JP3212068B2 - インクジェットヘッド - Google Patents

インクジェットヘッド

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JP3212068B2
JP3212068B2 JP24687095A JP24687095A JP3212068B2 JP 3212068 B2 JP3212068 B2 JP 3212068B2 JP 24687095 A JP24687095 A JP 24687095A JP 24687095 A JP24687095 A JP 24687095A JP 3212068 B2 JP3212068 B2 JP 3212068B2
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクをノズルか
ら噴射して記録用紙等に所要の記録を行うインクジェッ
トヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、比較的に構成が簡単で、高速印
字、高品質印字が容易な記録装置として、インクジェッ
ト方式の記録装置が注目されている。このインクジェッ
ト記録装置に用いられるインクジェットヘッドとして
は、例えば、圧電セラミックス等のアクチエータの変形
によりインク流路の容積を変化させ、その容積減少時に
インク流路内のインクをノズルから液滴として噴射し、
容積増大時にインク導入口からインク流路内にインクを
導入するようにしたものがある。
【０００３】この種のインクジェットヘッドにあって、
カラー化を図るためには複数のヘッドを必要とすること
から、装置の大型化を避けるには、各インクジェットヘ
ッドの小型化、高密度化が必要となる。そこで、２つの
インクジェットヘッドを、共通のプレート部材の両側に
インク流路を形成するように、アクチエータを背面に備
えた基板を配置して一体的に構成したものがある（例え
ば、特公昭５８−５７８５号公報参照）。しかしなが
ら、この公報に示されるインクジェットヘッドにおいて
は、基板そのものにインク供給部と連結するためのイン
ク流路を作成しているため、微細な部品である基板にそ
のような流路を加工することは極めて困難な作業とな
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、そのような加
工上の問題を解消すべく、２つのインクジェットヘッド
を一体的に構成した構成にあって、インク供給部と連結
するためのインク流路を基板に作成するのではなく、別
途に樹脂等で形成され得る連通用のマニホールド部材を
連結して、インク供給部に連通するインク流路を形成す
るものが考えられた。
【０００５】その例を、図６、図７を参照して説明す
る。図６はインクジェットヘッドの分解斜視図、図７は
断面図であり、１枚のプレート部材１０１の両側に、イ
ンク噴射用のチャンネル群１０２，１０３の形成された
アクチエータ１０４，１０５を接合し、前端面にインク
を噴射するノズルプレート１０６を接合し、後端面にイ
ンク供給部に連通するインク流路１０６，１０７の形成
されたマニホールド部材１０８を接合している。チャン
ネル群１０２，１０３の後開放端はインク流路１０６，
１０７に開口するようにする。マニホールド部材１０８
の端面１０９とアクチエータ１０４，１０５等の端面に
は、接着剤が塗布され、両者が接合される。接着剤とし
ては、常温硬化型のシリコンゴム等を用いる。
【０００６】ところが、上記のような接合構造では、上
記端面の平面度が少しでも悪いと空洞ができたり、ある
いは、接着剤が流路に流れ込む虞があり、その製作作業
は容易ではない。２つのチャンネル群１０２，１０３に
は異なる色のインクが供給されていることから、空洞が
できると、インクが混色することになる。従って、接着
硬化後に、異なる色のインクを噴射して混色しない、つ
まり、確実に分色されることを確認する必要がある。本
発明は、上述した問題点を解決するためになされたもの
であり、構成が簡単で小型化が図れ、高密度記録用、カ
ラー用に好適で、また、製作作業が容易で、カラー用に
使用する場合にインクが混色することのないインクジェ
ットヘッド及びインクジェット記録装置を提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明のインクジェットヘッドは、１枚のプ
