JPH06191021A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクジェット記録ヘッドにおいて、インク
を吐出する際にインクジェット記録ヘッドに不要な振動
が発生することを防ぐ。これにより、特性の安定したイ
ンクを吐出でき、なおかつ、騒音を低く抑えたインクジ
ェット記録ヘッドを提供する。 【構成】 駆動結晶体１と流路及び吐出口を有する記録
ヘッドの外周域を、金属材料により形成されたケース７
により挟み込み、なおかつ前記駆動結晶体１を装着した
面をケース７が覆う。また補助プレート２０が駆動結晶
体１を避けて前記記録ヘッドに固定され、ケース７と補
助プレート２０の間の空間９にゴム系部材１５を圧縮し
て挟持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録ヘ
ッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のインクジェット記録ヘッドの防音
に関しては特開昭６０−５８８６２号公報に記載されて
いるインクジェット記録ヘッドの構造がある。以下、特
開昭６０−５８８６２号公報におけるインクジェット記
録ヘッドの説明を行なう。

【０００３】記録ヘッドにはワニスの薄い絶縁層が被膜
される。前記記録ヘッドにはインクを吐出するための吐
出エネルギーを発生する駆動結晶体が接合される。次に
前記記録ヘッド背面には真空グリースのような非常に粘
りけのある非揮発性の化合物を介して、前記記録ヘッド
の前記駆動結晶体のない側にケースの働きをするヘッド
カバーベースなる部材が取り付けられる。次いで前記記
録ヘッドの駆動結晶体付近を適正な防音材の比較的厚い
層（厚さ約０．０５ｃｍ）で被膜する。次に前記記録ヘ
ッドの駆動結晶体のある側に、ケースの働きをするヘッ
ドカバー筒部なる部材を嵌めて防音材と密着させる。ヘ
ッドカバー筒部とヘッドカバーベースは、シリコン密閉
材を使って互いに密閉する。前記の様な構造とした特開
昭６０−５８８６２号公報におけるインクジェット記録
ヘッドの場合、防音材は前記駆動結晶体、前記記録ヘッ
ド、ヘッドカバーベース及びヘッドカバー筒部と物理的
な密閉をするが、前記駆動結晶体の動作を妨げないとさ
れている。

【０００４】この様な従来の記録ヘッドの防音方法は前
記駆動結晶体のインクを吐出する時の振動による騒音を
防音するという点では有効な手段である。しかし、この
防音方法は、前記の様に非揮発性の化合物を介してヘッ
ドカバーベースを取り付け防音材で駆動結晶体を被膜す
る構造であり、構成面からみると比較的複雑である。ま
た、特開昭６０−５８８６２号公報におけるインクジェ
ット記録ヘッドの防音材の特性、駆動結晶体への密着方
法についての説明は前記の内容のみであり、具体的な防
音材の特性、駆動結晶体への密着方法については明確な
記載がない。そして、前記従来例は、どの部分の振動が
外部環境に対して騒音を発生しているかが不明確であ
り、且つ、どの部分の振動を抑制するのかが明かでな
い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般にインクジェット
記録ヘッドにおいて、インクを吐出するための吐出エネ
ルギーを発生する手段には大きく分けて２種類ある。１
つは、熱抵抗素子による電気熱エネルギー変換手段であ
る。他の１つは駆動結晶体である圧電素子による電気機
械歪変換素子を用いる手段である。熱抵抗素子による場
合は記録音はなく静粛性を損なうことはない。前記駆動
結晶体による場合、発生するエネルギーは振動（変位）
である。この振動は流路内のインクに伝搬されるだけで
なく、前記記録ヘッドの外周を囲うケース、流路が敷設
された流路基板等の構成部材をも加振してしまう。特
に、駆動結晶体の駆動数を増してゆくと顕著にその現象
が現れ、その振動は非常に大きなものとなる。すると、
前記記録ヘッドは記録音を発生し外部環境に対する騒音
が大きくなる。また、前記加振により前記駆動結晶体の
インクを吐出するための吐出エネルギーが効率良く流路
内のインクに伝達されず本来より過剰な吐出エネルギー
が必要であり、インクを安定して吐出できないという心
配がある。

