JPH05261910A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は少なくとも１つのインク噴射ノズル
を持つ第１の基板と、この第１の基板に対して固着され
た第２の基板とを具備し、第１の基板と第２の基板との
間にインク圧力室と、そこに連通したインク流路と、イ
ンク圧力室にインクを供給するインク供給路とを形成
し、インク噴射ノズルをインク流路に開口させるように
構成されるタイプのインクジェットヘッドに関し、イン
ク供給路への気泡、塵埃等の侵入を阻止し得るように構
成されたインクジェットヘッドを提供することを目的と
する。 【構成】 上述したタイプのインクジェットヘッドにお
いて、第１の基板（１０）および第２の基板（１２）の
いずれか一方にはインク供給路（１２ｄ）にインクを補
充するためのインク補充口（１２ｅ）が形成され、この
インク補充口の周囲にフィルタ手段（１４）が設けられ
る。フィルタ手段はインク補充口を取り巻く複数のブロ
ック片（１４ａ）から形成され、これらブロック片がイ
ンク噴射ノズルの径よりも小さな寸法を持つフィルタ通
路を形成するように配置される。

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プリンタ
に用いられるインクジェットヘッドに関し、一層詳しく
は、少なくとも１つのインク噴射ノズルを持つ第１の基
板と、この第１の基板に対して固着された第２の基板と
を具備し、該第１の基板と該第２の基板との間にインク
圧力室と、そこに連通したインク流路と、該インク圧力
室にインクを供給するインク供給路とを形成し、該イン
ク噴射ノズルを該インク流路に開口させるように構成さ
れるタイプのインクジェットヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】ドロップオンデマンド(drop-on-demand)
型マルチノズルインクジェットヘッドの一タイプとし
て、第１の基板に多数のインク噴射ノズルを所定のピッ
チで配列し、第１の基板に第２の基板を固着させて、そ
の間に該インクジェットヘッドの数に対応する複数のイ
ンク圧力室と、これらインク圧力室のそれぞれに連通し
たインク流路と、該インク圧力室にインクを供給するイ
ンク供給路とを形成し、各インク噴射ノズルをインク流
路のそれぞれに開口させるような構成を持つインクジェ
ットヘッドが知られている。この種のインクジェットヘ
ッドにおいては、第２の基板には各インク圧力室の領域
に対応して電気機械変換手段例えば圧電素子が設けら
れ、この圧電素子の動作により各インク圧力室内のイン
クに圧力波が発生させられ、これにより該当インク噴射
ノズルからインク小滴が噴射させられる。したがって、
圧電素子を印字データに基づいて選択的に動作させるこ
とにより、文字、記号等が記録用紙等の記録媒体上にイ
ンクドットにより記録されることになる。

【０００３】所定の印字品質を得るためには、多数のイ
ンク噴射ノズルを数ミクロンのオーダーの配列ピッチで
かつ高精度で配列されなければならならず、これに伴い
インク圧力室およびインク流路も高精度で加工すること
が要求されるが、上述したようなタイプのインクジェッ
トヘッドにあっては、インク圧力室およびインク流路を
第１の基板および第２の基板のいずれかにエッチング加
工により比較的容易にかつ高精度で加工し得るという利
点がある。なお、第１の基板および第２の基板はエッチ
ング加工に適したステンレス、ガラス等の材料から形成
される。また、第１の基板および第２の基板の固着につ
いては、熱融着によりあるいは接着剤の使用により比較
的容易に行うことができる。要するに、以上で述べたよ
うなタイプのインクジェットヘッドはその製造工程が比
較的容易でかつ製造コストも低く抑え得るという長所を
持つものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】インクジェットヘッ
ドの作動中、そのインク供給路にインクを逐次補充する
ことが必要であり、これはインクジェットヘッドを支持
するキャリッジ上に搭載されたインク補充タンクから行
われる。すなわち、第２の基板にはインク供給路にイン
クを補充するためのインク補充口が形成され、このイン
ク補充口を該インク補充タンクに接続させることによ
り、インク供給路へのインク補充が逐次行われる。この
場合、インクジェットヘッドの作動信頼性を高めるため
には、インク中に不可避的に含まれる気泡、塵埃等がイ
ンク供給路に侵入しないようにされなければならない。
というのは、気泡がインク圧力室からインク流路内に流
入した場合には、インク圧力室で発生された圧力波は該
気泡により緩衝させられて、インク噴射ノズルからのイ
ンク小滴の噴射が阻害されるからであり、またインク噴
射ノズルが塵埃等により閉塞された場合には当然正常な
印字作動が阻止されるからである。

