JPH0262241A - インクジェットプリントヘッド及びその超音波発生装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明はマルチノズル型のインクジェットプリンタに
使用されるインクジェットプリントヘッド、及びプリン
トヘッドのノズルから噴射されるインクジェットに超音
波振動を印加してインク滴を生成するための超音波発生
装置に関する。

［従来の技術］ 従来、上記インクジェットプリンタとしては、次に示す
ようなものがある。すなわち、第２２図に示すように、
インクジェットプリントヘッド１００内の流路１０１に
インクを導入し、その長手方向に沿って多数設けられた
ノズル１０２．１０２・・・から、第２３図に示すよう
に、インクをジェット状に噴射する。その際、インクジ
ェットプリントヘッド１００に超音波振動子１０３によ
って超音波振動を印加し、ジェット状のインクを滴状に
分離して飛翔させる。超音波振動子１０３は、インクジ
ェットプリントヘッド１００の流路１０１の背面側に、
ヘッド１００の長手方向に沿って固着されている。また
、超音波振動子１０３は、ヘッド１００の背面側に設け
る場合もある。

上記の如く滴状に分離されて飛翔するインク滴りを、帯
Ｎ電極１０４によって画像信号に応じて帯電させた後、
偏向電極１０５が作る電界によって偏向させ、記録用紙
（図示せず）上へと飛翔させることにより画像の印字を
行なうようになっている。

しかし、この場合には、プリントヘッド１００の長手方
向に沿って設けられた超音波振動子１０３によって超音
波の定在波を形成し、この超音波の定在波によって、ノ
ズル１０２．１０２・・・から噴射されるジェット状の
インクをインク滴りに分離するものである。そのため、
超音波振動子１０３の寸法誤差や材質の不均一性によっ
て、定在波の周期を長手方向に沿って多数設けられたノ
ズル１０２．１０２・・・の位置と正確に一致させるの
が困難であり、超音波の定在波の周期とノズルの位置と
が微妙にズレエしまい、インク滴りが分離される位置に
第２４図に示すようにバラツキが生じる。

ところで、上記インク滴りは、ジェットから分離される
瞬間に帯電電極１０４によって所定の電荷が帯電される
ため、インク滴りが分離される位置にバラツキが生じる
と、インク滴りが生成される状態がバラツキ、しかも帯
電されるタイミングがずれる。そのため、インク滴りが
所定の電荷口に帯電されず、偏向電極１０５によって偏
向される際に、インク滴が所定の方向に偏向されないた
め、適正な画像の印字が行なえないという問題点があっ
た。また、上記超音波振動子１０３の共振点と流路内の
定在波の共振点が温度によって変化し、安定したインク
滴りの生成が行えないという問題点があった。

そこで、上記の問題点を解決するため、次に示すような
ものが既に提案されている。

（１）特開昭５８−１９７０５６号、特開昭５８−１９
７０５７号、特開昭５９−４８１６３号、特開昭５９−
９５１５３号、６１−１７３９４７号公報等に示すよう
に、超音波振動子１０３の共振点を複数設定し、共振点
の中間で超音波振動子１０３を安定して動作させるよう
にしたり、異なった共振点を設けて高調波の影響を防止
するようにしたもの。

（２）電子写真学会誌　第２６巻　第１号１９８７　　
ＰＰ１１〜１７「連続流型マルチオリフィスインクジェ
ット用ドロップジェネレータの研究」、及び特開昭６２
−１０５６３号公報に示すように、超音波振動子の振動
状態を解析し、良好な撮動が行える形状等の条件を求め
たり、インク流路の体積を小さくして、超音波振動子の
振動をインクに直接伝えてそのままインク滴を生成する
ことにより、小さなインク流路へ音響出力を集中し、イ
ンク滴の分離位置を均一にするようにしたもの。

しかし、上記従来技術の場合には、次のような問題点を
有している。すなわち、 （１）の場合には、基本的に申−のノズルに関する技術
であり、マルチノズルにはそのまま適用することができ
ず、また温度変化に伴う共振点の変動等にはある程度対
応することができても、ヘッドの長手方向に沿って設け
られる超音波振動子自体がもっている寸法誤差や材質の
不均一性による振動のバラツキを依然として防止できな
いという問題点を有している。

