(57)【要約】【課題】ノズルカバーを利用して、ヘッド生産工程を簡素化し、生産性を向上することにより、安価にインクジェットヘッドを製造することを可能にする。【解決手段】ノズル板７の上方に、吐出孔６を除いてノズル端部を覆うノズルカバー１４を設ける。フレーム部材１１の外側壁に突起部１５を設け、この突起部１５が、ノズルカバー１４に設けた孔部１６に嵌合係止する構成にする。また、ノズル板７に当接するノズルカバー１４の内周先端１４ａは、ノズルカバー１４の孔部１６がフレーム部材１１の突起部１５に嵌合した際に、ノズル板７の表面に押圧力が加わるように鋭角に形成する。また、フレーム部材１１における共通液室１０の上部外周部の接着剤の接合部上方に、ノズルカバー１４と一体に形成した振動体抑え部１７を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク滴が吐出する吐出孔部分を除いて当該インクジェットヘッドの端部を覆うノズルカバーを備え、積層型圧電素子とベース部材により構成されたアクチュエータの駆動に応じて、前記吐出孔からインク滴を吐出するインクジェットヘッドにおいて、
複数の個別液室を形成する液室形成部材と、前記アクチュエータにより駆動される振動板と、前記各個別液室に連通する前記吐出孔が形成されたノズル板とを含んで構成される液室ユニット、および前記個別液室にインクを供給する少なくとも１つ以上の共通液室を形成したフレーム部材を備え、
前記フレーム部材における前記共通液室部分の外周部と前記振動板とを接着剤により接合させ、前記外周部の前記接着剤接合面を前記振動板を介して前記ノズルカバーにより押圧したことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記ノズルカバーに、前記フレーム部材の外側に設けた係合部に係止する係止部を設けたことを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記ノズルカバーを前記ノズル板の表面に当接させ、かつ該当接する部位における段差を５０μｍ以下にしたことを特徴とする請求項１または２記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記ノズルカバーの表面に対して撥水処理を施したことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記フレーム部材と前記振動板とを接合させる接着剤としてエポキシ系接着剤を用いたことを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
当該インクジェットヘッドの構成が、インク流路の向きと吐出孔の向きが異なるサイドシューター方式であることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
記録信号に応じて駆動されるアクチュエータが発生する駆動エネルギに応じて吐出孔からインク滴を吐出して記録媒体上に画像を記録するインクジェット記録装置であって、
請求項１〜６のいずれか１項記載のインクジェットヘッドを少なくとも１つ含むヘッドユニットと、該ヘッドユニットに少なくとも１色のインクを供給するインク室形成部材を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐出孔からインク滴を吐出するインクジェットヘッド、および、そのインクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドにおいては、インク流路を形成した部材を接合することにより液室形成を行う構成のものが一般的であり、各部の固定には接着剤が使用され、専用の加圧治具などを用いて接着剤を加圧して硬化させる場合が多い。
【０００３】
しかし、近年のインクジェット記録装置の需要の高まりと共に、製造メーカーの競合からインクジェットヘッドの構成を簡素化することにより、安価にヘッドを供給することが求められている。
【０００４】
そこで、特許文献１では、固定用接着剤を用いずにカバーヘッド部材を締結することによりヘッドユニットを構成することが記載されている。
【０００５】
また、ヘッドの構成としては、一般的に、流路部材，振動板，ノズル板，アクチュエータが基本的な構成要素となっており、特許文献２に記載されているように、ノズル面側にノズルカバーを装着するものが一般的である。このノズルカバーの機能としては、接着剤により接合したノズル板の表面をワイピングする際に、ノズル板のエッジ部との干渉を避け、ノズルの剥離あるいはワイパブレードへのダメージを軽減するものである。
【特許文献１】特開２００１−２６０３３８号公報
【特許文献２】特開２００３−３４１０７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、近年ではインクジェットヘッドの性能が向上し、またパーソナルコンピュータなどの処理能力が向上したことから、ますますインクジェット記録装置の需要が高まってきている。そのため、インクジェットヘッドの構成をより簡素化することにより、さらに生産性を向上し、コストの低いヘッドを供給することが求められている。
