(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルを有するノズルプレートと、
前記ノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室、前記圧力室にそれぞれ連通する複数の供給口、前記供給口に連通する共通インク室とが形成された流路基板と、
前記流路基板の一方の面に形成された封止板とを備え、
前記ノズルプレート、前記流路基板、前記封止板とを接着して形成されたインクジェット式記録ヘッドにおいて、
列設された複数の前記圧力室の両端に位置する圧力室に隣接する領域に、前記圧力室の長手方向と平行に形成された接着逃げ溝がそれぞれ複数配列されている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】
前記流路基板がシリコン単結晶基板を異方性エッチングすることで形成されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項３】
前記両端の圧力室に隣接した接着逃げ溝と共通インク室間の隔壁の厚さが、前記接着逃げ溝と他の接着逃げ溝との隔壁の厚さ以下であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項４】
前記両端の圧力室に隣接した接着逃げ溝の幅が前記供給口の幅以下であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項５】
前記複数の接着逃げ溝の深さが前記供給口の深さと等しいことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項６】
前記両端の圧力室に隣接した接着逃げ溝の深さが前記供給口の深さとと等しく、他の接着逃げ溝の深さが流路基板の厚さと等しいことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項７】
前記両端の圧力室に隣接した接着逃げ溝と両端の圧力室間の隔壁の厚さが圧力室間の隔壁の厚さと等しいことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項８】
前記両端の圧力室に隣接した接着逃げ溝と両端の圧力室間の隔壁に複数の接着逃げ穴が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項９】
前記ノズルプレート、前記流路基板、前記封止板の接着に用いる接着剤が高温で硬化することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項１０】
前記圧力室の配列された領域と共通インク室を挟んで対向する領域に、前記共通インク室の境界と平行に形成された接着逃げ溝が複数配列されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項１１】
前記圧力室の配列された領域と共通インク室を挟んで対向する領域に、前記圧力室の長手方向と平行な接着逃げ溝が複数配列されていることを特徴とする請求項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】
【発明の属する技術分野】
本発明はノズルプレート、流路基板、封止板を接着することによってノズル、圧力室、供給口、共通インク室を形成し、封止板に形成されたヒーター等の圧力発生手段又は、封止板に接着された圧電素子をアクチュエータとし、圧力室を膨張収縮させてインク滴をノズルから吐出させるインクジェット式記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ノズルプレート、流路基板、封止板を接着することでヘッドが構成されるインクジェット式記録ヘッドは、図８に示したように複数のノズルＡを構成するノズルプレートＢと圧力室Ｃ、供給口Ｄ、共通インク室Ｅが形成された流路基板Ｆと封止板Ｇを接着しインクの流路を構成している。さらに圧電素子Ｈが支持基板Ｉに取り付けられ、支持基板ＩがケースＪに取り付けられている。圧電素子Ｈには信号線Ｋが付いており、その信号線Ｋから圧電素子Ｈに駆動パルスを印加する。また、圧電素子Ｈの先端は封止板Ｇと接着されていて圧電素子Ｈの動きを圧力室Ｃに伝える構造になっている。従来、このノズルプレートＢ、流路基板Ｆ、封止板Ｇの接着の際に両端の圧力室Ｃ’に接着剤が流れ込み、両端の圧力室Ｃ’の寸法が変化し、目的のインク飛行特性を得られなくなっていた。そこで両端の圧力室Ｋをダミーとしてインクの吐出には使用しないようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の流路基板の形状では接着したときに両端の圧力室に接着剤が浸入するため両端のノズルをダミーノズルとし、吐出には使用しないことで問題を解決してきた。しかし、１つのノズルプレートから複数の色のインクを吐出する構成のとき、共通インク室と連通したダミーノズルが存在すると、特にヘッドのクリーニング時に、そのノズルから混色したインクが浸入し圧力室、供給口を通り共通インク室まで浸入する。それで、本来のインクの色が変化してしまい、印字したときに色の再現性が悪くなってしまう。
【０００４】
