JP4276329B2

JP4276329B2 - インクジェットヘッド

Info

Publication number: JP4276329B2
Application number: JP12839299A
Authority: JP
Inventors: 英明堀尾; 洋介豊福
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-05-10
Filing date: 1999-05-10
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2019-05-10
Also published as: JP2000318149A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット式の記録装置に用いられるインクジェットヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、プリンタ、ワープロ、ファクシミリ等として、インクジェット式の記録装置がよく用いられている。インクジェット式記録装置に用いられるインクジェットヘッドは、複数のノズルからインク滴を吐出し、これらインク滴を紙等の記録媒体に着弾させることによって記録を行うものである。
【０００３】
一般に、インクジェットヘッドには、各ノズルに対応して設けられた複数の圧力室と、各圧力室内のインクに圧力を付与する複数のアクチュエータと、各圧力室にインクを補給するインクリザーバとが形成されている。
【０００４】
例えば、図１０に示すように、特開平５−３１８７３５号公報に開示されたインクジェットヘッドでは、複数のノズル105,105,…に対応するように複数の圧力室104,104,…が設けられ、これら圧力室104,104,…はインクリザーバ101に連通している。記録時には、図示しないアクチュエータが圧力室104内のインクに圧力を付与し、圧力室104内のインクがノズル105から吐出される。インクが吐出された圧力室104には、インクリザーバ101からインクが補給される。一方、インクリザーバ101は、インクが不足しないように、インク供給路102を介してインクタンク（図示せず）と連通しており、当該インク供給路102を通じてインクが供給されるように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、記録装置の高解像度化等に伴ってインクジェットヘッドの高密度化及び印字速度の高速化が進んでいる。その結果、従来よりも、圧力室104の個数は増加し、アクチュエータの駆動周期は短くなってきている。そのため、インクリザーバ101から圧力室104,104,…へは、より多くのインクを補給しなければならなくなっている。
【０００６】
しかし、従来のインクジェットヘッドでは、インクリザーバ101にインク供給路102が１つしか設けられておらず、インクリザーバ101から圧力室104,104,…に多量のインクを補給する必要があるにもかかわらず、インクタンクからインクリザーバ101にインクが供給されにくかった。そのため、ヘッドが高密度化され、加えて印字速度が高速化されると、圧力室104,104,…に十分な量のインクが補給されず、圧力室104,104,…からのインクの吐出が不安定になるおそれがあった。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、インクリザーバに十分な量のインクを供給し得るコンパクトな構成を採用することにより、ヘッドの高密度化及び高速化を両立するインクジェット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】
上記目的を達成するために、本発明は、インクリザーバにその両端部からインクを供給するように、インク供給路が二股形状に形成され、そのインク供給路を形成するインク供給路形成部材が、アクチュエータの配列方向と直交する方向に延びるフレキシブルプリント基板を跨ぐように配設されているとともに、ヘッド本体部及びインク供給路形成部材が、アクチュエータの配列方向と直交する方向に複数組配設され、少なくとも一のヘッド本体部に設けられたインク供給路形成部材が、他のヘッド本体部に設けられたフレキシブルプリント基板を跨いでいる構成とした。
【０００９】
