JP4107927B2 - インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、複写装置、ファクシミリ装置等に用いられるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関し、さらに詳しくは、構成要素として量産性、制振効果に優れたベース部材を備えたインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オンデマンド型のインクジェット（ＩＪ）ヘッドには、インクを充填した液室の壁の一部に振動板を設け、圧電アクチュエータ等により振動板を変位させ液室の体積を変化させて圧力を高めインクを吐出する方式や、液室内に通電によって発熱する発熱体を設けて、発熱体の発熱により生じる気泡によって液室内の圧力を高め、インクを吐出する方式が広く知られている。
近年では、インクジェットプリンタの低価格化、高画質化、一般家庭へのパソコンの普及等によりインクジェット記録装置が様々な用途で数多く使用されている。
【０００３】
インクジェット記録装置における大きな技術課題の１つとして高速化があり、この課題を解決する方法の１つとして、１ヘッド当たりのノズル数を増やす方法がある。ノズル数の多いインクジェットヘッドでは、特に多チャンネル駆動すると振動板の振動や液室の圧力変動がインクジェットヘッドを支持しているベース部材に伝播してベース部材が共振し、インク吐出に影響して画質が低下する不具合が発生する。高速且つ高画質を両立するインクジェットヘッドを実現する上では、このベースの共振の問題を解決する必要がある。
【０００４】
このような振動の問題を解決する手段としては、インクの吐出圧を生成する圧電素子を完全に分断し、圧電素子内の振動の伝播をゼロにする方法があるが（例えば、特許文献１参照。）、この方法では圧電素子を固定している基台を介しての振動伝播、あるいは基台自身の共振による不具合の解決にはならない。
また、別の提案として、圧電素子が１チャンネル毎にブロック化され完全に分離されるのに加えて、圧電素子を固定する基台が圧電素子のブロック毎にビームに形成され、全体として櫛形状として基台を介して振動伝播が行われる方法があるが（例えば、特許文献２参照。）、この方法は基台の形状が細かく複雑で脆弱な構造であるとともに、量産性の面で好ましい方式ではない。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、高速印字で高画質出力が可能なインクジェット記録装置のノズル数の多い印字ヘッドを支持することができ、多チャンネル駆動時の振動板の振動や液室の圧力変動がインクジェットヘッドを支持しているベース部材に伝播してベース部材が共振することがない、制振性、量産性に優れたベース部材を実現することを目的とする。
また、制振性、量産性に優れたベース部材を用いたインクジェット記録装置を実現することを目的とする。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２９５２９９５号明細書
【特許文献２】
特許第２９３０５６２号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以下、本発明が解決しようとする目的を列挙する。
本発明は、インクジェットヘッドにおいて、量産性に優れ、制振効果の大きいベース部材を実現することを目的とする。
さらに、本発明は、接合強度が高く、高精度なベース部材を実現することを目的とする。
さらに、本発明は、ベース部材の制振効果を向上することを目的とする。
さらに、本発明は、圧力発生部材とベース部材の接合性を向上することを目的とする。
また、本発明は、量産性に優れ、制振効果の大きい、上記の発明とは異なった構成のベース部材を実現することを目的とする。
さらに、本発明は、インクジェットヘッドの組立性を向上することを目的とする。
さらに、本発明は、ベース部材の加工性及び組立性を向上することを目的とする。
また、本発明は、高速、高画質の画像形成が可能なインクジェット記録装置を実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、インク室内のインクを加圧してインク滴を吐出させる圧電素子または発熱体支持部材または静電アクチュエータからなる圧力発生部材が、複数の板片からなる積層構造のベース部材により支持され、前記圧力発生部材と前記ベース部材の接合面には前記板片の積層によって形成される隙間が設けられることを特徴とし、これにより、制振効果の大きいベース部材を備え、高速印字、高画質出力が可能なインクジェットヘッドを実現する。
請求項２の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、前記ベース部材は、複数の板片の端面が溶接されて形成されることを特徴とし、これにより、量産性に優れ、制振効果の大きいベース部材を備え、高速印字、高画質出力が可能なインクジェットヘッドを実現する。
請求項３の発明は、請求項２記載のインクジェットヘッドにおいて、前記板片は凹部を有し、該凹部に溶接部が形成されることを特徴とし、これにより、接合強度が高く、高精度なベース部材を実現する。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項２記載のインクジェットヘッドにおいて、前記溶接部は、前記ベース部材の長手方向の中心に対して非対称位置に配置されることを特徴とし、これにより、ベース部材の制振効果の向上を実現する。
