JP3812058B2 - インクジェット式記録ヘッド - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク通路からインクを噴射して記録を行うインクジェット式記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インクジェット式記録ヘッドとしては、圧電材料等の機械的変形を利用してインクを噴射する方式や、熱により発生した蒸気の圧力を利用してインクを噴射する発熱方式などが知られている。
【０００３】
これら各方式のインクジェット式記録ヘッドにおいては、複数のインク通路の近傍に圧電材料やヒータなどのアクチュエータがそれぞれ配置されて１個の記録ヘッドユニットが構成され、給電用電線を有する可撓性の帯状シート材が記録ヘッドユニットに半田付けされ、その帯状シート材上の給電用電線をとおして駆動回路からアクチュエータに駆動信号が供給される。
【０００４】
例えば、特開平６−３１６０６５号公報には、インク通路となる複数の溝を形成した圧電材料製の基板の後方延長部分に、溝側面の各電極と接続した配線パターンを形成し、その配線パターンの各線に、帯状シート材上の給電用電線を１対１に対応させて接続することが記載されている。
【０００５】
また、特開平７−８１０４８号公報には、複数の溝を形成した圧電材料製の基板に、その溝を覆ってカバープレートを接着すると同時に、カパープレートに形成した配線パターンを溝側面の各電極と接続することが記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平６−３１６０６５号公報に記載のインクジェット式記録ヘッドにおいては、基板の後方延長部分に配線パターンを形成し、配線パターンの各線に、帯状シート材上の給電用電線を１対１に対応させて半田付けしなければならない。一般にインク通路は数十μｍのピッチで、数十個（例えば６４）配置され、配線パターンもそれに対応した細かいものであり、帯状シート材上の給電用電線を接続するのはきわめて高度な技術を要する。
【０００７】
また、前記特開平７−８１０４８号公報に記載のものは、配線パターンを形成するものが基板からカバープレートに変わっているが、カバープレートの配線パターンを駆動回路に接続するために、帯状シート材上の給電用電線を半田付けしなければならないことは、上記のものと同じである。
【０００８】
本発明の目的は、基板の複数のインク通路に対応させて設けた複数のアクチュエータと駆動回路との接続を簡単にすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、隔壁にて仕切られた複数のインク通路のための溝が形成された基板と、前記溝の長手方向開放面を覆って前記基板に固定されたカバープレートと、前記溝の近傍に設けられ、その溝内のインクを噴射させる複数のアクチュエータと、前記アクチュエータに接続された給電用電線、およびそのアクチュエータに選択的に電圧を印加する駆動ＩＣを備える可撓性のある電気絶縁シート材とから構成されるインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記基板は、前記溝が相互に対向するように配置された一対のものから構成され、前記カバープレートは、前記一対の基板の溝をそれぞれ覆う一対の前記電気絶縁シート材と、その一対のシート材の間に挟持され前記駆動ＩＣを収容する切欠きを有するスペーサ板とから構成され、前記駆動ＩＣが前記一対の基板と対向する位置にその駆動ＩＣが発生する熱を前記一対の基板に伝達可能に配置されるように、前記カバープレートは前記一対の基板間に挟持され、前記シート材の一部が前記一対の基板間からはみ出して配置され、駆動信号源に接続されるインクジェット式記録ヘッドにある。
【００１０】
つまり、一対の基板間からはみ出した部分のシート材の給電用電線に、駆動信号源が接続され、そこから供給される駆動信号が直接アクチュエータに印加されることで、従来のように、シート材が記録ヘッドに接続され、さらにその記録ヘッド上の配線パターンがアクチュエータに接続されるものに比して、アクチュエータと駆動信号源との接続構造が簡単になり、かつ接続部の信頼性が向上し、一対の基板の各アクチュエータを確実に駆動することができる。
【００１１】
また、前記基板は、前記溝が対向するように配置された一対のものから構成され、前記カバープレートはその一対の基板間に挟持されていることで、複数の溝が２列に配置され高密度の記録を可能にする。かつ両基板に対してカバープレートが共通になり、上記接続構造をより簡単にすることができる。さらに、駆動ＩＣが、前記一対の基板と対向する位置に、熱を前記一対の基板に伝達可能に設けられていることで、連続的な噴射動作によって駆動ＩＣに発生する熱が外部に放出され、駆動ＩＣを安定して連続駆動することができる。
【００１２】
さらに上記構成において、前記カバープレートは、前記一対の基板の溝をそれぞれ覆う一対の前記シート材と、その一対のシート材の間に挟持されたスペーサ板とから構成されていることで、一対のシート材間の電気絶縁を図り、しかも各シート材の給電用電線を各アクチュエータに確実に接続することができ、各アクチュエータを確実に駆動することができる。
【００１３】
