インクジェットヘッド
【課題】共通インク室を大型化する必要なく、簡単な構造で、クロストークに起因する圧力室間の影響を少なくすることのできるインクジェットヘッドを提供すること。
【解決手段】側壁の少なくとも一部が圧電材料により形成された圧力室１１が多数並設されたヘッドチップ１に、各圧力室１１に共通にインクを供給する共通インク室５が設けられ、前記圧力室１１のインク入口１１ａ、インク出口１１ｂ及びノズル２１が直線上に配置され、前記側壁の壁面に形成された駆動電極に電圧を印加することにより該側壁をせん断変形させ、前記圧力室１１内のインクに圧力を付与してインクを前記ノズル２１から出射するインクジェットヘッドにおいて、前記共通インク室５における前記圧力室１１のインク入口１１ａとインク出口１１ｂとを結ぶ直線の延長線に対して交叉する壁面部材９が、体積弾性率４０ＧＰａ以下の材質からなることを特徴とするインクジェットヘッド。
【解決手段】側壁の少なくとも一部が圧電材料により形成された圧力室１１が多数並設されたヘッドチップ１に、各圧力室１１に共通にインクを供給する共通インク室５が設けられ、前記圧力室１１のインク入口１１ａ、インク出口１１ｂ及びノズル２１が直線上に配置され、前記側壁の壁面に形成された駆動電極に電圧を印加することにより該側壁をせん断変形させ、前記圧力室１１内のインクに圧力を付与してインクを前記ノズル２１から出射するインクジェットヘッドにおいて、前記共通インク室５における前記圧力室１１のインク入口１１ａとインク出口１１ｂとを結ぶ直線の延長線に対して交叉する壁面部材９が、体積弾性率４０ＧＰａ以下の材質からなることを特徴とするインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェットヘッドに関し、詳しくは、クロストークに起因する圧力室間の影響を少なくすることのできるインクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力室内のインクに圧力を付与することによりノズルからインクを出射するインクジェットヘッドでは、圧力室内のインクに付与された圧力が圧力波となり、ノズルへ伝搬されることによりノズルからインク滴を出射する。このとき、圧力室の入口側は、各圧力室に共通にインクを供給する共通インク室を介して連通しているため、この共通インク室側にも圧力波が伝搬することにより他の出射ノズルへも圧力波による影響が生じる。
【０００３】
また、伝搬された圧力波は共通インク室で定在波となり、ヘッド全体に亘る速度分布として観察される場合もある。これを共通インク室起因のクロストークという。
【０００４】
このようなクロストークの問題に対処するには、共通インク室の容積を十分大きく確保することによって伝搬する圧力波を減衰させ、他の圧力室への影響を少なくすることが考えられるが、インクジェットヘッドの大型化につながるため好ましくない。
【０００５】
そこで、従来、各圧力室に共通にインクを供給するインク室の側壁に柔軟な可撓性膜材からなる圧力変動吸収用の圧力ダンパを設ける技術（特許文献、図１）、該圧力ダンパによってインク室の側壁を構成する技術（特許文献１、図２〜図５）、マトリックス状配列ヘッドにおいて、撓み変形することにより圧力波を緩和するためのフィルム状のダンパ部材によって分岐流路の壁面を形成する技術（特許文献２）が提案されている。この特許文献２には、ダンパ部材によってノズルプレートを形成する点（特許文献２の図２、図８）の他にも、ダンパ部材がヘッド構造の内部に設けられる点（特許文献２の図１１）も開示されている。
【０００６】
この特許文献２に記載のダンパ部材は、圧力波を緩衝する手段や壁面の一部を構成する極めて変形し易い部材であることが開示されている（段落００３１）。
【特許文献１】特開昭５９−４２９６４号公報（図１〜図５）
【特許文献２】特開２００３−７２０６８号公報（図２、図８、図１１、段落００３１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
共通インク室起因のクロストークは、ヘッドに対する要求性能が低い場合は、これらを考慮しない設計を行っても問題なかったが、近年、インクジェットヘッドに対する要求性能が向上し、無視できなくなってきた。
【０００８】
特に、多数の圧力室が並設されると共に各圧力室のインク入口、インク出口及びノズルが直線上に配置されたいわゆるハーモニカ型のヘッドチップを有するインクジェットヘッドの場合に、このようなクロストークの問題は顕著に見られる。
【０００９】
すなわち、図６に示すような、圧力室１０２が圧電素子からなる基板１０１の中途部までしか凹設されていない、いわゆるチョッパートラバース型のヘッドチップ１００を有するインクジェットヘッドの場合は、各圧力室１０２へのインクの供給は、図中矢印で示すように、ノズル１０３から吐出されるインクの吐出方向と交叉する方向から行われるため、２枚の基板１０１、１０１同士を、圧力室１０２の形成面が反対面となるようにスタックして２列のノズル列を構成した場合、その構造上、各基板１０１、１０１の圧力室１０２の形成面にそれぞれ１つずつの共通インク室１０４、１０４が設けられる。これではヘッドが大型化してしまう反面、基板１０１、１０１毎に共通インク室１０４、１０４の容積を大きく設計することが可能であるため、共通インク室１０４、１０４に起因するクロストークは低く抑えることができる。
【００１０】
これに対し、ハーモニカ型のヘッドチップを有するインクジェットヘッドでは、多数のノズルを有するヘッドを小型に構成できる利点を有しているものの、その構造上、各圧力室に共通にインクを供給する共通インク室はヘッドチップの圧力室のインク入口側に設けられ、ヘッドの小型化の利点を生かす観点から、容積をあまり大きく確保できない。しかも、多数の圧力室を並列させた複数の基板同士をスタックすることにより、複数のノズル列を有するハーモニカ型のインクジェットヘッドの場合、共通インク室は複数列の全ての圧力室に共通に設けられるため、いずれかの圧力室内で発生した圧力波の影響が、共通インク室を通して他の圧力室に及び易い。従って、クロストークの低減化とヘッドの小型化とを同時に満足することは非常に困難である。
【００１１】
特許文献２の図２に記載のように、フィルム状のダンパ部材によってノズルプレートを形成すると、記録紙等の記録媒体との接触によって破損する危険があり、現実的な方法とはいえない。
【００１２】
このため、共通インク室側で圧力波を減衰させる方法を採ることが望まれるが、特許文献１の図１や特許文献２の図１１に記載のように、ヘッド内部にダンパ部材等を別途設ける方法では、インクジェットヘッドが大型化し、部品点数や工数の増加、加工の複雑化等によりコスト増を招いてしまう問題がある。
【００１３】
