JPH0776083A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 基板１上に形成された溝２と隔壁３ａ１，３
ａ２，３ａ３，３ａ４と封止５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，
５ｅと上蓋４とでの同一の溝上に複数の圧力チャンバー
６ａ１，６ａ２，６ａ３，６ａ４を形成し、隔壁面に形
成された電極３０で圧力チャンバーの体積を変化させ、
溝および隔壁の長手方向に対して直角方向にインク液滴
を噴射する。 【効果】 溝および隔壁の加工限界以上の高解像度のイ
ンクジェットヘッドが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インク液滴を画像記録
媒体上へ選択的に付着させるインクジェットヘッドの構
造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のインクジェットヘッドの構造は、
たとえば特開昭６３−２５２７５０号公報に開示されて
いる。

【０００３】この公報に記載の構造および動作原理を図
９に示す。図９（ａ）は非駆動時の断面構造を示す断面
図で、ガラスあるいはセラミックスなどの絶縁性基板９
１上に隔壁９５ａｂ、９５ｂｃ、９５ｃｄなどが等間隔
かつ平行に接着され、インク室兼インク流路の細長い溝
９２ａ、９２ｂ、９２ｃが多数形成される。

【０００４】そして、溝９２ａ、９２ｂ、９２ｃの一方
の端は、共通のインクだめよりインクが供給できるよう
にしてあり、他方の端には小さなノズル孔９３ａ、９３
ｂ、９３ｃを有するノズル板が接着されている。

【０００５】さらに隔壁は、弾性部材２１によりガラス
あるいはセラミックスなどの蓋９８に柔軟性をもって接
着される。

【０００６】ここで隔壁としては、たとえばＰＺＴ（チ
タン酸ジルコン酸鉛）のような圧電性素材を用いる。

【０００７】そして隔壁は矢印２２で示される方向か、
あるいはこの矢印２２と逆方向に、一方向に揃えて分極
しておく。

【０００８】またさらに、隔壁の壁面には電極９４ａ
２、９４ｂ１、９４ｂ２、９４ｃ１、９４ｃ２などを形
成する。

【０００９】つぎに、図９（ａ）の電極９４ａ２に、電
極９４ｂ１に対して充分大きな正の電位を与えるなら
ば、隔壁９５ａｂは図９（ｂ）のようにせん断モードの
変形をおこす。

【００１０】同様のことを、隔壁９５ｂｃ（ここで通常
は電極９４ｂ１と電極９４ｂ２は同電位とする）につい
ても行えば、インク室兼インク流路の溝９２ｂの断面積
は、初期状態の図９（ａ）から図９（ｂ）のように減少
する。

【００１１】すなわち、溝９２ａ、９２ｂ、９２ｃ内に
インクを充填しておけば、この溝の体積減少によってイ
ンクの圧力は瞬間的に上昇し、インク液滴がノズル孔９
３ｂより飛び出す。

【００１２】図８はこのようにして構成されたインクジ
ェットヘッドを示す斜視図であり、前述の特開昭６３−
２５２７５０号公報において開示されている。

【００１３】インクジェットヘッドは、絶縁性基板８１
に接着された圧電性素材の隔壁８５と、インク室兼イン
ク流路の細長い溝８２と、この溝８２の端部を塞ぐよう
に接着されたノズル板８０と、さらに溝８２部の全体を
覆う蓋８８とにより構成される。

【００１４】そして、ノズル板８０にはノズル孔８３を
形成しており、図９を用いて説明したように、インク液
滴８４が吐出する。

【００１５】なお、インクはインク供給口８６より導入
され、共通のインクだめ８７を通して、それぞれの溝８
２に供給される。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、絶縁性基板８
１と圧電材料の隔壁８５とインク室兼インク流路の細長
い溝８２と溝８２の端部を塞ぐように接着されたノズル
板８０と、さらに他の一端は各インク室にインクを供給
するインク供給口８６を配し、そして溝８２部全体を覆
う蓋８８で構成された従来技術においては、以下に記載
するような問題点がある。

【００１７】その第１の課題としては、圧力チャンバー
を溝８２の配列方向に１列に並べるため、溝８２および
隔壁８５の配列ピッチの限界でノズルピッチ寸法が決ま
ってしまう。このため、ドット密度の高い高解像度のイ
ンクジェットヘッドの構成が困難である。

【００１８】その第２の課題としては、圧力発生部とイ
ンク流路を兼ねた細長い圧力チャンバーを形成し、その
長手方向の端部にノズル孔８３を配している。このた
め、瞬間的な発生圧力をノズル孔８３まで効率的に伝達
することが難かしく、インク液滴８４を高速で噴射する
などの高性能化が困難である。