具体的には、本発明に係るインクジェットヘッドは、表面に複数のノズルが形成され、内部に各ノズルに連通する複数の圧力室と該各圧力室に連通するインクリザーバとが形成され、裏面に各圧力室の一部を区画する振動板と該振動板に固定された圧電素子とを有する複数のアクチュエータが設けられたヘッド本体部と、上記ヘッド本体部の裏側に上記アクチュエータを跨ぐように配設され、インクタンクのインクを上記インクリザーバに複数箇所から供給するインク供給路を形成するインク供給路形成部材とを備え、上記アクチュエータは、所定の一方向に配列され、上記インクリザーバは、上記一方向に延びるように形成され、上記インク供給路は、上記インクタンクのインクを上記インクリザーバの上記一方向の両端部から供給するように形成されていて、インクタンク側に開口する１つの流入口と、ヘッド本体部側に開口する２つの流出口とが設けられた二股形状に形成され、上記アクチュエータに駆動信号を供給する駆動回路と、上記アクチュエータの裏側に該アクチュエータの配列方向と直交する方向に延びるように設けられ、該アクチュエータと上記駆動回路とを接続するフレキシブルプリント基板とを更に備え、上記インク供給路形成部材は、上記フレキシブルプリント基板を跨ぐように配設されており、上記ヘッド本体部及び上記インク供給路形成部材は、上記アクチュエータの配列方向と直交する方向に複数組配設され、上記各ヘッド本体部のアクチュエータの裏側には、アクチュエータの配列方向と直交する方向に延びる上記フレキシブルプリント基板がそれぞれ設けられ、少なくとも一のヘッド本体部に設けられたインク供給路形成部材は、他のヘッド本体部に設けられたフレキシブルプリント基板を跨いでいる構成としたものである。
【００１０】
インク供給路を形成するインク供給路形成部材を設ける位置によっては、ヘッドが高密度化しているにもかかわらず、ヘッド全体が大型化するおそれがある。つまり、インク供給路形成部材に何らの工夫も施さず、例えばインク供給路を単にヘッド本体部の側方に複数並べたような場合には、ヘッドのコンパクトさが損なわれることも考えられる。しかし、上記事項によれば、インク供給路形成部材はヘッド本体部の裏側においてアクチュエータを跨ぐように配設されているので、ヘッド本体部の側方にインク供給路形成部材を設けるためのスペースが必要でなく、ヘッド全体が小型化される。従って、コンパクトな構成でインクを十分に供給することができ、ヘッドの高密度化及び記録速度の高速化の両立が図られる。
【００１１】
また、アクチュエータは、所定の一方向に配列され、インクリザーバは、上記一方向に延びるように形成され、インク供給路は、インクタンクのインクを上記インクリザーバの上記一方向の両端部から供給するように形成されているので、インクタンクのインクはインクリザーバの長手方向の両端部から供給されるので、インク供給路を単に２つ並べた場合にくらべて、インクは効率よく供給されることになる。
【００１２】
さらに、インク供給路は、インクタンク側に開口する１つの流入口と、ヘッド本体部側に開口する２つの流出口とが設けられた二股形状に形成されているので、インクタンクとインク供給路とがインクタンク側に開口する１つの流入口を介して連続しているので、インク供給路への流入に際して、インクの流体抵抗は小さい。また、インク供給路は二股形状に形成されているので、インク供給路の流通に際してインクは円滑に分流され、その流体抵抗は小さい。従って、インクは高速かつ安定して供給されることになる。
【００１３】
さらにまた、上記インクジェットヘッドは、アクチュエータに駆動信号を供給する駆動回路と、上記アクチュエータの裏側に該アクチュエータの配列方向と直交する方向に延びるように設けられ、該アクチュエータと上記駆動回路とを接続するフレキシブルプリント基板とを備え、インク供給路形成部材は、上記フレキシブルプリント基板を跨ぐように配設されているので、フレキシブルプリント基板は、ヘッド本体部とインク供給路形成部材との間の隙間に配設されることになり、アクチュエータと駆動回路とを接続する接続部材を配置するためのスペースを新たに設ける必要がなくなる。従って、ヘッド全体の小型化が促進される。
【００１４】