また請求項２の発明は、さらに上記構成において、前記一対のシート材は、相互に接続された一枚の材料から構成されていることで、駆動信号源に対する一対のシート材の接続を簡単にでき、かつ一対の基板への給電をそれぞれ確実におこなうことができる。
【００１４】
また請求項３の発明は、隔壁にて仕切られた複数のインク通路のための溝が形成された基板と、前記溝の長手方向開放面を覆って前記基板に固定されたカバープレートと、前記溝の近傍に設けられ、その溝内のインクを噴射させる複数のアクチュエータと、前記アクチュエータに接続された給電用電線、およびそのアクチュエータに選択的に電圧を印加する駆動ＩＣを備える可撓性のある電気絶縁シート材とから構成されるインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記基板は、前記溝が相互に対向するように配置された一対のものから構成され、前記カバープレートは、前記一対の基板のうちの一方のものの溝を覆う前記電気絶縁シート材と、前記駆動ＩＣを収容する切欠きを有し、その切欠きの、他方の基板側が閉塞された前記スペーサ板とから構成され、前記シート材上の給電用電線が前記スペーサ板の貫通端子を介して前記他方の基板のアクチュエータに接続され、前記駆動ＩＣが前記一対の基板と対向する位置にその駆動ＩＣが発生する熱を前記一対の基板に伝達可能に配置されるように、前記カバープレートは前記一対の基板間に挟持され、前記シート材の一部が前記一対の基板間からはみ出して配置され、駆動信号源に接続されるインクジェット式記録ヘッドにある。これにより、請求項１における１つのシート材を省略することができる。また、請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかにおいて、前記切欠きの内部には、熱伝導性に優れた樹脂材料が充填されていることで、駆動ＩＣが発生する熱が両基板に伝達され、外部に放出される。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかにおいて、前記一対の基板の、前記シート材がはみ出す箇所とは異なる端面に、インク導入部材が固定され、前記複数のインク通路にインクが導入される。
【００１６】
さらに請求項６の発明は、請求項１から５のいずれかにおいて、前記アクチュエータは、少なくとも一部が圧電材料製の前記隔壁と、その隔壁に沿って設けられた電極とから構成されていることで、カバープレートの給電用電線から供給された駆動信号が電極に印加されると、圧電材料製の隔壁が変形し、溝内のインクに圧力を与え噴射することができる。また隔壁に沿って電極を設けた構成において、給電用電線と電極との接続構造を簡単にすることができる。
【００１７】
そして請求項７の発明は、請求項１から６のいずれかにおいて、前記シート材は、基板からはみ出した端部が、前記記録ヘッドを支持するキャリッジ上の接点と接触することで、記録ヘッドをキャリッジ上に装着するものにおいて、記録ヘッドへの駆動信号の供給構造を一層簡単にすることができ、記録装置を小型にし、かつ安価に製造することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。
【００１９】
本実施の形態は、記録用紙に画像を記録する記録装置例えばプリンタに、組み込まれたインクジェット式記録ヘッドに本発明を適用したもので、図１に示すように、記録用紙に沿って移動可能なキャリッジ２１上に、インク噴射機構３０が着脱可能に搭載されている。
【００２０】
インク噴射機構３０は、多色画像を記録するために各色に対応した複数の記録ヘッド３５と、その記録ヘッドを支持するヘッドホルダー７２と、各記録ヘッド３５に供給するインクを収容するインクカートリッジ７３とから構成される。
【００２１】
記録ヘッド３５は、図２〜図４に示すように、平行に相対向状に配設された圧電材料製の１対の薄板状のヘッド基板４０，５０と、これら一対のヘッド基板４０，５０の間に接着剤により挟着された薄板状のカバープレート６０とから構成されている。
【００２２】
各ヘッド基板４０，５０の相互に対向する面には、前後方向に延びる複数の平行な溝４３，５３が微小間隔毎に形成され、これら複数の溝４３，５３の各々の長手方向開放面はカバープレート６０で覆われている。これらヘッド基板４０，５０とカバープレート６０の前面（記録用紙と対向する面）には、複数のノズル孔７６を形成したノズルプレート７５が接着固定されるとともに、それらの後端面には、インクカートリッジ７３からのインクを後述するインク通路４４，５４に導入するインク導入部材７０が接着固定されている。
【００２３】
前記一対のヘッド基板４０，５０は、同様の構成なので、一方のヘッド基板４０について説明すると、分極方向を溝４３の深さ方向において相互に反対方向（図５，６の一点鎖方向）に分極された２枚の薄板状の圧電材料４１，４２を接着して一体化し、これら両圧電材料４１，４２に亙って複数の溝４３を形成するとともに、これら複数の溝４３を仕切るように複数の隔壁４５が形成されている。そして、複数の溝４３のうち、複数対の隣合う隔壁４５間の１つおきの溝４３で、複数例えば３２個のインク通路４４が形成されている。そして、インクカートリッジ５からインク導入部材７０に導入されたインクがこれら複数のインク通路４４の各々に供給可能になっている。
