JP2009298042A - インクジェットヘッドおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】インク吐出チップの保護膜の損傷を防止して、インク吐出チップがインクに侵されることなく、インクジェットヘッドの性能の低下を防止できるインクジェットヘッドを提供する。
【解決手段】インクジェットヘッドは、インク吐出チップ1と、インク流路形成部材2と、キャップ受け部材3とを備える。インク吐出チップ1における共通インク室が開口する全ての開口面には、保護膜が設けられている。キャップ受け部材3の開口部10の内面は、インク吐出チップ1における共通インク室が開口する全ての開口面に接触しない。
【選択図】図1
【解決手段】インクジェットヘッドは、インク吐出チップ1と、インク流路形成部材2と、キャップ受け部材3とを備える。インク吐出チップ1における共通インク室が開口する全ての開口面には、保護膜が設けられている。キャップ受け部材3の開口部10の内面は、インク吐出チップ1における共通インク室が開口する全ての開口面に接触しない。
【選択図】図1
Description
この発明は、インクジェットヘッドおよびその製造方法に関する。
一般に、インクジェットヘッドは、ノズル面に形成された複数のノズル孔から塗布対象物に向けて微小なインク滴を吐出するデバイスである。インクジェットヘッドは、民生用として用紙等に画像形成を行うインクジェットプリンタに用いられるだけでなく、液晶ディスプレイの製造工程におけるカラーフィルタの形成など産業用途にも使われている。
インクジェットヘッドが搭載されたインクジェット装置においては、未使用時にノズル面の乾燥を防止することや、インクジェットヘッドのインク通路内に混入した異物や気泡を除去するためにノズルからインクを吸引することを目的として、ノズル面を密閉するキャッピング機構を設けている。
キャッピング機構の(弾性体である)キャップ部材と、インクジェットヘッドのキャップ受け面とが、接触することで、キャップ部材により、ノズル面を密閉する。キャップ受け面を、複数の部材で構成すると段差が出来てしまい、キャップ部材を押し付けても、密着させることができず、キャッピングの機密性を低下させる。
キャップ部材による密閉性を高めるために、従来のインクジェットヘッドでは、キャップ受け面を1つの部材で構成し、平坦面にしたものがある(特開平7−101054号公報:特許文献1参照)。
インクジェットヘッドは、インク吐出チップと、このインク吐出チップを開口部にて囲む枠部材とを有する。インク吐出チップには、インクが通過するインク通路が設けられている。枠部材は、キャップ受け面を有する。枠部材の開口部の内面は、インク吐出チップにおけるインク通路が開口する開口面に接触する。
ここで、インク吐出チップには、化学蒸着などの方法により保護膜が形成されることがある。保護膜は、インク吐出チップの圧力発生部やインク吐出チップに形成された電極などがインクに侵されることを防止するためのものであり、インク吐出チップのインク通路の表面および開口面に、形成する必要がある。
特開平7−101054号公報
しかしながら、上記従来のインクジェットヘッドでは、枠部材の開口部の内面は、インク吐出チップのインク通路の開口面に接触するので、枠部材は、インク吐出チップの保護膜に接触して、保護膜が損傷する問題があった。
保護膜に傷があると、傷を通じてインク吐出チップがインクに侵され、インクジェットヘッドの性能を低下させたり、損傷させたりする。また、インクの触れない部分の保護膜に傷が生じたとしても、時間経過により、やがては、インクの触れるところにまで傷が大きくなる可能性がある。
このように、インクジェットヘッドの作製時に、保護膜に傷が生じやすい構成であるため、インクジェットヘッドの信頼性を低下させる問題があった。
そこで、この発明の課題は、インク吐出チップの保護膜の損傷を防止して、インク吐出チップがインクに侵されることなく、インクジェットヘッドの性能の低下を防止できるインクジェットヘッドおよびその製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するため、この発明のインクジェットヘッドは、
インクが通過するインク通路が設けられたインク吐出チップと、
上記インク吐出チップにおける上記インク通路が開口する全ての開口面のうちの少なくとも一つの開口面に取り付けられると共に、上記インク通路に連通するインク流路が設けられたインク流路形成部材と、
上記インク吐出チップを上記インク流路形成部材と共に開口部にて囲む枠部材と
を備え、
上記インク吐出チップの上記インク通路の表面および上記全ての開口面には、保護膜が設けられ、
上記枠部材の上記開口部の内面は、上記インク吐出チップの上記全ての開口面に接触しないことを特徴としている。
インクが通過するインク通路が設けられたインク吐出チップと、
上記インク吐出チップにおける上記インク通路が開口する全ての開口面のうちの少なくとも一つの開口面に取り付けられると共に、上記インク通路に連通するインク流路が設けられたインク流路形成部材と、
