JPH06305139A - インク噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低コスト化、小型化することが可能なインク
噴射装置を提供することを目的とする。 【構成】 液室部材１２１は中空のチューブを螺旋形状
に曲げたもので、内部に液室部材１２１の全長にわたっ
て伸びているインク液室１２４を備えている。液室部材
１２１には複数のノズル１６１が一列に形成されてい
る。液室部材１２１の両端にはカバー部材１２２及び１
２３が接着され、圧電素子２４１及び圧電素子２４４は
インク液室１２４内に設置される。圧電素子２４１の矢
印２４８方向の伸び変形により、インク液室１２４内の
インクに圧力波が圧電素子２４４の方向に走査し、圧電
素子２４４の矢印２５０方向の伸び変形により、インク
液室１２４内のインクに圧力波が圧電素子２４１の方向
に走査される。そして、圧力波が合成するとインク液滴
がノズル１６１から噴射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インク噴射装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、プリンタヘッドとして、圧電セラ
ミックスを応用したドロップオンデマンド方式のインク
ジェットプリンタヘッドが提案されている。これは、圧
電セラミックスの変形によってインク液室の容積を変化
させることにより、その容積減少時にインク液室内のイ
ンクをノズルから液滴として噴射し、容積増大時に他方
のインク導入路からインク液室内にインクを導入するよ
うにしたものである。そして、このようなインク液室を
多数互いに近接して配置し、所望の印字データに従って
所望の位置のノズルからインク液滴を噴射させることに
より、そのノズルと対向する紙面上等に所望の文字や画
像を形成するものである。

【０００３】この種のインク噴射装置としては、例えば
特開昭６３−２４７０５１号公報、特開昭６３−２５２
７５０号公報及び特開平２−１５０３５５号公報に記載
されているものがある。図１１、図１２、図１３、図１
４及び図１５にそれら従来例の概略図を示す。以下、イ
ンク噴射装置の断面図を示す図１１によって、従来例の
構成を具体的に説明する。複数の溝１５及び該溝１５を
隔てる側壁１１を有し、かつ矢印４の方向に分極処理を
施した圧電セラミックスプレート１と、セラミックス材
料または樹脂材料等からなるカバープレート２とを、エ
ポキシ系接着剤等からなる接合層３を介して接合するこ
とで、溝１５は横方向に互いに間隔を有する複数のイン
ク液室１２となる。インク液室１２は長方形断面の細長
い形状であり、側壁１１はインク液室１２の全長にわた
って伸びている。側壁１１の接着層３付近の側壁１１上
部から側壁１１中央部までの両表面には、駆動電界印加
用の金属電極１３が形成されている。全てのインク液室
１２内には、インクが充填される。

【０００４】次に、インク噴射装置の断面図を示す図１
２によって、従来例の動作を説明する。該インク噴射装
置において、所望の印字データに従って例えばインク液
室１２ｂが選択されると、金属電極１３ｅと１３ｆに急
速に正の駆動電圧が印加され、金属電極１３ｄと１３ｇ
は接地される。これにより側壁１１ｂには矢印１４ｂの
方向の駆動電界が、側壁１１ｃには矢印１４ｃの方向の
駆動電界が作用する。このとき駆動電界方向１４ｂ及び
１４ｃと分極方向４とが直交しているため、側壁１１ｂ
及び１１ｃは、圧電厚みすべり効果によってインク液室
１２ｂの内部方向に急速に変形する。この変形によって
インク液室１２ｂの容積が減少してインク液室１２ｂの
インク圧力が急速に増大し、圧力波が発生して、インク
液室１２ｂに連通するノズル３２（図１３）からインク
液滴が噴射される。また、駆動電圧の印加を徐々に停止
すると、側壁１１ｂ及び１１ｃが変形前の位置（図１１
参照）に戻るためインク液室１２ｂ内のインク圧力が徐
々に低下し、インク供給口２１（図１３）からマニホー
ルド２２（図１３）を通してインク液室１２ｂ内にイン
クが供給される。

【０００５】但し、上記の動作は従来例の基本動作に過
ぎず、製品として具体化される場合には、まず駆動電圧
を容積が増加する方向に印加し、先にインク液室１２ｂ
にインクを供給させた後に上記の動作を行うこともあ
る。

【０００６】次に、インク噴射装置の斜視図を示す図１
３によって、従来例の構成及び製造法を説明する。分極
処理を施した圧電セラミックスプレート１に、薄い円板
状のダイヤモンドブレードを使用した研削加工等によっ
て、前記の形状のインク液室１２を形成する平行な溝１
５を作製する。溝１５は圧電セラミックスプレート１の
ほぼ全域で同じ深さの平行な溝であるが、端面１７に近
づくにつれて徐々に浅くなり、端面１７付近では浅く平
行な溝１８となるよう作成される。この溝１５及び浅く
平行な溝１８の内面には、前記の金属電極１３がスパッ
タリング等によって形成される。溝１５の内面にはその
側面の上半分のみに金属電極１３が形成されるが、浅く
平行な溝１８の内面にはその側面及び底面全体に金属電
極１３が形成される。また、セラミックス材料または樹
脂材料等からなるカバープレート２に、研削または切削
加工等によって、インク導入口２１及びマニホールド２
２を作成する。

