JP3613343B2

JP3613343B2 - 積層型インクジェット式記録ヘッド

Info

Publication number: JP3613343B2
Application number: JP2002340731A
Authority: JP
Inventors: 稔碓井; 和美鴨井; 孝浩片倉
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-11-25
Filing date: 2002-11-25
Publication date: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2015-11-29
Also published as: JP2003154669A

Description

【０００１】
【発明が属する技術の分野】
本発明は、少なくとも表面に圧電振動子が固定された第１の蓋体と、圧力発生室を形成するスペーサと、共通のインク室、及びノズルプレートに連通する連通孔を備えた第２の蓋体を積層して、ノズル開口、共通のインク室を備えた流路ユニットに固定されて記録ヘッドに構成される積層型インクジェット式記録ヘッド用アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
表面に圧電振動子が固定された第１の蓋体と、圧力発生室を形成するスペーサと、共通のインク室、及びノズルプレートに連通する連通孔を備えた第２の蓋体を積層して構成されたアクチュエータユニットと、ノズル開口、共通のインク室を備えた流路ユニットとにより構成されるインクジェット式記録ヘッドは、形状が偏平で、しかも流路ユニットとアクチュエータユニットに分割して形成できるため、比較的大型に構成しやすい流路ユニットに複数のアクチュエータユニットを固定して記録ヘッドを構成することにより、大型でかつ記録密度が高い記録ヘッドを小型に構成するとともに、歩留まり良く製造することができるという利点を持っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような記録ヘッドは、図９に示したようにアクチュエータユニットＡの表面に形成された圧電振動子Ｂ、Ｂ’に駆動信号を供給するため、アクチュエータユニットＡの両側に接続端子Ｃ、Ｃ’を設け、圧電振動子Ｂ、Ｂを跨ぐようにフレキシブルケーブルＤを接続して、駆動回路からの駆動信号を各圧電振動子Ｂ、Ｂ’に供給することが行われている。
【０００４】
このため、フレキシブルケーブルＤが圧電振動子Ｂ、Ｂ’に接触して圧電振動子Ｂ、Ｂ’の振動特性に悪影響を与えたり、また接続端子Ｃ、Ｃ’とフレキシブルケーブルＤとの半田付けの熱が圧電振動子Ｂ、Ｂ’にまで及んで圧電振動子の特性を劣化させたり、さらには接続端子間の幅Ｗが大きくなるため、フレキシブルケーブルＤとアクチュエータユニットＡとの間の相対的な傾きθでもフレキシブルケーブルと接続端子との間にＷ×ｓｉｎθ分のズレが生じ、精密な位置合わせ作業が必要となる。
【０００５】
また、このようなインクジェット式記録ヘッドは、記録媒体上のドットをインク滴により構成する関係上、インク滴のサイズを小さくすることにより極めて高い解像度での印刷が可能であるものの、効率よく印刷するためにはノズル開口の数を多くする必要があり、圧電振動子をインク滴噴射源に使用する場合には、圧電振動子の小型化が極めて重要な要件となる。
【０００６】
しかしながら、インク滴を飛翔させるためにはある程度の駆動力が必要で、圧電振動子の小型化にも限度がある。このような制約の中で記録密度を向上させるために、ノズル開口の列を複数設けるとともに、各列のノズル開口が他の列の空間に位置するよう、いわゆる千鳥状に配置することが行われている。
【０００７】
このようにノズル開口を千鳥状に配列することにより、９０ｄｐｉ乃至１８０ｄｐｉ程度まで記録密度を向上することが可能となる。そしてノズル開口列の列数を増やせば、３６０ｄｐｉ程度まで記録密度をさらに向上させることが理論上、可能ではあるが、インクジェット式記録ヘッドの主走査方向、つまり紙幅方向のサイズが大きくなるため、記録ヘッドの一側端と他側端に配置されたノズル開口列により形成されるドットの位置がずれが目立つという問題がある。
【０００８】
このような問題を解消するために特許文献１に見られるように、両最外端に位置するノズル開口に連通する圧力発生室列に対して専用のリザーバを配置することにより、最外端のノズル開口列間の距離を可及的に小さくして、記録ヘッドの傾きによるドットの位置ずれを小さくしたインクジェット式記録ヘッドが提案されている。
【０００９】
上述のような配列形態を採る記録ヘッドは、インク供給口からそれぞれ独立の供給管路で各リザーバの接続点にインクを供給しているため、各リザーバへのインク分配を均等化しやすいものの、流路構造が複雑になるという問題がある。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、流路の複雑化を招くこと無く、記録ヘッドの取付け誤差に起因するドット間の誤差を均一化して印刷品質の低下を防止することができるアクチュエータユニット、及びこのユニットを使用したインクジェット式記録ヘッドを提供することである。
