(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種類Ａの金属板２１、２３、２５、２７と当該圧延方向が長手方向に直交している種類Ｂの金属板２２、２４、２６、２８とが交互に積層されている。【選択図】図５
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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、前記積層体の長手方向に対する前記金属板の元材を形成するときの圧延方向の角度が互いに異なる少なくとも２種類の前記金属板を含んでいることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記積層体が、前記圧延方向が前記長手方向と同じになっている種類の前記金属板、及び、前記圧延方向が前記長手方向に直交している種類の前記金属板を含んで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】
前記積層体が、前記圧延方向が前記長手方向に対して互いに異なる方向に同じ角度だけ傾いている２種類の前記金属板を含んで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】
前記積層体の少なくとも一部において、異なる２種類の前記金属板が交互に積層されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記積層体の厚み方向に関する５０％以上の範囲において、異なる２種類の前記金属板が交互に積層されていることを特徴とする請求項４に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
各種類の前記金属板に関する厚みの合計が同じであることを特徴とする請求項１〜５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により形成された薄板材である。そして、この薄板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。このような圧延により形成された薄板材は、圧延方向に沿って湾曲し易い。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薄板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薄板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、薄板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薄板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、前記積層体の長手方向に対する前記金属板の元材を形成するときの圧延方向の角度が互いに異なる少なくとも２種類の前記金属板を含んでいる。
【０００７】
本発明によると、積層体において長手方向に対して圧延方向が異なる２種類以上の金属板が積層されているため、異なる種類の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、前記積層体が、前記圧延方向が前記長手方向と同じになっている種類の前記金属板、及び、前記圧延方向が前記長手方向に直交している種類の前記金属板を含んでいてもよい。これによると、異なる種類の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効率よく抑制することができる。
【０００９】
また、本発明においては、前記積層体が、前記圧延方向が前記長手方向に対して互いに異なる方向に同じ角度だけ傾いている２種類の前記金属板を含んでいてもよい。これによると、適切な角度を設定することによって元材から金属板を効率よく取得することができ、液滴吐出ヘッドの低コスト化を図ることができる。
【００１０】
さらに、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、異なる２種類の前記金属板が交互に積層されていることが好ましい。これによると、異なる種類の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より一層効率よく抑制することができる。
【００１１】
加えて、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、異なる２種類の前記金属板が交互に積層されていることがより好ましい。これによると、積層体がさらに湾曲しにくくなる。
【００１２】
また、本発明においては、各種類の前記金属板に関する厚みの合計が同じであることがより一層好ましい。これによると、各種類の金属板に関する抑制力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】
【００１３】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
次に、金属板２１〜２８について図３〜図５を参照しつつ説明する。図３及び図４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５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。ロール材５０は、圧延方向に沿って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Ａの金属板と、図４に示すように、ロール材５０の圧延方向が長手方向に直交す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に直交している種類Ｂの金属板とが用いられている。具体的には、図５に示すように、金属板２１、２３、２５、２７は種類Ａの金属板であり、金属板２２、２４、２６、２８は種類Ｂの金属板である。このように、流路ユニット２全体において、種類Ａの金属板と種類Ｂの金属板とが交互に積層されている。また、金属板２１〜２８の厚みが実質的に同じであるため、種類Ａの金属板（金属板２１、２３、２５、２７）に関する厚みの合計と、種類Ｂの金属板（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。
【００１７】
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。
【００１８】
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、長手方向に対して圧延方向が異なる種類Ａ及び種類Ｂの金属板が積層されているため、種類Ａ及び種類Ｂの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、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。
