JPH03239554A - インクジェット記録装置 - 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〕 本発明は常温で固体のインクを高温下で液化させてイン
ク滴として吐出、飛翔させ記録紙等の媒体上に記録ドツ
トでインク像を形成するいわゆるホットメルトインクを
使用する方式のインクジェット記録装置に関する。

〔従来の技術〕

上記方式の従来のインクジェット記録装置としては、　
ＵＳＰ４３９０３６９．　　ＵＳＰ４８４９４８に示さ
れるごとく常温で固体のワックス、高級脂肪酸等を基材
としたホットメルト型インク組成物を用い、高温下で上
記固体インクを加熱溶融させて飛翔させ、記録媒体上で
冷却凝固させても記録ドツトを形成する装置が知られて
いる。またインクの吐出方法としては、ＵＳＰ４６３１
５５７に示されるように、棒状圧電材の縦変位を利用し
て行う方法、特開昭６３−２９７０５２に示されるよう
に、圧電材を用−いたユニモルフ構造の梁状振動子をノ
ズル背後で横振動させて吐出させる方法が知られている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術のホットメルトインクジェット方式の記録
装置は、その振動子の固定方法に何等の工夫もなさあれ
ていなかったので、インクを液化または凝固させるため
に温度変化させることで発生する熱応力に対する振動子
の耐久性が低いという欠点を有していた。すなわち従来
技術では、温度変化にともなう膨張、収縮によって、振
動子を構成する圧電材にそれが持つ許容応力を越える熱
応力が発生し、振動子が破壊しやすいという問題点を有
していた。

そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の目的とするところは温度変化に対する振動子の耐久性
が高いインクジェット記録装置を提供するところにある
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のインクジェット記録装置は、常温で固体のイン
クを融点より高い所定温度において液化し、圧電材を用
いた振動子をノズル背後で振動させて前記インクを吐出
させるインクジェット記録装置において、振動子は振動
子固定用部材に接合されて構成され、振動子固定用部材
は圧電材よりも線膨張係数の大きい材質からなり、振動
子と振動子固定用部材とが前記所定温度よりも高い温度
下で接合されていることを特徴とする。

〔作用〕

本発明の上記構成によれば温度変化にともなう振動子固
定用部材のｗ彊、収縮によって圧電材に発生ずる応力の
うち、圧電材にとって許容応力の小さい引張応力が発生
することを避けることができる。したがって、温度変化
による振動子の破壊を防止することができる。

〔実施例〕

次に実施例に基づいて本発明を説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すプリンタの斜視図であ
る。同図において記録紙１はプラテン４に捲き回され、
送りローラ２．３によって押圧される。ガイド軸６．７
に案内されプラテン軸に平行な方向に移動可能なキャリ
ッジ８上にインクジェットヘッド９が搭載されている。

インクジェットヘッド９は独立にインク滴を吐出制御可
能な複数のノズルを有し手いる。そして、プラテン軸に
平行な矢印１０に示す方向に走査され、上記ノズルから
選択的にインク滴を吐出して記録紙１上にインク像を形
成する。記録紙１は、プラテン４、送りローラ２．３の
回転により走査方向と直行する矢印５で示される副走査
方向に搬送され記録紙面上への印字が行われる。

第２図はインクジェットヘッド９の断面図である。アル
ミニウムからなるフレーム２３には、圧電材（ＰＺＴ）
３１と金属薄層３２からなるユニモルフ構造の振動子２
０が接合されている。さらに、厚さ１００μｍのニッケ
ル板からなるノズル形成部材２２が、振動子２０との間
にニッケル板からなるスペーサ２１を介して積層され固
定されている。上記振動子２０はノズル形成部材２２と
金属薄層３２が対向するごとく配置されている。

ノズル形成部材２２は直径５０μｍの微小開口の複数の
ノズル２４を有している。フレーム２３の底面にはイン
ク加熱用のヒータ２５が設けられている。インク２６は
、後述するようにワックス等を主材としこれに染料を溶
解した物である。ヘッド内の上記インク２６を、本実施
例では適当な粘度を有する温度である１　５０　’Ｃの
定温に保つためヒータ２５によって加温している。ヒー
タ２５は、温度センサー（図示せず）によってフィード
バック制御され、インクを一定温度に保っている。

次に動作について説明する。インクは固体状態でヘッド
に供給される。インクがヒータ２５によって融点以上の
所定温度に加熱されて液化し、振動子２０の周辺に毛細
管力によって供給される。

本実施例では、２０μｍの微小寸法に保たれた振動子２
０とノズル形成部材２２との間隙Ｃに侵入し、ここに保
持される。そして、先ず複数の振動子２０のうち所望の
振動子の圧電材３１に電圧を印加する。ユニモルフ振動
子に反りを生じさせるごとく長さ２ｍｍの片持ち梁状振
動子２０に１５０Ｖの電圧を加えると振動子２０の先端
は１５μｍ変位する。次にこの電圧を解除すると、振動
子２０が弾性的な復元力によりノズル形成部材２２に向
かって変位し振動子２０の先端自由端部分とノズル形成
部材２２との間に介在する液体状態のインク２６に発生
する圧力でノズル２４からインクが吐出する。

次に、振動子２０と振動子固定用部材３０との接合部に
ついて詳しく説明する。第２図に示すように、振動子固
定用部材３０として使われているのがスペーサ２１とフ
レーム２３である。この両者Ｃご挟まれて固定されてい
るのが、ＰＺＴよりなる圧電材３１と金属薄層３２とか
らなるユニモルフ構造の振動子２０である。スペーサ２
１とフレーム２３には、表１に示したように圧電材（Ｐ
ＺＴ）３１よりも線膨張係数の大きいニッケル、アルミ
ニウムを用いているが、その他にも例えばステンレス、
銅等を用いることも可能である。

表　　１ なおこの実施例では、フレーム２３は振動子固定用部材
としてのほか、インク容器、ヒータ取り付は用部材、イ
ンクジェットヘッドのケーシング等を兼ねている。振動
子２０の接合にはエポキシ樹脂系、ポリイミド等といっ
た接着剤を用いており１．接合は以下に説明する温度下
で行われている。

すなわち、ヒータ２５によって加温され液化したインク
が適度な粘度を有するよう温度センサーによってフィー
ドバック制御され、所定温度に保たれている時のその所
定温度よりも高い温度において接合しである。

このように構成された記録装置では、インクの液化、凝
固を行うべくインクジェットヘッドの温度を変化させる
と、それにともない各部材は膨張、収縮するが、振動子
２０及び振動子固定用部材３０に関しては接合時よりも
低い温度下でのことなので、これらの部材は接合時と比
べると常に収縮していることになる。さらに、振動子固
定用部材３０に圧電材３１よりも線膨張係数の大きい部
材を用いているので、振動子２０を挟んでいる前記振動
子固定用部材３０の方が圧電材３１よりもより収縮する
。このため、接合当初からみると圧電材３１には、第２
図中の矢印Ａの方向の圧縮力が絶えず働いている。こう
することにより、温度変化による振動子固定用部材３０
の膨張、収縮によって圧電材３１に働く力のうち引張力
を弱め、圧縮力が主になるようにしている。これは圧電
材３１の引張りに対する許容応力は小さく、圧縮に対す
る許容応力はそれと比べてかなり大きいという特性（例
えば、ＰＺＴの許容引張応力は８．０×１０７Ｎ／ｍ２
、　許容圧縮応力は８．０ｘｌＯ”Ｎ／ｍ２）を持って
いることを考慮したもので、上記のような力の掛かりか
たにすることで圧電材３１に許容応力を越える応力、特
に引張応力が発生するのを回避し、温度変化による振動
子２０の破壊を防止している。

第３図及び第４図に本発明の他の実施例を示す。

第３図は振動子を縦振動させてインクを吐出させるイン
クジェットヘッドの部分拡大図である。

このインクジェットヘッドは、圧電材より構成されてい
る振動子４０に電圧を加えるニーとにより矢印Ｂの縦方
向に変位させ、ノズル２４からインクを吐出させる様に
なっている。このようなインクジェットヘッドにおいて
も、圧電材よりもＩ！膨張係数の大きい部材からなる振
動子固定用部材３０に振動子４０を高温下で接合するこ
とによって、前述したと同様に、温度変化による振動子
４０の破壊を防止することができる。第４図は、スペー
サ３３を介して振動子２０を固定したインクジェットヘ
ッドの部分拡大図である。スペーサ３３としては、圧電
材３１と線膨張係数の同じ部材を用い、振動子固定用部
材３０に圧電材よりも線膨張係数の大きい部材を用いる
ことにより、前述したと同様、温度変化による振動子の
破壊を防止できる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、振動子固定用部材に
振動子を構成する圧電材よりも線膨張係数の大きい部材
を用い、振動子と振動子固定用部材との接合をインクを
、溶融液化する所定温度よりも高い温度下で行うことに
より、インクを液化、凝固するため温度変化させる時に
、前記圧電材内部に許容応力を越える引張応力が発生す
るのを回避し、振動子の温度変化による破壊を防止する
ことができる。また振動子の劣化を抑えることができる
ため、安定した振動変位が得られ、ホットメルトインク
の特性を活かし常時高い印字品質を確保することができ
るという効果を有する。しかも、構造上何等手を加えて
いないので特性の安定したヘッドが低価格で実現できる
という効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の゛一実施例を示すインクジェットプリ
ンタの斜視図。 第２図はインクジェットヘッドの断面図。 第３図及び第４図はそれぞれ他のインクジェットヘッド
を示す振動子と振動子固定用部材との接合部分の断面図
。 ２１゜ ３ ０ １ ２ ３３・・・スペーサ ・・・フレーム ・・・振動子固定用部材 ・・・圧電材（ＰＺＴ） ・・・金属薄層 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 常温で固体のインクを融点より高い所定温度において液
   化し、圧電材を用いた振動子をノズル背後で振動させて
   前記インクを吐出させるインクジェット記録装置におい
   て、振動子は振動子固定用部材に接合されて構成され、
   振動子固定用部材は圧電材よりも線膨張係数の大きい材
   質からなり、振動子と振動子固定用部材とが前記所定温
   度よりも高い温度下で接合されていることを特徴とする
   インクジェット記録装置。