【０００５】したがって、本発明の目的は、上述したよ
うなタイプのインクジェットヘッドであって、インク供
給路への気泡、塵埃等の侵入を阻止し得るように構成さ
れたインクジェットヘッドを提供することである。ま
た、本発明の別の目的は上述したようなタイプのインク
ジェットヘッドの長所、すなわちその製作容易性および
その低コスト性を損なうことなくインク供給路への気
泡、塵埃等の侵入を阻止し得るように構成されたインク
ジェットヘッドを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、少なく
とも１つのインク噴射ノズルを持つ第１の基板と、この
第１の基板に対して固着された第２の基板とを具備し、
第１の基板と第２の基板との間にはインク圧力室と、こ
のインク圧力室と連通したインク流路と、インク圧力室
にインクを供給するインク供給路とが形成され、インク
噴射ノズルがインク流路に開口させられるように配置さ
れ、更に、インク圧力室内のインクに圧力波を発生させ
るべく第２の基板に該インク圧力室の領域に対応して設
けられた電気機械変換手段を具備して成るインクジェッ
トヘッドにおいて、第１の基板および第２の基板のいず
れか一方にインク供給路にインクを補充するためのイン
ク補充口を形成し、このインク補充口の周囲にフィルタ
手段を設けることが特徴とされる。本発明において、好
ましくは、フィルタ手段はインク補充口を取り巻く複数
のブロック片から形成され、これらブロック片がインク
噴射ノズルの径よりも小さな寸法を持つフィルタ通路を
形成するように配置される。また、好ましくは、インク
圧力室、インク流路およびインク供給路が第１の基板あ
るいは第２の基板にエッチング加工により形成され、こ
のエッチング加工時にフィルタ通路も同時に形成され
る。

【０００７】

【作用】以上の構成から明らかなように、本発明によれ
ば、インク補充口の周囲にフィルタ手段が設けられるの
で、インク供給路への気泡、塵埃等の侵入が阻止され
る。また、インク圧力室、インク流路およびインク供給
路を第１の基板あるいは第２の基板にエッチング加工に
より形成する際にフィルタ通路も同時に形成した場合に
は、フィルタ手段のために特に付加的な部品は必要とさ
れない。

【０００８】

【実施例】次に、添付図面を参照して、本発明によるイ
ンクジェットヘッドの一実施例について説明する。図１
を参照すると、本発明によるインクジェットヘッドの一
構成要素となる第１の基板１０が示され、この第１の基
板１０は例えばステンレス、ガラスあるいはセラミック
等から形成される。図示するように、本実施例では、第
１の基板１０には二列のインク噴射ノズル１０ａおよび
１０ｂが形成され、各列には５つのインク噴射ノズルが
含まれる。各列のインク噴射ノズル１０ａ、１０ｂの配
列ピッチは同じであるが、しかし双方の列のインク噴射
ノズル１０ａおよび１０ｂは互いに半ピッチずらされて
配置される。

【０００９】図２を参照すると、第２の基板１２が示さ
れ、これも本発明によるインクジェットヘッドの一構成
要素となる。第２の基板１２はステンレスあるいはガラ
ス等から形成され、その一方の側面にはエッチング加工
等により二列の凹部１２ａおよび１２ｂが形成される。
各列には５つの凹部が含まれ、その配列ピッチはインク
噴射ノズル１０ａおよび１０ｂのそれぞれの配列ピッチ
と同じである。したがって、図１の第１の基板１０が第
２の基板１２上に重ね合わされた場合、二列のインク噴
射ノズル１０ａおよび１０ｂはそれぞれ二列の凹部１２
ａおよび１２ｂに対応関係で位置して、各インク噴射ノ
ズル１０ａ、１０ｂはその該当凹部１２ａ、１２ｂに対
して開口させられる。各凹部１２ａ、１２ｂは中央領域
１２ａ₁、１２ｂ₁ と、そこから次第に狭窄して延在す
る先端領域１２ａ₂ 、１２ｂ₂ とを含み、第１の基板１
０および第２の基板１２が互いに重ね合わされて固着さ
せられたとき、中央領域１２ａ₁ 、１２ｂ₁ はインク圧
力室を形成し、また先端領域１２ａ₂ 、１２ｂ₂ はイン
ク流路を形成する。第１の基板１０および第２の基板１
２との固着は熱融着であってもよいし、あるいは双方の
基板を接着剤によって接着することも可能である。各凹
部１２ａ、１２ｂはリストリクタ部１２ｃを介して共通
のインク供給路１２ｄに連通させられ、インク供給路１
２ｄは貫通孔すなわちインク補充口１２ｅを介してイン
ク補充源すなわちインク補充タンク（図示されない）に
接続される。なお、凹部１２ａおよび１２ｂと同様に、
リストリクタ部１２ｃおよびインク供給路１２ｄもエッ
チング加工等により形成される。

【００１０】本発明によれば、インク補充口１２ｅの周
囲にはフィルタ手段１４が設けられ、このフィルタ手段
１２は図３に詳しく図示するようにインク補充口１２ｅ
の周囲に配置された複数のブロック片１４ａから形成さ
れる。隣接した２つのブロック片１４ａ間にはフィルタ
通路１４ｂが形成され、その寸法はインク噴射ノズルの
径よりも小さくされる。例えば、インク噴射ノズルの直
径が50μm である場合には、フィルタ通路１４ｂの幅お
よび深さは約40μm 程度とされる。本実施例では、各ブ
ロック片１４ａは第２の基板１２と一体的に形成され
る。すなわち、凹部１２ａおよび１２ｂ、リストリクタ
部１２ｃおよびインク供給路１２ｄがエッチング加工さ
れる際にフィルタ通路１４ｂも同時にエッチング加工さ
れ、これによりブロック片１４ａが第２の基板１２に一
体化されて形成される。このような方法によれば、付加
的な部品を何等必要とせずにフィルタ手段１４を得るこ
とができる。

【００１１】図４は第１の基板１０および第２の基板１
２を互いに重ね合わされて固着させた際に図２のIV-IV
線に沿って切断した断面図を示し、同図から明らかなよ
うに、第２の基板１２には各凹部１２ａ、１２ｂの中央
領域すなわちインク圧力室１２ａ₁ 、１２ｂ₁ の領域に
対応して電気機械変換手段例えば圧電素子１６が固着さ
れ、この圧電素子１６には電極板１８が適用される。第
２の基板１２がステンレスのような導電性材料から形成
される場合には、第２の基板１２自体が電極板１６の対
向電極として例えば接地させられ、また第２の基板１２
がガラスのような絶縁材料から形成される場合には、第
２の基板１２と圧電素子１６との間に例えば導電ペース
トからなる導電性層が介在させられ、この導電性層が電
極板１８の対向電極とされる。電極板１８に所定の駆動
電圧が印加されると、圧電素子１６が瞬時に歪み、これ
により第２の基板１２が局部的に振動させられる。この
ときインク圧力室１２ａ₁ 、１２ｂ₁ 内のインクに圧力
波が生じて、インク小滴がインク噴射ノズル１０ａが噴
射させられる。したがって、圧電素子１６を印字データ
に基づいて選択的に動作させることにより、文字、記号
等が記録用紙等の記録媒体上にインクドットにより記録
されることになる。なお、上述したように、二列のイン
ク噴射ノズル１０ａおよび１０ｂは互いに半ピッチずら
されて配置され、一方インクジェットヘッドが記録媒体
に対して移動させられる際にはその移動方向に垂直な同
一直線上で各列のインク噴射ノズル１０ａ、１０ｂから
インク小滴が噴射させられるので、インクドットによる
記録のドットピッチはインク噴射ノズル１０ａ、１０ｂ
のそれぞれの配列ピッチの半分となる。

【００１２】図５には第１の基板１０および第２の基板
１２を互いに重ね合わされて固着させた際に図３のV-V
線に沿って切断した断面図が示される。同図に示すよう
に、各ブロック片１４ａの上面は第１の基板１０に固着
されるので、インク補充口１２ｅから補充されたインク
はフィルタ通路１２ｂを通してインク供給路１２ｄ内に
流入させられ、このとき該インク中に含まれる比較的大
きな（40μm 以上) 気泡や塵埃等は排除され、これによ
りインク供給路１２ｄへのかかる気泡、塵埃等の侵入が
阻止される。かくして、インクジェットヘッドの作動信
頼性は大巾に高められる。なお、インク補充タンクはイ
ンク補充口よりも高い位置に置かれ、この高低差により
インクの補充が行われるので、インク供給路１２ｄへの
侵入を阻止された気泡は適宜インク補充タンク側に戻さ
れる。

【００１３】図６を参照すると、上述の実施例の変形例
が図示され、この変形例では、凹部１２ａおよび１２
ｂ、リストリクタ部１２ｃおよびインク供給路１２ｄは
第１の基板１０側にエッチング加工により形成され、こ
のときフィルタ通路１４ｂも同時に形成される。この場
合には図７に示すようにブロック片１４ａは第１の基板
１０側に一体的に形成され、一方第２の基板１２にはイ
ンク補充口１２ｅだけが形成される。なお、この変形例
では、第２の基板１２は振動板として機能することにな
る。

【００１４】上述したように、フィルタ手段を形成する
ブロック片を第１の基板あるいは第２の基板と一体的に
形成することは好ましいが、しかし必要に応じてフィル
タ手段を個別の部品として形成することも可能である。
例えば、ステンレス、ガラス、セラミック等の材料から
形成されたリング状部材に多数の半径方向溝を形成し、
その溝付きリング状部材を第１の基板と第２の基板との
固着時にその間の所定位置に介在させるようにしてもよ
い。また、上述の実施例では、インク補充口は第２に基
板に形成されたが、必要に応じて第１の基板側に形成す
ることも可能である。

【００１５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によるインクジェットヘッドによれば、フィルタ手段に
よりインク供給路への気泡、塵埃等の侵入が阻止される
ので、安定した印字作動が保証され得る。また、インク
加圧室、インク供給路等を第１の基板あるいは第２の基
板にエッチング加工により形成する際にフィルタ通路も
同時に形成した場合には、フィルタ手段のために特に付
加的な部品は必要とされないので、インクジェットヘッ
ドの製造コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインクジェットヘッドの一構成要
素である第１の基板を示す平面図である。

【図２】本発明によるインクジェットヘッドの一構成要
素である第２の基板を示す平面図である。

【図３】図２の第２の基板に設けられたフィルタ手段を
拡大して示す平面図である。

【図４】図１の第１の基板および図２の第２の基板を互
いに重ね合わされて固着させた際に図２のIV-IV 線に沿
って切断した断面図である。

【図５】図１の第１の基板および図２の第２の基板を互
いに重ね合わされて固着させた際に図３のV-V 線に沿っ
て切断した断面図である。

【図６】図４の断面図と同様な断面図であって、本発明
の実施例の変形例を示す図である。

【図７】図５の断面図と同様な断面図であって、本発明
の実施例の変形例を示す図である。

【符号の説明】

１０…第１の基板 １０ａ…インク噴射ノズル １０ｂ…インク噴射ノズル １２…第２の基板 １２ａ…凹部 １２ａ₁ …インク圧力室 １２ａ₂ …インク流路 １２ｂ…凹部 １２ｂ₁ …インク圧力室 １２ｂ₂ …インク流路 １２ｃ…リストリクタ部 １２ｄ…インク供給路 １２ｅ…貫通孔 １４…フィルタ手段 １４ａ…ブロック片 １４ｂ…フィルタ通路 １６…圧電素子 １８…電極板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１つのインク噴射ノズル（１
   ０ａ、１０ｂ）を持つ第１の基板（１０）と、この第１
   の基板に対して固着された第２の基板（１２）とを具備
   し、前記第１の基板と前記第２の基板との間にはインク
   圧力室（１２ａ₁ 、１２ｂ₁ ）と、このインク圧力室と
   連通したインク流路（１２ａ₂ 、１２ｂ₂ ）と、前記イ
   ンク圧力室にインクを供給するインク供給路とが形成さ
   れ、前記インク噴射ノズルが前記インク流路に開口させ
   られるように配置され、更に、前記インク圧力室内のイ
   ンクに圧力波を発生させるべく前記第２の基板に該イン
   ク圧力室の領域に対応して設けられた電気機械変換手段
   （１６）を具備して成るインクジェットヘッドにおい
   て、 前記第１の基板（１０）および前記第２の基板（１２）
   のいずれか一方には前記インク供給路（１２ｄ）にイン
   クを補充するためのインク補充口（１２ｅ）が形成さ
   れ、このインク補充口の周囲にフィルタ手段（１４）が
   設けられることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のインクジェットヘッド
   において、前記フィルタ手段（１４）が前記インク補充
   口（１２ｅ）を取り巻く複数のブロック片（１４ａ）か
   ら形成され、これらブロック片が前記インク噴射ノズル
   （１０ａ、１０ｂ）の径よりも小さな寸法を持つフィル
   タ通路（１４ｂ）を形成するように配置されることを特
   徴とするインク噴射ノズル。
3. 【請求項３】 請求項２記載のインクジェットヘッドに
   おいて、前記インク圧力室（１２ａ₁ 、１２ｂ₁ ）、前
   記インク流路（１２ａ₂ 、１２ｂ₂ ）および前記インク
   供給路（１２ｄ）が前記第２の基板（１２）にエッチン
   グ加工により形成され、このエッチング加工時に前記フ
   ィルタ通路（１４ｂ）も同時に形成されることを特徴と
   するインクジェットヘッド。
4. 【請求項４】 請求項２記載のインクジェットヘッドに
   おいて、前記インク圧力室（１２ａ₁ 、１２ｂ₁ ）、前
   記インク流路（１２ａ₂ 、１２ｂ₂ ）および前記インク
   供給路（１２ｄ）が前記第１の基板（１２）にエッチン
   グ加工により形成され、このエッチング加工時に前記フ
   ィルタ通路（１４ｂ）も同時に形成されることを特徴と
   するインクジェットヘッド。