JP2002137384A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ヘッドを大型化することなく、インク滴の吐出
間隔を短くすることができるインクジェット記録ヘッド
を提供する。 【解決手段】圧電セラミックスからなる複数の隔壁２を
並設し、該隔壁２間をインクの流路３とした流路部材１
と、上記流路部材１の側部に設けられ、上記流路３と連
通するインク室１４を形成する枠体１１と、上記各隔壁
２の側面にそれぞれ形成された駆動用電極４と、少なく
とも上記各複数の流路３を覆うように上記各隔壁２の頂
面に接合され、上記各流路３と連通するインク吐出孔９
を備えたノズル板１０とからなり、上記隔壁２の頂面か
ら上記流路３の底面までの距離をｈ、上記隔壁２の頂面
から上記インク室１４の底面までの距離をＨとした時、
２ｈ≦Ｈの関係を満足するようにしてインクジェット記
録ヘッド２０を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク吐出孔から
インク滴を吐出して文字や画像を記録する各種プリンタ
ーや記録計、ファクシミリ、あるいは捺染分野や窯業分
野で文様形成等に用いられる記録機などの記録装置に搭
載されるインクジェット記録ヘッドに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、マルチメディアの浸透に伴い、イ
ンパクト方式の記録装置に代わって、インクジェット方
式や熱転写方式を利用したノンインパクト方式の記録装
置が開発され、その利用範囲が各種産業分野及び一般家
庭分野において広がりつつある。

【０００３】かかるノンインパクト方式の記録装置のな
かでも、インクジェット方式を利用した記録装置は、多
階調化やカラー化が容易で、ランニングコストが低いこ
とから将来性が注目されている。

【０００４】図７（ａ）（ｂ）にインクジェット方式を
利用した記録装置に用いられるインクジェット記録ヘッ
ドの一例を示すように、このインクジェット記録ヘッド
１００（以下、単にヘッドという）は、厚み方向に分極
処理された圧電セラミック板の一方の主面（最も広い
面）に両端が開放された複数の溝を並設し、各溝をイン
クの流路８３とするとともに、各溝間を仕切る壁を隔壁
８２とした流路部材８１と、上記各隔壁８２の側面下半
分にそれぞれ形成された駆動用電極８４と、上記各流路
８３を覆うように各隔壁８２の頂面に接合され、各流路
８３と連通するインク吐出孔８６を備えたノズル板８５
と、上記流路部材８１及びノズル板８５の端部に接合さ
れ、上記各流路８３と連通するインク室８７を形成する
封止部材８８と、上記各封止部材８８に設けられたイン
ク供給孔８９とからなり、上記隔壁８２の両側面に形成
された駆動用電極８４間に通電すると、隔壁８２を形成
する圧電セラミックスは剪断モード変形を起こすととも
に、隔壁８２は上下が拘束されていることから略「く」
の字状に屈曲変位させることができ、この隔壁８２の変
位によって流路８３内のインクを加圧してインク吐出孔
８６よりインク滴を吐出するようになっていた。

【０００５】また、このインクジェット記録ヘッド１０
０は、両側に設けられた封止部材８８に備えるインク供
給孔８９よりそれぞれ各インク室８７内へインクを供給
することができるため、流路８３内にインクが補充され
るまでの時間を短くでき、次のインク吐出が可能な状態
となるまでの時間を短縮することができるようになって
いた。なお、９０は駆動用電極８４の引出線である（特
開平９−９４９５２号公報参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図７（ａ）
（ｂ）に示す従来のヘッド１００は、インク室８７の高
さＭ（隔壁８２の頂面からインク室８７の底面までの距
離）が流路８３の高さｍ（隔壁８２の頂面から流路８３
の底面までの距離）と比較してそれ程深くないため、隔
壁８２の端面から封止部材８８の内壁面までの距離Ｎが
短いと、流路８３内のインクを加圧した際に流路８３の
開放端側に向かって発生した圧力波が封止部材８８の内
壁面で反射されて流路８３内に戻ってくるのであるが、
この場合、次のインク吐出のために発生させた圧力波と
の同期をうまくとらないと、インク滴の吐出速度が不安
定となったり、不要なインク滴を吐出させることにな
る。その為、安定したインク滴の吐出を行うには、封止
部材８８の内側面で反射された反射波が流路８３内に戻
ってくるのを待ち、次のインク吐出のために発生させた
圧力波との同期をとれば良いのであるが、反射波が流路
８３内に戻ってくるのに時間がかかり、インク滴の吐出
間隔を短くできないといった課題があった。

