(57)【要約】【課題】  低コストで且つ装置の小型化が可能となる液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット、及び液体噴射装置を提供する。【解決手段】  液滴を吐出するノズル開口７１に連通する圧力発生室６２と、圧力発生室１２に連通する液体流路と、圧力発生室６２内に液滴吐出のための圧力を発生させる圧力発生手段と、を具備する液体噴射ヘッドであって、液体流路に独立気泡の発泡部材５００が設けられている。【選択図】図２
2011156814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室と、前記圧力発生室に連通する液体流
路と、前記圧力発生室内に液滴吐出のための圧力を発生させる圧力発生手段と、を具備す
る液体噴射ヘッドであって、
前記液体流路に独立気泡の発泡部材が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に記載の液体噴射ヘッドにおいて、前記液体流路の一部を構成し、複数の圧力
発生室の共通の液体室となるリザーバーを画成する壁面の一部が、前記発泡部材により構
成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２に記載の液体噴射ヘッドにおいて、前記リザーバーから外部に貫通する貫通部
を具備し、前記貫通部に前記発泡部材が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２に記載の液体噴射ヘッドにおいて、前記リザーバーには凹部が設けられており
、前記凹部に前記発泡部材が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５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドを２以上有することを特徴とする
液体噴射ヘッドユニット。
【請求項６】
請求項１〜４のいず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７】
請求項５に記載の液体噴射ヘッドユニットを具備することを特徴とする液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を噴射する液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置
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、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に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば、圧電素子の変位による圧力を利用してノズ
ル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが知られている。インクジェ
ット式記録ヘッドは、ノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振
動板を圧電素子により変形させて圧力発生室に供給されたインクに圧力を付与することで
、ノズル開口からインク滴を吐出させている。
【０００３】
このようなインクジェット式記録ヘッドでは、圧力発生室内のインクに圧力を付与する
と、圧力発生室内に圧力波が発生する。この圧力波は、圧力発生室に連通するリザーバー
に伝播するが、何らかの方法で減衰させないと、圧力波がさらに他の圧力発生室に伝播し
てしまい、良好なインク吐出特性が得られない。
【０００４】
このため、リザーバーの一方面側に、コンプライアンス基板を設け、薄肉状のコンプラ
イアンス部を形成したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このコンプラ
イアンス部は、圧力発生室の共通のインク室となるリザーバー内の圧力変化によって変形
するようになっており、圧力波のエネルギーが吸収されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−０４２５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、フィルムや薄い金属板からなるコンプライアンス基板を設けてコンプラ
イアンス部を形成すると、部品加工や組立てが複雑でコストがかかるという問題があった
。また、ある程度大きな面積のコンプライアンス部を形成しなければ十分な効果が得られ
ないため、装置の小型化を図ることができないという問題がある。
【０００７】
なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体
を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、コストを低減すると共に小型化を図ることができる
