(57)【要約】【課題】絶縁材料からなるノズルプレートを有する液体噴射ヘッドを具備していても静電気の悪影響を抑制することができる液体噴射ヘッドを提供する。【解決手段】ノズル開口３０を有するとともに高絶縁材料で形成されたノズルプレート３１と、圧電素子３６により圧力発生室２３内に圧力変動を生じさせて前記ノズル開口を介して液滴を噴射する記録ヘッド本体２１と、該記録ヘッド本体２１上に固定された絶縁材料からなり記録ヘッド本体２１に前記液体を供給するためのインク導入路４７を有するヘッドケース２２とで構成される液体噴射ヘッド１であって、ヘッドケース２２には、その内部に形成されたインク導入路４７の内周面を含め、表面全体に金属メッキ層５５が形成されている。【選択図】図４
2011189605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル開口を有するとともに高絶縁材料で形成されたノズルプレートと、圧力発生手段
により圧力発生室内に圧力変動を生じさせて前記ノズル開口を介して液滴を噴射する液体
噴射ヘッド本体と、該液体噴射ヘッド本体上に固定された絶縁材料からなり前記液体噴射
ヘッド本体に前記液体を供給する流路を有するヘッドケースとで構成される液体噴射ヘッ
ドであって、
前記ヘッドケースには、その内部に形成された流路の内周面を含め、表面全体に金属メ
ッキ層が形成さ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に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記ヘッド本体は導電部材である固定板に前記ノズルプレートを介して固定されており
、前記金属メッキ層と前記固定板とが導電性のペーストで接続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１又は請求項２に記載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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特に、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、この振動板上に設けられた圧電素子の変位によりノズル開
口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドのノズルプレートを高抵抗部材
で形成したものに適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧電素子や発熱素子等の圧力発生手段によって液体に圧力を付与することで
、ノズルから液滴を吐出する液体噴射ヘッドが知られており、その代表例としては、ノズ
ルからインク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。このようなインク
ジェット式記録ヘッドとしては、例えば、圧力発生室が形成された流路形成基板に、ノズ
ル開口が穿設されたノズルプレート等が接合されたものがある（例えば、特許文献１参照
）。また、このようなインクジェット式記録ヘッドは、ヘッドケースに固定されると共に
、固定板に位置決め固定されてインクジェット式記録ヘッドユニットが構成される（例え
ば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、特許文献１にも記載されているように、インクジェット式記録ヘッドにおいて
は、一般的に、流路形成基板はシリコン単結晶基板で形成され、ノズルプレートは、例え
ば、ステンレス鋼等の金属材料で形成されている。そして、このように流路形成基板とノ
ズルプレートとは、それらの材料が異なると、製造過程における加熱等によって線膨張係
数の違いに起因する反りが生じてしまう虞がある。この反りが大きくなると流路形成基板
に割れが生じてしまう虞もある。このような問題を防止するために、ノズルプレートを流
路形成基板と同じようにシリコン単結晶基板で形成することも考えられている。
【０００４】
ところで、印刷時には、紙等の記録媒体に帯電した静電気によってノズル部分で放電を
生起する虞がある。かかる放電を生起した場合には、１）ノズルプレートの表面にクラッ
クを生起する、２）ノズル開口のエッジ部分が欠ける、３）放電電流に起因してアクチュ
エーターが破損される、４）放電電流に起因してＩＣが破損される等の不都合を生起する
。
【０００５】
特許文献１に記載されているようにノズルプレートがステンレス鋼等の金属材料で形成
