JPH05116284A - インクジエツト記録ヘツドおよび該記録ヘツドを有するインクジエツト記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクジェット記録ヘッドを、バブルジェッ
ト方式を用いることなく高密度化が図れるようにする。 【構成】 インクジェット記録ヘッド１０は、インク１
が満たされるインク供給部１２が第１の主面１１₁ と第
２の主面１１₂ との間に形成された基体１１と、基体１
１の第１の主面１１₁ に穿設されたインク吐出ノズル１
３₁，１３₂と、インク吐出ノズル１３₁，１３₂と一対一
に対応して基体１１の第２の主面１１₂ に穿設された貫
通孔１５₁，１５₂に貫通されて設けられた、インク吐出
ノズル１３ ₁，１３₂から吐出されるインク１の吐出方向
（図１（Ａ）図示下方向）に往復移動可能な印字制御ピ
ストン１４₁，１４₂とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録ヘ
ッドおよび該記録ヘッドを有するインクジェット記録装
置に関し、特に、インク飛翔滴を被印字面に吐出させて
印字を行うインクジェット記録ヘッドおよび該記録ヘッ
ドを有するインクジェット記録装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のインクジェット記録ヘッ
ドとしては、ピエゾジェット方式のインクジェット記録
ヘッドがよく知られている。ピエゾジェット方式のイン
クジェット記録ヘッドは、たとえば、図１３に示すよう
に、ガラスからなるノズル101と、ノズル101 の吐出口1
02 近傍の外周にフィラ103 を介して設けられたピエゾ
素子104 とを含み、ピエゾ素子104 でノズル101 を径方
向に圧縮させることにより、吐出口102 からインク飛翔
滴を吐出させるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のピエゾジェット方式のインクジェット記録ヘッ
ドでは、微小縮小力発生源であるピエゾ素子104 をノズ
ル101 の外周に配置する必要があるため、高密度化が困
難であるという問題がある。

【０００４】高密度化が可能なインクジェット記録ヘッ
ドとして、バブルジェット方式のインクジェット記録ヘ
ッド（たとえば、特開昭６４−２０１５１号公報など）
がある。バブルジェット方式のインクジェット記録ヘッ
ドは、たとえば、図１４に示すように、ノズル111 と、
ノズル111 の内部に設けられた電気熱変換体113 とを含
み、電気熱変換体113 で熱エネルギーを発生させて膜沸
騰を生じさせることによりノズル111 内に気泡を形成
し、該気泡の成長によって吐出口112 からインク飛翔滴
を吐出させるものである本発明の目的は、バブルジェッ
ト方式を用いることなく高密度化が図れるインクジェッ
ト記録ヘッドおよび該ヘッドを有するインクジェット記
録装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
記録ヘッドは、インクが満たされるインク供給部が第１
の主面と第２の主面との間に形成された基体と、該基体
の前記第１の主面に穿設されたインク吐出ノズルと、該
インク吐出ノズルから吐出されるインクの吐出方向に往
復移動可能な印字制御ピストンとを具備し、該印字制御
ピストンの先端が前記インクの吐出方向と逆方向に移動
するときに、前記インク供給部に満たされたインクが前
記印字制御ピストンと前記インク吐出ノズルとの間に生
じる空間に供給され、前記印字制御ピストンの前記先端
が前記インクの吐出方向に移動するときに、前記空間に
供給された前記インクが前記インク吐出ノズルより吐出
され、前記印字制御ピストンの前記先端が前記インク吐
出ノズルを塞ぐ位置で、該印字制御ピストンの移動が停
止される。

【０００６】ここで、前記基体の前記第１の主面上に形
成された、前記印字制御ピストンの側面に添う壁面を含
んでいてもよいし、また、前記インク供給部が、前記基
体の前記第１の主面の内壁面で形成された複数のインク
供給路を有し、前記印字制御ピストンが、前記各インク
供給路と接する面以外の面が前記内壁面で囲まれて該各
インク供給路の末端に設けられていてもよいし、前記印
字制御ピストンが、前記インク吐出ノズルの開口径より
細い先端部を有していてもよい。