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流路基板の形状を最適化することによって両端の圧力室への接着剤の浸入を防ぎ、混色の原因となるダミーノズルのないインクジェット式記録ヘッドを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この様な課題を解決するために、本発明のインクジェット式記録ヘッドは、複数のノズルを有するノズルプレートと、前記ノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室、前記圧力室にそれぞれ連通する複数の供給口、前記供給口に連通する共通インク室とが形成された流路基板と、前記流路基板の一方の面に形成された封止板とを備え、前記ノズルプレート、前記流路基板、前記封止板とを接着して形成されたインクジェット式記録ヘッドにおいて、列設された複数の前記圧力室の両端に位置する圧力室に隣接する領域に、前記圧力室の長手方向と平行に形成された接着逃げ溝がそれぞれ複数配列されていることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明における実施例の詳細に基づいて説明する。図１（イ）は本発明の一実施例であり、ノズル１を複数配列してるノズルプレート２と圧力室３、供給口４、共通インク室５、接着逃げ溝１１が形成された流路基板６と封止板７とを接着することでインクの流路を形成する。この時、封止板７には縦振動あるいは横振動の圧電素子がアクチュエータとして接着されており、この圧電素子の振動が封止板６から圧力室３に伝えられ、圧力室３内の圧力を変動させることでノズル１からインクを吐出させる。
【０００７】
また図１（ロ）は圧力室の長手方向の断面図である。この実施例において、流路は共通インク室５などの流路基板６を貫通した深溝部と供給口４、圧力室３などの浅溝部により構成されている。
【０００８】
この実施例では両端の圧力室３ａに隣接する領域に圧力室の長手方向に平行な接着逃げ溝１１を複数配列している。従来この領域には格子状に接着逃げ溝を形成していたが、格子状の接着逃げ溝では圧力室３の配列方向の接着剤の流れを十分に止めることができなかった。そのため両端の圧力室３ａにまで接着剤が流れ込み圧力室の形状が変化していた。そこで、両端の圧力室３ａをダミーとし、吐出には使用しないようにしていたが、多色のインクを用いて吐出を行う際に、このダミーの圧力室と連通するダミーのノズルを有するとダミーノズルからインクが浸入し混色の原因となってしまう。そこで図１のように両端の圧力室３ａに隣接する領域に圧力室３の長手方向と平行に配列された複数の接着逃げ溝１１を形成することで圧力室３の配列方向の接着剤の流れを止め、両端の圧力室３ａが接着剤で埋まるのを防ぐことができ、吐出に使用しないダミーノズルをなくすことができる。また、接着逃げ溝１１、圧力室３、供給口４，共通インク室５は流路基板６に形成されるが、その流路基板６をシリコンの異方性エッチングによって形成することで高い寸法精度を得ることができる。
【０００９】
図２は供給口４近傍の圧力室３配列方向の断面図で、流路基板６上に接着逃げ溝１１と供給口４とが形成されている。図２（イ）のように接着逃げ溝１１の深さを供給口４の深さと等しくすることで流路基板６の強度を保つことができる。また図２（ロ）は両端の圧力室３ａに隣接する接着逃げ溝１１ａの深さを供給口４の深さが等しく、他の接着逃げ溝１１の深さを流路基板６の深さと等しくなっている。このとき、接着逃げ溝１１の隔壁の厚さを厚くすることで流路基板６の強度を弱めることなく、接着逃げ溝１１に接着剤を取り込む量が増え、圧力室３配列方向の接着剤の流れを止める効果が高まる。
【００１０】
本発明の他の実施例を図３（イ）に示す。流路基板６には圧力室３、供給口４、共通インク室５、接着逃げ溝１１が形成されている。この時両端の圧力室３ａに隣接した接着逃げ溝１１ａは供給口４の深さと等しくなっている。両端の圧力室３ａに隣接する接着逃げ溝１１ａの隔壁は圧力室３の隔壁と厚さを等しくすることで、両端の圧力室３ａと他の圧力室３のコンプライアンスの変化を防止し、さらに、両端の圧力室３ａと接着逃げ溝１１ａの隔壁１２ａに接着逃げ穴１３を形成することで、共通インク室５をはさみ圧力室３の反対側の領域にある接着剤が隔壁１２ａを通る量を減らすことができる。
【００１１】
また図３（ロ）のように両端の圧力室３ａに隣接する接着逃げ溝１１ａの隔壁１２ａが圧力室３と供給口４の境界まで圧力室の隔壁の厚さに等しくし、供給口４から共通インク室５と接着逃げ溝１１ａとの隔壁１２ｂの厚さを圧力室３の隔壁の厚さより薄くするような形状や、図３（ハ）のように、両端の圧力室３ａに隣接する接着逃げ溝１１ａの隔壁１２ａが供給口４と共通インク室５の境界まで圧力室３の隔壁の厚さに等しくし、共通インク室５と接着逃げ溝１１ａとの隔壁１２ｂの厚さを圧力室３の隔壁の厚さより薄くするような形状とする。この厚さは接着強度を保てる限界まで薄くする。本実施例では１５μｍまで薄くすることができた。このような形状とすることで図３（イ）と同等の効果を得ることができる。
【００１２】
図４は両端の圧力室３ａに隣接する接着逃げ溝１１ａの長手方向の断面図である。ここでは圧力室３と供給口４の境界までは接着逃げ溝の深さが圧力室の深さと等しく、供給口４から共通インク室５の方向では流路基板６の厚さと等しくなっている。このような構成をとることで、両端の圧力室３ａのコンプライアンスは他の圧力室３のコンプライアンスと変わらず、共通インク室５をはさみ圧力室３の反対側の領域にある接着剤をより多く接着逃げ溝に取り込むことができるようになる。
【００１３】
