JP2009234087A - Wiring structure, joining method, method of manufacturing liquid discharge head and liquid discharge head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は配線構造体及び接合方法並びに液体吐出ヘッドの製造方法、液体吐出ヘッドに係り、特に圧電素子に駆動信号を供給する配線が形成された配線構造体の形状及び機能に関する。 The present invention relates to a wiring structure, a bonding method, a method of manufacturing a liquid discharge head, and a liquid discharge head, and more particularly to the shape and function of a wiring structure in which a wiring for supplying a drive signal to a piezoelectric element is formed.
一般に、汎用の画像形成装置として、インクジェットヘッドに備えられた多数のノズルから記録媒体上にインク液滴を吐出して所望の画像を形成するインクジェット記録装置が広く用いられている。インクジェット記録装置に用いられるインクジェットヘッドは、各ノズルと連通する圧力室に圧電素子などの圧力発生素子が配設され、該圧力発生素子に所定の駆動信号を印加して圧力発生素子を動作させて、各圧力室内のインクをノズルから吐出している。 In general, as a general-purpose image forming apparatus, an ink jet recording apparatus that forms a desired image by ejecting ink droplets from a large number of nozzles provided in an ink jet head onto a recording medium is widely used. An ink jet head used in an ink jet recording apparatus has a pressure generating element such as a piezoelectric element disposed in a pressure chamber communicating with each nozzle, and applies a predetermined drive signal to the pressure generating element to operate the pressure generating element. Ink in each pressure chamber is ejected from the nozzle.
このように多数の圧電素子を備えたヘッドにおける高密度電気接続は、高密度の凹凸形状がある面に対して電気接続を行うために、電気接続部分の構造や形状が複雑になってしまい、当該電気接続部の製造や電気接続の工程が困難であるとともに、信頼性の低下や歩留まりの低下が懸念される。 In this way, high-density electrical connection in a head having a large number of piezoelectric elements makes electrical connection to a surface having a high-density uneven shape, so that the structure and shape of the electrical connection part are complicated, The manufacture of the electrical connection part and the electrical connection process are difficult, and there is a concern that reliability and yield may be reduced.
特許文献1に記載された高密度電気接続のためのマイクロかしめ構造は、フレキシブル基板の配線に設けられた貫通穴に、圧電素子に設けられた突起部が挿入されることにより、フレキシブル基板と圧電素子が機械的に接続され、また、貫通穴への挿入により突出した突起部の先端部をかしめる構造を採用することで、圧電素子をフレキシブル基板に確実に固定している。
しかしながら、特許文献1に記載された液体吐出ヘッドの電気接続方法は、圧電素子を外部環境と遮断して圧電素子を封止するための封止部材の機能を持つリザーバ形成基板の溝部(特許文献1の図3の符号700)を用いて電気接続をしているので、先に述べたように、凹凸形状を有する面で信頼性が高い電気接続を行うことが難しく、配線及び電極ピッチの更なる微細化に対応することは極めて困難である。 However, the electrical connection method of the liquid discharge head described in Patent Document 1 is a groove portion of a reservoir forming substrate having a function of a sealing member for sealing the piezoelectric element by blocking the piezoelectric element from the external environment (Patent Document) 3), the electrical connection is difficult to achieve highly reliable electrical connection on the surface having the concavo-convex shape, as described above. It is extremely difficult to cope with such miniaturization.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、高密度に配置された圧電素子に対して複雑な構造とすることなく、かつ、信頼性の高い電気接続を可能とする配線構造体及び接合方法並びに液体吐出ヘッドの製造方法、液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and without having a complicated structure with respect to piezoelectric elements arranged at high density, and a wiring structure that enables highly reliable electrical connection and It is an object to provide a bonding method, a method for manufacturing a liquid discharge head, and a liquid discharge head.
上記目的を達成するために、本発明に係る配線構造体は、液体を吐出する液体吐出ヘッドの前記液体を加圧する圧電素子が配設される圧電素子配設面に接合される配線構造体であって、前記圧電素子に印加される駆動信号を伝送する配線パターンと前記配線パターンと導通し、前記圧電素子の電極に接合される電気接続部と、前記圧電素子の周囲を囲む構造を有し、前記圧電素子との間に密閉空間を構成するカバー部と、を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a wiring structure according to the present invention is a wiring structure that is bonded to a piezoelectric element disposition surface on which a piezoelectric element that pressurizes the liquid of a liquid ejection head that ejects liquid is disposed. A wiring pattern that transmits a driving signal applied to the piezoelectric element; and an electrical connection portion that is electrically connected to the wiring pattern and is joined to an electrode of the piezoelectric element; and a structure that surrounds the periphery of the piezoelectric element. And a cover portion that forms a sealed space between the piezoelectric element and the piezoelectric element.
本発明によれば、液体吐出ヘッドの圧電素子配設面に接合される配線構造体に、圧電素子の運動を阻害しない程度の空間を確保しつつ、当該空間により圧電素子を外部環境から遮断して、当該圧電素子の劣化を防止するカバー部を設けたので、配線構造体と液体吐出ヘッドとの接合が平面で実施可能となり、製造の容易化、高密度電気接続の容易化、プロセスの簡素化が実現されるとともに、歩留まりの向上が見込まれる。 According to the present invention, the wiring structure bonded to the piezoelectric element mounting surface of the liquid discharge head secures a space that does not hinder the movement of the piezoelectric element, and the piezoelectric element is blocked from the external environment by the space. In addition, since the cover portion that prevents the deterioration of the piezoelectric element is provided, the wiring structure and the liquid discharge head can be joined on a flat surface, facilitating manufacturing, facilitating high-density electrical connection, and simplifying the process. Will be realized and the yield will be improved.
圧電素子の電極には、個別電極(アドレス電極)と共通電極(グランド電極)を備える態様があり、例えば、圧電材料をはさんで一方の面に個別電極、他方の面に共通電極が備えられる。圧電素子配設面側に共通電極を備え、圧電素子配設面と反対側の面に個別電極を備えるとよい。 There is an aspect in which an electrode of a piezoelectric element includes an individual electrode (address electrode) and a common electrode (ground electrode). For example, an individual electrode is provided on one surface and a common electrode is provided on the other surface with a piezoelectric material interposed therebetween. . A common electrode may be provided on the surface on which the piezoelectric element is provided, and an individual electrode may be provided on the surface opposite to the surface on which the piezoelectric element is provided.
電気接続部は、個別電極に接合されるものと共通電極に接合されるものが別個に設けられる。なお、複数の圧電素子を備える態様では、共通電極に接合される電気接続部は複数の圧電素子について共通化されていてもよい。 The electrical connection portion is provided separately to be joined to the individual electrode and to the common electrode. In the aspect including a plurality of piezoelectric elements, the electrical connection portion joined to the common electrode may be shared by the plurality of piezoelectric elements.
圧電素子配設面には、圧電素子の他に圧電素子の駆動回路ブロックや該駆動回路の周辺回路ブロックが実装されていてもよい。また、圧電素子の電極と導通する引出電極や配線パターンが配設されていてもよい。 In addition to the piezoelectric element, a driving circuit block for the piezoelectric element and a peripheral circuit block for the driving circuit may be mounted on the piezoelectric element mounting surface. In addition, an extraction electrode or a wiring pattern that is electrically connected to the electrode of the piezoelectric element may be provided.
