(57)【要約】      （修正有）【課題】ノズルプレートの表面に凸が形成されることを抑制できるインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】一つの実施の形態に係るインクジェットヘッド１は、基材と、ノズルプレート１２と、フレーム１３と、接着剤とを具備する。ノズルプレート１２は、前記基材と対向する。フレーム１３は、前記基材とノズルプレート１２との間に介在し、ノズルプレート１２が接着される接着面４１と、接着面４１に設けられた溝４２と、を有する。前記接着剤は、接着面４１とノズルプレート１２との間に介在する。【選択図】図１
2012187717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材と対向するノズルプレートと、
前記基材と前記ノズルプレートとの間に介在し、前記ノズルプレートが接着される接着面と、前記接着面に設けられた溝と、を有するフレームと、
前記接着面と前記ノズルプレートとの間に介在する接着剤と、
を具備することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記ノズルプレートが樹脂によって形成されたことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記フレームはインクが供給されるインク室を囲み、
前記溝と前記インク室との間が隔てられたことを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記フレームは、前記接着面と前記接着面に開口するスリットとを有する第１のプレートと、前記第１のプレートと接合された第２のプレートとを含み、
前記溝は、前記第１のプレートの前記スリットによって形成されることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記溝が前記フレームの外周に開口することを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
複数のノズル孔を有するノズルプレートと、
前記ノズル孔に対応するとともにインクが供給される複数の圧力室と、前記ノズルプレートが接着される接着面と、前記接着面に設けられた溝と、を有する基部と、
前記接着面と前記ノズルプレートとの間に介在する接着剤と、
を具備することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項７】
前記ノズルプレートが樹脂によって形成されたことを特徴とする請求項６に記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
前記溝と前記圧力室との間が隔てられたことを特徴とする請求項７に記載のインクジェットヘッド。
【請求項９】
前記溝が前記基部の外に開口することを特徴とする請求項７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】
本発明の実施形態は、インクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるサイドシュータ型のインクジェットヘッドは、ベースプレートと、フレームと、ノズルプレートとを有する。フレームは、圧電素子が取り付けられたベースプレートに接着される。ノズルプレートは、このフレームに接着される。
【０００３】
ベースプレート、フレーム、およびノズルプレートに囲まれたインク室に、インクタンクからインクが供給される。供給されたインクは、圧電素子の圧力室に供給され、圧電素子によってノズルプレートに設けられたノズルから吐出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１２５７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ノズルプレートは、熱硬化性の接着剤によってフレームに取り付けられる。接着剤を硬化させる際、化学反応によって生じたガスがノズルプレートとフレームとの間に気泡を生じさせるおそれがある。このような気泡はノズルプレートを隆起させ、ノズルプレートの表面に凸を形成してしまう。
【０００６】
本発明の目的は、ノズルプレートの表面に凸が形成されることを抑制できるインクジェットヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一つの実施の形態に係るインクジェットヘッドは、  