【０００７】これに対し、隔壁８２の端面から封止部材
８８の内壁面までの距離Ｎを長くすると、流路８３内の
インクを加圧した際に流路８３の開放端側に向かって発
生した圧力波をインク室８７内で減衰させることができ
るため、流路８３内へのインクの補充が完了すれば直ち
に流路８３内のインクを加圧してインク滴を吐出させる
ことができ、インク滴の吐出間隔を短くすることができ
るのであるが、この場合、ヘッド１００の長さが長くな
り小型化することができないといった不都合があった。
特に近年、鮮明なカラー画質を出すには、３種類や５種
類、さらにはそれ以上の異なる色のインクを用いるので
あるが、インクの数に応じて複数のヘッドを記録装置に
搭載しなければならず、その結果、一つのヘッド１００
が大きいと、記録装置を小型化することができなかっ
た。

【０００８】また、図７（ａ）（ｂ）に示す従来のヘッ
ド１００では、インク供給孔８９が流路８３の延長線上
に開口していることから、インク供給孔８９より供給さ
れたインクの流れによって、インク供給孔８９の近傍に
位置する流路８３とインク供給孔８９から離れた位置に
ある流路８３とでは、流路８３内のインクの流れや圧力
波の伝搬速度に差ができる恐れがあり、このような場
合、各インク吐出孔８６から吐出されるインク滴の吐出
性能に悪影響を与える恐れもあった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記課
題に鑑み、圧電セラミックスからなる複数の隔壁を並設
し、該隔壁間をインクの流路とした流路部材と、上記流
路部材の側部に設けられ、上記流路と連通するインク室
を形成する枠体と、上記各隔壁の側面にそれぞれ形成さ
れた駆動用電極と、少なくとも上記各複数の流路を覆う
ように上記各隔壁の頂面に接合され、上記各流路と連通
するインク吐出孔を備えたノズル板とからなり、上記隔
壁の頂面から上記流路底面までの距離をｈ、上記隔壁の
頂面から上記インク室底面までの距離をＨとした時、２
ｈ≦Ｈの関係を満足するようにしてインクジェット記録
ヘッドを構成したものである。

【００１０】特に、上記隔壁の頂面から上記流路底面ま
での距離ｈと、上記隔壁の頂面から上記インク室底面ま
での距離Ｈは、４ｈ≦Ｈの関係を満足するようにするこ
とが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００１２】図１は本発明に係るインクジェット記録ヘ
ッドの一例を示す図で、（ａ）はその一部を破断した斜
視図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図であり、図２
（ａ）（ｂ）は本発明に係るインクジェット記録ヘッド
の駆動原理を説明するための断面図である。

【００１３】このインクジェット記録ヘッド２０（以
下、単にヘッドという）は、絶縁性を有するセラミック
スやガラスからなり、その断面形状が長方形をした角柱
１５の側面に、その長手方向に沿って、高さ方向に分極
処理した圧電セラミックスからなる複数の隔壁２を所定
の間隔を隔てて並設し、各隔壁２間をインクの流路３と
した流路部材１と、上記角柱１５の主面両側にそれぞれ
設けられ、上記各流路３と連通するインク室１４を形成
する枠体１１と、各流路３及び各インク室１４を覆うよ
うに各隔壁２の頂面及び各枠体１１の頂面にそれぞれ接
合され、各流路３と連通するインク吐出孔９を備えたノ
ズル板１０とからなり、各隔壁２の側面上半分にはそれ
ぞれ駆動用電強４を形成してある。

【００１４】上記枠体１１は、その断面形状が略Ｕ字状
となるように構成してあり、枠体１１の一方の側部を角
柱１５の主面に接合するとともに、他方の側部頂面は、
隔壁２の頂面と同一高さとなるように構成してあり、枠
体１１の端部には、インク室１４内にインクを供給する
ためのインク供給孔１２をそれぞれ形成してある。

【００１５】また、枠体１１により形成されるインク室
１４の底面は、隔壁２の頂面からの距離が、隔壁２の頂
面から流路３の底面までの距離より大きくなるようにし
てあり、隔壁２の頂面からインク室１４の底面までの距
離をＨ、隔壁２の頂面から流路３の底面までの距離をｈ
とした時、２ｈ≦Ｈの関係を満足するように構成してあ
る。

【００１６】さらに、ノズル板１０は、各流路２と連通
するインク案内孔６を備えた蓋部５と、上記インク案内
孔６と連通し、かつインク案内孔６より小径のノズル孔
８を備えたノズル部７とからなり、インク案内孔６及び
ノズル孔８を合わせてインク吐出孔９としてある。

