JPH04341854A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットヘッド
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からインクジェットヘッドの方式と
して、一般的に圧力パルス方式や荷電制御方式が採用さ
れている。これらのうち圧力パルス方式としては、イン
ク流路の途中に加圧室を形成し、蓋板である振動板に電
極を備えた圧電素子を設けた、いわゆるオンデマンド型
が広く採用されている。このオンデマンド型のインクジ
ェットヘッドは、制御回路から圧電素子にパルス電圧を
印加し、この圧電素子を瞬間的に変形（振動）させ、そ
の変形によって加圧室内のインクにエネルギーを与え、
これによって加圧室内のインクをインク流路に押し出し
て、ノズルから記録紙に向けてインク飛沫を噴射させる
ものである。

【０００３】

【解決しようとする課題】上記従来例のように、インク
流路内のインクに加圧室でエネルギーを付与すると、イ
ンクはインク流路を経てノズルから噴射するだけでなく
、共通インク室に押し戻されるものもある。このため、
インクの噴射以外に余分なエネルギーを必要とし、それ
だけ加圧室や圧電素子を大きくしなければならず、ヘッ
ドの大型化の原因になっている。また、加圧室における
エネルギーの付与を大きくすると、振動板の振幅も大き
くなり、振動が減衰するまでに時間がかかり次の印字の
ためのエネルギー付与まで長い間隔が必要である。 同時に、ノズル先端部のインクの後退（メニスカス）が
大きくなり、このメニスカスに次の噴射のためのインク
を補充するための時間が長くなりインク噴射の高速化の
妨げとなるとともに、余分にエネルギーを必要とするの
でこれもまた圧室や圧電素子を大きくする原因になって
いる。

【０００４】さらに、加圧室から共通インク室側のイン
ク流路に押し戻されたインクは共通インク室で他のイン
ク流路に対して干渉作用を起こし、インク圧に悪影響を
及ぼしている。このため、共通インク室を大きくしなけ
ればならず、これもまたヘッドの小型化を妨げる原因に
なっている。このように、インクが逆流することにより
生じる障害に対しては、インク流路内にワンウェイマイ
クロバルブを備えたものなどが提案されているが、小型
で構造が複雑であるため製造が困難であり、製造コスト
の面からの問題がある。

【０００５】そこで本発明の目的は、インク流路内に製
造が簡単な弁機構を設けることにより、加圧室内のイン
クに対するエネルギーの付与を少くし、小型でしかも高
速に動作するインクジェットヘッドを低コストにて提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のインクジェットヘッドは、共通インク室
と複数のノズル孔とを連通する複数のインク流路と、各
インク流路の中間位置にてインク流路内に供給されたイ
ンクにエネルギーを付与する加圧室とを備えたインクジ
ェットヘッドにおいて、各インク流路には、共通インク
室と加圧室との中間の位置に、インク中に浮遊可能な球
体と、インクにエネルギーを付与した時に球体によって
インク流路を閉塞して共通インク室へインクが逆流する
のを遮断する遮断部と、球体の加圧室への移動を規制す
る規制部とを具備した弁機構を備えている。

【０００７】また、球体はインクと比重がほぼ同一の物
質によって構成し、弁機構の機能向上を図っている。

【０００８】

【作用】インク流路内に供給されたインクに加圧室で瞬
間的にエネルギーを付与すると、加圧室内のインクの圧
力エネルギーが上昇し、インク流路を経てノズルからイ
ンク飛沫を噴射する。これと同時に、印加されたエネル
ギーは、加圧室内のインクを共通インク室側にも逆流さ
せるが、弁機構内でインクの逆流にともなって、インク
中に浮遊している球体が共通インク室側に移動して遮断
部を覆い、インク流路を閉塞してこれ以上のインクの逆
流を生じさせない。

【０００９】

【実施例】以下本発明の一実施例について図面を参照し
て説明する。◆図１，図２は、基板１と振動部を備えた
上蓋２の間に形成してある多数のインク流路３の内の１
つについて、本発明の構成を説明するためにそれぞれ拡
大して示したものである。

【００１０】インク流路３は、基板１上に所定のパター
ンを刻設してなるもので、ヘッドの右端部に設けてある
共通インク室４と先端部を細くしてなるノズル孔５とを
連通している。また、各インク流路３は図示を省略して
あるが、インクを共通インク室４からノズル孔５へ送り
出す際の流路抵抗を一定に揃えるために蛇行させてある
。インク流路３のほぼ中央部は、加圧室６として広幅に
してあり、その後方側すなわち加圧室６と共通インク室
４との間のインク流路３ａには弁機構７が設けてある。

【００１１】図１に示すように、基板１の上面には上蓋
２が貼り合わせてあり、上蓋２の加圧室６との対向面お
よび加圧室の前方側すなわち加圧室６とノズル孔５との
間のインク流路３ｂと対向する一部分の上蓋２の厚みを
薄くして振動部２ａを構成している。振動部２ａにおけ
るインク流路３の底面との間隙は約１００μｍと他の部
分のインク流路の部分よりも大きくしてあり、インクに
エネルギーを十分に印加可能な容積を確保してある。加
圧室６に対向する振動部２ａの部分の上面には、図示し
ない制御回路によって制御可能な圧電素子８が貼付して
ある。