また、特許文献１の図２〜図５に記載のように、壁面の一部を極めて変形しやすい可撓性膜材によって形成するとなると、該可撓性膜材は圧力波に応じて柔軟に変動させるために極めて薄膜のフィルム状に形成する必要がある。共通インク室の壁面をこのように極めて薄膜のフィルム状部材によって形成する場合は、その取り扱いが難しいために、組み立て作業性が悪化する問題がある。しかも、ハーモニカ型のヘッドチップを有するインクジェットヘッドでは、共通インク室はヘッドチップに極めて近接して配置されるため、共通インク室の壁面に薄膜状の部位があると、インクを予備加熱するためのヒーター等からの熱の影響を受け易く、変形や破損することによってインク漏れを生じ易い問題がある。このため、可撓性膜材を覆うように強固な保護部材を別途設ける必要がある等、実用上の問題もある。
【００１４】
そこで、本発明は、共通インク室を大型化したり、共通インク室に別途部材を設けたりすることなく、簡単な構造で、クロストークに起因する圧力室間の影響を少なくすることのできるインクジェットヘッドを提供することを課題とする。
【００１５】
本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【００１７】
請求項１記載の発明は、側壁の少なくとも一部が圧電材料により形成された圧力室が多数並設されたヘッドチップに、各圧力室に共通にインクを供給する共通インク室が設けられ、前記圧力室のインク入口、インク出口及びノズルが直線上に配置され、前記側壁の壁面に形成された駆動電極に電圧を印加することにより該側壁をせん断変形させ、前記圧力室内のインクに圧力を付与してインクを前記ノズルから出射するインクジェットヘッドにおいて、前記共通インク室における前記圧力室のインク入口とインク出口とを結ぶ直線の延長線に対して交叉する壁面部材が、体積弾性率４０ＧＰａ以下の材質からなることを特徴とするインクジェットヘッドである。
【００１８】
請求項２記載の発明は、前記壁面部材の材質の体積弾性率と前記インクの体積弾性率との差が２０ＧＰａ以内であることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッドである。
【００１９】
請求項３記載の発明は、前記ヘッドチップには、前記圧力室内の各駆動電極と駆動回路からの信号を中継するフレキシブル基板とを接続するための配線が形成された配線基板が接着され、前記壁面部材は、前記配線基板に直接的又は間接的に接着されていることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェットヘッドである。
【００２０】
請求項４記載の発明は、前記配線基板を構成する材質の線膨張係数は、前記ヘッドチップを構成する圧電材料の線膨張係数の±３ｐｐｍ以内である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である。
【００２１】
請求項５記載の発明は、前記壁面部材を構成する材質の線膨張係数は、前記配線基板を構成する材質の線膨張係数の±３ｐｐｍ以内であることを特徴とする請求項３又は４記載のインクジェットヘッドである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、共通インク室を大型化したり、共通インク室に別途部材を設けたりすることなく、簡単な構造で、クロストークに起因する圧力室間の影響を少なくすることのできるインクジェットヘッドを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２４】
図１は、本発明に係るインクジェットヘッドの一例を示す斜視図であり、一面が断面で示されている。図２は、本発明に係るインクジェットヘッドの横断面図、図３は、圧力室の構造を説明する説明図、図４はヘッドチップの一部を圧力室の入口側から見た図である。
【００２５】
図１、図２において、１はヘッドチップ、２はノズルプレート、３は配線基板、４はフレキシブル基板、５は共通インク室、６は共通インク室５を形成するための第１の壁面部材、７は共通インク室５を形成するための第２の壁面部材、８は共通インク室５内に配置されたフィルタ部材である。
【００２６】
なお、本明細書においては、インクジェットヘッドのノズルから吐出される液体を総称してインクという。従って、このようなインクとしては印刷用インクに限らず、例えば有機ＥＬ素子用材料を含む液体、有機半導体用材料を含む液体等、インクジェットヘッドのノズルから液滴状に吐出される液体を含む。
【００２７】
ヘッドチップ１は、内部に共通インク室５から供給されるインクが充填される圧力室１１（チャネルともいう。）が多数並設されている。
【００２８】
各圧力室１１は、図３に示すように、カバープレート１２と基板１３の間に多数平行に並設されている。隣接する圧力室１１間は、圧力発生手段である分極処理されたＰＺＴ等の圧電材料からなる側壁１４で隔てられている。
【００２９】
圧力室１１の一端に配置されるインク入口１１ａは、共通インク室５に連通しており、他端に配置されるインク出口１１ｂは、図１、図２に示すノズルプレート２に形成されたノズル２１に繋がっている。すなわち、このヘッドチップ１は、多数平行に並設される各圧力室１１のインク入口１１ａとインク出口１１ｂが対向状となり、ノズル２１、インク入口１１ａ及びインク出口１１ｂとが直線上に配置された所謂ハーモニカ型のヘッドチップ構造を呈している。
【００３０】
各圧力室１１内の側壁１４の壁面には、側壁１４の上方から基板１３の底面に亘って繋がる駆動電極１５が密着形成されている。各側壁１４は、ここでは図３中の矢印で示すように分極方向が異なる２枚の圧電材料１４ａ、１４ｂによって構成されている。
【００３１】
各側壁１４の壁面に密着形成された駆動電極１５に図示しない駆動回路から電圧（駆動信号）が印加されると、側壁１４を構成する圧電材料１４ａ、１４ｂの分極方向に直角な方向の電界が生じて該圧電材料１４ａ、１４ｂの接合面にズリ変形を生じ、圧力室１１の両側壁１４がくの字型にせん断変形する。この側壁１４の変形によって圧力室１１の容積が縮小することにより圧力室１１内に圧力波を発生させ、該圧力室１１内のインクに出射のための圧力を付与する。このようにインクを出射するためのエネルギーを圧力室１１を構成する側壁１４をくの字型にせん断変形させることによって発生するインクジェットヘッドをシェアモード型のインクジェットヘッドという。
【００３２】
なお、圧電材料は圧力室１１を構成する側壁の少なくとも一部にあればよく、必ずしも側壁１４の全体を圧電材料により形成するものに限定されない。また、図１に示すヘッドチップ１は、図３に示す各圧力室１１の列が図示する上下に２列に設けられているが、本発明においてヘッドチップ１の圧力室１１の並設数及び列数はなんら限定されない。
【００３３】
ヘッドチップ１の圧力室１１のインク入口１１ａ側の端面には、図４に示すように、各圧力室１１内の駆動電極１５と電気的に接続する引き出し電極１６が、圧力室１１毎に独立して形成され、ヘッドチップ１の外面まで引き出されている。
【００３４】
配線基板３は、ヘッドチップ１の幅方向（圧力室１１の並び方向）とほぼ同一の幅を有すると共に、ヘッドチップ１の幅方向と直交する方向に延び、ヘッドチップ１の上下に大きく張り出している。
