(57)【要約】【課題】液体が流路部材に形成された流路を流通する場合に、流路の軟化、変形、膨潤等を防止することができる液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する。【解決手段】圧力発生手段により圧力発生室２３内に圧力変動を生じさせてノズル開口を介して液滴を噴射する液体噴射ヘッド本体２０と、液体噴射ヘッド本体上に固定された液体噴射ヘッド本体に液体を供給する流路を有する流路部材１０とを具備し、前記流路部材の内部に形成された流路の内周面には、該内周面を覆う管状部材６１が設けられている。【選択図】図４
2012006327.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ノズル開口を介して液滴を噴
射する液体噴射ヘッド本体と、該液体噴射ヘッド本体上に固定された前記液体噴射ヘッド
本体に前記液体を供給する流路を有する流路部材とを具備し、
前記流路部材の内部に形成された流路の内周面には、該内周面を覆う管状部材が設けら
れていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記管状部材は、前記流路に挿入されて設けられたものであることを特徴とする請求項
１記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記管状部材は、前記流路を形成する際に一体成型により前記流路に形成され設けられ
たものであることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記管状部材が、ガラスであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の
液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド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及び液体噴射装置に関する。
【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に用いられる液体噴射ヘッド本体としては、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ている
。また、インクジェット式記録ヘッド本体は、カートリッジケースに固定されると共に、
固定板に位置決め固定され、これによりインクジェット式記録ヘッドが構成されている（
例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
特許文献１に記載したようなカートリッジケースは複雑な形状であり、成型性、加工性
また、作製コストを考慮すると樹脂で形成する必要がある。しかしながら、樹脂によりカ
ートリッジケースを形成すると、インクに含まれる溶剤によっては、カートリッジケース
の流路内に軟化、変形、膨潤などが生じてしまうことがある。
【０００５】
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だけではなく
、他の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、液体が流路部材に形成された
流路を流通する場合に、流路の軟化、変形、膨潤等を防止することができる液体噴射ヘッ
ド及びこれにより吐出特性の変化しない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】
【０００７】
本発明の液体噴射ヘッドは、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
ノズル開口を介して液滴を噴射する液体噴射ヘッド本体と、該液体噴射ヘッド本体上に固
定された前記液体噴射ヘッド本体に前記液体を供給する流路を有する流路部材とを具備し
、前記流路部材の内部に形成された流路の内周面には、該内周面を覆う管状部材が設けら
れていることを特徴とする。本発明では、管状部材を設けることで、流路部材の流路を流
通する液体による軟化、変形、膨潤等を防止することができる。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態としては、前記管状部材は、前記流路に挿入されて設けられ
たものであるか、前記管状部材は、前記流路を形成する際に一体成型により前記流路に形
成され設けられたものであることが挙げられる。なお、本発明での「管状部材」は、めっ
きにより設けられたものは含まない。
【０００９】
前記管状部材は、ガラスであることが好ましい。ガラスは、流路部材を形成できるほど
の成型性を有しないが、特に酸性度の高い液体に対して耐性が高いので、流路部材を成型
性の高い樹脂で形成すると共に、流路自体を管状部材により保護することで流路部材の流
路の軟化、変形、膨潤等を防止することができる。
【００１０】
本発明の液体噴射装置は、前記いずれかの液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする
。管状部材を設けることで、流路部材の流路の軟化、変形、膨潤等を防止することができ
、これにより液体の吐出特性が変動しない液体噴射装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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の分解斜視図である。
【図３】一実施形態に係る記録ヘッドの組立斜視図である。
【図４】一実施形態に係る記録ヘッド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】
【００１２】
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。
【００１３】
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本体（以下、記録ヘッド本体という）を有するイン
クジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッドという）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。
【００１４】
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１のノズル面を封止することに
より、記録ヘッド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。
【００１５】
次に、液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの構成について説明す
る。図２は、記録ヘッド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
。
【００１６】
図２及び図３に示すように、記録ヘッド１は、流路部材１０と、液体噴射ヘッド本体の
一例である記録ヘッド本体２０と、記録ヘッド本体２０のノズル面に接合されて記録ヘッ
