JPH04163053A - 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】 １帆光互 本発明は、インクジェット記録装置、より詳細には、相
互干渉を補正して階調記録を可能とし、且つ記録速度の
優れたインクジェット記録装置に関する。

災米艮湘 オンデイマント型のインクジェット記録装置は、ビニゾ
振動板のような電気記録変換手段を圧力室の壁の一部に
取付け、電気信号に応した圧力パルスを発生し、圧力室
に連なるノズルよりインク滴を噴射し、紙等の記録媒体
上に記録を行なう簡易な構造を特徴とする記録装置であ
る。

第５図は、従来のインクシェツト記録装置を説明するた
めの分解斜視図、第６図は、第５図の■部拡大部、第７
図は、第５図の側断面図で、図中、２１は基板、２２は
圧電素子（ＰＺＴ）、２３は流路板、２３ａはインク流
路、２４は液室、２５はインク供給パイプ、２６はノズ
ルプレート、２６ａはノズル、２７は銅線、２８はリー
ド線、２９はグランド用リート線、３０は充填剤、３１
゜３２は保護板、３１ｂ、３２ｂは電極である。上記第
５図乃至第７図に示したインクジェット記録装置は、変
位を大きく得る為に積層圧電素子（ＰＺＴ）を用い、ア
クチュエータが個別駆動可能なように、積層された圧電
素子（ＰＺＴ）の部分に溝加工２２ａ（分りやすくする
ために１箇所のみダブルハツチングを施こして示しであ
る）が施こされている。この溝の残りの部分によって形
成された凸部２２ｂ（分りやすくするために１箇所のみ
ダブルハツチングを施こして示しである）が厚み変位す
ることで、該凸部２２ｂに対向して設けられた平行流路
であるインク流路２３ａが容積変化し、対応するノズル
２６ａからインクを吐出する。又、溝部には、流路板と
の接合のために、第６図に示すように、充填剤３０が充
填されているのが望ましい。

この実施例においては、第７図に示すように、インクが
噴射する側と、インクが供給される側の両方の圧電素子
（ＰＺＴ）端部に、保護板３１゜３２を設けている。叙
上の従来によるインクジェット記録装置において、各々
のインク流路２３ａの断面積が一定であって、対応する
圧電素子２２の駆動手段である凸部２２ｂに印加される
駆動電圧が一定であれば変形量が定まり、吐出するイン
ク量は一定になるのが理想的であるが、実際は流路板２
３の加圧方向に対する曲げ剛性の不足、各々のインク流
路２３ａの隔壁の加圧に起因する変形等により一定のイ
ンク吐出量とならないいわゆる干渉が生じ、特に、隣り
合う数個のインク流路２３ａを同時に駆動した場合、各
々が影響しあって均一な吐出量が得られず、隣接の画素
径が異ったり画素位置精度が悪くなり画質が低下する原
因となっていた。また、干渉による画質の低下を改善す
るために、インク流路２３ａの流路断面の変化が常に一
定となる程度に低電圧で圧電駆動すると、実行の印字周
波数は遅くなって印字スピードが低下することとなり、
実用的でなかった。

本出願人は、叙上の問題点を解明するため液吐出におけ
る相互干渉現象を解析した結果、インク流路２３ａの断
面変化を生じさせるために断面積の一面を変位駆動する
圧電素子２２を共通液室内２４ａまで延長して加圧液室
を駆動すると同時に、共通液室２４ａ内を駆動すること
によりインク流路２３ａの機械的な相互干渉を補正して
液滴の吐出特性を均一化することに着目し、先にこれを
提案した。

他方において、印字品質を損うことなく高速な印字を可
能とするために、第７図に図示したインク流路２３ａか
ら吐出する液滴に対して、ノズルプレート２６近傍にお
いて同時に付加する液滴供給手段として補助加圧流路を
設け、該補助加圧流路を共通液室２４の延長上に配設し
て液滴形路の最高駆動周波数を高め、能動周波数の変化
に対して滴速度や滴体積を常に安定にするようにしたイ
ンクジェット記録装置記を提案した。この場合の耗動圧
電素子も共通液室２４から補助加圧流路に延びるように
一体されたもので同時に駆動される。

上述から明らかなように、本出願人が先に提案した前述
のインクジェット記録装置は、共に液滴吐出用の積層圧
電素子からなる駆動部を共通液室内部まで延在させて下
記ａ、ｂを達成しようとしてなされたものである。

ａ、相互干渉を補正する。

ｂ、ノズル近傍へのインク供給を早める。

この時、液滴吐出用駆動部と干渉補正用又は供給用加圧
部とは同一の積層構造であり、上記ａ、ｂを達成したも
のであるが共通液室部の効率を向上するため共通液室の
駆動部を必要以上に長くするという欠点があった。