【００１７】なお、１３は角柱１７の一方の主面に形成
された駆動用電極４の引出線である。また、図示してい
ないが、流路３を形成する隔壁２の側面と角柱１５の側
面、及び角柱１５の主面には、駆動用電極４及び駆動用
電極４の引出線１３を覆うように窒化珪素等の保護膜を
被着してあり、駆動用電極４や引出線１３がインクによ
って腐食を受けることを防止するようにしてある。

【００１８】このヘッド２０によりインク滴を吐出する
には、まず、インクとして顔料タイプの水性インクや油
性インクや水性染料インクあるいは紫外線硬化インク等
のインクを、不図示のインクタンクよりインク供給孔１
２に供給し、インク室１０及び各流路３にインクを充填
する。この状態で、例えば図２（ａ）に示すように、駆
動用電極４ｂ,４ｃ及び駆動用電４ｈ,４ｉにそれそれ負
極の電圧を、駆動用電極４ａ,４ｄ,４ｇ,４ｊに正極の
電圧を印加すると、隔壁２ａ及び隔壁２ｂを形成する圧
電セラミックスが剪断モード変形を起こすとともに、各
隔壁２ａ，２ｂは上下がそれぞれ拘束されていることか
ら流路３ａ側へ屈曲変位させることができ、隔壁２ｄ及
び隔壁２ｅを形成する圧電セラミックスもまた剪断モー
ド変形を起こすとともに、各隔壁２ｄ，２ｅは上下がそ
れぞれ拘束されていることから流路３ｄ側へ屈曲変位さ
せることができるため、流路３ａ,３ｄ内に充填された
インクをそれぞれ加圧して、インク吐出孔９よりインク
滴を吐出するようになっている。

【００１９】次に、各駆動用電極４ａ〜４ｄ,４ｇ〜４
ｊへの通電を遮断すると、屈曲変位していた隔壁２ａ,
２ｂ,２ｄ,２ｅが弾性作用によって元の形状に戻り、流
路３ａ,３ｄ内が減圧される結果、インク供給孔１２か
らインクの導入が開始されることになり、さらに前述し
た駆動用雷極４ａ〜４ｄ,４ｇ〜４ｊへ正負を逆転して
電圧を印加すると、図２（ｂ）に示すように隔壁２ａ,
２ｂが流路３ａに対して外側へ屈曲変位するとともに、
隔壁２ｄ,２ｅがインク流路３ｄに対して外側へ屈曲変
位するため、流路３ａ,３ｄ内がさらに減圧されてイン
クが充填されることになる。そして、各駆動用電極４ａ
〜４ｄ,４ｇ〜４ｊへの通電を遮断すると、屈曲変位し
ていた隔壁２ａ,２ｂ,２ｄ,２ｅが弾性作用によって元
の形状に戻り、次のインクの吐出段階に入るようになっ
ており、これらの動作を順次繰り返すことでインク吐出
孔９からインク滴を連続的に吐出するようになってい
る。

【００２０】そして、本発明によれば、隔壁２の頂面か
らインク室１４の底面までの距離Ｈと、隔壁２の頂面か
ら流路３の底面までの距離ｈとが、２ｈ≦Ｈの関係を満
足するように構成してあることから、インク滴を吐出さ
せるために流路３内のインクを加圧した際にインク室１
４の方向に圧力波が発生したとしても、その圧力波をイ
ンク室１４の底面方向に拡散・減衰させることができる
ため、隔壁２の端部から枠体１１の内壁面までの距離Ｌ
を短くしても上記発力波が枠体１１の内壁面で反射され
るのを防止することができ、ヘッド２０を大幅に小型化
することができるとともに、ヘッド２０を小型化しても
上述したように、流路３内に発生した圧力波を枠体１１
の内壁面で反射されることがないため、流路３内にイン
クが充填されれば直ちに次のインク滴を吐出させること
が可能となり、インク滴の吐出間隔を大幅に短くするこ
とができる。

【００２１】しかも、図１に示すヘッド２０においても
流路３の両側にインク室１４を備え、各インク室１４に
はインクを供給するためのインク供給孔１２を設けてあ
ることから、流路３内へのインクの補充時間を短くする
ことができ、インク滴の吐出間隔をより一層短くするこ
とができる。