加えて、ヘッド本体部及びインク供給路形成部材は、アクチュエータの配列方向と直交する方向に複数組配設され、各ヘッド本体部のアクチュエータの裏側には、アクチュエータの配列方向と直交する方向に延びるフレキシブルプリント基板がそれぞれ設けられ、少なくとも一のヘッド本体部に設けられたインク供給路形成部材は、他のヘッド本体部に設けられたフレキシブルプリント基板を跨いでいるので、少なくとも一のヘッド本体部に設けられたインク供給路形成部材が他のヘッド本体部に設けられたフレキシブルプリント基板を跨いでいるので、複数のフレキシブルプリント基板を重ね合わせて配設することができ、ヘッド全体の小型化が促進される。
【００１５】
上記インクジェットヘッドにおいては、すべてのフレキシブルプリント基板は、同一の方向に引き出されていてもよい。
【００１６】
上記事項により、すべてのフレキシブルプリント基板を互いに重なった状態で駆動回路に導くことができ、フレキシブルプリント基板と駆動回路との接続が容易になる。また、フレキシブルプリント基板はヘッド本体部に対し一方向にのみ引き出されるので、ヘッド全体の小型化が促進される。
【００１７】
また、各ヘッド本体部の表側を覆う共通ノズル板を備えていてもよい。
【００１８】
上記事項により、個々のヘッド本体部を共通ノズル板に対して位置合わせするだけで各ヘッド本体部同士の位置合わせが自動的に行われるので、ヘッド本体部ごとに別々にノズル板を設ける場合に必要なヘッド本体部同士の位置合わせ作業が不要となる。従って、製造工程が簡単化されるとともに、複数色のインクを用いる場合には、インク滴の着弾位置のずれに起因する色ずれが発生しにくくなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態に係るインクジェットヘッド1は、インクジェットプリンタ6に組み込まれ、吐出したインク滴を紙等の記録媒体4に着弾させて記録を行うものである。インクジェットヘッド1は、キャリッジ軸3に沿って往復移動するキャリッジ2に搭載され、キャリッジ2と共に主走査方向Ｘに往復移動を行う。ローラ5は、キャリッジ2が主走査方向Ｘに一走査分移動するごとに、記録媒体4を副走査方向Ｙに搬送するように構成されている。
【００２１】
図２及び図３に示すように、本インクジェットヘッド1は、主走査方向Ｘに沿って順に配列されたブラックヘッド11、イエローヘッド12、マゼンダヘッド13、及びシアンヘッド14の合計４色のヘッドを備え、各ヘッド11〜14からそれぞれの色のインクを吐出するように構成されている。各ヘッド11〜14は、インクを吐出するヘッド本体部21と、インクタンク51〜54（図５参照）からヘッド本体部21にインクを供給するインク供給路24を形成するインク供給路形成部材22とを備えている。ヘッド11〜14の表面（図２の下面）には、４つのヘッド11〜14に共通する一枚の共通ノズル板23が固着されている。
【００２２】
各ヘッド11〜14の構成は同様であるので、ここではブラックヘッド11の構成のみを説明することとする。まず、図４を参照しながら、ヘッド本体部21の構成を説明する。
【００２３】
ヘッド本体部21は、表側（図４の下側）から裏側（図４の上側）に向かって順に、共通ノズル板23と、インクリザーバ31、複数の圧力室用凹部36及び複数のインク吐出通路34が形成された区画ブロック25と、各圧力室用凹部36を覆う振動板26と、振動板26にたわみ変形を行わせる圧電素子27と、個別電極28とが積層されて構成されている。なお、振動板26はクロムにより形成され、圧電素子27の共通電極としても機能する。圧電素子27及び個別電極28の側方には、隣り合う個別電極28同士の短絡を防止するための絶縁層29が形成されている。
【００２４】
圧力室33は、主走査方向Ｘに細長い略直方体形状の空間によって形成され、その内部にはブラックインクが充填されている。図２に示すように、圧力室33は、副走査方向Ｙに沿って所定間隔ごとに一列に配設されている。一方、インクリザーバ31は、副走査方向Ｙに細長い略直方体形状の空間からなり、その内部にはブラックインクが充填されている。インクリザーバ31は、圧力室33,33,…にインクを補給するためのものであり、その内容積は各圧力室33の内容積よりも大きい。図４に示すように、インクリザーバ31と各圧力室33とは、圧力室33の一方の端部に形成されたインク補給口32を通じてつながっている。圧力室33の他方の端部には、表裏方向（図４の上下方向）に圧力室33とノズル35とをつなぐインク吐出通路34が形成されている。
【００２５】
