(57)【要約】      （修正有）【課題】キャビテーションが発生しないインクジェットヘッド及び当該インクジェットヘッドを用いたインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】圧電プレートにインク室となるチャンバが併設され、そのチャンバの側壁へ電圧を印加し圧電プレートの逆圧電現象を利用してインクを吐出するインクジェットヘッドにおいて、ヘッドチップを駆動する駆動回路３０と電源から駆動回路３０へ至るまでの配線上に所定の電気抵抗６０を入れ、チャンバ側壁が急激な変形を抑制しキャビテーションの発生を低減する。【選択図】図５−ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電プレートにインク室となる溝が併設され、その溝の側壁へ電圧を印加し圧電プレートの逆圧電現象を利用してインクを吐出するインクジェットヘッドであって、
ヘッドチップを駆動する駆動回路と電源から駆動回路へ至るまでの配線上の所定の抵抗値を有する抵抗器を配置し、駆動波形の立上り時間を長くしたことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記駆動電圧を印加する際、前記抵抗器の電気抵抗が１０Ω以上１kΩ以下であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記抵抗器の電気抵抗が１０Ω以上１kΩ以下であることを特徴とする請求項１から請求項２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記配線材に抵抗値の大きな材料を用いて前記電気抵抗を１０Ω~１kΩとしたことを特徴とする請求項１から請求項３に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記抵抗器と直列または並列にコイルを接続して、駆動波形の立上り時間を長くし、更に緩やかに駆動波形を立ち上げることを特徴としたインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記コイルのインダクタンスの値が10μH以上１ｍＨ以下であることを特徴とする請求項５に記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
前記配線材にインダクタンスの大きな材料を用いて前記インダクタンス値を１0μH以上１ｍＨ以下としたことを特徴とする請求項５から請求項６に記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
請求項１から７に記載のインクジェットヘッドを搭載したインクジェット式記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェット式記録ヘッド及び当該インクジェットヘッドを用いたインクジェット式記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、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。
【０００３】
このようなインクジェット式記録装置に用いられるインクジェットヘッド１の構成図を図1に示す。インクジェットヘッド１は少なくとも、インクを吐出するヘッドチップ１０とヘッドチップ１０を駆動する駆動回路３０と、駆動回路３０を搭載した配線基板４０と、駆動回路３０とヘッドチップ１０を接続するフレキシブル基板２０と、上記部品を搭載するベース部材５０で構成される。
【０００４】
次にこのようなインクジェット１に用いられるヘッドチップ１０の構成概略を図２に示す。また図３は図２のｈ−ｈ’断面であり、図４は図２を矢印X方向から見た図である。図２、図３に示すように圧電プレート１０１にはチャンバ１０４が並設されており、側壁１０５で各チャンバは区切られている。チャンバ１０４の長手方向の一端部は圧電プレート１０１端面まで延設されており、もう一方の端部は前記圧電プレートの端面までは延びておらず、図３に示すように徐々に浅くなっている。
【０００５】
チャンバ１０４の開口部には、カバープレート１０２が接着剤等で接着されている。カバープレート１０２には、前記チャンバの浅くなっている端部にチャンバ１０２へインクを供給するインク供給口１０７が設けられている。また、圧電プレート１０１とカバープレート１０２の接合体のチャンバ１０４が開口している端面には、ノズルプレート１０６が接着剤等で接着してあり、対向する位置にはノズル穴１０８が形成されている。
【０００６】
また、図４に示したようにチャンバ１０４内の側壁１０５表面には長手方向に駆動電圧印加用に電極１０３が形成されている。圧電プレート１０１のカバープレート１０２側には配線１０９が形成されており、駆動回路３０を通じて駆動電圧を電極１０３へ印加できるようになっている。
【０００７】