【００２４】
そして、図４、図５に示すように、前記各隔壁４５の両側面には、インク通路４４の略全長に延びる接地側の電極４７と、駆動側の電極４８とがそれぞれ形成されている。すなわち、図５に示すように、各隔壁４５のインク通路４４に面する側面には、接地された電極４７が付設され、各隔壁４５のインク通路４４でない溝４３に面する側面には、後述する駆動ＩＣ７７からの駆動信号Ｖが供給される電極４８が付設されている。ここで、インク通路４４の両側の圧電材料製隔壁４５と、それら隔壁４５の側面に付設された電極４７，４８などでアクチュエータが構成されている。
【００２５】
ヘッド基板５０は同様に、複数の溝５３が形成された一対の圧電材料５１，５２からなり、複数の溝５３を仕切る複数の隔壁５５により、例えば３２個のインク通路５４が形成されている。両ヘッド基板のインク通路４４，５４は、キャリッジ２１の移動方向から見て交互に並んで位置し、両通路から噴射したインクが相互に補間するように記録用紙にドットを形成して高密度の記録をする。インク導入部材７０のインクがこれら複数のインク通路５４の各々に供給可能になっている。そして、各隔壁５５の両側面には、接地側の電極５７と、駆動側の電極５８とがそれぞれ形成されている。
【００２６】
図６に示すように、インク通路４４に隣接する２つの隔壁４５の電極４８に、駆動ＩＣ７７から出力される駆動信号Ｖが供給されると、インク通路４４の両側の隔壁４５，４５は、相互に反対方向に略く字状にせん断変形（厚みすべり変形）し、インク通路４４のの容積を拡大する。このとき、インク通路４４にインクが補充され、その後、電極４８への駆動信号Ｖの供給が停止されたときに、隔壁４５のせん断変形が解除されるのに伴って、インク通路４４のインクに圧力が付与され、インクがノズル孔７６から噴射される。
【００２７】
次に、カバープレート６０について、図３、図４にもとづいて説明する。
【００２８】
カバープレート６０は一対の可撓性を有するシート材６１，６３と、それらのシート材間に挟持される剛性のあるスペーサ板６２とから構成され、シート材６１，６３、スペーサ板６２ともに電気絶縁性を有する。シート材６１，６３、スペーサ板６２は相互に接着固定されるとともに、シート材６１，６３の外面は両ヘッド基板４０，５０に溝４３，５３を覆って接着固定される。
【００２９】
一方のシート材６１には駆動ＩＣ７７が取付けられ、スペーサ板６２には駆動ＩＣ７７を収容する切欠き６２ａが形成されている。一対のシート材６１，６３は、基板４０，５０とほぼ同形の部分と、そこからはみ出した部分６１ａ，６３ａとから構成され、両者はそのはみ出した部分６１ａ，６３ａにおいて折り曲げ部６１ｂを介して相互に接続されている。つまり、一枚の材料から形成されている。一方のはみ出した部分６１ａのみ帯状に長く延長され、キャリッジ２１上の後述する接点を介して、図示しない駆動信号源すなわち駆動回路に接続される。駆動ＩＣ７７は、駆動回路からのびるクロックライン、データライン、電圧ライン、アースラインに接続され、データライン上に現れるシリアル信号（記録データ信号）をパラレル信号に変換して、インク通路４４，５４のどの通路を駆動すべきか決定し、クロックパルスにしたがって電圧ラインの電圧を選択された通路の電極に印加する。つまり、駆動ＩＣ７７は、少ない数の入力信号線で、多数の駆動信号を出力するものである。
【００３０】
一方のシート材６１には、それぞれ駆動ＩＣ７７の出力端子に接続したヘッド基板４０のための給電用電線６６、ヘッド基板５０のための給電用電線６４が形成され、前者の給電用電線６６は、貫通端子６７を介してヘッド基板４０の複数の電極４８に接続した接続線４９に電気的に接続される。後者の給電用電線６４は、折り曲げ部６１ｂを介して他方のシート材６３上に形成された給電用電線（図示しない）に接続され、そのシート材６３上の給電用電線は、貫通端子６８を介してヘッド基板５０の複数の電極５８に接続した接続線（図示しない）に電気的に接続される。
【００３１】
なお、後者の給電用電線６４と他方のシート材６３上の貫通端子６８を、スペーサ板６２に設けた貫通端子６８ａを介して接触させるようにすることもできる。この場合、スペーサ板６２の切欠き６２ａの基板５０側が閉塞していれば、他方のシート材６３を省略してスペーサ板６２の貫通端子６９を電極５８の接続線に直接接触させることもできる。
【００３２】
シート材６１の帯状はみ出し部６１ａには、駆動ＩＣ７７へのクロックライン、データライン、電圧ライン、アースラインが形成され、その端部は、図１に示すように、ヘッドホルダー７２の下面に、各ラインの端子（図示しない）がキャリッジ２側に向いた状態で固定されている。キャリッジ２１上には、プリンタの駆動回路と接続された上記各ラインを有する可撓性のある帯状配線部材２２が、上記各ラインの接点２２ａを上に向けて固定されている。インク噴射機構３０をキャリッジ２１上に装着したとき、帯状はみ出し部６１ａの端子が接点２２ａと接触するようになっている。
【００３３】
ここで、図６に示すように、スペーサ板６２の切欠き６２ａの内部には、熱伝導性に優れた樹脂材料６９（例えば、エポキシ系）が充填されており、連続的な噴射作動するときに駆動ＩＣ７７が発生する熱が、両ヘッド基板４０，５０およびそれらの内部のインクに伝達され、両ヘッド基板をとおしておよび噴射されるインクをとおして外部に放出されるようになっている。