【０００７】
本発明の目的は、ノズルカバーを利用して、ヘッド生産工程を簡素化し、生産性を向上することにより、安価にインクジェットヘッドを製造することを可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、インク滴が吐出する吐出孔部分を除いて当該インクジェットヘッドの端部を覆うノズルカバーを備え、積層型圧電素子とベース部材により構成されたアクチュエータの駆動に応じて、前記吐出孔からインク滴を吐出するインクジェットヘッドにおいて、複数の個別液室を形成する液室形成部材と、前記アクチュエータにより駆動される振動板と、前記各個別液室に連通する前記吐出孔が形成されたノズル板とを含んで構成される液室ユニット、および前記個別液室にインクを供給する少なくとも１つ以上の共通液室を形成したフレーム部材を備え、前記フレーム部材における前記共通液室部分の外周部と前記振動板とを接着剤により接合させ、前記外周部の前記接着剤接合面を前記振動板を介して前記ノズルカバーにより押圧したことを特徴とし、この構成によって、ノズルカバーがフレーム部材と振動板の接着剤接合面に対して押圧力を加えるため、従来のような接着剤接合用の加圧治具が不要となり、生産性を向上させることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、ノズルカバーに、フレーム部材の外側に設けた係合部に係止する係止部を設けたことを特徴とし、この構成によって、ノズルカバーとフレーム部材とが、係止部と係合部とにより結合するため、独立した締結部材などが不要となり、安価にインクジェットヘッドを製造することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載のインクジェットヘッドにおいて、ノズルカバーをノズル板の表面に当接させ、かつ該当接する部位における段差を５０μｍ以下にしたことを特徴とし、この構成によって、段差を高くせずに被記録媒体との干渉を防止し、良好な搬送品質を確保することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３いずれか１項記載のインクジェットヘッドにおいて、ノズルカバーの表面に対して撥水処理を施したことを特徴とし、この構成によって、表面における汚れ，吐出曲がり，不吐出などの吐出不良の発生を防止し、安定した記録性能を維持することができる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、フレーム部材と振動板とを接合させる接着剤としてエポキシ系接着剤を用いたことを特徴とし、この構成によって、耐インク性が確保され、耐久性の良いインクジェットヘッドとなる。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、当該インクジェットヘッドの構成が、インク流路の向きと吐出孔の向きが異なるサイドシューター方式であることを特徴とし、この構成によって、吐出エネルギ作用部へのインク流れ方向とノズル開口中心軸とが直角をなしているため、吐出効率を向上させることができる。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、記録信号に応じて駆動されるアクチュエータが発生する駆動エネルギに応じて吐出孔からインク滴を吐出して記録媒体上に画像を記録するインクジェット記録装置であって、請求項１〜６のいずれか１項記載のインクジェットヘッドを少なくとも１つ含むヘッドユニットと、該ヘッドユニットに少なくとも１色のインクを供給するインク室形成部材を備えたことを特徴とし、この構成によって、安価で、吐出不良を防止したインクジェットヘッドを搭載することにより、低コストで良好な記録性能を維持することができるインクジェット記録装置となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るインクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置によれば、インクジェットヘッドの構成要素であるノズルカバーにより、フレーム部材と振動板の接着剤接合面に対して押圧力を加えて固定する簡潔な構成であるため、従来のような接着剤接合用の加圧治具が不要となり、生産性を向上させることができ、しかも性能的にも安定し、低コストで良好な記録性能を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施形態を説明するためのインクジェットヘッドの断面図である。
【００１８】
図１において、１は、ベース部材２と、ベース部材２上に設けられた積層型圧電素子３と、ＦＰＣ４からの電気信号により駆動を行うアクチュエータユニットであり、このアクチュエータユニット１の上方には、振動板４と、流路板５と、吐出孔６を備えたノズル板７により個別流路８を構成した液室ユニット９が設けられている。
【００１９】
振動板４とノズル板７はＮｉ電鋳により形成されたものであり、ノズル板７の表面には撥水膜が形成されている。
【００２０】
