JPH0516344A - インクジエツト記録ヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】インクジェット記録ヘッド組立時に各製造工程
における品質の劣化および歩留まりの低下を抑え、印字
品質が高く寿命の長いヘッドを得る。 【構成】ノズル４・供給口６等の流路、共通インク室
７、供給管８が一体に形成され、ガス抜き孔１０を設け
た第１の基板１と、透明な薄板部材である第２の基板２
と、圧電素子３とにより構成され、第１の基板１の凸状
接合部１ａと第２の基板２との接合により基板間に形成
される非流路部空間を大気開放したことを特徴とする。 【効果】このような構成により、各製造工程における加
熱時に第２の基板２の剥がれ、変形、残留応力の発生を
防止し、圧電素子３の接着不良を低減でき、歩留まりの
向上がはかれる。さらにヘッドの特性が良好且つ安定に
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は主にインクジェット記録
装置に関し、詳しくはインクジェット記録装置のヘッド
の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の技術として、特開昭５５−
８２６６４に開示されるように、２枚の基板の一方に、
ノズル、圧力室、共通インク室を有する溝部よりなるイ
ンク流路と共通インク室を設け、凸状部分を平滑なもう
一方の基板と相互に接合することにより、インクジェッ
ト記録ヘッドを構成するものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来技
術では、一方の基板に多数の流路を設けた場合、接合さ
れた２枚の基板の中間の非流路部に大気開放されていな
い密閉空間が形成される。 密閉空間中のガスは、基板
の乾燥工程等の加熱時に膨張して、基板の永久変形、剥
がれ等接合不良の原因となり、さらに基板の永久変形は
圧電素子接着部の平坦度を劣化させ、高度な平坦度が要
求される圧電素子接着工程において歩留まりの低下、さ
らにはインク吐出特性の劣化を引き起こす原因となって
いた。また、基板加熱時の密閉空間中のガス膨張と基板
変形により、２枚の基板および基板接合部には残留応力
が発生する。この残留応力は、基板の耐久性を著しく劣
化させるといった課題をも有していた。

【０００４】本発明はこのような欠点を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、インク
ジェット記録ヘッドにおいて接合された２枚の基板間に
形成される非流路部の空間を大気開放することにより、
製造歩留まりが高く、インク吐出特性が良好で印字が高
品位な、寿命の長いインクジェット記録ヘッドを得るこ
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、ノズルと、圧力室と、供給口とを有する
溝部よりなるインク流路と、共通インク室とが設けられ
た第１の基板と、該第１の基板のインク流路側表面に接
合された第２の基板を有し、該第２の基板と前記第１の
基板の中間に形成される非流路部の空間にガス抜き孔を
設けたことを特徴とする。

【０００６】

【作用】本発明の上記の構成によれば、流路が設けられ
た第１の基板と流路側表面に接合された第２の基板によ
り形成される非流路部の空間を大気開放することによ
り、乾燥工程等の加熱時においても、ガスが膨張して基
板の剥がれ、変形、残留応力を発生させることがない。
従って、基板の平坦度を損なわず圧電素子の接着を安定
して行うことができ、ヘッド製造の歩留まりおよびヘッ
ド寿命が向上する。さらに、インク吐出特性をも良好且
つ安定にせしめ、高品位な印字を得ることができる。

【０００７】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。いずれの図面も同一符号は同一の構成要素を示
す。

【０００８】図１は本発明の実施例におけるインクジェ
ット記録ヘッドの一部品である第１の基板１の平面構成
図である。本発明の実施例では、同一特性のインク流路
が第１の基板１上に９本形成されており、印字のために
インクを吐出するノズル４、インク中に混入した気泡の
排出に使用されるダミーノズル４ａ、インク吐出圧力を
発生する圧力室５、流路へのインク流入を制限する供給
口６を有するインク流路と共通インク室７およびインク
供給管８が形成されている。第１の基板１は、ポリカー
ボネートやポリサルフォン等の樹脂よりなる。さらに、
第１の基板１の流路側表面には、図１に流路の輪郭等を
形成する凸状な接合部１ａが設けられており、この突き
出し量は５〜１０μｍ程度である。 また、各流路間に
おいて接合部１ａで囲まれた部分には、第１の基板１に
ついて貫通孔であるところのガス抜き孔１０が設けられ
ている。

