(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動子を固定基板に固定してなる圧電振動子ユニット、及びノズル開口からインク滴を吐出する圧力発生室、インク供給口、及びリザーバが形成された流路ユニットをヘッドホルダを介して固定し、前記ヘッドホルダの窓から前記圧電振動子を露出させて前記流路ユニットに当接させてなるインクジェット式記録ヘッドにおいて、
前記ヘッドホルダには、前記リザーバに対応する位置に凹部が形成され、さらに前記凹部の領域に前記ヘッドホルダの剛性を低下させるために、各列の前記ノズル開口の列設方向に延び、かつ前記凹部の幅よりも細い溝部を形成したことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項２】
前記溝部が、前記凹部を大気に開放する大気開放口を形成している請求項１に記載のインクジェット式記録装置。
【請求項３】
前記溝部が、前記リザーバに外部からインクを供給するインク供給管に対称となるように形成されている請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項４】
前記インク供給管が前記リザーバの端部側に形成され、また前記溝部が前記インク供給管の近傍から他端まで連続して形成されている請求項２に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項５】
前記溝部が、前記リザーバに外部からインクを供給するインク供給管の前記リザーバ側を細長く拡大することにより形成されている請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項６】
前記溝部が、前記ヘッドホルダを貫通するように形成されている請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項７】
前記溝部の前記ノズル開口の列設方向の長さが、前記ノズル開口の列設方向の長さよりも大きくなるように形成されている請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項８】
前記溝部が、ノズル開口列当たり複数形成されている請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、縦振動モードの圧電振動子の伸縮によりノズル開口からインク滴を吐出させて画像や文字を記録用紙に記録するインクジェット式記録ヘッド、より詳細には流路ユニットと圧電振動子とを収容、固定するヘッドホルダの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ノズル開口、及びリザーバに連通する圧力発生室の一部を弾性板で形成するとともに、軸長方向に伸縮する圧電振動子により弾性板を弾性変形させて圧力発生室を膨張、収縮させるインクジェット式記録ヘッドは、面方向に変形するたわみ振動を用いた記録ヘッドに比較して、小型化が可能で、しかも高速駆動が可能であるという特徴を備えている。
【０００３】
図８は、上述の縦振動モードの圧電振動子を使用したインクジェット式記録ヘッドの一例を示すもので、内部に圧電振動子Ａを収容するヘッドＢは、流路ユニット固定面Ｃに、接着剤を塗布し、弾性板Ｄ、流路形成基板Ｅ、及びノズルプレートＦを積層して構成された流路ユニットＧを位置決めして圧着接合し、その上でノズルプレートの保護部材を兼ねる枠体Ｈにより一体に固定して構成されている。
【０００４】
この接合に際して通常、４０乃至１００°Ｃ程度の温度に加熱して接着剤の固化時間を短縮することが行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ヘッドホルダＢは高分子材料により、また流路ユニットは、金属材料により構成されている関係上、両者の熱膨張率が相違し、接着作業修了後に記録ヘッドが室温に戻されたり、低温環境に置かれると、温度差により流路ユニットやヘッドホルダの各部材の接合面に熱応力が作用し、接合部の接着層が剥がれたり、またノズル開口からのインク滴に飛行曲がりする等、記録ヘッドに致命的な損傷を与える。
このような問題を解消するには接着作業時の温度を低く抑えると、接着強度が低下したり、接着剤の固化に時間を要して接合面の信頼性や作業能率が低下するという新たな問題がある。
