JP2003211657A - インクジェットヘッド、インクジェットヘッドの製造方法、およびインクジェッドヘッド記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電素子によって駆動される振動板を接地電
位とすることで耐食性に優れたインクジェットヘッド、
インクジェットの製造方法、およびインクジェット記録
装置を提供する。 【解決手段】 振動板４と流路板３を接着接合した後、
ノズル板２を接着接合したものを基板７上に設けられた
積層型圧電素子１と接着接合し、積層型圧電素子１をＦ
ＰＣ６と接合した後、フレーム５と接合してインク流路
８が形成されたインクジェットヘッドとなる。振動板４
とＦＰＣ６の接地端子は、フレーム５の外部に設けられ
た導電性板９により接続され、振動板４は接地電位とな
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、インクジェットヘ
ッド、インクジェットヘッドの製造方法、およびインク
ジェッドヘッド記録装置に関し、より詳細には、記録を
必要とする時にのみインク液滴を吐出し、記録紙面に付
着させるオンデマンド式インクジェットプリンタのイン
クジェットヘッドであって、インクによる振動板の腐食
が生じないようにしたインクジェットヘッド、その製造
方法、および、該インクジェットヘッドを有するインク
ジェットヘッド記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタは、記録時の発
生音が極めて小さい事、高速印字が可能な事、インクの
自由度が高く安価な普通紙を使用できる事など多くの利
点を有する。この中でも記録の必要な時にのみインク液
滴を吐出するいわゆるインクオンデマンド方式が記録に
不要なインク液滴の回収を必要としないため現在主流と
なっている。

【０００３】インクオンデマンド方式のインクジェット
プリンタヘッドには、駆動手段が圧電素子であるもの
（特公平２−５１７３４号公報）やインクを加熱して気
泡を発生させ、その圧力でインクを吐出させるもの（特
公昭６１−５９９１１号公報）更に、駆動手段に静電気
力を利用するもの（特開平５−５０６０１号公報）があ
る。

【０００４】このようなインクジェットプリンタヘッド
では数十μｍ径のインク粒子を吐出させるため、特に、
駆動手段として圧電素子や静電気力を利用するものは、
振動板の厚さを数μｍ程度にする必要がある。そのため
に、ピンホール、腐食等による振動板の破壊が問題であ
った。その解決策として、従来、振動板上に保護膜を形
成したものがある（特開２０００−１１７９８１号公
報）。

【０００５】しかしながら、上述の振動板上に保護膜を
形成するような製造方法を、上述の特開平５−５０６０
１号公報等に示されるインクジェットヘッドに適用する
場合、使用する保護膜に感光性、かつ、耐インク性に優
れた材料を使用しなければならないという制約があり製
造が難しく、コスト的に大量生産に向かないということ
があった。

【０００６】また、特開平１０−１８１０１１号公報に
は、半導体Ｓｉの表面にボロンを拡散して振動板を形成
した流路基板をＧＮＤ電位に接地し、流路基板に設けら
れた振動板に対向する個別電極をＧＮＤ〜＋電位とする
ことで流路基板からの電流の漏れ出しと浮遊容量の影響
を防止することが記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な実情に鑑みてなされたものであり、振動板を導電性部
材（主に金属部材）を用いて駆動部駆動用ケーブルの接
地端子に接続することで、振動板を接地電位として、イ
ンクと振動板と間に腐食の原因となる電位差を生じない
ようにして、耐食性に優れたインクジェットヘッド、イ
ンクジェットの製造方法、およびインクジェット記録装
置を提供することを目的としたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、イン
ク液滴を吐出する単一又は複数のノズル孔と、該ノズル
孔の各々に連通する加圧液室と該加圧液室の少なくとも
一方の壁を構成する振動板と、該振動板を駆動させる駆
動部とを備え、該駆動部が圧電素子による薄板積層構造
体であるインクジェットヘッドにおいて、前記振動板と
駆動部駆動用ケーブルの接地端子間を導電性部材にて接
続することによって、前記振動板を接地電位にすること
を特徴としたものである。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記振動板および駆動部駆動用ケーブルの接地端子
と前記導電性部材は、半田あるいは導電性接着剤を用い
て接続されていることを特徴としたものである。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、前記導電性部材は、ステンレス、燐青銅あるいはそ
の他の金属を用いて形成されていることを特徴としたも
のである。