【００３４】
以上説明したように、カバープレート６０は、可撓性のある一対の電気絶縁シート材６１，６３と、それらの間のスペーサ材６２とから構成され、シート材には給電用電線６４，６６が形成され、シート材の帯状はみ出し部６１ａが、プリンタの駆動回路すなわち駆動信号源に接続された接点２２ａに接触することで、駆動回路からの駆動信号が、直接ヘッド基板のアクチュエータに供給される。従来のように、シート材が記録ヘッドに接続され、さらにその記録ヘッド上の配線パターンがアクチュエータに接続されるものに比して、部品点数、接続箇所が少なくなって、アクチュエータと駆動回路との接続構造が簡単になり、かつ接続部の信頼性が向上し、各アクチュエータを確実に駆動することができる。
【００３５】
特に、一対のヘッド基板４０，５０間にカバープレート６０が挟持されるため、複数の溝が２列に配置され高密度の記録を可能になる一方、両基板に対してカバープレートが共通になり、上記接続構造をより簡単にすることができる。また配線材料が側方に突出することがなく、記録ヘッドを小型にできるととともに、多色記録を行うもののように複数の記録ヘッドが並ぶ場合、各記録ヘッド間の距離を詰めることができ、全体を一層小型にできる。
【００３６】
さらに上記構成において、一対のシート材６１，６３の相互に対向する面に給電用電線を形成し、スペーサ板６２によってそれら相互の電気絶縁をすることで、各シート材の給電用電線を各アクチュエータに確実に接続することができ、各アクチュエータを確実に駆動することができる。また帯状はみ出し部６１ａの端部に一方のシート材６１を連接し、かつ折り曲げ部６１ｂを介して他方のシート材６３ａを連接していることで、これら全体を一枚の材料から形成できるとともに、駆動回路に対し一対のシート材を共通の帯状部分６１ａを介して簡単に接続できる。これにより、一層の小型化をすることができる。
【００３７】
また駆動ＩＣがカバープレートの給電用電線中に接続されることで、上記のように接続箇所が少なくなることと相俟って、帯状はみ出し部６１ａ上の信号線数が少なくなって帯状はみ出し部６１ａとキャリッジ上の接点との接触箇所も少なくなり、駆動ＩＣとアクチュエータとの接続の信頼性を向上することができる。駆動ＩＣは、ヘッド基板と対向する位置になくてもよいが、その位置にあることでヘッド基板や溝内のインクをとおして放熱することができ、安定して連続駆動することができるとともに、インクの温度が適度に上昇してその粘性を低くして、インク噴射を良好にすることができる。
【００３８】
本発明は、圧電方式、発熱方式等各種の記憶ヘッドに適用することができるが、特に圧電材料製の隔壁に電極を形成したものにおいて、給電用電線と電極との接続構造が複雑になりやすいのを簡単にすることができ、好適に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係るインク噴射機構およびキャリッジの内部機構を示す概略断面図である。
【図２】 インクジェット式記録ヘッドの拡大斜視図である。
【図３】 ヘッド基板とカバープレートの分解斜視図である。
【図４】 記録ヘッドの水平断面図である。
【図５】 非駆動時のヘッド基板の部分拡大縦断面図である。
【図６】 駆動時の図５相当図である。
【符号の説明】
２１ キャリッジ
３５ インクジェット式記録ヘッド
４０，５０ ヘッド基板
４３，５３ 溝
４４，５４ インク通路
４５，５５ 隔壁
６０ カバープレート
６１，６３ シート材
６１ａ，６３ａはみ出し部６２ スペーサ板
６４，６６ 給電用電線
７７ 駆動ＩＣ
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク通路からインクを噴射して記録を行うインクジェット式記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インクジェット式記録ヘッドとしては、圧電材料等の機械的変形を利用してインクを噴射する方式や、熱により発生した蒸気の圧力を利用してインクを噴射する発熱方式などが知られている。
【０００３】
これら各方式のインクジェット式記録ヘッドにおいては、複数のインク通路の近傍に圧電材料やヒータなどのアクチュエータがそれぞれ配置されて１個の記録ヘッドユニットが構成され、給電用電線を有する可撓性の帯状シート材が記録ヘッドユニットに半田付けされ、その帯状シート材上の給電用電線をとおして駆動回路からアクチュエータに駆動信号が供給される。
【０００４】
例えば、特開平６−３１６０６５号公報には、インク通路となる複数の溝を形成した圧電材料製の基板の後方延長部分に、溝側面の各電極と接続した配線パターンを形成し、その配線パターンの各線に、帯状シート材上の給電用電線を１対１に対応させて接続することが記載されている。
【０００５】
また、特開平７−８１０４８号公報には、複数の溝を形成した圧電材料製の基板に、その溝を覆ってカバープレートを接着すると同時に、カパープレートに形成した配線パターンを溝側面の各電極と接続することが記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平６−３１６０６５号公報に記載のインクジェット式記録ヘッドにおいては、基板の後方延長部分に配線パターンを形成し、配線パターンの各線に、帯状シート材上の給電用電線を１対１に対応させて半田付けしなければならない。一般にインク通路は数十μｍのピッチで、数十個（例えば６４）配置され、配線パターンもそれに対応した細かいものであり、帯状シート材上の給電用電線を接続するのはきわめて高度な技術を要する。
