JP2009241438A - 液滴吐出ヘッド - Google Patents
液滴吐出ヘッド Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009241438A JP2009241438A JP2008091396A JP2008091396A JP2009241438A JP 2009241438 A JP2009241438 A JP 2009241438A JP 2008091396 A JP2008091396 A JP 2008091396A JP 2008091396 A JP2008091396 A JP 2008091396A JP 2009241438 A JP2009241438 A JP 2009241438A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sheet
- unit
- base material
- ink
- power supply
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 239000000976 ink Substances 0.000 claims description 149
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 93
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims description 10
- 239000001041 dye based ink Substances 0.000 claims description 5
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract description 16
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 11
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 9
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 9
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 8
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 8
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 6
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 5
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 5
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 5
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 3
- 239000001042 pigment based ink Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/14209—Structure of print heads with piezoelectric elements of finger type, chamber walls consisting integrally of piezoelectric material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
- B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
- B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
- B41J2/055—Devices for absorbing or preventing back-pressure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1607—Production of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/1609—Production of print heads with piezoelectric elements of finger type, chamber walls consisting integrally of piezoelectric material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/1623—Manufacturing processes bonding and adhesion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/1626—Manufacturing processes etching
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1621—Manufacturing processes
- B41J2/1632—Manufacturing processes machining
- B41J2/1634—Manufacturing processes machining laser machining
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/14209—Structure of print heads with piezoelectric elements of finger type, chamber walls consisting integrally of piezoelectric material
- B41J2002/14225—Finger type piezoelectric element on only one side of the chamber
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2002/14419—Manifold
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2002/14491—Electrical connection
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
【課題】 圧電ユニットや流路ユニットでの熱分布の不均一性を抑制すると共に、容易な構成で重量化や配線ユニットでの導線付設の困難性等を解消することのできる液滴吐出ヘッドを提供する。
【解決手段】 液滴吐出ヘッド1が備える配線ユニット4は、帯状のシート状基材10における長手方向の中央付近に設けられたドライバ11と、ドライバIC11から長手方向に沿って両端部10a、10bまで延設された配線13とを有し、給電端子12a,12bは、両端部10a,10bにおいて配線13に接続されて設けられており、一端部10aが圧電ユニット3の上面の一端部側の領域に積層され、他端部10bが圧電ユニット3の上面の他端部側の領域に積層されて、給電端子12a,12bと圧電ユニット3の上面の両端部側の領域に設けられた駆動電極49a,49bとが電気的に接続されている。
【選択図】図1
【解決手段】 液滴吐出ヘッド1が備える配線ユニット4は、帯状のシート状基材10における長手方向の中央付近に設けられたドライバ11と、ドライバIC11から長手方向に沿って両端部10a、10bまで延設された配線13とを有し、給電端子12a,12bは、両端部10a,10bにおいて配線13に接続されて設けられており、一端部10aが圧電ユニット3の上面の一端部側の領域に積層され、他端部10bが圧電ユニット3の上面の他端部側の領域に積層されて、給電端子12a,12bと圧電ユニット3の上面の両端部側の領域に設けられた駆動電極49a,49bとが電気的に接続されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、圧電層の一方の面に複数の駆動電極が配設されて成る圧電ユニットと、帯状を成すシート状基材に複数の給電端子が設けられて成る配線ユニットとを備える液滴吐出ヘッドに関する。
