JPH04371847A - インクジェットヘッド - 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】

【０００１】

【技術分野】本発明は、インクジェット記録装置のヘッ
ド部に関し、より詳細には、圧電素子を用いたオンデマ
ンド型のインクジェットヘッドの構造に関する。

【０００２】

【従来技術】記録液滴を必要時のみ吐出するための圧電
素子を備えた記録ヘッドに電気信号を印加して圧力波に
変換し、該圧力波により液滴噴射するという液滴吐出圧
力制御方式のオンデマンド型インクジェット記録方式は
、電気信号に応じた圧力パルスを発生するので駆動回路
も簡易で、構造を単純であるという長所がある。図３は
、従来のインクジェットヘッドの一例を説明するための
図で、図中、１１は圧電体、１２はスリット、１３は駆
動部、１５は蓋板、１６は溝（流路１８）、１７は隔壁
部、１９ａは共通電極、１９ｂは個別電極、２０は弾性
体（充填剤）、２１は接着剤である。

【０００３】図３において、圧電体１１には複数の平行
なスリット１２が設けられて、凸部が形成され、該凸部
は駆動部１３と非駆動部１４とを交互に配置される。該
圧電体１１は前記駆動部１３に対応して設けられた溝１
６を有する蓋板１５と接合される。図示の場合、図３に
図示した圧電体１１の非駆動部１４の端面と、蓋板１５
の溝１６を区画する隔壁部１７の端面とを接合面として
接着剤２１により接合される。接合により溝１６は、電
体１１の駆動部１３により閉じた断面を有する流路（加
圧液室）１８となる。流路１８には、一端にノズル（図
示せず）、他端にインクを供給する液室（図示せず）が
連通している。また、共通電極１９ａと固定電極１９ｂ
との絶縁が低下しないように、また駆動部１３の補強の
ために弾性体２０が充填されている。弾性体２０は充填
性がよく駆動部１３を駆動したとき駆動部１３の変位が
蓋板１５の隔壁部１７を持上げないように低ヤング率の
絶縁材が使用される。

【０００４】上述のインクジェットヘッドにおいて、画
像情報に基づいて選択された駆動部の個別電極１９ｂと
共通電極間に電圧パルスが印加されると駆動部は厚み方
向に変位する。この結果、流路１８の容積は減少して圧
力波を発生し、ノズルよりインク滴を噴射する。流路１
８の容積の減少量すなわち容積変動量Ｑは駆動効率、高
周波応答性に影響を与えるもので大きい方が好ましい。

【０００５】容積変動量（Ｑ）は、流路１８内の圧電素
子の駆動部の幅（Ｗ）と長さ（Ｌ）および駆動部の変位
量（δ）で規定される。すなわち、容積変動量（Ｑ）は
次式で表わされる。 Ｑ＝Ｗ×Ｌ×δ ここで、容積変動量（Ｑ）を大きくするためには、上式
の各々の因子を大きくすればよい。しかし、駆動部の幅
（Ｗ）を大きくすることは集積度を低下することとなり
、変位（δ）を大きくすることは印加電圧を大きくする
ことになり駆動回路の点で不利である。ここで、最も有
利な因子として長さ（Ｌ）が考えられるが、長さ（Ｌ）
を大きくすることは、流路の管路抵抗を大きくすること
である。しかし、管路抵抗が大きくなると駆動周波数を
高くした場合、液の供給が追従しなくなり高周波応答が
不可能となる。これは、プリンターとして高速印写がで
きないということであるから、管路抵抗の増大化は避け
なければならない。以上のことより、高周状波応答の優
れたインクジェットヘッドにするためには、流路１８の
幅（Ｗ）を拡げることでなく、高さ方向、すなわち流路
１８の溝の高さを大きくして管路抵抗を下げることが選
択される。

