(57)【要約】【課題】簡易に製造可能であって、良好なインク吐出特性を得られるインクジェット式記録ヘッド、及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明のインクジェット式記録ヘッドＨは、インクを貯蔵する空間１２が形成されたインク室形成体１１と、前記空間１２と連通する複数の流路５が形成された流路形成体１３と、前記流路５を介して供給されるインクを吐出するオリフィスプレート１５と、を備えた本体部１０と、前記流路５内のインクを加圧する加圧部２１、２２と、を備えたインクジェット記録ヘッドＨにおいて、前記インク室形成体１１と流路形成体１３の境界面には、前記インク室形成体１１の空間１２を形成する壁部１１ａにより当該流路５の一部が遮蔽されてなる絞り部６が形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを貯蔵する空間が形成されたインク室形成体と、前記空間と連通する複数の流路が形成された流路形成体と、前記流路を介して供給されるインクを吐出するオリフィスプレートと、を備えた本体部と、前記流路内のインクを加圧する加圧部と、を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記インク室形成体と流路形成体の境界面には、前記インク室形成体の空間を形成する壁部により当該流路の一部が遮蔽されてなる絞り部が形成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】
前記本体部はガラス材料で構成され、
前記インク室形成体と流路形成体、及び流路形成体とオリフィスプレートは、それぞれが加熱接合により接合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】
前記ガラス材料は、石英ガラスであることを特徴とする請求項１、又は２に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項４】
前記流路は、直線状に形成された孔部を繋ぎ合わせることで構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項５】
インクを貯蔵する空間を有するインク室形成体を形成する工程と、
前記空間と連通する複数の流路を有する流路形成体を形成する工程と、
前記流路を介して供給されるインクを吐出する孔部を有するオリフィスプレートを形成する工程と、
前記空間と前記流路が連通し、当該流路の一部を前記インク室形成体の空間を形成する壁部により遮蔽するようにして前記流路形成体上に前記インク室形成体を接合する工程と、
前記流路と孔部が連通するようにして前記流路形成体の下端面に前記オリフィスプレートを接合する工程と、
前記流路形成体に前記流路内のインクを加圧する加圧体を設ける工程と、
を備えたことを特長とするインクジェット式記録ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ等で用いられるインクジェット式記録ヘッド等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、インクジェット式記録ヘッドは、一例として、複数枚の金属製薄板を積み重ねて拡散接合することによって製造されることが知られている。
【０００３】
このようなインクジェット式記録ヘッドは、例えば、インクを貯蔵するインク室と、インク室と連通する複数の個別インク室と、個別インク室内のインクを吐出するためのノズル孔を有するオリフィスプレートと、を備えている。また、個別インク室の一部を振動板で構成し、その振動板を圧電素子により変形させて当該個別インク室内のインクを加圧し、当該ノズル孔からインク液を吐出させるようになっている。
【０００４】
また、近年の高解像度化に伴い、個別インク室、並びにノズル孔を高密度に配置することにより、振動板から発生された振動の残留分が、インクを通じ隣接の個別インク室に波及し、各ノズルにおいて所定の吐出量を得られなくなる現象である「クロストーク」が発生する。このようなクロストークに対応するインクジェット式記録ヘッドとしては、共通インク室から個別インク室への流入経路を絞ることで、良好なインク吐出特性が得られることが従来から知られている（特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２４０２９５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、一般的なインクジェット式記録ヘッドの流路は複雑な形状をしていることもあり、流路に絞りを形成するには複雑な加工技術を有する。
【０００７】
また、複数枚の金属製薄板を積み重ねる方式により製造されたインクジェット式記録ヘッドは、積層ずれを伴い、良好なインク吐出特性を得られにくいなどの不具合が生じる場合がある。