圧電素子27はＰＺＴ薄膜によって形成されている。圧電素子27は、電圧が印加されることによって図示のＸ方向に歪み、その結果、この圧電素子27に固定された振動板26は、Ｚ方向にたわみ変形を行う。そして、このように振動板26がたわみ変形を行うことにより、圧力室33内のインクに圧力が付与され、ノズル35からインクが吐出されることになる。振動板26、圧電素子27及び個別電極28は、圧力室33のインクを吐出させるアクチュエータ30を形成している。なお、図２に示すように、アクチュエータ30は各圧力室33ごとに設けられ、圧力室33と同様に、副走査方向Ｙに沿って配列されている。
【００２６】
このように、ヘッド本体部21の表面には複数のノズル35,35,…が形成され、その内部には複数の圧力室33,33,…及びインクリザーバ31が形成され、その裏面には複数のアクチュエータ30,30,…が設けられている。
【００２７】
図２に示すように、ヘッド本体部21の副走査方向Ｙの両端部には、裏側に向かって開いた開口39,39が形成されている。つまり、ヘッド本体部21の裏面におけるアクチュエータ30,30,…の両側には、開口39,39が形成されている。言い換えると、２つの開口39,39の間に、アクチュエータ30,30,…が配列されている。
【００２８】
ヘッド本体部21の裏側には、インク供給路形成部材22が配設されている。インク供給路形成部材22は、薄膜が多層に積層されて成り、全体として副走査方向Ｙに細長いほぼ二股形状に形成されている。インク供給路形成部材22の表側の両端部には、表側に開口する流出口40,40が形成されている。これら流出口40,40は、ヘッド本体部21の開口39,39と連続している。２つの流出口40,40の間の部分は、裏側に窪んだ凹部43になっている。その結果、インク供給路形成部材22は、凹部43がアクチュエータ30,30,…と対向するように、ヘッド本体部21のアクチュエータ30,30,…を跨いでいる。
【００２９】
一方、インク供給路形成部材22の裏側の中央部は裏側に突出しており、その先端部には、裏側に開口する流入口41が形成されている。この流入口41は、インクタンク51（図２では図示せず）のインクをインク供給路24に導くものである。なお、流入口41にはフィルタ42が設けられている。
【００３０】
このように、インク供給路形成部材22によって、インクリザーバ31に複数箇所からインクを供給するインク供給路24が形成されている。具体的には、インクタンク51側に開口する１つの流入口41と、ヘッド本体部21側に開口する２つの流出口40,40とを有する二股形状のインク供給路24が形成されている。インク供給路形成部材22は、インク供給路24の幅（主走査方向Ｘの長さ）がアクチュエータ30,30,…の長手方向長さ（主走査方向Ｘの長さ）よりも短くなるように形成されている。
【００３１】
図５に示すように、インクタンク51のインクが流入口41を通じてインク供給路24に直進して導かれるように、インクタンク51はインク供給路形成部材22の裏側に設けられている。インクタンク51〜54は各ヘッド11〜14毎に設けられ、それぞれの色のインクが充填されている。各インクタンク51〜54は、ヘッド11〜14と同様に主走査方向Ｘに沿って配列されている。各インクタンク51〜54の幅（主走査方向Ｘの長さ）はインク供給路形成部材22の幅とほぼ等しく、いずれのインクタンク51〜54からも、インクは主走査方向Ｘに蛇行することなく直進するように供給される。
【００３２】
図３に示すように、各ヘッド11〜14のアクチュエータ30,30,…には、各ヘッド11〜14毎にフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）61〜64（図２では図示せず）が接続されている。これらフレキシブルプリント基板61〜64は、各ヘッド11〜14のアクチュエータ30,30,…と、これらアクチュエータ30,30,…に駆動信号を供給する駆動回路（図示せず）とを接続する信号伝達手段である。フレキシブルプリント基板61〜64は、各ヘッド11〜14のヘッド本体部21とインク供給路形成部材22の凹部43との隙間に、主走査方向Ｘに延びるように配設されている。ブラックヘッド11及びイエローヘッド12用のフレキシブルプリント基板61,62は、互いに重なった状態で同方向に引き出され、マゼンダヘッド13及びシアンヘッド14用のフレキシブルプリント基板63,64は、互いに重なった状態でフレキシブルプリント基板61,62と反対側の方向に引き出されている。
