JP2001301159A - 液滴噴射装置と記録ヘッド及びそれを使用したインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アクチュエータを駆動したときに振動板を介し
て隔壁に伝わる力を低減し、隣接する加圧液室間の相互
干渉や噴射効率の損失を低減する。 【解決手段】アクチュエータ２０により振動板１４を変
位させるときに、アクチュエータ２０の駆動力が島状突
起部１８からダイアフラム部１７を介して隣接する加圧
液室１３と区分けする隔壁１６に伝えられる。アクチュ
エータ２０の駆動力を隔壁１６に伝えるときに、島状突
起部１８は中心部の幅が両端部の幅より狭くなっている
から、隔壁１６を最も変形させ易い隔壁の中央部と島状
突起部１８の間の距離を最も長くすることができ、隔壁
１６にアクチュエータ２０の駆動力が伝わっても、隔壁
１６の変形量を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばインク液
滴をノズルから噴射する液滴噴射装置と記録ヘッド及び
インクジェット記録装置、特に複数のノズルを有する液
滴噴射装置の相互干渉や噴射効率の損失の低減に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】ノンインパクト記録装置は記録時の騒音
発生が無視できる程度に小さい点でオフィス用等として
注目されている。そのうち高速記録可能で、かつ普通紙
に特別の定着処理を要せずに記録できるインクジェット
記録装置が近年多く使用されている。このインクジェッ
ト記録装置のなかで特にオンデマンド方式は従来のイン
パクト方式の記録装置などと比べると、動作音が小さい
ことや、高精細な画像を出力できることなどの特徴を有
する。また、電子写真方式の記録装置と比較しても、装
置を小型化・低価格化し易いことやメンテナンスが容易
であること及び消費電力が少ないなどの点で優れている
ため、近年は急速に普及し、電子写真方式の記録装置と
ともに多く使用されている。

【０００３】このオンデマンド方式の記録装置は、その
駆動方法からアクチュエータ方式とバブル方式に分類さ
れる。アクチュエータ方式は圧電振動子などのアクチュ
エータでインク流路の壁の一部を振動板として変形させ
ることによりインクを押し出す方式であり、バブル方式
はインクを局所的に加熱することにより気泡を発生さ
せ、気泡の体積増大によりインクを押し出す方式であ
る。このアクチュエータ方式の記録ヘッドはインクを噴
射する複数のノズルと加圧液室をアレイ状に設け、共通
液室から流体抵抗路を介して各加圧液室に供給して充満
しているインクの圧力を加圧液室の一面に配置された振
動板に積層ピエゾアクチュエータを接合し、アクチュエ
ータにより振動板を変位させ、この振動板の変位により
上昇させてノズルからインクを噴射させ記録紙等の記録
媒体に印字する。この方式は振動板を変形させる力が強
く、振動板の変位を高速で精度良く制御することができ
るという特徴を持っている。

【０００４】この記録の高速化と高画質化を目的とし
て、ノズルや加圧液室や振動板及びアクチュエータを高
密度に配置すると、アクチュエータの振動が隣接する加
圧液室の振動板にまで伝達し、隣接する加圧液室のイン
クに振動を与えるという相互干渉が発生する。この隣接
する加圧液室間の相互干渉を防止するため、例えば特開
平６−１４３５７３号公報や特開平７−１５６３８７号
公報，特開平７−１９５６８９号公報に示された記録ヘ
ッドは、図８の断面図に示すように、振動板１４のアク
チュエータ２０が当接する領域に厚肉部からなる島状突
起部１８を設け、アクチュエータ２０の振動を島状突起
部１８を介して加圧液室１３に伝達するとともに隣接す
る加圧液室１３に伝達する振動を島状突起部１８に隣接
する剛性の小さな薄肉のダイアフラム部１７で吸収する
とともに各チャンネル間のバラッキを吸収するようにし
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらノズル１
２や加圧液室１３や振動板１４及びアクチュエータ２０
を高密度に配置すると、各加圧液室１３の間を仕切る隔
壁１６が薄くなる。このためアクチュエータ２０で振動
板１４に変位を与えたときに、図７に示すように、アク
チュエータ２０の駆動力が振動板１４を介して隔壁１６
に伝わり、加圧液室１３全体を持ち上げ、ノズル１２を
有するノズルプレート２１を支点にして隔壁１６を駆動
している加圧液室１３の内側に曲げて、隣接する加圧液
室１３のインクに振動を与えるとともにアクチュエータ
２０の駆動力をインクの噴射に有効に利用できず、イン
クの噴射特性が不安定になってしまう。

