であるインクカートリッジ（図示なし）がそれぞれ装着されるカートリッジ装着部２１１を有する。例えば、本実施形態では、インクカートリッジは、ブラック及び３色のカラーインクが充填された別体で構成され、カートリッジケース２１０には、各色のインクカートリッジがそれぞれ装着される。また、カートリッジケース２１０には、インクの流路となるインク連通路（図示なし）が設けられている。インク連通路は、一端が各カートリッジ装着部２１１に開口し、他端がヘッドケース２３０側に開口している。インク連通路内には、インク内の気泡や異物を除去するフィルター（図示なし）が設けられている。さらに、カートリッジ装着部２１１には、インク連通路の開口部に連通し、インクカートリッジのインク供給口に挿入されるインク供給針２１３が固定されている。
【００１９】
カートリッジケース２１０の底面側（カートリッジ装着部２１１とは反対側）には、ヘッド本体２２０が固定されるヘッドケース２３０が設けられている。
【００２０】
ヘッド本体２２０は、インクの色に対応して複数設けられており、各ヘッド本体２２０はインクカートリッジの各色のインクを吐出する。ヘッド本体２２０の詳細な構成は後述する。また、ヘッドケース２３０も各ヘッド本体２２０に対応してそれぞれ独立して設けられている。
【００２１】
また、記録ヘッド１は、複数のヘッド本体２２０を保持する固定部材の一例であるカバーヘッド２４０を備えている。カバーヘッド２４０は、箱形状を有し、金属材料から形成されている。具体的には、カバーヘッド２４０は、箱形状の底面を構成する接合部２４２を備えている。
【００２２】
接合部２４２は、中央部に開口を有する平板状の枠部２４３と、枠部２４３の開口を分割する梁部２４４とで構成されている。各梁部２４４により分割された枠部２４３の開口を露出開口部２４１と称する。露出開口部２４１には、接合部２４２に接合された各ヘッド本体２２０のノズル２１が露出し、枠部２４３及び梁部２４４には、ヘッド本体２２０のノズルプレート２０の表面の一部が接合されている。ヘッド本体２２０のノズルプレート２０と接合部２４２（カバーヘッド２４０）との接合部分の詳細は後述する。
【００２３】
また、カバーヘッド２４０には、接合部２４２に連続し、ヘッド本体２２０の側面側（ノズルプレート２０に連続した側面側）に、屈曲された側壁部２４５が設けられている。さらに、側壁部２４５には、側方に突出するフランジ部２４６が設けられ、フランジ部２４６には、厚さ方向に貫通した固定孔２４７が設けられている。固定孔２４７は、カートリッジケース２１０に設けられた突起部２１５が挿通される。固定孔２４７に突起部２１５が挿通され、突起部２１５の先端部が加熱によりかしめられることで、カバーヘッド２４０がカートリッジケース２１０に位置決め固定される。
【００２４】
図３は、ヘッド本体及びヘッドケースの分解斜視図であり、図４は、ヘッド本体、ヘッドケース及びカバーヘッドの断面図である。図３及び図４に示すように、ヘッド本体２２０を構成する流路形成基板１０は、本実施形態では、シリコン単結晶基板からなり、その一方面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。この流路形成基板１０には、その他方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁によって区画された圧力発生室１２が複数形成されている。圧力発生室１２は、同じ色のインクを吐出する複数のノズル２１が並設される方向に沿って並設されている。この圧力発生室１２が並設された方向を第１方向とする。本実施形態では、第１方向に沿って並設された複数の圧力発生室１２の一群が、第１方向とは直交する第２方向に並設されている。各列の圧力発生室１２の第２方向の外側には、後述するマニホールド１００を構成する連通部１３が形成されている。また、連通部１３は、インク供給路１４を介して各圧力発生室１２の一端部とそれぞれ連通されている。
【００２５】
流路形成基板１０の圧電素子３００と反対側には、各圧力発生室１２に連通するノズル２１が穿設されたノズルプレート２０が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。ノズルプレート２０には、圧力発生室１２に対応して複数のノズル２１が第１方向に沿って列設されたノズル列２１Ａが設けられており、２つのノズル列２１Ａが第２方向に列設されている。
【００２６】
ノズルプレート２０は、シリコン単結晶基板からなり、ノズル２１は、例えば、異方性エッチングによって形成されている。なお、ノズルプレート２０は、シリコン単結晶基板に限定されず、ＳＵＳから形成されていてもよい。
【００２７】
また、ノズルプレート２０の液体噴射面Ａ（ノズル２１が開口し、インクが吐出される側の表面）の一部（ノズルプレート２０の縁部を除いた領域）には、撥液膜２３が設けられている。カバーヘッド２４０の表面及びノズルプレート２０の液体噴射面Ａの少なくとも一部の表面（液体噴射面Ａに撥液膜２３が設けられていない領域）には、撥液部材の一例である撥液テープが貼付されている。これらのカバーヘッド２４０とノズルプレート２０との接合部分及び撥液テープに関する詳細は後述する。
【００２８】
一方、流路形成基板１０の開口面とは反対側には、弾性膜５０上に、金属からなる下電極膜と、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層と、金属からなる上電極膜とを順次積層することで形成された圧電素子３００が形成されている。このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、マニホールド１００の少なくとも一部を構成するマニホールド部３１を有する保護基板３０が接合されている。このマニホールド部３１は、保護基板３０を厚さ方向に貫通して第１方向に亘って形成されており、流路形成基板１０の連通部１３と連通されている。このマニホールド部３１と連通部１３とから各圧力発生室１２の共通のインク室となるマニホールド１００が構成されている。
【００２９】
保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。このような保護基板３０としては、ガラス、セラミック、金属、プラスチック等を挙げることができるが、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
【００３０】
保護基板３０上には、各圧電素子３００を駆動するための駆動ＩＣ１１０が設けられている。この駆動ＩＣ１１０の各端子は、図示しないボンディングワイヤー等を介して各圧電素子３００の個別電極から引き出された引き出し配線と接続されている。そして、駆動ＩＣ１１０の各端子には、図１に示すような、フレキシブルプリントケーブル（ＦＰＣ）等の外部配線１１１を介して外部と接続され、外部から外部配線１１１を介して印刷信号等の各種信号を受け取る。
【００３１】
さらに、保護基板３０上には、コンプライアンス基板４０が接合されている。コンプライアンス基板４０のマニホールド１００に対向する領域には、マニホールド１００にインクを供給するためのインク導入口４４が厚さ方向に貫通することで形成されている。また、コンプライアンス基板４０のマニホールド１００に対向する領域のインク導入口４４以外の領域は、厚さ方向に薄く形成された可撓部４３となっており、マニホールド１００は、可撓部４３により封止されている。この可撓部４３により、マニホールド１００内にコンプライアンスを与えている。