【０００７】
また、前記特開平７−８１０４８号公報に記載のものは、配線パターンを形成するものが基板からカバープレートに変わっているが、カバープレートの配線パターンを駆動回路に接続するために、帯状シート材上の給電用電線を半田付けしなければならないことは、上記のものと同じである。
【０００８】
本発明の目的は、基板の複数のインク通路に対応させて設けた複数のアクチュエータと駆動回路との接続を簡単にすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、隔壁にて仕切られた複数のインク通路のための溝が形成された基板と、前記溝の長手方向開放面を覆って前記基板に固定されたカバープレートと、前記溝の近傍に設けられ、その溝内のインクを噴射させる複数のアクチュエータと、前記アクチュエータに接続された給電用電線、およびそのアクチュエータに選択的に電圧を印加する駆動ＩＣを備える可撓性のある電気絶縁シート材とから構成されるインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記基板は、前記溝が相互に対向するように配置された一対のものから構成され、前記カバープレートは、前記一対の基板の溝をそれぞれ覆う一対の前記電気絶縁シート材と、その一対のシート材の間に挟持され前記駆動ＩＣを収容する切欠きを有するスペーサ板とから構成され、前記駆動ＩＣが前記一対の基板と対向する位置にその駆動ＩＣが発生する熱を前記一対の基板に伝達可能に配置されるように、前記カバープレートは前記一対の基板間に挟持され、前記シート材の一部が前記一対の基板間からはみ出して配置され、駆動信号源に接続されるインクジェット式記録ヘッドにある。
【００１０】
つまり、一対の基板間からはみ出した部分のシート材の給電用電線に、駆動信号源が接続され、そこから供給される駆動信号が直接アクチュエータに印加されることで、従来のように、シート材が記録ヘッドに接続され、さらにその記録ヘッド上の配線パターンがアクチュエータに接続されるものに比して、アクチュエータと駆動信号源との接続構造が簡単になり、かつ接続部の信頼性が向上し、一対の基板の各アクチュエータを確実に駆動することができる。
【００１１】
また、前記基板は、前記溝が対向するように配置された一対のものから構成され、前記カバープレートはその一対の基板間に挟持されていることで、複数の溝が２列に配置され高密度の記録を可能にする。かつ両基板に対してカバープレートが共通になり、上記接続構造をより簡単にすることができる。さらに、駆動ＩＣが、前記一対の基板と対向する位置に、熱を前記一対の基板に伝達可能に設けられていることで、連続的な噴射動作によって駆動ＩＣに発生する熱が外部に放出され、駆動ＩＣを安定して連続駆動することができる。
【００１２】
さらに上記構成において、前記カバープレートは、前記一対の基板の溝をそれぞれ覆う一対の前記シート材と、その一対のシート材の間に挟持されたスペーサ板とから構成されていることで、一対のシート材間の電気絶縁を図り、しかも各シート材の給電用電線を各アクチュエータに確実に接続することができ、各アクチュエータを確実に駆動することができる。
【００１３】
また請求項２の発明は、さらに上記構成において、前記一対のシート材は、相互に接続された一枚の材料から構成されていることで、駆動信号源に対する一対のシート材の接続を簡単にでき、かつ一対の基板への給電をそれぞれ確実におこなうことができる。
【００１４】
また請求項３の発明は、隔壁にて仕切られた複数のインク通路のための溝が形成された基板と、前記溝の長手方向開放面を覆って前記基板に固定されたカバープレートと、前記溝の近傍に設けられ、その溝内のインクを噴射させる複数のアクチュエータと、前記アクチュエータに接続された給電用電線、およびそのアクチュエータに選択的に電圧を印加する駆動ＩＣを備える可撓性のある電気絶縁シート材とから構成されるインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記基板は、前記溝が相互に対向するように配置された一対のものから構成され、前記カバープレートは、前記一対の基板のうちの一方のものの溝を覆う前記電気絶縁シート材と、前記駆動ＩＣを収容する切欠きを有し、その切欠きの、他方の基板側が閉塞された前記スペーサ板とから構成され、前記シート材上の給電用電線が前記スペーサ板の貫通端子を介して前記他方の基板のアクチュエータに接続され、前記駆動ＩＣが前記一対の基板と対向する位置にその駆動ＩＣが発生する熱を前記一対の基板に伝達可能に配置されるように、前記カバープレートは前記一対の基板間に挟持され、前記シート材の一部が前記一対の基板間からはみ出して配置され、駆動信号源に接続されるインクジェット式記録ヘッドにある。これにより、請求項１における１つのシート材を省略することができる。また、請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかにおいて、前記切欠きの内部には、熱伝導性に優れた樹脂材料が充填されていることで、駆動ＩＣが発生する熱が両基板に伝達され、外部に放出される。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかにおいて、前記一対の基板の、前記シート材がはみ出す箇所とは異なる端面に、インク導入部材が固定され、前記複数のインク通路にインクが導入される。
