JPH10181008A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クロストークを抑制できるインクジェット記
録ヘッドを提供する。 【解決手段】 インクキャビティ２６の配列方向（図４
の左右方向）における圧電部材４２の幅ｃをインクキャ
ビティ２６の幅ａよりも狭く形成し、上記配列方向に関
してインクキャビティ２６の側壁２７と圧電部材４２の
側面４８との間に位置する隔壁１８の表面に溝状凹部５
０を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像信号に応じて
複数のノズルからインク滴を吐出し、記録紙等の記録媒
体に付着させて画像を記録するインクジェット記録ヘッ
ドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、圧電部材を使用したインクジ
ェットヘッドの一例として、図７に示すものが知られて
いる。このヘッド１２は、インクを収容するインクキャ
ビティ２６と、これらインクキャビティ２６の一壁を形
成するようにそれらを覆う隔壁と３８、この隔壁３８を
介してインクキャビティ２６に対向するように基板２２
上に配置された圧電部材４２とを有している。なお、図
７は、実際には図７の左右方向に複数配列されたインク
キャビティ２６のうちの１つについて、その近傍の拡大
断面を示したものである。

【０００３】上記ヘッド１２では、圧電部材４２に画像
信号に応じて電圧を印加すると、圧電部材４２が瞬時に
変形し、図７中一点鎖線で示すように隔壁３８がインク
キャビティ２６内に押し込まれる。これにより、インク
キャビティ２６に収容されたインクが加圧され、ノズル
２８からインク滴となって吐出する。このインク滴がヘ
ッド近傍を通過する記録媒体（図示せず）に付着してド
ットを形成し、このドットの集合により画像が印刷され
るようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、インク滴吐出
時には、圧電部材４２の変形に伴って隔壁３８に瞬間的
に相当の張力と衝撃力が作用する。このときの隔壁の張
力等によってインクキャビティ２６の側壁２７が一点鎖
線状態に変形するだけでなく、隣接するインクキャビテ
ィ２６に対応する隔壁部分も変形させることがあった。
そのため、意図した大きさのインク滴を吐出することが
できなかったり、画像信号による電圧印加パターンによ
っては、その隣接するインクキャビティ２６から吐出さ
れるインク量が変化したり、または、インク滴吐出を意
図しないインクキャビティ２６からインク滴が吐出され
る等の各インクキャビティ間で振動が相互に影響し合う
クロストークと呼ばれる現象を引き起こすという問題が
あった。このクロストークによる影響は、単に文字を印
字するテキスト印刷時にはさほど現れないが、高精細な
階調画像、特にカラーの階調画像を印刷しようとする場
合には画質低下という大きな問題となる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明はクロス
トークを抑えること目的として、内部にインクを収容す
る所定方向に配列された複数のインクキャビティと、こ
れらインクキャビティの一壁を形成するようにそれらを
覆う隔壁と、この隔壁を介して各インクキャビティに対
向する圧電部材とを有し、電圧印加時の圧電部材の変形
に基づき隔壁を介してインクキャビティ内のインクを加
圧し、インクキャビティに連通するノズルからインク滴
を吐出するインクジェット記録ヘッドにおいて、上記イ
ンクキャビティの配列方向における圧電部材の幅をイン
クキャビティのそれよりも狭く形成し、上記配列方向に
関してインクキャビティの側壁と圧電部材の側面との間
に位置する隔壁の表面に凹部を設けたものである。

【０００６】また、本発明は、圧電部材により隔壁を介
してインクキャビティ内のインクを加圧することにより
上記インクキャビティに連通するノズルからインクを吐
出させるインクジェット記録ヘッドにおいて、上記隔壁
に変形防止用凹部を設けたものである。

【０００７】

【発明の作用および効果】本発明のインクジェット記録
ヘッドによれば、隔壁に形成した溝状凹部がダンパーの
役割を果たし、圧電部材の変形によって生ずる隔壁の張
力および衝撃がそこで緩和される。そのため、インクキ
ャビィの側壁の変形や隣接するインクキャビィの隔壁部
分の変形を従来より小さくすることができる。また、圧
電部材の変形を効率よくインクに作用させることができ
る。したがって、所望の大きさのインク滴を吐出させる
ことができ、さらに、クロストークを抑えることができ
る。これにより、高精細な階調画像印刷時における画質
低下の問題も解消できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。図１から図４は本実施
形態のインクジェット記録ヘッド１０を示す。このヘッ
ド１０は、天板１６、隔壁１８、振動板２０、および基
板２２を一体的に組み合わせて構成されている。