【０００６】このアクチュエータ２０から隔壁１６に伝
わる力を低減するには、島状突起部１８と隔壁１６との
間のダイアフラム部１７が伸縮することにより力を吸収
する必要があり、このためには島状突起部１８と隔壁１
６の間の距離を長くすれば良いが、この距離を長くする
とノズル１２の高密度化が図られなくなる。

【０００７】この発明はかかる短所を改善し、アクチュ
エータを駆動したときに振動板を介して隔壁に伝わる力
を低減し、隣接する加圧液室間の相互干渉や噴射効率の
損失を低減することができる液滴噴射装置及びそれを使
用したインクジェット記録装置を提供することを目的と
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る液滴噴射
装置は、複数のノズルと加圧液室を有し、加圧液室の一
面に配置された振動板にアクチュエータの駆動力を与え
て振動板を変位させて加圧液室の液体の圧力を上昇させ
てノズルから液体を噴射させる液滴噴射装置において、
振動板の一部に振動板の他の部分よりも厚さが厚く、隣
接する加圧液室と区画する隔壁と同じ方向に長く伸び、
中央部の幅が両端部の幅より狭く形成された島状突起部
を設け、島状突起部にアクチュエータを連結したことを
特徴とする。

【０００９】この発明に係る第２の液滴噴射装置は、複
数のノズルと加圧液室を有し、加圧液室の一面に配置さ
れた振動板にアクチュエータの駆動力を与えて振動板を
変位させて加圧液室の液体の圧力を上昇させてノズルか
ら液体を噴射させる液滴噴射装置において、各振動板を
隣接する加圧液室と区画する隔壁により楕円形状に形成
し、振動板の一部に振動板の他の部分よりも厚さが厚
く、隣接する加圧液室と区画する隔壁と同じ方向に長く
伸びた島状突起部を設け、島状突起部にアクチュエータ
を連結したことを特徴とする。

【００１０】この発明に係る記録ヘッドは、複数のノズ
ルと加圧液室と流体抵抗路を有し、共通液室から各流体
抵抗路を介して各加圧液室にインクを供給し、加圧液室
の一面に配置された振動板にアクチュエータの駆動力を
与えて振動板を変位させて加圧液室のインクの圧力を上
昇させてノズルからインクを噴射させる記録ヘッドにお
いて、振動板の一部に振動板の他の部分よりも厚さが厚
く、隣接する加圧液室と区画する隔壁と同じ方向に長く
伸び、中央部の幅が両端部の幅より狭く形成された島状
突起部を設け、島状突起部にアクチュエータを連結した
ことを特徴とする。

【００１１】この発明に係る第２の記録ヘッドは、複数
のノズルと加圧液室と流体抵抗路を有し、共通液室から
各流体抵抗路を介して各加圧液室にインクを供給し、加
圧液室の一面に配置された振動板にアクチュエータの駆
動力を与えて振動板を変位させて加圧液室のインクの圧
力を上昇させてノズルからインクを噴射させる記録ヘッ
ドにおいて、各振動板を隣接する加圧液室と区画する隔
壁により楕円形状に形成し、振動板の一部に振動板の他
の部分よりも厚さが厚く、隣接する加圧液室と区画する
隔壁と同じ方向に長く伸びた島状突起部を設け、島状突
起部にアクチュエータを連結したことを特徴とする。

【００１２】上記アクチュエータの島状突起部と接触部
の幅を島状突起部の幅より大きすると良い。

【００１３】この発明に係るインクジェット記録装置
は、上記記録ヘッドのいずれかを有することを特徴とす
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】この発明のインクジェットプリン
タはシアンＣ，マゼンタＭ、イェロＹ，ブラックＢｋの
各色のインクをそれぞれ収納した４個のインクカートリ
ッジと、複数のノズルを有し各インクカートリッジから
インクが供給される４個の記録ヘッドと、インクカート
リッジと記録ヘッドを搭載したキャリッジと、記録紙を
収納した給紙トレイから記録紙を印字部に搬送する搬送
ローラと、印字した記録紙を排紙トレイに排出する排出
ローラを有する。そしてホスト装置から送られる画像デ
ータを記録紙に印字するときは、キャリッジをキャリッ
ジガイドローラに倣って走査しながら、搬送ローラによ
り印字部に送られた記録紙に記録ヘッドのノズルから画
像データに応じてインクを噴射して文字や画像を記録す
る。

