JPH10157104A - インクジェットプリンタヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インク室の両側に共通電極用チャンバが形成
された形式のインクジェットプリンタヘッドのインク滴
の吐出状態を安定させることである。 【解決手段】 インク室３１の両側に共通電極用チャン
バ２８が形成された形式のインクジェットプリンタヘッ
ドにおいて、インク室３１にインクを供給する共通イン
ク室３４と共通電極用チャンバ２８との間に両者の連通
を遮断する遮断部２４を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電部材を用いた
オンデマンド方式のインクジェットプリンタヘッドに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、平板状の圧電部材を切削して多数
の溝状のインク室を平行に配列形成した形式のインクジ
ェットプリンタヘッドにおいて、溝状に形成されたすべ
ての空間をインク室として利用する第一の形式のもの
と、一つおきの空間をインク室とする第二の形式のもの
とがある。前者の第一の形式のインクジェットプリンタ
ヘッドは、インク吐出口の配列ピッチを細かくすること
ができると云う利点を有するが、隣合うインク吐出口か
ら同時にインク滴を吐出させることができず、タイミン
グを変えなければならないと云う問題がある。後者の第
二の形式のインクジェットプリンタヘッドは、インク吐
出口の配列ピッチが大きくなると云う欠点があるが、す
べてのインク吐出口から同時にインク滴の吐出を行うこ
とができると云う利点を有する。

【０００３】本発明は、前述の第二の形式のインクジェ
ットプリンタヘッドであり、この形式のインクジェット
プリンタヘッドとしては、例えば、特開昭６３−２４７
０５１号公報に開示されている。すなわち、図５及び図
６に示されるように、特開昭６３−２４７０５１号公報
に記載されたインクジェットプリンタヘッド１は、底板
２、天板３、及び、その間に位置する剪断モードアクチ
ュエータ壁４からなり、前記剪断モードアクチュエータ
壁４は、矢印５，６で示すように、天板３及び底板２に
垂直な方向に互いに逆に分極されている上部壁７、下部
壁８からなっている。前記剪断モードアクチュエータ壁
４は、一対となってその間に流路９を形成し、かつ、次
の一対の剪断モードアクチュエータ壁４の間には、前記
流路９よりも幅が狭い空間１０が形成されている。各流
路９の一端には、ノズル１１を有するノズルプレート１
２が固着され、各剪断モードアクチュエータ壁４の両側
には、電極１３，１４が金属化膜として設けられてい
る。各電極１３，１４は、絶縁材で受けられ、前記空間
１０に面している電極１４は、アース１５に接続され、
前記流路９内に設けられている電極１３は、アクチュエ
ータ駆動回路を与えるシリコンチップ１６に接続されて
いる。そして、各流路９の電極１３に選択的に印加され
た電圧によりその流路９に面した各剪断モードアクチュ
エータ壁４が流路９の内部に向かって「く」の字形に変
形し、これにより、流路９内のインクに圧力が加えら
れ、ノズル１１からインク滴が吐出する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の特開昭６３−２
４７０５１号公報に記載されたインクジェットプリンタ
ヘッド１の流路９は、インクが充満したインク室であ
り、空間１０は共通電極用チャンバである。そして、こ
の共通電極用チャンバは、袋小路となっており、インク
が流入している場合と、空気が入った空間部となってい
る場合とがある。そのため、電極１３に電圧が印加され
た場合において、剪断モードアクチュエータ壁４が流路
９の内部に向かって「く」の字形に変形する状態に機械
的な影響を与え、インク滴の吐出状態が安定しない。ま
た、空間１０内の空気が流路９内に混入することもあ
り、これにより、インク内に気泡が発生してインク滴の
発生を阻害することもある。

【０００５】本発明は、インク室の両側に共通電極用チ
ャンバが形成された形式のインクジェットプリンタヘッ
ドにおいて、インク滴の吐出状態が安定しており、か
つ、共通電極用チャンバにインクが流入することがない
形状のインクジェットプリンタヘッドを容易に製作する
ことができるようにすることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
個別電極が設けられるとともにインク吐出口に連通する
インク室と共通電極が設けられた共通電極用チャンバと
が圧電部材よりなる基板に１列おきに平行に形成し、こ
れらのインク室と共通電極用チャンバとに交差する方向
に配設されてそれぞれのインク室と共通電極用チャンバ
とに連通する共通インク室を形成し、前記個別電極に選
択的に電圧を印加することにより発生する前記圧電部材
の剪断歪で前記インク吐出口からインク滴を吐出するよ
うにしたインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記
共通インク室と前記共通電極用チャンバとの間に両者の
連通を遮断する遮断部を形成したものである。したがっ
て、遮断部により共通電極用チャンバにはインクが流入
することがなく、個別電極に電圧を印加した場合の圧電
部材の剪断歪の状態が安定しており、インク吐出口から
のインク滴の吐出を安定させて印字品質を高めることが
できるものである。

【０００７】請求項２記載の発明は、インク吐出口が位
置する先端部から奥側に向けて所定の長さを備えたイン
ク室と共通電極用チャンバとを並列に切削形成し、前記
インク室の長さを前記共通電極用チャンバの長さよりも
長く形成し、前記インク室が存在し前記共通電極用チャ
ンバが存在しない部分に共通インク室を配設して前記共
通電極用チャンバの未加工部分を遮断部としたものであ
る。したがって、遮断部の形成をインク室と共通電極用
チャンバとの切削形成時に切込み深さを変えるだけで簡
単に行うことができるものである。

【０００８】請求項３記載の発明は、インク吐出口が位
置する先端部から奥側にそれぞれ一定の長さに形成され
たインク室と共通電極用チャンバとを並列に形成し、前
記共通電極用チャンバの奥側の端部に樹脂を埋め込んで
封止部を形成し、この封止部と前記インク室の開口部分
とに共通インク室を配設して前記封止部を遮断部とした
ものである。したがって、基板にインク室と共通電極用
チャンバとを形成した後に、簡単に遮断部を形成するこ
とができるものである。

【０００９】請求項４記載の発明は、封止部の形成をス
クリーン印刷法により行ったものである。したがって、
遮断部となる封止部の形成が極めて容易なものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の第一の形態を図１
乃至図３に基づいて説明する。図１はインクジェットプ
リンタヘッドの全体構造を示すもので、板厚方向に分極
した２枚の圧電部材１７，１８をその分極方向が逆向き
となるように接着して基板１９を形成する〔図２
（ａ）〕。この基板１９に対して溝加工することによ
り、前記圧電部材１８の上面から圧電部材１７の内部に
達する多数の溝２０とこれらの溝２０を隔てる多数の側
壁２１とを平行に形成する〔図２（ｂ）〕。この溝加工
は、ＩＣウエハの切断などに用いるダイシングソーのダ
イヤモンドホィールなどを用いて行う。これらの溝２０
は、基板１９の前面側において開口し、奥側を閉止した
形状に形成する。溝２０の寸法はインクジェットプリン
タヘッドの仕様により決定するが、例えば、深さ寸法を
０．２〜１ｍｍ、幅寸法を２０〜２００μｍ、長さ寸法
を５〜５００ｍｍ程度に形成する。

【００１１】しかして、前記溝２０は、前面側から奥側
に向けてその長さが大きいインク室用溝２２〔図３
（ａ）〕と、これらのインク室用溝２２よりも長さの小
さいダミー溝２３〔図３（ｂ）〕との二種がある。これ
らのインク室用溝２２とダミー溝２３とは、ダイヤモン
ドホィールなどによる研削加工時の切込み長さを変化さ
せることにより簡単に形成される。その研削加工は、１
本ずつの溝２０を順次加工するようにしてもよく、ま
た、インク室用溝２２とダミー溝２３とを分けて複数本
毎に加工するようにしても良い。そして、前記ダミー溝
２３の終端部から前記インク室用溝２２の終端部までの
前記ダミー溝２３部分は、後述する共通インク通路との
連通を遮断する遮断部２４とされている。

【００１２】つぎに、前記溝２０の内面、すなわち、前
記インク室用溝２２の内面には無電解ニッケルメッキ法
により個別電極２５を形成し、前記ダミー溝２３の内面
には無電解ニッケルメッキ法により共通電極２６を形成
する〔図２（ｃ）〕。このとき、前記圧電部材１８の上
面に個別電極２５及び前記共通電極２６とそれぞれ連続
する配線パターン２７を同時に形成する。水性インクを
使用する場合は、個別電極２５と共通電極２６と配線パ
ターン２７（一部）との上に絶縁膜（図示せず）を形成
する。このように、共通電極２６が形成された前記ダミ
ー溝２３は、共通電極用チャンバ２８とされている。

【００１３】個別電極２５、共通電極２６及び配線パタ
ーン２７を形成した基板１９に対して天板２９を接着す
ることによりヘッド本体３０を形成し、接着した天板２
９で溝２０の上部開口面を覆うことにより多数のインク
室３１を形成する〔図２（ｄ）〕。ついで、前記ヘッド
本体３０に対して、前記インク室３１にインク吐出口３
２を連通させてそのインク室３１の先端側の開口面を覆
うようにノズル板３３を接着する。

【００１４】前記天板２９の下面側には、前記溝２０に
連通する共通インク室３４を形成する。この共通インク
室３４は、すべての前記インク室３１と交差するように
それらのインク室３１と直交し、かつ、前記ダミー溝２
３に対しては、前記遮断部２４の上に位置するように配
置され、これにより、前記共通電極用チャンバ２８には
インクが供給されないように配慮されている。また、天
板２９の上面部には、図示しないが共通インク室３４に
インクを供給するためのインク供給口を形成し、このイ
ンク供給口にはインク供給管を接続する。前記ノズル板
３３に形成された前記インク吐出口３２は、内方が拡開
し外方が縮径するようにテーパ状に形成してインク室３
１で加圧したインクの吐出を効率良く行うことができる
ようにしている。このインク吐出口３２の加工は、例え
ばレーザ加工で行うが、その場合、必然的に加工側の口
径が広く反対側が狭くなるため、加工側が接着面とな
る。

【００１５】このような構成において、インク室３１に
は、天板２９に形成された共通インク室３４を通してイ
ンクが常時供給されているが、共通電極用チャンバ２８
は遮断部２４により共通インク室３４と完全に遮断され
ているため、その共通電極用チャンバ２８にインクが流
入することがなく、空気のみの空間となっている。そし
て、個別電極２５はアクチュエータ駆動回路に接続さ
れ、共通電極２６は接地されている。この状態でインク
滴を吐出すべきインク吐出口３２が位置するインク室３
１の個別電極２５に電圧を印加すると、そのインク室３
１の側壁２１が剪断歪を起し、インク室３１の容積を急
激に減少させるため、インク吐出口３２からインク滴が
吐出する。この場合、それぞれのインク室３１の両側に
は、共通電極用チャンバ２８が存するため、近接するイ
ンク室３１間で干渉が発生せず、安定した状態でインク
滴が吐出する。また、共通電極用チャンバ２８は、完全
な閉空間となっているため、従来のように、その内部の
空気がインク内に混入してインク中に気泡を発生させる
ような不都合もない。

【００１６】本発明の実施の第二の形態を図４に基づい
て説明する。図１乃至図３について説明した部分と同一
部分は同一符号を用い説明も省略する。本実施例は、基
板１９の溝加工時にダミー溝２３を形成することなく、
全ての溝の前面から奥側に向けての長さを同じ寸法とし
たものである。そして、溝の一つおきに樹脂を埋め込ん
だ封止部３５を形成し、この封止部３５の上面を遮断部
２４としたものである。この封止部３５の形成手段は、
スクリーン印刷法であり、位置合わせも簡単にできるも
のである。すなわち、スクリーン印刷法により樹脂を埋
め込んでから、その樹脂を加熱することにより硬化させ
る。樹脂の種類としては、耐インク性のあることが絶対
条件であるが、その他に基板１９を構成する圧電材料と
熱伝導率が近いことや、塗布時に流れないように適度な
粘度があることが必要である。また、シリコン樹脂のよ
うに、硬化後にも弾性を持つ樹脂であっても問題はな
い。このようにして樹脂を塗布し、かつ、硬化させて封
止部３５を形成してから、前述のように天板２９及びノ
ズル板３３を接着する。

【００１７】このような構成において、天板２９に形成
された共通インク室３４は、インク室３１には連通して
いてインクを供給するが、共通電極用チャンバ２８の延
長上ではその共通インク室３４が封止部３５、すなわ
ち、遮断部２４の位置に位置するため、共通電極用チャ
ンバ２８は共通インク室３４とは完全に遮断されて独立
した空気だけの空間となっている。そのため、前述の実
施の第一の形態と同様に、安定した状態でインク滴の吐
出状態が得られる。