基材と、ノズルプレートと、フレームと、接着剤とを具備する。前記ノズルプレートは、前記基材と対向する。前記フレームは、前記基材と前記ノズルプレートとの間に介在し、前記ノズルプレートが接着される接着面と、前記接着面に設けられた溝と、を有する。前記接着剤は、前記接着面と前記ノズルプレートとの間に介在する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施の形態に係るインクジェットヘッドを分解して示す斜視図。
【図２】第１の実施形態のインクジェットヘッドを図１のＦ２−Ｆ２線に沿って示す断面図。
【図３】第１の実施形態のフレームを分解して示す斜視図。
【図４】第２の実施の形態に係るフレームを示す平面図。
【図５】第３の実施の形態に係るフレームを示す平面図。
【図６】第３の実施形態のインクジェットヘッドの断面図。
【図７】第４の実施の形態のフレームを示す平面図。
【図８】第５の実施の形態に係るインクジェットヘッドを示す斜視図。
【図９】第５の実施形態のインクジェットヘッドを図８のＦ９−Ｆ９線に沿って示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、第１の実施の形態について、図１から図３を参照して説明する。図１は、第１の実施の形態に係るインクジェットヘッド１を分解して示す斜視図である。図２は、インクジェットヘッド１を図１のＦ２−Ｆ２線に沿って示す断面図である。
【００１０】
図１に示すように、インクジェットヘッド１は、いわゆるサイドシュータ型のインクジェットヘッドである。インクジェットヘッド１は、ベースプレート１０と、一対の駆動素子１１と、ノズルプレート１２と、フレーム１３とを備えている。ベースプレート１０は、基材の一例である。
【００１１】
図２に示すように、インクジェットヘッド１の内部に、インク室１５が設けられている。インク室１５は、ベースプレート１０と、ノズルプレート１２と、フレーム１３とに囲まれており、印字用のインクが供給される。
【００１２】
ベースプレート１０は、例えばアルミナのようなセラミックスによって矩形の板状に形成されている。ベースプレート１０は、平坦な表面２１を有している。図１に示すように、ベースプレート１０の表面２１には、複数の供給口２２と、複数の排出口２３と、複数の配線パターン２４とが設けられている。
【００１３】
複数の供給口２２は、ベースプレート１０の中央部において、ベースプレート１０の長手方向に沿って並んでいる。供給口２２は、インク室１５に開口するとともに、マニホールドを介してインクタンクに接続される。インクタンクのインクは、供給口２２からインク室１５に供給される。
【００１４】
複数の排出口２３は、１列に並んだ供給口２２を挟むように、ベースプレート１０の長手方向に沿って２列に並んでいる。排出口２３は、インク室１５に開口するとともに、マニホールドを介してインクタンクに接続される。インク室１５のインクは、排出口２３からインクタンクに回収される。
【００１５】
配線パターン２４は、例えば無電解メッキによって形成されたニッケル薄膜によって形成されている。配線パターン２４は、ベースプレート１０の側縁１０ａから、ベースプレート１０の中央部に向かってそれぞれ延びている。配線パターン２４は、駆動素子１１を制御するＩＣに電気的に接続される。
【００１６】
一対の駆動素子１１は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）によって棒状に形成された圧電素子である。駆動素子１１は、それぞれベースプレート１０の表面２１に接着されている。一対の駆動素子１１は、インク室１５の中に平行に並んで配置される。
【００１７】
駆動素子１１に、インクを吐出するための複数の圧力室２７が設けられている。圧力室２７は、駆動素子１１に設けられた溝である。各圧力室２７の幅は、例えば８０μｍである。図２に示すように、圧力室２７は、電極２８によって覆われている。電極２８は、配線パターン２４とそれぞれ電気的に接続されている。
【００１８】
前記ＩＣは、インクジェットプリンタの制御部から入力される信号に基いて、配線パターン２４を介して電極２５に電圧を印加する。これにより、駆動素子１１がシェアモード変形し、圧力室２７に供給されたインクを加圧する。
【００１９】
ノズルプレート１２は、ポリイミド製の矩形のフィルムによって形成されている。なお、ノズルプレート１２はこれに限らず、レーザ加工が可能な他の樹脂材料によって形成されても良い。ノズルプレート１２は、フレーム１３を介してベースプレート１０に取り付けられ、ベースプレート１０と対向する。ノズルプレート１２の厚さは、例えば２０〜５０μｍである。
【００２０】
ノズルプレート１２に、複数のノズル３１が設けられている。ノズル３１は、ノズルプレート１２に形成された孔であり、インク室１５にそれぞれ開口している。複数のノズル３１は、複数の圧力室２７にそれぞれ対応して配置されている。圧力室２７で加圧されたインクは、対応するノズル３１から吐出される。
【００２１】
