(57)【要約】【課題】金属板が積層された積層体を湾曲しにくくする。【解決手段】インクジェットヘッドが、共通インク室及び共通インク室から圧力室を経てノズルに至る個別インク流路が形成された流路ユニットを含んでいる。流路ユニットにおいては、元材であるローラ材に関する圧延方向が長手方向と同じになっている同じ種類の金属板２１〜２８が積層されている。流路ユニット２全体において、金属板２１〜２８の内周面５０ａが金属板２１〜２８の積層方向に関して交互に反対方向を向いている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の金属板が積層された積層体を含んでいると共に、液滴を吐出する複数の吐出口が形成された吐出面を有するヘッド本体を備えており、
前記積層体が、前記金属板の元材を形成するときの圧延方向が前記積層体の長手方向に対して同じ角度を有する同じ種類の複数の前記金属板を含んでおり、
前記同じ種類の複数の金属板には、前記元材が巻回された状態における内周面が前記金属板の積層方向に関して互い反対方向を向いた２枚の前記金属板が含まれていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記積層体の少なくとも一部において、前記同じ種類の複数の金属板が、前記内周面が交互に反対方向に向くように積層されてい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】
前記積層体の厚み方向に関する５０％以上の範囲において、前記同じ種類の複数の金属板が、前記内周面が交互に反対方向に向くように積層されてい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４】
前記同じ種類の複数の金属板において、前記内周面が第１方向に向いている前記金属板に関する厚みの合計と、前記内周面が第１方向の反対方向である第２方向に向いている前記金属板に関する厚みの合計とが同じであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクなどの液滴を吐出する液滴吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
被記録媒体にインク滴を吐出するインクジェットヘッドとして、共通インク室、及び、共通インク室から圧力室を経てノズルに至る多数の個別インク流路を含む内部インク流路が形成された流路ユニットを有しているものがある（特許文献１参照）。この流路ユニットは薄板状の金属板が複数積層されたものであり、各金属板にエッチング処理で形成された穴が組み合わされることによって内部インク流路が構成されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１６９８３９号公報（図7）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
薄板状の金属板の元材は、圧延された後に圧延方向に沿って巻回されたロール材である。そして、ロール材に打ち抜き加工が施されることによってエッチング前の金属板が形成される。このように形成された金属板はロール材の巻回された方向、つまり圧延方向に関して湾曲し易い。特に、金属板にエッチング加工を施すと、部分的に内部応力が開放されて金属板が大きく湾曲することがある。一方、所定の規格幅を有するロール材から効率よく金属板を取得するために、金属板の短手方向がロール材の幅方向に沿うように金属板を配置するのが一般的である。これにより、ロール材の幅方向に関するロスを少なくすることができる。しかしながら、この場合、金属板の長手方向がロール材の圧延方向となっているため、金属板を複数積層したときに、各金属板が同じ方向に湾曲しようとする。これにより、流路ユニット全体が湾曲して、インクジェットヘッドの製作精度が低下することがある。
【０００５】
そこで、本発明は、金属板が積層された積層体が湾曲しにくい液滴吐出ヘッド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】
【０００６】
本発明の液滴吐出ヘッドは、複数の金属板が積層された積層体を含んでいると共に、液滴を吐出する複数の吐出口が形成された吐出面を有するヘッド本体を備えている。そして、前記積層体が、前記金属板の元材を形成するときの圧延方向が前記積層体の長手方向に対して同じ角度を有する同じ種類の複数の前記金属板を含んでおり、前記同じ種類の複数の金属板には、前記元材が巻回された状態における内周面が前記金属板の積層方向に関して互い反対方向を向いた２枚の前記金属板が含まれている。
【０００７】
本発明によると、積層体において内周面の向きが異なる同じ種類の金属板が積層されているため、当該金属板同士が圧延方向に沿って湾曲しようとするのを互いに抑制する。これにより、積層体が湾曲しにくくなり、ヘッド本体の製作精度が向上する。また、ヘッド本体の剛性が向上する。
【０００８】
本発明においては、前記積層体の少なくとも一部において、前記同じ種類の複数の金属板が、前記内周面が交互に反対方向に向くように積層されていることが好ましい。これによると、積層体がさらに湾曲しにくくなる。
【０００９】
また、本発明においては、前記積層体の厚み方向に関する５０％以上の範囲において、前記同じ種類の複数の金属板が、前記内周面が交互に反対方向に向くように積層されていることが好ましい。これによると、積層体がさらに湾曲しにくくなる。
【００１０】
