JP2009292061A - 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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Abstract
【解決手段】液体が充填される複数の溝部35が形成されたアクチュエータプレート30と、溝部の側壁36にそれぞれ形成された駆動電極と、複数の溝部に液体を導入させる導入孔31aが形成されたカバープレート31と、アクチュエータプレートの端面に接着剤を介して固定され、複数の溝部にそれぞれ連通するノズル孔33aが複数形成されたノズルプレート33と、を備え、ノズルプレートとアクチュエータプレートとの間には、ノズル孔の数に対応して逃げ孔34aが形成され、逃げ孔の外形輪郭線がノズル孔の外形輪郭線から少なくとも一定距離以上離間した状態でノズル孔の周囲を囲むと共に、逃げ孔にはノズルプレートの固定時に余った接着剤が溜め込まれるヘッドチップ21を提供する。
【選択図】図4
Description
ノズルプレート103は、板状に形成されたプレートであり、支持プレート104、アクチュエータプレート101及びカバープレート102の端面に接着剤Sを利用して固定されている。なお、図11及び図12では、接着剤Sの図示を省略している。
その結果、ノズル孔103aから液滴状のインク、即ちインク滴を吐出させることができる。
特に、ノズル孔103aは、断面テーパ状に形成されているのが一般的である。そのため、溝部111側に位置するノズル孔103aの入口径の方が出口径より直径が大きい。よって、接着剤Sが入口側からノズル孔103a内に流れ込み易いものであった。加えて、ノズル孔103aの入口径が溝部111の横幅よりも大きい場合には、接着剤Sの流れ込みがとくに顕著になるものであった。
まず、接着剤に段差加工を施す方法によれば、ノズル孔内への接着剤の流れ込みを防ぐことができると考えられるが、このような方法に最適な接着剤を見出すことが難しい。即ち、この場合の接着剤としては、ノズルプレートを強固に接着する接着性と、段差加工を施すための定形性と、インクに対する耐性とを少なくとも有しているものを使用する必要がある。しかしながら、このような各種の特性を兼ねる接着剤を実際に見出すことは困難であり、実現性に乏しいものであった。
例えば、接着が不十分な場合には、ノズルプレート103を図示しないワイパー等の清掃部材によって清掃をしたときに、ノズルプレート103が上述した接合体から剥がれてしまう恐れがある。更に、接着が不十分な場合には、ノズルプレート103と接合体との間に不要な隙間が形成される恐れがあり、吐出チャネルに誘導したインクが隙間から漏れ出てしまう恐れがある。
このように、接着材が不十分な場合には、上述した不都合が生じてしまう可能性が考えられるので、十分な分量の接着剤を塗布することが必要不可欠であり、ノズルプレート103と接合体とを確実に接着する必要がある。従って、接着剤に起因する上述した問題が生じてしまうものであった。
本発明に係るヘッドチップは、被記録媒体に向けて液体を吐出するヘッドチップであって、前記液体が充填される複数の溝部が横幅方向に一定間隔を空けた状態で形成されたアクチュエータプレートと、前記溝部の側壁にそれぞれ形成され、駆動電圧が印加されたときに側壁を変形させることで溝部内の圧力を高め、充填された前記液体を溝部内から吐出させる駆動電極と、前記アクチュエータプレートに重ねられ、前記複数の溝部に前記液体を導入させる導入孔が形成されたカバープレートと、前記アクチュエータプレートの端面に接着剤を介して固定され、前記複数の溝部にそれぞれ連通するノズル孔が溝部に対向する位置に複数形成されたノズルプレートと、を備え、前記ノズルプレートと前記アクチュエータプレートとの間には、前記ノズル孔の数に対応して逃げ孔が形成され、該逃げ孔の外形輪郭線がノズル孔の外形輪郭線から少なくとも一定距離以上離間した状態でノズル孔の周囲を囲むと共に、該逃げ孔にはノズルプレートの固定時に余った前記接着剤が溜め込まれることを特徴とする。
これらのことから、吐出不良を招くことがない高品質なヘッドチップとすることができる。また、逃げ孔を設けるだけの簡単な構成であるので、容易にヘッドチップを組み立てることができ、歩留まりを向上して低コスト化を図ることもできる。また、実現性の高いヘッドチップとすることができる。
特に、複数の溝部が1つおきに吐出チャネルとして機能するので、導電性を有する液体を用いたとしても、吐出チャネルとして機能する溝部の側壁に形成された駆動電極と、ダミーチャネルとして機能する溝部の側壁に形成された駆動電極とを、液体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、導電性の液体を利用して記録を確実に行うことができる。加えて、利用できる液体の選択幅が広がるので、付加価値を高めることができる。
特に、吐出不良を招くことのない高品質なヘッドチップを備えているので、記録を確実に行うことができ、同様に高品質化を図ることができる。
また、本発明に係る液体噴射ヘッド及び液体噴射装置によれば、上記ヘッドチップを備えているので、接着剤の流れ込みに起因する吐出不良をなくすことができ、高品質化を図ることができる。
なお、本実施形態では、液体噴射装置の一例として、導電性を有する水性のインク(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。
