JPH04179551A - 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、大きく分けて
５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げ、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を液滴として飛翔させるもの、
さらに＄５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太き（
、シ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、前記圧力発生部材と圧力発生部材押えの間に、ヤ
ング率が前記圧力発生部材に比べて小さい柔軟部材が配
設されていることを特徴とする。

〔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、圧力発
生部材表面の圧力発生部材押え側に、圧力発生部材より
もヤング率の小さい柔軟部材が配設されているため圧力
発生部材の変形の一部が柔軟部材に吸収される。このた
め、インク室に加わる応力が小さ（なり、インク室中の
正圧、および負圧が小さ（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１０の方向に移動じつつ各々のノズル
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。ペース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が配置されている。

圧力発生部材１９表面の圧力発生部材押え８２側には柔
軟部材９１が配設され、柔軟部材９１の厚みｔ８は１０
，０μｍ以上、１００．０μｍ以下で、ヤング率ｌＸ１
０’（Ｎ／ｍ２　　）以下のシリコン、または低密度ポ
リエチレンで構成されている。圧力発生部材１９とスペ
ーサ８００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１．０　ｍ以上、１０．
０ｍ以下、高さｈは０．５ｍ以上５．０　ｍ以下、イン
ク室８９０幅ｇは５０μ展以上５ＱＯ’ｐｍ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５１が接合されている。

ノズル形成基板３１にはノズル５３が設けられ、インク
はペース８１−に設けられたインク供給孔８７から、イ
ンク室８９を通ってノズル３５へと供給される。ノズル
３５の直径ｄは２０μｍ以上、１００μ痛以下、ノズル
形成基板５１の厚みｔｎは５０μｍ以上、２００μｍ以
下である。

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、圧
力発生部材１９、スペーサ８０、ノズル形成基板５１、
ペニス８１で囲まれている。圧力発生部材１９０幅ｔは
５０μｍ以上、３００μｍ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２０μ宵である。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、圧電素子２１
には矢印４９の方向に電界が発生してｄ８．圧電逆効果
によって矢印４９の方向に伸びる。その後、充電スイッ
チ２６を開き、放電スイッチ２７を閉じて電極７２と電
極７３を短絡して電荷を放電すると、圧電素子２１は最
初の状態まで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１
９は圧力発生部材押え８２に支持されて圧力発生部材１
９の端面は矢印３８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４５の方向に加速
される。このとき、圧力発生部材１９と圧力発生部材押
え８２の間に配設されている柔軟部材９１は、圧力発生
部材１９の応力によって矢印３９の方向に収縮する。こ
れによって、圧力発生部材１９からインク室８９に伝播
する応力の一部が柔軟部材９１の収縮として鳴収され、
インク室８９内の圧力の急上昇は避けられる。圧電素子
２１はＰＺＴで構成され、そのヤング率はｚ９×１０１
１（１７ｍ”）程度と非常に大きい。そのため、従来の
柔軟部材９１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状が乱れ
１．印字品質に悪影響を与えていた。しかし、本発明に
よる実施例では柔軟部材９１を設けたために、圧力発生
部材１９の応力が柔軟部材９１に吸収され、インク室８
９内の圧力が絶対圧力で１気圧程度の圧力に押えられる
。このため、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
１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４５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内のインクを外に引っ張り出
そうとする。このため、インク室８９内の圧力は負圧に
なる。本発明の実施例では、柔軟部材９１がそれに応じ
て矢印４０の方向に伸びるため、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、にカ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、本発男のインクジェットヘッドは、
圧力発生部材と圧力発生部材押えの間に柔軟部材を配置
した。このため、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の一部を、変形として柔
軟部材が吸収して、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る。このため、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。したがって
、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ａ５５気圧程と小さく
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】

１に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。 ＠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 ３１・・・・・・・・・ノズル形成基板５５・・・・・
・・・・ノズル ８０・・・・・・・・・スペーサ ８１・・・・・・・・・ペース ８２・・・・・・・・・圧力発生部材押え８５…・・・
・・・スリット ８７・・・・・・・・・インク供給孔 ９１・・・・・・・・・柔軟部材 第１図 第２図 第３図 ７２，７３．＠配ｈ 第４図 ４θ ｅ　　　　　　　　＋鴫− 第５図 ２８イシク舛動 第６図 第７図 第８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、
   前記圧力発生部材と該圧力発生部材を支持する圧力発生
   部材押えの間に、ヤング率が前記圧力発生部材に比べて
   小さい柔軟部材が配設されていることを特徴とするイン
   クジェットヘッド。