請求項５の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、前記ベース部材は、複数の板片がカシメによって接合され、形成されることを特徴とし、これにより、量産性に優れ、制振効果の大きいベース部材を備え、高速印字、高画質出力が可能なインクジェットヘッドを実現する。
請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載のインクジェットヘッドにおいて、前記ベース部材の前記圧力発生部材との接合部には切り欠きを有することを特徴とし、これにより、ベース部材の制振効果の向上を実現する。
請求項７の発明は請求項６記載のインクジェットヘッドにおいて、前記切り欠きは、前記ベース部材の長手方向の中心に対して非対称位置に配置されることを特徴とし、これにより、ベース部材の制振効果のさらなる向上を実現する。
請求項８の発明は、請求項１乃至のいずれかに記載のインクジェットヘッドにおいて、前記ベース部材は、銅を含有する材料を含むことを特徴とし、これにより、圧力発生部材とベース部材の接合性の向上を実現する。
請求項９の発明は、請求項１乃至８いずれかに記載のインクジェットヘッドにおいて、前記ベース部材は、磁性体を含有する材料からなる前記板片を含むことを特徴とし、これにより、ベース部材の加工性及び組立性の向上を実現する。
【００１０】
請求項１０の発明は、インク室内のインクを加圧してインク滴を吐出させる圧電素子または発熱体支持部材または静電アクチュエータからなる圧力発生部材が、複数のブロック片の集合体であるベース部材により支持され、前記複数のブロック片は前記圧力発生部材との接合面以外の個所で接合され、前記圧力発生部材と前記ベース部材の接合面には前記ブロック片間の隙間が設けられることを特徴とし、これにより、制振効果の大きいベース部材を備え、高速印字、高画質出力が可能なインクジェットヘッドを実現する。
請求項１１の発明は、請求項１０記載のインクジェットヘッドにおいて、前記複数のブロック片が一体に接合されることを特徴とし、これにより、インクジェットヘッドの組立性の向上を実現する。
請求項１２の発明は、請求項１０または１１記載のインクジェットヘッドにおいて、前記ベース部材は、磁性体を含有する材料からなる前記ブロック片を含むことを特徴とし、これにより、ベース部材の加工性及び組立性の向上を実現する。
請求項１３の発明は請求項１乃至１２記載のインクジェットヘッドを搭載し、これにより、高速、高画質の画像形成が可能なインクジェット記録装置を実現する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図２１に示す実施例に基づいて説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１のインクジェットヘッドを示す全体斜視図で、圧力発生部材として圧電素子を用いた圧電型インクジェットヘッドの基本構成図である。
図２は、図１のＡ−Ａ断面図、図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。
実施例１のインクジェットヘッドは、インクを吐出する複数のノズル６が形成されたノズル板５、インク室８が形成された流路板４、圧電素子２によって駆動される振動板３が順に積層され、各々隔壁によって分離されたインク室８を形成している。
図３に示すように、振動板３の裏面には溝加工により櫛形に形成された圧電素子２が接着されており、ＦＰＣ等の通電部材１０を通じて通電することにより圧電素子２が変位し、この変位に応じて生じるインク室８の内圧変化によりノズル６からインク滴が吐出する。なお、インクは図示しないインクカートリッジから、フレーム部材７に形成されたインク供給路９を通じて供給される。
【００１２】
圧電素子２の裏面に配置されているベース部材１は、圧電素子２の変位を精度よく振動板３の変形に作用させるため、金属、セラミクスのような高剛性材料で形成される。このベース部材１は、前述したようにインク吐出性能を達成すべくインクジェットヘッドを支持するとともに、インクジェットヘッド組み立て時の組立性にも大きく関係している。
【００１３】
図４は、圧電素子を示す正面断面図である。
インクジェットヘッドの高密度化に伴い、圧電素子２は、図４に示すように厚みと高さのアスペクト比（Ｙｐ／Ｘｐ）が大きい脆弱な構造となる。このような形状は、通常ダイシングソーによる溝加工により形成するが、その際に圧電素子２がベース部材１に接合されていると、圧電素子２が安定し加工しやすく、その後の振動板３との接合工程でのハンドリング性が非常に良好となる。
また、ベース部材１を磁性材料で形成すれば、ベース部材自身の形状加工やインクジェットヘッドの一連の加工、組立工程においてヘッドをマグネット吸着することができ、作業性を向上させることができる。
【００１４】
図５は、ベース部材を示す図で、図５（Ａ）は正面図、図５（Ｂ）は底面図である。
