JP3189575B2 - インクジェット式記録ヘッド - Google Patents
インクジェット式記録ヘッドInfo
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- JP3189575B2 JP3189575B2 JP12147994A JP12147994A JP3189575B2 JP 3189575 B2 JP3189575 B2 JP 3189575B2 JP 12147994 A JP12147994 A JP 12147994A JP 12147994 A JP12147994 A JP 12147994A JP 3189575 B2 JP3189575 B2 JP 3189575B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、記録媒体にインク滴を
吐出して記録画像を形成するインクジェット式記録ヘッ
ドに関し、より詳細には圧力発生室等の流路を形成する
スペーサに関する。
吐出して記録画像を形成するインクジェット式記録ヘッ
ドに関し、より詳細には圧力発生室等の流路を形成する
スペーサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ノズルと連通する圧力発生室の壁
面に振動板を積層し、この振動板を圧電振動子により加
圧することによりインク滴を吐出し記録媒体に記録する
インクジェット式記録ヘッドとしては、特開平５−２１
２８６０号公報に提案されている。この公報に記録ヘッ
ドは、ノズルを有するノズル基板と、圧力発生室とリザ
ーバとインク流路が形成されたスペーサ部材（公報中で
は第１基板）と、振動板（公報中では弾性板）をサンド
イッチ状に積層し、この振動板を圧電振動子（公報中で
は圧電素子）により加圧できるよう配置されている。こ
の記録ヘッドを構成するスペーサ部材の圧力発生室等の
流路形成は、ガラスのエッチング加工、金属薄板の積
層、感光性樹脂の露光形成、樹脂の射出成形等で形成す
ることが開示されている。
面に振動板を積層し、この振動板を圧電振動子により加
圧することによりインク滴を吐出し記録媒体に記録する
インクジェット式記録ヘッドとしては、特開平５−２１
２８６０号公報に提案されている。この公報に記録ヘッ
ドは、ノズルを有するノズル基板と、圧力発生室とリザ
ーバとインク流路が形成されたスペーサ部材（公報中で
は第１基板）と、振動板（公報中では弾性板）をサンド
イッチ状に積層し、この振動板を圧電振動子（公報中で
は圧電素子）により加圧できるよう配置されている。こ
の記録ヘッドを構成するスペーサ部材の圧力発生室等の
流路形成は、ガラスのエッチング加工、金属薄板の積
層、感光性樹脂の露光形成、樹脂の射出成形等で形成す
ることが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の特開平
５−２１２８６０号公報の様な構造においてスペーサ部
材をガラス等の脆い材料、もしくは金属，樹脂等の剛性
の小さい材料で構成し、ノズル基板１及び弾性板８と接
着固定しようとすると、スペーサ部材は板厚にして０．
３ｍｍ以下であり、しかも圧力発生室は印字ズレを防ぐ
ため両側に配置された２列のノズル列を極力近づけて作
るため、圧力発生室の隔壁が付いている中央本体部が細
い片持ち梁状態となりガラスのような脆い材料では割れ
て破壊してしまったり、金属や樹脂のように剛性に欠け
る材料では曲がったり変形してしまい所定の精度が確保
できずにヘッドの性能不安定として出てきてしまうので
ある。しかもこの問題はスペーサ部材の製造からノズル
基板及振動板との接着の工程まで全ての加工工程に付き
まとい量産化を困難にしているのである。これを少しで
も防ぐためにスペーサ部材の板厚を増やして強度向上を
図ろうとすると多数の圧力発生室を分割している薄い隔
壁の加工が困難になる等の不具合が発生し、ヘッドの大
型化や製造コストの増大等を招いていた。このため、こ
の様なインクジェット式記録ヘッドを用いてプリンタを
商品化すると大型で高価なプリンタとなってしまうので
ある。
５−２１２８６０号公報の様な構造においてスペーサ部
材をガラス等の脆い材料、もしくは金属，樹脂等の剛性
の小さい材料で構成し、ノズル基板１及び弾性板８と接
着固定しようとすると、スペーサ部材は板厚にして０．
３ｍｍ以下であり、しかも圧力発生室は印字ズレを防ぐ
ため両側に配置された２列のノズル列を極力近づけて作
るため、圧力発生室の隔壁が付いている中央本体部が細
い片持ち梁状態となりガラスのような脆い材料では割れ
て破壊してしまったり、金属や樹脂のように剛性に欠け
る材料では曲がったり変形してしまい所定の精度が確保
できずにヘッドの性能不安定として出てきてしまうので
ある。しかもこの問題はスペーサ部材の製造からノズル
基板及振動板との接着の工程まで全ての加工工程に付き
まとい量産化を困難にしているのである。これを少しで
も防ぐためにスペーサ部材の板厚を増やして強度向上を
図ろうとすると多数の圧力発生室を分割している薄い隔
壁の加工が困難になる等の不具合が発生し、ヘッドの大
型化や製造コストの増大等を招いていた。このため、こ
の様なインクジェット式記録ヘッドを用いてプリンタを
商品化すると大型で高価なプリンタとなってしまうので
ある。
