JPH11170494A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヘッドの組立作業効率が悪い。 【解決手段】 インクジェットヘッド１には位置決め用
のピン部材６１を設け、インクジェットヘッド１を取付
けるスペーサ部材２にはピン部材６１が係合する位置決
め用の穴６２を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェット記録
装置に関し、インクジェットヘッドをスペーサ部材上に
取付けるインクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、プリンタ、ファクシミリ、複写
装置等に用いられるインクジェット記録装置として、記
録ヘッドとこの記録ヘッドにインクを供給するインクカ
ートリッジ（インクタンクとも称する。）をキャリッジ
に搭載し、記録ヘッドを主走査方向に移動しながら記録
を行うシリアルスキャン型のものが知られている。そし
て、インクジェット記録装置としては、イエロー
（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ
ｋ）等の複数色のインクを使用してカラー画像を記録す
るカラーインクジェット記録装置が多用されるようにな
っている。

【０００３】従来のインクジェットヘッドとしては、イ
ンク滴を吐出するためのノズルと、ノズルに対応して設
けた電気機械変換素子や電気熱変換体などのアクチュエ
ータ素子と、このアクチュエータ素子で加圧されるイン
ク流路（以下、「加圧液室」と称する。）を備えたもの
が知られている。

【０００４】アクチュエータ素子に電気機械変換素子を
用いるものとしては、例えば特開平６−１１５０７１号
公報に記載されているように、基板上に複数の圧電素子
を列状に接合配置すると共に、圧電素子の周囲に位置
し、インク共通流路を形成するインク共通流路部材を接
合し、このインク共通流路部材上に振動板を接合し、こ
の振動板に隔壁部材を接合し、隔壁部材上にノズル板を
接合して、これらの振動板、隔壁部材及びノズル板で圧
電素子によって振動板を介して加圧されるインク液室
（加圧液室）を形成したものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、インクジェ
ットヘッドのアクチュエータ素子と各アクチュエータ素
子を駆動する駆動回路を実装した回路基板とを電気的に
接続したり、複数のインクジェットヘッドを記録装置本
体のキャリッジ等のヘッド保持部材に保持するときに、
ヘッド位置にばらつきがあると、電気的接続やヘッド間
の位置決めを高精度に行うことが非常に難しくなる。こ
の場合、ヘッドに基準を設けて組立工程を行うことが考
えられるが、ヘッド自体が小さいために実際上基準を設
けることが困難である。

【０００６】そこで、インクジェットヘッドを比較的大
きな部材（これを「スペーサ部材」と称する。）に取付
けて、このスペーサ部材を基準として電気的接続工程や
ヘッド間の位置決め工程を行うことによって、高精度の
組立を効率的に行うことができる。ところが、このよう
にスペーサ部材を用いると、ヘッドをスペーサ部材に高
精度に取付けなければならず、また、スペーサ部材に回
路基板を高精度に取付けなければならなくなり、スペー
サ部材を用いたことでヘッド組立工程の作業効率が低下
するおそれが生じる。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、ヘッドの組立工程の作業効率を向上することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１のインクジェット記録装置は、インクジェ
ットヘッドをスペーサ部材上に取付けたインクジェット
記録装置において、前記インクジェットヘッドには位置
決め用のピン部材を設け、前記スペーサ部材には前記ピ
ン部材が係合する位置決め用の穴を設けた構成とした。

【０００９】請求項２のインクジェット記録装置は、上
記請求項１のインクジェット記録装置において、前記イ
ンクジェットヘッドのインク供給パイプが前記位置決め
用のピン部材を兼ねている構成とした。

【００１０】請求項３のインクジェット記録装置は、イ
ンクジェットヘッドをスペーサ部材上に取付けると共
に、このスペーサ部材の底部側にプリント回路基板を取
付けるインクジェット記録装置において、前記スペーサ
部材には位置決め用のピン部材を設け、前記プリント回
路基板には位置決め用の穴を設けた構成とした。