本発明に係る配線構造体は、基材上に配線パターン、電気接続部、カバー部の順に形成される。 The wiring structure according to the present invention is formed on a substrate in the order of a wiring pattern, an electrical connection portion, and a cover portion.
請求項2に記載の発明は、請求項1記載の配線構造体の一態様に係り、前記カバー部は、前記圧電素子の厚みを超える厚みを有することを特徴とする。 A second aspect of the present invention relates to an aspect of the wiring structure according to the first aspect, wherein the cover portion has a thickness exceeding the thickness of the piezoelectric element.
請求項2に記載の発明によれば、配線構造体に設けられたカバー部によって、圧電素子を外部環境から封止する封止土手を構成することで、圧電素子の周囲には密閉空間が形成される。 According to the second aspect of the present invention, the cover provided on the wiring structure forms a sealing bank for sealing the piezoelectric element from the external environment, so that a sealed space is formed around the piezoelectric element. Is done.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2記載の配線構造体の一態様に係り、前記配線パターンを保護する保護層を備えたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the wiring structure according to the first or second aspect, further comprising a protective layer for protecting the wiring pattern.
請求項3に記載の発明によれば、圧電素子と配線パターンとの接触を防止することができ、圧電素子の破損が防止される。 According to the third aspect of the present invention, contact between the piezoelectric element and the wiring pattern can be prevented, and damage to the piezoelectric element is prevented.
保護層は、配線パターンに応じてパターンニングされていてもよいし、配線パターンが形成される面の全面にわたって設けられていてもよい。 The protective layer may be patterned according to the wiring pattern, or may be provided over the entire surface on which the wiring pattern is formed.
請求項4に記載の発明は、請求項1、2又は3記載の配線構造体の一態様に係り、前記カバー部の前記圧電素子配設面に接合される面には接着剤層が設けられることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the wiring structure according to the first, second, or third aspect, and an adhesive layer is provided on a surface of the cover portion to be bonded to the piezoelectric element disposition surface. It is characterized by that.
請求項4に記載の発明によれば、接着剤層によってカバー部の内部は確実に封止され、圧電素子を外部環境から封止する液体封止構造が実現される。
According to the invention described in
圧電素子の電極と電気接続部の接合には、導電性接合部材(例えば、異方性接着剤)が好適に用いられる。 A conductive bonding member (for example, an anisotropic adhesive) is suitably used for bonding the electrode of the piezoelectric element and the electrical connection portion.
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のうち何れか1項に記載の配線構造体の一態様に係り、前記液体吐出ヘッド内に液体を導入する液体導入口に対応する位置に開口を備えたことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the wiring structure according to any one of the first to fourth aspects, wherein the wiring structure is provided at a position corresponding to a liquid inlet that introduces liquid into the liquid discharge head. An opening is provided.
請求項5に記載の発明によれば、液体吐出ヘッドの液体導入口をふさいでしまう位置にも当該配線構造体を配置することができ、当該配線構造体の接合位置が制限されない。 According to the fifth aspect of the present invention, the wiring structure can be disposed at a position where the liquid inlet of the liquid discharge head is blocked, and the joining position of the wiring structure is not limited.
圧電素子のカバーとして機能するカバー部の一部を液体導入口の位置及び形状に合わせて形成する態様も好ましい。例えば、カバー部に液体導入口に対応する開口を備えると、該開口が液体導入路として機能する。 A mode in which a part of the cover functioning as a cover of the piezoelectric element is formed in accordance with the position and shape of the liquid inlet is also preferable. For example, if the cover portion includes an opening corresponding to the liquid inlet, the opening functions as a liquid introduction path.
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5のうち何れか1項に記載の配線構造体の一態様に係り、前記液体導入口に対応する位置にフィルタ構造を備えたことを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention relates to an embodiment of the wiring structure according to any one of the first to fifth aspects, wherein a filter structure is provided at a position corresponding to the liquid inlet. To do.
請求項6に記載の発明によれば、インク導入口を介したヘッド内に異物や気泡が入り込むことがない。請求項5に記載した開口に代わり請求項6に記載したフィルタを備えてもよいし、請求項5に記載した開口と請求項6に記載したフィルタを併用してもよい。 According to the sixth aspect of the present invention, foreign matter and bubbles do not enter the head through the ink inlet. Instead of the opening described in claim 5, the filter described in claim 6 may be provided, or the opening described in claim 5 and the filter described in claim 6 may be used in combination.
請求項7に記載の発明は、請求項は6記載の配線構造体の一態様に係り、前記フィルタ構造は、複数の穴を含むことを特徴とする。 A seventh aspect of the present invention relates to an aspect of the wiring structure according to the sixth aspect, wherein the filter structure includes a plurality of holes.
請求項7に記載の発明によれば、簡単な方法でインク導入口のフィルタ構造を実現することができる。 According to the seventh aspect of the invention, the filter structure of the ink inlet can be realized by a simple method.
請求項8に記載の発明は、請求項1乃至7のうち何れか1項に記載の配線構造体の一態様に係り、前記配線構造体は、フレキシブルプリント基板含むことを特徴とする。 The invention according to an eighth aspect relates to an aspect of the wiring structure according to any one of the first to seventh aspects, wherein the wiring structure includes a flexible printed board.
フレキシブルプリント基板とは、柔軟性を有する絶縁材料からなる基材上に、導電性を有する配線パターン等が形成された構造体である。 A flexible printed board is a structure in which a conductive wiring pattern or the like is formed on a base material made of a flexible insulating material.
また、上記目的を達成するために、請求項9に記載の発明に係る接合方法は、液体を吐出する液体吐出ヘッドと配線構造体の接合方法であって、前記配線構造体は、前記液体吐出ヘッドの圧電素子配設面に設けられる圧電素子に印加される駆動信号を伝送する配線パターンと、前記配線パターンと導通し、前記圧電素子の電極に接合される電気接続部と、前記圧電素子の周囲を囲む構造を有し、前記圧電素子との間に密閉空間を構成するカバー部と、を備え、前記液体吐出ヘッドの圧電素子配設面に配設される圧電素子と前記配線構造体の前記カバー部との位置を合わせるとともに、前記圧電素子の電極と前記配線構造体の電気接続部の位置を合わせ、前記圧電素子配設面と前記カバー部を接合するとともに、前記圧電素子の電極と前記電気接続部を接合することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a joining method according to an embodiment of the present invention is a joining method of a liquid ejection head that discharges a liquid and a wiring structure, wherein the wiring structure includes the liquid ejection A wiring pattern for transmitting a driving signal applied to a piezoelectric element provided on a piezoelectric element-providing surface of the head; an electrical connection portion that is electrically connected to the wiring pattern and is joined to an electrode of the piezoelectric element; and A cover portion having a structure surrounding the periphery and forming a sealed space between the piezoelectric element and the piezoelectric element disposed on the piezoelectric element disposition surface of the liquid discharge head and the wiring structure The position of the piezoelectric element and the position of the electrical connection portion of the wiring structure are aligned, the piezoelectric element disposition surface and the cover part are joined, and the piezoelectric element electrode The electricity Characterized by joining the connection part.
圧電素子配設面とカバー部の接合には接着剤を適用し、電極と電気接続部の接合には導電性接合部材を適用するとよい。 An adhesive is preferably applied to the piezoelectric element mounting surface and the cover portion, and a conductive bonding member is preferably applied to the electrode and the electrical connection portion.
