(57)【要約】【課題】  プリンターヘッド組み立て時や駆動時に発生する応力で金属配線がＰＺＴから剥離し断線が発生することを未然に防止して、インクのドット抜けを防止する。【解決手段】  両側壁１０に長手方向に沿って電極１２が設けられた複数の溝１１を有する圧電プレート７と、該圧電プレート７の溝１１を閉塞するカバープレート８とを備え、圧電プレート７の溝１１とカバープレート８とで囲まれる複数のインク流路１４内面の少なくとも電極１２接続する金属配線１３において、前記カバープレート８と接する部分の前記金属配線１３に三次元の構造が設けられているインクジェットヘッドを提供する。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両側壁に長手方向に沿って絶縁膜と電極が設けられた複数の溝を有する圧電プレートと、
前記圧電プレートの前記溝を閉塞するカバープレートを備え、
前記電極に接続し、かつ前記カバープレートと接してその形状が三次元構造である金属配線が設けられているインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記カバープレートと接する前記金属配線が蒸着により作製されている請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記カバープレートと接する前記金属配線がスパッタにより作製されている請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記カバープレートと接する前記金属配線がめっきにより作製されている請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記カバープレートと接する前記金属配線が化学気相成長法により作製されている請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のインクジェットヘッドを備えるインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のノズルからインクジェットを吐出させ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記録装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。インクジェット記録装置のインクジェットヘッドは、複数の溝を有する圧電セラミックスプレートの溝をカバープレートによって覆うことにより、相互に独立した複数のインク流路を備えている。各インク流路の両側壁には、長手方向に沿って一対の電極と絶縁膜が配置され、これら電極に加える電位によって側壁を弾性変形させ、ポンプ効果によってインク流路内のインクをノズルから射出することができるようになっている。これらの電極は、インクに対する耐薬品性を有する樹脂製の保護膜によって被覆される。
【特許文献１】特開２００１−２１２９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、一般にインクジェットヘッドはインク流路を形成するためにカバープレートとアクチュエータが接着剤によって接合されている。そしてカバープレートに接している金属配線は平面のＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）上に二次元的に形成されているため、接合部分に応力がかかると金属配線はＰＺＴから剥離し断線を起こす。そして導通しなくなるため、インクジェットヘッドが動作しなくなり、インクが射出されず、ドット抜けを起こすという問題がある。
【０００４】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、金属配線の断線を未然に防止し、ドット抜けを防止することができるインクジェットヘッドおよびインクジェット記録装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
【０００６】
本発明は、両側壁に長手方向に沿って絶縁膜と電極が設けられた複数の溝を有する圧電プレートと、前記圧電プレートの前記溝を閉塞するカバープレートを備え、前記電極に接続し、かつ前記カバープレートと接してその形状が三次元構造である金属配線が設けられているインクジェットヘッドを提供する。
【０００７】