【００１９】
さらに、流路ユニット２全体において、圧延方向が長手方向と同じになっている種類Ａの金属板、及び、圧延方向が長手方向に直交している種類Ｂの金属板が交互に積層されているため、種類Ａ及び種類Ｂの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より一層効率よく抑制することができる。
【００２０】
加えて、種類Ａの金属板（金属板２１、２３、２５、２７）に関する厚みの合計と、種類Ｂの金属板（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、種類Ａ及び種類Ｂにおける他の種類の金属板に関する抑制力が均一化されるため、流路ユニット２がさらにより一層湾曲しにくくなる。
【００２１】
＜第２実施形態＞
本発明に係る第２実施形態のインクジェットヘッドについて図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態のインクジェットヘッドは、上述した第１実施形態のインクジェットヘッド１と比較して、流路ユニットの構成のみが異なるため、以下、流路ユニットについてのみ説明し、他の部材については同一の符号を付して説明を省略する。
【００２２】
本実施形態の流路ユニットは、ステンレス製の８枚の金属板１２１〜１２８が順に積層された積層構造を有する積層体である。各金属板１２１〜１２８は、実質的に同じ厚みを有している。
【００２３】
金属板１２１〜１２８について図６〜図８を参照しつつ説明する。図６及び図７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８は、金属板１２１〜１２８を積層するときの配置状態を示す図である。金属板１２１〜１２８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。本実施形態においては、図６に示すように、ロール材５０の圧延方向が長手方向に対して時計回りに角度θだけ傾く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に対して時計回りに角度θだけ傾いている種類Ｃの金属板と、図７に示すように、ロール材５０の圧延方向が長手方向に対して反時計回りに角度θだけ傾く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に対して反時計回りに角度θだけ傾いている種類Ｄの金属板とが用いられている。具体的には、図８に示すように、金属板１２１、１２３、１２５、１２７は種類Ｃの金属板であり、金属板１２２、１２４、１２６、１２８は種類Ｄの金属板である。このように、流路ユニット全体において、種類Ｃの金属板と種類Ｄの金属板とが交互に積層されている。また、金属板１２１〜１２８の厚みが実質的に同じであるため、種類Ｃの金属板（金属板１２１、１２３、１２５、１２７）に関する厚みの合計と、種類Ｄの金属板（金属板１２２、１２４、１２６、１２８）に関する厚みの合計とが同じになっている。
【００２４】
以上説明した本実施形態によると、流路ユニットにおいて、長手方向に対して圧延方向が異なる種類Ｃ及び種類Ｄの金属板が積層されているため、種類Ｃ及び種類Ｄの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、流路ユニットが湾曲しにくくなり、インクジェットヘッドの製作精度が向上する。
【００２５】
また、流路ユニット全体において、圧延方向が長手方向に対して互いに異なる方向に同じ角度θだけ傾いている種類Ｃ及び種類Ｄの金属板が交互に積層されているため、適切な角度θを設定することによってロール材５０から金属板を効率よく取得することができる。これにより、インクジェットヘッドの低コスト化を図ることができる。
【００２６】
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、上述の第１及び第２実施形態においては、流路ユニット２全体において２種類の金属板を交互に積層する構成であるが、圧延方向に対する長手方向の角度が異なる３種類以上の金属板が積層される構成であってもよい。また、流路ユニットの一部のみにおいて複数種類の金属板を交互に積層す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、複数種類の金属板が交互に積層されていることが好ましい。さらに、各種類の金属板が任意の順序で積層される構成であってもよい。加えて、流路ユニットに異なる種類の金属板が２枚以上積層されていれば、各種類の金属板の枚数が任意のものであってもよい。
【００２７】
また、上述の第１及び第２実施形態においては、流路ユニットにおける全ての金属板２１〜２８、１２１〜１２８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。
【００２８】
さらに、上述の第２実施形態においては、圧延方向が長手方向に対して互いに異なる方向に同じ角度θだけ傾いている種類Ｃ及び種類Ｄの金属板が積層される構成であるが、圧延方向が長手方向に対して互いに異なる方向且つ異なる角度傾いている複数種類の金属板が積層される構成であってもよい。
【００２９】
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】
【００３０】
【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に示す金属板の製作状態を示す図である。
【図５】図２に示す金属板の積層状態を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る金属板の製作状態を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る金属板の製作状態を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る金属板の積層状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
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、１２１〜１２８    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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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