また、共通液室部に駆動部のあるときの問題としては、
第４図に示すものが考えられる。すなわち、第４図は、
配列したノズルと該ノズルから吐出する滴速度との関係
を示す特性図で、図中、■は各ノズルを独立に駆動した
ときの配列されたノズルの滴速度（Ｏ印で示す）の分布
で、すへてのノズルでほぼ同一の値となり平旦な速度分
布となる。

また、図中■は共通液室に駆動部のあるとき全ノズルを
同時に駆動して得られた滴速度（×印で示す）の分布で
、共通液室が一つの加圧室とじて作用するため速度分布
■に近く、共通液室翻動部ノ変形量が大きい程■の各ノ
ズルが独立に駆動した場合の速度分布に近づく。

さらに１図中■は共通液室部に駆動部のないときに全ノ
ズルを同時に駆動して得られた滴速度（・印で示す）の
分布で、共通液室に駆動部のあるときの滴速度分布に比
較して機械的相互干渉の影響を受は全般に亘り低く、し
かも中央部が低い凹部を有する。

一方、図中の中央部の例えば第５のノズルのみ非駆動で
他の全てが駆動されるようなときは、共通液室に能動部
のある■の分布（×印で示す）を各ノズルを独立して駆
動した■の分布（０印で示す）に近づけている程、非駆
動ノズルより不要なメニスカス（表面張力）の突出や液
の突出が生ずる。これは共通液室部が全ノズルに共通し
ているためである。

月−一一昨 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
相互干渉を補正し、各ノズルを独立に駆動したと同様の
平坦な滴速度分布を有するように共通液室駆動変形量を
大きくし、このことにより駆動部を必要以上に長くなる
ことなく、また共通液室を介して非駆動ノズルより滴吐
畠を生ずることのない階調記録が高速においても得られ
る小形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。

碧−一一腹 本発明は、上記目的を達成するために、（１）複数の溝
で区分され少なくともその一部が積層型圧電セラミック
スよりなる駆動部と、該駆動部に対向配置され加圧液室
を有する流路板と、前記加圧液室に隣接して配置される
共通液室とからなり、選択された前記積層型圧電セラミ
ックスへの電圧印加に伴い前記加圧液室に連通ずるノズ
ルより液滴を吐出して記録するインクジェット記録装置
において、前記駆動部を前記共通液室まで延在し、該駆
動部の駆動によって生ずる加圧液室と共通液室との実効
的な変形量を異なる値にしたこと、更には、（２）前記
共通液室に、一群の加圧液室に連通ずる複数の副共通液
室を設けたことを特徴とするものである。以下、本発明
の実施例に基づいて説明する。

第１図は１本発明のインクジェット記録装置の一実施例
を説明するための側断面図で、図中。

１は基板、２は積層圧電セラミックス（積層電圧素子）
、２ａは加圧液室積層圧電セラミックス、２ｂは共通液
室積層圧電セラミックス、３は保護板、４はノズルプレ
ート、４ａはノズル、５は流路板、６は共通液室、７は
駆動電圧、８は駆動（ホット）側電極、９はアース（グ
ランド）側電極、１０は加圧液室、１１はインク供給路
である。

図示において、積層圧電セラミックス２は基板１上に保
護板３に囲繞されて一体成形されているが、流路板５と
共通液室６との境界を示す破線Ｘ−Ｘにおいて、積層圧
電セラミックスの積層数が区分され、流路板５側が積層
数が少なく共通液室６側が多くなっている。

すなわち、駆動側電極８は共通液室６で多くなっており
、同一の駆動電圧７の印加により圧電変位する変形量は
積層数に比例するので、共通液室６側の変形量は加圧液
室１０側の変形量よりも大きい。逆に一定の駆動電圧７
によって駆動し共通液室６の変形量を一定とする駆動面
積は、積層数に逆比例して小さくすることができる。加
圧液室１０単独駆動の場合、ノズル４ａより滴吐出され
る液滴量は流路板５内に形成された加圧液室１゜内にお
ける相互干渉により減小するが、積層枚数の多い前記共
通液室６を追加し、これを同時駆動することにより変形
量の大きい共通液室１０からの液供給を受けて相互干渉
の影響の少ない滴吐出が可能であり、しかも加圧液室１
０部での液吐出に必要な駆動電圧で相互干渉を防止する
ことができる。