【００１６】
さらに請求項６の発明は、請求項１から５のいずれかにおいて、前記アクチュエータは、少なくとも一部が圧電材料製の前記隔壁と、その隔壁に沿って設けられた電極とから構成されていることで、カバープレートの給電用電線から供給された駆動信号が電極に印加されると、圧電材料製の隔壁が変形し、溝内のインクに圧力を与え噴射することができる。また隔壁に沿って電極を設けた構成において、給電用電線と電極との接続構造を簡単にすることができる。
【００１７】
そして請求項７の発明は、請求項１から６のいずれかにおいて、前記シート材は、基板からはみ出した端部が、前記記録ヘッドを支持するキャリッジ上の接点と接触することで、記録ヘッドをキャリッジ上に装着するものにおいて、記録ヘッドへの駆動信号の供給構造を一層簡単にすることができ、記録装置を小型にし、かつ安価に製造することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。
【００１９】
本実施の形態は、記録用紙に画像を記録する記録装置例えばプリンタに、組み込まれたインクジェット式記録ヘッドに本発明を適用したもので、図１に示すように、記録用紙に沿って移動可能なキャリッジ２１上に、インク噴射機構３０が着脱可能に搭載されている。
【００２０】
インク噴射機構３０は、多色画像を記録するために各色に対応した複数の記録ヘッド３５と、その記録ヘッドを支持するヘッドホルダー７２と、各記録ヘッド３５に供給するインクを収容するインクカートリッジ７３とから構成される。
【００２１】
記録ヘッド３５は、図２〜図４に示すように、平行に相対向状に配設された圧電材料製の１対の薄板状のヘッド基板４０，５０と、これら一対のヘッド基板４０，５０の間に接着剤により挟着された薄板状のカバープレート６０とから構成されている。
【００２２】
各ヘッド基板４０，５０の相互に対向する面には、前後方向に延びる複数の平行な溝４３，５３が微小間隔毎に形成され、これら複数の溝４３，５３の各々の長手方向開放面はカバープレート６０で覆われている。これらヘッド基板４０，５０とカバープレート６０の前面（記録用紙と対向する面）には、複数のノズル孔７６を形成したノズルプレート７５が接着固定されるとともに、それらの後端面には、インクカートリッジ７３からのインクを後述するインク通路４４，５４に導入するインク導入部材７０が接着固定されている。
【００２３】
前記一対のヘッド基板４０，５０は、同様の構成なので、一方のヘッド基板４０について説明すると、分極方向を溝４３の深さ方向において相互に反対方向（図５，６の一点鎖方向）に分極された２枚の薄板状の圧電材料４１，４２を接着して一体化し、これら両圧電材料４１，４２に亙って複数の溝４３を形成するとともに、これら複数の溝４３を仕切るように複数の隔壁４５が形成されている。そして、複数の溝４３のうち、複数対の隣合う隔壁４５間の１つおきの溝４３で、複数例えば３２個のインク通路４４が形成されている。そして、インクカートリッジ５からインク導入部材７０に導入されたインクがこれら複数のインク通路４４の各々に供給可能になっている。
【００２４】
そして、図４、図５に示すように、前記各隔壁４５の両側面には、インク通路４４の略全長に延びる接地側の電極４７と、駆動側の電極４８とがそれぞれ形成されている。すなわち、図５に示すように、各隔壁４５のインク通路４４に面する側面には、接地された電極４７が付設され、各隔壁４５のインク通路４４でない溝４３に面する側面には、後述する駆動ＩＣ７７からの駆動信号Ｖが供給される電極４８が付設されている。ここで、インク通路４４の両側の圧電材料製隔壁４５と、それら隔壁４５の側面に付設された電極４７，４８などでアクチュエータが構成されている。
【００２５】
ヘッド基板５０は同様に、複数の溝５３が形成された一対の圧電材料５１，５２からなり、複数の溝５３を仕切る複数の隔壁５５により、例えば３２個のインク通路５４が形成されている。両ヘッド基板のインク通路４４，５４は、キャリッジ２１の移動方向から見て交互に並んで位置し、両通路から噴射したインクが相互に補間するように記録用紙にドットを形成して高密度の記録をする。インク導入部材７０のインクがこれら複数のインク通路５４の各々に供給可能になっている。そして、各隔壁５５の両側面には、接地側の電極５７と、駆動側の電極５８とがそれぞれ形成されている。
【００２６】
図６に示すように、インク通路４４に隣接する２つの隔壁４５の電極４８に、駆動ＩＣ７７から出力される駆動信号Ｖが供給されると、インク通路４４の両側の隔壁４５，４５は、相互に反対方向に略く字状にせん断変形（厚みすべり変形）し、インク通路４４のの容積を拡大する。このとき、インク通路４４にインクが補充され、その後、電極４８への駆動信号Ｖの供給が停止されたときに、隔壁４５のせん断変形が解除されるのに伴って、インク通路４４のインクに圧力が付与され、インクがノズル孔７６から噴射される。
