JPH04173337A

JPH04173337A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JPH04173337A
Application number: JP30148790A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Nakano; 智昭中野; Masafumi Kadonaga; 雅史門永; Hiromichi Komai; 博道駒井; Toshitaka Hirata; 平田　俊敞; Toshio Inada; 俊生稲田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1990-11-07
Filing date: 1990-11-07
Publication date: 1992-06-22

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】艮先分互本発明は、インクジェット記録装置、より詳細には、イ
ンクジェット記録装置におけるインクジェットヘッドの
構造に関する。

丈米五嵐第１５図は、従来のインクジェットヘッドの一例を説明
するための構成図で、（ａ）図はノズル方向の流路断面
図、（ｂ）図はノズル配列方向の流路断面図で１図中、
１は基板、２は積層型圧電セラミックス（圧電素子）、
３は流路板、４は流路（加圧液室）、５は共通液室構成
部材、６は共通液室、７は流体抵抗、８は保護板、９は
ノズルプレート、１０はノズル、１１はプリント配線基
板（ＰＣＢ）、１２は各流路ノ圧電素子（ＰＺＴ）の電
極をＰＣＢ上の電極に接続するための接続綱線である。

圧電素子２は、第１５図（ｂ）に示すように、溝加工が
施され、この溝加工１３内に充填剤が充填されており、
これによって、圧電素子は各流路ごとに独立駆動可能な
ようになっている。

すなわち、溝によって分離された凸部が厚み変位するこ
とで、対応して設けられた流路板３内の流路４が容積変
化し、ノズル１０からインク液滴を噴射する。なお、溝
１３には隣接する圧電素子の駆動に影響しないように充
填剤が充填されている。

また、溝１３は各流路に対して各々独立して対応して設
けられており、それ故、圧電素子２は、駆動用の圧電素
子２ａと補強用の圧電素子２ｂに分離されており、イン
ク滴の噴射は駆動用圧電素子２ａを駆動子ることによっ
て行う、なお、第１５図において、Ｗ□は流路４の幅、
Ｗ２は圧電素子２ａの幅、Ｈは流路高さである。

ここで、第１５図（ｂ）の流路高さＨに注目すると、流
路高が滴の吐出速度ｖｊに与える影響は、第・１６図に
示すように流路高が低い程、ｖｊは速くなる。これは、
圧電素子に電圧エネルギーを印加して厚み変形させた場
合、同じ変位量でも流路高が低いほうが、容積変化率が
大きく、流路内に発生する圧力が大きくなるからである
。

しかし、複数ノズルを駆動させる場合、機械的な相互干
渉によって流路内に圧力が生じ、この影響は流路高が高
い程、少ない。

また、上記にインクジェットヘッドは、液滴吐出用圧電
素子を共通液室内まで延長させ、この共通液室内の圧電
素子の駆動によって、（１）隣接する流路間の相互干渉
を補正すること、及び（２）ノズル近傍へのインク供給
を早めること、を図っているが、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
であるため、前記（１）、（２）を達成し、前記共通液
室の効率向上のため共通液室の駆動を必要以上に長くす
る欠点があった。

第１７図は、マルチノズルインクジェットヘッドにおけ
る各ノズルから噴射されるインク滴の滴速度分布を示し
たもので、■は各ノズルを独立に駆動した時の速度、■
は共通液室部に駆動部がある場合の全ノズルを同時に駆
動した時の速度、■は共通液室部に駆動部がない時の全
ノズルを同時に駆動した時の速度で、同図から明らかな
ように、共通液室部に駆動部がない時は、■から明らか
なように、機械的な相互干渉が生じている。しかし、共
通液室部に駆動部があると、■から明らかなように、全
チャンネル駆動時の各ノズルの速度分布は、共通液室部
に駆動部が無い場合の■にくらべて各ノズルを独立に駆
動した時の速度分布■に近づき、共通液室部の駆動の変
位量が大きい時、■の分布は■に近づく。

一方、Ｎｏ、５のノズルのみ非駆動で他の全てが駆動さ
れる時は、■の分布を■に近づけている程、非駆動ノズ
ルより不要なメニスカスの突出や液吐出が生じる。これ
は共通液室部が全ノズルに共通になっているためである
。

■−一」が本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
特に、各ノズルを単独駆動したときのノズル間の滴速度
（ｖｊ）のバラツキがなく、また、ノズル配列の中央に
位置するノズルのみが非駆動で他の全てを駆動させる場
合に、非駆動ノズルより不要なメニスカスの突出や液吐
出が生じないようにし、もって、マルチノズルインクジ
ェットヘッドにおける流路間の相互干渉による悪影響を
防止することを目的としてなされたものである。