【０００４】そこで本発明はこの様な問題点を解決する
もので、その目的とするところは印字性能を向上し、容
易に製造できるインクジェット式記録ヘッドを提供する
ものである。
もので、その目的とするところは印字性能を向上し、容
易に製造できるインクジェット式記録ヘッドを提供する
ものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
式記録ヘッドは、複数のノズル開口部を有するノズルプ
レートと、ノズルと連通する圧力発生室とインクを貯留
するリザーバと圧力発生室とリザーバを連通させるイン
ク供給路とを区画する隔壁を備えたスペーサと、ノズル
プレートに対向してスペーサの他面に固定される、イン
ク流入口を備えた板部材と、圧力発生室に圧力変化を与
える圧力発生手段と、を備えたインクジェット式記録ヘ
ッドにおいて、スペーサは圧力発生室及びインク供給口
が列設された中央本体部を備え、中央本体部は、一端側
はその幅方向全域で、他端側はその端面の一部より伸び
る接続隔壁でリザーバを区画する隔壁により支持されて
いることを特徴とする。また、係るインクジェット式記
録ヘッドにおいて、接続隔壁は、インク流入口に対向す
る位置に形成されていることを特徴とする。また、係る
インクジェット式記録ヘッドにおいて、接続隔壁がイン
ク流入口を２つに分割するように設けられ、かつ接続隔
壁のインク流入口にかかる幅が２０μm以上、８０μm以
下であることを特徴とする。また、係るインクジェット
式記録ヘッドにおいて、接続隔壁と中央本体部との接続
部において、接続隔壁と鈍角に接する壁面を有する斜面
部が設けられていることを特徴とする。また、係るイン
クジェット式記録ヘッドにおいて、スペーサとノズルプ
レートは接着剤により固定されており、かつスペーサは
ノズルプレートとの接着面側に０．００１ｍｍ２以上、
０．０１ｍｍ２以下の平面サイズの窪みを有することを
特徴とする。また、係るインクジェット式記録ヘッドに
おいて、スペーサの窪みはインク供給口付近に設けるこ
とを特徴とする。また、係るインクジェット式記録ヘッ
ドにおいて、圧力発生手段は板部材を介して圧力発生室
に圧力変化を与える積層型圧電変位素子であることを特
徴とする。
式記録ヘッドは、複数のノズル開口部を有するノズルプ
レートと、ノズルと連通する圧力発生室とインクを貯留
するリザーバと圧力発生室とリザーバを連通させるイン
ク供給路とを区画する隔壁を備えたスペーサと、ノズル
プレートに対向してスペーサの他面に固定される、イン
ク流入口を備えた板部材と、圧力発生室に圧力変化を与
える圧力発生手段と、を備えたインクジェット式記録ヘ
ッドにおいて、スペーサは圧力発生室及びインク供給口
が列設された中央本体部を備え、中央本体部は、一端側
はその幅方向全域で、他端側はその端面の一部より伸び
る接続隔壁でリザーバを区画する隔壁により支持されて
いることを特徴とする。また、係るインクジェット式記
録ヘッドにおいて、接続隔壁は、インク流入口に対向す
る位置に形成されていることを特徴とする。また、係る
インクジェット式記録ヘッドにおいて、接続隔壁がイン
ク流入口を２つに分割するように設けられ、かつ接続隔
壁のインク流入口にかかる幅が２０μm以上、８０μm以
下であることを特徴とする。また、係るインクジェット
式記録ヘッドにおいて、接続隔壁と中央本体部との接続
部において、接続隔壁と鈍角に接する壁面を有する斜面
部が設けられていることを特徴とする。また、係るイン
クジェット式記録ヘッドにおいて、スペーサとノズルプ
レートは接着剤により固定されており、かつスペーサは
ノズルプレートとの接着面側に０．００１ｍｍ２以上、
０．０１ｍｍ２以下の平面サイズの窪みを有することを
特徴とする。また、係るインクジェット式記録ヘッドに
おいて、スペーサの窪みはインク供給口付近に設けるこ
とを特徴とする。また、係るインクジェット式記録ヘッ
ドにおいて、圧力発生手段は板部材を介して圧力発生室
に圧力変化を与える積層型圧電変位素子であることを特
徴とする。
【０００６】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面を参照し詳細に
説明する。
説明する。
【０００７】図１（イ）は本発明の実施例におけるイン
クジェット式記録ヘッドの上面図であり、 図１（ロ）
はその部分拡大図である。また、図３はインクジェット
式記録ヘッドの全体構成の斜視図であり、図４はそれを
Ｙ方向に切った全体構成の断面図である。１は縦振動モ
ードを備えた圧電振動子ユニットであり積層型とするこ
とにより低い印加電圧で大きな変位が発生するよう構成
している。この圧電振動子ユニット１の先端は振動板４
の上に形成された島状突起部５とエポキシ系の接着剤で
接合している。振動板４はポリイミド樹脂３．５μｍに
チタン金属膜０．２μｍがスパッタにより形成されてお
りチタン金属膜の反対面に厚み３０μｍのＳＵＳ４３０
の板が固着され、振動板枠部１２が形成されている。前
述の島状突起部５はこの振動板枠部１２をエッチング加
工することにより形成しており、圧力発生室６の略中央
部に位置している。スペーサ３は１８０μｍの厚みのシ
リコン単結晶より成りＫＯＨでノズルプレート２を接着
する側および振動板４を接着する側の両面からエッチン
グする。これによりスペーサ３に圧力発生室６およびイ