【００１９】その第３の課題としては、溝８２および隔
壁８５を高密度化するほど、インク流路の断面積が小さ
くなりかつ細長くなるため、インクの流路抵抗が増すの
で、インクの供給に支障を来たし、高速駆動できない。

【００２０】その第４の課題としては、隣接するインク
の圧力チャンバーが電気的、力学的に独立でないため、
隣接する溝８２から同時にインク液滴８４を噴射するこ
とができない。またさらに一つの圧力チャンバーからの
インク液滴８４を噴射後に、隔壁８５の戻りによる慣性
で隣接する圧力チャンバーからインクが噴射しなような
駆動条件設定が必要である。

【００２１】その第５の課題としては、ノズル孔８３ご
とに種類の異なるインクの供給が困難である。

【００２２】そこでこのような従来のインクジェットヘ
ッドの構造上の脆弱性に起因する問題を解決して、その
目的とするところは、印字密度が溝および隔壁の加工限
界によらない構造にすることで、高密度、高性能、そし
て多色印字可能なインクジェットヘッドを提供すること
である。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のインクジェットヘッドは、下記記載の構成を採
用する。

【００２４】本発明による第１のインクジェットヘッド
は、基板と基板上に配列された溝を形成する少なくとも
一部が圧電材料からなる隔壁と、溝端部の封止と、溝の
上部を覆う上蓋とにより、同一溝上に複数の圧力チャン
バーを構成し、隔壁の壁面に形成された電極に電圧を印
加することで隔壁を変形させ、圧力チャンバー内のイン
ク圧力を変化させることにより溝および隔壁の長手に対
して直角方向にインク液滴を噴射させることを特徴とす
る。

【００２５】本発明による第２のインクジェットヘッド
は、基板と基板上に配列された分極方向が互いに反対方
向となるような２枚の圧電材料で溝を形成する隔壁と、
溝端部の封止と、溝の上部を覆う上蓋とにより、同一溝
上に複数の圧力チャンバーを構成し、隔壁の壁面に形成
された電極に電圧を印加することで隔壁を剪断モード変
形させ、圧力チャンバー内のインク圧力を変化させるこ
とにより溝および隔壁の長手に対して直角方向にインク
液滴を噴射させることを特徴とする。

【００２６】さらに本発明による第３のインクジェット
ヘッドは、インク噴射孔の配列の中心線に直交する軸に
対して、溝および隔壁の中心線が傾斜していることを特
徴とする。

【００２７】本発明による第４のインクジェットヘッド
は、ノズル孔を圧力チャンバーのほぼ中央に配し、噴射
されたインク液滴と同量のインクを圧力チャンバー内に
補充するインク供給口を圧力チャンバーの両端部に配し
たことを特徴とする。

【００２８】またさらに、本発明による第５のインクジ
ェットヘッドは、インク噴射に関わる圧力チャンバーの
隔壁を隔てた両側の圧力チャンバーが空洞であることを
特徴とする。

【００２９】本発明による第６のインクジェットヘッド
は、隔壁を隔てた方向に形成された複数の圧力チャンバ
ー列のそれぞれの列に種類の異なるインクを供給するイ
ンク供給口を溝の上部に配したことを特徴とする。

【００３０】

【作用】本発明のインクジェットヘッドの上記の構成に
よれば、１つの溝上にインク液滴噴射に関わる複数のイ
ンク圧力室である圧力チャンバーが形成され、溝および
隔壁の加工限界に因らずに高密度マルチノズルのインク
ジェットヘッドが提供できる。

【００３１】またさらに高速駆動するために充分なイン
ク流路抵抗を確保した設計および力学的に効率のよい構
成が可能であるため、インクジェットヘッドの高性能化
が可能である。

【００３２】さらにインク供給口を溝上部に設けること
により、同一のインクジェットヘッド内に、種類の異な
るインクを供給できるので、高密度で高性能なカラー印
字が可能なインクジェットヘッドを提供することができ
る。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の実施例におけるインクジェッ
トヘッドの構成を、図面を基に説明する。

【００３４】

【実施例１】図１、図２、および図３は、本発明の第１
の実施例によるインクジェットヘッドを示しており、図
１は上蓋とノズル板と隔壁との一部を破断して示す斜視
図であり、図２は一部領域を示す平面図であり、図３は
動作説明図であり図１の矢印Ａ方向から見た断面図であ
る。以下図１と図２と図３とを交互に参照して説明す
る。