上記インク吐出チップを上記インク流路形成部材と共に開口部にて囲む枠部材と
を備え、
上記インク吐出チップの上記インク通路の表面および上記全ての開口面には、保護膜が設けられ、
上記枠部材の上記開口部の内面は、上記インク吐出チップの上記全ての開口面に接触しないことを特徴としている。
この発明のインクジェットヘッドによれば、上記枠部材の上記開口部の内面は、上記インク吐出チップの上記全ての開口面に接触しないので、上記枠部材は、上記インク吐出チップの上記保護膜に接触せず、上記保護膜の損傷を防止できる。
したがって、上記保護膜の損傷を防止して、上記インク吐出チップがインクに侵されることなく、インクジェットヘッドの性能の低下を防止できる。
また、上記インクジェットヘッドのノズル面乾燥防止やノズル孔からのインク吸引のために、キャップ部材を使用するときに、上記枠部材を、キャップ部材を受けるキャップ受け部材として、用いても、キャップ受け部材は、一つの部材で構成されているため、キャップ受け部材のキャップ部材を受ける面を平坦面にできて、密閉性を高めることができる。
また、一実施形態のインクジェットヘッドでは、
上記インク吐出チップと上記インク流路形成部材との接触面と、上記枠部材の上記開口部の開口面とが、交差する方向を、幅方向としたとき、
少なくとも一つの上記インク流路形成部材の幅は、上記インク吐出チップの幅よりも、大きい。
上記インク吐出チップと上記インク流路形成部材との接触面と、上記枠部材の上記開口部の開口面とが、交差する方向を、幅方向としたとき、
少なくとも一つの上記インク流路形成部材の幅は、上記インク吐出チップの幅よりも、大きい。
この実施形態のインクジェットヘッドによれば、少なくとも一つの上記インク流路形成部材の幅は、上記インク吐出チップの幅よりも、大きいので、上記インク流路形成部材が、上記枠部材の上記開口部の内面と擦れることはあっても、上記インク吐出チップが、上記枠部材の上記開口部の内面と擦れることがなくて、上記インク吐出チップの上記保護膜の損傷を防止できる。
また、一実施形態のインクジェットヘッドでは、
上記インク吐出チップと上記インク流路形成部材との接触面と、上記枠部材の上記開口部の開口面とが、交差する方向を、幅方向とし、
上記インク吐出チップの線膨張係数を、αc[1/℃]とし、
上記インク流路形成部材の線膨張係数を、αm[1/℃]とし、
上記インク吐出チップと上記インク流路形成部材との接触面の幅を、d[mm]とし、
上記インク吐出チップおよび上記インク流路形成部材が曝される環境温度範囲を、ΔTとしたとき、
上記接触面の幅の変化量の差((αc−αm)×d×ΔT)の絶対値は、0.1[mm]以下である。
上記インク吐出チップと上記インク流路形成部材との接触面と、上記枠部材の上記開口部の開口面とが、交差する方向を、幅方向とし、
上記インク吐出チップの線膨張係数を、αc[1/℃]とし、
上記インク流路形成部材の線膨張係数を、αm[1/℃]とし、
上記インク吐出チップと上記インク流路形成部材との接触面の幅を、d[mm]とし、
上記インク吐出チップおよび上記インク流路形成部材が曝される環境温度範囲を、ΔTとしたとき、
上記接触面の幅の変化量の差((αc−αm)×d×ΔT)の絶対値は、0.1[mm]以下である。
この実施形態のインクジェットヘッドによれば、上記接触面の幅の変化量の差((αc−αm)×d×ΔT)の絶対値は、0.1[mm]以下であるので、上記接触面に形成された上記保護膜に、環境温度変化により生じるひずみを小さくすることができて、上記保護膜の損傷を防止できる。
また、一実施形態のインクジェットヘッドでは、
上記インク流路形成部材は、二つあり、
上記インク吐出チップにおける上記インク通路が開口する開口面は、互いに外側を向く相対面を含み、
上記二つのインク流路形成部材は、上記インク吐出チップの上記相対面に取り付けられて、上記インク吐出チップを挟む。
上記インク流路形成部材は、二つあり、
上記インク吐出チップにおける上記インク通路が開口する開口面は、互いに外側を向く相対面を含み、
上記二つのインク流路形成部材は、上記インク吐出チップの上記相対面に取り付けられて、上記インク吐出チップを挟む。
この実施形態のインクジェットヘッドによれば、上記二つのインク流路形成部材は、上記インク吐出チップの上記相対面に取り付けられて、上記インク吐出チップを挟むので、上記枠部材の上記インク吐出チップへの接触を一層防止できる。
また、一実施形態のインクジェットヘッドでは、上記保護膜は、ポリパラキシリレン、または、ポリパラキシリレンの誘導体である。
この実施形態のインクジェットヘッドによれば、上記保護膜は、ポリパラキシリレン、または、ポリパラキシリレンの誘導体であるので、上記保護膜は、耐薬品性に優れ、使用するインクの適用範囲を広げることが可能となる。
また、この発明のインクジェットヘッドの製造方法は、
インク吐出チップにおけるインク通路が開口する全ての開口面のうちの少なくとも一つの開口面に、上記インク通路に連通するインク流路が設けられたインク流路形成部材を、取り付ける工程と、