【０００６】本来、蓋板１５は樹脂成形によって、流路
部およびノズル部を一体的に構成することが理想的であ
り、生産性は向上し、コスト低減をもたらすものである
が、ノズル部のように狭い開口部、例えば４０〜５０μ
ｍ（マイクロメータ）の形状を成形により作り出すこと
は非常に難しく、また、ノズル部に要求される精度も得
にくい。更に、成形品には、成形によるバリが生じ理想
のノズル形状のものが得られないのが実状である。一方
、流路とノズル全体を感光性樹脂によって形成すること
も考えられるが、管路抵抗を低減するために深さ方向に
テーパーを有する３次元形状のものを作成することが難
しく、流路部のように厚さ７０〜１００μｍ程度の深さ
まで現象により除去することも困難である。

【０００７】本発明に関連する公知文献として、例えば
特開平１−１２５２４１号公報に記載された「インクジ
ェット記録ヘッド」がある。該「インクジェット記録ヘ
ッド」は、熱エネルギー発生素子を有する基板上に、感
光性樹脂層を設けて硬化し、前記熱エネルギ一発生素子
部分に流路溝を形成し、感光性樹脂層の上面に平板状の
上蓋を一体に接合したものである。前記流路溝の流路を
形成する壁部分の間隔は、熱エネルギー発生素子の配置
してある作用部分では広く、吐出口側では狭くなってい
る。従って、前記流路の平面形状は任意に選べるが流路
深さは感光性樹脂層の厚さで定まる。これを感光性樹脂
だけで流路深さおよび幅も３次元的に任意に形成するこ
とは非常に困難である。

【０００８】

【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、印写の圧電素子のための駆動において駆動によ
る容積変動量を大きくするために、加圧液室の流路溝の
深さを大きくして高集積化し、更に、流路内の管路抵抗
を小さくする流路形状を有し高周波特性の優れたインク
ジェットヘッドの蓋板を、特性が安定して安価に製作可
能とすることを目的とするものである。

【０００９】

【構成】本発明は、上記目的を達成するために、（１）
複数の平行な溝により交互に駆動部と非駆動部とを配置
した圧電素子と、該圧電素子の駆動部と対応し側壁で区
画された溝を有する蓋板とを、前記圧電素子の非駆動部
と前記蓋板の側壁とで接合し、前記駆動部と側壁と溝と
により、ノズルを有する流路を形成し、前記圧電素子の
駆動部に厚み方向の変位を与えることにより前記ノズル
より液滴を噴射するインクジェットヘッドにおいて、前
記蓋板は、粗形成された基板と微細形成された感光性樹
脂とで構成し、前記粗形成された基板上に微細形成され
た感光性樹脂を一体に接合したこと、更には、（２）前
記（１）において、前記蓋板は、樹脂基板と該樹脂基板
上に形成された感光性樹脂基板とで構成し、前記樹脂基
板にはテーパー部を有する流路が設けられ、感光性樹脂
基板には微細形成されたノズル部が設けられたことを特
徴とするものである。以下、本発明の実施例に基づいて
説明する。

【００１０】図２は、本発明のインクジェットヘッドの
概略構成を説明するための図で、図中、１は圧電素子、
２は溝、３は充填剤、４は駆動部、５は隔壁（非駆動部
）、６は蓋板、６ａは粗成形基板、６ｂは感光性樹脂層
、７はノズル、８は隔壁である。

【００１１】図示において、圧電素子１は通常積層型圧
電素子が用いられ低い電圧で駆動できるようにしている
。圧電素子１には、複数の平行な溝２が設けられ、該溝
２により、駆動部３と隔壁４とが交互に区画される。 該溝２には、充填剤３が充填される。充填剤３は、圧電
素子１の電極（図示せず）を絶縁することや駆動部３の
補強をなすものである。通常、駆動部３が変位したとき
隔壁４も押上げられ相互干渉を起こすが、押上げ量を小
さくするため低ヤング率の弾性剤が用いられる。蓋板６
は、粗成形基板６ａと微細成形のための感光性樹脂層６
ｂとからなる。

【００１２】図１は（ａ），（ｂ）は、本発明のインク
ジェットヘッドにおける蓋板の一実施例を説明するため
の図で、図（ａ）は蓋板の部分斜視図、図（ｂ）は、図
（ａ）の矢視ＡＡ断面図であり、図中、８は成形流路部
、８ａはテーパー部、９は感光樹脂流路、９ａは収束部
で、図２と同様の作用をする部分には等しい符号を付し
ている。