【００３５】
配線基板３のヘッドチップ１と接する面には、ヘッドチップ１の端面に形成された各引き出し電極１６と電気的に接続するための配線３１が、該引き出し電極１６と同ピッチで形成され、ヘッドチップ１の上下に大きく張り出した両端部にそれぞれ延びている。配線基板３は、各配線３１の一端がヘッドチップ１の各引き出し電極１６の一端と電気的に接続するように位置合わせされ、異方導電性フィルム等を用いてヘッドチップ１に接着されている。
【００３６】
配線基板３のほぼ中央部には、その幅方向に亘って延びる１つの開口３２が、ヘッドチップ１の圧力室１１の幅方向に沿って全ての圧力室１１のインク入口１１ａ側を露出させることができる程度の大きさに形成されている。この開口３２は、共通インク室５からのインクを各圧力室１１に供給するためのインク流路となる。
【００３７】
配線基板３は、ヘッドチップ１に対して直接固着されるため、駆動時の熱によってヘッドチップ１との間で膨張率に差を生じて反り歪み等が発生しないようにするため、その材質の線膨張係数がヘッドチップ１を構成する圧電材料の線膨張係数に対して±３ｐｐｍ以内となるものを使用することが好ましい。具体的には例えば窒化アルミ等のセラミックスやパイレックス（登録商標）ガラスを用いることができるが、より好ましくは、ヘッドチップ１を構成する圧電材料と同じ材料を分極処理せずに使用することである。
【００３８】
フレキシブル基板４は、ヘッドチップ１の上下から張り出した配線基板３の両端部に位置する各配線３１の他端に、それぞれ異方導電性フィルム等を用いて接着されている。フレキシブル基板４は、図示しない駆動回路と接続され、該駆動回路からの駆動信号を、配線基板３の各配線３１及びヘッドチップ１の各引き出し電極１６を介して各圧力室１１内の駆動電極１５に送るようになっている。
【００３９】
共通インク室５は、配線基板３の後方側（配線基板３を挟んでヘッドチップ１と反対側）に配置されており、ヘッドチップ１に設けられた全ての圧力室１１のインク入口１１ａを含むことができる程度の大きさを有し、各圧力室１１に対してインクを供給可能に形成されている。ここでは共通インク室５の壁面は第１の壁面部材６と第２の壁面部材７の２つの壁面部材によって形成されている。
【００４０】
第１の壁面部材６は、配線基板３の開口３２の周りを囲むように該配線基板３に接着されており、この第１の壁面部材６によって囲まれる領域内が共通インク室５の領域とされる。第１の壁面部材６は、配線基板３と直接接着されるため、その材質も線膨張係数がヘッドチップ１を構成する圧電材料や配線基板３となる材質の線膨張係数に対して±３ｐｐｍ以内となるものを使用することが好ましい。具体的には例えば窒化アルミ等のセラミックスやパイレックス（登録商標）ガラスを用いることができるが、より好ましくは、配線基板３と同じ材質を使用することである。
【００４１】
第２の壁面部材７は、第１の壁面部材６の更に後方において、各圧力室１１のインク入口１１ａと対向し、該インク入口１１ａとインク出口１１ｂとを結ぶ直線の延長線に対して交叉する壁面を構成しており、第１の壁面部材６によって囲まれる共通インク室５の後方側を閉蓋するように第１の壁面部材６に接着されている。従って、第２の壁面部材７は第１の壁面部材６を介して間接的に配線基板３に接着されている。共通インク室５の後方側の壁面は、この第２の壁面部材７によって形成され、共通インク室５内のインクと接触している。また、この第２の壁面部材７における第１の壁面部材６との接着面と反対面は、大気と接触している。
【００４２】
共通インク室５内への外部からのインクの供給は、図示しないインク供給口を第１の壁面部材６又は第２の壁面部材７の少なくとも一部に設けることにより行われる。共通インク室５内に供給されたインクは、共通インク室５内に張設されたフィルタ部材８を通過することによって夾雑物が取り除かれて各圧力室１１に供給される。
【００４３】
この第２の壁面部材７は、体積弾性率が４０ＧＰａ以下の材質からなる。側壁１４がせん断変形することにより圧力室１１内のインクに付与された圧力波は、圧力室１１のインク入口１１ａを通って共通インク室５内にも伝搬されるが、この第２の壁面部材７を体積弾性率４０ＧＰａ以下の材質により形成することで、共通インク室５内における圧力波の反射が悪くなって圧力波の減衰が大きくなり、この第２の壁面部材７に吸収され易くなる。従って、共通インク室５内に滞留する圧力波は大幅に減少し、共通インク室５に起因するクロストークを小さくすることができる。
【００４４】
この第２の壁面部材７は共通インク室５の一壁面を形成する壁面構成部材であり、これだけで共通インク室５内の圧力波を低減させるようにしているため、共通インク室５内にダンパ部材等のような別部材を設ける必要はない。従って、インクジェットヘッドが大型化したり、部品点数や工数が増加したり、加工が複雑化するような問題は一切生じない。特に、インクジェットヘッドの構造そのものに何ら手を加える必要がないため、設計変更の必要もなく、コンパクトな外形形状を従来と同一としたままで、上述のように共通インク室５に起因するクロストークを小さくする効果が期待できる。
【００４５】
また、本発明によれば、圧力室１１のインク入口１１ａとインク出口１１ｂとを結ぶ直線の延長線に対して交叉する壁面部材である第２の壁面部材７として、体積弾性率４０ＧＰａ以下の材質が選択されることにより、共通インク室５内に滞留する圧力波を低減させる機能を果たしているため、第２の壁面部材７の厚みや形状等を特に問うものではない。従って、この第２の壁面部材７を可撓性膜材のような薄膜状に形成して撓み変形する機能を持たせる必要はなく、従来通りの板状に形成することによって通常の強度を有する壁面を構成することができる。よって、ヘッドチップ１に近接していても駆動時の熱の影響を受けて変形するようなこともなく、また、強度不足を補うために別途保護部材を設けたりする必要もなく、コスト増を招くおそれもない。
【００４６】
すなわち、本発明によれば、共通インク室５の設計に際して、耐インク性や接着性の考慮の他に、体積弾性率の適切な材質を選択すれば、共通インク室５にダンパを設置する必要はなくなり、シンプルで信頼性の高いインクジェットヘッドとすることができるようになる。
【００４７】
このような圧力波の低減効果をより発揮させる上では、第２の壁面部材７の材質の選定に際して、更にその材質の体積弾性率とインクの体積弾性率との差が２０ＧＰａ以内となるようにすることが好ましい。
【００４８】
なお、一般に体積弾性率（Ｋ）は、Ｋ＝Ｅ／｛３×（１−２ν）｝で表される。Ｅはヤング率、νはポアソン比である。
【００４９】
この第２の壁面部材７として好ましく使用できる具体的な材質の一例を表１に示すが、なんらこれらに限定されるものではない。
【００５０】
【表１】
【００５１】