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、直交方向L2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、直交方向L2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。
アクチュエータプレート30は、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等の圧電材料から形成されたプレートである。このアクチュエータプレート30の上面には、図3から図6に示すように、長さ方向(矢印X方向)に伸びる溝部35が横幅方向(矢印Y方向)に一定間隔を空けた状態で複数形成されている。即ち、複数の溝部35は、側壁36によってそれぞれ区分けされた状態となっている。
また、本実施形態の複数の溝部35は、インクWが充填される吐出チャネルとして機能する溝部35aと、インクWが充填されない(非充填)ダミーチャネルとして機能する溝部35bとが、交互に並んだ状態となっている。
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吐出チャネルとして機能する溝部35a内の圧力を高め、充填されたインクWを溝部35a内から吐出させる働きをしている。
この際、吐出チャネルとして機能する溝部35a内に設けられた駆動電極37と、ダミーチャネルとして機能する溝部35b内に設けられた駆動電極37とには、極性が異なるように駆動電圧が印加される。
このノズルプレート33は、厚みが50μm程度のポリイミド等のフィルム材からなるシート状のプレートである。そして、ノズルプレート33は、一方の面が接着プレート34に接着される接着面となっており、他方の面が記録紙Pに対向する対向面となっている。なお、対向面には、インクWの付着等を防止するための撥水性を有する撥水膜がコーティングされている。
より具体的に説明すると、図6及び図7に示すように、ノズル孔33aは、吐出チャネルとして機能する溝部35aの横幅中心に中心が位置するように、該溝部35aのピッチと同じ間隔で形成されている。
なお、ノズル孔33aは、エキシマレーザ装置等を用いて形成されている。
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のインク導入孔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。
フレキシブル基板27は、図5に示すように、深さが浅くなった各溝部35に嵌り込む形で駆動電極37に接続されている。そして、駆動回路25は、フレキシブル基板27を介して駆動電極37に駆動電圧を印加して、インクWの吐出を行わせている。
即ち、駆動回路25及びフレキシブル基板27は、上記制御手段23として機能する。
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、水頭差によって、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のインク導入孔31aに供給され、スリット31bを介して吐出チャネルとして機能する溝部35a内に充填された状態となっている。
キャリッジ6によって往復移動が開始されると、駆動回路25は、フレキシブル基板27を介して駆動電極37に駆動電圧を印加する。この際、吐出チャネルとして機能する溝部35a内に設けられた駆動電極37をグランドさせると共に、ダミーチャネルとして機能する溝部35b内に設けられた駆動電極37に(+)の駆動電圧を印加する。より詳しくは、図10に示すように、溝部35aを区分けしている2つの側壁36が変形するように、これら2つの側壁36にそれぞれ設けられている駆動電極37に(+)の駆動電圧を印加する。つまり、ダミーチャネルとして機能する溝部35b内に設けられた2つの駆動電極37は、それぞれ隣接する溝部35a内からインクWを吐出させるための電極として別々に機能するようになっている。
なお、図10では、複数ある溝部35aのうち、1つの溝部35aからインクWを吐出する場合を例に挙げて図示している。
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。しかも、複数の溝部35は、1つおきに吐出チャネルとして機能するので、水性のインクWであっても、吐出チャネルとして機能する溝部35aに設けられた駆動電極37と、ダミーチャネルとして機能する溝部35bに設けられた駆動電極37とをインクW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Wを利用して記録を行うことができる。このように、導電性を有するインクW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1の付加価値を高めることができる。