【０００６】図７に発明者の実験による前記駆動させる
駆動結晶体の数と前記外部環境に対する騒音値との関係
を示すグラフを示す。図において縦軸Ａは前記外部環境
に対する騒音値を示す。単位はｄＢ（Ａ）である。横軸
Ｂは前記駆動させる駆動結晶体の数を示す。単位は個で
ある。前記特開昭６０−５８８６２におけるインクジェ
ット記録ヘッドの防音方法の様に、単に前記駆動結晶体
に前記防音材を密着させる構造とした場合、前記駆動結
晶体の外部環境に対して発生する騒音はある程度防げる
が、図７のグラフＣの様に前記駆動させる駆動結晶体の
数が増加した場合は前記記録ヘッド、または前記インク
ジェット記録ヘッドのヘッドカバーベース及びヘッドカ
バー筒部等の構成部材が共振または加振されて振動し、
外部環境に対する騒音が非常に大きくなる。また、前記
駆動させる駆動結晶体の数を多くして前記吐出口よりイ
ンクを吐出して記録パターンを形成すると吐出の原点で
ある吐出口の位置が微視的に変動（振動）する。そのた
め、吐出口よりインクを吐出した時の記録位置が安定せ
ず、記録パターンが乱れて記録品位を損なってしまっ
た。

【０００７】特に外部環境に対する騒音に対して、前記
インクジェット記録ヘッドの最大駆動周波数が５ｋＨｚ
以上の比較的高周波といわれている周波数で駆動可能な
場合、前記記録音が非常に大きく、人体に対して非常に
耳触りな音となる。現在、インクジェット記録ヘッドは
記録品位が良く、そして静粛である等の理由により、需
要が高まっている。前記の様にインクジェット記録ヘッ
ドの記録音が非常に大きく、人体に対して非常に耳触り
な音を発生する場合、インクジェット記録ヘッドにとっ
ての商品価値が損なわれる場合がある。通常の記録にお
ける記録パターンは、記録される文字などの種類により
吐出口を選択することによって形成される。選択される
吐出口は全吐出口の中の１割未満である。従って、通常
の記録での記録音は比較的問題とはならない。また、こ
の時の記録品位も損なうことがない。しかしながら、グ
ラフィック図形等を記録する際には全吐出口に近い数の
吐出口の数からインクを吐出する場合がある。この時は
前記駆動させる駆動結晶体の数が多くなり、前記記録ヘ
ッドのインクを吐出する時の記録音は通常記録時の記録
音に比較して非常に大きく、更に耳触りとなり、記録品
位を損なうといった問題がある。

【０００８】本発明はインクジェット記録ヘッドにおい
て、インクを吐出するために駆動結晶体を駆動したと
き、流路基板に敷設された流路やインクジェット記録ヘ
ッド全体に不要な振動が発生することを防ぐ。これによ
り、特性の安定したインクを吐出でき、なおかつ、騒音
を低く抑えたインクジェット記録ヘッドを提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この様な問題点を解決す
るために、駆動結晶体と流路及び吐出口を有する記録ヘ
ッドの外周域を、金属材料により形成された２つのケー
ス部材により挟み込み、なおかつ前記駆動結晶体を装着
した面を前記ケース部材の片方が覆う構造としたことを
特徴とする。

【００１０】更に、前記駆動結晶体よりも厚いプレート
部材が前記駆動結晶体を避けて前記記録ヘッドに固定さ
れ、前記駆動結晶体を覆うケースと前記プレート部材と
の間にゴム系部材を圧縮して挟持することを特徴とす
る。

【００１１】

【実施例】そこで以下に、本発明の詳細を図示した実施
例に基づいて説明する。

【００１２】図１は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの構成図を示す。図２は図１での実施例の記録ヘッド
の、記録ヘッドに備えられた流路に対しての垂直方向の
断面図である。

【００１３】電気機械歪変換素子である複数の駆動結晶
体１（例えば圧電素子）は、金属またはプラスチック材
料により形成された振動板２に装着されている。振動板
２は流路３が敷設された流路基板４に接合され、流路基
板４には吐出口５が穿設された吐出口プレート６が接合
されている。尚、駆動結晶体１は流路３および吐出口５
の位置に対応した配列に接合されている。

【００１４】前記の様に接合された駆動結晶体１、振動
板２、流路基板４、及び吐出口プレート６より構成され
るインク吐出体ａは外周部を金属材料によって形成され
たケース７によって挟持されている。ケース７はケース
７ａ、及び７ｂの分割構造となっており、流路基板４、
あるいはインク吐出体ａを、接着、カシメ、溶接、また
はネジ止めによって挟み込む構造となっている。

