JP2004148509A - 液体噴射ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】長期保存状態において、流路内の液体の粘度上昇を防止しうる液体噴射ヘッドを提供する。
【解決手段】ノズル開口８と、圧力発生室７と液体貯留室（インク貯留室９）と、封止板５と、を有する流路ユニット１と、上記流路ユニットが貼着されるヘッドケース２と、を備え、上記ヘッドケース又は上記封止板５の液体貯留室（インク貯留室９）に対応する部分に、上記液体貯留室（インク貯留室）内の圧力変動を逃がすダンパ用凹部１２が形成されるとともに、上記ヘッドケースには、上記ダンパ用凹部の圧力を開放するための大気開放用の開放通路１４Ｂが形成され、上記ヘッドケース及び／又は上記封止板には、上記ダンパ用凹部と上記開放通路とを連通させると共に、水蒸気拡散を抑制する流路抵抗が付与された制御通路１４Ａが形成される液体噴射ヘッド。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等の液体を吐出する液体噴射ヘッドおよびそれを用いた液体噴射装置全般に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
縦振動の圧電振動子を用いた液体噴射ヘッドの一つであるインクジェット式記録ヘッド（以下「記録ヘッド」という）は、一般に、図１６に示すように、多数のノズル開口８と圧力発生室７が形成された流路ユニット１と、この流路ユニット１が貼着されるとともに、圧電振動子６が収容されるヘッドケース２とを備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記流路ユニット１は、ノズル開口８が紙面と垂直方向に列設されたノズルプレート３と、上記各ノズル開口８に連通する圧力発生室７が列設された流路基板４と、上記各圧力発生室７の下部開口を塞ぐ振動板５とが積層されて構成されている。上記流路基板４には、各圧力発生室７とインク供給路１０を介して連通し、各圧力発生室７に供給されるインクを貯留するインク貯留室９が形成されている。この例では、ノズル開口８および圧力発生室７の列は２列設けられている。
【０００４】
上記ヘッドケース２は、合成樹脂製で、上下に貫通する空間１６に圧電振動子６が収容されるようになっている。上記空間１６は、ノズル開口８が列設される方向に延び、ノズル開口８の列に対応して２つ設けられている。上記圧電振動子６は、後端側がヘッドケース２に取り付けられた固定基板１１に固着されるとともに、先端面が振動板５下面の島部５Ｃに固着されている。
【０００５】
そして、駆動回路（図示せず）で発生させた駆動信号をフレキシブル回路板１３を介して圧電振動子６に入力することにより、圧電振動子６を長手方向に伸縮させる。この圧電振動子６の伸縮により、振動板５の島部５Ｃを振動させて圧力発生室７内の圧力を変化させ、圧力発生室７内のインクをノズル開口８からインク滴として吐出させるようになっている。図において、１５はインクカートリッジ（図示せず）からインク貯留室９にインクを補給するインク補給管である。
【０００６】
一方、上記ヘッドケース２のインク貯留室９に対応する部分には、ポリフェニレンサルファイドフィルム（以下「ＰＰＳフィルム」という）製の振動板５を介して吐出時のインク貯留室９内の圧力変動を逃がすダンパ用凹部１２が形成されている。このダンパ用凹部１２は、外部と連通しない独立空間として存在させると、ダンパ用凹部１２内の空気がＰＰＳフィルム製の振動板５を透過してインク内に溶出し、ダンパ用凹部１２内の気圧が下がって振動板５の張力が高くなって十分なダンパ効果を得られなくなりやすい。そこで、上記ダンパ用凹部１２の奥面からヘッドケース２の反対側面に向かって貫通してダンパ用凹部１２を外部に連通させる外部連通路１４を穿設することにより、上述したようなダンパ用凹部１２内の圧力低下を防止している。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−０５２５５３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記記録ヘッドでは、ダンパ用凹部１２が大気に開放される構造となっているため、長期間記録ヘッドが使用されないで保管等された場合に、インク貯留室９内のインク中の水分が水蒸気となってＰＰＳフィルム製の振動板５を透過し、次第にインク貯留室９内のインクの粘度が上昇しやすい。そして、保管状態から再び使用を開始するときに流路内のインクを強制的に吸引するクリーニング動作等を行なっても流路の詰まりが回復せずにインクを正常に吐出できなくなるおそれがある。このような傾向は特に粘度上昇しやすい顔料系のインクで顕著であり、最近では、多様な印字品質を実現するため、顔料系のインクが用いられることも多くなっていることから、このような長期保存によるインクの粘度上昇を防止しうるインクジェット式記録ヘッドの開発が強く望まれていた。
【０００９】
