JPH02209246A - インクジェックトプリントヘッド - 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］ この発明はインクジェットプリントヘッドに関するもの
で、更に詳細には、超音波振動にてノズルからインク滴
を生成する連続噴射型のインクジェットプリントヘッド
に関するものである。

［従来の技術１ 従来のこの種のヘッドとして、例えば第８図ないし第１
０図に示すようなものが知られている。

従来のこの種のヘッドは、インク流ｎａを長千通しに有
する筒体すに、インク流路ａに連通するノズルＣを多数
配列したノズル板ｄを装着したヘッド本体ｅを具備して
いる。そして、ヘッド本体ｅの一端部に設けたインク供
給口ｆから供給されるインクがインク流路ａを通ってイ
ンク排出口ｑから排出される８Ｍ４を有し、各ノズルＣ
からインクを定常的に噴射する際に、ヘッド本体ｅのイ
ンク供給側端部から圧電素子及びピエゾピストン等の超
音波振動発生手段りにてインク流路ａ内のインクに対し
て超音波振動が与えられ、この超音波が進行波としてイ
ンク内を伝達する際にその振動にて各ノズルＣから吐出
するインクが滴状（インク滴）となって飛翔するように
なっている。

このように構成される従来のヘッドでは、インク内に定
在波ができると各ノズルＣから吐出するインク滴の状態
がばらつくことから、安定的な記録状態を保持するため
にはできるだけ定在波比の小さい進行波を得ることが必
要となる。そこで、この進行波を得るために、ヘッド本
体ｅの超音波振動発生手段を設けた逆側の端部には音響
的に柔かい材質（例えば、シリコンゴム）で構成される
超音波吸収部材が設けられ、この超音波吸収部材によっ
て超音波の反射を極力小さいものとして定在波の発生を
極力防止している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のこの種のヘッドにおいては、超音
波振動発生手段りより発生した音波はマルチノズルより
噴射するジェットに音響的エネルギを伝達しながら伝播
するが、長い距離を伝播するに従い音響的な減衰が生じ
る。その結果、超音波振動発生手段りの近傍のジェット
とそれより離れたジェットにおいて超音波振幅の相違に
基く不均一が発生し、インク滴生成状態が異なってプリ
ントのための電荷に悪影響を与えるという欠点があった
。

この発明は上記事情に鑑みなされたもので、上記問題を
解決するために、減食の少ない振動方式を採用して、長
尺のマルチノズルヘッドにおいてもインク流路内の全て
のインクに均一に超行波振勅を与えて、高精度な均一の
インク滴の生成を可能にしたインクジェットプリントヘ
ッドを提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、この発明のインクジェット
プリントヘッドは、インク流路と、このインク流路に連
通ずる多数のノズルを有するヘッド本体と、このヘッド
本体の一端に装着されてヘッド本体に振動を伝える・振
動発生手段と、上記ヘッド本体の他端に装着されて上記
振動発生手段からの振動を吸収する振動吸収手段とを具
備して成るものである。

この発明において、上記ヘッド本体はインク流路とこの
インク流路に連通ずる多数のノズルを有し、かつ、振動
発生手段からの振動を伝播するある程度の剛性を有する
ものであればその形状は限定されるものではなく、例え
ば中空円柱、中空角柱状のもの、あるいは、肉薄バイブ
状のものであってもよい。

また、上記振動発生手段はヘッド本体に振動を伝播する
ものであれば任意のものでよく、例えば圧電素子にて形
成される。この場合、振動発生手段の取付は態様は任意
でよく、例えばボルト等の取付は部材を介してヘッド本
体に取付けてもよく、あるいは、ヘッド本体に直接貼着
等の手段にて取（＝Ｊけだもの等であってもよい。

加えて、上記振動吸収手段は上記ヘッド本体の一端にお
ける振動発生手段の装着部と反対側の端部に取付けられ
て振動発生手段からの振動を吸収するものであれば任意
のものでよく、例えばシリコンゴム等の吸収部材にて振
動を減衰させて吸収するものや、あるいは、振動を電気
エネルギや熱エネルギに変換する構造のものであっても
よい。

〔作　用１ 上記のように、インク流路とこのインク流路に連通ずる
多数のノズルを有するヘッド本体の一端に振動発生手段
を装着すると共に、ヘッド本体の他端には振動発生手段
からの振動を吸収する振動吸収手段を装着することによ
り、振動発生手段からの振動がヘッド本体に伝播されて
ヘッド本体が励振し、それによりインク流路内のインク
に進行波が伝播されて、各ノズルからインク滴が生成さ
れる。