【特許文献１】
特開平５−８４９１９号公報
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような問題を解消するために本発明においては、圧力発生室と連通する連通孔とインク供給口とを備えたインク供給口形成基板と、前記インク供給口を介して前記圧力発生室に連通するように中央部に位置する共通のインク室、及び前記圧力発生室に連通する連通孔とを備えた共通のインク室形成基板と、前記共通のインク室形成基板の他面を封止するとともに前記各連通孔を介して前記圧力発生室に接続するノズル開口を備えたノズルプレートとを接合してなる流路ユニットに、中央線を対称線とするように列状に２列の圧力発生室を形成するセラミックからなるスペーサと、該スペーサの一方の面を封止し、前記圧力発生室に対応する位置の表面に圧電振動子を備えた第１の蓋体と、前記スペーサの他方の面を封止し、前記圧力発生室の外側領域で前記ノズル開口に連通するノズル連通孔を、また前記対称線側の領域で前記インク供給口に連通する連通孔を備えた第２の蓋体とを一体に接合してなるアクチュエータユニットを接合して構成され、前記圧力発生室列の列設方向の一方の外側にのみ列状に接続端子が設けられ、前記接続端子から遠方側に位置する圧電振動子の駆動電極が、前記接続端子に近い側に位置する圧電振動子の間に形成された導電パターンを介して前記接続端子に接続されている。
【００１２】
【作用】
ほぼアクチュエータユニットの幅程度にノズル連通孔の距離を取ることができ、流路の複雑化を招くこと無く、紙送り方向のドットの位置誤差を均一に保つことができる。
また、圧力発生室や圧電振動子から離れた位置をフレキシブルケーブルの接続領域とすることができ、フレキシブルケーブルとの半田付け時の熱が圧電振動子に及ぶのを防止して圧電振動子の劣化を防止することができ、またフレキシブルケーブルとの位置合わせが一箇所で済むため半田付け作業をより簡素化できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明の記録ヘッドの全体を示す組み立て斜視図であり、また図２は１つのアクチュエータユニットの圧力発生室近傍の構造を示す断面図であって、図中符号２は第１の蓋体で、厚さ１０μｍ程度のジルコニアの薄板から構成され、その表面の少なくとも圧力発生室７、７’に対向する領域から周縁部に至る領域に共通電極２２、２２’が形成されている。圧力発生室７、７’に対向する共通電極２２、２２’の表面にはＰＺＴ等からなる圧電振動子４、４’が固定され、さらにその表面にスパッタリングや蒸着等の膜形成手段により駆動電極３、３’が形成されている。
【００１４】
５、５’は、駆動電極３、３’と接続する端子で、共通電極２２、２２’とは電気的に絶縁関係を維持するように、この実施例においては図３に示したように２列の圧力発生室により囲まれれた中央領域に形成されており、同じく蓋体２の表面に直接形成された補助端子２１、２１’を介して駆動電極３、３’に接続されている。
【００１５】
このように外部接続用の端子５、５’が一ヶ所に纏まっているため、図４に示したように外部装置と接続するフレキシブルケーブル２４との接続作業を簡素化することが可能となる。
すなわち、端子５、５’の幅Ｗ’が、両側に接続用の端子を備えた記録ヘッドの端子Ｃ、Ｃ’（図９）の場合に比較して小さくなるため、フレキシブルケーブル２４と記録ヘッドとの相対的な若干の角度ズレを接続端子５、５’の幅で吸収することができて、半田付け時の位置決め作業を簡素化することができる。
【００１６】
また、接続端子５、５’が狭い範囲に列状に位置して実質的に１列に配置されているため、同一の加熱手段により１回の半田付け作業で接続することができる。
【００１７】
このように、中央部の狭い領域でフレキシブルケーブル２４が固定されているため、フレキシブルケーブル２４の両側を開放することができて、フレキシブルケーブル２４の両側を支持部材により圧電振動子４、４’から持ち上げておくことが可能となり、したがって圧電振動子４、４’とフレキシブルケーブル４、４’との接触を確実に防止することができる。
【００１８】
また、半田付け作業が狭い領域で済むため、図５に示したように駆動回路等を作り付けたベアＩＣチップを接続端子５、５’に直接固定することが可能となる。
【００１９】
再び図１、２に戻って、図中符号６は、スペーサで、圧力発生室７、７’を形成するのに適した厚さ、例えば１５０μｍのジルコニア（ＺｒＯ２）などのセラミックス板に通孔を穿設して構成され、後述する第２の蓋体８と第１の蓋体２とにより両面を封止されて圧力発生室７、７’を形成している。圧力発生室７、７’は、圧電振動子４、４’のたわみ振動を受けて収縮、膨張してノズル開口１８、１８’からインク滴を吐出し、またインク供給口１２、１２’を介して共通のインク室１６のインクを吸引する。
【００２０】
８は、第２の蓋体で、やはりジルコニア等のセラミック板に、圧力発生室７、７’の外側に近い位置でノズル開口１８、１８’と連通するノズル連通孔９、９’と、また中央側でインク供給口１２、１２’と連通する連通孔１０、１０’を穿設して構成されている。