（２）の場合には、超音波振動子をピストン状に振動さ
せる点に対して知見を与えるとともに、小さなインク室
に固体音響室を介して超音波振動子の振動を伝達するも
のであるが、超音波振動子を長尺なヘッドの長手方向に
亘って均一に振動させるのはやはり困難であり、インク
滴りの分離長を一定にすることができないという問題点
を有している。

上記の問題点を解決し得るものとして、米国特許筒４．
２８２．５３２号公報に示すように、ヘッドと超音波振
動子との機械的な共振によらず、それ自体で所定の振動
を行なう圧電フィルムを用いたものが既に提案されてい
るが、やはり寸法誤差や材°質の不均一性等により、長
手方向に亘って均一な振動状態を得ることが困難である
という問題点を有している。

そこで、本発明者は、他の発明者とともに、上記の問題
点を解決するものとして、特願昭６２−１３１７８９号
に示すようなものを既に提案した。

これは、第２５図に示すように、ステンレス等の角材に
長手方向に沿って断面円形状の貫通孔１１０を穿設して
筒体１１１を形成するとともに、その一方の表面に一定
の間隔で小孔１１２．１１２・・・を多数穿設する。そ
して、この筒体１１１の小孔１１２．１１２・・・を開
けた面に、その小孔１１２．１１２・・・と等しいピッ
チで微小なノズル１１３．１１３・・・を多数有するノ
ズル板１１４を接着等の手段によって固着する。また、
上記筒体１１１に穿設された貫通孔１１０の一端に超音
波励振器１１５を配置するとともに、他端に超音波吸収
器１１６を配置する。そして、超音波励振器１１５によ
って貫通孔１１０内のインクに超音波の進行波を付与し
て、各ノズル１１３．１１３・・・から噴射されるイン
クジェットをインク滴りに分離するようになっている。

貫通孔１１０の他端に伝搬した超音波は、超音波吸収器
１１６によってすべて吸収される。

上記超音波励振器１１５は、第２６図に示すように、円
板状の圧電振動子１１７．１１８を一対のピストン１１
９．１２０によって挟持して構成されている。この超音
波励振器１１５は、圧電振動子１１８とピストン１２０
との間に介在されるシム１２１を介して、筒体１１１の
端部に液密状に取付けられており、一方のピストン１２
０が貫通孔１１０内に位置するようになっている。

そして、上記圧電振動子１１７．１１８に、両振動子間
に介在された電極１２２によって高周波電圧を印加する
ことにより、超音波振動を発生させ、この超音波振動を
ピストン１２０を介して貫通孔１１０内のインクに伝搬
するようになっている。

このインクジェットプリントヘッドは、上記の如く筒体
１１１の内部に設けられた貫通孔１１０内のインクに、
超音波の進行波を印加することにより、インク滴りの生
成を行なうように構成されており、超音波の進行波は、
貫通孔１１０の音響的な形状を均一にすることにより、
精度良く周期を揃えることができるので、インク滴りの
生成を安定且つ均一に行なうことが可能となる。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記従来技術の場合には、次のような問題点を
有している。すなわち、上記超音波励振Ｂ１１５は、貫
通孔１１０に超音波振動を伝搬させるピストン１２０が
貫通孔１１０内に配設されており、ピストン１２０の断
面積は、貫通孔１１０の断面積と略等しい。この貫通孔
１１０の断面積は、装置の小型化等のため小さく設定さ
れているため、ピストン１２０の断面積も小さい。

従って、超音波を発生させる圧電振動子１１７．１１８
は、ピストン１１９．１２０と同形状であるため小さく
、励起電圧に対する振動振幅が小さい。また、超音波振
動を貫通孔１１０内に伝搬させるピストン１２０も断面
積が小さいため、貫通孔１１０内に付与される超音波の
強度が弱い。そのため、貫通孔１１０内を伝搬する超音
波振動が弱（、超音波励振器１１５の製造工程上のバラ
ツキが直接振幅のバラツキ等として現れ、超音波の出力
が安定しないという問題点を有している。