【０００７】また、前記インク供給部内に形成された前
記印字制御ピストンの動源部を含んでいてもよい。

【０００８】ここで、前記動源部が、変位手段を有する
カンチレバー素子からなっていてもよいし、前記動源部
が、ピエゾ素子からなっていてもよい。

【０００９】本発明のインクジェット記録装置は、イン
クジェット記録ヘッドを具備し、該インクジェット記録
ヘッドからインク飛翔滴を被印字面に吐出させて印字を
行うインクジェット記録装置において、前記インクジェ
ット記録ヘッドが、本発明のインクジェット記録ヘッド
であることを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明のインクジェット記録ヘッドは、印字制
御ピストンの先端がインクの吐出方向と逆方向に移動す
るときに、インク供給部に満たされたインクが印字制御
ピストンとインク吐出ノズルとの間に生じる空間に供給
され、また、印字制御ピストンの先端がインクの吐出方
向に移動するときに、空間に供給されたインクがインク
吐出ノズルより吐出されることにより、印字制御ピスト
ンをインクの吐出方向に往復移動させるだけで印字を行
うことができる。なお、印字制御ピストンは、半導体リ
ソグラフィ技術を利用したマイクロメカトロニクス技術
（藤田，「マイクロメカトロニクスの現状と将来」，Ｋ
ＡＳＴ Ｒｅｐｏｒｔ，Ｖｏｌ．２，Ｎｏ．４，１９９
１）を用いることにより、微小に作成することができ
る。

【００１１】また、本発明のインクジェット記録装置
は、本発明のインクジェット記録ヘッドからインク飛翔
滴を被印字面に吐出させて印字を行うことにより、高密
度な印字が可能となる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１３】図１（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、本発明の
インクジェット記録ヘッドの第１の実施例を示す要部構
成図である。

【００１４】インクジェット記録ヘッド１０は、インク
１が満たされるインク供給部１２が第１の主面１１₁ と
第２の主面１１₂ との間に形成された基体１１と、基体
１１の第１の主面１１₁ に穿設されたインク吐出ノズル
１３₁，１３₂と、インク吐出ノズル１３₁，１３₂と一対
一に対応して基体１１の第２の主面１１₂に穿設された
貫通孔１５₁，１５₂に貫通されて設けられた、インク吐
出ノズル１３₁，１３₂から吐出されるインク１の吐出方
向（図１（Ａ）図示下方向）に往復移動可能な印字制御
ピストン１４₁，１４₂とを具備する。

【００１５】次に、インクジェット記録ヘッド１０の動
作について、図２（Ａ），（Ｂ）をそれぞれ参照して説
明する。

【００１６】図２（Ａ）に示すように、図示左側の印字
制御ピストン１４₁ の先端がインク１の吐出方向と逆方
向（図示上方向）に移動すると、インク供給部１２に満
たされたインク１が印字制御ピストン１４₁ とインク吐
出ノズル１３₁ との間に生じる空間１６（図示点線で囲
む空間）に供給される。続いて、同図（Ｂ）に示すよう
に、図示左側の印字制御ピストン１４₁ の先端がインク
１の吐出方向に移動すると、空間１６に供給されたイン
ク１がインク吐出ノズル１３₁ より吐出されてインク飛
翔滴２となり被印字面３に到達する。その結果、被印字
面３に必要な情報が印字される。

【００１７】以上のようにして１回目の印字が終了する
と、図示左側の印字制御ピストン１４₁ の先端がインク
吐出ノズル１３₁ を塞ぐ位置（同図（Ｂ）に示す状態）
で、印字制御ピストン１４₁ の移動が停止される。続い
て、２回目以降の印字が同様にして行われる。

【００１８】なお、図３（Ａ）に示すように、インク供
給部１２に供給されているインク１に図示矢印方向に圧
力をかけることにより、インク１を空間１６へより円滑
に供給することができるととともに、同図（Ｂ）に示す
ように、インク１にかけられている圧力と印字制御ピス
トン１４₁ がインク１を押す力の双方の作用でインク１
の吐出をより円滑に行わせることができる。

【００１９】また、印字制御ピストン１４₁ の動源部
は、図４に示すように、基体１１の第２の主面１１₂ 上
に形成した、変位手段を有するカンチレバー素子１７₁
を用いて構成している。なお、該動源部は、ピエゾ素子
を用いて構成してもよく、また、該動源部を形成する位
置は、動作が印字制御ピストン１４₁ に伝わるならば、
自由に選ぶことができる。印字制御ピストン１４₂ につ
いても同様である。