豊−一双本発明は、上記目的を達成するために、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
成る駆動部と、該駆動部に対向配置される加圧液室を有
する流路板と、該加圧液室に隣接して配置される共通液
室とからなり、前記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於て、（１）各流路の
高さが異なり、それに応じて流路部分における圧電セラ
ミックスの幅が異なること、或いは、（２）各流路の高
さが興なり、それに応じて流路部分における圧電セラミ
ックスの長さが異なること、或いは、（３）各流路の高
さが異なり、それに応じて前記圧電セラミックスへの印
加電圧が異なること、或いは、（４）各流路の高さが異
なり、それに応じて前記圧電セラミックスに印加するパ
ルスのパルス幅が異なること、或いは、（５）各流路の
高さが異なり、それに応じて前記圧電セラミックスに印
加するパルスの立ち上がり時間が異なること、或いは、
（６）前記駆動部を共通液室部まで延在すると共に共通
液室の駆動部の長さが、加圧液室ごとに異なることを特
徴としたものである。

以下、本発明の実施例に基いて説明する。

第１図は、本発明による流路板の一例を示す断面図で２
図示のように、本発明によると、流路板３の流路４は、
ノズル配列方向に対して、中央の流路の高さオ高く、中
央から離れるにつれて、流路高が低くなっている。従っ
て、相互干渉による影響が均一になっている。ところが
、これでは、第１６図に関して説明したように、単独に
駆動した場合に滴速度（ｖｊ）のバラツキが生じてしま
う。

しかし、第２図に示すように、駆動用ＰＺＴの幅Ｗが広
い程、ｖｊは速いので、各流路のＰＺＴの幅Ｗを、第３
図に示すように、流路高さに応じて流路高さが高い程、
ＰＺＴ＠Ｗを広くすれば単独駆動時のｖｊのバラツキも
なくなる。

また、第４図に示すように、各流路のＰＺＴの長さＬが
長い程、ｖｊは速いので、各流路のＰＺＴの長さＬを、
第５図に示すように、流路高に応じて流路高が高い程、
ＰＺＴの長さＬを長くすればよい、なお、第５図におい
て、（ａ）図は、流路板３の断面図、（ｂ）図は、圧電
素子２側の平面図である。

また、第６図に示すように、駆動電圧ｖｐが大きい程、
ｖｊは速いので、各ノズルのＰＺＴに与えるｖｐを、第
９図に示すように、流路高に応じて流路高が高い程、ｖ
ｐを大きくすれば、単独駆動時のｖｊのバラツキもなく
なる。

また、第７図に示すように、ｖｊは印加パルスのパルス
幅ｐｗによってｖｊａ　（ｐｗ＝ｐｗ、）＞ｖ、Ｌ　（
ｐｗ＝ｐｗｚ）　＞ｖｊｚ　（ＰＷ＝ＰＷ１）と変化す
るので、第１０図に示すように、流路高に応じてｐｗを
変えることで同様な効果を得ることができる。

さらに、第８図に示すように、ｖｊはパルスの立ち上げ
時間ｔｒが短い程、ｖｊは速い。従って、第１２図に示
すように、流路高に応じて流路高が高い程、そのノズル
のＰＺＴに印加するパルスの立ち上げ時間ｔｒを短くし
てもよい。

上記実施例によると、共通液室に駆動部があることで、
全ノズルを同時に駆動した時の滴速度変動が小さくでき
、かつ、中央付近のノズルのみ非駆動で他の全てが駆動
される時は不要なメニスカスの突出や液吐出を防止でき
、従って、著しく画像品質を向上させることができる。

第１２図は、本発明の更に他の実施例を説明するための
断面図（第１３図のＸ−Ｘ線断面図）、第１３図は、積
層型圧電セラミックスより成る駆動部を上から見た平面
図（第１２図のＹ−Ｙ線図）で、図中、１５は駆動電圧
、１６はホット側独立電極、１７はグランド側電極で（
その他、第１５図と同様の作用をする部分には第１５図
の場合と同一の参照番号が付しである）、本実施例にお
いては、ホット側独立電極１６を、従来技術のように、
共通液室側から取り出すのが困難なため、図示のように
、ノズル側にホット側独立電極１６を設けである。而し
て、この実施例においては、中央部の液室はと共通液室
内の駆動部が長く、両端の液室はど、共通液室の駆動部
が短くなっている。これにより、全ノズルを同時に駆動
した時には、共通液室中央部はど圧力が高くなり、中央
部に近いノズルはど、共通液室の圧力上昇の影響をうけ
、両端のノズルは、影響が小さいが、機械的相互干渉は
中央部ノズルはど影響が大きいため、中央部ノズルはど
共通液室の影響が大きくすることは都合がよい。よって
、この実施例によると。

第１４図■に示すように、駆動部が共通液室全域に設け
られた場合よりノズル間での速度差が小さくなる。

また、８１１５のノズルのみ非駆動で、他の全てが駆動
されている時には、駆動部の大きなノズルが駆動されな
いため、共通液室内の圧力が不必要に増加せず、また、
共通液室内部の圧力分布が均一でないため、非駆動ノズ
ルから不要なメニスカスの突出や液吐出がおさえられる
。

