(57)【要約】【課題】製造工程を短縮した液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置を提供すること。【解決手段】弾性を有する第１及び第２封止シート１５、１６を介して積層されたノズル基板１１、インク室基板１２及び振動板１３を有し、ノズル基板１１及びインク室基板１２が第１封止シート１５に密接し、インク室基板１２及び振動板１３が第２封止シート１６に密接している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状体を吐出する吐出口が形成された液滴吐出ヘッドであって、
弾性を有する封止シートを介して積層された複数の基板を有し、
該基板が、前記封止シートに密接していることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記複数の基板を、積層方向の一方から他方に向けて押し付ける押付部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記基板と前記封止シートとが、負圧により互いに密接していることを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記基板と前記封止シートとが、磁力により互いに密接していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記基板と前記封止シートとが、静電力により互いに密接していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴吐出ヘッドは、吐出口から液状体を吐出するものであり、内部にインクタンクから吐出口にインクを供給するための流路が形成されている。一般に、このような液滴吐出ヘッドは、流路となる溝や孔などが形成された複数の基板を貼り合せることで形成されている。例えば、吐出口が形成されたノズル基板及び流路の一部を構成するインク室を形成するインク室基板や、インク室基板及びインク室内の容積を変化させる振動板は、接着層を介して貼り合わされている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２４０２７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の液滴吐出ヘッドにおいても、以下の課題が残されている。すなわち、塗布した接着剤の乾燥時間が長く、また接着剤の乾燥収縮によって接着界面に残留応力が発生し、そして接着層の層厚制御が困難であるという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、製造工程を短縮した液滴吐出ヘッド及び液滴吐出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】
【０００５】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明にかかる液滴吐出ヘッドは、液状体を吐出する吐出口が形成された液滴吐出ヘッドであって、弾性を有する封止シートを介して積層された複数の基板を有し、該基板が、前記封止シートに密接していることを特徴とする。
【０００６】
この発明では、封止シートを介して複数の基板を密接させることで、接着剤を用いなくても良好な封止性が得られ、製造工程の短縮化が図れる。また、封止シートを用いていることで、封止シートと基板との接触面に応力が発生せず、隣接する２つの基板間のギャップの制御も容易となる。すなわち、積層方向で隣接する２つの基板が弾性を有する封止シートを介して封止シートに密接するように積層されることで、基板と封止シートとが封止性よく積層され、２つの基板の間で良好な封止性が得られる。これにより、２つの基板を積層するときに接着剤を用いる必要がなくなり、接着剤の塗布や乾燥時間を省くことができる。
また、各基板を接着していないため、基板に不具合が生じたときに基板を個別に交換できる。
そして、各基板を接着剤により接着させる場合と比較して、基板に施す表面処理の選択性が向上する。すなわち、各基板を接着させる場合には接着剤に対するヌレ性を高める表面処理を施すことがあるが、封止シートに密接させる場合には基板に液状体に対するヌレ性を低くする表面処理を施すことができる。これにより、封止シートと基板との間から液状体が漏洩することを防止できる。
【０００７】
また、本発明にかかる液滴吐出ヘッドは、前記複数の基板を、積層方向の一方から他方に向けて押し付ける押付部材を備えることとしてもよい。
この発明では、各基板を積層方向で押し付けることにより、各基板を封止シートに密接させる。
【０００８】
また、本発明にかかる液滴吐出ヘッドは、前記基板と前記封止シートとが、負圧により互いに密接していることとしてもよい。
この発明では、負圧により基板と封止シートとを吸着させることで、各基板を封止シートに密接させる。
【０００９】
また、本発明にかかる液滴吐出ヘッドは、前記基板と前記封止シートとが、磁力により互いに密接していることとしてもよい。
この発明では、磁力による引力を用いて各基板を封止シートに密接させる。
【００１０】
また、本発明にかかる液滴吐出ヘッドは、前記基板と前記封止シートとが、静電力により互いに密接していることとしてもよい。
この発明では、静電力による引力を用いて各基板を封止シートに密接させる。
【００１１】
