JP2004009344A

JP2004009344A - インクジェットヘッド

Info

Publication number: JP2004009344A
Application number: JP2002162373A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Tozaki; 戸▲崎▼　章博; Koichi Sawada; 澤田　耕一; Tatsuya Hayashi; 林　達也
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-04
Also published as: JP4168672B2

Abstract

【課題】平板積層構造のインクジェットヘッドにおいて、平板同士が正確な位置で貼り合わされているか否かを容易に判定可能な構成を提供する。
【解決手段】複数枚の平板２１〜２９を積層して形成されたインクジェットヘッドにおいて、前記複数枚の平板２１〜２９のそれぞれには、互いにその中心が一致する円形孔７１〜７９が板厚方向に貫通状に形成されており、当該平板２１〜２９を積層させた際に、それぞれの平板２１〜２９に形成された円形孔７１〜７９の輪郭線が、インクジェットヘッドの一側から視認できるように構成している。前記円形孔７１〜７９はエッチングで形成されている。
【選択図】　　　図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクを印字面に噴射することで所望の画像を形成するインクジェット記録装置のインクジェットヘッドの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、エッチング等で予め空間を形成してある複数枚の薄い平板を複数枚積層・接着することで、前記の空間同士を接続し、マニホールド流路や圧力室やノズルなどのインク流路を内部に形成する構成としたインクジェットヘッドの技術は公知となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ここでインクジェット記録装置に対する高解像度化・高画質化といった近時の要請に対応すべく、前述のインク流路の複雑化・高集積化が進んでおり、この観点からは、インクジェットヘッドを構成する平板同士を位置ズレなく高精度で位置決めして貼り合わせることが必要になる。
即ち、貼り合わせる際に位置ズレがあると、インク流路が平板のズレた継ぎ目の部分で狭窄される結果となり、当該部分で意図せぬ流路抵抗が生じたり、流路が詰まってインクが噴射不可能となったりする弊害がある。
【０００４】
本発明は以上の点に鑑みてされたものであり、その目的は、平板同士が正確な位置で積層接着されているか否かを容易に判定可能なインクジェットヘッドの構成を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００６】
即ち、請求項１においては、複数枚の平板を積層して形成されたインクジェットヘッドにおいて、前記複数枚の平板のそれぞれには、互いにその中心が一致する円形孔が板厚方向に貫通状に形成されており、当該平板を積層させた際に、それぞれの平板に形成された円形孔の輪郭線が、インクジェットヘッドの一側から視認できるように構成したものである。
【０００７】
請求項２においては、前記円形孔はエッチングで形成されているものである。
【０００８】
請求項３においては、前記複数枚の平板のそれぞれは、当該平板に前記一側から遠い側で隣接する平板の円形孔よりも、径が大きい円形孔を形成してあるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置（インクジェットプリンタ）の全体的な構成を示した側面図である。
図２はインクジェットヘッドが並べて設けられた状態を示す底面図、図３はインクジェットヘッドの側面拡大図である。図４は、流路ユニット内のインク流路を示す、インクジェットヘッド本体の断面図である。
【００１０】
