JPH07137253A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 印字を良好に行なうことができるインクジェ
ットヘッドを提供すること。 【構成】 インクジェットヘッド８１のノズルプレート
９１における、インク噴射側である前面の端部は、すべ
て適切な曲率Ｒのついた曲面になっている。このため、
キャリッジの移動方向に略直行する記録紙の端辺が浮き
上がっても、インクジェットヘッド８１が記録紙の端辺
にひっかかることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットヘッド
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ドロップオンデマンド方式のイン
クジェットヘッドとして、インク吐出エネルギー発生素
子を用いたインクジェットヘッドが提案されている。例
えば、インク吐出エネルギー発生素子としての圧電セラ
ミックスの変形によってインク室の容積を変化させるこ
とにより、その容積減少時にインク室内のインクをノズ
ルから液滴として噴射し、容積増大時にインク導入口か
ら溝内にインクを導入するようにしたものがある。そし
て、所要の印字データに従って所要の位置のインクジェ
ットヘッドからインク滴を噴射させることにより、イン
クジェットヘッドと対向する紙面上等に所望する文字や
画像を形成するものである。

【０００３】この種のインクジェットヘッドとしては、
例えば特開昭６３−２４７０５１号公報に記載されてい
るものがある。かかる従来例を図４乃至図７を参照して
説明する。

【０００４】図４に示すように、インクジェットヘッド
１は、圧電セラミックスプレート２とカバープレート３
とノズルプレート３１と基板４１とから構成されてい
る。

【０００５】まず、圧電セラミックスプレート２は矢印
５方向（図６）に分極処理が施され、薄い円板状のダイ
ヤモンドブレード等により切削加工され、複数の溝８が
形成されている。また、その溝８の側面は側壁１１とな
る。それら溝８は同じ深さであり、かつ平行であるが、
圧電セラミックスプレート２の一端面１５に近づくにつ
れて徐々に浅くなっており、一端面１５付近には浅溝１
６が形成されている。そして、溝８の内面には、その両
側面の上半分に金属電極１３がスパッタリング等によっ
て形成されている。また、浅溝１６の内面には、その側
面及び底面に金属電極９がスパッタリング等によって形
成されている。

【０００６】次に、カバープレート３は、ガラス材料、
セラミックス材料または樹脂材料等から形成されてい
る。そして、カバープレート３には、研削または切削加
工等によって、インク導入口２１及びマニホールド２２
が形成されている。そして、圧電セラミックスプレート
２の溝８加工側の面とカバープレート３のマニホールド
２２加工側の面とがエポキシ系接着剤７（図６）等によ
って接着される。従って、インクジェットヘッド１に
は、溝８の上面が覆われて横方向に互いに間隔を有する
複数のインク室１２（図６）が構成される。そのインク
室１２は長方形断面の細長い形状であり、全てのインク
室１２内には、インクが充填される。

【０００７】そして、圧電セラミックスプレート２の溝
８の加工側に対して反対側の面には、基板４１が、エポ
キシ系接着剤等によって接着されている。その基板４１
には各インク室１２の位置に対応した位置に導電層のパ
ターン４２が形成されている。その導電層のパターン４
２と浅溝１６の底面の金属電極９とは、周知のワイヤボ
ンディングによって導線４３で接続されている。

【０００８】さらに、圧電セラミックスプレート２及び
カバープレート３の端面４には、各インク室１２の位置
に対応した位置にノズル３２が設けられたノズルプレー
ト３１が接着されている。

【０００９】ここで、ノズルプレート３１の形成方法に
関しては、シート状のプレートにプレス加工、ドリル加
工などにより穴開け加工を施す方法のほか、特開平２ー
１８７３４５号公報に記載されているように、フィルム
状のノズルプレート３１にエキシマレーザによりノズル
３２を形成する方法がある。

【００１０】尚、ノズルプレート３１は、ポリエチレン
テレフタレート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポ
リエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ
エーテルサルホン、ポリカーボネイト等の樹脂材料或い
はステンレス、ニッケル、アルミニウム、クロムなどの
金属材料によって形成される。

【００１１】次に、制御部のブロック図を示す図５によ
って、制御部の構成を説明する。基板４１に形成された
導電層のパターン４２は各々個々にＬＳＩチップ５１に
接続されている。また、クロックライン５２、データラ
イン５３、電圧ライン５４及びアースライン５５もＬＳ
Ｉチップ５１に接続されている。ＬＳＩチップ５１は、
クロックライン５２から供給される連続したクロックパ
ルスに基づいて、データライン５３上に現れるデータに
応じて、どのノズル３２からインク液滴の噴射を行うべ
きかを判断する。そして、駆動するインク室１２内の金
属電極１３に導通する導電層のパターン４２に、電圧ラ
イン５４の電圧Ｖを印加する。また、駆動するインク室
１２以外の金属電極１３に導通する導電層のパターン４
２にはアースライン５５の電圧０Ｖを印加する。