また、上記目的を達成するために、請求項10に記載の発明に係る液体吐出ヘッドの製造方法は、液体を吐出する液体吐出ヘッドの製造方法であって、基材に前記液体吐出ヘッドの圧電素子配設面に設けられる圧電素子に印加される駆動信号を伝送する配線パターンと、前記配線パターンと導通し、前記圧電素子の電極に接合される電気接続部と、前記圧電素子の周囲を囲む構造を有し、前記圧電素子との間に密閉空間を構成するカバー部と、を形成して配線構造体を形成する工程と、液体を吐出するノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、を形成する工程と、前記圧力室内の液体を加圧する圧電素子を配設する工程と、前記圧電素子と前記配線構造体の前記カバー部との位置を合わせるとともに、前記圧電素子の電極と前記配線構造体の電気接続部の位置を合わせる位置合わせ工程と、前記圧電素子が配設される圧電素子配設面と前記カバー部を接合するとともに、前記圧電素子の電極と前記電気接続部を接合する接合工程と、を含むことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a liquid discharge head according to the invention described in
圧電素子配設面とカバー部を接合し、電極と電気接続部を接合する際に、カバー部に接着剤を塗布し、電気接合部に導電性接合部材を塗布した後に、圧電素子配設面とカバー部を接合し、電極と電気接続部を接合するとよい。 When the piezoelectric element arrangement surface and the cover portion are joined, and the electrode and the electrical connection portion are joined, an adhesive is applied to the cover portion, and a conductive joining member is applied to the electric joint portion, and then the piezoelectric element arrangement surface is provided. And the cover part, and the electrode and the electrical connection part may be joined.
また、上記目的を達成するために、請求項11に記載の発明に係る液体吐出ヘッドは、液体を吐出するノズルと、前記ノズルと連通する圧力室と、前記圧力室内の液体を加圧する圧電素子と、前記圧電素子が配設される圧電素子配設面に接合され、前記圧電素子に印加される駆動信号を伝送する配線パターン、及び前記配線パターンと導通し、前記圧電素子の電極に接合される電気接続部、前記圧電素子の周囲を囲む構造を有し、前記圧電素子との間に密閉空間を構成するカバー部を具備する配線構造体と、を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a liquid discharge head according to an eleventh aspect of the present invention includes a nozzle that discharges a liquid, a pressure chamber that communicates with the nozzle, and a piezoelectric element that pressurizes the liquid in the pressure chamber. And a wiring pattern that is bonded to a piezoelectric element mounting surface on which the piezoelectric element is disposed, transmits a drive signal applied to the piezoelectric element, and is electrically connected to the wiring pattern, and is bonded to an electrode of the piezoelectric element. And a wiring structure including a cover portion that forms a sealed space between the piezoelectric element and the piezoelectric element.
液体吐出ヘッドには、インクジェット方式によりノズルから液体を吐出するインクジェットヘッドが含まれる。 The liquid discharge head includes an ink jet head that discharges liquid from a nozzle by an ink jet method.
本発明によれば、液体吐出ヘッドの圧電素子配設面に接合される配線構造体に、圧電素子の運動を阻害しない程度の空間を確保しつつ、当該空間により圧電素子を外部環境から遮断して、当該圧電素子の劣化を防止するカバー部を設けたので、配線構造体と液体吐出ヘッドとの接合が平面で実施可能となり、製造の容易化、高密度電気接続の容易化、プロセスの簡素化が実現されるとともに、歩留まりの向上が見込まれる。 According to the present invention, the wiring structure bonded to the piezoelectric element mounting surface of the liquid discharge head secures a space that does not hinder the movement of the piezoelectric element, and the piezoelectric element is blocked from the external environment by the space. In addition, since the cover portion that prevents the deterioration of the piezoelectric element is provided, the wiring structure and the liquid discharge head can be joined on a flat surface, facilitating manufacturing, facilitating high-density electrical connection, and simplifying the process. Will be realized and the yield will be improved.
以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
〔装置の全体構成〕
まず、本発明に係る液体吐出装置の一例として記録媒体上に吐出したカラーインクにより所望のカラー画像を形成するインクジェット記録装置(画像形成装置)の全体構成を説明する。図1は本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の全体構成図である。
[Overall configuration of the device]
First, an overall configuration of an ink jet recording apparatus (image forming apparatus) that forms a desired color image with color ink discharged onto a recording medium will be described as an example of a liquid discharge apparatus according to the present invention. FIG. 1 is an overall configuration diagram of an ink jet recording apparatus according to an embodiment of the present invention.
同図に示すように、このインクジェット記録装置10は、黒(K),シアン(C),マゼンタ(M),イエロー(Y)の各インクに対応して設けられた複数のインクジェットヘッド(以下、ヘッドという。)12K,12C,12M,12Yを有する印字部12と、各ヘッド12K,12C,12M,12Yに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵/装填部14と、記録媒体たる記録紙16を供給する給紙部18と、記録紙16のカールを除去するデカール処理部20と、各ヘッド12K,12C,12M,12Yのインク吐出面(ノズル形成面)に対向して配置され、記録紙16の平面性を保持しながら記録紙16を搬送する吸着ベルト搬送部22と、記録済みの記録紙(プリント物)を外部に排紙する排紙部26と、を備えている。
As shown in the figure, the ink
インク貯蔵/装填部14は、各ヘッド12K,12C,12M,12Yに対応する色のインクを貯蔵するインク供給タンクを有し、各色のインクは所要のインク流路15を介してヘッド12K,12C,12M,12Yと連通されている。
The ink storage /
また、インク貯蔵/装填部14は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段(表示手段、警告音発生手段)を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。なお、図1に示すインク貯蔵/装填部14を含むインク供給系の詳細は後述する。
Further, the ink storage /
図1では、給紙部18の一例としてロール紙(連続用紙)のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。
In FIG. 1, a magazine for rolled paper (continuous paper) is shown as an example of the
複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコード或いは無線タグなどの情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される記録媒体の種類(メディア種)を自動的に判別し、メディア種に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。 When multiple types of recording paper are used, an information recording body such as a barcode or wireless tag that records paper type information is attached to the magazine, and the information on the information recording body is read by a predetermined reader. Thus, it is preferable to automatically determine the type of recording medium (media type) to be used and perform ink ejection control so as to realize appropriate ink ejection according to the media type.