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】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の態様は、液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室
と、前記圧力発生室に連通する液体流路と、前記圧力発生室内に液滴吐出のための圧力を
発生させる圧力発生手段と、を具備する液体噴射ヘッドであって、前記液体流路に独立気
泡の発泡部材が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、圧力変動による変形量が大きい発泡部材を液体流路に設けることによ
り、各圧力発生室の圧力変動に伴う圧力波のエネルギーを小面積で効果的に吸収すること
ができる。これにより、ヘッドの小型化を図ることができる。また、フィルムや薄い金属
板からなるコンプライアンス基板を設ける場合と比較して、コストを低減することができ
る。
【００１０】
前記液体流路の一部を構成し、複数の圧力発生室の共通の液体室となるリザーバーを画
成する壁面の一部が、前記発泡部材により構成されているのが好ましい。これによれば、
各圧力発生室の圧力変動に伴う圧力波のエネルギー及び外部からリザーバーへ液体を導入
する際に生じる圧力波のエネルギーを１つの発泡部材で吸収することができる。
【００１１】
本発明の好適な実施態様としては、前記リザーバーから外部に貫通する貫通部を具備し
、前記貫通部に前記発泡部材が設けられているものが挙げられる。
【００１２】
また、本発明の他の好適な実施態様としては、前記リザーバーには凹部が設けられてお
り、前記凹部に前記発泡部材が設けられているものが挙げられる。
【００１３】
また、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを２以上有することを特徴とす
る液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる態様では、コストを低減すると共に小型化をした液体噴射ヘッドユニットを実現
できる。
【００１４】
さらに、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、コストを低減すると共に小型化をした液体噴射装置を実現できる。
【００１５】
本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドユニットを具備することを特徴とする
液体噴射装置にある。これによれば、異なる液体を噴射する液体噴射装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態１に係るヘッドを示す分解斜視図である。
【図２】実施形態１に係るヘッドを示す断面図である。
【図３】実施形態１に係るヘッドの製造方法の一例を示す断面図である。
【図４】実施形態１に係るヘッドの製造方法の一例を示す断面図である。
【図５】実施形態１に係るヘッドの製造方法の一例を示す断面図である。
【図６】実施形態２に係るヘッドを示す断面図である。
【図７】実施形態３に係るヘッドを示す断面図である。
【図８】他の実施形態に係るヘッドの製造方法の一例を示す断面図である。
【図９】一実施形態に係る記録装置の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録
ヘッドの分解斜視図であり、図２は、インクジェット式記録ヘッドの断面図である。
【００１８】
図示するように、インクジェット式記録ヘッド２２０を構成する流路形成基板６０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６０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６２が、幅方向に並設
された列が２列形成されている。また、各列の圧力発生室６２の長手方向外側には、後述
するリザーバー形成基板８０に設けられるリザーバー部８１と連通し、各圧力発生室６２
の共通のインク室となるリザーバー１００を構成する連通部６３が形成されている。また
、連通部６３は、供給路６４を介して各圧力発生室６２の長手方向一端部とそれぞれ連通
されている。すなわち、本実施形態では、流路形成基板６０には、圧力発生室６２、連通
部６３及び供給路６４が設けられている。
【００１９】
また、流路形成基板６０の開口面側には、ノズル開口７１が形成されたノズルプレート
７０が接着剤を介して固着されている。なお、ノズルプレート７０のノズル開口７１は、
各圧力発生室６２の供給路６４とは反対側で連通する位置に穿設されている。本実施形態
では、流路形成基板６０に圧力発生室６２が並設された列を２列設けたため、１つのヘッ
ド２２０にノズル開口７１の並設されたノズル列７１Ａが２列設けられている。そして、
本実施形態では、このノズルプレート７０のノズル開口７１が開口する面が液体噴射面と
なっている。このようなノズルプレート７０としては、例えば、シリコン単結晶基板やス
テンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属基板などが挙げられる。
【００２０】