されている場合には、このような問題を解決するために、例えば、この固定板を金属材料
等の導電材料で形成して固定板を介してノズルプレートを接地させていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−０９６４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、流路形成基板の反り防止等のためにノズルプレートをシリコン単結晶基
板で形成すると、上述のように固定板を介してノズルプレートを接地することができない
という問題がある。すなわち、シリコン単結晶基板からなるノズルプレートは、その表面
に酸化膜が形成されてしまうため導電性が確保されず、固定板を介して接地することがで
きず上述した印刷時に生じる静電気の悪影響を防止できないという問題がある。
【０００８】
なお、このような問題は、インクを噴射するインクジェット式記録ヘッドだけではなく
、絶縁材料からなるノズルプレートを具備する他の液体噴射ヘッドにおいても同様に存在
する。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高抵抗部材からなるノズルプ
レートを有する液体噴射ヘッドを具備していても静電気の悪影響を抑制することができる
液体噴射ヘッド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】
【００１０】
上記課題を解決する本発明の態様は、ノズル開口を有するとともに高絶縁材料で形成さ
れたノズルプレートと、圧力発生手段により圧力発生室内に圧力変動を生じさせて前記ノ
ズル開口を介して液滴を噴射する液体噴射ヘッド本体と、該液体噴射ヘッド本体上に固定
された絶縁材料からなり前記液体噴射ヘッド本体に前記液体を供給する流路を有するヘッ
ドケースとで構成される液体噴射ヘッドであって、前記ヘッドケースには、その内部に形
成された流路の内周面を含め、表面全体に金属メッキ層が形成されていることを特徴とす
る液体噴射ヘッドにある。
本態様によれば、流路内に充填されている液体が、金属メッキ層に接触しているので、
この金属メッキ層を介して当該液体噴射ヘッド内のインクを接地させることができる。こ
こで、金属メッキ層はヘッドケースの全面に形成されており、その分大面積の同電位面と
なっているので、接地抵抗も大幅に小さくすることができる。
【００１１】
この結果、合理的な接地構造を構成することができるばかりでなく、実質的に絶縁され
たノズルプレートに静電気に起因する放電が発生した場合でも、その放電電流は液体を介
してＧＮＤに逃げるので、ノズルプレート等を損傷させたり、例えば駆動ＩＣ等の電子部
品を破損させるという不都合を未然に防止し得る。
【００１２】
さらに流路内の液体は流路に形成されたコーティング層としても機能する金属メッキ層
で蒸発が抑制される結果、その粘度が高くなることを未然に防止し得るばかりでなく、外
部からの気体（空気）の侵入も防止されるので、気泡の発生防止にも資することができる
。
【００１３】
ここで、前記ヘッド本体は導電部材である固定板に前記ノズルプレートを介して固定さ
れており、前記金属メッキ層と前記固定板とが導電性のペーストで接続されていることが
望ましい。この場合には、金属メッキ層に別途導線等を接続することなく、通常接地電位
に保持される固定板を介して前記液体の電位をＧＮＤに維持することができる結果、接地
構造を簡潔に構成することができる。
【００１４】
また本発明は、上述の如き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。
かかる本発明では、ノズルプレートが絶縁材料で形成されている場合でも、静電気によ
る駆動ＩＣへの悪影響や、撥水膜に亀裂が入るといった問題を抑制することができ、信頼
性を向上した液体噴射装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態に係る記録装置の概略斜視図である。
【図２】一実施形態に係る記録ヘッドユニットの分解斜視図である。
【図３】一実施形態に係る記録ヘッドユニットの組立斜視図である。
【図４】一実施形態に係る記録ヘッドユニットの要部断面図である。
【図５】一実施形態に係る記録ヘッド本体の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装
置の概略斜視図である。
【００１７】
本実施形態の液体噴射装置は、例えば、インクジェット式記録装置であり、図１に示す