【００３２】
このように、本実施形態のヘッド本体２２０は、ノズルプレート２０、流路形成基板１０、保護基板３０及びコンプライアンス基板４０の４つの基板で構成されている。そして、このようなヘッド本体２２０のコンプライアンス基板４０上には、ヘッドケース２３０が設けられている。
【００３３】
ヘッドケース２３０には、インク供給連通路２３１が設けられている。インク供給連通路２３１は、インク導入口４４に連通すると共にカートリッジケース２１０のインク連通路に連通し、カートリッジケース２１０からのインクをインク導入口４４に供給する。
【００３４】
また、ヘッドケース２３０には、可撓部４３に対向する領域に凹部２３２が形成され、可撓部４３の撓み変形が適宜行われるようになっている。また、ヘッドケース２３０には、保護基板３０上に設けられた駆動ＩＣ１１０に対向する領域に厚さ方向に貫通した駆動ＩＣ保持部２３３が設けられており、外部配線１１１は、駆動ＩＣ保持部２３３を挿通して駆動ＩＣ１１０と接続されている。
【００３５】
このようなヘッド本体２２０は、１枚のシリコンウェハー上に多数のチップを同時に形成し、ノズルプレート２０及びコンプライアンス基板４０を接着して一体化し、その後、１つのチップサイズの流路形成基板１０毎に分割することによってヘッド本体２２０となる。
【００３６】
ヘッドケース２３０及びヘッド本体２２０を構成する各部材には、組立時に各部材を位置決めするためのピンが挿入されるピン挿入孔２３４が角部の２箇所に設けられている。そして、ピン挿入孔２３４にピンを挿入して各部材の相対的な位置決めを行いながら部材同士を接合することで、ヘッド本体２２０及びヘッドケース２３０が一体的に形成される。
【００３７】
このような本実施形態のヘッド本体２２０は、インクカートリッジからのインクをインク連通路及びインク供給連通路２３１を介してインク導入口４４から取り込み、マニホールド１００からノズル２１に至るまで流路内部をインクで満たす。その後、ヘッド本体２２０は、駆動ＩＣ１１０からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの圧電素子３００に電圧を印加し、弾性膜５０及び圧電素子３００をたわみ変形させる。この圧電素子３００のたわみ変形により、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル２１からインク滴が吐出する。
【００３８】
また、本実施形態の記録ヘッド１は、２列のノズル列２１Ａを備えるヘッド本体２２０を４つ備えるので、計８列のノズル列２１Ａを有する。このように記録ヘッド１の多列化を図ることで、１つのヘッド本体２２０にノズル列２１Ａを多列形成するのに比べて歩留まりの低下を防止することができる。また、ノズル列２１Ａの多列化を図るために複数のヘッド本体２２０を用いることで、１枚のシリコンウェハーから形成できるヘッド本体２２０の取り数を増大させることができ、シリコンウェハーの無駄な領域を減少させて製造コストを低減することができる。
【００３９】
ここで、カバーヘッド２４０とノズルプレート２０との接合部分及び撥液テープについて詳細に説明する。図５は、図４の要部拡大図である。
【００４０】
図示するように、ノズルプレート２０の液体噴射面Ａには、下地膜２２を介して撥液膜２３が設けられている。
【００４１】
下地膜２２は、シリコン材料のプラズマ重合膜、ＳｉＯ2、ＺｎＯ、ＮｉＯ、ＳｎＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、酸化銅、酸化銀、酸化クロム、または酸化鉄を用いることができる。本実施形態では、下地膜２２として、シリコーンをアルゴンプラズマガスにより重合したプラズマ重合膜を用いた。そして、この下地膜２２は、後述する分子膜である撥液膜２３とシリコン単結晶基板からなるノズルプレート２０との密着性を向上する役割がある。
【００４２】
撥液膜２３は、インクに対して撥液性を有する膜である。例えば、金属アルコキシドの分子膜からなる。当該分子膜は、アルコキシラン等のシランカップリング剤をシンナー等の溶媒と混合して金属アルコキシド溶液を形成し、この金属アルコキシド溶液にノズルプレート２０を浸漬することで形成することができる。
【００４３】
当該分子膜からなる撥液膜２３は、従来の撥液膜、例えば、共析メッキによる撥液膜よりも薄く形成できると共に、ヘッド面をクリーニングする際にワイピングによって液体噴射面Ａが拭かれることによっても撥液性が劣化しない耐擦性及び耐液性を向上できるという利点を有する。勿論、耐擦性、撥液性は劣るが、従来の撥液膜を用いることもできる。
【００４４】
撥液膜２３及び下地膜２２の端部、すなわち、後述するノズルプレート２０の段差２４近傍の領域は除去されており、ノズルプレート２０の液体噴射面Ａが露出している。この液体噴射面Ａが露出した領域を非撥液領域２６と称し、撥液膜２３が表面に現れている領域を撥水領域２７と称する。
【００４５】
ノズルプレート２０の液体噴射面Ａの縁部には、インクが吐出される方向（図中の下側）と反対方向に液体噴射面Ａよりも凹んだ段差２４が設けられている。段差２４の深さは、接合部２４２の厚さとほぼ同じである。本実施形態では、ノズルプレート２０の液体噴射面の縁部の全体に亘って段差２４が設けられている。
【００４６】
段差２４は、カバーヘッド２４０の接合部２４２（枠部２４３及び梁部２４４）が接合される平面状の領域である。この段差２４に、接着剤２８を介してカバーヘッド２４０の接合部２４２の表面の一部が接着されている。このように、各ヘッド本体２２０は、ノズルプレート２０の段差２４が接着剤２８で接合部２４２に接着されることでカバーヘッド２４０に固定されている。
【００４７】
段差２４に接合された接合部２４２の表面の一部には、撥液部材の一例である撥液テープ２５が貼付されている。撥液テープ２５は、カバーヘッド２４０の外面全体を覆う形状に形成されている。すなわち、カバーヘッド２４０の枠部２４３、梁部２４４及び側壁部２４５の形状に合わせて形成されている。これらの枠部２４３、梁部２４４及び側壁部２４５のヘッド本体２２０とは反対側の面に撥液テープ２５が接着剤（図示せず）で貼付されている。
【００４８】
さらに、撥液テープ２５は、接合部２４２からノズルプレート２０の非撥液領域２６まで延設されている。具体的には、撥液テープ２５は、露出開口部２４１よりも内側（ノズルプレート２０の中心側）に延設された端部２５ａを有している。端部２５ａはノズルプレート２０の非撥液領域２６を覆い、接着剤（図示せず）で非撥液領域２６（ノズルプレート２０の少なくとも一部の表面。本実施形態では撥液膜２３が設けられていない表面。）に貼付されている。
【００４９】
このような撥液テープ２５は、ＣＯＦ（チップオンフィルム）やＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）で用いられるポリイミドやポリエステル等からなるフィルムから形成されている。なお、撥液テープ２５としては、このようなフィルムから形成される場合に限らず、インクに対して撥液性を有する材料からテープ状に形成された部材であればよい。例えば、樹脂などからなるテープ状部材の一方面に、上述した撥液膜２３と同様の膜を形成した撥液テープを用いることもできる。
【００５０】
