JP4976364B2 - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents
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Description
このような構成のヘッドチップを有するインクジェットヘッドには、上記したヘッドチップの駆動を制御する制御手段が備えられている。この制御手段は、ヘッドチップを駆動させるための駆動回路が形成された駆動回路基板と、駆動回路と駆動電極とを接続する信号線が形成されたフレキシブルプリント基板と、を備えている。このような制御手段を備えるインクジェットヘッドでは、駆動回路から信号線を介して駆動電極に駆動電圧を印加することで、側壁が変形してチャネル内の圧力が高められ、チャネル内のインクがノズル孔から吐出される。
また、上述したようにリード線を引き回して温度センサをヘッドチップに固定するため、この作業の邪魔にならないように例えばダンパ部材等を配置する必要があり、インクジェットヘッドの構造的な制約がある。
さらに、揮発したインクがリード線に付着するとリード線が腐食される可能性があり、その場合、温度検出に異常をきたすおそれがある。
また、上記した液体噴射ヘッドを動作させる際には、まず、温度センサによってヘッドチップ内の液体温度を検出する。この検出値は、フレキシブルプリント基板に形成された接続配線を介して駆動電圧値設定手段に伝達され、そこで前記検出値に基づいて駆動電圧の大きさが決定される。そして、その大きさの駆動電圧が、フレキシブルプリント基板に形成された信号線を介して駆動回路から駆動電極に印加される。これにより、駆動電圧が印加された駆動電極の側壁が変形してチャネル内の圧力が高められ、そのチャネル内の液体がノズル孔から吐出される。なお、駆動電圧値設定手段は、例えば上記した駆動回路基板に設けられていてもよく、或いは、液体噴射装置の制御部に設けられていてもよく、その他の場所に設けられていてもよい。
これにより、フレキシブルプリント基板上に温度センサを予め実装させておくことで、液体噴射ヘッドを製造する際に温度センサを取り付ける作業が不要となる。すなわち、ヘッドチップと駆動回路基板との間にフレキシブルプリント基板を介装させることにより、温度センサがヘッドチップの近傍に配設される。
また、本発明に係る液体噴射ヘッドは、前記温度センサと前記ヘッドチップとは前記信号線を介して熱結合されていることが好ましい。
これにより、ヘッドチップの温度が温度センサに伝達され易くなり、温度センサによるヘッドチップ内の液体温度の検出精度が向上する。
これにより、フレキシブルプリント基板に形成されたランドに温度センサをマウントさせることで、温度センサがフレキシブルプリント基板に実装される。
さらに、本発明に係る液体噴射ヘッドは、前記温度センサが、前記ヘッドチップと前記駆動回路基板との間に位置する前記フレキシブルプリント基板の中間部に配設されており、前記ランドが、前記フレキシブルプリント基板の中間部から前記フレキシブルプリント基板のヘッドチップ側の接続端部まで延設されていることが好ましい。
これにより、ヘッドチップの温度がランドに伝達され、ランドから温度センサに伝達されるので、温度センサによるヘッドチップ内の液体温度の検出精度が向上する。
これにより、熱伝導性樹脂を介してヘッドチップの温度が温度センサに伝達されるので、温度センサによるヘッドチップ内の液体温度の検出精度が更に向上する。
さらに、本発明に係る液体噴射ヘッドは、前記温度センサが、前記ヘッドチップと前記駆動回路基板との間に位置する前記フレキシブルプリント基板の中間部に配設されており、前記熱伝導性樹脂が、前記フレキシブルプリント基板の中間部から前記フレキシブルプリント基板のヘッドチップ側の接続端部まで延設されていることが好ましい。
これにより、ヘッドチップの温度が熱伝導性樹脂を介して温度センサに伝達され易くなるので、温度センサによるヘッドチップ内の液体温度の検出精度が更に向上する。
これにより、温度センサの実装位置が信号線の無い側端部等に限定されず、フレキシブルプリント基板上の任意の位置に温度センサを配設させることが可能となり、例えば、フレキシブルプリント基板の横幅方向の中央部分に温度センサを実装させることが可能である。
これにより、温度センサが小型で簡易な構成となり、液体噴射ヘッドの構造的な制限が低減される。なお、サーミスタからなる温度センサから駆動回路には、検出値としてサーミスタの電気抵抗値が伝達され、このサーミスタの電気抵抗値に基づいて駆動電圧の大きさが決定される。
また、液体噴射ヘッドを製造する際に接続配線を引き回す必要がないため、液体噴射ヘッドの構造的な制約を低減させることができる。
さらに、フレキシブルプリント基板に形成された接続配線は腐食しにくいため、温度検出に異常が生じにくくなる。
なお、本実施形態では、液体噴射装置の一例として、非導電性を有する非水性のインク(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。
まず、第1の実施の形態について、図1から図6に基いて説明する。
本実施形態のインクジェットプリンタ1は、図1に示すように、インクWを吐出する複数のインクジェットヘッド(液体噴射ヘッド)2と、記録紙(被記録媒体)Pを予め決められた矢印L1方向(搬送方向)に搬送する搬送手段3と、前記搬送方向に直交する矢印L2方向(走査方向)に複数のインクジェットヘッド2を往復移動させる移動手段4とを、備えている。
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、上記操作方向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、走査方向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。