【０００９】図２は本発明の実施例の断面構成分解図で
あり、本発明のインクジェット記録ヘッドの組立の様子
を説明している。９はフィルタであり、まずこれを第１
の基板１の供給管８と共通インク室７の間に設けられた
インク通路の段付き部に融着代を有して超音波融着す
る。次に、透明で平滑な薄板部材であるところの第２の
基板２を第１の基板１に接合部１ａを介して接合する。
第２の基板２の材質についても第１の基板１と同様に樹
脂であり、さらに第１の基板１に対して非接合面側には
酸化インジウム等からなる透明で導電性を有するＩＴＯ
膜が蒸着されている。第２の基板２の接合によって、第
１の基板１と第２の基板２により、ノズル４、ダミーノ
ズル４ａおよび供給管８以外の部分からインクが漏れな
いように、インク流路・共通インク室７が密封される。
３は圧電素子であり、チタン酸バリウムやジルコン酸鉛
よりなり、焼結されて、表面には電極を付与され、高電
界で分極処理されており、厚み方向に電圧を印加するこ
とにより電荷を保持して長さ方向に収縮する性質を有す
る。圧電素子３は、インク流路の圧力室５直上部の第２
の基板２上に接着され、透明な電極であるところのＩＴ
Ｏ膜を通じて接着面側は−側電極に、非接着面側は＋側
電極に接続される。なお、これら電極については図示し
ない。

【００１０】図３は本発明の実施例の断面構成図であ
る。圧電素子３の電極間に電圧を印加することにより、
圧電素子３は長さ方向に収縮しようとするが、前述のよ
うに第２の基板２に拘束される構造になっているので、
曲げモーメントが作用して圧電素子３と第２の基板２は
圧力室５側に撓む。ノズル４はインク滴の吐出孔であ
る。 圧力室５は、圧電素子３および第２の基板２の撓
みによってインク流路内に圧力を生じせしめる。供給口
６は、インク流路へのインクの供給を制限しているオリ
フィスである。共通インク室７は、複数のインク流路に
供給口６で通じていて、インク流路へ供給するインクを
一時蓄えている。供給管８は、共通インク室７に連通し
てヘッド外部のインクタンク等よりヘッド内部へインク
を導入するための管である。これらインク流路と共通イ
ンク室７には常時インクが満たされた状態となってい
る。また、フィルター９はヘッド外部からの異物の侵入
を防止している。

【００１１】図４および図５はいずれも本発明の実施例
の断面構成図であり、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの駆動方法について説明している。これらの図により
本発明のインクジェット記録ヘッドの駆動方法について
概説する。まず、圧電素子３は電荷を保持して収縮して
おり、図４の様に第２の基板２に拘束され、撓んで圧力
室５のインクを排除している。この時、図中のインク滴
１００はまだ吐出していない。次に、圧電素子３の電荷
を回路を閉じるなどして放出すると、図５の様に圧電素
子３と第２の基板２は各々の弾性によって平面に復帰す
る。この時インクは供給口６より供給されて圧力室５は
インクで満たされる。圧力室５がインクで満たされた時
点で圧電素子３に電圧パルスを印加すると、圧電素子３
と第２の基板２は再び図４の様に撓み、圧力室５のイン
クを排除して圧力を発生させ、排除されたインクはノズ
ル４よりインク滴１００となって吐出される。インク滴
１００は通常ノズル４より液柱となって吐出し、吐出後
インクの表面張力により複数のインク滴となり、紙面等
の印刷媒体面に到達して浸透または付着し、画素として
の１つの点を印刷する。

【００１２】前述のように、圧電素子３は接着により第
２の基板２に拘束されている。圧電素子３に電圧を印加
したとき、圧電素子３の収縮を効率よく撓みに変換する
ために、接着剤は硬度、弾性係数が大きいものを選定
し、また圧電素子３と第２の基板２の間の接着層は可能
なかぎり薄くしなければならない。特に、接着層厚みは
インクスピード、インク重量等のインク吐出特性を大き
く左右するため、接着層厚みばらつきを低減させること
がヘッド製造上重要である。

