JP5271070B2 - ヘッドチップ、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents
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Description
このような構成のヘッドチップを有するインクジェットヘッドには、上記したヘッドチップの駆動を制御する制御手段が備えられている。この制御手段は、ヘッドチップを駆動させるための駆動回路が形成された駆動回路基板と、駆動回路と駆動電極とを接続する信号線が形成されたフレキシブルプリント基板と、を備えている。このような制御手段を備えるインクジェットヘッドでは、駆動回路から信号線を介して駆動電極に駆動電圧を印加することで、側壁が変形してチャネル内の圧力が高められ、チャネル内のインクがノズル孔から吐出される。
また、上述したようにリード線を引き回して温度センサをヘッドチップに固定するため、例えばダンパ部材等の他の部材があることで、温度センサの設置位置に制約が生じる。したがって、温度センサをヘッドチップの近傍に設置することできない場合があり、この場合、ヘッドチップの温度が温度センサに伝達されにくくなり、温度検出精度が低下する問題が生じる。
さらに、揮発したインクがリード線に付着するとリード線が腐食される可能性があり、その場合、温度検出に異常をきたすおそれがある。
また、温度センサの引回し配線がチップ本体に形成されているので、リード線等を引き回すことなく、チップ本体の外周面に設置された温度センサが外部と電気的に接続される。
また、チップ本体に形成された引回し配線は、リード線等に比べて液体による腐食が生じにくい。
これにより、2本一対の引回し配線が同様なルートを通って延設されるので、これらの引回し配線を形成する作業が容易となる。
これにより、チップ本体の側部における引回し配線の配線スペースが狭い場合であっても、2本の引回し配線を形成することが可能である。
これにより、チップ本体の実装部にフレキシブルプリント基板等の接続部品を接合させることで、引回し配線が接続配線に電気的に接続され、これら引回し配線及び接続配線を介して温度センサが外部と電気的に接続される。
これにより、第一接続部を介して引回し配線と接続配線とが確実に電気的に接続される。
これにより、温度センサによってノズル孔近傍における液体温度が検出されるので、吐出直前の液体温度に応じてヘッドチップの駆動制御が行われる。
このように、駆動電極を形成する際に一緒に形成されるインク非充填電極を引回し配線の一部として利用することで、チップ本体の表面に形成する引回し配線の長さが短縮される。
これにより、第二接続部を介してプリント配線とインク非充填電極とが確実に電気的に接続される。
これにより、カバープレートの温度が温度センサで検出され、その検出値に基づいて液体温度が把握される。また、温度センサはカバープレートに設置されるので、温度センサの設置時にはんだ付け等によって高温処理が施されても、アクチュエータプレートに与える熱の影響は小さい。
これにより、実装部と温度センサとを結ぶ引回し配線が、アクチュエータプレートとカバープレートとの間を跨いで形成されることがなく、引回し配線が容易に形成される。また、溝部が形成されたアクチュエータプレートに温度センサが設置されるので、溝部内の液体温度が温度センサによって検出されやすくなる。
これにより、はんだ付け等に比べて低温で接続が行われるので、アクチュエータプレートが高温に晒されることがなく、アクチュエータプレートの熱による破損などが防止される。
また、温度センサの引回し配線がチップ本体に形成されており、リード線等を引き回す必要がないため、生産効率を向上させることができ、コストダウンを図ることができる。
さらに、チップ本体に形成された引回し配線は腐食しにくいため、温度検出に異常が生じにくくなる。
なお、本実施形態では、液体噴射装置の一例として、非導電性を有する非水性のインク(液体)Wを利用して記録を行うインクジェットプリンタ1を例に挙げて説明する。
まず、第1の実施の形態について、図1から図5に基いて説明する。
本実施形態のインクジェットプリンタ1は、図1に示すように、インクWを吐出する複数のインクジェットヘッド(液体噴射ヘッド)2と、記録紙(被記録媒体)Pを予め決められた矢印L1方向(搬送方向)に搬送する搬送手段3と、前記搬送方向に直交する矢印L2方向(走査方向)に複数のインクジェットヘッド2を往復移動させる移動手段4とを、備えている。
なお、本実施形態では、それぞれ異なる色(例えば、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエロー)のインクWを吐出する4つのインクジェットヘッド2を備えている場合を例にしている。なお、これら4つのインクジェットヘッド2は、同一構成とされている。