また、本発明にかかる液滴吐出装置は、上記記載の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする。
この発明では、上述と同様に、接着剤を用いなくても良好な封止性が得られ、製造工程の短縮化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明における液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置の一実施形態を、図面を用いて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。ここで、図１は、液滴吐出ヘッドの分解斜視図である。また、図１では、液滴吐出ヘッドを通常使用される状態とは上下逆に示している。
【００１３】
［液滴吐出ヘッド］
本実施形態における液滴吐出ヘッド１は、インク（液状体）を液滴状にしてノズルから吐出するものである。
そして、液滴吐出ヘッド１は、図１に示すように、ノズル基板（基板）１１と、インク室基板（基板）１２と、振動板（基板）１３と、圧電素子１４と、ノズル基板１１及びインク室基板１２の間に配置される第１封止シート（封止シート）１５と、インク室基板１２及び振動板１３の間に配置される第２封止シート（封止シート）１６と、これらを収容するケース１７とを備えている。
【００１４】
ノズル基板１１は、例えばＳＵＳなどのステンレス鋼で構成されており、ノズル基板１１を貫通する貫通孔であってインクの液滴を吐出する吐出口２１が複数配列して形成されている。
また、ノズル基板１１の表面には、インクに対するヌレ性を低くする撥水処理が施されている。
【００１５】
インク室基板１２は、第１封止シート１５を介してノズル基板１１と積層されている。そして、インク室基板１２は、例えばシリコンによって構成されており、異方性エッチングによって複数の貫通孔及びこの貫通孔の側壁から内部に向けてそれぞれ突出する隔壁２２が複数形成されている。複数の隔壁２２は、平面視でほぼ櫛歯状に形成されており、この貫通孔を区画している。
インク室基板１２に形成された貫通孔は、インク室基板１２とノズル基板１１と振動板１３とで囲まれることにより、複数のキャビティ２３と、インクカートリッジ（図示略）から供給されるインクを一時的に貯留するリザーバ２４と、複数のキャビティ２３のそれぞれとリザーバ２４とを接続する複数の供給口２５とが形成される。このキャビティ２３は、複数の吐出口２１に対応して複数並んで形成されている。これらキャビティ２３、リザーバ２４及び供給口２５により、インクを吐出口２１に供給する流路２６が構成される。
また、インク室基板１２の表面には、ノズル基板１１と同様に、インクに対するヌレ性を低くする撥水処理が施されている。
【００１６】
振動板１３は、インク室基板１２の一方の面に第２封止シート１６を介して対向配置されており、例えば厚さが１．０μｍのＳｉＯ２（二酸化シリコン）で構成されている。
また、振動板１３には、振動板１３を貫通してリザーバ２４に連通する連通孔３１が形成されている。この連通孔３１により、インクカートリッジからリザーバ２４内にインクが供給される。
そして、振動板１３の表面には、ノズル基板１１やインク室基板１２と同様に、インクに対するヌレ性を低くする撥水処理が施されている。
【００１７】
圧電素子１４は、振動板１３と後述するケースヘッド３５とによって挟持されることで振動板１３と接触しており、振動板１３のうち各キャビティ２３の中央部に対応して複数設けられている。そして、圧電素子１４は、振動板１３の上面に設けられた下部電極３２と、上部電極３３と、下部電極３２及び上部電極３３に挟持された圧電体膜３４とを備えている。また、下部電極３２は、例えばＰｔ（白金）で構成された膜とＩｒ（イリジウム）で構成された膜とを積層した構成となっている。そして、上部電極３３は、例えばＰｔやＩｒ、Ａｌ（アルミニウム）などの導電材料で構成されている。さらに、圧電体膜３４は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などの圧電材料で構成されている。
また、圧電素子１４は、圧電素子駆動回路（図示略）と電気的に接続されており、圧電素子駆動回路から供給される信号に基づいて作動（振動、変形）する構成となっている。すなわち、圧電素子１４は、それぞれ振動源（ヘッドアクチュエータ）として機能するものであり、自己の振動（撓み）に応じて振動板１３を振動させ（撓み）、キャビティ２３の内部圧力を瞬間的に高めるものである。
【００１８】
第１及び第２封止シート１５、１６は、それぞれ例えばシリコン樹脂やエラストマーなどの弾性を有する樹脂材料で構成されている。そして、第１及び第２封止シート１５、１６には、キャビティ２３、リザーバ２４及び供給口２５と対応して開口が形成されている。
【００１９】
ケース１７は、ケースヘッド３５と、ケースヘッド３５の開口部を覆うヘッドカバー（押付部材）３６とを備えている。
ケースヘッド３５は、ほぼ直方体の箱形状を有しており、内部にノズル基板１１とインク室基板１２と振動板１３と圧電素子１４と第１及び第２封止シート１５、１６とを収容する。
