JP2001225464A

JP2001225464A - ヘッドチップ及びヘッドユニット

Info

Publication number: JP2001225464A
Application number: JP2000038439A
Authority: JP
Inventors: Osamu Koseki; 修小関
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2000-02-16
Filing date: 2000-02-16
Publication date: 2001-08-21
Anticipated expiration: 2020-02-16
Also published as: JP4442979B2

Abstract

(57)【要約】【課題】安定したインク吐出特性が得られるヘッドチ
ップ及びこれを用いたヘッドユニットを提供する。【解決手段】圧電セラミックプレート１１に形成され
た溝１２の側壁１３に設けられた電極１５に駆動電圧を
印加することにより当該溝１２内の容積を変化させてそ
の内部に充填されたインクをノズル開口から吐出するイ
ンクジェットヘッドにおいて、前記圧電セラミックスプ
レート１１に接合されて前記溝１２の上面を封止すると
共に前記溝１２に連通するインク室２１を有するカバー
プレートを具備し、複数の微少孔１８ａを有するフィル
タ１８を前記溝１２と前記インク室２１との間に具備す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、プリン
タ、ファックスなどに適用されるインクジェット式記録
装置に搭載されるヘッドチップ及びこれを用いたヘッド
ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、複数のノズルからインクを吐
出する記録ヘッドを用いて被記録媒体に文字や画像を記
録するインクジェット式記録装置が知られている。かか
るインクジェット式記録装置では、被記録媒体に対向す
る記録ヘッドはヘッドホルダに設けられ、ヘッドホルダ
はキャリッジに搭載されて被記録媒体の搬送方向とは直
交する方向に走査される。

【０００３】このような記録ヘッドの一例の分解概略を
図７に、また、要部断面を図８に示す。図７及び図８に
示すように、圧電セラミックプレート１０１には、複数
の溝１０２が並設され、各溝１０２は、側壁１０３で分
離されている。各溝１０２の長手方向一端部は圧電セラ
ミックプレート１０１の一端面まで延設されており、他
端部は、他端面までは延びておらず、深さが徐々に浅く
なっている。また、各溝１０２内の両側壁１０３の開口
側表面には、長手方向に亘って、駆動電界印加用の電極
１０５が形成されている。

【０００４】圧電セラミックプレート１０１の溝１０２
の開口側には、カバープレート１０７が接着剤１０９を
介して接合されている。カバープレート１０７には、各
溝１０２の浅くなった他端部と連通する凹部となるイン
ク室１１１と、このインク室１１１の底部から溝１０２
とは反対方向に貫通するインク供給口１１２とを有す
る。

【０００５】また、圧電セラミックプレート１０１とカ
バープレート１０７との接合体の溝１０２が開口してい
る端面には、ノズルプレート１１５が接合されており、
ノズルプレート１１５の各溝１０２に対向する位置には
ノズル開口１１７が形成されている。

【０００６】なお、圧電セラミックプレート１０１のノ
ズルプレート１１５とは反対側でカバープレート１０７
とは反対側の面には、配線基板１２０が固着されてい
る。配線基板１２０には、各電極１０５とボンディング
ワイヤ１２１等で接続された配線１２２が形成され、こ
の配線１２２を介して電極１０５に駆動電圧を印加でき
るようになっている。

【０００７】このように構成される記録ヘッドでは、イ
ンク供給口１１２から各溝１０２内にインクを充填し、
所定の溝１０２の両側の側壁１０３に電極１０５を介し
て所定の駆動電界を作用させると、側壁１０３が変形し
て所定の溝１０２内の容積が変化し、これにより、溝１
０２内のインクがノズル開口１１７から吐出する。