給紙部18から送り出される記録紙16はマガジンに装填されていたことによる巻きクセが残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部20においてマガジンの巻きクセ方向と逆方向に加熱ドラム30で記録紙16に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。
The
ロール紙を使用する装置構成の場合、図1のように、裁断用のカッター(第1のカッター)28が設けられており、該カッター28によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター28は、記録紙16の搬送路幅以上の長さを有する固定刃28Aと、該固定刃28Aに沿って移動する丸刃28Bとから構成されており、印字裏面側に固定刃28Aが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃28Bが配置される。なお、カット紙を使用する場合には、カッター28は不要である。
In the case of an apparatus configuration that uses roll paper, a cutter (first cutter) 28 is provided as shown in FIG. 1, and the roll paper is cut into a desired size by the
デカール処理後、カットされた記録紙16は、吸着ベルト搬送部22へと送られる。吸着ベルト搬送部22は、ローラ31、32間に無端状のベルト33が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部12のノズル面に対向する部分が水平面(フラット面)をなすように構成されている。
After the decurling process, the
ベルト33は、記録紙16の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引穴(不図示)が形成されている。図1に示したとおり、ローラ31、32間に掛け渡されたベルト33の内側において印字部12のノズル面に対向する位置には吸着チャンバ34が設けられており、この吸着チャンバ34をファン35で吸引して負圧にすることによって記録紙16がベルト33上に吸着保持される。
The
ベルト33が巻かれているローラ31、32の少なくとも一方にモータ(図1中不図示、図6に符号88で図示)の動力が伝達されることにより、ベルト33は図1上の時計回り方向に駆動され、ベルト33上に保持された記録紙16は図1の左から右へと搬送される。
The power of the motor (not shown in FIG. 1 and indicated by
縁無しプリント等を印字するとベルト33上にもインクが付着するので、ベルト33の外側の所定位置(印字領域以外の適当な位置)にベルト清掃部36が設けられている。ベルト清掃部36の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、或いはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラ線速度を変えると清掃効果が大きい。
Since ink adheres to the
なお、吸着ベルト搬送部22に代えて、ローラ・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラ・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面をローラが接触するので画像が染み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面を接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。
Although a mode using a roller / nip conveyance mechanism instead of the suction
吸着ベルト搬送部22により形成される用紙搬送路上において印字部12の上流側には、加熱ファン40が設けられている。加熱ファン40は、印字前の記録紙16に加熱空気を吹き付け、記録紙16を加熱する。印字直前に記録紙16を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
A
印字部12の各ヘッド12K,12C,12M,12Yは、当該インクジェット記録装置10が対象とする記録紙16の最大紙幅に対応する長さを有し、そのノズル面には最大サイズの記録媒体の少なくとも一辺を超える長さ(描画可能範囲の全幅)にわたりインク吐出用のノズルが複数配列されたフルライン型のヘッドとなっている(図2参照)。
Each of the
ヘッド12K,12C,12M,12Yは、記録紙16の送り方向に沿って上流側から黒(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の色順に配置され、それぞれのヘッド12K,12C,12M,12Yが記録紙16の搬送方向(紙送り方向)延在するように固定設置される。
The
吸着ベルト搬送部22により記録紙16を搬送しつつ各ヘッド12K,12C,12M,12Yからそれぞれ異色のインクを吐出することにより記録紙16上にカラー画像を形成し得る。
A color image can be formed on the
このように、紙幅の全域をカバーするノズル列を有するフルライン型のヘッド12K,12C,12M,12Yを色別に設ける構成によれば、紙送り方向(副走査方向)について記録紙16と印字部12を相対的に移動させる動作を1回行うだけで(即ち1回の副走査で)、記録紙16の全面に画像を記録することができる。これにより、記録ヘッドが紙搬送方向と直交する方向に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。
As described above, according to the configuration in which the full-line heads 12K, 12C, 12M, and 12Y having the nozzle rows covering the entire width of the paper are provided for each color, the
本例では、KCMYの標準色(4色)の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出するインクジェットヘッドを追加する構成も可能である。また、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。更に、記録紙16に処理液とインクとを付着させた後に、記録紙16上でインク色材を凝集又は不溶化させて、記録紙16上でインク溶媒とインク色材とを分離させる2液系のインクジェット記録装置では、処理液を記録紙16に付着させる手段としてインクジェットヘッドを備えてもよい。
In this example, the configuration of KCMY standard colors (four colors) is illustrated, but the combination of ink color and number of colors is not limited to this embodiment, and light ink, dark ink, and special color ink are used as necessary. May be added. For example, it is possible to add an ink jet head that discharges light ink such as light cyan and light magenta. Also, the arrangement order of the color heads is not particularly limited. Further, after the treatment liquid and the ink are attached to the
印字検出部24は、印字部12の打滴結果を撮像するためのイメージセンサを含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他吐出異常をチェックする手段として機能する。
The
本例の印字検出部24は、少なくとも各ヘッド12K,12C,12M,12Yによるインク吐出幅(画像記録幅)よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤(R)の色フィルタが設けられた光電変換素子(画素)がライン状に配列されたR受光素子列と、緑(G)の色フィルタが設けられたG受光素子列と、青(B)の色フィルタが設けられたB受光素子列と、から成る色分解ラインCCDセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。
The
印字検出部24は、各色のヘッド12K,12C,12M,12Yにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッド12K,12C,12M,12Yの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドットの着弾位置の測定などで構成される。
The
印字検出部24の後段には後乾燥部42が設けられている。後乾燥部42は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹き付ける方式が好ましい。
A
後乾燥部42の後段には、加熱・加圧部44が設けられている。加熱・加圧部44は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ45で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
A heating /
加熱・加圧部44によって記録紙16を押圧すると、多孔質のペーパーに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパーの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。
When the
こうして生成されたプリント物は排紙部26から排出される。本来プリントすべき本画像(目的の画像を印刷したもの)とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置10では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部26A、26Bへと送るために排紙経路を切り換える不図示の選別手段が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター(第2のカッター)48によってテスト印字の部分を切り離す。カッター48は、排紙部26の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター48の構造は前述した第1のカッター28と同様であり、固定刃48Aと丸刃48Bとから構成される。
The printed matter generated in this manner is outputted from the
また、図1には示さないが、本画像の排出部26Aには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられる。 Although not shown in FIG. 1, the paper output unit 26A for the target prints is provided with a sorter for collecting prints according to print orders.
〔ヘッドの構造〕
次に、ヘッドの構造について説明する。色別の各ヘッド12K,12C,12M,12Yの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号50によってヘッドを示すものとする。
[Head structure]
Next, the structure of the head will be described. Since the structures of the
図3はヘッド50の構造例を示す平面透視図であり、図4(a)はヘッド50及びインク室ユニットの立体的構成を示す断面図(図3中の4−4線に沿う断面図)である。
FIG. 3 is a plan perspective view showing a structural example of the
記録紙16上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、ヘッド50におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッド50は、図3に示すように、インク滴の吐出孔であるノズル51と、各ノズル51に対応する圧力室52等からなる複数のインク室ユニット53を千鳥状に配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向(紙送り方向と直交する主走査方向)に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔(投影ノズルピッチ)の高密度化を達成している。
In order to increase the dot pitch printed on the
即ち、図3に示すヘッド50は、長手方向に沿う描画領域の全幅に対応する長さのノズル列を2列有し、それぞれのノズル列の主走査方向の位置が、主走査方向のノズル間ピッチの1/2だけずらして配置されている。このようなノズル配置を行うことにより、主走査方向の実質的なノズル間ピッチは1/2となっている。
That is, the
主走査方向に記録紙16の全幅に対応する長さにわたり1列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、短尺のヘッドブロックをつなぎ合わせることで記録紙16の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。
The form in which one or more nozzle rows are formed in the main scanning direction over the length corresponding to the entire width of the
各ノズル51に対応して設けられている圧力室52は、その平面形状が概略長方形となっており、ノズル51が設けられている側と反対側にノズル51と供給口54が設けられている。各圧力室52は供給口54を介して共通流路55と連通されている。共通流路55はインク供給源たるインク供給タンク(図3中不図示、図5に符号60で図示)と連通しており、該インク供給タンクから供給されるインクは共通流路55を介して各圧力室52に分配供給される。
The
図3には、ノズル配置として2列の千鳥配置を例示したが。本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されず、副走査方向に1列のノズル列を有する配置構造など、様々なノズル配置構造を適用できる。 FIG. 3 illustrates a two-row staggered arrangement as the nozzle arrangement. In implementing the present invention, the nozzle arrangement structure is not limited to the illustrated example, and various nozzle arrangement structures such as an arrangement structure having one nozzle row in the sub-scanning direction can be applied.