図５に示すように、ベース部材１に位置決め用の高精度な基準となる基準穴１１を形成することにより、圧電素子２の溝加工工程や、圧電素子２と振動板３との接合工程において、その基準穴１１を用いて位置決めできる等、高精度かつ効率的に作業を行うことが可能となる。
【００１５】
次に、ベース部材１のインク吐出性能との関連について説明する。
インクジェットヘッドの高画質化、印字速度の高速化のため、インクジェットヘッドは狭ピッチで多数ノズルが配列された構造となるが、このようなインクジェットヘッドで多チャンネルを同時に駆動すると、振動板３の振動やインク室８の圧力変動がベース部材１に伝播し、最悪の場合はベース部材１が共振し、画像品質を低下させる不具合が発生する。特に、その共振周波数がインク室８やインク流路の圧力波の共振周波数と一致すると、ノズル６からインクが噴射しなくなる等の著しいトラブルとなる。
【００１６】
（実施例２）
図６は、分割構造のベース部材を示す正面図である。
ベース部材１は、ノズル板５、流路板４、振動板３の積層体に比して大型であり、振動した場合には画像に対する影響が大きい。
ベース部材１の振動を抑える検討をシミュレーションと実験を通じて重ねた結果、図６に示すように、ベース部材１と圧電素子２との接合面側がスリット１２によって適度に分割されている分割構造にすると、ベース部材１の振動が分断され、インク吐出に悪影響を及ぼすヘッド振動の振動レベルを低下させることができることが判明した。
【００１７】
図６に示すような分割構造のベース部材１を作製する方法としては、分割されていない部品をプレス工法やメタルインジェクション工法を用いて形成した後、放電加工等の追加工によってスリット１２を形成するような方法があるが、量産性において十分とはいえない。
【００１８】
図７は、実施例２のベース部材を示す図で、図７（Ａ）は正面図、図７（Ｂ）は側面図である。
図８は、実施例２のベース部材を構成する板片を示す図である。
制振性と量産性を両立するベース部材１としては、まず図８に示すような形状の板片１ａを積層して接合した形態がある。この場合は、図８のような形状の板片１ａをプレスで打ち抜いた後、積層し、図７に示すように側面の適所を溶接部１３として接合すればよく、低コストでヘッドとの接合面が分割されたベース部材１を形成することができる。
接合工法としては溶接に限られるものではなく、接着やカシメ等でも可能である。溶接やカシメの場合は短時間に十分な強度で接合でき量産性の面で優れている。
【００１９】
（実施例３）
接合工法として溶接を採用した場合は、図７に示すように単純に溶接すると、溶接部１３が盛り上がり、完成したベース部材１の外形寸法が安定しない等の不具合が生じる。
図９は、実施例３のベース部材を構成する板片を示す図である。
図９のように積層する板片１ａの溶接部に予め凹部１ａ_１を形成しておくことで、溶接部１３の盛り上がりが凹部１ａ_１内に収容され、外形寸法精度の安定したベース部材１を作製することができる。
【００２０】
（実施例４）
図１０は、実施例４のベース部材を示す図で、図１０（Ａ）は正面図、図１０（Ｂ）は側面図、図１０（Ｃ）は底面図である。
実施例４を構成する板片１ａは、ベース部材１の長手方向に長く、実施例２、３のベース部材と比較すると、板片の積層方向を変えて積層数を減らしたベース部材の構成例を示すものである。
積層数を減らすことでより、低コストでベース部材を作製することができる。
図１０に示す例では、左右両端面と底面のみを溶接部１３としているが、圧電素子を接合する上面側を部分的に接合してもよい。その場合は、接合後に研磨を行い、圧電素子接合面を平滑に仕上げることが必要となる。
【００２１】
（実施例５）
図１１は、実施例５のベース部材を示す図で、図１０（Ｃ）の底面図に対応する図である。
図１０に示す実施例４のベース部材では、ベース部材１の長手方向の中心に対して対称な位置に溶接部１３が配置されて接合が行われているが、このような形態の場合は大きな共振が発生しやすい。そのため、溶接部１３がベース部材１の長手方向の中心に対して対称にならない位置で接合するとか、図１１に示すように溶接部１３が非平行になるような方法が好ましい。
【００２２】
（実施例６）
図１２は、実施例６のベース部材を示す図で、図１２（Ａ）は正面図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
実施例６のベース部材は、実施例４に示すような板片１ａをカシメ工法によりカシメ部１４で接合してベース部材１とした例を示すものである。
このようなカシメ工法でベース部材１を作成する場合にも、カシメ部１４の位置を適宜に選択することにより、振動特性の良好なベース部材を実現することができる。
【００２３】
（実施例７）
図１３は、実施例７のベース部材を示す図で、図１３（Ａ）は正面図、図１３（Ｂ）は側面図、図１３（Ｃ）は上面図である。
実施例７のベース部材１は、積層工法を用いて形成した実施例４のベース部材とは異なる例を示すものである。
図１３では、圧電素子の接合面側にスリット１２が形成された板片１ａを積層し接合したものである。このようにスリット１２を形成した板片１ａを積層することで、ベース部材の厚み方向と長手方向に分割する形態とすることができる。