ように、インクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッドという）を有するインクジェッ
ト式記録ヘッドユニット（以下、記録ヘッドユニットという）１は、インク供給手段を構
成するインクカートリッジ２が着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１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。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１が搭載された
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上を搬送されるようになっている。
【００１８】
また、キャリッジ３のホームポジションに対応する位置、すなわち、キャリッジ軸５の
一方の端部近傍には、記録ヘッドユニット１のノズルが開口するノズル面を封止するキャ
ップ部材９が設けられている。このキャップ部材９は、記録ヘッドユニット１のノズル面
を封止することにより、記録ヘッドユニット１のノズル近傍のインクの乾燥を防止すると
共に、例えば、ノズルからインク滴を噴射させるフラッシング動作、あるいは、所定のタ
イミングで吸引手段によってキャップ部材９の内部を吸引してノズルからインク等を強制
的に排出させる吸引動作時等のインク受けとして機能するものである。
【００１９】
次に、液体噴射ヘッドユニットの一例であるインクジェット式記録ヘッドユニットの構
成について説明する。図２は、記録ヘッドユニットの一例を示す分解斜視図であり、図３
は、その組立斜視図である。
【００２０】
図２及び図３に示すように、記録ヘッドユニット１は、ホルダヘッド１０と、液体噴射
ヘッドの一例である記録ヘッド２０と、記録ヘッド２０のノズル面に接合されて記録ヘッ
ド２０が位置決め固定される固定板５０とを有する。
【００２１】
ホルダヘッド１０は、例えば、樹脂材料で形成され、インクカートリッジ（図示なし）
がそれぞれ装着されるカートリッジ装着部１１を有する。またカートリッジ装着部１１に
は、インクカートリッジに挿入されるインク供給針１２が固定されている。なお、図示し
ないが、これらのインク供給針１２には、各記録ヘッド２０にインクを供給するためのイ
ンク導入路が設けられている。
【００２２】
ホルダヘッド１０の底面には、所定間隔で位置決めされた複数（本実施形態では、４個
）の記録ヘッド２０が固定されて記録ヘッドユニット１が構成されている。各記録ヘッド
２０は各色のインクに対応してそれぞれ設けられている。また、各記録ヘッド２０は、固
定板５０に接着固定されることにより互いに位置決めされた状態で、ホルダヘッド１０の
底面に固定されている。固定板５０は導電部材で形成してある。
【００２３】
図４は、記録ヘッドユニットの要部を示す断面図であり、図５は記録ヘッド本体の平面
図である。
【００２４】
図４に示すように、本実施形態に係る記録ヘッドユニット１を構成する各記録ヘッド２
０は、インクジェット式記録ヘッド本体（以下、記録ヘッド本体）２１と、この記録ヘッ
ド本体２１上に接合されるヘッドケース２２とを備える。記録ヘッド本体２１は、圧力発
生室２３を含むインク流路が形成された絶縁材料からなる第１〜第３の流路形成基板２４
〜２６を有する。
【００２５】
第１の流路形成基板２４には、インク流路の一部を構成する複数の圧力発生室２３が形
成されている。例えば、本実施形態では、第１の流路形成基板２４には、図４に示すよう
に、圧力発生室２３がこの圧力発生室２３の幅方向（短手方向）に並設された列が２列形
成されている。また第１の流路形成基板２４には、各列の圧力発生室２３の長手方向外側
に、各圧力発生室２３の共通のインク室となるリザーバー２７を構成する第１のリザーバ
ー部２８と、この第１のリザーバー部２８と各圧力発生室２３とをそれぞれ繋ぐインク供
給路２９とが形成されている。
【００２６】
第１の流路形成基板２４の一方面側には各圧力発生室２３に対応する複数のノズル３０
が穿設されたノズルプレート３１が接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。
このノズルプレート３１は、第１〜第３の流路形成基板２４〜２６と同様に絶縁材料で形
成されている。なお、図示しないがノズルプレート３１のノズル３０が開口する面には撥
水膜が形成されており、これによりインクの付着が抑制されている。
【００２７】
第１の流路形成基板２４の他方面側には、例えば、酸化膜からなる弾性膜３２が形成さ