図１では、共通インク室５を構成するための壁面を第１の壁面部材６及び第２の壁面部材７の２つの壁面部材によって形成しているが、本発明では第２の壁面部材７の部位に相当する壁面部材の材質が体積弾性率４０ＧＰａ以下の条件を満足すれば、両者を一体とした構成であってもよい。しかし、図１に示すように、第１の壁面部材６と第２の壁面部材７とに分割されている方が、それぞれを機能分化させることができるために好ましい。すなわち、第２の壁面部材７には、体積弾性率４０ＧＰａ以下の材質を使用し、第１の壁面部材６には、これとは異なり、共通インク室５の形状維持と、配線基板３への接着時の応力等による断線や内部応力分布によるインクの出射速度の変化等が生じることを防止するため、線膨張係数や硬度等が最適な材質を選択することができる。
【００５２】
また、共通インク室５内に張設されたフィルタ部材８も、圧力室１１のインク入口１１ａとインク出口１１ｂとを結ぶ直線の延長線と交叉するように設置されているため、このようにフィルタ部材８を共通インク室５内に設置する場合は、フィルタ部材８の空隙率によって見かけの体積弾性率が４０ＧＰａ以下になるようにして使用することが好ましい。
【００５３】
図５は別の態様に係るインクジェットヘッドの斜視図であり、一面が断面で示されている。図１と同一符号の部位は同一構成の部位であるため説明は省略する。
【００５４】
この態様では、配線基板３の開口３２を閉蓋するように一枚の壁面部材９を接着することによって共通インク室５を形成しており、図１に示すものに比べて構造を簡素化できる。ここでは、壁面部材９が圧力室１１のインク入口１１ａとインク出口１１ｂとを結ぶ直線の延長線と交叉するため、この壁面部材９に体積弾性率４０ＧＰａ以下の材質のものを使用する。
【００５５】
この場合、図１に示すフィルタ部材８を設置することは困難であるが、フィルタ部材は共通インク室５の外部に設置すればよい。
【００５６】
この態様では、共通インク室５に溜まった泡を排出可能なインクの循環システムが組み易いという利点がある。
【実施例】
【００５７】
以下、本発明の効果を実施例に基づいて例証する。
【００５８】
５１２チャネルの圧力室が平行に並設されたシェアモード型のインクジェットヘッドに、図１と同様に第１の壁面部材と第２の壁面部材とによって共通インク室を構成し、それら壁面部材に使用する材質を変えて試作した。
【００５９】
試作した各インクジェットヘッドについて、そのうちの一部のノズルからのみインクを出射する下記条件Ａによって測定された液滴速度と、条件Ａの出射ノズルの本数のみを変更した下記条件Ｂによって測定された液滴速度を比較し、これらの速度差が大きいほど共通インク室に起因するクロストークの影響が大きいことを判断した。
【００６０】
なお、液滴速度の速度差は０．２ｍ／ｓ以内であればクロストークの影響は問題ないレベルと判断する。
【００６１】
＜条件Ａ＞
使用ノズル数：連続した１６ノズル
駆動電圧：１２．５Ｖ（液滴速度６ｍ／ｓ相当）
駆動周波数：１２．８ｋＨｚ
使用インク：有機溶剤系インク
粘度 １０．５ｍＰａ・ｓ
表面張力 ２８ｍＮ／ｍ
体積弾性率 １．６ＧＰａ
【００６２】
なお、使用ノズルは、事前にヘッド全体の速度分布を測定しておき、速度変動の少ない連続した１６ノズルを選択し、選択された１６ノズルの８ノズル目の速度を測定した。
【００６３】
＜条件Ｂ＞
上記条件Ａの使用ノズル数を２５６ノズルに変更した。
【００６４】
＜インクジェットヘッドの圧力室容積＞
５１２チャネルの圧力室容積合計は３１．７４４ｍｍ３であった。
【００６５】
但し、隣接する圧力室間の側壁を駆動壁とするシェアモード型のインクジェットヘッドでは、隣接する２つの圧力室からは同時に出射できないので、２つおきの圧力室を１つのグループとして全圧力室を３つのグループに分け、同時に出射する圧力室のグループを時系列で変化させる３サイクル出射を行うため、一度の出射時に使用する圧力室は全体の１／３となるので、この場合、圧力室容積合計は１０．５８１ｍｍ３となる。
【００６６】
各試作ヘッドのその他の仕様及び速度差の測定結果を表２に示す。
【００６７】
なお、表２中の第２の壁面部材の樹脂材料は表１中の樹脂材料を示す。
【００６８】
また、表中に使用したＰＺＴ（Ｚ０８０１）の体積弾性率は９０．２８ＧＰａ、アルミニウムは７７．８ＧＰａである。
【００６９】
【表２】
【００７０】
この結果、本発明の実施例では、速度差０．２ｍ／ｓ以内を達成でき、クロストークの低減に十分な効果があることが確認できた。
【００７１】
一方、本発明の構成を満足しないインクジェットヘッドでは、共通インク室容積が圧力室容積合計の約９９倍以上の容積でなければ、十分なクロストークの低減効果は確認できなかった。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明に係るインクジェットヘッドの一面を断面で示す斜視図
【図２】本発明に係るインクジェットヘッドの横断面図
【図３】圧力室の構造を説明する説明図
【図４】ヘッドチップの一部を圧力室の入口側から見た図
【図５】本発明の他の態様に係るインクジェットヘッドの一面を断面で示す斜視図
【図６】チョッパトラバース型のヘッドチップを有するインクジェットヘッドの一面を断面で示す斜視図
【符号の説明】
【００７３】
１：ヘッドチップ
１１：圧力室
１１ａ：入口
１１ｂ：出口
１２：カバープレート
１３：基板
１４：側壁
１４ａ、１４ｂ：圧電材料
１５：駆動電極
１６：引き出し電極
２：ノズルプレート
２１：ノズル
３：配線基板
３１：配線
３２：開口
４：フレキシブル基板
５：共通インク室
６：第１の壁面部材
７：第２の壁面部材
８：フィルタ部材
９：壁面部材
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェットヘッドに関し、詳しくは、クロストークに起因する圧力室間の影響を少なくすることのできるインクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力室内のインクに圧力を付与することによりノズルからインクを出射するインクジェットヘッドでは、圧力室内のインクに付与された圧力が圧力波となり、ノズルへ伝搬されることによりノズルからインク滴を出射する。このとき、圧力室の入口側は、各圧力室に共通にインクを供給する共通インク室を介して連通しているため、この共通インク室側にも圧力波が伝搬することにより他の出射ノズルへも圧力波による影響が生じる。
【０００３】
また、伝搬された圧力波は共通インク室で定在波となり、ヘッド全体に亘る速度分布として観察される場合もある。これを共通インク室起因のクロストークという。
【０００４】
このようなクロストークの問題に対処するには、共通インク室の容積を十分大きく確保することによって伝搬する圧力波を減衰させ、他の圧力室への影響を少なくすることが考えられるが、インクジェットヘッドの大型化につながるため好ましくない。
【０００５】