このキャリッジ6は、複数のインクジェットヘッド2を載置する平板状の基台6aと、該基台6aから垂直に立ち上げられた壁部6bと、で構成されており、上記操作方向に沿って配置されたガイドレール7によって往復移動可能に支持されている。また、キャリッジ6は、ガイドレール7に支持された状態で一対のプーリ8に巻回された搬送ベルト9に連結されている。一対のプーリ8のうち一方のプーリ8は、モータ10の出力軸に連結されており、モータ10からの回転駆動力を受けて回転するようになっている。これにより、キャリッジ6は、走査方向に向けて往復移動できるようになっている。
即ち、これら一対のガイドレール7、一対のプーリ8、搬送ベルト9及びモータ10は、上記移動手段4として機能する。
即ち、これら一対の搬入ローラ15及び一対の搬送ローラ16は、上記搬送手段3として機能する。
そして、駆動電極37は、駆動電圧が印加されたときに、側壁36を圧電厚み滑り効果により変形させることでチャネル35内の圧力を高め、充填されたインクWをチャネル35内から吐出させる働きをしている。
このように構成されているので、供給チューブ40を介して圧力緩衝器22bにインクWが供給されると、該インクWは圧力緩衝器22b内の貯留室に一旦貯留される。そして、圧力緩衝器22bは、貯留されたインクWのうち、所定量のインクWをインク連結管22c及び流路部材22aを介してヘッドチップ21のインク導入口31aに供給するようになっている。
即ち、流路部材22a、圧力緩衝器22b及びインク連結管22cは、上記供給手段22として機能する。
まず、カバープレート31に金属蒸着等によってプリント配線52を形成する。このとき、インク非充填溝55Aの側壁56Aに形成されたインク非充填電極57Aや接続電極59Aが引回し配線51の一部を構成するので、プリント配線52をアクチュエータプレート30の実装部30aまで延設させる必要がなく、プリント配線52の長さが短縮される。
また、支持キャップ32の凹部32bの開放端側(ノズルプレート33側の反対側)からその凹部32bの内側に熱伝導性を有する充填材60を充填する。このとき、凹部32bのノズルプレート33側の端部が閉塞されているので、充填材60の充填圧力が薄膜状のノズルプレート33に作用せず、充填材60の充填圧力によるノズルプレート33の変形が防止される。
以上により、ヘッドチップ21が完成する。
また、チップ本体34上に蒸着された引回し配線51は、リード線等に比べて、揮発したインクWによる腐食が生じにくい。
なお、初期状態として、4つのインクタンク41にはそれぞれ異なる色のインクWが十分に封入されているものとする。また、インクタンク41内のインクWが供給チューブ40を介して圧力緩衝器22bに供給された状態となっている。そのため、所定量のインクWが、インク連結管22c及び流路部材22aを介してヘッドチップ21のインク導入口31aに供給され、インク導入口31aからチャネル35内に充填された状態となっている。
そしてこの間に、各インクジェットヘッド2のヘッドチップ21より4色のインクWを記録紙Pに適宜吐出させることで、文字や画像等の記録を行うことができる。特に、シャトル方式であるので、記録紙Pの所望する範囲に対して正確に記録を行うことができる。
また、本実施形態では、非水性のインクWを使用しているので、上述した各動作を必要に応じて組み合わせて実行することにより、最適なインクWの吐出を実現することができる。
特に、本実施形態のノズル孔33aは、断面テーパ状であるので、インク滴を速い速度で真っ直ぐに直進性良く吐出することができる。よって、高画質に記録を行うことができる。
特に、上記した構成のヘッドチップ21では、温度センサ50がチップ本体34に設置されており、チップ本体34の温度が温度センサ50に伝達されやすいので、インクWの温度の検出精度を向上させることができ、インクWの温度に応じてヘッドチップ21を適正に駆動させることができる。
また、上記したヘッドチップ21では、温度センサ50が収容される支持キャップ32の凹部32bの内側に熱伝導性を有する充填材60が充填されているので、充填材60を介してカバープレート31の熱が温度センサ50に効率的に伝達され、チャネル35内のインクWの温度を正確に検出することができる。これにより、インクWの温度に応じてヘッドチップ21を適正に駆動させることができる。
特に、アクチュエータプレート30の実装部30aと駆動回路基板26との間にフレキシブルプリント基板27を介装させることで、引回し配線51及び接続配線29を介して温度センサ50が制御手段23と電気的に接続されるので、生産効率を向上させることができ、コストダウンを図ることができる。
さらに、チップ本体34に形成された引回し配線51はリード線等に比べて腐食しにくいため、温度検出に異常が生じにくくなる。
また、インク非充填溝55A内に充填された接続部53を介してプリント配線52とインク非充填電極57Aとが電気的に接続されているので、プリント配線52とインク非充填電極57Aとが確実に接続され、引回し配線51が電気的に切断されることを防止することができる。
また、引回し配線51の実装部30a側の端部とフレキシブルプリント基板27上の接続配線29とが、図示せぬ接続部を介して電気的に接続されているので、引回し配線51と接続配線29とが確実に接続され、引回し配線51が電気的に切断されることを防止することができる。
