JPH02162048A - インクジェットヘッド - 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】 ［産業上の利用分野Ｊ 本発明は、インクジェットプリンタに用いられるインク
ジェットヘッドに関し、特に、圧力発生源である圧電素
子の電極構造に係るインクジェットヘッドに関する。

［従来の技術］ 従来、この種のインクジェットヘッドでは。

エツチング等により所望の形状に溝を切った耐インク性
を有する薄板を積層することにより、ノズル部、圧力発
生室、インクタンク室、インク供給口が形成されていた
。その−例を第５図（ａ）　（ｂ）に示す、ノズル３．
圧力発生室４、インクタンク室５、インク供給口６など
からなるインク流路が形成された積層体の圧力発生室４
上外壁に圧電素子ｌを接着しインクジェットへラド２を
構成している。ここで圧電素子１の上下両面には電極と
なる金蒸着が施されており、前記の各インク通路にイン
クを満たした状態で、上下電極間に適当な電圧を加える
と、圧電素子１が変形する。これにより、圧力発生室４
の外壁が狭縮し体積が減少し、ノズル３側に正圧を生じ
てノズル３からインク滴が噴射される。圧電素子１の上
下電極間への電圧印加を止めると、圧電素子ｌは変形状
態から初期状態に戻り、圧力発生室４の体積が増加する
ことにより負圧を生じ、インクタンク室５からインクが
圧力発生室４に補給される。ここで圧電素子ｌへの電圧
印加時に生じる正圧、負圧ともにノズル３側、インクタ
ンク室５側のいずれか一方に伝わるものでなく、圧力発
生室４の両側へ伝達される。

このインクジェットへラド２において、上記の圧電素子
ｌ駆動の空気流り返し周波数を上げていくと、低周波駆
動では問題とならない圧力発生室４へのインク供給能力
不足、所謂メニスカスと呼ばれるノズル内のインク先端
面の後退によって、気泡のノズル内引き込み等の現象が
みられ、インク滴噴射周波数を高める障害となっていた
。

そこで、これを解消するために５第６図（ａ）　（ｂ）
に示す如く、圧力発生室を第一圧力発生室４ａ及び第二
圧力発生室４ｂに分割し、圧電素子ｌも二つに分割し、
この二つの圧電素子間に遅延時間を付与して駆動電圧を
印加する方式がある。

前記遅延時間を適当に選ぶことにより、インクタンク室
５から圧力発生室４ａ、４ｂへのインク供給使方を高め
メニスカスの後退をおさえ、より高周波でインク滴の噴
射を可使にしていた。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述した従来のインクジェットヘッドでは、
第５図の例については、前述した通り、インク滴噴射周
波数の限界が低く、また、第６図の例を採った場合は、
圧電素子が２倍必要となり、また接着の手間も増すこと
から、コストの高いヘッドとなってしまう欠点がある。

そこで、本発明の課題は、圧電素子の穀を増すことなく
、インク滴噴射周波数の増加に対応することができるよ
うにする点にある。

［課題を解決するための手段］ このような課題を解決するための本発明の技術的手段は
、インク供給口に連通し圧力発生手段によってインクを
送出する圧力発生室と、該圧力発生室に連通し圧力発生
室から送出されるインクを射出するノズルとを備え、圧
力発生手段として両面に電極を有した短冊状の圧電素子
を用い、いずれかの面の電極を圧力発生室上に貼着し、
該圧電素子の電気信号付加時の変形を利用して圧力発生
室を狭縮するようにしたインクジェットヘッドにおいて
、圧力発生室を互いに連通する第一及び第二の圧力発生
室に分割するとともに、上記圧電素子のいずれか一方の
面の電極は共用電極とし、他方の面の電極は、上記第一
及び第二の圧力発生室に相応させて第一及び第二の電極
に分割したものである。

［実施例］ 次に、本発明の実施例に係るインクジェットヘッドにつ
いて図面を参照して説明する。

第１図（ａ）　（ｂ）には、本発明の実施例に係るイン
クジェットへラド２が示されている。このインクジェッ
トヘッド２は、インク供給口６を開設しであるインクタ
ンク室５に連通ずる圧力発生室４と、この圧力発生室４
に連通し圧力発生室４から送出されるインクを噴出する
ノズル３とを備えている。これらのノズル３、圧力発生
室４及びインクタンク室５は、エツチング等によって所
要形状にした耐インク性を有する薄板を積層することに
より形成されている。

圧力発生室４は、互いに連通ずる第一圧力発生室４ａ及
び第二圧力発生室４ｂに分割されている。そして、イン
クジェットヘッド内には、ノズル３、第一圧力発生室４
ａ、第二圧力発生室４ｂ、インクタンク室５及びインク
供給口６からなるインク流路が形成される。

第２図は本発明の実施例に係るインクジェットへラド２
の圧電素子ｌの上面図である。この圧電素子１は両面に
電極を有して短冊状に形成されている。圧電素子ｌ上面
の電極は、ノズル側に位置する第一電極１ａ、インクタ
ンク室側に位置する第二電極１ｂに分割形成されている
。また、裏面の電極は全面同一の共用電極としてのグラ
ンド電極１ｃが形成されている。これらの電極は、金蒸
着により形成されるもので、上面の第一電極ｌａと第二
電極１ｂの境界部もしくは側面はマスキング等により金
蒸着されぬようにし、絶縁面を残しである。