【０００８】例えば、図９に示すように、溝１０２ａに
対応するノズル開口１１７からインクを吐出する場合に
は、その溝１０２ａ内の電極１０５ａ，１０５ｂに正の
駆動電圧を印加すると共にそれぞれに対向する電極１０
５ｃ，１０５ｄを接地するようにする。これにより、側
壁１０３ａ，１０３ｂには溝１０２ａに向かう方向の駆
動電界が作用し、これが圧電セラミックプレート１０１
の分極方向と直交すれば、圧電厚みすべり効果により側
壁１０３ａ，１０３ｂが溝１０２ａ方向に変形し、溝１
０２ａ内の容積が減少して圧力が増加し、ノズル開口１
１７からインクが吐出する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た記録ヘッドでは、圧電セラミックプレートの溝のそれ
ぞれと、カバープレートのインク室とが直接連通してい
るため、クロストークを起こしやすく、インク吐出特性
が不安定であるという問題がある。

【００１０】本発明はこのような事情に鑑み、安定した
インク吐出特性が得られるヘッドチップ及びこれを用い
たヘッドユニットを提供することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の第１の態様は、圧電セラミックプレートに形成され
た溝の側壁に設けられた電極に駆動電圧を印加すること
により当該溝内の容積を変化させてその内部に充填され
たインクをノズル開口から吐出するインクジェットヘッ
ドにおいて、前記圧電セラミックスプレートに接合され
て前記溝の上面を封止すると共に前記溝に連通するイン
ク室を有するカバープレートを具備し、前記溝と前記イ
ンク室との間に複数の微少孔を有するフィルタを具備す
ることを特徴とするヘッドチップにある。

【００１２】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記フィルタが弾性変形可能であることを特徴とす
るヘッドチップにある。

【００１３】本発明の第３の態様は、第１又は２の態様
において、前記フィルタが非導電性のフィルムからなる
ことを特徴とするヘッドチップにある。

【００１４】本発明の第４の態様は、第３の態様におい
て、前記非導電性フィルムが、樹脂フィルムであること
を特徴とするヘッドチップにある。

【００１５】本発明の第５の態様は、第１又は２の態様
において、前記フィルタが網目の微小孔を有する不織
布、織物又は編物であることを特徴とするヘッドチップ
にある。

【００１６】本発明の第６の態様は、第１〜５の何れか
の態様のヘッドチップと、このヘッドチップを搭載する
と共に前記ヘッドチップの駆動回路を搭載したヘッドホ
ルダとを具備することを特徴とするヘッドユニットにあ
る。

【００１７】本発明の第７の態様は、第６の態様におい
て、前記ヘッドホルダには、インクを収容したインクカ
ートリッジが着脱自在に保持できることを特徴とするヘ
ッドユニットにある。

【００１８】かかる本発明では、フィルタによって各溝
が実質的に分離されるため、各溝内のインクの動きが他
の溝内のインクに伝搬するのを抑えることができ、クロ
ストークを防止してインク吐出特性を良好に保持するこ
とができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施形態に基づい
て詳細に説明する。

【００２０】図１は、本発明の一実施形態に係るヘッド
チップの分解斜視図である。図示するように、本実施形
態のヘッドチップ１０を構成する圧電セラミックプレー
ト１１には、複数の溝１２が並設され、各溝１２は、側
壁１３で分離されている。各溝１２の長手方向一端部は
圧電セラミックプレート１１の一端面まで延設されてお
り、他端部は、他端面までは延びておらず、深さが徐々
に浅くなっている。また、各溝１２内の両側壁１３の開
口側表面には、長手方向に亘って、駆動電界印加用の電
極１５が形成されている。

【００２１】また、このような圧電セラミックプレート
１１の溝１２の開口側の表面には、カバープレート１７
が接合されている。カバープレート１７には、各溝１２
の浅くなった他端部と連通する凹部となるインク室２１
と、このインク室２１の底部から溝１２とは反対方向に
貫通するインク供給口２２とを有する。

【００２２】ここで、本実施形態では、各溝１２は、ブ
ラック（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シア
ン（Ｃ）の各色のインクに対応したグループに分かれて
おり、インク室２１及びインク供給口２２は、それぞれ
４つずつ設けられている。