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チャネル35内の圧力を高め、充填されたインクWをチャネル35内から吐出させる働きをしている。
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のインク導入口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。
また、駆動電圧値設定手段60は、駆動回路基板26上に配設されている。この駆動電圧値設定手段60は、温度センサ50によって検出された検出値と駆動電極37に印加する電圧値(駆動電圧)との対応関係を示す駆動電圧テーブルを有しており、温度センサ50によって検出されたインクWの温度に対応する大きさの駆動電圧を決定するものである。この駆動電圧値設定手段60は、駆動回路基板26上に形成された図示せぬ配線パターンを介して駆動回路25に電気的に接続されており、駆動電圧値設定手段60から駆動回路25に駆動電圧の情報が伝達される。そして、駆動回路25は駆動電圧値設定手段60で決定された大きさの駆動電圧を駆動電極37に印加する。
これにより、インクジェットヘッド2を製造する際にリード線等を引き回す必要がなく、ヘッドチップ21と駆動回路基板26との間にフレキシブルプリント基板27を介装させることにより、フレキシブルプリント基板27上の接続配線29を介して温度センサ50と駆動電圧値設定手段60とが接続される。
また、フレキシブルプリント基板27上にプリント配線された接続配線29は、リード線等に比べて、揮発したインクWによる腐食が生じにくい。
これにより、インクジェットヘッド2を製造する際に温度センサ50を取り付ける作業が不要となる。すなわち、ヘッドチップ21と駆動回路基板26との間にフレキシブルプリント基板27を介装させることにより、温度センサ50がヘッドチップ21の近傍に配設される。
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、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のインク導入口31aに供給され、インク導入口31aからチャネル35内に充填された状態となっている。
そしてこの間に、各インクジェットヘッド2のヘッドチップ21より4色のインクWを記録紙Pに適宜吐出させることで、文字や画像等の記録を行うことができる。特に、シャトル方式であるので、記録紙Pの所望する範囲に対して正確に記録を行うことができる。
また、本実施形態では、非水性のインクWを使用しているので、上述した各動作を必要に応じて組み合わせて実行することにより、最適なインクWの吐出を実現することができる。
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。
特に、上記した構成のインクジェットヘッド2では、温度センサ50がフレキシブルプリント基板27上に実装されており、インクジェットヘッド2を製造する際に温度センサ50を取り付ける作業が不要となるため、生産効率をより向上させることができ、コストダウンを図ることができる。
さらに、フレキシブルプリント基板27に形成された接続配線29はリード線等に比べて腐食しにくいため、温度検出に異常が生じにくくなる。
また、上記した温度センサ50がサーミスタからなるため、温度センサ50が小型で簡易な構成となり、インクジェットヘッド2の構造的な制限を低減させることができる。
次に、第2の実施の形態について図7に基いて説明する。
なお、本実施の形態は、フレキシブルプリント基板27に形成されたランド29eの構成が第1の実施の形態と異なり、他の構成は第1の実施の形態の構成と同様である。したがって、本実施の形態においては、ランド29eについてのみ説明し、第1の実施の形態の構成と同様の構成については説明を省略する。
これにより、ランド29eを介してヘッドチップ21の温度が温度センサ50に伝達されるので、温度センサ50によるヘッドチップ21内のインクWの温度の検出精度が向上する。その結果、インクWの吐出量をより正確に一定にすることができる。
次に、第3の実施の形態について図8に基いて説明する。
なお、本実施の形態は、温度センサ50に熱伝導性樹脂29fが塗布された構成となっており、他の構成は第1の実施の形態の構成と同様である。したがって、本実施の形態においては、熱伝導性樹脂29fについてのみ説明し、第1の実施の形態の構成と同様の構成については説明を省略する。
これにより、熱伝導性樹脂29fを介してヘッドチップ21の温度が温度センサ50に伝達されるので、温度センサ50によるヘッドチップ21内のインクWの温度の検出精度が向上する。その結果、インクWの吐出量をより正確に一定にすることができる。
また、ノズル孔33aの形状に関しても、円形に限定されるものではない。例えば、三角等の多角形状や、楕円形状や星型形状でも構わない。
なお、水性インクを用いる場合には、ヘッドチップは次にように構成すれば良い。
即ち、アクチュエータプレートには、インクが充填される吐出チャネルとして機能する吐出チャネルと、インクが充填されないダミーチャネルとして機能するダミーチャネルと、が配列方向に交互に形成される。そして、インク導入口の底面には、吐出チャネルに対向する位置にスリットを形成する。これにより、インク導入口からスリットを通って吐出チャネルにだけインクが充填される。そして、ノズルプレートには、吐出チャネルに対向する位置にノズル孔が形成される。
このようにヘッドチップ21を構成することで、水性のインクであっても、吐出チャネルに設けられた駆動電極と、ダミーチャネルに設けられた駆動電極とをインク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、水性のインクを利用して記録を行うことができる。
特に、導電性を有するインク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の付加価値を高めることができる。なお、その他は同様の作用効果を奏することができる。
