JPH09150510A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の表面に多数のノズルが配列形成された
インクジェットヘッドにおいて、インクジェットヘッド
を構成する基板の製作コストを低減し、インクジェット
ヘッドのコストダウンを促進する。 【解決手段】 基板１０に、インク共通流路１１からイ
ンクが供給される加圧室１４と、加圧室１４が加圧され
ることにより吐出口からインク滴の吐出を行なわせるノ
ズル１３とを備え、加圧室１４とノズル１３とを基板１
０の厚み方向と直交する横断面がそれぞれ円形状を有す
るようにし、基板１０の厚み方向に沿って同一軸上に配
置形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録装置等に用いられるインクジェットヘッドに関し、更
に詳しくは、基板の表面に多数のノズルが配列形成さ
れ、そのノズルの吐出口からインク滴が吐出されるよう
にしたインクジェットヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のインクジェットヘッド
は、その要部断面図である図８に示すように、対向する
表面１００ａ、１００ｂを有する樹脂からなる矩形状の
基板１００を備えている。この基板１００の一方の表面
１００ａ側には、その長手方向に沿ってインク共通流路
１０１が形成されている。このインク共通流路１０１
は、基板１００に溝１０１ａを形成し、この溝１０１ａ
を覆うように基板１００に被覆体１０１ｂを配設するこ
とにより構成したものである。

【０００３】また、基板１００の一方の表面１００ａ側
には、インク共通流路１０１に沿って多数のノズル１０
２が一定のピッチで一列に並べられて配設されている。
この基板１００の一方の表面１００ａには、ノズル１０
２のインク吐出口に撥水性を持たせるため、ノズル１０
２に沿って金属板からなるノズルプレート１０２ａが配
設されている。

【０００４】また、基板１００の内部には、インク共通
流路１０１と基板１００の他方の表面１００ｂとの間に
ノズル１０２に対応して多数のインク供給路１０３が形
成されている。このインク供給路１０３の一端はインク
共通流路１０１に連通し、他端は基板１００の他方の表
面１００ｂに開口している。また、このインク供給路１
０３には、インク共通流路１０１との連通部分にノズル
１０２と同径かそれよりも細い径の隘路１０３ａが形成
されている。

【０００５】また、基板１００の他方の表面１００ｂ側
には、インク供給路１０３に対応して多数の加圧室１０
４が形成されている。この加圧室１０４は、基板１００
に溝１０４ａを形成し、この溝１０４ａを覆うように基
板１００に振動板１０５を配設することにより構成した
ものである。この振動板１０５は、同時にインク供給路
１０３の開口部分をも覆っている。この加圧室１０４の
一端はインク供給路１０３の他端に連通され、他端はノ
ズル１０２側に連通されている。また、振動板１０５の
外面側の加圧室１０４と対応する箇所には圧電素子１０
６が配設されている。

【０００６】このように構成されたインクジェットヘッ
ドは、駆動信号が与えられて圧電素子１０６が駆動する
と、振動板１０５が振動することによって加圧室１０４
が加圧され、それによりインク共通流路１０１からイン
ク供給路１０３を介して供給された加圧室１０４のイン
クがノズル１０２側に送出され、ノズル１０２の吐出口
からインク滴が吐出されるようになっている。なお、上
記インク供給路１０３の隘路１０３ａは、加圧室１０４
が加圧されたときにインクがインク共通流路１０１側に
逆流しないように設けたものである。

【０００７】上記のように構成されたインクジェットヘ
ッドは、通常、加熱して流動化した樹脂を金型内に流し
込む射出成型によって溝１０１ａ、１０４ａ、ノズル１
０２及びインク供給路１０３を備えた基板１００を形成
し、この基板１００に被覆体１０１ｂ、ノズルプレート
１０２ａ、振動板１０５を貼着すると共に、振動板１０
５に圧電素子１０６を配設することによって製作され
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように構成されたインクジェットヘッドにおいては、加
圧室１０４が基板１００の他方の平面１００ｂ側に形成
され、その一端にインク供給路１０３が連通され、その
他端にノズル１０２が連通された構成となっているた
め、加圧室１０４をノズル１０２等を形成するコアピン
で同時に形成することができず、その結果、基板１００
を射出成型するための金型の構造が複雑となり、基板１
００の製作コストが高くなってインクジェットヘッドの
コストダウンに制約を受けるという問題があった。

【０００９】従って、本発明は、インクジェットヘッド
を構成する基板の製作コストを低減し、インクジェット
ヘッドのコストダウンを促進することのできるインクジ
ェットヘッドを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、請求項１に係るインクジェットヘッドは、基板
に、インク共通流路からインクが供給される加圧室と、
この加圧室が加圧されることにより吐出口からインク滴
の吐出を行なわせるノズルとを備えて構成されたものに
おいて、前記加圧室と前記ノズルは、前記基板の厚み方
向と直交する横断面がそれぞれ円形状を有し、前記基板
の厚み方向に沿って同一軸上に配置形成されたことを特
徴としている。