【００２３】なお、カバープレート１７は、セラミック
プレート、金属プレートなどで形成することができる
が、圧電セラミックプレート１１との接合後の変形等を
考えると、熱膨張率の近似したセラミックプレートを用
いるのが好ましい。

【００２４】また、圧電セラミックプレート１１の溝１
２とカバープレート１７のインク室２１との間には、複
数の微小孔１８ａを有するフィルタ１８が複数の溝１２
に亘って設けられている。このフィルタ１８は、弾性変
形可能であることが好ましく、本実施形態では、厚さが
２５μｍ程度の非導電性フィルム、例えば、樹脂フィル
ムで形成されている。

【００２５】このように、溝１２とインク室２１との間
にフィルタ１８を設けることにより、各溝１２が実質的
に分離され、インクを吐出する際の各溝１２内のインク
の動きが他の溝１２内のインクに伝搬されるのを抑える
ことができる。すなわち、クロストークを防止すること
ができ、インク吐出特性が安定する。また、特に、本実
施形態では、フィルタ１８が弾性変形可能であるため、
各溝１２内のインクの動きがフィルタ１８の厚さ方向の
変形によって吸収され、クロストークをより確実に防止
することができる。また、フィルタ１８は、面方向にも
変形可能であるため、インク吐出の際の各側壁１３の変
形に影響を及ぼすことがない。

【００２６】なお、このようなフィルタ１８の固定方法
は、特に限定されないが、例えば、本実施形態では、イ
ンク室２１に対応する領域の圧電セラミックプレート１
１上に、複数の溝１２に亘ってフィルタ１８を接着し、
その後、圧電セラミックプレート１１とカバープレート
１７とを接合することにより固定されている。勿論、フ
ィルタ１８を各溝１２毎に設けるようにしてもよい。

【００２７】また、本実施形態では、フィルタ１８を樹
脂フィルムで形成するようにしたが、これに限定され
ず、例えば、網目の微小孔を有する不織布、織物又は編
物等であってもよい。何れにしても、フィルタ１８は、
各溝１２を実質的に分離できるもので形成されればよ
い。

【００２８】なお、圧電セラミックプレート１１とカバ
ープレート１７との接合体の溝１２が開口している端面
には、ノズルプレート２５が接合されており、ノズルプ
レート２５の各溝１２に対向する位置にはノズル開口２
７が形成されている。

【００２９】本実施形態では、ノズルプレート２５は、
圧電セラミックプレート１１とカバープレート１７との
接合体の溝１２が開口している端面の大きさより大きく
なっている。また、このノズルプレート２５は、ポリイ
ミドフィルムなどに、例えば、エキシマレーザ装置を用
いてノズル開口２７を形成したものである。また、図示
しないが、ノズルプレート２５の被印刷物に対向する面
には、インクの付着等を防止するために撥水性を有する
撥水膜が設けられている。

【００３０】また、本実施形態では、圧電セラミックプ
レート１１とカバープレート１７との接合体の溝１２が
開口している端部の周囲には、ノズル支持プレート２８
が配置されている。このノズル支持プレート２８は、ノ
ズルプレート２５の接合体端面の外側と接合されて、ノ
ズルプレート２５を安定して保持するためのものであ
る。勿論、このノズル支持プレート２８は設けなくても
よい。

【００３１】このような構成のヘッドチップ１０は、ま
ず、圧電セラミックプレート１１とカバープレート１７
とを接合し、その接合体の端面にそれぞれ、封止板１９
及びノズルプレート２５を接合する。次いで、ノズルプ
レート２５の外側面、及び圧電セラミックプレート１１
とカバープレート１７との接合体にノズル支持プレート
２８を嵌合接着することにより形成される。

