JP2006224560A - インクジェットヘッドおよびインクジェット式記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明のインクジェット式記録装置のヘッドチップは、インクに含まれる電極腐食性溶剤によってヘッドチップの電極を腐食し、電極オープンする事を防止する事ができ、信頼性の高いヘッドチップを提供する。
【解決手段】アクチュエータプレート１００に設ける溝の外部電極接続付近のインク室プレート１０１貼りあわせ部分を平面とし、インクが入り込む隙間を無くすことで、電極保護コーティングが均一にコートできるので、電極腐食を防止する事が出来る。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、プリンタ、ファックスなどに適用されるインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。

従来より、インクを吐出する複数のノズルを有するインクジェットヘッドを用いて被記録媒体に文字や画像を記録するインクジェット式記録装置が知られている。かかるインクジェット式記録装置では、インクジェットヘッドのノズルが記録媒体に対向するようにヘッドホルダに設けられ、このヘッドホルダはキャリッジに搭載され被記録媒体の搬送方向とは直交する方向に走査されるようになっている装置と、ヘッドは固定しており記録媒体が移動して印字する装置がある。

このようなインクジェットヘッドのインク吐出用ヘッドチップ１０の模式図を図４aに示す。ヘッドチップ１０はアクチュエータプレート１００とインク室プレート１０１を貼りあわせて構成されている。図４bに示すように、アクチュエータプレート１００には、複数の溝１０２が並設され、各溝１０２は、側壁１０３で分離されている。図５に示すように一定の半径をもったカッティングブレード１２０で加工し、各溝１０２の長手方向一端部はアクチュエータプレート１００の一端面まで延設されており、他端部は、他端面までは延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。さらに最も浅い溝深さとなった位置でカッティングブレード１２０を上げアクチュエータプレート１００の他端部分まで浅い溝１０４で加工する。各溝１０２の両側壁１０３の開口側表面には、図示しないが長手方向に亘って、駆動電界印加用の電極が形成されている。この浅い溝１０４は、電極を形成しやすくするために従来から設けられている。

また、アクチュエータプレート１００の溝１０２の開口側には、図４aに示すように各溝１０２の徐々に浅くなる溝端部と連通する共通インク室１０５を画成するインク室プレート１０１が接合されている。

さらに、図７に示すように、このインク室プレート１０１上には、インク室プレート１０１の一方面を封止すると共に、インク室プレート１０１にインクを供給するインク供給路に連通する連通孔２０１を有する流路２０が固定されている。

このような流路２０には、共通インク室１０５に連通孔２０１からのインクを供給するインク流路の一部を構成するインク溜り２０２が設けられている。

また、アクチュエータプレート１００とインク室プレート１０１との接合体の溝１０２が開口している端面には、ノズルプレート３０が接合されており、ノズルプレート３０の各溝１０２に対向する位置にはノズル開口３０１が形成されている。

このように構成されるインクジェットヘッドでは、連通孔２０１から各溝１０２内にインクを充填し、所定の溝１０２の両側の側壁１０３に、図示しないが電極を介して所定の駆動電界を作用させると、側壁１０３が変形して所定の溝１０２内の容積が変化し、これにより、溝１０２内のインクがノズル開口３０１から吐出する。

なお、このようなインクジェットヘッドでは、ノズル開口３０１の穴径が微小であるため、各溝１０２内の容積を変化させても共通インク室１０４側から各溝１０１のそれぞれに背圧を発生させなければ、ノズル開口３０１から良好にインクを吐出させることができない。

従って、従来のインクジェットヘッドでは、インク溜り２０２と共通インク室１０５との境界部に、例えば、図７のようにステンレス鋼（ＳＵＳ）等で形成された網目状のフィルタ２０３が設けられている。このフィルタ２０３によって溝１０２内に背圧を発生させてノズル開口３０１からインク滴を吐出させるようになっている。
特許公開２００４−２８４０２８