図１には、本実施形態のインクジェットヘッド２を四つ備えるカラーインクジェットプリンタ（インクジェット記録装置）１の概略構成が示される。このプリンタ１は、図中左方に給紙部１１が、図中右方に排紙部１２が、それぞれ構成され、給紙部１１から排紙部１２に向かって流れる用紙搬送経路が装置内部に形成されている。
【００１１】
上記用紙搬送経路の具体的な構成を説明する。
前記給紙部１１のすぐ下流側には用紙送りローラ５・５が備えられて、画像記録媒体たる用紙を図中左方から右方へ送るように構成されている。用紙搬送経路の中間部においては、二つのベルトローラ６・７と、両ローラ６・７間に掛け渡されるように巻回されたループ状の搬送ベルト８を備える。搬送ベルト８の外周面（搬送面）にはシリコーン処理が施されており、前記送りローラ５・５によって搬送されてくる用紙を、搬送ベルト８上側の搬送面にその粘着力により保持させながら、一方のベルトローラ６の駆動によって下流側（右方）に向けて搬送できるようになっている。
なお、符号９は押さえ部材であって、搬送ベルト８上の用紙が搬送面から浮かないように、搬送ベルト８の搬送面に用紙を押し付けて搬送面上に確実に粘着させるためのものである。
【００１２】
搬送ベルト８の図中右方には剥離機構１０が設けられており、搬送ベルト８の搬送面に粘着されている用紙を当該搬送面から剥離して、右方の排紙部１２へ向けて送るように構成されている。
【００１３】
プリンタ１のインクジェットヘッド２は、四色のインク（マゼンタ，イエロー，ブルー，ブラック）に対応して、用紙搬送方向に沿って四つ並べて設けられている。インクジェットヘッド２はその下面側から見た図である図２に示すように、用紙搬送方向に垂直な長手方向を有する細長い長方形状とされるとともに、その下面に取り付けられるヘッド本体１８には、インクを下方に向けて噴射するための微小径の吐出ノズル（以下「ノズル」と称する）１３を多数並べて形成している。
インクジェットヘッド２は、その下面が前記搬送ベルト８の搬送面との間に少量の隙間を形成しながら配置されており、この隙間部分に用紙搬送経路が形成されている。この構成で、搬送ベルト８上を搬送される用紙は四つのインクジェットヘッド２のヘッド本体１８のすぐ下方側を順に通過し、この用紙の上面（印字面）に向けて前記ノズル１３から各色のインクを噴射することで、所望のカラー画像を形成できるようになっている。
【００１４】
インクジェットヘッド２の部分の側面拡大図が図３に示され、このインクジェットヘッド２は、プリンタ１側に設けられている適宜の部材１４に対し、ホルダ１５を介して取り付けられる。このホルダ１５は、側面視で垂直部１５ａと水平部１５ｂとを有する逆「Ｔ」字状に形成されており、垂直部１５ａがネジ１６によりプリンタ本体側に取り付けられる一方で、水平部１５ｂの下面には、スペーサ部材４０を介して、ベースブロック１７及びヘッド本体１８を固定する構成となっている。
ベースブロック１７は図３に示すように平板積層構造とされ、その内部には、図示せぬインク供給源からヘッド本体１８のインク供給口１８ａへインクを導くためのインク流路１７ａが形成されている。
【００１５】
次に、インクジェットヘッド２の主要部をなすヘッド本体１８の構成を説明する。
ヘッド本体１８は、多数の圧力室や前記ノズル１３が形成された流路ユニット２０と、その上面に並べて接着される複数の台形平板状のアクチュエータユニット１９と、によりなる。
流路ユニット２０は図４に示すように、九枚の薄い金属平板２１〜２９を積層した構造とされている。上から数えて第５〜第７層の平板２５〜２７に跨るようにしてマニホールド流路３０が形成され、この流路３０が前述のインク供給口１８ａに連通している。直ぐ上に位置する第４層の平板２４には連絡孔３１が形成され、この連絡孔３１が、第３層の平板２３に形成された絞り部３２に接続している。
【００１６】
絞り部３２は、第２層の平板２２に形成された連通孔３３を介して、第１層の平板２１に形成される圧力室３４の一端に連通する。この圧力室３４は、上記のアクチュエータユニット１９の駆動を受けてインクに圧力を与えるためのものであり、多数のノズル１３のそれぞれに対応して一つずつ設けられている。圧力室３４の他端は、第２〜第８層の平板２２〜２８に貫通して形成したノズル連絡孔３５を介して、第９層の平板（ノズルプレート）２９に形成されたノズル１３に接続されている。