本発明によれば、圧電プレートの溝とカバープレートとで囲まれるインク流路内にインクを充填し、溝の両側壁に設けられた電極に電位を加えると、側壁が弾性変形させられて、ポンプ効果によってインク流路内のインクが射出される。この場合に、カバープレートと接着する部分にある金属配線が表面を粗化した溝に形成されているため、ＰＺＴの平面上に形成された場合の密着性に比べ高くなり、インクジェットヘッド組み込み込み工程での応力で断線が防止される。したがって、断線によりインクが射出されないことがなくなる。その結果、インクのドット抜けを生じたりする不都合の発生を防止することができる。また、電極を被覆する領域に保護膜が設けられているので、インクに対する耐薬品性が向上され、電極の健全性が維持される。
【０００８】
上記発明においては、前記金属配線は電気伝導率の高い金属を備えることが好ましい。
また、上記発明においては、前記金属配線が蒸着、スパッタ、めっきや化学気相成長法により作製されることとしてもよい。
【０００９】
また、本発明は、上記いずれかのインクジェットヘッドを備えるインクジェット記録装置を提供する。
【００１０】
本発明によれば、金属配線の断線が発生することが防止されるので、インクのドット抜けの発生を防止して、印字品質を向上することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、金属配線とＰＺＴとの密着性を向上させるため、表面を粗化した溝に金属配線を形成する。その結果、インクジェットヘッド組み立て加工時等の応力がかかる時に金属配線の剥離や断線が防止されるため、動作不良を未然に防止して、インクのドット抜けを防止することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッド１およびインクジェット記録装置２について、図１〜図７を参照して以下に説明する。
【００１３】
本実施形態に係るインクジェットヘッド１は、図１に示されるように、インクジェットヘッドチップ３と、該インクジェットヘッドチップ３内にインクを導入する流路基板４と、インクジェットヘッドチップ３を駆動する駆動回路等が搭載された配線基板５とを有している。
【００１４】
これらの各部材は、アルミニウム等でできたベースプレート６に固定されている。これら部材どうしは熱伝導性のよい接着剤や両面テープ等で結合されている。
【００１５】
インクジェットヘッドチップ３は、図２に示されるように、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等からなる圧電プレート７と、カバープレート８と、ポリイミドからなるノズルプレート９とを備えている。
【００１６】
圧電プレート７には、平行に配列された側壁１０によって相互に区画された複数の溝１１が設けられている。各溝１１の長手方向の一端は圧電プレート７の一端面７ａまで延びており、他端は、他端面７ｂまで延びることなく途中位置において深さが徐々に浅くなっている。
【００１７】
各溝１１は、例えば、円板状のブレードを使用するダイサーにより形成され、深さが徐々に浅くなっている部分は、切断高さを変化させることにより形成されている。
【００１８】
また、各溝１１の幅方向の両側壁１０には、溝１１の開口側から深さ方向の途中位置まで、長手方向に延びる駆動電圧印加用の電極１２が形成されている。各電極１２は、蒸着により形成されている。
図４はインクジェットヘッドチップ端面７ｂ側の金属配線を示す断面図である。前記電極１２に接続するための金属配線１３はＰＺＴとの密着性を向上させるため、側壁１０の上部に円板状のブレードを使用するダイサーにより表面を粗化した溝を形成する。そして前記金属配線１３は溝が形成された後、蒸着により形成されている。
【００１９】
前記カバープレート８は、前記圧電プレート７の溝１１の開口側に接着され、圧電プレート７の一端面７ａ側の溝１１の開口を閉じ、インク流路１４を形成している。カバープレート８には、板厚方向に貫通形成された共通インク室１５が全ての溝１１に連絡するように溝１１の配列方向に延びて形成されている。
【００２０】
本実施形態に係るインクジェットヘッド１においては、図３に示されるように、圧電プレート７の溝１１とカバープレート８とにより区画形成された複数のインク流路１４内面にクロロ基を有する樹脂からなる保護膜１６が形成されている。保護膜１６は、例えば、クロロ基を有するポリ−モノクロロ−パラ−キシリレン、あるいは、ポリ−パラ−キシリレンをＣＶＤ（化学蒸着）で成膜することにより構成されている。
【００２１】
この保護膜１６は優れた耐薬品性を有しているので、電極１２のインクによる腐食を防止することができるようになっている。
【００２２】