【００１１】この請求項１に係るインクジェットヘッド
においては、加圧室とノズルの横断面が円形状を有し、
両者が同一軸上に配置形成されていることから、加圧室
とノズルとを同じコアピンで形成できるようになり、イ
ンクジェットヘッドを構成する基板を射出成型するため
の金型の構造が簡素化される。

【００１２】また、請求項２に係るインクジェットヘッ
ドは、請求項１記載のものにおいて、前記加圧室は、円
錐台形状を有するものであることを特徴としている。

【００１３】この請求項２に係るインクジェットヘッド
においては、加圧室が円錐台形状を有していることか
ら、加圧室からノズルへのインクの流れが良好となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態に係るイ
ンクジェットヘッドの平面図であり、図２は図１のＡ−
Ａ線に沿う断面図で、上下方向を逆転して示したもので
ある。

【００１５】これらの図において、インクジェットヘッ
ドは、対向する表面１０ａ、１０ｂを有する樹脂からな
る矩形状の基板１０を備えている。この基板１０の内部
には、その長手方向に沿い、かつ、一方の表面１０ａ側
に複数のインク共通流路１１が一定の間隔をおいて形成
されている。このインク共通流路１１は、基板１０に溝
１１ａを形成し、この溝１１ａを覆うように基板１０に
平板状の被覆体１１ｂを配設することにより構成したも
のである。この被覆体１１ｂは、貼着等の手段で基板１
０に取り付けられる。このように構成された各インク共
通流路１１の一端は閉じられているが、他端は基板１０
の側面に通じており、この他端から図略のインクタンク
のインクが供給されるようになっている。なお、インク
共通流路１１は、例えば、幅が０．５ｍｍ、深さが０．
５ｍｍの寸法で所定の長さに形成されている。

【００１６】また、基板１０の内部には、インク共通流
路１１に沿って多数のインク供給路１２が一定のピッチ
で形成されている。このインク供給路１２は、インク共
通流路１１と基板１０の他方の表面１０ｂとの間に、基
板１０の厚み方向（基板１０の対向する表面１０ａ、１
０ｂ間方向）に沿って形成されており、一端がインク共
通流路１１の幅方向中間位置に連通されると共に、他端
が基板１０の他方の表面１０ｂ側に開口している。この
基板１０の厚み方向に形成されているインク供給路１２
は横断面（基板１０の厚み方向と直交する方向の断面）
が円形状を有し、例えば、直径が２００μｍ、長さが
１．０ｍｍの寸法で形成されている。

【００１７】また、基板１０の内部には、各インク共通
流路１１の両側に多数のノズル１３が互いに半ピッチず
れた状態でそれぞれ一列に並べられて形成されている。
このノズル１３は、一端が基板１０の一方の表面１０ａ
に開口すると共に、基板１０の厚み方向に沿って形成さ
れており、インク共通流路１１の一方の側のノズル１３
が１つおきのインク供給路１２と対応するように配設さ
れ、他方の側のノズル１３が残る１つおきのインク供給
路１２と対応するように配設されている。このノズル１
３は横断面が円形状を有し、例えば、基板１０の表面に
開口するインク吐出口部分の直径が５０μｍ、長さが１
００μｍの寸法で形成され、後述する加圧室と基板１０
の表面１０ａ側のインク吐出口との間の部分の直径が１
００〜２００μｍ、長さが０．９ｍｍの寸法で形成され
ている。この加圧室とインク吐出口との間の部分は、イ
ンク吐出口側が細くなる先細り形状となっている。

【００１８】また、基板１０の内部には、各インク共通
流路１１の両側に円錐台形状を有する多数の加圧室１４
が各ノズル１３に対応して同じピッチで一列に並べられ
て形成されている。この加圧室１４は、基板１０の他方
の表面１０ｂとノズル１３との間に円錐台形状を有する
溝１４ａが形成され、この溝１４ａを覆うように基板１
０に振動板１５が配設されて構成されている。この振動
板１５は、ガラス等の絶縁材料から形成され、貼着等の
手段で基板１０の略全域に取り付けられている。この加
圧室１４は、その大径部が基板１０の表面１０ｂ側に位
置すると共に、小径部がノズル１３側に位置し、加圧室
１４の軸心がノズル１３の軸心と一致するように配置形
成されている。この加圧室１４は、例えば、大径部の直
径が１．０ｍｍ、小径部の直径が０．６ｍｍ、深さが
１．０ｍｍの寸法で形成されている。 なお、加圧室１
４は、必ずしも円錐台形状である必要はなく、円柱形状
や、基板１０の厚み方向に沿って一部が円柱形状を有
し、他部が円錐台形状を有するようなものでもよい。要
するに、基板１０の厚み方向と直交する方向の断面であ
る横断面が円形状を有しておればよい。