さらに、上記課題の解決手段を実現するに当たっては、部品点数を可及的に少なくすることや、高い精度品質をできるだけ簡単な手法で求めることが望まれる。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、長期保存状態において、流路内のインクの粘度上昇を防止しうる液体噴射ヘッドの提供をその主たる目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、本発明によれば、ノズル開口と、上記ノズル開口に連通する圧力発生室および上記圧力発生室に供給する液体を貯留する液体貯留室と、上記圧力発生室および液体貯留室の開口を塞ぐ封止板と、を有する流路ユニットと、上記流路ユニットが貼着されるヘッドケースと、を備えた液体噴射ヘッドであって、上記ヘッドケース又は上記封止板の液体貯留室に対応する部分に、上記液体貯蔵室内の圧力変動を逃すダンパ用凹部が形成されるとともに、上記ヘッドケースには、上記ダンパ用凹部の圧力を開放するための大気開放用の開放通路が形成され、上記ヘッドケース及び／又は上記封止板には、上記ダンパ用凹部と上記開放通路とを連通させると共に、水蒸気拡散を抑制する流路抵抗が付与された制御通路が形成されることを特徴とする液体噴射ヘッドにより達成される。
【００１２】
すなわち、本発明の液体噴射ヘッドは、上記ヘッドケース又は上記封止板の液体貯留室に対応する部分に、上記液体貯留室内の圧力変動を逃がすダンパ用凹部が形成されるとともに、上記ヘッドケースには、上記ダンパ用凹部の圧力を開放するための大気開放用の開放通路が形成され、上記ヘッドケース及び／又は上記封止板には、上記ダンパ用凹部と上記開放通路とを連通させると共に、水蒸気拡散を抑制する流路抵抗が付与された制御通路が形成される。
したがって、封止板を透過した液体の水蒸気は上記制御通路の設定された流路抵抗により流通が制約されて、過剰な水蒸気拡散が抑制される。
【００１３】
このように、上記制御通路で水蒸気の大気流出が抑制されていることから、記録ヘッドを長期間使用せずに保管等した場合にも、液体貯留室内にある液体中の水分の蒸発が制御通路によって抑制され、液体貯留室内の液体の粘度上昇を防止する。したがって、長期保管状態から再び使用を開始するときに、通常のクリーニング動作等を行なえば液体を正常に吐出できるようになり、従来のような吐出不良がほとんど生じなくなる。
【００１４】
好ましくは、上記制御通路が、上記封止板とヘッドケースが対向する面に形成されている液体噴射ヘッドである。
上記構成の場合には、上記の対向する面に容易に制御通路の形成ができ、生産性向上にとって有利である。
【００１５】
好ましくは、上記制御通路は、上記封止板に形成されている液体噴射ヘッドである。
【００１６】
上記構成の場合には、上記制御通路の深さは、最大でも上記封止板の厚みであり、プレス等の簡単な手法で精度の高い制御通路が形成することができる。
好ましくは、上記制御通路が上記ヘッドケースに形成されている液体噴射ヘッドである。
上記構成の場合には、ヘッドケースを製作する際に、型成形などの手法で一時に制御通路を形成でき、製造面で有利である。
【００１７】
好ましくは、上記封止板には、隔壁用薄膜と、上記制御通路が形成される通路等形成用薄膜とを備える液体噴射ヘッドである。
上記構成の場合には、上記通路等形成用薄膜に上記制御通路が形成されるので、上記制御通路を容易に形成し易い。
好ましくは、上記隔壁用薄膜が樹脂製薄膜で形成され、上記通路等形成用薄膜が金属製薄膜で形成されている液体噴射ヘッドである。
上記構成の場合には、金属製薄膜に制御通路を形成することから、簡単な手法で高い精度の制御通路が形成でき、液体中の水蒸気の蒸発抑制が最適な状況下で達成される。
【００１８】
好ましくは、上記金属製薄膜にエッチング処理を用いて上記制御通路が形成されている液体噴射ヘッドである。
上記構成の場合には、高い精度の形状や寸法が追求できるエッチング手法であることから、上述のように最適な状況下で液体中の水蒸気の蒸発抑制が達成される。
【００１９】
好ましくは、上記流路抵抗は、上記樹脂製薄膜の水蒸気透過率よりも低い透過率特性とされている液体噴射ヘッドである。
上記構成の場合には、この透過率特性による流路抵抗の付与機能により、上述のような水蒸気拡散の制御・抑制が確実に達成される。
【００２０】
例えば、本発明における制御通路の流路抵抗については、単位時間に流れる水蒸気量Ｑの算出式が根拠とされている。すなわち、
Ｑ＝（Ｗ０−Ｗ１）／Ｒである。
【００２１】

流路抵抗を設定する際の主たる因子は、上記ＬとＳである。
【００２２】
好ましくは、上記樹脂製薄膜がポリフェニレンサルファイドフィルムである液体噴射ヘッドである。
上記構成の場合には、このフィルム自体の水蒸気透過率と上記制御通路の透過率特性が複合して好適に機能し、水蒸気の大気拡散を最適状態で制御できる。
【００２３】
好ましくは、上記ダンパ用凹部には、このダンパ用凹部に連通した接続用凹部が形成もしくは接続され、この接続用凹部は、上記ヘッドケース及び／又は上記封止板に設けられていると共に、上記接続用凹部に上記制御通路が連通されている液体噴射ヘッドである。
上記構成の場合には、寸法的に微細な制御通路をダンパ用凹部に接続する際に、制御通路とダンパ用凹部との相対位置が多少狂っていても、接続用凹部で誤差吸収がなされる。このような誤差吸収は、上記封止板をヘッドケースに貼着する際の相対位置の狂いを吸収し、生産性を向上させるのに有効である。
【００２４】
好ましくは、複数個の上記ダンパ用凹部にそれぞれ設けられた上記接続用凹部が互いに連通されている液体噴射ヘッドである。
上記構成の場合には、複数のダンパ用凹部を簡単な構造で制御通路を介して開放通路に連通させることができる。さらに、連通された上記接続用凹部から複数本の制御通路を経て開放通路に連通させてある場合には、何らかの原因で一部の制御通路の流通機能に障害が発生しても、他の健全な制御通路によって複数個のダンパ用凹部の大気連通が維持され、かつ、液体粘度の上昇が最悪の状態になるのを回避できる。