従って、この実施例によると、ノズル口部へのインクの
供給スピードが上がるので、数ＫＨｚの高速印字をした
場合でも安定したインクの供給がおこなわれ、印字が乱
れることはない、なお、このインク供給用のアクチュエ
ート部（共通液部加圧部）は従来のインク滴吐出のため
のアクチュエート部（吐出滴用加圧部）を利用して、こ
れを延長することにより容易にできる。

羞−一員以上の説明から明らかなように１本発明によると、共通
液★に駆動部があることで、全ノズルを同時に駆動した
時の滴速度変動が小さくでき、かつ、中央付近のノズル
のみ非駆動で他の全てが駆動される時は不要なメニスカ
スの突出や液吐出を防止でき、従って、著しく画像品質
を向上させることができ、更には、ノズル口部へのイン
クの供“　　給スピードが上がるので、数ＫＨｚの高速
印字をした場合でも安定したインクの供給がおこなわれ
、印字が乱れることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施に使用する流路板の一例を示す
断面図、第２図は、各流路の圧電素子の幅と滴噴射速度
の関係を示す図、第３図は、本発明によるインクジェッ
トヘッドの一実施例を示す断面図、第４図は、各流路の
圧電素子の長さと滴噴射速度の関係を示す図、第５図は
、本発明の他の実施例を示す図で、（ａ）図は流路板の
断面図。（ｂ）図は駆動部を上からみた平面図、第６図は、駆動
電圧と滴速度の関係を示す図、第７図は、駆動パルスの
パルス幅と滴速度の関係を示す図、第８図は、駆動パル
スの立上りと滴速度の関係を示す図、第９図乃至第１１
＠はそれぞれ第６図乃至第８図に対応した駆動パルスを
示す図、第１２図は、本発明の他の実施例を示すインク
ジェットヘッドの断面図、第１３図は、第１２図の駆動
部平面図、第１４図は、第１２図及び第１３図に示した
実施例の各ノズルの滴速度を示す図、第１５図乃至第１
７図は、従来のインクジェットヘッドを説明するための
図である。１・・・基板、２・・・圧電素子、３・・・流路板、４
・・・流路、６・・・共通液室、９・・・ノズル。特許呂願人　　株式会社　リ　コ　一代　理　人　高　野　明　近側 ′翫（ばか１名）“セ第１図イ第２図第３図第４図（ｂ）ｆｙ３　Ｔｒ２ｒｒ＋　　　　　　Ｔｒ第９図第１０図ｔｒ＝ｆｒｌ　　　ｔｒ＝ｔｒ２　　　ｋ＝？、Ｊ第１
２図第１３図２σ 第１４図第１５図（ａ）（ｂ）

Claims

【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成る駆動部と、該駆動部に対向配置
される加圧液室を有する流路板と、該加圧液室に隣接し
て配置される共通液室とからなり、前記圧電セラミック
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於
て、各流路の高さが異なり、それに応じて流路部分にお
ける圧電セラミックスの幅が異なることを特徴とするイ
ンクジェット記録装置。２、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成る駆動部と、該駆動部に対向配置
される加圧液室を有する流路板と、該加圧液室に隣接し
て配置される共通液室とからなり、前記圧電セラミック
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於
て、各流路の高さが異なり、それに応じて流路部分にお
ける圧電セラミックスの長さが異なることを特徴とする
インクジェット記録装置。３、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成る駆動部と、該駆動部に対向配置
される加圧液室を有する流路板と、該加圧液室に隣接し
て配置される共通液室とからなり、前記圧電セラミック
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於
て、各流路の高さが異なり、それに応じて前記圧電セラ
ミックスへの印加電圧が異なることを特徴とするインク
ジェット記録装置。４、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成る駆動部と、該駆動部に対向配置
される加圧液室を有する流路板と、該加圧液室に隣接し
て配置される共通液室とからなり、前記圧電セラミック
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於
て、各流路の高さが異なり、それに応じて前記圧電セラ
ミックスに印加するパルスのパルス幅が異なることを特
徴とするインクジェット記録装置。５、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成る駆動部と、該駆動部に対向配置
される加圧液室を有する流路板と、該加圧液室に隣接し
て配置される共通液室とからなり、前記圧電セラミック
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於
て、各流路の高さが異なり、それに応じて前記圧電セラ
ミックスに印加するパルスの立ち上がり時間が異なるこ
とを特徴とするインクジェット記録装置。６、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成る駆動部と、該駆動部に対向配置
される加圧液室を有する流路板と、該加圧液室に隣接し
て配置される共通液室とからなり、前記圧電セラミック
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於
て、前記駆動部を共通液室部まで延在すると共に共通液
室の駆動部の長さが、加圧液室ごとに異なることを特徴
とするインクジェット記録装置。