このように構成されるインクジェットヘッドではインク供給口１０７から各チャンバ１０４へインクが充填され、チャンバ１０４内の側壁１０５表面に設けた電極１０３に電圧を印加すると圧電プレートの逆圧電効果により側壁１０５が変形し、チャンバ１０４内の容積が変化することでインクが吐出される。
【特許文献１】特開２００２−３４７２４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の駆動方法では瞬間的にピエゾ素子へ充電が行われるため、ポンプであるチャンバ側壁が急激な変形を起こす。そのためチャンバ内に局地的負圧状態が発生し、インクの溶存気体量が高い場合はキャビテーションが発生してしまうため、吐出安定性の低下を招く原因となっている。
【０００９】
本発明はチャンバ側壁を滑らかに変形させることにより、溶存気体量の高いインクにおいてもキャビテーションの発生を抑制し、吐出安定性の向上を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上述べたような課題を解決するための発明第１の形態は、圧電プレートにインク室となる溝が併設され、その溝の側壁へ電圧を印加し圧電プレートの逆圧電現象を利用してインクを吐出するインクジェットヘッドであって、ヘッドチップを駆動する駆動回路と電源から駆動回路へ至るまでの配線上の所定の抵抗値を有する抵抗器を配置し、駆動波形の立上り時間を長くしたことを特徴とする。
【００１１】
本発明第２の形態は、第１の形態において、前記駆動電圧を印加する際、前記抵抗器の電気抵抗が１０Ω以上１kΩ以下であることを特徴とする。
【００１２】
本発明第３の形態は、第１または第２の形態において、前記抵抗器の電気抵抗が１０Ω以上１kΩ以下であることを特徴とする。
【００１３】
本発明第４の形態は、第１から第３の形態において、前記配線材に抵抗値の大きな材料を用いて前記電気抵抗を１０Ω以上１kΩ以下をしたことを特徴とする。
【００１４】
本発明第５の形態は、第１から第４の形態において、前記抵抗器と直列にコイルを接続して、駆動波形の立上り時間を長くし、更に緩やかに駆動波形を立ち上げることを特徴とする。
【００１５】
本発明第６の形態は、コイルのインダクタンスの値が10μH以上１ｍＨ以下であることを特徴とする。
【００１６】
本発明第７の形態は、前記配線材にインダクタンスの大きな材料を用いて前記インダクタンス値を１0μH以上１ｍＨ以下としたことを特徴とする。
【００１７】
本発明第８の形態は、第１から第７の形態において、請求項１から７に記載のインクジェットヘッドを搭載したインクジェット式記録装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、電源と圧電プレートを駆動する駆動回路の間に抵抗または抵抗+コイルを挿入し電気抵抗を所定の大きさにすることで、圧電プレートへの充電時間を長くさせ駆動電圧の立上り時間を長くする。これにより、ポンプであるチャンバ側壁の急激な変形を抑制し、側壁を滑らかに駆動することが可能となる。
【００１９】
従って、チャンバ内で発生するキャビテーションを低減でき、溶存気体量の高いインクにおいても吐出安定度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２１】
（実施形態１）
本発明における実施形態１の構成について詳細に説明する。基本的な構成は従来のインクジェットヘッドと同じである。
【００２２】
図１は実施形態１に係るインクジェットヘッド１の構成図であり、図５は前記インクジェットヘッドの駆動の様子を示した図である。
【００２３】
図１において、インクジェットヘッド１は少なくとも、インクを吐出するヘッドチップ１０とヘッドチップ１０を駆動する駆動回路３０、駆動回路３０を搭載した配線基板４０、駆動回路３０とヘッドチップ１０を接続するフレキシブル基板２０、上記部品を搭載するベース部材５０で構成される。
【００２４】
次にこのようなインクジェットヘッドのインクの吐出原理について説明する。図５（a）及び図5（ｂ）はインクの吐出原理を示した簡単な模式図である。
【００２５】
まず図５（a）のように電極e、ｆに＋電圧を印加し、その他の電極をGNDに接地するとヘッドチップの逆圧電現象により側壁が矢印の方向へ変形するためチャンバ１０４の容積は増加する。次に、電極e、ｆをGNDに接地し、その他の電極に＋電圧を印加すると前述の現象により図５（ｂ）のように側壁が変形するためチャンバ１０４の容積は減少する。この２つの動きによるチャンバ内の容量差によりインクが吐出される。この側壁の動きを制御するのが配線基板５０に搭載される駆動回路３０である。駆動回路３０は電源とヘッドチップ１０の間に配置され、電源電圧とGNDを切り替えることにより各電極へ印加される電圧の制御を行っている。
【００２６】
したがって、図５のように配線基板５０上の電源と駆動回路３０との間に所定以上の電気抵抗が存在する場合ヘッドチップへの充電時間が長くなり、インクを吐出する駆動電圧の立上り時間が長くなる。