しかしながら、従来のインクジェットヘッドの共通インク室１０５の一方面を封止する構造では、溝を形成したアクチュエータプレート１００と共通インク室の貼り合わせ部分にアクチュエータプレート１００に形成した浅い溝１０４の隙間１１３が残っていて、この隙間１１３にインクが侵入し、電極を腐食し導通不良となることがあった。図６aのように電極保護用のコーティング１１４を施しても、前記隙間１１３は微小なため均一にコーティンができない。コーティングが十分できず残った隙間にインクが入り込むことがあった。インクが隙間１１３に入ると１度浸入したインクは抜けないで残ってしまう。このインクが電極を腐食することがあった。図６bに隙間部分の拡大図を示す。

本発明は、このような事情に鑑み、電極腐食が発生しないインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、ノズル開口に連通して並設された複数の溝、当該溝のそれぞれにインクを供給するインク室と、当該インク室に連通して設けられたインク溜りと、当該インク溜りとインク供給路を介して連通されるインク貯留手段とを具備するインクジェットヘッドにおいて、前記併設された複数の溝の加工において深さを徐々に浅くするが、インク室プレートのインク溜まり部の後部接着部のみ平面とし、該当位置以外はカッティングブレードを下ろして浅溝を形成することを特徴とする
本発明の第２の態様は、第１の態様において、徐々に溝を浅くし、最浅部分を形成しないように溝加工しない位置までブレードを上げ、溝加工しない平面部を形成しこの平面部に電極を設けたことを特徴とするインクジェットヘッドにある。

本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、アクチュエータウエハとカバープレートウエハを貼り合わせるとき溝加工時形成した平面部とカバープレートウエハのインク貯留共通室後部は隙間なく接着することを特徴とするインクジェットヘッドにある。

かかる本発明では、溝加工時の浅溝をなくし平面部とすることでインク共通室から侵入インクを阻止できるので電極腐食を防止することができる。

そのため本発明では、ヘッドチップの接着境界の隙間をなくし、電極保護用コーティングが均一に塗布できるようにしたため、ヘッドチップ内のインクが電極を腐食することがなくなり信頼性の高いインクジェットヘッドおよびそれを用いたインクジェット式記録装置を供給することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。

図１aは、実施形態１に係るインクジェットヘッドのアクチュエータプレート１００の斜視図である。図１bは実施形態２に係る斜視図である。図２は、ヘッドチップの溝１０２を加工する工程の模式図である。また、図３a、bは、インクジェットヘッドのヘッドチップ１０の要部断面図である。

図示するように、本実施形態のインクジェットヘッドのアクチュエータプレート１００は、ヘッドチップ１０と、この一方面側に設けられる流路２０と、ヘッドチップ１０を駆動するための駆動回路等が搭載された配線基板５０と、ヘッドチップ１０内の圧力変化を緩和させる図示しないエアーダンパとを有し、これらの各部材は、それぞれベースプレート６０に固定されている。

ヘッドチップ２０を構成するアクチュエータプレート１００には、ノズル開口３０１に連通する複数の溝１０２が並設され、各溝１０２は、側壁１０３で隔離されている。各溝１０２の長手方向の一端部はアクチュエータプレート１００の一端面まで延設されており、他端部は、他端面まで延びておらず、深さが徐々に浅くなっていてカッティングブレード１２０を上げて溝を加工しない平面を形成しておく。また、各溝１０２の幅方向両側の側壁１０３には、溝１０２の開口側に長手方向に亘って駆動電界印加用の図示しない電極が形成されている。

アクチュエータプレート１００に形成される各溝１０２は、例えば、図２のように円盤状のカッティングブレード１２０により形成され、深さが徐々に浅くなった部分は、カッティングブレード１２０の形状により形成されてしまう。また、各溝１０２内に形成される電極は、例えば、公知のように斜め方向からのアルミ、チタンなどの金属蒸着により形成される。

このような溝１０２の両側の側壁１０３の開口側に設けられた電極には、フレキシブルプリントケーブル（ＦＰＣ）等の外部配線４０の一端が接合され、配線基板５０に接合されることで、電極は駆動回路に電気的に接続されている。

さらに、アクチュエータプレート１００の溝１０２の開口側には、インク室プレート１０１が接合されている。インク室プレート１０１には、厚さ方向に貫通して形成された共通インク室１０５が並設された溝１０２全体に亘って設けられている。