【００３２】なお、このようなヘッドチップの駆動原理
等は従来技術で述べたとおりであるので、ここでの説明
は省略する。

【００３３】また、このようなヘッドチップ１０を駆動
するための配線等の設け方も特に限定されないが、以下
に、その一例を示す。

【００３４】図３及び図４には、上述したヘッドチップ
１０をヘッドチップユニット３０とする製造工程の一例
を示す。

【００３５】図３に示すように、圧電セラミックプレー
ト１１とカバープレート１７との接合体のノズル支持プ
レート２８の後端側には、圧電セラミックプレート１１
側のアルミニウム製のベースプレート３３と、カバープ
レート１７側のヘッドカバー３４とが組み付けられる。
ベースプレート３３とヘッドカバー３４とは、ベースプ
レート３３の係止孔３３ａにヘッドカバー３４の係止シ
ャフト３４ａを係合することにより固定され、両者で圧
電セラミックプレート１１とカバープレート１７との接
合体を挟持する。ヘッドカバー３４には、カバープレー
ト１７のインク供給口２２のそれぞれに連通するインク
導入路３５が設けられている。

【００３６】次に、図４（ａ）に示すように、圧電セラ
ミックプレート１１の後端側に突出したベースプレート
３３上にはヘッドチップを駆動するための集積回路等の
駆動回路３７が搭載された配線基板３６が固着される。
そして、駆動回路３７と各電極１５に接続されたリード
電極とが図示しない異方性導電膜等を介して接続され
る。これにより、図４（ｂ）のヘッドチップユニット３
０が完成する。

【００３７】さらに、このようなヘッドチップユニット
３０は、例えば、インクカートリッジを着脱自在に保持
するタンクホルダに組み付けて用いられる。

【００３８】このようなタンクホルダの一例を図５に示
す。図５に示すタンクホルダ４１は、一方面が開口した
略箱形形状をなし、図示しないインクカートリッジが着
脱自在に保持可能なものである。また、底壁上面には、
インクカートリッジの底部に形成された開口部であるイ
ンク供給口と連結する連結部４２が設けられている。連
結部４２は、例えば、ブラック（Ｂ）、イエロー
（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色のインク
毎に設けられている。連通部４２内には図示しないイン
ク流路が形成され、その開口となる連結部４２の先端に
は、フィルタ４３が設けられている。また、連結部４２
内に形成されたインク流路は底壁の裏面側まで連通して
形成され、各インク流路は、タンクホルダ４１の裏面側
に設けられた流路基板４５内の図示しないインク流路を
介して流路基板４５の側壁に開口するヘッド連結口４６
に連通する。このヘッド連結口４６はタンクホルダ４１
の側面側に開口し、当該側壁の底部には、上述したヘッ
ドチップユニット３０を保持するヘッドチップユニット
保持部４７が設けられている。ヘッドチップユニット保
持部４７は、配線基板３６上に設けられた駆動回路３７
を包囲する略コ字状に立設された包囲壁４８と、包囲壁
４８内にあってヘッドチップユニット３０のベースプレ
ート３３及び配線基板３６に設けられた係止孔３０ａと
係合する係合シャフト４９が立設されている。

【００３９】従って、このヘッドチップユニット保持部
４７にヘッドチップユニット３０を搭載してヘッドユニ
ット４０が完成する。このとき、ヘッドカバー３４に形
成されたインク導入路３５が流路基板４５のヘッド連結
口４６に連結される。これにより、タンクホルダ４１の
連結部４２を介してインクカートリッジから導入された
インクは、流路基板４５内のインク流路を通ってヘッド
チップユニット３０のインク導入路３５に導入され、イ
ンク室２１及び溝１２内に充填される。

