JPH07156392A - インクジェット記録装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンパクトで高集積化されたインクジェット
ヘッドを簡単な構成、簡単な製造方法で安価に提供す
る。 【構成】 表面側ヘッド２０は、基板１の表面に形成さ
れた電極に導電ペースト３により導通されたＰＺＴ２と
フレーム５からなるアクチュエータユニット１４と、振
動板６，ノズル流路板７，カバー１２からなる液室部１
５により構成されており、インク供給口１３から供給さ
れるインクは、共通液室１１，圧力室９を通ってノズル
８から噴射される。基板１の裏側（下側）にも表面側ヘ
ッド２０と同様な構造の裏面側ヘッド４０が配設されて
おり、１枚の基板に２個のヘッド２０，４０を取り付け
ることによりコンパクト化を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録装
置およびその製造方法、より詳細には、インクを吐出し
て記録を行なうためのインクジェット記録装置における
インクジェット記録ヘッドの構造およびその製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】プリンタやファクシミリ等の記録装置
は、一般に、用紙に沿って移動するキャリッジと、その
キャリッジに搭載され、印字データ信号に基づいて駆動
される複数の圧電素子やノズル等のドット形成素子が設
けられた記録ヘッドから構成されている。近年、上記の
記録装置に対して、印字の際の画像品質に対する要求、
特にフルカラーや中間調表現等のカラー印写の要求があ
る一方、記録装置のコンパクト化も要求されている。

【０００３】上記の記録装置でカラー印写を行なう場合
は、複数の色のための記録ヘッドが必要となり、特に中
間調表現をする場合は、同色でも濃度が異なるインクを
必要とするため、更に記録ヘッド数の増加が必要とな
る。また、印字の際に、より鮮明な画像を実現するため
には、高精度なノズル配列のみならずドットの高密度化
等が必要となり、この対応にも記録ヘッド数の増加が必
要となる。一方、記録装置のコンパクト化を図るために
は、キャリッジ、ひいては、キャリッジに搭載されてい
る記録ヘッドのサイズを小さくする必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】記録ヘッドはキャリッ
ジ上に搭載されているため、上述のような印字の際の画
像品質の要求に対して、単に記録ヘッドの数を増したの
では、キャリッジの大型化を招くこととなり、記録装置
全体のサイズがますます大型化することになる。他方、
記録装置をコンパクトなサイズにするためには、キャリ
ッジ、すなわち、記録ヘッドのサイズを小さくする必要
がある。従って、上述のような印字の際の画像品質の要
求に応えつつ記録装置のコンパクト化を図るために、コ
ンパクトな記録ヘッドの実現が課題となっていた。

【０００５】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなさ
れたもので、コンパクトで高集積化されたインクジェッ
トヘッド（記録ヘッド）を簡単な構成、簡単な製造方法
で安価に提供することを目的になされたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、（１）インクを吐出するインク吐出部を
一側面に有する記録ヘッド部と、該記録ヘッド部と一体
的に構成され、該記録ヘッド部を固設するための基板部
材とを有するインクジェット記録装置において、前記基
板部材の表，裏両面に前記記録ヘッド部を有すること、
更には、（２）前記（１）において、前記各記録ヘッド
部の形状が同一であること、更には、（３）前記（１）
又は前記（２）において、前記両記録ヘッド部のノズル
が千鳥配列となるように前記両記録ヘッド部が位置決め
されて前記基板部材に固設されていること、更には、
（４）前記（１）乃至前記（３）において、前記両記録
ヘッド部の各ノズルを設けた単一のノズルプレートが前
記両記録ヘッド部のインク吐出側側面に固着されている
こと、更には、（５）前記（１）乃至前記（４）におい
て、前記各記録ヘッド部がそれぞれ異なったインクを吐
出すること、更には、（６）インクを吐出するインク吐
出部を一側面に有する記録ヘッド部と、該記録ヘッド部
と一体的に構成され、該記録ヘッド部を固設するための
基板部材とを有し、該基板部材の表，裏両面に前記記録
ヘッド部を有するインクジェット記録装置の製造方法に
おいて、前記各記録ヘッド部を製作した後、該記録ヘッ
ド部を前記基板部材に一体化するように固設すること、
或いは、（７）基板部材と、該基板部材上に接合した圧
電素子を有するインクジェット記録装置の製造方法にお
いて、前記圧電素子が複数の個々の圧電素子に分断され
る前に、該圧電素子の少なくとも個別電極側が前記基板
部材上に施された個別電極パターンと導電処理されてい
ること、或いは、（８）基板部材と、該基板部材上に接
合した圧電素子とを有するインクジェット記録装置にお
いて、前記基板部材は該圧電素子の共通電極に対応した
端部に共通電極パターンが施された面取り部を有し、前
記圧電素子が該面取り部より浅い溝で複数の個々の圧電
素子に分断されていることを特徴としたものである。