【００２７】
次に、カバープレート６０について、図３、図４にもとづいて説明する。
【００２８】
カバープレート６０は一対の可撓性を有するシート材６１，６３と、それらのシート材間に挟持される剛性のあるスペーサ板６２とから構成され、シート材６１，６３、スペーサ板６２ともに電気絶縁性を有する。シート材６１，６３、スペーサ板６２は相互に接着固定されるとともに、シート材６１，６３の外面は両ヘッド基板４０，５０に溝４３，５３を覆って接着固定される。
【００２９】
一方のシート材６１には駆動ＩＣ７７が取付けられ、スペーサ板６２には駆動ＩＣ７７を収容する切欠き６２ａが形成されている。一対のシート材６１，６３は、基板４０，５０とほぼ同形の部分と、そこからはみ出した部分６１ａ，６３ａとから構成され、両者はそのはみ出した部分６１ａ，６３ａにおいて折り曲げ部６１ｂを介して相互に接続されている。つまり、一枚の材料から形成されている。一方のはみ出した部分６１ａのみ帯状に長く延長され、キャリッジ２１上の後述する接点を介して、図示しない駆動信号源すなわち駆動回路に接続される。駆動ＩＣ７７は、駆動回路からのびるクロックライン、データライン、電圧ライン、アースラインに接続され、データライン上に現れるシリアル信号（記録データ信号）をパラレル信号に変換して、インク通路４４，５４のどの通路を駆動すべきか決定し、クロックパルスにしたがって電圧ラインの電圧を選択された通路の電極に印加する。つまり、駆動ＩＣ７７は、少ない数の入力信号線で、多数の駆動信号を出力するものである。
【００３０】
一方のシート材６１には、それぞれ駆動ＩＣ７７の出力端子に接続したヘッド基板４０のための給電用電線６６、ヘッド基板５０のための給電用電線６４が形成され、前者の給電用電線６６は、貫通端子６７を介してヘッド基板４０の複数の電極４８に接続した接続線４９に電気的に接続される。後者の給電用電線６４は、折り曲げ部６１ｂを介して他方のシート材６３上に形成された給電用電線（図示しない）に接続され、そのシート材６３上の給電用電線は、貫通端子６８を介してヘッド基板５０の複数の電極５８に接続した接続線（図示しない）に電気的に接続される。
【００３１】
なお、後者の給電用電線６４と他方のシート材６３上の貫通端子６８を、スペーサ板６２に設けた貫通端子６８ａを介して接触させるようにすることもできる。この場合、スペーサ板６２の切欠き６２ａの基板５０側が閉塞していれば、他方のシート材６３を省略してスペーサ板６２の貫通端子６９を電極５８の接続線に直接接触させることもできる。
【００３２】
シート材６１の帯状はみ出し部６１ａには、駆動ＩＣ７７へのクロックライン、データライン、電圧ライン、アースラインが形成され、その端部は、図１に示すように、ヘッドホルダー７２の下面に、各ラインの端子（図示しない）がキャリッジ２側に向いた状態で固定されている。キャリッジ２１上には、プリンタの駆動回路と接続された上記各ラインを有する可撓性のある帯状配線部材２２が、上記各ラインの接点２２ａを上に向けて固定されている。インク噴射機構３０をキャリッジ２１上に装着したとき、帯状はみ出し部６１ａの端子が接点２２ａと接触するようになっている。
【００３３】
ここで、図６に示すように、スペーサ板６２の切欠き６２ａの内部には、熱伝導性に優れた樹脂材料６９（例えば、エポキシ系）が充填されており、連続的な噴射作動するときに駆動ＩＣ７７が発生する熱が、両ヘッド基板４０，５０およびそれらの内部のインクに伝達され、両ヘッド基板をとおしておよび噴射されるインクをとおして外部に放出されるようになっている。
【００３４】
以上説明したように、カバープレート６０は、可撓性のある一対の電気絶縁シート材６１，６３と、それらの間のスペーサ材６２とから構成され、シート材には給電用電線６４，６６が形成され、シート材の帯状はみ出し部６１ａが、プリンタの駆動回路すなわち駆動信号源に接続された接点２２ａに接触することで、駆動回路からの駆動信号が、直接ヘッド基板のアクチュエータに供給される。従来のように、シート材が記録ヘッドに接続され、さらにその記録ヘッド上の配線パターンがアクチュエータに接続されるものに比して、部品点数、接続箇所が少なくなって、アクチュエータと駆動回路との接続構造が簡単になり、かつ接続部の信頼性が向上し、各アクチュエータを確実に駆動することができる。
【００３５】
特に、一対のヘッド基板４０，５０間にカバープレート６０が挟持されるため、複数の溝が２列に配置され高密度の記録を可能になる一方、両基板に対してカバープレートが共通になり、上記接続構造をより簡単にすることができる。また配線材料が側方に突出することがなく、記録ヘッドを小型にできるととともに、多色記録を行うもののように複数の記録ヘッドが並ぶ場合、各記録ヘッド間の距離を詰めることができ、全体を一層小型にできる。
【００３６】
さらに上記構成において、一対のシート材６１，６３の相互に対向する面に給電用電線を形成し、スペーサ板６２によってそれら相互の電気絶縁をすることで、各シート材の給電用電線を各アクチュエータに確実に接続することができ、各アクチュエータを確実に駆動することができる。また帯状はみ出し部６１ａの端部に一方のシート材６１を連接し、かつ折り曲げ部６１ｂを介して他方のシート材６３ａを連接していることで、これら全体を一枚の材料から形成できるとともに、駆動回路に対し一対のシート材を共通の帯状部分６１ａを介して簡単に接続できる。これにより、一層の小型化をすることができる。
