JPH06297710A

JPH06297710A - インクジェット式記録ヘッド

Info

Publication number: JPH06297710A
Application number: JP9139493A
Authority: JP
Inventors: Tsuyoshi Kitahara; 強北原
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1993-04-19
Filing date: 1993-04-19
Publication date: 1994-10-25
Anticipated expiration: 2016-10-02
Also published as: JP3213859B2

Abstract

(57)【要約】【目的】インク滴を飛翔させる過程で圧力室に発生す
る高い圧力に対して、隔壁が変形することがない、クロ
ストークの発生がない印字品質の優れたインクジェット
式記録ヘッドを提供すること。【構成】一端を基台に固定し他端を圧力板に固定して
列設された駆動用圧電素子と、圧電素子に１対１に対応
した圧力室と、圧力室を仕切る隔壁と、圧力室に連通し
たノズルと、圧力室に連通した少なくとも１つ以上の供
給口と、圧力室と圧力板を仕切る可撓部材と、駆動用圧
電素子の列の両側に平行に列設された第１、第２のフレ
ームを有し、第１、第２のフレームと可撓部材の間に設
けられ、隔壁を支持する弾性板を具備したインクジェッ
ト式記録ヘッド。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインク滴を飛翔させ記録
紙等の媒体上にインク像を形成するインクジェット方式
の記録装置に関し、さらに詳細には、複数のノズルを有
するオンデマンドインクジェットヘッドへの構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のインクジェット式記録ヘッドとし
て、特開平３−１８７７５７号公報、特開平３−２８８
６４８号公報、特開平１−１１５６３８号公報、米国特
許第４４３９７８０号明細書等が知られている。

【０００３】特開平３−１８７７５７号公報では、図１
２に示すように、圧電素子からなるベースブロックと覆
板部材とＳｉ基材からなる流路ブロックとを積層してイ
ンクジェット式記録ヘッドを構成している。特に、圧電
素子は、駆動用と流路ブロック支持用に交互に分断され
ている。支持用ベースブロックは覆板部材を介して流路
ブロックの隔壁を支持している。圧電素子をダイシング
加工する過程で駆動用圧電素子と支持用圧電素子を形成
したことにより、構成が簡素化しコスト低減が図れると
いう特徴を有する。

【０００４】特開平３−２８８６４８号公報では、図１
３に示すように、圧電素子に形成された溝を弾性体で充
填する構成である。溝内の圧電素子の変形部近傍の弾性
体の弾性率を小さくすることにより、弾性体を介した振
動の伝搬によるクロストークを低減できるという特徴を
有する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例のインクジ
ェット式記録ヘッドは、圧力室の隔壁部を支持用圧電素
子や充填された弾性体で支持する構成である。しかし、
特開平３−１８７７５７号公報の従来例では、隔壁を圧
電素子のみで支持しているため、列設された駆動用圧電
素子を同時に全数駆動した場合、支持力が不足し流路ブ
ロック全体がベースブロックから離れる方向に運動して
しまうという問題点を有している。さらに、１つの駆動
用圧電素子の駆動の影響が流路ブロック全体の運動とし
て伝搬し、他のノズルから吐出されるインク滴の飛翔形
態を乱してしまうという問題点を有している。また、特
公平３−２８８６４８号公報の従来例では、弾性体の周
囲に柔らかい弾性体を設けているため、インク滴を飛翔
させる時に圧力室の内部に発生する圧力の影響で弾性体
と接合している隔壁がノズルプレート方向に運動してし
まうという問題点を有している。また、柔らかい弾性体
が圧力室の構成要素の１つとして、圧力室に面している
ために、圧力室の剛性コンプライアンスが大きくなると
いう問題点も有している。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的とするところは、インク滴を飛
翔させる過程で圧力室に発生する高い圧力に対して、隔
壁が変形することのない、クロストークの発生がない印
字品質の優れたインクジェット式記録ヘッドを提供する
ことである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
式記録ヘッドは、一端を基台に固定し他端を圧力板に固
定して列設された圧電素子と、前記圧電素子に１対１に
対応した圧力室と、前記圧力室を仕切る隔壁と、前記圧
力室に連通したノズルと、前記圧力室に連通した少なく
とも１つ以上の供給口と、前記圧力室と前記圧力板を仕
切る可撓部材と、前記駆動用圧電素子の列の両側に平行
に列設された第１、第２のフレームを有するインクジェ
ット式記録ヘッドであって、前記第１、第２のフレーム
と前記可撓部材の間に前記隔壁を支持する弾性板を具備
することを特徴とする。