また、振動板４の下方には共通液室１０を備えたフレーム部材１１が配されている。共通液室１０は、振動板４に設けられた供給孔１２を通して個別液室８に連通している。振動板４における共通液室１０部分を薄膜にして、振動板４にダンパ部１３を形成している。振動板４は、ダンパ部１３部分において、フレーム部材１１における共通液室１０部分の上部外周部に対して接着剤により接合している。この接着剤として、エポキシ系接着剤を用いることにより、耐インク性が確保され、また耐久性がよい。
【００２１】
ノズル板７の上方には吐出孔６を除いてノズル端部を覆うノズルカバー１４が設けられている。フレーム部材１１の外側壁に係合部としての突起部１５を設け、この突起部１５が、ノズルカバー１４に設けた係止部としての孔部１６に嵌合係止する構成になっている。このように、突起部１５と孔部１６とにより、ノズルカバー１４をフレーム部材１１に結合しているので、独立した締結部材が不要となり、安価にインクジェットヘッドを製造することができる。
【００２２】
また、ノズル板７に当接するノズルカバー１４の内周先端１４ａは、ノズルカバー１４の孔部１６がフレーム部材１１の突起部１５に嵌合した際に、ノズル板７の表面に押圧力が加わるように鋭角に形成されている。一方、フレーム部材１１における共通液室１０の上部外周部の前記接着剤の接合部上方には、ノズルカバー１４と一体に形成した振動体抑え部１７が設けられている。
【００２３】
このようにすることにより、インクジェットヘッドの構成要素であるノズルカバー１４により、ノズル板７を介してフレーム部材１１と振動板７との接着剤接合面に対して押圧力を加えて固定することができ、従来のような接着剤接合用の加圧治具が不要となり、簡潔な構成で、生産性を向上することができる。
【００２４】
前記のようにノズルカバー１４をノズル板７の表面に当接させることにより、当接する部位に段差が生じるが、その段差は５０μｍ以下にすることにより、印字が行われる用紙などの被記録媒体との干渉を防止し、良好な搬送品質を確保することができる。
【００２５】
ノズルカバー１４には表面にノズル板７と同様に撥水膜が形成されている。前記撥水膜の形成方法としては、真空下での蒸着であってもよいし、適当な溶媒に溶解させて塗布してもよい。
【００２６】
前者の形成方法としては、例えば、真空排気ポンプにて真空槽内を所定の真空度まで排気した後、撥水性材料を４００℃で気化せしめて真空槽に導入し、真空雰囲気を調整すると共に、高周波電源から放電電極に電力を供給して、ＲＦグロー放電を発生させ、プラズマ雰囲気下に前記液体吐出ヘッドのオリフィス面を表面処理して、オリフィス面上に前記撥水膜を形成することができる。なお、材料あるいは真空槽内の真空度によっては、常温〜２００℃程度の低温での撥水膜を形成することも可能である。
【００２７】
また、後者の形成方法としては、例えば、撥水性材料を有機溶剤に溶解させ、ワイヤーバーやドクターブレードなどの治具を用いてコーティングすることができるし、またスピンコーターによって回転塗布することもできるし、スプレーによって塗布することもでき、さらには塗工液を満たした容器に浸漬塗工（ディッピング）することもできる。
【００２８】
撥水性材料としては、フッ素原子を有する有機化合物、特にフルオロアルキル基を有する有機物、ジメチルシリキサン骨格を有する有機ケイ素化合物などを使用することができる。
【００２９】
フッ素原子を有する有機化合物としては、フルオロアルキルシラン、フルオロアルキル基を有するアルカン、カンボン酸、アルコール、アミンなどが望ましい。具体的には、フルオロアルキルシランとしては、ヘプタデカフルオロ−１、１、２、２−テトラハイドロデシルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロ−１、１、２、２−テトラハイドロトリクロオシラン；フルオロアルキル基を有するアルカンとしては、オクタフルオロシクロブタン、パーフルオロメチルシクロヘキサン、パーフルオローｎーヘキサン、パーフルオローｎーヘプタン、テトラデカフルオロー２ーメチルペンタン、パーフルオロドデカン、パーフルオロオイコサン；フルオロオアルキル基を有するカルボン酸としては、パーフルオロデカン酸、パーフルオロオクタン酸；フルオロアルキル基を有するアルコールとしては、３、３、４、４、５、５、５−ヘプタフルオロー２ーペンタノール；フルオロアルキル基を有するアミンとしては、ヘプタデカフルオロー１、１、２、２−テトラハイドロデシルアミン等が挙げられる。ジメチルシロキサン骨格を有する有機ケイ素化合物としては、α，ｗ−ビス（３ーアミノプロピル）ポリジメチルシロキサン、α、ｗ−ビス（３ーグリシドキシプロピル）ポリジメチルシロキサン、α，ｗ−ビス（ビニル）ポリジメチルシロキサンなどが挙げられる。
【００３０】
また、別の撥水性材料として、シリコン原子を有する有機化合物、特にアルキルシロキサン基を有する有機化合物が使用することができる。
【００３１】
アルキルシロキサン基を有する有機化合物としては、含アルキルシロキサンエポキシ樹脂組成物を構成する分子中にアルキルシロキサン基、および環状脂肪族エポキシ基を２個以上有する含アルキルシロキサンエポキシ樹脂、例えば、図２の一般式（ａ）および（ｂ）で表される構造単位を含む高分子化合物（Ａ）が挙げられる。