【００１５】記録ヘッドは、ノズルを有する加圧液室
と、加圧液室の一面に設けられた振動板及び加圧液室に
連結された流体抵抗路が複数組みアレイ状に配置されて
いる。各加圧液室は隔壁により区画され、各加圧液室に
連結された流体抵抗路は共通液室に連結されている。振
動板はダイアフラム部と、ダイアフラム部より厚さが厚
い島状突起部を有する。ダイアフラム部は両端が半円形
になった矩形状に形成され、島状突起部はダイアフラム
部の中央部に長く伸びた形状をし、中心部の幅が両端部
の幅より狭くなっている。この島状突起部には基台に設
けた圧電振動子などのアクチュエータが取り付けられて
いる。

【００１６】この記録ヘッドからインクを噴射して記録
紙に印字するときは、アクチュエータにより振動板を変
位させて加圧液室内のインクの圧力を上昇させてノズル
からインクを噴射させて記録紙に印字する。このアクチ
ュエータにより振動板を変位させるときに、アクチュエ
ータの駆動力が島状突起部からダイアフラム部を介して
隣接する加圧液室と区分けする隔壁に伝えられる。この
アクチュエータの駆動力を隔壁に伝えるときに、島状突
起部は中心部の幅が両端部の幅より狭くなっているか
ら、隔壁を最も変形させ易い隔壁の中央部と島状突起部
の間の距離を最も長くすることができ、かつアクチュエ
ータの駆動力が伝わっても隔壁を変形させにくい島状突
起部の両端部と隔壁との間の距離を短くしてあるから、
隔壁にアクチュエータの駆動力が伝わっても、隔壁の変
形量を低減することができる。

【００１７】

【実施例】図１はこの発明の一実施例の構成図である。
図に示すように、インクジェットプリンタ１はシアン
Ｃ，マゼンタＭ、イェロＹ，ブラックＢｋの各色のイン
クをそれぞれ収納した４個のインクカートリッジ２と、
複数のノズルを有し各インクカートリッジ２からインク
が供給される４個の記録ヘッド３と、インクカートリッ
ジ２と記録ヘッド３を搭載したキャリッジ４と、記録紙
を収納した給紙トレイ５ａ，５ｂや手差しテーブル６か
ら記録紙を印字部７に搬送する搬送ローラ８と、印字し
た記録紙を排紙トレイ９に排出する排出ローラ１０を有
する。そしてホスト装置から送られる画像データを記録
紙に印字するときは、キャリッジ４をキャリッジガイド
ローラ１１に倣って走査しながら、搬送ローラ８により
印字部７に送られた記録紙に記録ヘッド３のノズルから
画像データに応じてインクを噴射して文字や画像を記録
する。

【００１８】記録ヘッド３は、図２の一部を切断して示
す斜視図と、図３の断面図に示すように、ノズル１２を
有する加圧液室１３と、加圧液室１３の一面に設けられ
た振動板１４及び加圧液室１３に連結された流体抵抗路
１５が複数組みアレイ状に配置されている。各加圧液室
１３は隔壁１６により区画され、各加圧液室１３に連結
された流体抵抗路１５は共通液室に連結されている。振
動板１４はダイアフラム部１７と、ダイアフラム部１７
より厚さが厚い島状突起部１８を有する。島状突起部１
８には、基台１９に設けた圧電振動子などのアクチュエ
ータ２０が取り付けられている。

【００１９】振動板１４は、図４のアクチュエータ２０
側から見た斜視図に示すように、隔壁１６に沿って両端
が半円形になった矩形状のダイアフラム部１７が設けら
れ、島状突起部１８はダイアフラム部１７の中央部に長
く伸びた形状をし、図５の配置図に示すように、中心部
の幅Ｗ１が両端部の幅Ｗ２より狭くなっている。

