JP2001334661A

JP2001334661A - インクジェットヘッド

Info

Publication number: JP2001334661A
Application number: JP2001080904A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Nakamura; 洋文中村; Torahiko Kanda; 虎彦神田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2000-03-21
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2001-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】吐出するインク滴量を維持しながらもチャン
バの占有面積を小さくし、ノズルの高密度化を実現す
る。ノズルを高密度配置としても吐出するインク滴量を
大きく維持でき、かつ安定した駆動が行える信頼性の高
いインクジェットヘッドを実現する。製造プロセスの簡
略化や加工精度の向上を実現する。【解決手段】チャンバの加圧板を配した面の平面形状
の外接円直径と内接円直径との比〔外接円径／内接円
径〕をＡとするとき、加圧板の平面形状は１≦Ａ≦２の
関係にあり、例えば、チャンバの加圧板を配した面の平
面形状が概略正方形または概略菱形であり、そのチャン
バのレイアウトを碁盤目の格子状に配置する。各行およ
び各列単位で一括にアクチュエータをダイシング加工す
る。チャンバ内のインク流れの方向をチャンバの長い方
の対角線の方向とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク滴が吐出す
るノズルを高密度に多数配置可能なインクジェットヘッ
ドに関し、さらに詳しくは、インク滴を記録媒体へ飛翔
させて画像記録等を行うインクジェット記録装置であっ
て、複数のノズルと、各ノズルに対応して配されるチャ
ンバと、チャンバの各々の１面を形成する加圧板と、そ
の加圧板を駆動するアクチュエータとを有し、そのアク
チュエータの駆動による加圧板の変形によりチャンバ内
のインクを圧縮しノズルからインク滴を吐出させるイン
クジェットヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来例を図１１を参照して説明する。図
１１は、特開平４−１４８９３６号公報に示される従来
のインクジェットヘッドの一例を示している。その構成
は、ノズル１０１が一列に多数並び、細長い平面形状の
チャンバ１０２が、その一端がノズルに対応する位置に
なるよう、ノズル列に対して両側へ交互に対向して配さ
れている。また、チャンバの他端には供給孔１０３が配
されている。

【０００３】さらに、チャンバが配された層と異なる層
に、全チャンバに共通のインクプール１０４が配されて
おり、各チャンバとは供給孔１０３を介して連結してい
る。また、各チャンバの１面を形成する加圧板にはそれ
ぞれアクチュエータが取り付けられている。以下では、
アクチュエータは、圧電素子により構成された圧電アク
チュエータについて説明する。

【０００４】このインクジェットヘッドの動作は、アク
チュエータを駆動させることで加圧板がチャンバ１０２
の体積を減少させる方向にたわみ、その結果チャンバ内
のインクが圧縮され、ノズル１０１からインク滴が吐出
するものである。インク滴の吐出後は、加圧板の変形が
元に戻るにしたがって供給孔を経由してインクプール１
０４からインクがチャンバへ再充填されて次の吐出に備
える。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のインク
ジェットヘッドにおいては、ノズル間のピッチを小さく
し、それに伴って幅の小さいチャンバを多数配列するこ
とによって、ノズルの高密度配置が実現できるという利
点がある。

【０００６】しかしながら、高密度化を進めるにつれて
チャンバの幅を小さくしなければならず、それに伴い加
圧板がたわみにくい形状となり、したがってチャンバの
体積変化量を大きく取ることができない。高速印字を実
現するには最低３０ｐｌ（ピコリットル）の体積変化量
が必要とされているが、微小なインク滴しか吐出でき
ず、その結果、印字速度が遅いという問題点があった。
あるいは、チャンバの体積変化量を大きくとるためには
その長手方向長さを大きくすることで対処しなければな
らず、その結果、チャンバの占有面積が大きくなり、結
果的にノズルの面密度向上は実現できないという問題点
があった。

