JPH1016216A - インクジェットヘッド及びプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】インクジェットヘッドの製造工数を削減し、生
産性を向上させる。 【解決手段】圧電体２の複数の圧力室用溝７に跨るよう
なスリット４をノズルプレート５に形成する。このスリ
ット４を備えたノズルプレート５を圧電体２の一端側に
接着固定する。圧力室用溝７の両隣には、ダミー溝８を
それぞれ形成し、特定の圧力室用溝７の内壁に形成した
電極９ｂに正の電圧を印加し、その両隣のダミー溝８の
内壁に形成した電極１０ａ，１０ｂには負の電圧を印加
して、特定の圧力室１５の側壁１１を変形させ、特定の
圧力室１５の内部のインクに圧力波を発生させる。その
圧力波によりスリット４からインクが吐出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、シートにインクを
吹き付けて、ドットマトリックスにより文字や画像を形
成するインクジェットヘッド及び該インクジェットヘッ
ドを備えたプリンタに関する。

【０００１】

【従来の技術】従来、この種のインクジェットヘッドと
して、図５に示すものが知られている。

【０００２】このインクジェットヘッド３０は、圧電体
３１に複数の圧力室３２用の溝を形成し、その上方の開
口部を可撓性フィルム３３で塞ぎ、一端側をノズルプレ
ート３４で塞ぎ、他端側をインクプール（図示せず）に
連通させてある。そして、側壁３５の上端部にはそれぞ
れ電極３６（３６ａ，３６ｂ）を配置し、これら電極３
６と対をなす電極３７を圧電体３１の底面３１ａに配置
してある。

【０００３】このインクジェットヘッド３０は、圧電体
３１に形成した複数の圧力室３２のうち、特定の圧力室
３２ａのインクを吐出させる場合、先ず、圧力室３２ａ
の両側の電極３６ａに正の電圧を印加し、更にその両外
側の電極３６ｂに負の電圧を印加して、圧電体３１及可
撓性フィルム３３を図中仮想線で示すように変形させ、
特定の圧力室３２ａの体積を増大させ、その内部にイン
クを吸い込ませる。次いで、このインクジェットヘッド
３０は、印加電圧を急激に切るか又は印加電圧の極性を
切り換え、特定の圧力室３２ａの体積を元に戻すか又は
減少させて、圧力室３２ａの内圧を急激に高め、インク
をノズル３８から噴射するようになっている。

【０００４】尚、このインクジェットヘッド３０は、特
定の圧力室３２ａの両側二つの圧力室３２がインクを吐
出しないので、同時に他の圧力室３２からインクを吐出
させる場合、特定の圧力室３２ａから少なくとも二つ以
上離れた圧力室３２を特定しなければならない（例え
ば、特開平５ー３３８１４７号公報参照）。

【０００５】又、従来のインクジェットヘッドとして、
図６に示すものが知られている。

【０００６】このインクジェットヘッド４０は、特定の
圧力室４１ａからインクを吐出させる場合、その特定の
圧力室４１ａの内壁に配置した電極４２に電圧を印加
し、その両隣の圧力室４１ｂの内壁に配置した電極４３
をアースすると、特定の圧力室４１ａの側壁４４が仮想
線で示すように変形し、特定の圧力室４１ａの内圧が急
激に高められるため、その特定の圧力室４１ａのノズル
４５からインクを吐出するようになっている（例えば、
特開昭６３ー２５２７５０号公報参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のインクジェットヘッド３０，４０は、いずれ
もノズルプレート３４，４６に微小で均一な丸いノズル
３８，４５を均一ピッチで多数あけるようになってお
り、ノズルプレート３４，４６の加工に多くの手間がか
かっていた。又、従来のインクジェットヘッド３０，４
０は、そのような微小なノズル３８，４５を備えたノズ
ルプレート３４，４６を圧電体３１，４７に接着するよ
うになっているが、その微小なノズル３８，４５の孔を
接着剤でつまらせないように、接着剤の量を加減した
り、ノズルプレート３４，４６を圧電体３１，４７の圧
力室３２，４１用の溝に合わせて精度よく貼り付ける必
要があったため、インクジェットヘッド３０，４０の製
造に手間がかかっていた。

【０００８】そのため、インクジェットヘッド３０，４
０及びこのインクジェットヘッド３０、４０を備えたプ
リンタの製造を容易化することができ、生産性を向上さ
せることができる技術の提供が望まれていた。