【００１３】図６は本発明の実施例の平面構成図であ
る。第２の基板２は透明な薄板部材であるため、第２の
基板２を通して第１の基板１上に設けられた流路、フィ
ルタ９、接合部１ａ等を見ることが可能である。ここで
図中基板上下に設けられたダミーノズル４ａは、共通イ
ンク室７に流入した気泡をヘッド外部へ排出するための
特別な流路のノズルである。ダミーノズル４ａを設ける
ことにより、気泡によるインク吐出の不安定状態が発生
する確率を低減し、インクジェットヘッドの信頼性を向
上させることが可能となる。ダミーノズル４ａの流路
は、その特性が他のインク流路と流路抵抗のみが等しく
なるように設計されており、供給管８を通じて外部から
侵入した気泡を速やかに排出させるため、ヘッド外部か
らインクに圧力を加え強制的に気泡を排出させるといっ
た、気泡排出専用の動作時のみ特性が他の流路と一致す
る様になっている。

【００１４】さて、第１の基板１における第２の基板２
との接合面は、インク流路、共通インク室７等の輪郭を
持った凸状な接合部１ａ表面のみであり、２枚の基板接
合により形成される非流路部の空間をガス抜き孔１０に
より大気開放することが必要となる。ガス抜き孔１０
は、２枚の基板接合によって非流路部の空間に空気等が
密閉されて乾燥工程等の加熱時にガス圧が高まり、第２
の基板２が変形したり剥がれたりすることを防いでい
る。そのため、圧電素子３接着部における第２に基板２
の平坦度を１μｍ以下に確保することが可能であり、こ
れは従来の１／２〜１／３の値となっているため、基板
接合、圧電素子３接着工程において歩留まりが向上し、
圧電素子３と第２の基板２の接着層厚みのばらつきを低
減できるため、インク吐出特性の良好なインクジェット
記録ヘッドが得られる。また、基板に大きな応力が残留
している場合、インク接液試験や耐久試験等において基
板にインクと応力によるソルベントクラックが発生する
ことがあるが、本発明の実施例によれば大きな残留応力
を残すことがないため、インクジェット記録ヘッドの耐
久性を向上させることができる。なお、ガス抜き孔１０
の形状、位置および大きさについては、ヘッドの機能に
悪影響を与えない範囲で任意に選定することができる。
また、ガス抜き孔１０を第２の基板２側に設けても、同
様の効果が得られることはいうまでもない。

【００１５】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、流路
の設けられた第１の基板に薄板部材であるところの第２
の基板を、第２の基板における圧電素子接着部の平坦度
を確保しつつ接合することが可能であり、さらにこれら
基板の接合剥がれや圧電素子の接着不良、また残留応力
も発生しないため、インクジェット記録ヘッドのインク
吐出特性が良好且つ安定しており、印字品質が良く、製
造歩留まりが高くて寿命が長いインクジェット記録装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の第一の基板を示す平面構成
図。

【図２】本発明の一実施例を示す断面分解構成図。

【図３】本発明の一実施例を示す断面構成図。

【図４】本発明の一実施例の駆動動作を示すインク流路
断面図。

【図５】本発明の一実施例の駆動動作を示すインク流路
断面図。

【図６】本発明の一実施例を示す平面構成図

【符号の説明】

１ 第１の基板 １ａ 接合部 ２ 第２の基板 ３ 圧電素子 ４ ノズル ４ａ ダミーノズル ５ 圧力室 ６ 供給口 ７ 共通インク室 ８ 供給管 ９ フィルタ １０ ガス抜き孔 １００ インク滴

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 画素の単位となるインク滴を吐出させる
   ことにより、情報を記録するインクジェット記録装置に
   おいて、ノズルと、圧力室と、供給口とを有する溝部よ
   りなるインク流路と、共通インク室とが設けられた第１
   の基板と、該第１の基板のインク流路側表面に接合され
   た第２の基板を有し、前記第１の基板と前記第２の基板
   の中間に形成される非流路部の空間にガス抜き孔を設け
   たことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。