【０００７】次に、圧電セラミックスプレート１の溝１
５加工側の面とカバープレート２のマニホールド２２加
工側の面とを、エポキシ系接着剤等によって、各々の溝
１５が前記の形状のインク液室１２を形成するように接
着する。次に、圧電セラミックスプレート１及びカバー
プレート２の端面１６に、各インク液室１２の位置に対
応した位置にノズル３２が設けられたノズルプレート３
１を接着する。圧電セラミックスプレート１の溝１５加
工側と反対側の面には、各インク液室１２の位置に対応
した位置に導電層のパターン４２が設けられた基板４１
を、エポキシ系接着剤等によって接着する。そして、浅
く平行な溝１８の底面の金属電極１３と導電層のパター
ン４２を、ワイヤボンディングによって導線４３で接続
する。

【０００８】次に、制御部のブロック図を示す図１４に
よって、従来例の制御部の構成を説明する。基板４１に
設けられた導電層のパターン４２は各々個々にＬＳＩチ
ップ５１に接続され、クロックライン５２、データライ
ン５３、電圧ライン５４及びアースライン５５もＬＳＩ
チップ５１に接続されている。ＬＳＩチップ５１は、ク
ロックライン５２から供給された連続するクロックパル
スに基づいて、データライン５３上に現れるデータか
ら、どのノズル３２からインク液滴の噴射を行うべきか
を判断し、駆動するインク液室１２内の金属電極１３に
導通する導電層のパターン４２に、電圧ライン５４の電
圧Ｖを印加する。また、前記インク液室１２以外の金属
電極１３に導通する導電層のパターン４２にアースライ
ン５５の電圧０を印加する。

【０００９】次に、プリンタの斜視図を示す図１５によ
って、従来例の構成及び動作を説明する。インク噴射装
置６１及びノズルプレート３１は、図１１、図１２及び
図１３で説明した構成、動作をもつものである。

【００１０】インク噴射装置６１はキャリッジ６２上に
固定され、インク供給チューブ６３はインク供給口２１
（図１３）に連通し、ＬＳＩチップ５１（図１４）はキ
ャリッジ６２に内蔵され、フレキシブルケーブル６４は
図１４に示したクロックライン５２、データライン５
３、電圧ライン５４及びアースライン５５に対応してい
る。キャリッジ６２はスライダ６６に沿って矢印６５方
向に記録紙７１の全幅にわたって往復移動し、インク噴
射装置６１はキャリッジ６２が移動している時にプラテ
ンローラ７２に保持された記録紙７１に対して、ノズル
プレート３１に設けられたノズル３２（図１３）からイ
ンク液滴を噴射し、記録紙７１上にインク液滴を付着さ
せる。また、記録紙７１はインク噴射装置６１がインク
液滴を噴射しているときは静止しているが、キャリッジ
６２が往復動作を行う度に紙送りローラ７３及び７４に
よって矢印７５方向に一定量ずつ移送される。これによ
って、インク噴射装置６１は記録紙７１の全面に所望の
文字や画像を形成することが可能となる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のインク噴射装置６１では、インク液室１２
内のインクに発生する圧力波は、ノズル１２に向かって
走査されて、インク液滴がノズルから噴射されているの
で、ノズル３２の数と同じ数の前記エネルギー発生手段
（側壁１１，金属電極１３等）及びインク液室１２を備
えなければならなかった。このため、装置６１の構造が
複雑で、前記エネルギー発生手段を駆動する駆動回路が
複雑で大型となる。従って、インク噴射装置６１全体の
コストが高くなり、大型化するという欠点があった。

【００１２】また、インク噴射装置６１のノズル３２を
記録紙７１上にインク液滴が付着する所望の集積度と同
じ集積度で、かつ記録紙７１の幅に相当する長さに配列
した、いわゆるラインヘッドを形成した場合、前記エネ
ルギー発生手段及びインク液室１２の数は非常に多くな
り、インク噴射装置６１全体のコストが非常に高くな
り、大型化するという欠点があった。

【００１３】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、装置の構造を簡素化でき、エネ
ルギー発生手段を駆動する駆動回路を簡素化、小型化で
き、その結果、装置全体を低コスト化、小型化すること
が可能なインク噴射装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明では、インクが充填された一つのインク液室
と、前記インク液室に連通して設けられた複数の噴射ノ
ズルと、前記インク液室内のインクに前記噴射ノズルに
対して略垂直に走査する圧力波を発生するエネルギー発
生手段とを有し、前記インク液室内のインクに前記エネ
ルギー発生手段により発生されたある圧力波と他の圧力
波との合成によって前記噴射ノズルからインクが噴射さ
れるインク噴射装置であって、ある噴射ノズルから隣接
する次の噴射ノズルに達するまでに前記インク液室内を
前記圧力波が走査する距離が、互いに隣接する噴射ノズ
ル間の距離より長い。

