(57)【要約】【課題】オリフィスプレートと基板との接合信頼性をより一層向上させる。【解決手段】オリフィスプレート３に形成されたノズル流路７を取り囲むように設けられた溝８に接するオリフィスプレート縁部を鋸歯状に形成する。その鋸歯の山部８ａまたは谷部８ｂとノズル流路７とを対応させて配置する。さらに、ノズル流路７の配列ピッチを山部８ａまたは谷部８ｂの配列ピッチの整数倍とし、かつ、ノズル流路７の中心軸上に、山部８ａまたは谷部８ｂを設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体供給口と、該液体供給口から供給された液体を吐出させるためのエネルギーを生じさせるエネルギー発生素子とが設けられた基板と、
前記基板に積層され、前記エネルギー発生素子によってエネルギーが付与された液体が吐出する吐出口と、前記液体供給口と前記吐出口とを連通させる流路と、前記流路を取り囲むように形成された溝とを備えたオリフィスプレートとを有し、
前記オリフィスプレートの前記溝に接する縁部が鋸歯状に形成され、その鋸歯状の縁部の山部または谷部に対応して前記ノズル流路が配列されているインクジェットヘッドであって、
前記ノズル流路の配列ピッチが前記山部または前記谷部の配列ピッチの整数倍であり、かつ、前記ノズル流路の中心軸上に、前記山部または前記谷部が設けられていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
相対的に長尺のノズル流路と短尺のノズル流路とが同一方向に千鳥配置されており、長尺のノズル流路の中心軸上に前記山部が設けられ、短尺のノズル流路の中心軸上に前記谷部が設けられていることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記液体供給口の両外側に前記ノズル流路が設けられ、一方の側に設けられている前記ノズル流路の前記吐出口側の端部から前記溝までの距離と、他方の側に設けられている前記ノズル流路の前記吐出口側の端部から前記溝までの距離とが互いに等しいことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
複数のノズルフィルタをさらに有し、それらノズルフィルタが前記山部又は／及び前記谷部に対応して配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェットヘッドに関し、特にエネルギー発生素子が設けられた基板上にオリフィスプレートが積層されたインクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液滴を吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子の上に、オリフィスプレートが積層されたインクジェットヘッド（以下「ヘッド」と略す場合もある。）として、特許文献１に開示されているヘッドがある。かかる構造のヘッドでは、オリフィスプレート自身、またはオリフィスプレートと基板との間の接着層の硬化による残留応力がオリフィスプレートの剥離を引き起こす場合がある。この剥離（残留応力の開放）が液滴吐出圧力の作用室やその周囲で発生すると、液滴の吐出に著しい不具合を生じる。ここで、作用室とは、流路の内部空間のうち、エネルギー発生素子（例えば、ヒータ）が配置されている空間およびその周囲の空間を意味し、発泡室と呼ばれることもある。
【０００３】
よって、上記不具合を回避するため、特許文献１には、剥離が発生しても液滴形成に支障のないオリフィスプレートの一部に応力を集中させるとの解決策が開示されている。具体的には、流路や液室を取り囲む溝に沿って、所定あるいは不定の間隔で応力集中点を設け、この点に剥離を誘導することでオリフィスプレート全体の残留応力を減少させることが開示されている。ここで、液室とは、液体供給口から供給された液体が各流路に流入前に一時的に貯留される空間を意味する。
【０００４】
上記特許文献１に開示されている技術によれば、液滴形成にとって重要な部分におけるオリフィスプレートの剥離を回避することができる。
【特許文献１】特開２００３−０８０７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、吐出口やこれに通じる流路（以下、まとめて「ノズル」という。）の配列ピッチを微小化した場合、液室の両側にノズルを形成した場合には、オリフィスプレート内に内部応力の偏りが生じることが予想される。また、ピッチが異なるノズルを形成した場合などにも、オリフィスプレート内に内部応力の偏りが生じることが予想される。著しい場合は、流路や液室を取り囲む溝と、ノズル周囲とに別々の応力集中点が生じ、作用室を形成しているノズル壁の一部が剥離する虞がある。
【０００６】
