JPH0516360A - インクジエツトプリンターの印字ヘツド - Google Patents
インクジエツトプリンターの印字ヘツドInfo
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- JPH0516360A JPH0516360A JP3197445A JP19744591A JPH0516360A JP H0516360 A JPH0516360 A JP H0516360A JP 3197445 A JP3197445 A JP 3197445A JP 19744591 A JP19744591 A JP 19744591A JP H0516360 A JPH0516360 A JP H0516360A
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- Japan
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- pressure chamber
- ink
- substrate
- pressure
- grooves
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/10—Finger type piezoelectric elements
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】圧電式インクジェットプリンターの印字ヘッド
のインクを加圧する圧力室の圧力を効率よく上げる。 【構成】圧電式インクジェットプリンターの印字ヘッド
のインクを加圧する圧力室の中にガラス、セラミックス
等インクより圧縮の小なる物質よりなるスペーサーを配
することを特徴とする。
のインクを加圧する圧力室の圧力を効率よく上げる。 【構成】圧電式インクジェットプリンターの印字ヘッド
のインクを加圧する圧力室の中にガラス、セラミックス
等インクより圧縮の小なる物質よりなるスペーサーを配
することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はプリンターに関し、更に
詳しくは圧電式インクジェットプリンターの印字ヘッド
に関する。
詳しくは圧電式インクジェットプリンターの印字ヘッド
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の圧電式インクジェットプリンター
の印字ヘッドとしては、圧電素子のバイモルフによるた
わみを利用してインクを充填した圧力室の壁を変形さ
せ、圧力上昇によりインクを突出させるカイザー方式と
言われるものが例えば特公昭５７ー２０９０４号公報に
記載されている。
の印字ヘッドとしては、圧電素子のバイモルフによるた
わみを利用してインクを充填した圧力室の壁を変形さ
せ、圧力上昇によりインクを突出させるカイザー方式と
言われるものが例えば特公昭５７ー２０９０４号公報に
記載されている。
【０００３】また圧電素子のせん断モードによる変形を
利用して、インクを充填したチャンネル状の圧力室の隔
壁を変形させ、これによる圧力室の圧力上昇によりイン
クを突出させるせん断モード方式が例えば特開昭６３ー
２４７０５１号公報に記載されている。
利用して、インクを充填したチャンネル状の圧力室の隔
壁を変形させ、これによる圧力室の圧力上昇によりイン
クを突出させるせん断モード方式が例えば特開昭６３ー
２４７０５１号公報に記載されている。
【０００４】更に圧電素子の厚み方向の寸法変化による
変形を利用してインクを充填した圧力室の容積を変化さ
せ、これによる圧力室の圧力上昇によりインクを突出さ
せる厚み縦変形モード方式が例えば特願平２ー３０３９
５３５の願書に添付した明細書に記載されている。
変形を利用してインクを充填した圧力室の容積を変化さ
せ、これによる圧力室の圧力上昇によりインクを突出さ
せる厚み縦変形モード方式が例えば特願平２ー３０３９
５３５の願書に添付した明細書に記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のすべての方式に
おいて、インクの乾燥等による吐出不良の根絶、圧電素
子の駆動電圧の低減、噴射手段の微細化はそれぞれイン
クジェットプリンターの信頼性の向上、装置の簡素化・
軽量化、印字パタンの分解能の向上のために要求される
ところである。しかし従来の技術をもってしてはこれら
の要求を満足させることは決して容易ではない。その根
本的な理由は、圧電駆動手段は力は出せても変位は出し
にくいという性質がある一方でインクの圧力を噴射する
までに高めるにはインクの圧縮比を上げるためインクを
充填した圧力室をかなり変形させなければならないとこ
ろにあると考えられる。つまり従来技術においては本来
的に駆動電圧のインク圧力への変換係数が低く、また噴