さらに、本発明においては、前記同じ種類の複数の金属板において、前記内周面が第１方向に向いている前記金属板に関する厚みの合計と、前記内周面が第１方向の反対方向である第２方向に向いている前記金属板に関する厚みの合計とが同じであることがより好ましい。これによると、内周面が第１方に向いている金属板が湾曲しようとする力と、内周面が第２方向に向いている金属板が湾曲しようとする力とが均一化されるため、積層体がさらにより一層湾曲しにくくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の好適な実施形態であるインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）の概略斜視図である。図２は、インクジェットヘッド１の部分拡大断面図である。インクジェットヘッド１は、インクジェットプリンタ等のインクジェット方式を用いるあらゆる文字・画像記録装置に適用されるものである。インクジェットヘッド１は平面視において一方向に長尺な形状を有している。
【００１２】
インクジェットヘッド１は、記録装置内では、搬送機構で搬送される用紙（被記録媒体）に対向するように配置される。インクジェットヘッド１は、長尺な直方体形状を有するラインヘッドで、その長手方向が主走査方向に固定されている。搬送機構は、用紙を搬送する搬送ベルトを備え、給紙機構から送り出された用紙をインクジェットヘッド１の対向領域へと搬送する。インクジェットヘッド１は、この搬送ベルトの幅方向のほぼ全長に亘る印刷領域を有し、用紙の搬送方向に沿って４つ併設されている。各インクジェットヘッド１は異なる色のインク滴を吐出し、イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックからなるカラー印刷ができる。外部からの画像データに基づいて、搬送機構が用紙をインクジェットヘッド１の対向領域に送り、各インクジェットヘッド１がこのタイミングに合わせてインク滴をそれぞれ吐出する。このように画像が形成された用紙は、さらに搬送されて後段の排紙部に収容される。
【００１３】
図１及び図２に示すように、インクジェットヘッド１は、一方向に長尺な形状を有する流路ユニット２と、流路ユニット２の上面に取り付けられたアクチュエータユニット３とを有している。流路ユニット２は、実質的に同じ厚みを有しているステンレス製の８枚の金属板２１〜２８が順に積層された積層構造を有する積層体である。流路ユニット２の上面には、外部からインクが供給されるインク供給口２ｂが、長手方向に関する端部近傍に形成されている。流路ユニット２の下面には、インク滴を吐出するノズル４３が多数開口しているインク吐出面（吐出面）２ａが形成されている。流路ユニット２の内部には、インク供給口２ｂから供給されたインクが流し込まれる共通インク室４１及び共通インク室４１から圧力室４２を経てノズル４３に至る多数の個別インク流路４４が形成されている。なお、図２においては、１つの個別インク流路４４のみが表れるような断面を示している。共通インク室４１及び多数の個別インク流路４４は、エッチング処理により各金属板２１〜２８に形成された穴が組み合わされることによって構成される。各圧力室４２は、流路ユニット２の上面に形成された開口を有している。各圧力室４２の開口は、流路ユニット２の上面に取り付けられたアクチュエータユニット３により閉じられている。したがって、インク供給口２ｂから流し込まれたインクは、共通インク室４１を介して各個別インク流路４４に流れ込む。そして、個別インク流路４４においては、流れ込んだインクが圧力室４２を経てノズル４３に到達する。
【００１４】
次に、金属板２１〜２８について図３及び図４を参照しつつ説明する。図３は、エッチング加工前の金属板の製作状態を示す図である。図４は、金属板２１〜２８を積層するときの配置状態を示す図である。流路ユニット２となる金属板２１〜２８は、元材であるロール材５０から打ち抜き加工で得られた金属板に対してエッチング処理を施したものである。ロール材５０は、長尺状に圧延された薄板材が巻回されたものである。したがって、ロール材５０から巻解かれた部分の圧延方向が、ロール材５０の巻体部分の外周面に対する接線方向に沿っている。ロール材５０は、巻回された方向に沿って湾曲しようとする内部応力、言い換えれば、内周面５０ａが圧延方向に沿って凹となるように湾曲しようとする内部応力を有している。本実施形態においては、図３に示すように、ロール材５０の圧延方向が長手方向と同じになるように配置された状態で打ち抜かれた金属板、つまり、圧延方向が長手方向と同じになっている種類の金属板が用いられている。したがって、各金属板２１〜２８は、内周面５０ａが長手方向に沿って凹となるように湾曲しようとする内部応力を有している（図３中黒矢印参照）。そして、図４に示すように、流路ユニット２においては、金属板２１、２３、２５、２７におけるロール材５０時の内周面５０ａが上方（第１方向）に向くように、且つ、金属板２２、２４、２６、２８におけるロール材５０時の内周面５０ａが下方（第２方向）に向くように各金属板２１〜２８が積層されている。これにより、金属板２１〜２８の内周面５０ａが、金属板２１〜２８の積層方向に関して交互に反対方向を向いている。また、金属板２１〜２８の厚みが実質的に同じであるため、内周面５０ａが上方を向いている金属板２１、２３、２５、２７に関する厚みの合計と、内周面５０ａが下方を向いている金属板２２、２４、２６、２８に関する厚みの合計とが同じになっている。
【００１５】