【０００８】また、本発明のもう１つのインクジェット
式記録ヘッドは、一端を基台に固定し他端を圧力板に固
定して列設された圧電素子と、前記圧電素子に１対１に
対応した圧力室と、前記圧力室を仕切る隔壁と、前記圧
力室に連通して前記圧力室の一端に設けられたノズル
と、前記圧力室に連通して前記圧力室の他端に設けられ
た供給口と、前記圧力室と前記圧力板を仕切る可撓部材
と、前記圧電素子の列の両側に平行に列設された第１、
第２のフレームを有するインクジェット式記録ヘッドで
あって、前記ノズルが連通している部分の前記圧力室の
一面が前記可撓部材と前記弾性板を介して前記第１のフ
レームに面していることを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明の上記構成によれば、圧力室を仕切る隔
壁部が剛性の高い第１のフレームから第２のフレームに
わたって支持されている。さらに、隔壁部はノズルプレ
ートと隔壁と可撓部材と弾性板の積層構造になってい
る。そのため、駆動用圧電素子を駆動させノズルからイ
ンク滴を飛翔させる過程において、圧力室の内部に発生
する圧力振動を隔壁部の曲げ剛性で支持することがで
き、その結果隔壁部の変形を実質的に抑えることができ
る。同時に、隣接する圧力室の変形を実質的に抑えるこ
ともできる。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明の第１の実施例のインクジェ
ット式記録ヘッドを搭載したインクジェット記録装置の
斜視図である。インクジェット式記録ヘッド１（以下ヘ
ッドという）は、転写ドラム３に対向して設置されてい
る。また、ヘッド１はキャリッジ５に搭載されキャリッ
ジガイド軸６に沿ってドラム３の軸方向に間欠移動でき
るように構成されている。ヘッド１の背面にインク供給
パイプ４、４、４、４が連結されていて、図示しないイ
ンクタンクからインクを供給する。ドラム３にはドラム
軸２が設けられている。ドラム軸２は図示しないドラム
回転用モータと連結している。定着ローラ８は、ドラム
３の軸方向と平行に、且つドラム３に近接している。定
着ローラ８の両端には定着ローラ軸９が設けられてい
て、図示しない離接手段を動作させることによりドラム
３と離接するように構成されている。記録用紙７は紙送
りローラ１０、１１を経てドラム３と定着ローラ８の間
隙から排出されるように構成されている。記録用紙７へ
インク像を形成する一連の動作について説明する。ドラ
ム３を回転させながらヘッド１からドラム３の表面にイ
ンク滴を飛翔させインク像を形成する。ドラム３が１回
転する毎にヘッド１をキャリッジガイド軸６に沿って間
欠送りさせる。ドラム３の表面全体へインク像の形成を
行なった後、記録用紙７をドラム３と定着ローラ８の間
隙に送り込み、接離手段を動作させ定着ローラ８とドラ
ム３の間に記録用紙７を挟み込む。ドラム３を１２矢視
方向へ、定着ローラ８を１３矢視方向へ転動させながら
ドラム３の表面のインク像を記録用紙７の表面に転写す
る。上記構成及び動作により、本実施例のインクジェッ
ト記録装置はニジミのない鮮明な画像を記録用紙面に形
成することができる。