【００１９】また、基板１０の他方の表面１０ｂには、
インク供給路１２とそのインク供給路１２と対応する位
置の加圧室１４とに連通する溝１６が形成されている。
この溝１６は、インク供給路１２の開口部と共に上記振
動板１５で覆われることにより、インク供給路１２の一
部となる隘路１７を構成する。この隘路１７は、例え
ば、幅と深さが共に５０μｍ、長さが０．５ｍｍの寸法
で形成されている。

【００２０】また、上記振動板１５の外面側には、加圧
室１４に対応する位置にチタン酸ジルコン酸鉛等からな
る圧電素子１８が配設されている。

【００２１】上記のように構成されたインクジェットヘ
ッドは、基板１０の一方の表面１０ａに多数のノズル１
３が複数列に配設されたものとなり、インクジェット記
録装置等に取り付けられて圧電素子１８に駆動信号が与
えられると、振動板１５が振動することによって加圧室
１４が加圧され、インク共通流路１１からインク供給路
１２を介して供給された加圧室１４内部のインクがノズ
ル１３の吐出口から吐出され、記録用紙等に所定の画像
を記録する。

【００２２】上記のように構成されたインクジェットヘ
ッドは、ノズル１３及び加圧室１４が共に横断面円形状
を有し、両者が基板１０の厚み方向に沿って同一軸上に
形成されているため、基板１０を射出成型する場合に同
じコアピンで成型でき、金型の構造が簡素化される。す
なわち、図３は、射出成型時のセットした状態のノズル
１３と加圧室１４部分の金型構造を示しており、符号２
１はコア側の金型を、符号２２はキャビティ側の金型を
それぞれ示している。コア側の金型２１にはノズル１３
と加圧室１４を同時に形成するためのコアピン２３がセ
ットされており、キャビネット側の金型２２にはコアピ
ン２３の先端部を固定するブッシュ２４が設けられてい
る。この状態でコア側の金型２１とキャビティ側の金型
２２間に樹脂２５が流し込まれ、その後に冷却されて硬
化される。これにより、図４に示すようなノズル１３と
加圧室１４を有する基板１０が形成される。このよう
に、ノズル１３と加圧室１４が同じコアピン２３で形成
できて金型の構造が簡素化できるのは、ノズル１３と加
圧室１４の横断面が共に円形状を有し、両者が同一軸上
に位置しているため、そのコアピン２３が旋盤等で切削
することによって一体に形成できるからである。

【００２３】なお、加圧室１４を、四角錐形状等の横断
面が角形状を有するものにすることも考えられるが、こ
の場合には旋盤等での切削ができないのでノズル１３と
加圧室１４とを同じコアピンで形成することが困難とな
り、金型の構造が複雑になってしまう。すなわち、図５
は、この場合のノズル１３と加圧室１４部分の金型構造
を示しており、符号２６はコア側の金型を、符号２７は
キャビティ側の金型をそれぞれ示している。コア側の金
型２６には、四角錐形状の加圧室１４を形成するための
突起部２８が形成されており、この突起部２８を貫通し
てノズル１３を形成するためのコアピン２９がセットさ
れている。キャビティ側の金型２７には、コアピン２９
の先端部を固定するブッシュ３０が設けられている。こ
の状態でコア側の金型２８とキャビティ側の金型２７間
に樹脂２５が流し込まれ、その後に冷却されて硬化され
る。その結果、図４に示すものと同様のノズル１３と加
圧室１４を有する基板１０が形成される。ところが、こ
の場合は、コア側の金型２６に四角錐形状の加圧室１４
を形成するための突起部２８を形成する必要があるた
め、コア側の金型２６の構造が複雑となり、金型の製作
コストが高くなって基板１０の製作コストが高くなてし
まう。

【００２４】また、上記のように構成されたインクジェ
ットヘッドは、加圧室１４の小径部側がノズル１３に連
通されているため、加圧室１４が加圧されたとき、加圧
室１４内のインクが小径部の内周面に沿ってノズル１３
に導かれ、ノズル１３からインク滴が良好に吐出され
る。