枠部材の開口部の内面が、上記インク吐出チップの上記全ての開口面に接触しないように、上記インク吐出チップを上記インク流路形成部材と共に上記枠部材の上記開口部にて囲む工程と
を備えることを特徴としている。
インク吐出チップにおけるインク通路が開口する全ての開口面のうちの少なくとも一つの開口面に、上記インク通路に連通するインク流路が設けられたインク流路形成部材を、取り付ける工程と、
枠部材の開口部の内面が、上記インク吐出チップの上記全ての開口面に接触しないように、上記インク吐出チップを上記インク流路形成部材と共に上記枠部材の上記開口部にて囲む工程と
を備えることを特徴としている。
この発明のインクジェットヘッドの製造方法によれば、上記インク吐出チップに上記インク流路形成部材を取り付ける工程と、上記インク吐出チップを上記インク流路形成部材と共に上記枠部材の上記開口部にて囲む工程とを備えるので、上記枠部材の上記開口部の内面は、上記インク吐出チップの上記全ての開口面に接触しないので、上記枠部材は、上記インク吐出チップの上記全ての開口面に設けられた保護膜に接触せず、上記保護膜の損傷を防止できる。
したがって、上記保護膜の損傷を防止して、上記インク吐出チップがインクに侵されることなく、インクジェットヘッドの性能の低下を防止できる。
この発明のインクジェットヘッドによれば、上記枠部材の上記開口部の内面は、上記インク吐出チップの上記全ての開口面に接触しないので、上記保護膜の損傷を防止して、上記インク吐出チップがインクに侵されることなく、インクジェットヘッドの性能の低下を防止できる。
この発明のインクジェットヘッドの製造方法によれば、上記インク吐出チップに上記インク流路形成部材を取り付ける工程と、上記インク吐出チップを上記インク流路形成部材と共に上記枠部材の上記開口部にて囲む工程とを備えるので、上記保護膜の損傷を防止して、上記インク吐出チップがインクに侵されることなく、インクジェットヘッドの性能の低下を防止できる。
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1は、この発明のインクジェットヘッドの一実施形態である斜視図を示している。図2は、インクジェットヘッドの正面図を示している。図3は、インクジェットヘッドの分解斜視図を示している。
図1は、この発明のインクジェットヘッドの一実施形態である斜視図を示している。図2は、インクジェットヘッドの正面図を示している。図3は、インクジェットヘッドの分解斜視図を示している。
図1、図2および図3に示すように、インクジェットヘッドは、インク吐出チップ1と、インク流路形成部材2と、枠部材としてのキャップ受け部材3とを備える。
インク吐出チップ1は、チタン酸ジルコン酸鉛を材料とする圧電基板からなり、インク吐出チップ1には、隔壁で分離された複数の圧力室と、それぞれの圧力室に連通する共通インク室4とが設けられている。圧力室および共通インク室4は、インクが通過するインク通路を構成する。
圧力室の内壁には電極が形成され、配線基板5を通じて外部に引き出されている。図示しない制御回路により、配線基板5および電極を通じて、隔壁に電圧を印加することで、隔壁を変形させ、圧力波を発生させてインクを吐出させる。
インク吐出チップ1は、表面を保護膜で覆われている。つまり、保護膜は、インク吐出チップ1におけるインク通路の表面およびインク通路が開口する全ての開口面に、設けられている。保護膜は、インク吐出チップ1や電極をインクに侵されないよう保護するためのものである。保護膜としては、耐薬品性、インクジェットヘッド内部への付きまわりのよさなどから、ポリパラキシリレン、または、その誘導体が好ましい。
本発明における材料はこれに限ったものではなく、上記ダイマーの各種誘導体を用いても本発明による効果が得られる。例を挙げると、ダイマーであるジパラキシリレン([化2]の構造式)を材料としたポリパラキシリレン([化3]の構造式)、さらには他の誘導体を用いたポリパラキシリレン膜の一種として([化4]の構造式)のポリジクロロパラキシリレン、その他、[化5]の構造式、[化6]の構造式に示すものなどがある。
また、インク吐出チップ1には、ノズルプレート6が接着されている。ノズルプレート6は、厚さ50μmのポリイミドのフィルムからなり、インク吐出チップの圧力室に対応する位置に、エキシマレーザを用いた加工により直径30μmのノズル孔7が複数形成されている。つまり、ノズルプレート6は、インク吐出チップ1におけるインク通路が開口する全ての開口面のうちの一の開口面に取り付けられている。ノズル孔7は、インク通路に連通している。
インク流路形成部材2は、チタン酸カリウムの微小繊維を30重量%含むポリエーテルエーテルケトンを材料とする樹脂成型品で、内部にインク孔8を有する。インク流路としてのインク孔8の一方の開口は、インク吐出チップ1の共通インク室4に接続され、インク孔8の他方の開口は、図示しないインクタンクに接続されることで、インク吐出チップ1にインクを供給する流路となる。つまり、インク流路形成部材2は、インク吐出チップ1におけるインク通路が開口する開口面に取り付けられている。インク流路は、インク通路に連通している。