【００３５】図１に示すように、厚さ方向に分極し圧電
材料からなる隔壁３ａ１、３ａ２、３ａ３、３ａ４を基
板１上に１列に、各々間隔を設けて配置し、この隔壁列
とは平行で矢印Ｂ方向に一定の間隔を設けて隔壁３ｂ
１、３ｂ２、３ｂ３、３ｂ４が配置されることより溝２
ａが形成される。

【００３６】また、隔壁３ａ１、３ａ２、３ａ３、３ａ
４の壁面および溝２の底面には、金薄膜を形成し、金薄
膜からなる電極３０が形成されている。

【００３７】そして、同様に矢印Ｂの方向に平行な隔壁
３の列を順次配置することで、平行して設ける溝２を多
数形成する。

【００３８】溝２ａ、溝２ｂなどの端部には、真空蒸着
法によって形成する金薄膜を、下面と側面と上面とにコ
の字形に設ける配線パターン２０ａが形成されたガラス
などの絶縁部材からなる封止５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、
５ｅが、電極３０と電気的接続が取られ、かつ隔壁３ａ
１などとの隙間を埋めるように接着され、溝２ａ上に複
数の部屋を形成する。

【００３９】さらに溝２の上面を覆うように上蓋４を配
置することことで、溝２ａ上には圧力チャンバー６ａ
１、６ａ２、６ａ３、６ａ４が形成される。

【００４０】さらに、ノズル孔８を有するノズル板７を
上蓋４上に取り付けることで、マルチノズルのインクジ
ェットヘッドが構成される。

【００４１】図２において、前述のように各々の圧力チ
ャンバー６ａ１、６ａ２、６ａ３、６ａ４の底部および
隔壁３の壁面上には、金薄膜などで電極３０が形成され
る。

【００４２】そして、この電極３０は封止５ａ、５ｃ上
に形成された金薄膜による配線パターン２０と底部で電
気的接続が取られる。

【００４３】またさらに上蓋４の下面に、同様に金薄膜
で形成された配線パターン２５は、封止５上の配線パタ
ーン２０と、接点２５ａ、接点２５ｂなどで電気的な接
続が取られる。

【００４４】配線パターン２５は、上蓋４の同一面上に
配されたドライバーＩＣ９、および外部入力端子１０と
接続が取られ、外部からの入力信号で個々の圧力チャン
バー６ａ１、６ａ２、６ａ３、６ａ４などの圧力チャン
バー６が駆動可能となる。

【００４５】つぎに、本発明の第１の実施例のインクジ
ェットヘッドの動作を、図３を用いて説明する。

【００４６】図３において、電極３０ａと電極３０ｂ
間、および電極３０ｂと電極３０ｃ間に、図２に示すド
ライバーＩＣ９により供給された電圧を印加する。

【００４７】すると、電界３１ａおよび電界３１ｂが生
じ、矢印３２の方向に分極された隔壁３ａｂおよび隔壁
３ｂｃは、図に示すように剪断モード変形をおこす。

【００４８】そこで圧力チャンバー６ａｂの体積が減少
し、圧力が瞬間的に増加するため、ノズル板７上のノズ
ル孔８よりインク液滴３３が噴射する。

【００４９】インク液滴３３噴射後、電圧印加を止める
と隔壁３ａｂ、隔壁３ｂｃは元の状態に戻り、圧力チャ
ンバー６ａｂは減圧される。

【００５０】このとき、ノズル孔８の液面は、その表面
積を小さくしようとする表面張力が働き、その面を保持
しようとするため、図１に示すインク供給口１１より噴
射したインク液滴３３と同量のインクが供給される。

【００５１】ここで配線パターン２５と接点２５ａ、２
５ｂとによって、図１に示す溝２ａ上に形成された圧力
チャンバー６ａ１、６ａ２、６ａ３、６ａ４は駆動のた
めの電極が各々に形成され、電気的に独立であるととも
に、封止５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅにより力学的に
全く独立である。

【００５２】このため一つの圧力チャンバー６駆動の如
何によらず、独立に前述の動作原理によって駆動可能で
ある。

【００５３】つぎに本発明によるインクジェットヘッド
の構造を形成するための製造方法について説明する。

【００５４】図１に示すように、厚さ方向に分極された
圧電材料であるＰＺＴからなる厚さ１ｍｍの基板１は、
ダイヤモンドカッティング円板を用いて深さ４００μ
ｍ、幅７０μｍの溝２が、矢印Ｂ方向に１４０μｍのピ
ッチ寸法で加工する。