【００１５】

【作用】上記の構成を有する本発明では、前記噴射ノズ
ルに対して略垂直に走査するある圧力波と他の圧力波と
の合成によって前記噴射ノズルからインクが噴射される
インク噴射装置であって、ある噴射ノズルから隣接する
次の噴射ノズルに達するまでに前記インク液室内を前記
圧力波が走査する距離を、互いに隣接する噴射ノズル間
の距離よりも長くすることにより、装置の構造を簡素化
でき、エネルギー発生手段を駆動する駆動回路を簡素
化、小型化できる。

【００１６】

【実施例】まず、インク噴射装置の斜視図を示す図１に
よって、本発明の第一実施例の構成を説明する。

【００１７】液室部材１０１は細長い形状で、内部に液
室部材１０１の長手方向に全長にわたって伸びるインク
液室１０２を備えており、また、外部からインク液室１
０２に連通するインク供給口１０３が設けられている。
そのインク供給口１０３には図示しないインク供給管を
介してインクタンク（図示せず）が連結されている。イ
ンク液室１０２の上部は外部に開口しており、この開口
部には複数のノズル１５２を有するノズルプレート１５
１が接着される。液室部材１０１の両端にはカバー部材
１０４及び１０５が接着され、インク液室１０２はイン
ク供給口１０３及びノズル１５２を除いて密閉される。

【００１８】カバー部材１０４の液室部材１０１との接
合面側の表面には圧電素子２０１の端面が接合され、圧
電素子２０１はインク液室１０２内に設置される。その
圧電素子２０１に設けられた電極には導線２０２及び２
０３が導通されており、導線２０２と２０３の間に駆動
電圧が印加されると、圧電素子２０１は、液室部材１０
１内方向である矢印２０８方向に数ｎｍから数百μｍ程
度伸び変形をする。同様に、カバー部材１０５の液室部
材１０１との接合面側の表面には圧電素子２０４の端面
が接合され、圧電素子２０４はインク液室１０１内に設
置される。その圧電素子２０４に設けられた電極には導
線２０５及び２０６が導通されており、導線２０５と２
０６の間に駆動電圧を印加すると、圧電素子２０４は液
室部材１０１内方向である矢印２１０方向に伸び変形を
する。ここで、圧電素子２０１及び２０４は、直方体形
の圧電セラミックスの少なくとも対向する２面の全面ま
たは一部に電極を形成したものでもよいし、積層型の圧
電アクチュエータでもよい。

【００１９】次に、圧電素子２０１及び２０４の駆動電
圧パルス波形を示す図２、圧力波パルスの合成の状態を
示す図３、及び、インク圧力と液滴速度の関係を示す図
４によって、本実施例の動作を説明する。

【００２０】まず、圧電素子２０１，２０４による圧力
波パルスの発生の状態を説明する。導線２０２（図１）
と２０３（図１）との間に、図２（ａ）に示す立ち上が
り３０１ａ、保持３０１ｂ、立ち下がり３０１ｃで構成
される駆動電圧パルス３０１が印加される。その立ち上
がり３０１ａの印加時には圧電素子２０１は駆動電圧の
立ち上がり速度に対応した速度で矢印２０８方向に伸び
変形をし、圧電素子２０１の端面２０７（図１）がその
表面のインクを圧縮し、保持３０１ｂの印加が始まる
と、圧電素子２０１の伸び変形が停止し、同時にインク
の圧縮が終了する。これによって、端面２０７付近のイ
ンクから圧力波（疎密波）のパルスが発生し、インク液
室１０２（図１）内を矢印２０８（図１）方向に数百か
ら数千ｍ／秒の速度で進行していく。立ち下がり３０１
ｃの速度は立ち上がり３０１ａの速度よりも緩やかに設
定されているので、立ち下がり３０１ｃの印加による圧
電素子２０１の縮み変形により端面２０７付近に発生す
る負圧が小さくなる。

【００２１】同様に、導線２０５（図１）と２０６（図
１）との間に、図２（ｂ）に示す駆動電圧パルス３０３
を印加すると、圧電素子２０４の端面２０９（図１）付
近のインクから圧力波パルスが発生し、インク液室１０
２内を矢印２１０方向に進行していく。尚、圧電素子２
０４の駆動電圧パルス３０３の波形は、図２で説明した
ように、立ち上がり３０１ａ、保持３０１ｂ、立ち下が
り３０１ｃで構成されていなくてもよく、保持３０１ｂ
の部分を省略してもよい。また、図２では、駆動電圧パ
ルス３０１及び３０３の波形がすべて直線で構成されて
いるが、一部または全部が曲線で構成されていてもよ
い。