【００３７】
また駆動ＩＣがカバープレートの給電用電線中に接続されることで、上記のように接続箇所が少なくなることと相俟って、帯状はみ出し部６１ａ上の信号線数が少なくなって帯状はみ出し部６１ａとキャリッジ上の接点との接触箇所も少なくなり、駆動ＩＣとアクチュエータとの接続の信頼性を向上することができる。駆動ＩＣは、ヘッド基板と対向する位置になくてもよいが、その位置にあることでヘッド基板や溝内のインクをとおして放熱することができ、安定して連続駆動することができるとともに、インクの温度が適度に上昇してその粘性を低くして、インク噴射を良好にすることができる。
【００３８】
本発明は、圧電方式、発熱方式等各種の記憶ヘッドに適用することができるが、特に圧電材料製の隔壁に電極を形成したものにおいて、給電用電線と電極との接続構造が複雑になりやすいのを簡単にすることができ、好適に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係るインク噴射機構およびキャリッジの内部機構を示す概略断面図である。
【図２】 インクジェット式記録ヘッドの拡大斜視図である。
【図３】 ヘッド基板とカバープレートの分解斜視図である。
【図４】 記録ヘッドの水平断面図である。
【図５】 非駆動時のヘッド基板の部分拡大縦断面図である。
【図６】 駆動時の図５相当図である。
【符号の説明】
２１ キャリッジ
３５ インクジェット式記録ヘッド
４０，５０ ヘッド基板
４３，５３ 溝
４４，５４ インク通路
４５，５５ 隔壁
６０ カバープレート
６１，６３ シート材
６１ａ，６３ａはみ出し部６２ スペーサ板
６４，６６ 給電用電線
７７ 駆動ＩＣ
Claims (7)
- 隔壁にて仕切られた複数のインク通路のための溝が形成された基板と、
前記溝の長手方向開放面を覆って前記基板に固定されたカバープレートと、
前記溝の近傍に設けられ、その溝内のインクを噴射させる複数のアクチュエータと、
前記アクチュエータに接続された給電用電線、およびそのアクチュエータに選択的に電圧を印加する駆動ＩＣを備える可撓性のある電気絶縁シート材とから構成されるインクジェット式記録ヘッドにおいて、
前記基板は、前記溝が相互に対向するように配置された一対のものから構成され、
前記カバープレートは、前記一対の基板の溝をそれぞれ覆う一対の前記電気絶縁シート材と、その一対のシート材の間に挟持され前記駆動ＩＣを収容する切欠きを有するスペーサ板とから構成され、前記駆動ＩＣが前記一対の基板と対向する位置にその駆動ＩＣが発生する熱を前記一対の基板に伝達可能に配置されるように、前記カバープレートは前記一対の基板間に挟持され、
前記シート材の一部が前記一対の基板間からはみ出して配置され、駆動信号源に接続されるインクジェット式記録ヘッド。 - 請求項１において、前記一対のシート材は、相互に接続された一枚の材料から構成されているインクジェット式記録ヘッド。
- 隔壁にて仕切られた複数のインク通路のための溝が形成された基板と、
前記溝の長手方向開放面を覆って前記基板に固定されたカバープレートと、
前記溝の近傍に設けられ、その溝内のインクを噴射させる複数のアクチュエータと、
前記アクチュエータに接続された給電用電線、およびそのアクチュエータに選択的に電圧を印加する駆動ＩＣを備える可撓性のある電気絶縁シート材とから構成されるインクジェット式記録ヘッドにおいて、
前記基板は、前記溝が相互に対向するように配置された一対のものから構成され、
前記カバープレートは、前記一対の基板のうちの一方のものの溝を覆う前記電気絶縁シート材と、前記駆動ＩＣを収容する切欠きを有し、その切欠きの、他方の基板側が閉塞された前記スペーサ板とから構成され、前記シート材上の給電用電線が前記スペーサ板の貫通端子を介して前記他方の基板のアクチュエータに接続され、前記駆動ＩＣが前記一対の基板と対向する位置にその駆動ＩＣが発生する熱を前記一対の基板に伝達可能に配置されるように、前記カバープレートは前記一対の基板間に挟持され、
前記シート材の一部が前記一対の基板間からはみ出して配置され、駆動信号源に接続されるインクジェット式記録ヘッド。 - 請求項１から３のいずれかにおいて、前記切欠きの内部には、熱伝導性に優れた樹脂材料が充填されているインクジェット式記録ヘッド。
- 請求項１から４のいずれかにおいて、前記一対の基板の、前記シート材がはみ出す箇所とは異なる端面に、前記複数のインク通路にインクを導入するインク導入部材が固定されているインクジェット式記録ヘッド。
- 請求項１から５のいずれかにおいて、前記アクチュエータは、少なくとも一部が圧電材料製の前記隔壁と、その隔壁に沿って設けられた電極とから構成されているインクジェット式記録ヘッド。
- 請求項１から６のいずれかにおいて、前記シート材は、基板からはみ出した端部が、前記記録ヘッドを支持するキャリッジ上の接点と接触するインクジェット式記録ヘッド。
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