一方、流路形成基板６０の開口面とは反対側には、弾性膜５０上に、金属からなる第１
電極と、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電材料からなる圧電体層と、金属からな
る第２電極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。
【００２１】
このような圧電素子３００が形成された流路形成基板６０上には、リザーバー１００の
少なくとも一部を構成するリザーバー部８１を有するリザーバー形成基板８０が接合され
ている。このリザーバー部８１は、本実施形態では、リザーバー形成基板８０を厚さ方向
に貫通して圧力発生室６２の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板
６０の連通部６３と連通されて各圧力発生室６２の共通のインク室となるリザーバー１０
０を構成している。
【００２２】
本実施形態では、供給路６４及びリザーバー１００（連通部６３、リザーバー部８１）
が、圧力発生室６２に連通する液体流路となる。
【００２３】
また、リザーバー形成基板８０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８２が設けられている。
【００２４】
さらに、リザーバー形成基板８０上には、各圧電素子３００を駆動するための半導体集
積回路（ＩＣ）等からなる駆動回路１１０が設けられている。この駆動回路１１０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、駆動回路１１０の各端子には、フレキ
シブルプリント基板（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ようになっている。
【００２５】
また、このようなリザーバー形成基板８０上には、ヘッドケース２３０が固定されてい
る。ヘッドケース２３０は、リザーバー１００に連通すると共に図示しないインク供給路
に連通して、インク供給路からのインクをリザーバー１００に供給するインク供給連通路
２３１が設けられている。
【００２６】
そして、ヘッドケース２３０には、リザーバー１００から厚さ方向に貫通する貫通部２
３２が設けられており、貫通部２３２には独立気泡の発泡部材５００が設けられている。
すなわち、貫通部２３２には、発泡部材５００が設けられて、発泡部材５００の一部がリ
ザーバー１００を画成する壁面の一部となっている。
【００２７】
ここで、発泡部材５００は、独立気泡の発泡体からなるものである。独立気泡とは、吸
水率５％以下のものを指す（ゴム用語辞典引用）。発泡部材５００は、耐インク性に優れ
るものであれば特に限定されないが、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン等の樹脂発
泡体、シリコーン、クロロプレン、天然ゴム、フッ素ゴム、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピ
レン・ジエンゴム）等のゴム発泡体などが挙げられる。また、発泡部材５００の発泡倍率
は特に限定されず、圧力変動に対して所定の変形量を有するように適宜調整すればよい。
また、独立気泡の発泡部材５００は、表層部がスキン層となっていてもよい。スキン層と
は、内部よりも密度が高い平滑な層のことであり、緻密な層となっている部分を指す。ス
キン層側を液体流路の壁面の一部とすることにより、発泡部材５００表面に気泡が滞留す
るのを抑制し、インクの供給不良や吐出不良を抑制することができる。
【００２８】
また、ヘッドケース２３０には、リザーバー形成基板８０上に設けられた駆動回路１１
０に対向する領域に厚さ方向に貫通した駆動回路保持部２３３が設けられており、外部配
線１１１は、駆動回路保持部２３３を挿通して駆動回路１１０と接続されている。
【００２９】
ヘッド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２２０が一体的に組み合わせられる。
【００３０】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、インク供給連通路２３１を介
してインクカートリッジからのインクを取り込み、リザーバー１００からノズル開口７１
に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路１１０からの記録信号に従い、各圧力発
生室６２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とにより、各圧力発生室６２内の圧力が高まりノズル開口７
１からインク滴が吐出する。
【００３１】
このように、圧力発生室６２の圧力変動に伴い、リザーバー１００内に圧力変動が生じ
るが、独立気泡の発泡部材５００が凹み（変形し）、圧力波のエネルギーを吸収する。こ
れにより、複数の圧電素子３００を同時に駆動した場合の変位量と、複数の圧電素子３０
０から選択された１つの圧電素子３００を駆動した場合の変位量とで異なる、いわゆるク
ロストークが抑制されて、良好なインク吐出特性を有するものとすることができると共に