れている。そして、この弾性膜３２上には、下電極膜３３と、圧電体層３４と、上電極膜
３５とからなる圧電素子３６が各圧力発生室２３に対応して形成されている。また、各圧
電素子３６の上電極膜３５には、リード電極３７が接続されており、このリード電極３７
を介して圧電素子３６に選択的に電圧が印加されるようなっている。
【００２８】
第２の流路形成基板２５は、このような圧電素子３６が形成された第１の流路形成基板
２４の弾性膜３２側の面に接合されている。第２の流路形成基板２５には、各圧電素子３
６の列に対向する領域にそれぞれ圧電素子保持部３８が形成されており、各圧電素子３６
は、この圧電素子保持部３８内に収容されている。また第２の流路形成基板２５には、上
述したように第１の流路形成基板２４の各第１のリザーバー部２８のそれぞれに連通する
２つの第２のリザーバー部３９が形成されている。
【００２９】
さらに本実施形態では、この第２の流路形成基板２５上に、第３の流路形成基板２６が
接合されている。第３の流路形成基板２６には、各第２のリザーバー部３９のそれぞれに
連通する２つの第３のリザーバー部４０が形成されている。これらの第３のリザーバー部
４０は、本実施形態では、第２の流路形成基板２５に設けられた圧電素子保持部３８に対
向する部分まで連続的に形成されており、比較的大容量のインクを貯留可能に形成されて
いる。各リザーバー２７は、これら第１〜第３のリザーバー部２８、３９，４０によって
構成されており、各圧力発生室２３に供給する十分なインクを貯留する容積が確保されて
いる。
【００３０】
ここで、上述のように第１〜第３の流路形成基板２４〜２６は、絶縁材料からなる。例
えば、本実施形態では、第１〜第３の流路形成基板２４〜２６は、シリコン単結晶基板か
らなり、圧力発生室２３や、第１〜第３のリザーバー部２８，３９，４０等は、これら第
１〜第３の流路形成基板２４〜２６を異方性エッチングすることによって形成されている
。さらにノズルプレート３１も絶縁材料からなる。ノズルプレート３１は、第１〜第３の
流路形成基板２４〜２６とは線膨張が近似する材料で形成されていることが好ましく、本
実施形態では第１〜第３の流路形成基板２４〜２６と同一材料であるシリコン単結晶基板
によって形成されている。
【００３１】
なお、「第１〜第３の流路形成基板やノズルプレートが絶縁材料で形成されている」と
は、第１〜第３の流路形成基板やノズルプレートが絶縁性を有していることをいい、第１
〜第３の流路形成基板及びノズルプレートの全体が絶縁材料で形成されている場合だけで
なく、その表面のみが絶縁材料で形成されている構成も含まれる。例えば、本実施形態の
ようにシリコン単結晶基板からなる第１〜第３の流路形成基板やノズルプレートは、その
表面に自然酸化膜が形成されるため絶縁性を有している。
【００３２】
第３の流路形成基板２６上には、封止膜４１及び固定基板４２からなるシート板４３が
接合されている。封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料、例えば、ＰＰＳフィル
ム等からなり、この封止膜４１によって第３のリザーバー部４０の一方面が封止されてい
る。固定基板４２は、導電性を有し比較的硬質の材料、例えば、ＳＵＳ等で形成されてい
る。この固定基板４２の第３のリザーバー部４０に対向する領域は、厚さ方向に完全に除
去された開口部４４となっているため、第３のリザーバー部４０の一方面は可撓性を有す
る封止膜４１のみで封止されている。さらにシート板４３には、各リザーバー２７に連通
するインク導入口４５が形成されている。これらのインク導入口４５は、本実施形態では
、第３のリザーバー部４０の中央部側の端面近傍に配されている。
【００３３】
また第２及び第３の流路形成基板２５，２６及びシート板４３の中央部、すなわち、リ
ザーバー２７間に対応する部分には、これら第２及び第３の流路形成基板２５，２６及び
シート板４３を厚さ方向に貫通する貫通部４６が設けられている。本実施形態では、上述
したリード電極３７が、圧電素子３６の下電極膜３３及び上電極膜３５からこの貫通部４
６内まで延設されており、図示しないが、これらリード電極３７にＦＰＣ等からなる外部
配線が接続されている。この外部配線には駆動ＩＣが実装されており、各圧電素子３６は
この駆動ＩＣからの信号に基づいて駆動される。
【００３４】
そして、このような記録ヘッド本体２１が、複数個、本実施形態では４個、所定間隔で
互いに位置決めされた状態で固定板５０に固定されている。なお固定板５０には、ノズル
３０を露出する開口部５１が、例えば、各記録ヘッド本体２１に対応して設けられている