【０００８】
さらに、インクジェット式記録ヘッドを構成する部材に金属材料を用いると、昨今様々なインクが開発されていることもあり、金属材料と化学反応を起こしてしまい吐出に影響を与えるインクもあることから金属材料以外の材質を用いる必要がある。
【０００９】
本発明は、このような問題の解消を一つの課題とし、その目的の一例は、簡易に製造可能であって、良好なインク吐出特性を得られるインクジェット式記録ヘッド、及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッドは、インクを貯蔵する空間が形成されたインク室形成体と、前記空間と連通する複数の流路が形成された流路形成体と、前記流路を介して供給されるインクを吐出するオリフィスプレートと、を備えた本体部と、前記流路内のインクを加圧する加圧部と、を備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、前記インク室形成体と流路形成体の境界面には、前記インク室形成体の空間を形成する壁部により当該流路の一部が遮蔽されてなる絞り部が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、クロストークに対応した絞り部が形成されていることから良好なインク吐出特性が得られ、高解像度対応のインクジェット式記録ヘッドに対応可能である。また、インク室形成体と流路形成体の境界面に絞り部を形成することで、当該絞り部を容易な機械加工により製造することができるので、製造コストを低減することが可能である。
【００１２】
また、請求項２に記載のインクジェット式記録ヘッドは、請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記本体部はガラス材料で構成され、前記インク室形成体と流路形成体、及び流路形成体とオリフィスプレートは、それぞれが加熱接合により接合されていることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、本体部がガラス材料で構成されているので、インクとの化学反応が発生せず、更にクロストークに対応した絞り部が形成されていることから良好なインク吐出特性が得られ、高解像度対応のインクジェット式記録ヘッドに対応可能である。また、同種材料を用いて加熱接合により本体部を製造しているため、異種材料による接合界面での剥離や、接着剤を用いることによる流路への接着剤の混入なども発生せずに、高品質で信頼性の高いインクジェット式記録ヘッドを容易に製造することが可能である。
【００１４】
また、請求項３に記載のインクジェット式記録ヘッドは、請求項１又は２に記載のインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記ガラス材料は、石英ガラスであることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、更に加工性や接合性の点で優れているので、高品質で信頼性の高いインクジェット式記録ヘッドを容易に製造することが可能である。
【００１６】
また、請求項４に記載のインクジェット式記録ヘッドは、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記流路は、直線状に形成された孔部を繋ぎ合わせることで構成されていることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、流路を容易に形成することができるので、高品質で信頼性の高いインクジェット式記録ヘッドを容易に製造することが可能である。
【００１８】
また、請求項５に記載のインクジェット式記録ヘッドの製造方法は、インクを貯蔵する空間を有するインク室形成体を形成する工程と、前記空間と連通する複数の流路を有する流路形成体を形成する工程と、前記流路を介して供給されるインクを吐出する孔部を有するオリフィスプレートを形成する工程と、前記空間と前記流路が連通し、当該流路の一部を前記インク室形成体の空間を形成する壁部により遮蔽するようにして前記流路形成体上に前記インク室形成体を接合する工程と、前記流路と孔部が連通するようにして前記流路形成体の下端面に前記オリフィスプレートを接合する工程と、前記流路形成体に前記流路内のインクを加圧する加圧体を設ける工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