【００２２】次に、圧力波の合成、インク液滴の噴射の
状態を説明する。図３（ａ）で示すノズル１５２ｂから
インク液滴が噴射されるとする。すると、図３（ｂ）で
示すように圧電素子２０１から発生した最大圧力Ｐの圧
力波パルス３５１が矢印２０８方向に走査し、圧電素子
２０４から発生した最大圧力Ｐの圧力波パルス３５２が
矢印２１０方向に走査して、互いにが接近する。その直
後、図３（ｃ）で示すように双方の圧力波パルス３５１
と３５２とが重なると、圧力波パルス３５１及び３５２
の最大圧力Ｐの２倍の２Ｐの圧力の領域３５３が発生す
る。この２Ｐの圧力の領域３５３は図３（ｄ）で示すよ
うに双方の圧力波パルス３５１と３５２とが通り過ぎる
ことにより消滅する。

【００２３】これにより、圧力波パルス３５１及び３５
２の通過とともに全てのノズル１５２に一時的に圧力Ｐ
が作用するが、ノズル１５２ｂの直下のみにその２倍の
２Ｐの圧力が一時的に作用する。また、インク供給口１
０３にも圧力波パルス３５１及び３５２の通過とともに
一時的に圧力Ｐが作用するが、インク供給口１０３には
インクが充填されているので、圧力波パルスの圧力はイ
ンクタンク側にはほとんど影響しなく、インク供給口１
０３での圧力波パルスの圧力の損失は少ない。一般にイ
ンク圧力と液滴速度の間には図４で示すような関係があ
るので、圧力Ｐでは液滴の噴射が起こらず、圧力２Ｐで
噴射が起こるように圧力Ｐが設定されると、圧力波パル
ス３５１及び３５２を発生することによりノズル１５２
ｂのみからインク液滴の噴射が行なわれる。また、圧電
素子２０１及び２０４による圧力波パルス３５１及び３
５２の発生するタイミングを変化させることにより、任
意のノズル１５２からインク液滴の噴射を行うことが可
能である。

【００２４】従って、所望の文字や画像を形成するため
に選択されたノズル１５２からインク液滴の噴射を行う
ために、図２（ａ）に示すように圧電素子２０１に駆動
電圧パルス３０１の列を印加し、図２（ｂ）に示すよう
に圧電素子２０４に１つの駆動電圧パルス３０３を印加
する。このとき、図２（ａ）に破線で示された駆動電圧
パルスの領域３０２は、この駆動電圧パルスのタイミン
グでインク液滴の噴射が可能なノズル１５２からインク
液滴の噴射を行わないために駆動電圧パルスを印加しな
かった部分である。尚、圧電素子２０４に印加する駆動
電圧パルス３０３は１つでなくてもよく、所望の文字や
画像を形成できるように設定された２つ以上の駆動電圧
パルス３０３の列でもよい。

【００２５】本実施例のインク噴射装置では、複数のノ
ズル１５２に連通された一つのインク液室１０２の両端
にエネルギー発生手段である圧電素子２０１，２０４が
設けられているので、インク液室１０２内のインクに発
生する圧力波はノズル１５２に略垂直に走査し、圧力波
の合成によりインク液滴がノズル１５２から噴射され
る。そして、従来例のインク噴射装置がノズルの数と同
じ数のインク液室及びエネルギー発生手段を備えていた
のと比較すると、インク液室が１つで、ノズルの数より
もエネルギー発生手段の数の方が少ない。特に、インク
噴射装置を記録紙上にインク液滴が付着する所望の集積
度と同じ集積度で、記録紙の幅に相当する長さ配列し
た、いわゆるラインヘッドを形成した場合、従来例のエ
ネルギー発生手段及びインク液室の数が非常に多くなる
ことと比較すると、インク液室及びエネルギー発生手段
の数が非常に少ない。このため、装置の構造を大幅に簡
素化でき、エネルギー発生手段を駆動する駆動回路を簡
素化、小型化できる。このため、インク噴射装置全体を
低コスト化、小型化することが可能である。

【００２６】尚、第一実施例においては圧電素子２０
１，２０４がインク液室１０２の長手方向に変形する
が、長手方向以外の方向に変形してもよい。この場合の
第二実施例の構成を図５によって説明する。尚、第一実
施例と同一の部材については同一の記号を付し、その説
明を省略する。

【００２７】液室部材１０１の両端にはカバー部材１１
１、１１２、１１３及び１１４が接着され、インク液室
１０２はインク供給口１０３及びノズル１５２を除いて
密閉される。カバー部材１１１の内面の底部には圧電素
子２２１の下端面が接合されて、カバー部材１１１の上
壁と圧電素子２２１の上端面２２４との間に空間が設け
られている。そして、圧電素子２２１はインク液室１０
２内に設置される。その圧電素子２２１に設けられた電
極には導線２２２及び２２３が導通されており、導線２
２２と２２３との間に駆動電圧が印加されると、圧電素
子２２１は矢印２２５方向に数ｎｍから数百μｍ程度伸
び変形をする。同様に、カバー部材１１３の内面の底部
には圧電素子２２６の下端面が接合されて、カバー部材
１１３の上壁と圧電素子２２６の上端面２２９との間に
空間が設けられている。そして、圧電素子２２６はイン
ク液室１０２内に設置される。その圧電素子２２６に設
けられた電極には導線２２７及び２２８が導通されてお
り、導線２２７と２２８の間に駆動電圧が印加される
と、圧電素子２２６は矢印２３０方向に伸び変形をす
る。