なお、インク室プレート１０１は、セラミックプレート、金属プレートなどで形成することができるが、アクチュエータプレート１００との接合後の変形を考えると、熱膨張率の近似したセラミックプレートを用いることが好ましい。

また、アクチュエータプレート１００とインク室プレート１０１との接合体の溝１０２が開口している端面には、ノズルプレート３０が接合されており、ノズルプレート３０の各溝１０２に対向する位置にはノズル開口３０１が形成されている。

本実施形態では、図７に示すようにノズルプレート３０は、アクチュエータプレート１００とインク室プレート１０１との接合体の溝１０２が開口している端面の面積よりも大きくなっている。このノズルプレート３０は、ポリイミドフィルムなどに、例えば、エキシマレーザ装置を用いてノズル開口３０１を形成したものである。また、図示しないが、ノズルプレート３０の被印刷物に対向する面には、インクの付着等を防止するための撥水性を有する撥水膜を設けることもある。

さらに、このアクチュエータプレート１００とインク室プレート１０１との接合体の各溝１０２が開口している端面側の外周面には、この接合体が係合する係合孔７１が設けられたノズル支持プレート７０が接合されている。なお、このノズル支持プレート７０は、ノズルプレート３０の接合体端面の外側と接合されて、ノズルプレート３０を安定して保持するためのものである。

そして、このような構成のヘッドチップ２０は、アクチュエータプレート１００のインク室プレート１０１とは反対側の面がベースプレート６０に接合固定されている。一方、このインク室プレート１０１の一方面には、流路２０が接合されている。

流路２０からは、インク室プレート１０１の共通インク室１０５へのインクが供給される。

また、流路２０のインク溜り２０２には、共通インク室１０５に相対向する部分に、インク内に混在した、例えば、ゴミ等を除去するためのフィルタ２０３が各溝１０２の並設方向に亘って設けられている。なお、このフィルタ２０３は、インクの吐出時に、各溝１０２に対して背圧を発生させる作用もある。

本発明の実施例は図２のようにカッティングブレード１２０をアクチュエータプレート１００から溝が加工できない高さに上げたあと一定距離移動後カッティングブレード１２０を浅溝１０４の深さ分降ろして浅溝１０６（第２の溝部）を加工する。これにより図１aに示すような平面部１１５を形成する。平面部１１５には、溝加工前にあらかじめマスキングおよび電極敷設加工を行い外部電極取り出し用の電極を設けておく。特に、ＡＣＦ、ワイヤーボンド、導電接着剤などで駆動電流を供給できるように、アルミその他の材料を蒸着、スパッタ等で導電性電極を設けると良い。

また、平面部分の他の態様として図１bのような形状もあるが、図１aのように浅溝１０６を設けることにより、電極やこれを保護する接着膜の塗布される面積を増やしてはがれづらくし、信頼性を向上させることが出来る。
このような平面部分１１５をもうけることで図３a、図３bに示すように隙間が無くなり、電極保護用コーティング１０７が均一に設けることが出来る。

以上説明したように、本実施形態のヘッドチップ１０では、インクが入り込んで電極腐食を発生するような隙間がなくなるので均一な電極保護コーティングが可能となる。

また、本実施形態では、特別な工程を組みことなくカッティングプレードの加工プログラムを変更するだけで信頼性の高いヘッドチップを作ることが出来る。

ここで、上述したヘッドチップ１０を搭載したシリアル型のインクジェット式記録装置について説明する。なお、図８は、インクジェット式記録装置の概略斜視図である。

図８に示すように、色毎に設けられた複数のインクジェットヘッド１と、このインクジェットヘッド１が主走査方向に複数並設されて搭載されたキャリッジ２と、フレキシブルチューブからなるインク供給管３を介してインクを供給するインクカートリッジ４とを具備し、キャリッジ２は、一対のガイドレール５a，５ｂ上に軸方向に移動自在に搭載されている。また、ガイドレール５a，５ｂの一端側には駆動モータ６が設けられており、この駆動モータ６による駆動力が、当該駆動モータ６に連結された図示しないプーリと、ガイドレール５a，５ｂの他端側に設けられたプーリとの間に掛け渡されたタイミングベルトに沿って移動されるようになっている。