【００１１】図２は、本発明の第１の実施例のインクジ
ェット式記録ヘッドの分解斜視図である。圧電素子２１
は、基台２０の上面に列設している。圧電素子２１は、
基台２０に固定された後ダイシングソーにより分断され
構成されている。圧電素子２１は、圧電材料からなる薄
板と電極板を交互にサンドイッチ状に積層した積層型圧
電素子となっている。圧電素子２１の側面には外部電極
が形成されている。一方の外部電極は圧電材料をサンド
イッチしている電極のどれか一方と、もう一方の外部電
極はサンドイッチしている電極の他方と電気的に接続さ
れている。この積層型圧電素子によれば電極間距離を可
及的に小さくすることができるため、駆動信号の電圧を
下げることができるという効果がある。基台２０の一方
の側面３６には全面にわたって共通電極が設けられてい
て、圧電素子２１、２１、２１・・・の一方の外部電極
と電気的に接続されている。また、基台２０の他方の側
面３７には複数のセグメント電極が設けられていて、セ
グメント電極と圧電素子２１の他方の外部電極が１対１
に対応して電気的に接続されている。側面３６、３７に
設けられた電極は、図示しないフレキシブル配線板を経
由して駆動回路に電気的に接続されている。基台２０
は、圧電素子２１が確実に振動するように、音響インピ
ーダンスの大きい弾性部材からなっている。２７は流路
板であり、アルミニウムまたは樹脂またはアルミナから
なっている。流路板２７には、２箇所の凹部２５、２６
が平行に設けられている。凹部２５、２６はインク供給
パイプ４と連通しており、インクを圧力室３５に供給す
る機能を果たすようになっている。凹部２５、２６の内
側に第１のフレーム２３と第２のフレーム２４が平行に
設けられている。第１、第２のフレーム２３、２４は流
路板２７の一部であると共に、凹部２５、２６を構成す
る構成部材の一部でもある。第１、第２のフレーム２
３、２４の間隙に基台２０と圧電素子２１からなる振動
子ユニットが挿入される。基台２０の側面３６、３７と
第１、第２のフレーム２３、２４は接着剤で強固に固定
されている。圧電素子２１の頂部３８と第１、第２のフ
レームの上面３９は略同一平面になるように構成されて
いる。２２は、弾性板であり、厚さ２０〜１００μｍの
ニッケル、ステンレス等の金属板からなっている。弾性
板２２は流路板２７の上面３９に強固に接着材等により
接合されている。弾性板２２には、ブリッジ１４が設け
られている。４１は、圧力板であり、弾性板２２と同様
に厚さ２０〜１００μｍのニッケル、ステンレス等の金
属板からなっている。圧力板４１は頂部３８と強固に接
合されている。２８は、可撓部材であり、厚さ１０〜１
００μｍのポリイミドフィルムや厚さ１〜３０μｍのニ
ッケル、ステンレス等の金属箔からなっている。可撓部
材２８は、圧力板４１と弾性板２２に接合されている。
可撓部材２８には、凹部２５、２６に対応した切り欠き
部２９、３０が形成されている。３１は、スペーサであ
り、厚さ１０〜２００μｍのステンレス材、または縦弾
性率１０×１０¹⁰Ｐａ以上の弾性材からなっている。ス
ペーサ３１には、エッチング加工により孔部４０と隔壁
３２が形成されている。スペーサ３１は、孔部４０が圧
力板４１に、隔壁３２が弾性板２２のブリッジ１４にそ
れぞれ対応するように、可撓部材２８に強固に接合され
ている。３３は、ノズルプレートであり、厚さ３０〜２
００μｍのステンレス材、または縦弾性率１０×１０¹⁰
Ｐａ以上の弾性材からなっている。ノズルプレート３３
には、ノズル３４、３４、３４・・・がプレス加工によ
り穿設されている。ノズル３４の開口部の径は、Φ３０
〜６０μｍとなっている。ノズルプレート３３は、直線
状に列設されたノズル３４、３４、３４・・・がスペー
サ３１の孔部４０、４０、４０・・・とそれぞれ対応す
るように、スペーサ３１に強固に接合されている。

【００１２】図３は、本発明の第１の実施例をさらに詳
しく説明するためのインクジェット式記録ヘッドのノズ
ル３４の列設方向に沿った断面図である。圧力室３５
は、ノズルプレート３３と隔壁３２、３２と可撓部材２
８により囲まれて形成されている。圧力室３５に対応し
てノズルプレート３３にノズル３４が穿設されている。
また、圧力室３５には、可撓部材２８を介して圧力板４
１と圧力板４１に接合した圧電素子２１が対向して設け
られている。隔壁部は、ノズルプレート３３、隔壁３
２、可撓部材２８、ブリッジ１４が直線的に接合され構
成されている為、その積層方向の力に対して強い曲げ剛
性を有している。