【０００７】

【作用】コンパクトで高集積化されたインクジェットヘ
ッド（記録ヘッド）を簡単な構成、簡単な製造方法で安
価に提供する。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明によるインクジェット記録装
置の一実施例を説明するための構成図、図２は、図１の
Ａ−Ａ矢視図、図３は、図１の表面側ヘッドの分解図、
図４は、図１の液室部（液室ユニット）の分解図、図５
は、図１のＰＺＴ（圧電素子）と液室部の位置関係を説
明するための模式図、図６は、図１のＰＺＴを説明する
ための図で、図中、１は基板、２はＰＺＴ、３は導電ペ
ースト、４は溝、５はフレーム、６は振動板、７はノズ
ル流路板、８はノズル、９は圧力室、１０は流体抵抗、
１１は共通液室、１２はカバー、１３インク供給口、１
４はアクチュエータユニット、１５は液室部、２０は表
面側ヘッド、４０は裏面側ヘッドである。

【０００９】図１に示すように、インクジェット記録ヘ
ッド（記録ヘッド）は、セラミック、ステンレス等の材
料で形成されている基板１とその両側（図１では上下
面）に配設された各ヘッド２０，４０で構成されてい
る。図１に示す例は、表面側（上側）ヘッド２０と裏面
側（下側）ヘッド４０の内部構造が共に同じであるた
め、裏面側ヘッド４０は外形線のみで現わし、内部の詳
細は省略してある。

【００１０】まず、表面側ヘッド２０の構成およびその
製造過程について説明する。図３に示すように、基板１
の表面にはホット電極（個別電極）１ａと、グランド電
極（共通電極）１ｂのパターンが設けられている。この
電極パターン１ａ，１ｂは導電性金属等によるメッキ、
若しくは厚膜印刷等によって形成されている。その基板
１上の所定位置に積層タイプのＰＺＴ２が接着剤によっ
て接着，固定する。この時、図６に示すように、ＰＺＴ
２は複数のチャンネル分が１枚につながった形状であ
る。ＰＺＴ２の内部には内装電極２ａが積層され、両側
面には外部電極２ｂが設けられており、例えば、奇数番
目の内装電極２ａは左側面の外部電極２ｂに、偶数番目
の内装電極２ａは右側面の外部電極２ｂにと、内装電極
２ａから両側面の外部電極２ｂへ電気的に接続されてい
る。

【００１１】基板１上の所定位置にＰＺＴ２を接着した
後、ＰＺＴ２の外部電極２ｂと基板１のグランド電極パ
ターン１ｂとを導通するため、図１に示すように、導電
ペースト３等を塗布する。

【００１２】次に、ＰＺＴ２を各チャンネルごとに分割
するため、溝４の加工を行なう。溝加工は、ダイシング
ソー、ワイヤソー等による加工法にて行なわれが、ＰＺ
Ｔ２を分断し、更にその下の基板１の表面に形成された
電極パターン１ａ，１ｂを分断する深さまで刃を入れる
ことが望ましい。基板１の表面に形成されていたホット
電極パターン１ａが各チャンネルごとに分割されていな
くても、この溝加工により各チャンネルごとに分割され
ることになるからである。

【００１３】図３に示す例は、ホット電極パターン１ａ
が各チャンネルごとに分割された状態で形成されたもの
であり、従って、ホット電極１ａの中央付近（４ａ）ま
で溝加工がなされている。この場合、加工の際に、分割
されたホット電極１ａの位置と溝加工の位置との位置合
わせ精度が問題となる。一方、ホット電極１ａが分割パ
ターンではなく、連続している場合には、ホット電極１
ａを越えたところ（４ｂ）まで溝加工を行なえば良い。
どちらを選ぶかは必要精度と加工工数を比較して有利に
なる方を採用すれば良い。

【００１４】このようにして、ＰＺＴ２およびホット電
極１ａは分割され、分割された一つが後で説明する噴射
ノズル８の一チャンネルに対応することになる。グラン
ド電極パターン１ｂも上記溝加工時に分割される。しか
しながら、グランド電極１ｂは全チャンネル共通で配線
されるため、全チャンネルが連通している必要があり、
図３に示すように、基板１の端面にはグランド電極の回
り込み部１ｃが形成されている。

