JP5407578B2 - インクジェットプリンタヘッド - Google Patents

Description

本発明は、インクジェットプリンタヘッドに関し、詳しくは、共通液室と流体抵抗部とを直接連通させることにより流路板の幅をより小さくすることが出来るインクジェットプリンタヘッドに関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像記録装置或いは画像形成装置として用いるインクジェット記録装置において使用する液滴吐出ヘッドであるインクジェットプリンタヘッドとしては、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する流路（液室）と、流路内のインクを加圧する圧力を発生する圧電素子などの圧力発生手段とを備えて、圧力発生手段で発生した圧力で液室内インクを加圧することによってノズルからインク滴を吐出させる。

従来のインクジェットプリンタヘッドにおいては、液室や各液室に連通する共通液室などを、感光性樹脂、樹脂モールド、金属、ガラスなどの材料で形成していた。しかしながら、樹脂の液室は剛性が小さいので、近傍の液室間でクロストークが発生し易く、良好な画像品質が得られないという問題があった。一方、金属やガラスなどは、剛性が大きくクロストークの問題は小さいが、加工が難しいため、高画質化のために高密度化の要求に応えることが困難という問題があった。

そこで、液室や共通液室をシリコン基板（シリコンウエハ）の異方性エッチングで形成することが提案されている。このようにシリコンを流路板（液室形成部材）に用いた場合、シリコン基板（シリコンウエハ）上に、複数のヘッドチップに対応する液室や共通液室を形成し、これを各チップ毎に分離する必要がある。このとき、シリコンウエハからとれる前記流路板の数が少ないと、コストアップにつながるという問題がある。

特許文献１〜４のインクジェット記録ヘッドは、流路板がフレームの外周端と同じ幅で形成されていることから、流路板の幅を小さくすることは難しい。また、特許文献５〜８のインクジェット記録ヘッドは、共通液室から離れたところに圧力減衰機構（メンブレン、ダンパ室）を配しているので、圧力減衰の効率が十分といえず、また機構を組み込むために上記ヘッドではヘッドの大きさが大きくなってしまうという問題がある。

図２に、従来のインクジェット記録ヘッドの側面断面図を示す。フレーム２０と振動板３３と流路板１０とノズル板１４の外壁が同一面で構成されているため、共通液室幅３３と接着しろ幅４４の左右分の幅が構造上広くなってしまい、シリコンウエハから取れる流路板１０の数が減少し、コスト高となってしまうという問題がある。

本発明の課題は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、シリコンウエハからの流路板の取り数を増やし、歩留まり良く製造可能なインクジェットプリンタヘッドを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明に係るインクジェットプリンタヘッドは、以下のとおりである。
〔１〕インクを吐出する複数のノズルが形成されたノズル板と、
前記ノズルに連通する流路が形成され、該流路は圧力室及び該圧力室よりも小さい断面積の流路抵抗部を有し、該流路の水平断面の面積に対し同等若しくは小さな面積を有する圧電素子が積層された流路板と、
インク供給源からのインクを前記圧力室へ導く共通液室とを備え、
前記共通液室が、該共通液室の上部を形成する第一の共通液室形成部材と、前記第一の共通液室形成部材の外壁面及び前記ノズル板のインク吐出面に接合して前記共通液室の下部側面及び底面を形成する第二の共通液室形成部材とから形成され、
前記第一の共通液室形成部材に設けられた前記共通液室の上部の内側の面と前記流路板の外壁と前記ノズル板の外壁を同一面に配置し、前記流路板の外周端に設けられた前記流体抵抗部が前記共通液室の下部につながることを特徴とするインクジェットプリンタヘッドである。
〔２〕前記第二の部材が、前記共通液室の下部側面を形成する部材と、底面を形成する部材とからなり、前記下部側面を形成する部材の高さが、前記ノズル板と前記流路板とが積層された厚みと等しいことを特徴とする前記〔１〕に記載のインクジェットプリンタヘッドである。
〔３〕流体抵抗部が、前記共通液室と直接連通するように流路に配置されたことを特徴とする前記〔１〕から〔２〕のいずれかに記載のインクジェットプリンタヘッドである。
〔４〕前記共通液室が、前記ノズル板及び前記流路板の両端部に配置されたことを特徴とする前記〔１〕から〔３〕のいずれかに記載のインクジェットプリンタヘッドである。
〔５〕前記共通液室に、前記流体抵抗部を有する前記流路と直交する方向にメンブレンを配置したことを特徴とする前記〔１〕から〔４〕のいずれかに記載のインクジェットプリンタヘッドである。