まず、固定に先立って、アクチュエータプレート30及びカバープレート31の前端面に接着剤Sを塗布した後、吐出チャネルとして機能する溝部35aに接着プレート34の逃げ孔34aが対向するように位置合わせを行いながら該接着プレート34を両プレート30、31の前端面に接触させ、加熱硬化させる。この際、加熱することで硬化するエポキシ系の接着剤Sを用いることが好ましい。次に、接着プレート34に接着剤Sを塗布した後、今度は逃げ孔34aとノズル孔33aとが対向するように位置合わせを行いながらノズルプレート33を接着プレート34に接触させ、加熱硬化させる。最後に、支持プレート32の端面に接着剤Sを塗布した後、ノズルプレート33の裏面に押し付けて加熱し、硬化させる。これにより、図3に示すヘッドチップ21を組み立てることができる。
しかも、複数の逃げ孔34aは接着プレート34に形成されている。よって、接着プレート34とノズルプレート33とを重ね合わせるだけで、複数のノズル孔33aに対して逃げ孔34aを容易且つ確実に位置合わせできるので、組み立てが簡便である。
例えば、従来、溝部35の横幅が75μm、側壁36の横幅が66μm、ノズル孔33aの入口径の直径D1が55μmであったものを、逃げ孔34aを設けることで、溝部35の横幅を40μm、側壁36の横幅を30μm程度に狭ピッチ化したとしても、ノズル孔33aの入口径の直径D1を55μmのままにすることができる。なお、この場合の逃げ孔34aのサイズとしては、一辺の長さが70μm程度にすれば良い。
また、逃げ孔34aの形状を正方形状としたが、この形状に限定されるものではない。外形輪郭線がノズル孔33aの外形輪郭線から少なくとも一定距離H以上離間した状態でノズル孔33aの周囲を囲むのであれば、逃げ孔34aの形状は自由に設計して構わない。
S…接着剤
W…インク(液体)
D1…ノズル孔の入口径(ノズル孔の外形輪郭線の直径)
1…インクジェットプリンタ(液体噴射装置)
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
22…供給手段
23…制御手段
30…アクチュエータプレート
31…カバープレート
31a…インク導入孔
31b…スリット
33…ノズルプレート
33a…ノズル孔
34…接着プレート
34a…逃げ孔
35…溝部
35a…吐出チャネルとして機能する溝部
35b…ダミーチャネルとして機能する溝部
36…側壁
37…駆動電極
Claims (8)
- 被記録媒体に向けて液体を吐出するヘッドチップであって、
前記液体が充填される複数の溝部が横幅方向に一定間隔を空けた状態で形成されたアクチュエータプレートと、
前記溝部の側壁にそれぞれ形成され、駆動電圧が印加されたときに側壁を変形させることで溝部内の圧力を高め、充填された前記液体を溝部内から吐出させる駆動電極と、
前記アクチュエータプレートに重ねられ、前記複数の溝部に前記液体を導入させる導入孔が形成されたカバープレートと、
前記アクチュエータプレートの端面に接着剤を介して固定され、前記複数の溝部にそれぞれ連通するノズル孔が溝部に対向する位置に複数形成されたノズルプレートと、を備え、
前記ノズルプレートと前記アクチュエータプレートとの間には、前記ノズル孔の数に対応して逃げ孔が形成され、該逃げ孔の外形輪郭線がノズル孔の外形輪郭線から少なくとも一定距離以上離間した状態でノズル孔の周囲を囲むと共に、該逃げ孔にはノズルプレートの固定時に余った前記接着剤が溜め込まれ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、
前記ノズル孔は、前記外形輪郭線が円形を描くように形成された孔であることを特徴とするヘッドチップ。 - 請求項2に記載のヘッドチップにおいて、
前記ノズル孔は、中心が前記溝部の横幅方向の中間に位置し、前記外形輪郭線の直径が溝部の横幅よりも大きいサイズであ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1項に記載のヘッドチップにおいて、
前記逃げ孔は、中心が前記ノズル孔の中心に略一致した正方形状に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から4のいずれか1項に記載のヘッドチップにおいて、
前記逃げ孔は、前記ノズルプレートと前記アクチュエータプレートとの間に介在され、両プレートに対して前記接着剤を介して固定される接着プレートに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から5のいずれか1項に記載のヘッドチップにおいて、
前記複数の溝部は、前記液体が充填される吐出チャネルとして機能する部分と、液体が非充填されるダミーチャネルとして機能する部分とが交互に並ぶように設けられ、
前記導入孔には、前記吐出チャネルとして機能する溝部にだけ前記液体を導入するスリットが形成され、
前記ノズル孔は、前記吐出チャネルとして機能する溝部にだけ連通するように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から6のいずれか1項に記載のヘッドチップと、
所定量の前記液体を前記導入孔に供給する供給手段と、
前記駆動電極に前記駆動電圧を印加する制御手段と、を備えていることを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 請求項7に記載の液体噴射ヘッドと、
前記被記録媒体を予め決められた方向に搬送する搬送手段と、
前記被記録媒体の搬送方向に直交する方向に前記液体噴射ヘッドを往復移動させる移動手段と、を備えていることを特徴とする液体噴射装置。
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