ヘッドカバー３６は、ケースヘッド３５に対して例えばネジなどによって固定されている。ここで、ヘッドカバー３６は、ケース１７内に収容されたノズル基板１１とインク室基板１２と振動板１３と圧電素子１４と第１及び第２封止シート１５、１６とをその積層方向に押し付けている。これにより、ノズル基板１１が第１封止シート１５に密接し、インク室基板１２が第１及び第２封止シート１５、１６にそれぞれ密接し、振動板１３が第２封止シート１６に密接している。なお、ヘッドカバー３６は、ケースヘッド３５内に収容されたノズル基板１１とインク室基板１２と振動板１３と圧電素子１４と第１及び第２封止シート１５、１６とをその積層方向に押し付けることができれば、ケースヘッド３５に接着固定されてもよい。
【００２０】
［液滴吐出装置］
以上のような液滴吐出ヘッド１は、図２に示すような液滴吐出装置１００に設けられる。この液滴吐出装置１００は、液滴吐出ヘッド１を備えるインクジェット式記録装置である。
液滴吐出ヘッド１は、インクカートリッジなど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おり、液滴吐出装置１００に搭載されている。液滴吐出ヘッドを有する記録ヘッドユニット１０１、１０２には、インク供給手段を構成するカートリッジ１０３、１０４が着脱可能に設けられている。そして、この記録ヘッドユニット１０１、１０２を搭載したキャリッジ１０５が装置本体１０６に取り付けられたキャリッジ軸１０７に軸方向で移動自在に取り付けられている。
【００２１】
記録ヘッドユニット１０１、１０２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。そして、駆動モータ１０８の駆動力が複数の歯車（図示略）及びタイミングベルト１０９を介してキャリッジ１０５に伝達されることで、記録ヘッドユニット１０１、１０２を搭載したキャリッジ１０５がキャリッジ軸１０７に沿って移動するようになっている。一方、装置本体１０６には、キャリッジ軸１０７に沿ってプラテン１１０が設けられており、給紙ローラ（図示略）などにより給紙された紙などの記録媒体である記録シート１１１がプラテン１１０上に搬送されるようになっている。
【００２２】
以上のような構成の液滴吐出ヘッド１及び液滴吐出装置１００によれば、第１封止シート１５に対してノズル基板１１及びインク室基板１２を密接させると共に、第２封止シート１６に対してインク室基板１２及び振動板１３を密接させるため、接着剤の塗布や乾燥時間を省き、製造工程が短縮化する。また、第１及び第２封止シート１５、１６により、密接界面に応力が発生せず、ノズル基板１１、インク室基板１２及び振動板１３のギャップ制御が容易になる。そして、ノズル基板１１、インク室基板１２及び振動板１３が接着されていないため、個別に交換することができる。
また、ノズル基板１１、インク室基板１２及び振動板１３のそれぞれにインクに対するヌレ性を低くする表面処理を施すことで、ノズル基板１１と第１封止シート１５との間などにおけるインクの漏洩を防止できる。
【００２３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、ヘッドカバーによりノズル基板、インク室基板及び振動板をケースヘッド内に押し込むことでノズル基板を第１封止シートに密接させ、インク室基板を第１及び第２封止シートにそれぞれ密接させ、振動板を第２封止シートに密接させているが、他の方法によって封止シートに密接させてもよい。例えば、第１封止シートの両面のうち流路の非形成領域に凹部を形成すると共に第２封止シートの一面のうち流路の非形成領域に凹部を形成し、第１及び第２封止シートを介してノズル基板、インク室基板及び振動板を減圧雰囲気下で積層する。そして、積層した状態で大気圧雰囲気下に戻すと、凹部内が負圧であるので、ノズル基板が第１封止シートに吸着し、インク室基板が第１及び第２封止シートにそれぞれ吸着し、振動板が第２封止シートに吸着する。また、例えば各部材及び封止シートを磁力や静電力によって互いに密接させてもよい。
また、圧電素子を振動板とヘッドケースとの間で挟持させることで圧電素子と振動板とを接触させているが、振動板に接着させてもよい。
【００２４】
また、液滴吐出装置は、プリンタ単体としてのインクジェット式記録装置に限らず、液相法により各種デバイスを形成するための液滴吐出装置など、他の液滴吐出装置であってもよい。各種デバイスを形成するための液滴吐出装置では、液滴吐出ヘッドより吐出される機能液（液状体）として、液晶表示デバイスを形成するための液晶表示デバイス形成用材料、有機ＥＬ表示デバイスを形成するための有機ＥＬ形成用材料、電子回路の配線パターンを形成するための配線パターン形成用材料などを含むものが用いられる。これらの機能液を液滴吐出装置により基体上に選択配置する製造プロセスによれば、フォトリソグラフィ工程を経ることなく機能材料のパターン配置が可能であるため、液晶表示装置や有機ＥＬ装置、回路基板などを安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の液滴吐出ヘッドを示す分解斜視図である。
【図２】液滴吐出ヘッドを備える液滴吐出装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  液滴吐出ヘッド、１１  ノズル基板（基板）、１２  インク室基板（基板）、１３  振動板（基板）、１５  第１封止シート（封止シート）、１６  第２封止シート（封止シート）、２１  吐出口、３６  ヘッドカバー（押付部材）、１００  液滴吐出装置
【図１】
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【図２】
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