【００２２】その為、このヘッド２０を用いれば、記録
装置を小型化することが可能になるとともに、高速印字
が可能な記録装置を提供することができる。

【００２３】また、本発明のヘッド２０によれば、流路
３の底面を構成する角柱１５は絶縁性を有するセラミッ
クスやガラスからなり、変位させたい隔壁２のみが圧電
セラミックスからなるため、図７（ａ）（ｂ）に示す従
来のヘッド１００のように、流路８３の底面までが圧電
セラミックスにより形成されたものと違って誘電損失を
大幅に低減することができるため、隔壁２を変位させる
ための消費電力を低減することができるとともに、少な
い電力で隔壁２を変位させることができるため、隔壁２
の発熱を抑え、インクの劣化やインク滴の吐出に悪影響
を与えることを防止することができる。

【００２４】さらに、本発明のヘッド２０によれば、イ
ンク供給孔１２を枠体１１と角柱１５とで構成される領
域に開口させることにより、インク供給孔１２から供給
されたインクの流れが流路３内のインクの流れを阻害す
るようなことはなく、各流路３内に一様にインクを供給
することができるため、各流路３に連通するインク吐出
孔９からはバラツキなくインク滴を吐出することができ
る。

【００２５】なお、図１のヘッド２０では、流路３の両
側に備えるインク室１４にそれぞれ連通する２つインク
供給孔１２を設けた例を示したが、例えば、一方のイン
ク供給孔１２をインク回収孔とし、他方のインク供給孔
１２からインクを流路３へ供給してインク回収孔からイ
ンクを回収するようにしても良く、このような構造とす
ることで、流路３内が減圧された時にインク吐出孔９か
ら空気が流入し、流路３内に気泡が発生したとしても、
流路３内を循環させることにより気泡を取り除くことが
できるため、流路３内のインクを加圧した時に気泡の変
形によって圧力波が減衰され、インク滴の吐出速度や吐
出量が低下することを防止することができる。

【００２６】ところで、ヘッド２０を小型化しつつ、イ
ンク滴の吐出間隔を短くするには、隔壁２の頂面からイ
ンク室１４の底面までの距離Ｈと、隔壁２の頂面から流
路３の底面までの距離ｈとが、２ｈ≦Ｈの関係を満足す
ることが重要である。即ち、隔壁２の頂面からインク室
１４の底面までの距離Ｈと、隔壁２の頂面から流路３の
底面までの距離ｈとの関係が２ｈ＞Ｈであると、インク
滴を吐出させるために流路３内のインクを加圧した際に
インク室１４の方向に発生した圧力波をインク室１４の
底面方向に拡散させたとしてもインク室１４内で十分に
減衰させることができず、枠体１１の内壁面で圧力波が
反射され、反射波が流路３内に戻ってくるため、次のイ
ンク吐出のために発生させた圧力波との同期をとらなけ
ればならなくなり、インク滴の吐出間隔を短くすること
ができないからである。なお、より好ましくは、隔壁２
の頂面から流路３の底面までの距離ｈと、隔壁２の頂面
からインク室１４の底面までの距離Ｈは、４ｈ≦Ｈの関
係を満足するようにすることが良い。

【００２７】次に、図１に示すヘッド２０の製造方法に
ついて説明する。

【００２８】まず、アルミナ、ジルコニア、フォルステ
ライト、ジルコン、コージライト等を主成分とする絶縁
セラミックスやガラスからなる断面形状が長方形をした
角柱１５を用意する。

【００２９】そして、この角柱１５の側面に、厚み方向
に分極処理した、チタン酸ジルコン酸鉛、ランタンチタ
ン酸ジルコン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛あるいはこ
れらの混合物を主成分とする長尺状の圧電性セラミック
板を、エポキシ系接着剤にて接合する。

【００３０】次に、平面研削にて、上記圧電セラミック
板の端面を切り欠いて側面形状を台形状とした後、ダイ
ヤモンドブレードにて圧電セラミック板に、角柱１５の
主面に垂直な方向に延びる溝を角柱１５の長手方向に沿
って等間隔に並設し、各溝をインクの流路３とするとと
もに、各溝間を仕切る壁を隔壁２とした流路部材１を形
成する。

【００３１】なお、角柱１５を形成する材質としては、
消費電力等をそれほど考慮する必要がない時は、チタン
酸ジルコン酸鉛、ランタンチタン酸ジルコン酸鉛、マグ
ネシウムニオブ酸鉛あるいはこれらの混合物を主成分と
する圧電セラミックスを用いても良く、角柱１５として
圧電セラミックスを用いる場合、角柱１５に、その側面
に垂直な方向の分極処理を施しておき、角柱１５の一方
の側面における長手方向端面を平面研削にて切り欠いて
テーパ面を形成した後、テーパ面が形成された角柱１５
の側面にダイヤモンドブレードにて主面に垂直な方向に
延びる溝を角柱１５の長手方向に沿って等間隔に並設す
ることにより流路部材１を形成すれば良い。