また、超音波励振器１１５と筒体１１１とは、単にシム
１２１を介して接続されているため、超音波励振器１１
５の振動がシム１２１を介して筒体１１１に伝わる。そ
のため、筒体１１１に不本息な振動等が生じ、インク滴
りの生成が安定して行なえないという問題点がある。

［課題を解決するための手段］ そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、超音
波発生手段の振動がヘッド本体に伝わるのを防止するこ
とにより、インク滴の生成を安定して行なうことが可能
なインクジェットプリントヘッドを提供することにある
。

また、他の目的とするところは、超音波の進行波を用い
てインク滴の生成を行なうインクジェットプリントヘッ
ドにおいて、超音波振動の出力を大きくすることができ
、長期に亘って安定したインク滴の生成が可能な超音波
発生装置を提供することにある。

すなわち、この発明に係るインクジェットプリントヘッ
ドは、内部に長手方向に沿ったインク流路を有するとと
もに、その側面にインク流路に連通した複数のノズルを
有するインクジェットプリントヘッド本体と、このプリ
ントヘッド本体の一端に取付けられ、インク流路内のイ
ンクに超音波振動を印加することにより、上記ノズルか
らジェット状に噴射されるインクをインク滴に分離する
ための超音波発生手段とを具備するインクジェットプリ
ントヘッドにおいて、上記超音波発生手段を、支持部材
を介してプリントヘッド本体に取付けるように構成され
ている。

この発明に係るインクジェットプリントヘッドの超音波
発生装置は、内部に長手方向に沿ったインク流路を有す
るとともに、その側面にインク流路に連通した複数のノ
ズルを有するインクジェットプリントヘッド本体の一端
に取付けられ、インク流路内のインクに超音波振動を印
加することにより、上記ノズルからジェット状に噴射さ
れるインクをインク滴に分離するためのインクジェット
プリントヘッドの超音波発生装置において、圧電振動子
を一対のピストン部材によって挟持し、−方のピストン
部材をインク流路内に配置するとともに、インク流路の
内部にピストン部材を収容する収容部を設け、上記ピス
トン部材及び圧電振動子の断面形状を、インク流路の断
面形状よりも大きく設定するとともに、インク流路の内
部に配設されるピストン部材の先端部を、インク流路の
断面形状に対応するように細く形成するように構成され
ている。

上記インク流路内に配設されるピストンとしては、例え
ば基端部の径を大きく、先端部の径を小さくした２段形
状のものが用いられる。

また、上記ピストンとしては、エクスポネンシャル形状
あるいはコニカル形状のものなどが用いられる。

［作用］ この発明に係るインクジェットプリントヘッドにおいて
は、超音波発生手段を、支持部材を介してプリントヘッ
ド本体に取付けることにより、超音波発生手段の振動が
ヘッド本体に伝わるのを防止するようになっている。

また、この発明に係るインクジェットプリントヘッドの
超音波発生装置においては、ピストン部材及び圧電振動
子の断面形状を、インク流路の断面形状よりも大きく設
定することにより、超音波撮動の出力を増加させるとと
もに、インク流路の内部に配設されるピストン部材の先
端部を、インク流路の断面形状に対応するように細く形
成することにより、発生した超音波振動を効率良くイン
ク流路内のインクに伝搬するようになっている。

［実施例］ 以下にこの発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第２１図はこの発明に係るインクジェットプリントヘッ
ドを適用し得るインクジエッｉ〜プリンタを示すもので
ある。図において、１はインクジェットプリントヘッド
を示すものであり、このインクジェットプリントヘッド
１は、図示しないポンプから導入孔２を介してインクを
導入し、その長手方向に複数設けられたノズル３．３・
・・からインクを滴状りに分離して噴射する。このイン
ク滴りは、画像信号に応じて帯電電極４によって帯電さ
れた後、偏向電極５が作る電界によって偏向され、記録
用紙（図示せず）上まで飛翔して、記録用紙上に画像の
印字を行なうものである。図中、６は必要に応じてイン
クを排出する排出孔を示している。