。また固定板５０の周縁部には、記録ヘッド本体２１の高さと同程度の側壁部５２が設け
られている。すなわち、本実施形態に係る固定板５０は、一方面側が開口する略箱形に形
成され、側壁部５２によって画成される凹部５３を有する（図２参照）。そして、各記録
ヘッド本体２１のノズルプレート３１は、固定板５０の凹部５３の底面に固定されている
。
【００３５】
また、このような記録ヘッド本体２１を構成するシート板４３上には、例えば、樹脂材
料等の絶縁材料からなるヘッドケース２２が接合されている。ヘッドケース２２には、イ
ンク導入口４５に連通してインクカートリッジ等のインク貯留手段からのインクをリザー
バー２７に供給する流路であるインク導入路４７が設けられている。さらに、インク導入
路４７も含め、ヘッドケース２２の全体の表面には、金属メッキ層５５が形成されている
。かかる金属メッキ層５５は無電解メッキ法により、例えばニッケルを材料とすることに
より好適に形成することができる。かかる金属メッキ層５５は、導電性のペースト５６を
介して固定板５０と接続されている。この結果、金属メッキ層５５は固定板５０と同電位
になっている。また、固定板５０は装置本体４（図１参照）に接続する等によりＧＮＤ電
位となっている。さらに、ヘッドケース２２には、第２及び第３の流路形成基板２５，２
６及びシート板４３に設けられた貫通部４６に連通する配線保持孔４８が設けられており
、上述した外部配線は、この配線保持孔４８内に挿通された状態でリード電極３７と接続
されている。
【００３６】
かかる本実施形態の記録ヘッド２０においてはインク導入路４７内の導電性のインクは
、金属メッキ層５５、導電ペースト５６及び固定板５０を介して接地される。この結果、
ノズルプレート３１に静電気に起因する放電が発生した場合でも、その放電電流はインク
を介してＧＮＤに逃げるので、ノズルプレート３１等を損傷させたり、例えば駆動ＩＣ等
の電子部品を破損させるという不都合を未然に防止し得る。
【００３７】
また、本実施形態においてはインク導入路４７のインクはインク導入路４７に形成され
たコーティング層としても機能する金属メッキ層５５で蒸発が抑制される結果、その粘度
が高くなることを未然に防止し得るばかりでなく、外部からの気体（空気）の侵入も防止
されるので、気泡の発生防止にも資することができる構造となる。
【００３８】
なお、図４には一個の記録ヘッド本体２１及びヘッドケース２２を抽出して示している
が、他の各記録ヘッド本体２１及びヘッドケース２２も上記と全く同様の構成となってい
る。すなわち、金属メッキ層５５及び導電ペースト５６を有するものとなっている。
【００３９】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述したものに限定されるものではな
い。上述した実施形態では、圧力発生室内の液体に圧力を付与する圧力発生手段として、
撓み振動型の圧電素子を例示したが、圧力発生手段は、特に限定されず、例えば、圧電材
料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電素子であって
もよいし、発熱素子等であってもよい。
【００４０】
また上述の実施形態では、インク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッド及びインク
ジェット式記録装置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及び
それを具備する液体噴射装置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】
【００４１】
２０  記録ヘッド、  ２１  記録ヘッド本体、  ２２  ヘッドケース、  ２３  圧力発
生室、  ２４  第１の流路形成基板、  ２５  第２の流路形成基板、  ２６  第３の流路
形成基板、  ２７  リザーバー、  ２８  第１のリザーバー部、  ２９  インク供給路、
３０  ノズル、  ３１  ノズルプレート、  ３６  圧電素子、  ３９  第２のリザーバ
ー部、  ４０  第３のリザーバー部、  ４４  開口部、  ４５  インク導入口、  ４７  
インク導入路、  ５０  固定板、  ５５  金属メッキ層、  ５６  導電ペースト
【図１】
2011189605.tif 000003
【図２】
2011189605.tif 000004
【図３】
2011189605.tif 000005
【図４】
2011189605.tif 000006
【図５】
2011189605.tif 000007