【００１１】請求項４の発明は、請求項１乃至３の発明
において、前記導電性部材は、インクジェットヘッドの
フレームの外部に設けられた導電性板であることを特徴
としたものである。

【００１２】請求項５の発明は、請求項１乃至３の発明
において、前記導電性部材は、インクジェットヘッドの
フレームの内部に挿入された導電性板であることを特徴
としたものである。

【００１３】請求項６の発明は、請求項１の発明におい
て、インクジェットヘッドのフレームに前記導電性部材
を用いることを特徴としたものである。

【００１４】請求項７の発明は、請求項４または５の発
明において、前記フレームと前記導電性板の間の隙間を
耐インク性のある接着剤にて封止したことを特徴とした
ものである。

【００１５】請求項８の発明は、請求項４の発明におい
て、前記フレームと前記導電性板の間に毛細管現象を妨
げるために充分な隙間を設けたことを特徴としたもので
ある。

【００１６】請求項９の発明は、インク液滴を吐出する
単一又は複数のノズル孔を形成したノズル板と、前記ノ
ズル孔の各々に連通する加圧液室と該加圧液室の少なく
とも一方の壁を構成する振動板と、圧電素子による薄板
積層構造体であって前記振動板を振動させる駆動部とを
接合し、前記振動板と駆動部駆動用ケーブルの接地端子
との間を導電性部材にて接続することによって、前記振
動板を接地電位にするインクジェットヘッドの製造方法
において、前記振動板と前記導電性部材とを接続する以
前に、前記振動板および前記導電性部材の表面酸化膜を
機械的に削成することを特徴としたものである。

【００１７】請求項１０の発明は、インク液滴を吐出す
る単一又は複数のノズル孔を形成したノズル板と、前記
ノズル孔の各々に連通する加圧液室と該加圧液室の少な
くとも一方の壁を構成する振動板と、圧電素子による薄
板積層構造体であって前記振動板を振動させる駆動部と
を接合し、前記振動板と駆動部駆動用ケーブルの接地端
子との間を導電性部材にて接続することによって、前記
振動板を接地電位にするインクジェットヘッドの製造方
法において、前記振動板と前記導電性部材とを接続する
以前に、前記振動板および前記導電性部材の表面酸化膜
を薬品により化学的に除去することを特徴としたもので
ある。

【００１８】請求項１１の発明は、請求項１乃至８のい
ずれかに記載のインクジェットヘッドを搭載したことを
特徴とするインクジェット記録装置である。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明のイ
ンクジェットヘッド、その製造方法、およびインクジェ
ット記録装置について説明する。なお、同様の作用を示
す部分は、全図を通して同一番号および同一用語を使用
して説明する。

【００２０】図１，図２は、本発明によるインクジェッ
トヘッドの一実施例を説明するための図で、図１は、本
発明によるインクジェットヘッドの横方向（短手方向）
断面図であり、図２は、縦方向（長手方向）断面図であ
る。

【００２１】図１，図２に示したインクジェットヘッド
は、圧電素子１，振動板４，流路板３，ノズル板２を基
板７上に重ねた積層構造をしており、振動板４は、例え
ば、シリコン，樹脂，ニッケル等の金属の単層薄板、あ
るいはこれらの積層薄板からなり、流路板３は、例え
ば、シリコン，ガラス，プラスチック，ステンレス等の
金属、または、樹脂等の単層薄板、あるいはこれらの積
層薄板からなり、ノズル板２は、例えば、シリコン，プ
ラスチック，ニッケル等の金属、または、樹脂等の単層
薄板、あるいはこれらの積層薄板からなる。

