JPS60157871A - インクジエツトプリントヘツド - 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】 （技術分野） この発明は、インクジェットプリントヘッド、更に詳し
くはオンデマンド方式のインクジエツト記録装置におい
て、記録用インク小滴を発住させるためのヘッド部分の
構造に関する。

（技術的背景） この種のオンデマンド方式のインクジェットプリントヘ
ッドは、インク溜りとする圧力室の一側を圧電素子の作
用で機械的に変位される振動部材で郭定（室壁を形成）
し、前記圧電素子へのパルス電圧印加により撮動部ｌを
振動させて該圧力室の容積を急激に減少させ、これに基
づいて発生する圧力により圧力室壁の一部に設けた微小
なオリフィス（ノズル孔）より、所定量のインク滴を摘
出噴射させるようになされている。従って、断るインク
ジェットプリントヘッドに於いては、インク滴の吐出量
に対応して順次圧力室内にインクを補給しなければなら
ない。このため、圧力室は、何らかのインク供給通路を
介してインク灯室に連通したものとなされる。ところが
、前記圧電素子に電気信号が印加されて圧力室の容積が
減少された際、その室内のインクは加圧力によってオリ
フィス方向に移動りる一方で、同時に前記通路の方向に
もむしろ支配的に移動しようとする傾向を示す。ここに
、オリフィス方向に移動するインクは、Ａリフィスカロ
らインク液滴として有効に噴射されるが、供給通路方向
に移動するインクは、むしろ上記インク液滴の形成噴射
に対して有害に作用し、インク滴形成効率を低下さＵ゛
る。このために圧電素子に印加する駆動電圧も高いもの
を要することとなり、電気回路が大きくなり、消費電力
が増加すると共に、駆動周波数も数ＫＨ７と非常に低い
ものとなさざるをｑず、従って、高速記録に不向きなも
のとなる。

また、逆に、インク液滴の噴射後、圧力室の容積が増大
せられた際には、内圧の急激な減少によって前記オリフ
ィスから外気を吸引覆るおそれを生じる。そしてこれが
圧力室内に混入づると、所謂エアー障害を起こづ。即ち
圧電系了を駆動させたときに、圧力室に作用される噴出
エネルギーが土アーに吸収され、オリフィスからのイン
ク吐出特性にばらつきを生じさせるのみならず、昂じて
吐出不能状態を招来することがある。

（従来技術） 従来、上記のような問題点を解消づ−るための手段とし
て、一般的には逆止弁を用いることが考慮されている。

即ち、圧力室とオリフィスとの間、及び（あるいは）イ
ンク供給通路と圧力室との間に逆止弁を設けてインクの
流れ方向をオリフィス方向のみに規制する試みがなされ
ている。ところがこの場合、逆止弁はあくまでも機械的
な作動によるものであるために、圧電素子による振動板
の高速振動に完全同調作動けしめることが困難であり、
前記同様高速記録に不向きであると共に、前記エアー障
害をひぎ起こすおそれが大であるというような問題点を
払拭し得なかった。

（発明の目的） この発明は上記のような問題点を解決した高速記録に適
する可及的簡易構成のインフジエラ１〜プリントヘツド
を提供することを目的とする。

（発明の構成） 前記の目的において、この発明に係るインクジェットプ
リントヘッドは、収蔵インクに常時所定圧力を印加する
加圧手段を備えたインク灯室と、少なくとも一側が圧電
素子の作用で機械的に変位される振動部材で郭定され、
前記圧電素子へのパルス電圧印加により振動部材を振動
させることににり所定のインク滴を噴出させるオリフィ
スを備えた圧力室と、上記画室を連通Ｊ゛るインク供給
用連通路とよりなり、前記連通路が複数個の屈折部を有
するジグザグ状あるいは蛇行状等の細い屈折形の通路に
よって構成されていることを特徴とするものである。

（実施例） 図示実施例において、（１）はインク灯室、（２）は圧
力室、（３）は画室（１）（２＞を連通せしめたインク
供給用連通路を示す。

インク灯室（１）は第１図に示すように上面を開放した
箱状の容器（１１）からなり、その上部に加圧手段とし
ての加圧用器体（１３）を有する。該加圧用蓋体（１３
）は、周縁にゴム等の弾性材料からなるリップ状シール
部材（１４）を有し、該シール部材（１４）を前記箱状
容器（１１）の周側壁内面に弾接させた状態において該
容器内に落し込み状態に嵌め込まれており、インク灯室
（１）内の内蔵インク量が減少するのに応じて自重で下
降し、常時該室内のインクを蓋体自身の重量で加圧する
ものとなっている。従って、蓋体＜１３）の板状本体は
比較的比重の大きい金属板でつくられ、その下面は上記
シール部材（１４）の延長部分で全面的に被覆されて、
インクには直接接触しないように配慮されている。

また、箱状容器（１１）の底壁（１１ａ　）の一部には
連通路（３）の一端の入口（３ａ）に合致する供給孔（
１２）が穿設されており、プリントヘッドの作動中、該
供給孔（１２）から連通路（３）にインクを送り出すよ
うになっている。