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、接着時の温度を下げることなく、流路ユニットとヘッドホルダとの熱膨張率の相違に起因する記録ヘッドの破損や飛行曲がりを防止することができるインクジェット式記録ヘッドを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような問題を解消するために本発明においては、圧電振動子を固定基板に固定してなる圧電振動子ユニット、及びノズル開口からインク滴を吐出する圧力発生室、インク供給口、及びリザーバが形成された流路ユニットをヘッドホルダを介して固定し、前記ヘッドホルダの窓から前記圧電振動子を露出させて前記流路ユニットに当接させてなるインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記ヘッドホルダには、前記リザーバに対応する位置に凹部が形成され、さらに前記凹部の領域に前記ヘッドホルダの剛性を低下させるために、各列の前記ノズル開口の列設方向に延び、かつ前記凹部の幅よりも細い溝部を形成した。
【０００７】
【作用】
溝部によりヘッドホルダの剛性が弱めらるから、ヘッドホルダが弾性変形して流路ユニットの応力を緩和する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明のインクジェット式記録ヘッドの一実施例を示す組立て斜視図で、圧力発生室１、リザーバ２、及びインク供給口３を形成する流路形成基板４を中心として、上面側にはノズル開口５を備えたノズルプレート６が、また下面側に圧電振動子７の変位を受けて弾性変形する弾性板８からなる流路ユニット９と、圧電振動子７を収容し、流路ユニット９を上面で固定するヘッドホルダ１０とから構成されている。
【０００９】
流路形成基板７が剛性の高い材料、例えばシリコン単結晶基板を異方性エッチングして構成されている場合には、各ノズル開口列のノズル開口の列設方向に細溝１１を要所に形成しておくと、ノズルプレート６及び弾性板８と流路形成基板４との熱膨張差による歪みを緩和することができる。
また、弾性板８には、ヘッドホルダ１０のインク供給管に接続してリザーバ２にインクを供給するインク誘導口１２が穿設されている。
【００１０】
ヘッドホルダ１０は、上部には流路ユニット９を支持、固定する流路ユニット固定面１３に開口するインク供給管１４と、ほぼリザーバ２の形状に一致する凹部１５、及び圧電振動子７を露出させる窓１６とが形成されている。
【００１１】
凹部１５は、リザーバ２の領域を封止する弾性板８の変形空間を提供するもので、インク滴吐出時のリザーバ２のインクの圧力変動を弾性板８を弾性変形させて吸収する。このため、背面の圧力変化を防止するため、インク供給管１４に対称となるように、ノズル開口の列設方向に細長く形成されたスリット状の大気開放孔１７、１７を介して大気に開放されている。
【００１２】
このような構造を採るヘッドホルダは、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂の射出成形により構成されている。
【００１３】
この実施例において、ヘッドホルダ１０の流路ユニット固定面１３に、凹部１５やインク供給管１４に流れ込まないように接着剤を塗布したり、また予め所定の形状に成形された接着シートを介装し、これの上に予め組み立てられた流路ユニット９を載置し、４０乃至１００°Ｃ程度の温度に加熱し、必要に応じて押圧する。このとき、溝１１が接着剤の吸収領域として機能するため、インク供給管１４等のインク流路に流れ込むのが防止できる。
【００１４】
接着が完了した段階で、流路ユニット側が下方となるようにヘッドホルダ１０を位置決めし、複数の圧電振動子７を固定基板１８に固定されたユニット体を、圧電振動子７の先端に接着剤を塗布してヘッドホルダ１０の収容室１９に接着固定すると記録ヘッドが完成する。
【００１５】
このようにして接着作業が完了して記録ヘッドが常温に戻されると、ヘッドホルダ１０と流路ユニット９との熱膨張率の差により両者の間に応力が生じるが、圧電振動子７の露出用の窓１６や、凹部１５に形成されたスリット状の大気開放口１７により、ヘッドホルダ１０の剛性が弱められているから、ヘッドホルダ１０が弾性変形して流路ユニット９の応力を吸収する。
【００１６】
これにより、接着作業時の温度を上げても、熱応力を可及的に緩和できるため、高温での接着作業が可能となり、接着強度や作業能率を向上することができる。
また、ヘッドホルダ１０と流路ユニット９との間に大きな熱膨張率の差が存在しても応力を緩和できるため、これらを構成する材料の選択幅が広がり、設計の自由度を向上することができる。