このような製法により製造されたインクジェット記録ヘッドによれば、クロストークに対応した絞り部が形成されていることから良好なインク吐出特性が得られ、高解像度対応のインクジェット式記録ヘッドに対応可能である。また、インク室形成体と流路形成体の境界面に絞り部を形成することで、当該絞り部を容易な機械加工により製造することができるので、製造コストを低減することが可能である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、インクとの化学反応が発生せず、良好なインク吐出特性が得られ、高解像度対応のインクジェット式記録ヘッドに対応可能である。また、高品質で信頼性の高いインクジェット式記録ヘッドを容易に製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のインクジェット式記録ヘッドの外観構成図である。
【図２】インクジェット式記録ヘッドの本体部を示す部分分解斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図３のＸ部分を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本願の最良の実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は本発明のインクジェット式記録ヘッドの外観構成図、図２はインクジェット式記録ヘッドの本体部を示す部分分解斜視図、図３は図１のＡ−Ａ断面図、図４は図３のＸ部分を示す拡大図である。
【００２３】
図１、及び図２に示すように、このインクジェット式記録ヘッドＨは、インクを貯蔵するインク室２と、インクを吐出する吐出口４と、この吐出口４にインク室２のインクを供給するための流路５と、が形成されたガラス製の本体部１０と、当該流路５内のインクを加圧し、流路５内に圧力変化を生じさせるための加圧部２０と、備える。
【００２４】
図２に示すように、本体部１０は、所定領域の空間１２が形成されたインク室形成体１１と、この空間１２と連通する前記流路５が形成された流路形成体１３と、当該流路５と連通する前記吐出口４を有する孔部１５ａが形成されたオリフィスプレート１５と、を備えている。なお、空間１２は、使用時にインクが充填されるインク室２として機能する。
【００２５】
これら本体部１０を構成するインク室形成体１１、流路形成体１３、及びオリフィスプレート１５は、同種材料のガラス製で構成され、互いに加熱によって接合されている。また、本体部１０を構成するガラスには、パイレックス（登録商標）、テンパックスなどの硼珪酸（耐熱）ガラスなどが挙げられるが、石英ガラスが用いられることが好ましい。
【００２６】
本体部１０を同種材料で構成したのは、例えば異種材料（例えば、Ｓｉ（シリコン）とガラス）を用いることで長期間の使用により接合面が剥離する点を考慮したからである。また、材料としてガラス製を用いたのは、例えば、ステンレス（SUS304、SUS430など）などの金属材料を採用した場合にインクとの化学反応により吐出に影響を及ぼす場合があることを考慮した点、ガラス特有の性質を用いて接着剤などを使用しないで接合可能な点、線膨張係数が低いため変形が生じにくい点などからである。また、ガラス材のうち石英ガラスを特に好ましいとしたのは、加工性や接合性の点で優れているからである。
【００２７】
図２及び図３に示すように、インク室形成体１１には、下端面に開口１２ａを有する空間１２が機械加工等により形成されている。
【００２８】
また、この空間１２と連絡するように流路形成体１３には複数の流路５が形成されており、各流路５の開口部５ａが前記流路形成体１３の上端面の長手方向に一列に並んで形成されている。そして、この開口部５ａが空間１２と連通するように、インク室形成体１１が流路形成体１３上に接合されている。
【００２９】
各流路５は、図３に示すように、流路形成体１３の上面から側面に向かって斜め直線状に形成され、さらに側面から下面に向かって斜め直線状に形成されている。また、流路形成体１３の側面には、流路５の一部として機能する溝１３ａが形成されており、この側面には振動板２１が設けられることで流路５を構成する。
【００３０】
また、この振動板２１の背面には圧電素子２２が設けられ、その背面にはＦＰＣ基板２３が設けられる。そして、振動板２１を圧電素子２２により変形させることで流路５内のインクを加圧可能となっている。なお、本実施形態の振動板２１、圧電素子２２は、本願の加圧部２０として機能する。
【００３１】
また、図３及び図４に示すように、流路５には、クロストークの防止などの観点から流路５の一部を狭めるようにしてなる絞り部６が形成されている。当該絞り部６は、インク室形成体１１と流路形成体１３の境界面に設けられる。この絞り部６は、インク室形成体１１の一部（空間１２を形成する壁部１１ａ）が流路形成体１３の上面に形成された流路５の開口部５ａの一部を遮蔽するようにしてインク室形成体１１が流路形成体１３上に配置されることで形成される。
【００３２】
なお、例えば、絞り部６は約５０μｍに形成されるため、一般の機械加工ではその加工が困難であるが、本実施形態では、インク室形成体１１と流路形成体１３とを接合する過程において、インク室形成体１１と流路形成体１３との境界面にその絞り部６を形成するため、容易に絞り部６を形成することが可能である。
