JP2006198945A

JP2006198945A - インクジェットヘッド及びそれを備えた記録装置

Info

Publication number: JP2006198945A
Application number: JP2005014232A
Authority: JP
Inventors: Ryota Matsufuji; 良太松藤; Satoru Hida; 悟飛田; Kenichi Hisagai; 健一久貝; Kazunari Aoki; 一成青木; Nobuhiro Kurosawa; 信広黒澤
Original assignee: Ricoh Printing Systems Ltd
Current assignee: Ricoh Printing Systems Ltd
Priority date: 2005-01-21
Filing date: 2005-01-21
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2025-01-21
Also published as: JP4639816B2

Abstract

【課題】
サポートプレート及びリストリクタプレート、及びチャンバプレートなどの流路形成基板をプレス成型加工によって作製した場合において、インクジェットヘッドの振動板まわりの部品精度、組立精度を高精度化し、振動板のコンプライアンス、変位面積を均一化、流路内部の流路抵抗を低減し吐出特性のばらつきの少ない良好な印刷ができるインクジェットヘッドをコストアップ無しで提供する。
【解決手段】
サポートプレートをプレス加工により成形し、前記サポートプレートとダイアフラムプレート間の固着は、プレス打ち抜き方向表面が固着されることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、インクに圧力を加えてノズルよりインク滴を飛翔させ、印刷媒体にインク像を形成する液滴吐出装置のインクジェットヘッド並びにそれを備えた記録装置に関する。

ンクジェットヘッドにおいて、高精度な記録印刷、印字を行うには、複数のノズルから吐出するインク液滴の吐出速度、吐出重量を均一にすることが要求される。各ノズルのインク吐出特性を均一にするには、インクジェットヘッドを形成する個々の部品精度、組立精度を高精度にすることが重要である。特に振動板、圧電振動子まわりの部品精度、組立精度は、圧電振動子の変位を効率良く、振動板に伝え、圧力室内に圧力変動を発生させ、この結果としてノズルからインクを吐出させる働きを受け持つため、非常に重要である。
振動板、圧電振動子周りの部品精度、組立精度の高精度化に関して電振動子とダイアフラムプレート固着のダイアフラムプレート上での、接着剤の広がりを規定する枠を有するサポートプレートを設けて、接着剤の量と接着剤の広がりを均一化する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１では、振動板と圧電振動子を高精度に組み立てることにより、振動板のコンプライアンス、変位面積などの圧力に対する変位特性を均一化し、それぞれのノズルの吐出特性バラツキを抑制している。

特開２００２−３３１６７１号公報

本発明は、特にサポートプレート、リストリクタプレート、及びチャンバプレートなどの流路形成基板をプレス加工によって成形した場合において、吐出特性のばらつきの少ない良好な印刷、印字ができるインクジェットヘッドをコストアップすること無く提供することを課題とする。

インク滴を吐出する複数のノズル開口を有するノズルプレートと、前記ノズル開口に対応した圧力室を並べたチャンバプレートと共通インク流路から各圧力発生室にインクを供給するリストリクタプレートを有する流路基板と、前記圧力室を封止するように薄板なる振動板を具備したダイアフラムプレートと、前記ダイアフラムプレートより高剛性であり圧電振動子挿入開口部を有するサポートプレートと、前記圧力室に対向する位置に振動板を挟むように配置された圧電振動子群を有する圧電アクチュエータと、共通インク流路を有するハウジングとを備えたインクジェットヘッドにおいて、前記サポートプレートをプレス加工により成形し、前記サポートプレートと前記ダイアフラムプレート間の固着は、プレス打ち抜き方向表面が固着されることを特徴とする。

また、前記ダイアフラムプレートは、第一にサポートプレートに固着されることを特徴とする。

さらには、前記リストリクタプレートは、プレス加工により成形され、該リストリクタプレートと前記ダイアフラムプレート間の固着は、プレス打ち抜き方向裏面が固着されることを特徴とする。

本発明によれば、ダイアフラムプレート側にサポートプレートのプレス打ち抜き方向表面を固着することにより、バリが発生していないため、ダイアフラムプレートの固着領域を均一化する事ができ、圧電振動子の変位を伝える変位面積、圧力コンプライアンスを均一化し、吐出特性を安定化させ、ノズル間バラツキを抑制することができる。

また、リストリクタプレートのプレス打ち抜き方向裏面をダイアフラムプレート打ち抜き方向裏面をダイアフラム側に固着することにより、バリを流路が形成する面（チャンバ側）には無くす為に、リストリクタ流路抵抗が均一化されて吐出特性バラツキが軽減される。また、流路抵抗も低下するために、吐出特性の高速化を図ることができる。

さらには、プレス成形で生じたバリをとる必要が無く、コストアップ無しで吐出特性を良好にすることが可能である。

以下に本発明を、実施例により説明する。

図５に、本発明実施のインクジェットヘッドを使用した液滴吐出装置の例を示す。図５に示す液滴吐出装置は、印刷幅分のインクジェットヘッド３７が並べられた記録ユニット３０を持つ。印刷領域上にインクジェットヘッド３７を固定し、インクを吐出しながら印刷媒体３５を搬送することで印刷を行なう、固定ヘッド印刷方式の液滴吐出装置である。

