説明

インクジェットヘッド

【課題】安価でありながら、マスクプレートを接着しながら、併せて、露出する電極部を確実に保護し、信頼性の高いインクジェットヘッドを提供する。
【解決手段】複数のノズルを有するノズルプレートと、ノズルに対応する複数の圧力室と、この圧力室に隣接して設けられるとともに圧力室を加圧して前記ノズルから液を吐出させる圧電素子と、圧電素子が接着される基板と、圧電素子を囲むように基板に載置される枠体と、圧電素子を駆動するための電極と、ノズルプレートを保護するマスクプレートと、電極に接続し、圧電素子を駆動する電気部品を載置するタブ部材と、タブ部材の一端側表面と電極の配線パターンの一部を覆うスペーサと、を具備し、枠体とスペーサとで形成される領域に接着剤を充填し、マスクプレートをタブ部材に接着したインクジェットヘッド。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、インクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【0002】
インクジェットプリンタに用いられるシェアモードシェアウォール式インクジェットヘッドは、セラミック材料で形成された絶縁基板と、この絶縁基板に対向配置されたノズルプレートと、絶縁基板とノズルプレートとの間に積層配置された駆動素子と、この駆動素子を囲むことで、共通液室及び圧力室を形成するセラミックス材製の枠部材とを備えている。
【0003】
駆動素子は、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)系圧電セラミックス材料からなる一対の圧電素子を有している。なお、駆動素子は駆動回路により駆動され、絶縁基板上には駆動素子と駆動回路とを同通させる電極パターンが形成されている。また、駆動素子の両方の端面はテーパ面が形成されている。
【0004】
従来のインクジェットヘッドは、枠材料に段差を設け、枠材料とマスクの嵌合部に接着剤を塗布するのでなく、枠材料の周囲に接着剤を塗布し、枠材料とマスクの嵌合部には貼り合わせた際の毛細管現象を利用して流れ込むように接着していた。
【0005】
このため、枠材料に段差を設ける必要があり、形状を設けるため拡散接合等で部品が作られるため、高価な部品が必要となっていた。
【0006】
また、マスクプレートが面で接している部分が、枠材料の外周部のみのごく一部で接着されているため、接着強度が弱くなり、衝撃に対して弱くなっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2007−190892号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明が解決しようとする課題は、安価でありながら、マスクプレートを接着しながら、併せて、露出する電極部を確実に保護し、信頼性の高いインクジェットヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
実施形態のインクジェットヘッドは、複数のノズルを有するノズルプレートと、前記ノズルに対応する複数の圧力室と、この圧力室に隣接して設けられるとともに前記圧力室を加圧して前記ノズルから液を吐出させる圧電素子と、前記圧電素子が接着される基板と、前記圧電素子を囲むように前記基板に載置される枠体と、前記圧電素子を駆動するための電極と、前記ノズルプレートを保護するマスクプレートと、前記電極に接続し、前記圧電素子を駆動する電気部品を載置するタブ部材と、前記タブ部材の一端側表面と前記電極の配線パターンの一部を覆うスペーサと、を具備し、前記枠体と前記スペーサとで形成される領域に接着剤を充填し、前記マスクプレートを前記タブ部材に接着した。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】インクジェットヘッドの構成を表す図である。
【図2】第1の実施形態のインクジェットヘッドの図1におけるAA線断面図である。
【図3】第1の実施形態に係るインクジェットヘッドのマスクプレートを取り除いた状態を示す上面図である。
【図4】第2の実施形態のインクジェットヘッドの図1におけるAA線断面図である。
【図5】第2の実施形態に係るインクジェットヘッドのマスクプレートを取り除いた状態を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付すとともに、重複した説明は省略する。
【0012】
シェアモードシェアウォール式インクジェットプリントヘッドは、複数のインク室(溝)と側壁を設けて構成され、その上部にノズルプレートを接着し、インクを吐出させるため圧電素子は歪むことによってインクを吐出する。
【0013】
(第1の実施形態)
図1、図2は、実施形態に係るインクジェットヘッド100の構成を表す図である。インクジェットヘッド100は、誘電体により形成される絶縁性の基板11と、この基板11の上に載置され、内部に空間及び導体層を有する圧力室が刻み込まれた圧電素子12と、この圧電素子12を囲むように基板11に載置される枠体13と、圧電素子12の側壁の上端部に接着され、複数のノズル孔15を有するノズルプレート14と、を備える。
