(57)【要約】【課題】  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ユニット及び液体噴射装置を提供する。【解決手段】  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高抵抗材料で形成されたノズルプレート３１に形成されたノズル開口３０を介して液滴を噴射する複数個の液体噴射ヘッド２０を備える液体噴射ヘッドユニット１であって、前記液体噴射ヘッド２０を一体的に支持している絶縁材料で形成されるとともに、各液体噴射ヘッド２０に液体をそれぞれ供給するためのインク導入路１４を内部に有し、前記各インク導入路１４の内周面を含め、表面全体に金属メッキ層１３が形成されたホルダヘッド１０を有し、金属メッキ層１３を介して接地されている。【選択図】図４
2011189604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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高抵抗材料で形成されたノズ
ルプレートに形成されたノズル開口を介して液滴を噴射する複数個の液体噴射ヘッドを備
える液体噴射ヘッドユニットであって、
前記液体噴射ヘッドを一体的に支持している絶縁材料で形成されるとともに、前記各液
体噴射ヘッドに液体をそれぞれ供給する流通路を内部に有し、前記各流通路の内周面を含
め、表面全体に金属メッキ層が形成された流路形成部材を有し、前記金属メッキ層を介し
て接地されていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
【請求項２】
請求項１に記載する液体噴射ヘッドユニットにおいて、
前記流路形成部材は、前記金属メッキ層が導電性のキャリッジに接触するように前記キ
ャリッジに載置して液体噴射装置に搭載されるように構成したことを特徴とする液体噴射
ヘッドユニット。
【請求項３】
請求項１に記載する液体噴射ヘッドユニットにおいて、
前記流路形成部材に締結するネジを介して導線が接続され、該導線が接地されているこ
とを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項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】
本発明は液体噴射ヘッドユニット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ユニットだけ
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ユニットにお
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】
【００１０】
上記課題を解決する本発明の態様は、圧力発生手段により圧力発生室内に圧力変動を生
じさせて高抵抗材料で形成されたノズルプレートに形成されたノズル開口を介して液滴を
噴射する複数個の液体噴射ヘッドを備える液体噴射ヘッドユニットであって、前記液体噴
射ヘッドを一体的に支持している絶縁材料で形成されるとともに、前記各液体噴射ヘッド
に液体をそれぞれ供給する流通路を内部に有し、前記各流通路の内周面を含め、表面全体
に金属メッキ層が形成された流路形成部材を有し、前記金属メッキ層を介して接地されて
いることを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
本態様によれば、流通路内に充填されている液体が、金属メッキ層に接触するので、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。すな
わち、複数の記録ヘッドにそれぞれ分配される液体の流路である流通路の液体を介して各
記録ヘッドに供給されるインクを纏めてＧＮＤ電位とすることができる。ここで、金属メ
ッキ層は流路形成部材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、接地抵抗も可及的に小さくすることができる。
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。
【００１１】
さらに流通路の液体は流通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。
【００１２】
ここで、前記流路形成部材は、前記金属メッキ層が導電性のキャリッジに接触するよう
に前記キャリッジに載置して液体噴射装置に搭載されるように構成するのが好ましい。こ
の場合には、流路形成部材をキャリッジに載置させることで自動的に前記インクをＧＮＤ
電位とすることができる。また、前記流路形成部材に締結するネジを介して導線が接続さ
れ、該導線が接地されていても良い。既存の流路形成部材でも、通常締結用のネジを締め
込む構造となっているので、このネジを利用することで簡単に所定の接地を行うことがで
きる。
【００１３】
本発明の他の態様は、上述の如き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。
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、ノズルプレート等の破損といった問題を防止することができ、
信頼性を向上させ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】
【００１４】
【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】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
ホルダヘッド１０は、絶縁材料である、例えば樹脂材料で形成され、インクカートリッ
ジ（図示せず）がそれぞれ装着されるカートリッジ装着部１１を有する。ここで、ホルダ
ヘッド１０には、その内部に形成されたインク導入路（図２には図示せず）も含め、全体
に金属メッキ層１３（図４参照）が形成されている。かかるホルダヘッド１０の詳細な構
成に関しては後に詳述する。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。これらのインク供給針１２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に連通されている。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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５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。
【００２５】
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開口
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のノズル開口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。
【００２６】
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の下電極膜３３及び上電極膜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になっている。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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２４〜２６やノズルプレー
ト３１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。
【００３１】
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。
【００３２】
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、上電極膜３５からこの貫通部４６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。
【００３３】
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
開口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。
【００３４】
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に供給するインク導入路４７が設けられている。またヘッドケース２２には、第
２及び第３の流路形成基板２５，２６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。ヘッドケース２２はホルダヘッド１０に
取り付けられてキャリッジ（図示せず）等に搭載される。
【００３５】
本実施形態においては、ホルダヘッド１０が複数個の記録ヘッド２０を一体的に支持し
ている絶縁材料で形成された流路形成部材となっており、内部に形成されてインク供給針
１２とインク導入路４７とを連通するインク導入路１４を有している。そして、前述の如
く、インク導入路１４も含め、全体の表面に金属メッキ層１３が形成されている。かかる
金属メッキ層１３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。ホルダヘッド１０はそのフランジ部１５を介して導電部材であ
るキャリッジ３（図１参照）に取付けてある。ここでキャリッジ３の表面にはフランジ部
１５の金属メッキ層１３を当接させてある。この結果、インク導入路１４内の導電性のイ
ンクは、金属メッキ層１３、キャリッジ３を介して装置本体４（図１参照）に接地され、
接地電位となる。かくして、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。
【００３６】
このように、本実施形態によれば、導電部材であるキャリッジ３に複数の記録ヘッド本
体２１を一体化したヘッドユニットを、ホルダヘッド１０を介して載置するだけで金属メ
ッキ層１３を介して自動的にインクをＧＮＤ電位とすることができ、この結果ノズルプレ
ート３１における静電気に起因する放電の悪影響を良好に除去することができる。
【００３７】
一方、記録ヘッドの種類によってはキャリッジ３を有しないものもあるが、この場合に
は、例えばヘッドケース２２をホルダヘッド１０に取付ける際のネジを利用して導線を共
締めにより取付け、この導線を接地するようにすれば良い。ネジを介して導線を金属メッ
キ層１３に電気的に接触させることができるからである。
【００３８】
本実施形態によれば、何れにしても複数の記録ヘッド２０にそれぞれ分配されるインク
の流路であるインク導入路１４のインクを介して各記録ヘッド２０に供給されるインクを
纏めてＧＮＤ電位とすることができる。
【００３９】
また、インク導入路１４のインクはインク導入路１４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１３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。かくして、気
泡の発生防止にも資することができる。
【００４０】
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。
【００４１】
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】
【００４２】
１０  ホルダヘッド、１３  メッキ層、１４  インク導入路、２０  記録ヘッド、  ２
１  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
【図１】
2011189604.tif 000003
【図２】
2011189604.tif 000004
【図３】
2011189604.tif 000005
【図４】
2011189604.tif 000006
【図５】
2011189604.tif 000007