【００１５】次に、上述のようにして組て立てられた基
板１の上に樹脂またはセラミックからなるフレーム５が
接着される。フレーム５のＰＺＴ２に対応する部分は、
窓のような切欠き部５ａがあり、その部分にＰＺＴ２が
顔を出すことになる。この時、フレーム５上面とＰＺＴ
２上面とは、ほぼ同一の高さとなっている。以上の工程
により、組み上がったものをアクチュエータユニット１
４と呼ぶ。

【００１６】次に、液室ユニット１５について説明す
る。振動板６は金属箔または樹脂フィルム等で形成され
るが、Ｎｉ電鋳等により、ＰＺＴ２の変位を効率よく伝
達するような形状に成形された金属箔が好適である。図
５に示すように、振動板６の断面は薄肉部６ａと厚肉部
６ｂ，６ｅとからなり、ＰＺＴ２の変位を圧力室９に効
率よく伝えるとともに、ほかのチャンネルへ影響を与え
ないような形状に工夫されている。

【００１７】振動板６には、ドライフィルムで形成され
た２層のノズル流路板７ｂ，７ｃがドライフィルム自身
の接着力によって接着されている。このドライフィルム
は、周知の通り、フォトリソ工程により図３，図４に示
すような形状に成形され、ノズル流路板７ｂ，７ｃの接
着により、ノズル８、圧力室９、流体抵抗１０、共通液
室１１の各部分が形成される。

【００１８】一方、ガラスまたは樹脂で作られるカバー
１２にもドライフィルムによるノズル流路板７ａが接着
されている。ノズル流路板７ａはインク供給口の穴１３
ａを除きフラットな板状であり、ノズル流路板７ｂ，７
ｃとあわせてノズル口８を構成する。ノズル流路板７ａ
が必要な理由は、ノズル口８を構成する複数の材料の種
類が異なると、材料の違いによりインクと材料との濡れ
性が異なることになり、インク滴噴射の際の噴射方向に
影響を及ぼすからであり、インクとノズル口８を構成す
る材料との相互作用で問題がなければノズル流路板７ａ
を省略しても良い。上述のようにして形作られた振動板
部１５ｂとカバー部１５ａをドライフィルム同士（７
ａ，７ｂ）の接着力で接着して液室ユニット１５ができ
る。

【００１９】最後に、アクチュエータユニット１４の上
面（フレーム５の上面とＰＺＴ２の上面）にスクリーン
印刷、または、たこ印刷等の方法により接着剤を塗布
し、液室ユニット１５を高精度に位置合わせをして加圧
接着する。この時、図５に示すように、振動板６の変位
部分６ｃはＰＺＴ２と接着し、振動板６のフラット部分
６ｄはフレーム５と接着する。インク供給口１３は接着
剤でカバー１２に接着する。

【００２０】上述のような製造方法により、表面側ヘッ
ド２０が完成する。裏面側ヘッド４０についても、表面
側ヘッド２０と同様な方法で表面側ヘッド２０の反対面
に組み立てられる。この時、各ヘッド２０，４０の各イ
ンク供給口１３には、それぞれ異なったインク、例え
ば、異なった色、あるいは、異なった濃度のインクの供
給が可能なようになっている（図示せず）。

【００２１】図７は、本発明によるインクジェット記録
装置の他の実施例を説明するための図で、１９は表面側
ヘッドのユニット基板、３９は裏面側ヘッドのユニット
基板、その他、図１〜図６と同じ作用をする部分には、
図１〜図６と同じ符号を付してある。表面側ヘッドユニ
ット２０′と裏面側ヘッドユニット４０′の内部構造
は、共に同じであるため、裏面側ヘッドユニット４０′
は外形線のみで現わし、内部の詳細は省略してある。

【００２２】図７に示す例は、ユニット化された記録ヘ
ッドの組立状態を示すもので、表面側ヘッドと裏面側ヘ
ッドを、別々にユニットとして組み立て、それを基板１
に接合し、一体化するようにしたもので、各ヘッドユニ
ット２０′，４０′には、各ヘッドをユニット化し、基
板１に接合するための必要最小限のユニット基板１９，
３９が設けられている。また、表面側ヘッドユニット２
０′と裏面側ヘッドユニット４０′が基板１に対して相
対する位置に正確に組み付けられるように、基板１には
凸部（ピン等）が設けられ（図示せず）、各ヘッドユニ
ット２０，４０に設けられた凹部（穴等）（図示せず）
に入れ込むようになっている。更に、表面側ヘッドユニ
ット２０′と裏面側ヘッドユニット４０′は全く同一の
形状をしており、両ユニットの互換性が利くようになっ
ている。