そこで、従来、各圧力室に共通にインクを供給するインク室の側壁に柔軟な可撓性膜材からなる圧力変動吸収用の圧力ダンパを設ける技術（特許文献、図１）、該圧力ダンパによってインク室の側壁を構成する技術（特許文献１、図２〜図５）、マトリックス状配列ヘッドにおいて、撓み変形することにより圧力波を緩和するためのフィルム状のダンパ部材によって分岐流路の壁面を形成する技術（特許文献２）が提案されている。この特許文献２には、ダンパ部材によってノズルプレートを形成する点（特許文献２の図２、図８）の他にも、ダンパ部材がヘッド構造の内部に設けられる点（特許文献２の図１１）も開示されている。
【０００６】
この特許文献２に記載のダンパ部材は、圧力波を緩衝する手段や壁面の一部を構成する極めて変形し易い部材であることが開示されている（段落００３１）。
【特許文献１】特開昭５９−４２９６４号公報（図１〜図５）
【特許文献２】特開２００３−７２０６８号公報（図２、図８、図１１、段落００３１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
共通インク室起因のクロストークは、ヘッドに対する要求性能が低い場合は、これらを考慮しない設計を行っても問題なかったが、近年、インクジェットヘッドに対する要求性能が向上し、無視できなくなってきた。
【０００８】
特に、多数の圧力室が並設されると共に各圧力室のインク入口、インク出口及びノズルが直線上に配置されたいわゆるハーモニカ型のヘッドチップを有するインクジェットヘッドの場合に、このようなクロストークの問題は顕著に見られる。
【０００９】
すなわち、図６に示すような、圧力室１０２が圧電素子からなる基板１０１の中途部までしか凹設されていない、いわゆるチョッパートラバース型のヘッドチップ１００を有するインクジェットヘッドの場合は、各圧力室１０２へのインクの供給は、図中矢印で示すように、ノズル１０３から吐出されるインクの吐出方向と交叉する方向から行われるため、２枚の基板１０１、１０１同士を、圧力室１０２の形成面が反対面となるようにスタックして２列のノズル列を構成した場合、その構造上、各基板１０１、１０１の圧力室１０２の形成面にそれぞれ１つずつの共通インク室１０４、１０４が設けられる。これではヘッドが大型化してしまう反面、基板１０１、１０１毎に共通インク室１０４、１０４の容積を大きく設計することが可能であるため、共通インク室１０４、１０４に起因するクロストークは低く抑えることができる。
【００１０】
これに対し、ハーモニカ型のヘッドチップを有するインクジェットヘッドでは、多数のノズルを有するヘッドを小型に構成できる利点を有しているものの、その構造上、各圧力室に共通にインクを供給する共通インク室はヘッドチップの圧力室のインク入口側に設けられ、ヘッドの小型化の利点を生かす観点から、容積をあまり大きく確保できない。しかも、多数の圧力室を並列させた複数の基板同士をスタックすることにより、複数のノズル列を有するハーモニカ型のインクジェットヘッドの場合、共通インク室は複数列の全ての圧力室に共通に設けられるため、いずれかの圧力室内で発生した圧力波の影響が、共通インク室を通して他の圧力室に及び易い。従って、クロストークの低減化とヘッドの小型化とを同時に満足することは非常に困難である。
【００１１】
特許文献２の図２に記載のように、フィルム状のダンパ部材によってノズルプレートを形成すると、記録紙等の記録媒体との接触によって破損する危険があり、現実的な方法とはいえない。
【００１２】
このため、共通インク室側で圧力波を減衰させる方法を採ることが望まれるが、特許文献１の図１や特許文献２の図１１に記載のように、ヘッド内部にダンパ部材等を別途設ける方法では、インクジェットヘッドが大型化し、部品点数や工数の増加、加工の複雑化等によりコスト増を招いてしまう問題がある。
【００１３】
また、特許文献１の図２〜図５に記載のように、壁面の一部を極めて変形しやすい可撓性膜材によって形成するとなると、該可撓性膜材は圧力波に応じて柔軟に変動させるために極めて薄膜のフィルム状に形成する必要がある。共通インク室の壁面をこのように極めて薄膜のフィルム状部材によって形成する場合は、その取り扱いが難しいために、組み立て作業性が悪化する問題がある。しかも、ハーモニカ型のヘッドチップを有するインクジェットヘッドでは、共通インク室はヘッドチップに極めて近接して配置されるため、共通インク室の壁面に薄膜状の部位があると、インクを予備加熱するためのヒーター等からの熱の影響を受け易く、変形や破損することによってインク漏れを生じ易い問題がある。このため、可撓性膜材を覆うように強固な保護部材を別途設ける必要がある等、実用上の問題もある。
【００１４】
そこで、本発明は、共通インク室を大型化したり、共通インク室に別途部材を設けたりすることなく、簡単な構造で、クロストークに起因する圧力室間の影響を少なくすることのできるインクジェットヘッドを提供することを課題とする。
【００１５】
本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【００１７】
請求項１記載の発明は、側壁の少なくとも一部が圧電材料により形成された圧力室が多数並設されたヘッドチップに、各圧力室に共通にインクを供給する共通インク室が設けられ、前記圧力室のインク入口、インク出口及びノズルが直線上に配置され、前記側壁の壁面に形成された駆動電極に電圧を印加することにより該側壁をせん断変形させ、前記圧力室内のインクに圧力を付与してインクを前記ノズルから出射するインクジェットヘッドにおいて、前記共通インク室における前記圧力室のインク入口とインク出口とを結ぶ直線の延長線に対して交叉する壁面部材が、体積弾性率４０ＧＰａ以下の材質からなることを特徴とするインクジェットヘッドである。
【００１８】
請求項２記載の発明は、前記壁面部材の材質の体積弾性率と前記インクの体積弾性率との差が２０ＧＰａ以内であることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッドである。
【００１９】
請求項３記載の発明は、前記ヘッドチップには、前記圧力室内の各駆動電極と駆動回路からの信号を中継するフレキシブル基板とを接続するための配線が形成された配線基板が接着され、前記壁面部材は、前記配線基板に直接的又は間接的に接着されていることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェットヘッドである。
【００２０】
請求項４記載の発明は、前記配線基板を構成する材質の線膨張係数は、前記ヘッドチップを構成する圧電材料の線膨張係数の±３ｐｐｍ以内である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である。
【００２１】