また、上記した実施の形態では、フレキシブルプリント基板27の一方の面に信号線28が形成され、他方の面に温度センサ50が実装されているが、本発明は、信号線28と温度センサ50とがフレキシブルプリント基板27の同じ面に配設させることも可能である。例えば、複数の信号線28の側方、つまりフレキシブルプリント基板27の側端部に温度センサ50を配設させることも可能である。
また、上記した実施の形態では、温度センサ50がフレキシブルプリント基板27上に実装されているが、本発明は、フレキシブルプリント基板27以外に温度センサ50を取り付けることも可能である。例えば、温度センサ50をヘッドチップ21に取り付けることも可能であり、或いは流路部材22aに温度センサ50を取り付けることも可能である。
また、本発明は、温度センサ50をはんだ付けするための金属箔は、銅箔に限定されず、ヘッドチップ21と温度センサ50間の熱結合(熱伝導)をとり、ヘッドチップ21で発生した温度を取得することができれば、いかなる金属であってもよい。
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
23 制御手段
25 駆動回路
26 駆動回路基板
27 フレキシブルプリント基板
28 信号線
29 接続配線
29e ランド
29f 熱伝導性樹脂
33a ノズル孔
35 チャネル
36 側壁
37 駆動電極
50 温度センサ
60 駆動電圧値設定手段
P 記録紙(被記録媒体)
W インク(液体)
Claims (9)
- 液体が充填される複数のチャネルが間隔をあけて並列に形成され、該チャネルの側壁に駆動電極が形成されていると共に前記チャネルに連通するノズル孔が形成されたヘッドチップと、前記ヘッドチップ又は該ヘッドチップの近傍に配設されて該ヘッドチップ内の前記液体の温度を検出する温度センサと、前記ヘッドチップを駆動させるための駆動回路が実装された駆動回路基板、前記駆動回路と前記駆動電極とを電気的に接続する信号線が形成されたフレキシブルプリント基板、及び、前記温度センサの検出値に基づいて駆動電圧の大きさを決定する駆動電圧値設定手段を備え、該駆動電圧値設定手段で決定された大きさの駆動電圧を前記駆動回路から前記信号線を介して前記駆動電極に印加する制御手段と、が備えられ、前記駆動電極に前記駆動電圧が印加されることで前記側壁が変形し、該側壁の変形によって前記チャネル内の圧力が高められて該チャネル内の前記液体が前記ノズル孔から吐出される液体噴射ヘッドにおいて、
前記フレキシブルプリント基板には、前記温度センサと前記駆動電圧値設定手段とを電気的に接続する接続配線が形成されているとともに、前記温度センサが、前記フレキシブルプリント基板上に実装されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 請求項1に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記温度センサと前記ヘッドチップとは前記信号線を介して熱結合されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 請求項1または2に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記フレキシブルプリント基板に、前記温度センサを実装させるランドが形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 請求項2または3に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記温度センサは、前記ヘッドチップと前記駆動回路基板との間に位置する前記フレキシブルプリント基板の中間部に配設されており、
前記ランドは、前記フレキシブルプリント基板の中間部から前記フレキシブルプリント基板のヘッドチップ側の接続端部まで延設されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記温度センサに熱伝導性樹脂が塗布されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 請求項5に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記温度センサは、前記ヘッドチップと前記駆動回路基板との間に位置する前記フレキシブルプリント基板の中間部に配設されており、
前記熱伝導性樹脂は、前記フレキシブルプリント基板の中間部から前記フレキシブルプリント基板のヘッドチップ側の接続端部まで延設されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記フレキシブルプリント基板の一方の面に前記信号線が形成され、他方の面に前記温度センサが実装されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 請求項1から7のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドにおいて、
前記温度センサがサーミスタからなることを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 被記録媒体を予め決められた搬送方向に搬送する搬送手段と、
該搬送手段によって搬送された被記録媒体の表面に対して前記ノズル孔が対向する向きに配置された請求項1から8のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドと、
該液体噴射ヘッドを前記搬送方向に直交する方向に前記被記録媒体に沿って往復移動させる移動手段と、
を備えることを特徴とする液体噴射装置。
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