【００１７】
以上の構成でインクは、前記インク供給源からベースブロック１７内のインク流路１７ａを経由し、前述のインク供給口１８ａから導入され、流路ユニット２０内のマニホールド流路３０に至る。そして、連絡孔３１から絞り部３２・連通孔３３を経由して圧力室３４に供給されたインクは、後述のアクチュエータユニット１９の駆動によって圧力を付与され、ノズル連絡孔３５を経由してノズル１３に至り噴射される。
【００１８】
なお、前述のマニホールド流路３０や圧力室３４や絞り部３２や孔３１・３３・３５等は、各平板２１〜２８にエッチングで形成されており、またノズルプレート２９のノズル１３はプレス加工により形成されている。
【００１９】
アクチュエータユニット１９についてその概略を説明する。このアクチュエータユニット１９は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミック材料からなる薄い圧電シートを複数枚重ねるとともに、薄いＡｇ−Ｐｄ系の金属材料からなる電極膜を圧電シート間に介在させることで、前記圧力室３４のそれぞれに対応して活性部が一つずつ形成される構成となっている。
この構成において、対となる電極間に電位差が与えられることで、当該活性部の部分が前記圧力室３４側に凸となるように変形する。この結果、圧力室３４の容積が縮小されて、圧力室３４内部のインクに噴射のための圧力が与えられる。
【００２０】
図４に示すように、アクチュエータユニット１９の上面にはフレキシブルフラットケーブル４１の一端が接着されており、このケーブル４１は図３に示すようにヘッド本体１８から引き出されて、屈曲されながら上側に延出されている。このフレキシブルフラットケーブル４１内の導線を介して、前記アクチュエータユニット１９の前述の電極が、印字制御のための図示しないドライバＩＣと電気的に接続される。
なお、符号４２はヘッド本体１８の側部を覆うように盛られたシリコーン系の接着剤であり、フレキシブルフラットケーブル４１が引き出される部分で強く屈曲されないよう保護するとともに、アクチュエータユニット１９の部分にインク等が侵入するのを防止する役割を果たす。
【００２１】
次に、平板２１〜２９同士を積層・接着させる際の位置決めのための構成を説明する。
図５は基準孔に位置決め棒を挿通する様子を示した斜視図である。
図６は位置ズレ確認孔の構成を示す拡大断面図、図７は位置ズレ確認孔の印字面側から見た様子を示す拡大図である。
【００２２】
即ち、流路ユニット２０は前述のとおり、平板２１〜２９を積層させて接着することでマニホールド流路３０からノズル１３に至るインク流路を形成するものであり、平板２１〜２９を貼り合わせる際に位置ズレが生じると、インク流路が平板の継ぎ目の部分で狭窄される結果となり、当該部分で意図せぬ流路抵抗が生じたり、流路が詰まりやすくなったりする弊害がある。
従って、これら平板２１〜２９同士を接着する際には、位置ズレが生じないように、平板２１〜２９の相互位置を精度良く一致させる必要がある。
【００２３】
この点、本実施形態では図５に示すように、平板２１〜２９は桟の部分（２１ｒ〜２９ｒ）をそれぞれ一体的に伴うように構成されており、この桟の部分２１ｒ〜２９ｒには、位置決めのための基準孔５０がそれぞれ二つずつ形成されている。各平板２１〜２９の基準孔５０はいずれも略同様の形状とされており、また、互いに対応するように位置を一致させながら設けられている。
そして、各平板２１〜２９を相互に貼り合わせるときは、上記基準孔５０にそれぞれ位置決め棒６０を串刺し状に貫通させることで、各平板２１〜２９の相互位置を一致させ得るように構成している。
なお、位置決め棒６０の太さは基準孔５０の内径よりも僅かに大きく構成してあり、位置決め棒６０を挿通するときに基準孔５０が僅かに塑性変形しながら位置決め棒６０の外面に当接することで、基準孔５０が位置決め棒６０に密着して遊びがゼロとなり、平板２１〜２９同士を精度良く位置決めできるようになっている。また、各平板２１〜２９は桟の部分２１ｒ〜２９ｒを伴った状態で積層接着されるようになっており、桟の部分２１ｒ〜２９ｒは接着後には切り離され除去される構成とされている。
