JPH10291311A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インク飛翔の応答性に優れ、高速印字が行え
るインクジェット記録ヘッド１を提供する 【解決手段】 インク供給室３５と、インク供給室３５
と複数のインクインレット３３によってそれぞれ接続さ
れるインクを収容する複数のキャビティ３１と、キャビ
ティ３１にそれぞれ設けられたノズル２３と、を有する
ヘッド部１２、１３、１４を備えたインクジェット記録
ヘッド１において、隣り合うヘッド部１２、１３、１４
のインク供給室３５同士が少なくとも一つのインク連通
路３６で連通している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のノズルから
インク滴を吐出させ、記録用紙等の記録媒体に付着させ
て画像を記録するインクジェット記録ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、複数のノズルからインク滴を
吐出し、このインク滴が記録媒体に付着して形成される
インクドットにより画像を記録するインクジェット記録
ヘッドが知られている。図１１に示す上記インクジェッ
ト記録ヘッド１００は、ヘッド部１０１とヘッド部１０
３とを備えている。上記ヘッド部１０１は、インク供給
室１０５と、該インク供給室１０５と複数のインクイン
レット１０７によってそれぞれ接続されるインクを収容
する複数のキャビティ１０９と、該キャビティにそれぞ
れ設けられたノズル１１１と、を有している。また、上
記ヘッド部１０１と同一構成からなるヘッド部１０３
は、ヘッド部１０１と同様にインク供給室１０６、複数
のインクインレット１０８、複数のキャビティ１１０、
及び複数のノズル１１２を有している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記インクジェット記
録ヘッド１００では、ヘッド部１０１のインク供給室１
０５とヘッド部１０３のインク供給室１０６とがそれぞ
れ独立して設けられている。このため、例えば、ヘッド
部１０１の複数のノズル１１１からインクを連続的に吐
出する場合であって、各キャビティ１０９に対してイン
クの供給が十分行えない状態であっても、ヘッド部１０
３のインク供給室１０６から上記各キャビティ１０９に
対してインクを供給することができず、キャビテイ１０
９、１１０に対するインクの供給が効率的に行えないと
いう問題点があった。

【０００４】このように、インクジェット記録ヘッド１
００では、インクを効率的にキャビテイ１０９、１１０
に供給することができないのでインク飛翔の応答性（連
続的にインク滴を吐出する能力）が低く（最大４ＫＨ
ｚ）、現在、インクジェット記録ヘッドに求められてい
る８ＫＨｚ以上のインク飛翔の応答性を実現することが
できず、高速印字が行えないという問題点があった。

【０００５】そこで本発明は、インクの補給性能の向上
を図ることで、インク飛翔の応答性に優れ、高速印字が
行えるインクジェット記録ヘッドを提供することを目的
としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドでは、イ
ンク供給室と、該インク供給室と複数のインクインレッ
トによってそれぞれ接続されるインクを収容する複数の
キャビティと、該キャビティにそれぞれ設けられたノズ
ルと、を有するヘッド部を複数備えたインクジェット記
録ヘッドにおいて、隣り合うヘッド部のインク供給室同
士が少なくとも一つのインク連通路で連通してあること
を特徴としている。

【０００７】また、請求項２に記載のインクジェット記
録ヘッドでは、上記隣り合うヘッド部の一方のヘッド部
のキャビティと他方のヘッド部のインク供給室とが第２
のインクインレットによって接続されていることを特徴
としている。

【０００８】

【発明の効果】請求項１に係るインクジェット記録ヘッ
ドでは、隣り合うヘッド部のインク供給室同士が少なく
とも一つのインク連通路で連通されているので、上記イ
ンク連通路を介して、隣り合うヘッド部の一方のヘッド
部のインク供給室から他方のヘッド部のインクキャビテ
ィに、または、他方のヘッド部のインク供給室から一方
のヘッド部のインクキャビティに、インクが供給される
ので、各ヘッド部のインクの使用状態に応じてインクを
効率良く供給することができる。したがって、インクジ
ェット記録ヘッドでは、インクの補給性能、すなわちイ
ンク飛翔の応答性が向上するので高速印字を行うことが
できる。

