JPH06218919A

JPH06218919A - インクジェット式印字ヘッド

Info

Publication number: JPH06218919A
Application number: JP1021893A
Authority: JP
Inventors: Shoji Hiruta; 昭司蛭田; Takahiro Usui; 隆寛臼井
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1993-01-25
Filing date: 1993-01-25
Publication date: 1994-08-09

Abstract

(57)【要約】【目的】絞った供給口の形状を複数流路において安定
形成を可能にするインクジェット式印字ヘッドを提供す
る。【構成】表面にノズル１１９、圧力室と供給口を形成
する流路１０６、リザーバー１０２を構成する溝を形成
した基板１１７に積層された第２の基板１１６とインク
を吐出させる圧力を発生する圧電素子１１２とからな
り、供給口は流路１０６内に第２の基板１１６上に形成
する突起３０が挿入されることで形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、印字信号に応じてイン
ク滴を吐出して、記録紙等の記録媒体上にインク像を形
成するオンデマンド型インクジェット式プリンタの記録
ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】ノズルと流路を複数組有してリザーバー
に連通する溝が形成された基板と、第２の基板とを積層
したインクジェット式印字ヘッドは、印字信号に応じて
インク滴を飛翔させる、いわゆるオンデマンド型インク
ジェット式プリンタの記録ヘッドとして一般的である。

【０００３】インク吐出圧力発生手段からの圧力をイン
クへ伝達する圧力室は、流路内でインクを吐出するノズ
ルと、インク吐出圧力のリザーバーへの伝達、すなわち
インクが逆流するのを防ぐために配設される、リザーバ
ーとの境界付近で流路の面積を絞る供給口より構成され
る。従来の技術では、このノズル、圧力室、供給口、リ
ザーバーを図５に示すように、流路溝深さに凹凸を、あ
るいは図６に示すように流路幅を調整して同一基板上に
形成していた。

【０００４】図５及び図６を用い従来技術により成形さ
れる基板１７の構成を説明する。基板１７は、同一表面
上に端面よりノズル１９、圧力室１８、供給口４、リザ
ーバー２を連通する状態に形成する。供給口４の流路面
積の絞りを図５では深さの凹凸として３２のように構成
した状態を示し、図６では幅の調整として３３のように
構成した状態を示した。これらは、圧力室１８とリザー
バー２との境界に配設した。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】記録ヘッドの小型化、
高密度化を図る程、ノズルや圧力室や供給口やリザーバ
ーとなる連通するインク流路の各寸法は小さくなる。

【０００６】ところで、従来の技術で合成樹脂による基
板成形を検討したところ、基板の各寸法が小さく、特に
供給口が微小な寸法であり、また図５に示すように圧力
室１８を形成する流路内に特殊な凹凸３２を有するた
め、射出成形時の樹脂充填不足が生じ、その上図７に示
す図５のＢ−Ｂ’断面図のように、供給口４のエッヂに
は不要な突起Ｅが生じた。従って、供給口の絞り面積が
管理できず、インク供給不足が生ずるなどインク吐出特
性が不安定になった。

【０００７】他に基板材料としてシリコンウエハーでの
基板形成を検討した。ノズル、圧力室、供給口、リザー
バーなどの溝形状をケミカルエッチングにより同一表面
に形成を試みるが、流路内に供給口となる絞り形状を有
する事で、エッチング方法が非常に複雑になる。図５の
ように深さの凹凸により供給口を形成することは一枚の
シリコンウエハーで形作ることはほとんど不可能であ
る。また、図７のように供給口の幅を絞る構造では、シ
リコンウエハーの被エッチング面がエッチングの方向性
を有するため、任意の流路及び供給口形状を作ることが
できない。その上、各寸法が微小であることからエッチ
ングが不安定になり複数流路において寸法精度を安定さ
せることができない。従って、複数ノズルにおいてイン
ク吐出特性が異なることとなり、またエッチング条件が
複雑になることでのコストアップがもたらされることと
なる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
式印字ヘッドは、表面にノズル、圧力室と供給口を形成
する流路、リザーバーを構成する溝を形成した基板と、
該基板に積層された第２の基板と、前記ノズルからイン
クを吐出させる圧力を発生する手段とを備えるインクジ
ェット式印字ヘッドにおいて、前記流路内に前記第２の
基板上に形成する突起が挿入されることを特徴とする。