【００２０】上記のように構成された記録ヘッド３は共
通液室から各流体抵抗路１５を介して各加圧液室１３に
インクを供給している。この記録ヘッド３からインクを
噴射して記録紙に印字するときは、アクチュエータ２０
により振動板１４を変位させて加圧液室１３内のインク
の圧力を上昇させてノズル１２からインクを噴射させて
記録紙に印字する。このアクチュエータ２０により振動
板１４を変位させるときに、アクチュエータ２０の駆動
力が島状突起部１８を介してダイアフラム部１７に伝
え、ダイアフラム部１７を変位させる。このように振動
板１４を変位させるアクチュエータ２０の駆動力はダイ
アフラム部１７を介して隣接する加圧液室１３と区分け
する隔壁１６に伝えられる。このアクチュエータ２０の
駆動力を隔壁１６に伝えるときに、島状突起部１８は中
心部の幅Ｗ１が両端部の幅Ｗ２より狭くなっているか
ら、隔壁１６を最も変形させ易い隔壁１６の中央部と島
状突起部１８の間の距離を最も長くし、かつアクチュエ
ータ２０の駆動力が伝わっても隔壁１６を変形させにく
い島状突起部１８の両端部と隔壁１６との間の距離を短
くしてあるから、隔壁１６にアクチュエータ２０の駆動
力が伝わっても、隔壁１６の変形量を低減することがで
き、隣接する加圧液室１３に対する相互干渉を防止する
ことができる。また、島状突起部１８の中心部の幅Ｗ１
より両端部の幅Ｗ２を広くして島状突起部１８の周囲の
ダイアフラム部１７の面積を、島状突起部１８を長円状
にした場合と変わらないようにして振動板１４を変位量
を確保し、かつ隔壁１６の変形を抑制するから、インク
の噴射効率を向上させることができる。この島状突起部
１８の中心部の幅Ｗ１と両端部の幅Ｗ２の比Ｗ１／Ｗ２
を少しでも小さく、例えばＷ１／Ｗ２＝９／１０から１
／３程度にすると隔壁１６の変形を抑制してインクの噴
射特性を確実に向上させることができた。

【００２１】上記実施例は島状突起部１８の中心部の幅
Ｗ１を両端部の幅Ｗ２より狭くして隔壁１６を最も変形
させ易い隔壁１６の中央部と島状突起部１８の間の距離
を最も長くする場合について説明したが、図６の配置図
に示すように、振動板１４のダイアフラム部１７を楕円
形状にし、島状突起部１８を両端が半円形になった矩形
状に形成して隔壁１６の中心部の幅ＰＷ１をアクチュエ
ータ２０の両端部に対応する位置の幅ＰＷ２より狭くし
て、隔壁１６の中央部と島状突起部１８の間の距離を最
も長くするようにしても良い。この場合も、中心部の幅
ＰＷ１とアクチュエータ２０の両端部に対応する位置の
幅ＰＷ２の比を、例えばＰＷ１／ＰＷ２＝１／２程度に
することにより、隔壁１６の中央部ではアクチュエータ
２０から伝わる力はダイアフラム部１７によって吸収さ
れ、隔壁１６に伝わる力が小さくなっている。また、隔
壁１６の両端部ではアクチュエータ２０から伝わる力が
大きいが、隔壁１６の両端に近く、かつ隔壁１６の幅Ｐ
Ｗ２が大きいため、隔壁１６は動きにくなっている。し
たがって隔壁１６全体の変形量を大幅に低減することが
でき、かつ振動板１４のダイアフラム部１７を中央部で
大きく変位させるからインクの噴射特性を確実に向上さ
せることができる。

【００２２】また、図７に示すように、アクチュエータ
２０の幅Ｗ３を島状突起部１８の最大幅Ｗ２より大きく
して、アクチュエータ２０の位置と島状突起部１８の位
置に差があっても島状突起部１８に安定した駆動力を加
え、各チャンネル間のバラッキを低減することができ
る。

【００２３】

【発明の効果】この発明は以上説明したように、振動板
の一部に振動板の他の部分よりも厚さが厚く、隣接する
加圧液室と区画する隔壁と同じ方向に長く伸び、中央部
の幅が両端部の幅より狭く形成された島状突起部を設
け、島状突起部にアクチュエータを連結するようにした
から、アクチュエータの駆動力により隣接する加圧液室
と区画する隔壁に伝えられる力を、隔壁を最も変形させ
易い隔壁の中央部で低減することができ、隣接する加圧
液室に対する相互干渉を防止することができる。

【００２４】また、島状突起部の中心部の幅より両端部
の幅を広くして島状突起部の周囲のダイアフラム部の面
積を、島状突起部を長円状にした場合と変わらないよう
にして振動板を変位量を確保し、かつ隔壁の変形を抑制
するから、インクや液体の噴射効率を向上させることが
できる。

【００２５】また、各振動板を隣接する加圧液室と区画
する隔壁により楕円形状に形成し、振動板の一部に振動
板の他の部分よりも厚さが厚く、隣接する加圧液室と区
画する隔壁と同じ方向に長く伸びた島状突起部を設け、
島状突起部にアクチュエータを連結することにより、ア
クチュエータの駆動力により隣接する加圧液室と区画す
る隔壁に伝えられる力を、隔壁を最も変形させ易い隔壁
の中央部で低減することができ、隣接する加圧液室に対
する相互干渉を防止することができる。さらに、隔壁の
両端部ではアクチュエータから伝わる力が大きいが、隔
壁の両端に近く、かつ隔壁の両端部の幅が大きいから、
隔壁全体の変形量を大幅に低減することができ、かつ振
動板のダイアフラム部を中央部で大きく変位させるから
インクや液体の噴射特性を確実に向上させることができ
る。