また、上記インクジェットプリントヘッド１は、次に示
すように構成されている。このインクジェットプリント
ヘッド１は、第２図に示すように、ステンレス等の金属
製の角材からなるヘッド本体７を備えており、このヘッ
ド本体７には、第３図に示すように、断面円形状のイン
ク流路８が貫通状に穿設されている。このインク流路８
の直径は、例えば３ｍｍに設定される。また、上記ヘッ
ド本体７には、その−側面側に一定の間隔で小孔９．９
・・・が多数穿設されており、この小孔９．９・・・は
、表面にまで貫通している。さらに、ヘッド本体７の表
面には、ノズル板１０が固着されており、このノズル板
１０には、小孔９．９・・・と対応した間隔でノズル１
１．１１・・・が穿設されている。

上記ヘッド本体７の両端には、第１図に示すように、超
音波励振器１２と超音波吸収器１３とが設けられている
。そして、上記超音波励振器１２によって超音波を発生
させ、超音波の進行波をインク流路８内を伝搬させ、ノ
ズル１１．１１・・・から噴射されるインクジェットに
超音波振動を印加して、インク滴りを生成するようにな
っている。

インク流路８内を伝搬した超音波は、超音波吸収器１３
によって吸収され、反射波を生じないようになっている
。図中、１４及び１５はヘッド本体７に設けられたイン
クの導入孔及び排出孔をそれぞれ示している。

第４図はこの発明に係る超音波発生装置の一実施例とし
ての上記超音波励振器を示すものである。

この超音波励振器１２は、第５図に示すように゛、円板
状の電極１６の両端にこれを挟持するように同じく円板
状のＰＺＴセラミック１７．１８と、ＳＵＳ等からなる
円柱状のピストン１９．２０を配置し、これらの部材を
真空グリースにより隙間を埋めて音響的な密着性を保証
した上で、貫通するビス２１によって互いに圧接固定し
て形成されている。ビス２１のトルクは、例えばｌ０Ｋ
Ｏ／Ｃｍ２に設定される。

また、ＰＺＴセラミック１８とピストン２０との間には
、取付は用のシム２２が挟持されている。

この取付は用のシム２２としては、例えば厚さ０．１〜
Ｑ、３ｍｍ程度のステンレス薄板が用いられるが、これ
に限定されるものではなく、合成樹脂やゴム等からなる
ものを用いても良い。但し、シム２２は、ＰＺＴセラミ
ック１７．１８の振動をピストン２０に伝える必要があ
るので、この点を考慮する必要がある。上記シム２２は
、超音波励振器１２の振動を減衰させ、ヘッド本体７に
伝わらないようにする支持部材としての役割をも果して
いる。すなわち、シム２２をステンレス等によって形成
する場合には、その厚さを薄く設定することにより、ヘ
ッド本体７へ伝わる振動をある程度減衰させることがで
きる。

上記電極１６、ＰｚＴセラミック１７．１８、ピストン
１９及びシム２２には、第６図に示すように、ビス２１
を通すための挿通孔２３が穿設されているとともに、ピ
ストン２０には、ビス２１の先端を螺合するための雌ネ
ジ２４が螺刻されている。また、上記ビス２１には、電
極１６との電気的な接触を避けるため、円筒状の絶縁ゴ
ム２５が巻かれている。

ところで、この実施例では、上記の構成に加えて、イン
ク流路の内部にピストン部材を収容する収容部を設け、
上記ピストン部材及び圧電振動子の断面形状を、インク
流路の断面形状よりも大きく設定するとともに、インク
流路の内部に配設されるピストン部材の先端部を、イン
ク流路の断面形状に対応するように細く形成するように
構成されている。

すなわち、上記電極１６、ＰＺＴセラミック１７．１８
及びピストン１９．２０の直径は、第４図に示すように
、インク流路８の直径よりも大幅に大きく設定されてい
る。また、インク流路７内に位置するピストン２０は、
第７図に示すように、同心状に位置する基端部２０ａと
先端部２０ｂとから段付き状に形成されている。上記基
端部２０ａは、ピストン１９と同じ直径の円柱状に形成
されているとともに、先端部２０ｂは、インク流路８よ
りもわずかに直径が小さい円柱状に形成されている。イ
ンク流路８の直径が例えば３ｍｍの場合、先端部２０ｂ
の直径は、例えば２．８ｍｍに設定される。

