JP3261919B2 - インクジェット式印字ヘッド - Google Patents

インクジェット式印字ヘッド

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インク滴を吐出して記
録媒体に画像を形成するインクジェット記録装置に関
し、詳細にはインクジェット式印字ヘッドの構造に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来のインクジェット式印字ヘッドは、
特公昭60−8953号公報に示されたように、インク
タンクを構成する容器の壁面に複数のノズル開口を形成
すると共に、各ノズル開口と対向するように伸縮方向を
一致させて圧電素子を配設して構成されている。この印
字ヘッドは、駆動信号を圧電素子に印加して圧電素子を
伸縮させ、この時に発生するインクの動圧によりインク
滴をノズル開口から吐出させて印刷用紙にドットを形成
するものである。
【0003】このような形式の印字ヘッドに於いては、
液滴の形成効率や飛翔力が大きいことが望ましい。しか
しながら、圧電素子の単位長さ、及び単位電圧当りの伸
縮率は極めて小さいため、印字に要求される飛翔力を得
るには高い電圧を印加することが必要となり、駆動回路
や電気絶縁対策が複雑化するという問題がある。
【0004】このような問題を解決するため、特開昭6
3−295269号公報に示されているように、電極と
圧電材料とを交互にサンドイッチ状に積層したインクジ
ェット式印字ヘッド用の圧電素子が提案されている。こ
の圧電素子によれば電極間距離を可及的に小さくするこ
とが出来るため、駆動信号の電圧を下げることが出来る
という効果がある。
【0005】特開平4−1052号公報には上記の積層
型圧電素子を基台に固定した後にノズル列ピッチに対応
するように圧電素子を加工し、この圧電素子列を振動板
に固着したインクジェット式印字ヘッドが詳細に記され
ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ヘッド構造では図11に示すように圧電素子と振動板1
04との間に異物が介在したり、図8に示すように圧電
素子列を斜めにフレーム204に挿入することによっ
て、圧電素子列と振動板との接着不良になることがあっ
た。又、この不良はヘッド最終検査のインク吐出検査を
行うまでは発見することが出来ず、生産工数の無駄にも
つながっていた。
【0007】本発明の目的は、安価で信頼性の高いイン
クジェット式印字ヘッドを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項1の発明は、少なくともインク滴を吐出する
列状に配置された複数のノズル開口と、該ノズル開口と
連通する圧力室と、該圧力室の一壁面である振動板に接
続された圧力発生部材とを有するインクジェット式印字
ヘッドにおいて、圧力発生部材を一定の間隔をおいて配
列するとともに、該圧力発生部材列の両端に設けられ
た、インク滴吐出に寄与しないダミー圧力発生部材と、
ダミー圧力発生部材が振動板に当接する領域に形成され
た、導電性を有するダミー圧力発生部材接触部とを備
え、圧力発生部材と振動板との接触を検査するための電
気的な導通回路を、ダミー圧力発生部材とダミー圧力発
生部材接触部との間で形成させたことを特徴とする。請
求項2の発明は、請求項1の発明において、圧力発生部
材と振動板との間に介在する接着剤が導電材料であるこ
とを特徴とする。 請求項3の発明は、請求項1の発明
において、ダミー圧力発生部材と振動板との間に介在す
る接着剤に導電粗子を含有していることを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項1の発明において、ダミー圧
力発生部材は、圧力発生部に電気信号を供給するFPC
と電気的に導通し、ダミー圧力発生部材接触部は、振動
板の外周外に延長して設けられた端子と電気的に導通し
ていることを特徴とする。
【0009】
【実施例】以下、本発明のインクジェット式印字ヘッド
の実施例について説明する。
【0010】図3、図4は本発明に於けるインクジェッ
ト式印字ヘッドの斜視図である。
【0011】図1は、本発明に於けるインクジェット式
印字ヘッドのノズル配列に直交する方向の断面図、即
ち、図3に於けるA−A断面図である。
【0012】図2は、本発明におけるインクジェット式
印字ヘッドのノズル配列方向の断面図、即ち、図3に於
けるB−B断面図である。
【0013】図1、図2、図4に於いて、インクタンク
(図示されていない)から供給されたインクは、各イン
ク室110に連通する壁部材103に形成されたインク
流路111を通り、各インク室110に対応するように
形成されたインク供給路107を通って、ノズルプレー
ト101、壁部材103、振動板104によって構成さ
れるインク室110に供給される。
【0014】各インク室110に対応して圧力発生部材
105と、ノズル開口部102が配置されており、圧力
発生部材105はベース板201上に配置、固着され、
フレーム204に挿入され、接着剤203で固着されて
いる。ここで、圧力発生部材105は、FPC202、