そこで、残留応力の開放の効果を効率的に得るために、剥離を防止すべきノズルと、剥離を促進して応力を開放するポイントとの位置関係をオリフィスプレート内で精密に管理することが求められる。同時に、基板裏面からの液体供給口を屋根状に覆う液室や比較的微細な構造のノズル付近を含め、オリフィスプレートの残留応力を偏りなく分散させるオリフィスプレートの構造が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、液体供給口と吐出口とを連通させる流路を取り囲むように形成された溝に接するオリフィスプレート縁部を鋸歯状に形成し、その鋸歯の山部または谷部と流路とを対応させた。さらに、流路の配列ピッチを山部または谷部の配列ピッチの整数倍とし、かつ、流路の中心軸上に、山部または谷部を設けたことを特徴とする。
【０００８】
具体的には、本発明のインクジェットヘッドは、液体供給口と、該液体供給口から供給された液体を吐出させるためのエネルギーを生じさせるエネルギー発生素子とが設けられた基板を有する。また、基板に積層され、エネルギー発生素子によってエネルギーが付与された液体が吐出する吐出口と、液体供給口と吐出口とを連通させる流路と、流路を取り囲むように形成された溝とが形成されたオリフィスプレートを有する。そして、オリフィスプレートの溝に接する縁部は鋸歯状に形成され、その鋸歯状の縁部の山部または谷部に対応して流路が配列されている。さらに、流路の配列ピッチは、山部または谷部の配列ピッチの整数倍であり、かつ、流路の中心軸上に、山部または谷部が設けられている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、オリフィスプレートにおける剥離を防止すべきポイントと、剥離を促進して応力を開放するポイントとがオリフィスプレート内で精密に管理されている。従って、流路を形成するオリフィスプレートと基板との接合信頼性が向上し、ノズル配列ピッチを微小化し、ノズル列数を増やし、ヘッドの高密度化、長尺化が可能となり、高精細、高速記録への要求に応えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明のインクジェットヘッドの実施形態の一例について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
（実施形態１）
図１に、第１の実施形態のヘッド１の概略構造が示されている。本例のヘッド１では、複数の吐出口２を有するオリフィスプレート３が基板４の上に接合されている。基板４には、液体供給口（インク供給口５）が開口され、オリフィスプレート３と接合された面には、吐出口２と対応する位置に複数のエネルギー発生素子（本例では、発熱抵抗体６）が配置されている。
【００１２】
さらに、オリフィスプレート３の基板４と接する面には、インク供給口５から発熱抵抗体６の上方の吐出口２まで連通する流路（ノズル流路７（図２））が形成され、そのノズル流路７を取り囲むように溝８が形成されている。
【００１３】
図２を参照すると、溝８の輪郭、すなわち溝８に接するオリフィスプレート３の縁部は真っ直ぐな一直線ではなく、微細な山部８ａと谷部８ｂとからなる鋸歯状に形成されている。尚、オリフィスプレート３は、溝８によって該溝８よりも内側の部分と、外側の部分とに分離されているが、本発明では、両者を含めてオリフィスプレートと呼ぶ。
【００１４】
本例のヘッド１では、ノズル流路７のピッチＰｎと、鋸歯（谷部８ｂ）のピッチＰgとが同一であり、解像度は600dpi相当となっている。また、ノズル流路７の中心軸上に鋸歯の谷部８ｂが設けられている。尚、ノズル流路７の中心軸とは、該流路７におけるインクの流れ方向の中心軸を意味する。
【００１５】
ここで、オリフィスプレート３をノズル流路７の端部からノズル流路７の内側へ向かって剥がす方向（図中の矢印Ａ方向）に応力が発生した場合、その応力は山部８ａと谷部８ｂに集中する。すなわち、応力集中点が山部８ａと谷部８ｂとに設けられている。従って、上記応力に起因する剥離は山部８ａおよび谷部８ｂに誘導され、オリフィスプレート３全体の残留応力が減少する。その際、ノズル流路７に壁１０に付与される内部応力は、ノズル流路７の形状やオリフィスプレート製造時の樹脂化収縮時の残留応力分布により、特定は難しいが、一般的には角部および稜部において大きい。
【００１６】
よって、本例では、ノズル流路７の角部（例えば、作用室１１の四隅）を避け、ノズル流路７の中心軸上またはノズル流路７間の壁１０の中心軸上に応力集中点である山部８ａもしくは谷部８ｂを配置してある。かかる構造によって、ノズル流路７にかかる応力の均一化が図られる。
【００１７】
（実施形態２）
図３に、第２の実施形態のヘッド２０の特徴が示されている。本例のヘッド２０は、実施形態１のヘッド１と基本的構造を共通にしている。そこで、図３に本例のヘッド２０の特徴部分を図示し、その他の部分に関する図示および説明は省略する。
【００１８】
