JP2001071493A - インクジェット印刷ヘッド用のチャネル構造 - Google Patents

インクジェット印刷ヘッド用のチャネル構造

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JP2001071493A
JP2001071493A JP2000256140A JP2000256140A JP2001071493A JP 2001071493 A JP2001071493 A JP 2001071493A JP 2000256140 A JP2000256140 A JP 2000256140A JP 2000256140 A JP2000256140 A JP 2000256140A JP 2001071493 A JP2001071493 A JP 2001071493A
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channel
diaphragm
ink
channel plate
channel structure
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JP2000256140A
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English (en)
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Joseph Horantsu Peter
ヨセフ ホランツ ペーテル
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Canon Production Printing Netherlands BV
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Oce Technologies BV
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14274Structure of print heads with piezoelectric elements of stacked structure type, deformed by compression/extension and disposed on a diaphragm

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多数のインクチャネルの液滴発生に関する均
一性を低下させることなくチャネル板の製造におけるよ
り大きな製造公差を許すインクジェット印刷ヘッド用の
チャネル構造と提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明によれば、一方の面に形成された
複数の略等距離のインクチャネル(14)と隣接する上
記チャネル間に残されたダム(16)とを有するチャネ
ル板(12)を含み、各チャネル(14)は、上記ダム
(16)上に支持されるダイアフラム(18)の関連付
けられるアクチュエータ(28)によって上記チャネル
(14)は上記チャネル(14)へ撓曲可能な部分(3
2)によって覆われる、インクジェット印刷ヘッド(1
0)用のチャネル構造であって、上記ダイアフラム(1
8)は上記撓曲可能部(32)の正確な幅及び位置を画
成するスペーサ(22;22’)を介して上記ダム(1
6)上に支持されることを特徴とするチャネル構造が提
供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一方の面に形成さ
れた複数の略等距離のインクチャネルと隣接する上記チ
ャネル間に残されたダムとを有するチャネル板を含み、
各チャネルは、上記ダム上に支持されるダイアフラムの
関連付けられるアクチュエータによって上記チャネルへ
撓曲可能な部分によって覆われる、インクジェット印刷
ヘッド用のチャネル構造に間する。
【0002】
【従来の技術】上述のようなチャネル構造を有するイン
クジェット印刷ヘッドは、例えば欧州特許出願第082
0869号に記載されている。インクチャネルは、横に
並べて配置され、夫々がノズルに接続され、それにより
ノズルは隣接するノズル間に一定の間隔があるような線
形配列を形成する。インクチャネルのうちの1つに関連
付けられるアクチュエータが作動されると、このアクチ
ュエータによって係合されるダイアフラムの一部はイン