図２に戻って、アクチュエータユニット３は、各圧力室４２内のインクに対して個別に吐出エネルギーを付与する多数のアクチュエータを構成するものであり、流路ユニット２の上面において多数の圧力室４２の開口を閉じるように取り付けられている。そして、アクチュエータユニット３は、圧力室４２のそれぞれと対向するように配置された多数の個別電極３１と、圧電層３２と、共通電極３４と、圧電層３３とが順に積層された積層構造を有している。個別電極３１及び共通電極３４は、Ａｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる。圧電層３２、３３は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなる。また、圧電層３２は、多数の個別電極３１と共通電極３４とに挟持されており、圧電層３３は、共通電極３４と流路ユニット２の上面とに挟持されている。このように、アクチュエータユニット３は、ユニモルフ式のアクチュエータとして構成されている。図示しない駆動ドライバから個別電極３１に所定の電圧パルスが供給されることにより、アクチュエータユニット３の当該個別電極３１に対応する領域が変形して当該領域に対向する圧力室４２の容積が変化する。これにより、圧力室４２内のインクに圧力波（吐出エネルギー）が発生し、圧力室４２に連通するノズル４３からインク滴が吐出される。
【００１６】
以上説明した本実施形態によると、流路ユニット２において、圧延方向が長手方向と同じになっている同じ種類の金属板２１〜２８が、ロール材５０における内周面５０ａの向きが交互に反対方向を向くように積層されているため、金属板２１〜２８同士が、圧延方向に沿って湾曲しようとするのを互いに抑制する。これにより、流路ユニット２が湾曲しにくくなり、インクジェットヘッド１の製作精度が向上する。このため、アクチュエータユニット３の個別電極３１と圧力室４２との位置関係に誤差が生じにくくなり、圧力室４２のインクに与えられる吐出エネルギーが均一化する。さらには、インク滴の吐出特性が均一化する。また、インクジェットヘッド１の剛性が向上する。
【００１７】
さらに、流路ユニット２全体において、金属板２１〜２８の内周面５０ａが金属板２１〜２８の積層方向に関して交互に反対方向を向いているため、金属板２１〜２８同士が圧延方向に沿って湾曲しようとするのを互いにより一層効率よく抑制することができる。
【００１８】
加えて、内周面５０ａが上方を向いている金属板２１、２３、２５、２７に関する厚みの合計と、内周面５０ａが下方を向いている金属板２２、２４、２６、２８に関する厚みの合計とが同じになっているため、金属板２１、２３、２５、２７が湾曲しようとする力と、金属板２２、２４、２６、２８が湾曲しようとする力とが均一化される。これにより、流路ユニット２がさらにより一層湾曲しにくくなる。
【００１９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、上述の実施形態においては、流路ユニット２において、圧延方向が長手方向と同じになっている同じ種類の金属板２１〜２８が積層される構成であるが、圧延方向に対する長手方向の角度が異なる同じ種類の金属板が積層される構成であってもよい。
【００２０】
また、上述の実施形態は、流路ユニット２全体において、金属板２１〜２８の内周面５０ａが金属板２１〜２８の積層方向に関して交互に反対方向を向いている構成であるが、流路ユニットの一部のみにおいて、同じ種類の金属板の内周面５０ａが金属板の積層方向に関して交互に反対方向を向いている構成であってもよい。なお、この場合、流路ユニットの厚み方向に関する５０％以上の範囲において、同じ種類の金属板の内周面５０ａが金属板の積層方向に関して交互に反対方向を向いていることが好ましい。さらに、流路ユニットにおいて、内周面５０ａが金属板の積層方向に関して互いに反対方向を向いている同じ種類の金属板が２枚以上積層されていれば、各金属板の積層順序は任意のものであってよい。
【００２１】
また、上述の実施形態においては、流路ユニット２における全ての金属板２１〜２８が実質的に同じ厚みを有する構成であるが、各金属板の厚みは任意のものであってよい。
【００２２】
さらに、上述の実施形態においては、内周面５０ａが上方を向いている金属板２１、２３、２５、２７に関する厚みの合計と、内周面５０ａが下方を向いている金属板２２、２４、２６、２８に関する厚みの合計とが同じになる構成であるが、これら各厚みの合計が異なっていてもよい。
【００２３】
加えて、上述の実施形態においては、インク滴を吐出するインクジェットヘッドに本発明を適用した例について説明したが、本発明は、金属ペーストなどインク滴以外の液滴を吐出するあらゆる液滴吐出ヘッドに対して適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るインクジェットヘッドの概略斜視図である。
【図２】図１に示されたインクジェットヘッドの拡大部分断面図である。
【図３】図２に示す金属板の製作状態を示す図である。
【図４】図２に示す金属板の積層状態を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    インクジェットヘッド
２    流路ユニット
２ａ    インク吐出面
２ｂ    インク供給口
３    アクチュエータユニット
２１〜２８    金属板
３１    個別電極
３２、３３    圧電層
３４    共通電極
４１    共通インク室
４２    圧力室
４３    ノズル
４４    個別インク流路
５０    ロール材
５０ａ    内周面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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