【００２６】また、このように隣接する加圧液室に対す
る相互干渉を防止し、かつインクの噴射特性を向上させ
た記録ヘッドをインクジュット方式のプリンタや複写
機，ファクシミリ等の記録装置に使用することにより、
高密度の画像を安定して形成することができる。

【００２７】さらに、アクチュエータの幅を島状突起部
の最大幅より大きくすることにより、アクチュエータの
位置と島状突起部の位置に差があっても島状突起部に安
定した駆動力を加えることができ、各チャンネル間のバ
ラッキを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の構成図である。

【図２】記録ヘッドの一部を切断して示す斜視図であ
る。

【図３】記録ヘッドの断面図である。

【図４】振動板とアクチュエータを示す斜視図である。

【図５】振動板とアクチュエータのアクチュエータ側か
ら見た配置図である。

【図６】他の実施例の隔壁と振動板とアクチュエータの
配置図である。

【図７】振動板とアクチュエータのアクチュエータ側か
ら見た他の配置図である。

【図８】従来例の記録ヘッドの断面図である。

【符号の説明】

１；インクジェットプリンタ、２；インクカートリッ
ジ、３；記録ヘッド、４；キャリッジ、１２；ノズル、
１３；加圧液室、１４；振動板、１５；流体抵抗路、１
６；隔壁、１７；ダイアフラム部、１８；島状突起部、
１９；基台、２０；アクチュエータ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のノズルと加圧液室を有し、加圧液
   室の一面に配置された振動板にアクチュエータの駆動力
   を与えて振動板を変位させて加圧液室の液体の圧力を上
   昇させてノズルから液体を噴射させる液滴噴射装置にお
   いて、 振動板の一部に振動板の他の部分よりも厚さが厚く、隣
   接する加圧液室と区画する隔壁と同じ方向に長く伸び、
   中央部の幅が両端部の幅より狭く形成された島状突起部
   を設け、島状突起部にアクチュエータを連結したことを
   特徴とする液滴噴射装置。
2. 【請求項２】 複数のノズルと加圧液室を有し、加圧液
   室の一面に配置された振動板にアクチュエータの駆動力
   を与えて振動板を変位させて加圧液室の液体の圧力を上
   昇させてノズルから液体を噴射させる液滴噴射装置にお
   いて、 各振動板を隣接する加圧液室と区画する隔壁により楕円
   形状に形成し、振動板の一部に振動板の他の部分よりも
   厚さが厚く、隣接する加圧液室と区画する隔壁と同じ方
   向に長く伸びた島状突起部を設け、島状突起部にアクチ
   ュエータを連結したことを特徴とする液滴噴射装置。
3. 【請求項３】 複数のノズルと加圧液室と流体抵抗路を
   有し、共通液室から各流体抵抗路を介して各加圧液室に
   インクを供給し、加圧液室の一面に配置された振動板に
   アクチュエータの駆動力を与えて振動板を変位させて加
   圧液室のインクの圧力を上昇させてノズルからインクを
   噴射させる記録ヘッドにおいて、 振動板の一部に振動板の他の部分よりも厚さが厚く、隣
   接する加圧液室と区画する隔壁と同じ方向に長く伸び、
   中央部の幅が両端部の幅より狭く形成された島状突起部
   を設け、島状突起部にアクチュエータを連結したことを
   特徴とする記録ヘッド。
4. 【請求項４】 複数のノズルと加圧液室と流体抵抗路を
   有し、共通液室から各流体抵抗路を介して各加圧液室に
   インクを供給し、加圧液室の一面に配置された振動板に
   アクチュエータの駆動力を与えて振動板を変位させて加
   圧液室のインクの圧力を上昇させてノズルからインクを
   噴射させる記録ヘッドにおいて、 各振動板を隣接する加圧液室と区画する隔壁により楕円
   形状に形成し、振動板の一部に振動板の他の部分よりも
   厚さが厚く、隣接する加圧液室と区画する隔壁と同じ方
   向に長く伸びた島状突起部を設け、島状突起部にアクチ
   ュエータを連結したことを特徴とする記録ヘッド。
5. 【請求項５】 上記アクチュエータの島状突起部と接触
   部の幅を島状突起部の幅より大きくした請求項３又は４
   記載の記録ヘッド。
6. 【請求項６】 請求項３，４又は５記載の記録ヘッドを
   有することを特徴とするインクジェット記録装置。