【００５５】その後、全表面に真空蒸着法により金薄膜
を形成し、ＰＺＴの最上面上に付着した不要な金薄膜を
研磨により取り除いて、溝２の底面と側面とに電極３０
を形成する。

【００５６】つぎに溝２に直角方向である矢印Ｂ方向の
基板１のカッティング処理を行い、長さ４ｍｍの隔壁３
ａ１、３ａ２、３ａ３、３ａ４などを形成し、それと同
時に同一溝２上の電極３０を複数に分割する。

【００５７】矢印Ｂで示すカッティング処理によって生
じた溝２に対して直角方向の溝には、真空蒸着法によっ
て、金薄膜を下面と側面と上面とにコの字形に設ける配
線パターン２０ａが形成されたガラスなどの絶縁部材で
構成する封止５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅを、溝２の
底面上の電極３０と電気的接続が取れるように、異方導
電性接着材で接着する。

【００５８】さらに、下面に配線パターン２５を印刷法
により形成した上蓋４を封止５ａに形成した接点２５
ａ、２５ｂにより、電気的接続が取られ、かつ溝２の上
部を覆うように、図３に示す弾性部材３４を用いて接着
する。

【００５９】ここで、弾性部材３４は、隔壁３ａ１など
の駆動時に電気機械変換効率を著しく下げないために用
いられる。

【００６０】こうして、複数の圧力チャンバー６ａ１、
６ａ２、６ａ３、６ａ４などが形成され、この上蓋４上
にノズル板７を張り合わせることで、インクジェットヘ
ッドが構成される。

【００６１】以上、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について述べてきたが、本発明
は、この構成に限定されるものではない。

【００６２】たとえば、基板１、および隔壁３の一部の
材料は、圧電材料でなくても良く、絶縁材料であるガラ
ス、またはセラミックスなどでもよい。

【００６３】またさらに、図３において、隔壁３ａｂ、
３ｂｃは剪断モード変形させたが、隔壁の分極方向を電
界３１ａ、３１ｂと同一方向に揃えておいて隔壁に電圧
を印加すると、電界と直角方向、つまり図中矢印３２方
向へ収縮するモードで変形させてもよい。

【００６４】この場合、隔壁３ａｂ、３ｂｃなどと上蓋
４との接合は、弾性部材３４を用いないでエポキシ接着
材などでよい。そして、これにより電気機械変換効率は
著しく落ちることはない。

【００６５】以上のように本構成によれば、図８で示す
ような一つの溝８２に一つの圧力チャンバーを形成して
いた従来例に対して、図１に示すように溝２ａ上に電気
的、力学的に独立な複数の圧力チャンバー６ａ１、６ａ
２、６ａ３、６ａ４が形成でき、より多くのノズル孔の
形成が容易になる。

【００６６】このため図２に示すように、一定方向の矢
印Ｂに対してノズル配列ピッチ寸法Ｐ２を高密度化する
場合、図２に示すような封止５ｂ、５ｄ内に、インク流
路を制御するように、一部切り欠いた流路制御室２２を
設ける。

【００６７】そして流路制御室２２でインク液滴噴射の
方向を制御すれば、ノズル配列ピッチＰ２は、同一溝上
に形成された圧力チャンバーの数をｎとすると、溝の配
列ピッチＰ１のｎ分の１で高密度化できる。

【００６８】また、図２に示す構成において、前述の流
路制御室２２を設けず圧力チャンバー６ａ１、６ａ２、
６ａ３、６ａ４上の各々のノズル孔８を溝２ａ上部に一
直線になるように配置してもよい。

【００６９】このようにノズル孔８を一直線に配置すれ
ば、ノズルピッチＰ１のノズル列がｎ列形成でき、矢印
Ａ方向に印字ヘッドを走査し印字する場合、各圧力チャ
ンバーの限界周波数のｎ倍の速度で、矢印Ａ方向のドッ
トが形成できる。このため、高速印字が可能となる。

【００７０】

【実施例２】図４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を示す断面図である。

【００７１】図４に示すように、矢印４０Ａ方向に分極
された圧電材料からなる長方体形状の圧電部材４１ａ
と、これと反対方向である矢印４０Ｂ方向に分極された
圧電部材４２ａとを第１の接着材４６で張り合わせて、
隔壁４３ａが形成される。

【００７２】同様にして形成された多数の隔壁を、図１
で示した第１インクジェットの実施例と同様に、基板１
上の１列に各々間隔を開けて配置し、この隔壁列と平行
に別の隔壁列を矢印Ｂ方向に向かって順次配置すること
で多数の溝列が形成される。