図4(a)に示すように、圧力室52の天面を構成する振動板56には個別電極(上部電極)57A及び共通電極(下部電極)57Bを備えた圧電素子58が接合されており、個別電極57に駆動電圧(駆動信号)を印加することによって圧電素子58が変形してノズル51からインクが吐出される。インクが吐出されると、共通流路55から供給口54を通って新しいインクが圧力室52に供給される。
As shown in FIG. 4A, a
また、圧電素子58が配設される圧電素子配設面50Aには、フレキシブルプリント基板(FPC)100が接合されている。
A flexible printed circuit board (FPC) 100 is bonded to the piezoelectric
図4(b)にFPC100単体の断面図を示す。FPC100は、基材102と、圧電素子58の個別電極57A及び共通電極57Bと導通する配線パターンが設けられる配線層104と、配線層104と圧電素子58の個別電極57Aが接触しないように圧電素子58及び配線層104を保護する保護層(絶縁層)106と、圧電素子58の上部及び振動板56の上部に設けられるカバー部108が順に積層された構造を有し、更に、圧電素子58の個別電極57A及び共通電極57B(または、個別電極57A及び共通電極57Bから引き出された引出電極)と接合されるパッド部110と、ヘッド50のインク導入口に対応する開口112が形成されている。
FIG. 4B shows a cross-sectional view of the
ヘッド50の圧電素子配設面50AとFPC100のカバー部108は接着剤(不図示)により接合され、かつ、圧電素子58の個別電極57A及び共通電極57BとFPC100のパッド部110は導電性接合部材(例えば、導電性接着剤)で接合されて電気接続構造を構成している。
The piezoelectric
なお、図4(a)には、共通電極57Bと接合されるパッド部の図示を省略したが、共通電極57Bと接合されるパッド部は各圧電素子58に対して個別に設ける必要はなく、複数の圧電素子について共通のパッド部110が、圧電素子配設面50Aの適当な位置(例えば、周囲部)に設けられていればよい。
In FIG. 4A, the illustration of the pad portion bonded to the
ヘッド50とFPC100を接合する際に、FPC100のカバー部108に接着剤を塗布し、パッド部110に異方性接着剤を塗布した後に、ヘッド50とFPC100を接合するとよい。
When the
FPC100の基材102には、電気的絶縁性能を有し、かつ、所定の柔軟性を有する材料が適用され、ポリイミドなどの樹脂材料が好適に用いられる。
For the
FPC100のカバー部108は、ヘッド50の長手方向に並べられた複数の圧電素子58の全体(圧電素子配設領域の全体)を囲むように設けられる囲み構造を有し、かつ、各圧電素子58の運動を阻害しないように各圧電素子58の上部に空間を形成するとともに、各圧電素子58を外部環境(湿気)から遮断して各圧電素子58の劣化を防止する封止構造体として機能する。即ち、FPC100に設けられるカバー部108により形成される凹部(密閉空間)は、圧電素子58の保護部材として機能し、圧電素子58上部における変形領域を確保するとともに、圧電素子58の劣化を防止している。
The
また、カバー部108は、基材102に設けられる開口112の周囲を囲むように形成され、外部からヘッド50に供給されるインクの導入路を構成している。即ち、カバー部108はヘッド50に供給されるインクが圧電素子配設面50Aに漏れ出さないように封止する封止土手として機能し、カバー部108と接着剤により液体封止構造(液体封止機能)を実現している。
The
カバー部108には、電気的絶縁性能及びインクに対する耐久性能を有する材料が適用される。また、ヘッド50とFPC100との接合時などの加熱による反りを防止するために、ヘッド50の基材と熱伝導率が近い材料を適用するとよい。例えば、ヘッド50の基材にシリコンを適用する場合には、カバー部108の材料に、シリコン或いは熱膨張係数がシリコンに近い液晶樹脂などを適用するとよい。また、生産性を優先させて感光性ポリイミドを選択してもよい。
A material having an electrical insulation performance and a durability performance against ink is applied to the
カバー部108は、圧電素子58の厚みを超える厚みを有していればよく、圧電素子58の厚みが5〜20μmの場合に、圧電素子58の動きが阻害されない、100μm〜200μm程度の高さの空間が設けられればよい。
The
また、ヘッド50にFPC100を接合する際の位置合わせ誤差等を考慮して、圧電素子58の大きさが50μm×500μmであって、これが複数個並んでいる場合に、複数の圧電素子58の周囲にはカバー部108との間に100μm〜300μm程度の隙間が設けられるようにカバー部108の大きさが決められる。
Further, in consideration of an alignment error when the
本例の「圧電素子」とは、個別電極57A及び共通電極57Bに圧電材料(圧電体)がはさまれた構造のうち、駆動信号の印加により変形し得る(上面及び下面の何れの側も拘束されていない)領域を示している。また、「個別電極」及び「共通電極」は、電気接続のために引き出された引出電極を含んでいてもよい、
FPC100に形成される開口112には、ヘッド50の内部に異物や気泡が浸入することを防止するためのフィルタ構造を備えてもよい。フィルタ構造には、一般的なフィルタを適用可能であり、捕獲する異物及び気泡のサイズに合わせてメッシュサイズが決められる。
The “piezoelectric element” in this example is a structure in which a piezoelectric material (piezoelectric body) is sandwiched between the
The
また、本発明の適用範囲はライン型ヘッドによる印字方式に限定されず、記録紙16の幅方向の長さに満たない短尺のヘッドを記録紙16の幅方向に走査させて当該幅方向の印字を行い、1回の幅方向の印字が終わると記録紙16を幅方向と直交する方向に所定量だけ移動させて、次の印字領域の記録紙16の幅方向の印字を行い、この動作を繰り返して記録紙16の印字領域の全面にわたって印字を行うシリアル方式を適用してもよい。
The scope of application of the present invention is not limited to the printing method using the line-type head, and a short head that is less than the length in the width direction of the
〔インク供給系の構成〕
図5はインクジェット記録装置10におけるインク供給系の構成を示した概要図である。インク供給タンク60はヘッド50にインクを供給する基タンクであり、図1で説明したインク貯蔵/装填部14に含まれる。インク供給タンク60の形態には、インク残量が少なくなった場合に不図示の補充口からインクを補充する方式と、タンクごと交換するカートリッジ方式とがある。使用用途に応じてインク種類を変える場合には、カートリッジ方式が適している。この場合、インクの種類情報をバーコード等で識別して、インク種類に応じた吐出制御を行うことが好ましい。
[Configuration of ink supply system]
FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the ink supply system in the
図5に示したように、インク供給タンク60とヘッド50の中間には、異物や気泡を除去するためにフィルタ62が設けられている。フィルタ・メッシュサイズは、ノズル径と同等若しくはノズル径以下(一般的には、20μm程度)とすることが好ましい。
As shown in FIG. 5, a
なお、図5には示さないが、ヘッド50の近傍又はヘッド50と一体にサブタンクを設ける構成も好ましい。サブタンクは、ヘッドの内圧変動を防止するダンパー効果及びリフィルを改善する機能を有する。また、図示は省略するが、ヘッド50にはインク導入口が設けられ、インク供給タンク60から送液されたインクは、当該インク導入口を介してヘッド50の内部へ供給される。
Although not shown in FIG. 5, a configuration in which a sub tank is provided in the vicinity of the
インクジェット記録装置10には、ノズル51の乾燥防止又はノズル近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてのキャップ64と、ノズル面の清掃手段としてのクリーニングブレード66とが設けられている。
The ink
これらキャップ64及びクリーニングブレード66を含むメンテナンスユニットは、不図示の移動機構によってヘッド50に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置からヘッド50下方のメンテナンス位置に移動される。
The maintenance unit including the
キャップ64は、図示せぬ昇降機構によってヘッド50に対して相対的に昇降変位される。電源OFF時や印刷待機時にキャップ64を所定の上昇位置まで上昇させ、ヘッド50に密着させることにより、ノズル面をキャップ64で覆う。
The
印字中又は待機中において、特定のノズル51の使用頻度が低くなり、ある時間以上インクが吐出されない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してインク粘度が高くなってしまう。このような状態になると、圧電素子58が動作してもノズル51からインクを吐出できなくなってしまう。
During printing or standby, if the frequency of use of a
このような状態になる前に(圧電素子58の動作により吐出が可能な粘度の範囲内で)圧電素子58を動作させ、その劣化インク(粘度が上昇したノズル近傍のインク)を排出すべくキャップ64(インク受け)に向かって予備吐出(パージ、空吐出、つば吐き、ダミー吐出)が行われる。