クチャネルの中へ撓曲し、それによりこのインクチャネ
ルに含まれる液体インクは加圧され、ノズルからインク
小滴が吐出される。個々のインクチャネルを覆うダイア
フラム部分は、チャネル板上に重ね合わされチャネル板
とは逆を向く側にバンプが形成された連続的な柔軟な板
によって形成される。アクチュエータはダイアフラムの
バンプによってのみ係合され、それによりダイアフラム
の撓曲の挙動は向上される。ダイアフラムの撓曲の性質
を最適化するため、各バンプは撓曲可能な部分の幅方向
の中央に正確に配置されるべきである。
【0003】本願出願人の、係属中の欧州特許出願第9
8200190号は、ダイアフラムが2層構造を有し、
バンプが2つの層の間に挟まれたインクジェット印刷ヘ
ッドに関する。
【0004】従来技術のチャネル構造では、ダイアフラ
ムはチャネル板に向く側に平滑面を有し、個々のインク
チャネルを分離するダムの上面と面同士が係合する。こ
のように、ダイアフラムの撓曲可能部の位置及び幅はイ
ンク板のインクチャネルの形状及び位置によって決定さ
れる。多数のインクチャネルの液滴発生に関して均一な
性能を得るために、インクチャネルがインク板に非常に
正確に形成され、それにより非常に小さい製造公差のみ
が許されるようにすることが重要である。結果として、
これらの小さい公差を満足する製造工程が必要とされ、
製造費用が増加される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、多数のイン
クチャネルの液滴発生に関する均一性を低下させること
なく、チャネル板の製造におけるより大きな製造公差を
許すことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的は、上記ダイア
フラムが上記撓曲可能部の正確な幅及び位置を画成する
スペーサを介して上記ダム上に支持されることを特徴と
する請求項1の前段によるチャネル構造によって達成さ
れる。
【0007】従って、本発明によれば、スペーサとアク
チュエータ又はバンプとの間の正しい位置的な関係を確
実とするために、高い位置精度で形成される必要がある
のはスペーサのみである。結果として、チャネル板自体
はより大きい公差で、従ってより低い費用で製造されう
る。
【0008】あまり厳しくない公差要件により、インク
チャネルを形成するために用いられる方法に関わらず、
かなりの費用節約が達成される。更に、以前は公差要件
を満足しないために許容可能でなかった成形工程といっ
たより経済的な製造工程を使用することが可能となる。
【0009】もちろん、各インクチャネルが接続される
ノズルは高い精度で形成されねばならないことが理解さ
れるべきである。この要件は、例えばノズルを別個のノ
ズル板に形成し、これをチャネル板の前面に取り付ける
ことによって満たされうる。しかし、ノズルがチャネル
板自体に形成される場合でも、ノズルについて要求され
る精度の水準がインクチャネルに対して全体として要求
されねばならないことを意味するものではない。例え
ば、インクチャネルは比較的大きい公差でチャネル板の
表面に切り込まれた溝として、ノズルが形成されるべき
ノズル板の前面から離間されて形成されてもよい。する
と、溝は例えばレーザ切取り等といった別の製造段階に
おいてより高い精度で形成されうる。
【0010】本発明の任意の特徴は従属項に記載され
る。
【0011】望ましい実施例では、スペーサはダイアフ
ラムと一体に形成される。例えば、全てのインクチャネ
ルを覆うダイアフラムは、例えばエッチングによって溝
及びリッジのパターンが形成された連続的な金属箔によ
って形成されえ、それによりリッジはスペーサを形成
し、溝のより薄い底部はダイアフラムの柔軟な部分を形
成する。任意に、アクチュエータによって係合されるべ
きバンプは金属箔の反対側に形成されうる。金属箔は比
較的薄く、従って、エッチング等によって除去されるべ
き材料の量も比較的少ないため、金属箔の加工によって
生ずる製造費用の増加はチャネル板の製造によって達成
される費用節約よりも遙かに小さい。
【0012】或いは、スペーサはダイアフラムとチャネ
ル板との間に挟まれた別個の格子状部材によって形成さ
れうる。スペーサはまたチャネル板と一体に形成されう
る。この場合、インクチャネルはまず通常の幅よりも僅
かに小さい幅で形成されえ、それにより大きな公差が許
されうる。次に、インクチャネルを分離するダムの上面
は、スペーサを形成するために僅かな量の材料のみが例