上記ピストン２０は、第７図に示すように、両端面２０
ａ−２０ａ″が振動の節に、先端部２０ｂの端面２０ｂ
−が振動の腹となって振動するように設定されている。

そのため、ピストンの基端部２０ａは、その長さＬｌが
超音波の１／２波長に等しく、先＃ｉｉ部２０ｂは、そ
の長さＬ２が超音波の１／４波長に等しくなるように設
定されている。例えば、プリント周波数２００ＫＨｚに
対し、ステンレス中の音速を５０００ｍ／Ｓｅｃとする
と、１波長は２５ｍｍであるから、ピストンの基端部２
０ａの長さＬｌは１２．５ｍｍに、先端部２０ｂの良さ
Ｌ２は６．２５ｍｍにそれぞれ設定される。しかし、実
際には、ピストン２０等がビス２１によって固着されて
いるので、ピストン１９．２０内の超音波の波長は、上
記の値に完全には一致しない。そのため、実験により多
少の補正をするのが望ましい。なお、ピストン１９の長
さは、ピストン２０との振動のバランスを考慮して決定
される。

また、インク流路８には、第４図に示すように、超音波
励振器１２側の端部にピストン２０を収容するための収
容部２６が設けられている。この収容部２６は、ピスト
ン２０の基端部２０ａよりわずかに直径及び長さが大き
く設定されている。その結梁、ピストン２０は、その基
端部２０ａが収容部２６に、その先端部２０ｂがインク
流路８にそれぞれ自由に振動可能なように収容されてい
る。

このように、ピストン２０は、ヘッド本体７に接触せず
、インク流路８内で音響的に浮いた構造となっている。

そのため、ピストン２０は、インク流路８内で長さ方向
に沿って上記の如く所定位置を節及び腹として自由に振
動することができるようになっている。

上記超音波励振器１２は、第４図に示すように、シム２
２の外周を取付部材２７によって挟持した状態で、取付
部材２７を第８図に示す如くヘッド本体７にビス２８．
２８止めすることによって取付けられる。この取付部材
２７は、ヘッド本体７の側面形状と同形状に形成されて
おり、その中央には、ピストン１９を挿通するための開
口部２９が設けられている。この開口部２９は、シム２
２を確実に固定する上では小さい方が好ましいが、超音
波励振器１２には、電極１６に駆動電圧を印加するため
のリード線を接続する必要があるため、その分のスペー
スが必要となる。

上記シム２２の形状及び取付部材２７をヘッド本体７に
固着するためのビス２８の配置としては、第９図に示す
ように、種々の変形が可能である。

図中、３０はシム２２に設けられた切欠を、３１及び３
２はヘッド本体７に設けられた位置決めピン及び長穴を
それぞれ示している。

また、ヘッド本体７のインク流路８の開口端には、第４
図に示すように、０リング３３を嵌合するための嵌合溝
３４が穿設されており、この嵌合溝３４に嵌合されたＯ
リング３３によって、ヘッド本体７の端部におけるイン
クの漏れ防止が行なわれている。このように、Ｏリング
３３をピストン２ｏから離れた位置に設けることにより
、Ｏリング３３によってピストン２０を押え付けること
がないので好ましい。

上記Ｏリング３３は、第１０図に示すように、ヘッド本
体７のピストン２０と接触しない位置に設けるようにし
ても良い。この場合、Ｏリング３３がピストン２０に接
触するが、０リング３３によってピストン２０の芯出し
を行なうことができる。

そして、上記超音波励振器１２は、第４図に示すように
、電極１６がリード線４１を介して電源３５に接続され
ている。したがって、電極１６に電源３５によって高周
波電圧を印加し、ＰＺＴセラミックス１７．１８によっ
て超音波振動を発生させ、この超音波振動をピストン２
０によってインク流路８内に伝搬させるものである。第
１１図は印加電圧の周波数と超音波振動の振幅との関係
を示すものである。上記印加電圧は、ある程度低い電圧
で大きな振幅を取ることができて、また振動のピークに
設定すると振動が不安定になるので、駆動周波数Ｆは、
ピークの近傍に設定される。