【０００９】

【実施例】以下本発明によるインクジェット式印字ヘッ
ドを実施例により詳細に説明する。

【００１０】図１は、本発明のインクジェット式印字ヘ
ッドの構成を説明するための分解斜視図である。図２
は、本発明の一実施例として圧電素子の印加電界方向と
垂直の変位を利用したインクジェット式印字ヘッドの部
分断面図である。図３は、図１のＡ−Ａ’線部分断面図
であり駆動方法を説明するための図である。図４は本発
明の製造方法を説明するための図である。

【００１１】これらの図において、１１７は基板であ
り、第２の基板１１６と共にノズル１１９及び流路１０
６及びリザーバー１０２及び供給穴２０を形成する。基
板１１７の流路１０６，１０６を個別に分割する突起
は、隔壁２１となる。第２の基板１１６を介して流路１
０６に当接する各々の位置に、基台１１１により固着さ
れる圧電素子１１２が一対一に対応、配設されることに
よりインクジェット式印字ヘッドが構成される。流路１
０６が低密度で配列される場合は、隔壁２１へ当接する
位置へも圧電素子を配設することもある。

【００１２】図１及び図３をもとに本発明により製造さ
れるインクジェット式印字ヘッドを説明する。圧電素子
１１２は、一方の側面には基台１１１の信号電極１１３
に固着、電気接続される電極１２３が設けられ、他の一
方の側面には共通電極１１４に固着、電気接続される電
極１２４が設けられている。電極１２３と電極１２４と
は、各々信号電極１１３及び共通電極１１４を介して駆
動回路１５に接続されている。圧電素子１１２は基台１
１１上に並列に配設されている。

【００１３】圧電素子１１２は櫛状に分割された構造で
あり、複数の圧電素子１１２が並列に形成されている。
これらは、例えばダイシングソー、ワイヤーソー等で加
工し、圧電素子１１２を基台１１１表面まで切断するフ
ルカットまたは基台１１１まで切断の至らないハーフカ
ットを行う。圧電素子１１２の材料はここではチタン酸
ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用い、単層圧電素子または積
層圧電素子のいずれの構造をも使用可能である。本実施
例では、単層圧電素子を用い説明している。

【００１４】信号電極１１３は、本実施例では圧電素子
ブロックを基台１１１へ固着後、前記切削手段にて基台
１１１表面まで切削することで、各圧電素子１１２の信
号電極として形成される。共通電極１１４は銅箔などの
薄膜を複数の圧電素子１１２の電極１２４上の一部に電
気接続させる。

【００１５】基板１１７は流路１０６を形成する溝とこ
れと連通したリザーバー１０２を一体的に形成してい
る。基板１１７は例えば合成樹脂の射出成形により容易
に形成することができる。その他技術として、感光性樹
脂によるエッチング加工で成形することや基板１１７の
隔壁２１とその他の部分とを個別にプレス加工、エッチ
ング加工等で成形し固着することで成形できる。本実施
例では、溝形成が容易であるシリコンウエハーのエッチ
ング及び合成樹脂の射出成形により基板１１７を製造し
た。

【００１６】図２は、本発明の一実施例として圧電素子
の印加電界方向と垂直の変位を利用したインクジェット
式印字ヘッドの部分断面図である。基本的に図１に示す
インクジェット印字式ヘッドと同構造である。特徴は、
圧電素子の印加電界方向と垂直方向の変位を利用するこ
とである。ノズル、流路２０６、リザーバーを基板２１
７表面に形成し、各流路２０６へは第２の基板２１６を
介して圧電素子２１２が当接される。複数の圧電素子２
１２は基台２１１に固着され信号電極２１３と共通電極
２１４と接続される。

【００１７】次に本実施例の印字ヘッドの動作について
説明する。図３によりインク吐出動作を説明する。駆動
回路１５（図１参照）から信号電極１１３に信号が印加
され、圧電素子１１２の一方の電極１２３へ伝達され
る。共通電極１１４に接続する圧電素子１１２の他の一
方の電極１２４は共通電位であるため、信号伝達による
電極１２３での電位の変化により圧電効果が生じ、圧電
素子１１２は基台１１１を基準に流路１０６方向に変位
する。この動作を基本にして本発明による駆動方法を説
明する。

【００１８】図３ａに示すように圧電素子１１２がこれ
と固着する第２の基板１１６の流路１０６を押圧するＣ
方向へ変位させる動作により、流路１０６の容積減少変
化を生じさせ、インク吐出動圧が発生し、インクがノズ
ルより吐出される。また、次動作として図３ｂに示すよ
うに圧電素子１１２がこれと固着する第２の基板１１６
を押圧解除Ｄ方向へ変位させる動作により、流路１０６
の容積増大変化を生じさせ、インク供給動圧が発生し、
インクが流路１０６を充す。以上の動作を印字に必要な
ノズル１１９へ連通する流路１０６と当接する圧電素子
１１２に選択的に信号を伝達することで、インク像を紙
等の媒体上へ形成できる。図２のインクジェット式印字
ヘッドにおいても全く同様の原理でインクを吐出させて
いる。

【００１９】次に、図４を用い本発明のインクジェット
式印字ヘッドの第２の基板１１６の製造方法を説明す
る。これまでノズル１１９からのインク吐出時の、リザ
ーバー１０２へのインク逆流を防ぐための供給口となる
流路１０６とリザーバー１０２との境界付近に位置する
流路面積の絞りが有るものとして説明してきた。図１に
示すように流路面積を絞るよう挿入される突起３０を形
成する第２の基板１１６を基板１１７へ積層することで
流路１０６内に供給口（図５の４参照）を形成する。

【００２０】図４は流路１０６内で供給口となる流路面
積を絞るための、第２の基板１１６上の突起３０の製法
を説明するための図である。突起３０を有する第２の基
板１１６の製造方法は、１つは図４ａに示すようにポリ
イミドフィルムのエッチングによる突起３０を有する第
２の基板形成方法がある。フォトレジストにより突起３
０になる部分にレジスト３６を配設し、アルカリエッチ
ャントにより露出部をハーフエッチングし第２の基板１
１６の突起３０を形成する。

【００２１】また、他の技術では図４ｂに示すようにニ
ッケル電鋳での２段電鋳による方法がある。突起３０
は、位置精度が要求されるがニッケル電鋳はフォトレジ
ストによりその位置を正確に形成できる。現在は、ニッ
ケル電鋳の技術が確立され再現性が確保されているので
精度の安定した製造方法である。金属箔及び合成樹脂フ
ィルム上にフォトポリマーで突起３０を形成し第２の基
板１１６とする。

【００２２】以上のような製造方法は、いずれも光学的
手法により第２の基板１１６を形成するため部材精度は
非常に安定して管理できる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、流路内供給口の面
積の絞りを、第２の基板上に形成する突起を流路内へ挿
入して形成することで、同一基板上でのノズル、流路、
リザーバーとなる溝を高精度に成形することができる共
にその製造方法が簡易になる。そして、積層する第２の
基板上突起がその形状と位置において高精度に管理でき
るため、ノズル、圧力室、供給口の寸法精度が安定し、
インク吐出特性が複数のノズルにおいて安定する。

【００２４】また、製法が技術的に確立されているた
め、安価な製造コストになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット式印字ヘッドの構成を
説明するための分解斜視図。

【図２】本発明のインクジェット式印字ヘッドの他の構
成を説明するための部分断面図。

【図３】インク吐出方法を説明するための部分断面図。

【図４】本発明の第２の基板の製造方法を説明するため
の図。

【図５】従来の基板の構成を説明するための図。

【図６】従来の基板の他の構成を説明するための図。

【図７】従来の基板の問題点を説明するための部分断面
図。

【符号の説明】

４供給口１５駆動回路１８圧力室２０インク供給穴２１隔壁３０突起１０２リザーバー１０６、２０６流路１１１、２１１基台１１２、２１２圧電素子１１３、２１３信号電極１１４、２１４共通電極１１６、２１６第２の基板１１７、２１７基板１１９ノズル１２３圧電素子電極１２４圧電素子電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズル、圧力室と供給口を形成する流
路、リザーバーを構成する溝を表面に形成した基板と、
該基板に積層される第２の基板と、前記ノズルからイン
クを吐出させるための圧力発生手段とを備えるインクジ
ェット式印字ヘッドにおいて、前記流路内に前記第２の
基板上に形成する突起が挿入されることを特徴とするイ
ンクジェット式印字ヘッド。