射手段の微細化により変換係数は下がる傾向にあるとい
うことから前記の問題が発生していると考えられる。か
かる根本的な課題を解決するため本発明は圧電式インク
ジェットプリンターの印字ヘッドにおいて圧電素子の駆
動電圧を上げることなく圧力室に充填されたインクの圧
力を従来よりも上げることを目的とする。
おいて、インクの乾燥等による吐出不良の根絶、圧電素
子の駆動電圧の低減、噴射手段の微細化はそれぞれイン
クジェットプリンターの信頼性の向上、装置の簡素化・
軽量化、印字パタンの分解能の向上のために要求される
ところである。しかし従来の技術をもってしてはこれら
の要求を満足させることは決して容易ではない。その根
本的な理由は、圧電駆動手段は力は出せても変位は出し
にくいという性質がある一方でインクの圧力を噴射する
までに高めるにはインクの圧縮比を上げるためインクを
充填した圧力室をかなり変形させなければならないとこ
ろにあると考えられる。つまり従来技術においては本来
的に駆動電圧のインク圧力への変換係数が低く、また噴
射手段の微細化により変換係数は下がる傾向にあるとい
うことから前記の問題が発生していると考えられる。か
かる根本的な課題を解決するため本発明は圧電式インク
ジェットプリンターの印字ヘッドにおいて圧電素子の駆
動電圧を上げることなく圧力室に充填されたインクの圧
力を従来よりも上げることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明のインクジェットプリンターの印字ヘッドは圧
電素子の駆動により充填したインクに圧力を加える圧力
室、該圧力室に設けられまたは取付けられた噴射導孔手
段及び該圧力室にインクを供給するインク供給手段を有
する圧電式インクジェットプリンターの印字ヘッドにお
いて前記圧力室内にガラス、セラミックス等のインクよ
り圧縮率の小なる物質よりなるスペーサーを配してなる
ことを特徴とするものである。
に本発明のインクジェットプリンターの印字ヘッドは圧
電素子の駆動により充填したインクに圧力を加える圧力
室、該圧力室に設けられまたは取付けられた噴射導孔手
段及び該圧力室にインクを供給するインク供給手段を有
する圧電式インクジェットプリンターの印字ヘッドにお
いて前記圧力室内にガラス、セラミックス等のインクよ
り圧縮率の小なる物質よりなるスペーサーを配してなる
ことを特徴とするものである。
【０００７】
【作用】本構成によれば圧力室内のスペーサーの存在に
より該圧力室に充填されるインクの体積は減少し、しか
も圧電素子の駆動による圧力室の壁面の変形を妨害しな
いように充填物体を配しておけば圧力室の容積変化はそ
のものは従来と変わらないようにできる。ところで、ガ
ラス、セラミックス等の弾性係数の高い物質の圧縮率は
インクの１／１０から１／１００と低く、圧力室の圧縮
の際スペーサーの体積は縮小せず、インクの体積のみが
縮小するものと近似してもよい。従ってインクに着目す
ればその体積そのものは従来より減少しているにも拘ら
ず、その体積の圧電駆動時における減少分は、スペーサ
ー体積の減少が無視できるため、従来と変わらないこと
になり、この結果インクの体積変化率は従前のものより
増加する。ところで一般に液体が圧縮された場合には液
体の体積変化率に比例した圧力が発生するので本発明の
場合は圧電素子の駆動電圧を増加させることなく従前に
比し圧力室内のインクの圧力を高めることができる。ま
た圧力室内の体積変化量を一定に保ったまま圧力が高く
なるので副次的な効果としてインクの出入りの応答性が
速くなり高速印字に適するようになる。
より該圧力室に充填されるインクの体積は減少し、しか
も圧電素子の駆動による圧力室の壁面の変形を妨害しな
いように充填物体を配しておけば圧力室の容積変化はそ
のものは従来と変わらないようにできる。ところで、ガ
ラス、セラミックス等の弾性係数の高い物質の圧縮率は
インクの１／１０から１／１００と低く、圧力室の圧縮
の際スペーサーの体積は縮小せず、インクの体積のみが
縮小するものと近似してもよい。従ってインクに着目す
ればその体積そのものは従来より減少しているにも拘ら
ず、その体積の圧電駆動時における減少分は、スペーサ
ー体積の減少が無視できるため、従来と変わらないこと
になり、この結果インクの体積変化率は従前のものより
増加する。ところで一般に液体が圧縮された場合には液
体の体積変化率に比例した圧力が発生するので本発明の
場合は圧電素子の駆動電圧を増加させることなく従前に
比し圧力室内のインクの圧力を高めることができる。ま
た圧力室内の体積変化量を一定に保ったまま圧力が高く
なるので副次的な効果としてインクの出入りの応答性が
速くなり高速印字に適するようになる。
【０００８】
【実施例１】以下に本発明の第１の実施例を図面に基づ
いて説明する。本実施例は圧電素子のせん断モードによ
る変形を利用して圧力室の隔壁を変形させる方式の印字
ヘッドにおける本発明の１実施例であり、図１（ａ），