【０００７】本発明は、このような背景に行われたもの
であって、加圧板がたわみやすい平面形状のチャンバを
用いることによって、吐出するインク滴量を維持しなが
らもチャンバの占有面積が小さくでき、ノズルの高密度
化が実現可能なインクジェットヘッドを提供することを
目的とする。本発明は、ノズルを高密度配置としても吐
出するインク滴量を大きく維持でき、かつ安定した駆動
が行え、信頼性の高いインクジェットヘッドを提供する
ことを目的とする。本発明は、製造プロセスの簡略化お
よび加工精度の向上を図ることができるインクジェット
ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によるインクジェ
ットヘッドは、ヘッド主走査方向に対して一定角度傾い
た複数の行と、当該ヘッド主走査方向と直交する複数の
列とにより構成された格子状に設けられた複数のノズル
と、前記複数のノズルに対応してそれぞれ設けられた複
数のチャンバと、前記複数のチャンバの各々の１面を形
成する加圧板と、前記加圧板にそれぞれ設けられ、前記
チャンバ内のインクを加圧するように前記加圧板を変形
させるアクチュエータと、前記複数の行または列に対応
して配置され、前記複数のチャンバにインクを供給する
複数のインクプール支流と、前記インクプール支流が少
なくとも２つ以上合流して形成されるインクプール本流
とを備え、前記加圧板の平面形状の外接円直径と内接円
直径との比〔外接円径／内接円径〕をＡとするとき、前
記加圧板の平面形状は１≦Ａ≦２の関係にあることを特
徴とする。例えば、前記加圧板の平面形状は、概略正方
形である。または、前記加圧板の平面形状は、前記各行
および前記各列に平行である辺を有する概略菱形であ
る。

【０００９】これにより、アクチュエータを駆動した際
に加圧板がたわみやすい形状であるため、チャンバの占
有面積を小さくしても駆動時の必要体積変化量を維持す
ることが可能な、高効率のチャンバを得ることができ
る。したがって、吐出するインク滴量を落とすことな
く、ノズルを高密度に配置することが可能となる。

【００１０】さらに前記加圧板の平面形状は、前記各行
および前記各列に平行である辺を有する概略菱形である
場合、前記アクチュエータの平面形状は、前記各行およ
び前記各列に平行である辺を有する概略菱形であること
が望ましい。

【００１１】これにより、各行および各列単位で一括に
アクチュエータをダイシング加工できる。したがって、
製造プロセスの簡略化や、アクチュエータの寸法および
位置の高精度化が可能となる。

【００１２】前記チャンバ内のインク流路は、前記チャ
ンバの長い方の対角線の方向に形成されることが望まし
い。

【００１３】これにより、チャンバ内のインク流れをス
ムーズにできるため気泡の停留を防止しインクジェット
ヘッドの信頼性を向上できる。

【００１４】前記各行とヘッド主走査方向との傾きをθ
とし、前記各行に配置した複数のノズルの隣接する間隔
のヘッド主走査方向に対して直交する方向の距離をｄ
（ｍｍ）とするとき、ｄ／ｔａｎθ≧０．２（ｍｍ）で
あることが望ましい。

【００１５】これにより、各チャンバのヘッド主走査方
向の幅が約０．２ｍｍ以上とすることができ、所望の大
きさのインク滴を吐出させるだけの体積変化量を発生す
るチャンバ寸法を得ることができる。

【００１６】前記各行に配置したノズル数をｎとする
と、前記ｎと前記ｄとの関係がｎ×ｄ≧０．２（ｍｍ）
であることが望ましい。

【００１７】これにより、各チャンバのヘッド主走査方
向と直交する方向の幅が約０．２ｍｍ以上とすることが
でき、所望の大きさのインク滴を吐出させるだけの体積
変化量を発生するチャンバ寸法を得ることができる。

【００１８】前記ｎと前記θとの関係は、０．５≦ｎ×
ｔａｎθ≦２であることが望ましい。

【００１９】これにより、各チャンバの寸法許容範囲に
関し、ヘッド主走査方向と、ヘッド主走査方向と直交す
る方向とを概略同一とすることができる。このレイアウ
トによれば、チャンバをスペース的に無駄なくマトリク
ス配置とすることで高密度化が実現できる。例えば、ｎ
×ｔａｎθの値が１より小さい場合は、各チャンバの寸
法許容範囲に関し、ヘッド主走査方向をこれと直交する
方向よりも大きくとることができる。また、１より大き
い場合はヘッド主走査方向と直交する方向をヘッド主走
査方向よりも大きくとることができる。したがって、概
略正方形または概略菱形のチャンバを用いた場合には、
その空いたスペースを前記インクプール支流のスペース
として有効活用することができるため、チャンバとイン
クプールとを含めた高密度化が実現できる。