【００２４】
更に本実施形態では図６に示すように、平板２１〜２９のそれぞれに、位置ズレ確認孔（円形孔）７１〜７９が二つずつ形成されている。なお、以下では、各位置ズレ確認孔７１〜７９の径を、記号「Ｄ」に当該孔の符号を下付き文字として付したもので表すこととする（例；「Ｄ_７１」）。
位置ズレ確認孔７１〜７９は図６に示すように、互いにその中心位置を一致させながら各平板２１〜２９に形成されている。そして、印字面側に最も近い第９層の平板（ノズルプレート）２９の位置ズレ確認孔７９の径Ｄ_７９が最も大きく、印字面側から最も遠い第１層の平板２１の位置ズレ確認孔７１の径Ｄ_７１が最も小さくなるように、その径が順次変化するように構成してある（Ｄ_７９＞Ｄ_７８＞Ｄ_７７＞・・・＞Ｄ_７２＞Ｄ_７１）。
言い換えれば、第９層の平板（ノズルプレート）２９は、この第９層の平板２９に印字面と遠い側で隣接する第８層の平板２８の位置ズレ確認孔７８よりも、径が大きい位置ズレ確認孔７９を形成してある。第８層の平板２８は、第７層の平板２７の位置ズレ確認孔７７よりも、径の大きい位置ズレ確認孔７８を形成してある。・・・というように、前記複数枚の平板２１〜２９のそれぞれは、当該平板に前記印字面側から遠い側で隣接する平板２１〜２９の位置ズレ確認孔７１〜７９よりも、径が大きい位置ズレ確認孔７１〜７９を形成しているのである。
【００２５】
この結果、それぞれの平板２１〜２９を積層させた場合に印字面側から見ると、図７のようにすべての位置ズレ確認孔７１〜７９の輪郭線が同時に視認できる。これは、印字面から遠い側にあるために径の小さい位置ズレ確認孔も、平板によって隠れることはなく、それより径の大きい位置ズレ確認孔を通じて印字面側から視認できるからである。
従って、平板２１〜２９を積層する際の各平板の位置ズレを、それぞれの位置ズレ確認孔７１〜７９の中心位置のズレとして容易に把握して確認することができる。例えば図７のような輪郭線が得られた場合には、位置ズレ確認孔７４が若干図中右側に寄っているので、第４層の平板２４に位置ズレが生じていることが判るといったようにである。
また、各位置ズレ確認孔７１〜７９は円形孔であるので、その輪郭線から孔の中心位置を容易かつ正確に求めることができる。従って、例えば、印字面側から位置ズレ確認孔７１〜７９を撮影し、その画像データを画像処理することで、それぞれの位置ズレ確認孔７１〜７９の中心位置を自動的に求めて、平板２１〜２９の積層の際の位置ズレの量を数値として算出することも容易である。このことから、平板２１〜２９の位置ズレについて数値管理を行いたいような場合にも好適な構成となっている。
【００２６】
この位置ズレ確認孔７１〜７９は、本実施形態では、エッチングで形成したものとしている。これは、エッチングという方法自体が簡易であるし、また、本実施形態では圧力室３４や絞り部３２やマニホールド流路３０等のインク流路を平板２１〜２９に形成する場合もエッチングを使用しているから、これらインク流路を形成する際に位置ズレ確認孔７１〜７９をも併せて同時に形成することで、工数を低減することができるためである。
また、エッチング速度はエッチング液の濃度や温度等の条件によって変動を受け易いため、エッチング量を正確に精度良くコントロールすることは困難である結果、位置ズレ確認孔７１〜７９の大きさ（即ち、径Ｄ_７１，Ｄ_７２，・・・）にはある程度のバラツキが生じることとなる。しかしながら、位置ズレ確認孔７１〜７９の中心位置自体がエッチング条件の変動によってズレることはないので、位置ズレ確認孔７１〜７９を正確な位置に形成でき、結局、平板２１〜２９同士の位置ズレを正確に判定できることになる。
【００２７】