【００３２】次いで、上記各隔壁２の側面上半分及び角
柱１５の側面（流路３の底面）並びに角柱１５の一方の
主面に、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティ
ング法、ＣＶＤ法等の膜形成手段にて、アルミニウム、
パラジウム、ニッケル、金、銅などからなる金属膜を被
着し、隔壁２の側面上半分に形成した金属膜を駆動用電
極４とするとともに、上記駆動用電極４と連通し、角柱
１５の側面（流路３の底面）から角柱１５の一方の主面
に形成された金属膜を駆動用電極４の引出線１３とした
後、さらに、駆動用電極４及び引出線１３を覆うよう
に、流路３を構成する隔壁２の側面及び角柱１５の側面
並びに角柱１５の一方の主面に、蒸着法、スパッタリン
グ法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法等の膜形成手
段にて、窒化珪素等からなる保護膜（不図示）を被着す
る。

【００３３】しかる後、角柱１５の主面両側に、断面形
状が略Ｕ字状をした枠体１１を配置し、上記枠体１１の
一方の側部頂面が隔壁２の頂面と同一平面上に位置する
ように位置決めした後、上記枠体１１の他方の側部を角
柱１５の主面にエポキシ系やシリコン系の接着剤にて気
密に接合することにより、枠体１１と角柱１５とで構成
される空間をインク室１４とする。

【００３４】なお、枠体１１を形成する材質としては、
特に限定するものではないが、ポリカーボネイト、ポリ
イミド、ポリサルフォンなどの樹脂が安価でかつ加工性
の点で好適であり、さらには金属やセラミックスを用い
ても構わない。

【００３５】次いで、隔壁２の頂面及び枠体１１の頂面
にノズル板１０を接合するのであるが、まず、ステンレ
ス、ニッケル系合金、モリブデン等の金属や、アルミ
ナ、ジルコニア、フォルステライト、ジルコン、コージ
ライト等を主成分とするセラミックス、あるいはガラス
やポリカーボネート、ポリイミド、ポリサルフォン等の
樹脂からなる薄板状の蓋部５を、該蓋部５のインク案内
孔６が流路３の中央に位置するように位置合わせした
後、上記蓋部５を隔壁２の頂面及び枠体１１の頂面にエ
ポキシ系やシリコン系の接着剤を介して接合し、さら
に、蓋部５上にポリイミド、ポリサルフォン等の樹脂か
らなる薄板状のノズル部７をエポキシ系やシリコン系の
接着剤にて接合した後、ノズル部７にエキシマレーザー
等のレーザー加工によって蓋部５のインク案内孔６と連
通するノズル孔８を開口させてインク吐出孔９を形成す
ることにより図１に示すヘッド２０を得ることができ
る。

【００３６】次に、本発明に係るインクジェット記録ヘ
ッドの他の実施形態について説明する。

【００３７】図３に示すヘッド２０は、高さ方向に分極
処理を施した圧電セラミックスからなる２つの壁２ａ，
２ｂを、互いの分極方向が対向するように当接させ、エ
ポキシ系やシリコン系の接着剤で接合することにより隔
壁２を形成するとともに、上記隔壁２の側面全体に駆動
用電極４を形成する以外は、図１に示すヘッド２０と同
様の構造をしたもので、このような構造とすることで、
駆動用電極４に通電すれば、隔壁２を形成する２つの壁
２ａ，２ｂをそれぞれ剪断モード変形させることができ
るとともに、２つの壁２ａ，２ｂの接合部が弾性変形し
易い接着層からなるため、図１に示すヘッド２０と比較
して隔壁２を大きく屈曲変位させることができ、インク
滴の吐出速度や吐出量を高めることができる。

【００３８】図４に示すヘッド２０は、図１に示すヘッ
ド２０の枠体１１の側部頂面を、隔壁２の頂面より若干
低くし、隔壁２の頂面及び枠体１１の側部頂面にノズル
板１０を接合した時、ノズル板１０の端部を湾曲させ、
インク吐出孔９を有するノズル板１０の中央が突出する
ような構造としてある。このような構造とすることで、
記録用紙がノズル板１０と接触したとしても記録用紙を
スムーズに送ることができるため、紙詰まりを起こすこ
とを効果的に防止することができる。