【００１３】図４は、本発明の第１の実施例をさらに詳
しく説明するためのインクジェット式記録ヘッドの部分
的な平面図であり、簡単のために第１、第２のフレーム
２３、２４と圧力板４１と可撓部材２８とスペーサ３１
のみを取り出して表している。スペーサ３１の孔部４
０、４０、４０・・・は長方形の開口であり、一端が凹
部２５と、他端が凹部２６と連通する様になっている。
隔壁３２は第１のフレーム２３の上面３９から第２のフ
レーム２４の上面３９にわたって強固に接合されてい
る。４３は、供給口であり凹部２５と圧力室３５の連通
部である。４４も供給口であり、凹部２６と圧力室３５
の連通部である。圧力室３５とは、供給口４３から供給
口４４までの、ノズルプレート３３と隔壁３２、３２と
可撓部材２８により囲まれた領域のことをいう。

【００１４】次に、ヘッド１のインク滴を飛翔させるた
めの動作について説明する。待機状態において、圧電素
子２１に電圧を印加しておく。電圧が印加された状態で
は、圧電素子２１は圧電材料の積層方向に伸張してい
る。印字要求が出されると、圧電素子２１に印加されて
いる電圧を徐々に低下させる。この電圧の低下に伴い圧
電素子２１は徐々に収縮する。その結果、圧力室３５の
内部の可撓部材２８がノズルプレート３３から離れる方
向に変位し、圧力室３５は拡大変形する。この拡大変形
に伴いインクが供給口４３、４４とノズル３４から圧力
室３５の内部方向へ引き込まれる。次のステップとし
て、圧電素子２１への印加電圧の低下を停止させる。そ
の結果圧電素子２１の運動は停止する。しかし、ノズル
３４から引き込まれる方向に流れるインクの運動エネル
ギーよりも供給口４３、４４から流れ込むインクの運動
エネルギーの方が大きいため、インクの流れ方向は、供
給口４３、４４からノズル３４方向へ向かう慣性流とな
る。これは、ノズルメニスカスが引き込まれた部分がイ
ンクから気体に入れ替わった為である。一旦引き込まれ
たノズルメニスカスが、ノズル３４方向への慣性流によ
り再びノズル開口部に戻るタイミングで圧電素子２１に
徐々に電圧の印加を開始する。電圧の印加に伴い、圧電
素子は伸張変形を開始し、圧力室３５が縮小変形する。
この変形に伴いノズル３４から先端が球形のインク滴が
勢いよく飛翔する。本実施例のヘッド１は、隔壁部の曲
げ剛性が高いため剛性コンプライアンスが小さい構成で
あり、１００ｋＨｚ以上のヘルムホルツ共振周波数を有
するという特徴を有する。そのため、圧電素子２１の伸
縮変形に伴う圧力室３５の内部のインクの追従がよく、
慣性流が発達しやすいことが実験により確かめられてい
る。飛翔させたインク滴と同量のインクの供給を、従来
のヘッドではノズル３４のメニスカスの毛細管力により
１００〜２００μｓｅｃの時間をかけて行なっていたの
に対し、本実施例のヘッド１では慣性力により５〜２０
μｓｅｃの短時間で行なうようになっている。そのた
め、本実施例のヘッド１は１０〜５０ｋＨｚの駆動周波
数で駆動を行なっても連続して飛翔させるインク滴の速
度と体積が変化しないという特徴を有する。米国特許第
４４５９６０１号明細書においてヘルムホルツ共振周波
数に関する詳細な記述があるため、ここでの説明は省略
する。

