JPH04179549A

JPH04179549A - インクジェットヘッド

Info

Publication number: JPH04179549A
Application number: JP30785690A
Authority: JP
Inventors: Osamu Nakamura; 修中村; Tomoaki Abe; 知明阿部
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1990-11-14
Filing date: 1990-11-14
Publication date: 1992-06-26

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〕本発明は印字データの入力を受けた時点で、インク滴を
飛翔させ、このインク滴により記録用紙にドツトを形成
させるオンデマンド型のインクジェットヘッドに関する
。

〔従来の技術〕

オンデマンド型インクジェットヘッドは、太き（分けて
３種類のものがあり、第１のものはノズルの先端にイン
クを瞬間的に気化させるヒータを設け、気化時の膨張圧
力によりインク滴を生成、飛翔させる、いわゆるバブル
ジェット型であり、また第２のものはインク室を形成す
る容器に信号により変形する圧電素子を設け、変形時に
生じる圧力によりイン°りを液滴として飛翔させるもの
、さらに第３のものは、インク溜部内にノズルに対向さ
せて圧電素子を配設し、この圧電素子の伸縮によりノズ
ル領域に動圧を生じさせてインク滴を飛翔させるもので
ある。

上記第２の形式のオンデマンド型イＶクジエツトヘッド
は、日本特許公開５９−４８１６４に示されたように、
インク室を形成する容器の壁の一部に圧電素子を設け、
信号により圧を累子をたわみ変形させ生じる圧力によっ
てノズルからインク滴を飛翔・させ、記録紙上にドツト
を形成するものである。

しかしながら、このような圧電素子はヤング率が大きく
、駆動信号によってインク室内に大きな正および負の圧
力が発生する。この正圧によってインク吐出時のインク
滴の形状が乱れ、印字の品質が著しく低下するという問
題があった。また、負圧によってはインク中に溶は込ん
でいた気体が気泡となってインク中に現れ、次回インク
吐出時の正圧を吸収して吐出圧力が下がり、インク滴の
飛行方向が曲る、インク滴の吐出速度が低下する、また
はインク滴が吐出しないという問題があった。そこで、
本発明の目的は、圧電素子を用いても大きな負圧が発生
せず、インクの吐出状態が安定したオンデマンド型イン
クジェット式印字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〕

上記問題を解決するため、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に接続して配置されたインク室を備え
、圧力発生部材によって前記インク室の少なくとも１つ
の壁を変位させ、前記インク室を構成する壁の一部の変
形強度が他部分の壁に比べて小さいことを特徴とする。

〔作用〕

上記のように構成されたインクジェットヘッドは、圧力
発生部材によってインク室を形成する容器の壁を変位さ
せ、インク室内に圧力が生じさせる、このとき、インク
室の壁の一部の変形強度が小さいために排除された体積
の一部が壁の変形として吸収され、インク室中の正圧、
および負圧が小さくなる。

〔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２．５の押圧によりプラテン４に捲きまわされ、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、インクジェットヘッド９が搭載さ
せており、矢印１Ｄ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図は本発明の実施例を示すインクジェットヘッドの
断面図である。ベース８１上には圧力発生部材１９と圧
力発生部材押え８２．スペーサ８０が配置され、圧力発
生部材１９とスペーサ８０゛の間には幅ｇのインク室８
９が設けられている。

圧力発生部材１９の長さ１は１．０■以上１０．０ｍ以
下、高さｈは０．５ｍ以上５．０　ｗｎ以下、インク室
８９０幅ｇは５０μｍ以上５００μ簿以下である。圧力
発生部材１９と圧力発生部材押え８２．スペーサ８０の
上面にはノズル形成基板３１が接合されている。ノズル
形成基板５１にはノズル３６が設げられ、インクは、ベ
ース８１に設けられたインク供給孔８７からインク室８
９を通ってノズル５６へと供給される。ノズル５５の直
径ｄは２０μｍ以上、１００μｍ以下、ノズル形成基板
３１の厚みｔｎは５０μｍ以上、２００μｍ以下である
。スペーサ８０にはスリット８６が設けられている。ス
リット８５の長さ１Ｂはｈ　ｘ　ｏ、　ｓ以上、ｈｘｉ
、ｏ以下である。

また、スペーサ８０のヤング率は１×１０７〔Ｎ／ｒｒ
？〕以上、Ｉ　Ｘ　１０９　（Ｎ／ｄ〕以下のＰＳＦ（
ポリスルホン）またはｐＩＣＥＫ（ポリエーテルエーテ
ルケトン）で構成されている。

第５図は本発明のインクジェットヘッドの横断面図であ
る。圧力発生部材１９およびインク室８９は境界壁９０
によって囲まれている。インク室８９は境界壁９０、ダ
ンパ８４、圧力発生部材１９、ノズル形成基板３１、ベ
ース８１で囲まれている。圧力発生部材１９０輻ｔは５
０μｍ以上、５００μｍ以下である・第４図に示すように圧力発生部材１９は圧電素子２１と
電極７２．７５の積層構造になっており、圧電素子２１
は矢印５０の方向に分極されている。第５図に示すよう
に電極７２と電極７３間に電界を印加するとａＳＳ圧電
逆効果によって矢印４９の方向に伸びる。その後、放電
スイッチ２７を閉じ、電極７２と電極７５間を短絡して
電荷を放電すると、圧力発生部材１９は矢印４８の方向
に縮む。

