JP2003127395A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】カラー印刷にあたり、複数のヘッドを取り付け
る際のアライメント作業や、ヘッド間のインク吐出性能
の調整等を容易にし、かつ再現性良く高画質カラー印刷
を行うことが可能なインクジェット記録ヘッドを提供す
る。 【解決手段】絶縁基板４上に、貫通穴５Ａ〜５Ｃを有す
る枠部材５を接合し、上記絶縁基板４とで形成される凹
部底面に、圧電セラミック製の複数の隔壁１を等間隔に
並設し、各隔壁１間をインクの流路２とするとともに、
各隔壁１の両端と上記枠部材５とで形成される空間をイ
ンク溜６Ａ〜６Ｃ，７Ａ〜７Ｃとし、上記各隔壁１の側
面には駆動用電極３を形成した流路部材１０と、この流
路部材１０上に接合したノズル板１１とからなり、上記
枠部材５の貫通穴５Ａ〜５Ｃを仕切る壁５ａを熱伝導率
が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材料により形成するとともに、
壁５ａの幅Ｗを０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍとしてインク
ジェット記録ヘッド２０を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、文字や画像の印刷
に用いるインクジェット記録装置に搭載されるインクジ
ェット記録ヘッドに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、マルチメディアの浸透に伴い、イ
ンパクト方式の記録装置に代わって、インクジェット方
式や熱転写方式を利用したノンインパクト方式の記録装
置が開発され、その利用範囲が各種産業分野及び一般家
庭分野において広がりつつある。 【０００３】かかるノンインパクト方式の記録装置のな
かでも、インクジェット方式を利用した記録装置は、多
階調化やカラー化が容易で、ランニングコストが低いこ
とから将来性が注目されている。 【０００４】図４にインクジェット方式を利用した記録
装置に用いられるインクジェット記録ヘッドの一例を示
すように、このインクジェット記録ヘッド５０（以下、
単にヘッド５０という）は、流路部材４０とノズル板４
１とから構成されており、流路部材４０は、絶縁基板３
４上に、圧電セラミックスからなる複数の隔壁３１を接
着にて並設するとともに、各隔壁３１を包囲するように
枠体３５を接着にて気密に接合してあり、各隔壁３１間
をインクの流路３２とするとともに、各隔壁３１の両端
と枠体３５とで形成される凹部をそれぞれインク溜３
６，３７とし、一方のインク溜３６の底面を成す絶縁基
板３４にはインク供給穴３８が穿孔され、他方のインク
溜３７の底面を成す絶縁基板３４にはインク回収穴３９
が各々穿孔されており、各隔壁３１の側面上半分にはそ
れぞれ駆動用電極３３が形成されていた。 【０００５】また、流路部材４０の各隔壁３１の頂面及
び枠体３５の頂面には、各流路３２及びインク溜３６，
３７を覆うように、ノズル板４１が接合されており、ノ
ズル板４１は、金属からなる蓋部４２と樹脂からなるノ
ズル部４４よりなり、蓋部４２には各流路３２と連通す
るインク案内孔４３を備えるとともに、ノズル部４４に
は各インク案内孔４３と連通するインク吐出孔４５が開
口されていた。なお、４６は駆動用電極３３の引出線で
あり、４７は駆動用電極３３のドライバーＩＣである。 【０００６】そして、このインクジェット記録ヘッド５
０よりインク滴を吐出するには、インクをインク供給穴
３８よりインク溜３６、流路３２、及びインク溜３７に
供給し、インク回収穴３９より回収するようにした状態
で、隔壁３１の両側面に備える駆動用電極３３に通電し
て隔壁３１を屈曲変位させ、流路３２内のインクを加圧
することにより、インク吐出孔４５よりインク滴を吐出
するようになっていた。 【０００７】即ち、上記隔壁３１の両側面に備える駆動
用電極３３に電圧を印加すると、隔壁３１を形成する圧
電セラミックスは剪断モード変形を起こすのに対し、隔
壁３１は上下が拘束されていることから略「く」の字状
に屈曲変位するため、この隔壁３１の屈曲変位によって
流路３２内のインクを加圧し、インク吐出孔４５よりイ
