JP2007076148A - ヘッドチップ及びインクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】生産性が高く、精度良いインクジェットヘッドを提供すること。
【解決手段】複数列のチャンネル１０３が形成された圧電素子１０１，１０２と、前記複数列のチャンネルをカバーするカバープレート１０４，１０５と、が一段又は多段に積層されたヘッドチップ１０において、前記複数列のチャンネルに対して平行な面に溝１０６が形成されていることを特徴とするヘッドチップ。
【選択図】図１

Description

本発明は、インクジェットプリンタに用いられるインクジェットヘッドに関する。

従来より、圧電素子に複数列のチャンネルと駆動壁とを交互に形成し、駆動壁に電圧を印加することにより駆動壁をせん断変形させてチャンネル内のインクを吐出させるようにしたシェアモード型のインクジェットヘッドが知られている（例えば、特許文献１参照）。

かかるインクジェットヘッドは、複数のチャンネルが形成された圧電素子にカバープレートを接着したヘッドチップに、インクを供給するためのマニホールド、インク吐出口を有するノズルプレート等を接着することにより組み立てられる。

近年、高画質化、高精細化とともに、高生産性が求められており、ヘッドチップにマニホールド、ノズルプレート等を取り付ける作業においても、より正確に、かつ、迅速に行われることが望まれている。
特開２００２−１０３６１２号公報

しかしながら、ヘッドチップにマニホールド、ノズルプレート等を正しく取り付けるには、ヘッドチップの表裏、左右の確認をしてから取り付けなくてはならないが、例えば、ヘッドチップの外面を見て表裏、左右を判別しようとしても、その外面はフラットであることが多く、判別が困難である。また、インク吐出口を見て表裏、左右を判別しようとしても、インク吐出口は非常に小さいため、拡大鏡等を使用して判別しなければならないため、判別に多くの時間を要してしまい、生産性を上げるための傷害になっていた。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、生産性が高く、精度良いインクジェットヘッドを提供することある。

本発明の目的は、以下の構成により達成することが出来る。
（１）複数列のチャンネルが形成された圧電素子と、
前記複数列のチャンネルをカバーするカバープレートと、が一段又は多段に積層されたヘッドチップにおいて、
前記複数列のチャンネルに対して平行な面に溝が形成されていることを特徴とするヘッドチップ。
（２）前記（１）に記載のヘッドチップを有することを特徴とするインクジェットヘッド。
（３）前記ヘッドチップと、該ヘッドチップに取り付けられる部材とが前記溝を介して位置決めされていることを特徴とする前記（２）に記載のインクジェットヘッド。

本発明によれば、ヘッドチップに溝を形成し、この溝によりヘッドチップの表裏、左右を判別することによりインクジェットヘッドを迅速に組み立てることが出来る。また、溝を介してヘッドチップに部材を取り付けることにより、精度良いインクジェットヘッドを提供することが可能となる。

本発明の実施の形態の一例を図面を用いて説明する。

なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。

まず、図１、図２を用いて、インクジェットヘッドの構成を説明する。

図１は本発明の実施の形態に係るインクジェットヘッド１の各部材を、説明のために切り離して表示した概略斜視図、図２は図１のインクジェットヘッド１を組み立てた状態のＡ−Ａ断面図である。

インクジェットヘッド１は、ヘッドチップ１０、ヘッドチップ１０に電力を供給するための回路基板２０、ヘッドチップ１０にインクを供給するためのマニホールド３０、ヘッドチップ１０の各チャンネルに対応した吐出口を有するノズルプレート４０、インクジェットヘッド１をインクジェット記録装置のキャリッジ（参照符号無し）に装着するときの外形基準となる天板５０等を備えている。

次に、各部材の詳細について説明する。

先ず、ヘッドチップ１０について説明する。

図１、図２において、１０１、１０２はプレート状の圧電素子であり、圧電素子１０１、１０２には複数のチャンネル１０３が形成されている。チャンネル１０３は全長にわたり同一断面を有している。図１では、チャンネル数を４個としているが、勿論、これに限定されるものではない。