上述したように、カバーヘッド２４０の表面は、撥液テープ２５が覆っているので、カバーヘッド２４０にインクが付着することが防止される。すなわち、カバーヘッド２４０の表面に、インクが付着し、固化することで突起物が生じることが防止される。さらに撥液テープ２５は、ノズルプレート２０の非撥液領域２６まで連続しているので、カバーヘッド２４０の接合部２４２の表面全体を確実に覆うことができる。
【００５１】
このように本実施形態に係る記録ヘッド１によれば、インクが付着する可能性があるカバーヘッド２４０の表面を確実に撥液テープ２５で保護することができる。すなわち、カバーヘッド２４０にインクが付着して固化した突起物が生じることが防止される。これにより、突起物が紙などの印刷媒体に接触し、紙面を擦ってしまうことが防止される。
【００５２】
なお、本実施形態では、ノズルプレート２０にも撥液膜２３が設けられているので、ノズルプレート２０の表面に突起物が生じることも防止されている。
【００５３】
さらに、本実施形態に係る記録ヘッド１では、カバーヘッド２４０の全表面に撥液膜を設けずに、ヘッド本体２２０とは反対側の表面（外表面）にのみ撥液テープ２５が設けられている。これにより、カバーヘッド２４０とノズルプレート２０とを接着する接着剤２８は、その接着力が低下しないので、カバーヘッド２４０とノズルプレート２０とを確実に接合することができる。なお、本実施形態では、接着性を高めるために、突起を有する導電性部材をカバーヘッド２４０とノズルプレート２０との間に介在させないので、ノズルプレート２０が突起で損傷することが生じ得ない。
【００５４】
また、従来技術に係る記録ヘッドでは、マスクを用いて、カバーヘッド２４０の外表面に選択的に撥液膜を形成すると、手間やコストが掛かる。またマスクの貼付・剥離によりカバーヘッド２４０が変形してしまう。
【００５５】
しかしながら、本実施形態に係る記録ヘッド１では、このような手間やコストが掛かることなく、また、カバーヘッド２４０の変形を伴うことなく、カバーヘッド２４０の外表面に撥液テープ２５を設けるだけで、外表面にインクが付着することを防止できる。
【００５６】
ここで、仮に、接合部２４２と非撥液領域２６とが面一でなく段差があると、撥液テープ２５がその段差で折れ曲がった状態で接合部２４２及び非撥液領域２６に接着されることになる。このため撥液テープ２５は、折り曲げた状態から戻ろうとする復元力で接合部２４２又は非撥液領域２６から剥離してしまう。
【００５７】
しかしながら、本実施形態に係る記録ヘッド１は、ノズルプレート２０に段差２４を設け、段差２４に接合部２４２を接合したことで、接合部２４２の表面がノズルプレート２０の液体噴射面Ａとほぼ面一になっている。このように面一となった接合部２４２及び非撥液領域２６に撥液テープ２５を折り曲げることなく平面的に貼付することができる。したがって、撥液テープ２５は、接合部２４２及び非撥液領域２６から剥離し難い。これにより、撥液テープ２５の剥離が防止された記録ヘッド１が提供される。
【００５８】
〈実施形態２〉
実施形態１では、撥液テープ２５は、接着剤で非撥液領域２６に接着されていたが、このような態様に限定されない。
【００５９】
図６（ａ）は、実施形態２に係る記録ヘッドの要部拡大断面図である。なお、実施形態１と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６０】
本実施形態に係る撥液テープ２５は、金属からなる配線パターンが形成されたＣＯＦフィルムである。撥液テープ２５の端部２５ａには、ノズルプレート２０の液体噴射面Ａ側の表面に配線パターンの一部が露出している。その露出した配線パターンの一部には、半田２９が設けられている。一方、ノズルプレート２０は、ＳＵＳから形成されている。
【００６１】
撥液テープ２５は、実施形態１と同様に、カバーヘッド２４０の側壁部２４５及び接合部２４２を覆うと共に、端部２５ａが非撥液領域２６にまで連続して覆っている。この端部２５ａと非撥液領域２６とは、半田２９により接合されている。
【００６２】
このように半田２９で金属接合することで、撥液テープ２５をノズルプレート２０により強固に接合することができる。なお、ノズルプレート２０がシリコン単結晶基板から形成されている場合でも同様に半田による金属接合を行ってもよい。この場合、ノズルプレート２０側にも、金属からなる配線パターンを形成しておく。そして、端部２５ａとノズルプレート２０の双方にそれぞれ形成された配線パターン同士を半田２９で金属接合する。
【００６３】
また、実施形態１では、撥液テープ２５は、ノズルプレート２０の表面に接着されていたが、このような態様に限定されない。
【００６４】
図６（ｂ）は、実施形態２に係る記録ヘッドの要部拡大断面図である。なお、実施形態１と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６５】
本実施形態に係るノズルプレート２０には、液体噴射面Ａに下地膜２２が設けられ、下地膜２２に撥液膜２３が設けられている。
【００６６】
ノズルプレート２０の段差２４近傍の端部は、撥液膜２３が一部除去されて下地膜２２が露出している。下地膜２２と、段差２４に接合された接合部２４２の表面とは、ほぼ面一となっている。この下地膜２２が露出した部分が非撥液領域２６である。
【００６７】
撥液テープ２５は、カバーヘッド２４０の側壁部２４５及び接合部２４２の表面を覆い、非撥液領域２６まで連続して覆っている。下地膜２２は、撥液膜２３と異なり、接着剤の接着力を低下させないので、確実に、撥液テープ２５をノズルプレート２０に接合することができる。
【００６８】
〈実施形態３〉
実施形態１及び実施形態２に例示した記録ヘッド１は、インクジェット式記録装置Ｉに搭載される。図７は、本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置を示す概略図である。
【００６９】
図示するように、本実施形態の液体噴射装置であるインクジェット式記録装置Ｉは、例えば、ブラック（Ｂ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）等の複数の異なる色のインクが貯留される貯留室を有するインクカートリッジ（液体貯留手段）２が装着された記録ヘッド１を具備する。記録ヘッド１はキャリッジ３に搭載されており、記録ヘッド１が搭載されたキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。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、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、図示しない給紙装置等により給紙された紙等の被記録媒体Ｓがプラテン８上を搬送されるようになっている。
【００７０】
〈他の実施形態〉
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。
【００７１】
例えば、上述した実施形態１では、ヘッド本体２２０のノズルプレート２０を保持する固定部材として、カバーヘッド２４０を例示したが、固定部材は特にこれに限定されるものではない。例えば、側壁部２４５を有さず、接合部２４２のみからなる平板状の固定部材であってもよい。また、一つのカバーヘッド２４０が複数のヘッド本体２２０に共通に取り付けられていたが、このような態様に限定されない。例えば、一つのカバーヘッド２４０が一つのヘッド本体２２０に設けられていてもよい。