また、キャリッジ２の搬送方向と直交する方向の両端部側には、ガイドレール５a，５ｂに沿ってそれぞれ一対の搬送ローラ７．８が設けられている。これらの搬送ローラ７、８は、キャリッジ２の下方に当該キャリッジ２の搬送方向とは直交する方向に被記録媒体Ｓを搬送するものである。

本実施形態のインクジェットヘッド１は、単色のインクを吐出するものであり、本実施形態では、黒色（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４色に対応して４つ並設されてキャリッジ２に搭載されている。

また、インクカートリッジ４は、各インクジェットヘッド１に対応して各色毎に４つ設けられている。このようなインクカートリッジ４は、キャリッジ２の主走査方向の移動や、被記録媒体Ｓの移動の邪魔にならない位置で、且つインクジェットヘッド１内に負圧を与えるように、インクジェットヘッド１のノズル開口３０１よりも所定量低い位置に設けられている。

なお、上述したインクジェット式記録装置には、図示しないが、ノズル開口３０１からインクを吸引するいわゆるクリーニング動作に用いられる吸引手段が設けられている。そして、このような吸引手段によって、ノズル開口３０１側から共通インク室１０５及び溝１０２内のインクを所定のタイミングで吸引することによりインクジェットヘッドにはインクカートリッジからインクが供給され、ヘッドチップ内にインクが入る。入ったインクはヘッドチップのポンプ作用によってノズル開口を通過して印字メディアＳに着弾する。このポンプ作用時の負圧によってインクが供給され続ける。ヘッドチップ１０内には常に新しいインクが供給されるが、従来のようにインクが入り込んで滞留するような隙間はないので電極を腐食することなく安定した印字が可能となる。

なお、本実施形態では、４色のインクカートリッジ４を搭載したインクジェット式記録装置を例示して説明したが、これに限定されず、５〜８色のインクカートリッジを搭載したインクジェット式記録装置であってもよい。

なお、本発明のインクジェットヘッドは、電極を腐食する溶剤系のインクに対する耐性を向上するが、他のインクに対しても無用な劣化を阻止することが可能となる。

本発明の実施形態２に係るインクジェットヘッドのヘッドチップ斜視図である 本発明の実施形態１に係るヘッドチップの溝加工の模式図である。 本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドのヘッドチップ要部断面図である。 従来のヘッドチップの構造図である。 従来のヘッドチップの溝加工の模式図である。 従来のインクジェットヘッドのヘッドチップ要部断面図である。 インクジェットヘッドの構造図である。 本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録装置の概略斜視図である。

符号の説明

１０ ヘッドチップ
１００ アクチュエータプレート
１０１ インク室プレート（カバーウエハ）
１０２ 溝
１０３ 側壁
１０４ 浅溝
１０５ 共通インク室
１０６ 浅溝（第２の溝部）
１０７ 電極保護コーティング
１１５ 平面部
１２０ カッティングブレード
２０ 流路
２０１ 連通孔
２０２ インク溜り
２０３ フィルタ
３０ ノズルプレート
３０１ ノズル開口
４０ フレキシブル基板
５０ 回路基板
６０ ベースプレート
７０ ノズル支持プレート

Claims (5)

1. 複数の溝部と前記溝部の壁面部に設けた電極とからなるアクチュエータプレートと、前記溝部と連通するインク室を設けたカバーウエハと、前記溝部に対向するノズル開口を有するノズルプレートからなるインクジェットヘッドであって、前記アクチュエータプレート上面の前記溝部以外の部分を平面部としたことを特徴とするインクジェットヘッド
2. 前記平面部の、前記カバーウエハ以外の部分に電極を設けたことを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
3. 前記平面部の、前記カバーウエハ以外の部分に第２の溝部を設けたことを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド
4. 前記第２の溝部に電極を設けたことを特徴とする請求項３記載の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と、被記録媒体を搬送する搬送手段とを備えたインクジェット式記録装置

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