【００１７】
図４、図５、及び図６は、本発明の他の実施例を示すものであって、この実施例においては、インク供給管１４’の流路ユニット側を凹部１５の形状に沿うに細長く、しかも深くスリット状に形成されている。これに対応して弾性板８のインク導入口１２’もスリット状に形成されている。
【００１８】
この実施例によれば、接着作業が完了して記録ヘッドが常温に戻されると、ヘッドホルダ１０と流路ユニット９との熱膨張率の差により両者の間に応力が、圧電振動子７の露出用の窓１６や、細長く形成されたインク供給管１４’により、ヘッドホルダ１０の剛性が弱めらるから、ヘッドホルダ１０が弾性変形して流路ユニット９の応力が緩和される。
【００１９】
また、印刷時には圧電振動子７により加圧されたインクがインク滴としてノズル開口５から吐出する一方、インク供給口３を経由してリザーバ２に逆流し、リザーバ３のインク圧を上昇させようとするが、容積の大きなインク供給口１４’により圧力上昇率が緩和され、クロストークが防止される。
【００２０】
また、消費されたインクを大きな開口から補給できるため、瞬間的に大量のインク滴を吐出するグラフィック印刷時にも正常にインク滴を吐出させることができる。
【００２１】
図７は本発明の他の実施例を示すものであって、この実施例においては、インク供給管１４”をヘッドホルダ１０の凹部１５の一端側に形成するとともに、凹部１５の中心線近傍を通過するように１本のスリット状の大気開放口１７を形成して構成されている。
【００２２】
この実施例によれば、２本に分断して形成する場合に比較して、ヘッドホルダ１０の剛性をより一層下げることができて、流路ユニットとヘッドホルダとの熱膨張率の相違に起因する不都合を確実に解消することができる。
【００２３】
なお、大気開放口１７やインク供給管１４’による溝部は、その深さが深い程、応力を緩和する能力が大きくなるから、溝部の深さは最低限その幅よりも深く、好ましくは貫通孔として形成するのが望ましい。
また、ヘッドホルダの形状によっては、大気開放口１７やインク供給管１４’をノズル開口の列設方向の長さ以上に拡大して形成できる場合には、ノズル開口の列設方向の長さ以上に形成して、溝部による応力緩和力を向上させるのが望ましく、さらに、１つのノズル開口列に対して複数の大気開放口１７やインク供給管１４’からなる溝部を形成することもできる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、圧電振動子を固定基板に固定してなる圧電振動子ユニット、及びノズル開口からインク滴を吐出する流路が形成された流路ユニットをヘッドホルダを介して固定し、ヘッドホルダの窓から圧電振動子を露出させて流路ユニットに当接させてなるインクジェット式記録ヘッドにおいて、ヘッドホルダに各列のノズル開口の列設方向に溝部を形成したので、溝部によりヘッドホルダの剛性が弱めて、ヘッドホルダの弾性変形により流路ユニットの熱応力を吸収することができ、高温での作業を可能として、接着強度や作業能率の向上を図りつつ、熱応力による破損や、インク滴に飛行曲がりを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェット式記録ヘッドの一実施例を示す組立斜視図である。
【図２】図（イ）、（ロ）は、それぞれ図３におけるＡ−Ａ線、ＢーＢ線における同上記録ヘッドの圧電振動子の列設方向の断面構造を示す図である。
【図３】同上記録ヘッドのヘッドホルダの上面の構造を示す図である。
【図４】本発明のインクジェット式記録ヘッドの他の実施例を示す組立斜視図である。
【図５】図（イ）、（ロ）は、それぞれ図６におけるＣ−Ｃ線、ＤーＤ線における同上記録ヘッドの圧電振動子の列設方向の断面構造を示す図である。
【図６】同上記録ヘッドのヘッドホルダの上面の構造を示す図である。
【図７】本発明の記録ヘッドの他の実施例を、ヘッドホルダの上面の構造を示す図である。
【図８】従来のインクジェット式記録ヘッドの一実施例を示す組立斜視図である。
【符号の説明】
２  リザーバ
４  弾性板
６  ノズルプレート
７  圧電振動子
８  弾性板
９  流路ユニット
１０  ヘッドホルダ
１１  スリット
１２  インク誘導孔
１４  インク供給管
１５  凹部
１７  大気開放口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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