【００３９】図５に示すヘッド２１は、図１に示すヘッ
ド２０の流路部材１を２つ用意し、各流路部材１の引出
線１３が形成されていない主面同士を対向させ、スペー
サ２２を介して接合するとともに、スペーサ２２の上部
に断面形状がＵ字状の枠体２３を配置して、該枠体２３
及び２つの流路部材１により形成される空間をインク室
２４とするとともに、２つの流路部材１の引出線１３が
形成された主面には、略Ｕ字状をした枠体１１をそれぞ
れ接合して、枠体１１と流路部材１とで形成される空間
をインク室１４とし、各流路３とインク室１４，２４を
覆うように隔壁２の頂面及び枠体１１の頂面にノズル板
１０を接合したもので、上記ノズル板１０には、２つの
流路部材１に形成された各流路３と連通するインク吐出
孔９を形成してある。

【００４０】このヘッド２１によれば、小型でありなが
らノズル板９には多数のインク吐出孔９を形成すること
ができるため、一度に多くの文字や画像を形成すること
ができ、印刷時間を短縮することができるとともに、ド
ット間隔を狭めることができるため、画素密度の高いヘ
ッドとすることができる。

【００４１】図６に示すヘッド３１は、図１の枠体１１
を備えた流路部材１を４つ用意し、各流路部材１同士を
スペーサ３２を介して接合し、各流路部材１の流路３と
インク室１４を一体的に覆う大きさを有するノズル板９
を、各流路部材１の隔壁２の頂面及び枠体１１の頂面に
接合したもので、ノズル板１０には、各流路部材１に形
成された流路３と連通するインク吐出孔９を形成してあ
る。

【００４２】このヘッド３１によれば、枠体１１を備え
た各流路部材１が独立していることから、各流路部材１
の流路３とインク室１４に異なる色のインクを充填すれ
ば、小型でありながら４種類のインクを吐出させること
ができ、カラー印刷が可能なヘッドとすることができ、
また、各流路部材１の流路３とインク室１４に同色のイ
ンクを充填すれば、一度に多くの文字や画像を形成する
ことができ、印刷時間を短縮することが可能なヘッドと
することができる。

【００４３】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明はこれらの構造だけに限定されるものではな
く、例えばノズル板９を蓋部５とノズル部７をそれぞれ
接合して構成した例を示したが、セラミックスや金属あ
るいはガラスや樹脂の単体で形成したものであっても良
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、変更や改
良できることは言うまでもない。

【００４４】

【実施例】（実施例１）以下、図１に示すヘッド２０の
具体的について説明する。

【００４５】まず、５０ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍのアル
ミナセラミックスからなる角柱１５を用意し、この角柱
１５の側面（５０ｍｍ×２ｍｍ）上に、１１ｍｍ×２ｍ
ｍ×０．５ｍｍの板状をなし、厚み方向に分極処理した
チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする４枚の圧電セラミ
ック板を、分極方向を揃えて一直線上に並べ、エポキシ
系接着剤にて貼り付け、次いで、平面研削盤にて圧電セ
ラミック板の端面を切り欠いて、角柱１５の側面とのな
す角が４５°のテーパー面とすることにより、その側面
形状を台形状とした後、圧電セラミック板の上面を研削
して高さが０．４５ｍｍとなるように揃えた。

【００４６】次に、厚みが７０μｍのダイヤモンドブレ
ードを用いて、上記圧電セラミック板に、深さ０．４５
ｍｍ、ピッチ０．１４１ｍｍの溝を２８４本形成し、各
溝をインクの流路３とするとともに、各溝間を仕切る壁
を隔壁２とした流路部材１を形成した。

【００４７】次いで、各隔壁２の側面上半分に真空蒸着
法によってアルミニウムの金属膜を被着して駆動用電極
４を形成するとともに、角柱１５の主面及び側面端部に
真空蒸着法によってアルミニウムの金属膜を被着して駆
動用電極４の引出線１３をそれぞれ形成した後、駆動用
電極４とその引出線１３を覆う窒化珪素の保護膜Ｓを被
着した。

【００４８】次に、断面形状が略Ｕ字状をなし、その肉
厚が０．３ｍｍ、内径の曲率半径が０．７ｍｍ、一方の
側部の高さ（インク室１４の底面から頂面までの距離）
が５ｍｍ、他方の側部の高さ（インク室１４の底面から
頂面までの距離）が３．５ｍｍ、長さが５０ｍｍであ
る、ポリサルフォン製の枠体１１を用意し、高さが５ｍ
ｍの側部の頂面が、隔壁２の頂面と同一平面上に位置す
るように位置決めし、高さが３．５ｍｍの側部を角柱１
５の主面にエポキシ系接着剤にて気密に接合し、枠体１
１と角柱１５で形成される空間をインク室１０とした。