【００３３】
以上のように、本インクジェットヘッド1によれば、インク供給路24に２つの流出口40,40を設け、インクリザーバ31に２カ所からインクを供給することとしたので、インクの供給速度を増加させることができる。従って、印字速度が高速化しても圧力室33,33,…に十分な量のインクを補給することができる。
【００３４】
特に、インクリザーバ31を圧力室33の配列方向に細長く形成し、インクリザーバ31の両端部からインクを補給することとしたので、各圧力室33にインクを効率よく補給することができる。
【００３５】
インク供給路24をアクチュエータ30,30,…を跨ぐように配設したので、インク供給路形成部材22をアクチュエータ30,30,…の裏側に設けることができ、ヘッドの面積（ＸＹ面の面積）を小さくすることができる。従って、ヘッドを小型化・高密度化することができる。
【００３６】
駆動回路とアクチュエータ30,30,…とをフレキシブルプリント基板で接続し、このフレキシブルプリント基板をインク供給路形成部材22とヘッド本体部21との間から引き出すようにしたので、ヘッドを更に小型化することができる。
【００３７】
インク供給路24の幅がアクチュエータ30,30,…の長手方向長さよりも短いため、複数のヘッド11〜14を配列する際に、ヘッド本体部21,21,…と同様の間隔でインク供給路形成部材22,22,…を配列することができる。従って、複数のヘッドをコンパクトに配設することができる。
【００３８】
加えて、複数のヘッドをコンパクトに配列するためにインク供給路24を配列方向に蛇行させる必要がないので、インク供給に際してのインクの流体抵抗が少ない。すなわち、インク供給路の幅がアクチュエータの長手方向長さよりも長い場合には、図６（ａ）に示すように、インク供給路24aからインクリザーバ31に向かう流路55は、ヘッドの配列方向（この場合、主走査方向Ｘ）に蛇行することになる。ところが、本インクジェットヘッド1によれば、図６（ｂ）に示すように、インク供給路24のインクはインクリザーバ31に対し配列方向に蛇行することなく流入するので、流体抵抗は小さくなる。従って、各圧力室33に効率よくインクを補給することができる。
【００３９】
複数のヘッド11〜14に共通する共通ノズル板23を設けたので、各ヘッド11〜14を共通ノズル板23に対して位置合わせするだけで、ヘッド11〜14の相対的な位置関係は自動的に調整されることになる。従って、ヘッド11〜14同士の位置合わせが不要となり、ヘッド11〜14の位置ずれに基づく色ずれを容易に防止することができる。
【００４０】
なお、図７に示すように、インク供給路形成部材22を二股形状の管状部材22Aで形成してもよい。このような管状部材22Aによっても、上記実施形態と同様のインク供給路24を形成することができる。
【００４１】
また、図８に示すように、フレキシブルプリント基板61〜64を一方向に引き出すようにしてもよい。このように、フレキシブルプリント基板61〜64を一方向に引き出すことにより、全フレキシブルプリント基板61〜64を互いに重なった状態で一体的に取り扱うことができ、駆動回路との接続が容易になる。
【００４２】
ここで、本発明とは異なる参考形態を説明しておくと、図９に示すように、駆動回路38をフェースダウンボンディング等によりアクチュエータ30,30,…の裏側に設けてもよい。つまり、駆動回路38をインク供給路形成部材22とヘッド本体部21との間に設けてもよい。これにより、駆動回路38とアクチュエータ30,30,…との間の信号伝達手段が不要となる。また、インク供給路形成部材22とヘッド本体部21との隙間を有効活用することができ、ヘッドを更に小型化することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明によれば、インク供給路を形成するインク供給路形成部材を、アクチュエータを跨ぐように配設することとしたので、ヘッド全体を小型化することができる。従って、ヘッドの高密度化及び記録速度の高速化の両立を図ることができる。また、インク供給路を、インクリザーバの両端部からインクを供給するように形成することにより、インクリザーバにインクを効率よく供給することができる。さらに、インク供給路を、インクタンク側に開口する１つの流入口と、ヘッド本体部側に開口する２つの流出口とが設けられた二股形状に形成することにより、インクの流体抵抗を低減することができ、インクを効率よく供給することができる。さらにまた、インク供給路形成部材を、アクチュエータと駆動回路とを接続するフレキシブルプリント基板を跨ぐように配設することにより、ヘッド全体を更に小型化することができる。加えて、少なくとも一のヘッド本体部に設けられたインク供給路形成部材を、他のヘッド本体部に設けられたフレキシブルプリント基板を跨ぐように配設することにより、複数のフレキシブルプリント基板を重ねて配設することができ、ヘッド全体を更に小型化することができる。