キャップ受け部材3は、ポリエーテルエーテルケトンを材料とする樹脂成型品であり、キャッピング時にインクジェット装置の(図示しない)キャップ部材を受けるためのキャップ受け面9を有する。キャップ受け部材3は、インク吐出チップ1をインク流路形成部材2と共に囲む開口部10を有している。キャップ受け部材3の開口部10の内面は、インク吐出チップ1におけるインク通路が開口する全ての開口面に、接触しない。
インク吐出チップ1とインク流路形成部材2との接触面と、キャップ受け部材3の開口部の開口面とが、交差する方向を、幅方向としたとき、インク流路形成部材2の幅12は、インク吐出チップ1の幅11よりも、大きい。インク流路形成部材2は、インク吐出チップ1よりも幅方向に出っ張る。
このようにすることで、キャップ受け部材3の開口部10の内面は、インク吐出チップ1の側面13を擦ることがなく、より信頼性の高いインクジェットヘッドを作製することが出来る。
なお、このような構成では、インク吐出チップ1とキャップ受け部材3の開口部10の内面との隙間が、他の部分よりも広くなるが、その分、接着剤を多く充填することで、キャッピング時における機密性を確保することが出来る。
インク吐出チップ1とインク流路形成部材2との線膨張係数の差は、小さい。接着剤の硬化のための加熱など、インクジェットヘッドの作製時における環境温度変化や、インクジェットヘッド使用環境での温度変化により、インクジェットヘッドを構成する各部材は伸縮するが、材質によって線膨張係数が異なるため伸縮の程度は異なる。
インク吐出チップ1とインク流路形成部材2とで伸縮の程度が異なると、インク吐出チップ1とインク流路形成部材2との接触面に形成されている保護膜がひずみをうけて破れたり剥がれたりするといった損傷を受ける。損傷を防止するには、インク吐出チップ1とインク流路形成部材2との線膨張係数の差を小さくする必要がある。
インク吐出チップ1の線膨張係数を、αc[1/℃]とし、インク流路形成部材2の線膨張係数を、αm[1/℃]とし、インク吐出チップ1とインク流路形成部材2との接触面の幅を、d[mm]とし、インク吐出チップ1およびインク流路形成部材2が曝される環境温度範囲を、ΔTとしたとき、インク吐出チップ1とインク流路形成部材2との接触面の幅の変化量の差((αc−αm)×d×ΔT)の絶対値は、0.1[mm]以下である。
次に、[表1]に、インク流路形成部材の材質と、インク吐出チップとインク流路形成部材との接触面における保護膜の損傷との、関係を示す。また、[表1]では、インク流路形成部材の線膨張係数、環境温度変化−20℃〜80℃におけるインク流路形成部材の50mmあたりの幅の変化量、および、インク流路形成部材とインク吐出チップの幅の変化量の差を示す。
[表1]からわかるように、実施例1では、インク流路形成部材の材質として、チタン酸カリウムの微小繊維を30重量%含むポリエーテルエーテルケトンを使用する。インク吐出チップの線膨張係数αcは、3.3ppm/℃であり、インク流路形成部材の線膨張係数αmは、19ppm/℃であり、インク吐出チップとインク流路形成部材との接触面の幅dは、50mmであり、作製時および使用環境での温度変化は、−20℃〜80℃であって、ΔTは、100℃である。
この温度範囲での、インク吐出チップとインク流路形成部材との接触面におけるインク吐出チップの幅は、最大で、0.0165mm大きくなり、インク流路形成部材の幅は、最大で、0.095mm大きくなる。その差は、0.0785mmであり、インク吐出チップとインク流路形成部材との接触面に形成された保護膜は、この差によって、ひずみを受けるが、実施例1では、保護膜の損傷は見られなかった。
また、実施例2では、インク流路形成部材の材質として、ガラス繊維を30重量%含むポリエーテルエーテルケトンを使用する。インク吐出チップの線膨張係数αcは、3.3ppm/℃であり、インク流路形成部材の線膨張係数αmは、23ppm/℃であり、インク吐出チップとインク流路形成部材との接触面の幅dは、50mmであり、作製時および使用環境での温度変化は、−20℃〜80℃であって、ΔTは、100℃である。
この温度範囲での、インク吐出チップとインク流路形成部材との接触面におけるインク吐出チップの幅は、最大で、0.0165mm大きくなり、インク流路形成部材の幅は、最大で、0.115mm大きくなる。その差は、0.0985mmであり、インク吐出チップとインク流路形成部材との接触面に形成された保護膜は、この差によって、ひずみを受けるが、実施例2では、保護膜の損傷は見られなかった。
一方、比較例1では、インク流路形成部材の材質として、添加物を含まないポリエーテルエーテルケトンを使用する。インク吐出チップの線膨張係数αcは、3.3ppm/℃であり、インク流路形成部材の線膨張係数αmは、47ppm/℃であり、インク吐出チップとインク流路形成部材との接触面の幅dは、50mmであり、作製時および使用環境での温度変化は、−20℃〜80℃であって、ΔTは、100℃である。