そして、第一圧力発生室４ａ上に第一電極１ａ、第二圧
力発生室４ｂ上に第二電極１ｂが夫々相応して位置する
ように圧電素子１のグランド電極１ｃが圧力発生室４の
壁部に接着されている。

また、第一電極１ａ及び第二電極１ｂはそれぞれ異なっ
た図示せぬドライバーに接続され、グランド電極ＩＣと
の間に夫々Ｖａ、Ｖｂの電圧が印加される０本実施例に
おいては、圧電素子１の駆動タイミングは、第３図に示
すようなタイミングで行なわれる。

従って、この実施例に係るインクジェットへラド２によ
れば、以下のような作用をする。第４図（ａ）（ｂ）（
ｃ）（ｄ）には第３図に示すｔ＋ＩＩ、１２時、１３時
、ｔ４時のそれぞれのインクジェットヘッドの動作を示
しである。

まず、適当なパルス電圧ｖｂを印加することにより圧電
素子ｌの第二電極１ｂが有効になり、第二圧力発生室４
ｂが狭縮し、第二圧力発生室４ｂの体債が急激に減少し
て、第一圧力発生室４ａへ正圧が伝達する（第４図（ａ
）ｔ＋時）６次いで適当な遅延時間後に適当なパルス電
圧Ｖａを印加して圧電素子ｌの第一電極１ａを有効にし
、第一圧力発生室４ａを狭縮し、第一圧力発生室４ａの
体積を急激に減少せしめノズル３へ正圧を伝える（第４
図（ｂ）１２時）、これにより、ノズル３よりインク柱
が飛び出す。

ｖｂが０に戻った時点では、第二圧力発生室４ｂの狭縮
が戻り、第二圧力発生室４ｂの体積が初期状態に戻り、
その分のインクがインクタンク室５より補なわれる。こ
の時点では、前記インク滴は、ノズル３より離れ飛翔し
はじめる（第４図（ｃ）　ｔコ時）、さらに、Ｖａが０
に戻ると、第一圧力発生室４＆の狭縮が戻り、第一圧力
発生室４ａの体積も初期状態に戻り、第二圧力発生室４
ｂを経由してインクタンク室５より第一圧力発生室４ａ
にインクが補給される（第４図（ｄ）ｔｉ時）、これら
一連の動作を適当な寸法設計、適当な駆動条件を与える
ことにより、インクタンク室５からノズル３側への一方
向の流れが実現される。

［発す１の効果］ 以上説明したように本発明のインクジェットヘッドによ
れば、二分割された圧力発生室と、圧力発生室上に一面
は共用電極を備え、もう−面には圧力発生室に対応する
ように二分割された電極を備えた短冊型の圧電素子とを
設けたので、二分割された電極に時間的ズレを含んだ電
圧を印加することにより、ヘッド内に一方向のインクの
流れを生じさせて逆流を極力抑えることができる。その
ため、メニスカスの後退を妨げてインクの供給鋤力を高
めることができ、周波数追従性のよいインクジェットヘ
ッド、つまり高速印字可能なインクジェットヘッドを実
現できる。

また、前述の効果が圧電素子を増すことなく、実現でき
るため、部品数が少なく、その分、組立時間も少なくて
よいので、コスト高になることなく、より高性能のイン
クジェットヘッドを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　（ｂ）は本発明の実施例に係るインクジ
ェットヘッドを示す図であり、（ａ）は（ｂ）のＢ−Ｂ
線断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａｍ断面図、第２図は
本発明の実施例に係るインクジェットヘッドに用いる圧
電素子の上面図、第３図は圧電素子におけるピエゾ駆動
のタイミングチャート図、第４図（ａ）は第３図のｔ１
時のタイミングに応じたインクジェットヘッドの作用を
示す断面図、第４図（ｂ）は１２時の作用を示す断面図
、第４図（Ｃ）は１３時の作用を示す断面図、第４図（
ｄ）はｔ４時の作用を示す断面図、第５図（ａ）　（ｂ
）は従来のインクジェットヘッドの一例を表わし。 （ａ）は（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｂ）は（ａ）　（
７）Ａ−Ａ線断面図、第６図（ａ）　（ｂ）は従来の改
良例を示す図であり、（ａ）は（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図
、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａｍ断面図である。 １：圧電素子　　　　１ａ：第一電極 ｌｂ：第二電極　　　ｌＣニゲランド電極２：インクジ
ェットヘッド ３：ノズル　　　　　４：圧力発生室 ４ａ：第一圧力発生室 ４ｂ：第二圧力発生室 ５：インクタンク室　６：インク ７：インク滴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. インク供給口に連通し圧力発生手段によってインクを送
   出する圧力発生室と、該圧力発生室に連通し圧力発生室
   から送出されるインクを射出するノズルとを備え、圧力
   発生手段として両面に電極を有した短冊状の圧電素子を
   用い、いずれかの面の電極を圧力発生室上に貼着し、該
   圧電素子の電気信号付加時の変形を利用して圧力発生室
   を狭縮するようにしたインクジェットヘッドにおいて、
   圧力発生室を互いに連通する第一及び第二の圧力発生室
   に分割するとともに、上記圧電素子のいずれか一方の面
   の電極は共用電極とし、他方の面の電極は、上記第一及
   び第二の圧力発生室に相応させて第一及び第二の電極に
   分割したことを特徴とするインクジェットヘッド。