【００２５】
好ましくは、上記封止板は上記ヘッドケースに接着剤を用いて接着され、上記接着剤の余剰分を収容する凹部が少なくとも上記制御通路の近傍に設置されている液体噴射ヘッドである。
上記構成の場合には、たまたま接着剤の塗布量が過剰になっても、その余剰接着剤は凹部に収容されて、制御通路には入らない。また、例え入ったとしてもその量は許容量の範囲にとどめることができ、制御通路を正常な状態で確保するのに有効である。
【００２６】
好ましくは、上記凹部が上記制御通路と連通している液体噴射ヘッドである。上記構成の場合には、余剰の接着剤が制御通路に連通した凹部に収容されることから、制御通路に侵入する接着剤が可及的に少なくなり、健全な制御通路を確保するのに有効である。
【００２７】
好ましくは、上記接着剤の余剰分を収容する凹部は、上記制御用流路より幅が狭く且つ、上記制御用流路に連通している液体噴射ヘッドである。
上記構成に場合には、上記接続剤の余剰分を収容する凹部が、上記制御用流路より幅が狭ければ、上記制御用流路が接着剤で埋まってしまう可能性を少なくすることができる。
好ましくは、吐出する上記液体が顔料系のインクである液体噴射ヘッドである。
上記構成の場合には、顔料系のインクでは水分蒸発による粘度上昇が激しいことから、液体貯留室内にあるインクの水分蒸発を有効に防止して長期保管後の再使用をスムーズにする効果が顕著で効果的である。
【００２８】
好ましくは、上記圧力発生素子が圧電振動子である液体噴射ヘッドである。
上記構成の場合には、圧力発生室として圧電振動子を用いたタイプの記録ヘッドにおいて、液体貯留室内にある液体の水分蒸発を有効に防止し、長期保管後の再使用をスムーズにできる。
【００２９】
好ましくは、上記圧電振動子が縦振動モードの圧電振動子である液体噴射ヘッドである。
上記構成の場合は、縦振動モードの圧電振動子を用いたタイプの記録ヘッドでは、封止板として例えばポリフェニレンサルファイドフィルムのような水蒸気を透過させやすい樹脂フィルムが多く用いられることから、液体貯留室内にある液体の水分蒸発を有効に防止して長期保管後の再使用をスムーズにする効果が顕著で効果的である。
【００３０】
好ましくは、上記圧電振動子は上記ヘッドケースに収容されて上記圧力発生室に圧力変動を与えることを特徴とする液体噴射ヘッドである。
【００３１】
上記構成の場合は、上記ヘッドケースには、上記圧電振動子を固定する機能と上記制御通路を形成するとを有することになるので、生産性向上にとって有利である。
【００３２】
好ましくは、上記圧力発生素子が流路内の液体を加熱する加熱素子である液体噴射ヘッドである。
【００３３】
上記構成の場合は、上記圧力発生室として加熱素子を用いたタイプの記録ヘッドにおいて、液体貯留室内にある液体の水分蒸発を有効に防止し、長期保管後の再使用をスムーズにできる。
【００３４】
好ましくは、上記通路等形成用薄膜に形成される上記制御通路が上記接続用凹部と上記開放通路とを直線状に連通させる直線状開放通路となっている液体噴射ヘッドである。
上記構成の場合には、上記制御通路に湾曲部分が存在しないため、接着剤がこの制御通路内に溜まり難い構成となっている。
【００３５】
好ましくは、上記液体貯蔵室に対応して上記封止板に封止板側凹部が形成され、この封止板側凹部が上記通路等形成用薄膜に形成され、上記通路等形成用薄膜に形成された上記直線状開放通路の近傍に配置される上記封止板側凹部のうち、この直線状開放通路に対向する部分が、この直線状開放通路と略平行に形成されている液体噴射ヘッドである。
上記構成の場合は、上記通路等形成用薄膜の少なくと一部を除去して、上記封止板側凹部及び上記直線状開放通路が形成されるので、これら上記封止板側凹部及び上記直線状開放通路の剛性は、これらが形成されていない部分より弱く、皺が生じやすい部分となっている。
また、皺が生じやすい部分が近接して配置される上記封止板側凹部及び上記直線状開放通路の部分は、さらに皺が生じやすい環境となる。
そのため、上記封止板側凹部のうち、この直線状開放通路に対向する部分が、この直線状開放通路と略平行に形成することで、外部等から力が加わった場合でも、その力が偏らず均等にかかり、皺が生じ難い構成となっている。
【００３６】
好ましくは、前記封止板側凹部には、接着用突部が形成されている液体噴射ヘッドである。
上記構成の場合は、上記圧力発生室及び液体貯蔵室の開口に対して上記封止板を接着する際に、上記接着用突部において上記封止板をしっかり保持できるので、接着不良が生じ難い。
【００３７】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００３８】
以下、この発明の好適な実施の形態を添付図面等を参照しながら、詳細に説明する。
【００３９】
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００４０】
（第１の実施の形態）
図１から図７は、本発明の液体噴射ヘッドの第一の実施の形態であるインクジェット式記録ヘッド（以下「記録ヘッド」という）を示す図である。この記録ヘッドは、基本的には図１６に示すものと同様であり、以下同様の部分は同じ符号を用いて説明する。また、図１６の場合は、ノズル開口８および圧力発生室７の列が２列になっているが、図３のヘッドケース２は上記列が４列になっている場合である。すなわち、図３の仮想線Ｌを境にした片側の断面が図１，図２および図１６に相当している。なお、図３は、ヘッドケース２単体を上方から見た平面図である。
【００４１】