図１に示すように、フレーム１３は、矩形の枠状に形成されている。図３は、フレーム１３を分解して示す斜視図である。図３に示すように、フレーム１３は、ニッケル合金製の第１のプレート３５と２枚の第２のプレート３６とによって形成されている。
【００２２】
図２に示すように、フレーム１３は、ベースプレート１０の表面２１に接着されている。フレーム１３は、ベースプレート１０とノズルプレート１２との間に介在し、ベースプレート１０とノズルプレート１２との間に隙間を形成する。
【００２３】
フレーム１３は、平坦な接着面４１と、複数の溝４２と、フレーム１３の内縁によって規定される開口部４３とを有している。接着面４１は、ベースプレート１０に接着される面の反対側に位置している。この接着面４１に、ノズルプレート１２が接着剤４５によって接着される。
【００２４】
接着剤４５は、例えば一液性のエポキシ系接着剤である。接着剤４５は、フレーム１３の接着面４１と、駆動素子１１の頂部とに塗布されている。接着剤４５は、接着面４１とノズルプレート１２との間に介在し、ノズルプレート１２とフレーム１３とを接着する。さらに、接着剤４５は、駆動素子１１の頂部とノズルプレート１２との間に介在し、駆動素子１１とノズルプレート１２とを接着する。
【００２５】
図１に示すように複数の溝４２は、接着面４１にそれぞれ設けられている。複数の溝４２は、接着面４１の縁に沿って形成されている。複数の溝４２は、断続的に３列に並んで配置されている。溝４２は、インク室１５には開口せず、インク室１５から離れて設けられている。言い換えると、溝４２とインク室１５との間は隔てられている。また、溝４２はインクジェットヘッド１の外部に開口しない。言い換えると、溝４２と大気との間は隔てられている。複数の溝４２は、接着面４１にのみ開口している。
【００２６】
溝４２の深さは、例えば０．１ｍｍである。溝４２の幅は、例えば３０μｍ〜１００μｍである。溝４２の寸法はこれに限らず、例えば互いに隣接する溝４２の間の距離のような条件に応じて決められる。
【００２７】
以下に、インクジェットヘッド１の製造工程の一部について例示する。まず、焼成前のセラミックスシート（セラミックスグリーンシート）で構成されるベースプレート１０に、プレス成形によって排出口２３と供給口２２とを形成する。続いて、このベースプレート１０を焼成する。
【００２８】
続いて、ベースプレート１０に対して一対の駆動素子１１を接着する。このとき、一対の駆動素子１１は、図示しない治具によって互いの距離が一定に維持されている。また、一対の駆動素子１１は、当該治具を介して位置決めされ、ベースプレート１０に接着される。
【００２９】
続いて、ベースプレート１０に接着された一対の駆動素子１１に対して、角部に研削加工または切削加工を行ういわゆるテーパ加工を行う。この一対の駆動素子１１に、圧力室２７としての複数の溝をそれぞれ形成する。この加工は、例えば、ＩＣウェハーの切断等に用いられているダイシングソーのダイヤモンドホイールを用いる。
【００３０】
続いて、この複数の溝の内面に電極２８をそれぞれ形成するとともに、ベースプレート１０の表面２１に複数の配線パターン２４を形成する。配線パターン２４および電極２８は、無電解メッキによって形成された例えばニッケル薄膜で構成される。続いて、レーザ照射によるパターニングを行って、配線パターン２４および電極２８以外の部位からニッケル薄膜を除去する。
【００３１】
次に、フレーム１３を形成する。まず、ニッケル合金製の板材をエッチングすることで、第１のプレート３５と、２つの第２のプレート３６を形成する。
【００３２】
図３に示すように、第１のプレート３５に、フレーム１３の接着面４１が設けられている。第１のプレート３５は、フレーム１３の開口部４３の一部と、複数のスリット４８とを有している。
【００３３】
開口部４３の一部と複数のスリット４８とは、それぞれ接着面４１に開口し、第１のプレート３５を貫通している。開口部４３の一部と複数のスリット４８とは、例えばエッチングによって同時に形成される。なお、スリット４８を形成する方法はエッチングに限らず、例えばプレスのような他の方法を用いても良い。
【００３４】
２つの第２のプレート３６は、開口部４３の一部をそれぞれ有している。開口部４３の一部は、例えばエッチングによって形成される。なお、第２のプレート３６の厚みや幅は、第１のプレート３５と異なっていても良い。
【００３５】
次に、第１のプレート３５と第２のプレート３６とを接着剤によって仮留めする。仮留めされた第１のプレート３５および第２のプレート３６を接合し、フレーム１３を形成する。接合は、例えば拡散接合によって行なわれる。なお、接合には、拡散接合に限らず、陽極接合や他の真空接合のような他の接合方法を用いても良い。
【００３６】