【００２１】
これら各部材２、６、８は、粘土状のセラミックス材料を所定の形状に成形し、これを積層して焼成することにより接着剤を使用することなくアクチュエータユニット１、１、１に纏められている。
【００２２】
１１は、インク供給口形成基板で、アクチュエータユニット１、１、１の固定基板を兼ねるとともに、圧力発生室７、７’の中央部の一端側に共通のインク室１６と圧力発生室７、７’とを接続するインク供給口１２、１２’を、また圧力発生室７、７’の外側寄りの位置にはノズル開口１８、１８’と接続するノズル連通孔１３、１３’を穿設して構成されている。
【００２３】
さらに、アクチュエータユニット１の固定領域から外れた位置には図示しないインクタンクからインクが流入するインク導入口１４、１４、１４が穿設されている。
【００２４】
１５は、共通のインク室形成基板で、共通のインク室１６を形成するに適した厚み、例えば１５０μｍのステンレス鋼などの耐蝕性を備えた板材に、２列の圧力発生室７、７’に連通するインク供給口１２、１２’をカバーする共通のインク室１６となる通孔と、その外側にノズル開口１８、１８’とを接続する連通孔１７、１７’を穿設して構成されている。
【００２５】
１８は、ノズルプレートで、各アクチュエータユニット１、１、１のノズル連通孔９、９’や、インク供給口形成基板１１の連通孔１３、１３’、共通のインク室形成基板１５の連通孔１７、１７’と連通可能な位置にノズル開口１８、１８’を列状に、複数列、この実施例では６列形成して構成されている。
【００２６】
これらインク供給口形成基板１１、共通のインク室形成基板１５、及びノズルプレート１８は、それぞれの間に熱溶着フィルムや接着剤等の接着剤層Ｐ、Ｐにより流路ユニット２０に纏められる。そして、各アクチュエータユニット１、１、１は、接着剤層Ｐ’により流路ユニット２０に固定されて、インクジェット式記録ヘッドが構成されている。
【００２７】
この実施例においては、各アクチュエータユニット１、１、１のノズル連通孔９、９’が両側に、またインク供給口１２、１２’と連通する連通孔１０、１０’が中央側に配置されているため、ノズルプレート１９の対をなすノズル開口１８、１８’の距離Ｌが可及的に大きくなり、アクチュエータユニット１、１、１の相互の間隔を適当に調整することにより、異なるアクチュエータユニットとのノズル開口列間の距離Ｌ’を、１つのアクチュエータユニット１に属するノズル開口１８、１８’の距離Ｌと同一に設定することができる。
【００２８】
このように各ノズル列間の距離Ｌ、Ｌ’を等しく設定すると、記録ヘッドの取付け誤差等によりキャリッジの移動方向に対して記録ヘッドが傾いたとしても、ノズル開口間の紙送り方向の相対距離は変化するものの、ノズル開口間の相対誤差は一定に保たれるため、印刷品質の低下を防止することができる。
【００２９】
なお、上述の実施例のおいては、各列の圧電振動子４、４’の駆動電極３、３’に接続する端子５、５’を異なる列に配置したが、図６に示したように同一直線上に配置すると、フレキシブルケーブル２４との位置合わせ作業や半田付け作業をより一層簡素化することができる。
【００３０】
また、上述の実施例においては、フレキシブルケーブル２４に接続する端子を圧力発生室により囲まれた領域に配置しているが、図７に示したように端子５、５’を第１の蓋体２の一側寄り（図では右側）に一列に配置し、各圧力発生室列の駆動電極３、３’と導電パターン２６、２６’で接続し、また他側寄り（図では左側）に共通電極２７を形成して遠方側に位置する圧力発生室列の共通電極２２’（図２）を導電パターン２８で引き出して接続するようにしてもよい。
【００３１】
この実施例によれば、半田付けの対象となる端子５、５'を図８に示したように圧力発生室や圧電振動子から離れた位置に自由に形成することが可能となるため、フレキシブルケーブル２４との半田付け時の熱が圧電振動子に及ぶのを防止して、加熱による圧電振動子の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の記録ヘッドの一実施例を、接着剤層を除外して示す組立斜視図である。
【図２】同上記録ヘッドを、圧力発生室の近傍の断面構造でもって示す図である。
【図３】アクチュエータユニットの上面の構造を示す図である。
【図４】同上記録ヘッドにフレキシブルケーブルを接続した状態を示す図である。
【図５】同上記録ヘッドにＩＣチップを直付けした実施例を示す図である。
【図６】本発明の他の実施例を示す上面図である。
【図７】本発明の他の実施例を示す上面図である。
【図８】同上記録ヘッドとフレキシブルケーブルとの接続関係を示す図である。
【図９】インクジェット式記録ヘッドとフレキシブルケーブルとの従来の接続構造を示す図である。
【符号の説明】
１アクチュエータユニット２第１の蓋体４、４’ 圧電振動子５、５’ 接続端子６スペーサ７、７’ 圧力発生室８第２の蓋体９、９’ ノズル連通孔１１インク供給口形成基板１２、１２’ インク供給口１５共通のインク室形成基板１６共通のインク室１８、１８’ ノズル開口１９ノズルプレート２０流路ユニット

