JPH02206556A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 投丘分更 本発明は、インクジェット記録装置に関し、特に、その
ヘッド機構に関する。

丈末技揉 本発明に係る従来技術としては、特公昭６〇−８９５３
号公報や特開昭６３−２５２７５０号公報がある。特公
昭６０−８９５３号公報には、個々の点を印字するため
一列に配置された複数のノズルが設けられ、接触部への
印加電圧を変えると、印字液がノズルから外部に放出さ
れてノズルの出力量ロ部の前方に配置されている記録担
体上に運ばれるように、ノズルの入口開口部の前方の印
字液中に配置された接触圧電変換器を設け、該圧電変換
器が棒状に形成されて櫛の歯のように互いに平行に配置
した点が開示されており、また、特開昭６３−２５２７
５０号公報には、流路の長手方向に対して垂直なアレイ
方向に互に間隔を有する複数の平行な流路を備え、該流
路の側壁に、アレイ方向に平行な横変形を生じさせる圧
電アクチュエータを設けた点が開示されている。

一方、従来の圧電アクチュエータを用いたオンデマンド
インクジェットヘッドにおいては、アクチュエータの高
集積化が困難であり、集積度をアップしようとすれば、
駆動電圧が高くなるという欠点を有していた。上記公報
はそれらを改善したものであるが、特公昭６０−８９５
３号公報においては、アクチュエータ変位のごく一部（
ノズル対向部）がインク噴射に寄与しているだけてあり
、圧電振動子の特性から高集積化に限界がある。また、
特開昭６３−２５２７５０号公報においては、流路隔壁
をアクチエータにすることにより、高集積化によるアク
チュータ面積の低下という課題を解決しているが、ＰＺ
Ｔの加工や電極の形成等、製造上の困難があり加工コス
トの低減化が求められている。

月−一一眞 本発明は、上述のごとき欠点を解決するためになされた
もので、消費電力の少ない圧電振動子を用いて高集積化
したヘッドを容易に製造できるようなインクジェット記
録装置を提供することを目的としてなされたものである
。

盪−一双 本発明は、上記目的を達成するために、吐出口に連通ず
るインク流路と、該インク流路を個別に分割する隔壁と
、該インク通路に連通ずるインク供給部とを有し、前記
隔壁の接合部に変形を発生させる圧電振動子を設け、前
記圧電振動子の一部を選択的に駆動させることにより、
選択的に前記隔壁の根元部に変形を発生させ、前記隔壁
に変位を起して前記インク流路に圧力変化を発生させ、
前記吐出口よりインク滴を吐させるインクジェット記録
装置において、前記圧電振動子を駆動するための電極が
、前記隔壁との接合側の面のみに平面的で、各々前記隔
壁に実質的に平行に配置されていること、或いは、前記
圧電振動子が、２つ以上の異なった振動モードが重畳さ
れて変形すること、或いは、前記圧電振動子を駆動する
ための電極が、前記隔壁に実質的に平行に配置され、そ
の先端部において電極の実効中が減少するように形成し
たことを特徴としたものである。以下、本発明の実施例
に基づいて説明する。

第１図及び第２図は１本発明によるインクジェット記録
装置の一実施列を説明するための構成図で、第１図はヘ
ッドの部分斜視図、第２図は第１図の吐出口板を除いた
図である。図中、１は吐出口板、２は圧電振動子、３は
基板、４はインク流路、５は隔壁、６は上基板、７は駆
動電極、１１は吐出口である。

圧電振動子２は、平板形であり、基板３上に接合されて
いる。インク流路４は隔壁５によって個別に分割されて
いる。また、インク流路４の一部（上方）は、上基板６
によって形成される。圧電振動子２には隔壁５に沿って
駆動電極７が設けられ、選択的な電圧印加がおこなえる
。圧電振動子２のインク流路４側の面は（駆動電極７の
上）必要に応じて絶縁層や保護層等の薄膜（図示せず）
が設けられ、さらに駆動電極７に対応するように隔壁５
が接合される。インク流路４の一端には、インク流路４
に対応して吐出口１１をもつ吐出口板１が接合される。

また、インク流路４の他の一端は共通液室に接続され、
さらに液溜へと連通ずる。

以下に本発明によるインクジェット記録装置の動作を第
３図に基づいて説明する。第３図は、インク流路に垂直
な部分断面図で、図中、４−０〜４−３はインク流路、
５−１〜５−９は隔壁、７−０〜７−４は駆動電極であ
る。駆動電極７−１〜７−９に適当な電圧を印加すると
圧電振動子は歪を生じる。

このとき２の平板表面の変形によって圧電振動子２の歪
を拡大するように形成された隔壁５が変位し、インク流
路４内に圧力変化を生じさせ、吐出口１１よりインク滴
が吐出される。例えば、駆動電極７−１部が凸状に、駆
動電極７−、、’Ｌ４部が凹状に変位すると、それに伴
って隔壁５−２．５−、はそれぞれインク流路４−２の
流路に対し容積を増加させる方向へ変位する。ここで、
電圧の印加を停止すると、歪エネルギーは元の状態へ復
帰する方向へ働くため、インク流路４−２の流路では容
積が急速に減少し、圧力増加によりインク流路４−２に
対応する吐出口１１よりインク滴が吐出する。このとき
、電圧印加の立上を比較的長時間で、立下を短時間で行
なう。また、逆に、電圧印加の立上を短時間に立下を長
時間におこなって、上の例とは逆に、対応する流路の容
積を隔壁の変位時に減少させて、このときの圧力変化で
、インク滴を吐出させることも可能である。また、隔壁
５は上基板６に接合しておらず適当な間隙をもっている
が、この場合も該間隙が十分な流体抵抗成分をもつよう
に構成されていればよい、また、上基板に接合していて
も動作可能である。

次に、本発明の実施例による圧電振動子の変形状態を第
４図に基づいて説明する。第４図（ａ）において、圧電
振動子２の分極方向を厚み方向（上向き）とし、駆動電
極７−１に＋Ｖを印加して、他の駆動電極をアースに接
地する。これによると、駆動電極７−１と７−２間、駆
動電極７−３と７−４間で圧電振動子２の駆動電極７側
において分極方向と垂直方向に電界が発生し、矢印ｄｉ
ｇ方向での歪をおこす圧電振動子２は、他の一方が基板
３によって接合され拘束されるため、駆動電極７−１部
で凸状に駆動電極７−２．７−４部で凹状に変位するこ
とになる。したがってこの場合、駆動電極７の配置が圧
電振動子平板の片面のみで選択的な変位を可能とし、各
駆動電極間に適当な隔壁５を配設すれば、第３図と同様
な機能をする。また第４図（ｂ）においては、圧電振動
子２の分極方向を板の長さ方向で電極（隔壁）に垂直と
した場合で、第４図（ａ）と同様な電気的接続をおこな
う。これによると、駆動電極７−１と７−８間、駆動電
極７−３と７−４間で圧電振動子２の駆動電極７におい
て分極方向に電界が発生し、矢印ｄ。方向での歪によっ
て駆動電極７−１と７−２間で圧縮され、駆動電極７、
と７−４間で伸びを生じる、よって駆動電極７−１と７
−２間が凸状となり、駆動電極７−１と７−４間が凹状
に変位する。この場合も駆動電極７の配置が圧電振動子
平板の片面のみで選択的な変位を可能とし、例えば各駆
動電極上に適当な隔壁５を配設すれば、第３図のように
機能する。また１つの吐出口より、インク液滴の吐出す
るために、２ヶ所以上の駆動電極に同時に＋Ｖを印加す
ることによっておこなうことも可能である。

次に圧電振動子の駆動で複数の振動モードを重畳させて
利用する方法を第５図に基づいて説明する。

第５図（ａ）において、圧電振動子２の分極方向を厚み
方向とする。また基板３との接合面側では圧電振動子２
は全面に共通電極７−□。が設けられている。駆動電極
７−１に＋Ｖを印加し、共通電極７−１゜をアースに接
地すると、ｄ３３方向への歪によって駆動電極７−１部
は凸状に変位する。駆動電極７−３に一■を印加すれば
該駆動電極７−１部は凹状に変位することになる。ここ
で、第５図（ｂ）のヨウニ、駆動電極７−、に＋ｖ、ｌ
Ｉｉ動電ｉ　７−２．７−ｄ、−−Ｖ、ｉＨ駆動電極−
ＬｏをＧとすると、ｄ　３３方向への歪によって駆動電
極７−１で凸状に、駆動電極７−２．７−４で凹状に変
位する。また前述した第４図（、）と同様で、駆動電極
７−１と７−２間、駆動電極７−３と７−４間で、ｄ□
５方向での歪をおこし、駆動電極７−３が凸状に、駆動
電極７−２．７−４が凹状となる方向、へ変位する。し
たがって、２つの振動モードが重畳されたようになって
、振動子の変形が促進される。さらに第５図（０）にお
いては、第５図（ｂ）のスイッチングを簡易とした例で
ある。

ここで駆動電極７〜□。は＋■に接続され、最大駆動周
波数で同期して印加される。選択された駆動電極７−３
は＋２ｖが印加され、他の駆動電極はアースに接続され
る。これによって、振動子の変形は、第５図（ｂ）と同
様となり、容易なスイッチングが行なわれる。

次に駆動電極の実効中を先端部において減少させた例を
第６図に基づいて説明する。

第１図及び第２図より、吐出口板１は隔壁５および圧電
振動子２、基板３、上基板６等の端面に直接あるいは適
当な緩衝部材（図示せず）を介して。

接続される。ここで圧電振動子２および隔壁５は変位し
てインク流路４内に圧力変化を生じさせるものであるが
、吐出口板１との接合面においても同様な変位を生じる
ことは、吐出口板１あるいは接合部に有害なストレスを
発生させるので不都合である。したがって、このストレ
スを緩和あるいは吸収するために、接合部に適当な接着
層を設けるか、緩衝部材を設置する方法がとり得る。第
６図では、上記ストレスを緩和するために形成された電
極形状の一例で、流路に沿った断面図を示す。

駆動電極７−１〜７−４のノズル側の端面は８−１〜８
−４のように電極実効巾の減少部が形成されている。こ
の電極実効巾の減少に伴い、歪量も漸次減少をし、吐出
口板１の接合部におけるストレスは除去できる。またイ
ンク通路の入口側も９−１〜９−、ｈの様に必要に応じ
て電極実効巾を減少させてもよい。

勲ニーー釆 以上の説明から明らかなように、本発明によると、圧電
振動子に溝切り等の機械加工を施こす必要がなく、電極
の形成も平板上に行なえばよいので容易に形成できる等
、加工性が向上した。また、複数の振動モードを利用す
ることにより、圧電振動子の変位の特性が向上した。ま
た、先端部での電極実効巾を減少させたので圧電振動子
プレートの端部での歪を漸次減少させてストレスの発生
を緩和する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるインクジェット記録装置の一実
施例を説明するための構成図、第２図は、第１図におけ
る吐出口板を除いた構成図、第３図は、動作を説明する
ための図、第４図（ａ）〜（ｂ）は、圧電振動子の変形
状態を説明するための図、第５図（ａ）〜（ｃ）は、圧
電振動子の駆動で複数の振動モードを重畳させる場合を
説明するための図である。 １・・・吐出口板、２・・・圧電振動子、３・・・基板
、４・・・インク流路、５・・・隔壁、６・・・上基板
、７・・・駆動電極、８，９・・・駆動電極の電極幅減
少部、１１・・・吐出口。 第 図 第 図 手続補正書Ｃｊ５幻 １、事件の表示 平成１年 特許願 第２７００２号 ２、発明の名称 インフジエラ ト記録装置 ３、補正をする者 事件との関係

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、吐出口に連通するインク流路と、該インク流路を個
   別に分割する隔壁と、該インク通路に連通するインク供
   給部とを有し、前記隔壁の接合部に変形を発生させる圧
   電振動子を設け、前記圧電振動子の一部を選択的に駆動
   させることにより、選択的に前記隔壁の根元部に変形を
   発生させ、前記隔壁に変位を起して前記インク流路に圧
   力変化を発生させ、前記吐出口よりインク滴を吐出させ
   るインクジェット記録装置において、前記圧電振動子を
   駆動するための電極が、前記隔壁との接合側の面のみに
   平面的で、各々前記隔壁に実質的に平行に配置されてい
   ることを特徴とするインクジェット記録装置。 ２、吐出口に連通するインク流路と、該インク流路を個
   別に分割する隔壁と、該インク通路に連通するインク供
   給部とを有し、前記隔壁の接合部に変形を発生させる圧
   電振動子を設け、前記圧電振動子の一部を選択的に駆動
   させることにより、選択的に前記隔壁の根元部に変形を
   発生させ、前記隔壁に変位を起して前記インク流路に圧
   力変化を発生させ、前記吐出口よりインク滴を吐出させ
   るインクジェット記録装置において、前記圧電振動子が
   、２つ以上の異った振動モードが重畳されて変形するこ
   とを特徴とするインクジェット記録装置。