、インク吐出特性を均一化することができる。また、独立気泡の発泡部材５００は、外部
からリザーバーへ液体を導入する際に生じる圧力波のエネルギーも吸収することができる
。すなわち、独立気泡の発泡部材５００は、リザーバー１００に圧力変動が生じた際に圧
力波を吸収することができる。
【００３２】
発泡部材５００は、独立気泡からなることによりインクを実質的に吸収することなく、
また、圧力変動による変形量が非常に大きい。このため、圧力波のエネルギーを小面積で
効果的に吸収することができる。
【００３３】
発泡部材５００は、従来のフィルムや薄い金属板からなるコンプライアンス基板（コン
プライアンス部）と比較して、圧力に対する変形量が非常に大きいため、従来のコンプラ
イアンス部よりも小面積とすることができ、ヘッド２２０の小型化を実現することができ
る。また、従来のフィルムや薄い金属板からなるコンプライアンス基板を設ける場合と比
較して、独立気泡の発泡部材５００を設けるだけなので低コストで容易に製造することが
できるものである。
【００３４】
また、本実施形態では、ヘッドケース２３０の貫通部２３２に発泡部材５００を設ける
ようにしたため、従来と同様の液体流路の体積を確保しつつ、各圧力発生室の圧力変動に
伴う圧力波のエネルギーを吸収することができる。したがって、インクの供給量を十分に
確保できる。
【００３５】
また、貫通部２３２の形状は特に限定されないが、本実施形態では、図１に示すように
、圧力発生室６２が並設する方向に亘って貫通部２３２を設けたことにより、すべての圧
力発生室６２の圧力波のエネルギーを均一に吸収することができる。
【００３６】
ここで、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドの製造方法、具体的には、ヘッドケ
ース２３０の貫通部２３２に発泡部材５００を設ける方法について簡単に説明する。図３
〜５は、本実施形態のヘッドケース２３０の貫通部２３２に発泡部材５００を設ける方法
を示す断面図である。
【００３７】
例えば、図３に示すように、ヘッドケース２３０の貫通部２３２と長手方向の長さが同
一で幅方向厚さが厚い発泡部材５００Ａを、貫通部２３２に圧入することにより、ヘッド
ケース２３０の貫通部２３２に発泡部材５００を設けることができる。すなわち、図２に
示すように、貫通部２３２に発泡部材５００が固定されて、貫通部２３２が密封された状
態となる。なお、発泡部材５００Ａの表面に接着剤を塗布してから圧入してもよい。
【００３８】
また、図４に示すように、ヘッドケース２３０の貫通部２３２と長手方向の長さが同一
で幅方向厚さが図示しないリザーバー形成基板側に向かって漸小する発泡部材５００Ｂを
、貫通部２３２に圧入してもよい。すなわち、上面の面積が貫通部２３２の面積よりも大
きく且つ下面の面積が貫通部２３２の面積と略同一である発泡部材５００Ｂを圧入しても
よい。これにより、図２に示すように、貫通部２３２に発泡部材５００が固定されて、貫
通部２３２が密封された状態となる。なお、発泡部材５００Ｂの表面に接着剤を塗布して
から圧入してもよい。
【００３９】
また、発泡部材５００の材料として、混合されることにより発泡・硬化反応をするタイ
プの材料を用いて、ヘッドケース２３０の貫通部２３２に発泡部材５００を設けてもよい
。例えば、所定の基板上にヘッドケース２３０を固定し、図５に示すように、貫通部２３
２に２液混合型の発泡材料（例えば、２液混合型の発泡シリコーン材料；株式会社スリー
ボンド、平成３年９月２０日発行「スリーボンド・テクニカルニュース３５」参照）を注
入して、貫通部２３２において発泡・硬化反応させることにより、貫通部２３２に発泡部
材５００Ｃを設けることができる。
【００４０】
（実施形態２）
図６は、実施形態２に係る記録ヘッドの断面図である。実施形態１と同一作用を示す部
分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００４１】
図６に示すように、ヘッドケース２３０のリザーバー１００を構成する壁面の一部に凹
部２３５が設けられており、凹部２３５には発泡部材５０１が設けられている。すなわち
、リザーバー１００の壁面に設けられた凹部２３５には発泡部材５０１が設けられている
。これにより、リザーバー１００内に圧力変動が生じると、発泡部材５０１が厚さ方向に
凹み（変形し）、圧力波のエネルギーを吸収する。発泡部材５０１は、独立気泡からなる
ことによりインクを実質的に吸収することなく、また、圧力変動による変形量が非常に大
きい。このため、圧力波のエネルギーを小面積で効果的に吸収することができる。
【００４２】
また、本実施形態では、リザーバー１００の壁面の一部が、発泡部材５０１により構成
されるようにしたため、液体流路の体積を確保しつつ、各圧力発生室の圧力変動に伴う圧
力波のエネルギーを吸収することができる。ヘッドケース２３０の貫通部２３２に発泡部
材５００を設けるようにしたため、従来と同様の液体流路の体積を確保しつつ、各圧力発
生室の圧力変動に伴う圧力波のエネルギーを吸収することができる。したがって、インク
の供給量を十分に確保できる。
【００４３】