この温度範囲での、インク吐出チップとインク流路形成部材との接触面におけるインク吐出チップの幅は、最大で、0.0165mm大きくなり、インク流路形成部材の幅は、最大で、0.235mm大きくなる。その差は、0.2185mmであり、インク吐出チップとインク流路形成部材との接触面に形成された保護膜は、この差によって、ひずみを受けて、保護膜の損傷が発生した。
また、比較例2では、インク流路形成部材の材質として、ダイサーモDTK(大同メタル工業製)を使用する。インク吐出チップの線膨張係数αcは、3.3ppm/℃であり、インク流路形成部材の線膨張係数αmは、35ppm/℃であり、インク吐出チップとインク流路形成部材との接触面の幅dは、50mmであり、作製時および使用環境での温度変化は、−20℃〜80℃であって、ΔTは、100℃である。
この温度範囲での、インク吐出チップとインク流路形成部材との接触面におけるインク吐出チップの幅は、最大で、0.0165mm大きくなり、インク流路形成部材の幅は、最大で、0.175mm大きくなる。その差は、0.1585mmであり、インク吐出チップとインク流路形成部材との接触面に形成された保護膜は、この差によって、ひずみを受けて、保護膜の損傷が発生した。
したがって、実施例1,2からわかるように、環境温度変化によるインク吐出チップとインク流路形成部材との幅の変化量の差が0.1mm以下となるようにすれば、ひずみによる保護膜の損傷が防止できる。
次に、上記構成のインクジェットヘッドを組み立てる方法を説明する。
まず、図4に示すように、インク吐出チップ1にインク流路形成部材2を接続する。インク吐出チップ1とインク流路形成部材2との接触面に、予め、接着剤を塗布しておき、矢印で示すようにインク吐出チップ1とインク流路形成部材2を、接触面に対して垂直方向に動かして、接触させる。このようにすることで、互いの接触面を擦らずに当接させて、接着することができる。
その後、図5に示すように、インク吐出チップ1とインク流路形成部材2とを、キャップ受け部材3の開口部10に挿入する。このとき、インク吐出チップ1の共通インク室4の開口部は、既にインク流路形成部材2により覆われているので、インク吐出チップ1の共通インク室4の開口部周辺を擦ることなく、挿入することができる。
そして、キャップ受け部材3の開口部10の隙間に接着剤を充填して、図1に示すように、インクジェットヘッドを完成する。
要するに、インクジェットヘッドの製造方法は、インク吐出チップ1におけるインク通路(共通インク室4)が開口する開口面に、インク通路に連通するインク流路(インク孔8)が設けられたインク流路形成部材2を、取り付ける工程と、キャップ受け部材3の開口部10の内面が、インク吐出チップ1におけるインク通路が開口する全ての開口面に接触しないように、インク吐出チップ1をインク流路形成部材2と共にキャップ受け部材3の開口部10にて囲む工程とを備える。
上記構成のインクジェットヘッドによれば、キャップ受け部材3の開口部10の内面は、インク吐出チップ1の全ての開口面に接触しないので、キャップ受け部材3は、インク吐出チップ1の保護膜に接触せず、保護膜の損傷を防止できる。
したがって、保護膜の損傷を防止して、インク吐出チップ1がインクに侵されることなく、インクジェットヘッドの性能の低下を防止できる。
また、インク流路形成部材2の幅は、インク吐出チップ1の幅よりも、大きいので、インク流路形成部材2が、キャップ受け部材3の開口部10の内面と擦れることはあっても、インク吐出チップ1が、キャップ受け部材3の開口部10の内面と擦れることがなくて、インク吐出チップ1の保護膜の損傷を防止できる。
また、接触面の幅の変化量の差((αc−αm)×d×ΔT)の絶対値は、0.1[mm]以下であるので、接触面に形成された保護膜に、環境温度変化により生じるひずみを小さくすることができて、保護膜の損傷を防止できる。
また、保護膜は、ポリパラキシリレン、または、ポリパラキシリレンの誘導体であるので、保護膜は、耐薬品性に優れ、使用するインクの適用範囲を広げることが可能となる。
上記構成のインクジェットヘッドの製造方法によれば、インク吐出チップ1にインク流路形成部材2を取り付ける工程と、インク吐出チップ1をインク流路形成部材2と共にキャップ受け部材3の開口部10にて囲む工程とを備えるので、キャップ受け部材3の開口部10の内面は、インク吐出チップ1の全ての開口面に接触しないので、キャップ受け部材3は、インク吐出チップ1の全ての開口面に設けられた保護膜に接触せず、保護膜の損傷を防止できる。
したがって、保護膜の損傷を防止して、インク吐出チップ1がインクに侵されることなく、インクジェットヘッドの性能の低下を防止できる。
(第2の実施形態)
図6は、この発明のインクジェットヘッドの第2実施形態である斜視図を示している。図7は、インクジェットヘッドの正面図を示している。図8は、インクジェットヘッドの分解斜視図を示している。
図6は、この発明のインクジェットヘッドの第2実施形態である斜視図を示している。図7は、インクジェットヘッドの正面図を示している。図8は、インクジェットヘッドの分解斜視図を示している。