本発明によれば、シリコンウエハからの流路板の取り数を増やし、歩留まり良く製造可能なインクジェットプリンタヘッドを提供することができる。

本発明の効果として、請求項１の発明によれば、インクを吐出する複数のノズルが形成されたノズル板と、前記ノズルに連通する流路が形成され、該流路は圧力室及び該圧力室よりも小さい断面積の流路抵抗部を有し、該流路の水平断面の面積に対し同等若しくは小さな面積を有する圧電素子が積層された流路板と、インク供給口からのインクを前記圧力室へ導く共通液室とを備え、前記共通液室が、該共通液室の上部を形成する第一の共通液室形成部材と、前記第一の共通液室形成部材の外壁面及び前記ノズル板のインク吐出面に接合して前記共通液室の下部側面及び底面を形成する第二の共通液室形成部材とから形成され、前記第一の共通液室形成部材に設けられた前記共通液室の上部の内側の面と前記流路板の外壁と前記ノズル板の外壁を同一面に配置し、前記流路板の外周端に設けられた前記流体抵抗部が前記共通液室の下部につながるインクジェットプリンタヘッドであるので、前記流路板のインクが流れる入り口に前記流体抵抗部を設け、該流体抵抗部と前記共通液室とを直接同一面上でつなぐ構成にすることで前記流路板の幅が最小となりシリコンウエハから前記流路板の取り数を増やすことができる。
請求項２の発明によれば、請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記第二の共通液室形成部材が、前記共通液室の下部側面を形成する部材と、底面を形成する部材とからなり、前記下部側面を形成する部材の高さが、前記ノズル板と前記流路板とが積層された厚みと等しいため、前記共通液室の外側の内壁を構成することで前記流路板の幅を最小とすることができる。
請求項３の発明によれば、請求項１から２のいずれかに記載のインクジェットプリンタヘッドにおいて、流体抵抗部が、前記共通液室と直接連通するように流路に配置されるため、前記共通液室の内側の壁面と同じ面に前記流路板の外壁と前記ノズル板の外壁を構成し積層し、前記流路板の外壁に前記流体抵抗部を形成することで、前記流路板の幅を最小とすることができる。
請求項４の発明によれば、請求項１から３のいずれかに記載のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記共通液室が、前記ノズル板及び前記流路板の両端部に配置されるため、前記共通液室、前記流体抵抗部、及び前記圧力室を同一平面上に構成し、前記流路板の外壁に流体抵抗部を形成し、前記共通液室を直接連通させる構成とすることで、前記流路板の幅を最小にすることができる。
請求項５の発明によれば、請求項１から４のいずれかに記載のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記共通液室に、前記流体抵抗部を有する前記流路と直交する方向にメンブレンを配置したため、共通液室内の圧力波の減衰を効率よく行うことができ、ノズル間の相互干渉（クロストーク）を抑制することができる。

本発明のインクジェットプリンタヘッドの一例の構成を示す断面図である。 従来のインクジェットプリンタヘッドの一例の構成を示す断面図である。 本発明のインクジェットプリンタヘッドを積層順に分解して示した斜視図である 本発明のインクジェットプリンタヘッドの他の一例の構成を示す断面図である。 本発明のインクジェットプリンタヘッドの他の一例の構成を示す断面図である。 本発明のインクジェットプリンタヘッドの他の一例の構成を示す断面図である。 本発明のインクジェットプリンタヘッドの他の一例の構成を示す断面図である。

以下、本発明に係るインクジェットプリンタヘッドについて、図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

図１は、本発明のインクジェットプリンタヘッドの一実施態様を示す断面図である。
インクを吐出する複数のノズル１５が形成されたノズル板１４と、ノズル１５に連通する流路が形成され、該流路は圧力室１２及び圧力室１２よりも小さい断面積の流路抵抗部１１を有し、該流路の水平断面の面積に対し同等若しくは小さな面積を有する圧電素子５０が積層された流路板１０と、インク供給口１６からのインクを前記圧力室へ導く共通液室３０とを備え、共通液室３０が、共通液室の上部３１を形成する第一の共通液室形成部材２１と、第一の共通液室形成部材２１の外壁面及びノズル板１４のインク吐出面に接合して共通液室の下部３２の側面及び底面を形成する第二の共通液室形成部材２２とから形成される。

また、第二の共通液室形成部材２２が、共通液室の下部３２の側面を形成する部材２２ａと、底面を形成する部材２２ｂとからなり、下部側面を形成する部材２２ａの高さが、ノズル板１４と流路板１０とが積層された厚みと等しい。

第一の共通液室形成部材２１に設けられた共通液室上部３１の内側の面４２と流路板１０の外壁４０とノズル板１４の外壁４１を同一面に配置し、流路板１０の外周端に設けられた流体抵抗部１１が共通液室下部３２に直接つながる構成とすることで、共通液室幅３３と接着しろ幅４４の幅の左右分、ノズル板１４と流路板１０の幅を小さくすることができる。
第二の共通液室形成部材２２のうち共通液室の下部側面を形成する部材２２ａは、共通液室下部３２の外側の内壁４３を形成している。

図１に示すインクジェットプリンタヘッドでは、共通液室の内壁と同一面に流路板とノズル板の外壁を形成することにより、流路板とノズル板との幅を、従来の構造に対して40〜45％削減することができる。