この場合、１種類の板片１ａを用いて積層すると、板片１ａに形成したスリット幅の溝が圧電素子の接合面に設けられることになる。スリット幅が圧電素子の溝幅に比べて同等以上の場合、スリット上に位置する圧電素子の変位が振動板に良好に作用せず、インクの噴射特性が不均一になる可能性がある。
そこで、異なる位置にスリット１２が形成された板を積層して図１３のような構成にすれば、全ての圧電素子がベース部材に強固に支持されるので、全チャンネルの噴射特性がそろい、良好な印字品質を得ることができる。
【００２４】
（実施例８）
図１４は、実施例８の分割構造のベース部材を示す正面図である。
実施例８のベース部材において、スリット幅が十分小さい場合には、１種類の板片を単に積層して図６のような形態とすることができるが、図１４のように最終形態でスリット１２をベース部材１に対して非対称な位置に配置されるようにすることで、大きな共振を発生しにくくすることができる。
【００２５】
（実施例９）
本発明によるベース部材は、積層構造としているので、積層する板片１ａを適宜な形状とすることにより、容易に機能を付加することができる。
図１５は、実施例９のベース部材を構成する板片を示す図で、図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）はそれぞれ異なる板片を示す図である。
図１６は、実施例９のベース部材を示す図で、図１６（Ａ）は正面図、図１６（Ｂ）は側面図、図１６（Ｃ）は底面図である。
例えば、図１５（Ａ）に示す板片１ａを外層、図１５（Ｂ）の板片１ａ′を内層に配置して接合すれば、図１６のような底面に角穴１５を設けた構成とすることができる。
【００２６】
（実施例１０）
例えば、図７に示す実施例２のベース部材１に用いる板片１ａ、図１０に示す実施例４のベース部材に用いる板片１ａにおいて、一部または全部の板片１ａに磁性材料の板片を含めれば、ベース部材１をマグネット固定することができるようになる。このため、ベース部材１の加工性、ベース部材１と圧電素子の接合工程等における組立性を向上することができる。
【００２７】
（実施例１１）
また、圧電素子とベース部材１を接着剤によって接合する場合、加熱硬化型接着剤や二液反応型接着剤等を用いることができるが、これらの接着剤では大きな接着強度が得られる反面、硬化に長時間を要し量産には不向きである。
短時間で接合強度が得られる接着剤としては、嫌気性接着剤が好適である。嫌気性接着剤は、金属イオンが介在することによって硬化反応が促進される。特に銅イオンが好適である。
したがって、ベース部材に銅系の材料（銅、黄銅、リン青銅等）の板片を含めれば、量産性に優れた嫌気性接着性を用いる場合の接着性を向上することができる。
このように、形状や材質を様々に組み合わせることにより、ベース部材が多機能化するため、ベース部材に圧電素子を接合する工程や圧電素子に溝加工する工程、さらにはヘッドを圧電素子に接合する工程等の作業性並びに組立品質が向上する。
【００２８】
（実施例１２）
図１７は、実施例１２のベース部材を示す図で、図１７（Ａ）は正面図、図１７（Ｂ）は側面図である。
図１８は、図１７のベース部材の変形例を示す図で、図１８（Ａ）は正面図、図１８（Ｂ）は側面図である。
図１７に示す実施例１２のベース部材は、ブロック片１ｂ_１，１ｂ_２，１ｂ_３，１ｂ_４，１ｂ_５，１ｂ_６を整列させて、底面と側面を溶接部１３として接合して形成している。この構成では、圧電素子との接合面及び側面の上面側を接合しない形状とすることで、限りなくゼロに近い微小幅スリットを簡単に形成することができる。
図１７に示すベース部材は、中央部１ｂ_２〜１ｂ_５を同一のブロック片で構成しているが、図１８に示すようにサイズの異なるブロック片１ｂ_１′〜１ｂ_６′を繋ぎ合わせる構造にすれば、部品の対称性が失われ、大きな共振が発生しにくくなる。
【００２９】
（実施例１３）
図１９は、実施例１３のベース部材を示す図で、図１９（Ａ）は正面図、図１９（Ｂ）は側面図、図１９（Ｃ）は底面図である。
実施例１３のベース部材は、図１７で説明したブロック片１ｂ_１〜１ｂ_６を繋げて圧電素子の接合面に微小スリットを形成した上部を、下部穴１６が施された下部のブロック片１ｃに接合して形成される。
図１９では側面の溶接部１３で各部位を接合する形態を示しているが、上部のブロック片１ｂ_１〜１ｂ_６の底面を用いて接合しても良いし、接着やカシメによって接合しても良い。このように上部と下部に分離した構造とすると、本例のようにベース部材１の底面に下部穴１６を形成する場合には、穴ピッチ等を高精度にすることができるし、また必要に応じて上部のブロック片１ｂ_１〜１ｂ_６と下部のブロック片１ｃを異なる材質にすることもできる。例えば、下側のブロック片１ｃを磁性材料にすればヘッドの組立て性が向上するし、上部のブロック片１ｂ₁〜１ｂ₆を銅系の材料にすれば圧電素子等との接着性を向上することができる。
また、図１９では下部ブロック片１ｃは一枚の板構造であるが、必要に応じて薄板を積層接合して形成しても良い。同様に、上部のブロック片１ｂ₁〜１ｂ₆を構成する個々のブロック片についても必要に応じて積層構造のものを用いることができる。
【００３０】