また、ヘッド本体７の他端には、第１２図に示すように
、超音波を吸収する超音波吸収器１３が設けられている
。この超音波吸収器１３は、先端３６ａがナイフェツジ
状に形成されたシリコンゴム３６を漏えており、このシ
リコンゴム３６によって、入射波に対して反射波がゼロ
となり、しかも入射した超音波を減衰させるようになっ
ている。

シリコンゴム３６は、保持容器３７に嵌合されており、
この保持容器３７は、ヘッド本体７にビス３８．３８止
めされている。上記保持部材３７の内側端部には、凹溝
３９が穿設されており、この凹溝３９には、インクの漏
れを防止するＯリング４０が配設されている。

以上の構成において、この実施例に係る超音波発生装置
では、次のようにして超音波の発生が行なわれる。すな
わち、超音波励振器１２の電極１６に、電源３５によっ
て高周波電圧を印加し、ＰＺＴセラミック１７．１８に
よって超音波振動を発生させる。その際、ＰＺＴセラミ
ック１７．１８は、第１３図に示すように、単純なピス
トン状に振動し、この振動は、ピストン１９及び２０に
伝搬し、ピストン１９及び２０も、第１４図に示すよう
に、単純なピストン状に振動する。図中、破線は振動時
に変形した形状を示している。

その際、ピストン２０の基端部２０ａは、その長さＬｌ
が超音波の１／２波長に設定されているとともに、端面
２０ａ”がシム２２によって固定されているので、基端
部２０ａの両端面２０ａ′２０ａ′−は、第１４図に示
すように、振動の節となり、振幅はゼロとなる。また、
ピストン２０の先端部２０ｂは、その長さＬ２が１／４
波長に設定されているので、先端部２０ｂの端面は、振
動の腹となって振動し、その振幅は最大となる。

そのため、インク流路８内のインクには、ピストン先端
部２０ｂの端面２０ｂ′によって超音波の粗密波が印加
される。なお、ピストンの基端部２０ａの端面２０ａ＝
−は、振動の節となるので、この部分からは超音波振動
がインク流路８内に伝搬しない。

このように、ピストン１９．２０及びＰＺＴセラミック
１７．１８の直径を、インク流路８の直径よりも大きく
したので、ＰＺＴセラミック１７．１８によって発生す
る超音波撮動の振幅を印加電圧に対して大きくとること
ができ、出力の大きな超音波振動を得ることができる。

また、ピストン２０は、直径の大きな基端部２０とイン
ク流路８の直径に対応した細い先端部２０ｂとによって
２段形状に形成されているので、上記の如く発生した振
幅の大きな超音波振動を、ピストン２０の先端部２０ｂ
によってインク流路８内のインクに効率良く印加するこ
とができる。そのため、インク流路８内を伝搬する超音
波撮動は、振幅が大きいため、ヘッド本体７のノズル１
１．１１・・・から噴射されるジェット状のインクに確
実に伝わり、インクを確実に且つ安定してインク滴りに
分離することができ、インク滴りの生成を長期に亘って
安定して行なうことができる。また、超音波励振器１２
の出力振幅は大きいため、超音波励振器１２に製造上の
バラツキ等があったとしても、その影響がインク滴りの
生成に現れることはなく、この点からもインク滴りの生
成を安定して行なうことができる。

一方、インクジェットプリントヘッド１は、超音波励振
器１２を、振動を減衰させるように構成されたシム２２
を介してヘッド本体７に取付けているので、超音波励振
器１２の振動が不本意にヘッド本体７に伝わることがな
く、インク滴りの生成に悪影響を及ぼすことなく、イン
ク滴りの生成を安定して行なうことができる。

第１５図はこの発明の他の実施例を示すものであり、前
記実施例と同一の部分は同一の符号を付して説明すると
、この実施例では、ピストン２０が２段形状に形成され
ているのではなく、エクスポネンシャル形状に形成され
ている。すなわち、ピストン２０は、第１６図に示すよ
うに、その断面が円形状であり、その断面積Ｓが次に示
すように変化している。

今、ピストン２０の先端面２０′の面積をｓ１とした場
合、ピストン２０の先端面２０′から距離りに位置する
部分の面積Ｓが、ｓ＝ｓ　　ｅ７Ｌにしたがって変化す
るように設定されている。インク流路８の端部には、ピ
ストン２０の外形に対応した形状の収容部２６が設けら
れており、ピストン２０は、すべての部分がこの収容部
２６に収容されている。

次に、ピストン２０の先端面２０′の半径を３ｍｍ、基
端面２０−′の半径を１０ｍｍとし、駆動周波数Ｆを２
００ＫＨ２とした場合の一次共振における振幅の増加１
を求める。

ピストン２０の先端面の面積Ｓ１と基端面の面積Ｓ２と
の比は、上記半径の値から Ｓ１／５２＝１０ となる。

また、インクは慣性を有さないとして、機械インピーダ
ンス■は■とする。

これより、ピストン２０の一次の共振長りは、２πＦＬ
／ｃ−３，３ で与えられる。ここで、３．３は、機械インピーダンス
■が■の場合に予め計算されたグラフ等がら求まる撮動
のパラメータである。

この式に、音速ｃ＝５０００ｍ／ｓｅｃ、駆動周波数Ｆ
＝２００ＫＨｚを代入すると、Ｌ＝１３ｍｍ となる。

ちなみに、テーパ定数γは γ−（１／　１３）　Ｉ　Ｏｑ　（８１／８２　）より
、 Ｔ＝０．　１９ となる。

なお、遮断周波数Ｆ。（Ｆｏ＝７０／４π）は、７５Ｋ
Ｈｚとなる。

また、速度比は、先に述べた面積比から、１／２ Ｖｔ　／ｖ２＝　（Ｓ、／Ｓ２　）　　　＝３となる。

従って、ピストン２０をエクスポネンシャル形状とする
ことにより、ＰＺＴセラミック１７．１８によって得ら
れる振動の約３倍の振動量を得ることができる。そのた
め、ピストン２ｏをエクスポネンシャル形状とすること
により、振動の効率化を図ることができる。

その他の構成及び作用は前記実施例と同一であるので、
その説明を省略する。

第１７図はこの発明のさらに他の実施例を示すものであ
り、前記実施例と同一の部分には同一の符号を付して説
明すると、この実施例では、ピストン２０の形状がコニ
カル形状となっている。こうした場合でも、ピストン２
０の振動の効率化を図ることができる。その他の構成及
び作用は前記実施例と同一であるので、その説明を省略
する。

上記ピストン２０の形状は、第１８図及び第１９図に示
すように、その基端部に円柱状の段部を設け、その先端
にエクスポネンシャル形状あるいはコニカル形状の先端
部を設けるようにしても良い。

第２０図はこの発明のさらに他の実施例を示すものであ
り、前記実施例と同一の部分には同一の符号を付して説
明すると、この実施例では、円板状のＰＺＴセラミック
５０．５１．５２．５３が４枚設けられている。また、
各ＰＺＴセラミック５０．５１．５２．５３の間には、
電極５４．５５．５６が３枚設けられており、中央の電
極５５は、アースに接続されているとともに、両側の電
極５４．５６は、電源３５に接続されており、ＰＺ王セ
ラミック５０．５１．５２．５３は、同位相の高周波電
圧によって駆動されるようになっている。このように、
ＰＺＴセラミックの枚数を増やすことによって、撮動量
を増やすことができ、低い電圧供給で駆動することが可
能となる。なお、ＰＺＴセラミックの枚数を増やして振
動量を増加させる場合には、ＰＺＴセラミックの枚数を
偶数枚に設定する必要がある。その他の構成及び作用は
前記実施例と同一であるので、その説明を省略する。

［発明の効果］ この発明に係るインクジェットプリントヘッドは、超音
波発生手段を、支持部材を介してプリントヘッド本体に
取付けるようにしてなるので、超音波発生手段の振動が
不本意にヘッド本体に伝りることがなく、インク滴の生
成を安定して行なうことができる。