201を介したプリンタ本体からの電気信号による伸縮
運動により、インク室110を加圧し、ノズル開口部1
02よりインクを吐出する。
【0015】次に、本発明のインクジェット式印字ヘッ
ドの製造方法を示す。
【0016】図5において、ベース板201に固着され
た後にノズルピッチに対応するように加工された圧力発
生部材105にFPC202を実装した圧電素子ユニッ
ト501を作製する。
【0017】一方、図2、図9、図10、図11に示す
ように、振動板104は、インク室110に対応する位
置に島状突起部209とそれ以外の変形しやすい振動膜
部210を有する。振動板104の島状突起部209
は、圧力発生部材105の端面に塗布した接着剤112
により固定されており、圧力発生部材105の変位によ
るインク室110の体積変化を効率的に行う効果があ
る。
【0018】この様な構成の振動板104は、金属板上
(例えばSUSやNi等、t=10〜50μm)に振動
膜部210となる薄い樹脂層(例えばPI、PPS、P
E等、t=1〜10μm)を形成し、島状突起部209
を残して選択的に金属部分をエッチングする事によって
形成することができる。
【0019】この、振動板104と壁部材103とノズ
ルプレート101を積層接着したノズルユニット601
を作製する。この後に図6に示すように、フレーム20
4にノズルユニット601を接着すると同時に圧力発生
部材105上面に接着剤112を塗布した圧電素子ユニ
ット501挿入し、島状突起物209と圧力発生部材1
05上面との接合を図る。
【0020】ここで、フレーム204に圧電素子ユニッ
ト501を図7の様に挿入出来ていれば図7ア部拡大図
である図10の様に均一に全圧電素子列が島状突起部2
09に接着できる事になる。
【0021】しかしながら、図8に示すようにフレーム
204の壁に何らかの要因で圧電素子ユニット501が
ひっかかったり、図8イ部拡大図である図11に示すよ
うに圧力発生部材105と島状突起物209の間に異物
が紛れ込んだりすると図11のように圧力発生部材10
5上面と島状突起物209とに隙間が生じてしまう。
【0022】このことは、圧力発生部材105と振動板
104との接合不良となり、圧力発生部材105の変位
が振動板104に伝わらずインク室110を充分加圧す
ることが出来ず、インク不吐出や吐出バラツキにつなが
ってしまう。
【0023】この不良は従来、最終検査であるインク吐
出チェックまで発見できず、生産工数及び、付属部品の
無駄につながっていた。
【0024】本発明の特徴とするところは、この不良を
事前に発見し、修正しようとするものである。
【0025】本発明の圧力発生部材105を図7、図
8、図10、図11に、本発明の振動板104の上面図
を図9に示した。
【0026】図7、図8、図10、図11に於いて圧力発生
部材105の両端はインク吐出に寄与しないダミー圧力
発生部材701であり、このダミー圧力発生部材701
は、図9において、振動板104に波線で示したダミー
圧力発生部材接触部901に電気的に接触する構造であ
る。また、このダミー圧力発生部材接触都901はプロ
ーブ接触部902と電気的に導通している。
【0027】図7、図10は、圧電素子ユニット501
が振動板104に対して良好な状態で挿入されたもので
ある。
【0028】この場合は、図に示すようにダミー圧力
発生部材701と導通したFPC202両端に設けたプ
ローブ接触部702と振動板104に形成したプロープ
接触部902で電気的な導通の検出が可能となる。
【0029】これに対して、図8、図11は、圧電素子
ユニット501が振動板104に対して傾いた状態、若
しくは異物1101が介在して挿入されたものである。
【0030】この場合は、図6に示すようにダミー圧力
発生部材701と導通したFPC202両端と振動板1
04に形成したプローブ接触部902で電気的な導通が
FPC202のプローブ接触部702の両側若しくは片
側で検出出来なくなる。
【0031】この場合には、一度挿入した圧電素子ユニ
ット501を引き抜き、検査、修正した後に再度挿入す
ることとした。
【0032】このことで、本発明は圧力発生部材105
と振動板104との接着不良を事前に検出し、不良を除
去、修正することが可能となった。
【0033】又、この時本発明は圧力発生部材105と
島状突起物209との間に塗布する接着剤112の厚み
は数μmで管理されており、ある一定圧力で加圧すれば
接着剤112が介在しても圧力発生部材105の上面の
微小凹凸と振動板104のダミー圧力発生部材接触部9
01表面の微小凹凸が電気的に接触する事が可能であ
る。逆に、接着剤112の厚みが所望値より厚く塗布さ
れた場合には、電気的な接触が不能となるため、本発明
では接着剤の厚み管理が可能となり、吐出特性の安定し
たヘッドが提供出来た。
【0034】又、接着剤112の厚み管理が容易な場合
は、ダミー圧力発生部材701とダミー圧力発生部材接
触部901との電気的導通を確実にするために、接着剤
112に導電接着剤を使用したり、接着剤112の中に
導電粒子を含有させることも可能である。
【0035】図5に示した本実施例のヘッド仕様を以下
に示した。