えばレーザ切取りによってダムの縁から除去されるより
正確な第2の段階において加工されうる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例について説明する。
【0014】図1に示されるように、インクジェット印
刷ヘッド10のためのチャネル構造は、例えばセラミッ
クス、グラファイト、合成樹脂等で形成されたチャネル
板12からなる。ホットメルトインク用の印刷ヘッドの
場合、チャネル板の材料は十分な熱伝導性を有するべき
である。複数のインクチャネル14は、切取り、フライ
ス加工、又は更に望ましくは成型といった任意の適当な
加工によってチャネル板12の上面に形成される。隣接
するインクチャネル4の各対の間にダム16が残され
る。
【0015】ダイアフラム18は、チャネル板12の上
面、即ちダム16の上面によって画成される面に配置さ
れる。ダイアフラム18は、Ni、Co等又はこれらの
金属の合金の箔といった金属箔、又はシリコン、プラス
チック又はガラス等のシートによって形成されうる。チ
ャネル板に面するダイアフラム18の下面には、下向き
に突出するスペーサ22によって分離された溝20の規
則的なパターンが設けられる。溝20及びスペーサ22
のパターンはインクチャネル14及びダム16のパター
ンに対応し、それにより各スペーサ22はダム16のう
ちの1つの上面上に支持される。
【0016】圧電セラミックによって形成されるアクチ
ュエータブロック24は、ダイアフラム18の、本実施
例では平坦面である上面に結合される。アクチュエータ
ブロック24は、比較的深い溝30によって分離される
交互に配置された支持部26及びアクチュエータ28の
櫛状構造を有する。各支持部26の下端はダイアフラム
18のスペーサ22と丁度反対側の部分に接続され、各
アクチュエータ28の下端はダイアフラム18の2つの
隣接するスペーサ22間に画成されるより薄い撓曲可能
部32の幅方向の中央に結合される。
【0017】図2に示されるように、チャネル板12に
形成されたインクチャネル14は両端で開口するが、ノ
ズル板34はチャネル板の前面にインクチャネル14の
開口端を塞ぐよう取り付けられる。ノズル板34は各イ
ンクチャネル14の中のノズル36を画成する複数のオ
リフィスを有する。各インクチャネルの反対側の開口端
は、図示されていないインク供給システムに接続され
る。
【0018】従来技術で公知であるように、各圧電アク
チュエータ28には電極(図示せず)が設けられ、これ
らの電極を付勢することにより、アクチュエータは膨張
及び収縮されえ、それによりダイアフラム18の対応す
る部分32は関連するインクチャネル14の中へ撓曲
し、インクチャネル14に含まれるインクを加圧し、ノ
ズル36を通ってインク小滴が吐出される。
【0019】インク小滴は、例えば紙といった画像記録
媒体上に付着され、それにより画像情報に従って多数の
アクチュエータ26を付勢することにより画像が印刷さ
れうる。良い質の印刷された画像を得るため、特に、画
像中の均一に色づけされたブロック領域の平滑な見かけ
を達成するため、多数のノズル36から吐出されるイン
ク小滴が全て同じ体積を有し、同じ速度で排出されるこ
とが重要である。換言すれば、液滴発生処理における多
数のチャネルの性能はできるかぎり均一であるべきであ
る。これに関して、全てのアクチュエータ28が同じ寸
法を有し、ダイアフラムの全ての撓曲可能部32が同じ
幅を有し、アクチュエータ28とダイアフラムの撓曲可
能部32の間の位置関係が全てのインクチャネルについ
て同じであることが重要である。
【0020】これらの目的を達成するため、支持部28
及びアクチュエータ28を形成するために、アクチュエ
ータブロック24に溝30を切り込むために、高精度な
切取り加工が用いられる。同様に、正しい位置且つ正し
い寸法でダイアフラム18に溝20を形成するために例
えばエッチング加工といった高精度な加工が用いられ
る。印刷ヘッドが組み付けられるとき、アクチュエータ
ブロック24はダイアフラム18に対して正確に調整さ
れ、それにより支持部26は高い精度でスペーサ22と
一致する。
【0021】しかしながら、多数のインクチャネル14
の幅寸法はダイアフラムの撓曲可能部32の幅を決定し
ないため、インクチャネル14の位置及び幅寸法につい
てより大きい製造公差が許されうる。従って、図1に示
されるように、多数のダム16及びスペーサ22の間の
位置関係にはかなりの変動がある。同様に、ダイアフラ