【００７２】
撥液テープ２５は、カバーヘッド２４０の外表面全体を覆う必要はなく、少なくとも一部の外表面に設けられていればよい。例えば、液体噴射面Ａと面一となる接合部２４２の表面にのみ撥液テープ２５が接合されてもよい。また、撥液テープ２５は、液体噴射面Ａの縁部全体に設けられていたが、このような態様に限定されない。例えば、ノズル２１が封止されないように、液体噴射面Ａの縁部の一部に撥液テープ２５が接合されていてもよい。
【００７３】
さらに、上述した実施形態１では、圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、撓み振動型の圧電素子３００を用いて説明したが、特にこれに限定されず、例えば、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電素子などを使用することができる。また、圧力発生手段として、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズルから液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズルから液滴を吐出させるものなどを使用することができる。
【００７４】
なお、液体噴射ヘッドとしてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド、インクジェット式記録ヘッドユニット及びインクジェット式記録装置Ｉを一例として説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置全般を対象としたものである。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記録ヘッド、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を挙げることができる。
【符号の説明】
【００７５】
Ｉ インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 １ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 １０ 流路形成基板、 ２０ ノズルプレート、 ２１ ノズル、 ２２ 下地膜、 ２３ 撥液膜、 ２４ 段差、 ２５ 撥液テープ、 ２５ａ 端部、 ２６ 非撥液領域、 ２７ 撥水領域、 ２８、 接着剤、 ２９ 半田、 ２２０ ヘッド本体、 ２４０ カバーヘッド、 ２４１ 露出開口部、 ２４２ 接合部、 ２４３ 枠部、 ２４４ 梁部、 ２４５ 側壁部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特に液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、インクを吐出するノズルが開口する液体噴射面を有するノズルプレートと、ノズルプレートの液体噴射面に接着剤を介して固定される固定板等の固定部材とを具備するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
吐出したインクの一部が固定部材に付着し、固化すると、固定部材から突出した突起物となる。この突起物は、紙などの印刷媒体に接触し、紙面が擦られるなど不具合が生じる。
【０００４】
このような不具合を防止するために、固定板に撥液膜を設けたインクジェット式記録ヘッドが提案されている（例えば、特許文献２参照）。例えば、撥液性を有する溶液中に固定部材を浸すことで、固定部材の全面に撥液膜が設けられる。固定部材に撥液膜が設けられることで、固定部材にインクが付着することが防止され、インクが固化した突起物が生じることが防止される。
【０００５】
また、固定部材として金属製のカバーを用い、突起を有する導電性部材及び導電性接着剤を介して、カバーとノズルプレートとを接合したインクジェット式記録ヘッドが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−０９６４１９号公報
【特許文献２】特開２００８−２２１６５３号公報
【特許文献３】特開２００９−１９６３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
固定部材の全面に撥液膜が形成されると、ノズルプレートとの接合面にまで撥液膜が形成されることになる。このため、固定部材を接着剤などでノズルプレートに接着しても、接着力が弱く、接合不良が生じてしまう。
【０００８】
一方、固定部材のノズルプレートとの接合面にマスクを設け、ノズルプレートとの接合面に撥液膜を設けないことも可能である。しかし、固定部材に、選択的に撥液膜を設けるためにマスクを貼付する工程が必要となる。このような工程では、マスクを貼付する作業に精密さが要求されるため、手間やコストが掛かる。さらに、マスクの貼付・剥離を繰り返すと、固定部材が変形する虞もある。固定部材が変形してしまうと、固定部材に取り付けられるヘッド本体の位置にばらつきが生じてしまう。
【０００９】
また、固定部材とノズルプレートとの接合に、突起を有する導電性部材が介在していると、突起によってノズルプレートに亀裂等の破壊が発生してしまうという問題がある。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑み、固定部材と液体噴射面とを確実に接合し、固定部材への液体の付着を防止することができる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の態様は、液体を噴射するノズルが設けられた液体噴射面を有するヘッド本体と、前記ヘッド本体に固定され、前記ノズルが露出する露出開口を有する固定部材とを備え、前記ヘッド本体の前記液体噴射面の縁部には、液体が吐出される方向と反対方向に前記液体噴射面よりも凹んだ段差が設けられ、前記固定部材は、前記ヘッド本体の前記段差に接合され、前記液体に対して撥液性を有する撥液部材が前記固定部材の少なくとも一部の表面から前記液体噴射面の一部まで連続して設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、液体が付着する可能性がある固定部材の表面を確実に撥液部材で保護することができる。すなわち、固定部材に液体が付着して固化した突起物が生じることが防止される。これにより、突起物が紙などの印刷媒体に接触し、印刷媒体の表面を擦ってしまうことが防止される。
また、従来技術のように固定部材の全表面に撥液膜を設ける必要が無い。これにより、固定部材と液体噴射面とを接着剤で接着する場合、その接着力が低下しないので、固定部材と液体噴射面とを確実に接合することができる。また、従来技術のように、固定部材の表面に選択的に撥液膜を形成するための手間やコストが不要となる。
さらに、液体噴射面の縁部に段差を設け、段差に固定部材を接合したことで、固定部材の表面と液体噴射面とを、ほぼ面一にすることができる。これにより、面一となった固定部材及び液体噴射面に撥液部材を折り曲げることなく平面的に貼付することができる。したがって、撥液部材は、固定部材及び液体噴射面から剥離し難い。
【００１２】
ここで、前記固定部材は、前記ヘッド本体の前記段差に金属接合されていることが好ましい。これにより、撥液部材を、固定部材及び液体噴射面により確実に接合することができる。
【００１３】