圧力室（２）は、インク灯室（１）の下面から突出され
たベース基板（４）の突出部（４ａ）の上面側に設けら
れたもので、第２図に示すように四方の周側壁はインク
灯室（１）の容器（１１入の左右両側壁（ｉｉｂ　＞　
＜ＩＩＣ）から延長された突出部分（１１１ｂ）　（１
１１ｃ）で郭定されると共に、上面は圧電素子（５〉が
取（”Ｊ　４〕られた振動板（６）によって郭定されて
いる。そしてまた、圧力室（２）の先端側の側壁部分に
は、ベース基板（４）との間に細小なインク滴噴出用の
オリフィス（７）が設けられている。従って、上記圧電
素子（５）に適当なパルス電圧を印加して振動板（６）
を微振動させ、圧力室（２）の容積を急激に変化させる
ことにより、オリフィス（７）からインク液滴を記録媒
体に向けて噴射させうるちのとなされている。

インク供給用連通路（３）は、実質上ベース基板（４）
の上面側に刻設された溝（８）によって形成されたもの
である。該溝（８）は第３図に示すように、多数の口字
状部分が順次反対向きに連続された略蛇行状のものとし
て形成されている。従って、この溝（８）の上面の開口
を、両端の出入口ＮＩ　（３ａ）　（３ｂ）を除いて塞
ぐ形で、ベース基板（４）上にインク灯室（１）の底壁
（１１ａ）が重ねて接着されることにより、前記連通路
（３）は多数の屈折部分を有する細い略蛇行状のものと
して形成されている。

このような屈折形態の細い通路構成は、この発明におい
て重要な意味をもつものである。即ち、振動板（６）の
振動によって加圧空（２）の容積が減少されたとき、イ
ンクに対する加圧力がインク灯室（１）の方向に向って
伝播するのを聞止し、インク滴の吐出エネルギーをオリ
フィス（７）の方向に集中的に作用せしめるのに役立つ
ものである。従って、この連通路（３）は、インクの円
滑な供給を妨げない範囲内で、出来るだけ細く、しかも
多数の屈折部分をもつようなものにするのが有利であり
、図示のような形態が最も推奨されるところであるが、
多数のＶ字形部分が互いに逆向きに連続したジグザグ形
状に形成しても充分に所期目的を達成することができる
。

なお、上記インク灯室（１）を構成する箱状容器（１１
）　：及びベース基板（４）は、ガラス、セラミック、
またはガラス・セラミックなどを用いて製作しうるが、
なかでも、感光性珪酸塩ガラスを用いて製作するのが右
利である。即ち断る材料を用いることにより、前記のよ
うな屈折形のインク供給用連通路（３）の形成、極微細
なオリフィス（７）の形成等を、フＡ］・エツチング操
作によって精緻に、しかも簡単かつ能率的に行いうる点
で非常に有利である。

ところで、従来、インクジェット記録装置は、主に常温
で液状であるような速乾性インクを用いるものとして開
発されてきた。ところがこの場合、インクジェット記録
装置を長時間停止状態に置くと、インク中の液体成分が
蒸発して固形ｌ成分が残り、こが一般に直径数１０ミク
ロン程度である微細なオリフィスを塞ぐ結果となり、イ
ンクジェット記録装置を再起動した場合にインク滴の吐
出を阻害するど′いう、所謂目すまりを起こし易い欠点
があることが知られている。

このような欠点を排除するためには、既に数件の提案が
なされているように、常温において固相状態を呈する固
形インクを用い、インクジェット記録装置の起動時のみ
、該固形インクを加熱溶融して噴射させる方式を採用す
ることが望ましい。

そこで、図示のこの発明に係るインクジェットプリント
ヘッドの実施例も、特に固形インクを用いる場合に適合
するように構成されたものとなされている。

即ち、インク灯室（１）が、常温では固相状態を呈する
固形インクを収蔵するものとして構成され、該インク灯
室（１）の少なくとも１つ以上の側壁及びインク供給用
連通路（３）の構成部材、並びに圧力室（２）の少なく
とも一側の郭定部材中に、前記固形インクを融解する発
熱体（９）　（１０）が仕組まれたものとなされている
。更に具体的には、ベース基板（４）が第３図に示すよ
うな上面板（４１〉と第４図に示すような下面板〈４２
）との積層接着による二重構造のものとなされ、それら
の間にプリント法等により第４図に示すように抵抗発熱
体（１０）を介在さけたものとなされて、該発熱体く１
０）に通電することにＪ：す、インフジエラ１へ記録装
置の起動時に連通路（３）及び圧力室（２）内の固形イ
ンクを瞬時に加熱、溶融せしめうるちのとなされている
。かつ、インクジェット灯室（１）においては、左右の
両側壁が同様に二重構造のものとなされて、その内部に
第５図に示すような形態に抵抗発熱体（９）が設けられ
ており、インク灯室（１）内の固形インクを加熱溶融さ
せうるちのとなされている。