【００２０】さらに、印字の際に生じる各貫通孔１
５₁，１５₂からのインクもれを防止するために、各印字
制御ピストン１４₁，１４₂の動作範囲（数１０μｍの動
作範囲）をカバーできる軟質の有機材料を各貫通孔１５
₁，１５₂の内面に塗布しておくとよい。

【００２１】インクジェット記録ヘッド１０は、以上の
ように構成されているため、以下に示す効果がある。

【００２２】（１）前述したマイクロメカトロニクス技
術を用いることにより、インクジェット記録ヘッド１０
の各構成要素を微小に作成することができるため、容易
に高密度化を図ることができる。

【００２３】（２）印字速度は各印字制御ピストン１４
₁，１４₂の往復スピードにより決定されるため、印字制
御ピストン１４₁，１４₂の往復スピードを上げることで
極めて高速な印字が可能である。

【００２４】（３）インク１の吐出にあたり、各印字制
御ピストン１４₁，１４₂がインク１を押し出すように直
線的に作用するため、インク１内での力の向きの変化が
なくかつ伝達距離も極めて短いので、インク１への力の
作用を一定に保持することが容易であり、インク１の吐
出量の変動を極めて低水準に抑えることができる。

【００２５】（４）各印字制御ピストン１４₁，１４
₂は、１回目の印字が終了したのち２回目の印字が開始
されるまで図１（Ｂ）に示す状態で静止するため、印字
静止状態においてインク供給部１２と各インク吐出ノズ
ル１３₁，１３₂との間を閉じた状態とすることができ
る。その結果、従来のピエゾジェット方式やバブルジェ
ット方式のインクジェット記録ヘッドようにインク吐出
ノズルでのインクの表面張力による印字静止状態がな
い。したがって、図３に示したようにインク１に圧力を
加える場合に該圧力を大きくすることができるため、イ
ンク１の吐出に該圧力を積極的に利用することができる
とともに、非印字時の各インク吐出ノズル１３₁，１３₂
からのインク漏れを防止することができる。

【００２６】図５（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、本発明の
インクジェット記録ヘッドの第２の実施例を示す要部構
成図である。なお、同図においては図面の簡単のため、
インク１を省略している。

【００２７】インクジェット記録ヘッド２０が図１に示
したインクジェット記録ヘッド１０と異なる点は、基体
１１の第１の主面１１₁ 上に形成された、各印字制御ピ
ストン１４₁，１４₂の側面に添う各壁面２１₁₁〜２
１₁₄，２１₂₁〜２１₂₄を含むことである。

【００２８】したがって、インクジェット記録ヘッド２
０では、インク１が印字制御ピストン１４₁ により押さ
れて吐出される際に、印字制御ピストン１４₁ の側面か
ら周囲に向かって逃げるインク１を各壁面２１₁₁〜２１
₁₄で止めることができるため、インク吐出ノズル１３₁
から吐出されるインク１の量を増やすことができる。そ
の結果、印字制御ピストン１４₁ の動作に対して感度の
よい印字を行うことができる。印字制御ピストン１４₂
についても同様である。

【００２９】図６（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、本発明の
インクジェット記録ヘッドの第３の実施例を示す要部構
成図である。

【００３０】インクジェット記録ヘッド３０が図１に示
したインクジェット記録ヘッド１０と異なる点は、基体
１１の第１の主面１１₁ の内壁面３１で形成された複数
のインク供給路３２₁〜３２₅をインク供給部１２が有
し、印字制御ピストン１４₁ が、インク供給路３２₁ と
接する面以外の面が内壁面３１で囲まれてインク供給路
３２₁ の末端に設けられている（他の印字制御ピストン
１４₂〜１４₅も同様）ことである。なお、図６（Ｂ）で
は図面の簡単のため、印字制御ピストン１４₂〜１４₅は
省略している。