【００１５】流路基板４にはインクジェット記録ヘッド
として必要な部品であるインク供給系部材１４（例えば
フィルター、ダンパー）がインク供給連絡路１３を介し
て連結される。インク供給系部材１４にはインクが封入
されたインクカートリッジ１７がチューブ１６（例えば
シリコンチューブ）を介して接続される。インクはイン
クカートリッジ１７よりチューブ１６を通ってインク供
給部材１４に供給され、続いてインク供給連絡路１３を
通って流路３に供給される。駆動結晶体１には駆動結晶
体１を駆動するための電気エネルギーを入力するフレキ
シブル配線１０が接続されている。フレキシブル配線１
０はケース７ｂに設けられたラインホール１２に通され
る。フレキシブル配線１０より電気エネルギーを駆動結
晶体１に入力して駆動結晶体１が機械エネルギーを発生
し、流路３に伝搬しインク８を吐出口５より吐出する。
それに加え、インク吐出体ａには駆動結晶体１の厚みよ
り厚いプレート部材２０が固定される。尚、プレート部
材２０には複数の駆動結晶体１の形状に合わせて複数の
穴が穿孔されており、駆動結晶体１を避けて固定され
る。プレート部材２０とケース７ａの間には空間９が介
在する。空間９には比較的内部損失の大きいゴム系部材
１５（例えばＪＩＳ Ｋ６３０１によるゴム硬度約６０
程度、内部損失ｔａｎδ 約１．０程度の部材）がプレ
ート部材２０、及びケース７ａとによって圧縮して挟持
される。この時、前記の説明の様にプレート部材２０の
厚みが駆動結晶体１の厚みより厚いことでゴム系部材１
５は駆動結晶体１に触れることがない。

【００１６】以上の本発明の実施例の構造では、駆動結
晶体１を避けてゴム系部材１５を挟持することで駆動結
晶体１の機械エネルギーはゴム系部材１５によって妨げ
られることがない。また、インク吐出体ａ、流路基板
４、及びケース７が不要な振動により加振されて振動し
てしまうことがない。

【００１７】なぜなら、インク吐出体ａがプレート部材
２０により片側に押圧された状態となり、実質的にイン
ク吐出体ａの剛性が高まり、振動しにくくなるためであ
る。即ち、プレート部材２０が駆動結晶体１を避けてい
る構造であるため、インク吐出体ａを十分に押圧でき
る。

【００１８】また、インク吐出体ａを押圧することによ
っても抑えきれないインク吐出体ａの不要な振動は内部
損失の大きいゴム系部材１５によって熱エネルギーに変
換される。これにより、インク吐出体ａのインク８の吐
出に不要な振動は確実に抑えられる。尚、ゴム系部材１
５によって変換された熱エネルギーはインクジェット記
録ヘッドとしては何等問題のない僅かな温度である。

【００１９】この様にインクジェット記録ヘッドの不要
な振動が抑えられることで、吐出スピード、または重量
が均一になり、特性の安定したインク８を得ることがで
きる。さらに、インク８を吐出するための駆動結晶体１
の機械エネルギーはゴム系部材１５を介してケース７に
伝達されるため、駆動結晶体１の振動はゴム系部材１５
により熱エネルギーに変換されインクジェット記録ヘッ
ドの外部環境に対する騒音も低減できる。よってインク
ジェット記録ヘッド全体の不要な振動は非常に僅かなも
のとなり、外部環境に対する騒音は格段と低減する。発
明者のＩＳＯ７７７９に準じたＢａｙｓｔａｎｄｅｒ−
Ｐｏｓｉｔｉｏｎでの騒音測定によると、従来のインク
ジェット記録ヘッドの外部環境に対する騒音の値は６５
ｄＢ（Ａ）であった。それに対し、本発明の実施例の構
造のインクジェット記録ヘッドでは騒音値は４０ｄＢ
（Ａ）であった。

【００２０】このとき、駆動結晶体１を駆動させる数を
変化させると図７のグラフＤの様になる。グラフＣの従
来の騒音値に対して、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドは駆動結晶体１の駆動させる数を増加しても変化率が
比較的小さい。また、前記騒音値の比較は図７における
測定点Ｅでの値である。尚、以降記載の測定値も測定点
Ｅでの値である。