【０００９】また、請求項２に係るインクジェット記録
ヘッドでは、上記隣り合うヘッド部の一方のヘッド部の
キャビティと他方のヘッド部のインク供給室とが第２の
インクインレットによって接続されているので、インク
の供給効率をさらに向上させることができ、したがっ
て、インク飛翔の応答性がより優れたものになる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。図１は、本発明に係る
インクジェット記録ヘッド１（以下、「記録ヘッド１」
と省略する。）を備えたプリンタ３の一部を示してい
る。上記プリンタ３は記録媒体である用紙５を副走査方
向（ｙ方向）に送り出すための送り出し機構７と、キャ
リッジ１１を主走査方向（ｘ方向）に移動させるための
移動機構９とを備えており、記録ヘッド１は上記キャリ
ッジ１１に取り付けられることで主走査方向（ｘ方向）
に移動するように設けられている。

【００１１】上記記録ヘッド１は、図２〜４に示すよう
に、第１のヘッド部１２、第２のヘッド部１３及び第３
のヘッド部１４を備えており、セラミック、合成樹脂、
ガラス、または金属で構成された天板２０と基板２１と
を重ね合わせて構成されている。撥水処理が施された天
板２０には複数のノズル２３が記録ヘッド１０の幅方向
（矢印２５方向）に３列、長手方向（矢印２７方向）に
５列（４列まで図示））形成してあり、これらノズル２
３がマトリックスに配置され、矢印２５方向に形成され
た３列のノズル２３が、それぞれ第１のヘッド部１２、
第２のヘッド部１３及び第３のヘッド部１４のノズルを
構成している。

【００１２】上記ノズル２３は、エキシマレーザ加工等
の方法で形成したもので、天板２０の表面に向かって次
第に断面が小さくなるテーパ形状を有している。また、
天板２０の基板２１と対向する面には、電鋳、エッチン
グ、またはフォトリソグラフィ等の微細加工によって、
第１のヘッド部１２、第２のヘッド部１３及び第３のヘ
ッド部１４をそれぞれ構成するインクキャビティ３１、
インクインレット３３、インク供給室３５及びインク連
通路３６が形成してある。

【００１３】上記インクキャビティ３１は、上記複数の
ノズル２３にそれぞれが連通しており、記録ヘッド１０
の幅方向と長手方向にそれぞれ所定の間隔をもってマト
リックスに配置されるように形成されたもので、ノズル
２３に連通する面に対向する開口部分が基板２１で塞が
れることで直方体状の中空室が形成されてインクが収容
できるようになっている。インク供給室３５は、矢印２
５方向に形成された３列のノズル２３の間及び外側に形
成してある（合計４列）。また、これらインク供給室３
５は、矢印２７方向の５列のノズル２３の間及び両側に
形成された６列のインク連通路３６（４列まで図示）に
よって連通してある。このようにしてインクキャビティ
３１は、インク供給室３５及びインク連通路３６によっ
て外周が囲まれている。

【００１４】インクインレット３３は、インクキャビテ
ィ３１の矢印２５方向に対向した側壁にそれぞれ形成さ
れており、インクキャビティ３１の両側に位置するイン
ク供給室３５からインクを供給することができるように
なっている。

【００１５】インク供給口３７は基板２１の四隅に形成
されており、天板２０と対向する供給口のインク出口３
９が上記インク供給室３５及びインク連通路３６に連通
している。また、上記インク出口３９の一部分はインク
供給室３５とインク連通路３６の壁面４１によって塞が
れており、供給口のインク入口４２に接続された図示し
ないインクタンクから供給されたインクが壁面４１に干
渉されて流入圧力が弱められた状態でインク供給室３５
とインク連通路３６とに流入されるようになっている。

【００１６】また、インクキャビティ３１の開口部分を
塞ぐ部分の基板２１にはアクチュエータ部材４３が設け
てある。このアクチュエータ部材４３は、スパッタリン
グによりパターン形成された矩形状のＰＺＴ圧電薄膜
で、その上面には共通電極（図示せず）が形成してあ
り、また、基板２１との間には個別電極（図示せず）が
形成してある。各アクチュエータ部材４３の共通電極は
アースに接続され、個別電極は各アクチュエータ部材４
３の個別電極に印加する電圧を制御する画像信号制御回
路（図示せず）に接続してある。なお、ＰＺＴ圧電薄膜
の形成方法はスパッタリングに限るものではなく、例え
ば、気相成長法、蒸着法、イオンプレーティング法等の
周知の真空薄膜形作製法、またはゾルーゲル法によるも
のでもよい。

【００１７】上記真空薄膜作製方法を用いる場合には、
マスク部材を基板２１に密着して圧電薄膜のパターニン
グを行うか、薄膜不要部分を残すようにフォトレジスト
を形成すればよい。また、ゾルーゲル法を用いる場合は
基板２１上に予め電極をパターニングしておき、この上
にＰｂ、Ｔｉ、Ｚｒ等の金属のアルコキシドを含むゾル
を薄く塗布し、適当な温度、電圧条件を選ぶことによ
り、電極上に圧電薄膜を形成することができる。