【０００９】本発明は、このような要望に応えるために
案出されたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、インクを導入
した複数の圧力室を並列に配置し、該圧力室の一端に固
定したノズルプレートのノズルからインクを吐出するイ
ンクジェットヘッドにおいて、前記ノズルプレートのノ
ズルが、前記複数の圧力室に亘るスリットであることを
特徴としている。

【００１１】又、本発明は、インクを導入した複数の圧
力室を並列に配置し、該圧力室の一端に固定したノズル
プレートのノズルからインクを吐出するインクジェット
ヘッドにおいて、前記圧力室を構成する圧力室用溝を有
する圧電体と、該圧電体に電圧を印加し、特定の圧力室
を加圧する圧電体作動制御手段と、前記複数の圧力室に
亘るノズル用のスリットを有するノズルプレートと、を
備えたことを特徴としている。

【００１２】又、本発明は、インクを導入した複数の圧
力室を並列に配置し、該圧力室の一端に固定したノズル
プレートのノズルからインクを吐出するインクジェット
ヘッドにおいて、前記圧力室を構成する圧力室用溝及び
該圧力室用溝の両隣にそれぞれ位置するダミー溝を有す
る圧電体と、該圧電体に電圧を印加し、特定の圧力室を
加圧する圧電体作動制御手段と、前記複数の圧力室に亘
るノズル用のスリットを有するノズルプレートと、を備
えたことを特徴としている。

【００１３】又、本発明のインクジェットヘッドは、前
記圧電体作動制御手段が、前記圧電体の圧力室用溝とダ
ミー溝の内壁に各別に配設した電極と、前記圧力室用溝
側の電極と前記ダミー溝側の電極とに極性の異なる電圧
を印加する制御部と、を備えたことを特徴としている。

【００１４】又、本発明のインクジェットヘッドは、前
記電極を絶縁膜で被覆したことを特徴としている。

【００１５】更に、本発明のプリンタは、上記のような
インクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドにシ
ートを給送するシート給送手段と、を備えたことを特徴
としている。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に基づき詳述する。 （インクジェットヘッド）図１は、本実施の形態に係る
インクジェットヘッド１の外観斜視図である。又、図２
は、インクジェットヘッド１を部分的に拡大して示す正
面図（図１のＡ方向矢視図）である。

【００１７】これらの図において、インクジェットヘッ
ド１は、圧電素子ブロック（圧電体）２の上面にトップ
プレート３を貼り付け、圧電素子ブロック２の前端部に
スリット４を備えたノズルプレート５を貼り付け、圧電
素子ブロック２の上部後端側にインクプール６を取り付
けてある。

【００１８】このうち、圧電素子ブロック２には、イン
クプール６に連通する圧力室用溝７とインクプール６に
連通しないダミー溝８とを交互に形成してある。尚、こ
れら圧力室用溝７とダミー溝８は、例えば、単刃若しく
は所定ピッチで重ね合わされた多数刃のダイシングソー
で形成することができる。又、本実施の形態は、圧力室
用溝７の溝幅を６０μｍ、ダミー溝８の溝幅を３０μ
ｍ、圧力室用溝７のピッチを１６９μｍとしている。

【００１９】そして、これら圧力室用溝７とダミー溝８
の内壁には、アルミニュウムと銅の合金の電極９，１０
（９ａ，９ｂ・・・１０ａ，１０ｂ）をスパッタ等で形
成してある。次いで、この電極９，１０を形成した後、
圧力室用溝７とダミー溝８の間の側壁１１上面を研磨
し、各電極９，１０間の導通をなくすようになってい
る。その後、各電極９，１０を被覆する絶縁膜１２を形
成してある。そして、上記各電極９，１０は、これら各
電極９，１０への通電を制御する制御部（ＣＰＵ）１３
に接続してある。そして、これら各電極９，１０と制御
部１３により圧電体作動制御手段１４を構成してある。

【００２０】ここで、各電極９，１０を絶縁膜１２で被
覆したのは、通常使用されるインクが水性であり、その
インクが多少導電性を有するため、電極９が絶縁膜１２
で被覆されていないと、電極９に通電した際にインク中
を電気が流れ、インクが電気分解を起こし、圧力室１５
の内部に沈殿物を生じ、この沈殿物がノズルをつまらせ
たりして、正確な印字等の作業を困難にし、インクジェ
ットヘッド１の信頼性を低下させるからである。従っ
て、この実施の形態のように、各電極９，１０を絶縁膜
１２で被覆すれば、インクジェットヘッド１の信頼性を
向上させることができる。