【００３１】したがって、インクジェット記録ヘッド３
０では、インク１が印字制御ピストン１４₁ により押さ
れて吐出される際に、印字制御ピストン１４₁ の側面か
ら周囲に向かって逃げるインク１を基体１１の第１の主
面１１₁ の内壁面３１で止めることができるため、イン
ク吐出ノズル１３₁ から吐出されるインク１の量を増や
すことができる。その結果、印字制御ピストン１４₁ の
動作に対して感度のよい印字を行うことができる。他の
印字制御ピストン１４₂〜１４₅についても同様である。

【００３２】図７は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの第４の実施例を示す要部側断面図である。

【００３３】インクジェット記録ヘッド４０が図１に示
したインクジェット記録ヘッド１０と異なる点は、印字
制御ピストン１４₁ がインク吐出ノズル１３₁ の開口径
より細い先端部４１₁ を有していることである。

【００３４】したがって、インクジェット記録ヘッド４
０では、同図に示すように、印字制御ピストン１４₁ の
先端部４１₁ がインク吐出ノズル１３₁ に挿入した状態
で印字が停止されるため、インク吐出後にインク１がイ
ンク吐出ノズル１３₁ 内に残ることがなく、インク１の
硬化によるインク吐出ノズル１３₁ の詰まりを防止する
ことができる。

【００３５】図８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ、
本発明のインクジェット記録ヘッドの第５の実施例を示
す要部側断面図である。

【００３６】インクジェット記録ヘッド５０が図１に示
したインクジェット記録ヘッド１０と異なる点は、印字
制御ピストン１４₁ の動源部として、インク供給部１２
内に形成された、変位手段を有するカンチレバー素子５
１₁ を含むことである。なお、印字制御ピストン１４₁
は、カンチレバー素子５１₁ の先端部に湾曲可能に取り
付けられている。また、カンチレバー素子５１₁ は、前
述したマイクロメカトロニクス技術を用いて基体１１の
第１の主面１１₁ 上に形成されている。

【００３７】インクジェット記録ヘッド５０では、カン
チレバー素子５１₁ の変位手段が電気的に制御されて印
字制御ピストン１４₁ の先端がインク１の吐出方向と逆
方向（図示上方向）に移動すると、インク供給部１２に
満たされたインク１が、同図（Ｂ）に示すように、印字
制御ピストン１４₁ とインク吐出ノズル１３₁ との間に
生じる空間に供給される。続いて、カンチレバー素子５
１₁ の変位手段が電気的に制御されて印字制御ピストン
１４₁ の先端がインク１の吐出方向（図示下方向）に移
動すると、前記空間に供給されたインク１が、同図
（Ｃ）に示すように、インク吐出ノズル１３₁ より吐出
されてインク飛翔滴２となり被印字面３に到達する。そ
の結果、被印字面３に、必要な情報が印字される。

【００３８】以上のようにして、１回目の印字が終了す
ると、印字制御ピストン１４₁ の先端がインク吐出ノズ
ル１３₁ を塞ぐ位置（同図（Ｃ）に示す状態）で、印字
制御ピストン１４₁ の移動が停止される。続いて、２回
目以降の印字が同様にして行われる。

【００３９】なお、インク供給部１２に供給されている
インク１に圧力をかけることにより、インク１を前記空
間へより円滑に供給することができるととともに（図３
（Ａ）参照）、インク１にかけられている圧力と印字制
御ピストン１４₁ がインク１を押す力の双方の作用でイ
ンク１の吐出をより円滑に行わせることができる（図３
（Ｂ）参照）。

【００４０】インクジェット記録ヘッド５０では、イン
ク供給部１２内に印字制御ピストン１４₁ の動源部を有
しているため、図１に示したインクジェット記録ヘッド
１０のようにインク供給部１２と印字制御ピストン１４
₁ との間の隙間からのインクもれが発生することはな
い。また、動源部の封止もインク供給部１２と同時に行
われるので、インクジェット記録ヘッド５０の構成の簡
素化も図れる。

【００４１】なお、本実施例においては、印字制御ピス
トン１４₁ をカンチレバー素子５１ ₁ の先端部に湾曲可
能に取り付けたが、カンチレバー素子５１₁ の先端部を
湾曲可能に形成することにより、カンチレバー素子５１
₁ の先端部を印字制御ピストンとして機能させるように
してもよい。

【００４２】図９（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ、
本発明のインクジェット記録ヘッドの第６の実施例を示
す要部側断面図である。