Before such a state is reached (within the range of viscosity that can be discharged by the operation of the piezoelectric element 58), the
また、ヘッド50内のインク(圧力室52内)に気泡が混入した場合、圧電素子58が動作してもノズルからインクを吐出させることができなくなる。このような場合にはヘッド50にキャップ64を当て、吸引ポンプ67で圧力室52内のインク(気泡が混入したインク)を吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンク68へ送液する。
Further, when air bubbles are mixed into the ink in the head 50 (in the pressure chamber 52), the ink cannot be ejected from the nozzle even if the
この吸引動作は、初期のインクのヘッドへの装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも粘度上昇(固化)した劣化インクの吸い出しが行われる。なお、吸引動作は圧力室52内のインク全体に対して行われるので、インク消費量が大きくなる。したがって、インクの粘度上昇が小さい場合には予備吐出を行う態様が好ましい。
In this suction operation, the deteriorated ink with increased viscosity (solidified) is sucked out when the ink is initially loaded into the head or when the ink is used after being stopped for a long time. Since the suction operation is performed on the entire ink in the
クリーニングブレード66は、ゴムなどの弾性部材で構成されており、図示せぬブレード移動機構(ワイパー)によりヘッド50のインク吐出面(ノズル板表面)に摺動可能である。ノズル板にインク液滴又は異物が付着した場合、クリーニングブレード66をノズル板に摺動させることでノズル板表面を拭き取り、ノズル板表面を清浄する。なお、該ブレード機構によりインク吐出面の汚れを清掃した際に、該ブレードによってノズル51内に異物が混入することを防止するために予備吐出が行われる。
The
〔制御系の説明〕
図6はインクジェット記録装置10のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置10は、通信インターフェース70、システムコントローラ72、画像メモリ74、モータドライバ76、ヒータドライバ78、プリント制御部80、画像バッファメモリ82、ヘッドドライバ84等を備えている。
[Explanation of control system]
FIG. 6 is a principal block diagram showing the system configuration of the
通信インターフェース70は、ホストコンピュータ86から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース70にはUSB(Universal Serial Bus)、IEEE1394、イーサネット(登録商標)、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ(不図示)を搭載してもよい。ホストコンピュータ86から送出された画像データは通信インターフェース70を介してインクジェット記録装置10に取り込まれ、一旦画像メモリ74に記憶される。
The
画像メモリ74は、通信インターフェース70を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ72を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ74は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。
The
システムコントローラ72は、中央演算処理装置(CPU)及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置10の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。即ち、システムコントローラ72は、通信インターフェース70、画像メモリ74、モータドライバ76、ヒータドライバ78等の各部を制御し、ホストコンピュータ86との間の通信制御、画像メモリ74の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ88やヒータ89を制御する制御信号を生成する。
The system controller 72 includes a central processing unit (CPU) and its peripheral circuits, and functions as a control device that controls the entire
画像メモリ74には、システムコントローラ72のCPUが実行するプログラム及び制御に必要な各種データなどが格納されている。なお、画像メモリ74は、書換不能な記憶手段であってもよいし、EEPROMのような書換可能な記憶手段であってもよい。画像メモリ74は、画像データの一時記憶領域として利用されるとともに、プログラムの展開領域及びCPUの演算作業領域としても利用される。
The
モータドライバ76は、システムコントローラ72からの指示にしたがってモータ88を駆動するドライバである。図6には、装置内の各部に配置されるモータ(アクチュエータ)を代表して符号88で図示されている。例えば、図6に示すモータ88には、図1のドラム31(32)を駆動するモータや、図5のキャップ64を移動させる移動機構のモータ、図5のクリーニングブレード66を移動させる移動機構のモータなどが含まれている。
The motor driver 76 is a driver that drives the
ヒータドライバ78は、システムコントローラ72からの指示にしたがって、図1に示す加熱ファン40の熱源たるヒータや、後乾燥部42のヒータなどを含むヒータ89を駆動するドライバである。
The
プリント制御部80は、システムコントローラ72の制御に従い、画像メモリ74内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字データ(ドットデータ)をヘッドドライバ84に供給する制御部である。プリント制御部80において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいて、ヘッドドライバ84を介してヘッド50のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。
The
プリント制御部80には画像バッファメモリ82が備えられており、プリント制御部80における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ82に一時的に格納される。また、プリント制御部80とシステムコントローラ72とを統合して1つのプロセッサで構成する態様も可能である。
The
ヘッドドライバ84は、プリント制御部80から与えられる画像データに基づいてヘッド50の圧電素子58に印加される駆動信号を生成するとともに、該駆動信号を圧電素子58に印加して圧電素子58を駆動する駆動回路ブロックを含んで構成される。なお、図6に示すヘッドドライバ84には、ヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。
The head driver 84 generates a drive signal to be applied to the
上述した駆動回路ブロックをヘッド50の外部に備える態様では、破線で模式的に図示するFPC100は、駆動回路ブロックとヘッド50(圧電素子58)を電気的に接続するための配線構造体として機能する。即ち、駆動回路ブロックにより生成された駆動信号は、FPC100に設けられる配線を介してヘッド50に設けられる圧電素子58に伝送される。また、ヘッドドライバ84を含む駆動回路ブロックをFPC100に備える態様も可能であり、かかる態様では、FPC100はプリント制御部80からヘッドドライバ84へ送られる指令信号の伝送路として機能する。
In the aspect in which the drive circuit block described above is provided outside the
印字検出部24は、図1で説明したようにラインセンサを含むブロックであり、記録紙16に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況(吐出の有無、打滴のばらつきなど)を検出し、その検出結果をプリント制御部80に提供する。
As described with reference to FIG. 1, the
プリント制御部80は、必要に応じて印字検出部24から得られる情報に基づいてヘッド50に対する各種補正やヘッド50のメンテナンスを行う。
The
印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース70を介して外部から入力され、画像メモリ74に蓄えられる。この段階では、RGBの画像データが画像メモリ74に記憶される。
Image data to be printed is input from the outside via the
画像メモリ74に蓄えられた画像データは、システムコントローラ72を介してプリント制御部80に送られ、該プリント制御部80においてインク色ごとのドットデータに変換される。即ち、プリント制御部80は、入力されたRGB画像データをKCMYの4色のドットデータに変換する処理を行う。プリント制御部80で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ82に蓄えられる。
The image data stored in the
プログラム格納部90には各種制御プログラムが格納されており、システムコントローラ72の指令に応じて、制御プログラムが読み出され、実行される。プログラム格納部90はROMやEEPROMなどの半導体メモリを用いてもよいし、磁気ディスクなどを用いてもよい。外部インターフェースを備え、メモリカードやPCカードを用いてもよい。もちろん、これらの記録媒体のうち、複数の記録媒体を備えてもよい。なお、プログラム格納部90は動作パラメータ等の記録手段(不図示)と兼用してもよい。