共通液室の下部底面を形成する部材２２ｂは、共通液室３０（共通液室上部３１と共通液室下部３２）の底を形成している。インク供給口１６から供給されたインクは、共通液室上部３１と共通液室下部３２を経て、流体抵抗部１１を通り、圧力室１２に入る。流路板１０に設けられた圧力室１２の反対側に設置された圧電素子５０に電圧印加手段により印加して振動を励起し、圧力室１２の容積を変化させることにより、ノズル板１４に設けられたノズル１５からインク滴を吐出する。

図３は、図１に示すインクジェットプリンタヘッドを構成する部材を、積層順に分解した斜視図である。上から順に、共通液室上部３１、第二の共通液室形成部材下部側面を形成する部材２２ａ、流路板１０、ノズル板１４、第二の共通液室形成部材底面を形成する部材２２ｂである。共通液室の外側の内壁を構成する部品を別部材とすることで、流路板１０の幅を最小にすることが出来る。

図４及び図５は、本発明のインクジェットプリンタヘッドの他の実施態様を示す断面図であり、第二の共通液室形成部材２２が、共通液室下部３２の側壁と底部を同一部材で形成している態様である。
共通液室３０が、ノズル板１４及び流路板１０の両端部、すなわちインクジェットプリンタヘッドの最外周端に配置されている。共通液室３０、流体抵抗部１１、圧力室１２を同一面上に直列配列することで、流路板１０の幅を最小にすることが出来る。

図６は、本発明のインクジェットプリンタヘッドのさらに他の実施態様を示す断面図であり、第二の共通液室形成部材２２の変形例であり、側壁にメンブレン４５を配置した態様である。メンブレン４５、共通液室３０、流体抵抗部１１、圧力室１２を同一面上に直列配置することにより、従来例よりも効率よく圧力波を減衰させることができる。

図７は、本発明のインクジェットプリンタヘッドのさらに他の実施態様を示す断面図であり、図４に示すインクジェットプリンタヘッドの共通液室３０内部に、メンブレン４５を、流体抵抗部１１を有する前記流路と直交する方向に配置した態様である。メンブレン４５、共通液室３０、流体抵抗部１１、圧力室１２を同一面上に直列配置することにより、従来例よりも効率よく圧力波を減衰させることができる。

以上のように、本発明のインクジェットプリンタヘッドは、共通液室と流体抵抗を直接つなぐ構成とすることで、シリコンウエハに加工する流路板の幅を最小にすることができるため、シリコンウエハからの流路板の取り数を増やし、歩留まり良く製造することができ、製造コストを低減可能である。

１０ 流路板
１１ 流体抵抗部
１２ 圧力室
１３ 流路
１４ ノズル板
１５ ノズル
１６ インク供給口
１７ 振動板
１８ 管通孔
２０ フレーム
２１ 第一の共通液室形成部材
２２ 第二の共通液室形成部材
２２ａ 第二の共通液室形成部材（共通液室の下部側面を形成する部材）
２２ｂ 第二の共通液室形成部材（共通液室の下部底面を形成する部材）
３０ 共通液室
３１ 共通液室上部
３２ 共通液室下部
３３ 共通液室幅
４０ 流路板外壁
４１ ノズル板外壁
４２ 共通液室内壁
４３ 外側の内壁
４４ 接着しろ
４５ メンブレン
５０ 圧電素子

特開２００６−１１６７６７号公報 特開２００４−３４２９３号公報 特開２００４−１４８８１３号公報 特開２００３−１８２０７６号公報 特開２００７−１４５０１４号公報 特開２００６−１０２９８０号公報 特開２００８−３７０９９号公報 特開２００７−１１８３１２号公報

Claims (5)

1. インクを吐出する複数のノズルが形成されたノズル板と、
   前記ノズルに連通する流路が形成され、該流路は圧力室及び該圧力室よりも小さい断面積の流路抵抗部を有し、該流路の水平断面の面積に対し同等若しくは小さな面積を有する圧電素子が積層された流路板と、
   インク供給口からのインクを前記圧力室へ導く共通液室とを備え、
   前記共通液室が、該共通液室の上部を形成する第一の共通液室形成部材と、前記第一の共通液室形成部材の外壁面及び前記ノズル板のインク吐出面に接合して前記共通液室の下部側面及び底面を形成する第二の共通液室形成部材とから形成され、
   前記第一の共通液室形成部材に設けられた前記共通液室の上部の内側の面と前記流路板の外壁と前記ノズル板の外壁を同一面に配置し、前記流路板の外周端に設けられた前記流体抵抗部が前記共通液室の下部につながる
   ことを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
2. 前記第二の共通液室形成部材が、前記共通液室の下部側面を形成する部材と、底面を形成する部材とからなり、前記下部側面を形成する部材の高さが、前記ノズル板と前記流路板とが積層された厚みと等しいことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッド。
3. 流体抵抗部が、前記共通液室と直接連通するように流路に配置されたことを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載のインクジェットプリンタヘッド。
4. 前記共通液室が、前記ノズル板及び前記流路板の両端部に配置されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインクジェットプリンタヘッド。
5. 前記共通液室に、前記流体抵抗部を有する前記流路と直交する方向にメンブレンを配置したことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のインクジェットプリンタヘッド。
   

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