本発明の他の実施例を図５に示す。流路基板６には圧力室３、供給口４、共通インク室５、接着逃げ溝１１が形成されている。両端の圧力室３ａに隣接する接着逃げ溝１１ａの幅を供給口４の幅以下とすることで、共通インク室５をはさみ圧力室３の反対側の領域から隔壁１２ａを通り浸入する接着剤が毛管力によって圧力室３に隣接する接着逃げ溝１１に流れ込みやすくなり、圧力室３へ接着剤が浸入するのを防ぐ効果がより高くなる。また他の接着逃げ溝１１は圧力室３の配列方向の接着剤の流れを止めるのに十分な幅を持たせることで接着剤が圧力室３に浸入するのを防ぐことができる。
【００１４】
図６（イ）に本発明の他の実施例を示す。流路基板６には圧力室３、供給口４、共通インク室５、接着逃げ溝１１が形成されている。このとき圧力室３の配列された領域と共通インク室をはさみ対向する領域に前記共通インク室の境界と平行に接着逃げ溝１１ｂが複数配列されている。このことによって共通インク室５をはさみ圧力室３の反対側の領域にある接着剤が接着逃げ溝１１ａ及び隔壁１２ａに浸入する量を減らすことができる。またこの接着逃げ溝１１は図６（ロ）のように圧力室３の長手方向と平行の形状であってもよい。また、図６（ハ）のようにこの接着逃げ溝１１ｂは流路基板６を貫通するように形成して接着逃げとしての効果を高めることも可能である。
【００１５】
また、接着剤の塗布は、例えば一旦他のシートにスピンコートやスキージによって一定厚の接着剤層を形成し、流路基板６に接着剤層を転写することにより行う。このときに用いる接着剤として熱硬化型接着剤を使用することにより流路基板６に接着剤を塗布する作業を常温環境下で行うことができ作業効率がよくなる。
【００１６】
図７は本発明のインクジェット式記録ヘッドを搭載する画像記録装置の一機構説明図である。
【００１７】
本実施例に示す画像記録装置は、インクジェット式記録ヘッドの往復運動によって画像記録を行うシリアル方式のインクジェット記録装置である。
【００１８】
一枚づつ分離供給される記録紙１００は、紙送りローラ１０２が動作すると、スライダ１０３、１０３’に沿って矢印Ｙｋの方向に搬送される。紙送りローラ１０２は、その一端の伝動機構を介して紙送りモータ１０４と結合されている。
【００１９】
１０１は、インクジェット記録ヘッド２０とインクカートリッジ３０を装着するキャリッジである。インクジェット式記録ヘッドを駆動するパルス信号は、コネクタケーブル１０５によって、キャリッジ１０１に伝達され、インクジェット式記録ヘッド２０の信号入力端子から、積層圧電素子に印加される。
【００２０】
キャリッジ１０１は、駆動ベルト１０６に固定され、２本のガイドシャフト１０７、１０７’と摺動可能な摺動軸を有している。１０８は、キャリッジ１０１の往復移動経路の一端付近に配設された駆動モータであり、この回転軸には、プーリー１０９が取り付けられている。また、キャリッジ１０１の往復移動経路の他端にも、同様なプーリーが配設され、これらのプーリー１０９によって駆動ベルト１０６が張架されるている。こうした機構により、駆動モータ１０８の回転駆動力は駆動ベルト１０６によって直線方向の駆動力に変換され、インクジェット式記録ヘッド２０が装着されたキャリッジ１０１を記録紙１００の幅方向に往復移動させることができる。こうしたキャリッジ１０１の往復動作は、リニアエンコーダ１１０（信号受信機はキャリッジに備わる）によって正確に、その位置が制御される。本発明による多色インクを用いても混色の発生しないインクジェット式記録ヘッドを搭載することで多色のインクを用いた色再現性の良いカラー画像を印字可能な画像記録装置を構成することができる。
【００２１】
【発明の効果】
複数のノズルと、このノズルに連通する複数の圧力室と、この圧力室に連通する供給口と、この供給口に連通する共通インク室とを、ノズルプレート、流路基板、封止板を接着することで形成したインクジェット式記録ヘッドにおいて、流路基板の接着逃げのための溝を最適に設計することで同一ヘッド内で多色のインクを使用しても混色のおきないインクジェット式記録ヘッドを実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す。（イ）ノズルプレート、流路基板、封止板の斜視図である。（ロ）圧力室の長手方向の断面図である。
【図２】本発明の一実施例を示す。（イ）（ロ）流路基板の供給口近傍の圧力室配列方向の断面図である。
【図３】本発明の一実施例を示す。（イ）（ロ）（ハ）流路基板の平面図である。
【図４】本発明の一実施例を示す。両端の圧力室に隣接する接着逃げ溝の長手方向の断面図である。
【図５】本発明の一実施例を示す。流路基板の平面図である。
【図６】本発明の一実施例を示す。（イ）（ロ）流路基板の平面図である。（ハ）流路基板の共通インク室近傍の圧力室配列方向の断面図である。
【図７】本発明のインクジェット式記録ヘッドを搭載する画像記録装置の機構説明図である。
【図８】従来のインクジェット式記録ヘッドの構成の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  ノズル
２  ノズルプレート
３  圧力室
４  供給口
５  共通インク室
６  流路基板
７  封止板
１１  接着逃げ溝
【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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