また、前記液体噴射面には、撥液膜が設けられた撥液領域と非撥液領域とを有し、前記撥液部材は、前記固定部材の少なくとも一部の表面から前記液体噴射面の非撥液領域まで連続して設けられていることが好ましい。これにより、撥液性のない非撥液領域に撥液部材が接合されるので、撥液部材をより確実に接合することができる。
【００１４】
本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、固定部材と液体噴射面とを確実に接合し、固定部材への液体の付着を防止することができる液体噴射装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】一実施形態に係る記録ヘッドの組立斜視図である。
【図３】一実施形態に係るヘッド本体の分解斜視図である。
【図４】一実施形態に係る記録ヘッドの要部断面図である。
【図５】一実施形態に係る記録ヘッドの要部拡大断面図である。
【図６】一実施形態に係る記録ヘッドの要部拡大断面図である。
【図７】一実施形態に係るインクジェット式記録装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。以下、インクジェット式記録ヘッドは液体噴射ヘッドの一例であり、単に記録ヘッドとも言う。
【００１７】
図１は、実施形態に係る記録ヘッドの分解斜視図であり、図２は、記録ヘッドの組立斜視図である。
【００１８】
図１に示すように、記録ヘッド１を構成するカートリッジケース２１０は、インク供給手段であるインクカートリッジ（図示なし）がそれぞれ装着されるカートリッジ装着部２１１を有する。例えば、本実施形態では、インクカートリッジは、ブラック及び３色のカラーインクが充填された別体で構成され、カートリッジケース２１０には、各色のインクカートリッジがそれぞれ装着される。また、カートリッジケース２１０には、インクの流路となるインク連通路（図示なし）が設けられている。インク連通路は、一端が各カートリッジ装着部２１１に開口し、他端がヘッドケース２３０側に開口している。インク連通路内には、インク内の気泡や異物を除去するフィルター（図示なし）が設けられている。さらに、カートリッジ装着部２１１には、インク連通路の開口部に連通し、インクカートリッジのインク供給口に挿入されるインク供給針２１３が固定されている。
【００１９】
カートリッジケース２１０の底面側（カートリッジ装着部２１１とは反対側）には、ヘッド本体２２０が固定されるヘッドケース２３０が設けられている。
【００２０】
ヘッド本体２２０は、インクの色に対応して複数設けられており、各ヘッド本体２２０はインクカートリッジの各色のインクを吐出する。ヘッド本体２２０の詳細な構成は後述する。また、ヘッドケース２３０も各ヘッド本体２２０に対応してそれぞれ独立して設けられている。
【００２１】
また、記録ヘッド１は、複数のヘッド本体２２０を保持する固定部材の一例であるカバーヘッド２４０を備えている。カバーヘッド２４０は、箱形状を有し、金属材料から形成されている。具体的には、カバーヘッド２４０は、箱形状の底面を構成する接合部２４２を備えている。
【００２２】
接合部２４２は、中央部に開口を有する平板状の枠部２４３と、枠部２４３の開口を分割する梁部２４４とで構成されている。各梁部２４４により分割された枠部２４３の開口を露出開口部２４１と称する。露出開口部２４１には、接合部２４２に接合された各ヘッド本体２２０のノズル２１が露出し、枠部２４３及び梁部２４４には、ヘッド本体２２０のノズルプレート２０の表面の一部が接合されている。ヘッド本体２２０のノズルプレート２０と接合部２４２（カバーヘッド２４０）との接合部分の詳細は後述する。
【００２３】
また、カバーヘッド２４０には、接合部２４２に連続し、ヘッド本体２２０の側面側（ノズルプレート２０に連続した側面側）に、屈曲された側壁部２４５が設けられている。さらに、側壁部２４５には、側方に突出するフランジ部２４６が設けられ、フランジ部２４６には、厚さ方向に貫通した固定孔２４７が設けられている。固定孔２４７は、カートリッジケース２１０に設けられた突起部２１５が挿通される。固定孔２４７に突起部２１５が挿通され、突起部２１５の先端部が加熱によりかしめられることで、カバーヘッド２４０がカートリッジケース２１０に位置決め固定される。
【００２４】
図３は、ヘッド本体及びヘッドケースの分解斜視図であり、図４は、ヘッド本体、ヘッドケース及びカバーヘッドの断面図である。図３及び図４に示すように、ヘッド本体２２０を構成する流路形成基板１０は、本実施形態では、シリコン単結晶基板からなり、その一方面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。この流路形成基板１０には、その他方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁によって区画された圧力発生室１２が複数形成されている。圧力発生室１２は、同じ色のインクを吐出する複数のノズル２１が並設される方向に沿って並設されている。この圧力発生室１２が並設された方向を第１方向とする。本実施形態では、第１方向に沿って並設された複数の圧力発生室１２の一群が、第１方向とは直交する第２方向に並設されている。各列の圧力発生室１２の第２方向の外側には、後述するマニホールド１００を構成する連通部１３が形成されている。また、連通部１３は、インク供給路１４を介して各圧力発生室１２の一端部とそれぞれ連通されている。
【００２５】
流路形成基板１０の圧電素子３００と反対側には、各圧力発生室１２に連通するノズル２１が穿設されたノズルプレート２０が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。ノズルプレート２０には、圧力発生室１２に対応して複数のノズル２１が第１方向に沿って列設されたノズル列２１Ａが設けられており、２つのノズル列２１Ａが第２方向に列設されている。
【００２６】
ノズルプレート２０は、シリコン単結晶基板からなり、ノズル２１は、例えば、異方性エッチングによって形成されている。なお、ノズルプレート２０は、シリコン単結晶基板に限定されず、ＳＵＳから形成されていてもよい。
【００２７】
また、ノズルプレート２０の液体噴射面Ａ（ノズル２１が開口し、インクが吐出される側の表面）の一部（ノズルプレート２０の縁部を除いた領域）には、撥液膜２３が設けられている。カバーヘッド２４０の表面及びノズルプレート２０の液体噴射面Ａの少なくとも一部の表面（液体噴射面Ａに撥液膜２３が設けられていない領域）には、撥液部材の一例である撥液テープが貼付されている。これらのカバーヘッド２４０とノズルプレート２０との接合部分及び撥液テープに関する詳細は後述する。
【００２８】
一方、流路形成基板１０の開口面とは反対側には、弾性膜５０上に、金属からなる下電極膜と、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層と、金属からなる上電極膜とを順次積層することで形成された圧電素子３００が形成されている。このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、マニホールド１００の少なくとも一部を構成するマニホールド部３１を有する保護基板３０が接合されている。このマニホールド部３１は、保護基板３０を厚さ方向に貫通して第１方向に亘って形成されており、流路形成基板１０の連通部１３と連通されている。このマニホールド部３１と連通部１３とから各圧力発生室１２の共通のインク室となるマニホールド１００が構成されている。