インクジェットヘッド３７が複数並べられている記録ユニット３０は該インクジェットヘッド３７にインクを供給するインクカートリッジ３１を搭載し、ガイドシャフト３２に対して摺動自在に支持されると共に動力伝達部材３３に連結されており、駆動源３４によりガイドシャフト３２に沿って運動する。印刷時は、記録ユニット３０は印刷領域上で静止する。一方、印刷媒体３５はインクジェットヘッド３７と対向し、記録ユニット３０の移動方向に直交する方向に搬送ロール３６によって搬送される。印刷媒体３５にはインクジェットヘッド３７のノズルより記録信号に応じてインクが噴射され、画像が形成される。

図１は、本発明を用いたインクジェットヘッドにおいての主要部の構造説明斜視図である。図１において、２は複数のノズル１を列状に形成したオリフィスプレートである。ノズル１の開口形状の加工精度はインクジェットヘッドのインク吐出特性に大きな影響を及ぼす。複数のノズル１間において、これらのノズル精度ばらつきを低く押さえるため、オリフィスプレート２の製法は高い加工精度が要求される。このため、オリフィスプレート２はステンレスの精密プレス法、レーザー加工法あるいはニッケルの電鋳加工等により形成される。

４は圧力発生室３が形成されたチャンバプレートである。６は共通インク供給路１０と圧力発生室３とを連結し、圧力発生室３へのインク流入を制御するリストリクタ５を形成したリストリクタプレートである。９は圧電アクチュエータ１３の変位を効率よく圧力発生室に伝えるための振動板７と、共通インク供給路１０からリストリクタ５に流入するインク中のゴミ等を取り除くフィルタ部８とを形成した弾性を有するダイアフラムプレートである。

１１は圧電振動子１４とダイアフラムプレート９の接着に際し、接着剤の広がりを均一する枠１２を有し、ダイアフラムコンプライアンス、変形面積等の吐出特性を均一にするサポートプレートである。

前記サポートプレート１１は、前記オリフィスプレート１、チャンバプレート４、リストリクタプレート６、ダイアフラムプレート９からなるプレート群１９の剛性を高剛性化し、流路郡の変形による吐出特性の相互干渉いわゆるクロストークを緩和する。前記チャンバプレート４、リストリクタプレート６、サポートプレートは精密プレス法で作られる。ダイアフラムプレート９はエッチングで形成される
１８は共通インク供給路１０を形成したハウジングである。ハウジング１８はステンレス材の切削加工等で形成され、図示しないインクタンクからインクを共通インク供給路１０まで導くインク導入パイプ２０が接合されている。ハウジング１８は圧電アクチュエータ１３挿入開口部が大きく開口しているが、圧電振動子１４毎にしきりを有するように開口し剛性を高めても良い。前記オリフィスプレート２、チャンバプレート４、リストリクタプレート６、ダイアフラムプレート９、サポートプレート１１、ハウジング１８を組み合わせたものを以下流路クミ２１と呼ぶ。例えば、それぞれのプレートの厚みはダイアフラムプレート９は０．０１ｍｍ程度、サポートプレート１１、チャンバプレート４はそれぞれ０．１ｍｍ程度、リストリクタプレート６は０．０５ｍｍ程度である。

圧電アクチュエータ１３は複数の圧電振動子１４と、それを固定する導体パターニングされた固定部材１５からなる。前記圧電振動子１４は圧力発生室３及び振動板７の各々に対応するように配置され、圧電振動子１４の一端面は振動板７に接着される。前記流路クミ２１と前記圧電アクチュエータ１３の固定部材１５の両端には位置決めするための案内穴が配置される。流路クミ２１と圧電アクチュエータ１３の組立において、精密加工されて位置決めピンによって一時的に連結し、接着することにより精度良く組立てられる。

固定部材１５にはそれぞれの圧電振動子１４に外部駆動回路から独立した電気信号を送るための個別電極２２及び共通電極２３が形成されている。これによって、外部駆動回路から選択的な電気信号が圧電振動子１４に印加されることにより、圧電振動子１４はひずみを生じる。圧電振動子１４は固定部材１５上に保持されているため、振動板７に優先的に変位を与え、圧力発生室３の圧力を高める。本例にて説明するインクジェットヘッドは、こうした原理によってノズル１からインクを吐出して、記録媒体上にインク画像を形成する装置に用いられる
図２に、本発明の流路クミ２１の組立断面図、及び圧電振動子１４を駆動したときの振動板７の変形状態の説明図を示す。