上記流路ユニット１は、ノズル開口８が列設されたノズルプレート３と、上記各ノズル開口８に連通する圧力発生室７が列設され、上記各圧力発生室７にインク供給路１０を介して供給されるインクを貯留するインク貯留室９が形成された流路基板４と、上記各圧力発生室７およびインク貯留室９の下部開口を塞ぐ振動板（封止板）５とが積層されて構成されている。図３において、中央寄りのダンパ用凹部１２，１２は互いに隣り合った形で配置され、各ダンパ用凹部１２，１２にはそれぞれ空間１６，１６が対応している。
【００４２】
上記ヘッドケース２は、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が射出成形されてなり、上下に貫通する空間１６に、上記各圧力発生室７に対応するよう圧電振動子６が収容されるようになっている。上記空間１６は、ノズル開口８が列設される方向に延び、ノズル開口８の列に対応して設けられている。上記圧電振動子６は、縦振動モードの圧電振動子６であり、後端側がヘッドケース２に取り付けられた固定基板１１に固着されるとともに、先端面が振動板５下面の島部５Ｃに固着されている。
【００４３】
ここで、上記振動板５は、ポリフェニレンサルファイドフィルム（以下「ＰＰＳ」フィルムという）からなり、ステンレス板製の島部５Ｃ等がラミネートされている。そして、上記ヘッドケース２には、そのインク貯留室９に対応する部分に、インク貯留室９内に発生する圧力変動を振動板５を介して逃がすダンパ用凹部１２が形成されている。
【００４４】
また、図１乃至図３に示すように、振動板５には、ヘッドケース２に設けられたダンパ用凹部１２に対応した封止板側凹部である例えば振動板側凹部１４Ｉが設けられている。
【００４５】
図３に示すように、振動板側凹部１４Ｉは、ダンパ用凹部１２とほぼ同様の形状と成っている。
【００４６】
そして、上記振動板（封止板）５は、隔壁用薄膜である例えば、樹脂製薄膜５Ａと通路等形成用薄膜である例えば、金属製薄膜５Ｂを貼り合わせた積層構造であり、樹脂材料としては例えばポリフェニレンサルファイドフィルム（ＰＰＳフィルム）が使用され、一方、金属材料としては例えばステンレス合金が使用される。振動板側凹部１４Ｉは、金属製薄膜５Ｂに形成され、具体的には、振動板（封止板）５のヘッドケース２と対面する面に形成される。
【００４７】
また、これに限らず、Ｎｉ、ＳＵＳ等を電鋳で形成したり、ドライフィルム及び樹脂膜で形成等してもよい。
インクジェット記録ヘッドのインクは一般に、気泡を抑制するために、脱気処理が行われているため、上記ダンパ用凹部１２は、外部と連通しない独立空間として存在させると、ダンパ用凹部１２内の空気がＰＰＳフィルム製の振動板５を透過してインク内に溶出し、ダンパ用凹部１２内の気圧が下がって振動板５の張力が高くなり、十分なダンパ効果を得られなくなりやすい。そこで、上記ヘッドケース２には、上記ダンパ用凹部１２を外部連通路１４を介して外部に連通され、上述したようなダンパ用凹部１２内の圧力低下を防止している。
【００４８】
そして、駆動回路（図示せず）で発生させた駆動信号をフレキシブル回路板１３を介して圧電振動子６に入力することにより、圧電振動子６を長手方向に伸縮させる。この圧電振動子６の伸縮により、振動板５の島部５Ｃを振動させて圧力発生室７内の圧力を変化させ、圧力発生室７内のインクをノズル開口８からインク滴として吐出させるようになっている。図において、１５はインクカートリッジ（図示せず）等からインク貯留室９にインクを補給するインク補給管、２０は振動板５のインク補給管１５に対応する位置に設けられたインク補給穴である。
【００４９】
上記外部連通路１４は、インクの水蒸気拡散を抑制する流路抵抗が付与された制御通路１４Ａと上記制御通路１４Ａを大気開放する開放通路１４Ｂを含んで構成されている。上記制御通路１４Ａの流路形態は、その流路面積が微小な値に設定されているとともに、流路の屈曲状態も最適な形状に選定されている。このように流路面積や屈曲状態を選定することによって、制御通路１４Ａ自体の流路抵抗が設定される。この例において図示した制御通路１４Ａは、ちょうど数字の「７」のような形状である。
【００５０】
この制御通路１４Ａは、図１乃至図３に示すように、金属製薄膜５Ｂに形成され、具体的には、エッチング処理を用いて振動板５のヘッドケース２と対面する面に形成される。
【００５１】
また、この制御通路１４Ａが、振動板５ではなく、ヘッドケース２側に形成されても構わない。
【００５２】
上記開放通路１４Ｂは、ヘッドケース２に形成され、図１６で説明した外部連通路１４と同様の通気孔であり、内径の大きな通気孔の形態とされており、図２に示すようにヘッドケース２を上下方向に貫通させてある。開放通路１４Ｂ自体にはインク水蒸気の流出を制御する機能は付与されていない。なお、図４は理解しやすくするためにノズルプレート３や流路基板４を除去した状態で平面図として図示してある。
【００５３】
上記振動板（封止板）５は、上述のように、樹脂製薄膜５Ａと金属製薄膜５Ｂを貼り合わせた積層構造であり、樹脂材料としては例えばポリフェニレンサルファイドフィルムが使用され、一方、金属材料としては例えばステンレス合金が使用される。制御通路１４Ａは金属製薄膜５Ｂに形成され、具体的には、振動板（封止板）５のヘッドケース２と対面する面に形成される。
【００５４】