ド本体２０が位置決め固定される固定板５０とを有する。
【００１７】
流路部材１０は、本実施形態では樹脂材料で形成され、インクカートリッジ（図示なし
）がそれぞれ装着されるカートリッジ装着部１１を有する。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。なお、図２
及び図３には図示しないが、これらのインク供給針１２には、各記録ヘッド本体２０にイ
ンクを供給するためのインク導入路が設けられている。
【００１８】
流路部材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
記録ヘッド本体２０が固定されて記録ヘッド１が構成されている。各記録ヘッド本体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、各記録ヘッド本体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、流路部材１０の底面
に固定されている。
【００１９】
図４は、記録ヘッド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
。
【００２０】
図４及び図５に示すように、本実施形態に係る記録ヘッド１では、流路部材１０は、ホ
ルダーヘッド２１と、ホルダーヘッド２１に接合されたヘッドケース２２とからなる。各
記録ヘッド本体２０上には、ヘッドケース２２が接合される。記録ヘッド本体２０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。
【００２１】
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４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。
【００２２】
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３０
が穿設された、例えばステンレス製のノズルプレート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。なお、図示しないがノズルプレート３１のノズル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。
【００２３】
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、第１電極３３と、圧電体層３４と、第２電極
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の第２電極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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
ここで、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、圧電素子３６の第１電極３３及び第２電極３５からこの貫通部４
６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。
【００２９】
そして、このような記録ヘッド本体２０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
３０を露出する開口部５１が、例えば、各記録ヘッド本体２０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２０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２０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
。
【００３０】
また、このような記録ヘッド本体２０を構成するシート板４３上には、例えば、樹脂材
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は、記録ヘッド本体２
０に接合されると共に、ホルダーヘッド２１にも接合されている。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に供給する流路である下部インク導入路４７が設けられている。また、下部
インク導入路４７は、ホルダーヘッド２１に設けられた上部インク導入路１４に連通して
いる。この上部インク導入路１４は、インク供給針１２に連通している。即ち、インク供
給針１２に供給されたインクは、上部インク導入路１４及び下部インク導入路４７（以下
、インク導入路６０という）を介して記録ヘッド本体２０に導入される。
【００３１】
インク導入路６０には、その内周壁を覆う管状部材６１が設けられている。管状部材６
１は、本実施形態ではインク導入路６０に圧入により挿入されたものであり、本実施形態
では管状部材６１とインク導入路６０との間には空隙は存在しない。インク導入路６０内
に導入されたインクは、管状部材６１内部を流通する。管状部材６１について、以下詳細
に説明する。
【００３２】
管状部材６１は、上部インク導入路１４に圧入により挿入された管状の上部管状部材６
２と、下部インク導入路４７に圧入により挿入された管状の下部管状部材６３とからなる
。上部管状部材６２と下部管状部材６３とは、管状部材６１内を流通するインクが漏れな
いように構成されている。例えば、上部管状部材６２と下部管状部材６３とが図示しない
接着剤により接着されていてもよいし、シール部材によりシールされていてもよい。なお
、本実施形態では上部インク導入路１４と下部インク導入路４７とにそれぞれ別の管状部
材を挿入しているが、ホルダーヘッド２１及びヘッドケース２２を接合後に上部インク導
入路１４と下部インク導入路４７とに亘って一つの管状部材を設けても良い。
【００３３】
ここで、管状部材６１は、用いるインクに対して耐性があるもので形成される。即ち、
ホルダーヘッド２１及びヘッドケース２２は、それぞれ上述のように樹脂材料で形成され
ている。これは、ホルダーヘッド２１及びヘッドケース２２のような複雑な形状であった
としても、成型により構成することができるからである。しかしながら、成型に適した樹
脂材料を用いたとしても、樹脂材料には特定の溶剤に対して耐性の低いものがあり、この
ような特定の溶剤を含む溶剤インクを流通させると、流路に膨潤、軟化、変形、溶解等の
問題が生じる場合があり、これにより例えば流路抵抗が変化するので、これを防止する必
要がある。
【００３４】
そこで、本実施形態においては、ホルダーヘッド２１及びヘッドケース２２には成型に
適した樹脂材料を用いると共に、インク導入路６０については、流通させるインクに対し
て耐性を有する材料からなる管状部材６１を設けることで、インク導入路６０の内壁を構
成する樹脂に膨潤、軟化、変形、溶解等の問題が生じるのを防止している。言い換えれば
、管状部材６１は成型性の低い樹脂や金属であっても形成することができるので、ホルダ
ーヘッド２１及びヘッドケース２２自体は成型しやすい樹脂で構成し、かつ、インクに対