以下、本発明のインクジェットヘッドの動作を説明す−
る。

第６図に示すように充電スイッチ２６を閉じることによ
って圧力発生部材１９に電界を印加すると圧力発生部材
１９は圧力発生部材押え８２に支持されて矢印５８の方
向に変位し、インク室８９内のインクを加圧する。これ
によってインクは矢印４２と矢印４３の方向に加速され
る。このとき、スペーサ８０にはスリット８６が入れら
れダンパ８４が形成されているため、ダンパ８４のたわ
みによってインク室８９内の圧力が低くなる。圧電素子
２１はＩ’ＺＴで構成され、そのヤング率は２．９Ｘ１
０”ＣＭ／ｍ”）程度と非常に太きい。そのため、従来
のダンパ８４がない場合では、インク室８９内の圧力は
絶対圧力で１０気圧程度の高圧になり、インク滴２８の
吐出速度Ｖが高速になり過ぎる。このため、インク滴２
８が複数に分離したり、形が柱状になるなど形が乱れ、
印字品質に悪影響を与えていた。しかし、本発明による
実施例ではダンパ８４を設けたために、インク室８９内
の圧力が絶対圧力で１気圧程度の圧力に押えられ、吐出
するインク滴の形状は球形となり、これが記録媒体に付
着すると円形のドツトとなり印字品質が向上するという
利点がある。

第７図に示すように、圧力発生部材１９の矢印　、４１
方向の縦振動周期とほぼ等しい時間の後に、充電スイッ
チ２６を開き、同時に放電スイッチ２７を閉じると圧力
発生部材１９の電荷は放電し、圧電素子２１は縮み、矢
印４１の方向に変位する。しかし、インクは質量による
慣性のため依然として矢印４２、矢印４３の方向に流れ
続けてインク滴２８をノズル３５より吐出する。さらに
、第８図に示すように、圧力発生部材１９が完全に静止
した後もインクは慣性によって矢印４２、矢印４５の方
向に流れ続けてインク室８９内は負圧になる。本発明の
実施例ではダンパ８４がそれに応じて矢印４０の方向に
戻るため、インク室８９内の圧力は絶対圧力で０．５気
圧程度しか下がらない。このため、インク中に溶解して
いる気゛体が気泡になることを防止できる。気泡が発生
しないと再び圧力発生部材１９が変位してインクを加圧
しても充分にインクに力を伝えることができ、インク吐
出能力が安定する利点がある。

第９図に示したように、本発明のインクジェットヘッド
は複数個配置することも可能で、この場合は複数のヘッ
ドによって同時に印字、印画できる利点がある。

〔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イ
ンク室を構成する壁の一部の変形強度が他の部分の壁に
比べて小さくなるように構成したため、ＰＺＴ等の圧電
素子で構成された圧力発生部材が発生する高い圧力を吸
収して、インク吐出時のインク室内の正圧が１気圧程度
の適正圧力になり、インク滴が複数に分離したり、柱状
になったりすることなく、記録紙上に円形のドツトを構
成することができる。これによって、品質の良い印字、
印画を得ることができるのである。また、同時に負圧が
小さくなるため、インク室内に気泡が発生することがな
く、インクを吐出する能力が安定する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の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図は本発明のインクジェットヘッドの縦断面図。第３図は本発明のインクジェットヘッドの横断面図。第４図は圧力発生部材の断面図。第５図は圧力発生部材の動作図。第６図、第７図、第８図は本発明のインクジェットヘッ
ドのインク滴吐出時の動作図。第９図は本発明のインクジェットヘッドを複数個配設し
た切断図。１・・・・・・・・・記録媒体９・・・・・・・・・インクジェットヘッド１９・・・
・・・・・・圧力発生部材２１・・・・・・・−・圧電素子２６・・・・・・・・・充電スイッチ２７・・・・・・・・・放電スイッチ２８・・・・・・・・・インク滴５１・・・・・・・・・ノズル形成基板５Ｓ・・・・・
・・・・ノズル８０・・・・・・・・・スペーサ８１・・・・・・・・・ベース８２・・・・・・・・・圧力発生部材押え８３・・・・
・・・・・スリット８４・・・・・・・・・ダンパ８７・・・パム・・・インク供給孔９、インクシーットヘッＦ゛第１図第２図 θｊ　　　　　　９０　　　　１９第３図第４図第７図第−８図

Claims

【特許請求の範囲】

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に接続して配置されたインク室を備え、圧
力発生部材によって前記インク室の少なくとも１つの壁
を変位させ、前記インク室内のインク圧力を高め、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、
前記インク室を構成する壁の一部の変形強度が他部分の
壁に比べて小さいことを特徴とするインクジェットヘッ
ド。