上記第1の実施形態と相違する点を説明すると、この第2の実施形態では、インク流路形成部材は、二つあり、インク吐出チップにおけるインク通路が開口する開口面は、互いに外側を向く相対面を含み、二つのインク流路形成部材は、インク吐出チップの相対面に取り付けられて、インク吐出チップを挟んでいる。
図6、図7および図8に示すように、インクジェットヘッドは、インク吐出チップ20と、第1のインク流路形成部材21と、第2のインク流路形成部材22と、ノズルプレート23と、枠部材としてのキャップ受け部材24とを備える。
インク吐出チップ20は、チタン酸ジルコン酸鉛からなる圧電基板であり、インク吐出チップ20には、隔壁で分離された複数の圧力室25が設けられている。複数の圧力室25は、インク通路を構成する。
圧力室25の内壁には電極が形成され、配線基板26を通じて外部に引き出されている。インク吐出チップ20は、表面を保護膜で覆われている。保護膜は、インクからインク吐出チップ20や電極を保護するためのものであり、上記第1の実施形態と同様に、化学蒸着により成膜した厚さ10μmのポリモノクロロパラキシリレンである。
第1のインク流路形成部材21は、チタン酸カリウムの微小繊維を30重量%含むポリエーテルエーテルケトンを材料とする樹脂成型品で、インク孔27および共通インク室28を有する。インク孔27および共通インク室28は、インク流路を構成する。インク孔27の一方の開口は、共通インク室28に連通しており、インク孔27の他方の開口は、図示しないインクタンクに接続されており、インク吐出チップ1の圧力室25にインクを供給する。
第2のインク流路形成部材22は、第1のインク流路形成部材21と同様の構成であり、インク孔29と、インク孔29に連通した共通インク室30とを有する。インク孔29および共通インク室30は、インク流路を構成する。インク孔29は、図示しない回収インクタンクに接続されることで、インク吐出チップ20からのインクを回収する。
なお、第1のインク流路形成部材21のインク孔27を回収インクタンクに接続し、第2のインク流路形成部材22のインク孔29をインクタンクに接続してもよい。また、インク孔27およびインク孔29の両方にインクタンクを接続し、インク孔27に接続されたインクタンクから、インク孔27、共通インク室28、インク吐出チップ1の圧力室25、共通インク室30、および、インク孔29を順番に通って、インク孔29に接続されたインクタンクへと向かうインクの流れと、その逆のインクの流れとを、交互に切り替えるようにしても良い。
ノズルプレート23は、上記第1の実施形態と同様に、厚さ50μmのポリイミドフィルムからなり、インク吐出チップ20の圧力室25に対応する位置に、エキシマレーザを用いた加工により直径30μm程度のノズル孔31が複数形成されている。このノズルプレート23を、インク吐出チップ20、第1のインク流路形成部材21および第2のインク流路形成部材22に跨って接着することで、圧力室25および共通インク室28,30を覆う。
キャップ受け部材24は、ポリエーテルエーテルケトンを材料とする樹脂成型品であり、キャッピング時にインクジェット装置の(図示しない)キャップ部材を受けるためのキャップ受け面32を有する。キャップ受け部材24は、インク吐出チップ20を、第1のインク流路形成部材21および第2のインク流路形成部材22と共に囲む開口部33を有している。
このインクジェットヘッドでは、インクは、図示しないインクタンクから、インク孔27、共通インク室28、圧力室25、共通インク室30、インク孔29、および、図示しない回収インクタンクへと流れる。また、インクの一部は、圧力室25よりノズル孔31を通じて吐出される。回収インクタンクに回収したインクを、再び、インクタンクに戻すようにすることで、インクをノズル孔31の近傍のものも含めて、常に、循環させることが可能となる。このような構成とすることで、インク内に微粒子を含有するようなインクにおいて、微粒子の浮上、沈殿を防止し、安定した微粒子濃度のインクを吐出することができる。
また、第1のインク流路形成部材21の幅35、および、第2のインク流路形成部材22の幅37は、インク吐出チップ20の幅34よりも、大きい。第1のインク流路形成部材21および第2のインク流路形成部材22は、インク吐出チップ20よりも、幅方向に出っ張る。
このようにすることで、キャップ受け部材24の開口部33の内面は、インク吐出チップ20の側面36を擦ることがなく、より信頼性の高いインクジェットヘッドを作製することが出来る。
インク吐出チップ20の線膨張係数を、αc[1/℃]とし、第1のインク流路形成部材21の線膨張係数を、αm1[1/℃]とし、インク吐出チップ20と第1のインク流路形成部材21との接触面の幅を、d[mm]とし、インク吐出チップ20および第1のインク流路形成部材21が曝される環境温度範囲を、ΔTとしたとき、インク吐出チップ20と第1のインク流路形成部材21との接触面の幅の変化量の差((αc−αm1)×d×ΔT)の絶対値は、0.1[mm]以下である。