［実施例］ 以下にこの発明の実施例を図面に基いて詳細に説明する
。

◎第一実施例 第１図はこの発明のヘッドにおける振動発生手段の断面
斜視図、第２図は第１図の■−■断面図、第３図は振動
発生手段の分解斜視図、第４図はこの発明におけるヘッ
ドの振動吸収手段の第一実施例の断面斜視図が示されて
いる。

この発明のヘッドはインク流路１２と、このインク流路
１２に連通ずる多数のノズル１４を有するヘッド本体１
０と、このヘッド本体１０の一端に装着されてヘッド本
体１０に振動を伝える振動発生手段２ｏと、上記ヘッド
本体１０の他端に装着されて上記振動発生手段２０から
の振動を吸収する振動吸収手段３ｏとで主要部が構成さ
れている。

上記ヘッド本体１０は、例えばステンレス管等の耐腐蝕
性の剛性体にて形成される中空円柱体１１の両端部を残
して面取段部１３を形成し、この面取段部１３の平坦部
１５にインク流路１２に連通ずる多数の連通孔１６が穿
設されると共に、各連通孔１６に連通するノズル用小孔
１７を有するノズル板１８が接着剤あるいは図示しない
ねじ等の固定手段をもって貼着されてノズル１４が形成
されている（第２図参照）。また、ヘッド本体１０の一
端側にはインク流路１２に連通ずるインク供給口４０が
穿設され、他端側にはインク流路１２に連通ずるインク
排出口４２が穿設されている（第１図及び第４図参照）
。

上記振動発生手段２０は、第１図及び第３図に示すよう
に、ドーナツ円盤状の電極２２の両側にこの電極２２を
挾持するように配設されるドーナツ円盤状の第１及び第
２の圧電素子２４．２６と、外側の第２の圧１１子２６
に接触するピエゾピストン２８とで構成される超音波励
振器にて形成されている。このように構成される振動発
生手段２０は、上記ヘッド本体１０のインク流路１２の
インク供給口側の開口端部に刻設された雌ねじ部４４に
ねじ結合されて突出される接合ねじ２９にそれぞれ第１
の圧電素子２４、電極２２、第２の圧電素子２６及びピ
エゾピストン２８の順に嵌装すると共に、ピエゾピスト
ン２８に刻設された雌ねじ部４６を接合ねじ２９にねじ
結合することにより、ヘッド本体１０の一端部に装着さ
れている。この場合、内側の第１の圧電素子２４とヘッ
ド本体１０との間に支持台４８に立設されたフランジ板
４９が挾持されており、この７ランジ板４９及び支持台
４８を介してヘッドが図示しない機体側に固定されるよ
うになっている。なお、ヘッド本体１０の支持形態は必
ずしも上記フランジ板４９及び支持台４８によるもので
ある必要はなく、別の支持形態であってもよい。

一方、上記振動吸収手段３０は、第４図に示すように、
上記ヘッド本体１０の他端部に○−リング５０を介して
嵌着される円筒体３２の空間内にシリコンゴム製の振動
吸収部材３４を嵌挿すると共に、円筒体３２の外側開口
端部に蓋体３６を固着した構造の振動吸収器にて形成さ
れている。

上記のように構成されるこの発明のヘッドにおいて、イ
ンク供給口４０からインク流路１２内にインクを供給し
、そして、振動発生手段２０の電極２２に図示しない超
音波励振回路からの発掘電圧を印加すると、圧電素子２
４．２６及びピエゾピストン２８を介して超音波励振が
ヘッド本体１０に伝播されてヘッド本体１０が励振され
る。このヘッド本体１０の励振によりインク流路１２内
のインクに進行波が伝播されて、各ノズル用小孔１１か
らインク滴が生成されると共に飛翔されて図示しない記
録シートに印字されるのである。この場合、ヘッド本体
１０に伝播された超音波振動は振動吸収手段３０に達し
た際に吸収される。また、ヘッド本体１０を伝播する超
音波振動の音響的弊害が７ランジ板４９及び支持台４８
によって防止されるようになっている。