【００１３】図示において、粗成形基板６ａは高い成形
精度を要しない３次元形状の成形流路部８を有する蓋板
６の基板となるもので、インクの流通による管路抵抗を
小さくするため流路形状を有し、例えば、流出口近傍に
テーパー形状８ａを設けている。該粗成形基板６ａは、
主として、成形可能な樹脂又はガラス板等の材料が使用
される。樹脂としては、単に成形可能というだけでなく
耐溶剤性や耐熱性の優れた材料でなければならない。例
えば、ポリエーテル、サルホオンやポリサルホンが好適
である。

【００１４】微細成形の感光樹脂層６ａは、高精密で微
細なノズル部７と流路９とを形成するドライフィルムレ
ジスト等の感光性樹脂層である。ドライフィルムレジス
トとして、日立化成（株）製のＳＲ３００や東京応化（
株）製のＳＰ７５０等が使用され、前記粗成形基板６ａ
を基板として感光性樹脂層３ｂをラミネートし、その後
にマスクを重ね合せて露光する。前記ドライフィルムレ
ジストはネガタイプであるから、露光後は、未露光部を
１−１−１トリクロロエタンで現象して除去する。その
後、１３５〜１４５℃で本加熱処理しＵＶ（紫外線）硬
化する。上記工程により粗成形基板６ａと感光性樹脂層
６ｂとが強固に密着され、しかも微細なノズル部７を有
する蓋板６が一体に作成できる。

【００１５】蓋板６は、圧電素子１とを、蓋板６の流路
９と圧電素子１の駆動部４とが対応するように、隔壁部
５と隔壁部８とで接着剤等で一体接着されてインクジェ
ットヘッドを構成する。該インクジェットヘッドは、画
像情報に基づいて選択された駆動部４に電圧パルスを印
加して変位させ流路９の容積変動量Ｑを発生させノズル
７より液滴を噴射させるが、蓋板６に形成された流路８
，９はノズル部７に向って幅方向と深さ方向から収束す
る形状になっているので、圧力波を集中し易くし、流路
８，９の内外部から生じた気泡の吐出性を良好にする。

【００１６】

【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、圧電素子の駆動による容積変動量を大きくするため
の流路の深さを大きくすることができ、しかも、流路の
みを有する粗成形蓋板上に感光性樹脂層をラミネートし
、細密なノズル部と流路とを形成したので、流路を３次
元形成でき圧力波の集中や、気泡の吐出性の優れた段差
のないスムーズな流路を形成することができる。この結
果、精度が優れ高周波特性のよい高集積のインクジェッ
トヘッドを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明のインクジェットヘッドにおける蓋
板の一実施例を説明するための図である。

【図２】　　本発明のインクジェットヘッドの概略構成
を説明するための図である。

【図３】　　従来のインクジェットヘッドの一例を説明
するための図である。

【符号の説明】

８…成形流路部、８ａ…テーパー部、９…感光樹脂流路
、９ａ…収束部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　複数の平行な溝により交互に駆動部と
   非駆動部とを配置した圧電素子と、該圧電素子の駆動部
   と対応し側壁で区画された溝を有する蓋板とを、前記圧
   電素子の非駆動部と前記蓋板の側壁とで接合し、前記駆
   動部と側壁と溝とにより、ノズルを有する流路を形成し
   、前記圧電素子の駆動部に厚み方向の変位を与えること
   により前記ノズルより液滴を噴射するインクジェットヘ
   ッドにおいて、前記蓋板は、粗形成された基板と、微細
   形成された感光性樹脂とで構成し、前記粗形成された基
   板上に微細形成された感光性樹脂を一体に接合したこと
   を特徴とするインクジェットヘッド。
2. 【請求項２】　　前記蓋板は、樹脂基板と該樹脂基板上
   に形成された感光性樹脂基板とで構成し、前記樹脂基板
   にはテーパー部を有する流路が設けられ、感光性樹脂基
   板には微細形成されたノズル部が設けられたことを特徴
   とした請求項１記載のインクジェットヘッド。