【００２７】
本実施形態１では、配線基板４０上の電源から駆動回路３０への配線途中へ抵抗器を入れることで各電極に駆動電圧を印加する際の電気抵抗が所定値以上、具体的には１０Ω〜１ｋΩとして、駆動電圧の立ち上がり時間を長くしている。図６（a）は、従来の駆動電圧と時間の関係であり、また図６（b）は本実施形態１を用いた場合の駆動電圧と時間の関係である。
【００２８】
図６（a）に示したように従来の電気抵抗が所定の大きさ以下の場合は、最高電圧Ｖ１まで時間ｔ１で瞬間的に上昇しているのに対して、駆動電圧を印加する配線基板４０上の電気抵抗を増加させた場合は、図６（b）に示したように駆動電圧は曲線を描きながらｔ２で立ち上がりっている。
【００２９】
したがって、駆動波形は急激に上昇及び下降することなく緩やかに変化している。このため、駆動電圧の印加に伴う側壁１０５の変位も緩やかになり、チャンバ１０４内に急激な圧力変化が生じることがなく、キャビテーションの発生を抑制できる。したがって、溶存気体量の高いインクを連続的に吐出してもドット抜け等の吐出不良が発生することがなく吐出安定度が向上する。
【００３０】
また本発明では、配線基板４０上に抵抗器を挿入するだけであるため、特別なIC等を必要としない。また、大きな設計変更を行う必要がなく実施が可能であるため低コストで実現可能であるという特徴がある。
【００３１】
なお本実施例では、配線基板４０上に抵抗を挿入する例を紹介したが、配線基板４０の配線材そのものに抵抗値の大きな材料を用いて電気抵抗を増加させてもよい。
【００３２】
（実施形態２）
次に本発明における実施形態２について詳細に説明する。図７（ａ）は抵抗器と直列にコイルを接続した場合の図であり、（ｂ）抵抗器と並列にコイルを接続した場合の図である。実施形態１と実施形態２の差異は、実施形態１で説明した配線基板４０上の電源から駆動回路３０への配線途中へ抵抗器と直列または並列にコイルを接続したことにある。なお図７（ａ）では抵抗器の後にコイルが接続されているが抵抗器の前にコイルを接続してもよい。また電気抵抗を増加させ、コイルを入れた場合の駆動電圧波形を図５（ｃ）に示す。
【００３３】
ここで、コイルは積層チップ型やトロイダル型などの種類に限定されない。しかしコイルを挿入する際は、コイルのみの場合駆動電圧が乱れるため、必ずコイルのインダクタンスに合わせた所定の大きさの抵抗器をコイルと直列または並列に挿入する必要がある。本実施形態では例えば２２０μHのコイルを挿入する場合は１００Ω~５００Ωの抵抗をコイルと直列に挿入した。
【００３４】
なお本実施例では、配線基板４０上に抵抗器とコイルを挿入する例を紹介したが、配線基板４０の配線材そのものに抵抗値の大きな材料を用いるまた、インダクタンス成分を持たせて電気抵抗及びインダクタンスを持たせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本願発明に係るインクジェットヘッドの構成図である。
【図２】本願発明に係るヘッドチップの構成略図である。
【図３】本願発明に係るヘッドチップの構成略図の断面図である。
【図４】本願発明に係るヘッドチップの構成略図をX方向から見た図である。
【図５−ａ】（ａ）本願発明に係る本願発明に係るインクの吐出原理を示した図である。
【図５−ｂ】（ｂ）本願発明に係る本願発明に係るインクの吐出原理を示した図である。
【図６】本願発明に係る駆動電圧と時間の関係を示した図である。
【図７−ａ】（ａ）本願発明に係るの実施形態２の構成でコイルを直列に接続した図である。
【図７−ｂ】（ｂ）本願発明に係るの実施形態２の構成でコイルを並列に接続した図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  インクジェットヘッド
１０  ヘッドチップ
２０  フレキシブル基板
３０  駆動回路
４０  配線基板
５０  ベース部材
６０  抵抗器
７０  コイル
１０１  圧電プレート
１０２  カバープレート
１０３  電極
１０４  チャンバ
１０５  側壁
１０６  ノズルプレート
１０７  インク供給口
１０８  ノズル
１０９  配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５−ａ】
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【図５−ｂ】
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【図６】
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【図７−ａ】
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【図７−ｂ】
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