１０４、１０５はチャンネル１０３をカバーするためのカバープレートであり、圧電素子１０１、１０２の間に挟まれたカバープレートである。

圧電素子１０１、１０２及びカバープレート１０４、１０５は、図１、図２に示すように２段に積層されているが、一段でも良く、或いは、３段以上の多段であっても良い。

１０６は、本発明の特徴である断面が凹形状の溝であり、ヘッドチップ１０に各部材、例えば、図１において、ノズルプレート４０を取り付ける時のヘッドチップ１０の上下（表裏）方向、左右方向を判別するための機能を有するとともに、天板５０をヘッドチップ１０に取り付ける時に、天板５０に設けた凸部５０１を溝１０６に係合させることにより位置決めを行う機能を有している。

圧電素子１０１、１０２は、図３の矢印で示すように、分極方向を互いに反対方向にして接合された２枚の圧電素子材料１０１Ａ、１０１Ｂ、及び、１０２Ａ、１０２Ｂから形成されている。

圧電素子材料１０１Ａ、１０１Ｂ、１０２Ａ、１０２Ｂとしては、電界を加えることにより変形を生じる材料であれば良く、例えば、チタン酸ジルコン酸等の圧電材料を用いることが可能である。

圧電素子１０１、１０２の各チャンネル１０３の内壁には、その全長にわたり無電解メッキ、又は蒸着等によりニッケル、アルミニュウム等の材料からなる駆動電極１０７が形成されている。

同じく、図３に示すように、ヘッドチップ１０の回路基板側の面には、駆動電極１０７と導通する第１接続電極１０８が、無電解メッキ、又は蒸着等により各チャンネル１０３と同じ幅で形成されている。

次に、回路基板２０は、図４に詳しく示すように、第１接続電極１０８に対向し、かつ、図４の上下方向に延びた第２接続電極２０１が、無電解メッキ、又は蒸着等により形成されている。

第２接続電極２０１には、駆動電極１０７を駆動するための駆動ＩＣ２０３がＦＰＣ等により接続されている。

又、回路基板２０の中央部には、マニホールド３０に蓄えられたインクを各チャンネル１０３に供給するためのインク開口部２０２が設けられている。

次に、マニホールド３０は、図１、図２に示すように、回路基板２０のインク開口部２０２に対応する位置にインク供給室３０１が形成され、インク供給室３０１には不図示のインクタンクよりインクが供給される。

次に、ノズルプレート４０は、図１、図２に示すように、ヘッドチップ１０の回路基板２０と反対側の面に接着されており、各チャンネル１０３に対応した位置にはインク吐出口４０１が形成されている。

同じく、図１に示すように、天板５０は、ヘッドチップ１０の外形とほぼ同じ大きさの開口部５０２を有するとともに、開口部５０２を形成する内周の一部には、ヘッドチップ１０の溝１０６に対応する位置に凸部５０１が形成されており、凸部５０１が溝１０６に係合することにより位置決めが行われる。

また、天板５０には、図２に示すように、カバー５０３が取り付けられている。

なお、圧電素子１０１、１０２、カバープレート１０４、１０５等の材料、駆動電極１０７、第１接続電極１０８、第２接続電極２０１等の形成方法、圧電素子１０１、１０２とカバープレート１０４、１０５との固着方法については、特開２００２−１０３６１２号公報に開示されたものを用いることも可能である。

以上述べた構成の基で、駆動ＩＣ２０３から第２接続電極２０１、第１接続電極１０８を経由して、各駆動電極１０７に所定の電力が供給されると、圧電素子１０１、１０２はそれらを構成する圧電素子材料１０１Ａ、１０１Ｂ、１０２Ａ、１０２Ｂの分極作用により剪断変形し、チャンネル１０３の容積が減少し、チャンネル１０３内のインクがインク吐出口４０１より吐出して記録紙等に着弾し画像を形成する。