第２図は、本発明のインクジェット記録装置の他の実施
例を示す図で、図中、ｌｌａはインク供給路、１２は共
通液流路、１３は隔壁で、第１図と同じ作用をする部分
には同一参照番号を付しである。隔壁１３は共通液室６
と加圧液室１０とのを区分する破線Ｙ−Ｙから加圧液室
１０を部分するように隔てる分路壁でノズルプレート４
近傍で開口している。積層圧電セラミックス２の駆動電
圧７による駆動により加圧液室１０と共通液室６とが同
時駆動され、加圧液室１０側でインク供給路１１ａから
インクが供給され、加圧液室１０よリノズルプレート４
に向けて圧送されるインク液と、加圧液室１０より積層
数の多い圧電セラミックスによって駆動された共通液室
６から共通液流路１２を介して圧送される相互干渉を補
償する液とが隔壁されて流れ、各々がノズル４ａ近傍で
合流して滴吐出される。本方式によると加圧液室１０と
共通液室６との液が個別に流通してノズル４ａで合流す
るので液慣性がｔＪｓさく応答性が優れた階調記録が得
られる。

第３図は、本発明のインクジェット記録装置における共
通液室の構成を示す図で１図中、５ａは加圧液室隔壁、
１４は副共通液室、１４ｉ　（ｉは正の整数）は副共通
液室隔壁で、第１図と同じ作用をする部分には同一参照
番号を付しである。複数の加圧液室１０は加圧液室隔壁
５ａで区分さ九ノズル列方向に平行して並んでいる。こ
れらの加圧液室１０は複数個を一つにまとめて副共通液
室１４に連通している。副共通液室１４は一つの共通液
室６内に副共通液室隔壁１４１で区分され、インク供給
系（図示せず）から共通液室６に供給されたインクの供
給を受ける。このように副共通液室１４を設けることに
より、全ノズル駆動時には複数の副共通液室１４及び共
通液室６に延部する駆動部２ｂの加圧力により相互干渉
は低減される。

一方、加圧液室１０の列方向の中心近辺の非駆動加圧液
室１０に対しては、他の全加圧室１０が即動状態となっ
ても副共通液室１４のために非恥動加圧室１０のノズル
（図示せず）よりの不要な液滴の吐出が避けられる。

このような副共通液室１４としては、例えばその開口部
の寸法りが加圧液室１ｏの列方向の中心近辺で大きく、
加圧液室１０の列方向の端部径りを小さくすることで更
に一層の効果が得られる。

羞−一層 以上の説明から明らかなように、本発明によると、加圧
液室と共通液室とを駆動する積層圧電セラミックスを一
体成形し、該積層圧電セラミックスの積層数を加圧練室
と共通液室とで異なるようにすることにより、同一駆動
電源により異なる変形量が得られ、これにより相互干渉
の影響が少なく、／１％形で階調性の優れた記録結果が
得られ、更に、共通液室内に複数の加圧液室が連通ずる
複数の副共通液室を設けることにより、即動加圧液室の
圧力変動が非駆動加圧液室に及ぼし、該ノズルより不要
な漬吐出がなくなり高品質の印字が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のインクジェット記録装置の一実施例
を説明するための側断面図、第２図は、本発明の他の実
施例を説明するための図、第３図は、本発明の共通液室
部の構成を示す図、第４図は、配列したノズルと、該ノ
ズルから吐出する滴速度との関係を示す特性図、第５図
は、従来のインクジェット記録装置の一実施例を説明す
るための分解斜視図、第６図は、第５図の■部拡大図、
第７図は、第５図の側断面図である。 １・基板、２・・積層圧電セラミックス、２ａ・・・加
圧液室積層圧電セラミックス、２ｂ・・共通液室積層圧
電セラミックス、４・　ノズルプレート、５・流路板、
６・・・共通液室、７・・駆動電圧、８・即動（ホット
）側電極、９・・・アース（グランド）側電極、１０・
・・加圧液室、１１・・・インク供給路。 特許出願人　　株式会社　リ　コ　− 第１図 Ｘ 第２図 ｊａ 第３図 第４図 １２３４５６７８９　　ノズル数

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の溝で区分され少なくともその一部が積層型圧
   電セラミックスよりなる駆動部と、該駆動部に対向配置
   され加圧液室を有する流路板と、前記加圧液室に隣接し
   て配置される共通液室とからなり、選択された前記積層
   型圧電セラミックスへの電圧印加に伴い前記加圧液室に
   連通するノズルより液滴を吐出して記録するインクジェ
   ット記録装置において、前記駆動部を前記共通液室まで
   延在し、該駆動部の駆動によって生ずる加圧液室と共通
   液室との実効的な変形量を異なる値にしたことを特徴と
   するインクジェット記録装置。 ２、前記共通液室に、一群の加圧液室に連通する複数の
   副共通液室を設けたことを特徴とする請求項１記載のイ
   ンクジェット記録装置。