前記ノズルプレート９は、前記インクジェットヘッドチップ３の圧電プレート７の一端面７ａ側に接着剤により接合されている。ノズルプレート９には、圧電プレート７の溝１１の開口を閉じることにより形成された複数の独立したインク流路１４にそれぞれ対応する位置に、それぞれノズル開口９ａが備えられている。このノズルプレート９は、例えば、ポリイミドフィルムに、例えば、エキシマレーザ装置を用いてノズル開口９ａを形成したものである。また、ノズルプレート９の被記録媒体に対向することとなる面には、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（図示略）が形成されている。また、各インク流路１４のノズルプレート９に接触する先端から約２０μｍの範囲は前記保護膜１６が剥がされている。
【００２３】
なお、本実施形態においては、圧電プレート７とカバープレート８との接合体の一端面の周囲にノズル支持プレート１６が配置されている。
【００２４】
インクジェットヘッドチップ３は、ノズルプレート９の外側面および圧電プレート７とカバープレート８との接合体にノズル支持プレート１７を嵌合接着することにより一体的に構成されている。
【００２５】
前記流路基板４は、カバープレート８に接着され、前記共通インク室１５を閉塞する蓋として機能するとともに、該共通インク室１５内にインクを導く連結部１８を備えている。該連結部１８には図示しないインクタンクからインク供給管１９を介して供給されてくるインクを一時的に貯留する圧力調整部２０が接続されている。
【００２６】
前記配線基板５の表面には、図５に示されるように、駆動回路２１やその他の制御回路が設けられており、駆動回路２１の各端子と、インクジェットヘッドチップ３の各電極１２に接続する駆動線２２とが電気的に導通するようにワイヤボンディングあるいはワイヤレスボンディング等を介して接続されている。
【００２７】
このような配線基板５上に設けられた駆動回路２１は、外部からの入力信号に基づいて、電極１２に駆動電圧を加えるようになっている。
【００２８】
このように構成されたインクジェットヘッド１は、例えば、インクジェット記録装置２のキャリッジ２３に搭載して使用される。
【００２９】
ここで、インクジェット記録装置２について説明する。図６は、インクジェット記録装置２の概略斜視図である。
【００３０】
図示するように、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併設されて搭載されたキャリッジ２３と、フレキシブルチューブからなるインク供給管１９を介してインクを供給するインクカートリッジ２４とを備え、キャリッジ２３は一対のガイドレール２５ａ，２５ｂの長軸方向に移動可能に搭載されている。また、ガイドレール２５ａ，２５ｂの一端側には駆動モータ２６が設けられており、この駆動モータ２６による駆動力が、当該駆動モータ２６に連結されたプーリ２７ａとガイドレール２５の他端側に設けられたプーリ２７ｂとの間に掛け渡されたタイミングベルト２８に伝わり、これによりタイミングベルト２８の所定の位置に固定されたキャリッジ２３が搬送されるようになっている。
【００３１】
また、キャリッジ２３の搬送方向と直交する方向で、鎖線で示すケース２９の両端側には、ガイドレール２５に沿ってそれぞれ一対の搬送ローラ３０が設けられている。これらの搬送ローラ３０は、キャリッジ２３の下方に当該キャリッジ２３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。
【００３２】
そして、これらの搬送ローラ３０によって被記録媒体Ｓを送りつつキャリッジ２３をその方向とは直交する方向に走査することにより、インクジェットヘッド１によって被記録媒体Ｓ上に文字および画像等が記録されるようになっている。
【００３３】
このように構成された本実施形態に係るインクジェットヘッド１の作用について以下に説明する。
【００３４】
まず、インク吐出時および非吐出時の状態と駆動電圧との関係について、図７を用いて説明する。
【００３５】
図７は、圧電プレート７の概略的な断面図を示している。図７において、左側から右側に向かって、溝１１ａ、側壁１０ａ、溝１１ｂ、側壁１０ｂ…の順に配列されている。電極は１２ａ、１２ｂ…の順に配列されている。そして電極は金属配線１３を介して駆動線２２に電気的に導通している。またインク流路は１４ａ、１４ｂ…の順に配列されている。
【００３６】
ここで、吐出時とは、印刷動作中に選択的にインク滴を吐出させるノズル開口９ａに対して、対応する溝１１の側壁１０の両側に設けられている電極１２に駆動電圧を加えて、側壁１０を変形させ、対応するノズル開口９ａからインク滴を吐出させる状態のときをいう。