また、この発明に係るインクジェットプリントヘッドの
超音波発生装置は、圧電振動子を一対のピストン部材に
よって挟持し、一方のピストン部材をインク流路内に配
置するとともに、インク流路の内部にピストン部材を収
容する収容部を設け、上記ピストン部材及び圧電素子の
断面形状を、インク流路の断面形状よりも大きく設定す
るとともに、インク流路の内部に配設されるピストン部
材の先端部を、インク流路の断面形状に対応するように
細く形成したので、超音波振動の出力を大きくすること
ができるとともに、長期に亘って安定したインク滴の生
成が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るインクジェットプリントヘッド
の一実施例を示す断面図、第２図は同プリントヘッドを
示す正面図、第３図は第２図の■−■線断面図、第４図
は超音波励振器を示す断面図、第５図は同超音波励振器
の分解斜視図、第６図は同超音波励振器の分解断面図、
第７図はピストンを示す側面説明図、第８図は超音波励
振器の取付部材を示す側面図、第９図は同超音波励振器
の取付部材の他の例を示す分解Ｒ視図、第１０図は同超
音波励振器の取付部材のさらに他の例を示す断面図、第
１１図は超音波励振器の駆動周波数と振幅との関係を示
すグラフ、第１２図は超音波吸収器を示す断面図、第１
３図はＰＺＴセラミックの振動状態を示す説明図、第１
４図はピストンの振動状態を示す説明図、第１５図はこ
の発明の他の実施例を示す断面図、第１６図は同実施例
のピストンを示す説明図、第１７図はこの発明のさらに
他の実施例を示す断面図、第１８図及び第１９図はピス
トンの変形例をそれぞれ示す正面図、第２０図はこの発
明のさらに他の実施例を示す分解断面図、第２１図はこ
の発明に係るインクジェットプリントヘッドを適用し得
るインクジェットプリンタを示す概略図、第２２図は従
来のインクジェットプリントヘッドを示す断面図、第２
３図は同ヘッドの使用状態を示す平面説明図、第２４図
はインク滴の分離長を示すグラフ、第２５図は従来の提
案例を示す断面図、第２６図は同提案例の超音波発生装
置を示す断面図である。 「符号の説明」 １・・・インクジェットプリントヘッド７・・・ヘッド
本体 ８・・・インク流路 １１・・・ノズル １２・・・超音波励振器 １７．１８・・・ＰＺＴセラミック １９．２０・・・ピストン ２２・・・シム 第３図 ２２：シム 特　許　出　願　人　　富士ゼロックス株式会社代　理
　人　弁理士　　中村　智廣（外３名）第 図 第 図 第１０図 第１１図 賦動子駆動周波数 （Ｋｌセ） 第 図 第 第１２ 図 第１３ 図 第１４図 第 図 第１８図 第１９図 第２０図 第２１図 第２２図 第２４図 第２５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部に長手方向に沿つたインク流路を有するとと
   もに、その側面にインク流路に連通した複数のノズルを
   有するインクジェットプリントヘッド本体と、このプリ
   ントヘッド本体の一端に取付けられ、インク流路内のイ
   ンクに超音波振動を印加することにより、上記ノズルか
   らジェット状に噴射されるインクをインク滴に分離する
   ための超音波発生手段とを具備するインクジェットプリ
   ントヘッドにおいて、上記超音波発生手段を、支持部材
   を介してプリントヘッド本体に取付けたことを特徴とす
   るインクジェットプリントヘッド。
2. （２）内部に長手方向に沿つたインク流路を有するとと
   もに、その側面にインク流路に連通した複数のノズルを
   有するインクジェットプリントヘッド本体の一端に取付
   けられ、インク流路内のインクに超音波振動を印加する
   ことにより、上記ノズルからジェット状に噴射されるイ
   ンクをインク滴に分離するためのインクジェットプリン
   トヘッドの超音波発生装置において、圧電振動子を一対
   のピストン部材によつて挟持し、一方のピストン部材を
   インク流路内に配置するとともに、インク流路の内部に
   ピストン部材を収容する収容部を設け、上記ピストン部
   材及び圧電振動子の断面形状を、インク流路の断面形状
   よりも大きく設定するとともに、インク流路の内部に配
   設されるピストン部材の先端部を、インク流路の断面形
   状に対応するように細く形成したことを特徴とするイン
   クジェットプリントヘッドの超音波発生装置。