【００２８】次に、本実施例の動作を説明する。導線２
２２と２２３との間に、図２（ａ）で示すような立ち上
がり３０１ａ、保持３０１ｂ、立ち下がり３０１ｃで構
成される駆動電圧パルス３０１を印加する。立ち上がり
３０１ａの印加時には圧電素子２２１は波形の立ち上が
り速度に対応した速度で伸び変形をし、圧電素子２２１
がカバー部材１１１と上端面２２４との間のインクを圧
縮し、保持３０１ｂの印加と同時にインクの圧縮が終了
する。これによって、上端面２２４の上方のインクから
圧力波（疎密波）のパルスが発生し、インク液室１０２
内を矢印２０８方向に数百から数千ｍ／秒の速度で進行
していく。同様に、導線２２７と２２８との間に図２
（ｂ）に示す駆動電圧パルス３０３が印加されると、圧
電素子２２６の上端面２２９の上方のインクから圧力波
パルスが発生し、インク液室１０２内を矢印２１０方向
に進行していく。

【００２９】そして、圧電素子２２１により発生された
圧力波パルスと圧電素子２２６により発生された圧力波
パルスとが合成されることによりノズル１５２からイン
ク液滴が噴射される。このように構成しても、第一と同
様の効果が得られる。

【００３０】尚、第一，第二実施例においては２つの圧
電素子２０１及び２０４または２２１及び２２６を使用
しているが、圧電素子２０４または２２６の代わりに反
射板を設置し、圧電素子２０１または２０４で前もって
発生し反射板で反射してきた圧力波パルスと圧電素子２
０１または２０４で後で発生した圧力波パルスを合成す
ることによってインク液滴を噴射することも可能で、こ
の場合１つの圧電素子でインクの液滴を噴射することが
可能である。また、複数の圧電素子を分割して設置する
などして、３個以上の圧電素子でインクの液滴を噴射す
ることも可能である。

【００３１】また、第一，第二実施例においては、エネ
ルギー発生手段として圧電素子を使用しているが、急速
な気泡の成長、消滅によりインク液室１０２内のインク
中に圧力波パルスを発生することができる発熱体や、急
速な変位によりインクを瞬間的に圧縮し圧力波パルスを
発生することができるソレノイド、モータ、油圧、空気
圧などを用いた変位機構をエネルギー発生手段として使
用してもよい。この場合、前述のようにエネルギー発生
手段は２個でもよいし、１個または３個以上でもよい。

【００３２】次に、インク噴射装置の斜視図を示す図６
によって、本発明の第三実施例の構成を説明する。尚、
圧力波の合成、インク液滴の噴射の状態は、第一実施例
と同様であるので説明を省略する。

【００３３】液室部材１２１は中空のチューブを螺旋形
状に曲げたもので、内部に液室部材１２１の全長にわた
って伸びているインク液室１２４を備えており、また、
外部からインク液室１２４に連通するインク供給口１２
５が設けられている。液室部材１２１には複数のノズル
１６１が一列に形成されている。

【００３４】そして、液室部材１２１の両端にはカバー
部材１２２及び１２３が接着され、インク液室１２４は
インク供給口１２５及びノズル１６１を除いて密閉され
る。カバー部材１２２の液室部材１２１との接合面側の
表面には圧電素子２４１の端面が接合され、圧電素子２
４１はインク液室１２４内に設置される。その圧電素子
２４１に設けられた電極には導線２４２及び２４３が導
通されており、導線２４２と２４３との間に駆動電圧が
印加されると、圧電素子２４１は矢印２４８方向に数ｎ
ｍから数百μｍ程度伸び変形をする。同様に、カバー部
材１２３の液室部材１２１との接合面側の表面には圧電
素子２４４の端面が接合され、圧電素子２４４はインク
液室１２４内に設置される。その圧電素子２４４に設け
られた電極には導線２４５及び２４６が導通されてお
り、導線２４５と２４６との間に駆動電圧が印加される
と、圧電素子２４４は矢印２５０方向に伸び変形をす
る。ここで、圧電素子２４１及び２４４は直方体形の圧
電セラミックスの少なくとも２面の全面または一部に電
極を形成したものでもよいし、積層型の圧電アクチュエ
ータでもよい。