以上に実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態においては、それぞれの位置ズレ確認孔７１〜７９は、印字面に近くなるにつれてその径が大きくなるように構成されていたが、逆に、印字面から遠くなるにつれて径が大きくなるように構成しても構わない。この場合は、それぞれの位置ズレ確認孔７１〜７９の輪郭線を、印字面と反対側から視認できる構成となる。
また、位置ズレ確認孔７１〜７９を形成する方法としては、上記のエッチングに限られず、例えばプレス加工など、他の適宜の方法を用いることができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下のような効果を奏する。
【００２９】
請求項１に示す如く、複数枚の平板を積層して形成されたインクジェットヘッドにおいて、前記複数枚の平板のそれぞれには、互いにその中心が一致する円形孔が板厚方向に貫通状に形成されており、当該平板を積層させた際に、それぞれの平板に形成された円形孔の輪郭線が、インクジェットヘッドの一側から視認できるように構成したので、
インクジェットヘッドの一側から各平板の円形孔を同時に視認できるので、平板の積層する際の位置ズレを、円形孔の中心ズレとして容易に確認できる。
また、円形孔であるので、その輪郭線から孔の中心位置を容易かつ正確に求めることができる。従って、例えば前記一側から撮影した画像データを画像処理して、各円形孔の中心位置を自動的に求め、平板の位置ズレ量を数値として算出することも容易である。
【００３０】
請求項２に示す如く、前記円形孔はエッチングで形成されているので、
前記円形孔を容易な方法で形成できる。また、前記インク流路をエッチングで形成する場合には、円形孔を併せて同時に形成できるので、工数を低減できる。また、エッチング速度はエッチング液の濃度や温度等の条件によって変動を受け易いため、エッチング量（円形孔の大きさ）を正確に精度良くコントロールすることは困難であるが、円形孔の中心位置自体はエッチング条件の変動によってズレることはない。従って、円形孔を高い精度で正確な位置に形成でき、平板同士の位置ズレを正確にチェックすることができる。
【００３１】
請求項３に示す如く、前記複数枚の平板のそれぞれは、当該平板に前記一側から遠い側で隣接する平板の円形孔よりも、径が大きい円形孔を形成してあるので、
それぞれの円形孔の輪郭が、それよりも径の大きい他の平板の円形孔を通じて、前記一側から視認することができる。従って、前述の請求項１の効果を容易な構成で達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置（インクジェットプリンタ）の全体的な構成を示した側面図。
【図２】インクジェットヘッドが並べて設けられた状態を示す底面図。
【図３】インクジェットヘッドの側面拡大図。
【図４】流路ユニット内のインク流路を示す、インクジェットヘッド本体の断面図。
【図５】基準孔に位置決め棒を挿通する様子を示した斜視図。
【図６】位置ズレ確認孔の構成を示す拡大断面図。
【図７】位置ズレ確認孔の印字面側から見た様子を示す拡大図。
【符号の説明】
２　インクジェットヘッド
２０　流路ユニット
２１〜２９　平板
７１〜７９　位置ズレ確認孔（円形孔）

Claims

複数枚の平板を積層して形成されたインクジェットヘッドにおいて、
前記複数枚の平板のそれぞれには、互いにその中心が一致する円形孔が板厚方向に貫通状に形成されており、
当該平板を積層させた際に、それぞれの平板に形成された円形孔の輪郭線が、インクジェットヘッドの一側から視認できるように構成したことを特徴とする、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であって、前記円形孔はエッチングで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。
請求項１または請求項２に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記複数枚の平板のそれぞれは、当該平板に前記一側から遠い側で隣接する平板の円形孔よりも、径が大きい円形孔を形成してあることを特徴とする、インクジェットヘッド。