JPH04363249A - インクジェット記録ヘッド - 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、圧電アクチュエ−タに
よって付勢されるインクジェット記録ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来のインクジェット記録ヘッ
ドの一部を示す断面図である。

【０００３】同図において、１０はノズルヘッドブロッ
クを示している。このノズルヘッドブロック１０には、
図示しないインクタンクに連通するインク供給路１１と
、このインク供給路１１に連通し表面張力でインク１２
を保持するインク保持スリット１３と、このインク保持
スリット１３の背面に設けられているオリフィス１４と
が設けられている。オリフィス１３の背後には、インク
が満たされた圧力室１５がノズルヘッドブロック１０と
圧力板１６とから形成されている。圧力板１６の圧力室
１５と反対側の面には、ピエゾ素子等による圧電素子１
７が取り付けられている。

【０００４】信号源１８から電圧が印加されることによ
りこの圧電素子１７が変形し、それに伴って圧力板１６
も撓み圧力室１５の容積が変化する。これにより、オリ
フィス１４からインクが押し出されてインク保持スリッ
ト１３内のインク１２と共に前方に吐出されるか、又は
インク保持スリット１３内のインク１２を圧力室１５へ
吸入する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このようなインクジェ
ット記録ヘッドによると、インク１２のメニスカスが外
乱等で変化した場合、気泡がノズルを介して圧力室１５
内へ侵入してしまいインク１２の吐出動作に悪影響を与
える。 しかも、圧力室１５が閉鎖的であるため、このような気
泡は除去することが極めて困難である。また、インクが
ノズルの前面に存在しているため、吐出インク粒の形状
、大きさが好ましいものではなくしかも不安定であった
。

【０００６】従って、本発明は気泡の除去が容易であり
、常に一定であり最適な形状及び大きさのインク粒を吐
出することができるインクジェット記録ヘッドを提供す
るものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、少なく
とも１つのノズルと、このノズルに連通するインク室と
、インク室に連通する貫通孔内に密封的に保持された押
圧部材とを備えており、印加される電圧に応じて押圧部
材を上述の貫通孔の軸方向へ付勢するようにしたインク
ジェット記録ヘッドが提供される。

【０００８】押圧部材が、インク室に連通する貫通孔内
に弾性を有する接着剤で密封的に保持されたピストンと
、このピストンの底部に当接しており、印加される電圧
に応じて変形することによりピストンを上述の貫通孔の
軸方向へ付勢する圧電アクチュエ−タとを備えているか
もしれない。

【０００９】また、押圧部材が、印加される電圧に応じ
て変形することにより当該押圧部材を貫通孔の軸方向へ
付勢する圧電アクチュエ−タと一体的に形成されている
こともある。

【００１０】

【作用】インク室に連通する貫通孔内には押圧部材が密
封的に保持されており、この押圧部材が圧電アクチュエ
−タにより貫通孔の軸方向へ付勢される。これによって
インク室の容積が圧縮又は膨脹せしめられ、ノズルから
のインクの吐出又はインクタンクからのインクの吸引が
行われる。

【００１１】また、押圧部材をピストンとこのピストン
の底部に当接した圧電アクチュエ−タとで構成した場合
、ピストンが弾性を有する接着剤で保持されているので
貫通孔の軸方向へ移動容易である。しかも圧電アクチュ
エ−タはピストンの底部に直接当接しているのみであり
、ピストンに固着されてない。従って圧電アクチュエ−
タも移動が非常に容易であり、電圧が印加されるとピス
トンを貫通孔の軸方向へ効率よく付勢する。

【００１２】押圧部材を圧電アクチュエ−タと一体的に
形成すれば、複数の貫通孔への複数の押圧部材をそれぞ
れ挿入する作業及び密封作業が非常に容易となり、製造
コストの低減化を図ることができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明によるインクジェット記録ヘッ
ドを実施例により詳細に説明する。

【００１４】図１は本発明の一実施例であるインクジェ
ット記録ヘッドの一部を示す断面図である。なお、以下
の説明は１つのインクジェットノズルを有するがごとく
行うが、本発明のインクジェット記録ヘッドは単数のノ
ズルを有するものであってもよいし、また複数の同様の
ノズルを有するものであってもよい。

【００１５】同図に示すように、ノズルヘッド部は２つ
のノズルヘッドブロック２０及び２１を合わせることに
より、その内部にノズル２２、インク室２３、及びイン
ク供給路２４が互いに連通して形成されている。インク
供給路２４の他端は図示しないインクタンクに連通して
いる。