【００３７】
また、非吐出時とは、印刷動作中に選択的にインク滴を吐出させないノズル開口９ａに対応する溝１１の側壁１０の両側に設けられている電極１２に、駆動電圧が側壁１０の両側で同電位となるような駆動電圧を加えて、対応するノズル開口９ａからインク滴が吐出しない状態のときを言う。
【００３８】
インクタンクからインク供給管１９を介して供給されてきたインクは、圧力調整部２０において一時的に貯留された後、圧力調整部２０に設けられたインク連通管３１から連結部１８を介してカバープレート８内の共通インク室１５に導かれ、該共通インク室１５内において全てのインク流路１４内に分配供給される。そして、駆動回路によって所定の溝の両側の側壁に電極を介して所定の駆動電界を作用させることにより、側壁が変形して所定の溝の内容積が変化し、溝内のインクがノズル開口から吐出される。
【００３９】
これらの駆動電圧は、インクジェットヘッド１の各部の寸法やインクの特性により異なるが、一般的にはパルス幅が数μｓ〜数１０μｓのパルス信号である。したがって、各電極１２ａ，１２ｂ，…に対して、予め定められたパターンのパルス状の駆動電圧を加えることにより、各インク流路１４ａ，１４ｂ，…に対応するノズル開口９ａから選択的にインクを吐出させることができる。
【００４０】
この場合において、本実施形態に係るインクジェットヘッド１およびインクジェット記録装置２によれば、金属配線が三次元に構成されているので、応力がかかった時にもＰＺＴから剥離する事がないため、金属配線の断線が発生することが防止される。したがって、インクが射出されない事によるドット抜けが防止される。したがって本実施形態に係るインクジェットヘッド１によれば、所望のノズル開口９ａから適正にインクを射出させることができ、このようなインクジェットヘッド１を有するインクジェット記録装置２によれば、印字品質を向上することができるという利点がある。
ここで金属配線は蒸着により作製されたが、他の製法であるスパッタ、めっきや化学気相成長法で作製しても良い。
【００４１】
なお、本実施形態に係るインクジェットヘッド１およびインクジェット記録装置２においては、圧電プレート７の溝１１とカバープレート８とにより囲まれるインク流路１４の内面全体に保護膜１６を設けることとしたが、これに代えて、電極１２の耐薬品性向上の観点からは、少なくとも電極１２のみを被覆するように保護膜１６を設けることにしてもよいことは言うまでもない。
【００４２】
以上の様に形成したインクジェットヘッドではプリンターヘッド組み立て時や駆動時に発生する応力に耐えられるように三次元形状の金属配線にすることで、金属配線がＰＺＴから剥離して断線するのを未然に防止して、インクのドット抜けを防止することができ、印字品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドを示す斜視図である。
【図２】図１のインクジェットヘッドのインクジェットヘッドチップを示す分解斜視図である。
【図３】図２のインクジェットヘッドチップの圧電プレートを示す断面図である。
【図４】図２のインクジェットヘッドチップの金属配線を示す断面図である。
【図５】図１のインクジェットヘッドの駆動回路とインクジェットヘッドチップとの配線の接続を示す概略図である。
【図６】図１のインクジェットヘッドを備える本実施形態に係るインクジェット記録装置を概略的に示す斜視図である。
【図７】図１のインクジェットヘッドの圧電プレートの概略的な断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  インクジェットヘッド
２  インクジェット記録装置
３  インクジェットヘッドチップ
４  流路基板
５  配線基板
６  ベースプレート
７  圧電プレート
８  カバープレート
９  ノズルプレート
１０，１０ａ，１０ｂ，…  側壁
１１，１１ａ，１１ｂ，…  溝
１２，１２ａ，１２ｂ，…  電極
１３  金属配線
１４，１４ａ，１４ｂ，…  インク流路
１５  共通インク室
１６  保護膜
【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】
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【図６】
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【図７】
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