レート部材と、このプレート部材に接合され、インクを
噴射させるためのエネルギーを付与するエネルギー発生
素子を備えた基板とを備え、これらにより前端側がイン
クを噴射するノズルと連通され、後端側が開放されたイ
ンク噴射用の複数のチャンネルからなるチャンネル群を
形成してなるインクジェットヘッドにおいて、前記プレ
ート部材の両面に、該プレート部材側に開放した複数の
溝を有する前記基板がそれぞれ接合され、前記各基板の
複数の溝が前記プレート部材の各面にそれぞれ独立した
２つのチャンネル群を形成しており、前記プレート部材
は前記基板よりも後端側に延長され、このプレート部材
の延長部の両側面と前記基板の後端面とが成すコーナー
部の各々に、前記両チャンネル群の各チャンネル後端が
開放され、また、そのコーナー部の各々に、インク供給
部との接続を行うためのインク流路が形成されたマニホ
ールド部材を接合し、これらのインク流路を、前記プレ
ート部材の延長部の両側面と前記基板の後端面との両方
にわたって、前記チャンネル群に沿って連続して開放す
るとともに、その両開放面の周縁を連続した形状に形成
し、これらのインク流路の前記プレート部材の延長部が
わの開放面を前記プレート部材の延長部で覆うように該
開放面の周縁を前記プレート部材の延長部に接合し、か
つインク流路の前記基板の後端面がわの開放面を前記基
板の後端面で覆うように該開放面の周縁を前記基板の後
端面に接合し、該インク流路の前記基板の後端面がわの
開放面を前記各チャンネルの開放端の各々に連通させ、
前記インク流路において、前記インク供給部と接続する
部分を前記プレート部材の延長部と平行な面内において
延在させたものである。
【０００８】上記構成においては、１つのヘッド組み立
て体に複数のカラーインク噴射用のノズルを持つヘッド
が得られ、小型化、高密度化した構造にて実現でき、し
かも、２つのチャンネル群が完全に分離された形態とな
り、マニホールド部材のインク流路の連続した周辺部を
プレート部材の延長部と基板の後端面とに接合し、マニ
ホールド部材のシーリングを流路に直接に接することな
くするので、マニホールド部材の接合をラフに行って
も、２つのチャンネル群やインク流路が繋がり合うよう
なことがなく、異なるカラーのインクが混じり合うよう
なことがなくなる。また、マニホールド部材のインク流
路がプレート部材の両面に沿った形になるので、マニホ
ールド部材は基板の厚さを越えない大きさにすることが
でき、小型にできる。さらに、インク流路の、インク供
給部と接続する部分をプレート部材の延長部と平行な面
内において延在させていることで、基板の厚さを越えて
突出しないものとすることができ、複数個のヘッドを並
べる場合に、ヘッドの間隔を小さくすることができる。
【０００９】また、請求項２の発明のインクジェットヘ
ッドは、上記請求項１に記載のインクジェットヘッドに
おいて、基板が、分極された圧電素子により少なくとも
一部が形成された複数の隔壁と、その隔壁によって隔て
られた複数の溝部と、圧電素子の分極方向に対して略直
交する駆動電界を印加する複数の電極とから構成され、
隔壁と電極によりエネルギー発生素子を構成すると共
に、溝部によりチャンネルを構成したものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
例を図面を参照して説明する。図１は本実施例によるカ
ラーインクジェットプリンタ１の概略構成を示す図であ
る。カラーインクジェットプリンタ１は、４色（シア
ン、マゼンタ、イエロー、ブラック）のカラーインクを
印刷用紙等の被印刷体（以下、印刷用紙Ｐという）上に
噴射して印字を行うインクジェッ式ヘッド（以下、印字
ヘッドという）２を備え、この印字ヘッド２は、印字時
に直線的に往復駆動されるキャリッジ３に保持されてい
る。印字ヘッド２はヘッドユニット４と一体に設けられ
ており、このヘッドユニット４と共に、印字ヘッド２に
４色のインクを供給するインクカートリッジ５がキャリ
ッジ３に着脱自在に搭載される。印字ヘッド２は、イン
クを噴射させるためのエネルギーを付与するエネルギー
発生素子として圧電セラミック素子を備え、電圧印加に
よる圧電セラミック素子の変位に応じて得られるポンピ