【００１１】請求項４のインクジェット記録装置は、イ
ンクジェットヘッドをスペーサ部材上に取付けるインク
ジェット記録装置において、前記スペーサ部材には組立
用の位置決め凹部を設けた構成とした。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。図１は本発明を適用するヘッ
ドユニットの一例を示す分解斜視図、図２は同ヘッドユ
ニットのヘッドのチャンネル方向（ノズル配列方向）と
直交する方向の要部拡大断面図、図３は同ヘッドのチャ
ンネル方向の要部拡大断面図である。

【００１３】このヘッドユニットは、インクジェットヘ
ッド１をスペーサ部材２に取付けてなる。インクジェッ
トヘッド１は、駆動ユニット３、液室ユニット４及びヘ
ッドカバー５で構成し、また、スペーサ部材２には駆動
ユニット３を駆動するための回路等を実装したＰＣＢ基
板（プリント回路基板）６を取付けている。

【００１４】インクジェットヘッド１の駆動ユニット３
は、セラミックス基板、例えばチタン酸バリウム、アル
ミナ、フォルステライトなどの絶縁性の基板１１上に、
エネルギー発生手段（アクチュエータ素子）である複数
の積層型圧電素子１２を列状に２列配置して接合し、こ
れら２列の各圧電素子１２の周囲を取り囲む樹脂、セラ
ミック等からなるフレーム部材１３を接合している。

【００１５】複数の圧電素子１２は、インクを液滴化し
て飛翔させるための駆動パルスが与えられる圧電素子
（これを「駆動部」という。）１７，１７…と、駆動部
１７，１７間に位置し、駆動パルスが与えられずに単に
液室ユニット４を基板１１に固定する液室支柱部材とな
る圧電素子（これを「非駆動部」という。）１８，１８
…とを交互に構成している。

【００１６】ここで、圧電素子１２としては１０層以上
の積層型圧電素子を用いている。この積層型圧電素子
は、例えば図２に示すように、厚さ１０〜５０μｍ／１
層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）２０と、厚さ数μ
ｍ／１層の銀・パラジューム（ＡgＰd）からなる内部電
極２１とを交互に積層したものであるが、圧電素子とし
て用いる材料は上記に限られるものでなく、その他の電
気機械変換素子を用いることもできる。

【００１７】各圧電素子１２の内部電極２１は１層おき
にＡgＰdからなる左右の端面電極２２，２３（２つの圧
電素子列の対向する面側を端面電極２２とし、対向しな
い面側を端面電極２３とする。）に接続している。一
方、基板１１上には、図１に示すようにＮi・Ａu蒸着、
Ａuメッキ、ＡgＰtペースト印刷、ＡgＰdペースト印刷
等によって共通電極２４及び個別電極２５の各パターン
を設けている。

【００１８】そして、各列の各圧電素子１２の対向する
端面電極２２を導電性接着剤２６を介して共通電極２４
に接続し、他方、各列の各圧電素子１２の対向しない端
面電極２３を同じく導電性接着剤２６を介してそれぞれ
個別電極２５に接続している。これにより、駆動部１７
に駆動電圧を与えることによって、積層方向に電界が発
生して、駆動部１７には積層方向の伸びの変位（ｄ３３
方向の変位）が生起される。なお、共通電極２４は、図
２にも示すように、フレーム部材１３に設けた穴１３ａ
内に導電性接着剤２６を充填することで各圧電素子に接
続されたパターンの導通を取っている。

【００１９】一方、液室ユニット４は、金属材料からな
る振動板３１と、ドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）か
らなる感光性樹脂層で形成した２層構造の液室隔壁部材
３２と、金属材料からなるノズルプレート３３とを順次
を積層し、熱融着して形成している。これらの各部材に
よって、１つの圧電素子１２（駆動部１７）と、この１
つの圧電素子１２に対応するダイアフラム部３４と、各
ダイアフラム部３４を介して加圧される加圧液室３５
と、この加圧液室３５の両側に位置して加圧液室３５に
供給するインクを導入する共通液室３６，３６と、加圧
液室３５と共通液室３６，３６とを連通するインク供給
路３７，３７と、加圧液室３５に連通するノズル３８と
によって１つのチャンネルを形成し、このチャンネルを
複数個２列設けている。