して耐性がある材料で管状部材６１を形成することができる。従ってインク導入路６０の
内壁を構成する樹脂に膨潤、軟化、変形、溶解等の問題が生じるのを防止すると共に材料
選択性が向上する。
【００３５】
管状部材６１は、金属、樹脂、セラミック等が挙げられ、上述したように用いるインク
に対して耐性が強いもので構成すればよい。金属としては、例えば鉄、クロム、金、銀、
銅、アルミ及びニッケル、並びにこれらのうちの１種を含む合金（例えばＳＵＳ等）が挙
げられる。樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエ
ステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン等の熱硬化性樹脂、ポリエチレン、ポリプロピ
エレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリテ
トラフルオロエチレン、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリ
カーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレ
ンテレフタレート、環状ポリオレフィン、ポリフェニレンスルファイド、ポリスルホン、
ポリエーテルサルフォン、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアリレート等の
熱可塑性樹脂が挙げられる。また、セラミックとしては、ガラス、アルミナやジルコニア
などが挙げられる。
【００３６】
また、上述した実施形態におけるインクとしては、ジエチレングリコール、ジメチルエ
ーテル、ラクトン、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、テトラエチレングリコ
ールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコール
ジメチルエーテル及びジエチレングリコールエチルメチルエーテルから選ばれた少なくと
も１種を含むインクを用いることができる。
【００３７】
溶剤インクとして、ガンマブチロラクトン、ジエチレングリコールジエチルエーテル、
ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテ
ルのいずれかを溶剤として用いた場合には、管状部材６１に用いることができる材料とし
ては、ポリアリレート、ポリエチレン、ポリエチレンテフタレート、ポリアセタール、ポ
リプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、変性ポリフェニレンエーテル（ポリフェニ
レンサルファイド含有）、金、銀、銅、鉄、クロム及びＳＵＳが挙げられる。また、この
場合のホルダーヘッド２１及びヘッドケース２２に用いることができる材料としては、Ａ
ＢＳ樹脂、ポリカーボネート、アクリル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル（ポリスチレ
ン含有）及びポリスチレンが挙げられる。
【００３８】
本実施形態では、ポリオキシエチレングリコールジアルキルエーテル１重量部に対して
ラクトン系溶剤を０．０２〜４重量部の割合で含む油性インク組成物からなるインクを用
いており、また、ホルダーヘッド２１及びヘッドケース２２は共に変性ポリフェニレンエ
ーテルから構成されており、管状部材６１は、ポリエチレンで構成されている。
【００３９】
また、本実施形態で示したように管状部材６１をホルダーヘッド２１及びヘッドケース
２２とは別体として設けることで、仮にホルダーヘッド２１及びヘッドケース２２が衝撃
を受けて破損したとしても、インク導入路６０内の管状部材６１にはその衝撃が伝達され
ないか、もしくは伝達されたとしても衝撃が減少されるので管状部材６１が破損しにくい
。これにより、インク導入路６０の内壁にインクが触れることがなく、よりインク導入路
６０を保護することが可能である。
【００４０】
なお、管状部材６１をインク導入路６０内に金属めっきなどで形成する場合にはめっき
膜にピンホール等の欠陥が発生しやすく、インク導入路６０を保護することができない場
合も考えられる。また、衝撃によりめっき膜は割れやすい。従って、本実施形態のように
、めっきを行わずに、管状部材６１を別体で設けてこれをインク導入路６０に挿入する方
が好ましい。
【００４１】
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、管状部材６１をインク導入路６０に挿入することにより設け
たが、これに限定されず、管状部材６１は成型により形成してもよい。即ち、管状部材６
１を金属で成型した後に、インサート成型を行って管状部材６１の外周側にホルダーヘッ
ド２１及びヘッドケース２２を成型してもよい。また、二色成型により、所望の樹脂によ
り管状部材６１を成型した後に、その外周側にホルダーヘッド２１及びヘッドケース２２
を成型してもよい。ホルダーヘッド２１及びヘッドケース２２をそれぞれ成型した後に、
所望のインク耐性を有する樹脂をインク導入路６０に導入して成型し、管状部材６１を設
けてもよい。このように成型した場合であっても、特にめっき膜のようなピンホールが発
生することなくインク導入路６０を保護することができる。
【００４２】
また、インク供給針１２についても管状部材６１と同一の材料で構成してもよい。
【００４３】
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。
【００４４】
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本体及びイ
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
本体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。液体噴射ヘッド本体
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本体、液晶ディ
スプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド本体、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
本体、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド本体等を挙げることができ
る。
【符号の説明】
【００４５】
２０  記録ヘッド本体、  ２１  ホルダーヘッド、  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、  ４
７  下部インク導入路、  ５０  固定板、  ６１  管状部材
【図１】
2012006327.tif 000003
【図２】
2012006327.tif 000004
【図３】
2012006327.tif 000005
【図４】
2012006327.tif 000006
【図５】
2012006327.tif 000007