【００２５】また、上記のように構成されたインクジェ
ットヘッドは、加圧室１４が基板１０の厚み方向に沿っ
てノズル１３と基板１０の他方の表面１０ｂとの間に形
成されているので、ノズル１３と加圧室１４を共にイン
ク共通流路１１に近接して配設できるようになり、その
結果、隣接するノズル１３の列間隔を狭めることがで
き、ノズル１３の配置密度を高めることができる。ま
た、インク共通流路１１が、基板１０のノズル１３が開
口する一方の表面１０ａ側に配設されているので、イン
ク共通流路１１をノズル１３よりも径の大きな加圧室１
４の存在する他方の表面１０ｂ側に配設する場合に比べ
てノズル１３と加圧室１４とをインク共通流路１１に近
接して配置できるようになり、その結果、ノズル１３の
列間隔を狭めることができ、ノズル１３の配置密度を高
めることができる。

【００２６】なお、上記の実施形態では、インク共通流
路１１が基板１０の一方の表面１０ａ側に形成されてい
るが、図６及び図７に示すように、このインク共通流路
１１を基板１０の他方の表面１０ｂ側に形成するように
することもできる。すなわち、図６はインクジェットの
一部を示す平面図であり、図７は図６のＢ−Ｂ線に沿う
断面図で、上下方向を逆転させて示したものである。こ
れらの図に基づき、図１及び図２に示す実施形態との相
違点のみ説明すると、インク共通流路１１は、基板１０
の他方の表面１０ｂに形成した溝１１ａを振動板１５で
覆うことによって構成され、隘路１７はこのインク共通
流路１１に直接連通される。すなわち、図１及び図２に
示す符号１２で示すインク供給路はなくなり、インク共
通流路１１から加圧室１４にインクを供給するためのイ
ンク供給路は隘路１７のみで構成されることになる。

【００２７】この図６及び図７に示すように構成された
インクジェットヘッドは、インク供給路が基板１０の他
方の表面１０ｂに形成した溝１１ａを振動板１５で覆う
ことによって構成されるので、射出成型する金型に図１
及び図２において符号１２で示すインク供給路を形成す
るための細いピンを設ける必要がなくなる。その結果、
金型の取り扱いが容易になって基板１０の製作が容易に
なると共に、金型の製作コストが低減できてインクジェ
ットヘッドの一層のコストダウンが可能となる。

【００２８】また、上記の実施形態におけるノズル１３
には、いずれもインク吐出口に撥水性を持たせるための
従来例に示すようなノズルプレートを設けていないが、
必要に応じてインク吐出口に従来例と同様のノズルプレ
ートを設けるようにしてもよい。また、ノズル１３のイ
ンク吐出口は射出成型時には形成せずに、基板１０を成
型した後にレーザで穿孔することにより形成するように
することもできる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、請求項１及び２の発明に
よれば、加圧室とノズルの横断面が円形状を有し、両者
が同一軸上に配置形成されているため、インクジェット
ヘッドを構成する基板を射出成型するための金型の構造
が簡素化され、その結果、インクジェットヘッドを構成
する基板の製作コストを低減させることができ、インク
ジェットヘッドのコストダウンを促進することができ
る。

【００３０】また、請求項２の発明によれば、加圧室が
円錐台形状を有しているため、インクが加圧室の周面に
沿ってノズルへ導かれ、ノズルからのインクの吐出が良
好となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッ
ドの平面図である。

【図２】図１のインクジェットヘッドのＡ−Ａ線の断面
図であり、図１とは上下方向を逆転させて示したもので
ある。

【図３】インクジェットヘッドを構成する基板の射出成
型を行なう金型構造を説明するための図である。

【図４】射出成型により形成した基板の一部を示す図で
ある。

【図５】インクジェットヘッドを構成する基板の射出成
型を行なう金型構造を説明するための図である。

【図６】本発明のインクジェットヘッドの変形例を示す
要部断面図である。

【図７】図６のインクジェットヘッドのＢ−Ｂ線の断面
図であり、図６とは上下方向を逆転させて示したもので
ある。

【図８】従来のインクジェットヘッドの要部断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 基板 １１ インク共通流路 １２ インク供給路 １３ ノズル １４ 加圧室 １５ 振動板 １６ 隘路を構成する溝 １７ 隘路 １８ 圧電素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芦原 和彦 大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工 業株式会社内 (72)発明者 長島 淳 大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工 業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に、インク共通流路からインクが供
   給される加圧室と、この加圧室が加圧されることにより
   吐出口からインク滴の吐出を行なわせるノズルとを備え
   て構成されたインクジェットヘッドにおいて、前記加圧
   室と前記ノズルは、前記基板の厚み方向と直交する横断
   面がそれぞれ円形状を有し、前記基板の厚み方向に沿っ
   て同一軸上に配置形成されたことを特徴とするインクジ
   ェットヘッド。
2. 【請求項２】 前記加圧室は、円錐台形状を有するもの
   である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。