【００２１】また、付加的な効果としてケース７の内部
にゴム系部材１５があることで外部からの衝撃を和らげ
る働きをする。すると、インクジェット記録ヘッドの衝
撃に対する耐久性を向上させ、インクジェット記録ヘッ
ドの中枢ともいえるインク吐出体ａを衝撃から保護す
る。同時に、外部の異物（例えば金属片、塵、ほこり）
から駆動結晶体１を保護し、また、インク吐出体ａとケ
ース７との絶縁をする働きをも有する。

【００２２】図３の実施例では、金属材料によるケース
７の形状が、インク吐出体ａを挟持するのに加え、なお
かつ、インク供給連絡路１３、及びインク供給系部材１
４の外周全体をケース７ｃで覆う様になっているといっ
た点で異なる。同図の様な構造のインクジェット記録ヘ
ッドは、図２での実施例と同様の効果を発揮することに
加え、以下に示す効果を有する。

【００２３】ケース７がインク供給連絡路１３、及びイ
ンク供給系部材１４の外周部を覆うことで、インク８を
吐出する際に発生するインク供給連絡路１３及びインク
供給系部材１４の不要な振動をケース７が遮断する。加
えて、空間９ａに騒音を減衰するためのモールド材（例
えば、シリコン系樹脂、エポキシ系樹脂）を封入、また
は防音材（例えば、制振材、吸音材、衝撃吸収材）を装
着する。すると、インク供給連絡路１３及びインク供給
系部材１４が基板４の不要な振動により加振されること
を、モールド材が振動を減衰、防音材が振動を制振、減
衰、または振動を熱エネルギーに変換することで抑え
る。モールド材はケース７に設けられた注入口１１より
封入する。

【００２４】ここで、インク供給系部材１４にインク経
路内部の圧力変動を吸収するためのプラスチックの比較
的薄いフィルムを外周面に貼り付けたダンパーを用いる
場合、前記フィルムはモールド材、防音材には触れない
様にしなければならない。例えば、前記フィルム近傍に
外殻を設けてモールド材の侵入を防いだり、防音材が接
触しない様にする。また、防音材に凹部を設けてその凹
部が前記フィルムに接触しない様な位置関係とし、ダン
パー効果への働きを妨げない等の手段がある。この結
果、吐出スピードまたは重量がさらに均一になり、より
特性の安定したインク８を得ることができると共に防音
効果もより一層向上する。発明者の実験によると、空間
９ａに騒音を減衰するためのモールド材を封入、または
防音材を装着する構造のインクジェット記録ヘッドの外
部環境に対する騒音は次の様になる。ＩＳＯ７７７９に
準じたＢａｙｓｔａｎｄｅｒ−Ｐｏｓｉｔｉｏｎによる
と、前記の様な空間９ａに騒音を減衰するためのモール
ド材を封入、または防音材を装着する構造のインクジェ
ット記録ヘッドの外部環境に対する騒音の値は３８ｄＢ
（Ａ）であった。尚、空間９ａに防音材を備えた場合も
同様に３８ｄＢ（Ａ）であった。また、ケース７の内部
にモールド材を封入もしくは防音材を装着することは外
部からの衝撃に対しインク供給連絡路１３及びインク供
給系部材１４も保護する。

【００２５】図４は吐出口プレート６のインク８の吐出
側に金属材料によって形成されたケース７によって吐出
口プレート６の吐出口５の外周部を覆った構造の実施例
である。ケース７によって吐出口プレート６の面を覆
い、支持を行なうことはゴム系部材１５を圧縮して挟持
してインク吐出体ａを押圧する効果を図２、３での実施
例より効率良く発揮することができる。すると、インク
吐出体ａの不要な振動はより抑えられ、同時に図２、図
３での実施例では抑えることのできなかった流路基板
４、及び吐出口プレート６のインク８の吐出側への振動
もケース７ｂで遮断し騒音値をより低減することができ
る。発明者の実験によると、前記の様に金属材料によっ
て形成されたケース７によって吐出口プレート６の吐出
口５の外周部を覆った構造のインクジェット記録ヘッド
の外部環境に対する騒音の値は次の様になる。ＩＳＯ７
７７９に準じたＢａｙｓｔａｎｄｅｒ−Ｐｏｓｉｔｉｏ
ｎによると、図２での実施例と併用した場合３６ｄＢ
（Ａ）、図３の場合３４ｄＢ（Ａ）となる。