【００２３】図８は、本発明によるインクジェット記録
装置の更に他の実施例を説明するための図で、図１〜図
７と同じ作用をする部分には、図１〜図７と同じ符号を
付してある。図８に示す例は、表面側ヘッドユニット２
０′と裏面側ヘッドユニット４０′のノズルが千鳥配列
になるように配置したもので、図７に示した例と同様、
基板１に設けられた凸部（ピン等）と各ヘッドユニット
２０′，４０′設けられた凹部（穴等）により、各ヘッ
ドユニット２０′，４０′の位置決めができるようにし
たものである。従って、基板１に各ヘッドユニット２
０′，４０′を取付けるだけで、ノズルが千鳥配列にな
るようにしたものである。

【００２４】図９は、本発明によるインクジェット記録
装置の更に他の実施例を説明するための図で、図中、２
１はノズルプレート、図１〜図８と同じ作用をする部分
には、図１〜図８と同じ符号を付してある。図９に示す
例は、ノズル部を、１枚のノズルプレート２１で構成し
たもので、表面側ヘッドユニット２０′，裏面側ヘッド
ユニット４０′はノズルに至るまでの流路部分をそれぞ
れが有しており、その流路に対応する位置にノズルが配
列されるようにノズルプレート２１を接合，固着したも
のである。

【００２５】図１０は、本発明によるインクジェット記
録装置の更に他の実施例を説明するための図で、図１〜
図９と同じ作用をする部分には、図１〜図９と同じ符号
を付してある。図１０に示す例は、基板１の端部の角を
面取りし、面取り部１ｄにもグランド電極パターン１ｂ
を形成するようにしたものである。基板１にＰＺＴ２を
接着後、溝４の加工をするが、面取り部１ｄに形成され
たグランド電極を全部分断しない程度の深さに溝加工す
ることにより、図３に示した例よりも、コストの安い構
成とすることができる（すなわち、図３の例では、端面
への電極作成は平面部と同時に作成するのは困難であり
工程が多くなる。一方面取りであれば、工程を同時に行
えるため、コストダウンを図ることが可能となる）。

【００２６】

【発明の効果】（１）請求項１に対応する効果；１枚の
基板に２個の記録ヘッドを取付けることにより、部品数
が削減できコストの低減が可能になる。また、１か所に
２個の記録ヘッドが配置できることにより、記録ヘッド
の配置機構がコンパクトになり、引いては記録装置全体
のコンパクト化も可能になる。 （２）請求項２に対応する効果；基板の両側に設けた記
録ヘッドを全く同じ形状にすることにより、部品や工程
の共通化が図られ、製造の際の管理費用等が低減でき、
コストダウンが可能になる。 （３）請求項３に対応する効果；基板の両側に設けた記
録ヘッドの２列のノズルを千鳥配列にすることにより、
記録ヘッドの一列配置に比べてノズルの密度が実質的に
２倍になり、高印写密度が得られ、印字の際に要求され
る高い画像品質への対応が可能になる。 （４）請求項４に対応する効果；基板の両側に設けた記
録ヘッドのノズル部を１枚のノズルプレートにして別部
品とすることにより、ノズル配列の精度を高めることが
可能になり、印字の際に要求される高画像品質に伴うド
ット配列の精度を高めることが可能になる。また、記録
ヘッド組み立ての際にノズル配列の精度を重視する必要
がなくなるため、組み立て作業を容易にすることが可能
になる。 （５）請求項５に対応する効果；基板の両側に設けた記
録ヘッド毎にインクの種類が変えられるので、カラー印
写への対応が可能になり、更に、１つのインクジェット
ヘッドで２色の印字が可能になるため、フルカラー印写
や濃度が異なるインクを使用する中間調表現等への対応
に際して、インクジェットヘッド取付機構やキャリッジ
部の構造を簡単、かつ、安価にすることが可能になる。 （６）請求項６に対応する効果；記録ヘッド部分をあら
かじめ１つのユニットとして組み立てておき、それを１
枚の基板の両側に組み付ける製造方法にすることによ
り、基板の片側の記録ヘッドを組み立てた後に反対側の
記録ヘッド組み立てる製造方法に比べて、組み立て作
業、特に製造途中の未完成品の取り扱いを容易にするこ
とが可能になる。 （７）請求項７に対応する効果；ＰＺＴを接着した後、
溝加工をする前にＰＺＴの両電極と基板の電極パターン
との導通処理をすることにより、注意深い作業を必要と
する溝加工後の導通処理より、導通処理作業を容易にす
ることが可能になる。また、導通処理のミスによるＰＺ
Ｔの内装電極間のショート等を未然に防止することが可
能になる。 （８）請求項８に対応する効果；基板の端部を面取りし
たうえにグランド電極を形成しておくことにより、処理
加工が難しい溝加工後のグランド電極の導通処理を行な
う必要がないため、作業工程を容易にすることができ、
コストダウンも可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるインクジェット記録装置の一実
施例を説明するための構成図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ矢視図である。