第１のプレート３５と第２のプレート３６とを接合することにより、第２のプレート３６が片側から複数のスリット４８を塞ぐ。片側から塞がれた複数のスリット４８によって、複数の溝４２が形成される。これにより、フレーム１３が形成される。
【００３７】
なお、フレーム１３を形成する方法はこれに限らない。例えば、第１のプレート３５にスリット４８を設けず、第１のプレート３５と第２のプレート３６とを接合した後にエッチングによって複数の溝４２を形成しても良い。溝４２を形成する方法はエッチングに限らず、例えばプレス、サンドペーパー、およびサンドブラストのような他の方法を用いても良い。さらに、溝４２の深さは、第１のプレート３５の厚みよりも浅くても良い。
【００３８】
続いて、形成されたフレーム１３をベースプレート１０に接着する。次に、フレーム１３の接着面４１に、例えばディスペンサによって接着剤４５を塗布する。接着剤４５は、フレーム１３の溝４２の外に存しても良いし、溝４２の中に浸入しても良い。この接着剤４５によって、フレーム１３にノズルプレート１２を接着する。
【００３９】
次に、接着剤４５を熱硬化させる。なお、接着剤４５は熱硬化に限らず、紫外線や時間の経過によって硬化するものであっても良い。接着剤４５は、熱硬化の際に化学反応によってガスを生じさせる。このガスはノズルプレート１２とフレーム１３との間で気泡とならず、複数の溝４２の中に入り込む。
【００４０】
接着剤４５が硬化した後、ノズルプレート１８にレーザを照射して複数のノズル３１をそれぞれ形成する。以上により、図１に示すインクジェットヘッド１が形成される。
【００４１】
前記構成のインクジェットヘッド１によれば、接着剤４５が塗布される接着面４１に、複数の溝４２が設けられている。このため、接着剤４５から発生するガスが、複数の溝４２の中に逃げ込む。したがって、気泡がノズルプレート１２を隆起させ、ノズルプレート１２の表面に凸を形成することを抑制できる。
【００４２】
さらに、接着剤４５を塗布する際にノズルプレート１２と接着面４１との間に細かなゴミが存在したとしても、このゴミが複数の溝４２の中に入り込む。これにより、ゴミがノズルプレート１２を隆起させ、ノズルプレート１２の表面に凸を形成することを抑制できる。
【００４３】
ノズルプレート１２は薄いポリイミドのフィルムによって形成されている。このため、ノズルプレート１２は、フレーム１３のような金属で形成された部材や、ベースプレート１０のようなセラミックスで形成された部材に比べて、気泡やゴミによって凸が生じるなどの影響を受け易い。このため、ノズルプレート１２が取り付けられる接着面４１に溝４２を設けることで、気泡やゴミによる影響が抑制されるのである。
【００４４】
インクジェットプリンタは、インクジェットヘッド１のクリーニングのため、ノズルプレート１２の表面をワイパーで拭取ることがある。もしノズルプレート１２の表面に凸が形成されていると、このワイパーが破損し、ノズルプレート１２の表面にインクが残留することでインク吐出性能が低下するおそれがある。したがって、凸の発生を抑制できるインクジェットヘッド１によれば、ワイパーの破損および、インク吐出性能の低下を抑制できる。
【００４５】
フレーム１３の溝４２は、インク室１５から離れて設けられている。したがって、インク室１５のインクが溝４２に流れ込むことでインクが残留したり、インクの流れの特性が変化したりすることを防止できる。
【００４６】
フレーム１３の溝４２は、第１のプレート３５に設けられたスリット４８によって形成されている。これにより、スリット４８は、スリット４８と同じく第１のプレート３５を貫通する開口部４３の一部と同時に作り易くなる。したがって、インクジェットヘッド１を製造する際の作業工程の増加を抑制し、インクジェットヘッド１の製造コストの増加を防止できる。
【００４７】
次に、図４を参照して、インクジェットヘッドの第２の実施の形態について説明する。なお、以下に開示する複数の実施形態において、第１の実施形態のインクジェットヘッド１と同一の機能を有する構成部分には同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
図４は、第２の実施形態のフレーム１３Ａを示す平面図である。図４に示すように、フレーム１３Ａの接着面４１に、複数の溝４２Ａが設けられている。複数の溝４２Ａは、フレーム１３Ａの縁に沿って、５列に並んで設けられている。溝４２Ａは、断続的に並んだ第１の実施形態の溝４２と異なり、フレーム１３Ａの辺の一端から他端まで連続して延びている。このような構成のフレーム１３Ａも、第１の実施形態のフレーム１３と同じ機能を有する。
【００４９】
次に、図５および図６を参照して、インクジェットヘッドの第３の実施の形態について説明する。図５は、第２の実施の形態に係るフレーム１３Ｂの平面図である。図６は、第２の実施形態のインクジェットヘッド１の断面図である。
【００５０】