Various control programs are stored in the
〔フレキシブルプリント基板の説明〕
次に、図4(a)に図示したフレキシブルプリント基板100について詳細に説明する。なお、図示の都合により、以降の説明で参照する図面ではFPC100の一部のみを図示することとする。
[Description of flexible printed circuit board]
Next, the flexible printed
図7は、ヘッド50にFPC100が接合された状態を簡略化して図示した斜視図である。同図に示すように、ヘッド50の最上面(ノズル51が形成される面と反対側の面)は、圧電素子58(図4(a)参照)が配設される圧電素子配設面50Aとなっており、圧電素子58に供給される駆動信号を伝送する配線が設けられたFPC100が接合される。
FIG. 7 is a perspective view schematically showing a state where the
複数のヘッドモジュールをつなぎ合わせて長尺のラインヘッドを構成する場合には、ヘッドモジュールごとにFPC100が設けられる。なお、本例に示すFPC100には、フレキシブル基板やフレキシブルフラットケーブルなどと呼ばれる配線構造体(配線部材)を含んでいてもよい。
When a long line head is configured by connecting a plurality of head modules, an
次に、図8〜図11を用いて、FPC100の構造を製造工程の順に従って、更に詳細に説明する。
Next, the structure of the
図8は、FPC100の基材102に開口112が形成された状態を図示する。FPC100の製造工程では、先ず、基材102を所定の形状に加工し、ヘッド50のインク導入口(図4(a)参照)に対応する位置には、インク導入口に対応する形状の開口112が形成される。
FIG. 8 illustrates a state in which the
図9には、基材102に配線層(配線パターン)104及びパッド部110が形成された状態を図示する。配線層104及びパッド部110の形成では、配線層104及びパッド部110となる金属膜が成膜され、当該金属膜の上に配線パターン及びパッド部110に対応したマスキングが行われた後に、金属膜が露出している部分が除去され、更に、金属膜上の所定の位置にパッド部110が形成される。
FIG. 9 illustrates a state in which the wiring layer (wiring pattern) 104 and the
配線層104には、金や銅などの電気伝導率が高い金属材料が好適に用いられる。なお、配線層104をベース層としてメッキ処理を行い、所定の厚みを有するパッド部110を形成してもよい。パッド部110の厚みは、カバー部108の厚みと圧電素子58の厚みに応じて決められる。
For the
図10には、開口112及び配線層104、パッド部110が形成されたFPC100に保護層106が形成された状態を図示する。図10には、圧電素子58の配設領域に対応する部分のみに保護層106を形成する態様を図示したが、パッド部110及び開口112を除いた部分の全面にわたって保護層106を形成してもよい。
FIG. 10 illustrates a state in which the
保護層106の材料は、感光性ポリイミドや感光性エポキシ樹脂など、成膜が容易であり、所定の電気的絶縁性能を有する材料が用いられる。予めパターンを設けた樹脂シートをラミネートしてもよい。また、保護層106の厚みは、数μm〜数十μm程度とするとよい。
As the material of the
図11は、開口112及び配線層104、パッド部110、保護層106が形成されたFPC100にカバー部108が形成された状態を図示する。カバー部108を形成するには、まず、カバー部108となる材料を接合した後に、該材料をカバー部108の形状に合わせてエッチング等の手法を用いて加工してもよいし、予めカバー部108の形状に加工された材料をFPC100に接合してもよい。
FIG. 11 illustrates a state in which the
図11には、カバー部108で囲まれた部分では保護層106が露出する、土手形状(梁形状)を有するカバー部108を形成する態様を図示したが、図11の保護層106が露出する部分がカバー部108の材料で覆われる構造を有していてもよい。
FIG. 11 illustrates a mode in which the
カバー部108の材料は、ヘッド50の基材の熱膨張率と近い熱膨張率を有するものが好ましく、具体的にはシリコンや液晶ポリマー、感光性樹脂などが好適に用いられる。
The
このようにして形成されたFPC100は、カバー部108に接着剤が塗布されるとともに、パッド部110に導電性接合部材が塗布され、ヘッド50との位置合わせが行われ、ヘッド50に接合される。FPC100をヘッド50に接合する工程では、加熱及び加圧が適宜行われる。
In the
上記の如く構成されたフレキシブルプリント基板100は、ヘッド50の圧電素子配設面50Aに設けられた圧電素子58の運動(変位)を阻害しない程度の空間を確保しつつ、該空間により圧電素子58を外部環境(湿気)から遮断して圧電素子58の劣化を防止する機能を有するカバー部108と、インク導入路として機能する開口112を有し、ヘッド50とFPC100との接合を平面(圧電素子の厚み程度の微小な凹凸を含む平面)で実現可能としたので、ヘッド50とFPC100との接合を容易に行うことができる。
The flexible printed
即ち、圧電素子58のカバーを含む複雑な凹凸形状をFPC側に形成することで、ヘッド50本体の製造容易化が実現され、ヘッド50とFPC100の高密度電気接続が容易となり、ヘッド50全体の成プロセスが簡素化され、歩留まりの向上が見込まれる。
That is, by forming a complicated uneven shape including the cover of the
本例では、ヘッド50の圧電素子配設面50Aに配設される圧電素子58のカバー部108をFPC100に形成する態様を例示したが、圧電素子配設面50AにICなどの電子部品が配設される場合には、当該電子部品を保護するためのカバーをFPC100に形成してもよい。
In this example, the
また、本例ではヘッド50に接合される配線構造体としてフレキシブルプリント基板を例示したが、配線構造体の性能や形状は限定されるものではない。
In this example, the flexible printed circuit board is exemplified as the wiring structure bonded to the
〔第1変形例〕
次に、上述したFPC100の変形例について説明する。図12は、本変形例に係るFPC200の概略平面図である。なお、図12中、図8〜図11と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
[First Modification]
Next, a modified example of the
図12に示すFPC200は、図8〜図11で説明したFPC100の開口112に代わり、多数の穴212が設けられている。穴212の直径は、ヘッド50に設けられるノズル(図3、図4(a)参照)の直径以下(5μm〜20μm)であり、ヘッド50のインク導入口の全体をカバーするように多数の穴212が形成されている。
本変形例によれば、多数の穴212は、インク導入口(図4(a)参照)のフィルタ構造体として機能し、ヘッド50内への異物や気泡の混入が防止される。なお、穴212の形状は円形状に限定されず、四角形や四角形以外の多角形でもよいし、だ円などの形状でもよい。また、直径の異なる複数の種類の穴を組み合わせてもよい。
The
According to this modification, the
また、穴212の配列は図12に図示した配列(2列の整列配置)以外にも、千鳥配置など他の配置パターンを適用してもよいし、不規則に配置してもよい。
Further, as the arrangement of the
〔第2変形例〕
次に、第2変形例に係るFPC300について説明する。図13は、ヘッド50にFPC300を接合した状態の断面図であり、図14は、図13に示すFPC300の概略平面図である。なお、図13及び図14中、図8〜図12と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
[Second Modification]
Next, the
図13に示すFPC300は、図9〜図11に示すFPC100の開口112が省略された構造を有している。即ち、FPC300はヘッド50のインク導入路302を避けて、ヘッド50の圧電素子配設面50Aから略垂直に立ち上がるように曲げられた状態で、ヘッド50に接合される。
An
本変形例によれば、FPC300の構造及び形状が簡単になり、製造が容易となる。なお、FPC300は略垂直に曲げられて使用されるので、基材102はより柔軟性の高い材料(FPC300を曲げて使用することができる材料)を使用するとよい。また、基材上の配線が断線しないように設計上の配慮を行い、曲げ部分の配線を補強する構造を適用するとよい。
According to this modification, the structure and shape of the
本例では、本発明の適用例としてインクジェット記録装置を例示したが、本発明は圧電素子や電子部品が実装された面を有するインクジェット方式のヘッドの配線構造体に対して広く適用可能である。 In this example, an inkjet recording apparatus is illustrated as an application example of the present invention. However, the present invention is widely applicable to a wiring structure of an inkjet head having a surface on which a piezoelectric element or an electronic component is mounted.