【００２９】
保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。このような保護基板３０としては、ガラス、セラミック、金属、プラスチック等を挙げることができるが、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
【００３０】
保護基板３０上には、各圧電素子３００を駆動するための駆動ＩＣ１１０が設けられている。この駆動ＩＣ１１０の各端子は、図示しないボンディングワイヤー等を介して各圧電素子３００の個別電極から引き出された引き出し配線と接続されている。そして、駆動ＩＣ１１０の各端子には、図１に示すような、フレキシブルプリントケーブル（ＦＰＣ）等の外部配線１１１を介して外部と接続され、外部から外部配線１１１を介して印刷信号等の各種信号を受け取る。
【００３１】
さらに、保護基板３０上には、コンプライアンス基板４０が接合されている。コンプライアンス基板４０のマニホールド１００に対向する領域には、マニホールド１００にインクを供給するためのインク導入口４４が厚さ方向に貫通することで形成されている。また、コンプライアンス基板４０のマニホールド１００に対向する領域のインク導入口４４以外の領域は、厚さ方向に薄く形成された可撓部４３となっており、マニホールド１００は、可撓部４３により封止されている。この可撓部４３により、マニホールド１００内にコンプライアンスを与えている。
【００３２】
このように、本実施形態のヘッド本体２２０は、ノズルプレート２０、流路形成基板１０、保護基板３０及びコンプライアンス基板４０の４つの基板で構成されている。そして、このようなヘッド本体２２０のコンプライアンス基板４０上には、ヘッドケース２３０が設けられている。
【００３３】
ヘッドケース２３０には、インク供給連通路２３１が設けられている。インク供給連通路２３１は、インク導入口４４に連通すると共にカートリッジケース２１０のインク連通路に連通し、カートリッジケース２１０からのインクをインク導入口４４に供給する。
【００３４】
また、ヘッドケース２３０には、可撓部４３に対向する領域に凹部２３２が形成され、可撓部４３の撓み変形が適宜行われるようになっている。また、ヘッドケース２３０には、保護基板３０上に設けられた駆動ＩＣ１１０に対向する領域に厚さ方向に貫通した駆動ＩＣ保持部２３３が設けられており、外部配線１１１は、駆動ＩＣ保持部２３３を挿通して駆動ＩＣ１１０と接続されている。
【００３５】
このようなヘッド本体２２０は、１枚のシリコンウェハー上に多数のチップを同時に形成し、ノズルプレート２０及びコンプライアンス基板４０を接着して一体化し、その後、１つのチップサイズの流路形成基板１０毎に分割することによってヘッド本体２２０となる。
【００３６】
ヘッドケース２３０及びヘッド本体２２０を構成する各部材には、組立時に各部材を位置決めするためのピンが挿入されるピン挿入孔２３４が角部の２箇所に設けられている。そして、ピン挿入孔２３４にピンを挿入して各部材の相対的な位置決めを行いながら部材同士を接合することで、ヘッド本体２２０及びヘッドケース２３０が一体的に形成される。
【００３７】
このような本実施形態のヘッド本体２２０は、インクカートリッジからのインクをインク連通路及びインク供給連通路２３１を介してインク導入口４４から取り込み、マニホールド１００からノズル２１に至るまで流路内部をインクで満たす。その後、ヘッド本体２２０は、駆動ＩＣ１１０からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの圧電素子３００に電圧を印加し、弾性膜５０及び圧電素子３００をたわみ変形させる。この圧電素子３００のたわみ変形により、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル２１からインク滴が吐出する。
【００３８】
また、本実施形態の記録ヘッド１は、２列のノズル列２１Ａを備えるヘッド本体２２０を４つ備えるので、計８列のノズル列２１Ａを有する。このように記録ヘッド１の多列化を図ることで、１つのヘッド本体２２０にノズル列２１Ａを多列形成するのに比べて歩留まりの低下を防止することができる。また、ノズル列２１Ａの多列化を図るために複数のヘッド本体２２０を用いることで、１枚のシリコンウェハーから形成できるヘッド本体２２０の取り数を増大させることができ、シリコンウェハーの無駄な領域を減少させて製造コストを低減することができる。
【００３９】
ここで、カバーヘッド２４０とノズルプレート２０との接合部分及び撥液テープについて詳細に説明する。図５は、図４の要部拡大図である。
【００４０】
図示するように、ノズルプレート２０の液体噴射面Ａには、下地膜２２を介して撥液膜２３が設けられている。
【００４１】
下地膜２２は、シリコン材料のプラズマ重合膜、ＳｉＯ2、ＺｎＯ、ＮｉＯ、ＳｎＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、酸化銅、酸化銀、酸化クロム、または酸化鉄を用いることができる。本実施形態では、下地膜２２として、シリコーンをアルゴンプラズマガスにより重合したプラズマ重合膜を用いた。そして、この下地膜２２は、後述する分子膜である撥液膜２３とシリコン単結晶基板からなるノズルプレート２０との密着性を向上する役割がある。
【００４２】
撥液膜２３は、インクに対して撥液性を有する膜である。例えば、金属アルコキシドの分子膜からなる。当該分子膜は、アルコキシラン等のシランカップリング剤をシンナー等の溶媒と混合して金属アルコキシド溶液を形成し、この金属アルコキシド溶液にノズルプレート２０を浸漬することで形成することができる。
【００４３】
当該分子膜からなる撥液膜２３は、従来の撥液膜、例えば、共析メッキによる撥液膜よりも薄く形成できると共に、ヘッド面をクリーニングする際にワイピングによって液体噴射面Ａが拭かれることによっても撥液性が劣化しない耐擦性及び耐液性を向上できるという利点を有する。勿論、耐擦性、撥液性は劣るが、従来の撥液膜を用いることもできる。
【００４４】
撥液膜２３及び下地膜２２の端部、すなわち、後述するノズルプレート２０の段差２４近傍の領域は除去されており、ノズルプレート２０の液体噴射面Ａが露出している。この液体噴射面Ａが露出した領域を非撥液領域２６と称し、撥液膜２３が表面に現れている領域を撥水領域２７と称する。
【００４５】
ノズルプレート２０の液体噴射面Ａの縁部には、インクが吐出される方向（図中の下側）と反対方向に液体噴射面Ａよりも凹んだ段差２４が設けられている。段差２４の深さは、接合部２４２の厚さとほぼ同じである。本実施形態では、ノズルプレート２０の液体噴射面の縁部の全体に亘って段差２４が設けられている。
【００４６】
段差２４は、カバーヘッド２４０の接合部２４２（枠部２４３及び梁部２４４）が接合される平面状の領域である。この段差２４に、接着剤２８を介してカバーヘッド２４０の接合部２４２の表面の一部が接着されている。このように、各ヘッド本体２２０は、ノズルプレート２０の段差２４が接着剤２８で接合部２４２に接着されることでカバーヘッド２４０に固定されている。
【００４７】