【００１２】次に、図６，図７によって、インクジェッ
トヘッド１の動作を説明する。

【００１３】ＬＳＩチップ５１が、所要のデータに従っ
て、インクジェットヘッド１のインク室１２ｂからイン
クの噴出を行なうと判断すると、金属電極１３ｅと１３
ｆとに正の駆動電圧Ｖが印加され、金属電極１３ｄと１
３ｇとが接地される。すると、図７に示すように、側壁
１１ｂには矢印１４ｂの方向の駆動電界が発生し、側壁
１１ｃには矢印１４ｃの方向の駆動電界が発生する。す
ると、駆動電界方向１４ｂ及び１４ｃは分極方向５とが
直交しているため、側壁１１ｂ及び１１ｃは、圧電厚み
すべり効果により、この場合、インク室１２ｂの内部方
向に急速に変形する。この変形によってインク室１２ｂ
の容積が減少してインク圧力が急速に増大し、圧力波が
発生して、インク室１２ｂに連通するノズル３２からイ
ンク滴が噴射される。また、駆動電圧Ｖの印加が停止さ
れると、側壁１１ｂ及び１１ｃが変形前の位置に戻るた
めインク室１２ｂ内のインク圧力が低下する。すると、
インク供給口２１からマニホールド２２を通してインク
室１２ｂ内にインクが供給される。

【００１４】次に、プリンタの斜視図を示す図８によっ
て、従来例の構成及び動作を説明する。インクジェット
ヘッド１はキャリッジ６２上に固定され、インク供給チ
ューブ６３はインク供給口２１（図４）に連通し、ＬＳ
Ｉチップ５１（図５）はキャリッジ６２に内蔵され、フ
レキシブルケーブル６４は図５に示したクロックライン
５２、データライン５３、電圧ライン５４及びアースラ
イン５５に対応している。キャリッジ６２はスライダ６
６に沿って矢印６５方向に記録紙７１の全幅にわたって
往復移動し、インクジェットヘッド１はキャリッジ６２
が移動している時にプラテンローラ７２に保持された記
録紙７１に対して、ノズルプレート３１に設けられたノ
ズル３２（図４）からインク液滴を噴射し、記録紙７１
上にインク液滴を付着させる。また、記録紙７１はイン
クジェットヘッド１がインク液滴を噴射しているときは
静止しているが、キャリッジ６２が往復動作を行う度に
紙送りローラ７３及び７４によって矢印７５方向に一定
量ずつ移送される。これによって、インクジェットヘッ
ド１は記録紙７１の全面に所望の文字や画像を形成する
ことが可能となる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなインクジェットヘッド１では、ノズル３２が形成さ
れた面の端部が角張っているので、キャリッジ６２の移
動方向６５に略直行する記録紙７１の端辺が浮き上がる
と、記録紙７１とノズル３２との間の距離が１ｍｍ程度
であるから、インクジェットヘッド１が記録紙７１の端
辺にひっかかって、記録紙７１が破れたり、キャリッジ
６２の移動が停止したりして、印字が良好に行なわれな
いことがあった。

【００１６】特に、インクジェットヘッド１にノズルプ
レート３１が用いられている場合は、記録紙７１の端辺
にひっかかって、ノズルプレート３１が剥がれて、イン
クジェットヘッド１が使用不能になって印字ができなく
なったり、ノズルプレート３１の取り付け位置がずれ
て、ノズル３２の位置がずれ、印字品質が悪くなったり
するといった問題があった。

【００１７】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、印字を良好に行なうことができ
るインクジェットヘッドを提供することを目的とするも
のである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項１では、記録紙と相対的に移動すると
共に、ノズルからインクを噴射して、記録紙に印字する
インクジェットヘッドにおいて、前記ノズルが形成され
た面の端部の内、前記相対移動方向に交わる部分が曲面
であることを特徴とする。

【００１９】請求項２では、インクが噴射されるノズル
が形成されたノズルプレートを有し、記録紙と相対的に
移動すると共に、ノズルからインクを噴射して、記録紙
に印字するインクジェットヘッドにおいて、前記ノズル
プレートの端部の内、前記相対移動方向に交わる部分が
曲面であることを特徴とする。

【００２０】

【作用】上記の構成を有する本発明の請求項１のインク
ジェットヘッドでは、前記ノズルが形成された面の端部
の内、前記相対移動方向に交わる部分が曲面であるた
め、記録紙に引っかかることがない。

【００２１】請求項２のインクジェットヘッドでは、前
記ノズルプレートの端部の内、前記相対移動方向に交わ
る部分が曲面であるため、ノズルプレートが記録紙に引
っかかることがない。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。なお都合上、従来例と同一部位、及び均等部位に
は同一符号をつけ、その説明を省略する。

【００２３】図１に示すように、本実施例のインクジェ
ットヘッド８１は、従来例と同様に分極処理され、溝
（図示せず）、側壁（図示せず）が形成されている圧電
セラミックスプレート２と、インク導入口２１及びマニ
ホールド２２（図示せず）が形成されているセラミック
ス製のカバープレート３とがエポキシ系接着剤により接
着される。これにより、インクジェットヘッド８１に
は、溝の上面が覆われて横方向に互いに間隔を有する複
数のインク室（図示せず）が構成される。

【００２４】そして、圧電セラミックスプレート２及び
カバープレート３の端面に、各インク室の位置に対応し
た位置にノズル９３が設けられたノズルプレート９１を
接着する。

【００２５】図２に本実施例のインクジェットヘッド８
１の前方の斜視図を示す。ノズルプレート９１のインク
噴射側である前面の端部は、すべて適切な曲率Ｒのつい
た曲面９２になっている。この曲率Ｒは、例えば、イン
クジェットヘッド８１の厚さ（圧電セラミックスプレー
ト２の厚さとカバープレート３の厚さとを足したもの）
が３ｍｍのときは、１〜２ｍｍが適当である。また、ノ
ズルプレート９１のインク室側には凹部が形成されてい
る。このため、ノズルプレート９１の凹部が、圧電セラ
ミックスプレート２及びカバープレート３の端面に嵌合
して、接着される。

【００２６】図３（ａ）及び図３（ｂ）に本実施例のイ
ンクジェットヘッド８１の側面及び平面断面図を示す。
このノズルプレート９１に形成されているノズル９３
は、テーパ部９５及びオリフィス部９４から成る。

【００２７】このノズルプレート９１の製造方法として
は、前記曲面９２、前記凹部及びテーパ部９５が形成さ
れ、オリフィス部９４が形成されていない状態の本体
を、樹脂材料であるポリフェニレンサルファイドで射出
成形により成形した後、インク噴射口となるオリフィス
部９４をエキシマレーザにより穴開け加工して作製す
る。

【００２８】以上のように、本実施例のインクジェット
ヘッド８１では、ノズルプレート９１の前面の端部は、
すべて適切な曲率Ｒのついた曲面９２になっているの
で、キャリッジ６２（図８）の移動方向６５（図８）に
略直行する記録紙７１（図８）の端辺が浮き上がって
も、インクジェットヘッド８１が記録紙７１の端辺にひ
っかかることがない。従って、記録紙７１が破れたり、
キャリッジ６２の移動が停止したり、ノズルプレート９
１が剥がれてインクジェットヘッド８１が使用不能にな
ったり、ノズルプレート９１の取り付け位置がずれてノ
ズル９３の位置がずれたりすることがなく、良好に印字
が行える。

【００２９】また、ノズルプレート９１の凹部と圧電セ
ラミックスプレート２及びカバープレート３の端部とが
嵌合して取り付けられているので、インク室とノズル９
３との位置決めが容易である。

【００３０】更に、ノズルプレート９１が記録紙７１に
ひっかっかることがないので、高精度のペーパーガイド
を必要しない。

【００３１】尚、ノズルプレート９１の材質としては、
ポリフェニレンサルファイドのほか、液晶ポリマー、ポ
リアセタール、ポリフェニルサルホン、ポリフタルアミ
ド、ポリフェニレンオキサイド、ポリサルホン、ポリエ
ーテルイミド、ポリエーテルサルホン、ポリカーボネー
トなどの樹脂材料を用いることができる。

【００３２】また、セラミックス粉末、或いは金属粉末
の射出成形技術を用いてノズルプレート９１を作製する
こともできる。すなわち、セラミックス粉末、或いは金
属粉末を樹脂材料などのバインダーと混合混練し、金型
により射出成形し、射出成形体を得た後、脱脂処理し、
即ち樹脂材料を射出成形体より除去し、脱脂体を得る。
さらに、脱脂体を焼結炉に挿入して焼結処理を行う。こ
の焼結処理により脱脂体は収縮し、金型寸法よりも約１
０〜３０％程度小さくなる。このため、金型側のノズル
寸法及びピッチは製品よりも収縮分を見込んで大きくし
ておく必要がある。焼結処理の後、エキシマレーザによ
りオリフィス部９４を形成する。セラミックス粉末及び
金属粉末は、例えば、アルミナ、ジルコニア、窒化珪
素、炭化珪素、ステンレスなどを用いることができる。

