JPH0222062A - インクジェットヘッド - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はインク滴を飛翔させ記録紙等の媒体上にインク
像を形成するプリンタ等インクジェット記録装置に関し
、さらに詳細にはインクジェットプリンタヘッドに関す
る。

〔従来の技術〕

複数のノズルを有するノズル形成基板と、ノズルの各々
に対向して１対１に配置された圧力発生部材からなる圧
電変換器と、この圧電変換器とノズル形成基板との間隙
及び圧電変換器の周辺を充たすインクとを備え、印加電
圧により圧電変換器を変位させてインクをノズルから吐
出させるオンデマンド型インクジェットヘッドは、特公
昭６０−８９５３号公報に開示されている。この構造の
インクジェットヘッドは、圧電変換器がノズル形成基板
に対してほぼ直角方向に変位することと、ノズルメニス
カスのインク流路が短いため、インクの吐出効率および
吐出安定性が高く、インク中に気泡・ゴミ等の異物が混
入した場合でもこの影響を受けずに正常動作が可能であ
るという利点を有している。さらには、圧力発生部材が
片持ちもしくは両持ち梁構造であるため、電気機械変換
効率が高く、低電圧で必要とする圧力発生部材変位が得
られるという特長を有する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前記の従来技術では、圧力発生部材とノズル形
成基板との間隔寸法がインク滴の吐出速度、吐出量、吐
出応答性といった緒特性に影響することが判明している
が、特定の間隔寸法により、すべての特性を満足するこ
とは非常に困難で、各特性のトレードオフによって仕様
を決定していた。

すなわちインク滴の吐出速度を早く、吐出量を多くする
には、ノズル近傍に存在するインクの圧力が高まりやす
いように、ノズル形成基板とこれに対応する圧力発生部
材との間隔を微小なある一定の範囲に抑える必要がある
。これに対して、インク吐出後には次のインク吐出に備
えて、ノズルメニスカスにインクの供給が必要であるが
、圧力発生部材とノズル形成基板との間隙が微小である
ためにインクの流動が妨げられ、インク供給量が不足す
るとともに上記圧力発生部材に大きな慣性力および粘性
力が印加する。これにより応答性の低下や周波数による
インク吐出量の変動現象が生じていた。このように、従
来のインクジェットヘッドにおいてインク滴吐出速度、
吐出量といったエネルギ効率を高めるために圧力発生部
材とノズルの間隙を微小にすることは周波数応答性を悪
化させ、圧力発生部材とノズル形成基板との間隔の決定
を難しくすると言う問題点を有する。

そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の目的とするところは充分なインク滴の吐出速度・吐出
量と同時に周波数応答性・吐出安定性の優れたインクジ
ェットヘッドを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のインクジェットヘッドは、複数のノズルを有す
るノズル形成基板と、前記ノズルの各々に１対１に対向
して配置されインクの中に浸されている圧力発生部材と
を備え、印加電圧により前記圧力発生部材を変位させ、
前記ノズル形成基板との間隙に存在するインクの圧力を
高め、前記ノズルから吐出させるインクジェットヘッド
において、前記間隙の構成部材にインク流に対する流体
整流素子が配設されていることを特徴とする。

また、流体整流素子が前記圧力発生部材上の前記ノズル
形成基板側に少なくとも１つ配設されていることを特徴
とする。

また、流体整流素子が前記ノズル形成基板上の前記ノズ
ル入口開口部近傍に少なくとも１つ配設されていること
を特徴とする。

〔作用〕

本発明の作用によれば、前記間隙の構成部材に少なくと
も１つの流体整流素子が、ノズルにインクが流れ込む方
向を順方向として配設されているため、インク吐出時に
は整流効果によりノズル形成基板と圧力発生部材との間
にインクが閉じ込められ、ノズル入口開口部の圧力が上
昇しインク吐出を助ける、さらにはインク吐出後、圧力
発生部材が戻りノズル形成基板と圧力発生部材の間隔が
大きくなる際にインクが流体整流素子を通ってノズルへ
供給される。

〔実施例〕

以下本発明の詳細を実施例により図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明におけるインクジェットヘッドを搭載し
たプリンタの斜視図であって、記録媒体１は送りローラ
ー２・３の抑圧によりプラテン４に捲き回され、記録の
進行に従い矢印５の方向に搬送される。ガイド軸６，７
に案内されプラテン４の軸に平行な方向に移動可能なキ
ャリッジ８上には、複数のノズルを有するインクジェッ
トヘッド９が搭載されており、矢印１０の方向に移動し
つつ各々のノズルからインク滴を吐出して記録媒体上に
インク像を形成する。

第２図（ａ）・（ｂ）・（ｃ）・（ｄ）・（ｅ）（ｆ）
は本発明の実施例を示すインクジェットヘッド断面図と
流体整流素子部正面図である。ノズルプレート１１に列
設された複数のノズル２０と対応する位置に複数の圧力
発生部材１８の各先端が適当な間隙を保ち配置されるよ
うに、スペーサ１５を介してノズルプレート１１に取付
けられている。圧力発生部材１８は圧電素子１６と金属
板１７の積層材からなる。ノズルプレート１１とケーシ
ング１４によって囲まれる空間にはインク２１が満たさ
れている。圧力発生部材１８上のノズルプレート１１側
にノズル２０を囲む形で流体整流素子１３が配設されて
いる。流体整流素子１３はその整流方向がノズル２０に
流れ込む方向を順方向として配設されている。（第２図
（ａ）（ｂ）） 圧力発生部材１８に選択的に電圧２３を印加すると該当
する圧力発生部材１８がノズルプレート１１の面に直角
な向き２５に振動し、ノズルプレート１１と圧力発生部
材１８の間に介在するインクを押圧してノズル２０から
インク滴２２として吐出させる。この時、本実施例によ
る圧力発生部材１８上のインク入口開口部１２の近傍に
は、インク人口開口部１２ヘインクが流れ込む方向を順
方向として流体整流素子１３が配設されているため、整
流効果によりノズル入口開口部１２の近傍にインクが閉
じ込められ、それによりインク圧力が高まり十分なイン
ク吐出量が得られる（第２図（Ｃ）　・　（ｄ））、さ
らにはインク吐出後、圧力発生部材１８が戻る際には流
体整流素子１３に沿いノズル開口部１２に向かう流れ２
４が生じ（第２図（ｅ）　・　（ｆ））、ノズル２０へ
供給されるインク量が多くなり、応答周波数の向上が見
られる。

第３図（ａ）・（ｂ）は本発明の実施例を示す流体整流
素子部正面図、ヘッド断面図である。第３図（ａ）・（
ｂ）において第２図と共通する構成要素には同じ番号付
けがなされている。ただし本実施例では流体整流素子１
３が圧力発生部材１８上にこれを囲むようにノズルプレ
ート１１側に配設され、流体整流素子１３は圧力発生部
材１８の中心部に向かう方向を順方向としていることを
特徴としている。

第２図に示す実施例では流体整流素子１３が圧力発生部
材１８上にノズル入口開口部１２を囲むように配設され
ているのに対し、本実施例では圧力発生部材１８上にこ
れを囲むように配設されているため、圧力発生部材１８
直下でより多くのインクを加圧することができ、インク
吐出量を増すことができる利点がある。

第３図（Ｃ）・（ｄ）は本発明の実施例を示すヘッド断
面図、流体整流素子部正面図である。第３図（Ｃ）・（
ｄ）において第２図と共通する構成要素には同じ番号付
けがなされている。ただし本実施例では流体整流素子１
３がノズルプレート１１上にノズル２０を囲むように配
設され、流体整流素子１３はノズル２０の中心部に向か
う方向を順方向としていることを特徴としている。

第３図（ａ）・（ｂ）に示す実施例では流体整流素子１
３が圧力発生部材１８上に配設されているのに対し、本
実施例ではノズルプレート１１上に配設されているため
、流体整流子１３の加工を安定した条件で行うことがで
きる。かつ流体整流素子１３は動くことがないので寿命
が長くなる利点がある。

第３図（ｅ）・（ｆ）は本発明の実施例を示すヘッド断
面図、流体整流素子部正面図である。第３図（ｅ）・　
（ｆ）において第２図と共通する構成要素には同じ番号
付けがなされている。ただし本実施例では流体整流素子
１３がノズルプレート１１上に圧力発生部材１８を囲む
ように配設され、流体整流素子１３は圧力発生部材１８
の中心部に向かう方向を順方向としていることを特徴と
している。

第３図（Ｃ）・（ｄ）に示す実施例では流体整流素子１
３がノズルプレート１１上ノズル入ロ開ロ部１２周辺に
配設されているのに対し、本実施例ではノズルプレート
１１上圧力発生部材１８を囲むように配設されているた
め、圧力発生部材１８直下でより多くのインクを加圧す
ることができ、インク吐出量を増すことができる利点が
ある。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明のインクジェットヘッドはノ
ズル形成基板と圧力発生部材の間の間隙−ｌ〇− に少なくとも１つの流体整流素子を配設するよう構成し
たもので、インク吐出時には整流効果によりノズル形成
基板と圧力発生部材の間にインクが閉じ込められノズル
入口開口部の圧力が上昇しインク吐出を助ける、さらに
はインク吐出後、圧力発生部材が戻り、ノズル形成基板
と圧力発生部材の間隔が大きくなる際に流体整流素子を
通ってインクがノズル開口分近傍に流れ込み、ノズルへ
のインク供給を助ける、従って、インク滴の吐出速度・
吐出量を損なうことなく応答性を高めることができると
いう効果を有する。こうして、インク滴の吐出速度・吐
出量・応答性・吐出安定性などの緒特性が同時に向上し
たインクジェットヘッドを提供できる。こうした性能の
優れたインクジェットヘッドを搭載することにより、高
性能の記録装置を実現することが可能になる。また本発
明によれば、圧力発生部材とノズル形成基板との間隙に
存在するインクが有する粘性によって消費されるエネル
ギーロスが低減し、消費電力の低下に貢献すると共に、
圧力発生部材とノズル形成基板との間隙の寸法のマージ
ンが広がり、製造上有利に作用する。

なお、本実施例では圧力発生部材に片持ち梁状圧力発生
部材を用いているが、両持ち梁状圧力発生部材でも同様
な構成が可能である。またノズルに関しても、本実施例
では形状が円筒形であるが、このことはノズル形状に何
ら制限を加えるものではなく、本発明においてはノズル
がどのような形状をしていてもよいことは発明の主旨上
明白で゛ある。

本実施例で第２図、第３図に示す流体整流素子の形状は
一例であって、流体上整流効果を持つ素子ならば流体整
流素子がいかなる形状をしていてもよいことは発明の主
旨上明白である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例を示すインクジェットヘ
ッドを搭載したプリンタの斜視図。 第２図は本発明によるインクジェットヘッドの断面図（
ｂ）・　（ｄ）・（ｆ）と流体整流素子部の正面図（ａ
）　・　（Ｃ）　・　（ｅ）。 第３図は本発明によるインクジェットヘッドの断面図（
ｂ）・　（Ｃ）　　・　（ｅ）と流体整流素子部の正面
図（ａ）・（ｄ）・（ｆ） １　記録媒体 ９　インクジェットヘッド １１　ノズルプレート　　１２　人口開口部１３　流体
整流素子　　　１４　ケーシング１５　スペーサー　　
　　１６　圧電素子１７　金属板　　　　　　１８　圧
力発生部材２０　ノズル　　　　　　２１　インク２２
　インク滴　　　　　２３　印加電圧７、・記録媒体 ９、゛インフラに７Ｉ−ヘット” 以上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人　弁理士　鈴木喜三部他１名 第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数のノズルを有するノズル形成基板と、前記ノ
   ズルの各々に１対１に対向して配置されインクの中に浸
   されている圧力発生部材とを備え、印加電圧により前記
   圧力発生部材を変位させ、前記ノズル形成基板との間隙
   に存在するインクの圧力を高め、前記ノズルから吐出さ
   せるインクジェットヘッドにおいて、前記間隙の構成部
   材にインク流に対する流体整流素子が配設されているこ
   とを特徴とするインクジェットヘッド。
2. （２）流体整流素子が前記圧力発生部材上の前記ノズル
   形成基板側に少なくとも１つ配設されている請求項１記
   載のインクジェットヘッド。
3. （３）流体整流素子が前記ノズル形成基板上の前記ノズ
   ル入口開口部近傍に少なくとも１つ配設されている請求
   項１記載のインクジェットヘッド。