【００１８】上記構成からなるプリンタ３では、図示し
ないインクタンクからインク供給口３７にインクが供給
される。このインク供給口３７に供給されたインクは、
上記のように、壁面４１に干渉されて流入圧力が弱めら
れた状態で記録ヘッド１の四隅のインク供給室３５及び
インク連通路３６に流入する。このようにして記録ヘッ
ド１の四隅のインク供給室３５及びインク連通路３６に
流入したインクは、矢印２５方向と矢印２７方向に広が
り、複数のインクキャビティ３１の周囲に流入する。

【００１９】各インクキャビティ３１の周囲に流入した
インクは、各インクキャビティ３１にそれぞれ連通する
２つのインクインレット３３を通じてインクキャビティ
３１内に収容される。

【００２０】この状態で、画像形成信号制御回路からア
クチュエータ部材４３に電圧を印加することにより、各
アクチュエータ部材４３を振動させて各インクキャビテ
ィ３１内のインクを加圧し、第１ヘッド部１２、第２ヘ
ッド部１３及び第３ヘッド部１４の各ノズル２３からイ
ンク滴を吐出して用紙５に付着させる。この際、プリン
タ３の送り出し機構７にセットされた用紙５を副走査方
向ｙに送り出すとともに、移動機構９により記録ヘッド
１を主走査方向ｘに移動させることで所望の画像を形成
する。

【００２１】また、画像信号制御回路によりアクチュエ
ータ部材４３に印加する駆動電圧を変化させると、アク
チュエータ部材４３の振動数の減少または増加により加
圧が変化する。これにより、各ノズル２３からそれぞれ
吐出されるインク滴の大きさを変化させて異なる大きさ
のドットを形成して階調表現を行うことができる。

【００２２】なお、第１ヘッド部１２、第２ヘッド部１
３及び第３ヘッド部１４の両端のノズル２３はインク供
給口３７の近傍に設けられていることから、上記ノズル
２３に連通するインクキャビティ３１内のインクはイン
ク供給口３７から流入するインクの供給圧力の影響を受
け易い。このため、各ヘッド部１２、１３、１４の両端
に位置するノズル２３はダミーノズルとしてインク滴を
吐出させることを禁止するようにしてもよい。

【００２３】また、上記記録ヘッド１は、天板２０の表
面がフッ素含有機化合物を塗布することによって撥水処
理されているので、インク滴がノズル２３から良好に吐
出する。さらに、インクジェット記録ヘッド１では、４
列形成されたインク供給室３５は、隣り合うインク供給
室３５同士がインク連通路３６によって連通してある。
したがって、例えば、第２ヘッド部１３のノズル２３か
らインク滴を吐出して画像を形成する場合、第１ヘッド
部１２と第２ヘッド部１３の間のインク供給室３５と、
第２ヘッド部１３と第３ヘッド部１４の間のインク供給
室３５に供給されたインクに限らず、第１ヘッド部１２
の外側に位置するインク供給室３５、及び第３ヘッド部
１４の外側に位置するインク供給室３５に供給されてい
るインクを使用することができる。

【００２４】そのうえ、第１ヘッド部１２、第２ヘッド
部１３及び第３ヘッド部１４のそれぞれのインクキャビ
ティ３１には２つずつインクインレット３３が設けてあ
り、インクキャビティ３１の両側に位置するインク供給
室３５に供給されたインクが、それぞれインクインレッ
ト３３を通じてインクキャビティ３１に供給できるよう
になっている。したがって、第１ヘッド部１２、第２ヘ
ッド部１３及び第３ヘッド部１４のインクキャビティ３
１へのインクの供給を効率良く行うことができる。

【００２５】また、第１ヘッド部１２、第２ヘッド部１
３及び第３ヘッド部１４のノズル２３の中から任意に選
択されたノズル２３を使用する場合も同様に、使用して
いないノズル２３の外周のインク供給室３５とインク連
通路３６のインクが、上記選択されたノズル２３に供給
されるので、各ヘッド部１２、１３、１４における各ノ
ズル２３のインクの使用状態に応じて各ヘッド部１２、
１３、１４の各インクキャビティ３１へのインクの供給
が効率良く行われる。

【００２６】このようにして、記録ヘッド１では、イン
クキャビティ３１に対するインクの補給性能、すなわち
インク飛翔の応答性が良好なものとすることができ、８
ＫＨｚ以上のインク飛翔の応答性を実現することができ
るので高速印字を行うことができる。

【００２７】なお、記録ヘッド１では、アクチュエータ
部材４３をインクキャビティ３１内に露出するように設
けているが、図５に示すように、アクチュエータ部材４
３はフィルム４５によって覆うようにしてもよい。天板
２０と基板２１との間に設けられた上記フィルム４５
は、東レ株式会社製アラミドフィルムで構成されてお
り、アクチュエータ部材４３の振動をインクキャビティ
３１内のインクに伝達してインクを加圧することができ
るようになっている。また、アクチュエータ部材４３を
覆う部材は上記フィルム４５に限らず、高抵抗でインク
浸透が少ない薄膜であればよく、例えば、シリカ、窒化
ケイ素、アルミナ及び非晶質炭化水素からなる薄膜が使
用できる。

【００２８】また、図６に示すように、インクキャビテ
ィ３１内のインクを加圧する手段として振動板４７を使
用してもよい。天板２０の下面に設けられた隔壁４９と
基板２１との間に固定された振動板４７は、周知の圧電
材料からなり、その上面と下面にそれぞれ共通電極、個
別電極として機能する導電性金属層（図示せず）がスパ
ッタリング等の方法で形成されている。また、振動板４
７はダイシング加工により分断され、各インクキャビテ
ィ３１に隔壁４９を介して対向する圧電部材５１と、隣
接する圧電部材５１の間に位置する仕切壁５３と、これ
らを囲む周囲壁５５とに分離されている。各圧電部材５
１は、高温下で上下の共通電極と個別電極との間に高電
圧を印加して分極処理されている。なお、圧電部材５１
は単層タイプに限らず、金属電極層をそれぞれ挟むよう
に複数の薄膜圧電シートを積層して形成した積層型圧電
部材を用いてもよい。

【００２９】次に、本発明に係るインクジェット記録ヘ
ッドの第２の実施の形態について説明する。図７に示す
記録ヘッド６０は、第１ヘッド部１２と第２ヘッド部１
３を備えたもので、複数のノズル２３を記録ヘッド６０
の幅方向（矢印２５方向）に２列、長手方向（矢印２７
方向）に４列（３列まで図示）形成してある。また、イ
ンク供給室３５は、矢印２５方向に形成された２列のノ
ズル２３の間及び両側に形成してあり（合計３列）、こ
れらインク供給室３５は、矢印２７方向の４列のノズル
２３の間及び両側に形成された５列のインク連通路３６
（４列まで図示）によって連通してある。このようにし
て各ノズル２３に対応したインクキャビティ３１は、イ
ンク供給室３５及びインク連通路３６によって外周が囲
まれている。また、記録ヘッド６０における他の構成部
分に関しては上記記録ヘッド１と同一構成であることか
らその説明を省略する。

【００３０】上記記録ヘッド６０においても、上記記録
ヘッド１と同様に、複数のノズル２３にそれぞれ連通す
るインクキャビティ３１の周囲にインク供給室３５及び
インク連通路３６が設けられており、また、各インクキ
ャビティ３１にはインクインレットが２つずつ設けてあ
る。これにより、各インクキャビティ３１に対するイン
クの供給が効率良く行われ、インクの補給が十分に行わ
れることから高速印字が可能となる。

【００３１】図８に示す記録ヘッド６５は、本発明に係
る第３の実施の形態を示している。この記録ヘッド６５
は、記録ヘッド６５の幅方向（矢印２５方向）に設けら
れた２つのノズル２３を１組のノズル群６７とし、この
ノズル群６７を矢印２５方向に１列、矢印２７方向に４
列（３列まで図示）設けたもので、インク供給室３５が
ノズル群６７の両側に形成してあり、これらインク供給
室３５が、矢印２７方向の４列のノズル群６７の間及び
両側に形成された５列のインク連通路３６（４列まで図
示）によって連通してある。このようにしてノズル群６
７は、インク供給室３５及びインク連通路３６によって
外周が囲まれている。また、ノズル群６７の各インクキ
ャビティ３１はそれぞれ１つのインクインレット３３に
よって異なるインク供給室３５に連通してある。記録ヘ
ッド６５における他の構成部分に関しては上記記録ヘッ
ド１、６０と同一構成であることからその説明を省略す
る。

【００３２】上記記録ヘッド６５では、各ノズル群６７
の各インクキャビティ３１はそれぞれ１つのインクイン
レット３３によって異なるインク供給室３５に連通して
あり、また、これらインク供給室３５がインク連通路３
６によって連通されている。したがって、記録ヘッド６
５ではノズル群６７の各インクキャビティ３１には、各
ノズル群６７の使用状態に応じてインクの補給が効率良
く十分に行われるので高速印字が可能となる。

【００３３】図９に示す記録ヘッド７０は本発明に係る
第４の実施の形態を示し、図１０に示す記録ヘッド７５
は本発明に係る第５の実施の形態を示している。これら
記録ヘッド７０と７５は、上記第２の実施の形態に係る
記録ヘッド６０のノズル２３及びインクキャビティ３１
を矢印２７方向に対して千鳥状に配置した構成からなっ
ている。このように、記録ヘッド７０と７５では、イン
クキャビティ３１を千鳥状に配置することで、第１ヘッ
ド部１２と第２ヘッド部１３の両端部に配置されたイン
クキャビティ３１の対向部分のインク連通路３６の容積
が拡大されている。

【００３４】また、図１０に示す記録ヘッド７５の各イ
ンクキャビティ３１には、その両側に設けられたインク
供給室３５に連通するインクインレット３３が２つず
つ、計４つ設けてある。上記インクインレット３３の幅
はインクキャビティ３１側に向かうにしたがって狭くな
っており、インクキャビティ３１に供給されたインクが
インク供給室３５に逆流することが防止されるようにな
っている。また、記録ヘッド７０と７５における他の構
成部分に関しては上記記録ヘッド６０と同一構成である
ことからその説明を省略する。

【００３５】上記記録ヘッド７０、７５では、記録ヘッ
ド１、６０と同様に、複数のノズル２３にそれぞれ連通
するインクキャビティ３１の周囲にインク供給室３５及
びインク連通路３６が設けられており、また、各インク
キャビティ３１に連通するインクインレットが２つ、ま
たは４つずつ設けてある。その上、第１ヘッド部１２と
第２ヘッド部１３の両端部のインク連通路３６の容積が
拡大されていることから、各インクキャビティ３１に対
するインクの供給が効率良く十分行われる。したがっ
て、記録ヘッド７０、７５においても高速印字が可能と
なる。

【００３６】また、記録ヘッド７５に設けられたインク
インレット３３は、各インクキャビティ３１に対して４
つずつ設けてあり、そのうえ、インク供給室３５への逆
流が防止されることからインクキャビティ３１へのイン
クの供給効率が記録ヘッド７０に比較してさらに良好な
ものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るインクジェット記録ヘッドを備
えたプリンタの部分斜視図である。

【図２】 第１の実施の形態に係るインクジェット記録
ヘッドの部分正面図である。

【図３】 図２のII−II線断面図である。

【図４】 図２のIII−III線断面図である。

【図５】 アクチュエータ部材の変形例を示すインクジ
ェット記録ヘッドの断面図である。

【図６】 アクチュエータ部材の変形例を示すインクジ
ェット記録ヘッドの断面図である。

【図７】 第２の実施の形態に係るインクジェット記録
ヘッドの部分正面図である。

【図８】 （Ａ）は、第３の実施の形態に係るインクジ
ェット記録ヘッドの部分正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）
のIV−IV線断面図である。

【図９】 （Ａ）は、第４の実施の形態に係るインクジ
ェット記録ヘッドの部分正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）
のV−V線断面図である。

【図１０】（Ａ）は、第５の実施の形態に係るインクジ
ェット記録ヘッドの部分正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）
のVI−VI線断面図である。

【図１１】 従来のインクジェット記録ヘッドの部分正
面図である。

【符号の説明】

１…インクジェット記録ヘッド、２３…ノズル、２５…
幅方向、２７…長手方向、３１…インクキャビティ、３
３…インクインレット、３５…インク供給室、３７…イ
ンク供給室。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク供給室と、該インク供給室と複数
   のインクインレットによってそれぞれ接続されるインク
   を収容する複数のキャビティと、該キャビティにそれぞ
   れ設けられたノズルと、を有するヘッド部を複数備えた
   インクジェット記録ヘッドにおいて、隣り合うヘッド部
   のインク供給室同士が少なくとも一つのインク連通路で
   連通してあることを特徴とするインクジェット記録ヘッ
   ド。
2. 【請求項２】 上記隣り合うヘッド部の一方のヘッド部
   のキャビティと他方のヘッド部のインク供給室とが第２
   のインクインレットによって接続されていることを特徴
   とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。