図１（ｂ），図１（ｃ）及び図２に示す圧電性素材の基
板１に複数の圧力室を構成する溝３１，３２，３３及び
隔壁５１，５２が形成され、該隔壁の上端面は弾性部材
９を介して蓋６に結合されている。隔壁は図１の矢印の
方向に分極され、溝３１，３２，３３の内面にはそれぞ
れ電極４１，４２，４３が設けられている。圧力室を構
成する溝３１，３２，３３の一方の端に連結して図２に
示すようにインクを供給するための共通の溝８１が形成
され、ジョイント８２と連通して外部より圧力室にイン
クを供給する。前記圧力室の溝３１，３２，３３の他方
の端は基板１の一つの端面において開口しこの開口部を
塞ぐようにして基板１の前記の端面にノズル板６０が取
付られる。ノズル板６０には溝３１，３２，３３に対応
して噴射孔６１，６２，６３がそれぞれ設けられてい
る。各圧力室の内部にはガラスよりなるスペーサー９５
が若干のガタを生ずるような寸法のゆとりをもって配さ
れ、残りの隙間にはインクが充填される。スペーサー９
５は圧力室へのインクの出入りに従い壁面で規制される
範囲において移動でき、流体抵抗の増加を抑える作用を
するが、その端部は斜面となっており、壁面に当接した
時にインクの流路を塞がないようになっている。図１
（ａ）は前記の電極４１，４２，４３に電圧が印加され
る前の状態を示す。今電極４２に対し電極４１及び４２
に正の電圧を印加すると隔壁５１及び５２はそれぞれ図
１（ｂ）に示す如く紙面に平行な面において時計方向及
び反時計方向のせん断モードによる変形を起こす。この
結果溝３２により構成される圧力室９２の容積は減少し
充填されたインクの圧力が高まりノズル板６０に設けら
れた噴射孔６２よりインクを噴射する。
いて説明する。本実施例は圧電素子のせん断モードによ
る変形を利用して圧力室の隔壁を変形させる方式の印字
ヘッドにおける本発明の１実施例であり、図１（ａ），
図１（ｂ），図１（ｃ）及び図２に示す圧電性素材の基
板１に複数の圧力室を構成する溝３１，３２，３３及び
隔壁５１，５２が形成され、該隔壁の上端面は弾性部材
９を介して蓋６に結合されている。隔壁は図１の矢印の
方向に分極され、溝３１，３２，３３の内面にはそれぞ
れ電極４１，４２，４３が設けられている。圧力室を構
成する溝３１，３２，３３の一方の端に連結して図２に
示すようにインクを供給するための共通の溝８１が形成
され、ジョイント８２と連通して外部より圧力室にイン
クを供給する。前記圧力室の溝３１，３２，３３の他方
の端は基板１の一つの端面において開口しこの開口部を
塞ぐようにして基板１の前記の端面にノズル板６０が取
付られる。ノズル板６０には溝３１，３２，３３に対応
して噴射孔６１，６２，６３がそれぞれ設けられてい
る。各圧力室の内部にはガラスよりなるスペーサー９５
が若干のガタを生ずるような寸法のゆとりをもって配さ
れ、残りの隙間にはインクが充填される。スペーサー９
５は圧力室へのインクの出入りに従い壁面で規制される
範囲において移動でき、流体抵抗の増加を抑える作用を
するが、その端部は斜面となっており、壁面に当接した
時にインクの流路を塞がないようになっている。図１
（ａ）は前記の電極４１，４２，４３に電圧が印加され
る前の状態を示す。今電極４２に対し電極４１及び４２
に正の電圧を印加すると隔壁５１及び５２はそれぞれ図
１（ｂ）に示す如く紙面に平行な面において時計方向及
び反時計方向のせん断モードによる変形を起こす。この
結果溝３２により構成される圧力室９２の容積は減少し
充填されたインクの圧力が高まりノズル板６０に設けら
れた噴射孔６２よりインクを噴射する。
【０００９】図１（ｂ）の変形により溝幅Ｘなる圧力室
の隔壁の上端がΔＸだけ変位した場合、圧力室の容積を
Ｖ，容積の変化をΔＶとすると、容積変化率ΔＶ／Ｖは ΔＶ／Ｖ＝ΔＸ／Ｘ （１） となる。インクの圧縮比Ｆは図６に示す従来例の如く圧
力室内にスペーサー９５が存在しない場合は Ｆ＝ΔＶ／Ｖ （２） 本実施例のように圧力室内に体積Ｖ0 なるスペーサー９
５が存在する場合は、既に延べた理由により圧縮の際ス
ペーサーの体積Ｖ0 は変化しないとみなすと Ｆ＝ΔＶ／（ＶーＶ0 ） （３） となる。圧縮されたインクの圧力Ｐは圧縮比Ｆに比例
し、その体積弾性率をＢとすれば一般に Ｐ＝ＢＦ （４） で表される。（２），（３），（４）式より圧力室内に
充填物体が存在しない場合のインクの圧力Ｐ0 及び充填
物体が存在する場合の圧力Ｐ1を求めその比をとると Ｐ1 ／Ｐ0 ＝Ｖ／（Ｖ−Ｖ0 ） （５） の関係が得られる。（５）式よりインクの圧力は充填物
体の存在により増加し、しかも充填物体の体積Ｖ0 が増
大するに従って増加することがわかる。本実施例におい
ては充填物体の体積Ｖ0 は圧力室の容積Ｖの２／３にな
っており、インクの圧力を従来に比し３倍に拡大する効
果が得られた。また圧力室内の体積変化量を一定に保っ
たまま圧力が高くなるので副次的な効果としてインクの