次に、本発明の特徴である、ヘッドチップ１０表面の溝１０６の形成手順、これを用いたインクジェットヘッド１の組立について説明する。

先ず、図５を用いてヘッドチップ１０表面の溝１０６の形成手順について説明する。

複数個のヘッドチップ１０が切り出し可能な大きさの原板１１を用意する。

原板１１は、チャンネル１０３、駆動電極１０７、第１接続電極１０８の形成が終了した圧電素子１０１、１０２、及び、カバープレート１０４、１０５が張り合わされたものである。

次に、原板１１の表面にチャンネル１０３に平行な溝１０６を回転刃Ｋにより形成する。続いて、原板１１を９０°回転させ、所定のピッチで回転刃Ｋにより切断し個々のヘッドチップ１０を得る。このように、切断用の回転刃で溝形成を行うことにより、作業効率を高めることが出来る。

次に、このようにして得られたヘッドチップ１０を図１に示すような位置にセットし、溝１０６の位置を判別して、回路基板２０、ノズルプレート４０等を取り付け、更に、天板５０の凸部５０１を溝１０３に嵌め込み、天板５０をヘッドチップ１０に取り付ける。

以上説明したように、インクジェットヘッドを組み立てる場合、ヘッドチップの溝を特定の位置に置くことにより、ヘッドチップの表裏、左右方向を判別することが可能になり、従来のように、拡大鏡等で微細なチャンネルの位置や位相を見てヘッドチップの表裏、左右方向を判別する必要がなく、インクジェットヘッドの組立を迅速に行うことが可能となる。また、ヘッドチップと、ヘッドチップに取り付けられる部材とを溝を介して位置決めすることが可能となり、精度の良いインクジェットヘッドを得ることが出来る。

なお、溝は、本実施の形態に限定されることなく、溝形状はＶ字形状等の認識可能なものであっても良く、溝の長さは認識可能であれば短いものであっても良く、溝の本数は複数本であっても良く、溝はチャンネルに対して平行な面であればどの面に形成しても良い。

更に、ヘッドチップに溝を介して取り付ける部材は、本実施の形態のように、天板に限定されることなく、例えば、回路基板、マニホールド等であっても良い。

インクジェットヘッド１の各部材を切り離して表示した概略斜視図。 図１のインクジェットヘッド１を組み立てた状態のＡ−Ａ断面図。 ヘッドチップ１０の回路基板２０側の側面図。 回路基板２０の平面図。 ヘッドチップ１０の原板１１の斜視図。

符号の説明

１ インクジェットヘッド
１０ ヘッドチップ
１１ 原板
２０ 回路基板
３０ マニホールド
４０ ノズルプレート
５０ 天板
１０１、１０２ 圧電素子
１０１Ａ、１０１Ｂ、１０２Ａ、１０２Ｂ 圧電素子材料
１０３ チャンネル
１０４、１０５ カバープレート
１０６ 溝
１０７ 駆動電極
１０８ 第１接続電極
２０１ 第２接続電極
２０２ インク開口部
２０３ 駆動ＩＣ
３０１ インク供給室
４０１ 吐出口
５０１ 凸部
５０２ 開口部
５０３ カバー
Ｋ

Claims (3)

1. 複数列のチャンネルが形成された圧電素子と、
   前記複数列のチャンネルをカバーするカバープレートと、が一段又は多段に積層されたヘッドチップにおいて、
   前記複数列のチャンネルに対して平行な面に溝が形成されていることを特徴とするヘッドチップ。
2. 請求項１に記載のヘッドチップを有することを特徴とするインクジェットヘッド。
3. 前記ヘッドチップと、該ヘッドチップに取り付けられる部材とが前記溝を介して位置決めされていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッド。

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