（実施形態３）
図７は、実施形態３に係る記録ヘッドの断面図である。実施形態１と同一作用を示す部
分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００４４】
図７に示すように、リザーバー形成基板８０の壁面には、発泡部材５０２が設けられて
いる。このように、発泡部材５０２を液体流路（本実施形態ではリザーバー１００）に設
けることにより、リザーバー１００内に圧力変動が生じると、発泡部材５０２が厚さ方向
に凹み（変形し）、圧力波のエネルギーを吸収する。発泡部材５０２は、独立気泡からな
ることによりインクを実質的に吸収することなく、また、圧力変動による変形量が非常に
大きい。このため、圧力波のエネルギーを小面積で効果的に吸収することができる。本実
施形態では、発泡部材５０２に各圧力発生室の圧力変動に伴う圧力波が直接あたり、また
、外部からリザーバー１００へ液体を導入する際に生じる圧力波が直接あたるため、圧力
波のエネルギーをさらに効率よく吸収することができる。
【００４５】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態を説明したが、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。例えば、ヘッドケース２３０の貫通部の形状は実施形態１〜３の形状に
限定されるものではない。例えば、図８に示すように、貫通部２３２Ａは、所定の位置か
らリザーバー形成基板８０側に向かって面積が漸大する形状となっていてもよい。この場
合は、例えば、貫通部２３２Ａのリザーバー１００側の面積と略同一の表面を有する発泡
部材５０３を圧入することにより、発泡部材５０３を貫通部２３２Ａに固定することがで
きる。
【００４６】
また、ヘッドケース２３０の貫通部に発泡部材を設ける場合は、ヘッドケースのリザー
バー形成基板８０とは反対側の面に、液漏れを確実に防止するために、シール部材を設け
てもよい。
【００４７】
上述した実施形態では、リザーバー１００に独立気泡の発泡部材を設けたが、例えば、
本実施形態に例示した液体流路以外の他の液体流路が存在する場合は、かかる液体流路に
発泡部材を設けることもできる。
【００４８】
これら各実施形態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９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。
【００４９】
図９に示すように、インクジェット式記録ヘッド２２０を有する記録ヘッドユニット１
Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けら
れ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂ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に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット
１Ａ及び１Ｂ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。
【００５０】
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１Ａ及び１Ｂ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に巻き掛けられて搬送されるようになって
いる。
【００５１】
図９に示す例では、インクジェット式記録ヘッドユニット１Ａ、１Ｂは、それぞれ１つ
のインクジェット式記録ヘッド２２０を有するものとしたが、特にこれに限定されず、例
えば、１つのインクジェット式記録ヘッドユニット１Ａ又は１Ｂが２以上のインクジェッ
ト式記録ヘッドを有するようにしてもよい。
【００５２】
さらに、上述の実施形態では、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッド２２０
を例示して本発明を説明したが、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】
【００５３】
６２  圧力発生室、  ６４  供給路、  ７１  ノズル開口、  １００  リザーバー、  
２２０  インクジェット式記録ヘッド、  ２３０  ヘッドケース、  ２３１  インク供給
連通路、  ２３２  貫通部、  ３００  圧電素子、  ５００，５０１，５０２，５０３  
発泡部材
【図１】
2011156814.tif 000003
【図２】
2011156814.tif 000004
【図３】
2011156814.tif 000005
【図４】
2011156814.tif 000006
【図５】
2011156814.tif 000007
【図６】
2011156814.tif 000008
【図７】
2011156814.tif 000009
【図８】
2011156814.tif 000010
【図９】
2011156814.tif 000011