特に、温度センサ50と引回し配線51(ランド54)との接続箇所に銀ペーストを用いることで、アクチュエータプレート30に与える熱の影響はさらに小さくなるので、アクチュエータプレート30の破損を確実に防止することができる。
また、引回し配線51の分断箇所の接続部53、つまり、プリント配線51とインク非充填電極57との接続部53を銀ペーストで形成することで、アクチュエータプレート30に与える熱の影響が小さくなるので、アクチュエータプレート30の破損を防止することができる。
次に、第2の実施の形態について図6に基いて説明する。
なお、本実施の形態は、温度センサ50の設置位置、及び、引回し配線151の構成が第1の実施の形態と異なり、他の構成は第1の実施の形態の構成と同様である。したがって、本実施の形態においては、温度センサ50の設置位置、及び、引回し配線151についてのみ説明し、第1の実施の形態の構成と同様の構成については説明を省略する。
例えば、上記した各実施の形態では、液体噴射装置の一例として、インクジェットプリンタ1を例に挙げて説明したが、プリンタに限られるものではない。例えば、ファックスやオンデマンド印刷機等であっても構わない。
詳しく説明すると、図7に示すように、引回し配線251が、カバープレート31に蒸着されたプリント配線252と、アクチュエータプレート30の実装部30aに形成された接続電極259と、から構成されていてもよい。前記したプリント配線252は、カバープレート31の基端面31e(ノズルプレート33側の反対側の端面)からカバープレート31の表面31cの側端部を通ってノズルプレート33側に延びて、さらに表面31cの先端部を通ってカバープレート31におけるチャネル35の配列方向(矢印L1方向)の中央部分まで延在されている。接続電極259は、アクチュエータプレート30の実装部30aの側端部に形成されている。上記したプリント配線252と接続電極259とは、アクチュエータプレート30とカバープレート31との貼り合せ後に、カバープレート31の基端面31eに形成されたプリント配線252の端部と接続電極259との間に銀ペースト等の導電性ペーストからなる図示せぬ接続部を形成することで、電気的に接続される。これにより、図示せぬ接続部を介してプリント配線252と接続電極259とが確実に電気的に接続され、引回し配線251が電気的に切断されることが防止される。
また、図8に示すように、引回し配線351が、アクチュエータプレート30に蒸着されたプリント配線352によって形成されていてもよい。このプリント配線352(引回し配線351)は、アクチュエータプレート30の貼着面30bの側端部からアクチュエータプレート30の側面30eに延び、側面30eを通って表面30cまで延び、さらに表面30cの基端部(ノズルプレート33側の反対側の端部)をチャネル35の配列方向(矢印L1方向)の中央側に向かって延び、中央部分からノズルプレート33側に延びてアクチュエータプレート30の先端部まで延設されている。
また、ノズル孔33aの形状に関しても、円形に限定されるものではない。例えば、三角等の多角形状や、楕円形状や星型形状でも構わない。
なお、水性インクを用いる場合には、ヘッドチップは次にように構成すれば良い。
即ち、アクチュエータプレートには、インクが充填される吐出チャネルとして機能する吐出チャネルと、インクが充填されないダミーチャネルとして機能するダミーチャネルと、が配列方向に交互に形成される。そして、インク導入口の底面には、吐出チャネルに対向する位置にスリットを形成する。これにより、インク導入口からスリットを通って吐出チャネルにだけインクが充填される。そして、ノズルプレートには、吐出チャネルに対向する位置にノズル孔が形成される。
このようにヘッドチップ21を構成することで、水性のインクであっても、吐出チャネルに設けられた駆動電極と、ダミーチャネルに設けられた駆動電極とをインクを介して導通させることなく、電気的に切り離した状態で使い分けることができる。従って、水性のインクを利用して記録を行うことができる。
特に、導電性を有するインクであっても問題なく利用できるので、インクジェットプリンタの付加価値を高めることができる。なお、その他は同様の作用効果を奏することができる。
また、上記した実施の形態では、引回し配線51,151のランド54が銅箔にて形成されているが、本発明は、銅箔に限定されず、チップ本体34と温度センサ50間の熱結合(熱伝導)をとり、チップ本体34で発生した温度を取得することができれば、いかなる金属であってもよい。
なお、この形式において、インク非充填溝55を1つ空けてインク非充填溝55Aに接続部53を設けたのは、図4に示すように、最右のチャネル35を吐出溝として動作させるために、最右のチャネル35とインク非充填溝55との間に位置する側壁56が、最右チャネル35側へもインク非充填溝側へも自由に変形することができるようにするためである。すなわち、側壁56の図面右側に位置する溝に導電性ペーストが充填されると、側壁56の動作を妨げることなくインクWを噴射するため、上述の構成を採用している。
2 インクジェットヘッド(液体噴射ヘッド)