【００３５】次に、第三実施例の動作を説明する。導線
２４２と２４３との間に、図２（ａ）で示すような立ち
上がり３０１ａ、保持３０１ｂ、立ち下がり３０１ｃで
構成される駆動電圧パルス３０１が印加される。立ち上
がり３０１ａの印加時には圧電素子２４２は波形の立ち
上がり速度に対応した速度で伸び変形をし、圧電素子の
端面２４７がその表面のインクを圧縮し、保持３０１ｂ
の印加と同時にインクの圧縮が終了する。これによっ
て、端面２４７付近のインクから圧力波（疎密波）のパ
ルスが発生し、インク液室１２４内を圧電素子２４４の
方向に数百から数千ｍ／秒の速度で進行していく。同様
に、導線２４５と２４６の間に図２（ａ）に示すような
駆動電圧パルス３０３を印加すると、端面２４９の付近
のインクから圧力波パルスが発生し、インク液室１２４
内を圧電素子２４１の方向に進行していく。

【００３６】図３（ｃ）で示すように、第一実施例のイ
ンク噴射装置では、一時的に発生する２Ｐの圧力の領域
３５３の幅が圧力波パルス３５１及び３５２の幅と一致
する。この２Ｐの圧力の領域３５３の幅が図３（ａ）に
示すノズル１５２ａと１５２ｃの間の距離よりも大きく
なると、ノズル１５２ｂだけでなくノズル１５２ａ及び
１５２ｃの直下でも一時的に圧力が２Ｐとなり、液滴の
噴射が起こりやすくなる。このため、圧力波パルス３５
１及び３５２の幅はあまり大きくすることができず、そ
の結果、インク液滴を噴射するノズル１５２ｂの直下で
２Ｐの圧力が作用する時間もあまり大きくすることがで
きない。この２Ｐの圧力が作用する時間を短くすると、
その時間の間にノズル１５２を通過できるインクの量が
減少するため、インク液滴の体積が小さくなってしま
う。以上の点から、第一実施例のインク噴射装置では、
インク液滴の体積をある値よりも大きくすることができ
ない。

【００３７】しかしながら、第三実施例のインク噴射装
置では、隣接する２つのノズル１６１の間の直線距離に
対して隣接する２つのノズル１６１を結ぶインク液室１
２４の長さが長いので、大きな変形量が得られる圧電素
子２４１，２４４を使用して、駆動電圧パルスの立ち上
がり時間を長くすることにより、圧力波パルスの幅を大
きく設定することが可能で、これによって、インク液滴
の体積を大きくすることが可能である。

【００３８】また、第三実施例のインク噴射装置は、従
来例のインク噴射装置がノズルの数と同じ数のインク液
室及びエネルギー発生手段を備えていたのと比較する
と、インク液室１２４が１つで、ノズル１６１の数より
もエネルギー発生手段である圧電素子２４１，２４４の
数の方が少ないため、構造を大幅に簡素化でき、また前
記エネルギー発生手段を駆動する駆動回路を簡素化、小
型化できる。このため、インク噴射装置全体を大幅に低
コスト化することができる。

【００３９】尚、第三実施例においてはインク液室１２
４が螺旋形状であるが、螺旋形状以外の形状でもよい。
この場合の第四実施例の構成を図７によって説明する。

【００４０】液室部材１３１は内部に液室部材１３１の
全長にわたって屈曲しながら連通するインク液室１３２
を備えている。液室部材１３１の図７中上方には、イン
ク液室１３２の屈曲の間隔と同じ間隔で設けられた複数
のノズル１７２を有するノズルプレート１７１が接着さ
れる。液室部材１３１の両端にはカバー部材１３３及び
１３４が接着され、インク液室１３２は図示しないイン
ク供給口及びノズル１７２を除いて密閉される。

【００４１】カバー部材１３３の液室部材１３１との接
合面側の表面には圧電素子２５１の端面が接合され、圧
電素子２５１はインク液室１３２内に設置される。その
圧電素子２５１に設けられた電極には導線２５２及び２
５３が導通されており、導線２５２と２５３との間に駆
動電圧が印加されると、圧電素子２５１は矢印２５７方
向に数ｎｍから数百μｍ程度伸び変形をする。同様に、
カバー部材１３４の液室部材１３１との接合面側の表面
には圧電素子２５４の端面が接合され、圧電素子２５４
はインク液室１３２内に設置される。その圧電素子２５
４に設けられた電極には導線２５５及び２５６が導通さ
れており、導線２５５と２５６の間に駆動電圧が印加す
ると、圧電素子２５４は矢印２５８方向に伸び変形をす
る。圧電素子２５１及び２５４は直方体形の圧電セラミ
ックスの少なくとも２面の全面または一部に電極を形成
したものでもよいし、積層型の圧電アクチュエータでも
よい。

【００４２】そして、第三実施例と同様に動作してイン
ク液滴がノズル１７２から噴射される。このような構成
であっても第三実施例と同様の効果が得られる。

【００４３】次に、プリンタの斜視図を示す図８及び記
録紙へのインク液滴の付着位置を示す図９によって、プ
リンタの構成及び動作を説明する。尚、インク噴射装置
の構成及び動作は、第一実施例と同様で、インク噴射装
置４０１及びノズルプレート１５１は、図１、図２、図
３及び図４で説明した構成及び動作をもつものである。