【００３３】尚、本発明は上記の実施例に限定されるも
のではなく、その主旨を逸脱しない範囲での変形は可能
である。例えば、上記実施例においては、ノズル９３
は、直線状のテーパ部９５を有していたが、このテーパ
の角度はエアーの侵入が防止できる角度の範囲で任意に
設定可能である。

【００３４】また、本実施例においてはレーザ加工法と
してエキシマレーザを用いていたが、他のレーザ加工
法、例えば波長を４分の１にしたＹＡＧレーザによる加
工でも実施可能である。

【００３５】更に、本実施例では、ノズルプレート９１
の前面の端部全てが曲面９２となっていたが、ノズルプ
レートの前面の端部の内、記録紙７１とインクジェット
ヘッド８１との相対移動方向に交わる部分が曲面であれ
ばよい。

【００３６】また、本実施例では、ノズルプレート９１
がピエゾを用いたインクジェットヘッドに用いられてい
たが、バブルジェットタイプ等の様々なインクジェット
ヘッドにも適用可能である。

【００３７】更に、本実施例では、インクジェットヘッ
ド８１がノズルプレート９１を有していたが、ノズルプ
レートを有さないインクジェットヘッド、例えば特開平
５−９２５６１号公報に記載されているようなインクジ
ェットヘッドにも適応可能である。この場合は、ノズル
が形成されたノズル面の端部を、適切な曲率の曲面とす
ればよい。

【００３８】また、本実施例では、キャリッジ６２が矢
印６５方向に移動しながらインクジェットヘッド８１が
インクを噴射して記録紙７１の幅方向に印字するシリア
ルプリンタであったが、インクジェットヘッドのノズル
を記録紙７１の幅に対応する数だけ設けた、いわゆるラ
インヘッドにも適応可能である。この場合は、記録紙７
１先端辺にインクジェットヘッドがひっかからないよう
に、ノズルが形成された面の端部の内、記録紙７１の先
端辺に交わる部分を適切な曲率の曲面とすればよい。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように本発
明の請求項１のインクジェットヘッドでは、前記ノズル
が形成された面の端部の内、前記相対移動方向に交わる
部分が曲面であるため、記録紙の端辺が浮き上がって
も、記録紙に引っかかることがない。従って、ヘッドに
よる記録紙の破れが防止され、良好に印字を行なうこと
ができる効果を奏する。

【００４０】また、請求項２のインクジェットヘッドで
は、前記ノズルプレートの端部の内、前記相対移動方向
に交わる部分が曲面であるため、記録紙の端辺が浮き上
がっても、ノズルプレートが記録紙に引っかかることが
ない。従って、ノズルプレートによる記録紙の破れが防
止される。更に、ノズルプレートが剥がれてヘッドが使
用不能になったり、ノズルの位置がずれたりすることが
なく、良好に印字を行なうことができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のインクジェットヘッドの構
成の概略を示す斜視図である。

【図２】前記実施例のインクジェットヘッドの前方から
のノズルプレートを示す斜視図である。

【図３】前記実施例のインクジェットヘッドの先端部を
示す断面図である。

【図４】従来例のインクジェットヘッドの構成を示す斜
視図である。

【図５】従来例のインクジェットヘッドの制御部を示す
説明図である。

【図６】従来例の圧電セラミックスプレートを示す断面
図である。

【図７】従来例のインクジェットヘッドの作動状態を示
す説明図である。

【図８】従来例のプリンタを示す斜視図である。

【符号の説明】

２ 圧電セラミックスプレート ３ カバープレート ８１ インクジェットヘッド ９１ ノズルプレート ９３ ノズル ９４ オリフィス部 ９５ テーパ部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録紙と相対的に移動すると共に、ノズ
   ルからインクを噴射して、記録紙に印字するインクジェ
   ットヘッドにおいて、 前記ノズルが形成された面の端部の内、前記相対移動方
   向に交わる部分が曲面であることを特徴とするインクジ
   ェットヘッド。
2. 【請求項２】 インクが噴射されるノズルが形成された
   ノズルプレートを有し、記録紙と相対的に移動すると共
   に、ノズルからインクを噴射して、記録紙に印字するイ
   ンクジェットヘッドにおいて、 前記ノズルプレートの端部の内、前記相対移動方向に交
   わる部分が曲面であることを特徴とするインクジェット
   ヘッド。