出入りの応答速度が従来の３倍に向上した。
の隔壁の上端がΔＸだけ変位した場合、圧力室の容積を
Ｖ，容積の変化をΔＶとすると、容積変化率ΔＶ／Ｖは ΔＶ／Ｖ＝ΔＸ／Ｘ （１） となる。インクの圧縮比Ｆは図６に示す従来例の如く圧
力室内にスペーサー９５が存在しない場合は Ｆ＝ΔＶ／Ｖ （２） 本実施例のように圧力室内に体積Ｖ0 なるスペーサー９
５が存在する場合は、既に延べた理由により圧縮の際ス
ペーサーの体積Ｖ0 は変化しないとみなすと Ｆ＝ΔＶ／（ＶーＶ0 ） （３） となる。圧縮されたインクの圧力Ｐは圧縮比Ｆに比例
し、その体積弾性率をＢとすれば一般に Ｐ＝ＢＦ （４） で表される。（２），（３），（４）式より圧力室内に
充填物体が存在しない場合のインクの圧力Ｐ0 及び充填
物体が存在する場合の圧力Ｐ1を求めその比をとると Ｐ1 ／Ｐ0 ＝Ｖ／（Ｖ−Ｖ0 ） （５） の関係が得られる。（５）式よりインクの圧力は充填物
体の存在により増加し、しかも充填物体の体積Ｖ0 が増
大するに従って増加することがわかる。本実施例におい
ては充填物体の体積Ｖ0 は圧力室の容積Ｖの２／３にな
っており、インクの圧力を従来に比し３倍に拡大する効
果が得られた。また圧力室内の体積変化量を一定に保っ
たまま圧力が高くなるので副次的な効果としてインクの
出入りの応答速度が従来の３倍に向上した。
【００１０】
【実施例２】以下に本発明の第２の実施例を図面に基づ
いて説明する。本実施例も第１の実施例と同様に圧電素
子のせん断モードによる変形を利用して圧力室の隔壁を
変形させる方式の印字ヘッドにおける本発明の実施例で
あり、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す圧電性素材の基
板５０１に複数の圧力室を構成する溝５３１，５３２，
５３３及び隔壁５５１，５５２が形成され、該隔壁の上
端面は弾性部材５０９を介して蓋５０６に結合されてい
る。隔壁は図５（ａ）の矢印の方向に分極され、溝５３
１，５３２，５３３の内面にはそれぞれ電極５４１，５
４２，５４３が設けられている。圧力室を構成する溝５
３１，５３２，５３３の一方の端に連通して図５（ｂ）
に示すようにインクを供給するための共通の溝５８１が
形成され外部より圧力室にインクを供給する。前記圧力
室の溝５３１，５３２，５３３の他方の端は基板５０１
の一つの端面において開口しこの開口部を塞ぐようにし
て基板５０１の前記の端面にノズル板５６０が取付られ
る。ノズル板５６０には溝５３１，５３２，５３３に対
応して噴射孔５６１，５６２，５６３がそれぞれ設けら
れている。各圧力室の内部にはガラスよりなる球状のス
ペーサ５９５が若干のガタを生ずるような寸法のゆとり
をもって配され、残りの隙間にはインクが充填される。
蓋５０６にはストッパー５０３，５０４が設けられスペ
ーサー５９５を圧力室内に保持すると共に噴射孔を塞ぐ
ことがないようにする。本例における具体的な寸法につ
いては溝幅をｈ，深さをｄとした時 ｄ＝６０〜２５０μｍ ｈ：ｄ＝２〜３ が好ましい。今電極５４２に対し電極５４１及び５４２
に正の電圧を印加すると隔壁５５１及び５５２はそれぞ
れ実施例１で説明したのと全く同様に紙面に平行な面に
おいて時計方向及び反時計方向のせん断モードによる変
形を起こす。この結果溝５３２により構成される圧力室
の容積は減少し充填されたインクの圧力が高まりノズル
板５６０に設けられた噴射孔５６２よりインクを噴射す
る。この際図５（ｂ）において矢印の方向の流れに沿っ
て圧力が低下し圧力勾配を生ずので、スペサーはその両
側面の圧力差により矢印の方向に力を受けて流れに沿っ
て移動する。この結果インクはスペーサーが固着されて
いるいる場合のように、圧力室の壁とスペーサーの隙間
を無理に通過することなく、インクとスペーサーは一体
となって流れるため流体抵抗の増大を防ぐことが出来
る。なおインクの噴出後駆動電圧が解除され隔壁の変形
が復元される時は圧力室の圧力は外圧に対して負の圧力
となりインクの流れは矢印とは逆方向となりスーペーサ
ーも矢印とは逆方向に移動する。本実施例においてもス
ペーサー５９５の存在によりインクの圧縮比が高められ
実施例１と同様の原理によりインクの圧力を拡大すると
ともに出入りの応答速度を向上させることが出来る。
いて説明する。本実施例も第１の実施例と同様に圧電素
子のせん断モードによる変形を利用して圧力室の隔壁を
変形させる方式の印字ヘッドにおける本発明の実施例で
あり、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す圧電性素材の基
板５０１に複数の圧力室を構成する溝５３１，５３２，
５３３及び隔壁５５１，５５２が形成され、該隔壁の上
端面は弾性部材５０９を介して蓋５０６に結合されてい
る。隔壁は図５（ａ）の矢印の方向に分極され、溝５３
１，５３２，５３３の内面にはそれぞれ電極５４１，５
４２，５４３が設けられている。圧力室を構成する溝５
３１，５３２，５３３の一方の端に連通して図５（ｂ）
に示すようにインクを供給するための共通の溝５８１が
形成され外部より圧力室にインクを供給する。前記圧力
室の溝５３１，５３２，５３３の他方の端は基板５０１
の一つの端面において開口しこの開口部を塞ぐようにし
て基板５０１の前記の端面にノズル板５６０が取付られ
る。ノズル板５６０には溝５３１，５３２，５３３に対
応して噴射孔５６１，５６２，５６３がそれぞれ設けら
れている。各圧力室の内部にはガラスよりなる球状のス
ペーサ５９５が若干のガタを生ずるような寸法のゆとり
をもって配され、残りの隙間にはインクが充填される。
蓋５０６にはストッパー５０３，５０４が設けられスペ
ーサー５９５を圧力室内に保持すると共に噴射孔を塞ぐ
ことがないようにする。本例における具体的な寸法につ
いては溝幅をｈ，深さをｄとした時 ｄ＝６０〜２５０μｍ ｈ：ｄ＝２〜３ が好ましい。今電極５４２に対し電極５４１及び５４２
に正の電圧を印加すると隔壁５５１及び５５２はそれぞ
れ実施例１で説明したのと全く同様に紙面に平行な面に
おいて時計方向及び反時計方向のせん断モードによる変
形を起こす。この結果溝５３２により構成される圧力室
の容積は減少し充填されたインクの圧力が高まりノズル
板５６０に設けられた噴射孔５６２よりインクを噴射す
る。この際図５（ｂ）において矢印の方向の流れに沿っ
て圧力が低下し圧力勾配を生ずので、スペサーはその両
側面の圧力差により矢印の方向に力を受けて流れに沿っ
て移動する。この結果インクはスペーサーが固着されて
いるいる場合のように、圧力室の壁とスペーサーの隙間
を無理に通過することなく、インクとスペーサーは一体
となって流れるため流体抵抗の増大を防ぐことが出来
る。なおインクの噴出後駆動電圧が解除され隔壁の変形
が復元される時は圧力室の圧力は外圧に対して負の圧力
となりインクの流れは矢印とは逆方向となりスーペーサ
ーも矢印とは逆方向に移動する。本実施例においてもス
ペーサー５９５の存在によりインクの圧縮比が高められ
実施例１と同様の原理によりインクの圧力を拡大すると
ともに出入りの応答速度を向上させることが出来る。
【００１１】
【実施例３】次に本発明の第３の実施例につき説明す
る。本実施例は圧電素子の屈曲モードによるたわみを利
用してインクを充填した圧力室の壁を変形させる方式の
印字ヘッドにおける本発明の実施例である。図３（ａ）
において基板２０１には圧力室を構成する溝２０６がつ
けられ、これにより圧力室の底部及び側壁部が形成され
る。側壁部のうち溝２０６の長手方向に直交する一方の
壁には噴射孔２０２が、他方の壁にはインクの導入管２
０５に連通する導入口２０３が設けられている。溝２０
６の中に溝よりも小さい寸法のセラミックスのビーズ状
のスペーサー２０９を入れた後側壁部の上に弾性材より
なる蓋２０４を被せ固着する。蓋２０４の外面には、一
面に電極２１２を他面に電極２１３を有し厚み方向に分
極された板状の圧電素子２１１が接合される。圧電素子
２１１自体は電極２１２に対し電極２１３に正の電圧を
加えた時に長手方向に圧縮力を発生するが、これが蓋２
０４の板に対しては中立軸のずれによりモーメントを発
生し図３（ｂ）に示す如く蓋２０４は屈曲モードの変形
を行い圧力室の容積を減少させることにより内部に充填
されたインクの圧力を高め噴射孔２０２よりインクを噴
射する。本実施例においてもスペーサー２０９の存在に
よりインクの圧縮比が高められ実施例１と同様の原理に
よりインクの圧力を拡大するとともに出入りの応答速度
を向上させることが出来る。
る。本実施例は圧電素子の屈曲モードによるたわみを利
用してインクを充填した圧力室の壁を変形させる方式の
印字ヘッドにおける本発明の実施例である。図３（ａ）
において基板２０１には圧力室を構成する溝２０６がつ
けられ、これにより圧力室の底部及び側壁部が形成され
る。側壁部のうち溝２０６の長手方向に直交する一方の
壁には噴射孔２０２が、他方の壁にはインクの導入管２
０５に連通する導入口２０３が設けられている。溝２０
６の中に溝よりも小さい寸法のセラミックスのビーズ状
のスペーサー２０９を入れた後側壁部の上に弾性材より
なる蓋２０４を被せ固着する。蓋２０４の外面には、一
面に電極２１２を他面に電極２１３を有し厚み方向に分
極された板状の圧電素子２１１が接合される。圧電素子
２１１自体は電極２１２に対し電極２１３に正の電圧を
加えた時に長手方向に圧縮力を発生するが、これが蓋２
０４の板に対しては中立軸のずれによりモーメントを発
生し図３（ｂ）に示す如く蓋２０４は屈曲モードの変形
を行い圧力室の容積を減少させることにより内部に充填
されたインクの圧力を高め噴射孔２０２よりインクを噴
射する。本実施例においてもスペーサー２０９の存在に
よりインクの圧縮比が高められ実施例１と同様の原理に
よりインクの圧力を拡大するとともに出入りの応答速度
を向上させることが出来る。
【００１２】
【実施例４】次に本発明の第４の実施例について説明す
る。本実施例は圧電素子の厚み方向の寸法変化による変
形を利用してインクを充填した圧力室の容積を変化させ
る方式の印字ヘッドにおける本発明の実施例である。図
４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように板状圧電体３２
０，３４０，３６０は圧力室３２１，３４１，３６１及
びこれらにそれぞれ連通するインク溜め３２２，３４
２，３６２が厚み方向に解放するようにくり抜かれてい
る。また隔壁板３３０，３５０はインク溜め３３２，３
５２が厚み方向に解放するようにくり抜かれている。板
状圧電体３２０，３４０，３６０の両面にはそれぞれ電
極３２５と３２６，３４５と３４６，３６５と３６６が
取り付けられ、該板状圧電体は矢印の方向に分極され
る。次に板状圧電体３２０，３４０，３６０と隔壁板３
３０，３５０は圧力室３２１，３４１、３６１の内部に
その寸法よりも小さい寸法のセラミックスよりなるスペ
ーサー３９０を適度なガタが得られる状態で入れた状態
で交互に順次積み重ねられ、インク溜め３２２，３３
２，３４２，３５２，３６２同志がそれぞれ対応するよ
うに積層配置して接合され、共通インク溜めを形成し、
更にこれらを挟んで上基板３８０と下基板３７０が取付
けられる。上基板３８０にはインク供給孔３８１が設け
られここよりインクが供給され共通インク溜め及び各圧
力室にインクを充填する。圧力室３２１，３４１，３６
１のインク溜めと反対側の端にはそれぞれに対応した噴
射孔３１１，３１２，３１３を有するノズル板３１０が
取付られている。今、板状圧電体３２０に取り付けられ
た電極３２５に対し正の電圧を電極３２６に加え矢印で
示す分極の方向と反対方向に電界を与えると板状圧電体
３２０の厚みは減少し面方向は厚み方向の圧縮率の略１
／３の伸び率で伸び、図４に示すように圧力室３２１の
断面は実線３２７から点線３２８に変わり、厚み方向の
寸法の減少率が長手方向の寸法の増加率を上回るため断
面積は減少し、従って圧力室３２１の容積が減少する。
この結果、圧力室内３２１内に充填されたインクの圧力
が高められ噴射孔３１１よりインクが噴射する。本実施
例においてもスペーサー３９０の存在によりインクの圧
縮比を上げ実施例１と同様の原理により圧力室に充填さ
れたインクの圧力を拡大することが出来る。
る。本実施例は圧電素子の厚み方向の寸法変化による変
形を利用してインクを充填した圧力室の容積を変化させ
る方式の印字ヘッドにおける本発明の実施例である。図
４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように板状圧電体３２
０，３４０，３６０は圧力室３２１，３４１，３６１及
びこれらにそれぞれ連通するインク溜め３２２，３４
２，３６２が厚み方向に解放するようにくり抜かれてい
る。また隔壁板３３０，３５０はインク溜め３３２，３
５２が厚み方向に解放するようにくり抜かれている。板
状圧電体３２０，３４０，３６０の両面にはそれぞれ電
極３２５と３２６，３４５と３４６，３６５と３６６が
取り付けられ、該板状圧電体は矢印の方向に分極され
る。次に板状圧電体３２０，３４０，３６０と隔壁板３
３０，３５０は圧力室３２１，３４１、３６１の内部に
その寸法よりも小さい寸法のセラミックスよりなるスペ
ーサー３９０を適度なガタが得られる状態で入れた状態
で交互に順次積み重ねられ、インク溜め３２２，３３
２，３４２，３５２，３６２同志がそれぞれ対応するよ
うに積層配置して接合され、共通インク溜めを形成し、
更にこれらを挟んで上基板３８０と下基板３７０が取付
けられる。上基板３８０にはインク供給孔３８１が設け
られここよりインクが供給され共通インク溜め及び各圧
力室にインクを充填する。圧力室３２１，３４１，３６
１のインク溜めと反対側の端にはそれぞれに対応した噴
射孔３１１，３１２，３１３を有するノズル板３１０が
取付られている。今、板状圧電体３２０に取り付けられ
た電極３２５に対し正の電圧を電極３２６に加え矢印で
示す分極の方向と反対方向に電界を与えると板状圧電体
３２０の厚みは減少し面方向は厚み方向の圧縮率の略１
／３の伸び率で伸び、図４に示すように圧力室３２１の
断面は実線３２７から点線３２８に変わり、厚み方向の
寸法の減少率が長手方向の寸法の増加率を上回るため断
面積は減少し、従って圧力室３２１の容積が減少する。
この結果、圧力室内３２１内に充填されたインクの圧力
が高められ噴射孔３１１よりインクが噴射する。本実施
例においてもスペーサー３９０の存在によりインクの圧
縮比を上げ実施例１と同様の原理により圧力室に充填さ
れたインクの圧力を拡大することが出来る。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば圧電式インクジェットプ