ム18がチャネル板12上に配置される位置精度は、ア
クチュエータブロック24とダイアフラム18を組み付
けるのに必要とされる精度ほど高い必要はない。従っ
て、製造加工においては、第1の段階においてアクチュ
エータブロック24とダイアフラム18が結合され、そ
れによって得られた組立体が第2の段階においてチャネ
ル板12上に配置されることが有利であり得る。
【0022】図示されていない変更された実施例では、
ダイアフラム18の上面の各撓曲可能部32の幅方向の
中央にバンプが設けられてもよく、それにより欧州特許
出願第0820869号に記載されるように、アクチュ
エータ部28はこれらの比較的狭いバンプを通じてのみ
ダイアフラム18と係合する。すると、アクチュエータ
ブロック24とダイアフラム18の間の位置関係につい
てより大きい公差が許されうる。
【0023】図3乃至5は、ダイアフラム18が均一な
厚さを有し、ダイアフラムの撓曲可能部32の幅を画成
するスペーサ22’がチャネル板12のダム16と一体
に形成される、変更された実施例を示す図である。
【0024】図4に示される第1の製造段階では、イン
クチャネル14はチャネル板12に比較的低い精度で形
成される。この段階では、ダム16の上面の高さは図3
のスペーサ22’の上面の高さに対応する。
【0025】この実施例では、インクチャネル14のノ
ズル36に隣接する端は、チャネル板の壁部38によっ
て閉じられる。
【0026】図5に示される続く製造段階では、スペー
サ22’は、例えばレーザ切取りによってダム16の上
方の長手縁からチャネル板12の材料を除去することに
よって高い精度で形成される。ノズル36は、同じ加工
によって壁部38から材料を除去することによって形成
される。
【0027】本発明の特定の実施例が上述されたが、本
発明は上述の実施例に限られるものではなく請求項の範
囲に含まれる全ての可能な変更を含むものであると理解
されるべきである。特に、インクチャネル14について
使用される「チャネル」と言う用語は、インクチャネル
の任意の特定の幾何学的形状又は長さ/幅比を排除する
と解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例によるチャネル構造を示す断面図
である。
【図2】図1の線II−IIに沿った断面図である。
【図3】第2の実施例によるチャネル構造を示す断面図
である。
【図4】第2の実施例によるチャネル板の製造方法につ
いて図示する断面図である。
【図5】第2の実施例によるチャネル板の製造方法につ
いて図示する断面図である。
【符号の説明】
10 インクジェット印刷ヘッド 12 チャネル板 14 インクチャネル 16 ダム 18 ダイアフラム 20 溝 22 スペーサ 24 アクチュエータブロック 26 支持部 28 アクチュエータ 30 溝 32 撓曲可能部 34 ノズル板 36 ノズル

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方の面に形成された複数の略等距離の
    インクチャネル(14)と隣接する上記チャネル間に残
    されたダム(16)とを有するチャネル板(12)を含
    み、各チャネル(14)は、上記ダム(16)上に支持
    されるダイアフラム(18)の関連付けられるアクチュ
    エータ(28)によって上記チャネル(14)は上記チ
    ャネル(14)へ撓曲可能な部分(32)によって覆わ
    れる、インクジェット印刷ヘッド(10)用のチャネル
    構造であって、 上記ダイアフラム(18)は上記撓曲可能部(32)の
    正確な幅及び位置を画成するスペーサ(22;22’)
    を介して上記ダム(16)上に支持されることを特徴と
    するチャネル構造。
  2. 【請求項2】 上記スペーサ(22)は上記ダイアフラ
    ム(18)と一体に形成される、請求項1記載のチャネ
    ル構造。
  3. 【請求項3】 上記ダイアフラム(18)は上記チャネ
    ル板(12)に対向する表面に形成される複数の溝(2
    0)を有する金属箔によって形成される、請求項2記載
    のチャネル構造。
  4. 【請求項4】 上記インクチャネル(14)が形成され
    た上記チャネル板(12)は成形加工されたセラミック
    体である、請求項1乃至3のうちいずれか一項記載のチ
    ャネル構造。
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