請求項５記載の発明は、前記壁面部材を構成する材質の線膨張係数は、前記配線基板を構成する材質の線膨張係数の±３ｐｐｍ以内であることを特徴とする請求項３又は４記載のインクジェットヘッドである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、共通インク室を大型化したり、共通インク室に別途部材を設けたりすることなく、簡単な構造で、クロストークに起因する圧力室間の影響を少なくすることのできるインクジェットヘッドを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２４】
図１は、本発明に係るインクジェットヘッドの一例を示す斜視図であり、一面が断面で示されている。図２は、本発明に係るインクジェットヘッドの横断面図、図３は、圧力室の構造を説明する説明図、図４はヘッドチップの一部を圧力室の入口側から見た図である。
【００２５】
図１、図２において、１はヘッドチップ、２はノズルプレート、３は配線基板、４はフレキシブル基板、５は共通インク室、６は共通インク室５を形成するための第１の壁面部材、７は共通インク室５を形成するための第２の壁面部材、８は共通インク室５内に配置されたフィルタ部材である。
【００２６】
なお、本明細書においては、インクジェットヘッドのノズルから吐出される液体を総称してインクという。従って、このようなインクとしては印刷用インクに限らず、例えば有機ＥＬ素子用材料を含む液体、有機半導体用材料を含む液体等、インクジェットヘッドのノズルから液滴状に吐出される液体を含む。
【００２７】
ヘッドチップ１は、内部に共通インク室５から供給されるインクが充填される圧力室１１（チャネルともいう。）が多数並設されている。
【００２８】
各圧力室１１は、図３に示すように、カバープレート１２と基板１３の間に多数平行に並設されている。隣接する圧力室１１間は、圧力発生手段である分極処理されたＰＺＴ等の圧電材料からなる側壁１４で隔てられている。
【００２９】
圧力室１１の一端に配置されるインク入口１１ａは、共通インク室５に連通しており、他端に配置されるインク出口１１ｂは、図１、図２に示すノズルプレート２に形成されたノズル２１に繋がっている。すなわち、このヘッドチップ１は、多数平行に並設される各圧力室１１のインク入口１１ａとインク出口１１ｂが対向状となり、ノズル２１、インク入口１１ａ及びインク出口１１ｂとが直線上に配置された所謂ハーモニカ型のヘッドチップ構造を呈している。
【００３０】
各圧力室１１内の側壁１４の壁面には、側壁１４の上方から基板１３の底面に亘って繋がる駆動電極１５が密着形成されている。各側壁１４は、ここでは図３中の矢印で示すように分極方向が異なる２枚の圧電材料１４ａ、１４ｂによって構成されている。
【００３１】
各側壁１４の壁面に密着形成された駆動電極１５に図示しない駆動回路から電圧（駆動信号）が印加されると、側壁１４を構成する圧電材料１４ａ、１４ｂの分極方向に直角な方向の電界が生じて該圧電材料１４ａ、１４ｂの接合面にズリ変形を生じ、圧力室１１の両側壁１４がくの字型にせん断変形する。この側壁１４の変形によって圧力室１１の容積が縮小することにより圧力室１１内に圧力波を発生させ、該圧力室１１内のインクに出射のための圧力を付与する。このようにインクを出射するためのエネルギーを圧力室１１を構成する側壁１４をくの字型にせん断変形させることによって発生するインクジェットヘッドをシェアモード型のインクジェットヘッドという。
【００３２】
なお、圧電材料は圧力室１１を構成する側壁の少なくとも一部にあればよく、必ずしも側壁１４の全体を圧電材料により形成するものに限定されない。また、図１に示すヘッドチップ１は、図３に示す各圧力室１１の列が図示する上下に２列に設けられているが、本発明においてヘッドチップ１の圧力室１１の並設数及び列数はなんら限定されない。
【００３３】
ヘッドチップ１の圧力室１１のインク入口１１ａ側の端面には、図４に示すように、各圧力室１１内の駆動電極１５と電気的に接続する引き出し電極１６が、圧力室１１毎に独立して形成され、ヘッドチップ１の外面まで引き出されている。
【００３４】
配線基板３は、ヘッドチップ１の幅方向（圧力室１１の並び方向）とほぼ同一の幅を有すると共に、ヘッドチップ１の幅方向と直交する方向に延び、ヘッドチップ１の上下に大きく張り出している。
【００３５】
配線基板３のヘッドチップ１と接する面には、ヘッドチップ１の端面に形成された各引き出し電極１６と電気的に接続するための配線３１が、該引き出し電極１６と同ピッチで形成され、ヘッドチップ１の上下に大きく張り出した両端部にそれぞれ延びている。配線基板３は、各配線３１の一端がヘッドチップ１の各引き出し電極１６の一端と電気的に接続するように位置合わせされ、異方導電性フィルム等を用いてヘッドチップ１に接着されている。
【００３６】
配線基板３のほぼ中央部には、その幅方向に亘って延びる１つの開口３２が、ヘッドチップ１の圧力室１１の幅方向に沿って全ての圧力室１１のインク入口１１ａ側を露出させることができる程度の大きさに形成されている。この開口３２は、共通インク室５からのインクを各圧力室１１に供給するためのインク流路となる。
【００３７】
配線基板３は、ヘッドチップ１に対して直接固着されるため、駆動時の熱によってヘッドチップ１との間で膨張率に差を生じて反り歪み等が発生しないようにするため、その材質の線膨張係数がヘッドチップ１を構成する圧電材料の線膨張係数に対して±３ｐｐｍ以内となるものを使用することが好ましい。具体的には例えば窒化アルミ等のセラミックスやパイレックス（登録商標）ガラスを用いることができるが、より好ましくは、ヘッドチップ１を構成する圧電材料と同じ材料を分極処理せずに使用することである。
【００３８】
フレキシブル基板４は、ヘッドチップ１の上下から張り出した配線基板３の両端部に位置する各配線３１の他端に、それぞれ異方導電性フィルム等を用いて接着されている。フレキシブル基板４は、図示しない駆動回路と接続され、該駆動回路からの駆動信号を、配線基板３の各配線３１及びヘッドチップ１の各引き出し電極１６を介して各圧力室１１内の駆動電極１５に送るようになっている。
【００３９】
共通インク室５は、配線基板３の後方側（配線基板３を挟んでヘッドチップ１と反対側）に配置されており、ヘッドチップ１に設けられた全ての圧力室１１のインク入口１１ａを含むことができる程度の大きさを有し、各圧力室１１に対してインクを供給可能に形成されている。ここでは共通インク室５の壁面は第１の壁面部材６と第２の壁面部材７の２つの壁面部材によって形成されている。
【００４０】
第１の壁面部材６は、配線基板３の開口３２の周りを囲むように該配線基板３に接着されており、この第１の壁面部材６によって囲まれる領域内が共通インク室５の領域とされる。第１の壁面部材６は、配線基板３と直接接着されるため、その材質も線膨張係数がヘッドチップ１を構成する圧電材料や配線基板３となる材質の線膨張係数に対して±３ｐｐｍ以内となるものを使用することが好ましい。具体的には例えば窒化アルミ等のセラミックスやパイレックス（登録商標）ガラスを用いることができるが、より好ましくは、配線基板３と同じ材質を使用することである。
【００４１】