◎第二実施例 第５図はこの発明における振動吸収手段３０の第二実施
例の断面斜視図で、振動発生手段２０からの振動を電気
エネルギに変換する場合を示すものである。すなわち、
振動吸収手段３０を上記振動発生手段２０と同様にドー
ナツ円盤状の電極６２と、図示しない負荷整合回路°に
接続するこの電極を挾持する一対のドーナツ円盤状の圧
電素子６４．６６と、外側の圧電素子６６に隣接するピ
エゾピストン６８とを接合ねじ６９にて一体に構成した
場合である。このように構成される振動吸収手段３０に
おいては、振動発生手段２０からヘッド本体１０に伝播
される振動が振動吸収手段３０に達すると、振動吸収手
段３０の圧電素子６４．６６が入射する超音波振動に応
じて電気信号を電極６２を介して出力することができ、
振動吸収手段３０にて変換された電気エネルギは整合回
路における抵抗にて消費される。したがって、ヘッド本
体１０の端部での超音波振動の反射が著しく小さくなる
。

なお、第５図に示す振動吸収手段３０はシリコンゴム製
の円筒状弾性部材５２を介して支持台５４の支持用ｒＭ
５６にて支持されているが、必ずしもこのような支持形
態である必要はなく、上記第一実施例における振動発生
手段２０の支持形態と同様にしてもよい。また逆に、第
一実施例″ｒ：説明した振動発生手段２２の支持台４８
、フランジ板４９にかえて円筒状弾性部材５２、支持台
５４及び支持内１１５６を使用してもよい。

次に、上記のように構成されるこの発明のインクジェッ
トプリントヘッドとインクに超す波振動を伝播する従来
のインクジェットプリントヘッドとを比較実験した結果
について説明する。

同一形状、同一寸法に形成されたヘッド本体１０に同一
条件で振動発生手段からヘッド本体１０とインク流路１
２内のインクに超音波振動を伝播したところ、従来のイ
ンクジェットプリントヘッドにおいては、第６図に示す
ように、ヘッド本体１０の振動発生手段側すなわち励振
器端から振動吸収手段側すなわち吸収器端に向うに従っ
てインクがジェット状に噴射されて分離されるまでの長
さ（分離長）が長くなり、全体としてインク滴の生成が
不均一となった。これに対し、この発明のインクジェッ
トプリントヘッドにおいては第７図に示ずように、励＠
器端と吸収器端間のいずれの箇所においても分離長はほ
ぼ均一となり、インク滴の生成を均一にすることができ
た。また、この発明はへラド本体１０に振動を伝播する
方式のため、インクに振動を伝播する従来の方式に比べ
て消費電力を大幅に改善することができた。

［発明の効果］ 以上に説明したように、この発明のインクジェットプリ
ントヘッドによれば、インク流路に連通層る多数のノズ
ルを有するヘッド本体の一端に装着されてヘッド本体に
振動を伝える振動発生手段と、ヘッド本体の他端に装着
されて振動発生手段からの振動を吸収する振動吸収手段
とを具備して成るため、以下のような効果が得られる。

１）振動発生手段からヘッド本体に振動を伝播するので
、振動の減衰が少なくヘッド本体の全長に渡って均一の
インク滴を生成づることができる。

２）振動の減衰を少なくすることができるので、浦費電
力を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のヘッドにおける振動発生手段の断面
斜視図、第２図は第１図のＩＩ−ＩＩ断面図、第３図は
振動発生手段の分解斜視図、第４図はこの発明における
振動吸収手段の第一実施例の断面斜視図、第５図はこの
発明における振動吸収手段の第二実施例の断面斜視図、
第６図は従来のヘッドのインク分１！ｍｌ長の分布を示
すグラフ、第７図はこの発明のヘッドのインク分離長の
分布を示すグラフ、第８図は従来のヘッドの斜視図、第
９図はその正面図、第１０図は第９図の縦断面図である
。 符号説明 （１０）・・・ヘッド本体　（１２）・・・インク流路
（１４）・・・ノズル　　　（２０）・・・振動発生手
段（２２）・・・電極　　　　（２４，２６）・・・圧
電素子（２８）・・・ピエゾピストン （３０）・・・振動吸収手段 （３４）・・・振動吸収部材 （６２）・・・電極　　　　　（６４，６６）・・・圧
電素子（６８）・・・ピエゾピストン 第１図 第２図 特　許　出　願　人　富士ゼロックス株式会社代　　理
　　人　　弁理士　　中　　村　　智　　廣　（外２名
）６２：電極 第４ 図 第 図 長 励振型端 吸収器端 第 図 長 励振型端 吸収器端

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. インク流路と、このインク流路に連通する多数のノズル
   を有するヘッド本体と、このヘッド本体の一端に装着さ
   れてヘッド本体に振動を伝える振動発生手段と、上記ヘ
   ッド本体の他端に装着されて上記振動発生手段からの振
   動を吸収する振動吸収手段とを具備することを特徴とす
   るインクジェットプリントヘッド。