ンク滴として吐出するようになっていた(国際公開番号
ＷＯ ００／２９２１７号公報参照)。 【０００８】このインクジェット記録ヘッド５０によれ
ば、流路３２の両端側にインク溜３６，３７を設けるよ
うにしたことから、流路の両端が閉じられたものと比較
してインク滴の吐出間隔を短くすることができるととも
に、インク供給穴３８からインクを供給し、インク回収
穴３９よりインクを回収して流路３２内にインクの流れ
を発生させるようにしたことから、流路３２内に気泡や
インクの凝集物等が滞留することを防止することができ
るため、インク滴の吐出速度が低下したり、インク吐出
孔４５の目詰まりを生じることがなく、さらには、流路
部材４０を形成する基板３４を絶縁材料により形成して
あることから、流路部材４０の静電容量を小さくするこ
とができ、消費電力を抑えることができるといった利点
があった。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】ところが、図４に示す
ヘッド５０は、全ての流路３２が共通のインク溜３６，
３７にそれぞれ連結していることから、一色のインクし
か吐出させることができず、カラー印刷を行うには、記
録装置に複数のヘッド５０を搭載する必要があり、その
結果、記録装置を小型化することができないといった課
題があった。 【００１０】また、複数のヘッド５０を記録装置に搭載
する場合、ヘッド５０間の取り付け位置のアライメント
作業や、ヘッド５０間のインク吐出性能の調整等が必要
となり、またこれらの作業は複雑であるため、記録媒体
に印刷した時に各インク間でのインク滴の大きさ及び着
弾位置にばらつきが発生し、印画品質を低下させるとい
った課題があった。 【００１１】 【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記課
題に鑑み、本発明のインクジェット記録ヘッドは、絶縁
基板上に、複数の貫通穴を有する枠部材を接合し、この
枠部材の貫通穴と上記絶縁基板とで形成される凹部底面
に、圧電セラミックスからなる複数の隔壁を等間隔に並
設し、上記各隔壁間をインクの流路とするとともに、上
記各隔壁の両端と上記枠部材とで形成される空間をイン
ク溜としてなり、上記各隔壁の側面には駆動用電極を形
成した流路部材と、上記枠部材及び各隔壁の頂面に接合
され、各流路と連通するインク吐出孔を備えたノズル板
とから構成し、上記枠部材の少なくとも隣り合う貫通穴
を仕切る壁を、熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材質に
より形成するとともに、その幅を０．０５ｍｍ〜０．５
ｍｍとしたことを特徴とする。 【００１２】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。 【００１３】図１は本発明のインクジェット記録ヘッド
の一例を示す一部を破断した斜視図であり、図２は本発
明のインクジェット記録ヘッドの駆動原理を説明するた
めの断面図である。 【００１４】このインクジェット記録ヘッド２０（以
下、ヘッド２０と略称する）は、流路部材１０とノズル
板１１とからなり、流路部材１０は、平面形状が長方形
をした絶縁基板４上に、平面形状が略六角形をした３つ
の貫通穴５Ａ，５Ｂ，５Ｃを有する枠部材５を接着し、
この枠部材５の各貫通穴５Ａ，５Ｂ，５Ｃと上記絶縁基
板４とで形成される凹部底面に、圧電セラミックスから
なる複数の隔壁１を等間隔に並設し、各隔壁１間をイン
クの流路２とするとともに、上記各隔壁１の両端と上記
枠部材５の各貫通穴５Ａ，５Ｂ，５Ｃとで形成される空
間をインク溜６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，７Ａ，７Ｂ，７Ｃとし
たもので、一方のインク溜６Ａ，６Ｂ，６Ｃの底面をな
す絶縁基板４には、各流路２Ａ，２Ｂ，２Ｃ内にインク
を供給するためのインク供給穴８Ａ，８Ｂ，８Ｃを、他
方のインク溜７Ａ，７Ｂ，７Ｃの底面をなす絶縁基板４
には、各流路２Ａ，２Ｂ，２Ｃ内のインクを回収するた
めのインク回収穴９Ａ，９Ｂ，９Ｃをそれぞれ有し、各
隔壁１の側面上半分には図２に示すように駆動用電極３
を形成してある。 【００１５】この流路部材１０によれば、枠部材５の貫