【図３】 本発明によるインクジェット記録装置の表面
側ヘッドの分解図である。

【図４】 本発明によるインクジェット記録装置の液室
部の分解図である。

【図５】 本発明によるインクジェット記録装置のＰＺ
Ｔと液室部の位置関係を説明するための模式図である。

【図６】 本発明によるインクジェット記録装置のＰＺ
Ｔを説明するための図である。

【図７】 本発明によるインクジェット記録装置の他の
実施例を説明するための図である。

【図８】 本発明によるインクジェット記録装置の更に
他の実施例を説明するための図である。

【図９】 本発明によるインクジェット記録装置の更に
他の実施例を説明するための図である。

【図１０】 本発明によるインクジェット記録装置の更
に他の実施例を説明するための図である。

【符号の説明】

１…基板、２…ＰＺＴ、３…導電ペースト、４…溝、５
…フレーム、６…振動板、７…ノズル流路、８…ノズ
ル、９…圧力室、１０…流体抵抗、１１…共通液室、１
２…カバー、１３インク供給口、１４…アクチュエータ
ユニット、１５…液室部、１９…ユニット基板、２０…
表面側ヘッド、２０′…表面側ヘッドユニット、２１…
ノズルプレート、３９…ユニット基板、４０…裏面側ヘ
ッド、４０′…裏面側ヘッドユニット。

フロントページの続き (72)発明者 成瀬 修 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 佐々木 勉 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 牧田 秀行 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 村井 妙子 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを吐出するインク吐出部を一側面
   に有する記録ヘッド部と、該記録ヘッド部と一体的に構
   成され、該記録ヘッド部を固設するための基板部材とを
   有するインクジェット記録装置において、前記基板部材
   の表，裏両面に前記記録ヘッド部を有することを特徴と
   するインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】 前記各記録ヘッド部の形状が同一である
   ことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録
   装置。
3. 【請求項３】 前記両記録ヘッド部のノズルが千鳥配列
   となるように前記両記録ヘッド部が位置決めされて前記
   基板部材に固設されていることを特徴とする請求項１又
   は２に記載のインクジェット記録装置。
4. 【請求項４】 前記両記録ヘッド部の各ノズルを設けた
   単一のノズルプレートが前記両記録ヘッド部のインク吐
   出側側面に固着されていることを特徴とする請求項１乃
   至３のいずれか１に記載のインクジェット記録装置。
5. 【請求項５】 前記各記録ヘッド部がそれぞれ異なった
   インクを吐出することを特徴とする請求項１乃至４のい
   ずれか１に記載のインクジェット記録装置。
6. 【請求項６】 インクを吐出するインク吐出部を一側面
   に有する記録ヘッド部と、該記録ヘッド部と一体的に構
   成され、該記録ヘッド部を固設するための基板部材とを
   有し、該基板部材の表，裏両面に前記記録ヘッド部を有
   するインクジェット記録装置の製造方法において、前記
   各記録ヘッド部を製作した後、該記録ヘッド部を前記基
   板部材に一体化するように固設することを特徴とするイ
   ンクジェット記録装置の製造方法。
7. 【請求項７】 基板部材と、該基板部材上に接合した圧
   電素子を有するインクジェット記録装置の製造方法にお
   いて、前記圧電素子が複数の個々の圧電素子に分断され
   る前に、該圧電素子の少なくとも個別電極側が前記基板
   部材上に施された個別電極パターンと導電処理されてい
   ることを特徴とするインクジェット記録装置の製造方
   法。
8. 【請求項８】 基板部材と、該基板部材上に接合した圧
   電素子とを有するインクジェット記録装置において、前
   記基板部材は該圧電素子の共通電極に対応した端部に共
   通電極パターンが施された面取り部を有し、前記圧電素
   子が該面取り部より浅い溝で複数の個々の圧電素子に分
   断されていることを特徴とするインクジェット記録装
   置。