【0036】〈ヘッド仕様〉 ノズル配列ピッチ:0.1411(mm)(180dpi) 1列当たりのノズル数:32(ノズル) ノズル列数:5(列) 今後の印字スピードの高速化というプリンタの要求に応
えていくためには、圧力発生部材の駆動周期を上げてい
く方法と、ノズル数を増やしていく方法の大きくは2通
りの方法があるが、前者の駆動周期を上げていく方法
は、吐出させるインク量などに制限され限界がある。
【0037】これに対し後者のノズル数を増やしていく
方法は、前者のような制限はなく印字スピードの高速化
という要求には最も簡単に応えられる方法である。
【0038】ノズル数を増やすには、上記の1列当たり
のノズル数を増やすか、ノズル列数を増やすかが考えら
れる。この時の課題は本発明の実施例同様圧電素子ユニ
ットの斜め接着による歩留まりの低下であるが、本発明
のように圧電素子ユニットの両端で接着の良否を検出す
る方法は、ノズル数の増加に関係なく効果を有する。
【0039】本実施例では、圧力発生部材として電界方
向と垂直方向の変位を利用したd31方向の積層型圧電
素子を使用した例を示したが、本発明は、これに限定さ
れるものではなく、電界方向と同方向の変位を利用した
d33方向の変位を利用した圧電素子や、駆動信号によ
り機械的インク吐出発生力を生じる圧力発生部材であれ
ば同等の効果を有する事が出来る。
【0040】
【発明の効果】本発明によれば、圧力発生部材を一定の
間隔をおいて配列するとともに、該圧力発生部材列の両
端に設けられた、インク滴吐出に寄与しないダミー圧力
発生部材と、ダミー圧力発生部材が振動板に当接する領
域に形成された、導電性を有するダミー圧力発生部材接
触部とを備え、圧力発生部材と振動板との接続状態を検
査するための電気的な導通回路を、ダミー圧力発生部材
とダミー圧力発生部材接触部との間で形成させたことに
より、圧力発生部材の斜め接着を事前に発見することが
できるので、安価で信頼性の高いインクジェット式印字
ヘッドを提供することができる。
【0041】
【0042】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のインクジェット式印字ヘッドの一実施
例を示す図3に於けるA−A断面図。
【図2】本発明のインクジェット式印字ヘッドの一実施
例を示す図3に於けるB−B断面図。
【図3】本発明のインクジェット式印字ヘッドの一実施
例を示す斜視図。
【図4】本発明のインクジェット式印字ヘッドの一実施
例を示す斜視図。
【図5】本発明のインクジェット式印字ヘッドの一実施
例を示す斜視図。
【図6】本発明のインクジェット式印字ヘッドの組立過
程を示す斜視図。
【図7】本発明のインクジェット式印字ヘッドの良好な
組立状態を示す図。
【図8】本発明のインクジェット式印字ヘッドの不良組
立状態の例を示す図。
【図9】本発明のインクジェット式印字ヘッドの振動板
の構造を示す上面図。
【図10】本発明のインクジェット式印字ヘッドの良好
な組立状態を示す図7のア部詳細図。
【図11】本発明のインクジェット式印字ヘッドの不良
組立状態の例を示す図8のイ部詳細図。
【符号の説明】
101:ノズルプレート 102:ノズル開口部 103:壁部材 104:振動板 105:圧力発生部材 209:島状突起物 210:振動膜部 701:ダミー圧力発生部材 702:プローブ接触部 902:プローブ接触部

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくともインク滴を吐出する列状に配
    置された複数のノズル開口と、該ノズル開口と連通する
    圧力室と、該圧力室の一壁面である振動板に接続された
    圧力発生部材とを有するインクジェット式印字ヘッドに
    おいて、 前記圧力発生部材を一定の間隔をおいて配列
    するとともに、該圧力発生部材列の両端に設けられた、
    インク滴吐出に寄与しないダミー圧力発生部材と、 前記ダミー圧力発生部材が前記振動板に当接する領域に
    形成された、導電性を有するダミー圧力発生部材接触部
    とを備え、 前記圧力発生部材と振動板との接触を検査するための電
    気的な導通回路を、前記ダミー圧力発生部材とダミー圧
    力発生部材接触部との間で 形成させたことを特徴とする
    インクジェット式印字ヘッド。
  2. 【請求項2】 前記圧力発生部材と前記振動板との間に
    介在する接着剤が導電材料であることを特徴とする請求
    項1に記載のインクジェット式印字ヘッド。
  3. 【請求項3】 前記ダミー圧力発生部材と前記振動板と
    の間に介在する接着剤に導電粗子を含有していることを
    特徴とする請求項1に記載のインクジェット式印字ヘッ
    ド。
  4. 【請求項4】 前記ダミー圧力発生部材は、前記圧力発
    生部に電気信号を供給するFPCと電気的に導通し、 前記ダミー圧力発生部材接触部は、前記振動板の外周外
    に延長して設けられた端子と電気的に導通していること
    を特徴とする請求項1に記載のインクジェット式印字ヘ
    ッド。
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