以上説明したように、板片１ａあるいはブロック片１ｂ₁〜１ｂ₆の積層によりベース部材１を構成することにより、インクジェットヘッドの制振に関する良好な特性と、インクジェットヘッドの組立性、量産性向上を両立させることができる。なお、本発明によるベース部材は、これまで説明してきた圧電方式のインクジェットヘッドに限られるものではなく、静電方式やバブル方式等、本例とは異なる圧力発生部材によってインクを吐出するインクジェットヘッドに対しても適用でき、良好な制振特性を得ることができる。
【００３１】
（実施例１４）
本発明の実施例１４のインクジェット記録装置について説明する。
図２０は、本発明の実施例１〜１３のインクジェットヘッドを適用したシリアルプリンタとしてのインクジェット記録装置の機構部を示す斜視図である。
実施例１４のインクジェット記録装置は、フレーム２１に横架したガイドレール２２，２３にキャリッジ２４を移動可能に装着し、キャリッジ２４にインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッドという）２５を搭載し、図示しないモータ等の駆動源によってキャリッジ２４を矢示Ａ方向に移動可能とするとともに、ガイド板２６にセットされる被印字媒体である用紙２７を、図示しない駆動源によってドライブギヤ２８及びスプロケットギヤ２９を介して回動される送りノブ３０ａを備えたプラテン３０にて取り込み、プラテン３０周面とこれに圧接するプレッシャローラ３１とによって矢示Ｂ方向に搬送可能としている。
このインクジェット記録装置では、キャリッジ２４に搭載した記録ヘッド２５を主走査方向（矢示Ａ方向）に移動走査させながら、用紙２７を副走査方向（矢示Ｂ方向）に搬送して、記録ヘッド２５からインク滴を噴射させて用紙２７に画像を形成する。
【００３２】
キャリッジ２４、記録ヘッド２５及びインク供給系等に関して説明する。
インクジェットプリンタの記録ヘッド２５は、通常イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した噴射ユニットが一体となった記録ヘッド２５から用紙２７の表面にインク滴を飛ばして記録を行う。キャリッジ２４には各色のインク液滴を吐出する噴射ユニットからなる記録ヘッド２５が具備され、その噴射ユニットは、それぞれ複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク液滴の吐出方向を下方に向けて装着される。また、キャリッジ２４には記録ヘッド２５に各色のインクを供給するための各インクカートリッジが交換可能に装着されている。
インクカートリッジは上方に大気と連通する大気口、下方には記録ヘッド２５へインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力により記録ヘッド２５へ供給されるインクを僅かながら負圧して維持している。
また、本例では、記録ヘッドとして各色個別構成のヘッドを用いて構成しているが、各色のインク液滴を吐出するノズル列を有する１個のヘッド構成としてもよい。
【００３３】
記録ヘッド２５を構成している各色の噴射ユニットは、それぞれ図１〜図３に示すように、インク室８を形成する流路板４の前面に複数のノズル６を形成したノズル板５が設けられ、圧電素子２によってインク室８内のインクに圧力を与え、インク室８内のインクがノズル板８のノズル６からインク滴となって飛翔し、用紙２７にドットとして付着する。
【００３４】
一方、ガイド板２６にセットした用紙２７を記録ヘッド２５の印写部に搬送するために、ガイド板２６から用紙２７を給装する給紙ローラ（図示しない）及びフリクションパッドと、用紙を案内するガイド部材と、給紙された用紙を搬送する搬送ローラと、この搬送ローラの周面に押し付けられる搬送コロ及び搬送ローラからの用紙の送り出し角度を規定する先端コロとを設けている。搬送ローラは副走査モータによってギヤ列を介して回転駆動される。そして、キャリッジ２４の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラから送り出された用紙２７を記録ヘッド２５の印写部まで案内（ガイド）するために、プレッシャローラ３１を配置している。更に、印写受け部材の用紙搬送方向下流側には、用紙を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ、及び拍車とを設け、さらに用紙を排紙トレイに送り出すための排紙ローラ，及び拍車と、排紙経路を確保するためのガイド部材等を配設している。
【００３５】
印刷時には、キャリッジ２４を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２５を駆動させる。停止している用紙２７にインクを吐出して１行分を印字し、用紙２７を所定量搬送後、次の行の印字を行う。印刷終了時には、印字終了信号、または、用紙の後端が印字領域に到達した信号を受け取ることにより、印字動作を終了させて用紙２７が排紙される。