なお、上述した実施形態はあくまでも本発明の一例示であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。 Note that the above-described embodiment is merely an example of the present invention, and it is needless to say that modifications can be made as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
10…インクジェット記録装置、12K,12C,12M,12Y,50…ヘッド、51…ノズル、58…圧電素子、100,200,300…フレキシブルプリント基板、104…配線層、106…保護層、108,208…カバー部、110…パッド部、112…開口、212…穴
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記圧電素子に印加される駆動信号を伝送する配線パターンと、
前記配線パターンと導通し、前記圧電素子の電極に接合される電気接続部と、
前記圧電素子の周囲を囲む構造を有し、前記圧電素子との間に密閉空間を構成するカバー部と、
を備えたことを特徴とする配線構造体。 A wiring structure bonded to a piezoelectric element disposition surface on which a piezoelectric element for pressurizing the liquid of a liquid discharge head for discharging liquid is disposed,
A wiring pattern for transmitting a drive signal applied to the piezoelectric element;
An electrical connection portion that is electrically connected to the wiring pattern and is bonded to an electrode of the piezoelectric element;
A cover portion having a structure surrounding the periphery of the piezoelectric element, and forming a sealed space with the piezoelectric element;
A wiring structure comprising:
前記配線構造体は、前記液体吐出ヘッドの圧電素子配設面に設けられる圧電素子に印加される駆動信号を伝送する配線パターンと、
前記配線パターンと導通し、前記圧電素子の電極に接合される電気接続部と、
前記圧電素子の周囲を囲む構造を有し、前記圧電素子との間に密閉空間を構成するカバー部と、を備え、
前記液体吐出ヘッドの圧電素子配設面に配設される圧電素子と前記配線構造体の前記カバー部との位置を合わせるとともに、前記圧電素子の電極と前記配線構造体の電気接続部の位置を合わせ、前記圧電素子配設面と前記カバー部を接合するとともに、前記圧電素子の電極と前記電気接続部を接合することを特徴とする接合方法。 A method of joining a liquid discharge head for discharging liquid and a wiring structure,
The wiring structure includes a wiring pattern for transmitting a drive signal applied to a piezoelectric element provided on a piezoelectric element-providing surface of the liquid ejection head;
An electrical connection portion that is electrically connected to the wiring pattern and is bonded to an electrode of the piezoelectric element;
A structure that surrounds the periphery of the piezoelectric element, and a cover portion that forms a sealed space between the piezoelectric element, and
The position of the piezoelectric element arranged on the piezoelectric element arrangement surface of the liquid discharge head and the cover part of the wiring structure are aligned, and the position of the electrode of the piezoelectric element and the electrical connection part of the wiring structure are adjusted. In addition, the bonding method is characterized in that the piezoelectric element disposition surface and the cover portion are bonded together, and the electrode of the piezoelectric element and the electrical connection portion are bonded.
基材に前記液体吐出ヘッドの圧電素子配設面に設けられる圧電素子に印加される駆動信号を伝送する配線パターンと、前記配線パターンと導通し、前記圧電素子の電極に接合される電気接続部と、前記圧電素子の周囲を囲む構造を有し、前記圧電素子との間に密閉空間を構成するカバー部と、を形成して配線構造体を形成する工程と、
液体を吐出するノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、を形成する工程と、
前記圧力室内の液体を加圧する圧電素子を配設する工程と、
前記圧電素子と前記配線構造体の前記カバー部との位置を合わせるとともに、前記圧電素子の電極と前記配線構造体の電気接続部の位置を合わせる位置合わせ工程と、
前記圧電素子が配設される圧電素子配設面と前記カバー部を接合するとともに、前記圧電素子の電極と前記電気接続部を接合する接合工程と、
を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 A method of manufacturing a liquid discharge head for discharging liquid,
A wiring pattern for transmitting a driving signal applied to a piezoelectric element provided on a piezoelectric element-providing surface of the liquid discharge head on a base material, and an electrical connection portion that is electrically connected to the wiring pattern and joined to an electrode of the piezoelectric element And forming a wiring structure by forming a cover portion that has a structure surrounding the periphery of the piezoelectric element and forms a sealed space between the piezoelectric element, and
Forming a nozzle for discharging a liquid, and a pressure chamber communicating with the nozzle;
Disposing a piezoelectric element that pressurizes the liquid in the pressure chamber;
An alignment step of aligning the position of the piezoelectric element and the cover portion of the wiring structure, and aligning the position of the electrode of the piezoelectric element and the electrical connection portion of the wiring structure;
Joining the piezoelectric element placement surface on which the piezoelectric element is placed and the cover part, and joining the electrode of the piezoelectric element and the electrical connection part;
A method for manufacturing a liquid discharge head, comprising:
前記ノズルに連通する圧力室と、
前記圧力室内の液体を加圧する圧電素子と、
前記圧電素子が配設される圧電素子配設面に接合され、前記圧電素子に印加される駆動信号を伝送する配線パターン、及び前記配線パターンと導通し、前記圧電素子の電極に接合される電気接続部、前記圧電素子の周囲を囲む構造を有し、前記圧電素子との間に密閉空間を構成するカバー部を具備する配線構造体と、
を備えたことを特徴とする液体吐出ヘッド。 A nozzle for discharging liquid;
A pressure chamber communicating with the nozzle;
A piezoelectric element that pressurizes the liquid in the pressure chamber;
A wiring pattern that is bonded to a piezoelectric element mounting surface on which the piezoelectric element is disposed, transmits a drive signal applied to the piezoelectric element, and is electrically connected to the wiring pattern and is bonded to an electrode of the piezoelectric element. A wiring structure having a connection part, a structure surrounding the periphery of the piezoelectric element, and a cover part that forms a sealed space between the piezoelectric element; and
A liquid discharge head comprising:
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