【００４０】このようなヘッドユニット４０は、例え
ば、インクジェット式記録装置のキャリッジに搭載され
て使用される。この使用態様の一例の概略を図６に示
す。

【００４１】図６に示すように、キャリッジ６１は、一
対のガイドレール６２ａ及び６２ｂ上に軸方向に移動自
在に搭載されており、ガイドレール６２の一端側に設け
られてキャリッジ駆動モータ６３に連結されたプーリ６
４ａと、他端側に設けられたプーリ６４ｂとに掛け渡さ
れたタイミングベルト６５を介して搬送される。キャリ
ッジ６１の搬送方向と直交する方向の両側には、ガイド
レール６２ａ及び６２ｂに沿ってそれぞれ一対の搬送ロ
ーラ６６及び６７が設けられている。これらの搬送ロー
ラ６６及び６７は、キャリッジ６１の下方に当該キャリ
ッジ６１の搬送方向とは直交する方向に被記録媒体Ｓを
搬送するものである。

【００４２】キャリッジ６１上には、上述したヘッドユ
ニット４０が搭載され、このヘッドユニット４０には上
述したインクカートリッジを着脱自在に取付可能であ
る。

【００４３】このようなインクジェット式記録装置によ
ると、被記録媒体Ｓを送りつつキャリッジ６１をその送
り方向とは直交方向に走査することにより、ヘッドチッ
プによって被記録媒体Ｓ上に文字及び画像を記録するこ
とができる。

【００４４】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明は、勿論このような構成に限定されるもので
はない。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、圧電セ
ラミックプレートの溝と、カバープレートのインク室と
の間に、複数の微小孔を有するフィルタを設けるように
したので、各溝が実質的に分離されるためインクを吐出
する際の各溝に発生するインクの動きが、他の溝内のイ
ンクに伝搬するのを防止できる。すなわち、クロストー
クを防止することができ、インク吐出特性を良好に保持
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係るヘッドチップの分解
斜視図である。

【図２】本発明の実施形態１に係るヘッドチップの断面
図及び平面図である。

【図３】本発明の実施形態１に係るヘッドチップを用い
たユニットの組立を示す斜視図である。

【図４】本発明の実施形態１に係るヘッドチップを用い
たユニットの組立を示す斜視図である。

【図５】本発明の実施形態１に係るヘッドチップを用い
たユニットの組立を示す斜視図である。

【図６】本発明の実施形態１に係るヘッドチップを用い
たユニットの使用態様を示す斜視図である。

【図７】従来技術に係る記録ヘッドの概要を示す分解斜
視図である。

【図８】従来技術に係る記録ヘッドの概要を示す断面図
である。

【図９】従来技術に係る記録ヘッドの概要を示す断面図
である。

【符号の説明】

１１圧電セラミックプレート１２溝１３側壁１５電極１７カバープレート１８フィルタ１８ａ微小孔２５ノズルプレート２７ノズル開口３０ヘッドチップユニット４０ヘッドユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電セラミックプレートに形成された溝
の側壁に設けられた電極に駆動電圧を印加することによ
り当該溝内の容積を変化させてその内部に充填されたイ
ンクをノズル開口から吐出するインクジェットヘッドに
おいて、前記圧電セラミックスプレートに接合されて前記溝の上
面を封止すると共に前記溝に連通するインク室を有する
カバープレートを具備し、複数の微少孔を有するフィル
タを前記溝と前記インク室との間に具備することを特徴
とするヘッドチップ。
【請求項２】請求項１において、前記フィルタが弾性
変形可能であることを特徴とするヘッドチップ。
【請求項３】請求項１又は２において、前記フィルタ
が非導電性のフィルムからなることを特徴とするヘッド
チップ。
【請求項４】請求項３において、前記非導電性フィル
ムが、樹脂フィルムであることを特徴とするヘッドチッ
プ。
【請求項５】請求項１又は２において、前記フィルタ
が網目の微小孔を有する不織布、織布又編物であること
を特徴とするヘッドチップ。
【請求項６】請求項１〜５の何れかのヘッドチップ
と、このヘッドチップを搭載すると共に前記ヘッドチッ
プの駆動回路を搭載したヘッドホルダとを具備すること
を特徴とするヘッドユニット。
【請求項７】請求項６において、前記ヘッドホルダに
は、インクを収容したインクカートリッジが着脱自在に
保持できることを特徴とするヘッドユニット。