ンク供給口１５が形成され、その先にはリザーバ１６、
インク流入口１４も形成される。そしてノズルプレート
２はノズル開口部２ａが加工されており、エポキシ系の
接着剤によりスペーサ３に接合する。なお、図３および
図４よりわかるように前記圧電振動子ユニット１はその
対向する面に電極がそれぞれに構成され、一方の面の電
極は制振板８上のリード電極１０に、他方の面の電極は
接続部材１１に電気的に導通を取り、リード板１８や回
路基板１７により記録ヘッドから引き出して駆動回路
（図示せず）に接続している。また、前記制振板８は快
削性のセラミックよりなり一方の面を前記圧電振動子ユ
ニット１と接着固定すると共に、他方の面をエポキシ系
の接着剤により液晶ポリマー樹脂より成る固定板７の内
壁に接着固定されている。また同時に、前記固定板７は
振動板枠部１２と接着固定されており、前記圧電振動子
ユニット１の電極に前記リード電極１０および前記接続
部材１１を通して約３０Ｖの電圧を加減することにより
前記圧電振動子ユニット１が矢印１３方向に約２μｍ伸
び縮みし、島状突起部５を介して振動板４を振動させ
る。
クジェット式記録ヘッドの上面図であり、 図１（ロ）
はその部分拡大図である。また、図３はインクジェット
式記録ヘッドの全体構成の斜視図であり、図４はそれを
Ｙ方向に切った全体構成の断面図である。１は縦振動モ
ードを備えた圧電振動子ユニットであり積層型とするこ
とにより低い印加電圧で大きな変位が発生するよう構成
している。この圧電振動子ユニット１の先端は振動板４
の上に形成された島状突起部５とエポキシ系の接着剤で
接合している。振動板４はポリイミド樹脂３．５μｍに
チタン金属膜０．２μｍがスパッタにより形成されてお
りチタン金属膜の反対面に厚み３０μｍのＳＵＳ４３０
の板が固着され、振動板枠部１２が形成されている。前
述の島状突起部５はこの振動板枠部１２をエッチング加
工することにより形成しており、圧力発生室６の略中央
部に位置している。スペーサ３は１８０μｍの厚みのシ
リコン単結晶より成りＫＯＨでノズルプレート２を接着
する側および振動板４を接着する側の両面からエッチン
グする。これによりスペーサ３に圧力発生室６およびイ
ンク供給口１５が形成され、その先にはリザーバ１６、
インク流入口１４も形成される。そしてノズルプレート
２はノズル開口部２ａが加工されており、エポキシ系の
接着剤によりスペーサ３に接合する。なお、図３および
図４よりわかるように前記圧電振動子ユニット１はその
対向する面に電極がそれぞれに構成され、一方の面の電
極は制振板８上のリード電極１０に、他方の面の電極は
接続部材１１に電気的に導通を取り、リード板１８や回
路基板１７により記録ヘッドから引き出して駆動回路
（図示せず）に接続している。また、前記制振板８は快
削性のセラミックよりなり一方の面を前記圧電振動子ユ
ニット１と接着固定すると共に、他方の面をエポキシ系
の接着剤により液晶ポリマー樹脂より成る固定板７の内
壁に接着固定されている。また同時に、前記固定板７は
振動板枠部１２と接着固定されており、前記圧電振動子
ユニット１の電極に前記リード電極１０および前記接続
部材１１を通して約３０Ｖの電圧を加減することにより
前記圧電振動子ユニット１が矢印１３方向に約２μｍ伸
び縮みし、島状突起部５を介して振動板４を振動させ
る。
【０００８】ここでスペーサ３のエッチングについて述
べる。スペーサ３のシリコン単結晶は結晶方位（１１
０）面を振動板４およびノズルプレート２の接合面と
し、ノズルプレート２側の表面の結晶方位（２１１）方
向に添ってスペーサ３の上面図形状（図１の形状）をパ
ターンニングする、なお保護膜としてはシリコン表面を
酸化した二酸化珪素を用いており、角度θ１は約７０．
５度となる。この状態でＫＯＨの８０℃・２０％水溶液
でエッチングするとシリコン単結晶板の結晶方位（１１
１）面がきれいに出現し、この面により圧力発生室６お
よびインク供給口１５が形成される。この様にスペーサ
３をシリコン単結晶の異方性エッチングという方法を用
いて製造することにより、板厚１５０μｍ以上でノズル
開口部のピッチを１４０μｍ以下という高密度化を容易
に実現することが可能となるのである。なお、図２はイ
ンクジェット式記録ヘッドの断面図でありインク供給口
１５およびノズル開口部２ａ付近に形成した窪み３ａを
示している。平面サイズとしては図１（ロ）よりわかる
ように横幅約５０μｍ×高さ約５０μｍの平行四辺形の
形状をしておりノズルプレート２および振動板４を接着
したときの接着剤がはみ出さないように接着剤貯まりと
して設けたものである。窪み３ａの断面形状はシリコン
単結晶の異方性エッチングの特性から角度θ２は約１２
０度となってエッチングが止まる。このため、面積０．
００１ｍｍ2以上、０．０１ｍｍ2以下の平面形状の窪み
３ａを隣接する窪みおよび形状との隙間を１５μｍ以内
として設ければ、接着剤の厚みを４μｍ以上６μｍ以内
に塗布したときの接着剤のはみ出し量を接着部のシリコ
ンの壁から１０μｍ以下に押さえることが可能となるの
である。よって、この窪み３ａを設けることによりイン
クジェット式記録ヘッドのインクドットの吐出特性に大
きく影響するインク供給部１５部の接着剤はみ出しによ
る寸法変化を押さえることが可能となり、しかもノズル
開口部２ａ内への接着剤流れ込みも防ぐことができるの
