JPH1158726A - インクジェットヘッド - Google Patents

インクジェットヘッド

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JPH1158726A JP22941497A JP22941497A JPH1158726A JP H1158726 A JPH1158726 A JP H1158726A JP 22941497 A JP22941497 A JP 22941497A JP 22941497 A JP22941497 A JP 22941497A JP H1158726 A JPH1158726 A JP H1158726A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定な高速出射が可能なインクジェットヘッ
ドを提供する。 【解決手段】 インク供給源からインクを導入し、複数
のインク流路にインクを分配充填するインク導入口を有
し、実質的に液溜まりを介することなくインク導入口か
らインク流路へインクを供給するインクジェットヘッ
ド、前記インク流路が圧電性セラミックに溝として設け
られ、インク導入口に連通する側がインク噴射側よりも
浅く形成されていること、前記溝がインク噴射側から順
に、深さが略一定の部分、深さが徐々に浅くなる部分及
び浅い部分からなり、インク導入口が浅い部分の溝に連
通していること、前記溝が圧力波の振動を規制する部分
を有すること。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は安定な高速出射が可
能なインクジェットヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】ドロップ・オン・デマンド型のインクジ
ェット方式の印字装置の１つとして、特開昭６３−２５
２７５０号、特開平６−２３４２１２〜２３４２１６号
等に記載の剪断モード型のものが、小型化や高速化に有
利であるとして知られている。
【０００３】図１は従来の剪断モード型インクジェット
ヘッドの構成を示す斜視図である。図において、１は圧
電性セラミック基板、２はノズルプレート、３はノズ
ル、４はインク流路、５は側壁、６はカバープレート、
７はインク供給部（以下、マニホールドと言う。）、８
はインク導入口である。
【０００４】圧電性セラミック基板１にはダイヤモンド
ブレード等により切削加工され、複数の溝（インク流
路）４が全て同じ形状で平行に形成され、溝４の側面と
なる側壁５は矢印の方向に分局されている。溝４の深さ
は圧電性セラミック基板の一方の端面１２に近づくにつ
れて徐々に浅くなって、端面１２近傍では浅溝１０とさ
れている。溝４の内面には、その両側面の上半分に金属
電極９がスパッタリング等によって形成されている。
又、浅溝１０の内面には、その側面及び底面に金属電極
１１がスパッタリング等によって形成されており、金属
電極９と金属電極１１は連通している。
【０００５】カバープレート６は、セラミック材料又は
樹脂材料等から形成され、研削又は切削加工等によっ
て、インク導入口８及びマニホールド７が形成されてい
る。そして、圧電性セラミック基板１の溝４が加工され
た面とカバープレート６のマニホールド７が加工された
面とがエポキシ系接着剤１６等を用いて接着され（図２
参照）、溝４の上面がカバープレート６で覆われてイン
ク流路となる。
【０００６】圧電性セラミック基板１及びカバープレー
ト６の端面に、各インク流路４の位置に対応する位置に
ノズル３が設けられたノズルプレート２が接着される。
ノズルプレートはＰＥＴ等のポリアルキレンテレフタレ
ート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテル
ケトン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、酢
酸セルロース等のプラスチックによって形成されてい
る。
【０００７】圧電性セラミック基板１の溝４の加工側と
反対側の面には、各インク流路４の位置に対応する位置
に導電層のパターン１４が形成された基板１３がエポキ
シ系接着剤等によって接着されており、導電層のパター