図５に示すように、フレーム１３Ｂの接着面４１に、複数の溝４２Ｂが設けられている。溝４２Ｂは、それぞれフレーム１３Ｂの外縁からフレーム１３Ｂの内縁に向かって延びている。図６に示すように、溝４２Ｂは、フレーム１３Ｂの外周５１に開口している。一方、溝４２Ｂは、インク室１５には開口せず、インク室１５から離れている。言い換えると、溝４２Ｂとインク室１５との間は隔てられている。
【００５１】
前記構成のインクジェットヘッド１によれば、接着剤４５の硬化時に、化学反応により発生したガスが溝４２Ｂに逃げ込む。溝４２Ｂがフレーム１３Ｂの外周５１に開口しているため、このガスは大気中に放出される。これにより、気泡がノズルプレート１２の表面に凸を形成することをより抑制できる。
【００５２】
次に、図７を参照して、インクジェットヘッドの第４の実施形態について説明する。図７は、第４の実施の形態に係るフレーム１３Ｃの平面図である。図７に示すように、フレーム１３Ｃの接着面４１に、複数の溝４２Ｃが設けられている。複数の溝４２Ｃは、フレーム１３Ｃの縁と斜めに交差するように延びている。複数の溝４２Ｃは、フレーム１３Ｃの外周５１に開口している。このような構成のフレーム１３Ｃも、第３の実施形態のフレーム１３Ｃと同じ機能を有する。
【００５３】
次に、図８および図９を参照して、インクジェットヘッドの第５の実施形態について説明する。図８は、第５の実施形態のインクジェットヘッド１Ａを分解して示す斜視図である。図９は、図８のＦ９−Ｆ９線に沿って示すインクジェットヘッド１Ａの断面図である。
【００５４】
図８に示すように、第５の実施形態のインクジェットヘッド１Ａは、いわゆるエンドシュータ型のインクジェットヘッドである。インクジェットヘッド１Ａは、ノズルプレート１２と、基部６０とを備えている。
【００５５】
基部６０は、駆動素子６１と、カバー６２とを有している。駆動素子６１は、例えば貼り合わされた２枚のＰＺＴによってブロック状に形成されている。駆動素子６１に、複数の配線パターン２４と、複数の圧力室２７と、複数の溝４２Ｄとが設けられている。
【００５６】
カバー６２は、駆動素子６１に取り付けられている。カバー６２は、複数の溝４２Ｄと、このカバー６２の内部に設けられた通路とを有している。この通路はインクタンクと、圧力室２７とに接続されている。インクタンクのインクは、カバー６２の通路を通って圧力室２７に供給される。
【００５７】
駆動素子６１にカバー６２が取り付けられることによって形成された基部６０は、接着面４１を有している。駆動素子６１の溝４２Ｄと、カバー６２の溝４２Ｄとは、それぞれ接着面４１に設けられている。図９に示すように、それぞれの溝４２Ｄは、基部６０の外周５１に開口している。一方、溝４２Ｄは、圧力室２７には開口せず、圧力室２７から離れている。言い換えると、溝４２Ｄと圧力室２７との間は隔てられている。
【００５８】
前記構成のインクジェットヘッド１Ａは、第３の実施形態のインクジェットヘッド１と同じ機能を有する。すなわち、硬化時に接着剤４５から発生するガスが溝４２Ｄに逃げ込む。さらに、溝４２Ｄが基部６０の外周５１に開口しているため、このガスは大気中に放出される。したがって、ノズルプレート１２の表面に凸を形成することを抑制できる。このように、いわゆるエンドシュータ型のインクジェットヘッド１Ａであっても、サイドシュータ型のインクジェットヘッド１と同じ効果を奏する。
【００５９】
また、基部６０の溝４２Ｄは、圧力室２７から離れて設けられている。したがって、圧力室２７のインクが溝４２Ｄに流れ込むことでインクが残留したり、インクの吐出性能が変化したりすることを防止できる。
【００６０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６１】
１，１Ａ…インクジェットヘッド、１０…ベースプレート、１２…ノズルプレート、１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ…フレーム、２７…圧力室、３１…ノズル、３５…第１のプレート、３６…第２のプレート、４１…接着面、４２，４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ…溝、４５…接着剤、４８…スリット、６０…基部。
【図１】
2012187717.tif 000003
【図２】
2012187717.tif 000004
【図３】
2012187717.tif 000005
【図４】
2012187717.tif 000006
【図５】
2012187717.tif 000007
【図６】
2012187717.tif 000008
【図７】
2012187717.tif 000009
【図８】
2012187717.tif 000010
【図９】
2012187717.tif 000011