通穴５Ａと絶縁基板４によって形成される凹部に備える
隔壁群１Ａ、流路群２Ａ、インク溜６Ａ，７Ａによって
一つのヘッド素子１８Ａを構成し、枠部材５の貫通穴５
Ｂと絶縁基板４によって形成される凹部に備える隔壁群
１Ｂ、流路群２Ｂ、インク溜６Ｂ，７Ｂによって一つの
ヘッド素子１８Ｂを構成し、さらに枠部材５の貫通穴５
Ｃと絶縁基板４によって形成される凹部に備える隔壁群
１Ｃ、流路群２Ｃ、インク溜６Ｃ，７Ｃによって一つの
ヘッド素子１８Ｃを構成するように３つのヘッド素子１
８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃを備えたものとすることができる
ため、各ヘッド素子１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃに異なる色
のインクを各々供給するようにすれば、一つのヘッド２
０によってカラー印刷を行うことができる。 【００１６】また、隔壁１は、チタン酸ジルコン酸鉛、
ランタンチタン酸ジルコン酸鉛、マグネシウムニオブ酸
鉛あるいはこれらの混合物を主成分とする圧電セラミッ
クスにより形成するとともに、その形状を台形状として
あり、図２に示すように、矢印の方向に分極してある。
なお、各流路２の断面積は、０．００８〜０．０５ｍｍ
２程度としてあり、また、流路２内には窒化珪素等の保
護膜（不図示）を被着し、駆動用電極３がインクによっ
て浸食を受けることを防止してある。 【００１７】さらに、流路部材１０には、各流路群２
Ａ，２Ｂ，２Ｃ及び各インク溜６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，７
Ａ，７Ｂ，７Ｃを覆うように、隔壁１の頂面及び枠部材
５の頂面にノズル板１１を接着にて接合してあり、ノズ
ル板１１には各流路２と連通するインク吐出孔１５を有
している。 【００１８】ノズル板１１は、モリブデンやＮｉ−Ｆｅ
系合金等の金属からなる蓋部１２と、ポリイミド樹脂等
の樹脂からなるノズル部１４よりなり、蓋部１２には各
流路２と連通するインク案内孔１３を備えるとともに、
ノズル部１４には各インク案内孔１３とそれぞれ連通す
るインク吐出孔１５を開口させてある。 【００１９】また、本発明のヘッド２０は、図３に示す
ように、枠部材５の少なくとも壁５ａを、熱伝導率が２
０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材質により形成するとともに、壁５
ａの幅Ｗを０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍとしてある。 【００２０】なお、１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃはそれぞれ
枠部材５外の絶縁基板４上に搭載されたドライバーＩＣ
であり、絶縁基板４上に配線した引出線１６Ａ，１６
Ｂ，１６Ｃを経て各ヘッド素子１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ
の駆動用電極３に通電するようになっている。 【００２１】このヘッド２０を用いて記録媒体（不図
示）へ印刷するには、まず、絶縁基板４の下部に、イン
ク供給穴８と連通するインク供給通路（不図示）とイン
ク回収穴９に連通するインク回収通路（不図示）を備え
た容器（不図示）を接合し、不図示の循環機構によって
水系顔料インクや水系染料インク等のインクをインク供
給穴８よりインク溜６、各流路２、及びインク溜７へ導
入し、インク回収穴９よりインクを回収するよう循環さ
せる。 【００２２】この状態で、例えば図２（ａ）に示すよう
に、駆動用電極３ｂ,３ｃ及び駆動電極３ｈ，３ｉにそ
れぞれ正極の電圧を、駆動電極３ａ,３ｄ,３ｇ,３ｊに
負極の電圧を印加すると、隔壁１ａ及び隔壁１ｂが流路
２ａ側へ屈曲変位するとともに、隔壁１ｄ,１ｅが流路
２ｄ側へ屈曲変位するため、流路２ａ,２ｄ内に充填さ
れたインクを加圧して、インク吐出孔１５よりインク滴
を吐出させることができる。次に各駆動用電極３ａ〜３
ｄ,３ｇ〜３ｊへの通電を遮断すると、屈曲変位してい
た隔壁１ａ,１ｂ,１ｄ,１ｅが弾性作用によって元の形