第２の壁面部材７は、第１の壁面部材６の更に後方において、各圧力室１１のインク入口１１ａと対向し、該インク入口１１ａとインク出口１１ｂとを結ぶ直線の延長線に対して交叉する壁面を構成しており、第１の壁面部材６によって囲まれる共通インク室５の後方側を閉蓋するように第１の壁面部材６に接着されている。従って、第２の壁面部材７は第１の壁面部材６を介して間接的に配線基板３に接着されている。共通インク室５の後方側の壁面は、この第２の壁面部材７によって形成され、共通インク室５内のインクと接触している。また、この第２の壁面部材７における第１の壁面部材６との接着面と反対面は、大気と接触している。
【００４２】
共通インク室５内への外部からのインクの供給は、図示しないインク供給口を第１の壁面部材６又は第２の壁面部材７の少なくとも一部に設けることにより行われる。共通インク室５内に供給されたインクは、共通インク室５内に張設されたフィルタ部材８を通過することによって夾雑物が取り除かれて各圧力室１１に供給される。
【００４３】
この第２の壁面部材７は、体積弾性率が４０ＧＰａ以下の材質からなる。側壁１４がせん断変形することにより圧力室１１内のインクに付与された圧力波は、圧力室１１のインク入口１１ａを通って共通インク室５内にも伝搬されるが、この第２の壁面部材７を体積弾性率４０ＧＰａ以下の材質により形成することで、共通インク室５内における圧力波の反射が悪くなって圧力波の減衰が大きくなり、この第２の壁面部材７に吸収され易くなる。従って、共通インク室５内に滞留する圧力波は大幅に減少し、共通インク室５に起因するクロストークを小さくすることができる。
【００４４】
この第２の壁面部材７は共通インク室５の一壁面を形成する壁面構成部材であり、これだけで共通インク室５内の圧力波を低減させるようにしているため、共通インク室５内にダンパ部材等のような別部材を設ける必要はない。従って、インクジェットヘッドが大型化したり、部品点数や工数が増加したり、加工が複雑化するような問題は一切生じない。特に、インクジェットヘッドの構造そのものに何ら手を加える必要がないため、設計変更の必要もなく、コンパクトな外形形状を従来と同一としたままで、上述のように共通インク室５に起因するクロストークを小さくする効果が期待できる。
【００４５】
また、本発明によれば、圧力室１１のインク入口１１ａとインク出口１１ｂとを結ぶ直線の延長線に対して交叉する壁面部材である第２の壁面部材７として、体積弾性率４０ＧＰａ以下の材質が選択されることにより、共通インク室５内に滞留する圧力波を低減させる機能を果たしているため、第２の壁面部材７の厚みや形状等を特に問うものではない。従って、この第２の壁面部材７を可撓性膜材のような薄膜状に形成して撓み変形する機能を持たせる必要はなく、従来通りの板状に形成することによって通常の強度を有する壁面を構成することができる。よって、ヘッドチップ１に近接していても駆動時の熱の影響を受けて変形するようなこともなく、また、強度不足を補うために別途保護部材を設けたりする必要もなく、コスト増を招くおそれもない。
【００４６】
すなわち、本発明によれば、共通インク室５の設計に際して、耐インク性や接着性の考慮の他に、体積弾性率の適切な材質を選択すれば、共通インク室５にダンパを設置する必要はなくなり、シンプルで信頼性の高いインクジェットヘッドとすることができるようになる。
【００４７】
このような圧力波の低減効果をより発揮させる上では、第２の壁面部材７の材質の選定に際して、更にその材質の体積弾性率とインクの体積弾性率との差が２０ＧＰａ以内となるようにすることが好ましい。
【００４８】
なお、一般に体積弾性率（Ｋ）は、Ｋ＝Ｅ／｛３×（１−２ν）｝で表される。Ｅはヤング率、νはポアソン比である。
【００４９】
この第２の壁面部材７として好ましく使用できる具体的な材質の一例を表１に示すが、なんらこれらに限定されるものではない。
【００５０】
【表１】
【００５１】
図１では、共通インク室５を構成するための壁面を第１の壁面部材６及び第２の壁面部材７の２つの壁面部材によって形成しているが、本発明では第２の壁面部材７の部位に相当する壁面部材の材質が体積弾性率４０ＧＰａ以下の条件を満足すれば、両者を一体とした構成であってもよい。しかし、図１に示すように、第１の壁面部材６と第２の壁面部材７とに分割されている方が、それぞれを機能分化させることができるために好ましい。すなわち、第２の壁面部材７には、体積弾性率４０ＧＰａ以下の材質を使用し、第１の壁面部材６には、これとは異なり、共通インク室５の形状維持と、配線基板３への接着時の応力等による断線や内部応力分布によるインクの出射速度の変化等が生じることを防止するため、線膨張係数や硬度等が最適な材質を選択することができる。
【００５２】
また、共通インク室５内に張設されたフィルタ部材８も、圧力室１１のインク入口１１ａとインク出口１１ｂとを結ぶ直線の延長線と交叉するように設置されているため、このようにフィルタ部材８を共通インク室５内に設置する場合は、フィルタ部材８の空隙率によって見かけの体積弾性率が４０ＧＰａ以下になるようにして使用することが好ましい。
【００５３】
図５は別の態様に係るインクジェットヘッドの斜視図であり、一面が断面で示されている。図１と同一符号の部位は同一構成の部位であるため説明は省略する。
【００５４】
この態様では、配線基板３の開口３２を閉蓋するように一枚の壁面部材９を接着することによって共通インク室５を形成しており、図１に示すものに比べて構造を簡素化できる。ここでは、壁面部材９が圧力室１１のインク入口１１ａとインク出口１１ｂとを結ぶ直線の延長線と交叉するため、この壁面部材９に体積弾性率４０ＧＰａ以下の材質のものを使用する。
【００５５】
この場合、図１に示すフィルタ部材８を設置することは困難であるが、フィルタ部材は共通インク室５の外部に設置すればよい。
【００５６】
この態様では、共通インク室５に溜まった泡を排出可能なインクの循環システムが組み易いという利点がある。
【実施例】
【００５７】
以下、本発明の効果を実施例に基づいて例証する。
【００５８】
５１２チャネルの圧力室が平行に並設されたシェアモード型のインクジェットヘッドに、図１と同様に第１の壁面部材と第２の壁面部材とによって共通インク室を構成し、それら壁面部材に使用する材質を変えて試作した。
【００５９】
試作した各インクジェットヘッドについて、そのうちの一部のノズルからのみインクを出射する下記条件Ａによって測定された液滴速度と、条件Ａの出射ノズルの本数のみを変更した下記条件Ｂによって測定された液滴速度を比較し、これらの速度差が大きいほど共通インク室に起因するクロストークの影響が大きいことを判断した。
【００６０】
なお、液滴速度の速度差は０．２ｍ／ｓ以内であればクロストークの影響は問題ないレベルと判断する。
【００６１】
＜条件Ａ＞
使用ノズル数：連続した１６ノズル
駆動電圧：１２．５Ｖ（液滴速度６ｍ／ｓ相当）
駆動周波数：１２．８ｋＨｚ
使用インク：有機溶剤系インク
粘度 １０．５ｍＰａ・ｓ
表面張力 ２８ｍＮ／ｍ
体積弾性率 １．６ＧＰａ
【００６２】