また、キャリッジ２４の移動方向右端側の印字領域を外れた位置には、記録ヘッド２５の吐出不良を回復するための回復処理装置（図示しない）を配置している。回復処理装置にはキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段とを有している。キャリッジは印字待機中にはこの回復処理装置側に移動されてキャッピング手段でヘッドがキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥によるインク吐出不良を防ぐことができる。また、印字途中等に印字と関係しないインクを吐出することで、全ての吐出口内のインク粘度が一定となり、安定した吐出性能が維持される。吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でヘッドの吐出口を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（図示しない）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【００３６】
以下、本発明を適用した具体的な実験例について説明する。
（実験例１）
図１、図２、図３に示すインクジェットヘッドにおいて、長さ３７ｍｍ、幅４ｍｍ、高さ７ｍｍのステンレス製（ＳＵＳ４３０）のベース部材１に、圧力発生部材として積層圧電素子２を嫌気性接着剤によって接合した。
次に、ダイシングソーを用いてこの圧電素子２に溝加工を行い、Ｘｐ＝０.０５ｍｍ、Ｙｐ＝０.６ｍｍとして図４のような形状に形成した。この溝加工した圧電素子２の側面に通電部材１０としてＦＰＣをはんだを用いて接合し、アクチュエータユニットを形成した。
次に、電鋳工法で製作したノズル板５と振動板３とエッチング工法で製作したシリコン製の流路板４を高精度に位置決め積層し、それぞれの界面をエポキシ接着剤で接合した。この振動板３の裏面に先に製作しておいたアクチュエータユニットの圧電素子上面をエポキシ接着剤で接合し、最後に樹脂製のフレーム７を振動板３の裏面及びベース部材１の端面で嫌気性接着剤で接着し、インクジェットヘッドを作成した。
【００３７】
このインクジェットヘッドをプリンタに搭載して印字試験を行ったところ、全ノズルからインクを吐出して印字（以下、マルチ印字と称す）した場合に、不良画質が発生した。駆動するチャンネル数が少ない場合には異常画質が発生しないこと、また圧電素子の駆動周期に依存する現象であるから共振の問題と推測し、シミュレーション等の検討から振動面で特性が良い、図６に示すようなベース部材１を作製した。スリット１２はワイヤー放電加工で形成し、幅０.０４ｍｍ、深さ３ｍｍとした。
図２１は、ノズル板表面の振動の周波数特性を示すグラフである。
スリット１２を付加した図６に示すベース部材１とスリットのないベース部材を用いたインクジェットヘッドを、同条件で全チャンネルの圧電素子を駆動して、ノズル板表面の振動の周波数特性を調べたところ、図２１に示すように、スリットを付加したベース部材の方が振動が抑えられていることが確認された。さらに、このベース部材を改良したインクジェットヘッドをプリンタに搭載して印字試験を行ったところ、マルチ印字の場合にも不良画像が発生することなく、良好な結果を得た。
【００３８】
（実験例２）
実験例１では、ワイヤー放電加工でベース部材にスリットを形成して特性を改善したが、この構造は量産性の面で難があるため、図８に示す４×７ｍｍの長方形の厚さが１ｍｍのステンレス製（ＳＵＳ４３０）の板片１ａをプレス加工により打ち抜き、図７に示すように積層して側面及び底面をＹＡＧレーザにより溶接する方法で圧電素子接合面側が分離された構造のベース部材１を形成した。溶接部１３が凸状に盛り上がったため、その凸部を研磨して形状を整えた。
このベース部材１を用いてインクジェットヘッドを組立てて印字評価をしたところ、画像不良が出ることなく良好な結果を得ることができた。また、板片１ａとして磁性材料のステンレス（ＳＵＳ４３０）を用いたので、圧電素子の溝加工工程においてマグネットによりチャックができ、良好な作業性も得ることができた。
【００３９】
次に、図９に示すように、後続する工程で溶接する部分を予め幅２ｍｍ、深さ０.１ｍｍの凹部１ａ₁として凹状に加工し、同様に積層溶接してベース部材を作成し評価したところ、組立性、インク噴射特性共に良好な結果を得た。実験例２の場合には、溶接部が凹部で行われるため溶接の外形寸法への影響が少なく、研磨工程を省略できて、さらに量産性が向上した。
さらに、リン青銅板を図９の形状にプレスで打ち抜き、同形状のステンレス製（ＳＵＳ４３０）の板片と交互に積層して溶接してベース部材を作製した。その結果、圧電素子の接合において接着剤の硬化時間が短くなり、量産性が向上した。また、接合強度も大きくなり、部品の信頼性が向上した。
【００４０】
（実験例３）
厚さ１ｍｍのステンレス（ＳＵＳ４３０）製の板片を図１５（Ａ），（Ｂ）に示す２種類の板片１ａ，１ａ′をプレス加工で打ち抜き、図１５（Ａ）の板片１ａを外層、図１５（Ｂ）の板片１ａ′を内層に用いて積層し、底面及び端部をレーザ溶接して図１６のような形状のベース部材１を作成した。
実験例３のベース部材においては、角穴１５が設けられているので、インクジェットヘッドの組立工程において位置決め等が容易になり、組立性が向上した。この構成のベース部材１の製造工程において、底面における溶接を図１０のようにベース部材１に対称な位置に等間隔で行ったものと、図１１のようにベース部材１に対称性がないように溶接した場合で、実験例１で説明したノズル板表面の振動を評価して比較した。
その結果、対称性がない位置で溶接したベース部材の方が、若干であるが共振時の振動ピークが小さく良好な結果であった。
【００４１】
（実験例４）