ング作用を利用してインクを噴射し、印字を行うもので
ある（詳細は後述）。印字ヘッド２は圧電セラミック素
子に代えて熱電素子を用いたサーマルヘッドであっても
よい。
【００１１】印字ヘッド２の前面に対向して、その往復
方向に平行にプラテンローラ６が回転自在に設けられて
おり、印字ヘッド２とプラテンローラ６とでもって印字
部を構成している。キャリッジ３は、キャリッジ３の下
部に設けられたキャリッジ軸支持部３ａを介して、ハウ
ジング１ａ内のフレームに支持されたキャリッジ軸７
に、矢印Ｂ方向に直線的往復移動可能に支持され、か
つ、プーリ８，９間に架けられたベルト１０に連結さ
れ、プーリ９がモータ１１により回転駆動されることに
より、直線往復駆動されるようになっている。印刷用紙
Ｐはインクジェットプリンタ１の後部上方に設けられた
不図示の給紙カセットにより、矢印Ｃ方向に給送され、
印字ヘッド２と、矢印Ａ方向に回転駆動されるプラテン
ローラ６との間に搬入され、印字後の印刷用紙Ｐは矢印
Ｄ方向に排出される。図１においては、これらの印刷用
紙Ｐの給送機構の図示を省略している。
【００１２】また、プラテンローラ６の側方には、印字
ヘッド２のクリーニングを行うヘッドクリーニング部材
１２が設けられている。さらに、プラテンローラ６の側
方で印字ヘッド２のリセット状態位置の前方に対向し
て、パージ装置１３が設けられている。インクジェット
式の印字ヘッド２は、その使用中に内部に気泡が発生し
たり、噴射面上にインクの液滴が付着することにより、
噴射不良を起こすことがあるので、これを解消し良好な
噴射状態に回復させるためにパージ装置１３がある。パ
ージ装置１３は、矢印Ｅ方向に移動してその先端に設け
られたキャップ１４に印字ヘッド２が覆われている時
に、ポンプ１５により負圧を発生させ、印字ヘッド２の
内部の不良インクをパイプ１６，１７によって吸引して
印字ヘッド２を回復させるものである。吸引された不良
インクは貯留部１８へ送られる。
【００１３】図２は本発明の一実施例による印字ヘッド
２の斜視図、図３はその分解斜視図、図４はその断面図
である。図示する印字ヘッド２は、２色のインクを独立
して噴射し得るものであり、カラーインクジェットプリ
ンタ１には、このような印字ヘッド２が２組並んで設け
られてヘッドユニット４を構成している。印字ヘッド２
は、圧電セラミック素子を備えた基板２１，２２を備
え、基板２１，２２がプレート部材２３の両面に接合さ
れることにより、基板２１，２２に形成された複数の溝
部がそれぞれ独立した２つのインク噴射用のチャンネル
群２４，２５を形成している。基板２１，２２の前端面
には、インクを噴射するノズルプレート２６が接合さ
れ、後端面には、インク供給部となるインクカートリッ
ジ５との接続を行うための、インク流路２７，２８が形
成されたマニホールド部材２９，３０が接合される。
【００１４】ここに、プレート部材２３は、基板２１，
２２よりも後端側に延長されている。図３から明らかな
ように、マニホールド部材２９，３０のインク流路２
７，２８は、基板２１，２２の後端部とプレート部材２
３の延長部２３ａとの両方にわたって、前記チャンネル
群に沿って連続して開放するとともに、その両開放面の
周縁を連続した形状に形成されている。このプレート部
材２３の延長部２３ａの両側面と基板２１，２２の後端
面とが成すコーナー部の各々に、マニホールド部材２
９，３０の前端がわ開放面を基板２１，２２の後端面で
覆うように該開放面の周縁を基板２１，２２の後端面に
接合し、かつマニホールド部材２９，３０のプレート部
材２３の延長部２３ａがわ開放面を該延長部２３ａで覆
うように該開放面の周縁を延長部２３ａに接合すること
で、チャンネル群２４，２５の後側開放端をインク流路
２７，２８の各々に連通させている。マニホールド部材
２９，３０は樹脂等により形成されており、コーナー部
への接合には接着剤を用い、マニホールド部材２９，３
０と各面との縁部３３はシリコンゴム等によりシーリン
グする。なお、基板２１，２２は、分極された圧電素子
により少なくとも一部が形成された複数の隔壁と、その
隔壁によって隔てられた複数の溝部（これがチャンネル
を構成）と、圧電素子の分極方向に対して略直交する駆
動電界を印加する複数の電極とから構成され、隔壁と電
極によりエネルギー発生素子が構成されている。