【００２０】前記インクプール支流よりも前記インクプ
ール本流の断面積が大きく形成されることが望ましい。

【００２１】これにより、各インクプール支流に流れる
インク流量の全てがインクプール本流に流れても、安定
な流れとすることができる。また、その際の流路抵抗が
少ないので単位時間あたりのインク供給量を大きくする
ことができ、吐出周波数を増加させることができる。さ
らに、各支流間のインク供給量の差を低減することがで
き、ノズル間の吐出特性ばらつきを抑制することができ
る。

【００２２】前記インクプール支流およびまたは前記イ
ンクプール本流の断面積は、下流に行くほど減少するよ
うに形成されることが望ましい。

【００２３】これにより、インクプール本流の場合は下
流に向かうにしたがいインクプール支流への供給によっ
て、またインクプール支流の場合は下流に向かうにした
がいチャンバへの供給によって、いずれもインク流量が
低下するが、その際に流速は低下させないようにするこ
とができる。これにより、下流部でも安定した供給を行
うことができ、ノズル間の吐出特性ばらつきを抑えるこ
とができる。また、流速低下による気泡の停留も抑制す
ることができ、インクジェットヘッドの信頼性を向上さ
せることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を述べるに先立
ち、占有面積が小さくても駆動時の体積変化量を大きく
取れる高効率チャンバの形状について事前調査を行った
ので、その説明を行う。

【００２５】図１（ａ）は、加圧板が配されている四角
形チャンバ面の平面形状に関し、その面積が同一で縦横
比が異なる各形状に対して、同一圧力を印加したときの
排除体積（体積変化量）を数値解析調査したものであ
る。なお、チャンバの加圧面の面積は０．６０８平方ｍ
ｍ、アクチュエータの加圧板の材質はＮｉで弾性係数２
００ＧＰａ、その厚さは２０μｍ、印加圧力は０．１Ｍ
Ｐａとした。

【００２６】この結果によると、チャンバ平面形状の縦
横比が１に近いほど、すなわち正方形に近いほどたわみ
やすく、体積変化量を大きく得られることがわかった。
すなわち、正方形に近い平面形状のチャンバを用いるこ
とで、より小さい占有面積でも大きな体積変化量を得る
ことができる。

【００２７】なお、本調査では四角形について調査を行
ったが、それ以外の多角形や円形においても同様の効果
が得られる。より詳しくは、多角形や円形における最も
大きい幅寸法と最も小さい幅寸法との比率が１に近いほ
どたわみやすく、体積変化量を大きく得られる。

【００２８】そこで、チャンバの平面形状として、すな
わち、加圧板の平面形状として、角の数で分類した様々
な形状のものを考える。例えば三角形では、正三角形や
直角三角形、二等辺三角形などが考えられ、四角形で
は、正方形や長方形、台形、菱形などが考えられる。図
１（ｂ）は、そのチャンバの加圧面の面積が同一の条件
下で、三角形、四角形、六角形、円形における様々な形
状のものに対し、その各チャンバの加圧面（加圧板）に
圧力（一定値）を印加した時の排除体積（体積変化量）
を数値解析した結果である。横軸は、各チャンバの加圧
面の平面形状の「（外接円の直径）／（内接円の直
径）」の値（以後、このチャンバの形状指標をＡ値と呼
ぶ）、縦軸は体積変化量である。ここで、Ａ値には、チ
ャンバの加圧面の平面形状の角数に依存する最小値が存
在し、三角形では２（正三角形の時）、四角形では√２
（正方形の時）、六角形では２／√３（正六角形の
時）、円形では１（真円の時）である。なお解析条件と
して、チャンバの加圧面の面積は０．３７５平方ｍｍ、
加圧板の材質はＮｉを想定し弾性係数２００ＧＰａ、そ
の厚さは１５μｍ、印加圧力は０．１ＭＰａとした。

【００２９】この結果によると、Ａ値と体積変化量の関
係は、チャンバの加圧面の平面形状の角数にはほとんど
依存しないことが明らかになった。すなわち、チャンバ
の加圧面の面積が決まれば、Ａ値だけで体積変化量をほ
とんど規定できる。同図より、目標とする３０ｐｌ以上
を実現するには、Ａ値を２以下とする必要があることが
明らかになった。なお、Ａ値の最小値は、真円の時の１
である。