【００４４】
請求項２の発明によれば、すべてのフレキシブルプリント基板を同一方向に引き出すことにより、すべてのフレキシブルプリント基板を互いに重なった状態で駆動回路に導くことができ、フレキシブルプリント基板と駆動回路とを容易に接続することができる。
【００４５】
請求項３の発明によれば、各ヘッド本体部の表側を覆う共通ノズル板を設けることにより、ヘッド本体部同士の位置合わせを不要とすることができ、また、インク滴の着弾位置ずれに起因する色ずれの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図である。
【図２】インクジェットヘッドの一部切り欠き部分を含む斜視図である。
【図３】インクジェットヘッドの平面図である。
【図４】ヘッド本体部の断面図である。
【図５】インクジェットヘッド及びインクタンクの斜視図である。
【図６】インク供給路からインクリザーバに向かうインクの流動様式を示す模式図であり、（ａ）は従来のインクジェットヘッドを示し、（ｂ）は実施形態に係るインクジェットヘッドを示す。
【図７】別の実施形態に係るインクジェットヘッドの斜視図である。
【図８】更に別の実施形態に係るインクジェットヘッドの斜視図である。
【図９】参考形態に係るインクジェットヘッドの一部切り欠き部分を含む斜視図である。
【図１０】従来のインクジェットヘッドの平面図である。
【符号の説明】
1 インクジェットヘッド
11,12,13,14 ヘッド
21 ヘッド本体部
22 インク供給路形成部材
23 共通ノズル板
24 インク供給路
30 アクチュエータ
31 インクリザーバ
33 圧力室
40 流出口
41 流入口
51,52,53,54 インクタンク
61,62,63,64 フレキシブルプリント基板

Claims

表面に複数のノズルが形成され、内部に各ノズルに連通する複数の圧力室と該各圧力室に連通するインクリザーバとが形成され、裏面に各圧力室の一部を区画する振動板と該振動板に固定された圧電素子とを有する複数のアクチュエータが設けられたヘッド本体部と、
上記ヘッド本体部の裏側に上記アクチュエータを跨ぐように配設され、インクタンクのインクを上記インクリザーバに複数箇所から供給するインク供給路を形成するインク供給路形成部材と
を備え、
上記アクチュエータは、所定の一方向に配列され、
上記インクリザーバは、上記一方向に延びるように形成され、
上記インク供給路は、上記インクタンクのインクを上記インクリザーバの上記一方向の両端部から供給するように形成されていて、インクタンク側に開口する１つの流入口と、ヘッド本体部側に開口する２つの流出口とが設けられた二股形状に形成され、
上記アクチュエータに駆動信号を供給する駆動回路と、
上記アクチュエータの裏側に該アクチュエータの配列方向と直交する方向に延びるように設けられ、該アクチュエータと上記駆動回路とを接続するフレキシブルプリント基板とを更に備え、
上記インク供給路形成部材は、上記フレキシブルプリント基板を跨ぐように配設されており、
上記ヘッド本体部及び上記インク供給路形成部材は、上記アクチュエータの配列方向と直交する方向に複数組配設され、
上記各ヘッド本体部のアクチュエータの裏側には、アクチュエータの配列方向と直交する方向に延びる上記フレキシブルプリント基板がそれぞれ設けられ、
少なくとも一のヘッド本体部に設けられたインク供給路形成部材は、他のヘッド本体部に設けられたフレキシブルプリント基板を跨いでいるインクジェットヘッド。
すべてのフレキシブルプリント基板が、同一の方向に引き出されている請求項１に記載のインクジェットヘッド。
各ヘッド本体部の表側を覆う共通ノズル板を備えている請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。