JPH06218923A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 非吐出流路をインク流路配列両端に複数設け
る事により、吐出インク速度の均一化を得る。 【構成】 配列されたインク流路４とインク流路４に配
接されたインクを吐出せしめるノズル２を有し、インク
４流路の一部または全体が圧電材料で構成されたインク
ジェットヘッドに於て、インク流路４の配列の両端に、
非吐出流路１３を、それぞれ複数設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインクジェットプリンタ
に関する。更に詳しくは、インク液滴を選択的に記録媒
体に付着させ、画像を形成するインクジェットプリンタ
のインクジェットヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年インクジェットプリンタは高速印
字、低騒音、高印字品位等の利点から、急速に発展して
いる。一般的方式として圧電材料を使用して、インクチ
ャンバー内に圧力パルスを発生させ、ノズルからインク
滴を吐出させるものがある。

【０００３】しかしながら、この方式は圧電材料の効率
が低いため、インクジェットヘッド自体が大型化する。
また製造工程が複雑となり、大量生産に適さず、結果的
に高価なものとなる。さらにノズル配列の高密度化が困
難なため、高印字品位を得にくい。これらの課題がある
為、広く普及するには至っていない。

【０００４】この方式の課題を解決する方法として、特
開昭６３−２４７５０１号公報に、ノズルの並び方向に
互いに間隔を有する複数の平行な長方形の断面積の流路
を有し、前記流路の側壁の一部または全表面に電極が形
成され、前記側壁はその一部または全体が圧電材料で構
成され、前記側壁が流路の並び方向に平行な変形をし、
前記流路内の圧力を変化させて、インク滴を流路の一端
に形成し、吐出せしめるインクジェットヘッドが提案さ
れている。

【０００５】従来例のインクジェットヘッドの構成を、
図３を用いて説明する。

【０００６】図３は従来のインクジェットヘッドの構成
を示す斜視図である。１は圧電基板、２はノズルプレー
ト、３はノズル、４はインク流路、５は圧電材料からな
る側壁（以下、圧電側壁と略す）、６は上部基板、７は
インク供給口、９はインク排出口、１０は電極、１２は
非吐出流路、１３は接着剤、１５は流路終端開口部、１
６は実装部電極である。

【０００７】このインクジェットヘッドは互いに平行な
インク流路４が多数形成されている。インク流路４は、
圧電基板１に形成された溝と上部基板６より構成され、
その断面形状は長方形である。インク流路４の一端は、
スリット状のインク排出口９に接続し、ノズルプレート
２に形成されたノズル３に接続する。また、インク流路
４の他の一端はインク供給口７に接続され、各インク流
路４に対応する流路終端開口部１５、インク供給口７を
経て、インク貯蔵タンク（図示せず）に接続している。

【０００８】従来例のインクジェットヘッドのインク吐
出の動作を、図５を用いて説明する。

【０００９】図５に於て、圧電側壁５は分極方向１１が
異なる２個の圧電セラミックスにより形成されている。

【００１０】図５（ａ）は、圧電側壁５の両面に形成さ
れた電極１０に、電気的駆動手段（図示せず）より電圧
パルスを印加していない状態を示している。図５（ｂ）
に於て、電圧パルスを印加されると圧電側壁５は圧電側
壁の分極方向の逆転面にズリ変形し、インク流路４の容
積が減少することにより発生する圧力で、インク流路４
を満たすインクの一部をインク供給口７を経てインク貯
蔵タンク側に排出し、他の一部をノズル３からインク滴
として吐出させ印字を行う。

【００１１】インク滴吐出後のノズル部へのインク供給
は、図３に於けるノズル３の毛管力によりインク貯蔵タ
ンクよりインク供給口７と流路４を経てノズル３へ供給
される。

【００１２】以下に従来のインクジェットヘッドの流路
部分の製造方法を示す。図６は従来のインク流路の断面
図である。

【００１３】図６（ａ）に示すように、インク流路４
を形成した圧電基板１上に電極１０を形成する。

【００１４】図６（ｂ）に示すように、圧電基板１の
接着面２０上に形成された、不要な電極を、平面研磨に
より除去し、平坦な接着面２０を形成する。その後、接
着剤１３を均一に塗布する。

【００１５】図６（ｂ）に示すように、上部基板６を
接着する。上部基板６を密着し、圧力をかけ接着剤１３
を硬化する。接着剤１３は図の様にインク流路４み流れ
込んで硬化する。