【００４３】インクジェット記録ヘッド６０が図１に示
したインクジェット記録ヘッド１０と異なる点は、印字
制御ピストン１４₁ の動源部として、インク供給部１２
内に形成されたピエゾ素子６１₁ を含んでいることであ
る。なお、印字制御ピストン１４₁ は、ピエゾ素子６１
₁の先端部に取り付けられている。また、ピエゾ素子６
１₁ は、インク吐出ノズル１３₁ の位置に設けられた基
体１１の第２の主面１１₂ の凹部６２₁ 内に形成されて
いる。

【００４４】インクジェット記録ヘッド６０では、ピエ
ゾ素子６１₁ が収縮されて印字制御ピストン１４₁ の先
端がインク１の吐出方向と逆方向（図示上方向）に移動
すると、インク供給部１２に満たされたインク１が、同
図（Ｂ）に示すように、印字制御ピストン１４₁ とイン
ク吐出ノズル１３₁ との間に生じる空間に供給される。
続いて、ピエゾ素子６１₁ が膨張されて印字制御ピスト
ン１４₁ の先端がインク１の吐出方向（図示下方向）に
移動すると、前記空間に供給されたインク１が、同図
（Ｃ）に示すように、インク吐出ノズル１３₁ より吐出
されてインク飛翔滴２となり被印字面３に到達する。そ
の結果、被印字面３に、必要な情報が印字される。

【００４５】以上のようにして、１回目の印字が終了す
ると、印字制御ピストン１４₁ の先端がインク吐出ノズ
ル１３₁ を塞ぐ位置（同図（Ｃ）に示す状態）で、印字
制御ピストン１４₁ の移動が停止される。続いて、２回
目以降の印字が同様にして行われる。

【００４６】なお、インク供給部１２に供給されている
インク１に圧力をかけることにより、インク１を前記空
間へより円滑に供給することができるととともに（図３
（Ａ）参照）、インク１にかけられている圧力と印字制
御ピストン１４₁ がインク１を押す力の双方の作用でイ
ンク１の吐出をより円滑に行わせることができる（図３
（Ｂ）参照）。

【００４７】インクジェット記録ヘッド６０では、イン
ク供給部１２内に印字制御ピストン１４₁ の動源部を有
しているため、図１に示したインクジェット記録ヘッド
１０のようにインク供給部１２と印字制御ピストン１４
₁ との間の隙間からのインクもれが発生することはな
い。また、動源部の封止もインク供給部１２と同時に行
われるので、インクジェット記録ヘッド６０の構成の簡
素化も図れる。

【００４８】なお、本実施例においては、印字制御ピス
トン１４₁ をピエゾ素子６１₁ の先端部に取り付けた
が、ピエゾ素子６１₁の先端部を印字制御ピストンとし
て機能させるようにしてもよい。

【００４９】次に、本発明のインクジェット記録ヘッド
の一試作例について、図１０（Ａ）〜（Ｃ）および図１
１（Ａ），（Ｂ）を参照して説明する。

【００５０】基体１１の第１の主面１１₁ として用いる
シリコン基板７１の表面と裏面とに窒化シリコン膜（以
下、「Ｓｉ₃Ｎ₄膜」と称する。）７２を堆積したのち、
Ｓｉ ₃Ｎ₄膜７２をマスクとしたＲＩＥエッチング（リア
クティブイオンエッチング）およびＫＯＨによるウェッ
トエッチングにより、同図（Ａ）に示すように、シリコ
ン基板７１の裏面のインク吐出ノズル１３₁ を形成する
部分のシリコンを除去した。