上記制御通路１４Ａの形成手法としては色々なものが採用できるが、上述のように、エッチング処理を採用するのが最適である。制御通路１４Ａの寸法緒元は、記録ヘッドの仕様によって種々選択の余地があるが、この例での値は、制御通路１４Ａの深さ（すなわち金属製薄膜５Ａの厚さ）は０．０３ｍｍ程度、幅は０．３ｍｍ程度である。制御通路１４Ａの形状は上記の数字の「７」のような形に限られるものではなく、「Ｓ」字型や「ジグザグ」型など上記振動板５の水蒸気透過率との相対関係で形状選定がなされる。なお、この場合、制御通路１４Ａの流路断面積も流路抵抗の決定因子とされる。
【００５５】
上記ダンパ用凹部１２には、ダンパ用凹部１２と制御通路１４Ａを接続して両者を連通させる接続用凹部１２Ａが形成されている。接続用凹部１２Ａは、ダンパ用凹部１２の空間を部分的に拡張させたような形状で、換言すると、ダンパ用凹部１２の内壁の一部を切り欠いて、ヘッドケース２に構成されている。接続用凹部１２Ａを図４のように平面的に見た場合、その面積は制御通路１４Ａの通路幅よりもはるかに大きく設定されている。また、開放通路１４Ｂはヘッドケース２にあけられ、その断面積は図４から明らかなように、振動板５に設けられた制御通路１４Ａの通路幅よりもはるかに大きく設定されている。制御通路１４Ａの一方の端部１４Ｃは、接続用凹部１２Ａにオーバラップした状態で同凹部１２Ａに連通されている。上記制御通路１４Ａの他方の端部１４Ｄも、上記開放通路１４Ｂにオーバラップした状態で同通路１４Ｂに連通されている。
【００５６】
なお、この接続用凹部１２Ａは、本実施の形態の場合、ヘッドケース２に接着剤を塗布し接合するので、ヘッドケース２に設けられているが、ヘッドケース２ではなく、エッチング処理等により振動板３の金属製薄膜５Ｂに形成されてもよい。
【００５７】
上述の第１の実施の形態においては、上記ダンパ用凹部１２に貯留されたインクの水蒸気は、接続用凹部１２Ａを経て制御通路１４Ａに緩やかに流入する。このとき、制御通路１４Ａにおいては、流路抵抗が大きく設定されているので、すなわち制御通路１４Ａの水蒸気透過率特性は上記振動板５の樹脂製薄膜５Ａの水蒸気透過率よりも低く設定されているので、インク水蒸気の流通が制御通路１４Ａで抑制される。
【００５８】
このように、上記制御通路１４Ａで水蒸気の大気流出が抑制されていることから、記録ヘッドを長期間使用せずに保管等した場合にも、インク貯留室９内にあるインク中の水分の蒸発が制御通路１４Ａによって抑制され、インク貯留室９内のインクの粘度上昇を抑制する。したがって、長期保管状態から再び使用を開始するときに、通常のクリーニング動作等を行なえばインクを正常に吐出できるようになり、従来のような吐出不良がほとんど生じなくなる。
【００５９】
上記金属製薄膜５Ｂにエッチング処理で制御通路１４Ａが形成されているので、微細な形状や寸法を的確に求めることができ、制御通路１４Ａに適切な流路抵抗を付与するのに好適である。さらに、ダンパ用凹部１２に接続用凹部１２Ａが形成してあるので、制御通路１４Ａとヘッドケース２とを貼り合わせる際には、両者の相対位置がずれていても、接続用凹部１２Ａの誤差吸収機能によって、製作時の精度管理を緩和することができ、工程管理面で有利である。
【００６０】
（第２の実施の形態）
つぎに、第２の実施の形態を図３と図８にしたがって説明する。これは、複数個のダンパ用凹部１２，１２の各接続用凹部１２Ａ，１２Ａが互いに連通させられているもので、図３の２点鎖線図示から明らかなように２つの制御通路１４Ａ，１４Ａが連通した接続用凹部１２Ａ，１２Ａに連通されている。一方、両制御通路１４Ａ，１４Ａの他端部は、１つの開放通路１４Ｂに連通されている。また、制御通路１４Ａは１つにすることも可能であり、他に３つ以上にすることも可能である。
【００６１】
この実施の形態によれば、接続用凹部１２Ａ，１２Ａが連通しているので、２つのダンパ用凹部１２，１２からのインク水蒸気を、簡単な構造で導くことができる。さらに、一方の制御通路１４Ａの流通に障害が発生した場合でも、他方の制御通路１４Ａで不足ながらも最小限の流通制御が確保されるので、インクの粘性が最悪の状態になるのを回避でき、かつ、ダンパ用凹部の気圧低下を抑制できる。
【００６２】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態を図９と図１０にしたがって説明する。これは、制御通路１４Ａをヘッドケース２に形成したものである。図９は、上記振動板（封止板）５と対面するヘッドケース２の表面に制御通路１４Ａが刻設されている。また、図１０は、制御通路１４Ａが細い通路孔の状態でヘッドケース２に構成されている場合である。なお、図１０のものでは、接続用凹部１２Ａが設けられていない。
【００６３】
この実施の形態によれば、ヘッドケース２を製作する際に制御通路１４Ａを同時に形成することができて、製作面で有利である。
【００６４】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態を図１１にしたがって説明する。この実施の形態には２種類あり、一つ目は同図（Ａ）に図示されている。すなわち、上記制御通路１４Ａ内に流路ユニット１とヘッドケース２を接合する際に用いられる接着剤が流入しないようにしたもので、接着剤の余剰分を収容する凹部１７が設置されている。上記凹部１７は、制御通路１４Ａから分岐させた状態で該通路１４Ａに連通しており、この例では３本設置されている。また、制御通路１４Ａが接続用凹部１２Ａを通り越して突き抜けた状態で連通した箇所１７Ａや、開放通路１４Ｂを通り越して突き抜けた状態で連通した箇所１７Ｂも上記の収容凹部として活用できる。これらの凹部１７，１７Ａ，１７Ｂは、制御通路１４Ａをエッチング処理で形成する際に同時に作られる。
【００６５】
また、この凹部１７の行き止まりになっている部分に接着剤の余剰分が溜まりやすく、その結果、制御通路１４Ａには接着剤の余剰分が溜まり難くなる。
【００６６】
さらに、凹部１７は、制御通路１４Ａより幅が狭く構成されても良い。
【００６７】
この場合は、制御通路１４Ａが接着剤で埋まってしまう可能性をさらに低くすることができる。
【００６８】
図１１（Ａ）において、２点鎖線図示の凹部１７は、制御通路１４Ａから独立した状態になっている。なお、接着剤の余剰分を収容する凹部１７は、上記のような細い溝状のものに限られるものではなく、例えば適当な容積の円形や四角い凹部空間であってもよい。
【００６９】
２つ目の実施の形態は、図１１（Ｂ）に図示されている。連通した接続用凹部１２Ａ，１２Ａと開放通路１４Ｂを接続する部位に適用したもので、制御通路１４Ａは台形状の形で無端通路の形態とされている。台形型とされた制御通路１４Ａの内側に図１１（Ａ）と同様な凹部１７が多数設けられている。
【００７０】
この実施の形態によれば、流路ユニット１をヘッドケース２に接着する際に、接着剤の塗布量が多すぎて余剰の接着剤がたまたま発生した場合、その余剰分を凹部１７に収容するので、制御通路１４Ａ内に接着剤が流入することが防止できるし、例え流入したとしてもそれによる流通障害を最小限にすることができる。
【００７１】
上記制御通路１４Ａの端部を開放通路１４Ｂに連通させる形態については、その端部形状として種々な変形を施すことができる。その一例として図１２のような円弧状端部１７Ｃがある。このようにしておくと、封止板５と開放通路１４Ｂとの相対位置が多少狂っていても、制御通路１４Ａと開放通路１４Ｂとの連通性を確実に維持することができ、製造工程の精度管理が緩和されて有利である。
【００７２】
上記制御通路１４Ａは、それ自体が微細な形状や流路面積とされているが、図１３のようにオリフィス１８で制御通路１４Ａの流路抵抗を設定することができる。制御通路１４Ａはやや大きな流路面積にしておき、その途上に別部材である厚板状のオリフィス素子１９を外部から挿入した構造である。
【００７３】
（第５の実施の形態）
図１４は、本発明の第５の実施の形態に係る記録ヘッドの要部を示す概略図である。
【００７４】
本実施の形態に係るインクジェット式記載ヘッドの構成の多くは上述の第１及び第２の実施の形態に係るインクジェット式記録ヘッドと同様であるので、同一符号等とし、その説明を省略し、以下、相違点を中心に説明する。
【００７５】
図１４は、ヘッドケース２の概略平面図である。ここで、振動板５の金属製薄膜５Ｂに形成される制御通路２４Ａは、接続用凹部１２Ａと開放通路１４Ｂとを直線状に連通させる直線状開放通路となっている。
【００７６】
したがって、制御通路２４Ａは、第１の実施の形態の制御通路１４Ａと異なり湾曲部分を有していない。このため、図１の流路ユニット１をヘッドケース２に接着する際、余剰の接着剤が制御通路１４Ａ内に溜まり難い構成となっている。
【００７７】
また、図１４に示すように、図の中央部の２つのダンパ用凹部１２、１２の下部には、共通の接続用凹部１２Ａが形成されている。
【００７８】
そして、この接続用凹部１２Ａと開放通路１４Ｂを直線状に連通する直線状開放通路である制御通路２４Ａが配置されている。
【００７９】
このように、制御通路２４Ａが直線状であるため、図３の場合と異なり、接続用凹部１２Ａとダンパ用凹部１２、そして開放通路１４Ｂで囲まれた部分にスペースが生じることになる。そこで、本実施の形態では、このスペースに接着剤の余剰分を収容する凹部である接着剤用凹部２７を例えば２箇所配置した。
したがって、この実施の形態によれば、流路ユニット１をヘッドケース２に接着する際に、接着剤の塗布量が多すぎて余剰の接着剤がたまたま発生した場合、その余剰分を接着剤用凹部２７に収容するので、制御通路１４Ａ内に接着剤が流入することが防止できるし、例え流入したとしてもそれによる流通障害を最小限にすることができる。
【００８０】
また、図１４の例えば左側の制御通路２４Ａの近傍には振動板側凹部２４Ｉが配置されている。そして、この振動板側凹部２４Ｉのうち、制御通路２４Ａに対向する部分が、制御通路２４Ａと略平行に形成されている。
【００８１】
すなわち、図１４の制御通路２４Ａの右側面２４Ｆと、振動板側凹部２４Ｉの左下の左側面２４Ｇとは、互いに略平行に配置されている。
【００８２】
これら制御通路２４Ａや振動板側凹部２４Ｉは、エッチング処理で図２に示すように振動板５の金属製薄膜５Ｂを除去し、樹脂製薄膜５Ｂのみから成っている。
【００８３】
このため、これら制御通路２４Ａや振動板側凹部２４Ｉの形成部分は、その周囲の他の部分より剛性が弱く、外部から力が加えられると皺が生じやすい部分となっている。
【００８４】
さらに、このように皺が生じ易い制御通路２４Ａ及び振動板側凹部２４Ｉが近接して配置されている部分は、より皺が生じやすい部分となる。
【００８５】
そこで、このように皺が生じやすい部分である、両者の対向部分である制御通路２４Ａの右側面２４Ｆと、振動板側凹部２４Ｉの左下の左側面２４Ｇとを、互いに略平行に配置することで、外部から力が加わった場合でも、その力が偏らず均等にかかる構成となっており、皺が発生し難い構成となっている。
【００８６】
ところで、図１４の振動板側凹部２４Ｉの左側面２４Ｇが形成されている部分は、略長方形で、島状の接着用突部２４Ｅで略三角形に区画されている。
【００８７】