【0014】
基板11は、例えば、アルミナにより形成される。他の基板11の材料として、ガラスエポキシ樹脂などの絶縁性材料を用いることも可能である。
【0015】
インクジェットヘッド100は、圧電素子12を基板11の上に2列有する。圧電素子12は、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)により形成される。他の圧電素子12材料として、PTO(PbTiO3:チタン酸鉛)、PMNT(Pb(Mg1/3Nb2/3)O3−PbTiO3:マグネシウム酸ニオブ酸鉛)、PZNT(Pb(Zn1/3Nb2/3)O3−PbTiO3)、ZnOなどを用いることも可能である。
【0016】
ノズルプレート14は、ポリイミドなどの樹脂フィルムにより形成される。ノズルプレート14のインク滴吐出側の表面には、例えばフッ素樹脂などにより撥水膜(図示せず)が形成されている。他のノズルプレート14材料として、ニッケルプレートやシリコンプレートを用いることもできる。
【0017】
ノズル孔15は、インク滴の吐出孔として機能するもので、等間隔で形成されている。
【0018】
図2は、第1の実施形態に係るインクジェットヘッド100の図1におけるAA線断面図である。図2に示すように、インクジェットヘッド100は、基板11にインク流入口17と、インク排出口16と、を有している。インクは、インク流入口17、圧力室30、インク排出口16を循環する。圧力室30は、内部に空間及び導体層を有する。基板11、枠体13、及びノズルプレート14によって囲まれたインク室8が形成される。
【0019】
基板11の表面には、圧電素子12が接合されている。この場合、基板11/圧電素子12の構成は、アルミナ/PZTとなる。尚、基板11の表面に表面層11Aを形成してもよい。表面層11Aの材料はPZTを使用できるが、他の表面層11Aを製作する材料として、アルミナ、PTO、PMNT、PZNT、ZnOなどを用いることも可能である。
【0020】
さらに、圧電素子12の圧力室30の側壁は断面が台形を呈している。ノズルプレート14は、圧力室30の上部にノズル孔15を有する。
【0021】
インクジェットヘッド100は、枠体13の外側に圧電素子12を駆動させるドライバIC18と、ドライバIC18と圧電素子12とを接続する電極19と、を有する。ドライバIC18は、タブ部材20に取り付けられている。図1中、25は、基板である。
【0022】
電極19は、基板11の表面層11Aの上にパターンが配線される。配線パターンは、ドライバIC18等のインクの吐出制御を行う電子部品と接続される。
【0023】
インクジェットヘッド100は、ドライバIC18により駆動される圧力素子12が変形することより、インクを吐出する。すなわち、容積が増えた圧力室30内はインクを内部に導入し、容積が減った圧力室30は加圧されたインクをノズル孔15から吐出する。
【0024】
インク吐出するノズル孔15とドライバIC18やプリント基板が接続される電極19は、近接している。そのため、ドライバIC18やプリント基板を接続後、配線パターン部にパターンの露出があると、インクジェットヘッドの使用時にミスト状のインクが配線パターン部に付着し、あるいはメンテナンス時のワイパによる余剰インクが配線パターン部に付着する可能性がある。このインクの付着により、インクに含有するカーボンの析出や金属物質の付着により電極をショートさせ、不吐出の原因となる。そのため、配線パターンの電極19の露出する部分は被覆させる必要がある。
【0025】
図2に示すように、タブ部材20はL字形に形成され、その一端側で基板11の上に例えば異方性導電フィルムを介して取り付けられている。タブ部材20及び基板11の上をそれぞれ一部を覆って、タブ部材20上にスペーサ21が取り付けられている。スペーサ21は、絶縁体となっており、例えばPET樹脂製のフィルムで製作される。
【0026】
図2に示すように、枠体13の上面は平坦になっており、スペーサ21の端部と枠体13との間には、スペース(空間)が出来ている。このスペース(空間)に、接着剤23を充填し、ノズルプレート14を媒体の接触やメンテナンス時のワイパなどから保護するためのマスクプレート22を接着している。スペース(空間)は、言わば接着剤23の受容槽と成っており、本実施形態では、マスクプレート22を接着しながら同時に、電極19の配線パターン部が露出しないように、接着剤23で覆っている。
【0027】
図3は、第1の実施形態に係るインクジェットヘッド100のマスクプレート22とノズルプレート14を取り除いた状態を示す上面図である。
【0028】
接着剤23は、インクに対し耐食性があること、カーボンを含有するインクに対しても絶縁性が要求されることから、エポキシ系接着剤が好適である。尚、ノズルプレート14の端面及び枠体13の上端面とマスクプレート22の端面との間が埋まってしまう程には、接着剤23を充填しすぎないようにする。接着剤23が、ノズルプレート14面やマスクプレート22の表面にはみ出してしまうと、ノズル孔15を塞いでしまったりノズルプレート14やマスクプレート22の平坦度が保たれず、インクジェットヘッド使用時にメンテナンスのワイパでインクが拭き取れなくなるからである。
【0029】
接着後のマスクプレート22の高さは、ノズルプレート14に対して、例えば数十ミクロン程度、凸にする。尚、インクジェットプリントヘッドの仕様によっては、マスクプレート22の高さをノズルプレート14と面一にすることでもよいことは言うまでもない。
【0030】
本実施形態によれば、枠部材に複雑な加工を要せずに、マスクプレート接着時の接着面積を確保しながら、余剰接着剤の逃げ場所を設け、さらに配線パターンを被覆することができる。
【0031】
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態に係るインクジェットヘッド100の基本的構成は、スペーサを除いて第1の実施形態のそれと大部分が同一である。
【0032】
図4は、第2の実施形態に係るインクジェットヘッド100の図1におけるAA線断面図である。また、図5は、第2の実施形態に係るインクジェットヘッドのマスクプレートを取り除いた状態を示す上面図である。
【0033】
図4、図5に示すように、スペーサ24には、複数の長い溝部24aが形成されている。接着剤の受容部として、第1の実施形態におけるスペース(空間)に比べて、溝部24aは、より多くの接着剤を受け入れることができるので、マスクプレート22表面への接着剤のはみ出しを確実に抑制することができる。溝部24aの個数は、例えば2個であり、溝24aの形状は、例えば長孔が好適である。
【0034】
本実施形態によれば、枠材料には段差構造を設けず、枠外周部に溝を設けるようスペーサ部材を設けることで、マスクプレート接着時の接着面積を確保しながら、余剰接着剤の逃げ場所を設け、さらに配線パターンを被覆する事ができ、安価なインクジェットヘッドが製造できる。
【0035】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0036】
100・・・インクジェットヘッド、
9・・・ノズル列
11・・・基板、
12・・・圧電素子、
13・・・枠体、
14・・・ノズルプレート、
15・・・ノズル孔、
16・・・インク排出口、
17・・・インク流入口、
18・・・ドライバIC、
19・・・電極、
20・・・タブ部材、
21・・・スペーサ、
22・・・マスクプレート、
23・・・接着剤、
24・・・スペーサ、
24a・・・溝部、
25・・・基板、
30・・・圧力室。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のノズルを有するノズルプレートと、
前記ノズルに対応する複数の圧力室と、この圧力室に隣接して設けられるとともに前記圧力室を加圧して前記ノズルから液を吐出させる圧電素子と、
前記圧電素子が接着される基板と、
前記圧電素子を囲むように前記基板に載置される枠体と、
前記圧電素子を駆動するための電極と、
前記ノズルプレートを保護するマスクプレートと、
前記電極に接続し、前記圧電素子を駆動する電気部品を載置するタブ部材と、
前記タブ部材の一端側表面と前記電極の配線パターンの一部を覆うスペーサと、
を具備し、
前記枠体と前記スペーサとで形成される領域に接着剤を充填し、前記マスクプレートを前記タブ部材に接着したインクジェットヘッド。
【請求項2】
前記タブ部材は、L字形に形成され、前記一端側で前記基板の表面層の上に取り付けられている請求項1記載のインクジェットヘッド。
【請求項3】
前記タブ部材は、異方性導電フィルムを介して取り付けられている請求項2記載のインクジェットヘッド。
【請求項4】
前記タブ部材は、ポリイミド樹脂板で製作されている請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項5】
前記タブ部材の板厚は、0.1mmである請求項4記載のインクジェットヘッド。
【請求項6】
前記スペーサは、前記タブ部材及び前記基板の表面層の上をそれぞれ一部を覆って取り付けられている請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項7】
前記スペーサは、PET樹脂製のフィルムで製作されている請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項8】
前記接着剤は、エポキシ樹脂系の接着剤である請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項9】
前記スペーサには、溝部が形成されている請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項10】
前記溝部は、複数である請求項9記載のインクジェットヘッド。
【請求項11】
前記溝部の形状は、長孔である請求項9又は請求項10記載のインクジェットヘッド。

【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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