【００２０】振動板３１は、金属材料、例えば電鋳工法
によるＮiメッキ膜等で形成したもので、駆動部１７に
対応する前記ダイアフラム部３４と、非駆動部１８に接
合する梁４１及びフレーム部材１３に接合するベース４
２とを形成している。ダイアフラム部３４は、駆動部１
７に接合する島状凸部４３と、この凸部４３の周囲に形
成した厚み３〜１０μｍ程度の最薄膜部分（ダイアフラ
ム領域）４４とからなる。

【００２１】液室隔壁部材３２は、振動板３１側に予め
ドライフィルムレジストをラミネートして所要のマスク
を用いて露光し、現像して所定の液室パターンを形成し
た第１感光性樹脂層４５と、ノズルプレート３３側に予
めドライフィルムレジストをラミネートして所要のマス
クを用いて露光し、現像して所定の液室パターンを形成
した第２感光性樹脂層４６とを熱圧着で接合してなる。

【００２２】ノズルプレート３３は金属材料、例えば電
鋳工法によるＮiメッキ膜等で形成したもので、インク
滴を飛翔させるための微細な吐出口であるノズル３８を
多数を形成している。このノズル３８の内部形状（内側
形状）は、ホーン形状（略円柱形状又は略円錘台形状で
もよい。）に形成している。また、このノズル３８の径
はインク滴出口側の直径で約２５〜３５μｍである。

【００２３】このノズルプレート３３のインク吐出面
（ノズル表面側）は、図１に示すように撥水性の表面処
理を施した撥水処理面４７としている。例えば、ＰＴＦ
Ｅ−Ｎi共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性の
あるフッ素樹脂（例えばフッ化ピッチなど）を蒸着コー
トしたもの、シリコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布
後の焼き付け等、インク物性に応じて選定した撥水処理
膜を設けて、インクの滴形状、飛翔特性を安定化し、高
品位の画像品質を得られるようにしている。

【００２４】なお、駆動ユニット３の基板１１と圧電素
子１２及びフレーム部材１３とは接着剤４９で接合して
組付け、また、液室ユニット４も駆動ユニット３とは別
個に加工、組立を行なった後、液室ユニット４の振動板
３１と駆動ユニット３の圧電素子１２及びフレーム部材
１３とを接着剤５０で接合してインクジェットヘッド１
としている。

【００２５】そして、基板１１をヘッド支持部材である
スペーサ部材２上に接合保持して、このスペーサ部材２
に取付けたヘッド駆動用ＩＣ等を有するＰＣＢ（プリン
ト回路基板）６と駆動ユニット３の各圧電素子１２（駆
動部１７）に接続した各電極２４，２５とをＦＰＣケー
ブル５３，５３を介して接続している。

【００２６】また、ノズルカバー５は、ノズルプレート
３３の周縁部及びヘッド側面を覆う箱状に形成した金属
材料からなり、ノズルプレート３３の周縁部に接着剤に
て接着接合している。さらに、このインクジェットヘッ
ドには、図示しないインクカートリッジからのインクを
液室に供給するため、スペーサ部材５１、基板１１、フ
レーム部材１３及び振動板３１にそれぞれインク供給穴
５４〜５７を設けている。

【００２７】このように構成したインクジェットヘッド
においては、記録信号に応じて駆動部１７に駆動波形
（１０〜５０Ｖのパルス電圧）を印加することによっ
て、駆動部１７に積層方向の変位が生起し、振動板３１
のダイアフラム部３４を介して加圧液室３５が加圧され
て圧力が上昇し、ノズル３８からインク滴が吐出され
る。このとき、加圧液室３５から共通液室３６へ通じる
インク供給路３７，３７方向へもインクの流れが発生す
るが、インク供給路３７，３７の断面積を狭小にするこ
とで流体抵抗部として機能させて共通液室３６，３６側
へのインクの流れを低減し、インク吐出効率の低下を防
いでいる。