【００１２】弁機構７は、およそ１００μｍ四方の大き
さの領域を占め、この領域に球体９を収納してある。こ
の領域の共通インク室４側には、インク流路３ａの幅を
狭め、かつ底部をせり上げるとともに、上蓋２の厚みを
やや大きくして直径５０μｍ程の円形断面の通路にして
ある遮断部７ａが設けてある。遮断部７ａの入口は球体
９が納まり易くなるように凹状にしてある。弁機構７の
後方側のインク流路３ａには、球体９の加圧室６内への
移動を規制する規制部７ｂが設けてある。規制部７ｂは
、上蓋２の下面から、インク流路に柵を設けるようにイ
ンク流路の中央部に突条を垂下させて、球体９がインク
とともに加圧室６内に移動できないようにしてある。 球体９は、インク流路３ａ内に浮遊してインクと一緒に
移動容易となるように、インクと比重がほぼ同一の物質
からなる直径約８０μｍの球状体に形成したものである
。本実施例では球体を構成する物質には、ガラスビーズ
入りポリアセタールを採用している。

【００１３】後方側のインク流路３ａのインク入口近傍
には、インク流路内に異物が入るのを防ぐフィルタ部１
０が形成してある。フィルタ部１０は、インク流路３の
中央部に上蓋２の下面から突条を垂下させ、この突条の
両側および下部の隙間からのみインクを通過可能にして
ある。

【００１４】次に本発明の動作について説明する。ヘッ
ド内にインクが供給されている状態にあるときには、図
１，図２に示すように、加圧室６内にはインクが充満し
ており、弁機構７内の球体９はインク内にて浮遊状態に
ある。ここで制御回路（図示略）から入力した信号を受
けて圧電素子８が瞬間的に変形し、インク流路３内のイ
ンクにエネルギーが付与されると、インクはインク流路
３の前方および後方へ移動するように圧力を受ける。こ
の前方への圧力を受けて加圧室３の前方に位置あるイン
クは、前方側のインク流路３ｂ内を押し出され、ノズル
孔５からインク飛沫となって噴射する。同様に後方側の
インク流路３ａにあるインクも移動を開始するが、弁機
構７内のインクの移動によりここで浮遊している球体９
もともに移動し、図３，図４に示すように、遮断部７ａ
の入口を覆ってインク流路３ａを遮断する。したがって
、それより後方へはインクはインク流路３ａ内を逆流し
ない。このため加圧室６で付与されたエネルギーは、イ
ンクを逆流させるためにはほとんど消費されず、大部分
は、インクを噴射させるために費やされるので、それだ
けエネルギーの供給が小さくてすむ。したがって、加圧
室６や圧電素子８などを小さくすることができ、ヘッド
の小型化につながる。もちろん、共通インク室４にはイ
ンクが逆流しないので他のインク流路に干渉を起す恐れ
も生じない。

【００１５】圧電素子８によるエネルギーの供給が停止
して圧電素子８が元の状態に戻ると、インク流路３内で
は押し出されたインク分だけ不足して負圧を生じるが、
この負圧によって弁機構７内の球体９が前方へ移動して
図１の状態に戻り、共通インク室４からインクが再び加
圧室６内に呼び戻される。

【００１６】なお、上記の実施例においては、球体の材
質として、ガラスビーズ入りポリアセタールを用いてあ
るが、インク中に浮遊可能なものであればよくこれに制
限されるものではない。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、共通イン
ク室と、加圧室との間に簡単な構成の弁機構を備えてい
ることにより、低コストでインクが逆流するのを防止で
きる。

【００１８】このため、インクに付与されたエネルギー
は、インクを噴射させるためにだけ使われるので、印加
するエネルギーが小さくてすむ。また、加圧室や圧電素
子をそれだけ小さくすることができるのでヘッドの小型
化を促進する。そして、圧電素子などの変形量も小さく
なるので、インクの無駄な移動を規制し、ヘッドを高速
化できる。また、インクが共通インク室内に逆流せず、
他のインク流路のインクに対する干渉作用を起さないの
で、共通インク室を大きくする必要がなくなり、さらに
ヘッドの小型化を可能にするなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す縦断面図である。

【図２】同上の横断面図である。

【図３】加圧室にエネルギーを付加した状態を示す要部
の拡大縦断面図である。

【図４】同上の拡大横断面図である。

【符号の説明】

３，３ａ　　インク流路 ４　　　　　　　　共通インク室 ５　　　　　　　　ノズル孔 ６　　　　　　　　加圧室 ７　　　　　　　　弁機構 ７ａ　　　　　　遮断部 ７ｂ　　　　　　規制部 ９　　　　　　　　球体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　共通インク室と複数のノズル孔とを連
   通する複数のインク流路と、上記各インク流路の中間位
   置にて上記インク流路内に供給されたインクにエネルギ
   ーを付与する加圧室とを備えたインクジェットヘッドに
   おいて、上記各インク流路には、上記共通インク室と上
   記加圧室との中間の位置に、上記インク中に浮遊可能な
   球体と、上記インクにエネルギーを付与した時に上記球
   体によって上記インク流路を閉塞して上記共通インク室
   へ上記インクが逆流するのを遮断する遮断部と、上記球
   体の上記加圧室への移動を規制する規制部とを具備した
   弁機構を備えていることを特徴とするインクジェットヘ
   ッド。
2. 【請求項２】　　請求項１において、上記球体の比重は
   上記インクのそれとほぼ同一であることを特徴とするイ
   ンクジェットヘッド。