JPH06171086A

JPH06171086A - インクジェットヘッド

Info

Publication number: JPH06171086A
Application number: JP32391492A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Otsubo; 一三大坪; Yutaka Miyazono; 豊宮園; Koei Matsuda; 光栄松田; Hideaki Horio; 英明堀尾
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-12-03
Filing date: 1992-12-03
Publication date: 1994-06-21

Abstract

(57)【要約】【目的】ノズルの形状のばらつきを抑えて、均一な吐
出性能のインクジェットヘッドを得るとともに、電極の
損耗を防ぎ対向する電極間に流れる電流値を上昇させ、
吐出効率を向上させる。【構成】インクジェットヘッドのインク流路４、圧力
室６、吐出ノズル５などを含むノズルを、電極１のパタ
ーンの平行部に配設し、圧力室６に露出する対向電極面
１１を平行に保った。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクに電流を流し、
その流れる電流によりインクを沸騰させ、発生するバブ
ルによる圧力変化を利用してインク滴を飛翔させるイン
クジェットプリンタに用いる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、プリンタに対して高速化、低騒音
化、カラー化、薄型化などの要求がますます高まってき
ており、この要求を満たすインクジェットプリンタが注
目されてきている。

【０００３】インクジェットプリンタの方式は大別して
連続式とオンデマンド方式があり、そしてオンデマンド
方式の中にもピエゾ素子の圧電効果を用いたカイザー方
式、ステムメ方式、グールド方式や、熱でバブルを発生
させ、その体積変化を利用してインクを飛翔させるバブ
ルジェット方式がある。

【０００４】さらに、このバブルを発生させる方式もヒ
ーターによる加熱方式と直接インク自体に電流を流して
発熱させる通電方式とがある。

【０００５】以下、従来の通電方式のインクジェットヘ
ッドについて図面を参照しながら説明する。図６（ａ）
は従来のインクジェットヘッドの構成図、図６（ｂ）は
図６（ａ）に示す従来のインクジェットヘッドの線Ａ−
Ａ断面図である。図６（ａ），（ｂ）において、１は電
極で、銅、ニッケル、白金、金などの単一材料で形成す
るか、あるいは銅をベースにニッケル鍍金、白金鍍金な
どを施し積層して形成する。２は基盤で、インクジェッ
トヘッドの吐出ノズル５に対応させてエッチングされた
電極１が配設される。基盤２の材料としてはポリイミド
などの高耐熱性プラスチックやセラミックが利用され
る。３はオーバーコート層で、ポリイミドなどの高耐熱
性プラスチックの絶縁材料からなり、配設された電極１
の上面、側面間に塗り込まれる。４はインク流路で、吐
出ノズル５に対応する位置に異方性エッチング、例えば
エキシマレーザーを用いたドライエッチングなどを施し
て形成する。吐出ノズル５はインク流路４と同じように
基盤２を異方性エッチングして得られるもので、ここか
らインク滴１２を吐出する。６は一対の電極１とオーバ
ーコート層３とで囲まれた圧力室、そして７は電圧印加
手段で、適時、選択された電極１に電圧を印加する。

【０００６】以上のように構成されたインクジェットヘ
ッドにおいて以下に印字時のメカニズムについて説明す
る。電圧印加手段７により、所定の電極１の間に電圧を
印加すると、所定の体積抵抗率を有する導電性のインク
に電流が流れ、露出された電極１の間、つまり圧力室６
内のインクが、自己発熱して沸騰を始め、バブル（図示
せず）が発生し成長する。バブルの急激な成長とともに
圧力室６内のインクに急激な圧力変化が作用し、吐出ノ
ズル５よりインク滴１２を飛翔し、記録紙２１に付着し
てドットを形成する。吐出によって消費されたインクは
常時インク流路４から補給される。以上のようなメカニ
ズムを印字信号に応じて繰り返すことで、記録紙２１に
対して連続的なドット形成が可能となる。

【０００７】インクジェットヘッドの印字品質を左右す
るのは、各ノズルの吐出性能であり、この吐出性能に大
きく影響するのが、各ノズルを構成するインク流路４、
吐出ノズル５、圧力室６などの形状である。図７は従来
のインクジェットヘッドの各ノズルの形状のばらつきの
例を示す図である。図７において電極１のパターンの先
端は、エッチングなどで得られるためラウンド形状とな
っている。各ノズルのインク流路４、吐出ノズル５、圧
力室６の形状はエッチング時のピッチＰのばらつきなど
により異なり、各ノズルの印字性能に大きなばらつきを
生じる。従来、このばらつきを吸収するために、インク
流路４の幅４ａを電極１の幅より大きくしていた。しか
し、この方法は高密度化には適せず、各ノズル間の形状
のばらつきに対しても、あまり効果は得られなかった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】つまり、上記従来の構
成では、インクジェットヘッドの各ノズルの吐出性能は
均一でなければならないので、吐出ノズル５、圧力室６
などを含む各ノズルの形状は、どれも同じでなければな
らない。しかしながら、従来の電極１のパターンの先端
部に吐出ノズル５、圧力室６を形成する構成では、各ノ
ズル間の形状のばらつきが起きやすい。また、ラウンド
形状の最短距離で対向する電極１の部分に電流が集中す
るため、電極１の損耗も著しい。

【０００９】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、ノズル形状のばらつきが少ない、インクジェットヘ
ッドを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のインクジェットヘッドは、インク流路、圧力
室、吐出ノズルなどを含むノズルを、電極パターンの平
行部に配設した。

【００１１】

【作用】本発明は上記構成により、圧力室に露出する対
向電極面が平行となり、インクジェットヘッドの各ノズ
ルを構成するインク流路、圧力室、対向電極面、吐出ノ
ズルなどの形状のばらつきを減少することができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。

【００１３】（実施例１）図１は本発明の第１の実施例
におけるインクジェットヘッドの構成図である。図１に
おいて１は電極、３はオーバーコート層、５は吐出ノズ
ル、６は圧力室、７は電圧印加手段で、これらは従来例
と同一のものであるので、ここでの説明は省略する。１
１（斜線で示す）は、電極１の一部で、圧力室６の内壁
に露出している対向電極面である。

【００１４】以上のように構成されたインクジェットヘ
ッドにおいて、印字時のメカニズムについては、従来例
と同一のものであるので、ここでの説明は省略する。

【００１５】図１に示すように電極１の平行パターン部
にノズルを配設することで、以下に説明するように、各
ノズルを構成するインク流路４、圧力室６、対向電極面
１１、吐出ノズル５などの形状のばらつきが著しく減少
できる。まず形状がばらつく要因としては、電極１のパ
ターンの位置、高さ精度、表面粗さや、インク流路４の
エッチングの位置精度、条件などが考えられる。このう
ち本発明では特にインク流路４のエッチングの位置ズレ
の及ぼす影響を大幅に改善できる。インク流路４のエッ
チングは図１に示すようにｂ方向、ｃ方向の位置ズレが
考えられる。従来の構成では先端のラウンド形状の所に
各ノズルを配設しているため、インク流路４のエッチン
グの数ミクロンのズレがノズルの形状を大きく変えるこ
とになっていた。図１に示すような実施例では、ｂ方向
にズレてもインク流路４、圧力室６、対向電極面１１、
吐出ノズル５などの形状は全く変わらず、ｃ方向にずれ
た場合も（対向電極面１１が形成されないような大幅な
ズレは除く）、対向電極面１１の面積は不釣り合いが生
じるものの、通電は主に対向面で行われるため吐出性能
に及ぼす影響が少なくなる。

【００１６】（実施例２）同様に電極１の平行パターン
部にノズルを配設する例として図２のようなものも考え
られる。図２は本発明の第２の実施例におけるインクジ
ェットヘッドの構成図であり、これは従来の電極１のパ
ターン先端部の幅を広げて、電極１の先端部に直線部を
設け、図１に示す第１の実施例と同様に平行パターン部
にノズルを配設するものである。

【００１７】図３は本発明の第２の実施例におけるイン
クジェットヘッドの部分断面図で、１は電極、２は基
盤、３はオーバーコート層、５は吐出ノズル、１２はイ
ンク滴で従来例と同一のものであるので、ここでの説明
は省略する。

【００１８】図４は本発明のインクジェットヘッドを用
いたインクジェットカートリッジの分解斜視図で、１３
はインクジェットヘッド、１４は吐出するインクを収容
するインクタンク、１５はプリンタ側の電圧印加手段７
から電気エネルギーを享受する電気的接続手段（図示せ
ず）などを有するインクジェットカートリッジである。
１６はフィルタで、インクタンク１４中に混入している
塵や気泡を取り除く。１７は共通インク供給室で、フィ
ルタ１６を通ったインクをスムーズにインクジェットヘ
ッド１３側の図示しないインク流路４や圧力室６に供給
するためのバッファの役目を果たす。

【００１９】図５は本発明のインクジェットヘッドを用
いたインクジェットプリンタの部分断面図で、１８はイ
ンクジェットカートリッジ１５を装着するキャリッジ、
１９はキャリッジ１８を矢印Ｘの方向（副走査方向）に
ガイドするキャリッジシャフト、２０は矢印Ｘの直角方
向（主走査方向）に記録紙２１を搬送するプラテン、２
２はプリンタにインクジェットカートリッジ１５を挿入
する際の挿入口で、キャリッジ１８を矢印Ｘの方向に移
動させるとともに、記録紙２１をプラテン２０により搬
送することでインクによる記録を行なう。

【００２０】

【発明の効果】以上のように本発明はインクジェットヘ
ッドのインク流路、圧力室、吐出ノズルなどを含むノズ
ルを、電極パターンの平行部に配設したことにより、圧
力室に露出する対向電極面が平行となり、各ノズル形状
のばらつきを抑えて、均一な吐出性能のインクジェット
ヘッドを得ることができ、対向電極面の偏った損耗も防
ぐことができる上に、インクに流れる電流値が増加し、
吐出効率が向上する。さらにノズルのよりいっそうの高
密度化も可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例におけるインクジェット
ヘッドの構成図

【図２】本発明の第２の実施例におけるインクジェット
ヘッドの構成図

【図３】本発明の第２の実施例におけるインクジェット
ヘッドの部分断面図

【図４】本発明のインクジェットヘッドを用いたインク
ジェットカートリッジの分解斜視図

【図５】本発明のインクジェットヘッドを用いたインク
ジェットプリンタの部分断面図

【図６】（ａ）は従来のインクジェットヘッドの構成図（ｂ）は図６（ａ）に示す従来のインクジェットヘッド
の線Ａ−Ａ断面図

【図７】従来のインクジェットヘッドの各ノズル形状の
ばらつきの例を示す図

【符号の説明】

１電極２基盤３オーバーコート層４インク流路５吐出ノズル６圧力室７電圧印加手段１１対向電極面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者堀尾英明大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧力室に満たされた導電性のインクへ電流
を流してインクを蒸発させ気泡を発生することにより前
記圧力室に設けられたノズルからインクを吐出させるイ
ンクジェットヘッドであって、インクへ電流を流すため
の対向する部分が平行な一対の電極を、この対向する部
分の各々の一部が前記圧力室へ露出するよう配設したこ
とを特徴とするインクジェットヘッド。