【０００９】天板１６は、金属、合成樹脂、またはセラ
ミック等の平板からなり、その裏面をフォトリソグラフ
ィ等の従来公知の方法で微細加工して、その中央線３４
を関して対称に複数の凹部が形成されている。この天板
１６の凹部形成面には、金属や合成樹脂等の薄膜からな
る隔壁１８が上記各凹部の一壁を形成するようにそれら
を覆って接着されている。この隔壁１８で覆われた各凹
部の内部にそれぞれ、インク２４を収容するインクキャ
ビティ２６と、補給用インクを収容するインク供給室３
０と、各インクキャビティ２６をインク供給室３０に連
通させるインクインレット３２とが形成されている。

【００１０】インクキャビティ２６は、中央線３４と直
交する方向に沿ってそれぞれ平行に延びる長溝状であっ
て、中央線３４に沿う方向に配列されている。また、天
板１６にはエキシマレーザ加工等の方法により、中央線
３４側の各インクキャビティ２６の端部近傍にそれぞれ
連通するノズル２８が中央線３４に沿う直線上に等ピッ
チで形成されている。インク供給室３０は、インクキャ
ビティ２６を挟んで中央線３４の反対側に形成されてお
り、図示しないインクタンクに接続してある。

【００１１】振動板２０は周知の圧電材料からなり、そ
の上面と下面にそれぞれ共通電極、個別電極として機能
する導電性金属層（図示せず）が設けてあり、隔壁１８
と基板２２との間に固定されている。また、振動板２０
は、図２，３に示すように、ダイシング加工により縦方
向溝５８と横方向溝６０を形成して分断し、各インクキ
ャビティ２６に隔壁１８を介して対向する圧電部材４２
と、隣接する圧電部材４２の間に位置する仕切壁４４
と、これらを囲む周囲壁４６とに分離されている。各圧
電部材４２は、高温下で上下の共通電極と個別電極との
間に高電圧を印加して分極処理されている。また、各圧
電部材４２の共通電極はアースに接続され、個別電極は
画像信号制御回路（図示せず）に接続されている。この
画像信号制御回路によって各圧電部材４２に印加する駆
動電圧を変えられるようになっている。ここで、圧電部
材４２は単層タイプのものに限らず、金属電極層を交互
に挟むように複数の薄膜圧電シートを積層して形成され
る積層型圧電部材を用いてもよい。

【００１２】図４は、図３における１つのインクキャビ
ティ２６近傍の拡大図を示したものであり、複数のイン
クキャビティ２６の配列方向（図４の左右方向）におけ
る圧電部材４２の幅ｃはインクキャビティ２６の同方向
の幅ａよりも狭く形成されている。また、上記配列方向
に関してインクキャビティ２６の側壁２７と圧電部材４
２の側面４８との間に位置する隔壁１８の表面には、エ
ッチングやプレス加工等により、断面が円弧状をなす溝
状凹部５０が圧電部材４２の両側にその長手方向に沿っ
て設けてある。この溝状凹部５０の部分は、隔壁１８の
他の部分に比べて弾性率が小さくなっており、隔壁１８
に作用する張力や衝撃力に対するダンパーの役割を果た
すものである。

【００１３】基板２２は、セラミック、金属、合成樹脂
等からなり、振動板２０に固定されている。

【００１４】次に、上記構成からなるインクジェット記
録ヘッド１０のインク滴吐出動作について説明する。上
記ヘッド１０では、図示しないインクタンクからインク
供給室３０にインクが供給され、インクインレット３２
を介して各インクキャビティ２６にインクが収容されて
いる。この状態で、画像信号制御回路から圧電部材４２
に電圧が印加されると、図４中一点鎖線で示すように、
圧電部材４２が瞬時に変形して隔壁１８をインクキャビ
ティ２６に向かって押し込む。これにより、インクキャ
ビティ２６内のインクが加圧され、ノズル２８からイン
ク滴４０が吐出される。このインク滴４０が記録媒体に
付着してドットを形成し、このドットの集合により画像
が形成される。なお、電圧印加の解除により圧電部材４
２は元の形状に復帰し、この際にインクキャビティ２６
内に生じる負圧によりインクインレット３２からインク
が補給され、次回のインク吐出に備える。