〈作用） 上記において、インクジェット記録Ｍｌｉｆｆの起動時
には、加熱溶融状態のインク灯室（１）内のインクに、
加圧用蓋体（１３）によって常時所定の圧力が加えられ
ており、この状態で圧電素子（５）にパルス電圧が印加
され、振動板（６）が振動して圧力室〈２）内の容積が
急激に増減変化される。そこで、この容積が減少された
時には圧力室（２）内のインクは、インク灯室（１）の
方向への逆流が、細くて屈折した連通路（３）による著
しい圧力減衰によって阻止される結果、オリフィス（７
）の方向に向けて主として流れ、これにより所定のイン
ク液滴を形成して記録媒体に向けて確実に噴射される。

一方、圧力室（２）の容積が増大されたときには、イン
ク灯室（１）内のインクに常時加圧用蓋体（１３）によ
り所定圧力が加えられている結果、インク供給用連通路
（３）から圧力室（２）に向けてインクが速やかに流入
する。従って、オリフィス（７）から外気を吸引り“る
のが防止され、前述のようなエアー障害の発生が防止さ
れる。

なＪ５、この発明に係るインクジェットプリントヘッド
は、液体インクを用いる場合にも何ら支障なく適用しう
るちのである。

（効果） 以上説明したように、この発明は、インク液滴を噴射せ
しめる圧力室とは別に、これと連通路を介して連通した
インク灯室をヘッド自体に備え、連続的にインク供給を
行いうるちのとなされているから、長時間の記録作動が
可能であるのはもとより、特に前記連通路が細い屈折形
の通路となされ、しかもインク灯室に常時その収蔵イン
クに所定圧力を加える加圧手段が具備せられたちのどな
されていることにより、圧電素子へのパルス電圧印加に
にって発生する几力室内のインク滴吐出エネルギーを、
オリフィスからのインク滴の噴射のために効果的に作用
μ゛しめることができ、消費電力の節減、記録作動の高
速化に貢献しうる。もとより、従来の逆止弁を用いる場
合に較べても、装置の構造の簡略化、従って低コスト化
はもちろん、メンテナンス面でも有利であるし、高速記
録の要請に何ら支障なく対応しうる顕著な利点がある。

また圧力室の容積増大時に、前述のようにオリフィスか
らの外気の有害な吸込みを効果的に阻止しうる。従って
、エアー障害をなくし、記録作動の安定性の向上にも顕
著な効果を実現しうる。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の実施例を示すもので、第１図はイン
クジェットプリントヘッドの全体断面図、第２図はベー
ス基板を分離した状態で示した斜視図、第３図は第１図
■−■線の断面図、第４図はベース基板内の抵抗発熱体
の配設状態を示づ一平面図、第５図はインク灯室を構成
する容器の側壁内の抵抗発熱体の配線状態を示す平面図
である。 （１）・・・インク灯室、（２）・・・圧力室、（３）
・・・インク供給用連通路、（３ａ）・・・入口、（３
ｂ）・・・出口、（４）・・・ベース基板、（５）・・
・圧電素子、（６）・・・振動板、（７）・・・オリフ
ィス、（８）・・・溝、（９）　（１０）・・・発熱体
、（１１）・・・箱状容器、（Ｉｌａ）−・底壁、（１
ｉｂ　）　（１１ｃ　）・・・側壁、（１２）・・・孔
、（１３）・・・加圧用蓋体、（１４）・・・シール部
材。 以　上 第１図 第８図 １ 第４図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　収蔵インクに常時所定圧力を印加する加圧手段
   を備えたインク計重と、少なくとも一側が圧電素子の作
   用で機械的に変位される振動部材で郭定され、前記圧電
   素子へのパルス電圧印加により振動部材を振動させるこ
   とにより所定のインク滴を噴出させるオリフィスを備え
   た圧力室と、上記画室を連通ずるインク供給用達通路と
   よりなり、前記連通路が複数個の屈折部を有するジグザ
   グ状あるいは蛇行状等の細い屈折形の通路によって構成
   されていることを特徴とするインクジェットプリントヘ
   ッド。
2. （２）　インク計重の加圧手段が、上面を開放した箱状
   容器内に収蔵インクの減少に応じて自重下階するように
   落し込み状態にはめ込まれた加圧用蓋体よりなる特許請
   求の範囲第１項記載のインクジェットプリントヘッド。
3. （３）　インク供給用連通路が、ベース基板の上面に刻
   設された屈折形の溝と、この溝の上面開口を両端の出入
   口部を除いて塞ぐように設置ノられたインク貯室の底壁
   とによって構成されている特許請求の範囲第１項または
   第２項記載のインクジェットプリン（〜ヘッド。
4. （４）　インク計重が、常温では固相状態を呈する固形
   インクを収蔵するものとして構成され、該インク計重の
   少なくとも１つ以上の側壁及びインク供給用達通路の構
   成部材、並びに圧力室の少なくとも一側の郭定部材中に
   、前記固形インクを融解する発熱体が仕組まれてなる特
   許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１に記載の
   インクジェットプリントヘッド。