【００１６】ノズルヘッドブロック２１には、一端がイ
ンク室２３に開口し他端が外部に開口する貫通孔２５が
設けられている。この貫通孔２５には金属又は硬質の樹
脂からなるピストン２６が挿入されている。ピストン２
６の外周面と貫通孔２５の内周面との間には弾性を有す
る接着剤２７が封入されており、これによってピストン
２６が密封的に保持されている。接着剤２７はこのピス
トン２６に外圧が印加されると歪むような弾性体である
。このような接着剤２７としては、１液性エポキシ樹脂
又は２液性エポキシ樹脂が使用される。

【００１７】ピストン２６のインク室側の面と反対側の
面（底部）には圧電アクチュエ−タ２８の一端が当接し
ている。ピストン２６とこの圧電アクチュエ−タ２８と
が押圧部材３５を構成している。圧電アクチュエ−タ２
８の他端部分は固定板２９に堅固に固着されており、こ
の固定板２９はノズルヘッドブロック２１に固定されて
いるステ−３０に固定されている。圧電アクチュエ−タ
２８の中間部にはステ−３０に固定されたガイド３１が
係合している。このガイド３１は圧電アクチュエ−タ２
８の変形方向を案内するためのものである。

【００１８】圧電アクチュエ−タ２８は、複数の半導体
膜２８ａ　と電極板２８ｂ　とを交互に積層してなるピ
エゾ素子で構成されている。半導体膜２８ａ　を挟む電
極板２８ｂ　間には信号源３２が接続されている。

【００１９】信号源３２から電圧が印加されることによ
りこの圧電アクチュエ−タ２８は矢印３３の方向に変形
し、この押圧力及び接着剤２７の弾性による反発力によ
ってピストン２６は矢印３４の方向に移動する。その結
果、インク室２３の容積が変化し、インクがノズル２２
から吐出して印字が行われたり、新しいインクをインク
供給路２４を介してインク室２３内に吸入したりする。

【００２０】本実施例では、ピストン２６の側面のみに
接着剤２７を介在させて貫通孔２５に支持させるように
構成しており、しかもピストン２６の底部に圧電アクチ
ュエ−タ２８を固定せず直接接触するように構成してい
る。このため、ピストン２６の動きのロスが非常に小さ
くなり、圧電アクチュエ−タ２８の変形がインク室２３
の容積変化に効率よく変換されることとなる。また、ピ
ストン２６の底部と圧電アクチュエ−タ２８とを接着す
るための手間も省け、製造がその分だけ容易となる。

【００２１】さらに本実施例では、ピストン２６及び接
着剤２７によって圧電アクチュエ−タ２８がインク室２
３から隔離されている。このため、印加電圧がインクに
よってリ−クを起こすことがないのみならず圧電アクチ
ュエ−タ２８がインクによって侵される恐れが全くない
。また、従来技術のように閉鎖的に構成された圧力室が
存在しないため、インク室２３内に入った気泡を容易に
除去することができる。

【００２２】図２は本発明の他の実施例であるインクジ
ェット記録ヘッドの一部を示す断面図である。この実施
例においても、１つのインクジェットノズルを有する場
合について説明を行うが、本発明のインクジェット記録
ヘッドは単数のノズルを有するものであってもよいし、
また複数の同様のノズルを有するものであってもよい。

【００２３】同図に示すように、ノズルヘッド部は２つ
のノズルヘッドブロック１２０　及び１２１　を合わせ
ることにより、その内部にノズル１２２　、インク室１
２３　、及びインク供給路１２４　が互いに連通して形
成されている。インク供給路１２４　の他端は図示しな
いインクタンクに連通している。

【００２４】ノズルヘッドブロック１２０　及び１２１
　の間には、一端がインク室１２３　に開口し他端が外
部に開口する貫通孔１２５　が設けられている。この貫
通孔１２５　には金属又は硬質の樹脂からなるピストン
１２６　が挿入されている。ピストン１２６　の外周面
と貫通孔１２５　の内周面との間には弾性を有する接着
剤１２７　が封入されており、これによってピストン１
２６　が密封的に保持されている。接着剤１２７　はこ
のピストン１２６に外圧が印加されると歪むような弾性
体である。このような接着剤１２７　としては、１液性
エポキシ樹脂又は２液性エポキシ樹脂が使用される。

【００２５】ピストン１２６　のインク室側の面と反対
側の面（底部）には圧電アクチュエ−タ１２８　の一端
が当接している。ピストン１２６　とこの圧電アクチュ
エ−タ１２８　とが押圧部材１３５　を構成している。 圧電アクチュエ−タ１２８　の他端部分は固定板１２９
　に堅固に固着されており、この固定板１２９　はノズ
ルヘッドブロック１２１　に固定されている。圧電アク
チュエ−タ１２８　の中間部にはノズルヘッドブロック
１２１　に固定されたガイド１３１　が係合している。 このガイド１３１　は圧電アクチュエ−タ１２８　の変
形方向を案内するためのものである。