段差２４に接合された接合部２４２の表面の一部には、撥液部材の一例である撥液テープ２５が貼付されている。撥液テープ２５は、カバーヘッド２４０の外面全体を覆う形状に形成されている。すなわち、カバーヘッド２４０の枠部２４３、梁部２４４及び側壁部２４５の形状に合わせて形成されている。これらの枠部２４３、梁部２４４及び側壁部２４５のヘッド本体２２０とは反対側の面に撥液テープ２５が接着剤（図示せず）で貼付されている。
【００４８】
さらに、撥液テープ２５は、接合部２４２からノズルプレート２０の非撥液領域２６まで延設されている。具体的には、撥液テープ２５は、露出開口部２４１よりも内側（ノズルプレート２０の中心側）に延設された端部２５ａを有している。端部２５ａはノズルプレート２０の非撥液領域２６を覆い、接着剤（図示せず）で非撥液領域２６（ノズルプレート２０の少なくとも一部の表面。本実施形態では撥液膜２３が設けられていない表面。）に貼付されている。
【００４９】
このような撥液テープ２５は、ＣＯＦ（チップオンフィルム）やＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）で用いられるポリイミドやポリエステル等からなるフィルムから形成されている。なお、撥液テープ２５としては、このようなフィルムから形成される場合に限らず、インクに対して撥液性を有する材料からテープ状に形成された部材であればよい。例えば、樹脂などからなるテープ状部材の一方面に、上述した撥液膜２３と同様の膜を形成した撥液テープを用いることもできる。
【００５０】
上述したように、カバーヘッド２４０の表面は、撥液テープ２５が覆っているので、カバーヘッド２４０にインクが付着することが防止される。すなわち、カバーヘッド２４０の表面に、インクが付着し、固化することで突起物が生じることが防止される。さらに撥液テープ２５は、ノズルプレート２０の非撥液領域２６まで連続しているので、カバーヘッド２４０の接合部２４２の表面全体を確実に覆うことができる。
【００５１】
このように本実施形態に係る記録ヘッド１によれば、インクが付着する可能性があるカバーヘッド２４０の表面を確実に撥液テープ２５で保護することができる。すなわち、カバーヘッド２４０にインクが付着して固化した突起物が生じることが防止される。これにより、突起物が紙などの印刷媒体に接触し、紙面を擦ってしまうことが防止される。
【００５２】
なお、本実施形態では、ノズルプレート２０にも撥液膜２３が設けられているので、ノズルプレート２０の表面に突起物が生じることも防止されている。
【００５３】
さらに、本実施形態に係る記録ヘッド１では、カバーヘッド２４０の全表面に撥液膜を設けずに、ヘッド本体２２０とは反対側の表面（外表面）にのみ撥液テープ２５が設けられている。これにより、カバーヘッド２４０とノズルプレート２０とを接着する接着剤２８は、その接着力が低下しないので、カバーヘッド２４０とノズルプレート２０とを確実に接合することができる。なお、本実施形態では、接着性を高めるために、突起を有する導電性部材をカバーヘッド２４０とノズルプレート２０との間に介在させないので、ノズルプレート２０が突起で損傷することが生じ得ない。
【００５４】
また、従来技術に係る記録ヘッドでは、マスクを用いて、カバーヘッド２４０の外表面に選択的に撥液膜を形成すると、手間やコストが掛かる。またマスクの貼付・剥離によりカバーヘッド２４０が変形してしまう。
【００５５】
しかしながら、本実施形態に係る記録ヘッド１では、このような手間やコストが掛かることなく、また、カバーヘッド２４０の変形を伴うことなく、カバーヘッド２４０の外表面に撥液テープ２５を設けるだけで、外表面にインクが付着することを防止できる。
【００５６】
ここで、仮に、接合部２４２と非撥液領域２６とが面一でなく段差があると、撥液テープ２５がその段差で折れ曲がった状態で接合部２４２及び非撥液領域２６に接着されることになる。このため撥液テープ２５は、折り曲げた状態から戻ろうとする復元力で接合部２４２又は非撥液領域２６から剥離してしまう。
【００５７】
しかしながら、本実施形態に係る記録ヘッド１は、ノズルプレート２０に段差２４を設け、段差２４に接合部２４２を接合したことで、接合部２４２の表面がノズルプレート２０の液体噴射面Ａとほぼ面一になっている。このように面一となった接合部２４２及び非撥液領域２６に撥液テープ２５を折り曲げることなく平面的に貼付することができる。したがって、撥液テープ２５は、接合部２４２及び非撥液領域２６から剥離し難い。これにより、撥液テープ２５の剥離が防止された記録ヘッド１が提供される。
【００５８】
〈実施形態２〉
実施形態１では、撥液テープ２５は、接着剤で非撥液領域２６に接着されていたが、このような態様に限定されない。
【００５９】
図６（ａ）は、実施形態２に係る記録ヘッドの要部拡大断面図である。なお、実施形態１と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６０】
本実施形態に係る撥液テープ２５は、金属からなる配線パターンが形成されたＣＯＦフィルムである。撥液テープ２５の端部２５ａには、ノズルプレート２０の液体噴射面Ａ側の表面に配線パターンの一部が露出している。その露出した配線パターンの一部には、半田２９が設けられている。一方、ノズルプレート２０は、ＳＵＳから形成されている。
【００６１】
撥液テープ２５は、実施形態１と同様に、カバーヘッド２４０の側壁部２４５及び接合部２４２を覆うと共に、端部２５ａが非撥液領域２６にまで連続して覆っている。この端部２５ａと非撥液領域２６とは、半田２９により接合されている。
【００６２】
このように半田２９で金属接合することで、撥液テープ２５をノズルプレート２０により強固に接合することができる。なお、ノズルプレート２０がシリコン単結晶基板から形成されている場合でも同様に半田による金属接合を行ってもよい。この場合、ノズルプレート２０側にも、金属からなる配線パターンを形成しておく。そして、端部２５ａとノズルプレート２０の双方にそれぞれ形成された配線パターン同士を半田２９で金属接合する。
【００６３】
また、実施形態１では、撥液テープ２５は、ノズルプレート２０の表面に接着されていたが、このような態様に限定されない。
【００６４】
図６（ｂ）は、実施形態２に係る記録ヘッドの要部拡大断面図である。なお、実施形態１と同一のものには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６５】
本実施形態に係るノズルプレート２０には、液体噴射面Ａに下地膜２２が設けられ、下地膜２２に撥液膜２３が設けられている。
【００６６】
ノズルプレート２０の段差２４近傍の端部は、撥液膜２３が一部除去されて下地膜２２が露出している。下地膜２２と、段差２４に接合された接合部２４２の表面とは、ほぼ面一となっている。この下地膜２２が露出した部分が非撥液領域２６である。
【００６７】
撥液テープ２５は、カバーヘッド２４０の側壁部２４５及び接合部２４２の表面を覆い、非撥液領域２６まで連続して覆っている。下地膜２２は、撥液膜２３と異なり、接着剤の接着力を低下させないので、確実に、撥液テープ２５をノズルプレート２０に接合することができる。
【００６８】
〈実施形態３〉
実施形態１及び実施形態２に例示した記録ヘッド１は、インクジェット式記録装置Ｉに搭載される。図７は、本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置を示す概略図である。
【００６９】