である。なお、面積が０．０１ｍｍ2より大きいと振動
板４の接着面積が少なく成り過ぎてしまいインク吐出時
のインク圧力による剥がれが発生し機能を果たさなくな
ってしまう。また、０．００１ｍｍ2未満だと接着剤の
はみ出し量が増えてしまい接着剤貯まりとしての機能を
果たさなくなってしまうのである。
べる。スペーサ３のシリコン単結晶は結晶方位（１１
０）面を振動板４およびノズルプレート２の接合面と
し、ノズルプレート２側の表面の結晶方位（２１１）方
向に添ってスペーサ３の上面図形状（図１の形状）をパ
ターンニングする、なお保護膜としてはシリコン表面を
酸化した二酸化珪素を用いており、角度θ１は約７０．
５度となる。この状態でＫＯＨの８０℃・２０％水溶液
でエッチングするとシリコン単結晶板の結晶方位（１１
１）面がきれいに出現し、この面により圧力発生室６お
よびインク供給口１５が形成される。この様にスペーサ
３をシリコン単結晶の異方性エッチングという方法を用
いて製造することにより、板厚１５０μｍ以上でノズル
開口部のピッチを１４０μｍ以下という高密度化を容易
に実現することが可能となるのである。なお、図２はイ
ンクジェット式記録ヘッドの断面図でありインク供給口
１５およびノズル開口部２ａ付近に形成した窪み３ａを
示している。平面サイズとしては図１（ロ）よりわかる
ように横幅約５０μｍ×高さ約５０μｍの平行四辺形の
形状をしておりノズルプレート２および振動板４を接着
したときの接着剤がはみ出さないように接着剤貯まりと
して設けたものである。窪み３ａの断面形状はシリコン
単結晶の異方性エッチングの特性から角度θ２は約１２
０度となってエッチングが止まる。このため、面積０．
００１ｍｍ2以上、０．０１ｍｍ2以下の平面形状の窪み
３ａを隣接する窪みおよび形状との隙間を１５μｍ以内
として設ければ、接着剤の厚みを４μｍ以上６μｍ以内
に塗布したときの接着剤のはみ出し量を接着部のシリコ
ンの壁から１０μｍ以下に押さえることが可能となるの
である。よって、この窪み３ａを設けることによりイン
クジェット式記録ヘッドのインクドットの吐出特性に大
きく影響するインク供給部１５部の接着剤はみ出しによ
る寸法変化を押さえることが可能となり、しかもノズル
開口部２ａ内への接着剤流れ込みも防ぐことができるの
である。なお、面積が０．０１ｍｍ2より大きいと振動
板４の接着面積が少なく成り過ぎてしまいインク吐出時
のインク圧力による剥がれが発生し機能を果たさなくな
ってしまう。また、０．００１ｍｍ2未満だと接着剤の
はみ出し量が増えてしまい接着剤貯まりとしての機能を
果たさなくなってしまうのである。
【０００９】次に、スペーサ３に設けられた接続隔壁３
ｄの機能について述べる。振動板４とノズルプレート２
を接着する前のスペーサ３は圧力発生室６及びインク供
給口１５を区画する分離隔壁３ｆは前記リザーバ１６側
で自由端となり、前記ノズル開口部２ａ側で中央本体部
３ｂに接続されており、かつ前記中央本体部３ｂと前記
リザーバ１６を区画する隔壁３ｃ部とを接続する接続隔
壁３ｄが、前記インク流入口１４を２つに分割するよう
に設けられ、かつ前記接続隔壁３ｄの前記インク流入口
１４にかかる幅ｗを５０μｍと設定してある。ここで接
続隔壁３ｄを無くした場合のスペーサ３の構造を考えて
みると、厚みが１８０μｍしかなく中央本体部３ｂおよ
び圧力発生室６を囲む分離隔壁３ｆが全て片持ち梁状態
で構成されるため、インクドットの吐出特性に大きく影
響するインク供給部１５の幅寸法がノズルプレート１２
および振動板４との接着時に発生する極小さな外力によ
り変化してしまい安定した寸法を確保しにくい。また、
ヘッドを量産するため４０個から６０個をまとめて多数
個取りしてエッチングしたスペーサ３のシリコンウエハ
ーをダイサーにより切断する時、このシリコンウエハー
を粘着テープの上に張り付け、切断後に１つ１つテープ
から剥がして取り出すため、前述の片持ち梁状態ではス
ペーサ３の材質がシリコン単結晶と脆いために中央本体
部３ｂ部がその付け根で折れてしまい歩留まりが非常に
悪くなってしまうのである。接続隔壁３ｄはこれらの問
題点の回避を可能とするもので、スペーサ３の製造歩留
まりを向上しコストダウンが可能となると共に、インク
供給部１５の幅寸法ばらつきを少なくする事ができる。
さらに、前述の窪み３ａとの併用によりインク供給部１
５の深さと幅という断面寸法変化を最小限に押さえるこ
とが可能となりインクジェット式記録ヘッドの印字品質
を安定化することができるのである。
ｄの機能について述べる。振動板４とノズルプレート２
を接着する前のスペーサ３は圧力発生室６及びインク供
給口１５を区画する分離隔壁３ｆは前記リザーバ１６側
で自由端となり、前記ノズル開口部２ａ側で中央本体部
３ｂに接続されており、かつ前記中央本体部３ｂと前記
リザーバ１６を区画する隔壁３ｃ部とを接続する接続隔
壁３ｄが、前記インク流入口１４を２つに分割するよう
に設けられ、かつ前記接続隔壁３ｄの前記インク流入口
１４にかかる幅ｗを５０μｍと設定してある。ここで接
続隔壁３ｄを無くした場合のスペーサ３の構造を考えて
みると、厚みが１８０μｍしかなく中央本体部３ｂおよ
び圧力発生室６を囲む分離隔壁３ｆが全て片持ち梁状態
で構成されるため、インクドットの吐出特性に大きく影
響するインク供給部１５の幅寸法がノズルプレート１２