図３に示すように、本例のヘッド２０においても、流路（ノズル流路２１）を取り囲むように溝２２が形成されている。そして、溝２２の形状は、実施形態１と同様の形状、すなわち、溝２２に接するオリフィスプレート２３の縁部が真っ直ぐな一直線ではなく、山部２２ａと谷部２２ｂとからなる鋸歯状に形成されている。
【００１９】
また、本例のヘッド２０では、相対的に長尺のノズル流路２１ａと、短尺のノズル流路２１ｂとが1200dpiピッチで交互に配置されている。そして、山部２２ａはノズル流路２１ａの中心軸上、谷部２２ｂはノズル流路２１ｂの中心軸上に配置されている。また、ノズル流路２１ａと２１ｂのピッチＰｎと、山部２２ａと谷部２２ｂとのピッチＰgを同一とし、600dpiとしてある。
【００２０】
よって、本例では、山部２２ａからノズル流路２１ａまでの距離、および谷部２２ｂからノズル流路２１ｂまでの距離が最大限近くなる点に鋸歯とノズル流路２１が配置される。この結果、ノズル流路２１から溝２２までの樹脂体積もほぼ等しくなり、ノズル流路２１に及ぼす応力も均一化される。
【００２１】
（実施形態３）
図４に、第３の実施形態のヘッド３０が示されている。本例のヘッド３０も、実施形態１のヘッド１と基本的構造を共通にしている。そこで、図４に本例のヘッド３０の特徴部分を図示し、その他の部分に関する図示および説明は省略する。
【００２２】
図４に示すように、本例のヘッド３０では、液体供給口（インク供給口３１）を挟んで両側に形態の異なる流路（ノズル流路）が配置されている。
【００２３】
具体的には、インク供給口３１の片側には、相対的に長尺のノズル流路３２ａと、短尺のノズル流路３２ｂが1200dpiピッチで交互に複数配置されており、もう一方の側には、長さが同一のノズル流路３３が600dpiで複数配置されている。
【００２４】
そして、本例のヘッド３０においても、上記ノズル流路３２ａ、３２ｂ、３３を取り囲むように溝３４が形成されている。溝３４の形状は、実施形態１と同様の形状、すなわち、溝３４に接するオリフィスプレート３５の縁部が真っ直ぐな一直線ではなく、山部３２ａと谷部３２ｂとからなる鋸歯状に形成されている。
【００２５】
さらに、ノズル流路３２ａ、３２ｂに隣接する溝３４においては、その山部３４ａが長尺のノズル流路３２ａの中心軸上に、谷部３４ｂが短尺のノズル流路３２ｂの中心軸上にそれぞれ位置されている。一方、ノズル流路３３に隣接する溝３４においては、その谷部３４ｂが各ノズル流路３３の中心軸上に配置されている。
【００２６】
また、ノズル流路３２ａと３２ｂとのピッチＰｎ、およびノズル流路３３のピッチＰｎと鋸歯のピッチＰgとを同一とし、600dpiとしている。
【００２７】
また、ノズル流路３２ａから溝３４までの距離Ｌ1とノズル流路３３から溝３４までの距離をＬ2とが略同一になるように、ノズル流路３２ａ、３３および溝部３４が配置されている。
【００２８】
以上の構造により、ノズル流路３２ａ、３３の端部から溝３４までの領域において、オリフィスプレート３５と基板との接地面積が概ね同一となる。この結果、インク供給口３７の両側の溝３４に近いノズル流路３２ａ、３３の端部にかかる応力の均一化が図られる。
【００２９】
尚、本例では、ノズル流路３２ａ、３２ｂおよび３３と鋸歯の形状及び配置とを実施形態１および２と同様に配置しているので、インク供給口３１の両側の各々のノズル流路３２ａ、３２ｂおよび３３に関しても応力の均一化がなされている。
【００３０】
さらに、本例では、ノズル流路３３の入口部に、ノズルフィルタ３６を配列ピッチＰｆで配置することで、インク供給口３１側からの剥離に対する強度を向上させた。この際も、配列ピッチＰｆを鋸歯ピッチＰｇと同等としており、ノズルフィルタ３６の中心を鋸歯の谷部３４ｂの延長上に配置することによって、ノズル流路３３およびノズル流路３３間の壁に付与される応力の均一化がなされている。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施形態１のヘッドの概略構造を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示すヘッドの模式的部分拡大図である。
【図３】実施形態２のヘッドの模式的部分拡大図である。
【図４】実施形態３のヘッドの模式的部分拡大図である。
【符号の説明】
【００３２】
１、２０、３０  ヘッド
２  吐出口
３、２３、３５  オリフィスプレート
４  基板
５、３１  インク供給口
７、２１、２１ａ、２１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３  ノズル流路
８、２２、３４  溝
８ａ、２２ａ、３４ａ  山部
８ｂ、２２ｂ、３４ｂ  谷部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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