【００５１】続いて、同図（Ｂ）に示すように、シリコ
ン基板７１の表面の堆積されたＳｉ ₃Ｎ₄膜７２上に、カ
ンチレバー素子５１₁ （図８参照）の下電極となるＡｕ
／Ｃｒ電極７３を真空蒸着およびパターニングにより形
成したのち、Ａｕ／Ｃｒ電極７３上に、ＲＦマグネトロ
ンスパッターおよびパターニングにより第１のＺｎＯ圧
電体７４を成膜した。その後、同様にして、カンチレバ
ー素子５１₁ の中電極となるＡｕ電極７５，第２のＺｎ
Ｏ圧電体７６およびカンチレバー素子５１₁ の上電極と
なるＡｕＺｎ電極７７を順次形成した。その後、同図
（Ｃ）に示すように、Ａｕ／Ｃｒ電極７３，Ａｕ電極７
５およびＡｕＺｎ電極７７と駆動回路（不図示）とをそ
れぞれ電気的に接続するため、第１のＺｎＯ圧電体７４
と第２のＺｎＯ圧電体７６とにスルーホール（不図示）
をそれぞれ形成したのち各アルミ電極７８₁〜７８₃を形
成して、シリコン基板７１の表面上にカンチレバー素子
５１ ₁ を作成した。このようにして作成したカンチレバ
ー素子５１₁ は、サイズが幅１０μｍ，長さ１０５０μ
ｍで、片方向最大変位量が５０μｍのものであり、５０
回／ｓｅｃの動作速度で動作することを確認した。

【００５２】続いて、シリコン基板７１の裏面からのウ
ェットエッチングおよびドライエッチングにより、シリ
コン基板７１の裏面のインク吐出ノズル１３₁ を形成す
る部分のシリコンおよびＳｉ₃Ｎ₄膜７２をそれぞれ除去
して、同図（Ｃ）に示すように、インク吐出ノズル１３
₁ が形成される凹部７９を形成した。

【００５３】続いて、図１１（Ａ）に示すように、シリ
コン基板７１の凹部７９に、インク吐出ノズルプレート
８１を取り付けることにより、インク吐出ノズル１３₁
を形成した。ここで、インク吐出ノズルプレート８１
は、厚さ１００μｍのシリコンプレートのインク吐出ノ
ズル孔８２を形成する部分がエッチングで厚さ２０μｍ
とされ、この部分に２０μｍφのインク吐出ノズル孔８
２が形成されたものである。また、基体１１の第２の主
面１１₂ となるインク供給部構成部材８３は、シリコン
基板の周囲以外の部分が深くエッチングされて作成され
たものであり、インク供給部構成部材８３の一部には、
同図（Ｂ）に示すように、インク注入窓８４が形成され
ている。なお、インク吐出ノズルプレート８１およびイ
ンク供給部構成部材８３は、ロー材を用いた圧着により
シリコン基板７１に接着されている。また、Ａｕ／Ｃｒ
電極７３，Ａｕ電極７５およびＡｕＺｎ電極７７と駆動
回路との各電気的接続は、シリコン基板７１のインク供
給部構成部材８３と反対側に形成された電極７８を介し
て行われている。さらに、インク吐出ノズル１３₁ とカ
ンチレバー素子５１₁ の先端部との間の距離は約３０μ
ｍである。

【００５４】以上のようにして試作したインケジェット
記録ヘッドを用いて、以下に示す印字実験を行った。

【００５５】インク吐出ノズルプレート８１が下になる
ようにインクジェット記録ヘッドを固定し、カンチレバ
ー素子５１₁ の先端部がインク吐出ノズル１３₁ を塞ぐ
ようにＡｕ／Ｃｒ電極７３，Ａｕ電極７５およびＡｕＺ
ｎ電極７７に電圧をそれぞれかけた状態で、インク注入
窓８４からインク１を数滴注入した。続いて、インク吐
出ノズルプレート８１と接触させながら印字紙をスクロ
ールし、Ａｕ／Ｃｒ電極７３，Ａｕ電極７５およびＡｕ
Ｚｎ電極７７にかける各電圧を１０回／ｓｅｃでパルス
的に制御することにより、カンチレバー素子５１₁ をパ
ルスに呼応し往復動作させながら、印字を数秒間行っ
た。

【００５６】印字後の印字紙に、ほぼ３０μｍ径の円状
に整った印字ドットがスクロール方向に添って直線的に
並んでいることが確認できた。

【００５７】図１２は、本発明のインクジェット記録装
置の一実施例を示す概略構成図である。

【００５８】インクジェット記録装置９０は、図１１に
示したインクジェット記録ヘッドと同じ構成のインクジ
ェット記録ヘッド９１が搭載されたキャリッジ９２と、
印字紙９４を搬送するためのローラ９３とを具備し、イ
ンクジェット記録ヘッド９１からインク飛翔滴を印字紙
９４（被印字面）に吐出させて印字を行うものである。