【００１５】圧電素子２１が縮小、伸張することによ
り、圧力室３５の内部にインクの流れが発生する。イン
クの流れの発生と同時に圧力室３５の内部には１〜１０
気圧の高い圧力が発生する。圧電素子２１が伸張した場
合の力の釣り合い状態について説明する。この場合、可
撓部材２８と基台２０の距離を遠ざけようとする力が圧
電素子２１の内部に発生する。同時に、上述したように
圧力室３５の内部には大きい圧力が発生するので実質的
に基台２０に対してノズルプレート３３を遠ざけようと
する力が作用する。基台２０からノズルプレート３３に
至る構成部材の剛性が不足しているヘッドの場合、圧力
板２８の変形に伴いノズルプレート３３が撓み変形して
しまう。また、仮に曲げ剛性の高いノズルプレート３３
を使用していたとしても他の部材の剛性が不足している
ため、基台２０とノズルプレート３３が平行状態のまま
で遠ざかるような変形が発生する。その結果、圧電素子
２１の変形が、十分に圧力室３５の変形につながらない
ばかりでなく、圧力室３５の内部において高い圧力を発
生することもできなくなり、形成されたインク滴のスピ
ードや体積が低下するという問題が発生する。さらに、
隣接する圧力室３５を同時に変形させてしまい、隣接す
るノズル３４から飛翔するインク滴のスピードを変化さ
せてしまうという問題がある。これは、ノズル３４が多
数配列されたヘッド１の場合には大きな問題となり、特
に記録用紙７の印字幅とほぼ同等の長さに渡ってノズル
３４が配列された、いわゆるラインヘッドの場合には顕
著である。しかし、本実施例のヘッド１は、ノズルプレ
ート３３から基台２０に至る構成の剛性が高いため、上
記問題は発生しないうようになっている。本実施例のヘ
ッド１は、以下説明する２つの経路を経て圧力室３５の
内部の変形力を支持するように構成されている。第１の
経路は、基台２０から第１、第２のフレーム２３、２
４、弾性板２２、可撓部材２８、隔壁３２を経てノズル
プレート３３に至る経路である。第２の経路は、基台２
０から第１、第２のフレーム２３、２４、ブリッジ１
４、可撓部材２８、隔壁３２を経てノズルプレート３３
に至る経路である。隣接する圧力室３５との間の距離を
縮めて高密度なヘッド１を構成しようとする場合、隔壁
部の幅が小さくなり、第１のフレーム２３と第２のフレ
ーム２４の間隙部の剛性が低下する傾向にある。しか
し、本実施例のヘッド１は、隔壁部がノズルプレート３
３と隔壁３２と可撓部材２８とブリッジ１４の積層で構
成されているため隔壁部の曲げ剛性が強いという特徴が
ある。一般に、曲げ剛性は厚みの３乗、ヤング率の１乗
で効くことが知られている。さらに、本実施例のヘッド
１の構成は、隔壁部が第１、第２のフレームと強固に接
合されている。そのため、その接合部を完全な固定端と
して見なすことができ、両端固定梁として等価的に見な
すことができる。したがって、上述の第２の経路におい
て、隔壁部の曲げ剛性がノズルプレート３３の変形支持
部材として作用するようになっている。そのため、隔壁
部の長さを短くするほどノズルプレート３３の変形支持
力が増加することがわかる。

【００１６】上記構成の第１の実施例であるヘッド１
は、剛性コンプライアンスが小さいという特徴も有して
いる。剛性コンプライアンスが小さいとヘッド１のヘル
ムホルツ共振周波数を高めることができ、駆動周波数に
対する応答性の向上やインク滴の飛翔スピードの向上を
図ることができる。ヘルホルツ共振周波数が小さいと、
圧電素子２１の高速な動きに対して圧力室３５の内部の
インクが追従できるようになり、ひいてはインク滴を高
速に飛翔できるようになるわけである。本実施例のヘッ
ド１のヘルムホルツ共振周波数は１００ｋＨｚ以上であ
り、駆動用圧電素子２１を１０μｓｅｃ程度の短時間で
駆動させた場合でもヘルムホルツ共振周波数に基づく振
動がオーバーシュートして振動することがない。振動が
発生しないため、上述したように本実施例のヘッド１は
１０〜５０ｋＨｚの駆動周波数で駆動を行なっても連続
して飛翔させるインク滴の速度と体積が変化しないとい
う特徴を有する。