【００２８】そして、インク滴吐出の終了に伴い、加圧
液室３５内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性
と駆動パルスの放電過程によって加圧液室３４内に負圧
が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、イン
クタンクから供給されたインクは共通液室３６，３６に
流入し、共通液室３６，３６からインク供給路３７，３
７を経て加圧液室３５内に充填される。そして、ノズル
３８の出口付近のインクメニスカス面の振動が減衰し、
表面張力によってノズル３８の出口付近に戻されて（リ
フィル）安定状態に至れば、次のインク滴吐出動作に移
行する。

【００２９】次に、このヘッドユニットにおけるヘッド
とスペーサ部材との位置決め構造について図４乃至図６
を参照して説明する。先ず、図４及び図５を参照して、
インクジェットヘッド１側には位置決め用のピン部材６
１，６１を設け、スペーサ部材２にはピン部材６１，６
１が係合する位置決め用の穴６２，６２を形成してい
る。インクジェットヘッド１側のピン部材６１は、ヘッ
ド基板１１の底面に設けてもよく、或いは、フレーム部
材１３に一体形成してヘッド基板１１を貫通させてその
底面から突出させるようにしてもよい。また、スペーサ
部材２の一方の穴６２は長孔形状としている。

【００３０】したがって、インクジェットヘッド１のピ
ン部材６１，６１をスペーサ部材２の穴６２，６２に挿
入することによって、インクジェットヘッド１とスペー
サ部材２とを組立治工具を使用することなく容易に位置
決めして接合等することができ、組立効率が向上する。

【００３１】この場合、上述したようにフレーム部材１
３に位置決め用のピン部材を一体形成するようにしたと
きには、図６に示すようにインク供給穴５６を形成する
インク供給パイプ６３をフレーム部材１３に一体に若し
くは接合して設け、このインク供給パイプ６３を位置決
め用のピン部材として使用することによって、構造の簡
素化を図ることができる。

【００３２】次に、このヘッドユニットにおけるスペー
サ部材とＰＣＢ基板６との位置決め構造について図７及
び図８をも参照して説明する。先ず、スペーサ部材２の
底面には位置決め用のピン部材６４，６４を設け、ＰＣ
Ｂ基板６にはスペーサ部材２のピン部材６１，６１が係
合する位置決め用の穴６５，６５を形成している。ＰＣ
Ｂ基板６の一方の穴６５は長孔形状にしている。

【００３３】この場合、スペーサ部材２のピン部材６４
の長さをＰＣＢ基板６の厚みより短くすることで、ＰＣ
Ｂ基板６からピン部材６４が突き出さなく、ＰＣＢ基板
６にＦＰＣ５３を半田接合する際の邪魔にならない。ま
た、ピン部材６４がＰＣＢ基板６から突き出しても支障
のないレイアウトであれば、このピン部材６４を突き出
して熱カシメすることで、容易にスペーサ部材２とＰＣ
Ｂ基板６とを接合することができる。

【００３４】したがって、スペーサ部材２のピン部材６
４，６４にＰＣＢ基板６の穴６５，６５に挿入すること
によって、スペーサ部材２とＰＣＢ基板６とを組立治工
具を使用することなく容易に位置決めして接合等するこ
とができ、組立効率が向上する。

【００３５】次に、スペーサ部材２の組立位置決め用凹
部構造についてついて図９乃至図１３を参照して説明す
る。スペーサ部材２の短手方向の対面には各面２ヵ所に
位置決め用凹部６６，６７を設けている。位置決め用凹
部６６は円錘台形状に形成したもの、位置決め用凹部６
７は断面略Ｖ字状に形成したものである。

【００３６】したがって、スペーサ部材２にインクジェ
ットヘッド１を取付けるときや、スペーサ部材２にＰＣ
Ｂ基板６を取付けるときには、図１３に示すように組立
ロボットのアーム６８（或いはその他の治工具）をスペ
ーサ部材２の位置決め用凹部６６，６７に係合させて把
持することができるようになる。これによって、把持す
るところが殆どないインクジェットヘッド１とスペーサ
部材２との組立作業を効率的に行うことができる。