ン１４と浅溝１０の金属電極１１とはワイヤボンディン
グの導線１５で接続されている。
【０００８】図２はインク出射の動作原理を説明する図
である。図のインク流路４からインクを出射するにあた
り、金属電極９ａと９ｂに正の駆動電圧が印加され、金
属電圧９ｃと９ｄが接地される。図２（ｂ）に示す様
に、それぞれの側壁５には矢印の方向の駆動電界が発生
する。この駆動電界の方向は圧電性セラミック基板の分
局方向と直交しているため、各側壁５は圧電厚みすべり
効果により、この場合、インク流路４の内部方向に急激
に変形する。この変形によってインク流路４の容積が減
少してインク圧力が急速に増大し、圧力波が発生して、
インク流路４に連通するノズル３からインク滴が噴射さ
れる。
【０００９】駆動電圧の印加が停止されると、各側壁５
が変形前の位置（図２（ａ））に徐々に戻るため、イン
ク流路４内のインク圧力が徐々に低下する。そして、図
示しないインク供給源（タンク）からインク導入口８及
びマニホールド７を通してインク流路４にインクが供給
される（図３）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の剪断モード
型インクジェットヘッドを用いて、更なる高速でのイン
ク出射を意図すると、前記圧力波の振動が減衰してイン
ク液がノズルで形成するメニスカスが安定するまでの待
ち時間が律速となる。即ち、インク流路の急激な容積減
少によって発生する負の圧力波は、本来流路の溝の深さ
が徐々に浅くなり始める点で反射してその振幅が規制さ
れる筈であるにも拘わらず、実際には振動が理論以上に
ダイナミックで、減衰するまでに時間を要し、メニスカ
スの安定を待たずに連続出射すると、インク滴の大きさ
がばらついたり、空気を巻き込んで出射トラブルを生じ
たりの問題が発生する。従って、印字速度をより高速に
することには限界がある。
【００１１】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、安定な高速出射が可能なインクジ
ェットヘッドを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、イ
ンク供給源からインクを導入し、複数のインク流路にイ
ンクを分配充填するインク導入口を有し、実質的に液溜
まりを介することなくインク導入口からインク流路へイ
ンクを供給するインクジェットヘッド、前記インク流路
が圧電性セラミックに溝として設けられ、インク導入口
に連通する側がインク噴射側よりも浅く形成されている
こと、前記溝がインク噴射側から順に、深さが略一定の
部分、深さが徐々に浅くなる部分及び浅い部分からな
り、インク導入口が浅い部分の溝に連通していること、
前記溝が圧力波の振動を規制する部分を有すること、に
よって達成される。
【００１３】即ち本発明者は、各インク流路に渡るマニ
ホールドが大容積でインクを保持するため、負の圧力波
の振動のかなりの部分がインク流路を経てマニホールド
まで伝達され、幾種類かの振幅を有する振動が合成され
たかたちでメニスカスを振動させるために、その安定に
要する時間が長期化すると考え、インク流路内で確実に
振幅を規制するために、浅い部分の溝を設けて実質的に
マニホールドを経ずにインクを供給して本発明に至っ
た。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、実施形態を挙げて本発明を
説明するが、本発明の態様はこれに限定されない。
【００１５】図４は本発明のインクジェットヘッドに係
るインク流路とインク供給部の形態の１例を示す側断面
図である。図においては、圧電性セラミック基板１に形
成された、深さが略一定の部分４１、深さが徐々に浅く
なる部分４２及び浅い部分４３を有する溝と、カバープ
レート６によって形成されたインク流路４の、浅い部分
４３に複数のインク流路に渡るインク導入口８が連通し
ている。インク導入口８は、浅溝部分に連通していれば
負の圧力波の伝達が無視できるので、その流路の幅が一
定でも、図の様に変化してもよい。
【００１６】又、カバープレート６の、インク流路が徐
々に浅くなる部分に対応する位置近傍で、カバープレー
トのインク接触面の材質や表面物性を変える、カバープ
レートを切り欠いて浮き部分を設ける等して、圧力波の
振動を規制することは好ましい態様である。
【００１７】図５にインク流路とインク供給部の形態の
他の例を示す。この例ではインク流路はインク出射側か
ら浅溝に至るまで徐々に浅くなり、インク導入口は該徐
々に浅くなるインク流路の浅溝近傍に設けられる。
【００１８】
【実施例】インク導入口の径が２．０ｍｍで、深さ２．
０ｍｍ、インク流路への開口部の長さ１４ｍｍのマニホ
ールドを有し、深さ略一定部分のインク流路が深さ４２
０μｍ、幅１０５μｍ、長さ７．０ｍｍであり、６４個
のノズルを有する従来のインクジェットヘッドと、全イ
ンク流路に渡るインク導入口を有し、インク流路につい
ては同様の図４に示すタイプのインクジェットヘッドを
用い、下記組成のインクを、体積５０ｐｌのインク滴と
して駆動電圧２０Ｖ、周波数６ｋＨｚでインクジェット
用ゼラチンコート紙に出射して下記の評価を行い印字品
位の比較をした。尚、ヘッド又は紙を５００ｍｍ／秒で
移動させて印字し、ドットの形状、位置をＣＣＤ撮像装
置で観察して着弾精度、サテライトの有無及びドットの
評価をした。
【００１９】 《インク組成〜粘度＝７．０ｃｐｓ、表面張力＝３５ｄｙｎ／ｃｍ》 黄色色素 ５重量部 〔ダイワ（株）製：Ｄｉｗａ−ＩＪ−Ｙｅｌｌｏｗ−２１４−Ｈ（ＤＩＲＥＣＴ ＹＥＬＬＯＷ ８６）〕 界面活性剤 ０．２重量部 〔日信化学工業（株）製：サーフィノール ４６５〕 トリエタノールアミン ０．０５重量部 尿素 ０．０５重量部 ジエチレングリコール ３０重量部 トリエチレングリコールモノブチルエーテル ５重量部 《評価結果》 従来のヘッド 本発明のヘッド （着弾精度の評価） ノズル列方向の 中心値に対するバラツキ σ＝５μｍ σ＝３μｍ ノズル列と直角方向の 中心値に対するバラツキ σ＝１５μｍ σ＝８μｍ （サテライトの有無） サテライト発生ドット率 ３０／１００ ２／１００ （ドットの評価） 真円ドット率 ７５／１００ １００／１００ （他は楕円）
【００２０】
【発明の効果】実施例にて実証した如く、本発明によれ
ばインクジェット方式の高速印字を安定に行うことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の剪断モード型インクジェットヘッドの構
成を示す斜視図。
【図２】剪断モード型インクジェットヘッドのインク出
射の動作原理を説明する図。
【図３】従来の剪断モード型インクジェットヘッドへの
インクの供給を示す図。
【図４】本発明のインクジェットヘッドに係るインク流
路とインク供給部の形態の１例を示す側断面図。
【図５】インク流路とインク供給部の形態の他の例を示
す側断面図。
【符号の説明】
１ 圧電性セラミック基板 ２ ノズルプレート ３ ノズル ４ インク流路 ５ 側壁 ６ カバープレート ７ インク供給部（マニホールド） ８ インク導入口 ９，１１ 金属電極 １０ 浅溝 １４ 導電層のパターン １５ 導線 １６ 接着剤等

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インク供給源からインクを導入し、複数
    のインク流路にインクを分配充填するインク導入口を有
    し、実質的に液溜まりを介することなくインク導入口か
    らインク流路へインクを供給することを特徴とするイン
    クジェットヘッド。
  2. 【請求項２】 前記インク流路が圧電性セラミックに溝
    として設けられ、インク導入口に連通する側がインク噴
    射側よりも浅く形成されていることを特徴とする請求項
    １に記載のインクジェットヘッド。
  3. 【請求項３】 前記溝がインク噴射側から順に、深さが
    略一定の部分、深さが徐々に浅くなる部分及び浅い部分
    からなり、インク導入口が浅い部分の溝に連通している
    ことを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッ
    ド。
  4. 【請求項４】 前記溝が圧力波の振動を規制する部分を
    有することを特徴とする請求項２又は３に記載のインク
    ジェットヘッド。
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