状に戻り、流路２ａ，２ｄ内が減圧される結果、インク
供給穴８からインクの導入が開始されることになり、さ
らに前述した駆動電極３ａ〜３ｄ，３ｇ〜３ｊへ正負を
逆転して電圧を印加すると、図２（ｂ）に示すように隔
壁１ａ,１ｂが流路２ａに対して外側へ屈曲変位すると
ともに、隔壁１ｄ,１ｅが流路２ｄに対して外側へ屈曲
変位するため、流路２ａ,２ｄ内がさらに減圧されてイ
ンクが充填されることになる。そして、各駆動用電極３
ａ〜３ｄ,３ｇ〜３ｊへの通電を遮断すると、屈曲変位
していた隔壁１ａ,１ｂ,１ｄ,１ｅが弾性作用によって
元の形状に戻り、次のインク滴の吐出段階に入るように
なっており、各ヘッド素子１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃでこ
れらの動作を順次繰り返すことでインク滴の吐出を連続
的に行うことができるようになっている。 【００２３】そして、このヘッド２０によれば、各流路
群２Ａ，２Ｂ，２Ｃの両端側にインク溜６Ａ，６Ｂ，６
Ｃ，７Ａ，７Ｂ，７Ｃを有することから、インク滴の吐
出にあたって流路内に発生させた圧力波を流路２の長手
方向で反射させるものがないため、次のインク滴の吐出
に悪影響を与えることがなく、流路２の両端が閉じられ
たものと比較してインク滴の吐出間隔を短くすることが
できるとともに、インク供給穴８Ａ，８Ｂ，８Ｃからイ
ンクを供給し、インク回収穴９Ａ，９Ｂ，９Ｃよりイン
クを回収して流路２内にインクの流れを発生させること
ができるため、流路２内に気泡やインクの凝集物等が滞
留することを防止し、インク滴の吐出速度が低下した
り、インク吐出孔１５の目詰まりを生じることがない。 【００２４】また、流路部材１０を形成する基板４を絶
縁材料により形成してあることから、流路部材１０の静
電容量を小さくすることができ、消費電力を抑えること
ができる。 【００２５】さらに、絶縁基板４には、枠部材５の壁５
ａによって仕切られた３つのヘッド素子１８Ａ，１８
Ｂ，１８Ｃを構成することができるため、各ヘッド素子
１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃに異なる色のインクを用いるこ
とで、一つのヘッド２０によりカラー印刷を行うことが
できる。 【００２６】その為、カラー印刷を行うにあたり、色毎
にヘッド２０を記録装置に搭載する必要がないことか
ら、記録装置を小型化することができる。また、記録装
置に搭載するヘッド２０の数が少なくて済むため、ヘッ
ド２０間の取り付け位置のアライメント作業や、ヘッド
２０間のインク吐出性能の調整等も簡単に行うことが可
能となる。 【００２７】ただし、このような圧電セラミックスの剪
断モード変形を利用したヘッド２０においては、上述し
たように、枠部材５の少なくとも壁５ａを熱伝導率が２
０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材料により形成するとともに、壁５
ａの幅Ｗを０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍとすることが重要
である。 【００２８】即ち、インク吐出のために各流路２内に供
給されたインクは、隔壁１が変位することによって発生
する熱によって温度が上昇するのであるが、壁５ａの熱
伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ未満となると、壁５ａ内での熱
伝達特性が悪いため、壁５ａを挟んで隣り合うヘッド素
子１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃの駆動条件が異なると、各ヘ
ッド素子１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ内のインクに温度差が
発生し、インクの粘度に差ができる。そして、各ヘッド
素子１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ内のインクの粘度に差がで
きると、各ヘッド素子１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃと連通す
るインク吐出孔１５より吐出されるインク滴の体積がば
らつくため、色調の再現性が得られなくなるとともに、
ヘッド素子１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ間でインク滴の着弾
精度が異なったものとなり、高画質印刷が得られなくな
るからである。 【００２９】なお、壁５ａを形成する熱伝導率２０Ｗ／
ｍ・Ｋ以上の材質としては、窒化珪素、窒化アルミニウ
ム、炭化珪素等を主成分とするセラミックスやＮｉ系合
金、モリブデン等の金属を用いることができ、好ましく
は壁５ａを薄くしてもインクの圧力波によって変形し難
いヤング率が５０ＧＰａ以上を有する材質を用いること
が好ましい。 【００３０】また、壁５ａの幅Ｗを０．０５ｍｍ〜０．
５ｍｍとするのは、この幅Ｗが０．５ｍｍを超えると、
壁５ａを熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材料で形成し
たとしても厚すぎるため、壁５ａを挟んで隣り合うヘッ
ド素子１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ間の熱伝達がスムーズに
行われず、各ヘッド素子１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ内のイ
ンクの温度を駆動条件に関係なく近似させる効果が小さ
いからであり、また幅Ｗが０．０５ｍｍ未満となると、
壁５ａが薄すぎるため、壁５ａに隣り合う隔壁１が変位
することによって発生する圧力波によって壁５ａが変形
してその圧力波を減衰させるため、隔壁１へ反射される
圧力波が、隔壁１を挟んで壁５ａと反対側にある隔壁１
によって反射された圧力波よりも小さくなり、隔壁１の
両側面に作用する圧力波に差ができることから、各ヘッ
ド素子１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃの壁５ａに近いインク吐
出孔１５より吐出されるインク滴の吐出速度や吐出量
が、壁５ａから離れた中央付近に位置するインク吐出孔
１５より吐出されるインク滴の吐出速度や吐出量より小
さくなり、各ヘッド素子１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃの吐出
性能に悪影響を与えるからである。 【００３１】次に、図１に示すインクジェット記録ヘッ
ド２０の製造方法について説明する。 【００３２】まず、絶縁基板４としてセラミック板やガ
ラス板を用意する。セラミック板の種類としては特に限
定するものではないが、例えばアルミナ、ジルコニア、
フォルステライト、ジルコン等を主成分とする絶縁性セ
ラミックスが好適である。そして、この絶縁基板４に、
炭酸ガスレーザー等のレーザー加工にて所定の位置にイ
ンク供給穴８Ａ，８Ｂ，８Ｃとインク回収穴９Ａ，９
Ｂ，９Ｃをそれぞれ穿孔した後、厚み方向に分極を施し
た圧電セラミック板を絶縁基板４上の所定の位置にエポ
キシ系等の接着剤にて貼り付ける。 【００３３】次に平面研削盤を用いて、圧電セラミック
板を切り欠いて側面形状を台形状とした後、ダイヤモン
ドブレードにて圧電セラミック板に流路２となる複数の
溝を並設する。この時、溝を仕切る壁が隔壁１となる。 【００３４】次いで、各隔壁１の側面上半分及び絶縁基
板４上に、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーテ
ィング法、ＣＶＤ法等の膜形成手段にて、アルミニウ
ム、パラジウム、ニッケル、金、銅等からなる金属膜を
被着し、隔壁１の側面上半分に被着した金属膜を駆動用
電極３とするとともに、絶縁基板４上に被着した金属膜
を駆動用電極３の引出線１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃとし、
さらに前記膜形成手段にて駆動用電極３及びその引出線
１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃに窒化珪素等の保護膜（不図
示）を被着する。 【００３５】そして、各隔壁群１Ａ，１Ｂ，１Ｃ、イン
ク供給穴８Ａ，８Ｂ，８Ｃ、及びインク回収穴９Ａ，９
Ｂ，９Ｃを包囲するように、壁５ａのない枠部材５を絶
縁基板４上にエポキシ系等の接着剤にて気密に接合する
とともに、枠部材５の凹部を３つの部屋に仕切る幅Ｗが
０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍでかつ熱伝導率が２０Ｗ／ｍ
・Ｋ以上を有する壁５ａを絶縁基板４上にエポキシ系等
の接着剤にて気密に接合する。 【００３６】なお、枠部材５は壁５ａと一体的に形成さ
れたものでも良く、その場合、枠部材５の全体を熱伝導
率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材質により形成するととも
に、壁５ａの幅Ｗを０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍとしてお
けば良い。 【００３７】しかる後、Ｎｉ系合金やモリブデン等の金
属からなる蓋部１２を、インク案内孔１３の中心が、流
路２の幅方向の中心と一致するように、隔壁１及び枠部
材５の頂面にエポキシ系等の接着剤にて接合し、さらに
蓋部１２上にポリイミド樹脂等の樹脂からなるノズル部
１４をエポキシ系等の接着剤で接合する。この後、枠部
材５外で、引出線１６が形成された絶縁基板４上にドラ
イバーＩＣ１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃを搭載し、ワイヤー
ボンダーで結線を行った後、エキシマレーザー等のレー
ザー加工によって、ノズル部１４に各インク案内孔１３
と連通するインク吐出孔１５を開口させることにより得
ることができる。 【００３８】このような方法により製造された本発明の
ヘッド２０は、全ての隔壁１が絶縁基板４とノズル板１
１との間で同一のプロセスによって接着接合されている
ため、接着剤層の剛性を均一化することができ、それ
故、全ての隔壁１の剛性を均一化することができるとと
もに、ノズル板１１のインク吐出孔１５の寸法ばらつき
も小さくすることができる。 【００３９】その為、同じ電圧を駆動用電極３に通電す
れば、各隔壁１を全て略同じ変位量でもって変位させる
ことができるため、各インク吐出孔１５より吐出される
インク滴の吐出速度及び吐出量を同じにすることがで
き、インク滴の吐出速度や吐出量のバラツキが少ないヘ
ッド２０を提供することができる。 【００４０】なお、本発明は図１に示した構造のヘッド
２０だけに限定されるものではなく、例えば、流路部材
１０に備えるヘッド素子の数は三つに限らず、四つ以上
であっても良く、また、ヘッド素子を絶縁基板４の短辺
方向にも列設するようにしても良い。 【００４１】このように本発明の要旨を逸脱しない範囲
で変更や改良できることは言う迄もない。 【００４２】 【実施例】ここで、図１に示すようなインクジェット記
録ヘッドを製作し、枠部材の壁の幅と、壁の熱伝導率を
各々異ならせた時の壁を挟んで隣り合うヘッド素子内に
おけるインク温度が近似するまでの時間と、インク滴の
吐出性能について調べる実験を行った。 【００４３】まず、絶縁基板として、６５ｍｍ×２５ｍ
ｍ×１ｍｍのアルミナセラミック板に１．２ｍｍ×１．
５ｍｍの丸長穴のインク供給穴とインク回収穴を炭酸ガ
スレーザーにてそれぞれ６個ずつ一直線に並べて穿設し
た後、９．１ｍｍ×３ｍｍ×０．５ｍｍの板状をなし、
厚み方向に分極処理したチタン酸ジルコン酸鉛を主成分
とする３枚の圧電セラミック板を、インク供給穴とイン
ク回収穴との間の絶縁基板上に、１ｍｍの間隔を開けて
一直線に並べ、エポキシ系接着剤にて貼り付けた。 【００４４】次に、平面研削盤にて圧電セラミック板の
端部を切り欠いて、絶縁基板とのなす角が６０°のテー
パーを形成し、その側面形状を台形状とするとともに、
圧電セラミック板の上面を研削して高さが０．４５ｍｍ
になるように揃えた。 【００４５】さらに、厚みが７０μｍのダイヤモンドブ
レードを用いて、圧電セラミック板の長辺に対して垂直
に、深さ０．４５ｍｍ、ピッチ０．１４ｍｍで加工を行
い、０．０７５ｍｍの幅の流路を１９２本形成した。 【００４６】次に、真空蒸着法により隔壁の側面上半分
にアルミニウムの金属膜を被着して駆動用電極を形成す
るとともに、絶縁基板上の所定位置にもアルミニウムの
金属膜を被着して駆動用電極の引出線を形成した後、さ
らに流路の内壁面にスパッタリング法にて窒化珪素の保
護膜を被着した。 【００４７】そして、各隔壁、各インク供給穴、及び各
インク回収穴を包囲するように、外形状が５０ｍｍ×１
７ｍｍ、内形状が３０ｍｍ×１３ｍｍ、厚みが０．４５
ｍｍであるＮｉ合金製の外枠を絶縁基板上にエポキシ系
接着剤にて気密に接合し、次いで、絶縁基板上の外枠内
に、Ｎｉ合金（６５Ｗ／ｍ・Ｋ）、窒化珪素質セラミッ
クス（２０Ｗ／ｍ・Ｋ）、及びアルミナセラミックス
（７Ｗ／ｍ・Ｋ）からなる壁を用いて外枠を仕切ること
により枠部材５を構成し、１９２本の流路を３等分する
ことにより３つのヘッド素子を形成するようにした。 【００４８】そして、枠部材及び隔壁の頂面に、外形状
が５０ｍｍ×１７ｍｍ×０．０７ｍｍの板状であって、
各流路と連通する直径６０μｍ程度のインク案内孔を備
えたＮｉ合金製の蓋部をエポキシ系接着剤にて接合し、
さらに蓋部上に、外形状が５０ｍｍ×１３ｍｍ×０．０
５ｍｍのポリイミド脂製フィルムからなるノズル部をエ
ポキシ系接着剤にて接合した。 【００４９】次いで、絶縁基板上に形成した引出線上に
ドライバーＩＣを搭載し、ワイヤーボンダーにて結線す
るとともに、エキシマレーザーにて、インク案内孔と連
通する直径２８μｍ程度のインク吐出孔をノズル部に穿
孔することにより、ノズル数１９２個のインクジェット
記録ヘッドを作製した。 【００５０】次に、実験にあたっては、まず、得られた
ヘッドの二つのヘッド素子に４℃の温度差を持たせたシ
アンインクとマジェンダインクをそれぞれ供給し、各ヘ
ッド素子内のインクの温度を蓋部に設けたサーミスター
素子によって測定し、この温度差が２℃となるまでの時
間を測定し、熱の伝達特性を確認する実験を行った。 【００５１】次に、得られたヘッドの二つのヘッド素子
に同じ温度のシアンインクとマジェンダインクを供給
し、シアンインクを供給したヘッド素子のインク吐出孔
から連続してインク滴を３０秒間吐出させた後、マジェ
ンダインクを供給したヘッド素子のインク吐出孔からも
インク滴を吐出させ、その直後の各ヘッド素子から吐出
されるインク滴の吐出速度を比較する実験を行った。 【００５２】インク滴の吐出速度は、５ｋＨｚでインク
滴を吐出しながら、所定のインク吐出孔から吐出された
インク滴を高速度カメラで一定間隔撮影し、そのインク
吐出孔とインク滴の距離からインク滴の吐出速度を算出
した。 【００５３】結果は、それぞれ表１に示す通りである。 【００５４】 【表１】 【００５５】この結果、表１から判るように、壁をＮｉ
合金や窒化珪素質セラミックスなどの熱伝導率が２０Ｗ
／ｍ・Ｋ以上の材質で形成するとともに、壁の幅を０．
０５ｍｍ〜０．５ｍｍとしたものは、壁を挟んで隣り合
う各ヘッド素子内のインクの温度差が２℃になるまでに
最長でも５．２秒と短く、その結果、各ヘッド素子内の
インクの粘度変化が小さいため、インク滴の吐出速度の
差も約０．１ｍ／秒と小さく、吐出ばらつきを極めて小
さくすることができた。 【００５６】この結果、図１に示すインクジェット記録
ヘッドのように、流路の両端にインク溜を有する構造に
おいて仕切りを設けて一つのヘッドより複数の色のイン
クを吐出させる場合、壁を熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以
上の材質により形成するとともに、壁の幅を０．０５ｍ
ｍ〜０．５ｍｍとするのが良いことが判る。 【００５７】 【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のインクジェ
ット記録ヘッドによれば、絶縁基板上に、複数の貫通穴
を有する枠部材を接合し、この枠部材の貫通穴と上記絶
縁基板とで形成される凹部底面に、圧電セラミックスか
らなる複数の隔壁を等間隔に並設し、上記各隔壁間をイ
ンクの流路とするとともに、上記各隔壁の両端と上記枠
部材とで形成される空間をインク溜としてなり、上記各
隔壁の側面には駆動用電極を形成した流路部材と、上記
枠部材及び各隔壁の頂面に接合され、各流路と連通する
インク吐出孔を備えたノズル板とから構成し、上記枠部
材の少なくとも隣り合う貫通穴を仕切る壁を、熱伝導率
が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材質により形成するとともに、