Claims

圧力発生室と連通する連通孔とインク供給口とを備えたインク供給口形成基板と、前記インク供給口を介して前記圧力発生室に連通するように中央部に位置する共通のインク室、及び前記圧力発生室に連通する連通孔とを備えた共通のインク室形成基板と、前記共通のインク室形成基板の他面を封止するとともに前記各連通孔を介して前記圧力発生室に接続するノズル開口を備えたノズルプレートとを接合してなる流路ユニットに、
中央線を対称線とするように列状に２列の圧力発生室を形成するセラミックからなるスペーサと、該スペーサの一方の面を封止し、前記圧力発生室に対応する位置の表面に圧電振動子を備えた第１の蓋体と、前記スペーサの他方の面を封止し、前記圧力発生室の外側領域で前記ノズル開口に連通するノズル連通孔を、また前記対称線側の領域で前記インク供給口に連通する連通孔を備えた第２の蓋体とを一体に接合してなるアクチュエータユニットを接合して構成され、
前記圧力発生室列の列設方向の一方の外側にのみ列状に接続端子が設けられ、前記接続端子から遠方側に位置する圧電振動子の駆動電極が、前記接続端子に近い側に位置する圧電振動子の間に形成された導電パターンを介して前記接続端子に接続されている積層型インクジェット式記録ヘッド。