【００７３】以下、図１に示す第１の実施例と同様な構
成により、同一溝上に電気的、力学的に独立した圧力チ
ャンバーが複数形成され、エポキシ材料などの第２の接
着材４７により、上蓋４が接着され、さらにノズル孔８
を有するノズル板７を張り合わせることで、高密度なマ
ルチノズルのインクジェットヘッドが構成される。

【００７４】つぎに、本発明の第２の実施例のインクジ
ェットヘッドの動作原理を、図４を用いて説明する。

【００７５】図４に示すように、電極４４ａと電極４４
ｂとの間、および電極４４ｂと電極４４ｃとの間に電圧
が印加されると、電界４５ａおよび電界４５ｂが生じ
る。

【００７６】すると、分極された隔壁４３ａおよび隔壁
４３ｂは、剪断モード変形をおこして、図４に示すよう
に圧力チャンバー４８ａｂ側に向けて、くの字形の変形
を起こす。

【００７７】このため、圧力チャンバー４８ａｂの体積
が減少し、圧力が瞬間的に増加するため、ノズル板７上
のノズル孔８よりインク液滴３３が噴射する。

【００７８】隔壁４３ａおよび隔壁４３ｂは、中央部が
最も長い距離を動くように剪断変形するため、圧力チャ
ンバー４８ａｂ内の局部的な体積変化量は、中央部４９
ａが最も大きく端部４９ｂが最も小さい。

【００７９】発生圧力は体積変化量に比例するので、隔
壁４３ａおよび隔壁４３ｂが動く瞬間では、圧力チャン
バー４８ａｂ内では圧力勾配が生じ、この圧力勾配は中
央部４９ａから端部４９ｂに向けて徐々に小さくなる。

【００８０】このため、瞬間的なインクの流れが、中央
部４９ａから端部４９ｂに向かう方向に起こる。

【００８１】このインクの流れはインク液滴３３を形成
しやすくする作用があるので、インク液滴３３を高速で
噴射することが可能となる。

【００８２】また、本駆動原理による隔壁４３ａのくの
字形の変形では、接着材弾性部での力学的エネルギー吸
収がないため、電気機械変換効率が向上する。

【００８３】この力学的エネルギー吸収がない効果によ
り、隔壁の長手方向の長さを短くしても、第１の実施例
と同等の性能が得られる。したがって、より一層高密度
で小型なマルチノズルのインクジェットヘッドが構成可
能である。

【００８４】この効果は図４に示す本構成によってはじ
めて可能であり、図８で示すような溝８２の端部にノズ
ル孔８３を設けた従来例では実施することはできない。

【００８５】以上、本実施例の構成について述べてきた
が、本発明が、この構成に限定されるものではなく、た
とえば、基板１と圧電部材４１ａとは別体としたが、一
体化した圧電材料でもかまわない。

【００８６】

【実施例３】本発明の第３の実施例におけるインクジェ
ットヘッドは、第１の実施例および第２の実施例で示し
た第１および第２のインクジェットヘッドにおいて、ノ
ズル孔配置と隔壁の配置関係に関するものである。

【００８７】図５は上蓋とノズル板との一部を破断した
第３の実施例３におけるインクジェットヘッドを示す平
面図であり、ノズル孔配置と隔壁配置以外の構成は、第
１の実施例または第２の実施例と同様の構成である。

【００８８】図５において、軸Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４
は、ノズル板７上のノズル孔８の配列の中心線を示して
おり、軸Ｙはノズル板７面上で軸Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ
４と直交する軸を示している。

【００８９】紙面方向に分極された隔壁５０ａ１、５０
ａ２、５０ａ３、５０ａ４は、軸Ｙとθ度傾斜した軸Ｚ
と平行に一列に一定間隔ｓを設けて配列する。

【００９０】さらにそのうえ、この隔壁列とは平行に、
軸Ｘ方向に一定の間隔Ｐ１を設けて隔壁５０ｂ１、５０
ｂ２、５０ｂ３、５０ｂ４を配置することより、溝５１
ａｂが形成される。

【００９１】そして同様に、矢印Ｘの方向に平行な隔壁
列を、順次配置することで平行な溝を多数形成する。

【００９２】さらに溝５０ａｂなどの端部には、封止５
ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅを配置する。

【００９３】さらにまた、溝５０ａｂの上面を覆うよう
に上蓋４を配置することで、溝５０ａｂ上には圧力チャ
ンバー５２ａ１、５２ａ２、５２ａ３、５２ａ４を形成
し、ノズル孔８を有するノズル板７が上蓋４上に取り付
けることで、マルチノズルのインクジェットヘッドが構
成される。

【００９４】そして本実施例のインクジェットヘッドで
は、実施例１および実施例２で示した構成と同様の電極
構造および隔壁駆動のための電気的な接続手段が採ら
れ、同様の動作原理でインク液滴の噴射が行われる。

【００９５】ここでノズル孔８は、形成された各々の圧
力チャンバーの上方に１つずつ形成され、軸Ｘ１、Ｘ
２、Ｘ３、Ｘ４上のノズル孔８のピッチはＰ１である。

【００９６】隣接するＸ方向の軸、たとえば軸Ｘ１と軸
Ｘ２との間のノズル孔８のピッチ寸法のずれ量Ｐ２は、
同一溝上に形成された圧力チャンバーの数をｎとすると Ｐ２＝ｓ×ｓｉｎθ＝Ｐ１／ｎ となるように設定される。

【００９７】このため、軸Ｘ１方向の実効ノズルピッチ
は、溝および隔壁の配列ピッチのｎ分の１で高密度化で
きる。

【００９８】なお図５では圧力チャンバーの数ｎ＝４と
したが、本発明の第３の実施例の構成にすれば自由な整
数ｎが設定でき、溝および隔壁の配列ピッチの限界に制
限されることなく、自由な密度のマルチノズルのインク
ジェットが構成できる。

【００９９】

【実施例４】本発明の第４の実施例におけるインクジェ
ットヘッドは、第１の実施例、第２の実施例、および第
３の実施例で示した第１、第２および第３のインクジェ
ットヘッドにおいて、圧力チャンバーに対するノズル孔
位置とインク供給口位置に関するものである。

【０１００】第４の実施例においては、圧力チャンバー
に対するノズル孔位置とインク供給口位置以外の構成
は、第１の実施例、第２の実施例、または第３の実施例
と同様の構成である。

【０１０１】図６は、本発明の第４の実施例におけるイ
ンクジェットヘッドの圧力チャンバーを、図１に示す矢
印Ａ方向に沿って切断し、矢印Ｂ方向から見た断面の一
部を示した断面図である。

【０１０２】第１の実施例、第２の実施例、または第３
の実施例と同様に形成された同一溝上の圧力チャンバー
６ａ１、６ａ２、６ａ３などは、外部からの入力信号で
それぞれ独立に駆動可能な構成が採られている。

【０１０３】またさらに、圧力チャンバー６ａ１、６ａ
２、６ａ３などの上に配されるノズル板７上のノズル孔
８は、図６に示すように圧力チャンバーのほぼ中央部に
形成する。

【０１０４】さらに、噴射されたインク液滴３３と同量
のインクをチャンバー内に補充するインク供給口６１
ａ、６１ｂは、それぞれの圧力チャンバー６ａ１の端部
に配置する。

【０１０５】圧力チャンバー６ａ１が、供給口から噴射
口までのインク管路を兼ねている本発明の第４の実施例
の構成において、噴射したインク液滴３３と同量のイン
クを速やかにインク供給口６１ａなどより圧力チャンバ
ー６ａ１に供給して、ノズル孔８の液面振動を抑えるこ
とは、次のインク液滴３３の噴射までの時間を短くする
ために重要である。

【０１０６】図６に示すように、ノズル孔８は圧力チャ
ンバー６ａ１の中央に配置して、噴射されたインク液滴
３３を圧力チャンバー内に補充する給液のためのインク
供給口６１ａおよびインク供給口６１ｂは、圧力チャン
バー６ａ１の両端部に配された構成としている。

【０１０７】このため図８に示す溝８２の端部の各々に
ノズル孔８３とインク供給口８６とを持つ従来の構成に
比べて、本発明の構成ではインク供給口からノズル孔ま
での距離を２分の１にでき、そのうえ一端の給液口から
のインク給液量を２分の１にできる。

【０１０８】このため、実質的な管路抵抗が減少し、ノ
ズル孔８の液面振動を速やかに抑えることが可能であ
る。

【０１０９】このため各圧力チャンバーの高速駆動が可
能である。この効果は本構成にして初めて達成可能であ
り、従来の図８で示すような溝８２の端部にノズル孔８
３を設けた従来例では実施することができない。

【０１１０】

【実施例５】本発明の第５の実施例におけるインクジェ
ットヘッドは、インク液滴の噴射に関わる圧力チャンバ
ーと隔壁を隔てた圧力チャンバーのインク充填の状態に
関するものである。