【００２６】圧電アクチュエ−タ１２８　は、複数の半
導体膜１２８ａと電極板１２８ｂとを交互に積層してな
るピエゾ素子で構成されている。半導体膜１２８ａを挟
む電極板１２８ｂ間には信号源１３２　が接続されてい
る。

【００２７】信号源１３２　から電圧が印加されること
によりこの圧電アクチュエ−タ１２８　は矢印１３３　
の方向に変形し、この押圧力及び接着剤１２７　の弾性
による反発力によってピストン１２６　は矢印１３４　
の方向に移動する。その結果、インク室１２３　の容積
が変化し、インクがノズル１２２　から吐出して印字が
行われたり、新しいインクをインク供給路１２４　を介
してインク室１２３　内に吸入したりする。 同図からも明らかのように本実施例では、ピストン１２
６　の移動方向にノズル１２２　が存在しているため、
ピストン１２６　の移動に対するインクの吐出効率が高
い。また、貫通孔１２５　をノズルヘッドブロック１２
１　に形成していないため、エッチング等による穴加工
精度をあまり高くできない材質であっても容易に用いる
ことができる。

【００２８】本実施例では、ピストン１２６　の側面の
みに接着剤１２７を介在させて貫通孔１２５に支持させ
るように構成しており、しかもピストン１２６　の底部
に圧電アクチュエ−タ１２８　を固定せず直接接触する
ように構成している。このため、ピストン１２６の動き
のロスが非常に小さくなり、圧電アクチュエ−タ１２８
　の変形がインク室１２３　の容積変化に効率よく変換
されることとなる。また、ピストン１２６　の底部と圧
電アクチュエ−タ１２８　とを接着するための手間も省
け、製造がその分だけ容易となる。

【００２９】さらに本実施例では、ピストン１２６　及
び接着剤１２７　によって圧電アクチュエ−タ１２８　
がインク室１２３　から隔離されている。このため、印
加電圧がインクによってリ−クを起こすことがないのみ
ならず圧電アクチュエ−タ１２８　がインクによって侵
される恐れが全くない。また、従来技術のように閉鎖的
に構成された圧力室が存在しないため、インク室１２３
　内に入った気泡を容易に除去することができる。

【００３０】図３は本発明のさらに他の実施例であるイ
ンクジェット記録ヘッドの一部を示す断面図である。こ
の説明についても１つのインクジェットノズルを有する
がごとく行うが、本発明のインクジェット記録ヘッドは
単数のノズルを有するものであってもよいし、また複数
の同様のノズルを有するものであってもよい。

【００３１】同図に示すように、ノズルヘッド部は２つ
のノズルヘッドブロック２２０　及び２２１　を合わせ
ることにより、その内部にノズル２２２　、インク室２
２３　、及びインク供給路２２４　が互いに連通して形
成されている。インク供給路２２４　の他端は図示しな
いインクタンクに連通している。

【００３２】ノズルヘッドブロック２２１　には、一端
がインク室２２３に開口し他端が外部に開口する貫通孔
２２５　が設けられている。この貫通孔２２５　には、
棒状の押圧部材２３５の先端が挿入されている。押圧部
材２３５　　の貫通孔２２５　に対する入口部には、密
封用のパッキン部材２３６　が押圧部材２３５　の周囲
に装着されている。このパッキン部材２３６　をノズル
ヘッドブロック２２１　に押し付けかつ密封を確実にす
るためのシール材２３７　が、パッキン部材２３６　の
周囲に形成されている。シール材２３７　としては、外
圧が印加されると歪むような弾性体、例えば、１液性エ
ポキシ樹脂又は２液性エポキシ樹脂が使用される。

【００３３】押圧部材２３５　は、本実施例では全体が
圧電アクチュエ−タで形成されている。この押圧部材２
３５　のインク室側と反対側の端部は固定板２２９　に
堅固に固着されており、この固定板２２９　はノズルヘ
ッドブロック２２１　に固定されているステ−２３０に
固定されている。押圧部材２３５　の中間部にはステ−
２３０　に固定されたガイド２３１　が係合している。 このガイド２３１　は圧電アクチュエ−タである押圧部
材２３５　の変形方向を案内するためのものである。

【００３４】押圧部材２３５　は、圧電アクチュエ−タ
として、複数の半導体膜２２８ａ　　と電極板２２８ｂ
　　とを交互に積層してなるピエゾ素子で構成されてい
る。半導体膜２２８ａ　　を挟む電極板２２８ｂ　　間
には信号源２３２　が接続されている。

【００３５】信号源２３２　から電圧が印加されること
によりこの圧電アクチュエ−タである押圧部材２３５　
は軸方向に変形する。このとき押圧部材２３５　はその
一端部が固定板２２９　に固定されているため、その他
端が矢印２３４　の方向に移動する。その結果、インク
室２２３　の容積が変化し、インクがノズル２２２　か
ら吐出して印字が行われたり、新しいインクをインク供
給路２２４　を介してインク室２２３　内に吸入したり
する。

