JPS62198465A - インクジエツト記録ヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】

本発明は、圧電効果を利用してインクキャビティ内のイ
ンクをインクノズルから液滴状に噴射させるマルチノズ
ル式インクジェット記録ヘッドに関する。

【従来技術とその問題点】

圧電効果を利用してインクキャビティ内のインクをイン
クノズルから液滴状に噴射させることは古くから知られ
ている。第６図は特開昭５２−４９０３３号公報に記載
されている従来のマルチノズル式インクジェット記録ヘ
ッドの断面図である。 図において、１は内部に液室２を有する圧電素子円筒体
である。液室２の一方はインク供給路３、他方はインク
通路４となっており、インク通路４の先にはノズル５が
形成されている。インクはインク供給口６から供給され
て共通供給室７に溜められている。この記録ヘッドにお
いては、圧電素子円筒体１はエポキシ樹脂製本体８内に
埋設されている。 しかして、圧電素子円筒体１を選択駆動することにより
、当該圧電素子円筒体１の液室２が体積を収縮されて、
その液室２内のインクがノズル５を介して噴射させられ
る。 ところで、この従来のインクジェット記録ヘッドにおい
ては、ノズル５の駆動手段として圧電素子円筒体１が用
いられているが、この圧電素子円筒体１は圧電材料から
成る円筒体と、この円筒体の内面および外面に設けられ
た内側電極および外側電極とから構成されている。イン
クジェット記録ヘッドを小形化するためには、それに応
じて、圧電素子円筒体１も小形化されなければならない
。 しかしながら、小形すなわち外径および内径が極端に小
さい圧電材料製円筒体を製作し、さらにその内面（内壁
面）に内側電極を形成することは、製作技術上非常に困
難である。たとえば、ノズル口を４０μｍ×４０μｍの
大きさに形成しかつ１１ｍ間隔にて配置しようとする場
合、圧電素子円筒体１もそのような１龍間隔にて配置で
きる程小形に形成することは不可能に近い。つまり、圧
電素子円筒体１の外径は最大０．５ｍｍであり、内径に
至ってはそれよりも更に小さくなる。しかも、その内壁
面に内側電極を形成しなければならない。このようなこ
とは現在の製作技術をもってしても不可能である。その
ために、圧電素子円筒体１はある程度の大きさに構成さ
れるが、その結果、第６図に示したように、必要なノズ
ル部の幅Ｌ１に比較して本体８の幅Ｌ２が極めて大きく
なってしまうという欠点を有している。 さらに、エポキシ樹脂製本体８内に、小形の圧電素子円
筒体ｌを埋設すること、および、極細のインク供給路３
、インク通路４、ノズル５を形成することは、可能では
あるが、実際には非常に困難である。 そこで、本件出願人により、このような欠点を解消して
、コンパクトに構成できかつ製作が容易であるインクジ
ェット記録ヘッドが提案された（特願昭６０−１９７４
１３号）。 第７図はこの既提案にかかる構成例を示し、同図（Ａ）
はその横断面図、同図（Ｂ）はその縦断面図である。第
８図はその構成例における圧電体プレートを示し、同図
（Ａ）はその平面図、同図（Ｂ）はその横断面図、同図
（Ｃ）はその縦断面図である。 第９図はその構成例の一部を断面で示した斜視図である
。 これらの図において、１０は圧電材料から成る一枚の平
板状に成形された圧電体プレートである。 この圧電体プレート１０には、第８図に詳細に示すよう
に、インクキャビティ１２およびこのインクキャビティ
１２に連通ずるインク供給口２２およびインクノズル２
４が複数列形成されている。インクキャビティ１２は２
つの深溝部１６．１８および両法溝部１６゜１８間に設
けられた浅溝部１４から成る。 再び第７図に戻って説明する。２６は圧電体プレート１
０のインクキャビティ、インクノズルおよびインク供給
口が形成されている面に接着または融着もしくはその他
の手段により接合されたカバープレートである。そして
、インクキャビティ１２において、浅溝部１４を形成す
る圧電体膨出部２０（第８図）に電圧印加用電極２８が
それぞれ設けられ、その電極２８に対応する圧電体プレ
ートｌＯの下面に電極３０がそれぞれ設けられている。 しかして、このように構成されたインクジェット記録ヘ
ッドにおいて、電極２８．３０間に電圧を印加すると、
両電極２８．３０間の圧電体が膨張して、インクキャビ
ティ１２内の体積を減少させ、その結果インクキャビテ
ィ１２内のインクが当８亥インクキャビティ１２に連通
ずるインクノズル２４から液滴状に噴射され、図示して
いない記録担体上にもたらされる。このとき、インクキ
ャビティ１２の体積収縮は主として圧電体膨出部２０に
よって惹起されるので、当該インクキャビティ１２の体
積収縮運動が隣接のインクキャビティ１２に影響するこ
とは回避される。つまり、インクキャビティ間のクロス
トークが回避される。 第７図ないし第９図に示した構成例においては、第１０
図に詳細に示すように、ノズル２４の大きさは４０μｍ
×４０μｍ、ノズル２４．２４の間隔Ｃはたとえば１龍
に形成されている。さらに、圧電体プレート１０の厚さ
ＬはＱ、５ｍｍ、インクキャビティ１２の幅Ｂ０はＱ、
７ｕ＋、浅溝部１４つまり圧電体膨出部２０の幅Ｂ、は
０．６鰭、そして深溝部１６．１８の幅Ｂ２は５０μｍ
に形成されている。このように非常に微細なインクキャ
ビティ１２は、たとえば、半導体ウェハの切断に使用さ
れているグイシングツ−を用いて形成することができる
。この種のグイシングツ−においては既に１５μｍの厚
さの切刃が開発されており、従ってこの種のグイシング
ツ−を用いれば、インクキャビティ１２を充分に切削可
能である。 このように、既提案によるインクジェット記録ヘッドは
、たとえば、ノズル間隔がｌ　ｍａ、そしてノズルはイ
ンクキャビティ１２の横幅のほぼ中心に置かれるので、
インクキャビティ１２の中心軸線間隔も同様に１鰭とす
ることができ、その結果極めてコンパクトに構成可能で
ある。 ところで、第６図に示した公知の従来例および第７図な
いし第１０図に示した既提案の構成例においては、イン
クはインクキャビティ内にその一方の側から供給されて
、その他方の側から噴射させられる。そこで、このよう
なインクの供給および噴出方式におけるインクキャビテ
ィ内のインクの挙動について第７図（Ｂ）を参照して解
析する。 ■　インクキャビティ１２の体積減少時には、インクキ
ャビティ内のインクは、インクノズル２４を介して図示
していない記録紙に噴出させられると共に、インク供給
口２２を介して図示されていないインク供給室にも押し
やられる。 その結果、インクキャビティ１２の体積減少量に対して
、インク液滴として記録に供されるインク量は概略半分
となってしまう。 ■　インクキャビティ１２の体積膨張時には、インクキ
ャビティは、インクノズル２４内のインクおよびインク
供給口２２内のインクを吸引する。 その場合、インクノズル２４を介して大気もインクキャ
ビティ１２内に吸引されてしまうことがある。 インクキャビティ１２内に空気が混入すると、インクキ
ャビティ１２の体積減少時にインク液滴の供給が良好に
行なわれなくなる。

【発明の目的】

本発明は、このような点に鑑みてなされ、インクキャビ
ティの体積減少量に対してインク液滴として記録に供さ
れるインク量が増大し、かつインク液滴の供給が良好に
行なわれるように、第７図ないし第１０図に示した既提
案のインクジェット記録ヘッドを改善することを目的と
する。

【発明の要点】

このような目的を達成するために、本発明は、圧電材料
から成る圧電体プレートの表面に、複数列のインクキャ
ビティと、各インクキャビティの長手方向の一方の側に
位置して各インクキャビティにそれぞれ連通ずる複数個
のインクノズルとを設け、かつ前記圧電体プレートの表
面にカバープレートを接合し、そのカバープレートには
前記各インクキャビティにそれぞれ連通ずる複数個のイ
ンク供給口を前記インクノズルと同じ側に設けたことを
特徴とする。　本発明の一つの実施態様によれば、カバ
ープレートのインク供給口はインクノズルの領域に設け
られていることを特徴とする。 この場合には、インクはインク供給口から直接インクノ
ズルに供給される。

【発明の実施例】

次に本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 第１図は本発明の第１実施例を示し、同図（Ａ）はその
横断面図、同図（Ｂ）はその縦断面図である。 第１図において、第６図ないし第９図の各部分と同一機
能を有する部分には同一符号が付されている。 しかして、第１図においては、３段に積層された３個の
記録ヘッドユニット４０，４２．４４から成る多段形マ
ルチノズル式インクジェット記録ヘッドが示されている
。各記録ヘソドユニッ）４０，４２．４４が、主として
、圧電体プレート１０およびカバープレート２６から構
成されることは上述したのと同じである。しかしながら
、この場合に、第１段目の記録ヘッドユニット４０にお
いては、カバープレート２６にはインクノズル２４と同
じ側でそのインクノズル２４の領域にインク供給口３６
が設けられ、そしてこのカバープレート２６の上側に表
面プレート３２が接合されている。表面プレート３２に
は、カバープレート２６のインク供給口３６に連通ずる
インク供給室３８が形成されている。表面プレート３２
のインク供給室３８は第１段目の記録ヘッドユニット４
０のインク供給室となる。そして、この第１段目の記録
ヘッドユニット４０の圧電体プレート１０には、第２段
目の記録ヘッドユニット４２のためのインク供給室３８
が形成されている。 なお、インクノズル２４とインク供給口３６とインク供
給室３８との関係は第２図に示す通りである。 すなわち、インク供給室３８は複数列（この場合には５
列）のインクノズル２４と交差するように細長く形成さ
れてインクノズル２４の上側に位置し、そしてインクノ
ズル２４とインク供給室３８との間にインク供給口３６
が設けられている。第２図において、３４はインク供給
室３８にインクを注入するための注入口であり、図示し
ていないインクチューブに結合される。 再び、第１図に戻って説明する。第２段目の記録ヘッド
ユニット４２においても同様に、カバープレート２６に
はインクノズル２４と同じ側でそのインクノズル２４の
領域にインク供給口３６が設けられている。このインク
供給口３６と、上述した第１段目の記録ヘッドユニット
４０の圧電体プレート１０のインク供給室３８との関係
は、第２図にて説明したのと同じ関係となっている。ま
た、第２段目の記録ヘッドユニット４２においても、そ
の圧電体プレートｌＯには、第３段目の記録ヘッドユニ
ット４４のためのインク供給室３８が形成されている。 第３段目の記録ヘッドユニット４４においても、そのカ
バープレート２６にはインクノズル２４と同じ側でその
インクノズル２４の領域にインク供給口３６が設けられ
ている。このインク供給口３６と、上述した第２段目の
記録ヘッドユニット４０の圧電体プレート１０のインク
供給室３８との関係は、第２図にて説明したのと同じ関
係となっている。 なお、第１段目（および第２段目）の記録ヘッドユニッ
ト４０（および４２）は、その圧電体プレート１０のイ
ンク供給室３８が第２段目（および第３段目）の記録へ
７ドユニツト４２（および４４）のカバープレート２６
のインク供給口３６を覆うように、第２段目（および第
３段目）の記録ヘッドユニット４２（および４４）に積
層されている。 しかして、このように構成されたインクジェット記録ヘ
ッドにおいて、電極２８．３０間に電圧を印加すると、
両電極２８．３０間の圧電体が膨張して、インクキャビ
ティ１２内の体積を減少させ、その結果インクキャビテ
ィ１２内のインクが当該インクキャビティ１２に連通ず
るインクノズル２４から液滴状に噴射され、図示してい
ない記録担体上にもたらされる。 その場合に、第３図（Ａ）に詳細に示すように、インク
キャビティ１２内のインクがインクノズル２４を通流す
る際、インク供給口３６のインクノズル２４側が負圧に
なり、それゆえ、矢印にて示すように、インクキャビテ
ィ１２内のインクによって、インク供給室３８内のイン
クがインク供給口３６を介して帯同噴射される。しかも
、インクキャビティ１２には１つのインク通路（インク
供給口３６）シか連通していないので、インクキャビテ
ィ１２内の体積減少分に相当するインクは全てそのイン
ク供給口３６を介して排出されることになる。従って、
インクキャビティ１２の体積変化はインク液滴の形成に
有効活用されることになる。 次に、第３図（Ｂ）に詳細に示すように、インクキャビ
ティ１２の体積が元の状態に復帰する際には、同様に、
インク供給口３６のインクノズル２４側が負圧になり、
それゆえ、矢印にて示すように、インク供給室３８内の
インクがインク供給口３６を介してインクキャビティ１
２内に吸引される。その結果、インクノズル２４を介し
て大気がインクキャビティ１２内に吸引されるのが回避
される。 第４図は本発明の第２実施例を示し、同図（八）はその
横断面図、同図（Ｂ）はその縦断面図である。 第４図において、第１図ないし第３図の各部分と同一機
能を有する部分には同一符号が付されている。この第２
実施例が第１実施例と異なる点は、第１実施例において
はインク供給口３６はインクノズル２４の直ぐ上に設け
られてインクノズル２４を介してインクキャビティ１２
に連通ずるように構成されているが、第２実施例におい
てはインク供給口３６はインクノズル２４と同じ側では
あるがインクキャビティ１２の上方に設けらてインクキ
ャビティ１２に直接連通するように構成されている点で
相違している。４６，４８．５０はこのようにして構成
された記録ヘッドユニットを示し、記録ヘッドユニット
４０゜４２、４４に対応している。 第５図は本発明の第３実施例を示し、同図（Ａ）はその
横断面図、同図（Ｂ）はその縦断面図である。 この実施例は、第２実施例の記録ヘッドユニット４０を
単段にて使用するという考えに基づくものである。従っ
て、基本的にはこの実施例とかかるユニット４０とは同
じである。但し、プレート１０にはインク供給室が設け
られていない。

【発明の効果】

以上に説明したように、本発明においては、圧電材料か
ら成る圧電体プレートの表面に、複数列のインクキャビ
ティと、各インクキャビティの長手方向の一方の側に位
置して各インクキャビティにそれぞれ連通する複数個の
インクノズルとを設け、かつ前記圧電体プレートの表面
にカバープレートを接合し、そのカバープレートには前
記各インクキャビティにそれぞれ連通ずる複数個のイン
ク供給口を前記インクノズルと同じ側に設けたことを特
徴とする。 従って、このような本発明によれば、インクキャビティ
の体積減少量に対してインク液滴として記録に供される
インク量が増大し、かつインク液滴の供給が良好に行な
われるようになる。しかも、インクキャビティの体積復
帰の際に、インクノズルを介して大気を吸引するのが回
避される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示し、同図（Ａ）はその
横断面図、同図（Ｂ）はその縦断面図である。 第２図はその実施例におけるインクノズルとインク供給
口とインク供給室との関係を説明するための概略図、第
３図（Ａ）　、　（Ｂ）はその実施例におけるインクの
流れを説明するための概略図である。 第４図は本発明の第２実施例を示し、同図（Ａ）はその
横断面図、同図（Ｂ）はその縦断面図である。 第５図は本発明の第３実施例を示し、同図（Ａ）はその
横断面図、同図ＣＢ）はその縦断面図である。 第６図は従来のマルチノズル式インクジェット記録ヘッ
ドの断面図である。 第７図は本件出願人によって既に提案されているマルチ
ノズル式インクジェット記録ヘッドを示し、同図（Ａ）
はその横断面図、同図（Ｂ）はその縦断面図である。第
８図はその構成例における圧電体プレートを示し、同図
（＾）はその平面図、同図（Ｂ）はその横断面図、同図
（Ｃ）はその縦断面図である。第９図はその構成例の一
部を断面で示した斜視図である。第１０図はその構成例
の一部拡大断面図である。 １０：圧電体プレート、１２：インクキャビティ、２４
：インクノズル、２６：カバープレート、３６：インク
供給口、３８：インク供給室。 ′４１　図 １２　イシク大ヤピティ ｖ２５Ａ 滓　５　聞 第７　図 亭　６図 ！ 第　９　図 ２ら

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）圧電効果を利用してインクキャビティ内のインクを
   インクノズルから液滴状に噴射させる記録ヘッドにおい
   て、 圧電材料から成る圧電体プレートの表面に、複数列のイ
   ンクキャビティと、各インクキャビティの長手方向の一
   方の側に位置して各インクキャビティにそれぞれ連通す
   る複数個のインクノズルとを設け、かつ前記圧電体プレ
   ートの表面にカバープレートを接合し、そのカバープレ
   ートには前記各インクキャビティにそれぞれ連通する複
   数個のインク供給口を前記インクノズルと同じ側に設け
   た、ことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。 ２）特許請求の範囲第１項記載の記録ヘッドにおいて、
   前記カバープレートのインク供給口は前記インクノズル
   の領域に設けられていることを特徴とするインクジェッ
   ト記録ヘッド。