【００４９】なお、このヘッド２０の隔壁２の頂面から
流路２の底面までの距離ｈは、上述したように、０．４
５ｍｍであり、隔壁２の頂面からインク室１４の底面ま
での距離Ｈは、５ｍｍであることから、２ｈ＜Ｈの関係
を満足するものである。

【００５０】しかる後、外形寸法が５０ｍｍ×７ｍｍ×
０．０７ｍｍの板状をなし、各流路３と連通する直径６
０μｍ程度のインク案内孔６を有するニッケル−鉄合金
製の蓋部５を、隔壁２の頂面及び枠体１１の頂面にエポ
キシ系接着剤により接合し、さらに蓋部５上に、５０ｍ
ｍ×６ｍｍ×０．０４ｍｍの板状をしたポリイミド樹脂
製のノズル部７をエポキシ系接着剤にて接合し、次いで
エキシマレーザーによって、各インク案内孔６と連通す
るノズル孔８を開口させることによりヘッド２０を製作
した。

【００５１】そして、このヘッド２０のインク吐出孔９
の列が主走査方向となるようにヘッド２０を記録装置に
搭載し、インク滴を吐出しながら記録用紙を副走査方向
に送ることにより、主走査方向に１８０ｄｐｉ、副走査
方向に３６０ｄｐｉの画素密度で記録用紙上に線、格子
模様及び文字などからなる所定の単色テストパターンを
記録した。

【００５２】具体的には、記録用紙上に記録されたテス
トパターンから１００ｃｍ²の領域を抜き出し、画像認
識を利用した寸法測定機を用いて測定領域における全イ
ンク滴の直径を計測して、各インク滴の直径の平均値及
び標準偏差を算出し、さらに上記計測時に、インク滴の
吐出不良に基づく記録不良箇所を観察し、その個数を数
えた。

【００５３】それぞれの結果は表１に示す通りである。

【００５４】なお、上記記録用紙には、インク滴の径を
測定する際に正確性を期すため、表層をシリカと有機バ
インダーで被覆した４５ｍｍ幅のロール状のインクジェ
ット専用コート紙を用い、上記テストパターンが副走査
方向に３６０ｄｐｉの画素密度で記録されるように、前
記隔壁２に形成された駆動用電極４に印加される信号電
圧の周波数２０ｋＨｚとし、記録用紙の送り速度とを同
期させて記録を行った。

【００５５】また、比較例として、隔壁２の頂面からイ
ンク室１４の底面までの距離Ｈを０．８ｍｍとし、２ｈ
＞Ｈの関係を有するヘッドを用意して同様の実験を行っ
た。

【００５６】

【表１】

【００５７】この結果、比較例のヘッドは、隔壁２の頂
面からインク室１４の底面までの距離Ｈと、隔壁２の頂
面から流路３の底面までの距離ｈとの関係が２ｈ＞Ｈで
あり、また、隔壁２の端面から枠体１１の内壁面までの
距離Ｌが１．４ｍｍと狭いため、インクを吐出させるた
めに流路３内のインクを加圧した時に発生するインク室
１４方向の圧力波をインク室１４内で減衰させることが
できないため、５μｓｅｃでインク滴の吐出を行うと、
枠体１１の内壁面で反射された反射波の影響によって次
のインク滴の吐出に悪影響を与え、インク滴の平均直径
や標準偏差が大きく、また記録不良個所の個数も多かっ
た。

【００５８】これに対し、本発明のヘッド２０は、隔壁
２の端面から枠体１１の内壁面までの距離Ｌが１．４ｍ
ｍと狭いものの、隔壁２の頂面からインク室１４の底面
までの距離Ｈと、隔壁２の頂面から流路３の底面までの
距離ｈとが２ｈ≦Ｈの関係を有することから、インクを
吐出させるために流路３内のインクを加圧した時にイン
ク室１４方向の圧力波が発生したとしてもインク室１４
内で減衰させることができ、５μｓｅｃの速さでインク
滴を吐出させたとしてもインク滴の平均直径や標準偏差
が小さく、また記録不良個所の個数も極めて少なくでき
るため、インク滴を安定して吐出させることができるこ
とが判る。 （実施例２）そこで、実施例１におけるヘッド２０にお
いて、隔壁２の頂面からインク室１４の底面までの距離
Ｈと、隔壁２の頂面から流路３の底面までの距離ｈとの
関係を異ならせ、実施例１と同様の実験を行った。

【００５９】結果は表２に示す通りである。

【００６０】

【表２】

【００６１】この結果、試料Ｎｏ．１のように、隔壁２
の頂面からインク室１４の底面までの距離Ｈと、隔壁２
の頂面から流路３の底面までの距離ｈとの比（Ｈ／ｈ）
が２未満では、インク滴の平均直径や標準偏差が大き
く、また記録不良個所の個数も２００個以上と多かっ
た。