組立法は、第一にダイアフラムプレート９をサポートプレート１１に固着する。この時、サポートプレート１１接着面はプレス打ち抜き方向の表面、すなわちバリ１６が発生しない面がダイアフラムプレート９に接するようにする。この事により精密プレス加工によってできる平坦面がダイアフラムプレート９側に固着されるので均一な振動板変動領域１７、ダイアフラムコンプライアンスを得る事が可能であり、速度バラツキの少ない良好な吐出特性を得ることができる。高密度化、多ノズル化になってくると精密プレス加工で発生する１０μｍ以下の小さなバリが、図３のように振動板変位領域１７、ダイアフラムコンプライアンスを不均一にしてしまう。

また、リストリクタプレート６より接着面積が大きいサポートプレート１１にダイアフラムプレート９を固定することにより、強い接着強度が有する。更には他プレートに対して剛性の高いサポートプレート１１に固定することにより、振動板７がサポートプレート１１に倣い、たわみ等が無い表面精度の良好な振動板７を有するインクジェットヘッドを得ることができ、吐出特性のばらつきの少なくすることができる。

次に、前記のダイアフラムプレート９、サポートプレート１１接着品をリストリクタプレー
ト６に接着する。リストリクタプレート６の接着に際し、リストリクタプレート６打ち抜き方向裏面、すなわちプレス加工によってバリ１６ができる面がダイアフラムプレート
９側に接着する。ダイアフラムプレート９側にバリがある方が、図４に示すようなインク供給流路側（チャンバプレート４側）にバリ１６がある場合よりも、流路抵抗のばらつきが軽減されリストリクタ５のイナータンスが均一になり、吐出特性が均一化される。また流路抵抗自体も小さくなるので吐出特性の高速化が可能である。ダイアフラムプレート９側にバリ１６がくる事で吐出方向変形時の振動板変動領域１７がばらつく事はあるが、インク吐出液滴に直接関係するリストリクタ５のイナータンス変化がより吐出特性のばらつきに影響を及ぼすため、ダイアフラムプレート９接着面側にプレスによって発生するバリ発生面を固着することによりノズル間吐出特性バラツキの少ないインクジェットヘッドとなる。

プレス成形のバリ１６について、バリを再度裏面よりプレスによって潰すことや、ヤスリやカッターなどで削り取る作業によって無くすことができるが、工数の増加になりコストアップを招く。本発明では、コストアップ無く吐出特性を良好にすることが可能である。

その後、チャンバプレート４、オリフィスプレート２とプレートを積層していき、最後にハウジング１８に接着し流路クミ２１が完成し、最後に圧電アクチュエータ１３と流路クミ２１を高精度な位置決め法を用いて接着して、ノズル間の吐出特性バラツキの少ない良好なインクジェットヘッドを得ることができる。

インクジェットヘッドの主要部の分解斜視図。（実施例１）流路組立断面図及び圧電振動子を駆動したときの振動板変形状態を示す断面図。（実施例１）サポートプレートバリ部がダイアフラムプレート側に、リストリクタプレートのバリ部がチャンバプレート側にある組立時における流路クミの組立断面図及び圧電振圧電振動子を駆動したときの振動板変形状態を示す断面図。（実施例１）チャンバ側にリストリクタプレートのバリがあるときのインク流路断面図。（実施例１）インクジェットヘッドを使用した液滴吐出装置の正面図。（実施例１）

符号の説明

１はノズル、２はオリフィスプレート、３は圧力発生室、４はチャンバプレート、５はリストリクタ、６はリストリクタプレート、７は振動板、８はフィルタ部、９はダイアフラムプレート、１０は共通インク供給路、１１はサポートプレート、１２は接着剤の広がりを均一する枠、１３は圧電アクチュエータ、１４は圧電振動子、１５は固定部材、１６はバリ、１７は振動板変動領域１８はハウジング、１９はプレート群、２０は導入パイプ、２１は流路クミ、２２は個別電極、２３は共通電極、３０は記録ユニット、３１はインクカートリッジ、３２はガイドシャフト、３３は動力伝達部、３４は駆動源、３５は印刷媒体、３６は搬送ロール、３７はインクジェットヘッドである。

Claims

インク滴を吐出する複数のノズル開口を有するノズルプレートと、前記ノズル開口に対応した圧力室を並べたチャンバプレートと共通インク流路から各圧力発生室にインクを供給するリストリクタプレートを有する流路基板と、前記圧力室を封止するように薄板からなる振動板を具備したダイアフラムプレートと、該ダイアフラムプレートより高剛性であり圧電振動子挿入開口部を有するサポートプレートと、前記圧力室に対向する位置に振動板を挟むように配置された圧電振動子群を有する圧電アクチュエータと、共通インク流路を有するハウジングとを備えたインクジェットヘッドにおいて、前記サポートプレートをプレス加工により成形し、前記サポートプレートと前記ダイアフラムプレート間の固着は、プレス打ち抜き方向表面が固着されることを特徴とするインクジェットヘッド
前記ダイアフラムプレートは、第一に前記サポートプレートに固着されることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
前記リストリクタプレートは、プレス加工により成形され、該リストリクタプレートと前記ダイアフラムプレート間の固着は、プレス打ち抜き方向裏面が固着されることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
請求項１〜３の何れかに記載のインクジェットヘッドを備えたことを特徴とする記録装置。