リンターにおいて駆動電圧及び駆動手段の諸元を変える
ことなく、またはこれらとは独立に圧力室に充填された
インクの駆動時の圧力を従来に比し格段に高めることが
できる。またインクの出入りの応答性を上げることが出
来る。従って本発明によれば従来この種のプリンタに課
題とされてきたインクの吐出不良の防止、駆動電源の電
圧の低下、印字パタンの分解能を上げるための噴射手段
の解決が出来るようになり、また、より高速な印字が出
来るようになり、その利とするところ極めて大である。
リンターにおいて駆動電圧及び駆動手段の諸元を変える
ことなく、またはこれらとは独立に圧力室に充填された
インクの駆動時の圧力を従来に比し格段に高めることが
できる。またインクの出入りの応答性を上げることが出
来る。従って本発明によれば従来この種のプリンタに課
題とされてきたインクの吐出不良の防止、駆動電源の電
圧の低下、印字パタンの分解能を上げるための噴射手段
の解決が出来るようになり、また、より高速な印字が出
来るようになり、その利とするところ極めて大である。
【００１４】
【図１（ａ）】本発明の第１の実施例の構造を示す圧力
室の長手方向に垂直な断面図である。
室の長手方向に垂直な断面図である。
【図１（ｂ）】本発明の第１の実施例の動作を示す圧力
室の長手方向に垂直な断面図である。
室の長手方向に垂直な断面図である。
【図１（ｃ）】本発明の第１の実施例の構造を示す圧力
室の長手方向に平行な断面図である。
室の長手方向に平行な断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例の構造の一部を示す斜視
図である。
図である。
【図３（ａ）】本発明の第２の実施例の構造を示す断面
図である。
図である。
【図３（ｂ）】本発明の第２の実施例の動作を示す断面
図である。
図である。
【図４（ａ）】本発明の第３の実施例の構造を示す分解
斜視図である。
斜視図である。
【図４（ｂ）】本発明の第３の実施例の構造を示す断面
図である。
図である。
【図４（ｃ）】本発明の第３の実施例の動作を示す説明
図である。
図である。
【図５（ａ）】本発明の第２の実施例の構造を示す圧力
室の長手方向に垂直な断面図である。
室の長手方向に垂直な断面図である。
【図５（ｂ）】本発明の第２の実施例を示す圧力室の長
手方向に平行な断面図である。
手方向に平行な断面図である。
【図６】従来例（本発明の第１の実施例に対応するも
の）の構造を示す断面図である。
の）の構造を示す断面図である。
１，５０１ 圧電性基板
６，５０６，２０４ 蓋
９，５０９ 弾性部材
３１，３２，３３，５３１，５３２，５３３，２０６
溝 ４１，４２，４３，５４１，５４２，５４３，２１２，
２１３，３２５，３２６，３４５，３４６，３６５，３
６６ 電極 ５１，５２，５３，５１，５２，５３ 隔壁 ６０，５６０，３１０ ノズル板 ６１，６２，６３，５６１，５６２，５６３，２０２，
３１１，３１２，３１３噴射孔 ９５，５９５，２０９，３９０ スペーサー ２０１ 基板 ２０３ 導入孔 ２１１ 圧電素子 ３２０，３４０，３６０ 板状圧電体 ３２１，３４１，３６１ 圧力室 ３２２，３３２，３４２，３５２，３６０ インク溜め ３７０ 下基板 ３８０ 上基板
溝 ４１，４２，４３，５４１，５４２，５４３，２１２，
２１３，３２５，３２６，３４５，３４６，３６５，３
６６ 電極 ５１，５２，５３，５１，５２，５３ 隔壁 ６０，５６０，３１０ ノズル板 ６１，６２，６３，５６１，５６２，５６３，２０２，
３１１，３１２，３１３噴射孔 ９５，５９５，２０９，３９０ スペーサー ２０１ 基板 ２０３ 導入孔 ２１１ 圧電素子 ３２０，３４０，３６０ 板状圧電体 ３２１，３４１，３６１ 圧力室 ３２２，３３２，３４２，３５２，３６０ インク溜め ３７０ 下基板 ３８０ 上基板
Claims (5)
- 【請求項１】 圧電素子の駆動によりインクに圧力を加
える圧力室、該圧力室に取付けられまたは設けられた噴
射孔手段及び該圧力室にインクを供給するインク供給手
段を有する圧電式インクジェトプリンターの印字ヘッド
において前記圧力室内にガラス、セラミックス等のイン
クより圧縮率の小なる物質よりなるスペーサーを配して
なることを特徴とするインクジェットプリンターの印字
ヘッド。 - 【請求項２】 圧電素子の駆動によりインクに圧力を加
える圧力室、該圧力室に取付けられまたは設けられた噴
射孔手段及び該圧力室にインクを供給するインク供給手
段を有する圧電式インクジェトプリンターの印字ヘッド
において前記圧力室内にガラス、セラミックス等のイン
クより圧縮率の小なる物質よりなる球状のスペーサーを
配してなることを特徴とするインクジェットプリンター
の印字ヘッド。 - 【請求項３】 圧力室及びその隔壁を形成する複数の溝
及び該複数の溝に連通しインクを供給する共通の溝を有