従来、例えばインクジェットプリンタ装置に搭載されるインク吐出ヘッド等の液滴吐出ヘッドとして、特許文献1のように、下面のノズル孔に連通する複数の流路を内部に有する流路ユニットと、この上に積層される圧電ユニットと、更にこの上に導電材を介して接合される配線ユニットとから構成されたものがある。この流路ユニットの最上層には、複数の圧力室となる圧力室孔が列状になって複数列だけ配設されており、圧電ユニットの最上層には、各圧力室に対応する駆動電極が、列状に複数列だけ配設されている。そして、配線ユニットは、略帯状を成すシート状基材とこれに設けられた複数の導線および給電端子とから成り、給電端子は、シート状基材の一端部にて、駆動電極に対向するように列状になって複数列だけ配設されている。また、シート状基材の他端部には、これらの給電端子および導線を介して駆動電極へ圧電ユニットを駆動する電気信号を出力するドライバが設けられている。
このような液滴吐出ヘッドは、ドライバからの電気信号に従って圧電ユニットが駆動することにより、該圧電ユニットを形成する圧電層が変形して圧力波を生じさせる。この圧力波が圧力室内の液体を加圧することにより、該液体は、流路ユニットの流路内をノズル孔へ向けて圧送され、該ノズル孔から被記録体へと吐出される。
特開2007−90627号公報(特に、図2参照)
ところで、液滴吐出ヘッドが駆動すると、主にドライバから発熱するが、この熱は、ドライバから導線を介して給電端子へ伝わり、更に、配線ユニットと接合する圧電ユニットや流路ユニット内のインクへも伝えられる。しかしながら、上記のような配線ユニットを備える液滴吐出ヘッドの場合、シート状基材の他端部に位置するドライバからの発熱が、導線を通じて一端部の給電端子へ伝えられるため、複数の給電端子のうち、ドライバに近接する側の給電端子と離隔する側の給電端子とでは伝達される熱量に差が生じてしまう。
すると、圧電ユニットや流路ユニットにおいても、熱分布が一様ではなく不均一になってしまうため、例えば、圧電ユニットにおいては、圧電層の動作特性にバラツキが生じたり、流路ユニットにおいては、流路内の液体の粘性が不均一になるなどして、各ノズル孔からの液滴の吐出特性にバラツキが生じてしまう可能性がある。
従来、このような熱分布の不均一性を解消すべく、配線ユニットにおいて給電端子が配設された領域上に熱電率の高い金属板(均熱板ともいう)を接着したものもあるが、このような均熱板を設けると、部品点数の増加、接着工数の増加、液滴吐出ヘッドの重量化、ヘッドを駆動するモータの大型化等、新たな課題を生じてしまう。
また、インクジェットプリンタ装置の場合、高速印刷の要望に応えるべくドライバの高速処理化およびノズル孔の増加が進められ、また、小型化の要望に応えるべくノズル孔の高密度化が進められている。ここで、ドライバの高速処理化がなされると、ドライバからの発熱量が増加する傾向にあるため、上記のような熱分布の不均一性を解消することがより重要となる。また、ノズル孔の増加および高密度化がなされると、これに併行して給電端子の増加および高密度化がなされると共に、ドライバへの導線数も増加してしまう。しかしながら、給電端子が高密度化されると、隣接する給電端子の隙間寸法が小さくなるため、ドライバへこの隙間を通って奥(ドライバと離隔する側)の給電端子から導線を付設するのが困難になり、導線数の増加によって益々このような配線は難しいものとなってしまう。また、市場に流通している配線ユニットの中から適当なものを選択するにあたり、一般的には、汎用性があり安価な片面フレキシブル配線材を使用するのが適当であるが、ノズル孔および駆動電極の増加に伴い、高密度な配線が可能な両面フレキシブル配線材を用いることで、多数の給電端子と導線との付設を可能にすることもできる。しかしながら、両面フレキシブル配線材はコストが高くなり好ましくない。また、例えば、ドライバを有する配線材を2枚用いて多数の給電端子と導線とを、2枚の配線ユニットに分配し、これらを圧電ユニットに接続することもできるが、部品点数や工程の増加、コスト高、周辺の部品が大型化するなどして好ましくない。
そこで本発明は、圧電ユニットや流路ユニットでの熱分布の不均一性を抑制すると共に、容易な構成で重量化や配線ユニットでの導線付設の困難性等を解消することのできる液滴吐出ヘッドを提供することを目的とする。
本発明に係る液滴吐出ヘッドは、圧電層の一方の面に複数の駆動電極が配設されると共に他方の面に液体流路及びノズル孔を具備する流路ユニットが積層される圧電層を有し、前記圧電層の駆動により前記液体流路内の液体を前記ノズル孔から吐出させる圧電ユニットと、帯状を成すシート状基材に複数の給電端子が設けられて成る配線ユニットとを備え、該配線ユニットは、前記シート状基材における長手方向の中央付近に設けられ前記圧電ユニットを駆動させるためのドライバと、該ドライバから前記シート状基材に沿って該シート状基材における長手方向の両端部まで延設された配線とを更に有し、前記給電端子は、前記シート状基材の前記両端部において前記配線に接続されて設けられており、前記シート状基材の一端部が前記圧電層の前記一方の面上における一端部側の領域に積層され、前記シート状基材の他端部が前記圧電層における前記一方の面上における他端部側の領域に積層されて、前記シート状基材の両端部に設けられた前記給電端子と前記駆動電極とが電気的に接続されるように構成されている。
このような構成とすることにより、1つのドライバからの発熱が、シート状基材の一端部および他端部へと2方向へ分配されて伝えられ、これらの熱が圧電ユニット及び流路ユニットへと伝えられる。従って、従来のように1つのドライバからの発熱が1方向へ伝えられる場合に比べ、圧電ユニット及び流路ユニットに生じる熱分布が均一化される。また、熱分布がより均一になることにより、均熱板を設ける必要性が少なくなるため、均熱板を設けないようにすることによって、液滴吐出ヘッドの重量化等を回避することが可能になる。更に、1つのドライバからの導線を、シート状基材の一端部側へと、他端部側へとの2方向へ向けて付設するため、給電端子が増加および高密度化され、導線数が増加しても、これを適切に付設することが可能になる。また、従来のように、多数の駆動電極に対応する給電端子及び配線を2つに分配し、各給電端子及び配線とドライバとを有する2つの配線ユニットを夫々圧電ユニットに接合し、各配線ユニットが有する給電端子を駆動電極に接続する場合、ドライバは印字データにより選択的に圧電ユニットを駆動させるため、2つのドライバ間には発熱差が生じ、圧電ユニット及び流路ユニットに生じる熱分布も均一ではないが、上述したような構成にすることで、圧電ユニットの駆動に対して1つのドライバ駆動による発熱が、2方向へ分配されて圧電ユニット及び流路ユニットに伝えられるため、熱分布が均一化される。なお、圧電ユニットに接着される配線ユニットの部分が、一端部および他端部の2つに分割されるため、それぞれの接着面積が小さくなる。その結果、それぞれの接着面にて生じる熱膨張寸法の差を小さく抑えることができるため、熱膨張率の相違に起因して生じる圧電ユニットと配線ユニットとの接着面の剥離を防止することができる。
また、前記配線ユニットは、前記シート状基材の一方の面に配線が設けられ、その上に前記配線を覆うように被覆層が設けられた片面フレキシブル配線材であってもよい。このような構成とすることにより、上述したような効果に加え、給電端子が高密度化され導線数が増加しても、従来のように、ドライバを有した配線ユニットを複数枚用意したり、高価な両面フレキシブル配線材を用いなくても、汎用性が高く安価な片面フレキシブル配線材と1つのドライバとを用いた容易な構成で、給電端子及び導線を適切に付設することが可能でり、しかも、部品点数が少なくて済み、且つ、部品コストの増加を抑制できる。
また、前記シート状基材の前記一端部に設けられた給電端子数に比べて、前記他端部に設けられた給電端子数が少なくなるように構成されていてもよい。このような構成とすることにより、相対的に多くの給電端子数が設けられたシート状基材の一端部を、先に圧電ユニットに積層接着し、その後、給電端子数の少ない他端部を積層接着すれば、配線ユニットの圧電ユニットへの接着作業を容易に行い得る。
また、前記流路は、前記流路ユニットにおける一端部側の領域に配設されてカラーインクが通流するカラーインク流路と、前記流路ユニットにおける他端部側の領域に配設されてブラックインクが通流するブラックインク流路とから成り、前記圧電ユニットが有する前記駆動電極は、前記カラーインク流路に対応して前記圧電層における一端部側の領域に配設されたカラーインク用駆動電極と、前記ブラックインク流路に対応して他端部側の領域に配設されたブラックインク用駆動電極とを有し、前記シート状基材の前記一端部に設けられた給電端子は前記カラーインク用駆動電極に接続され、前記シート状基材の前記他端部に設けられた給電端子は前記ブラックインク用駆動電極に接続されるよう構成されていてもよい。
一般に、インクジェットプリンタ装置に搭載されて液体たるインクを吐出する液滴吐出ヘッドにおいては、ノズル孔にて増粘したインクや気泡の混入したインクを除去するために、ノズル孔が形成された流路ユニットの下面にキャップを被せ、該キャップ内を負圧にしてノズル孔からインクを吸引するメンテナンスを、所定のタイミングで行っている。この際、ブラックインクが他のカラーインク(例えば、イエロー、シアン、マゼンダ)用のノズル孔に付着するなどして混色が生じるのを防止するため、カラーインク用のノズル孔の列を流路ユニットの一端部側の領域に配設し、ブラックインク用のノズル孔の列を他端部側の領域に配設すると共に、メンテナンス時に両者間の境界に配置される仕切板がキャップに設けられている。また、この仕切板がノズル孔を干渉しないようにするため、境界を挟んで区分けされる2つの領域のうち、一端部側のカラーインク用のノズル孔の列と、他端部側のブラックインク用のノズル孔の列とは、比較的幅広の隙間を空けて配設されている。従って、このような隙間を境界にして、上述したように配線ユニットを圧電ユニットに積層接着することにより、接着作業を容易に行うことができる。また、上記隙間に位置する配線ユニットの一端部及び他端部の縁部には、その長手方向に沿う細長領域に給電端子を設けなくてよいため、給電端子の配設が容易になると共に、配線ユニットにおける圧電ユニットへの接着箇所として、前記縁部を活用することも可能である。
また、前記シート状基材には、前記ドライバから前記他端部へ至る間にダミー配線が付設されていてもよい。このような構成とすることにより、ドライバからシート状基材の他端部へは、電気信号を伝達する配線の他、ダミー配線も介して熱が伝えられるため、給電端子数の少ない他端部へ伝えられる熱量を、給電端子数の多い一端部へ伝えられる熱量と同等にすることができる。
また、前記シート状基材において、前記ドライバから前記両端部へ至るまでの複数の前記配線間に、スリットが設けられていてもよい。このような構成とすることにより、スリットを介して外方へ放熱することができるため、液滴吐出ヘッドの冷却効率を向上することができる。
また、前記圧電層における前記一方の面とは反対側の面に積層され、複数のノズル孔と連通する複数の流路内のインクを前記圧電層が駆動したときの圧力変動によって前記ノズル孔から吐出する流路ユニットを更に備え、前記流路は、前記流路ユニットにおける一端部側の領域に配設されて染料系インクが通流する染料インク流路と、前記流路ユニットにおける他端部側の領域に配設されて顔料系インクが通流する顔料インク流路とから成り、前記圧電ユニットが有する前記駆動電極は、前記染料インク流路に対応して前記圧電層における一端部側の領域に配設された染料インク用駆動電極と、前記顔料インク流路に対応して他端部側の領域に配設された顔料インク用駆動電極とを有し、前記シート状基材の前記一端部に設けられた給電端子は前記染料インク用駆動電極に接続され、前記シート状基材の前記他端部に設けられた給電端子は前記顔料インク用駆動電極に接続されるよう構成されていてもよい。
このような構成とすることにより、上述したブラックインク及びカラーインクの場合と同様に、流路ユニットにおける顔料系インク用のノズル孔と染料系インク用のノズル孔との隙間を境界にして、上述したように配線ユニットを圧電ユニットに積層接着することによって、接着作業を容易に行うことができる。また、上記隙間に位置する配線ユニットの一端部及び他端部の縁部には給電端子を設けなくてよいため、給電端子の配設が容易になると共に、配線ユニットにおける圧電ユニットへの接着箇所として、前記縁部を活用することも可能である。
また、前記ドライバは、前記シート状基材が有する表面及び裏面のうち、外方へ露出される前記表面に設けられており、前記給電端子は、前記シート状基材の前記両端部において前記表面側へ露出して設けられ、前記配線ユニットは、前記表面を外方へ露出させるように前記シート状基材をロールさせ、且つ両端部を互いに付き合わせた状態で、該両端部の表面側に露出する前記給電端子を前記駆動電極に対向させて接続されていてもよい。
このように構成することで、ドライバが外方へ露出されているため、液滴吐出ヘッドがホルダケースに搭載されるときに、ドライバの発熱を伝導させる放熱板と接触させ易くなる。また、給電端子を前記駆動電極に対向させて接続したときに、シート状基材の中央部と、駆動電極に接続される領域の両端部との間にはロール状の空間が形成され、その空間が、ドライバからの熱を放熱させる放熱空間になるとともに、その空間を利用して、放熱板を挿入したり、給電端子と駆動電極との接続のためバーヒーターなどの治具を挿入することができる。このように、ロール状の空間を有効利用して放熱効率を向上させたり、吐出ヘッドの製造を容易にすることができる。
また、前記ドライバは、前記シート状基材が有する表面及び裏面のうち、外方へ露出される前記表面に設けられている一方、前記給電端子は、前記シート状基材の前記両端部において前記裏面側へ露出して設けられており、前記配線ユニットは、前記ドライバとの接続箇所から両端部へ向かう途中部分の裏面が対向するように前記シート状基材を折り畳み、且つ前記両端部はその裏面が略面一となるように開かれた状態で、該両端部の裏面側に露出する前記給電端子を前記駆動電極に対向させて接続されていてもよい。
このように構成することで、ドライバが外方へ露出されているため、液滴吐出ヘッドがキャリッジに搭載されるときに、ドライバの発熱を伝導させる放熱板と接触させ易い。また、給電端子と駆動電極とを接続するときに、接続領域である両端部が外方へ露出しているため、接続するためのバーヒーターなどの接続用の治具を接触させやすいため、容易に接続することができる構成となっている。
本発明によれば、圧電ユニットや流路ユニットでの熱分布の不均一性を抑制すると共に、少ない部品構成で配線ユニットでの導線付設の困難性等を解消することのできる液滴吐出ヘッドを提供することができる。
以下、本発明の実施の形態に係る液滴吐出ヘッドについて図面を参照しながら具体的に説明する。
図1は、本実施の形態に係る液滴吐出ヘッドの分解斜視図であり、ここでは、液滴吐出ヘッドとして、インクジェットプリンタ装置に搭載されるインク吐出ヘッドを例示している。この図1に示すように、液滴吐出ヘッド1は、流路ユニット2、圧電ユニット3、及び配線ユニット4が、この順序で下から積層接着されて構成されており、これらの積層体は、支持フレーム5を介して図示しないホルダケースの下部に取り付けられるようになっている。該ホルダケースには、例えば、染料系インクから成るシアン、マゼンダ、イエロー、及び顔料系インクから成るブラックなどの各色のインク(液体)を収容するインクタンク(図示せず)が格納され、該インクタンクから流路ユニット2へ各色のインクが互いに独立して供給されるようになっていて、ホルダケースはY方向(図1)に走査可能となっている。なお、図1には、液滴吐出ヘッド1のメンテナンス時に使用する吸引用のキャップ6や、後述するドライバIC11の発熱を放熱するヒートシンク7も示しているが、これらについては後述する。
[流路ユニット]
図2は、図1に示す液滴吐出ヘッド1の拡大断面図である。この図2に示すように、液滴吐出ヘッド1が有する流路ユニット2は、上方から順に、圧力室プレート20、第1スペーサプレート21、絞りプレート22、第2スペーサプレート23、第1共通液室プレート24、第2共通液室プレート25、ダンパプレート26、カバープレート27、及びノズルプレート28が並べられて、互いに積層接着された構成となっている。
図2は、図1に示す液滴吐出ヘッド1の拡大断面図である。この図2に示すように、液滴吐出ヘッド1が有する流路ユニット2は、上方から順に、圧力室プレート20、第1スペーサプレート21、絞りプレート22、第2スペーサプレート23、第1共通液室プレート24、第2共通液室プレート25、ダンパプレート26、カバープレート27、及びノズルプレート28が並べられて、互いに積層接着された構成となっている。
これらのうち、ノズルプレート28はポリイミド等の樹脂シートで、それ以外の各プレート20〜27は42%ニッケル合金鋼板(42合金)やステンレス等の金属板であり、平面視で何れも長方形状(図1のX方向に長辺、Y方向に短辺)を成し、各々50〜150μm程度の肉厚を有している。各プレート20〜27には、エッチング、レーザ加工、又はプラズマジェット加工等により、液体流路(チャンネル)2aを構成する開孔又は凹部が形成されている。
流路ユニット2の最下層のノズルプレート28には、微小径のインク滴吐出用のノズル孔28aが、微小間隔で多数個穿設されていて、ノズル孔28aはノズルプレート28の長辺方向(図1のX方向)に沿って延びる列状に配置され、短辺方向(図1のY方向)に5列設けられている。また、流路ユニット2において最上層に位置する圧力室プレート20には、複数の圧力室31となる複数の圧力室孔20aが、圧力室プレート20をその厚み方向に貫通して形成され、ノズル孔28aに対応してX方向に沿って列状に、Y方向に5列設けられている。圧力室孔20aは、Y方向に長い平面視で細長形状を成し、その長手方向(Y方向)がノズル孔28aの列方向(X方向)と直交する方向に沿うように配置されている。これら複数の圧力室孔20aは、上方から圧電ユニット3が積層され、下方から第1スペーサプレート21が積層されることにより、内部空間を有する複数の圧力室31を形成する。
第1スペーサプレート21からカバープレート27のそれぞれには、各圧力室31の一端部に連通し、各ノズル孔28aにまで連通するノズル連通流路36となる各開孔が貫通形成され、また、第1スペーサプレート21と絞りプレート22と第2スペーサプレート23には、共通インク室35と圧力室31の他端部とを連通する接続流路33となる各開孔21a、23aおよび絞り部孔22aが形成されている。
また、2枚の共通液室プレート24、25には、圧力室31が列方向(X方向)に配置された位置に対応する下方位置にて、その列方向(X方向)に沿って延設された共通インク室35となる共通インク室孔24a、25aが、各共通液室プレート24、25をその厚み方向に貫通して形成され、流路ユニット2の短辺方向(Y方向)に5列設けられている。また、ダンパプレート26には、共通液室35との対向面とは反対側の面を凹み形成してその肉厚を薄肉にさせたダンパ壁26aが、共通液室35の平面視形状に対応してY方向に5列形成され、第2スペーサプレート23、2枚の共通液室プレート24、25、ダンパプレート26、及びカバープレート27がこの順で積層されることによって、共通液室35およびダンパスペース26bが形成される。更にカバープレート27には、複数のノズル孔28aを有するノズルプレート28が下方から積層接着されている。
これらの各プレート20〜28が積層されていることで、連通された開孔や溝が構成され、インクが通流するインク流路2aが構成されている。即ち、インク流路2aは、共通インク室35から接続流路33、圧力室31、ノズル連通流路36およびノズル孔28aから成る。上記構成により、図示しないインクタンクから流路ユニット2内に供給されたインクは、共通インク室35、接続流路33、圧力室31、及びノズル連通流路36を順に通り、ノズル孔28aへと導かれる。
なお、圧力室プレート20から第2スペーサプレート23までの各プレート20〜23には、その各長手方向(X方向)の一端部に、上下の位置を対応させて、4色のインクに対応する4つのインク供給口34が穿設されている(図1参照)。インクタンクからの4色のインクは、このインク供給口34にそれぞれ独立して供給される。インク供給口34は、第1および第2共通液室プレート24、25の共通液室35の長手方向(X方向)の一端部に連通していて、インク供給口34からの各インクを共通液室35に供給される。また、使用頻度の高い黒インクが流入するインク供給口34は、他より大型に形成されると共に2つの共通液室35のX方向の一端部に連通し、2つのインク流路2aと繋がっている。他のインク供給口34は、それぞれ互いに独立した1つの共通液室35のX方向の一端部に連通し、残りのインク流通路2aと繋がっている。このように流路ユニット2は、5つのインク流路を有しており、液滴吐出ヘッド1は、4種のインクを互いに独立して吐出可能に構成されている。
また、本実施の形態に係る液滴吐出ヘッド1では、染料系インクから成るカラーインクが通流する流路2aが、流路ユニット2における短辺方向(Y方向)の一端部側の領域に寄せて設けられ、顔料系インクから成るブラックインクが通流する流路2aは、他端部側の領域に寄せて設けられている。そして、これに対応するように、圧力室プレート20の圧力室31は、カラーインク用の流路2aに対応する圧力室31aと、ブラックインク用の流路2aに対応する圧力室31bとが、Y方向の一端部側の領域および他端部側の領域に区分けされており、図1に示すように、カラーインク用の圧力室31aの列とブラックインク用の圧力室31bの列との間には、所定の幅寸法W1を有する帯状のスペースS1が設けられている。
[圧電ユニット]
一方、図1に示すように、圧電ユニット3は平面視でX方向に長い長方形状の外観形状を成しており、また、図2に示すように、多数枚のX方向に長い長方形状の圧電シート40〜45と絶縁性を有するトップシート46とが積層されて構成されている。圧電シート40〜45は、夫々の厚みが略30μm程度のチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)のセラミックス材料から構成されている。
一方、図1に示すように、圧電ユニット3は平面視でX方向に長い長方形状の外観形状を成しており、また、図2に示すように、多数枚のX方向に長い長方形状の圧電シート40〜45と絶縁性を有するトップシート46とが積層されて構成されている。圧電シート40〜45は、夫々の厚みが略30μm程度のチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)のセラミックス材料から構成されている。
各圧電シート40〜45のうち、最下層の圧電シート40から上方へ数えて偶数番目の圧電シート41,43の上面には、各圧力室31の位置に個別に対応するよう配置された多数の個別電極47が、圧力室31が形成する各列に対応するよう5列に印刷形成されている。また、最下層の圧電シート40から上方へ数えて奇数番目の圧電シート40,42,44の上面には、平面視したときに個別電極47を列ごとに全てを覆うように配置された共通電極48が印刷形成されている。そして、個別電極47及び共通電極48は、各圧電シート40〜45及びトップシート46の側端面又は図示しないスルーホールに設けた図示しない中継配線を介し、トップシート46の上面に設けられた複数の駆動電極49(図1も参照)と電気的に接続されている。駆動電極(個別駆動電極)49は、個別電極47にスルーホールを介して導通されており、アクチュエータの上面の平面視でX方向に細長形状で圧力室20と重なるように列状に設けられており、圧力室20に対応して5列形成されている。また、この駆動電極49とは別に、複数の個別駆動電極49の集合を挟んだX方向の両端部(短辺)に沿って帯状に共通駆動電極49cが形成されており、共通電極とスルーホールを介して導通し、グランドに接地されている。なお、各電極47、48および駆動電極(個別駆動電極)49及び共通駆動電極49cは、Ag−Pd系の導電材料でスクリーン印刷されている。
また、圧電ユニット3が有する駆動電極49は、染料系カラーインク用の圧力室31aに対応する駆動電極49aと、顔料系ブラックインク用の圧力室31bに対応する駆動電極49bとを有している。そして、上述した圧力室31a,31bの配置態様と同様に、カラーインク用の駆動電極49aの列と、ブラックインク用の駆動電極49bの列との間には、所定の幅寸法W1を有する帯状のスペースS2が設けられている。
このような圧電ユニット3は、流路ユニット2よりもその外形形状が小さく、流路ユニット2のX方向の一端部にあるインク供給口34を露出させるように配設され、圧電ユニット3の個別電極47と流路ユニット2の圧力室31とが平面視で対向した位置になるように積層接着されている。そして、この圧電ユニット3の上面には、両端部を付き合わせるようにロールされた配線ユニット4の一端部及び他端部がそれぞれ接合される。
図3は、配線ユニット4の展開図である。本実施の形態に係る配線ユニット4としては、例えば、ポリイミドなどの樹脂製で可撓性帯状のシート状基材10の表面に導線層が設けられ、さらにその上にポリイミドやレジスト等の被覆層が設けられた、所謂、片面フレキシブル配線材が用いている。該シート状基材10の表面における長手方向の中央部10cには本体側からの印字データに従いアクチュエータを選択的に駆動させる駆動回路を含むX方向に長い長方形状のドライバIC11が実装され、両端部10a,10bには給電端子12が設けられている。
このうち、一端部10aに設けられた給電端子12は、圧電ユニット3のカラーインク用の駆動電極49aに接続されるカラーインク用の給電端子12aを成して表面側に露出しており、他端部10bに設けられた給電端子12は、ブラックインク用の駆動電極49bに接続されるブラックインク用の給電端子12bを成して表面側に露出している。給電端子12a、12bは、対応する駆動電極49の位置の被覆層を除去して、導線層を表面側に露出することにより形成されていて、駆動電極49に対応して、X方向に列をなし、Y方向に複数列設けられている。なお、圧電ユニット3の共通駆動電極49cに接続される共通給電端子12cと導線13cとが、シート状基材10の幅方向の両端に、シート状基材10の長手方向(Y方向)に沿って設けられている。
ドライバIC11は、その長手方向をシート状基材10の幅方向(X方向)に一致させるようにして実装されており、該ドライバIC11からは、シート状基材10の長手方向に沿って一端部10a側と他端部10b側との2方向へ、電気信号を伝達する複数の導線13が延設され、この導線の先端に給電端子12(12a,12b)が接続されている。また、本実施の形態では、ブラックインク用の給電端子12bの方がカラーインク用の給電端子12aよりも少数になっているため、ドライバIC11からの電気信号を通す導線13についても、ブラックインク用の給電端子12bへ延びるものの方が少数になっている。しかしながら、ドライバICから給電端子12bが位置するシート状基材10の他端部10b側へは、導線13と同素材から成る複数のダミー導線13aが付設されており、ドライバIC11から他端部10b側へ延びる導線13とダミー導線13aとの総数は、一端部10a側へ延びる導線13の総数と、同一又は略同一になっている。なお、図3ではダミー導線13aが、ブラックインク用の給電端子12bの列のうち、ドライバIC11に最も近接する列の近傍に先端が到達した構成について開示しているが、最も離隔する列の近傍にまで先端を到達させた構成としてもよい。
また、シート状基材10の中央部10cからは、幅狭であって短寸帯状の配線シート14が、シート状基材10の長手方向に直交する方向へ引き出されている。この配線シート14には、複数の入力線14aおよび導線13cが付設されており、この入力線14aは、配線シート14の先端から延びてドライバIC11に接続されている。外部からの入力信号は、この入力線14aを通じてドライバIC11に入力されるようになっている。なお、この配線シート14のみをシート状基材10とは別体で形成し、後に両者を接続するようにしてもよい。
また、シート状基材10の一端部10aには、圧電ユニット3への接着時の位置決めに用いられるスコープ15が設けられている。このスコープ15は、シート状基材10の一端部10aにおける幅方向の両端部から、シート状基材10の長手方向へ突出するようにして設けられており、その中央部には、ポリイミド等から成る透光性の円形窓15aが設けられ、円形窓15aを通じてシート状基材10の反対側を視認可能になっている。同様にして、シート状基材10の他端部10bにも、その幅方向の両端部から突出するスコープ15が設けられ、その中央部には透光性の円形窓15aが設けられている。一方、図1に示すように、圧電ユニット3が有するトップシート46の上面にはマーカ16が形成されている。このマーカ16は、銅やAg−Pdなどから成る微小円形状を成しており、帯状のスペースS2における長手方向(X方向)の両端の部分にそれぞれ設けられている。
このような配線ユニット12は、シート状基材10の表面を外方へ露出させるようにして該シート状基材10をロールさせ、且つ一端部10a及び他端部10bを互いに付き合わせた状態で、これら一端部10a及び他端部10bの表面側に露出してその上にハンダ等の導電材を設置した給電端子12a,12bを、駆動電極49a,49bの夫々に対向させて配置する。そして、シート状基材10の中央部10cと両端部10a,10bとの間にできたロール状の空間10d内に細長のバーヒーターを挿入し、シート状基材10の両端部10a,10bを裏面側から加熱・加圧することにより、給電端子12a,12bと駆動電極49a,49bとは電気的に接続される(図1も参照)。
このとき、ドライバIC11は、配線ユニット10の長手方向の中央部10cに位置しているため、平面視で、圧電ユニット3の短手方向(Y方向)の略中央位置(換言すれば、流路ユニット2の圧力室31の形成領域の短手方向(Y方向)の略中央位置)に配置される。なお、ロール状のシート状基材10内にできた空間10dは、ドライバIC11の発熱を放散させる空間として機能させることもできる。またこのようにシート状基材10を接続するにあたり、一端部10a側に設けられたスコープ15と他端部側に設けられたスコープ15とを、円形窓15aの位置が一致するように上下に重ね合わせ、重ね合わされた2つの円形窓15aを通じてマーカ16が視認できる状態で配線ユニット4を圧電ユニット3に積層させる。このようにすることにより、圧電ユニット3に対する配線ユニット4の位置決めを正確に行うことができる。
また、本実施の形態に係る液滴吐出ヘッド1では、カラーインク用の駆動電極49aや給電端子12aの方が、ブラックインク用の駆動電極49bや給電端子12bよりも多数であって付設領域も広くなっている。従って、配線ユニット4においてカラーインク用の給電端子12aが設けられた一端部10aを、圧電ユニット3においてカラーインク用の駆動電極49aが設けられた広い領域に積層接着し、その後、ブラックインク用の給電端子12bが設けられた他端部10bを、ブラックインク用の駆動電極49bが設けられた狭い領域に積層接着することにより、圧電ユニット3と配線ユニット4との接着作業が比較的容易になる。
このような流路ユニット2、圧電ユニット3、及び配線ユニット4から成る積層体は、図1に示すように矩形枠状を成す支持フレーム5によってホルダケース(図示せず)に支持される。より具体的に説明すると、図1に示すように支持フレーム5は、平面視長方形状のプレート部材で、その平面視外形形状は流路ユニット2よりも大きく、その中央部分に平面視長方形状の開口5aが貫通形成された枠形状を成している。また、支持フレーム5の長手方向(X方向)の一端部には、インク接続孔5cがY方向に沿って4つ貫通形成されていて、図示しないインクタンクのインク流出口と流路ユニット2のインク供給口34とを連通する。開口5aは、圧電ユニット3の平面視外形寸法より若干大きい開口面積を有し、支持フレーム5は、開口5a内に配線ユニット4が接続された圧電ユニット3が位置し、且つ配線ユニット4の配線シート14が開口5aから引き出されるようにして、流路ユニット2の上面2bに接着固定される。
この際、支持フレーム5において開口5aを形成する内周部5bと、圧電ユニット3の外周部3aとの間には、流路ユニット2の上面2bを底面とする空隙路18が形成される。そして、この空隙路18には液状封止剤19(図2参照)が充填され、支持フレーム5と流路ユニット2、および圧電ユニット3との接合境界(隙間)を封止している。
そして、このように流路ユニット2に支持フレーム5が接着固定された状態で、該支持フレーム5はホルダケースの底部に接着剤によって取り付けられる。この接着剤は、支持フレーム5の外周部の全周にわたって塗布され、流路ユニット2のノズルプレート28の下面(ノズル孔28aが外部へ向かって開口する側の面)から支持フレーム5の外側を通って圧電ユニット3へ至る経路は、この接着剤によって閉鎖されるようになっている。
また、ホルダケースには、ドライバIC11の駆動による発熱を放散させるためのヒートシンク7が設置される。図1に示すようにヒートシンク7は、下側広幅面7aと上側広幅面7bとが夫々の一端部において直立壁面7cにより接続され、断面視で90度倒した略U字状に形成され、アルミニウムなどの金属や熱伝導性の良い金属粒子を含んだ樹脂、あるいはグラファイトシートのような熱伝導性の良い材料で形成されている。ヒートシンク7は、図1及び図2に示すように、配線ユニット10の空間10d内に下側広幅面7aを挿入して、上側広幅面7bと下側広幅面7aとでドライバIC11を上下から挟み込むようにして配置されており、下側広幅面7aの上面が、ドライバIC11が実装されているシート状基材10の裏面側にゴム状弾性材7dを介して接触するように、ゴム状弾性材7dが設けられていて、これによって上側広幅面7aと下側広幅面7bがゴム状弾性材52によって押圧されてドライバIC11と熱伝導可能に接触している。
このような構成を成す液滴吐出ヘッド1は、以下のようにして動作し、ノズル孔28aからインク滴を吐出する。即ち、図示しないインクタンクのインク流出口から、支持プレート5のインク接続孔5c、及び、図示しないフィルタが取り付けられたインク供給口34にインクが供給される。インク供給口34から流路ユニット2内に供給されたインクは、共通液室35、接続通路33、圧力室31、及びノズル連通流路36から成るインク流路2a内に充填される。この状態でドライバIC11が印字データに従って選択的に電気信号(駆動電位)を配線ユニット4から圧電ユニット3へ付与し、複数の個別電極47を選択的に所定電位にすると、電位が付与された個別電極47と共通電極48との間に電位差が生じ、圧電シート41〜44の活性部(エネルギー発生部)に電界が作用して積層方向の歪み変形が発生する。ここで活性部とは、各圧電シート41〜44において個別電極47と共通電極48とに挟まれた部分をいい、実質的には上述したような積層方向の歪み変形が生じる部分をいう。そして、このように活性部が変形すると、対応する圧力室31内へ圧電シートが突出するため、圧力室31の内圧が上昇し、内部のインクがノズル通路36を通じてノズル孔28aから外部へ吐出される。
以上に説明したような液滴吐出ヘッド1によれば、ドライバIC11は、配線ユニット4の長手方向の中央部10cに実装されているため、ドライバIC11からの発熱は、導線13、13aを伝わってシート状基材10の一端部10aおよび他端部10bの給電端子12へと2方向へ分配されて伝えられ、これらの熱が圧電ユニット3及び流路ユニット2へと伝えられるため、圧電ユニット3及び流路ユニット2に生じる熱分布が均一化される。
ところで、従来のように、多数の駆動電極に対応する給電端子及び配線を2つに分割し、各給電端子及び配線とドライバとを有する2つの配線ユニットを用意し、この2つの配線ユニットが有する各給電端子を駆動電極に対して電気的に接続する場合、ドライバは印字データにより選択的に圧電ユニットを駆動させるため、2つのドライバ間には発熱差が生じ、圧電ユニット及び流路ユニットに生じる熱分布も均一ではない。これに対し、本実施の形態に係る構成は、配線材1枚と1つのドライバICを用いた容易な構成からなり、圧電ユニットの駆動に対して1つのドライバ駆動による発熱が、2方向へ分配されて圧電ユニット及び流路ユニットに伝えられるため、熱分布が均一化される。また、従来のように2つのドライバICを用いることにより、そのIC特性の違いが圧電ユニットの安定駆動に影響を及ぼす場合があったが、1つのドライバICによる駆動のため、圧電ユニットを安定駆動させることができる。
また、シート状基材10には、ドライバIC11から他端部10bへ至る間にダミー導線13aが付設されているため、ドライバIC11からシート状基材10の他端部10bへは、電気信号を伝達する導線13の他、ダミー導線13aも介して熱が伝えられる。従って、給電端子12の少ない他端部10bへ伝えられる熱量を、給電端子12の多い一端部10aへ伝えられる熱量と同等にすることができ、圧電ユニット3及び流路ユニット2での熱分布を、より一層均一なものにすることができる。このように熱分布がより均一になることにより、従来のように圧電ユニット3の動作特性にバラツキが生じたり、流路ユニット2において、流路内の液体の粘性が不均一になるなどして、各ノズル孔28aからの液滴の吐出特性にバラツキが生じてしまうことを少なくすることが出来る。
さらに、従来のような均熱板を設ける必要性が少なくなるため、均熱板を設けないようにした場合には、液滴吐出ヘッド1の重量化を回避できる他、部品点数削減および工程の削減等を実現することが可能になる。更に、ドライバIC11からの導線13を、シート状基材10の一端部10a側へと他端部10b側へと2方向へ向けて付設するため、給電端子12が増加および高密度化され、導線数13が増加しても、これを適切に付設することが可能になる。
なお、本実施の形態に係る構成では、1枚の片面フレキシブル配線材に1つのドライバICを用いた配線ユニットからなり、給電端子12や導線13が増加し高密度化されても、従来のような複数のドライバICや配線ユニットを用いたり、高価な両面フレキシブル配線材を用いなくても、比較的安価で、汎用性のあるフレキシブル配線材1枚と1つのドライバICを用いた容易な構成で配線ユニットを実現することができる。そのため、配線ユニットに係るコストを低減することができる。
また、圧電ユニット3に接着される配線ユニット4の部分が、一端部10aおよび他端部10bの2つに分割されるため、それぞれの接着面積が小さくなる。その結果、それぞれの接着面にて生じるトップシート46との熱膨張寸法の差を小さく抑えることができるため、熱膨張率の相違に起因して生じる圧電ユニット3と配線ユニット4との接着面の剥離を防止することができる。
ところで、上記のように、インクジェットプリンタに搭載されてインクを吐出する液滴吐出ヘッド(インク吐出ヘッド)1においては、ノズル孔28aにおいて粘度が高くなったインクや気泡などが混入したインクによって引き起こされるインク詰まりの防止等から、ノズル孔28aが形成された流路ユニット2の下面にキャップ6を被せ、該キャップ6内を負圧にしてノズル孔28aからインクを吸引するメンテナンスを、所定のタイミングで行っている。
図4は、インクジェットプリンタを下面側から見た図で、メンテナンス時にキャップ6がノズル面を被うときの様子を示している。図1に示すように、キャップ6は、平面視で矩形状を成して上方へ開いたボックス形状を成しており、可撓性の合成樹脂素材により形成されている。より詳しく説明すると、キャップ6は、矩形状の底面50と、該底面50の周縁部に沿って立設された周壁51とを有し、これらの底面50及び周壁51によって囲まれた内部空間を第1スペース53a及び第2スペース53bに区分けする厚み寸法W2の仕切壁52を更に有している。 図4に示すようにキャップ6は、メンテナンス時に直上位置に移動してきた液滴吐出ヘッド1の下面、即ち、流路ユニット2の下面(ノズル面)に下方から当接することにより、周壁51と仕切壁52の先端部が撓むことでノズル面に確実に密着し、周壁51が全てのノズル孔28aを囲んで封止するように密着するとともに、仕切壁52がカラーインク用のノズル孔28a(CL)とブラックインク用のノズル孔28a(BK)との境界S3に密着することで、カラーインク用のノズル孔28aを外部から遮蔽しつつ第1スペース53aへ露出させ、ブラックインク用のノズル孔28bについても、外部から遮蔽しつつ第2スペース53bへ露出させる。この状態で、第1スペース53a及び第2スペース53b内のエアを図示しないポンプによって吸引し、各スペース53a,53b内を所定の負圧にし、ノズル孔28a内のインクを少量だけ排出させる。
このようなメンテナンスに際し、キャップ内でブラックインクとカラーインクとが混色した廃インクがメンテナンス時の負圧によって引き込まれたり、ノズル面に残留したインク、特にブラックインクがカラーインク用のノズル孔28aへ付着して、カラーインクとブラックインクとが混色する、というようなことが、上記仕切壁52によって防止されるようになっている。この際、境界S3には、仕切壁52の先端部が十分に撓んで密着するために、境界S3の幅(Y方向)寸法W1は、仕切壁52の厚み寸法W2よりも幅広であることが望ましい(W1>W2)。なお、流路ユニット2は、ノズル孔28aに対応して圧力室31が形成されるため、図1に示すようにカラーインク用の圧力室31aの列とブラックインク用の圧力室31bの列との間のスペースS1の幅寸法も境界S3の幅寸法と略同一になっている。
なお、キャップ6の仕切壁52は、カラーインクとブラックインクのノズル孔に対して仕切られるようになっているが、インクが顔料インクと染料インクとが用いられている場合には、メンテナンス時に両者が混ざり合うことで吸引以降の工程で凝集をおこして、インク詰まりを起こす危険性があるため、両者のインクを吐出するノズル孔に対して仕切るように仕切壁は配置する。
本実施の形態に係る液滴吐出ヘッド1では、このようなインク仕切用の仕切壁52の厚み寸法W2に応じて、圧電ユニット3に形成される帯状のスペースS2を利用し、このスペースS2を、配線ユニット4の一端部10a及び他端部10bの突き合わせ位置とし、また、このスペースS2内にマーカ16を設けている。従って、このスペース2を有効に活用することができると共に、両端部10a,10bを付き合わせる位置に対応して、別の位置に駆動電極49の列間スペースをわざわざ形成する必要がなく、液滴吐出ヘッド1の大型化を抑制することができる。また、このようなスペース2を、配線ユニット4と圧電ユニット3との接着箇所と利用することができ、より確実に両者を接着することができる。
[配線ユニットの他の形態]
図5は、配線ユニット4の他の構成を示す部分拡大図である。この図5に示す配線ユニット4では、ドライバIC11と一端部10a側の給電端子12aとの間であって複数の導線13間に、シート状基材10を厚み方向へ貫通する複数のスリット70が、導線13の長手方向に沿って延設されている。図示は省略するが、ドライバIC11と他端部10b側の給電端子12bとの間にも、同様のスリット70が形成されている。
図5は、配線ユニット4の他の構成を示す部分拡大図である。この図5に示す配線ユニット4では、ドライバIC11と一端部10a側の給電端子12aとの間であって複数の導線13間に、シート状基材10を厚み方向へ貫通する複数のスリット70が、導線13の長手方向に沿って延設されている。図示は省略するが、ドライバIC11と他端部10b側の給電端子12bとの間にも、同様のスリット70が形成されている。
このようなスリット70を形成することにより、図1に示すようにロールされた配線ユニット4の内方から外方へ、該スリット70を通じて熱を放散させることができるため、圧電ユニット3及び流路ユニット2の冷却に貢献することができる。なお、図3などを用いて既に説明した構成に対応してこれと同様の構成を備える部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
図6は、配線ユニット4の更に他の構成を示す展開図であり、図7は、この配線ユニット4を備える液滴吐出ヘッド1の分解斜視図である。図6に示す配線ユニット4は、図3に示した配線ユニット4とは、給電端子12(破線で図示)がシート状基材10の裏面側に露出するよう構成されている点と、配線シート14が、シート状基材10の中央部10cよりも一端部10a寄りの位置から引き出されている点とにおいて異なっている。
このような配線ユニット4は、図7に示すように、ドライバIC11との接続箇所である中央部10cから両端部10a,10bへ向かう途中部分の裏面が対向するようにシート状基材10が折り畳まれ、且つ両端部10a,10bはその裏面が略面一となるように開かれた状態で、該両端部10a,10bの裏面側に露出する給電端子12a,12bを、駆動電極49a,49bの夫々に対向させて接続されている。また、図6に示すように、配線ユニット4の両端部10a,10bが圧電ユニット3に接着された状態で、ドライバIC11を含む配線ユニット4の他の部分を、Y方向へ折り畳むことができ、ホルダケース内へ搭載するときにコンパクト化が可能になっている。
また、折り畳まれたドライバIC11を含む配線ユニット4の中央部分は、ホルダケース内に収容されるヒートシンク8と接触可能となるように配置される。ヒートシンク8は、鉛直方向に延びてY方向を法線方向とする広幅面8aと、該広幅面8aの下部からY方向へ若干距離を隔ててX方向へ延びる棒状の挿入部8bとから成り、該挿入部8bはその長手方向の一端部において広幅面8aに接続され、両者は連続して一体的に形成されている。ヒートシンク8は、配線ユニット4の途中部分が折り畳まれて両端部10a,10bが駆動電極49に接続されたときに、その中央部分に空間10dが形成される。従って、この状態の配線ユニット4を更にY方向に折り畳んだときに、この空間10d内に挿入部8bを挿入すると、ドライバIC11は、挿入部8bに設けられたゴム状弾性部材(図示せず)を介して、広幅面8aと挿入部8bとの間に挟持され、広幅面8aを通じて外部へ熱伝導可能となっている。
なお、これら図6及び図7に示す配線ユニット4を採用した液滴吐出ヘッド1であっても、図1乃至図3を用いて説明したものと同様に、圧電ユニット3及び流路ユニット2に生じる熱分布の均一化等の作用効果を奏することができる。
図8は、配線ユニット4の更に他の構成を示す展開図である。図8に示す配線ユニット4は、図3に示した配線ユニット4とは、インク色(ブラック及びカラー)やインク材料(顔料系及び染料系)等のインクの種類に関係なく、全ての給電端子12を配線ユニット10の一端部10aと他端部10bとに2等分して配設されている点において異なっている。この場合、スコープ15は、幅方向(X方向)側に突出させて、圧電ユニット3においては共通駆動電極49c上にマーカー16を設けることが好ましい。このような構成においても、図1乃至図7を用いて説明したものと同様に、圧電ユニット3及び流路ユニット2に生じる熱分布の均一化等の作用効果を奏することができる。
なお、本実施形態では、配線材には片面フレキシブル配線材を用いて説明してきたが、もちろん、両面フレキシブル配線材を用いて適用することも可能であり、ヒートシンク7,8の形状は、ホルダケース内に収容される他の部品とのレイアウトによって、適宜変形可能である。
本発明は、圧電ユニットや流路ユニットでの熱分布の不均一性を抑制すると共に、容易な構成で重量化や配線ユニットでの導線付設の困難性等を解消することのできる液滴吐出ヘッドに適用することができる。
1 液滴吐出ヘッド
2 流路ユニット
3 圧電ユニット
4 配線ユニット
10 シート状基材
11 ドライバIC
12,12a,12b 給電端子
13 導線(配線)
13a ダミー導線(配線)
49 駆動電極
70 スリット
2 流路ユニット
3 圧電ユニット
4 配線ユニット
10 シート状基材
11 ドライバIC
12,12a,12b 給電端子
13 導線(配線)
13a ダミー導線(配線)
49 駆動電極
70 スリット
Claims (9)
- 一方の面に複数の駆動電極が配設されると共に他方の面に液体流路及びノズル孔を具備する流路ユニットが積層される圧電層を有し、前記圧電層の駆動により前記液体流路内の液体を前記ノズル孔から吐出させる圧電ユニットと、
帯状を成すシート状基材に複数の給電端子が設けられて成る配線ユニットとを備え、
該配線ユニットは、前記シート状基材における長手方向の中央付近に設けられて前記圧電ユニットを駆動させるためのドライバと、該ドライバから前記シート状基材に沿って該シート状基材における長手方向の両端部まで延設された配線とを更に有し、前記給電端子は、前記シート状基材の前記両端部において前記配線に接続されて設けられており、
前記シート状基材の一端部が前記圧電層の前記一方の面上における一端部側の領域に積層され、前記シート状基材の他端部が前記圧電層における前記一方の面上における他端部側の領域に積層されて、前記シート状基材の両端部に設けられた前記給電端子と前記駆動電極とが電気的に接続されるように構成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 前記配線ユニットは、前記シート状基材の一方の面に配線が設けられ、その上に前記配線を覆うように被覆層が設けられた片面フレキシブル配線材であることを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記シート状基材の前記一端部に設けられた給電端子数に比べて、前記他端部に設けられた給電端子数が少なくなるように構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記流路は、前記流路ユニットにおける一端部側の領域に配設されてカラーインクが通流するカラーインク流路と、前記流路ユニットにおける他端部側の領域に配設されてブラックインクが通流するブラックインク流路とから成り、
前記圧電ユニットが有する前記駆動電極は、前記カラーインク流路に対応して前記圧電層における一端部側の領域に配設されたカラーインク用駆動電極と、前記ブラックインク流路に対応して他端部側の領域に配設されたブラックインク用駆動電極とを有し、
前記シート状基材の前記一端部に設けられた給電端子は前記カラーインク用駆動電極に接続され、前記シート状基材の前記他端部に設けられた給電端子は前記ブラックインク用駆動電極に接続されるよう構成されていることを特徴とする請求項3に記載の液滴吐出ヘッド。 - 前記シート状基材には、前記ドライバから前記他端部へ至る間にダミー配線が付設されていることを特徴とする請求項3又は4に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記シート状基材において、前記ドライバから前記両端部へ至るまでの複数の前記配線間に、スリットが設けられていることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記圧電層における前記一方の面とは反対側の面に積層され、複数のノズル孔と連通する複数の流路内のインクを前記圧電層が駆動したときの圧力変動によって前記ノズル孔から吐出する流路ユニットを更に備え、
前記流路は、前記流路ユニットにおける一端部側の領域に配設されて染料系インクが通流する染料インク流路と、前記流路ユニットにおける他端部側の領域に配設されて顔料系インクが通流する顔料インク流路とから成り、
前記圧電ユニットが有する前記駆動電極は、前記染料インク流路に対応して前記圧電層における一端部側の領域に配設された染料インク用駆動電極と、前記顔料インク流路に対応して他端部側の領域に配設された顔料インク用駆動電極とを有し、
前記シート状基材の前記一端部に設けられた給電端子は前記染料インク用駆動電極に接続され、前記シート状基材の前記他端部に設けられた給電端子は前記顔料インク用駆動電極に接続されるよう構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の液滴吐出ヘッド。 - 前記ドライバは、前記シート状基材が有する表面及び裏面のうち、外方へ露出される前記表面に設けられており、前記給電端子は、前記シート状基材の前記両端部において前記表面側へ露出して設けられ、
前記配線ユニットは、前記表面を外方へ露出させるように前記シート状基材をロールさせ、且つ両端部を互いに付き合わせた状態で、該両端部の表面側に露出する前記給電端子を前記駆動電極に対向させて接続されていることを特徴とする請求項1乃至7の何れかに記載の液滴吐出ヘッド。 - 前記ドライバは、前記シート状基材が有する表面及び裏面のうち、外方へ露出される前記表面に設けられている一方、前記給電端子は、前記シート状基材の前記両端部において前記裏面側へ露出して設けられており、
前記配線ユニットは、前記ドライバとの接続箇所から両端部へ向かう途中部分の裏面が対向するように前記シート状基材を折り畳み、且つ前記両端部はその裏面が略面一となるように開かれた状態で、該両端部の裏面側に露出する前記給電端子を前記駆動電極に対向させて接続されていることを特徴とする請求項1乃至7の何れかに記載の液滴吐出ヘッド。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008091396A JP2009241438A (ja) | 2008-03-31 | 2008-03-31 | 液滴吐出ヘッド |
US12/414,655 US8136923B2 (en) | 2008-03-31 | 2009-03-30 | Wiring unit and fluid discharging head having the wiring unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008091396A JP2009241438A (ja) | 2008-03-31 | 2008-03-31 | 液滴吐出ヘッド |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009241438A true JP2009241438A (ja) | 2009-10-22 |
Family
ID=41116482
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008091396A Pending JP2009241438A (ja) | 2008-03-31 | 2008-03-31 | 液滴吐出ヘッド |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8136923B2 (ja) |
JP (1) | JP2009241438A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012101425A (ja) * | 2010-11-09 | 2012-05-31 | Canon Inc | 液体吐出ヘッド及びこれに用いられるフレキシブル配線基板 |
US8328337B2 (en) | 2009-09-30 | 2012-12-11 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid droplet discharge apparatus and image recording apparatus |
JP2016034739A (ja) * | 2014-08-04 | 2016-03-17 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置 |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20110086946A (ko) * | 2010-01-25 | 2011-08-02 | 삼성전기주식회사 | 잉크젯 프린트 헤드 |
JP5621447B2 (ja) | 2010-09-16 | 2014-11-12 | ブラザー工業株式会社 | アクチュエータの配線構造 |
JP6011169B2 (ja) * | 2012-09-04 | 2016-10-19 | ブラザー工業株式会社 | 液滴吐出装置 |
JP2015174384A (ja) * | 2014-03-17 | 2015-10-05 | セイコーエプソン株式会社 | 流路部材、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 |
US9840076B2 (en) * | 2014-08-04 | 2017-12-12 | Seiko Epson Corporation | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus |
JP6756123B2 (ja) * | 2016-03-15 | 2020-09-16 | セイコーエプソン株式会社 | 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08264909A (ja) | 1995-03-17 | 1996-10-11 | Murata Mfg Co Ltd | チップ型電子部品 |
JPH11186672A (ja) | 1997-12-24 | 1999-07-09 | Canon Inc | フレキシブルプリント回路基板 |
JP2002321344A (ja) * | 2001-04-26 | 2002-11-05 | Brother Ind Ltd | 記録ヘッドユニット |
JP2003053940A (ja) | 2001-08-09 | 2003-02-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | インクジェット記録装置 |
JP4419754B2 (ja) * | 2004-08-27 | 2010-02-24 | ブラザー工業株式会社 | インクジェットヘッド |
JP5044915B2 (ja) | 2005-09-28 | 2012-10-10 | ブラザー工業株式会社 | インクジェットプリンタヘッド |
-
2008
- 2008-03-31 JP JP2008091396A patent/JP2009241438A/ja active Pending
-
2009
- 2009-03-30 US US12/414,655 patent/US8136923B2/en active Active
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8328337B2 (en) | 2009-09-30 | 2012-12-11 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid droplet discharge apparatus and image recording apparatus |
JP2012101425A (ja) * | 2010-11-09 | 2012-05-31 | Canon Inc | 液体吐出ヘッド及びこれに用いられるフレキシブル配線基板 |
US8740353B2 (en) | 2010-11-09 | 2014-06-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid ejection head and flexible wiring substrate used in liquid ejection head |
JP2016034739A (ja) * | 2014-08-04 | 2016-03-17 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US8136923B2 (en) | 2012-03-20 |
US20090244186A1 (en) | 2009-10-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2009241438A (ja) | 液滴吐出ヘッド | |
JP5029821B2 (ja) | フレキシブル配線体及び液滴吐出ヘッド | |
US8573746B2 (en) | Liquid ejection head wiring member and liquid ejection head | |
US7824012B2 (en) | Ink jet recording head wiring pattern | |
JP6375992B2 (ja) | 液体吐出装置、及び、圧電アクチュエータの製造方法 | |
US9308724B2 (en) | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus | |
JP2016124153A (ja) | 圧電アクチュエータ、液体吐出装置、及び、圧電アクチュエータの製造方法 | |
US9156259B2 (en) | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus | |
JP2010052256A (ja) | 液体吐出ヘッドおよびそれを用いた印刷装置 | |
JP2006035584A (ja) | インクジェットヘッド | |
JP2007090870A (ja) | 液体吐出ヘッド及びその製造方法 | |
JP2005059337A (ja) | インクジェットヘッド及びインクジェットプリンタ | |
JP2007090868A (ja) | 液滴噴射装置及び液体移送装置 | |
JP2009107266A (ja) | 液滴吐出ヘッド | |
JP4561641B2 (ja) | インクジェットヘッドの製造方法 | |
JP2006181975A (ja) | インクジェットヘッド | |
US9211709B2 (en) | Liquid droplet jetting apparatus | |
JP2021041715A (ja) | 圧電アクチュエータ、液体吐出装置、及び、圧電アクチュエータの製造方法 | |
JP2012218251A (ja) | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 | |
JP5093163B2 (ja) | 液体吐出装置及び液体吐出装置の製造方法 | |
US7798614B2 (en) | Inkjet head | |
JP5206072B2 (ja) | 液滴吐出ヘッド | |
JP6822503B2 (ja) | 圧電アクチュエータ、液体吐出装置、及び、圧電アクチュエータの製造方法 | |
JP2009083242A (ja) | 液滴吐出ヘッド | |
JP2009166334A (ja) | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 |