【００５９】インクジェット記録装置９０は、本発明に
よるインクジェット記録ヘッド９１を有するため、高密
度な印字ドットによる高品位な印字が可能となるととも
に、高速で安定的な印字が可能となる以上、本発明のイ
ンクジェット記録ヘッドおよび本発明のインクジェット
記録装置の代表的な実施例について説明したが、この他
にも様々な態様にて実施可能であり、また、説明した複
数の実施例を複合した実施態様でも実施可能なことはい
うまでもない。

【００６０】

【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、次に記載する効果を奏する。

【００６１】本発明のインクジェット記録ヘッドは、 （１）印字制御ピストンをインクの吐出方向に往復移動
させるだけで印字を行うことができ、前述したマイクロ
メカトロニクス技術を用いて印字制御ピストンを微小に
作成することができるため、高密度化が容易に図れる。 （２）印字制御ピストンを用いた機械的印字方式である
ため、印字制御ピストンの往復移動の速度を大きくする
ことにより、極めて高速な印字が可能となる。 （３）インクを吐出する際に印字制御ピストンがインク
に直線的に作用してインクを押し出すため、インク流体
内での力の向きの変化がなくかつ伝達距離も極めて短い
ので、インクへの力の作用を一定に保持することが容易
であり、インク吐出量の変動を極めて低水準に抑えるこ
とができる。 （４）印字制御ピストンの先端がインク吐出ノズルを塞
ぐ位置で、印字制御ピストンの移動が停止されるため、
非印字時のインク吐出ノズルからのインク漏れを防止す
ることができる。 （５）印字制御ピストンの先端部をインク吐出ノズルの
開口径より細くすることにより、非印字時に生じるイン
ク硬化によるインク吐出ノズルの詰まりを防止すること
ができる。

【００６２】また、本発明のインクジェット記録装置
は、 （１）高密度な印字ドットにより高品位印字が可能とな
る。 （２）高速で、より安定な印字が可能となる。

【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第１の実
施例を示す要部構成図であり、（Ａ）は側断面図、
（Ｂ）は基体の第１の主面側から見た図である。

【図２】図１に示したインクジェット記録ヘッドの動作
を説明するための図であり、（Ａ）は１回の動作の前半
部を説明するための図、（Ｂ）は１回の動作の後半部を
説明するための図である。

【図３】図１に示したインクジェット記録ヘッドにおい
て、インクに圧力をかけたときの効果を説明するための
図であり、（Ａ）はインクを空間へより円滑に供給する
ことができることを説明するための図、（Ｂ）はインク
の吐出をより円滑に行わせることができることを説明す
るための図である。

【図４】図１に示した各印字制御ピストンの動源部とし
て、変位手段を有するカンチレバー素子を用いたときの
要部断面図である。

【図５】本発明のインクジェット記録ヘッドの第２の実
施例を示す要部構成図であり、（Ａ）は側断面図、
（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図６】本発明のインクジェット記録ヘッドの第３の実
施例を示す要部構成図であり、（Ａ）は側断面図、
（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図７】本発明のインクジェット記録ヘッドの第４の実
施例を示す要部側断面図である。

【図８】本発明のインクジェット記録ヘッドの第５の実
施例を示す要部側断面図であり、（Ａ）は印字開始前の
状態を示す図、（Ｂ）は印字途中の状態を示す図、
（Ｃ）は印字終了時の状態を示す図である。

【図９】本発明のインクジェット記録ヘッドの第６の実
施例を示す要部側断面図であり、（Ａ）は印字開始前の
状態を示す図、（Ｂ）は印字途中の状態を示す図、
（Ｃ）は印字終了時の状態を示す図である。

【図１０】本発明のインクジェット記録ヘッドの一試作
例を説明するための説明図であり、（Ａ）はシリコン基
板の除去を示す図、（Ｂ）はカンチレバー素子の形成を
示す図、（Ｃ）はインク吐出ノズルが形成される凹部の
作成を示す図である。