【００２２】振動板４と流路板３とを接着接合し、ノズ
ル板２を接着接合した後、圧電素子１と接着接合し、更
に、圧電素子１をドライバに接合するためのＦＰＣ（フ
レキシブルプリント基板）６と接合後、フレーム５と接
合することでインク流路８が形成されたインクジェット
ヘッドが構成される。フレーム５の材質は樹脂，金属等
であり、本発明においては、フレーム５の外部には導電
性板９が設けられ、該導電性板９により振動板４はＦＰ
Ｃ６の接地端子に接続されている。

【００２３】図１に示した実施例においては、振動板４
とＦＰＣ６の接地端子は、フレーム５の外部に設けられ
た導電性板９により接続されており、これにより振動板
４は接地電位となり、従って、インクと振動板４の電位
差はなくなり、インクや迷走電流による振動板４の腐食
を防ぐことができる。

【００２４】なお、図１，図２に示したインクジェット
ヘッドは、圧電素子１の変位を利用して振動板２を振動
させることによりノズル孔２ａに連通した加圧液室１０
の容積を変化させてインク液滴の吐出を行う形式のもの
である。また、図１，図２では、ノズル板２を貫通して
設けたノズル孔２ａからインク液滴を吐出させるサイド
シュータータイプのインクジェットヘッドの例を示して
あるが、本発明は図示の実施例に限定されるものではな
く、インクジェットヘッドの側面に向けてインク液滴を
吐出するエッジシュータータイプのものでもよい。

【００２５】図３は、本発明によるインクジェットヘッ
ドの他の実施例を説明するためのインク噴射ノズルの横
方向（短手方向）断面図で、この実施例においては、振
動板４とＦＰＣ６の接地端子は、フレーム５の内部に設
けられた導電性板９により接続されており、これによ
り、振動板４は接地電位となり、インクと振動板４の電
位差はなくなり、インクによる振動板４の腐食を防ぐこ
とができる。

【００２６】図４は、本発明によるインクジェットヘッ
ドの更に他の実施例を説明するため横方向（短手方向）
断面図で、振動板４とＦＰＣ６の接地端子は、図１と同
じくフレーム５の外部に設けられた導電性板９により接
続されており、これにより、振動板４を接地電位とし、
インクと振動板４の電位差をなくし、インクによる振動
板４の腐食を防ぐようにしたものであるが、この実施例
は、フレーム５と導電性板９の間に毛細管現象によりイ
ンクが上昇することを妨げるのに充分な隙間Ｇを設けて
あるので、インクがフレーム５と導電性板９との間の隙
間Ｇを這い上がることがない。

【００２７】なお、以上には、フレームの外部および内
部に導電性板を設けた実施形態を示したが、導電性板９
を別個に設けることなく、フレーム自体を振動板とＦＰ
Ｃの接続端子間を接続する導電性板としてもよい。ま
た、フレーム５と導電性板９との間に十分な隙間Ｇを設
ける代わりに、フレーム５と導電性板９との間を耐イン
ク性のある接着剤等で封止してもよい。

【００２８】また、振動板と導電性板とを接続する前に
振動板および導電性板の表面酸化膜を機械的に削った
り、または薬品を用いて化学的に除去することで、振動
板とＦＰＣ（圧電素子駆動用ケーブル）の接地端子間を
確実に接続することができる。

【００２９】図５は、本発明によるインクジェットヘッ
ドを搭載したインクジェット記録装置を説明するための
要部（印字機構部）概略斜視図で、印字機構部は、ガイ
ドレール１１にキャリッジ１２を摺動自在に装着し、こ
のキャリッジ１２に前記実施例に示したようなインクジ
ェットヘッドを有する記録ヘッド１３を搭載している。