【００１５】上記のように構成されている印字ヘッド２
の作用を説明する。上述したように、２つのチャンネル
群２４，２５を持つ一体化された印字ヘッド２が２組並
んで設けられ、それぞれのマニホールド部材２９，３０
のインク流路２７，２８の後方開放端には、それぞれカ
ラーのインクカートリッジ５が接続され、各カラーのイ
ンクがインク流路２７，２８を通して印字ヘッド２のチ
ャンネル群２４，２５に供給される。基板２１，２２の
圧電セラミック素子が印字情報に基づいて駆動されるこ
とにより、チャンネル群２４，２５の容積が変化し、そ
れによるポンピング作用によりチャンネル群２４又は２
５内のインクが先端のノズルより噴射され、印字ヘッド
２と対向する位置に給紙された印刷用紙Ｐにカラー印字
を行うことができる。
【００１６】そして、印字ヘッド２は、上記のように、
プレート部材２３の延長部２３ａでもって、チャンネル
２４，２５が完全に分離された形態とされており、ま
た、シーリング箇所が直接に流路に接する場所でないの
で、マニホールド部材２９，３０を接着剤で基板２１，
２２の端面に接合する場合に、ラフな作業であっても、
互いに異なるカラーのインク通路であるチャンネル群２
４，２５やインク流路２７，２８が繋がり合うようなこ
とがなく、従って、異なるカラーのインクが混じり合う
ようなことがなく、確実に分色が行える。また、マニホ
ールド部材２９，３０のインク流路２７，２８がプレー
ト部材２３の両面に沿った形になるので、マニホールド
部材２９，３０は基板２１，２２の厚さを越えない大き
さにすることができ、小型にできる。さらに、インク流
路２７，２８の、インク供給部と接続する部分をプレー
ト部材２３の延長部と平行な面内において延在させてい
ることで、基板２１，２２の厚さを越えて突出しないも
のとすることができ、このため、４色のカラー印字のた
めに２個のヘッドを並べても、ヘッドの間隔を小さくす
ることができる。
【００１７】図５は他の例による印字ヘッドの断面図で
ある。前述の実施例では、マニホールド部材２９，３０
の接合方向をチャンネル群２４，２５と同方向としたも
のであったが、ここに示す例は、マニホールド部材２
９，３０の接合方向をチャンネル群２４，２５と直角方
向とした点が前述のものと相違する。このような構成で
は、プレート部材２３の延長部２３ａでもって、チャン
ネル群２４，２５は完全に分離された形態とされてお
り、しかも、シーリング箇所が直接に流路に接する場所
でないので、上記と同様な効果が得られる。但し、この
例では、前述の実施例での小型化の効果は得られない。
そして、また、上記２つの例から明らかなように、プレ
ート部材２３の延長部２３ａを設けることにより、イン
ク流路２７，２８をチャンネル群２４，２５に対して平
行又は直角方向に自由に設定できる利点がある。
【００１８】なお、本発明は上記実施例構成に限られず
種々の変形が可能である。例えば、上記実施例では、基
板２１，２２に圧電セラミック素子を備えたインクジェ
ットヘッドを示したが、バブルジェット方式その他のイ
ンクジェットヘッドに適用可能である。また、マニホー
ルド部材２９，３０は上記実施例では別々のものを示し
たが一体のものであってもよい。
【００１９】
【発明の効果】以上のように本発明のインクジェットヘ
ッドによれば、インクを噴射させるためのエネルギーを
付与するエネルギー発生素子を備えた基板がプレート部
材の両面に接合されて互いに独立した異なるカラーイン
ク用の２つのチャンネル群を形成し、さらに、プレート
部材が基板よりも後端側に延長され、プレート部材の延
長部の両側面と基板の後端面とが成すコーナー部に、イ
ンク流路が形成されたマニホールド部材を接合したもの
であって、構成が簡単でヘッドの小型化が図れ、高密度
記録用、カラー用に好適なものとなる。また、２つのチ
ャンネル群が完全に分離された形態となり、マニホール
ド部材のインク流路の連続した周辺部をプレート部材の
延長部と基板の後端面とに接合し、マニホールド部材の
シーリングを流路に直接に接することなくするので、２
つのチャンネル群やインク流路が繋がり合うようなこと
がなく、従って、製作作業が容易で、異なるカラーのイ
ンクが混じり合うようなことがなく、確実に分色が行え
る。また、プレート部材の延長部を用いてマニホールド