インク吐出チップ20の線膨張係数を、αc[1/℃]とし、第2のインク流路形成部材22の線膨張係数を、αm2[1/℃]とし、インク吐出チップ20と第2のインク流路形成部材22との接触面の幅を、d[mm]とし、インク吐出チップ20および第2のインク流路形成部材22が曝される環境温度範囲を、ΔTとしたとき、インク吐出チップ20と第2のインク流路形成部材22との接触面の幅の変化量の差((αc−αm2)×d×ΔT)の絶対値は、0.1[mm]以下である。
つまり、上記第1の実施形態と同様に、インク吐出チップ20の材料は、チタン酸ジルコン酸鉛からなる圧電基板であり、第1のインク流路形成部材21および第2のインク流路形成部材22は、チタン酸カリウムの微小繊維を30重量%含むポリエーテルエーテルケトンを材料としている。したがって、インク吐出チップ20と第1のインク流路形成部材21との接触面の保護膜、および、インク吐出チップ20と第2のインク流路形成部材22との接触面の保護膜に、環境温度変化によって生じるひずみが小さくなって、保護膜の損傷を防止することが出来る。
次に、上記構成のインクジェットヘッドを組み立てる方法を説明する。
まず、図9に示すように、インク吐出チップ20に第1のインク流路形成部材21を接着剤により接着する。このとき、インク吐出チップ20と第1のインク流路形成部材21との接触面に対して垂直な方向から、第1のインク流路形成部材21を近づけることにより、互いの接触面を擦らずに接着することが出来る。
その後、図10に示すように、第2のインク流路形成部材22についても同様に、インク吐出チップ20に接着する。そして、図11に示すように、ノズルプレート23をインク吐出チップ20に接着する。
その後、図12に示すように、インク吐出チップ20と第1のインク流路形成部材21と第2のインク流路形成部材22とを、キャップ受け部材24の開口部33に挿入する。このとき、インク吐出チップ20の圧力室25の開口部は、既に第1のインク流路形成部材21と第2のインク流路形成部材22により覆われており、インク吐出チップ20の圧力室25の開口部を擦ることなく、挿入することが出来る。
そして、キャップ受け部材24の開口部33の隙間に接着剤を充填して、図6に示すように、インクジェットヘッドを完成する。
要するに、インクジェットヘッドの製造方法は、インク吐出チップ20におけるインク通路(圧力室25)が開口すると共に相対する開口面のそれぞれに、インク通路に連通するインク流路(インク孔27および共通インク室28)が設けられた第1のインク流路形成部材21と、インク通路に連通するインク流路(インク孔29および共通インク室30)が設けられた第2のインク流路形成部材22とを、取り付ける工程と、キャップ受け部材24の開口部33の内面が、インク吐出チップ20におけるインク通路が開口する全ての開口面に接触しないように、インク吐出チップ20を第1のインク流路形成部材21および第2のインク流路形成部材22と共にキャップ受け部材24の開口部33にて囲む工程とを備える。
上記構成のインクジェットヘッドによれば、二つのインク流路形成部材21,22は、インク吐出チップ20の相対面に取り付けられて、インク吐出チップ20を挟むので、キャップ受け部材24のインク吐出チップ20への接触を一層防止できる。
なお、図13に示すように、第2のインク流路形成部材22Aの幅37Aを、インク吐出チップ20の幅34と同じにし、第1のインク流路形成部材21の幅35を、インク吐出チップ20の幅34よりも、大きくして、第1のインク流路形成部材21のみを、インク吐出チップ20よりも、幅方向に出っ張るようにしてもよく、インク吐出チップ20の側面36を擦ることを防止できる。
また、図14に示すように、第1のインク流路形成部材21Aの幅35Aを、インク吐出チップ20の幅34と同じにし、第2のインク流路形成部材22の幅37を、インク吐出チップ20の幅34よりも、大きくして、第2のインク流路形成部材22のみを、インク吐出チップ20よりも、幅方向に出っ張るようにしてもよく、インク吐出チップ20の側面36を擦ることを防止できる。
なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、枠部材を、キャップ受け部材以外として、用いてもよい。また、インク流路形成部材を3つ以上設けてもよく、少なくとも一つのインク流路形成部材の幅を、インク吐出チップの幅よりも、大きくすればよい。
1 インク吐出チップ
2 インク流路形成部材
3 キャップ受け部材(枠部材)
4 共通インク室(インク通路)
5 配線基板
6 ノズルプレート
7 ノズル孔
8 インク孔(インク流路)
9 キャップ受け面
10 キャップ受け部材の開口部
11 インク吐出チップの幅
12 インク流路形成部材の幅
13 インク吐出チップの側面
20 インク吐出チップ
21,21A 第1のインク流路形成部材
22,22A 第2のインク流路形成部材
23 ノズルプレート
24 キャップ受け部材(枠部材)
25 圧力室(インク通路)
26 配線基板
27 第1のインク流路形成部材のインク孔(インク流路)