する圧電材料よりなる基板の上面に弾性部材を介して圧
力室の蓋となる上板を取付け、該基板の前記複数の溝の
開口する端面に該複数の溝のそれぞれに対応した噴射孔
を有するノズル板を取り付けてなり、該複数の溝には圧
電駆動用の電極をとりつけ、前記基板を厚み方向に分極
し、前記電極に駆動電圧を加えることにより隔壁をせん
断モードで変形させて圧力室の容積を変化させ、圧力室
内に充填したインクを噴射孔から射出する印字ヘッドに
おいて、圧力室内にガラス、セラミックス等のインクよ
り圧縮率の小なる物質よりなるスペーサーを配してなる
ことを特徴とするインクジェットプリンターの印字ヘッ
ド。 - 【請求項４】 上基板及び下基板と、該上下基板間に、
厚み方向に解放する圧力室を有し、かつ両面に駆動電極
を配し、厚み方向に分極した板状圧電体と隔壁板とを、
交互に複数個順次積層し、該圧力室と結合して噴射孔を
有するノズル板、及びインク供給手段を有し、前記駆動
電極に電圧を印加することによる前記板状圧電体の厚み
方向の寸法変化により圧力室の容積を変化させ、圧力室
内に充填したインクを噴射孔から射出する印字ヘッドに
おいて、圧力室内にガラス、セラミックス等のインクよ
り圧縮率の小なる物質よりなるスペーサーを配してなる
ことを特徴とするインクジェットプリンターの印字ヘッ
ド。 - 【請求項５】 基板に圧力室及び該圧力室の側壁を形成
する溝を設け、該溝の長手方向に交わる一方の側壁には
噴射孔を、他方の側壁にはインクの導入管に連通する導
入口を設け、弾性板材よりなる前記圧力室の蓋を前記基
板の上面に取り付け、該蓋の外面に、厚み方向に分極し
両面に駆動電極を有する板状の圧電素子を取付け、前記
駆動電極に電圧を印加することによる前記蓋の屈曲モー
ドによる変形により圧力室の容積を変化させ、圧力室内
に充填したインクを噴射孔から射出する印字ヘッドにお
いて、圧力室内にガラス、セラミックス等のインクより
圧縮率の小なる物質よりなるスペーサーを配してなるこ
とを特徴とするインクジェットプリンターの印字ヘッ
ド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19744591A JP3200446B2 (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | インクジェットプリンターの印字ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19744591A JP3200446B2 (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | インクジェットプリンターの印字ヘッド |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32973099A Division JP3246905B2 (ja) | 1999-11-19 | 1999-11-19 | インクジェットプリンターの印字ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0516360A true JPH0516360A (ja) | 1993-01-26 |
| JP3200446B2 JP3200446B2 (ja) | 2001-08-20 |
Family
ID=16374628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19744591A Expired - Fee Related JP3200446B2 (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | インクジェットプリンターの印字ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3200446B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007181990A (ja) * | 2006-01-06 | 2007-07-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 |
-
1991
- 1991-07-12 JP JP19744591A patent/JP3200446B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007181990A (ja) * | 2006-01-06 | 2007-07-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3200446B2 (ja) | 2001-08-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |