JP3196799B2 - 積層型インクジェット記録ヘッド - Google Patents
積層型インクジェット記録ヘッドInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2002/14419—Manifold
Description
圧力室の一部領域に圧電振動子の薄板を貼設し、この圧
電振動子により圧力室を圧縮してインク滴を発生させる
記録ヘッド、より詳細にはノズルプレート、圧力室形成
部材、及び振動板を層状に一体構成したインクジェット
記録ヘッドに関する。
に圧電振動板を貼着し、圧電振動板のたわみ変位により
圧力室の容積を変化させてインク滴を発生させるインク
ジェット式記録ヘッドは、圧力室の広い面積を変位させ
ることが可能なため、インク滴を安定して発生させるこ
とができるという特徴を備えている。このような記録ヘ
ッドの圧電振動子は、例えば実開平61-45137号公報に示
されたようにインクタンクに接続する共通のインク室
と、これに連通するとともにそれぞれがノズル開口に連
通する圧力発生室とを基体に形成し、圧力発生室の一
部、及び共通のインク室の一部を弾性変形可能な板で封
止し、振動板の圧力発生室に対向する領域にたわみ振動
可能な圧電振動子を固定して構成されている。
なって、圧力発生室のサイズを小さくせざるを得なくな
ったため、特開平6-40030号公報に見られるような記録
ヘッドを構成する圧電振動子、振動板、スペーサ部材、
ノズルプレート等等の部材を積層して構成した記録ヘッ
ドが提案されている。
列ピッチを小さくすることが可能となって、記録密度が
向上するものの、小型化に伴って共通のインク室をノズ
ルプレート側に配置した構造であるため、共通のインク
室がノズルプレートを介して熱交換され易くなり、低温
時に共通のインク室のインクなどの液が圧力室よりも先
に凍結しやすく、航空機等での輸送時や、寒冷地で使用
時に破損を招く虞れがあるという問題を抱えている。
に鑑みてなされたものであって、その目的とするところ
は、インクの凍結による破損を防止することができる新
規な積層型インクジェット式記録ヘッドを提供すること
である。
るために本発明においては、表面に圧電振動子を有して
振動部材を形成する振動板と、圧力発生室を形成する複
数の通孔を有するスペーサ部材と、該スペーサ部材の他
方を封止するとともに、共通のインク室と前記圧力発生
室との間に流路制限孔を形成する通孔と、前記圧力発生
室とノズル開口とを接続する連通孔とを有する蓋部材
と、該蓋部材により一方の面が封止され、また前記流路
制限孔を介して前記各圧力発生室に連通する共通のイン
ク室を形成する通孔と、前記圧力発生室とノズル開口と
を接続する連通孔とを備えた共通のインク室形成板と、
前記共通のインク室形成板の他面を封止するとともに、
前記圧力発生室とノズル開口とを接続する連通孔を備え
たフィルムと、前記各連通孔を介して前記圧力発生室に
接続するノズル開口を備えたノズルプレートとをそれぞ
れ順番に積層して一体に成形してなるインクジェット記
録ヘッドにおいて、前記共通のインク室とノズルプレー
トとの間に断熱用の空洞が形成されている積層型インク
ジェット記録ヘッド。
熱されているため、共通のインク室、及び流路制限孔内
のインクの凍結時期を圧力発生室よりも遅らせて、たと
え圧力発生室内のインクが凍結しても、その凍結インク
の体積膨張分を流路制限孔から共通のインク室に逃す。
その後、共通のインク室のインクが凍結した際には、共
通のインク室に対向する領域のフィルムを弾性変形させ
て他に不当な圧力が伝搬するのを防止する。
に基づいて説明する。図1、及び図2は本発明の一実施
例を示す分解斜視図と、1つの共通のインク室に接続す
る圧力発生室近傍の構造を示す断面図であって、図中符
号1は、圧電振動子駆動部で、厚さ10μm程度のジル
コニアの薄板からなる振動板2の表面に、後述する圧力
発生室4に対向するようにPZTからなる圧電振動板
3、3、3‥‥を固定して構成されている。
るのに適した厚さ、例えば150μmのジルコニア(Z
rO2)などのセラミックス板に圧力発生室4、4、4
‥‥形状に一致した通孔6、6、6‥‥を一定ピッチで
穿設して構成されている。
で、圧力発生室4寄りの一端側にはノズル開口31、3
1、31‥‥と圧力発生室4、4、4‥‥とを接続する
連通孔9、9、9‥‥が、また他端側には圧力発生室4
と共通のインク室19とを接続する連通孔10、10、
10‥‥が設けられている。
ユニットとして構成され、後述するユニット固定板11
に取り付けられる。
所定の位置に接着剤で固定されるユニット固定板で、こ
の実施例では流路制限板を兼ねており、連通孔10と共
通のインク室19との境界にノズル開口とほぼ同等の流
路抵抗を備える流路制限孔12が設けられ、また通孔9
に対向する個所にはノズル開口31と接続する連通孔1
3を穿設して構成されている。
とユニット固定板11とを接合するための熱溶着フィル
ムで、共通のインク室19に一致する窓16、及びノズ
ル開口31、31、31‥‥と圧力発生室4、4、4‥
‥とを接続する連通孔17、17、17‥‥とが穿設さ
れている。
共通のインク室19を形成するに適した厚み、例えば1
50μmのステンレス鋼などの耐蝕性を備えた板材に、
共通のインク室19の形状に対応する略V字状に分岐し
た窓20、20、20‥‥と、圧力発生室4、4、4‥
‥とノズル開口31、31、31‥‥とを接続する連通
孔21、21、21‥‥を穿設して構成されている。
ート側の面を封止する蓋板で、この実施例ではインク凍
結時にも柔軟性を備え、かつノズルプレート30と共通
のインク室形成板18との接着を兼ねて、熱溶着フィル
ムが用いられ、ノズル開口31、31、31‥‥との接
続を確保する連通孔26が設けられている。
同して共通のインク室形成板18にノズルプレート30
を熱溶着するとともに、共通のインク室19に対向する
領域には図3に示したように共通のインク室19よりも
一回り小さなサイズの窓28が形成され、またノズル開
口31、31、31‥‥に対向する個所には連通孔2
9、29、29、29‥‥が穿設されている。
一側よりはノズル開口31、31、31‥‥が穿設され
ていて、連通孔9、13、17、21、26、及び29
を介して各圧力発生室4、4、4‥‥に接続するととも
に、共通のインク室19の一方の面を封止している熱溶
着フィルム25との間に空洞14が形成されている。
振動子3に駆動信号が印加されると、振動板2が圧力発
生室4側を凸とするように撓んで、圧力発生室4を収縮
させる。これにより圧力発生室4のインクが通孔9、1
3、17、21、及び26を経由してノズル開口31に
至り、ここからインク滴として吐出される。
と、圧電振動板3が元の位置に復帰して、圧力発生室4
が膨張する。これによりインク滴の形成により消費され
た分のインクが共通のインク室19から流路制限孔12
を経由して圧力発生室4に流入する。以下、このような
繰り返しにより印字動作が実行される。
ヘッドが寒冷地や、航空機輸送等、比較的液が凍結し易
い環境におかれた場合には、記録ヘッドに充填されてい
るインクや代換えの液が凍結する。
に接しているノズル開口31近傍のインク、圧力発生室
4のインクから始まり、また外表面側を熱溶着フィルム
27の窓28により形成された空洞14に接している共
通のインク室19、及びこれよりも奥に位置する流路制
限孔12のインクの凍結は、比較的遅い時期に起こる。
インク、及びノズル開口31近傍のインクが凍結して
も、凍結により生じた膨張分が未だ凍結していない流路
制限孔12を通って共通のインク室19に流れ込み、圧
力発生室4のインク膨張に起因する圧力発生室4の破損
が未然に防止される。そして、凍結が共通のインク室4
にまで及んだ場合にも、共通のインク室19の表面側を
封止している熱溶着フィルム25は、ノズルプレート3
0との間に位置する空洞14内に膨張して、凍結による
インク体積の増加を吸収して他の領域に圧力が及ぶのを
防止する。
止しているが、駆動に対向する位置のノズルプレート3
0に通孔を設けて空洞14を大気に連通させるようにし
てもよい。
ものであって、図中符号40は、共通のインク室19の
封止と、後述するノズルプレート42との接合を兼ねた
熱溶着フィルムで、ノズル開口43、43、43‥‥に
対向する位置には連通孔41が穿設されていて、前述の
実施例と同様に通孔9、13、17、21とによりノズ
ル開口43を圧力発生室4に接続できるようになってい
る。
に連通する熱溶着フィルム40の連通孔41、41、4
1‥‥に対向する位置にノズル開口43が穿設され、ま
た共通のインク室19に対向する領域には、内側を凹と
する凹部44がエッチング等により形成されていて、接
合後に共通のインク室19に対向する熱溶着フィルム4
0とノズルプレート42との間に空洞45を形成できる
ようになっている。なお、図中符号46は、凹部44を
大気に連通させるための通孔を示す。
9の一方の面を封止するフィルム40がノズルプレート
42の空洞45の空気層により断熱されるため、やはり
前述と同様に凍結早期においては、流路制限孔12及び
共通のインク室19を凍結から守って圧力発生室4の膨
張分のインクを流路制限孔12から共通のインク室19
に逃がし、また全体が凍結した場合にもフィルム40を
空洞45側に膨張させて、インクの凍結から記録ヘッド
の破損を守ことができる。そして、この実施例によれ
ば、熱溶着フィルム27(図2)を1枚分少なくするこ
とができ、溶着個所の減少により信頼性を高めることが
できる。
表面に圧電振動子を有して振動部材を形成する振動板
と、圧力発生室を形成する複数の通孔を有するスペーサ
部材と、スペーサ部材の他方を封止するとともに、共通
のインク室と圧力発生室との間に流路制限孔を形成する
通孔を有する蓋部材と、蓋部材により一方の面が封止さ
れ、また流路制限孔を介して各圧力発生室に連通する共
通のインク室を形成する通孔を備えた共通のインク室形
成板と、共通のインク室形成板の他面を封止するととも
に、圧力発生室とノズル開口とを接続する連通孔を備え
たフィルムと、各連通孔を介して圧力発生室に接続する
ノズル開口を備えたノズルプレートとを順番に積層する
とともに、共通のインク室とノズルプレートとの間に断
熱用の空洞を設けたので、共通のインク室と流路制限孔
の凍結を圧力発生室やノズル開口近傍よりも遅らせて、
凍結に伴う圧力発生室からのインクを共通のインク室に
逃がし、また共通のインク室までが凍結した場合にはフ
ィルムを空洞側に変形させて、他に不当な圧力が伝搬す
るのを防止して、インク等液体の凍結に起因する記録ヘ
ッドの破損を防止することができる。
である。
Claims (6)
- 【請求項1】 表面に圧電振動子を有して振動部材を形
成する振動板と、圧力発生室を形成する複数の通孔を有
するスペーサ部材と、該スペーサ部材の他方を封止する
とともに、共通のインク室と前記圧力発生室との間に流
路制限孔を形成する通孔と、前記圧力発生室とノズル開
口とを接続する連通孔とを有する蓋部材と、該蓋部材に
より一方の面が封止され、また前記流路制限孔を介して
前記各圧力発生室に連通する共通のインク室を形成する
通孔と、前記圧力発生室とノズル開口とを接続する連通
孔とを備えた共通のインク室形成板と、前記共通のイン
ク室形成板の他面を封止するとともに、前記圧力発生室
とノズル開口とを接続する連通孔を備えたフィルムと、
前記各連通孔を介して前記圧力発生室に接続するノズル
開口を備えたノズルプレートとをそれぞれ順番に積層し
て一体に成形してなるインクジェット記録ヘッドにおい
て、 前記共通のインク室とノズルプレートとの間に断熱用の
空洞が形成されている積層型インクジェット記録ヘッ
ド。 - 【請求項2】 前記空洞が大気に連通している請求項1
の積層型インクジェット記録ヘッド。 - 【請求項3】 前記フィルムとノズルプレートの間に、
前記共通のインク室よりも一回り小さな窓、及び前記圧
力発生室と前記ノズル開口とを接続する連通孔を備えた
第2のフィルムが挿入されている請求項1の積層型イン
クジェット記録ヘッド。 - 【請求項4】 前記ノズルプレートの圧力発生室側に、
前記共通のインク室よりも一回り小さなサイズの凹部が
形成されている請求項1の積層型インクジェット記録ヘ
ッド。 - 【請求項5】 前記フィルムが熱溶着フィルムである請
求項1の積層型インクジェット記録ヘッド。 - 【請求項6】 前記第2のフィルムが熱溶着フィルムで
ある請求項3の積層型インクジェット記録ヘッド。
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