JPH04179550A - 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クな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ンクジェットヘッド
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−部に圧電素子を設け、
信号により圧電素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。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような圧電素子はヤング率が大きく
、したがって発生応力も大きい。そのため、圧力発生部
材動作時にインク室内に大きな正および負の圧力が発生
する。正圧が大きいためにインク吐出時にインク滴が分
離するなど形状が乱れ、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能力が低下して、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、インク室内に大きな正圧、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、前記ノズル形成基板の変形強度が前記インク室を囲
む他の壁の変形強度に比べて、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、ノズル
形成基板の前記インク室内圧力に対する変形強度がイン
ク室を囲む他の壁の変形強度に比べて小さいため、イン
ク室内のインク圧力によってノズル形成基板がたわみ、
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２．３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淋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８Ｏが配置されている。

圧力発生部材１９とスペーサ８０の間には幅ｇのインク
室８９が設けられている。圧力発生部材１９の長さ１は
ｔ　Ｏｒｒｍ以上１０、　Ｏｗｎ以下、高さｈはα５箪
以上５．０順以下、インク室８９０幅ｇは５０μｍ以上
５００μｍ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５
１が接合されている。ノズル形成基板５１にはノズル５
３が設けられ、インクはペース８１に設げられたイ／り
供給孔８７からインク室８９を通ってノズル５３へと供
給される。ノズル３３の直径ｄは２０μｍ以上、１００
μｍ以下、ノズル形成基板３１の厚み１．は１０μｍ以
上、３０μ罵以下で、その材質はｐｘＩＣｘ（ボリエ讐
チルエーテルケトン）等の、ヤング率がｓ　ｘ１ｏ９　
　（Ｎ／ｍ２）以下、Ｉ　Ｘｌ　０９　ＣＮ／ｍ２　：
１以上の弾性体である。

第３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．柔
軟部材９１、ノズル形成基板５１、ペース８１で囲まれ
ている。圧力発生部材１９０幅ｔは５０μｍ以上、３０
０μｍ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。電極７２と電極７
５の間隔ｅは２０μｍである。第５図に示すように電極
７２と電極７５間に電界を印加すると、圧力発生部材１
９は’！！圧電逆効果によって矢印４９の方向に伸びる
。その恢、充電スイッチ２６を開いて放電スイッチ２７
を閉じ、電極７２と電極７３間を短絡して電荷を放電す
ると、圧電素子２１は収縮して圧力発生部材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
って圧電素子２１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６８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、ノズル形成基板５１はインク室８９内の
圧力によって矢印６９の方向にたわむ。これによってイ
ンク室８９内の圧力の急上昇は避けられ、インク室８９
内の圧力は低くなる。圧電素子２１はＰＺＴで構成され
、そのヤング率は２．−９　Ｘ　＋、ｏ１１（Ｎ／ｍ２
　〕程度と非常に大きい。そのため、従来のノズル形成
基板３１がたわまない場合では、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
２８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
る実施例ではノズル形成基板３１がたわむために、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る。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図に吊子ように、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２
６を開き、同時に放電スイッチ２７を閉じると圧電素子
２１の電荷は放電し、圧力発生部材１９の端面は矢印４
０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５５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内の圧力は負圧になる。本
発明の実施例ではノズル形成基板５１がそれに応じて矢
印４４の方向にもどる、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
室８９内のインク中に溶解している気体が、気泡になっ
て現れることを防止できる。このように気泡が発生しな
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ノ
ズル形成基板の変形強度がインク室を囲む他の壁の変形
強度に比べて小さいため、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ノズル形成基板
がたわむことで吸収して、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、同時にインク室内の負圧が０．５気圧程度と小さ（
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６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 ３１・・・・・・・・・ノズル形成基板６３・・・・・
・・・・ノズル ８０・・・・°・・・・スヘーサ ８１・・・・・・０．、ベース ８２・・・・・・・・・圧力発生部材押え８６・・・・
・・・・・スリット ８７・・・・・・・・・インク供給孔 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 第２図 第４図 ４θ 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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、
   前記ノズル形成基板の前記インク室内圧力に対する変形
   強度が、前記インク室を囲む他の壁の変形強度に比べて
   、小さいことを特徴とするインクジェットヘッド。