【００２１】又、インクと接する絶縁膜１２の性質とし
ては、インクジェットヘッド１の特性を優れたものとす
るため、親水性が良く、耐インク性の良いものが望まれ
ている。そこで、本実施の形態においては、シリコン化
合物の絶縁膜１２を化学蒸着（ＣＶＤ）で形成した。

【００２２】圧電素子ブロック２の上面に貼り付けたト
ッププレート３は、圧力室用溝７及びダミー溝８の上方
開口部を塞ぐものであり、インクジェットヘッド１の特
性上、剛性の低いものが好ましい。そのため、本実施の
形態においては、７５μｍの厚さのポリイミド膜を使用
した。なお、このように、圧電素子ブロック２の圧力室
用溝７の上部開口部をトッププレート３で塞ぐことによ
り、圧力室１５を形成してある。

【００２３】圧電素子ブロック２の前端部に貼り付けた
ノズルプレート５には、圧電素子ブロック２の略全幅に
亘るスリット４、即ち圧電素子ブロック２に形成した各
圧力室用溝７に亘るようなスリット４を形成してある。
尚、本実施の形態においては、圧力室用溝７の溝幅等と
の関係から、スリット４の幅を３０μｍとしている。
又、スリット４は、予めノズルプレート５に形成してお
いても良く、或いはノズルプレート５を圧電素子ブロッ
ク２に貼り付けた後に形成するようにしても良い。

【００２４】このように、本実施の形態は、ノズルプレ
ート５にスリット４を形成し、このスリット４を従来の
微小なノズル孔の代わりとしているため、ノズルプレー
ト５を圧電素子ブロック２に貼り付けるに際し、接着剤
によるノズル詰まりに対する配慮や、ノズルプレート５
と圧力室用溝７との高精度の位置合わせが不要となり、
ノズルプレート５と圧電素子ブロック２との貼り付け作
業が容易化し、インクジェットヘッド１の生産性が向上
する。又、上記のように形成したスリット４を従来のノ
ズル孔と同様に機能させることにより、多数の微小なノ
ズル孔を同一ピッチで精度良く形成する手間がはぶけ、
インクジェットヘッド１の生産工数を削減できる。

【００２５】圧電素子ブロック２の上部後端側に取り付
けるインクプール６は、図示しないインク導入路を介し
て各圧力室用溝７に連通されている。

【００２６】以上のような構造のインクジェットヘッド
１は、圧力室用溝７側の電極９ｂに正の電圧が印加さ
れ、ダミー溝８側の電極１０ａ，１０ｂに負の電圧が印
加されると、圧電素子ブロック２及びトッププレート３
が図３に示すように変形し、圧力室用溝７の体積を減少
させて圧力室１５の内部に圧力波を発生させ、その圧力
波によってインクをノズルプレート５のスリット４から
噴射する。

【００２７】この際、インクを吐出する圧力室１５の両
隣のダミー溝８も変形するが、ダミー溝８にはインクが
導入されていないので、余分なインクを噴射するような
ことがない。尚、このダミー溝８の存在により、インク
を吐出するように特定された圧力室１５の変形の影響が
他の圧力室１５に及ぶのを防止している。従って、本実
施の形態において、ノズルプレート５に形成したスリッ
ト４は、従来例における丸孔形状の微小なノズルと同様
に機能する。

【００２８】又、このような本実施の形態によれば、ダ
ミー溝８の溝幅を圧力室用溝７の溝幅よりも小さくする
ことができるので、圧力室１５の配置密度を高め、より
細かなドットマトリックスの印字等が可能となり、印字
等の性能を向上させることができる。

【００２９】更に、本実施の形態によれば、上記したよ
うに、圧力室１５の配置密度も従来例よりも高めること
ができるので、インクジェットヘッド１の小型化を図る
ことができる。 （プリンタ）図４は、上述したインクジェットヘッド１
を使用したプリンタ２０の概略構成を示す図である。

【００３０】このプリンタ２０は、給紙カセット２１及
び搬送ローラ２２等からなるシート給送手段２３により
給送されたシート２４に、前記したインクジェットヘッ
ド１により所望の印字や画像を形成するようになってい
る。

【００３１】このような本実施の形態に係るプリンタ２
０は、製造が容易で生産性が良く、廉価なインクジェッ
トヘッド１を使用しているので、プリンタ２０自体の低
廉化を図ることができる。