【００４４】インク噴射装置４０１はキャリッジ４０２
に固定され、インク供給チューブ４０３はインク供給口
１０３（図１）に連通し、フレキシブルケーブル４０４
は導線２０２、２０３、２０５、２０６（図１）に導通
している。キャリッジ４０２はスライダ４０６に沿って
矢印４０５方向に往復移動し、インク噴射装置４０１は
キャリッジ４０２が移動している時にプラテンローラ４
１２に保持された記録紙４１１に対して、ノズルプレー
ト１５１に設けられたノズル１５２（図１）からインク
液滴を噴射し、記録紙４１１上に所望の文字や画像を形
成する。また、記録紙４１１はインク噴射装置４０１が
インク液滴を噴射しているときは静止しているが、キャ
リッジが往復動作を行う度に紙送りローラ４１３及び４
１４によって矢印４１５方向に一定量ずつ移送される。
これによって、インク噴射装置４０１は記録紙４１１の
全面に所望の文字や画像を形成することが可能となる。

【００４５】図９に示すように、キャリッジ４０２が矢
印４０５の右方向に移動するときに、インク噴射装置４
０１は記録紙４１１に対してノズル１５２からインク液
滴を噴射し、記録紙４１１上の点４５１ａ、４５１ｂ、
４５１ｃ、４５１ｄ、４５１ｅに順番にインクを付着さ
せることができる。また、前記ノズルと隣接するノズル
は点４５２ａ、４５２ｂ、４５２ｃ、４５２ｄ、４５２
ｅに順番にインクを付着させることができる。その後、
キャリッジ４０２が矢印４０５の右方向から左方向に往
復動作を行う間に記録紙４１１が矢印４１５方向に一定
量移送される。キャリッジ４０２が矢印４０５の左方向
に移動すると、インク噴射装置４０１は記録紙４１１に
対してノズル１５２からインク液滴を噴射し、記録紙４
１１上の点４５１ｆ、４５１ｇ、４５１ｈ、４５１ｉ、
４５１ｊに順番にインクを付着させることができる。ま
た、前記ノズルと隣接するノズルは点４５２ｆ、４５２
ｇ、４５２ｈ、４５２ｉ、４５２ｊ点に順番にインクを
付着させることができる。この動作を繰り返すことによ
って、インク噴射装置４０１は記録紙４１１の全面に所
望の文字や画像を形成することが可能となる。

【００４６】記録紙４１１上に等間隔でインクを付着さ
せるためには、点４５１ａと４５１ｂとの距離と点４５
１ｅと４５２ａとの距離など、隣接する付着点の距離を
すべて等しくする必要がある。この印字方法では、１つ
のノズルが１回のキャリッジ移動時に５回のインク液滴
の噴射を行なっており、隣接するノズルの間隔は隣接す
るインク付着点の間隔の５倍、キャリッジ４０２の往復
移動する距離は最低インク付着点の間隔の４倍となって
いる。しかしながら、１回のキャリッジ４０２移動時の
インク液滴の噴射回数は５回に限らず何回でもよく、こ
の場合の噴射回数をｎ回とすると、隣接するノズルの間
隔は隣接するインク付着点の間隔のｎ倍、キャリッジ４
０２の往復移動する距離は最低インク付着点の間隔のｎ
−１倍となる。

【００４７】尚、記録紙４１１はインク噴射装置４０１
がインク液滴を噴射しているしていないにかかわらず一
定の速度で移送されていてもよい。インク液滴の付着状
態を示す図１０によって、この場合の動作を説明する。

【００４８】キャリッジ４０２が矢印４０５の右方向に
移動するときに、インク噴射装置４０１は記録紙４１１
に対してノズル１５２からインク液滴を噴射し、記録紙
４１１上の点４６１ａ、４６１ｂ、４６１ｃ、４６１
ｄ、４６１ｅに順番にインクを付着させることができ
る。また、前記ノズルと隣接するノズルは点４６２ａ、
４６２ｂ、４６２ｃ、４６２ｄ、４６２ｅに順番にイン
クを付着させることができる。その後、キャリッジ４０
２が矢印４０５の右方向から左方向に往復動作を行う。
キャリッジ４０２が矢印４０５の左方向に移動すると、
インク噴射装置４０１は記録紙４１１に対してノズル１
５２からインク液滴を噴射し、記録紙４１１上の点４６
１ｆ、４６１ｇ、４６１ｈ、４６１ｉ、４６１ｊに順番
にインクを付着させることができる。また、前記ノズル
と隣接するノズルは点４６２ｆ、４６２ｇ、４６２ｈ、
４６２ｉ、４６２ｊ点に順番にインクを付着させること
ができる。この動作を繰り返すことによって、インク噴
射装置４０１は記録紙４１１の全面に所望の文字や画像
を形成することが可能となる。

