JPH10202856A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電部材の連動変形を抑えて、クロストーク
による画質の低下を防止する。 【解決手段】 基板１６と、この基板１６上に設けられ
た複数の圧電部材２４と、各圧電部材２４にそれぞれ対
向して設けられた複数のインクキャビティ２６を有する
天板２０とを備えたヘッド本体３０に対して、このヘッ
ド本体３０を両側から挟むように上記基板１６に補強板
３４を固着するとともに上記天板２０に補強板３６を固
着した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像信号に応じて
吐出したインク滴を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、基板と、この基板上に設けら
れた複数の圧電部材と、各圧電部材にそれぞれ対向して
設けられた複数のインクキャビティを有するキャビティ
形成部材とを備えたインクジェット記録ヘッドが提案さ
れている。

【０００３】この種のインクジェット記録ヘッドでは、
画像信号に応じて任意の圧電部材に電圧を印加して変形
させ、この変形に基づき対応するインクキャビティ内部
のインクを加圧して吐出す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、上記インクジ
ェット記録ヘッドでは、各圧電部材への電圧印加パター
ンによっては圧電部材の変形による振動が基板やキャビ
ティ形成部材を介して隣接する圧電部材やインクキャビ
ティに伝播し、これらを連動変形させることにより意図
しないインクキャビティからインク滴が吐出される現象
すなわちクロストークが発生するという問題があった。
このクロストークは画質の安定性を損なうとともに、圧
電部材の変形時の発生力が対応するインクキャビティか
らのインク吐出だけに用いられないためインク吐出効率
の低下を招くことになる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記問
題点を解消すべくなされたもので、基板と、この基板上
に設けられた複数の圧電部材と、各圧電部材にそれぞれ
対向して設けられた複数のインクキャビティを有するキ
ャビティ形成部材とを備えたヘッド本体に対して、この
ヘッド本体を両側から挟むように上記基板に第１の補強
板を固着するとともに上記キャビティ形成部材に第２の
補強板を固着したものである。

【０００６】

【発明の効果】本発明にかかるインクジェット記録ヘッ
ドでは、基板およびキャビティ形成部材がそれぞれ固着
された第１，第２の補強板により補強されているので、
任意の圧電部材の変形によって隣接する圧電部材やイン
クキャビティが連動変形するのをほぼ防止でき、クロス
トークを抑えることで良好な画像が得られる。また、こ
れによりインク吐出効率を向上させることができる。

【０００７】

【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は、本発明の一実
施形態であるインクジェット記録ヘッド１２，１４が共
通の補強板（第１の補強板）３４を挟んで一体的に構成
されるヘッドアセンブリ１０の分解斜視図である。これ
らインクジェット記録ヘッド１２，１４は吐出するイン
クの色またはインク滴の大きさが異なるだけで実質的に
同じ構成を有するため、同一部材には同一符号を付して
重複説明を避ける。

【０００８】上記インクジェット記録ヘッド１２，１４
は、図１またはヘッドの縦，横断面をそれぞれ表す図
２，３に示すように、基板１６、振動板１８、隔壁５０
および天板（キャビティ形成部材）２０を重ねて一体的
に構成されるヘッド本体３０と、このヘッド本体１０を
両側から挟むように基板１６に固着された補強板３４お
よび天板２０に固着された補強板（第２の補強板）３６
とからなる。次に、ヘッド本体３０の構成について詳述
する。

【０００９】基板１６はセラミック、金属または合成樹
脂等の材料からなる。この基板１６上に接着固定された
振動板１８は周知の圧電材料からなり、上面と下面に電
極層（図示せず）を備えている。振動板１８はまた、そ
の長手方向に沿って複数のスリット２２が所定間隔をお
いて平行に形成され、隣り合うスリット２２の間が交互
に圧電部材２４および立壁部２５としてある。圧電部材
２４は高温下で上下の電極層間に高電圧を印加して分極
処理されている。

【００１０】上記振動板１８に接着固定された隔壁５０
は金属または合成樹脂等の薄肉フィルムからなる。この
隔壁５０に接着固定された天板２０は、セラミック、金
属、または合成樹脂等からなり、隔壁５０の対向面を微
細加工して複数の溝状凹部が形成されている。これら凹
部が隔壁５０によって覆われることにより天板２０は、
各圧電部材２４に対向する複数のインクキャビティ２６
と、各インクキャビティ２６にインクインレット４２を
介して連通し、補給用インクを収容するインク供給室２
８とを有している。インク供給室２８の端部には、図示
しないインクタンクに接続されたインク分配器４０が接
続されており、インクタンクからインク分配器４０を介
してインク供給室２８に供給されたインクがインクイン
レット４２を介して各インクキャビティ２６に収容され
るようにしてある。

【００１１】また、天板２０の端部に各インクキャビテ
ィ２６に連通する複数のノズル３２がレーザ加工により
直線上に等間隔で形成してある。すなわち、本実施形態
のインクジェット記録ヘッド１２，１４は、電圧印加時
に圧電部材２４のインクキャビティ対向面が変位する方
向とインク吐出方向が直交する、いわゆるエッジ吐出タ
イプのヘッドとなっている。なお、各インクジェット記
録ヘッド１２，１４のノズル３２の大きさは、同じに形
成してもよいし異ならせてもよい。

【００１２】図２に示すように、ノズル３２側の振動板
１８の端部はカバー４６により覆われている。また、イ
ンクキャビティ２６の長手方向に関する振動板１８の長
さは天板２０よりも長く、ノズル３２の反対側において
圧電部材２４は基板１６とともに天板２０から突出して
おり、この突出部において圧電部材２４の一方の面の各
電極がアースに接続され、他方の面の各電極がフレキシ
ブル配線３８（図１参照）を介して画像信号制御回路
（図示せず）にそれぞれ個別に接続されている。

【００１３】以上の構成からなるヘッド本体３０を挟ん
で固着されている補強板３４，３６はセラミック、金属
または合成樹脂等の平板からなり、それぞれ基板１６ま
たは天板２０とほぼ同じ大きさを有している。また、各
補強板３４，３６は接着層（図示せず）を介してそれぞ
れ固着されており、その接着層の厚みは約１〜２０μｍ
とするのが好ましい。接着層がこれよりも厚くなると接
着層の弾性によって、基板１６および天板２０の連動変
形を抑えるという補強板の機能を十分に発揮できなくな
るためである。

【００１４】上記構成からなるインクジェット記録ヘッ
ド１２，１４では、画像信号制御回路から上下の電極間
に電圧が印加されると圧電部材２４が瞬時に変形して隔
壁５０をインクキャビティ２６側に押し込む。これによ
り加圧されたインクがノズル３２よりインク滴となって
吐出する。この動作を記録媒体に対して走査しながら繰
り返すことにより、上記インク滴が記録媒体に付着して
形成されるドットによって画像が記録される。

【００１５】上記インクジェット記録ヘッド１２，１４
では、基板１６および天板２０が補強板３２，３４によ
りそれぞれ補強されているので、任意の圧電部材２４を
変形させた場合にも基板１６を介して隣接する圧電部材
２４が連動変形したり、あるいは天板２０が連動変形す
るのをほぼ防止でき、クロストークを画質に悪影響を及
ぼさない程度に抑えることができる。したがって、クロ
ストークによりインクが不必要に吐出することがなく、
画質の安定化を図れる。また、これにより圧電部材２４
が変形する際の発生力が対応するインクキャビティから
のインク吐出力として確実に用いられるので、インク吐
出効率が向上する。

【００１６】また、上記インクジェット記録ヘッド１
２，１４はエッジ吐出タイプのヘッドであり、記録媒体
対向面であるノズル形成面の面積が小さいので、記録媒
体上におけるデッドスペースを小さくでき印字領域が広
くなる。また、同様の理由から、ヘッドの退避スペース
も小さくて済むので、装置の小型化に有利である。な
お、これらの効果は、各々２つのヘッドを有するヘッド
アセンブリ１０を２つ並べて、４つのヘッドに異なる色
のインクをそれぞれ供給してフルカラー画像を形成する
場合に特に顕著である。

【００１７】次に、上記インクジェット記録ヘッド１
２，１４において、補強板の種類と厚みを種々変化させ
て圧電部材の連動変形の度合いとインク吐出状態を調べ
た。測定に使用した補強板の種類、およびそれらの弾性
率と厚み、変形率を図４の表に示す。なお、変形率と
は、特定の一つの圧電部材を非作動状態に保ちつつ残る
すべての圧電部材を動作させたときの上記特定の圧電部
材の連動変形量（δ₂）を、上記特定の一つの圧電部材
を動作させる共に当該圧電部材を除くすべての圧電部材
を非作動状態としたときの上記特定の圧電部材の変形量
（δ₁）で割った値（δ₂／δ₁）である。なお、この実
験では圧電部材として、一層当たりの厚みが３５μｍの
圧電層を１５層積層した積層型圧電部材を用いた。ま
た、補強板はエポキシ樹脂接着剤（ＡＺ−１５；チバガ
イギ社製、弾性率２６０ｋｇｆ／ｍｍ²）を用いて基板
および天板にそれぞれ接着し、その接着層の厚みを３μ
ｍとした。そして、圧電部材への印加電圧を３０Ｖ、パ
ルス幅１５μｓｅｃとした。

【００１８】上記変形率が５％以下であればクロストー
クによる影響が殆どない画像が得られるが、上記表に示
す結果より実験例１〜６のすべてについて変形率を５％
よりもかなり小さくできることが確認できた。これによ
り、クロストークをほぼ完全に防止できることが分か
る。実際、これらの実験例においては、クロストークに
よるインクの吐出のない良好な画像を得ることができ
た。

【００１９】比較のため基板側にのみ補強板を設けて上
記実験と同一条件で実験した結果、いずれの場合も変形
率が倍以上に増大することが判明した。また、クロスト
ークによるインク吐出を生じる場合があった。

【００２０】以上に説明した本実施形態のインクジェッ
ト記録ヘッド１２，１４では、圧電部材２４が隔壁５０
を介してインクキャビティ２６に対向するようにした
が、図５に示すように、隔壁をなくして圧電部材２４が
インクキャビティ２６に直接臨むようにしてもよい。こ
の場合には、圧電部材２４と立壁部２５の間のスリット
２２に例えば樹脂材料からなる充填材６０を充填してイ
ンク漏れと加圧時のインクの回り込みを防止する。ま
た、圧電部材２４のインク接触面にインク浸透防止用コ
ートを施すのが好ましい。

【００２１】さらに、上記各インクジェット記録ヘッド
１２，１４はエッジ吐出タイプのヘッドとしたが、本発
明は電圧印加時の圧電部材のインクキャビティ対向面の
変位方向とインク吐出方向が同方向である、いわゆる面
吐出タイプのヘッドにも適用できる。この場合には、図
６に示すように、インクキャビティ２６の端部近傍に連
通するノズル３２を天板２０の上面に開口するように形
成し、これらノズル３２を塞がないように補強板３６の
長さを天板２０より少し短く形成する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかるインクジェット記録ヘッドを
背中合わせに２つ連結した状態を示す分解斜視図であ
る。

【図２】 インクキャビティおよび圧電部材の長手方向
に沿って切断したヘッドの縦断面図である。

【図３】 図２におけるIII−III線断面図である。

【図４】 基板および天板に固着した補強板の種類や厚
みを種々変更したときの、圧電部材の変形率と画質の評
価を示す図表である。

【図５】 隔壁を省略したインクジェット記録ヘッドの
横断面図である。

【図６】 天板の上部に開口するようにノズルを形成し
た面吐出タイプのインクジェット記録ヘッドの縦断面図
である。

【符号の説明】

１２，１４…インクジェット記録ヘッド、１６…基板、
１８…振動板、２０…天板（キャビティ形成部材）、２
４…圧電部材、２６…インクキャビティ、３４…補強板
（第１の補強板）、３６…補強板（第２の補強板）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、この基板上に設けられた複数の
   圧電部材と、各圧電部材にそれぞれ対向して設けられた
   複数のインクキャビティを有するキャビティ形成部材と
   を備えたヘッド本体に対して、このヘッド本体を両側か
   ら挟むように上記基板に第１の補強板を固着するととも
   に上記キャビティ形成部材に第２の補強板を固着したイ
   ンクジェット記録ヘッド。