28 第1のインク流路形成部材の共通インク室(インク流路)
29 第2のインク流路形成部材のインク孔(インク流路)
30 第2のインク流路形成部材の共通インク室(インク流路)
31 ノズル孔
32 キャップ受け面
33 キャップ受け部材の開口部
34 インク吐出チップの幅
35,35A 第1のインク流路形成部材の幅
36 インク吐出チップの側面
37,37A 第2のインク流路形成部材の幅
2 インク流路形成部材
3 キャップ受け部材(枠部材)
4 共通インク室(インク通路)
5 配線基板
6 ノズルプレート
7 ノズル孔
8 インク孔(インク流路)
9 キャップ受け面
10 キャップ受け部材の開口部
11 インク吐出チップの幅
12 インク流路形成部材の幅
13 インク吐出チップの側面
20 インク吐出チップ
21,21A 第1のインク流路形成部材
22,22A 第2のインク流路形成部材
23 ノズルプレート
24 キャップ受け部材(枠部材)
25 圧力室(インク通路)
26 配線基板
27 第1のインク流路形成部材のインク孔(インク流路)
28 第1のインク流路形成部材の共通インク室(インク流路)
29 第2のインク流路形成部材のインク孔(インク流路)
30 第2のインク流路形成部材の共通インク室(インク流路)
31 ノズル孔
32 キャップ受け面
33 キャップ受け部材の開口部
34 インク吐出チップの幅
35,35A 第1のインク流路形成部材の幅
36 インク吐出チップの側面
37,37A 第2のインク流路形成部材の幅
Claims (6)
- インクが通過するインク通路が設けられたインク吐出チップと、
上記インク吐出チップにおける上記インク通路が開口する全ての開口面のうちの少なくとも一つの開口面に取り付けられると共に、上記インク通路に連通するインク流路が設けられたインク流路形成部材と、
上記インク吐出チップを上記インク流路形成部材と共に開口部にて囲む枠部材と
を備え、
上記インク吐出チップの上記インク通路の表面および上記全ての開口面には、保護膜が設けられ、
上記枠部材の上記開口部の内面は、上記インク吐出チップの上記全ての開口面に接触しないことを特徴とするインクジェットヘッド。 - 請求項1に記載のインクジェットヘッドにおいて、
上記インク吐出チップと上記インク流路形成部材との接触面と、上記枠部材の上記開口部の開口面とが、交差する方向を、幅方向としたとき、
少なくとも一つの上記インク流路形成部材の幅は、上記インク吐出チップの幅よりも、大きいことを特徴とするインクジェットヘッド。 - 請求項1または2に記載のインクジェットヘッドにおいて、
上記インク吐出チップと上記インク流路形成部材との接触面と、上記枠部材の上記開口部の開口面とが、交差する方向を、幅方向とし、
上記インク吐出チップの線膨張係数を、αc[1/℃]とし、
上記インク流路形成部材の線膨張係数を、αm[1/℃]とし、
上記インク吐出チップと上記インク流路形成部材との接触面の幅を、d[mm]とし、
上記インク吐出チップおよび上記インク流路形成部材が曝される環境温度範囲を、ΔTとしたとき、
上記接触面の幅の変化量の差((αc−αm)×d×ΔT)の絶対値は、0.1[mm]以下であることを特徴とするインクジェットヘッド。 - 請求項1から3の何れか一つに記載のインクジェットヘッドにおいて、
上記インク流路形成部材は、二つあり、
上記インク吐出チップにおける上記インク通路が開口する開口面は、互いに外側を向く相対面を含み、
上記二つのインク流路形成部材は、上記インク吐出チップの上記相対面に取り付けられて、上記インク吐出チップを挟むことを特徴とするインクジェットヘッド。 - 請求項1から4の何れか一つに記載のインクジェットヘッドにおいて、
上記保護膜は、ポリパラキシリレン、または、ポリパラキシリレンの誘導体であることを特徴とするインクジェットヘッド。 - インク吐出チップにおけるインク通路が開口する全ての開口面のうちの少なくとも一つの開口面に、上記インク通路に連通するインク流路が設けられたインク流路形成部材を、取り付ける工程と、
枠部材の開口部の内面が、上記インク吐出チップの上記全ての開口面に接触しないように、上記インク吐出チップを上記インク流路形成部材と共に上記枠部材の上記開口部にて囲む工程と
を備えることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
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JP2008155645A JP2009298042A (ja) | 2008-06-13 | 2008-06-13 | インクジェットヘッドおよびその製造方法 |
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- 2008-06-13 JP JP2008155645A patent/JP2009298042A/ja active Pending
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