3 搬送手段
4 移動手段
21 ヘッドチップ
23 制御手段
27 フレキシブルプリント基板
29 接続配線
30 アクチュエータプレート
30a 実装部
30b 貼着面
31 カバープレート
31b 貼着面
33 ノズルプレート
33a ノズル孔
34 チップ本体
35 チャネル(溝部)
36 側壁
37 駆動電極
50 温度センサ
51,151,251,351 引回し配線
55A インク非充填溝
56A 側壁
57A インク非充填電極
P 記録紙(被記録媒体)
W インク(液体)
Claims (12)
- 一端側に向けて延設された複数の溝部が間隔をあけて並列に形成されていると共に他端部に外部との電気的な接続をとるための実装部が形成されたアクチュエータプレートと、
前記アクチュエータプレートに貼着されて前記溝部を覆うカバープレートと、前記アクチュエータプレートの一端面に貼着されていると共に前記複数の溝部にそれぞれ連通するノズル孔が複数形成されたノズルプレートと、を備えるチップ本体、
及び、前記溝部内に充填された液体の温度を検出する温度センサ、
を備え、
前記溝部の側壁に形成された駆動電極に対して前記温度センサの検出値に基づいて決定された大きさの駆動電圧を印圧することで前記側壁を変形させて前記溝部内の圧力を高め、
該溝部内の液体を前記ノズル孔から吐出させるヘッドチップにおいて、
前記温度センサは、前記チップ本体の外周面に設置されていると共に、前記チップ本体に形成されて前記実装部まで延設された引回し配線を介して外部に電気的に接続されているとともに、
前記アクチュエータプレートには、前記複数の溝部の並列方向のいずれか一方側又は両側に該複数の溝部と並列に配列されたインク非充填溝が形成されており、
該インク非充填溝の側壁に形成されたインク非充填電極によって前記引回し配線の一部が形成されていることを特徴とするヘッドチップ。 - 請求項1に記載のヘッドチップにおいて、
前記引回し配線は、2本平行に配線されていることを特徴とするヘッドチップ。 - 請求項1に記載のヘッドチップにおいて、
前記引回し配線は、前記チップ本体の溝部並列方向の両側にそれぞれ配線されていることを特徴とするヘッドチップ。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載のヘッドチップにおいて、
前記引回し配線は、前記実装部に接合されるフレキシブルプリント基板上に形成された接続配線に電気的に接続されていることを特徴とするヘッドチップ。 - 請求項4に記載のヘッドチップにおいて、
前記引回し配線と前記接続配線とは、前記チップ本体の外周面に配設された導電性ペーストからなる第一接続部を介して電気的に接続されていることを特徴とするヘッドチップ。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載されたヘッドチップにおいて、
前記温度センサは、前記溝部の長さ方向中央よりもノズルプレート側の位置に配設されていることを特徴とするヘッドチップ。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載のヘッドチップにおいて、
前記カバープレートに、前記引回し配線の一部を形成するプリント配線が形成されており、
該プリント配線と前記インク非充填電極とは、前記インク非充填溝に充填される導電性ペーストからなる第二接続部を介して電気的に接続されていることを特徴とするヘッドチップ。 - 請求項1から7のいずれか一項に記載のヘッドチップにおいて、
前記温度センサは、前記カバープレートの前記アクチュエータプレートに対する貼着面の反対側の面に設置されていることを特徴とするヘッドチップ。 - 請求項1から8のいずれか一項に記載のヘッドチップにおいて、
前記温度センサは、前記アクチュエータプレートの前記カバープレートに対する貼着面の反対側の面に設置されていることを特徴とするヘッドチップ。 - 請求項1から9のいずれか一項に記載のヘッドチップにおいて、
前記温度センサと前記引回し配線との接続箇所、及び、分断された前記引回し配線の接続箇所のうちの少なくとも一方は、銀ペーストを介して接続されていることを特徴とするヘッドチップ。 - 前記複数の溝部に前記液体を導入させるための導入口が形成された請求項1から10のいずれか一項に記載のヘッドチップと、
前記液体を前記導入口に供給する供給手段と、
前記温度センサの検出値に基づいて決定された大きさの駆動電圧を前記駆動電極に印加する制御手段と、
を備えることを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 被記録媒体を予め決められた搬送方向に搬送する搬送手段と、
該搬送手段によって搬送された被記録媒体の表面に対して前記ノズル孔が対向する向きに配置された請求項11に記載の液体噴射ヘッドと、
該液体噴射ヘッドを前記搬送方向に直交する方向に前記被記録媒体に沿って往復移動させる移動手段と、
を備えることを特徴とする液体噴射装置。
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