【００１７】図５は、本発明の第２の実施例のインクジ
ェット式記録ヘッドの断面図である。第２の実施例が第
１の実施例と異なる点は、圧電素子２１の代わりに、駆
動用圧電素子５０と支持用圧電素子５１が設けられてい
る点である。駆動用圧電素子５０と支持用圧電素子５１
は交互に並ぶように構成されている。駆動用圧電素子５
０の一端は基台２０に他端は圧力板４１に接合されてい
る。支持用圧電素子５１の一端は基台２０に他端はブリ
ッジ１４に接合されている。第２の実施例の特徴は支持
用圧電素子５１により隔壁部が支持されている点にあ
る。本実施例のヘッド１は、隔壁が第１の実施例におい
て説明した曲げ剛性と支持用圧電素子５１の剛性により
より強固に支持されているため、圧力室３５の内部に発
生する圧力に対して殆ど変形することのない非常に強い
構造になっている。

【００１８】図６は、本発明の第３の実施例のインクジ
ェット式記録ヘッドの断面図である。図７は、第３の実
施例のインクジェット式記録ヘッドの圧電素子２１の配
列方向の断面図である。第３の実施例が第１の実施例と
異なる点は、圧力室３５へ連通する供給口５４が２箇所
から１箇所に変更になっている点である。流路板５３に
は凹部５５が形成されている。また流路板５３には平行
に列設された第１のフレーム５６と第２のフレーム５７
が設けられている。基台２０の上面に圧電素子２１を列
設して構成した振動子ユニットは、第１のフレーム５６
と第２のフレーム５７の間隙に挿入され強固に接合され
ている。圧力室３５はノズルプレート３３とスペーサ３
１と可撓部材２８とから形成されている。ノズルプレー
ト３３に穿設されたノズル３４は、圧力室３５の端部５
８に設けられている。圧力室３５の他端には、供給口５
４を介してインクの流路となる凹部５５と連通してい
る。本第３の実施例のヘッド１の動作方法は第１の実施
例と同様である。その為、圧電素子２１を伸縮させた場
合、圧力室３５の内部には１〜１０気圧の高い圧力が発
生する。しかし、本実施例のヘッド１の構成によれば、
圧電素子２１の発生力や圧力室３５の内部の発生圧力に
よりノズルプレート３３と基台２０の距離が変化するよ
うな変形が実質的に発生しない。これは、基台２０から
ノズルプレート３３に至る経路が、基台２０から第１、
第２のフレーム５６、５７、弾性板２２、可撓部材２
８、隔壁３２を経てノズルプレート３３に至る第１の経
路と、基台２０から第１、第２のフレーム５６、５７、
ブリッジ１４、可撓部材２８、隔壁３２を経てノズルプ
レート３３に至る第２の経路により強固に支持されてい
る為である。本実施例のヘッド１のように、圧力室３５
の端部５８にノズル３４が設けられた構成では、インク
滴の吐出時に端部５８近傍における圧力が最大圧力とな
る。それは、圧力室３５の内部のインクのノズル３４方
向と供給口５４方向へ流れる分水嶺が、端部５８の近傍
に位置しているためである。本実施例のヘッド１は、端
部５８が可撓部材２８と弾性板２２を介して第２のフレ
ーム５７により直接支持される位置にあるため、発生圧
力に対する端部５８近傍の圧力室３５の十分強固な剛性
により殆ど弾性変形が発生しない。圧力室３５の一端に
供給口５４が、他端にノズル３４が形成されたヘッド１
では、ノズル３４が配設された端部５５が第２のフレー
ム５７に面するように構成されていることが望ましい。