【００３０】また、記録ヘッド１３は、インク滴を吐出
するエネルギーを発生するエネルギー発生手段等からな
るインクジェットヘッド１４と該インクジェットヘッド
１４のエネルギー発生手段を駆動する駆動回路素子を実
装した駆動回路ユニット１５等とからなり、これらイン
クジェットヘッド１４，駆動回路ユニット１５がキャリ
ッジ１２に搭載されている。そして、インクジェットヘ
ッド１４のエネルギー発生手段を駆動制御するプリンタ
コントローラ等を実装した制御回路基板１６と駆動回路
ユニット１５とがＦＰＣ（或いはフラットケーブル等）
１７によって電気的に接続している。

【００３１】さらに、記録媒体１８を案内搬送する搬送
ローラ（プラテンローラ）１９とプレッシャローラ２０
および搬送ローラ１９を回転させる副走査モータ等を含
む副走査機構とを備え、記録媒体１８を搬送ローラ１９
とプレッシャローラ２０で前記副走査方向に搬送する。
この記録装置は、周知のように、キャリッジ１２をガイ
ドレール１１に沿って主走査方向に移動させながら、イ
ンクジェットヘッド１４からインク滴を吐出させて記録
媒体１８に画像を記録する。

【００３２】

【発明の効果】請求項１〜６、１１の発明の効果 インク液滴を吐出する単一又は複数のノズル孔と、該ノ
ズル孔の各々に連通する加圧液室と該加圧液室の少なく
とも一方の壁を構成する振動板と、該振動板を駆動させ
る駆動部とを備え、該駆動部が圧電素子による薄板積層
構造体であるインクジェットヘッドにおいて、前記振動
板と駆動部駆動用ケーブルの接地端子間を導電性部材に
て接続することによって、前記振動板を接地電位にする
ようにしたので、インクと振動板との間に電位差を生じ
ることがなくなり、電食等による振動板の腐食を防止で
き、長期信頼性の高いインクジェットヘッドおよび該イ
ンクジェットヘッドを搭載したインクジェット記録装置
を提供できる。

【００３３】請求項７，８の発明の効果 振動板を接地電位にするために設けた導電性板とフレー
ムとの間の隙間を耐インク性のある接着剤にて封止し、
または、導電性板とフレームとの間に毛細管現象を妨げ
るのに充分な隙間を設けたので、インクが毛細管現象に
て導電性板を這い上がることを防止できる。

【００３４】請求項９，１０の発明の効果 該振動板と駆動部駆動用ケーブルの接地端子間を導電性
部材を用いて接続する以前に、振動板および導電性部材
の表面酸化膜を機械的に削成、または、薬品を用いて化
学的に除去するので、振動板と駆動部駆動用ケーブルの
接地端子を確実に接合することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるインクジェットヘッドの一実施
例を説明するための横方向（短手方向）断面図である。

【図２】 図１に示したインクジェットヘッドの縦方向
（長手方向）断面図である。

【図３】 本発明によるインクジェットヘッドの他の実
施例を説明するための横方向（短手方向）断面図であ
る。

【図４】 本発明によるインクジェットヘッドの更に他
の実施例を説明するため横方向（短手方向）断面図であ
る。

【図５】 本発明によるインクジェットヘッドを搭載し
たインクジェット記録装置を説明するための要部（印字
機構部）概略斜視図である。

【符号の説明】

１…積層型圧電素子、２…ノズル板、２ａ…ノズル孔、
３…流路板、４…振動板、５…フレーム、６…ＦＰＣ
（フレキシブル配線基板）、７…基板、８…インク流
路、９…導電性板、１０…加圧液室、１１…ガイドレー
ル、１２…キャリッジ、１３…記録ヘッド、１４…イン
クジェットヘッド、１５…駆動回路ユニット、１６…制
御回路基板、１７…ＦＰＣ、１８…記録媒体、１９…搬
送ローラ（プラテンローラ）、２０…プレッシャロー
ラ、Ｇ…隙間。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角田 慎一 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 渡辺 賢 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 甘利 清志 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2C057 AF70 AG47 AG55 AG92 AP02 BA03 BA14