【００３６】本実施例では、押圧部材２３５　の変形が
インク室２２３　の容積を直接的に変化させているので
、インクの吸入及び吐出の効率が非常によい。しかも構
成が単純であるため、安価で小型のインクジェット記録
ヘッドを提供できる。しかも、圧電アクチュエ−タを縦
型に使用しているため、ノズル数密度を増大させること
ができる。また、従来技術のように閉鎖的に構成された
圧力室が存在しないため、インク室２２３　内に入った
気泡を容易に除去することができる。

【００３７】本実施例は、以上の利点の他に、押圧部材
２３５　全体が圧電アクチュエ−タで形成されているた
め、貫通孔２２５　へ押圧部材２３５を挿入することが
容易であるという利点を有している。複数のノズルを有
する記録ヘッドの場合、複数の貫通孔２２５　へ複数の
押圧部材２３５　をそれぞれ挿入し、密封する作業に比
較的困難を伴う。しかしながら、本実施例のように押圧
部材２３５　が圧電アクチュエ−タである場合、図４の
平面図（Ａ）、その側面図（Ｂ）に示すように、１枚の
圧電アクチュエ−タ板２４０　を櫛形状にすべく一端側
から複数のスリット２４１　を形成し、他端側に固定板
２４２　を接着して各圧電アクチュエ−タ２４０ａ、２
４０ｂ、２４０ｃ、…を固定し、その後破線２４３　に
沿って圧電アクチュエ−タ板２４０　を切断することに
より複数の圧電アクチュエ−タ押圧部材を一体化するこ
とができる。これを一体化のまま複数の貫通孔に挿入す
る作業は、非常に容易である。

【００３８】このように、本実施例は、図１及び図２の
実施例に比して、部品点数が少なくかつ製造上の手間の
軽減化が図れ、従って製造コストを大幅に低減させるこ
とができる。

【００３９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、少なくとも１つのノズルと、このノズルに連通する
インク室と、インク室に連通する貫通孔内に密封的に保
持された押圧部材とを備えており、印加される電圧に応
じて押圧部材を上述の貫通孔の軸方向へ付勢するように
しているため、気泡の除去が容易であり、常に一定であ
り最適な形状及び大きさのインク粒を吐出することがで
きると共に効率の良い駆動を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるインクジェット記録ヘ
ッドの一部を示す断面図である。

【図２】本発明の他の実施例であるインクジェット記録
ヘッドの一部を示す断面図である。

【図３】本発明のさらに他の実施例であるインクジェッ
ト記録ヘッドの一部を示す断面図である。

【図４】図３の実施例における押圧部材の製造工程の説
明図である。

【図５】インクジェット記録ヘッドの従来例を示す断面
図である。

【符号の説明】

２０、２１、１２０　、１２１　、２２０　、２２１　
　　ノズルヘッドブロック ２２、１２２　、２２２　　　ノズル ２３、１２３　、２２３　　　インク室２４、１２４　
、２２４　　　インク供給路２５、１２５　、２２５　
　　貫通孔 ２６、１２６　　　ピストン ２７、１２７　　　接着剤 ２８、１２８　　　圧電アクチュエ−タ２８ａ　、１２
８ａ、２２８ａ　　半導体膜２８ｂ　、１２８ｂ、２２
８ｂ　　電極板２９、１２９　、固定板 ３０、２３０　　　ステ− ３１、１３１　、２３１　　　ガイド ３２、１３２　、２３２　　　信号源 ３５、１３５　、２３５　　　押圧部材２３６　　　パ
ッキン部材 ２３７　　　シール材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　少なくとも１つのノズルと、該ノズル
   に連通するインク室と、該インク室に連通する貫通孔内
   に密封的に保持された押圧部材とを備えており、印加さ
   れる電圧に応じて該押圧部材を前記貫通孔の軸方向へ付
   勢するようにしたことを特徴とするインクジェット記録
   ヘッド。
2. 【請求項２】　　前記押圧部材が、前記インク室に連通
   する貫通孔内に弾性を有する接着剤で密封的に保持され
   たピストンと、該ピストンの底部に当接しており、印加
   される電圧に応じて変形することにより該ピストンを前
   記貫通孔の軸方向へ付勢する圧電アクチュエ−タとを備
   えていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェ
   ット記録ヘッド。
3. 【請求項３】　　前記押圧部材が、印加される電圧に応
   じて変形することにより当該押圧部材を前記貫通孔の軸
   方向へ付勢する圧電アクチュエ−タと一体的に形成され
   ていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェッ
   ト記録ヘッド。