【図１１】本発明のインクジェット記録ヘッドの一試作
例を説明するための説明図であり、（Ａ）は（Ｂ）のＡ
−Ａ線に沿って見た図、（Ｂ）は概略構成図である。

【図１２】本発明のインクジェット記録装置の一実施例
を示す概略構成図である。

【図１３】ピエゾジェット方式のインクジェット記録ヘ
ッドの一従来例を示す要部断面図である。

【図１４】バブルジェット方式のインクジェット記録ヘ
ッドの一従来例を示す要部構成図である。

【符号の説明】

１ インク ２ インク飛翔滴 ３ 被印字面 １０，２０，３０，４０，５０，９１ インクジェッ
ト記録ヘッド １１ 基体 １１₁ 第１の主面 １１₂ 第２の主面 １２ インク供給部 １３₁，１３₂ インク吐出ノズル １４₁，１４₂ 印字制御ピストン １５₁，１５₂ 貫通孔 １６ 空間 １７₁，５１₁ カンチレバー素子 ２１₁₁〜２１₁₄，２１₂₁〜２１₂₄ 壁面 ３１ 内壁面 ３２₁〜３２₅ インク供給路 ４１₁ 先端部 ６１₁ ピエゾ素子 ６２₁，７９ 凹部 ７１ シリコン基板 ７２ Ｓｉ₃Ｎ₄膜 ７３ Ａｕ／Ｃｕ電極 ７４ 第１のＺｎＯ圧電体 ７５ Ａｕ電極 ７６ 第２のＺｎＯ圧電体 ７７ ＡｕＺｎ電極 ７８ 電極 ７８₁，７８₃ アルミ電極 ８１ インク吐出ノズルプレート ８２ インク吐出ノズル孔 ８３ インク供給部構成部材 ８４ インク注入窓 ９０ インクジェット記録装置 ９２ キャリッジ ９３ ローラ ９４ 印字紙

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクが満たされるインク供給部が第１
   の主面と第２の主面との間に形成された基体と、 該基体の前記第１の主面に穿設されたインク吐出ノズル
   と、 該インク吐出ノズルから吐出されるインクの吐出方向に
   往復移動可能な印字制御ピストンとを具備し、 該印字制御ピストンの先端が前記インクの吐出方向と逆
   方向に移動するときに、前記インク供給部に満たされた
   インクが前記印字制御ピストンと前記インク吐出ノズル
   との間に生じる空間に供給され、 前記印字制御ピストンの前記先端が前記インクの吐出方
   向に移動するときに、前記空間に供給された前記インク
   が前記インク吐出ノズルより吐出され、 前記印字制御ピストンの前記先端が前記インク吐出ノズ
   ルを塞ぐ位置で、該印字制御ピストンの移動が停止され
   るインクジェット記録ヘッド。
2. 【請求項２】 前記基体の前記第１の主面上に形成され
   た、前記印字制御ピストンの側面に添う壁面を含む請求
   項１記載のインクジェット記録ヘッド。
3. 【請求項３】 前記インク供給部が、前記基体の前記第
   １の主面の内壁面で形成された複数のインク供給路を有
   し、 前記印字制御ピストンが、前記各インク供給路と接する
   面以外の面が前記内壁面で囲まれて該各インク供給路の
   末端に設けられている請求項１記載のインクジェット記
   録ヘッド。
4. 【請求項４】 前記印字制御ピストンが、前記インク吐
   出ノズルの開口径より細い先端部を有する請求項１乃至
   請求項３いずれか１項記載のインクジェット記録ヘッ
   ド。
5. 【請求項５】 前記インク供給部内に形成された前記印
   字制御ピストンの動源部を含む請求項１記載のインクジ
   ェット記録ヘッド。
6. 【請求項６】 前記動源部が、変位手段を有するカンチ
   レバー素子からなる請求項５記載のインクジェット記録
   ヘッド。
7. 【請求項７】 前記動源部が、ピエゾ素子からなる請求
   項５記載のインクジェット記録ヘッド。
8. 【請求項８】 インクジェット記録ヘッドを具備し、 該インクジェット記録ヘッドからインク飛翔滴を被印字
   面に吐出させて印字を行うインクジェット記録装置にお
   いて、 前記インクジェット記録ヘッドが、請求項１乃至請求項
   ７いずれか１項記載のインクジェット記録ヘッドである
   ことを特徴とするインクジェット記録装置。