すなわち、この接着用突部２４Ｅの部分は、振動板５の金属製薄膜５Ｂがエッチング処理されずに残っている部分であり、この接着用突部２４Ｅの両端側にはエッチング処理され、上述の略三角形の部分と、略台形の振動板側凹部２４Ｉとを結ぶ通路２４Ｈが図では２箇所形成されている。
【００８８】
また、振動板５を圧力発生室及びインク貯蔵室の開口である例えば流路基板４に対して接着する際には通常、器具等で振動板５を抑えて接着するが、この場合、前記接着用突起部が器具等に当接するので、精度良くしっかりと振動板５を流路基板４に接着することができる。
【００８９】
（第５の実施の形態の変形例）
図１５は、第５の実施の形態の変形例を示す概略説明図である。本変形例は、図１４に示す第５の実施の形態と接着用突部２４Ｅの形状のみが異なっており、他は共通するので、同一の構成等いついては同一符号等とすることで、説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【００９０】
図１５に示すように、本変形例の接着用突部３４Ｅは、図１４の接着用突部２４Ｅと異なり、細かく複数個の接着用突部３４Ｅが形成されている。そして、これら接着用突部３４Ｅの間には、通路３４Ｈが形成されている。
【００９１】
本変形例では、図１５に示すように、接着用突部３４Ｅが４箇所、通路３４Ｈが４箇所形成されている。
【００９２】
この接着用突部３４Ｅは、幅が０．１ｍｍ以下に形成されている。このように接着用突部３４Ｅの幅を狭くすることで、流路基板４に接着等した後のインク貯蔵室９に対するコンプライアンスが阻害されにくくなっている。
【００９３】
なお、上記各実施の形態では、本発明を縦振動モードの圧電振動子６が用いられた記録ヘッドに適用した例を示したが、これに限定するものではなく、撓み振動モードの圧電振動子が用いられた記録ヘッドに適用することもできるし、圧力発生素子として流路内のインクを加熱する加熱素子が用いられた記録ヘッドに適用することも可能である。
【００９４】
さらに、上記各実施の形態では、液体の一つであるインクを用いたインクジェット式記録ヘッドについて説明したが、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等の液体を吐出する液体噴射ヘッド全般に適用することも可能である。
【００９５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の液体噴射ヘッドによれば、ダンパ用凹部が直接大気開放されるのではなく制御通路を介在させてあることから、記録ヘッドを長期間使用せずに保管等した場合にも、液体貯留室内にある液体中の水分の蒸発が制御通路によって抑制され、液体貯留室内の液体の粘度上昇を抑制する。したがって、長期保管状態から再び使用を開始するときに、通常のクリーニング動作等を行なえば液体を正常に吐出できるようになり、従来のような吐出不良がほとんど生じなくなる。さらに、制御通路を形成することが主体であるから、特別な追加部品を設置する必要がなく、構造簡素化の面で有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェット式記録ヘッドの一実施の形態を示す分解斜視図である。
【図２】上記インクジェット式記録ヘッドの断面図である。
【図３】上記インクジェット式記録ヘッドにおけるヘッドケース単体の平面図である。
【図４】上記ヘッドケースに振動板が貼りつけられた状態を示す平面図である。
【図５】上記振動板を反転させて図示した状態を示す斜視図である。
【図６】図４の〔６〕−〔６〕断面図である。
【図７】図４の〔７〕−〔７〕断面図である。
【図８】第２の実施の形態を示すもので、図３の〔８〕−〔８〕断面図である。
【図９】第３の実施の形態を示すもので、ヘッドケース側に制御通路を形成した場合の斜視図である。
【図１０】ヘッドケース側に制御通路を形成した場合の変形例を示す概略断面図である。
【図１１】第４の実施の形態を示す振動板の平面図である。
【図１２】制御通路と開放通路との接続構造の変形例を示す平面図である。
【図１３】オリフィスを利用した場合の制御通路を示す横断面図である。
【図１４】本発明の第５の実施の形態に係る記録ヘッドの要部を示す概略図である。
【図１５】第５の実施の形態の変形例を示す概略説明図である。
【図１６】従来のインクジェット式記録ヘッドを示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・流路ユニット、２・・・ヘッドケース、３・・・ノズルプレート、４・・・流路基板、５・・・振動板、５Ａ・・・樹脂製薄膜、５Ｂ・・・金属製薄膜、５Ｃ・・・島部、６・・・圧電振動子、７・・・圧力発生室、８・・・ノズル開口、９・・・インク貯留室、１０・・・インク供給路、１１・・・固定基板、１２・・・ダンパ用凹部、１２Ａ・・・接続用凹部、１３・・・フレキシブル回路板、１４・・・外部連通路、１４Ａ、２４Ａ・・・制御通路、１４Ｂ・・・開放通路、１４Ｃ・・・端部、１４Ｄ・・・端部、１４Ｉ、２４Ｉ・・・振動板側凹部、１５・・・インク補給管、１６・・・空間、１７・・・凹部、１７Ａ・・・収容凹部、１７Ｂ・・・収容凹部、１７Ｃ・・・円弧状端部、１８・・・オリフィス、１９・・・オリフィス素子、２０・・・インク補給穴、２４Ｅ、３４Ｅ・・・接着用突部、２４Ｆ・・・制御通路の右側面、２４Ｇ・・・振動板側凹部の左側面、２４Ｈ、３４Ｈ・・・通路、２７・・・接着剤用凹部。

Claims (22)

1. ノズル開口と、