【００１６】以下、ノズルプレート、インク供給手段
等を形成し、図３に示す構造としていた。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
インクジェットヘッドでは以下の問題を有する。

【００１８】以下に図４、図７を用いて、従来技術の課
題を説明する。

【００１９】図４は従来のインクジェットヘッドを示
す、インク流路を正面から見た断面図である。

【００２０】圧電基板１と上部基板６の接合には接着剤
１３を用いている。本方式のインクジェットヘッドでは
圧電側壁５を駆動し、圧力発生手段としている。駆動電
力に対する損失を低く抑えるためには、圧電基板１と上
部基板６の間の接着層はできる限り薄いことが必要であ
る。

【００２１】また、隣接するインク流路４の間のインク
漏れを防ぐためには、圧電基板１と上部基板６の接触面
は完全に覆われていることが望ましい。

【００２２】極力薄い接着層を得るため、圧電基板１と
上部基板６の接合は、圧力をかけて行っている。そのた
め、接着剤１３がインク流路４、及び非吐出流路１２内
に流れ出し、上部基板接着面２０及び、圧電側壁５の一
部表面上で硬化する。流れ出した接着剤１３は圧電側壁
５の変形を抑制し、駆動電力に対する損失を招いてしま
う。

【００２３】図４に示すように、インク流路４への接着
剤の流れ込みは、均一であるが、インク流路４の配列の
両外側の非吐出流路１２のみは、流路配列外側圧電側壁
１４上からの接着剤１３の流れ込みが生じる。そのた
め、非吐出流路１２に流れ込み硬化する接着剤量は大量
となる。

【００２４】上記により、配列両端のインク流路４Ａを
構成する圧電側壁５Ａの変形が抑制されるため、インク
流路４Ａから吐出するインクの吐出速度が遅くなった。

【００２５】本方式では、インクを吐出しながらインク
ジェットヘッド、あるいは記録媒体を移動する事によ
り、画像を記録媒体上に形成している。そのため、イン
ク流路４の配列両端に対応する記録媒体上で、画像の乱
れが生じ、高品質の画像を得ることが困難となった。ま
た、印字の更なる高速化を試みる上で、大きな障害とな
っていた。

【００２６】上部基板６の接合に用いる接着剤１３の量
を減らし、改善を試みたが、隣接するインク流路４の間
の上部基板接着面２０でインク漏れが生じ、安定した改
善には至らなかった。

【００２７】さらに従来のインクジェットヘッドでは以
下に示すような問題も生じた。

【００２８】図７は従来のインクジェットのインク流路
の断面を、上方から見た図である。

【００２９】従来インク流路４の配列の両外側には、そ
れぞれ１つの非吐出流路１２が設けられていたが、ノズ
ル３は設けていなかった。

【００３０】そのため、非吐出流路１２内に溜まった空
気は、流路内に残され、インクの充填量は不充分で、残
された空気の状態は、使用環境によって異なり、圧電側
壁５Ａに及ぼす影響は大きく、インク流路４Ａから吐出
するインクは他のインク流路４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ…から吐
出するインクと速度が異なる。

【００３１】あるいは、同様に非吐出流路１２内のイン
クが変質、固化し、圧電側壁５Ａに付着する事により、
同様な弊害が生じる。

【００３２】本発明はかかる課題を解消するもので、優
れた印字品質を持ち、高速での印字が可能なインクジェ
ットヘッドを安価に提供することを目的とする。

【００３３】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
ヘッドは、配列された流路と前記流路に配接されたイン
クを吐出せしめるノズル面を有し、前記流路の一部また
は全体が圧電材料で構成されたインクジェットヘッドに
於て、前記流路の配列の両端に、インクを吐出しない流
路を、それぞれ複数設ける、あるいは、インクを吐出し
ない流路に、インク供給を行う箇所以外に外部に通ずる
孔を設けたことを特徴とする。

【００３４】

【実施例】以下、図を用いて本発明の実施例を説明する
が、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【００３５】まず図１は、本発明のインクジェットヘッ
ドの第１の実施例であり、インク流路の断面を正面から
見た図である。

【００３６】図１において、１は圧電基板、４はインク
流路、５は圧電側壁、６は上部基板、１０は電極、１１
は分極方向、１２は非吐出流路、１３は接着剤、１４は
流路配列外側圧電側壁、２０は上部基板接着面である。