【０１１１】図３に示すように、隔壁３ａｂを隔てた隣
どうしの圧力チャンバー６ａｂと圧力チャンバー６ｚａ
において、圧力チャンバー６ａｂの圧力を増加させる場
合、隔壁３ａｂを圧力チャンバー６ａｂの方向に剪断変
形させるため、圧力チャンバー６ｚａは体積が増加し減
圧される。

【０１１２】つまり、隔壁を隔てて隣接する各々の圧力
チャンバーは、隣接する圧力チャンバーの挙動の影響を
受ける。

【０１１３】このため隣接する圧力チャンバー同士は同
時噴射ができず、またさらに隣接する圧力チャンバーの
噴射後の隔壁の戻りによる慣性力でインク液滴が噴射し
ないような条件設定が必要である。

【０１１４】さらに、圧力チャンバー６ｚａにインクが
充填されている状態で、隔壁３ａｂが剪断変形すると
き、圧力チャンバー６ｚａが減圧されるため、隔壁３ａ
ｂには変形とは反対方向の作用が働き、隔壁の変形が阻
害される。このため、インク液滴３３の噴射性能が劣化
する。

【０１１５】インク液滴３３の噴射に関わる圧力チャン
バー６ａｂの両端の圧力チャンバー６ｚａと圧力チャン
バー６ｂｃとをインク充填しない空洞にすることで、電
気的および力学的に全く独立な圧力チャンバー６ａｂを
構成することができ、前述の問題が解決可能となる。

【０１１６】図８で示すような溝８２の端部にノズル孔
８３を設けた従来例では、本構成を採用するとノズル孔
８３のピッチ寸法が溝８２および隔壁８５の配列ピッチ
寸法の２倍となるため、実効ノズルピッチ寸法が広くな
り、実用に耐える高密度インクジェットヘッドを構成す
ることが困難である。

【０１１７】本発明の第５の実施例における構成は、同
一溝上に複数の圧力チャンバーを形成する第１から第４
のインクジェットのいずれかに適用することで、初めて
実用的となる。

【０１１８】

【実施例６】本発明の第６の実施例におけるインクジェ
ットヘッドは、前述の第１から第５のインクジェットヘ
ッドにおいて、圧力チャンバーにインクを供給するため
のインク供給構造に関するものである。

【０１１９】なお本発明の第６の実施例においては、圧
力チャンバーに対するインク供給口の位置関係以外の構
成は、第１の実施例から第５の実施例までの構成と同様
な構成である。

【０１２０】図７は本発明の第６の実施例におけるイン
クジェットヘッドの構成を分解して示す斜視図である。

【０１２１】図７に示すように、第１から第５の実施例
までと同様に構成された圧力チャンバー６ａ１、６ａ
２、６ａ３、６ａ４、６ｂ１、６ｂ２、６ｂ３、６ｂ４
は、隔壁を隔てた方向、たとえば圧力チャンバー６ａ
１、６ｂ１などで構成される圧力チャンバー列Ｌ１、圧
力チャンバー６ａ２、６ｂ２などで構成される圧力チャ
ンバー列Ｌ２、圧力チャンバー６ａ３、６ｂ３などで構
成される圧力チャンバー列Ｌ３、圧力チャンバー６ａ
４、６ｂ４などで構成される圧力チャンバー列Ｌ４を形
成する。

【０１２２】これらの圧力チャンバー列Ｌ１、Ｌ２、Ｌ
３、Ｌ４を覆う上蓋４上には、圧力チャンバー列Ｌ１の
個々の圧力チャンバー６ａ１、６ｂ１などにインクを供
給するインク供給口６０ａを設け、同様にそれぞれの圧
力チャンバー列にそれぞれインクを供給するインク供給
口６０ｂ、６０ｃ、６０ｄを設ける。

【０１２３】そしてインク供給口６０ａ、６０ｂ、６０
ｃは、それぞれ共通インクだめ入口６１ａ、６１ｂに連
結されている。

【０１２４】また、共通インクだめ入口６１ａ、６１ｂ
などは、各々種類の異なるインク共通だめに連結されて
いる。

【０１２５】さらに、上蓋４上にはノズル孔８を有する
ノズル板７が接合され、マルチノズルのインクジェット
ヘッドが構成される。

【０１２６】本発明の第６の実施例における構成によれ
ば、同一溝上に形成された複数の圧力チャンバーの各々
に、独立にインク供給する構成が得られる。このため、
同一溝上に、形成された各々の圧力チャンバーにそれぞ
れ種類の異なるインクの供給が可能である。