厚さ０.５ｍｍのステンレス（ＳＵＳ４３０）製の板片を用い、図６のようにＰＺＴの接合面に相当する部分に幅１ｍｍ、深さ３ｍｍのスリット１２を形成し、積層溶接してベース部材作成した。このベース部材を用いてインクジェットヘッドを組立てて印字評価を行ったところ、マルチ印字で異常画像は発生しなかったが、スリットの位置に相当するチャンネルのインクの飛翔速度が他のチャンネルに対して小さい不具合が生じた。そこで、スリットの位置の異なる板を用いて図１３のような形態に変更し、再度印字評価を行ったところ、前述したインク飛翔速度の異常がなく良好な結果が得られた。
【００４２】
（実験例５）
図１７は、本発明のベース部材の異なる実施形態であり、ブロック片１ｂ₁〜１ｂ₆を重ね合わせて接合することで、前述の実験例で説明したようなスリットと同様の効果を得るものである。８.５×４×７のサイズのブロック片１ｂ₁，１ｂ₆の間に、５×４×７のブロック片１ｂ₂〜１ｂ₅を４個整列して密着配置し、図１７のハッチングで示すように底面及び側面を溶接部１３により接合した。側面の溶接部１３は、図１７に示すように圧電素子の接合面側を溶接しない形態とした。
このように実験例５の場合は、ベース部材１を構成する個々の部品が単純な形状であり、部品数も少なく簡単な工程で製造でき、量産性に優れている。本ベース部材１をプリンタにセットし印字評価を行ったところ、マルチ印字の場合においても良好な印字品質を得ることができた。実験例５のベース部材では、各ブロック片間の隙間はほとんどゼロとすることができるため、実験例４で説明したようなスリット直上のチャンネルの噴射が異常になることもなく良好な性能を得ることができた。
【００４３】
（実験例６）
図１９は、本発明のベース部材の別の実施形態である。まず、厚さ２ｍｍのステンレス（ＳＵＳ４３０）製の板材をプレスで３７×４×２の形状に打ち抜き、両端に直径２ｍｍの丸穴を形成して下部板片（基台部）１ｃを形成した。次に、下部板片１ｃ上で８.５×４×５のサイズのブロック片１ｂ₁，１ｂ₆の間に、５×４×５のブロック片１ｂ₂，１ｂ₅を４個整列して密着配置し、図１９のハッチングで示す箇所を溶接により接合した。このようにして、３７×４×７のベース部材１を形成し、インクジェットヘッドに組立てて評価を行ったところ、良好な印字特性を得ることができた。
実験例６のベース部材においては、下面を磁性材料とし、また下部穴１６を設けたことにより、圧電素子の接合や溝加工、さらにその後の接合工程における部品の位置決め固定が容易に行え、高精度にインクジェットヘッドを作成することができた。
【００４４】
【発明の効果】
以上の記載から明らかなように、本発明によれば次のような効果を有する。
圧力発生部材が積層構造のベース部材により支持されるので、印字品質を劣化させるヘッドの振動を低減することができる。また、量産性の高い工法でベース部材を形成することができる。
さらに、ベース部材が溶接もしくはカシメにより接合された複数の板片から構成されるので、印字品質を劣化させるヘッドの振動を低減することが可能な高強度のベース部材を、量産性の高い工法で形成することができる。
さらに、ベース部材の溶接部を凹部に形成するので、形状精度の良いベース部材を容易に形成することができる。
【００４５】
さらに、ベース部材の強度上の非対称性が増すので振動レベルを低減することができる。
さらに、圧力発生部材との接合面に切り欠きを設けて振動を伝達しにくくするので、印字品質を劣化させるヘッドの振動を低減することができる。
さらに、ベース部材の強度上の非対称性が増すので振動レベルを低減することができる。
さらに、ベース部材の構成部材に銅系の材料が含まれるため、圧力発生部材との接着性が向上する。
【００４６】
また、ブロック片の集合体でベース部材を構成して圧力発生部材を支持するので、印字品質を劣化させるヘッドの振動を低減することができる。また、量産性の高い工法でベース部材を形成することができる。
さらに、ブロック片集合体が一部品に接合される形態のベース部材とするので、ベース部材の機能性を拡大することが容易になる。
さらに、ベース部材を構成する材料に磁性材料を用いるので、ベース部材の加工やヘッドの組立の際に固定が容易になり、組立性が向上する。
また、量産性の高い工法により形成可能な不必要な振動の少ないヘッドを搭載するので、低コストで高速、高画質のインクジェット記録装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１のインクジェットヘッドを示す全体斜視図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】 図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】 圧電素子を示す正面断面図である。
【図５】 ベース部材を示す図で、図５（Ａ）は正面図、図５（Ｂ）は底面図である。
【図６】 実施例２の分割構造のベース部材を示す正面図である。
【図７】 実施例２のベース部材を示す図で、図７（Ａ）は正面図、図７（Ｂ）は側面図である。
【図８】 実施例２のベース部材を構成する板片を示す図である。
【図９】 実施例３のベース部材を構成する板片を示す図である。
【図１０】 実施例４のベース部材を示す図で、図１０（Ａ）は正面図、図１０（Ｂ）は側面図、図１０（Ｃ）は底面図である。