【００３７】なお、上記実施例では、アクチュエータ素
子として圧電素子を用いたインクジェットヘッドで説明
しているが、アクチュエータ素子はこれに限るものでな
く発熱抵抗体等のその他のアクチュエータ素子を使用す
るインクジェットヘッドにも同様に実施することができ
る。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１のインク
ジェット記録装置によれば、インクジェットヘッドには
位置決め用のピン部材を設け、このインクジェットヘッ
ドを取付けるスペーサ部材にはピン部材が係合する位置
決め用の穴を設けたので、インクジェットヘッドとスペ
ーサ部材とを高精度に省スペースで位置決めして組立る
ことができ、組立効率が向上する。

【００３９】請求項２のインクジェット記録装置によれ
ば、上記請求項１のインクジェット記録装置において、
インクジェットヘッドのインク供給パイプが位置決め用
のピン部材を兼ねている構成としたので、位置決め構造
の簡素化を図れ、ヘッドユニットの小型化を図れる。

【００４０】請求項３のインクジェット記録装置によれ
ば、インクジェットヘッドを取付けるスペーサ部材には
位置決め用のピン部材を設け、このスペーサ部材に取付
けるプリント回路基板には位置決め用の穴を設けた構成
としたので、スペーサ部材とプリント回路基板とを高精
度に省スペースで位置決めして組立てることができ、組
立効率が向上する。

【００４１】請求項４のインクジェット記録装置によれ
ば、インクジェットヘッドを取付けるスペーサ部材にス
ペーサ部材には組立用の位置決め凹部を設けた構成とし
たので、スペーサ部材を容易に把持することができて、
高精度の組立作業を効率的に行うことができるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したヘッドユニットの分解斜視図

【図２】図１のヘッド列間方向の要部拡大断面図

【図３】図１のヘッドチャンネル間方向の要部拡大断面
図

【図４】インクジェットヘッドとスペーサ部材との位置
決め構造を示す説明図

【図５】同じくインクジェットヘッドとスペーサ部材と
の位置決め構造を示す斜視説明図

【図６】インクジェットヘッドとスペーサ部材との位置
決め構造の他の例を示す説明図

【図７】スペーサ部材とプリント回路基板の位置決め構
造を示す説明図

【図８】スペーサ部材とプリント回路基板の位置決め構
造を示す斜視説明図

【図９】ヘッドユニットとスペーサ部材の組立位置決め
用凹部を示す説明図

【図１０】同じくヘッドユニットとスペーサ部材の組立
位置決め用凹部を示す斜視説明図

【図１１】同スペーサ部材の組立位置決め用凹部付近の
拡大説明図

【図１２】同スペーサ部材の組立位置決め用凹部付近の
拡大断面図

【図１３】同ヘッドユニットの組立作業の説明に供する
説明図

【符号の説明】

１…インクジェットヘッド、２…スペーサ部材、３…駆
動ユニット、４…液室ユニット、５…ノズルカバー、６
…ＰＣＢ基板、６１，６６…ピン部材、６２，６５…位
置決め用穴、６３…インク供給パイプ、６６，６７…位
置決め用凹部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクジェットヘッドをスペーサ部材上
   に取付けたインクジェット記録装置において、前記イン
   クジェットヘッドには位置決め用のピン部材を設け、前
   記スペーサ部材には前記ピン部材が係合する位置決め用
   の穴を設けたことを特徴とするインクジェット記録装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のインクジェット記録装
   置において、前記インクジェットヘッドのインク供給パ
   イプが前記位置決め用のピン部材を兼ねていることを特
   徴とするインクジェット記録装置。
3. 【請求項３】 インクジェットヘッドをスペーサ部材上
   に取付けると共に、このスペーサ部材の底部側にプリン
   ト回路基板を取付けるインクジェット記録装置におい
   て、前記スペーサ部材には位置決め用のピン部材を設
   け、前記プリント回路基板には位置決め用の穴を設けた
   ことを特徴とするインクジェット記録装置。
4. 【請求項４】 インクジェットヘッドをスペーサ部材上
   に取付けるインクジェット記録装置において、前記スペ
   ーサ部材には組立用の位置決め用凹部を設けたことを特
   徴とするインクジェット記録装置。