【００１９】図８は、本発明の第４の実施例のインクジ
ェット式記録ヘッドの断面図である。図９は、第４の実
施例のインクジェット式記録ヘッドの圧電素子２１の配
列方向の断面図である。本実施例のヘッド１は、振動子
ユニットが対峙するように構成されている点が構造上の
特徴である。流路板６０には凹部６２と第１のフレーム
６４と第２のフレーム６５が平行に形成されている。第
１、第２のフレーム６４、６５の間隙には振動子ユニッ
トが挿入固定されている。また、流路板６１には凹部６
３と第１のフレーム６６と第２のフレーム６７が平行に
形成されている。第１、第２のフレーム６６、６７の間
隙には振動子ユニットが挿入固定されている。対峙した
流路板６０、６１の間隙に圧力板７４、可撓部材７２、
スペーサ７１、中間弾性板７０、スペーサ７１、可撓部
材７２、圧力板７４が順に積層固定されている。スペー
サ７１は、隔壁７３と圧力室６８、６９となる切り欠き
部が交互に列設された櫛歯状の形状である。ノズルプレ
ート３３には、穿設されたノズル３４が２列状に列設さ
れている。ノズルプレート３３は、２列に列設されたノ
ズル３４が圧力室６８、６９に対応するように第２のフ
レーム６５、６７の側面に接合されている。圧力室６
８、６９は、それぞれ可撓部材７２、中間弾性板７０、
隔壁７３、ノズルプレート３３により囲まれて形成され
ている。隔壁部がブリッジ７５、可撓部材７２、隔壁７
３、中間弾性板７０、隔壁７３、可撓部材７２、ブリッ
ジ７５の積層により構成されているため、本実施例のヘ
ッド１もインク滴の飛翔時に発生する圧力に対して強固
な構造である。本実施例のヘッド１は、圧力室６８、６
９に対してノズル３４が直線状に配置された屈曲部のな
い構成である。本実施例のヘッド１では、中間弾性板７
０を厚くすることで圧力室６８、６９を構成する壁の剛
性を高めることが可能である。しかし、中間弾性板７０
から基台２０に至る経路の剛性が強固でないと、圧電素
子２１の変位が基台２０の変位となってしまい、圧力室
６８、６９を十分に変形させることができないという問
題が発生する。しかし、本実施例のヘッド１では、ブリ
ッジ７５から可撓部材７２、隔壁７３、中間弾性板７０
までの部材の積層により隔壁部が構成されている。その
為、この隔壁部の両端部を第１のフレーム６１、６４と
第２のフレーム６５、６７が挟持するように固定してい
ることにより、本実施例のヘッド１は、インク滴の飛翔
時に中間弾性板７０と基台２０が離れる方向に変位する
ことがない高い剛性のヘッド１となっている。圧力室６
８、６９が中間弾性板７０の板厚に相当する狭い間隔で
対峙するような構成では、列設するノズル３４の列の間
隔が狭くなるので、小型のノズルキャップ部材を用いる
ことができ気密性やメンテナンス性が優れたインクジェ
ット記録装置が得られるという特徴がある。また、本実
施例のように圧力室６８、６９が中間弾性板を介して対
称となるような構成の他に、中間弾性板７０を挟んで圧
力室６８と隔壁７３が対峙するように、すなわち２列に
列設されたノズル３４が千鳥状に配列されるように構成
することも可能である。この場合には、圧力室６８の圧
力による変形が中間弾性板７０を介して対向している圧
力室６９に伝わることがないため、さらに中間弾性板７
０の板厚を薄くしたヘッド１を構成することが可能とな
る。また、ノズル３４を１列のみ列設したヘッド１を構
成することも可能である。この場合、中間弾性板７０を
無制限に厚くすることが可能であり、本実施例のよう
に、基台２０から中間弾性板７０に至る経路の剛性が高
い構成と組み合わせることにより、極めてヘルムホルツ
共振周波数の高いヘッド１が得られる。

【００２０】本第４の実施例のヘッド１のように、圧力
室６８、６９の端部にノズル３４が設けられた構成で
は、端部における圧力が最大圧力となる。本実施例のヘ
ッド１は、端部が可撓部材７２と弾性板７６を介して第
２のフレーム６５、６７により直接支持される位置にあ
るため、発生圧力に対する端部近傍の圧力室６８、６９
の剛性は十分強固になっている。圧力室６８、６９の一
端に供給口が、他端にノズル３４が形成されたヘッド１
では、ノズル３４が配設された端部が第２のフレーム６
５、６７に面するように構成されていることが望まし
い。