および振動板４との接着時に発生する極小さな外力によ
り変化してしまい安定した寸法を確保しにくい。また、
ヘッドを量産するため４０個から６０個をまとめて多数
個取りしてエッチングしたスペーサ３のシリコンウエハ
ーをダイサーにより切断する時、このシリコンウエハー
を粘着テープの上に張り付け、切断後に１つ１つテープ
から剥がして取り出すため、前述の片持ち梁状態ではス
ペーサ３の材質がシリコン単結晶と脆いために中央本体
部３ｂ部がその付け根で折れてしまい歩留まりが非常に
悪くなってしまうのである。接続隔壁３ｄはこれらの問
題点の回避を可能とするもので、スペーサ３の製造歩留
まりを向上しコストダウンが可能となると共に、インク
供給部１５の幅寸法ばらつきを少なくする事ができる。
さらに、前述の窪み３ａとの併用によりインク供給部１
５の深さと幅という断面寸法変化を最小限に押さえるこ
とが可能となりインクジェット式記録ヘッドの印字品質
を安定化することができるのである。
【００１０】但し、この接続隔壁３ｄを設けることによ
る欠点としてインクカートリッジ交換時の気泡排出性能
の低下という問題が発生する。すなわち、インクカート
リッジ交換後インクをヘッド内に吸引したときにインク
流入口１４からインクと共に入ってきた気泡がこの接続
隔壁３ｄに引っかかってしまい、次に圧電振動子ユニッ
ト１を駆動して印字を開始し、しばらくすると前述の接
続隔壁３ｄに引っかかった気泡が圧力発生室６の内部に
入り込みインクドットが吐出できなくなってしまう。す
なわち印字不良が発生してしまうのである。この問題を
解決するために前記接続隔壁３ｄの幅ｗを少しづつ変
え、その時の吐出不良率を求めたものが図４の接続隔壁
の幅ｗは幅と吐出不良発生率の関係図である。この図よ
り明らかなように幅ｗは８０μｍ以下ならば吐出不良の
発生率を５％以下に押さえることができ、実用上問題が
無いことがわかる。つまり、インクカートリッジを１０
０回交換してそのうち５回だけ印字不良が発生するわけ
であり、インクカートリッジ１個でＡ４サイズの用紙に
約７００枚印字できることを考慮すると１万４千枚印字
して１枚印字不良が発生する確率となる。なお望ましく
は幅ｗは６０μｍ以下ならば吐出不良の発生率を１％以
下に押さえることができ、実用上全く問題が無いことが
わかる。すなわち、インクカートリッジを１００回交換
してそのうち１回だけ印字不良が発生するわけであり、
Ａ４サイズの用紙に７万枚印字して１枚印字不良が発生
する確率となり市場クレームという様な不良率ではな
い。また、スペーサ３の厚み１８０μｍおよび接続隔壁
３ｄの長さ１ｍｍを考慮して取り扱い上の強度確保とい
う観点からは接続隔壁３ｄの幅ｗは少なくとも２０μｍ
以上は必要である。つまり、これ以上幅が少ないと剛性
不足によりシリコン単結晶の壁が変形破壊し易く本来の
ねらいである寸法安定と強度確保ができなくなってしま
うのである。なおスペーサ３の厚みが本実施例より厚い
場合や接続隔壁３ｄの長さが短い場合には幅ｗを２０μ
ｍ以下に設定することも可能ではあるが、これ以上スペ
ーサ３が厚い場合には圧力発生室６を区画する分離隔壁
３ｆの剛性が不足し１つの圧力発生室６からインク滴を
吐出させるとその両隣のノズル開口部からもインク滴が
出てしまうというクロストークが発生してしまい良好な
印字品質が得られなくなってしまうのである。また、接
続隔壁３ｄを短くした場合、すなわちインク流入口１４
の直径を１ｍｍ以下とした場合にはインク流入時の抵抗
が増してしまいノズル開口部数が６４以上で印字速度が
毎秒２００字以上という記録ヘッドの性能が確保できな
くなってしまうのである。よって本実施例では製造ばら
つき等も考慮してスペーサ３における接続隔壁３ｄの幅
ｗを５０μｍに設定し、気泡排出性に余裕を持たせると
共に十分な取り扱い強度をも確保するように設計してい
るのである。また接続隔壁３ｄと中央本体部３ｂとの接
続箇所に斜面部３ｅを設けることによりインク流入口１
４からリザーバ１６内に入ったインクの流れを滑らかに
し、インクカートリッジ交換時の気泡排出性を向上させ
ている。
る欠点としてインクカートリッジ交換時の気泡排出性能
の低下という問題が発生する。すなわち、インクカート
リッジ交換後インクをヘッド内に吸引したときにインク
流入口１４からインクと共に入ってきた気泡がこの接続
隔壁３ｄに引っかかってしまい、次に圧電振動子ユニッ
ト１を駆動して印字を開始し、しばらくすると前述の接
続隔壁３ｄに引っかかった気泡が圧力発生室６の内部に
入り込みインクドットが吐出できなくなってしまう。す
なわち印字不良が発生してしまうのである。この問題を
解決するために前記接続隔壁３ｄの幅ｗを少しづつ変
え、その時の吐出不良率を求めたものが図４の接続隔壁
の幅ｗは幅と吐出不良発生率の関係図である。この図よ
り明らかなように幅ｗは８０μｍ以下ならば吐出不良の
発生率を５％以下に押さえることができ、実用上問題が
無いことがわかる。つまり、インクカートリッジを１０
０回交換してそのうち５回だけ印字不良が発生するわけ
であり、インクカートリッジ１個でＡ４サイズの用紙に
約７００枚印字できることを考慮すると１万４千枚印字
して１枚印字不良が発生する確率となる。なお望ましく
は幅ｗは６０μｍ以下ならば吐出不良の発生率を１％以
下に押さえることができ、実用上全く問題が無いことが
わかる。すなわち、インクカートリッジを１００回交換
してそのうち１回だけ印字不良が発生するわけであり、
Ａ４サイズの用紙に７万枚印字して１枚印字不良が発生
する確率となり市場クレームという様な不良率ではな
い。また、スペーサ３の厚み１８０μｍおよび接続隔壁
３ｄの長さ１ｍｍを考慮して取り扱い上の強度確保とい
う観点からは接続隔壁３ｄの幅ｗは少なくとも２０μｍ
以上は必要である。つまり、これ以上幅が少ないと剛性
不足によりシリコン単結晶の壁が変形破壊し易く本来の
ねらいである寸法安定と強度確保ができなくなってしま
うのである。なおスペーサ３の厚みが本実施例より厚い
場合や接続隔壁３ｄの長さが短い場合には幅ｗを２０μ
ｍ以下に設定することも可能ではあるが、これ以上スペ
ーサ３が厚い場合には圧力発生室６を区画する分離隔壁
３ｆの剛性が不足し１つの圧力発生室６からインク滴を
吐出させるとその両隣のノズル開口部からもインク滴が
出てしまうというクロストークが発生してしまい良好な
印字品質が得られなくなってしまうのである。また、接
続隔壁３ｄを短くした場合、すなわちインク流入口１４
の直径を１ｍｍ以下とした場合にはインク流入時の抵抗
が増してしまいノズル開口部数が６４以上で印字速度が
毎秒２００字以上という記録ヘッドの性能が確保できな
くなってしまうのである。よって本実施例では製造ばら
つき等も考慮してスペーサ３における接続隔壁３ｄの幅
ｗを５０μｍに設定し、気泡排出性に余裕を持たせると
共に十分な取り扱い強度をも確保するように設計してい
るのである。また接続隔壁３ｄと中央本体部３ｂとの接
続箇所に斜面部３ｅを設けることによりインク流入口１
４からリザーバ１６内に入ったインクの流れを滑らかに
し、インクカートリッジ交換時の気泡排出性を向上させ
ている。
【００１１】
【発明の効果】本発明のインクジェット式記録ヘッド
は、複数のノズル開口部を有するノズルプレートと、ノ
ズルと連通する圧力発生室とインクを貯留するリザーバ
と圧力発生室とリザーバを連通させるインク供給路とを
区画する隔壁を備えたスペーサと、ノズルプレートに対
向してスペーサの他面に固定される、インク流入口を備
えた板部材と、圧力発生室に圧力変化を与える圧力発生
手段と、を備えたインクジェット式記録ヘッドにおい
て、スペーサは圧力発生室及びインク供給口が列設され
た中央本体部を備え、中央本体部は、一端側はその幅方
向全域で、他端側はその端面の一部より伸びる接続隔壁
でリザーバを区画する隔壁により支持されていることに
よって、インクジェットヘッドの小型薄型化すると加工
工程で壊れやすかったスペーサは補強され、完成品の歩
留まりが向上すると共に、インク供給口の寸法精度が確
保されヘッドの印字性能安定化に大きく貢献することが
できるという効果を有する。また、係るインクジェット
式記録ヘッドにおいて、接続隔壁は、インク流入口に対
向する位置に形成されていることにより、インクカート
リッジ交換時等において、気泡排出性を低下することな
く、上記作用効果であるスペーサの補強を行えることが
できるという効果を有する。また、係るインクジェット
式記録ヘッドにおいて、接続隔壁と中央本体部との接続
部において、接続隔壁と鈍角に接する壁面を有する斜面
部が設けられていることにより、インク流入口からリザ
ーバ内に入ったインクの流れを滑らかにし、上記作用効
果と併せることにより、インクカートリッジ交換時の気
泡排出性をさらに向上することができるという効果を有
する。
は、複数のノズル開口部を有するノズルプレートと、ノ
ズルと連通する圧力発生室とインクを貯留するリザーバ
と圧力発生室とリザーバを連通させるインク供給路とを
区画する隔壁を備えたスペーサと、ノズルプレートに対
向してスペーサの他面に固定される、インク流入口を備
えた板部材と、圧力発生室に圧力変化を与える圧力発生
手段と、を備えたインクジェット式記録ヘッドにおい
て、スペーサは圧力発生室及びインク供給口が列設され
た中央本体部を備え、中央本体部は、一端側はその幅方
向全域で、他端側はその端面の一部より伸びる接続隔壁
でリザーバを区画する隔壁により支持されていることに
よって、インクジェットヘッドの小型薄型化すると加工
工程で壊れやすかったスペーサは補強され、完成品の歩
留まりが向上すると共に、インク供給口の寸法精度が確
保されヘッドの印字性能安定化に大きく貢献することが
できるという効果を有する。また、係るインクジェット
式記録ヘッドにおいて、接続隔壁は、インク流入口に対
向する位置に形成されていることにより、インクカート
リッジ交換時等において、気泡排出性を低下することな
く、上記作用効果であるスペーサの補強を行えることが
できるという効果を有する。また、係るインクジェット
式記録ヘッドにおいて、接続隔壁と中央本体部との接続
部において、接続隔壁と鈍角に接する壁面を有する斜面
部が設けられていることにより、インク流入口からリザ
ーバ内に入ったインクの流れを滑らかにし、上記作用効
果と併せることにより、インクカートリッジ交換時の気
泡排出性をさらに向上することができるという効果を有
する。
【図１】本発明の実施例におけるインクジェット式記録
ヘッドの上面図である。
ヘッドの上面図である。
【図２】本発明の実施例におけるインクジェット式記録
ヘッドの断面図である。
ヘッドの断面図である。
【図３】本発明の実施例におけるインクジェット式記録
ヘッドの全体構成の斜視図である。
ヘッドの全体構成の斜視図である。
【図４】本発明の実施例におけるインクジェット式記録
ヘッドの全体構成の断面図である。
ヘッドの全体構成の断面図である。
【図５】本発明の実施例における接続隔壁の幅と吐出不
良発生率の関係図である。
良発生率の関係図である。
１‥‥圧電振動子ユニット ２‥‥ノズルプレート ２ａ‥‥ノズル開口部 ３‥‥スペーサ ３ａ‥‥窪み ３ｂ‥‥中央本体部 ３ｃ‥‥隔壁 ３ｄ‥‥接続隔壁 ３ｅ‥‥斜面部 ３ｆ‥‥分離隔壁 ４‥‥振動板 ５‥‥島状突起部 ６‥‥圧力発生室 ７‥‥固定板 ８‥‥制振板 ９‥‥接着剤 １０‥‥リード電極 １１‥‥接続部材 １２‥‥振動板枠部 １４‥‥インク流入口 １５‥‥インク供給口 １６‥‥リザーバ １７‥‥回路基板 １８‥‥リード板
Claims (7)
- 【請求項１】 複数のノズル開口部を有するノズルプレ
ートと、 前記ノズルと連通する圧力発生室とインクを貯留するリ
ザーバと前記圧力発生室とリザーバを連通させるインク
供給路とを区画する隔壁を備えたスペーサと、 前記ノズルプレートに対向して前記スペーサの他面に固
定される、インク流入口を備えた板部材と、 前記圧力発生室に圧力変化を与える圧力発生手段と、を
備えたインクジェット式記録ヘッドにおいて、 前記スペーサは前記圧力発生室及び前記インク供給口が
列設された中央本体部を備え、 前記中央本体部は、一端側はその幅方向全域で、他端側
はその端面の一部より伸びる接続隔壁で前記リザーバを
区画する隔壁により支持されていることを特徴とするイ
ンクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項２】 前記接続隔壁は、前記インク流入口に対
向する位置に形成されていることを特徴とする請求項１
記載のインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項３】 前記接続隔壁が前記インク流入口を２つ
に分割するように設けられ、かつ前記接続隔壁の前記イ
ンク流入口にかかる幅が２０μm以上、８０μm以下であ
ることを特徴とする請求項２記載のインクジェット式記
録ヘッド。 - 【請求項４】 前記接続隔壁と前記中央本体部との接続
部において、 前記接続隔壁と鈍角に接する壁面を有する斜面部が設け
られていることを特徴とする請求項３記載のインクジェ
ットヘッド。 - 【請求項５】 前記スペーサと前記ノズルプレートは接
着剤により固定されており、かつ前記スペーサは前記ノ
ズルプレートとの接着面側に０．００１ｍｍ２以上、
０．０１ｍｍ２以下の平面サイズの窪みを有することを
特徴とする請求項４記載のインクジェット式記録ヘッ
ド。 - 【請求項６】 前記スペーサの窪みは前記インク供給口
付近に設けることを特徴とする請求項５記載のインクジ
ェット式記録ヘッド。 - 【請求項７】 前記圧力発生手段は前記板部材を介して
前記圧力発生室に圧力変化を与える積層型圧電変位素子
であることを特徴とする請求項６記載のインクジェット
式記録ヘッド。
Priority Applications (17)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12147994A JP3189575B2 (ja) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | インクジェット式記録ヘッド |
| US08/336,060 US5956058A (en) | 1993-11-05 | 1994-11-04 | Ink jet print head with improved spacer made from silicon single-crystal substrate |
| SG1998002943A SG75129A1 (en) | 1993-11-05 | 1994-11-07 | Wall traversing ink supply path to strengthen boundary region |
| DE69432161T DE69432161T2 (de) | 1993-11-05 | 1994-11-07 | Tintenstrahldruckkopf und sein Herstellungsverfahren |
| EP99122956A EP0980759B1 (en) | 1993-11-05 | 1994-11-07 | Ink jet print head and a method of manufacturing the same |
| EP99122950A EP0980755B1 (en) | 1993-11-05 | 1994-11-07 | Ink jet print head and a method of manufacturing the same |
| DE69432197T DE69432197T2 (de) | 1993-11-05 | 1994-11-07 | Tintenstrahldruckkopf und sein Herstellungsverfahren |
| DE69431315T DE69431315T2 (de) | 1993-11-05 | 1994-11-07 | Tintenstrahldruckkopf und sein Herstellungsverfahren |
| EP94117549A EP0652108B1 (en) | 1993-11-05 | 1994-11-07 | Ink jet print head and a method of manufacturing the same |
| EP99122963A EP0980757B1 (en) | 1993-11-05 | 1994-11-07 | Ink jet print head |
| DE69432136T DE69432136T2 (de) | 1993-11-05 | 1994-11-07 | Tintenstrahldruckkopf und sein Herstellungsverfahren |
| DE69432160T DE69432160T2 (de) | 1993-11-05 | 1994-11-07 | Tintenstrahldruckkopf |
| SG1998002945A SG75130A1 (en) | 1993-11-05 | 1994-11-07 | Alternative construction allowing manufacturing of proper dimensions |
| EP99122962A EP0980756B1 (en) | 1993-11-05 | 1994-11-07 | Ink jet printer head |
| SG1998002947A SG75131A1 (en) | 1993-11-05 | 1994-11-07 | Bridge formed across path holes preventing walls falling down |
| SG1998002949A SG75132A1 (en) | 1993-11-05 | 1994-11-07 | Slit separating partition walls securing compliance |
| US08/682,883 US5723053A (en) | 1993-11-05 | 1996-07-12 | Ink jet print head and a method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12147994A JP3189575B2 (ja) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | インクジェット式記録ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07323543A JPH07323543A (ja) | 1995-12-12 |
| JP3189575B2 true JP3189575B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=14812176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12147994A Expired - Lifetime JP3189575B2 (ja) | 1993-11-05 | 1994-06-02 | インクジェット式記録ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3189575B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8197036B2 (en) | 2008-03-12 | 2012-06-12 | Ricoh Company, Ltd. | Liquid discharging head with increased strength and image forming apparatus including the liquid discharging head |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4572371B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2010-11-04 | セイコーエプソン株式会社 | 機能性デバイス及びその製造方法、並びに液体噴射ヘッド |
-
1994
- 1994-06-02 JP JP12147994A patent/JP3189575B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8197036B2 (en) | 2008-03-12 | 2012-06-12 | Ricoh Company, Ltd. | Liquid discharging head with increased strength and image forming apparatus including the liquid discharging head |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07323543A (ja) | 1995-12-12 |
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