図示するように、本実施形態の液体噴射装置であるインクジェット式記録装置Ｉは、例えば、ブラック（Ｂ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）等の複数の異なる色のインクが貯留される貯留室を有するインクカートリッジ（液体貯留手段）２が装着された記録ヘッド１を具備する。記録ヘッド１はキャリッジ３に搭載されており、記録ヘッド１が搭載されたキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。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、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、図示しない給紙装置等により給紙された紙等の被記録媒体Ｓがプラテン８上を搬送されるようになっている。
【００７０】
〈他の実施形態〉
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。
【００７１】
例えば、上述した実施形態１では、ヘッド本体２２０のノズルプレート２０を保持する固定部材として、カバーヘッド２４０を例示したが、固定部材は特にこれに限定されるものではない。例えば、側壁部２４５を有さず、接合部２４２のみからなる平板状の固定部材であってもよい。また、一つのカバーヘッド２４０が複数のヘッド本体２２０に共通に取り付けられていたが、このような態様に限定されない。例えば、一つのカバーヘッド２４０が一つのヘッド本体２２０に設けられていてもよい。
【００７２】
撥液テープ２５は、カバーヘッド２４０の外表面全体を覆う必要はなく、少なくとも一部の外表面に設けられていればよい。例えば、液体噴射面Ａと面一となる接合部２４２の表面にのみ撥液テープ２５が接合されてもよい。また、撥液テープ２５は、液体噴射面Ａの縁部全体に設けられていたが、このような態様に限定されない。例えば、ノズル２１が封止されないように、液体噴射面Ａの縁部の一部に撥液テープ２５が接合されていてもよい。
【００７３】
さらに、上述した実施形態１では、圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として、撓み振動型の圧電素子３００を用いて説明したが、特にこれに限定されず、例えば、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電素子などを使用することができる。また、圧力発生手段として、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズルから液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズルから液滴を吐出させるものなどを使用することができる。
【００７４】
なお、液体噴射ヘッドとしてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド、インクジェット式記録ヘッドユニット及びインクジェット式記録装置Ｉを一例として説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置全般を対象としたものである。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記録ヘッド、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を挙げることができる。
【符号の説明】
【００７５】
Ｉ インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 １ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 １０ 流路形成基板、 ２０ ノズルプレート、 ２１ ノズル、 ２２ 下地膜、 ２３ 撥液膜、 ２４ 段差、 ２５ 撥液テープ、 ２５ａ 端部、 ２６ 非撥液領域、 ２７ 撥水領域、 ２８、 接着剤、 ２９ 半田、 ２２０ ヘッド本体、 ２４０ カバーヘッド、 ２４１ 露出開口部、 ２４２ 接合部、 ２４３ 枠部、 ２４４ 梁部、 ２４５ 側壁部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射するノズルが設けられた液体噴射面を有するヘッド本体と、
前記ヘッド本体に固定され、前記ノズルが露出する露出開口を有する固定部材とを備え、
前記ヘッド本体の前記液体噴射面の縁部には、液体が吐出される方向と反対方向に前記液体噴射面よりも凹んだ段差が設けられ、
前記固定部材は、前記ヘッド本体の前記段差に接合され、
前記液体に対して撥液性を有する撥液部材が前記固定部材の少なくとも一部の表面から前記液体噴射面の一部まで連続して設けられている
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記固定部材は、前記ヘッド本体の前記段差に金属接合されている
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記液体噴射面には、撥液膜が設けられた撥液領域と非撥液領域とを有し、
前記撥液部材は、前記固定部材少なくとも一部の表面から前記液体噴射面の非撥液領域まで連続して設けられている
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載する液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項１】
液体を噴射するノズルが設けられた液体噴射面を有するヘッド本体と、
前記ヘッド本体に固定され、前記ノズルが露出する露出開口を有する固定部材とを備え、
前記ヘッド本体の前記液体噴射面の縁部には、液体が吐出される方向と反対方向に前記液体噴射面よりも凹んだ段差が設けられ、
前記固定部材は、前記ヘッド本体の前記段差に接合され、
前記液体に対して撥液性を有する撥液部材が前記固定部材の少なくとも一部の表面から前記液体噴射面の一部まで連続して設けられている
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記固定部材は、前記ヘッド本体の前記段差に金属接合されている
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記液体噴射面には、撥液膜が設けられた撥液領域と非撥液領域とを有し、
前記撥液部材は、前記固定部材少なくとも一部の表面から前記液体噴射面の非撥液領域まで連続して設けられている
ことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載する液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２１８２５５（Ｐ２０１２−２１８２５５Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８４９２５（Ｐ２０１１−８４９２５）
【出願日】平成２３年４月６日（２０１１．４．６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月６日（２０１１．４．６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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