【０１２７】具体的にはイエロー、シアン、マゼンタ、
ブラックインクの各々の色のインク液滴の噴射が可能な
ノズル孔の列が形成でき、一つの基板１上で高密度なカ
ラー印字可能なインクジェットヘッドが構成できる。

【０１２８】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、同一溝上に複数の圧力チャンバーを配置してい
るので、印字密度が溝と隔壁との加工限界に依存しない
ので、高密度な印字ヘッドが構成できる。このため一度
の印刷動作で、高精度で高密度な美しい印字が得られる
という効果がある。

【０１２９】また、ノズル孔を圧力チャンバーの中央に
配置し、かつインク供給口を両端部に配する構成が可能
なため、インク管路抵抗を小さくできる。このため、高
速で高精度でかつ高密度な美しい印字が得られるという
効果がある。

【０１３０】さらに、同一溝上に圧力チャンバーを複数
構成し、インク液滴噴射に関わる圧力チャンバーの両端
に空洞を設ける構成とすることで電気的、力学的に独立
した複数の圧力チャンバーが一つの基板上に構成でき
る。このため、インク噴射の条件設定が自由にできると
いう効果がある。

【０１３１】さらにまた、インク液滴を噴射するノズル
孔列ごとに種類の異なるインクが供給できる。このため
一つのインクジェットヘッドで高密度なカラー印字がで
きるという効果が得られる。

【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
ヘッドの構成を示す斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施例におけるインクジェット
ヘッドの構成を示す平面図である。

【図３】本発明の第１の実施例におけるインクジェット
ヘッドの動作原理を示す断面図である。

【図４】本発明の第２の実施例におけるインクジェット
ヘッドの構成と動作原理を示す断面図である。

【図５】本発明の第３の実施例におけるインクジェット
ヘッドの構成を示す平面図である。

【図６】本発明の第４の実施例におけるインクジェット
ヘッドの構成を示す断面図である。

【図７】本発明の第６の実施例におけるインクジェット
ヘッドの構成を示す斜視図である。

【図８】従来技術によるインクジェットヘッドの構成を
示す斜視図である。

【図９】従来技術によるインクジェットヘッドの構造お
よび動作原理を説明するための断面図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 溝 ３ 隔壁 ４ 上蓋 ５ 封止 ６ 圧力チャンバー ７ ノズル板 ８ ノズル孔 ３０ 電極 ３３ インク液滴

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、基板上に配列された溝を形成す
   る少なくとも一部が圧電材料からなる隔壁と、溝端部の
   封止と、溝の上部を覆う上蓋とにより、同一溝上に複数
   の圧力チャンバーを構成し、隔壁の壁面に形成された電
   極に電圧を印加することで隔壁を変形させ、圧力チャン
   バー内のインク圧力を変化させることにより溝および隔
   壁の長手に対して直角方向にインク液滴を噴射させるこ
   とを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 【請求項２】 基板と、基板上に配列された分極方向が
   互いに反対方向となるような２枚の圧電材料で溝を形成
   する隔壁と、溝端部の封止と、溝の上部を覆う上蓋とに
   より、同一溝上に複数の圧力チャンバーを構成し、隔壁
   の壁面に形成された電極に電圧を印加することで隔壁を
   剪断モード変形させ、圧力チャンバー内のインク圧力を
   変化させることにより溝および隔壁の長手に対して直角
   方向にインク液滴を噴射させることを特徴とするインク
   ジェットヘッド。
3. 【請求項３】 ノズル孔の配列の中心線に直交する軸に
   対して溝および隔壁の中心線が傾斜していることを特徴
   とする請求項１、または請求項２に記載のインクジェッ
   トヘッド。
4. 【請求項４】 ノズル孔を圧力チャンバーのほぼ中央に
   配し、噴射されたインクと同量のインクを圧力チャンバ
   ー内に補充するインク供給口を圧力チャンバーの両端部
   に配したことを特徴とする請求項１、２、あるいは３に
   記載のインクジェットヘッド。
5. 【請求項５】 インク液滴噴射に関わる圧力チャンバー
   の隔壁を隔てた両側の圧力チャンバーが空洞であること
   を特徴とする請求項１、２、３、あるいは４に記載のイ
   ンクジェットヘッド。
6. 【請求項６】 隔壁を隔てた方向に形成された複数の圧
   力チャンバー列のそれぞれの列に種類の異なるインクを
   供給するためのインク供給口を溝上部に配したことを特
   徴とする請求項１、２、３、４、あるいは５に記載のイ
   ンクジェットヘッド。