   上記ノズル開口に連通する圧力発生室および上記圧力発生室に供給する液体を貯留する液体貯留室と、
   上記圧力発生室および液体貯留室の開口を塞ぐ封止板と、を有する流路ユニットと、
   上記流路ユニットが貼着されるヘッドケースと、を備えた液体噴射ヘッドであって、
   上記ヘッドケース又は上記封止板の液体貯留室に対応する部分に、上記液体貯蔵室内の圧力変動を逃すダンパ用凹部が形成されるとともに、上記ヘッドケースには、上記ダンパ用凹部の圧力を開放するための大気開放用の開放通路が形成され、
   上記ヘッドケース及び／又は上記封止板には、上記ダンパ用凹部と上記開放通路とを連通させると共に、水蒸気拡散を抑制する流路抵抗が付与された制御通路が形成されることを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 上記制御通路が、上記封止板とヘッドケースが対向する面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
3. 上記制御通路は上記封止板に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
4. 上記制御通路が、上記ヘッドケースに形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
5. 上記封止板は、隔壁用薄膜と、上記制御通路が形成される通路等形成用薄膜とを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の液体噴射ヘッド。
6. 上記隔壁用薄膜が樹脂製薄膜で形成され、上記通路等形成用薄膜が金属製薄膜で形成されていることを特徴とする請求項５に記載の液体噴射ヘッド。
7. 上記金属製薄膜にエッチング処理を用いて上記制御通路が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の液体噴射ヘッド。
8. 上記流路抵抗は、上記樹脂製薄膜の水蒸気透過率よりも低い透過率特性とされていることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の液体噴射ヘッド。
9. 上記樹脂製薄膜がポリフェニレンサルファイドフィルムであることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれかに記載の液体噴射ヘッド。
10. 上記ダンパ用凹部には、このダンパ用凹部に連通した接続用凹部が形成もしくは接続され、
    この接続用凹部は、上記ヘッドケース及び／又は上記封止板に設けられていると共に、上記接続用凹部に上記制御通路が連通されていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の液体噴射ヘッド。
11. 複数個の上記ダンパ用凹部にそれぞれ設けられた上記接続用凹部が互いに連通されていることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の液体噴射ヘッド。
12. 上記封止板は上記ヘッドケースに接着剤を用いて接着され、上記接着剤の余剰分を収容する凹部が少なくとも上記制御通路の近傍に設置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の液体噴射ヘッド。
13. 上記凹部が上記制御通路と連通していることを特徴とする請求項１２に記載の液体噴射ヘッド。
14. 上記接着剤の余剰分を収容する凹部は、上記制御用流路より幅が狭く且つ、上記制御用流路に連通していることを特徴とする請求項１２に記載の液体噴射ヘッド。
15. 吐出する上記液体が顔料系のインクであることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の液体噴射ヘッド。
16. 上記圧力発生素子が圧電振動子であることを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれかに記載の液体噴射ヘッド。
17. 上記圧電振動子が縦振動モードの圧電振動子であることを特徴とする請求項１６に記載の液体噴射ヘッド。
18. 上記圧電振動子は上記ヘッドケースに収容されて上記圧力発生室に圧力変動を与えることを特徴とする請求項１乃至請求項１７のいずれかに記載の液体噴射ヘッド。
19. 上記圧力発生素子が流路内の液体を加熱する加熱素子であることを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれかに記載の液体噴射ヘッド。
20. 上記通路等形成用薄膜に形成される上記制御通路が上記接続用凹部と上記開放通路とを直線状に連通させる直線状開放通路となっていることを特徴とする請求項１乃至請求項３、並びに請求項５乃至請求項１９のいずれかに記載の液体噴射ヘッド。
21. 上記液体貯蔵室に対応して上記封止板に封止板側凹部が形成され、
    この封止板側凹部が上記通路等形成用薄膜に形成され、
    上記通路等形成用薄膜に形成された上記直線状開放通路の近傍に配置される上記封止板側凹部のうち、この直線状開放通路に対向する部分が、この直線状開放通路と略平行に形成されていることを特徴とする請求項２０に記載の液体噴射ヘッド。
22. 前記封止板側凹部には、接着用突部が形成されていることを特徴とする請求項２１に記載の液体噴射ヘッド。

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