【００１８】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、個別電極が設け
られるとともにインク吐出口に連通するインク室と共通
電極が設けられた共通電極用チャンバとが圧電部材より
なる基板に１列おきに平行に形成し、これらのインク室
と共通電極用チャンバとに交差する方向に配設されてそ
れぞれのインク室と共通電極用チャンバとに連通する共
通インク室を形成し、前記個別電極に選択的に電圧を印
加することにより発生する前記圧電部材の剪断歪で前記
インク吐出口からインク滴を吐出するようにしたインク
ジェットプリンタヘッドにおいて、前記共通インク室と
前記共通電極用チャンバとの間に両者の連通を遮断する
遮断部を形成したので、遮断部により共通電極用チャン
バにはインクが流入することがなく、個別電極に電圧を
印加した場合の圧電部材の剪断歪の状態が安定してお
り、インク吐出口からのインク滴の吐出を安定させて印
字品質を高めることができると云う効果を有する。

【００１９】請求項２記載の発明は、インク吐出口が位
置する先端部から奥側に向けて所定の長さを備えたイン
ク室と共通電極用チャンバとを並列に切削形成し、前記
インク室の長さを前記共通電極用チャンバの長さよりも
長く形成し、前記インク室が存在し前記共通電極用チャ
ンバが存在しない部分に共通インク室を配設して前記共
通電極用チャンバの未加工部分を遮断部としたので、遮
断部の形成をインク室と共通電極用チャンバとの切削形
成時に切込み深さを変えるだけで簡単に行うことができ
ると云う効果を有する。

【００２０】請求項３記載の発明は、インク吐出口が位
置する先端部から奥側にそれぞれ一定の長さに形成され
たインク室と共通電極用チャンバとを並列に形成し、前
記共通電極用チャンバの奥側の端部に樹脂を埋め込んで
封止部を形成し、この封止部と前記インク室の開口部分
とに共通インク室を配設して前記封止部を遮断部とした
ので、基板にインク室と共通電極用チャンバとを形成し
た後に、簡単に遮断部を形成することができると云う効
果を有する。

【００２１】請求項４記載の発明は、封止部の形成をス
クリーン印刷法により行ったので、遮断部となる封止部
の形成が極めて容易であると云う効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第一の形態を示すインクジェッ
トプリンタヘッドの全体構造を示す一部を切り欠いた斜
視図である。

【図２】製造過程を（ａ）乃至（ｄ）の順次で示した一
部の背面図である。

【図３】インク室と共通電極用チャンバとをそれぞれ示
す縦断側面図である。

【図４】本発明の実施の第二の形態を示すインクジェッ
トプリンタヘッドの全体構造を示す一部を切り欠いた斜
視図である。

【図５】従来の一例を示すインクジェットプリンタヘッ
ドの一部の背面図である。

【図６】その水平断平面図である。

【符号の説明】 ２４ 遮断部 ２８ 共通電極用チャンバ ３１ インク室 ３４ 共通インク室

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 個別電極が設けられるとともにインク吐
   出口に連通するインク室と共通電極が設けられた共通電
   極用チャンバとが圧電部材よりなる基板に１列おきに平
   行に形成し、これらのインク室と共通電極用チャンバと
   に交差する方向に配設されてそれぞれのインク室と共通
   電極用チャンバとに連通する共通インク室を形成し、前
   記個別電極に選択的に電圧を印加することにより発生す
   る前記圧電部材の剪断歪で前記インク吐出口からインク
   滴を吐出するようにしたインクジェットプリンタヘッド
   において、前記共通インク室と前記共通電極用チャンバ
   との間に両者の連通を遮断する遮断部を形成したことを
   特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
2. 【請求項２】 インク吐出口が位置する先端部から奥側
   に向けて所定の長さを備えたインク室と共通電極用チャ
   ンバとを並列に切削形成し、前記インク室の長さを前記
   共通電極用チャンバの長さよりも長く形成し、前記イン
   ク室が存在し前記共通電極用チャンバが存在しない部分
   に共通インク室を配設して前記共通電極用チャンバの未
   加工部分を遮断部としたことを特徴とする請求項１記載
   のインクジェットプリンタヘッド。
3. 【請求項３】 インク吐出口が位置する先端部から奥側
   にそれぞれ一定の長さに形成されたインク室と共通電極
   用チャンバとを並列に形成し、前記共通電極用チャンバ
   の奥側の端部に樹脂を埋め込んで封止部を形成し、この
   封止部と前記インク室の開口部分とに共通インク室を配
   設して前記封止部を遮断部としたことを特徴とする請求
   項１記載のインクジェットプリンタヘッド。
4. 【請求項４】 封止部の形成をスクリーン印刷法により
   行ったことを特徴とする請求項３記載のインクジェット
   プリンタヘッド。