【００２１】図１０は、本発明の第５の実施例のインク
ジェット式記録ヘッドの分解斜視図である。図１１は、
第５の実施例のインクジェット式記録ヘッドの圧電素子
２１の配列方向の断面図である。本実施例のヘッド１
は、第１の実施例に対して圧電素子２１の先端が直接可
撓部材２８に接合されている点が異なっている点であ
る。圧電素子２１は、弾性板２２のブリッジ１４に囲ま
れた孔部に挿入するように固定されている。本実施例の
ヘッド１では、弾性板２２の厚みを圧電素子２１の長さ
と同等程度にすることができる。そのため、本第５の実
施例のヘッド１は第１の実施例と同等以上に剛性コンプ
ライアンスが小さい構成になっている。また、弾性板２
２を圧電素子２２と同等の長さにして、弾性板２２のブ
リッジ１４を基台２０に接合するような構成を実施した
場合、極めて剛性の高いヘッドを実現することができ
る。

【００２２】

【発明の効果】本発明のインクジェット式記録ヘッド
は、隔壁部の両端が第１のフレームと第２のフレームに
より完全に固定される構成である為、また、ノズルと連
通した圧力室の端部がフレーム上にくるように構成され
ている為、インク滴を飛翔させる過程で圧力室に発生す
る高い圧力に対して、隔壁が変形することがなく、クロ
ストークの発生がない印字品質の優れたインクジェット
式記録ヘッドを提供できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例であるインクジェット式
記録ヘッドを搭載したインクジェット記録装置の斜視図
である。

【図２】本発明の第１の実施例であるインクジェット式
記録ヘッドの分解斜視図である。

【図３】本発明の第１の実施例であるインクジェット式
記録ヘッドのノズル列設方向の断面図である。

【図４】本発明の第１の実施例であるインクジェット式
記録ヘッドの隔壁部の構成を説明する為の平面図であ
る。

【図５】本発明の第２の実施例であるインクジェット式
記録ヘッドのノズル列設方向の断面図である。

【図６】本発明の第３の実施例であるインクジェット式
記録ヘッドの断面図である。

【図７】本発明の第３の実施例であるインクジェット式
記録ヘッドの圧電素子列設方向の断面図である。

【図８】本発明の第４の実施例であるインクジェット式
記録ヘッドの断面図である。

【図９】本発明の第４の実施例であるインクジェット式
記録ヘッドの圧電素子列設方向の断面図である。

【図１０】本発明の第５の実施例であるインクジェット
式記録ヘッドの分解斜視図である。

【図１１】本発明の第５の実施例であるインクジェット
式記録ヘッドのノズル列設方向の断面図である。

【図１２】従来例であるインクジェット式記録ヘッドの
断面図である。

【図１３】従来例であるインクジェット式記録ヘッドの
断面図である。

【符号の説明】

１インクジェット式記録ヘッド（ヘッド）３ドラム７記録用紙１４ブリッジ２０基台２１圧電素子２２弾性板２３第１のフレーム２４第２のフレーム２７流路板２８可撓部材３１スペーサ３２隔壁３３ノズルプレート３４ノズル３５圧力室４１圧力板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一端を基台に固定し他端を圧力板に固定
して列設された圧電素子と、前記圧電素子に１対１に対
応した圧力室と、前記圧力室を仕切る隔壁と、前記圧力
室に連通したノズルと、前記圧力室に連通した少なくと
も１つ以上の供給口と、前記圧力室と前記圧力板を仕切
る可撓部材と、前記駆動用圧電素子の列の両側に平行に
列設された第１、第２のフレームを有するインクジェッ
ト式記録ヘッドであって、前記第１、第２のフレームと
前記可撓部材の間に前記隔壁を支持する弾性板を具備す
ることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項２】一端を基台に固定し他端を圧力板に固定
して列設された圧電素子と、前記圧電素子に１対１に対
応した圧力室と、前記圧力室を仕切る隔壁と、前記圧力
室に連通して前記圧力室の一端に設けられたノズルと、
前記圧力室に連通して前記圧力室の他端に設けられた供
給口と、前記圧力室と前記圧力板を仕切る可撓部材と、
前記圧電素子の列の両側に平行に列設された第１、第２
のフレームを有するインクジェット式記録ヘッドであっ
て、前記ノズルが連通している部分の前記圧力室の一面
が前記可撓部材と前記弾性板を介して前記第１のフレー
ムに面していることを特徴とするインクジェット式記録
ヘッド。