【００３７】インクジェットヘッドの吐出動作は、従来
例のインクジェットヘッドと同様である。

【００３８】図１に示すとおり、本実施例のインクジェ
ットヘッドは、インク流路４の配列の両外側に、インク
流路４の配列と同様の間隔で、それぞれ２つの非吐出流
路１２Ａ、１２Ｂを設けてある（インク流路４の配列の
片側のみ図示。以下同様。）。

【００３９】接着剤１３の流れ込み量は、非吐出流路１
２Ａでは、他の流路と比較して大量である。しかし、非
吐出流路１２Ｂ、及びインク流路４に流れ込んだ接着剤
１３の量は全て均一であり、インク流路４Ａ、４Ｂ、４
Ｃ、４Ｄ…を形成しインクの吐出に関与する圧電側壁５
Ｂ、５Ｃ、５Ｄ…の接着剤１３の付着量は、全て均一と
なった。

【００４０】これにより、インク吐出に関与する全ての
インク流路４において、吐出するインクの吐出速度バラ
ツキを１０％以内とすることが可能となった。

【００４１】さらに、以下に示す手段により、インク流
路配列両端のインク流路４Ａのインク吐出速度のバラツ
キをさらに低下する事が可能となった。

【００４２】図２は本発明の第２の実施例であり、イン
クジェットヘッドのインク流路の断面を上方から見た図
である。

【００４３】図２において、２はノズルプレート、３は
ノズル、４はインク流路、５は圧電側壁、１２は非吐出
流路、１４は流路配列外側圧電側壁、１７は非吐出ノズ
ルである。

【００４４】吐出動作は、従来例のインクジェットヘッ
ドと同様である。

【００４５】図２に示すように、非吐出流路１２Ｂに対
し、非吐出ノズル１７を設けることにより、通常のヘッ
ドクリーニングの動作（ノズル側から吸引することによ
り、インク流路に、インクを充填する）で、常に新規の
インクを充填しておくことが可能である。

【００４６】これにより、インクの吐出に関与する全て
の圧電側壁５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ…の、駆動による圧電側壁
５の変形を抑制する負荷を、等しくする事が可能とな
り、インクのインク流路による吐出速度のバラツキを、
３％以内とする事が可能となった。

【００４７】

【発明の効果】本発明のインクジェットヘッドによれ
ば、全インク流路から均一な速度でインク吐出を行い、
優れた印字品質を確保し、高速印字が可能なインクジェ
ットヘッドを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のインクジェットヘッド
のインク流路の断面構造を正面から示した図。

【図２】本発明の第２の実施例のインクジェットヘッド
のインク流路の断面構造を上方から示した図。

【図３】従来のインクジェットヘッドの構成を示す斜視
図。

【図４】従来のインクジェットヘッドのインク流路の断
面構造を正面から示した図。

【図５】従来のインクジェットヘッドのインクの吐出原
理をインク流路の断面で示した図。

【図６】従来のインクジェットヘッドの製造方法を示す
インク流路の断面図。

【図７】従来のインクジェットヘッドのインク流路の断
面構造を上方から示した図。

【符号の説明】

１ 圧電基板 ２ ノズルプレート ３ ノズル ４ インク流路 ５ 圧電側壁 ６ 上部基板 １０ 電極 １１ 圧電側壁の分極方向 １２ 非吐出流路 １３ 接着剤 ２０ 上部基板接着面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配列された流路と前記流路に配接された
   インクを吐出せしめるノズル面を有し、前記流路の一部
   または全体が圧電材料で構成されたインクジェットヘッ
   ドに於て、前記流路の配列の両端にインクを吐出しない
   流路をそれぞれ複数設けたことを特徴とするインクジェ
   ットヘッド。
2. 【請求項２】 上記インクを吐出しない流路に、インク
   供給を行う箇所以外に、流路外部に通ずる孔を設けたこ
   とを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
3. 【請求項３】 配列された流路と前記流路に配接された
   インクを吐出せしめるノズル面を有し、前記流路の一部
   または全体が圧電材料で構成されたインクジェットヘッ
   ドに於て、インクを吐出しない流路にインク供給を行う
   箇所以外に、流路外部に通ずる孔を設けたことを特徴と
   するインクジェットヘッド。