【００３２】尚、以上の実施の形態の説明において、イ
ンクジェットヘッド１の構成材料、寸法及び製法等は、
本発明の実施の形態を定性的又は定量的に把握するため
の一例にすぎず、これに限られるものではなく、適宜改
変が可能である。又、以上の実施の形態において、ノズ
ルプレート５にスリット４を形成し、そのスリット４を
従来のノズルの代わりとして機能させる技術は、圧電素
子ブロック２の変形によりインクを吐出させるインクジ
ェットヘッドに限られず、加熱でふくらんだ気泡の圧力
でインクを吐出させるインクジェットヘッドについても
適用ができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、各圧力
室用溝に亘るようなスリットをノズルプレートに形成
し、このスリットを従来のノズルと同様に機能させるよ
うになっているため、ノズルプレートの加工が容易にな
ると共に、ノズルプレートを圧電体に固定する作業が容
易になり、インクジェットヘッドの生産性を向上させる
ことができ、廉価なインクジェットヘッドの提供が可能
となった。

【００３４】又、本発明は、圧力室用溝の両隣にダミー
溝を形成し、圧力室の配置密度を高めることができるの
で、ドットマトリックスの密度を高密度にし、印字等の
性能を向上させることができると共に、インクジェット
ヘッドの小型化をも図ることができる。

【００３５】又、本発明は、電極を絶縁膜で被覆し、イ
ンクの電気分解に起因する沈殿物が発生するのを防止す
ることができるので、沈殿物に起因する印字不良をなく
し、インクジェットヘッドに対する信頼性を向上させる
ことができる。

【００３６】更に、本発明のプリンタは、上記のように
低廉化され、信頼性の高いインクジェットヘッドを使用
しているので、プリンタ自体の低廉化を図ることがで
き、プリンタ自体の信頼性をも向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示すインクジェットヘ
ッドの外観斜視図。

【図２】同インクジェットヘッドの一部拡大正面図（図
１のＡ方向から見た部分的拡大図）。

【図３】同インクジェットヘッドの作動状態図。

【図４】本発明の一実施の形態を示すプリンタの概略構
成図。

【図５】第１の従来例を示すインクジェットヘッドの要
部断面図。

【図６】第２の従来例を示すインクジェットヘッドの要
部断面図。

【符号の説明】

１ インクジェットヘッド ２ 圧電体（圧電素子ブロック） ４ スリット ５ ノズルプレート ７ 圧力室用溝 ８ ダミー溝 ９、１０ 電極 １２ 絶縁膜 １３ 制御部（ＣＰＵ） １４ 圧電体作動制御手段 １５ 圧力室 ２０ プリンタ ２３ シート給送手段 ２４ シート

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを導入した複数の圧力室を並列に
   配置し、該圧力室の一端に固定したノズルプレートのノ
   ズルからインクを吐出するインクジェットヘッドにおい
   て、 前記ノズルプレートのノズルが、前記複数の圧力室に亘
   るスリットであることを特徴とするインクジェットヘッ
   ド。
2. 【請求項２】 インクを導入した複数の圧力室を並列に
   配置し、該圧力室の一端に固定したノズルプレートのノ
   ズルからインクを吐出するインクジェットヘッドにおい
   て、 前記圧力室を構成する圧力室用溝を有する圧電体と、 該圧電体に電圧を印加し、特定の圧力室を加圧する圧電
   体作動制御手段と、 前記複数の圧力室に亘るノズル用のスリットを有するノ
   ズルプレートと、 を備えたことを特徴とするインクジェットヘッド。
3. 【請求項３】 インクを導入した複数の圧力室を並列に
   配置し、該圧力室の一端に固定したノズルプレートのノ
   ズルからインクを吐出するインクジェットヘッドにおい
   て、 前記圧力室を構成する圧力室用溝及び該圧力室用溝の両
   隣にそれぞれ位置するダミー溝を有する圧電体と、 該圧電体に電圧を印加し、特定の圧力室を加圧する圧電
   体作動制御手段と、 前記複数の圧力室に亘るノズル用のスリットを有するノ
   ズルプレートと、 を備えたことを特徴とするインクジェットヘッド。
4. 【請求項４】 前記圧電体作動制御手段が、 前記圧電体の圧力室用溝及びダミー溝の内壁に各別に配
   設した電極と、 前記圧力室用溝側の電極と前記ダミー溝側の電極とに極
   性の異なる電圧を印加する制御部と、 を備えたことを特徴とする請求項３記載のインクジェッ
   トヘッド。
5. 【請求項５】 前記電極を絶縁膜で被覆したことを特徴
   とする請求項４記載のインクジェットヘッド。
6. 【請求項６】 前記請求項１乃至請求項５のいずれか１
   項に記載のインクジェットヘッドと、該インクジェット
   ヘッドにシートを給送するシート給送手段と、を備えた
   ことを特徴とするプリンタ。