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク液滴を吐出する単一又は複数のノ
   ズル孔と、該ノズル孔の各々に連通する加圧液室と該加
   圧液室の少なくとも一方の壁を構成する振動板と、該振
   動板を駆動させる駆動部とを備え、該駆動部が圧電素子
   による薄板積層構造体であるインクジェットヘッドにお
   いて、前記振動板と駆動部駆動用ケーブルの接地端子間
   を導電性部材にて接続することによって、前記振動板を
   接地電位にすることを特徴とするインクジェットヘッ
   ド。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のインクジェットヘッド
   において、前記振動板および駆動部駆動用ケーブルの接
   地端子と前記導電性部材は、半田あるいは導電性接着剤
   を用いて接続されていることを特徴とするインクジェッ
   トヘッド。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のインクジェットヘッド
   において、前記導電性部材は、ステンレス、燐青銅ある
   いはその他の金属を用いて形成されていることを特徴と
   するインクジェットヘッド。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載のイン
   クジェットヘッドにおいて、前記導電性部材は、インク
   ジェットヘッドのフレームの外部に設けられた導電性板
   であることを特徴とするインクジェットヘッド。
5. 【請求項５】 請求項１乃至３のいずれかに記載のイン
   クジェットヘッドにおいて、前記導電性部材は、インク
   ジェットヘッドのフレームの内部に挿入された導電性板
   であることを特徴とするインクジェットヘッド。
6. 【請求項６】 請求項１に記載のインクジェットヘッド
   において、インクジェットヘッドのフレームに前記導電
   性部材を用いることを特徴とするインクジェットヘッ
   ド。
7. 【請求項７】 請求項４または５に記載のインクジェッ
   トヘッドにおいて、前記フレームと前記導電性板の間の
   隙間を耐インク性のある接着剤にて封止したことを特徴
   とするインクジェットヘッド。
8. 【請求項８】 請求項４に記載のインクジェットヘッド
   において、前記フレームと前記導電性板の間に毛細管現
   象を妨げるために充分な隙間を設けたことを特徴とする
   インクジェットヘッド。
9. 【請求項９】 インク液滴を吐出する単一又は複数のノ
   ズル孔を形成したノズル板と、前記ノズル孔の各々に連
   通する加圧液室と該加圧液室の少なくとも一方の壁を構
   成する振動板と、圧電素子による薄板積層構造体であっ
   て前記振動板を振動させる駆動部とを接合し、前記振動
   板と駆動部駆動用ケーブルの接地端子との間を導電性部
   材にて接続することによって、前記振動板を接地電位に
   するインクジェットヘッドの製造方法において、前記振
   動板と前記導電性部材とを接続する以前に、前記振動板
   および前記導電性部材の表面酸化膜を機械的に削成する
   ことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
10. 【請求項１０】 インク液滴を吐出する単一又は複数の
    ノズル孔を形成したノズル板と、前記ノズル孔の各々に
    連通する加圧液室と該加圧液室の少なくとも一方の壁を
    構成する振動板と、圧電素子による薄板積層構造体であ
    って前記振動板を振動させる駆動部とを接合し、前記振
    動板と駆動部駆動用ケーブルの接地端子との間を導電性
    部材にて接続することによって、前記振動板を接地電位
    にするインクジェットヘッドの製造方法において、前記
    振動板と前記導電性部材とを接続する以前に、前記振動
    板および前記導電性部材の表面酸化膜を薬品により化学
    的に除去することを特徴とするインクジェットヘッドの
    製造方法。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至８のいずれかに記載のイ
    ンクジェットヘッドを搭載したことを特徴とするインク
    ジェット記録装置。