その幅を０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍとしたことによっ
て、一つのインクジェット記録ヘッドに複数のヘッド素
子を備えたものとすることができるため、各ヘッド素子
に異なる色のインクを供給すれば、カラー印刷を行うこ
とができる。その為、カラー印刷を行うにあたり、色毎
にヘッドを用意する必要がないことから、記録装置を小
型化することができるとともに、記録装置に搭載するヘ
ッドの数が少なくて済むため、ヘッド間の取り付け位置
のアライメント作業や、ヘッド間のインク吐出性能の調
整等を簡単に行うことができる。 【００５８】また、本発明のインクジェット記録ヘッド
によれば、各ヘッド素子の駆動条件が異なっても壁を挟
んで隣り合う各ヘッド素子内のインクの粘度差を近似さ
せることができるため、各インク吐出孔より吐出される
インク滴の吐出量のばらつきを抑えることができるた
め、同じ色調を再現性良く印刷することができるととも
に、綺麗で鮮明な高画質カラー印刷を行うことができ
る。 【００５９】しかも、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドは、流路の両端側にインク溜を有することから、流路
の両端が閉じられたものと比較してインク滴の吐出間隔
を短くすることができるとともに、流路内にインクの流
れを発生させることができるため、流路内に気泡やイン
クの凝集物等が滞留することを防ぎ、インク滴の吐出速
度が低下したり、インク吐出孔の目詰まりを防止するこ
とができ、さらには流路部材を形成する基板が絶縁材料
からなるため、流路部材の静電容量を小さくすることが
でき、インクジェット記録ヘッドの消費電力を抑えるこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明のインクジェット記録ヘッドの一例を示
す一部を破断した斜視図である。 【図２】（ａ）（ｂ）は本発明のインクジェット記録ヘ
ッドの駆動原理を説明するための断面図である。 【図３】本発明のインクジェット記録ヘッドの壁近傍を
拡大した断面図である。 【図４】従来のインクジェット記録ヘッドの一例を示す
一部を破断した斜視図である。 【符号の説明】 １，３１：隔壁 １Ａ，１Ｂ，１Ｃ：隔壁群 ２，３２：流路 ２Ａ，２Ｂ，２Ｃ：流路群 ３，３３：駆動電極 ４，３４：絶縁基板 ５，３５：枠部材 ５ａ：壁 ６，７，３６，３７：インク溜 ８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，３８：インク供給穴 ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，３９：インク回収穴 １０，４０：流路部材 １１，４１：ノズル板 １２，４２：蓋部 １３，４３：インク案内孔 １４，４４：ノズル部 １５，４５：インク吐出孔 １６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，４６：駆動用電極の引出線 １７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，４７：ドライバーＩＣ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】絶縁基板上に、複数の貫通穴を有する枠部
   材を接合し、該枠部材の貫通穴と上記絶縁基板とで形成
   される凹部底面に、圧電セラミックスからなる複数の隔
   壁を等間隔に並設し、上記各隔壁間をインクの流路とす
   るとともに、上記隔壁の両端と上記枠部材とで形成され
   る空間をインク溜としてなり、上記各隔壁の側面には駆
   動用電極を備えた流路部材と、上記枠部材及び各隔壁の
   頂面に接合され、各流路と連通するインク吐出孔を備え
   たノズル板とからなり、上記枠部材の少なくとも隣り合
   う貫通穴を仕切る壁の幅が０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ
   で、かつ熱伝導率が２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特
   徴とするインクジェット記録ヘッド。