【００３２】
前記構造を有する化合物は他の撥水性化合物と併用する際に、バインダとしての機能も果たす。すなわち、撥インク性の組成物の塗布適性を高め、溶剤蒸発後の乾燥性を高める乾燥塗膜として、作業性を向上させる機能も与える。
【００３３】
撥水膜の膜厚は、５μｍ以下が好ましく、より好ましくは２μｍ以下である。膜厚が５μｍを超える場合、塗膜の乾燥が遅くなり生産性が悪くなったり、機械的耐久性が損なわれる場合があり、ワイピングしたときに剥がれが生じる恐れがある。
【００３４】
図３は液室ユニットとして使用することができるサイドシューター方式の記録ヘッドの要部を示す断面図であり、本例では、基体２１と天板２３との間に液室２２を形成し、天板２３にインク吐出孔としてのオリフィス２４を設け、一点鎖線２２ａで示した液室２２内のインクの流れ方向とオリフィス２４の開口中心軸とが直角をなす構成にしている。インクの流れ方向２２ａが直角にオリフィス２４へ向う液室２２部分に吐出エネルギ発生体２５が設けられている。
【００３５】
このような構成にすることにより、吐出エネルギ発生体２５からのエネルギを、より効率良くインク滴を形成するために使用することができ、かつインク滴の飛行の運動エネルギへと効率良く変換することができ、さらにインクの供給によるメニスカスの復帰も速くなるなどの構造上の利点を有する。特に吐出エネルギ発生体２５に発熱素子を用いた場合に効果的である。
【００３６】
また、エッジシューターにおいて問題となる気泡が消滅する際の衝撃により吐出エネルギ発生体２５を徐々に破壊する、いわゆるキャビテーション現象を前記サイドシューターの構成であれば回避することができる。すなわち、サイドシューターにおいて気泡が成長し、その気泡がオリフィス２４に達すれば気泡が大気に通じることになり、温度低下による気泡の収縮が生じない。その結果、記録ヘッドの寿命が長くなる。
【００３７】
図４は本発明に係るインクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置の概略構成を示す斜視図、図５は図４に示すインクジェット記録装置の断面図である。
【００３８】
図４，図５において、このインクジェット記録装置は、記録装置本体３０の内部に、主走査方向に移動可能なキャリッジと、このキャリッジに搭載したインクジェットヘッドからなるヘッドユニットである記録ヘッドと、この記録ヘッドに対してインクを供給するインク室形成部材であるインクカートリッジなどから構成される印字機構部３１を収納し、記録装置本体３０の下方部には前方側から多数枚の用紙Ｐを積載可能な給紙カセット３２と、用紙Ｐを手差しで給紙するための手差しトレイ３３を開倒することができ、給紙カセット３２あるいは手差しトレイ３３から給送される用紙Ｐを取り込み、印字機構部３１によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ３４へ排紙する構成になっている。
【００３９】
本インクジェット記録装置では、前記実施形態のインクジェットヘッドを印字機構部に採用することにより、低コストで良好な記録性能を維持することができるインクジェット記録装置が実現する。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、ノズルカバーを有し、吐出孔からインク滴を吐出するインクジェットヘッドに適用され、特にヘッド部分の構成部材を接着剤により接合する構成のインクジェットヘッド，インクジェット記録装置に実施して有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態を説明するためのインクジェットヘッドの断面図
【図２】本実施形態において使用される撥水膜材料の一例の構造の一般式を示す図
【図３】本実施形態において用いることができるサイドシューター方式の概略構成図
【図４】本発明に係るインクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置の概略構成を示す斜視図
【図５】図４に示すインクジェット記録装置の断面図
【符号の説明】
【００４２】
１  アクチュエータユニット
２  ベース部材
３  積層型圧電素子
４  ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）
５  流路板
６  吐出孔
７  ノズル板
８  個別液室
９  液室ユニット
１０  共通液室
１１  フレーム部材
１２  供給孔
１３  ダンパ部
１４  ノズルカバー
１５  突起部
１６  孔部
１７  振動板抑え板
２１  基体
２２  液室
２２ａ  インクの流れ方向
２３  天板
２４  オリフィス
２５  吐出エネルギ発生体
３１  印字機構部
【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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