【００１５】上記のようにインクキャビティ２６内に押
し込まれた隔壁１８には、相当の張力と衝撃が瞬間的に
作用する。しかし、隔壁１８について圧電部材４２の両
側に形成した溝状凹部５０がダンパーの役割を果たすた
め、隔壁１８に作用する張力等がこの溝状凹部５０で緩
和される。また、隣接するインクキャビティ２６から隔
壁１８を介して伝播する振動も溝上凹部５０によって緩
和される。そのため、隔壁１８の変形に伴うインクキャ
ビティ２６の側壁２７や隣接するインクキャビティ２６
に対応する隔壁１８の部分の変形を従来より小さくする
ことができる。これによりクロストークを抑制でき、高
精細な階調画像形成時における画質低下を防止できる。

【００１６】ここで、インクキャビティ２６の配列方向
に関する溝状凹部５０の幅ｂは、インクキャビティ２６
および圧電部材４２の各幅ａ，ｃとの関係において、
（ａ−ｃ）／２＞ｂ＞５［μｍ］の式を満たすように設
定するのが好ましい。上記幅ｂが、５μｍより小さいと
クロストーク抑制効果が低下する一方、（ａ−ｃ）／２
より大きくなると圧電部材４２の高周期振動に対する応
答性の低下が懸念されるためである。

【００１７】なお、上記溝上凹部５０は、隔壁１８の表
面であって圧電部材４２側またはインクキャビティ２６
側のいずれに設けてもよく、これら両側に設けてもよ
い。上記実施形態のごとく、少なくとも隔壁１８を押す
側、すなわち、圧電部材４２側に設けるのが効果的であ
る。また、その断面形状は円弧状に限らず、例えば、図
５（ａ），（ｂ）に示すように矩形状であってもよい
し、膨出形状であってもよい。さらに、凹部は必ずしも
溝状に延伸したものでなくてもよく、例えば、ドット状
の凹部を圧電部材に沿って複数配列したものであっても
よい。

【００１８】以上に説明した実施形態では、隔壁１８に
接触させた状態で圧電部材４２を基板２２上に固定した
が、図６に示すヘッド１１のように、圧電部材４２を隔
壁１８に接着固定して基板２２とは非接触状態としても
よい。他の構成は上記ヘッド１０と同様である。このヘ
ッド１１では、圧電部材４２と隔壁１８とがバイモルフ
を構成し、圧電部材４２に電圧が印加されると、圧電部
材４２が隔壁１８とともにインクキャビティ２６に向か
って「く」の字状に変形し、インクキャビティ内のイン
クを加圧してインク滴を吐出させる。このヘッド１１に
ついても、隔壁に１８に溝状凹部５０が設けてあり、上
記ヘッド１０と同様の効果を達成することができる。

【００１９】なお、本発明は単色プリント用ヘッドだけ
でなく、各色のインクに対応する複数のヘッド部を有す
るカラープリント用ヘッドにも適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施形態のインクジェット記録ヘッドの記
録媒体対向部を部分的に示した正面図である。

【図２】 図１におけるII−II線断面図である。

【図３】 図２におけるIII−III線断面図である。

【図４】 図３における１つのインクキャビティ近傍の
拡大図である。

【図５】 （ａ）（ｂ）共に、隔壁に形成した溝状凹部
の断面形状の変形例を示す図である。

【図６】 圧電部材の固定方法が異なる別の実施形態を
示す部分断面図である。

【図７】 従来のインクジェットヘッドの一例を示す部
分断面図である。

【符号の説明】

１０…インクジェット記録ヘッド、１８…隔壁、２６…
インクキャビティ、４２…圧電部材、５０…溝状凹部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部にインクを収容する所定方向に配列
   された複数のインクキャビティと、これらインクキャビ
   ティの一壁を形成するようにそれらを覆う隔壁と、この
   隔壁を介して各インクキャビティに対向する圧電部材と
   を有し、電圧印加時の圧電部材の変形に基づき隔壁を介
   してインクキャビティ内のインクを加圧し、インクキャ
   ビティに連通するノズルからインク滴を吐出するインク
   ジェット記録ヘッドにおいて、 上記インクキャビティの配列方向における圧電部材の幅
   をインクキャビティのそれよりも狭く形成し、上記配列
   方向に関してインクキャビティの側壁と圧電部材の側面
   との間に位置する隔壁の表面に凹部を設けたことを特徴
   とするインクジェット記録ヘッド。
2. 【請求項２】 圧電部材により隔壁を介してインクキャ
   ビティ内のインクを加圧することにより上記インクキャ
   ビティに連通するノズルからインクを吐出させるインク
   ジェット記録ヘッドにおいて、上記隔壁に変形防止用凹
   部を設けたことを特徴とするインクジェット記録ヘッ
   ド。