【００２６】ここで、ケース７ｂの吐出口５の近傍部に
テーパ１６を設ける。このテーパ１６がある構造により
吐出口プレート６の吐出口５の付近に付着した紙屑、金
属片、塵、ほこり等の異物をゴムブレードを用いて除去
する際、除去能力が格段と向上する。また、図の様にケ
ース７ｂの吐出口５の近傍部に段差を有することにより
印字用紙との擦れに対して、吐出口５を保護でき、イン
クジェット記録ヘッドの長期の耐久性が向上する。

【００２７】図５はケース７ｂの形状が、ノズル５の近
傍部に空間９ｂを備え、空間９ｂにモールド材を封入、
または防音材を備える構造の実施例である。モールド材
を封入する場合はケース７ｂに設けられた注入口１１ｂ
より封入する。この構造によりインク８の吐出側への振
動がより一層抑えられ、また減衰される。これによりさ
らに安定した特性のインク８を得ることができる。発明
者の実験によると、前記の様に空間９ｂにモールド材を
封入または防音材を備える構造のインクジェット記録ヘ
ッドの外部環境に対する騒音の値は次の様になる。ＩＳ
Ｏ７７７９に準じたＢａｙｓｔａｎｄｅｒ−Ｐｏｓｉｔ
ｉｏｎによると図２での実施例と併用した場合３４ｄＢ
（Ａ）、図３の場合３２ｄＢ（Ａ）となる。

【００２８】図６は図５での実施例に対してノズルプレ
ート６に突起１７を設け、吐出口５をインク８の吐出方
向に延長する構造の実施例を示す。図によるインクジェ
ット記録ヘッドは、図６での実施例による効果に加え、
次に示す効果を有する。

【００２９】吐出口プレート６に設けた突起部１７によ
り、ケース７との段差を少なくすることにより、ゴムブ
レードによる除去能力がより一層向上する。また、吐出
口５の近傍部の剛性が向上し、インク８の吐出方向が均
一になる等、より安定したインク８を得ることができ
た。

【００３０】

【発明の効果】以上説明した様に本発明においては、流
路基板に敷設された流路やインクジェット記録ヘッド全
体に不要な振動が発生することを防げる。これにより、
特性の安定したインクを吐出でき、なおかつ、騒音を低
く抑えたインクジェット記録ヘッドを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明でのインクジェット記録ヘッドを示した
説明図である。

【図２】本発明でのインクジェット記録ヘッドを示した
説明図である。

【図３】本発明でのインクジェット記録ヘッドを示した
説明図である。

【図４】本発明でのインクジェット記録ヘッドを示した
説明図である。

【図５】本発明でのインクジェット記録ヘッドを示した
説明図である。

【図６】本発明でのインクジェット記録ヘッドを示した
説明図である。

【図７】従来と本発明との比較を示した説明図である。

【符号の説明】

１ 駆動結晶体 ２ 振動板 ３ 流路 ４ 流路基板 ５ 吐出口 ６ 吐出口プレート ７ ケース ８ インク ９ 空間 １０ フレキシブル配線 １１ 注入口 １２ ラインホール １３ インク供給連絡路 １４ インク供給系部材 １５ ゴム系部材 １６ チューブ １７ インクカートリッジ １８ テーパ １９ 突起部 ２０ プレート部材 Ａ 縦軸 Ｂ 横軸 Ｃ グラフ Ｄ グラフ Ｅ 測定点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ４１Ｊ 29/12 9113−2Ｃ Ｂ４１Ｊ 29/12 Ｚ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動結晶体の駆動により発生する圧力変
   化を、流路に充填されたインクに与えて、前記流路に連
   通する吐出口よりインクを吐出して記録ドットを形成す
   るインクジェット記録ヘッドにおいて、前記駆動結晶体
   と前記流路、及び吐出口を有する記録ヘッドの外周域
   を、金属材料により形成された２つのケース部材により
   挟み込み、なおかつ前記駆動結晶体を装着した面を前記
   ケース部材の片方が覆う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】 前記駆動結晶体よりも厚いプレート部材
   が前記駆動結晶体を避けて駆動結晶体の装着された面に
   固定され、前記駆動結晶体を覆うケースと前記プレート
   部材との間にゴム系部材を圧縮して挟持することを特徴
   とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッド。