JPH03193456A - 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〕 本発明はインク滴を飛翔させ記録紙等の媒体上にインク
像を形成するプリンタ等インクジェット記録装置に関し
、さらに詳細にはインクジェットプリンタヘッドに関す
る。

〔従来の技術〕

複数のノズル開口を有するノズル形成部材と、ノズルの
開口の各々に対向して配設され、インク中に漫された圧
電振動板とを備え、電圧印加によりこの圧電振動板を変
位させて、ノズル形成部材との間隙を充たすインクをノ
ズルから吐出させるオンデマンド型インクジェットヘッ
ドは、例えば特公昭６０−８９５３号公報に開示されて
おり、安定性が高くインク中に気泡・ゴミ等の異物が混
入した場合でもこの影響を受けずに正常動作が可能であ
るという利点を有している。圧電振動板としては、片持
ちもしくは両持ち梁状構造が用いられ、電気機械変換効
率が高く、低い電圧で必要な振動変位が得られる等の利
点を有している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、一方においてこの種の装置では、ノズル
形成部材と振動板の間隙がインク吐出特性に大きな影響
を与えるため微小な間隙を保つように構成する必要があ
り、ヘッドの製造においてこの間隙の高精度な管理が問
題となっていた。

また、間隙の許容寸法範囲を拡大するには、振動板の面
積を大きくする方法があるが、この場合には小型高密度
のヘッドが設計できないと言う間ｕ点を有していた。

そこで本発明の課題は、これらの問題点を解決すること
で、その目的とするところは、ヘッド製造においてノズ
ル形成部材と振動板の微小間隙の高精度な管理の緩和を
可能とし、同時に小型高密度が可能なインクジェットヘ
ッドを提供することにある。

〔譚Ｕを解決するための手段〕

本発明のインクジェットヘッドは、複数のノズル開口を
有するノズル形成部材と、前記ノズル開口の各々に対向
して配設され、印字信号によって振動する複数の振動板
を有し、前記振動板の振動によりインクを前記ノズル開
口より吐出させるインクジェットヘッドにおいて、イン
クで充された前記振動板とその隣接する振動板との間を
経て、前記ノズル開口へインクを供給するインク流路を
有し、前記振動板を振動させる前記印字信号が、隣接す
る振動板に対して、少なくともインク中における前記振
動板の固有振動周期の５７４倍以上の時間差を有するこ
とを特徴とする。

〔作用〕

一つの振動板が印字信号によって振動し、振動板とノズ
ル形成部材との間隙を小さくする方向へ移動するとき、
振動板とノズル形成部材で挟まれた領域のインクは、空
間の減少に伴い一部はノズル開口部から記録紙へ、一部
は振動板と振動板の間に構成されたインク供給流路を経
てインク供給側へ流出する。振動板とノズル形成部材と
の間隙寸法の変動に対して、ノズル開口部とインク供給
部へ流出するインク量の比の変化を抑えるには、インク
供給系の流路抵抗がノズル開口部の流路抵抗と概略等し
く、かつ振動板とノズル形成部材との間隙寸法変動への
依存性が小さい必要がある。

本発明の上記構成によれば、隣接する振動板の間が上記
条件を満たす流路抵抗として機能するよう、振動板の間
の隙間を狭くした場合でも、隣接する振動板へ加える印
字信号が振動板の固有振動周期の５７４倍以上の時間差
を有するため、隣接する振動板の運動との相互作用を抑
えることが可能となり、ノズル形成部材と振動板の間隙
寸法の変化に依存しない、安定した吐出特性が得られる
。

また、振動板の大きさ及び振動板と振動板の間の隙間が
小さくなるため、小型高密度のインクジェットヘッドが
構成できる。

〔実施例〕

以下本発明の詳細を具体例により図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明におけるインクジェットヘッドの構造を
示す斜視図であって、Ｎｉ弾性板とＰｚＴ圧電素子板を
接合してなる輻４００μｍ、厚さ１５０μｍ、長さ４ｍ
ｍの振動板１が、その一端を支持基盤２に接合されるこ
とにより片持ち梁振動板を構成する。第１図に示すよう
に、振動板１は４５０μｍの一定の間隔で並べられ振動
板列を構成し、振動板列は対向するかたちで２列構成さ
れている。図示されていない駆動回路からの印字信号は
、接続線９を経て振動板１のＰＺＴ圧電素子板へ加えら
楳　振動板１に撓み振動を励起する。

振動板１の配列に適合するかたちで複数のノズル開口３
が設けられたノズル形成部材４は、振動板１と対向する
面に振動板１との間に微小な間隙を形成するため段差が
設けられ、振動板列上へ接合される。次に、第１図に示
した本発明におけるインクジェットヘッドのインク流路
およびインクの流れを、振動板１の長手方向に沿った断
面図である第２図およびノズル開口３を通り振動板１の
並び方向に沿った断面図である第３図を用いて説明する
。第２図において、振動板１の直下へインクを供給する
インク流路５は、流路基盤６と支持基盤２の間に形成さ
れた微小ギャップで形成され、流路の一端７は図示され
ていないインクタンクへつながっている。インクタンク
から毛管現象によって振動板１ａの周囲へ導かれたイン
クは、第３図において、隣接する振動板１ｂの間に形成
される流路８を経て振動板１ａとノズル形成部材４との
間隙へ供給され、振動板１ａの周囲とノズル開口３を充
す。本発明のインクジェットヘッドには、印字信号の駆
動パルス電圧を印加したときの振動板１の動作により、
２つの駆動方式がある。一つは引き打ち方式で、駆動パ
ルスを印加したときに、振動板１がノズル形成部材４と
の間隙を大きくする方向へ移動した後、間隙を小さくす
る方向へ振動し、間隙を充しているインクの一部をノズ
ル開口３からインクドツトとして吐出させ、一部を隣接
する振動板１との間に形成された流路８側へ流出させる
駆動方式である。他は押し打ち方式で、駆動パルスを印
加したときに、振動板１がノズル形成部材４との間隙を
小さくする方向へ移動する駆動方式である。第１図に示
した本発明の実施例において、振動板ｌを並び方向に偶
数番と奇数番の２つの系列に分け、２つの系列に加える
印字信号の時間差を変化させて、ノズル開口３がら吐出
するインクドツト量を測定した結果を第４図と第５図に
示す。横軸は、インク中における振動板１の固有振動周
期で規格化した印字信号の時間差で、縦軸は、一方の振
動板系列へ印字信号を加えない場合のインクドツト量で
規格化したインクドツト量である。第４図は先に述べた
引き打ちの駆動方式で、第５図は押し打ちの駆動方式で
ある６両駆動方式において、隣接する振動板１へ加えろ
印字信号が、インク中における振動板１の固有振動周期
の５／４倍以上の時間差を有するとき、インクドツト量
は隣接する振動板１の状態に関係なく、一定の吐出特性
を示す、また、上記の構成によれば、隣接する振動板１
との間に形成される流路８の長さは１５０μｍであり、
振動板１とノズル形成部材４との間隙の寸法変化に対し
て十分大きいため、間隙の製造誤差±１５μｍの範囲内
では流路抵抗が変化せず、一定の吐出特性が得られた。

本発明の他の実施例である第６図において、厚さ方向へ
電界を印加する電極を蒸着した四角柱状の厚さ１５０μ
ｍ、輻３００μｍ、長さ２ｍｍのＰＺＴ圧電素子板から
なる振動板１１は、間隔規制板１９を挟んで一定間隔で
２次元的に配列されている。間隔規制板１９には図示さ
れていない配線が振動板１１と接触する面に配設されて
おり、図示されていない駆動回路より振動板１１へ選択
的に駆動電圧パルスを印加することができる。駆動電圧
パルスの印加により、振動板１１は長さ方向に振動し、
振動板１１の自由端面とノズル開口３を有するノズル形
成部材４との間の間隙を充すインクを、一部をノズル開
口３から吐出させ、他を隣接する振動板１１との間に形
成された流路側へ流出させる。振動板１１とノズル形成
部材４を固定する支持基盤１２には、スリット状の開口
１５が設けられており、図示されていないインクタンク
より振動板１１で構成されるインク供給流路内へインク
が供給される。１！！動板１１の駆動は、隣接する振動
板１１が異なる系列に属するよう、第６図に示すように
、振動板１１の自由端面にハツチングを施した系列１１
ａと、ハツチングを施していない系列１１ｂの２系列に
分ける。第７図は、２つの系列に加える印字信号の時間
差を変化させて、ノズル関口３から吐出するインクドツ
ト量を測定した結果である。横軸は、インク中における
振動板１１の固有振動周期で規格化した印字信号の時間
差で、縦軸は、片側の振動板系列へ印字信号を加えない
場合のインクドツト量で規格化したインクドツト量であ
る。先の実施例同様、隣接する振動板１１へ加える印字
信号が、インク中における振動板１１の固有振動周期の
５７４倍以上の時間差を有するとき、インクドツト量は
隣接する振動板１１の状態に関係なく、一定の吐出特性
を示す。また、振動板１１とノズル形成部材４との間隙
が１０μｍから３０μｍの範囲で、一定の吐出特性を示
した。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の上記構成によれば、隣接する
振動板との間を経てインクが供給される構成において、
インク吐出特性が隣接振動板の運動の影響を受けないた
め、隣接する振動板とで形成される供給側の流路抵抗が
振動板とノズル形成部材の間隙の寸法変化に影響されな
い適度な流路抵抗を持つように、隣接振動板との間隔を
小さくできる。従って、上記の構成により、間隙の許容
寸法範囲の広いインクジェットヘッドを提供できると言
う効果を有する。また、結果として振動板密度が高くな
るため、小型高密度のインクジェットヘッドが提供でき
ると言う効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明におけるインクジェットヘッドの一実
施例を示す主要斜視図。 第２図と第３図は、第１図に示した本発明におけるイン
クジェットヘッドの実施例の主要断面図。 第４図と第５図は、第１図に示した本発明におけるイン
クジェットヘッドの実施例における、特性の測定結果を
示す図。 第６図は、本発明におけるインクジェットヘッドの一実
施例を示す主要斜視図。 第７図は、第６図に示した本発明におけるインクジェッ
トヘッドの実施例における、特性の測定結果を示す図。 １１・・・振動板 １２・・・支持基盤 ・・・ノズル開口 ・・・ノズル形成部材 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数のノズル開口を有するノズル形成部材と、前記ノズ
   ル開口の各々に対向して配設され、印字信号によって振
   動する複数の振動板を有し、前記振動板の振動によりイ
   ンクを前記ノズル開口より吐出させるインクジェットヘ
   ッドにおいて、インクで充された前記振動板とその隣接
   する振動板との間を経て、前記ノズル開口へインクを供
   給するインク流路を有し、前記振動板を振動させる前記
   印字信号が、隣接する振動板に対して、少なくともイン
   ク中における前記振動板の固有振動周期の５／４倍以上
   の時間差を有することを特徴とするインクジェットヘッ
   ド。