【００６２】これに対し、試料Ｎｏ．２〜６に示すよう
に、隔壁２の頂面からインク室１４の底面までの距離Ｈ
と、隔壁２の頂面から流路３の底面までの距離ｈとの比
（Ｈ／ｈ）を２以上とすれば、インク滴の平均直径や標
準偏差を小さくでき、特に見た目に問題となる記録不良
個所の個数を少なくできることが判る。特に、隔壁２の
頂面からインク室１４の底面までの距離Ｈと、隔壁２の
頂面から流路３の底面までの距離ｈとの比（Ｈ／ｈ）を
４以上とすれば、記録不良個所の個数を１００個以下と
することができ、好ましいことが判る。

【００６３】

【発明の効果】以上のように、本発明のインクジェット
記録ヘッドによれば、圧電セラミックスからなる複数の
隔壁を並設し、該隔壁間をインクの流路とした流路部材
と、上記流路部材の側部に設けられ、上記流路と連通す
るインク室を形成する枠体と、上記各隔壁の側面にそれ
ぞれ形成された駆動用電極と、少なくとも上記各複数の
流路を覆うように上記各隔壁の頂面に接合され、上記各
流路と連通するインク吐出孔を備えたノズル板とからな
り、上記隔壁の頂面から上記流路底面までの距離をｈ、
上記隔壁の頂面から上記インク室底面までの距離をＨと
した時、２ｈ≦Ｈの関係を満足するようにしたことか
ら、ヘッドを大型化することなくインク室の容積を確保
し、流路内のインクを加圧した時に発生するインク室方
向の圧力波をインク室で拡散・減衰させることができる
ため、インク滴の吐出間隔を短くすることができる。

【００６４】特に、上記隔壁の頂面から上記流路底面ま
での距離ｈと、上記隔壁の頂面から上記インク室底面ま
での距離Ｈは、４ｈ≦Ｈの関係を満足するようにすれ
ば、流路内のインクを加圧した時に発生するインク室方
向の圧力波をインク室でより効果的に拡散・減衰させる
ことができるため、インク滴の吐出間隔をより一層短く
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインクジェット記録ヘッドを示す
図で、（ａ）はその一部を破断した斜視図、（ｂ）は
（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。

【図２】（ａ）（ｂ）は本発明に係るインクジェット記
録ヘッドの駆動原理を説明するための断面図である。

【図３】本発明に係るインクジェット記録ヘッドの他の
例を示す断面図である。

【図４】本発明に係るインクジェット記録ヘッドの他の
例を示す断面図である。

【図５】本発明に係るインクジェット記録ヘッドの応用
例を示す一部を破断した斜視図である。

【図６】本発明に係るインクジェット記録ヘッドの他の
応用例を示す一部を破断した斜視図である。

【図７】従来のインクジェット記録ヘッドを示す図で、
（ａ）はその一部を破断した斜視図、（ｂ）は（ａ）の
Ｘ−Ｘ線断面図である。

【符号の説明】

１：流路部材 ２：隔壁 ３：流路 ４：駆動用電極
５：蓋部 ６：インク案内孔 ７：ノズル部 ８：ノズル孔 ９：
インク吐出孔 １０：ノズル板 １１：枠体 １２：インク供給孔 １
３：駆動用電極の引出線 １４：インク室 １５：角柱 ２０：インクジェット記
録ヘッド Ｈ：隔壁の頂面からインク室の底面までの距離 ｈ：隔壁の頂面から流路の底面までの距離 Ｌ：隔壁の端面から枠体の内壁面までの距離

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧電セラミックスからなる複数の隔壁を並
   設し、該隔壁間をインクの流路とした流路部材と、上記
   流路部材の側部に設けられ、上記各流路と連通するイン
   ク室を形成する枠体と、上記各隔壁の側面にそれぞれ形
   成された駆動用電極と、少なくとも上記各流路を覆うよ
   うに上記各隔壁の頂面に接合され、上記各流路と連通す
   るインク吐出孔を備えたノズル板とからなり、上記隔壁
   の頂面から上記流路底面までの距離をｈ、上記隔壁の頂
   面から上記インク室底面までの距離をＨとした時、２ｈ
   ≦Ｈの関係を満足するようにし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】上記隔壁の頂面から上記流路底面までの距
   離ｈと、上記隔壁の頂面から上記インク室底面までの距
   離Ｈとが、４ｈ≦Ｈの関係を満足するようにしたことを
   特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッ
   ド。