【図１１】 実施例５のベース部材を示す図で、図１０（Ｃ）の底面図に対応する図である。
【図１２】 実施例６のベース部材を示す図で、図１２（Ａ）は正面図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図１３】 実施例７のベース部材を示す図で、図１３（Ａ）は正面図、図１３（Ｂ）は側面図、図１３（Ｃ）は上面図である。
【図１４】 実施例８の分割構造のベース部材を示す正面図である。
【図１５】 実施例９のベース部材を構成する板片を示す図で、図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）はそれぞれ異なる板片を示す図である。
【図１６】 実施例９のベース部材を示す図で、図１６（Ａ）は正面図、図１６（Ｂ）は側面図、図１６（Ｃ）は底面図である。
【図１７】 実施例１２のベース部材を示す図で、図１７（Ａ）は正面図、図１７（Ｂ）は側面図である。
【図１８】 図１７のベース部材の変形例を示す図で、図１８（Ａ）は正面図、図１８（Ｂ）は側面図である。
【図１９】 実施例１３のベース部材を示す図で、図１９（Ａ）は正面図、図１９（Ｂ）は側面図、図１９（Ｃ）は底面図である。
【図２０】 実施例１〜１３のインクジェットヘッドを適用したインクジェット記録装置の機構部を示す斜視図である。
【図２１】 ノズル板表面の振動の周波数特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１…ベース部材、１ａ…板片、１ａ_１…凹部、１ｂ_１〜１ｂ_６…ブロック片、１ｃ…下部ブロック片、２…圧電素子、３…振動板、４…流路板、５…ノズル板、６…ノズル、７…フレーム部材、８…インク室、９…インク供給路、１０…通電部材（ＦＰＣ）、１１…基準穴、１２…スリット、１３…溶接部、１４…カシメ部、１５…角穴、１６…下部穴、２１…フレーム、２２，２３…ガイドレール、２４…キャリッジ、２５…記録ヘッド、２６…ガイド板、２７…用紙、２８…ドライブギヤ、２９…スプロケットギヤ、３０…プラテン、３０ａ…送りノブ、３１…プレッシャローラ。

Claims (13)

1. インク室内のインクを加圧してインク滴を吐出させる圧電素子または発熱体支持部材または静電アクチュエータからなる圧力発生部材が、複数の板片からなる積層構造のベース部材により支持され、前記圧力発生部材と前記ベース部材の接合面には前記板片の積層によって形成される隙間が設けられることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、前記ベース部材は、複数の板片の端面が溶接されて形成されることを特徴とするインクジェットヘッド。
3. 請求項２記載のインクジェットヘッドにおいて、前記板片は凹部を有し、該凹部に溶接部が形成されることを特徴とするインクジェットヘッド。
4. 請求項２記載のインクジェットヘッドにおいて、前記溶接部は、前記ベース部材の長手方向の中心に対して非対称位置に配置されることを特徴とするインクジェットヘッド。
5. 請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、前記ベース部材は、複数の板片がカシメによって接合され、形成されることを特徴とするインクジェットヘッド。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載のインクジェットヘッドにおいて、前記ベース部材の前記圧力発生部材との接合部に切り欠きが形成されることを特徴とするインクジェットヘッド。
7. 請求項６記載のインクジェットヘッドにおいて、前記切り欠きは、前記ベース部材の長手方向の中心に対して非対称位置に配置されることを特徴とするインクジェットヘッド。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載のインクジェットヘッドにおいて、前記ベース部材は、銅を含有する材料を含むことを特徴とするインクジェットヘッド。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載のインクジェットヘッドにおいて、前記ベース部材は、磁性体を含有する材料からなる前記板片を含むことを特徴とするインクジェットヘッド。
10. インク室内のインクを加圧してインク滴を吐出させる圧電素子または発熱体支持部材または静電アクチュエータからなる圧力発生部材が、複数のブロック片の集合体であるベース部材により支持され、前記複数のブロック片は前記圧力発生部材との接合面以外の個所で接合され、前記圧力発生部材と前記ベース部材の接合面には前記ブロック片間の隙間が設けられることを特徴とするインクジェットヘッド。
11. 請求項１０記載のインクジェットヘッドにおいて、前記複数のブロック片が一体に接合されることを特徴とするインクジェットヘッド。
12. 請求項１０または１１記載のインクジェットヘッドにおいて、前記ベース部材は、磁性体を含有する材料からなる前記ブロック片を含むことを特徴とするインクジェットヘッド。
13. 請求項１乃至１２のいずれかに記載のインクジェットヘッドを搭載したことを特徴とするインクジェット記録装置。

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