【００３３】
また、図２に示すように、オリフィスプレート１５には、上記流路５と連絡するように複数の孔部１５ａが、長手方向に一列に並んで形成されている。この孔部１５ａは、内部がオリフィス状に形成されており、当該オリフィスプレート１５の下端面に貫通して、インクの吐出口４として機能するように形成されている。そして、当該孔部１５ａが流路５と連通するようにして、オリフィスプレート１５が流路形成体１３の下端面に接合されている。
【００３４】
ここで、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法について図２及び図３を用いて説明する。
【００３５】
まず、図２及び図３に示すように、インク室形成体１１として機能するガラス製の直方体状のブロックの一端面にインク室２として機能する空間１２を機械加工により形成する。
【００３６】
また、図２及び図３に示すように、流路形成体１３として機能するガラス製の直方体状のブロックに直線状の孔部１３ｂ、１３ｃを形成し、それらを繋ぎ合わせることで構成される流路５を機械加工により形成する。具体的には、ブロックの一側面の上下方向に所定の幅で溝１３ａを形成した後、ブロックの上端面の所定位置から溝１３ａの一端へと連絡する所定の径（例えば、約３００μ）の孔部１３ｂを形成するとともに、ブロックの下端面の所定位置から溝１３ａの他端へと連絡する所定の径（例えば、約３００μ）の孔部１３ｃを形成する。
【００３７】
また、オリフィスプレート１５として機能するガラス製の基板にオリフィス状の孔部１５ａを機械加工により形成する。
【００３８】
次に、流路形成体１３上にインク室形成体１１を真空状態で加温（約１０００℃）して流路形成体１３上にインク室形成体１１を接合する。このとき、流路形成体１３とインク室形成体１１とが接触する（張り合わされる）面を研磨することでより強固に接合できる。このとき、インク室形成体１１の一部によって流路形成体１３の上面に形成された流路５の開口部５ａの一部を遮蔽するようにして流路形成体１３上にインク室形成体１１を接合する。このようにすれば、容易に流路５に絞り部６を形成することができ、オリフィスプレート１５の各孔部１５ａからのインクの吐出量を安定させることが可能である。
【００３９】
また、流路形成体１３の下端面にオリフィスプレート１５を上記同様に真空状態で加温して接合し、さらに、図２及び図３に示すように、流路形成体１３の一側面に形成された溝１５ａを塞ぐようにして振動板２１を接着し、その背面に圧電素子２２、及びＦＰＣ基板２３を接着してインクジェット式記録ヘッドＨを製造する。
【００４０】
以上に説明したように、本実施形態のインクジェット記録ヘッドＨは、インクを貯蔵する空間１２が形成されたインク室形成体１１と、前記空間１２と連通する複数の流路５が形成された流路形成体１３と、前記流路５を介して供給されるインクを吐出するオリフィスプレート１５と、を備えた本体部１０と、前記流路５内のインクを加圧し圧力変化を生じさせる加圧部２０（振動板２１や圧電素子２２等）と、を備えたインクジェット記録ヘッドＨにおいて、前記インク室形成体１１と流路形成体１３の境界面には、前記インク室形成体１１の空間１２を形成する壁部１１ａにより前記流路５の一部が遮蔽されてなる絞り部６が形成されている。また、前記本体部１０はガラス材料で構成され、前記インク室形成体１１と流路形成体１３、及び流路形成体１３とオリフィスプレート１５は、それぞれが加熱接合により接合されている。そして、インク室２から流路５へと供給されるインクが、振動板２１を圧電素子２２により変形させることで加圧されて、当該オリフィスプレート１５に形成された孔部４から吐出される。
【００４１】
このようなインクジェット記録ヘッドＨによれば、インクとの化学反応が発生せず、更にクロストークに対応した絞り部６が形成されていることから良好なインク吐出特性が得られ、高解像度対応のインクジェット式記録ヘッドに対応可能である。また、同種材料を用いて加熱接合により本体部１０を製造しているため、異種材料による接合界面での剥離や、接着剤を用いることによる流路５への接着剤の混入なども発生せずに、高品質で信頼性の高いインクジェット式記録ヘッドを容易に製造することが可能である。
【００４２】
なお、本願は本実施形態に限定されるものではなく、種々の形態にて実施することが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
Ｈ  インクジェット式記録ヘッド
５  流路
６  絞り部
１１  インク室形成体
１１ａ  壁部
１２  空間
１３  流路形成体
１５  オリフィスプレート
２１  振動板
２２  圧電素子
【図１】
2011073200.tif 000003
【図２】
2011073200.tif 000004
【図３】
2011073200.tif 000005
【図４】
2011073200.tif 000006