JPH02303845A - インクジェット記録ヘッド - 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］ 本発明は記録媒体に向かって微小インク液滴を噴射し、
文字や画像を記録するインクジェット記録装置のインク
ジェット記録ヘッドに関する。

［従来の技術］ インクジェット記録装置は、与えられた入力信号に応じ
て、微小なインク液滴を記録媒体に記録し、文字、画像
を形成する。

この画像記録の方法には、大別上で２つの方法がある。

１つは、常にインク液滴を噴射させて、必要なインク液
滴のみを記録媒体に記録し、不用なインクは回収してし
まう方法（コンティニュアス式）である。もう一つは、
インク液滴を必要な時のみ噴射させる方法（ドロップオ
ンデマンド式）である、このうち、後者は、装置が小型
になる利点があり、特にマイクロコンピュータの出力機
器として、大いに注目されてきている。

第４図にドロップオンデマンド式の記録装置の記録ヘッ
ドの一例（従来例１）の断面図を示す。

図において、２は圧力室、３は圧力壁、４は平面状の圧
電素子である。記録される文字、画像に対応した記録信
号に応じて、圧電素子４を駆動させ、圧力壁３を通して
圧力室２内に圧力を伝えて、インク液滴５を噴射口６よ
り記録媒体に向けて噴射して、文字、画像を記録する。

噴射した分のインクは、インク供給チューブ７より供給
される。８は共通インク室であり、紙面上で前後方向に
複数に並べられた独立な噴射口へと通じている。

［発明が解決しようとする課題］ このような従来のインクジェット記録ヘッドのインク液
滴噴射の周波数特性は、インク液滴噴射後に噴射口６に
形成されるメニスカスの動きの特性と、圧力室２へ後部
から供給されるインク液の流れの特性に依存する。

第６図に示すように、第４図の構造の記録ヘッドの圧電
素子４を駆動する駆動波形（ａ）を改良し、（ｂ）のよ
うに１滴のインクを噴射させるのに、第１のパルスの印
加直後に第２のパルスを圧電素子４に印加する方法も提
案されている。この方法は、第２のパルスの印加により
インク液滴噴射後のメニスカスの初期位置への復帰を速
くするものである。しかし、同時に第２のパルスの印加
は圧力室２内のインクを共通インク室８側へも移動させ
るため、特に体積の大きいインク液滴を噴射させるとき
は、噴射口６へのインク供給が遅くなってしまう欠点が
あった。

また、圧力室２へ後部から供給されるインク液だけでは
十分な周波数特性が得られないため、第５図に示すよう
な、噴射口６近傍に第２のインク供給路である副流路９
を設けた構造（従来例２）が提案されている。この構造
では、インクの供給は圧力室２の後部よりなされる他に
、副流路９よりなされる。

しかしながら、記録装置の高速化に対する要求はますま
す高くなるばかりであり、いまだ、十分であるとは言え
ない。

本発明は、上記従来例に鑑みてなされたもので、より周
波数特性のよい、すなわち、より高速記録可能なインク
ジェット記録ヘッドを提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、インク液滴形成をより安定にし、
誤動作の無い高信頼性のインクジェット記録ヘッドを提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、インクを噴射する噴射口と、該噴射口に通じ
る圧力室と、該圧力室内を加圧するための第一のエネル
ギー発生手段と、該圧力室を経ずに該噴射口に通じる副
流路と、該副流路内を加圧するための第二のエネルギー
発生手段とを有することを特徴とするインクジェット記
録ヘッドである。

第一のエネルギー発生手段がエネルギーを発生すると、
圧力室内が加圧されインク液滴が噴射口から噴射される
。この噴射直後に、第２のエネルギー発生手段によって
副流路内の圧力を加圧することにより、噴射口内のイン
クのメニスカスの形状を、インク液滴噴射前の状態に短
時間で復帰させることができ、その結果、記録ヘッドの
周波数特性を向上させることができる。

第一のエネルギー発生手段および第二のエネルギー発生
手段としては、電気機械変換素子あるいは発熱素子が好
適に用いられる。

また、第一のエネルギー発生手段および第二のエネルギ
ー発生手段が発生エネルギー可変のエネルギー発生手段
であり、第一のエネルギー発生手段が発生するエネルギ
ーの大きさに応じて第二のエネルギー発生手段が発生す
るエネルギーの大きさを制御する制御装置を備える前記
ヘッドでは、噴射するインク液滴の大きさを変化させる
ことができ、かつ液滴の大きさが変化しても前記の効果
が得られるので好ましい。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細に説
明する。

第１図は、実施例のインクジェット記録ヘッドの構成を
示す断面図である６図において、２は圧力室、３は圧力
壁、４は第１のエネルギー発生手段である圧電素子であ
る。記録される文字、画像に対応した記録信号に応じて
、圧電素子４を駆動させ、圧力壁３を通して圧力室２内
に圧力を伝えて、インク液滴５を噴射口６より記録媒体
に向けて噴射して、文字、画像を記録する。噴射した分
のインクは、インク供給チューブ７および副流路９より
供給される。８は共通インク室であり、紙面垂直方向に
複数並べられた独立な圧力室および噴射口に通じている
。副流路９は、圧力室２と噴射口６との間で、圧力室か
ら噴射口へ向うインクと合流する。副流路９には、第２
のエネルギー発生手段である圧電素子１０が設けられて
いる。

なお、本実施例では、インク供給チューブと副流路とは
上流側で同一のインクタンクに通じている。

第２図に、圧電素子の駆動タイミングを示す。

（ａ）は圧電素子４の駆動波形であり、Ｔｏｐ時間時間
電圧圧電素子４に印加する。■は２０から１１０ボルト
の間で、Ｔｏｐは、１０マイクロ秒である。電圧印加開
始後Ｔｄ時間経過してから（ｂ）で示すタイミングで圧
電素子１０を駆動する。Ｔｄは圧電素子１０を駆動させ
ない場合に、インク液滴噴射後、噴射口で凹状となるメ
ニスカスが最も後退する直前までの時間であり、ここで
は５５マイクロ秒である。

第３図に、第２のエネルギー発生手段を駆動しない場合
と駆動した場合における、インク液滴噴射直後のメニス
カスの時間に対する後退量の動きを示す、駆動しない場
合（図中実線）は２８０マイクロ秒で噴射直前の状態に
復帰・しているのに対し、駆動した場合（図中破線）は
、２２０マイクロ秒で復帰している。すなわち、記録ヘ
ッドのインク液噴射特性が、３．６ｋ）ｌｚから４．５
ｋＨｚに向上している。

さらに、メニスカスの後退量も小さくでき、噴射口６か
ら外気を圧力室２内に取り込んで正常なインク噴射を妨
げるようなことをなくし、常に安定なインク噴射が行わ
れ、記録ヘッドの信頼性も向上した。

実施例では、オンデマンドタイプの記録ヘッドについて
述べたが、これは、コンティニュアスタイプの記録ヘッ
ドについても同様な効果が得られる。

実施例ではインク液滴を噴射させるエネルギー発生手段
を圧電素子としたが、これに限定されるものではなく、
発熱素子を用いて通電により気泡を発生させる方式でも
良く、また、その他でも良い。

また、第１のエネルギー発生手段に加える電圧パルス信
号の大きさ、または、パルスの長さを変化させることに
より、インク液滴の体積を変化させることができる。こ
のとき、第２のエネルギー発生手段に加える電圧パルス
信号の大きさ、または、パルスの長さも変化させること
を可能にし、第１のエネルギー発生手段の駆動に対応さ
せて第２のエネルギー発生手段を駆動すると、様々な大
きさのインクに対して、上記の効果を得ることが出来る
ので好ましい。

つまり、例えば第１のエネルギー発生手段により大きな
エネルギーを発生させて大きなインク液滴を噴射させる
と、噴射直後のメニスカスの後退量が大きくなるため、
第２のエネルギー発生手段に与えるエネルギーも大きく
して、その後退量を抑制する動作をさせるとよい。

さらに第５図に示した従来のインクジェットヘッドの副
流路に第２のエネルギー発生手段を設けたような形態で
も、実施例と同様な効果が得られる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、従来より、記録
ヘッドのインク液噴射特性が向上する。

さらに、記録ヘッドの信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のインクジェット記録ヘッドの
模式断面図、 第２図はエネルギー発生手段の駆動タイミングを示す図
、 第３図はメニスカス後退量の時間変化を示す図、 第４図および第５図は従来のインクジェット記録ヘッド
の模式断面図、 第６図は従来のインクジェット記録ヘッドの駆動方法を
示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、インクを噴射する噴射口と、該噴射口に通じる圧力
   室と、該圧力室内を加圧するための第一のエネルギー発
   生手段と、該圧力室を経ずに該噴射口に通じる副流路と
   、該副流路内を加圧するための第二のエネルギー発生手
   段とを有することを特徴とするインクジェット記録ヘッ
   ド。 ２、第一のエネルギー発生手段および第二のエネルギー
   発生手段のうちの少なくとも一方が電気機械変換素子で
   ある請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。 ３、第一のエネルギー発生手段および第二のエネルギー
   発生手段のうちの少なくとも一方が発熱素子である請求
   項１に記載のインクジェット記録ヘッド。 ４、第一のエネルギー発生手段および第二のエネルギー
   発生手段が発生エネルギー可変のエネルギー発生手段で
   あり、第一のエネルギー発生手段が発生するエネルギー
   の大きさに応じて第二のエネルギー発生手段が発生する
   エネルギーの大きさを制御する制御装置を備える請求項
   １に記載のインクジェット記録ヘッド。