JPS6345056A - 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
クノズルから液適状に噴射させることは古くから知られ
ている。第８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へ。 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１ｍｍ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１ｍｍ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０．５　ｍｍ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８図に示したように、必要な
ノズル部の輻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１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９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
１０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１１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１０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
２４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および両深濤部１６゜１８間に
設けられた浅溝部１４から成る。 再び第９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８　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１０図）に電圧印加用電極２
８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１０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、
画電極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。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１２０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
一りが回避される。 第９図ないし第１１図に示した構成例においては、第１
０図に詳細に示すように、ノズル２４の大きさは４０μ
ｍ×４０μｍ８ノズル２４．２４の間隔Ｃはたとえば１
ｍｍに形成されている。さらに、圧電体プレート１０の
厚さＬは０．５　ｍｍ、インクキャビティ１２の幅Ｂ０
は０．７　ｍｍ、浅溝部１４つまり圧電体膨出部２０の
幅Ｂ１は０．６　ｍ＋＊、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ダイシングソーを用いて形成す
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
種のダイシングソーを用いれば、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１ｍｍ、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１ｍｍとす
ることができ、その結果掻めてコンパクトに構成可能で
ある。 ところで、第８図に示した公知の従来例および第９図な
いし第１２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９図（Ｂ）を参照して解
析する。 すなわち、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。

【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
案のインクシエンド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
ティを形成し、この各インクキャビティにはそれぞれイ
ンク供給口を介してインク供給室からインクを供給し、
その場合に各インク供給口には逆止弁機能を持たせたこ
とを特徴とする。

【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９図ないし第１２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・ノド４２．４４．４６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）４２，４４．４６が、主とし
て、圧電体プレート１０およびカバープレート３４から
構成されるのは上述したのと同じである。 しかしながら、この場合に、カバープレート３４はたと
えば０．０１〜０．０２　ｉｎの薄いステンレス板から
構成されている。そして、第１段目の記録ヘッドユニッ
ト４２においては、カバープレート３４にはインクキャ
ビティ１２に連通ずるインク供給口４０が設けられ、こ
のカバープレート３４の上側に表面プレート３２が接合
されている。この表面プレート３２には、カバープレー
ト３４のインク供給口４０に連通ずるインク供給室３６
が形成されている。表面プレート３２のインク供給室３
６は第１段目の記録ヘッドユニット４２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４
２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４４のためのインク供給室３６が形成されている
。 なお、第２図はカバープレート３４の平面図である。カ
バープレート３４には上述の如く圧電体プレート１０の
インクキャビティ１２に対応してインク供給口４０が形
成されており、そして、各インク供給口４０には後述す
る逆止弁４８が設けられている。 しかして、インクキャビティ１２とインク供給口４０と
インク供給室３６との関係は第３図に示す通りである。 すなわち、インク供給室３６は複数列（この場合には５
列）のインクキャビティ１２と交差するように細長く形
成されてインクキャビティ１２の上側に位置し、そして
、インクキャビティ１２とインク供給室３６との間にイ
ンク供給口４０が配設されている。第３図において、３
７はインク供給室３６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段目の記録ヘンド
ユニノト４４においても同様に、カバープレート３４に
はインク供給口４０が設けられている。 このインク供給口４０と、上述した第１段目の記録ヘッ
ドユニット４２の圧電体プレートｌＯのインク供給室３
６と、第２段目の記録へソドユニソト４４の圧電体プレ
ート１０のインクキャビティ１２との関係は、第３図に
て説明したのと同じ関係になっている。 また、第２段目の記録へラドユニ・ノド４４においても
、その圧電体プレート１０には、第３段目の記録ヘッド
ユニット４６のためのインク供給室３６が形成されてい
る。 第３段目の記録ヘッドユニット４６においても、そのカ
バープレート３４にはインク供給口４０が設けられてい
る。第３段目の各要素は第２段目の各要素と同じ関係に
構成されている。 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、
画電極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からン夜？ｍ状に噴射され、図示し
ていない記録担保上にもたらされる。 その場合に、第４図（Ａ）に詳細に示すように、電極２
８．３０間の印加電圧が除かれると、圧電体が原形復帰
するが、その際にインクキャビティ１２内が負圧になり
、そのためにインク供給口４０の逆止弁４８が開口して
インク供給室３６内のインクが逆止弁４８を通ってイン
クキャビティ１２内に流入する。 このようにして、消費されたインクの補充が行われる。 そして第４図（Ｂ）に示すように、再び電極２８　、３
０間に電圧が印加されると、圧電体が膨張して、インク
キャビティ１２内の体積減少が生ぜしめられるが、この
とき逆止弁４８はインク供給室４８の縁部５０に当接し
てインク供給口４０を塞ぐ。その結果、インクキャビテ
ィ１２の体積減少の際に、インクキャビティ１２内のイ
ンクはインク供給口４０を通ってインク供給室３６内に
逆流することがない。その結果、インクキャビティ１２
には１つのインク通路（インクノズル２４）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ノズル２４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１２０
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。 第５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図において、第１図ないし第４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
実施例は３個の記録へ７ドユニソト６４．６６．６８か
ら構成されている。各ユニッ）６４，６６゜６８は、主
として、圧電体プレート１０．カバープレート３４およ
びインク供給機５６から成る。各インク供給板５６はイ
ンク供給室３６を有し、たとえば板ガラスから成る。圧
電体プレート１０にはその全幅に亘ってインクキャビテ
ィ１２が形成されている。記録ヘッド６４，６６．６８
の背面には背面板６２が固定されて、インクキャビティ
１２を塞いでいる。ノズル板５２には、それぞれインク
キャビティ１２に連通ずる複数個のインクノズル５４が
明けられている。このノズル板５２は記録ヘッド６４，
６６．６８の前面に固定されて、インクキャビティ１２
を塞いでいる。 第５図に示した第２実施例によれば、インクノズルを圧
電体プレートと別体に形成することができるので、圧電
体プレートの加工が簡単化される。 また、各ユニット６４，６６．６８は全く同じに構成で
きるので、第１実施例に比べて、製作が容易になる。 第６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。 この第３実施例においては、カバープレー）５６にはイ
ンク供給口は形成されておらず、従って第５図のインク
供給板５６も設けられていない。その代わりに、記録ヘ
ッドユニット７０．７２．７４の背面には、インク供給
口板８０が固定され、この上に背面板７６が接合れてい
る。インク供給口板８０には、第７図に示すように、第
２図のカバープレート３４のインク供給口４０と同じ機
能を有するインク供給口８２が各圧電体プレート１０の
インクキャビティ１２に連通ずるように複数個形成され
ている。なお、第７図において、８４は逆止弁である。 そして、第６図の背面板７６にはインク供給室３６がイ
ンク供給口８２と連通ずるように形成されている。また
、圧電体プレート１０は背面側に空所７８が形成され、
インク供給口８２の逆止弁８４が動作し易くなっている
。

【発明の効果】

以上に説明したように、本発明においては、インク供給
口に逆止弁機能を持たせたので、インク噴射時にインク
キャビティ内のインクがインク供給室に逆流するのが回
避される。 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
インク量が増大する。

【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図は第１実施例におけるカバープレートの平面図、
第３図は第１実施例におけるインクキャビティとインク
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４図（Ａ）　、　（Ｂ）は第１実施例におけるイン
クの流れを説明するためのそれぞれ異なる状態を示す概
略図である。 第５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６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。 第７図は第３実施例におけるインク供給口板の平面図で
ある。 第８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９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１０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１１図はその構成例の一部を断面で示した斜視図であ
る。 第１２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、３４
：カバープレート、３６：インク供給室、４０：インク
供給口、４８：逆止弁。 第−Ｉ　Ｋ 兄２図 第７図 イン７ｈビ′うイ 項ち　４図 扁５コ 第６蜀 第９藺

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
   ンクキャビティを形成し、この各インクキャビティには
   それぞれインク供給口を介してインク供給室からインク
   を供給し、その場合に各インク供給口には逆止弁機能を
   持たせたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。