部材を接合する構成であるので、インク供給側との連結
を図るインク流路をチャンネル群に対して平行又は直角
方向に任意に設定可能で、設計の自由度が高い。特に、
マニホールド部材のインク流路がプレート部材の両面に
沿った形になっていることで、マニホールド部材は基板
の厚さを越えない大きさにすることができ、小型にでき
る。さらに、インク流路の、インク供給部と接続する部
分をプレート部材の延長部と平行な面内において延在さ
せていることで、基板の厚さを越えて突出しないものと
することができ、これにより、４色のカラー印字のため
に２個のヘッドを並べても、ヘッドの間隔を小さくする
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるインクジェットプリン
タの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施例による印字ヘッドの斜視図で
ある。
【図３】同印字ヘッドの分解斜視図である。
【図４】同印字ヘッドの断面図である。
【図５】他の実施例による印字ヘッドの断面図である。
【図６】改良前のインクジェットヘッドの分解斜視図で
ある。
【図７】同インクジェットヘッドの断面図である。
【符号の説明】
２ 印字ヘッド ２１，２２ 基板 ２３ プレート部材 ２３ａ プレート部材の延長部 ２４，２５ チャンネル群 ２７，２８ インク流路 ２９，３０ マニホールド部材

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １枚のプレート部材と、このプレート部
    材に接合され、インクを噴射させるためのエネルギーを
    付与するエネルギー発生素子を備えた基板とを備え、こ
    れらにより前端側がインクを噴射するノズルと連通さ
    れ、後端側が開放されたインク噴射用の複数のチャンネ
    ルからなるチャンネル群を形成してなるインクジェット
    ヘッドにおいて、 前記プレート部材の両面に、該プレート部材側に開放し
    た複数の溝を有する前記基板がそれぞれ接合され、前記
    各基板の複数の溝が前記プレート部材の各面にそれぞれ
    独立した２つのチャンネル群を形成しており、 前記プレート部材は前記基板よりも後端側に延長され、
    このプレート部材の延長部の両側面と前記基板の後端面
    とが成すコーナー部の各々に、前記両チャンネル群の各
    チャンネル後端が開放され、 また、そのコーナー部の各々に、インク供給部との接続
    を行うためのインク流路が形成されたマニホールド部材
    を接合し、 これらのインク流路を、前記プレート部材の延長部の両
    側面と前記基板の後端面との両方にわたって、前記チャ
    ンネル群に沿って連続して開放するとともに、その両開
    放面の周縁を連続した形状に形成し、 これらのインク流路の前記プレート部材の延長部がわの
    開放面を前記プレート部材の延長部で覆うように該開放
    面の周縁を前記プレート部材の延長部に接合し、かつイ
    ンク流路の前記基板の後端面がわの開放面を前記基板の
    後端面で覆うように該開放面の周縁を前記基板の後端面
    に接合して、該インク流路の前記基板の後端面がわの開
    放面を前記各チャンネルの開放端の各々に連通させ、前記マニホールド部材と前記プレート部材の延長部及び
    前記基板の後端面とのなす、インク流路と直接接しない
    縁部をシーリングし、 前記インク流路において、前記インク供給部と接続する
    部分を前記プレート部材の延長部と平行な面内において
    延在させたことを特徴とするインクジェットヘッド。
  2. 【請求項２】 上記基板が、分極された圧電素子により
    少なくとも一部が形成された複数の隔壁と、その隔壁に
    よって隔てられた複数の溝部と、前記圧電素子の分極方
    向に対して略直交する駆動電界を印加する複数の電極と
    から構成され、該隔壁と電極により前記エネルギー発生
    素子を構成すると共に、該溝部により前記チャンネルを
    構成することを特徴とする請求項１に記載のインクジェ
    ットヘッド。
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