【００４９】また、このプリンタにおいては、キャリッ
ジ４０２上に１個のインク液室を有するインク噴射装置
４０１を１個搭載し、これで記録紙４１１全面にインク
を付着させているが、キャリッジ４０２上にインク噴射
装置４０１を記録紙の送り方向に複数個配列して搭載
し、記録紙４１１全面にインクを付着させるように構成
してもよい。

【００５０】上述した構成のプリンタでは、従来例のプ
リンタがキャリッジに固定されたインク噴射装置を記録
紙の幅に相当する距離を往復移動させるのに対し、隣接
するノズルの距離以下の距離を往復移動させるので、キ
ャリッジ４０２を移動する距離を大幅に小さくでき、同
じノズル数で同じ印字速度のプリンタで比較すると、キ
ャリッジ４０２の移動速度及び往復動作時にキャリッジ
４０２に作用する加速度を大幅に低減することができ
る。これによって、インク噴射装置４０１に作用する加
速度によって生ずるインク液室内の不必要な圧力を低減
することができ、インク液滴の噴射の乱れを低減し、印
字品質を向上させることができる。

【００５１】また、上述のようにキャリッジ４０２が移
動するので、前記ノズルの間の距離を広くすることがで
きる。このため、圧力波の幅を大きく設定することがで
き、これによって、インク液滴の体積を大きくすること
が可能である。

【００５２】更に、キャリッジの移動手段の構造を簡素
化でき、プリンタを低コスト化することができる。

【００５３】尚、本実施例のプリンタには第一実施例の
インク噴射装置が搭載されていたが、第二実施例〜第四
実施例のインク噴射装置を搭載してもよい。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように本発
明では、前記噴射ノズルに対して略垂直に走査するある
圧力波と他の圧力波との合成によって前記噴射ノズルか
らインクが噴射されるインク噴射装置であって、ある噴
射ノズルから隣接する次の噴射ノズルに達するまでに前
記インク液室内を前記圧力波が走査する距離が、互いに
隣接する噴射ノズル間の距離より長いので、前記圧力波
の幅を大きく設定することができ、これによって、イン
ク液滴の体積を大きくすることが可能である。また、装
置の構造を簡素化でき、エネルギー発生手段を駆動する
駆動回路を簡素化、小型化でき、その結果、インク噴射
装置全体を低コスト化、小型化することができる。特
に、インク噴射装置を記録紙上にインク液滴が付着する
所望の集積度と同じ集積度で、記録紙の幅に相当する長
さ配列した、いわゆるラインヘッドを形成した場合、従
来例のエネルギー発生手段及びインク液室の数が非常に
多くなることと比較すると、インク液室及びエネルギー
発生手段の数が非常に少なく、インク噴射装置全体のコ
ストを大幅に低コスト化、小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例のインク噴射装置の斜視図
である。

【図２】前記実施例の圧電素子の駆動電圧パルス波形を
示す説明図である。

【図３】（ａ）は前記実施例のインク液室内の一部を拡
大して示す説明図である。（ｂ）〜（ｄ）は前記実施例
の圧力波パルスの状態を示す説明図である。

【図４】インク圧力と液滴速度の関係を示す説明図であ
る。

【図５】本発明の第二実施例のインク噴射装置の斜視図
である。

【図６】本発明の第三実施例のインク噴射装置の斜視図
である。

【図７】本発明の第四実施例のインク噴射装置の斜視図
である。

【図８】本発明のインク噴射装置を搭載したプリンタの
一部の断面図である。

【図９】前記プリンタの記録紙へのインク液滴の付着位
置を示す説明図である。

【図１０】前記プリンタでの記録紙を移動させながらイ
ンク噴射させた場合の記録紙へのインク液滴の付着位置
を示す説明図である。

【図１１】従来例のインク噴射装置の断面図である。

【図１２】従来例のインク噴射装置の動作を示す説明図
である。

【図１３】従来例のインク噴射装置の斜視図である。

【図１４】従来例の制御部のブロック図である。

【図１５】従来例のプリンタの斜視図である。

【符号の説明】

１２４ インク液室 １６１ ノズル ２４１ 圧電素子 ２４４ 圧電素子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクが充填された一つのインク液室
   と、前記インク液室に連通して設けられた複数の噴射ノ
   ズルと、前記インク液室内のインクに前記噴射ノズルに
   対して略垂直に走査する圧力波を発生するエネルギー発
   生手段とを有し、前記インク液室内のインクに前記エネ
   ルギー発生手段により発生されたある圧力波と他の圧力
   波との合成によって前記噴射ノズルからインクが噴射さ
   れるインク噴射装置であって、 ある噴射ノズルから隣接する次の噴射ノズルに達するま
   でに前記インク液室内を前記圧力波が走査する距離が、
   互いに隣接する噴射ノズル間の距離より長いことを特徴
   とするインク噴射装置。