【００３０】本発明においては、上述したようにノズル
が格子状にマトリクス配置される。この場合、各ノズル
にチャンバを配置するに当たってチャンバ寸法に課せら
れる条件は、横幅が、ヘッド走査方向のノズルピッチ
（＝ｄ／ｔａｎθ）よりも小さく、かつ縦幅が、ヘッド
走査方向と直交する方向のノズル行ピッチ（＝ｄ×ｎ）
よりも小さく、ということになる。従って、横幅と縦幅
との比は、ｎ×ｔａｎθで表され、チャンバ寸法の許容
範囲の（縦／横）の比を示す。その値が０．５（横長）
から２（縦長）の間であれば、前述のチャンバの形状指
標のＡ値が１≦Ａ≦２を満たすチャンバを配置する時
に、チャンバを高効率（高密度）にレイアウトすること
ができる。つまり、０．５≦ｎ×ｔａｎθ≦２であれ
ば、３０ｐｌを実現するチャンバを高密度に配置できる
効果を得ることができる。

【００３１】この解析結果を受け、以下の実施例では概
略正方形チャンバを碁盤目の格子状にマトリクス配置し
た試作評価に関し、図を用いて詳細に説明する。

【００３２】（第一実施例）本発明第一実施例では、平
面形状が概略正方形であるチャンバを碁盤目の格子状に
マトリクス配置し、さらに各チャンバにインクを供給す
るインクプールとして、本流と複数の支流とを有するク
シ歯形状インクプールを採用した。そのための構成を、
以下に示す。図２は、本発明第一実施例を示すインクジ
ェットヘッドの全体図である。また、図３はその詳細を
示す拡大図である。さらに、図４はチャンバ単位での立
体構成を示す断面図である。

【００３３】本実施例のインクジェットヘッドは、イン
ク滴が吐出するノズル１と、各ノズルに対応して配さ
れ、その平面形状が概略正方形のチャンバ２と、チャン
バの底面を構成している加圧板７と、加圧板に接合さ
れ、駆動電圧を印加する個別電極８を備えたアクチュエ
ータ９と、を有する複数のインク室ユニットが碁盤目の
格子状にマトリクス配置されて構成されている。また、
インクプール支流５とインクプール本流６が連結して、
クシ歯形状インクプールが形成されている。各インク室
ユニットの圧力室は、各々に対応して配された供給孔３
により、インクプール支流５に連結している。

【００３４】マトリクス配置を定めるために必要なパラ
メータは、図５に示すように、次の４つである。すなわ
ち、前記各行１１，１２，１３，・・・に配置した複数
ノズルの隣接する間隔のヘッド主走査方向３０に対して
直交する方向の距離２０（以後ｄ）と、前記各行１１，
１２，１３，・・・とヘッド主走査方向３０の角度３１
（以後θ）と、前記各行１１，１２，１３，・・・に配
置したノズル数（以後ｎ）、そして前記各行の総数（以
後ｍ）である。また、前記各列２１，２２，２３，・・
・はヘッド主走査方向３０と直交する方向である。本試
作においては、それぞれの値を、ｄ＝０．１６９３ｍ
ｍ、θ＝１２．５３度、ｎ＝６、ｍ＝１６とした。この
レイアウトにより、全ノズル数は９６個であり、各チャ
ンバ２の寸法許容範囲は、ヘッド主走査方向の幅が０．
７６２ｍｍ、ヘッド主走査方向と直交する方向の幅が
１．０１６ｍｍである。そのうち、本試作で用いたチャ
ンバ２の寸法は０．６１２ｍｍ×０．６１２ｍｍの正方
形チャンバとした。

【００３５】このレイアウトおよびチャンバ寸法の場合
には、ヘッド主走査方向よりも、その直交する方向の方
が、ノズル間のスペースが空いている。本試作では、こ
のスペースをインクプール支流５として活用することで
極力幅が広く大容量のインクプールとし、吐出駆動時の
ノズル間クロストーク低減や、リフィル速度向上による
駆動周波数向上を実現した。このインクプールレイアウ
トにより、インクプール支流５はヘッド主走査方向３０
に対してθだけ傾いた前記各行と平行で、その数が前記
各行の数ｍと同じだけ配されている。

【００３６】各インクプール支流５は、それぞれの一端
においてインクプール本流６に合流している。インクプ
ール本流６から支流５へ分流する際の流れの方向の角度
の変化が９０度未満となるように、各インクプール支流
５からインクプール本流６から分岐されている。これに
より、分流する際の渦の生成や流れよどみ点の発生を防
止できるため、各チャンバに安定したインク供給を行う
ことができ、インクジェットヘッドの信頼性を向上させ
ることが可能となる。また、本試作ではインクプール支
流５の幅は上流から下流まで一定としたが、インクプー
ル本流６に関しては下流の方が狭くなる構造とした。

【００３７】なお本試作では、各インクプール支流５の
先端部にあたる列と、インクプール本流６の先端部と根
本部にあたる行を、実際には駆動を行わないダミーチャ
ンバを設けている。ダミーチャンバは、駆動を行う正規
のチャンバと構造は全て同一である。このダミーチャン
バを設けることにより、混入してきた気泡を排出しやす
くすることができ、インクジェットヘッドの信頼性を向
上させることが可能となる。

【００３８】各チャンバ２に配されたアクチュエータ９
は、その外形がチャンバ２の寸法と同一であり、厚さは
３０μｍとした。加圧板７への接合には、導電性の接着
剤（図示せず）を用いている。駆動電圧を印加する個別
電極８がそれぞれ加圧板７と対向する面に配されてお
り、共通電極は加圧板７がその役割を担っている。

【００３９】なお、本実施例で用いたアクチュエータ材
料はジルコン酸チタン酸鉛系セラミクスであるが、その
他の一般的な強誘電体等を用いることもできる。

【００４０】次に、本実施例の製造法を、図を用いて説
明する。図６に示すように、Ａｕ電極４１を両面に蒸着
させた厚さ３０μｍのシート状圧電体４０を、仮固定粘
着シート４２を介して仮固定基板４３に貼り付ける。そ
の後、図７に示すように、アクチュエータとして必要と
する位置と寸法に合わせて作成したマスク４４を用いサ
ンドブラスト処理を行って、各アクチュエータ９を分離
加工する。さらに、そのアクチュエータ表面に導電性接
着剤（図示せず）を塗布し、厚さ１５μｍの加圧板７に
転写接合させた後、先の仮固定粘着シート４２および仮
固定基板４３を取り外す。以上により、加圧板とアクチ
ュエータのユニットが完成する。

【００４１】次に、ノズル１やチャンバ２、クシ歯形状
のインクプール支流５等を含むインク室を製造するため
の説明を述べる。図８はインク室を構成する部材を示し
ている。ノズルを有するノズルプレート５１、ノズルに
連通する孔とクシ歯形状のインクプール支流５および本
流６を有するプールプレート５４、ノズルに連通する孔
と供給孔を有する供給孔プレート５３、チャンバを有す
るチャンバプレート５２、それと加圧板７である。これ
ら全ての部材はステンレス鋼板を用いた。ノズル１と供
給孔３は穴開けプレス加工を用いて作成し、またクシ歯
形状のインクプール支流５やチャンバ２はエッチングを
用いて作成した。加圧板７を除くこれらのインク室部材
（５１，５２，５３，５４）を接着接合し、その後先に
述べたアクチュエータ９を貼り付けた加圧板７を接着接
合する。

【００４２】さらに、各アクチュエータ９に配された個
別電極８へ駆動電圧を印加するための電気接続を行う。
本試作では、マトリクス配置の外周にフレキシブルプリ
ントケーブル（flexible printed cable）（図示せず）
の電極端子を配し、その端子と各アクチュエータ９の個
別電極８とをワイヤボンディングで接続した。その後、
アクチュエータ９には圧電性を与えるため、バイアス電
圧を与えて分極処理を行った。

【００４３】次に、本実施例の動作について説明する。
上記のように作成したインクジェットヘッドのクシ歯形
状のインクプール本流６の根本にインク供給用チューブ
（図示せず）を接続してインク注入を行う。すると、イ
ンクプール本流６→インクプール支流５→供給孔３→チ
ャンバ２→ノズル１の順番にインクが充填される。

【００４４】各アクチュエータ９の個別電極８と共通電
極（加圧板７）との間に図９に示したような電圧波形を
印加すると、バイモルフ効果（bimorph effect）によっ
て加圧板がたわみ変形し、チャンバ内のインクが圧縮さ
れてノズルからインク滴が吐出するものである。

【００４５】実際に製作したインクジェットヘッドに対
し、図９に示すような波形の電圧を個別に印加した結
果、全ノズルから３０ｐｌのインク滴が安定して吐出す
ることを確認した。さらに、同時駆動するノズルの数を
変化させて同様の実験を行った結果、駆動数に関わらず
同滴量のインク滴が安定して吐出することを確認した。
また、駆動する場所による吐出特性の差異も確認されな
かった。この実験結果から、概略正方形のチャンバとク
シ歯形状のインクプール支流の組み合わせを用いること
によって、ノズルを高密度に配置できる効果が確認さ
れ、そのインクジェットが安定して吐出することを実験
的に実証した。

【００４６】また、クシ歯形状インクプールを用いた場
合、プール本流内のインク流量は下流ほど少なくなる。
従って、本実施例のようにプール本流の下流側を狭くす
ることによって、下流側でもインク流速の低下が起き
ず、インク内の気泡やゴミの残留を防止できる効果があ
る。

【００４７】なお、本実施例での加圧板の厚さは１５μ
ｍとしたが、２μｍの厚さを用いると、チャンバの寸法
を０．２ｍｍ×０．２ｍｍまで小さくしても、同様に３
０ｐｌのインク滴を吐出することが実験により確認され
た。

【００４８】ここで、ノズルのヘッド主走査方向のピッ
チをｗとしたとき、ｗ＝ｄ／ｔａｎθであって、ｗは
０．２ｍｍ以上の条件であるから、ｄ／ｔａｎθ≧０．
２（ｍｍ）であって、この式を変形すると、ｔａｎθ≦
（ｄ／０．２）となる。したがって、ノズルの配置は、
０≦ｔａｎθ≦５ｄ、ｎ×ｄ≧０．２（ｍｍ）の条件で
あれば、このチャンバをレイアウトすることができるた
め、さらに高密度の配列を実現することができる。

【００４９】（第二実施例）本発明第一実施例におい
て、各チャンバ外形の各辺が、前記各行と前記各列にそ
れぞれ平行である菱形チャンバとすることによって、正
方形チャンバの高効率特性を引き継ぎながらも、チャン
バ内のインク流れをスムーズにできるため気泡の停留を
防止しインクジェットヘッドの信頼性を向上でき、さら
にアクチュエータの製造法も簡便化することができる。
その構成を、本発明第二実施例として以下に示す。

【００５０】図１０は、本発明第二実施例を示すインク
ジェットヘッドの詳細を示す拡大図である。ヘッドの全
体構成や立体構成は第一実施例と同一である。

【００５１】本実施例のインクジェットヘッドにおける
チャンバ形状は、その平面形状が概略菱形であり、さら
に詳しくは、その各辺の傾きが、前記各行１１，１２，
１３，・・・と前記各列２１，２２，２３，・・・の傾
きに一致している。このチャンバ２において長い方の対
角線の両端に、ノズル１と供給孔３がそれぞれ配されて
いる。また、アクチュエータ９の形状もこれにしたが
い、その各辺の傾きが前記各行１１，１２，１３，・・
・と前記各列２１，２２，２３，・・・の傾きに一致し
ている。

【００５２】これ以外の部分、つまりクシ歯形状インク
プール支流５や加圧板７、さらにマトリクス配置のレイ
アウト自体は、第一実施例と同一とした。

【００５３】次に、本実施例の製造法を説明する。な
お、本実施例の製造法において、第一実施例と異なる点
は、アクチュエータを分離加工する点のみであるため、
この点を説明する。

【００５４】第一実施例で述べたとおり、Ａｕ電極４１
を両面に蒸着したシート状圧電体４０を仮固定基板４３
に貼り付けた後、本実施例ではサンドブラスト処理より
も簡便かつ高精度、安定加工が可能なダイシング加工を
行い、各アクチュエータ９を分離加工する。ここで、本
実施例のアクチュエータは各行および各列毎にその辺が
一直線上であるため、各行および各列単位で一括にダイ
シング加工できる。したがって、サンドブラスト処理で
必要であったマスクが不要となり、それによりマスク位
置合わせプロセスを削除でき、さらにアクチュエータ９
の寸法や位置をより高精度に加工できるという利点があ
る。

【００５５】本実施例の動作について、第一実施例と異
なる点は、チャンバ２内のインク流れがよりスムーズに
なることが挙げられる。すなわち、菱形チャンバ２の長
い方の対角方向にインクが流れるため、インクが通過す
るコーナーは鈍角となり、流れよどみが発生しにくく、
気泡の停留を防止することが可能となり、インクジェッ
トの信頼性を向上させることができる。

【００５６】実際に製作したインクジェットヘッドに対
し、第一実施例と同様の実験を行った結果、全ノズルか
ら３０ｐｌのインク滴が安定して吐出することを確認し
た。さらに、同時駆動するノズルの数を変化させて同様
の実験を行った結果、駆動数に関わらず同滴量のインク
滴が安定して吐出することを確認した。また、駆動する
場所による吐出特性の差異も確認されなかった。この実
験結果から、概略菱形チャンバは概略正方形チャンバと
同様の高効率特性を持ち、クシ歯形状のインクプール支
流との組み合わせによって、ノズルを高密度に配置でき
る効果が確認され、そのインクジェットが安定して吐出
することを実験的に実証した。また、概略菱形チャンバ
と同様の外寸を有するアクチュエータを用いることによ
り、製造プロセスの簡略化と加工精度の向上が実現でき
た。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のインクジ
ェットヘッドによれば、チャンバの形状指標のＡ値が１
≦Ａ≦２を満たすチャンバを用いることにより、チャン
バの占有面積を小さくしても駆動時の体積変化量を維持
することが可能な、高効率のチャンバを得ることができ
る。したがって吐出するインク滴量を落とすことなく、
ノズルを高密度に配置することが可能となる。

【００５８】また、チャンバの形状指標のＡ値が１≦Ａ
≦２を満たすチャンバが概略正方形や概略菱形の場合、
内部のインク流れの方向をその長い方の対角線の方向と
することにより、チャンバ内のインク流れをスムーズに
できるため気泡の停留を防止しインクジェットヘッドの
信頼性を向上できる。さらに、特に概略菱形チャンバに
おいてはアクチュエータもチャンバと同様の概略菱形と
することで各行、各列毎のダイシング加工が可能とな
り、製造プロセス簡略化、加工精度向上が実現できる。

【００５９】また、碁盤目の格子状にマトリクス配置す
る際のレイアウトが、前記θ、ｎ、ｄ（ｍｍ）に関して
０＜ｔａｎθ≦５ｄ、またはｎ×ｄ≧０．２、または、
０．５≦ｎ×ｔａｎθ≦２とすることにより、チャンバ
の形状指標のＡ値が１≦Ａ≦２を満たすチャンバをスペ
ース的に無駄なくマトリクス配置とすることができるた
め、高効率で占有面積の小さいチャンバをより高密度に
レイアウトすることができる。また、インクプール支流
を含めたレイアウトにおける高密度化を実現することも
できる。

【００６０】また、インクプール支流よりもインクプー
ル本流の断面積を大きく形成することによって安定な流
れとすることができ、また単位時間あたりのインク供給
量を大きくすることができるので吐出周波数を増加させ
ることができる。さらに、ノズル間の吐出特性ばらつき
を抑制することができる。

【００６１】また、インクプール支流ないしはインクプ
ール本流の断面積を、下流に行くほど減少して設けるこ
とによって、下流部でも安定した供給を行うことがで
き、ノズル間の吐出特性ばらつきを抑えることができ
る。また、流速低下による気泡の停留も抑制することが
でき、インクジェットヘッドの信頼性を向上させること
ができる。

【００６２】以上のように、インクジェットヘッドの高
密度化、信頼性向上、特性ばらつき低減、製造プロセス
低減、加工精度向上に効果があり、工業的価値が多大で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は四角形チャンバの縦横比に対する
体積変化量の関係を示すグラフであり、図１（ｂ）は、
様々な形状のチャンバの「（外接円の直径）／（内接円
の直径）」の値に対する体積変化量の関係を示すグラフ
である。

【図２】本発明第一実施例におけるインクジェットヘッ
ドの全体透視図。

【図３】本発明第一実施例におけるインクジェットヘッ
ドの拡大透視図。

【図４】本発明第一実施例におけるインクジェットヘッ
ドの立体構成を示す図。

【図５】マトリクス配置を定めるために必要なパラメー
タを説明するための図。

【図６】本発明の第一実施例におけるインクジェットヘ
ッドのアクチュエータ部分を製造するプロセスを示す
図。

【図７】本発明第一実施例におけるインクジェットヘッ
ドのアクチュエータ部分を製造するプロセスを示す図。

【図８】本発明第一実施例におけるインクジェットヘッ
ドを製造するプロセスを示す図。

【図９】本発明第一実施例におけるインクジェットヘッ
ドの駆動電圧波形を示す図。

【図１０】本発明第二実施例におけるインクジェットヘ
ッドの拡大透視図。

【図１１】従来の技術におけるインクジェットヘッドを
示す図。

【符号の説明】

１ノズル２チャンバ３供給孔５インクプール支流６インクプール本流７加圧板８個別電極９アクチュエータ１１，１２，１３，・・・行２０各行内で隣接するノズルの、ヘッド主走査方向に
直交する方向の距離２１，２２，２３，・・・列３０ヘッド主走査方向３１各行とヘッド主走査方向の角度４０シート状圧電体４１Ａｕ電極４２仮固定粘着シート４３仮固定基板４４マスク４５サンドブラストノズル５１ノズルプレート５２チャンバプレート５３供給孔プレート５４プールプレート１０１ノズル１０２チャンバ１０３供給孔１０４インクプール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ヘッド主走査方向に対して一定角度傾い
た複数の行と、当該ヘッド主走査方向と直交する複数の
列とにより構成された格子状に設けられた複数のノズル
と、前記複数のノズルに対応してそれぞれ設けられた複数の
チャンバと、前記複数のチャンバの各々の１面を形成する加圧板と、前記加圧板にそれぞれ設けられ、前記チャンバ内のイン
クを加圧するように前記加圧板を変形させるアクチュエ
ータと、前記複数の行または列に対応して配置され、前記複数の
チャンバにインクを供給する複数のインクプール支流
と、前記インクプール支流が少なくとも２つ以上合流して形
成されるインクプール本流とを備え、前記加圧板の平面形状の外接円直径と内接円直径との比
〔外接円径／内接円径〕をＡとするとき、前記加圧板の
平面形状は１≦Ａ≦２の関係にあることを特徴とするイ
ンクジェットヘッド。
【請求項２】前記加圧板の平面形状は、概略正方形で
あることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘ
ッド。
【請求項３】前記加圧板の平面形状は、前記各行およ
び前記各列に平行である辺を有する概略菱形であること
を特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】前記アクチュエータの平面形状は、前記
各行および前記各列に平行である辺を有する概略菱形で
ある請求項３記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】前記チャンバ内のインク流路は、前記チ
ャンバの長い方の対角線の方向に形成された請求項４記
載のインクジェットヘッド。
【請求項６】前記各行とヘッド主走査方向との傾きを
θとし、前記各行に配置した複数のノズルの隣接する間
隔のヘッド主走査方向に対して直交する方向の距離をｄ
（ｍｍ）とするとき、ｄ／ｔａｎθ≧０．２（ｍｍ）で
ある請求項１ないし５のいずれかに記載のインクジェッ
トヘッド。
【請求項７】前記各行に配置したノズル数をｎとする
と、前記ｎと前記ｄとの関係がｎ×ｄ≧０．２（ｍｍ）
である請求項６記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】前記ｎと前記θとの関係は、０．５≦ｎ
×ｔａｎθ≦２である請求項６又は７に記載のインクジ
ェットヘッド。
【請求項９】前記インクプール支流よりも前記インク
プール本流の断面積が大きく形成された請求項１ないし
８のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項１０】前記インクプール支流および／または
前記インクプール本流の断面積は、下流に行くほど減少
するように形成された請求項１ないし９のいずれかに記
載のインクジェットヘッド。