なお、使用ノズルは、事前にヘッド全体の速度分布を測定しておき、速度変動の少ない連続した１６ノズルを選択し、選択された１６ノズルの８ノズル目の速度を測定した。
【００６３】
＜条件Ｂ＞
上記条件Ａの使用ノズル数を２５６ノズルに変更した。
【００６４】
＜インクジェットヘッドの圧力室容積＞
５１２チャネルの圧力室容積合計は３１．７４４ｍｍ３であった。
【００６５】
但し、隣接する圧力室間の側壁を駆動壁とするシェアモード型のインクジェットヘッドでは、隣接する２つの圧力室からは同時に出射できないので、２つおきの圧力室を１つのグループとして全圧力室を３つのグループに分け、同時に出射する圧力室のグループを時系列で変化させる３サイクル出射を行うため、一度の出射時に使用する圧力室は全体の１／３となるので、この場合、圧力室容積合計は１０．５８１ｍｍ３となる。
【００６６】
各試作ヘッドのその他の仕様及び速度差の測定結果を表２に示す。
【００６７】
なお、表２中の第２の壁面部材の樹脂材料は表１中の樹脂材料を示す。
【００６８】
また、表中に使用したＰＺＴ（Ｚ０８０１）の体積弾性率は９０．２８ＧＰａ、アルミニウムは７７．８ＧＰａである。
【００６９】
【表２】
【００７０】
この結果、本発明の実施例では、速度差０．２ｍ／ｓ以内を達成でき、クロストークの低減に十分な効果があることが確認できた。
【００７１】
一方、本発明の構成を満足しないインクジェットヘッドでは、共通インク室容積が圧力室容積合計の約９９倍以上の容積でなければ、十分なクロストークの低減効果は確認できなかった。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明に係るインクジェットヘッドの一面を断面で示す斜視図
【図２】本発明に係るインクジェットヘッドの横断面図
【図３】圧力室の構造を説明する説明図
【図４】ヘッドチップの一部を圧力室の入口側から見た図
【図５】本発明の他の態様に係るインクジェットヘッドの一面を断面で示す斜視図
【図６】チョッパトラバース型のヘッドチップを有するインクジェットヘッドの一面を断面で示す斜視図
【符号の説明】
【００７３】
１：ヘッドチップ
１１：圧力室
１１ａ：入口
１１ｂ：出口
１２：カバープレート
１３：基板
１４：側壁
１４ａ、１４ｂ：圧電材料
１５：駆動電極
１６：引き出し電極
２：ノズルプレート
２１：ノズル
３：配線基板
３１：配線
３２：開口
４：フレキシブル基板
５：共通インク室
６：第１の壁面部材
７：第２の壁面部材
８：フィルタ部材
９：壁面部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側壁の少なくとも一部が圧電材料により形成された圧力室が多数並設されたヘッドチップに、各圧力室に共通にインクを供給する共通インク室が設けられ、前記圧力室のインク入口、インク出口及びノズルが直線上に配置され、前記側壁の壁面に形成された駆動電極に電圧を印加することにより該側壁をせん断変形させ、前記圧力室内のインクに圧力を付与してインクを前記ノズルから出射するインクジェットヘッドにおいて、
前記共通インク室における前記圧力室のインク入口とインク出口とを結ぶ直線の延長線に対して交叉する壁面部材が、体積弾性率４０ＧＰａ以下の材質からなることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記壁面部材の材質の体積弾性率と前記インクの体積弾性率との差が２０ＧＰａ以内であることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記ヘッドチップには、前記圧力室内の各駆動電極と駆動回路からの信号を中継するフレキシブル基板とを接続するための配線が形成された配線基板が接着され、
前記壁面部材は、前記配線基板に直接的又は間接的に接着されていることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記配線基板を構成する材質の線膨張係数は、前記ヘッドチップを構成する圧電材料の線膨張係数の±３ｐｐｍ以内である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。
【請求項５】
前記壁面部材を構成する材質の線膨張係数は、前記配線基板を構成する材質の線膨張係数の±３ｐｐｍ以内であることを特徴とする請求項３又は４記載のインクジェットヘッド。
【請求項１】
側壁の少なくとも一部が圧電材料により形成された圧力室が多数並設されたヘッドチップに、各圧力室に共通にインクを供給する共通インク室が設けられ、前記圧力室のインク入口、インク出口及びノズルが直線上に配置され、前記側壁の壁面に形成された駆動電極に電圧を印加することにより該側壁をせん断変形させ、前記圧力室内のインクに圧力を付与してインクを前記ノズルから出射するインクジェットヘッドにおいて、
前記共通インク室における前記圧力室のインク入口とインク出口とを結ぶ直線の延長線に対して交叉する壁面部材が、体積弾性率４０ＧＰａ以下の材質からなることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記壁面部材の材質の体積弾性率と前記インクの体積弾性率との差が２０ＧＰａ以内であることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記ヘッドチップには、前記圧力室内の各駆動電極と駆動回路からの信号を中継するフレキシブル基板とを接続するための配線が形成された配線基板が接着され、
前記壁面部材は、前記配線基板に直接的又は間接的に接着されていることを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記配線基板を構成する材質の線膨張係数は、前記ヘッドチップを構成する圧電材料の線膨張係数の±３ｐｐｍ以内である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。
【請求項５】
前記壁面部材を構成する材質の線膨張係数は、前記配線基板を構成する材質の線膨張係数の±３ｐｐｍ以内であることを特徴とする請求項３又は４記載のインクジェットヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−１６８１８５（Ｐ２００７−１６８１８５Ａ）
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６６７６８（Ｐ２００５−３６６７６８）
【出願日】平成１７年１２月２０日（２００５．１２．２０）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２０日（２００５．１２．２０）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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