JPH04332650A - 液滴吐出装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は被吐出用液体を、電気信
号に応じてノズルより間欠的に微小液滴として吐出させ
る液滴吐出として、例えば記録媒体上に文字や図形を印
刷するオンデマンド型プリンタヘッド等の液滴吐出装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりオンデマンド型インクジェット
ヘッドにおけるインク吐出のための圧力発生手段の一つ
としてピエゾ素子が用いられていることは公知である。

【０００３】例えば、その代表的なものに特公昭５３−
１２１３８号公報に開示された構造のものが知られてい
る。

【０００４】以下、図４を参照して従来圧電素子を用い
たインクジェットヘッドについて説明する。図４におい
て、２２は圧力室で、一方にはインク吐出口２３、他方
にはインク供給口２１を有している。圧力室２２の壁面
の一部は、圧電板２４と金属板２５が貼りあわせたもの
で構成されている。

【０００５】いま、図４（ａ）において、インクを圧力
室２２内に満たした状態で圧電板２４と金属板２５間に
画像信号２６を印加すると、圧電板２４と金属板２５が
圧力室２２側に反り、急激な体積変化を生じさせ、その
とき生じる圧力によりインク吐出口２３よりインクを吐
出させる。

【０００６】次に、図４（ｂ）において、吐出時とは逆
方向の画像信号２６を印加することによって、圧電板２
４と金属板２５を反対方向に反らせ、圧力室２２内の圧
力を急激に減少させることにより、インク供給路２１よ
りインクを圧力室２２内に強制的に供給する。この図４
（ｂ）に示した動作の際に、インク吐出口２３より圧力
室２２内に空気を吸い込まないように、インク吐出口２
３の抵抗をインク供給路２１のそれより大きくした構造
にしてある。

【０００７】なお、図４（ｂ）に示した動作を省略して
も、図４（ａ）の動作終了後圧電板２４と金属板２５は
自ら有する弾性によって元の位置に復帰する。このため
、図４（ｂ）の作用と同様の作用が程度の差はあるがな
される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、圧電素子の変位量がきわめて小さいため
インクを安定に吐出させるためには圧電板の面先を最小
でも２ｍｍ角または直径２ｍｍ程度にしなければならず
、構造が簡単ではあるが４ノズル／ｍｍ以上のノズル密
度を有するコンパクト化したマルチノズルヘッドの作製
が難しいという課題があった。

【０００９】また、圧電素子を駆動させるためには少な
くとも数十Ｖ以上の信号電圧が必要で、駆動回路のコス
ト負担が大きかった。

【００１０】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
で、構造が簡単で多数のノズルを高密度に配し、低電圧
駆動を可能とする液滴吐出装置を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、インク吐出のための圧力発生用変位素子と
してワイヤ状の形状記憶合金と、形状記憶合金をピスト
ンとして内包するシリンダとから成り、前記形状記憶合
金ピストンを画像信号に応じて通電加熱により伸張、収
縮させることにより上記目的を達成させる構成を有して
いる。

【００１２】

【作用】本発明は上記構成により、前記形状記憶合金ピ
ストンを画像信号に応じて通電加熱により収縮させてシ
リンダ内にインクを注入し、次に通電を断ち自然放熱お
よび注入されたインクによる強制冷却により前記形状記
憶合金ピストンを伸張させてシリンダ内のインクに急激
な圧力上昇を生じさせてインク滴を吐出させることがで
きる。また形状記憶合金に発生した熱を吸収した被吐出
用液体の粘度の低下、及び形状記憶合金ピストンによる
シリンダ内液体の高圧縮力により、粘度の高い被吐出用
液体も効率よく微小液滴として吐出することができるた
め、高粘度インク用の印字ヘッドを構成することができ
る。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。

【００１４】図１は本発明の一実施例における液滴吐出
装置におけるプリンタヘッドの構成を示す断面図である
。

【００１５】図１（ａ）において、１はワイヤ状の形状
記憶合金、２はそれを内包する絶縁材よりなるボディ、
３および４は形状記憶合金１を通電加熱するための通電
電極であり、通電電極４を介して前記形状記憶合金１の
末端とボディ２とが固定されている。形状記憶合金１の
他方の末端はピストンとして、ボディ２とともに図１（
ｂ）に示すところのシリンダ室１１を形成している。 ５はインク供給口であり、ここから高電気抵抗の油性イ
ンク９がインク室６に供給されるようになっている。７
はシリンダ室１１へのインク注入口、８は記録媒体への
インク吐出口である。

【００１６】次に図１を用いてインク吐出動作原理を示
す。図１（ａ）においてはこのインクジェットヘッドに
は画像信号１０は送られていない。この状態では、形状
記憶合金１は非通電状態で伸張しており、インク注入口
７を塞いでインク９がシリンダ室１１に注入されるのを
防いでいる。次に画像信号１０がこのインクジェットヘ
ッドに送られてきた状態が図１（ｂ）である。この送ら
れた画像信号１０により通電電極Ａ３および通電電極Ｂ
４を通して形状記憶合金１が通電加熱され、形状記憶合
金１は通電電極Ｂ４を固定点として長さ方向に収縮し、
シリンダ室１１の空間をつくる。このときインク９はイ
ンク注入口７を通してシリンダ室１１に注入される。こ
のシリンダ内へのインクの注入が終わると図１（ｃ）の
ように形状記憶合金への通電を終了する。形状記憶合金
１は非通電状態における自然放熱および注入されたイン
ク９による強制冷却により伸張する。形状記憶合金１を
冷却したインク９は温度が上昇し自らの粘性を減らし、
かつ形状記憶合金１の強い形状復元力によるピストン動
作によってシリンダ内で圧力を増し、やがてインク吐出
口８より吐出される。

【００１７】図２はワイヤ径５０μｍの形状記憶合金ワ
イヤを用いて微小液滴吐出ノズルを複数個横に並べたプ
リンタヘッドの正面図であり、１０ノズル／ｍｍの高ノ
ズル密度を有している。また、１ノズルあたり数Ｖ程度
の駆動電源でインクを吐出できる。

【００１８】図３は本液滴吐出装置を用いたフルマルチ
のプリンタ装置であり、形状記憶合金ピストンの加熱・
放熱過程にかかる所用時間による印字スピードの低下を
高密度ノズルのノズル数で補った構成を有するものであ
る。この構成では、インク吐出口８と記録紙１４はかな
り近接した位置関係になっているが、形状記憶合金ピス
トンとローラ１３との間に電界をかけることによってイ
ンク吐出距離が増えるため、インク吐出口８と記録紙１
４の間に距離をおく構成も可能である。

【００１９】

【発明の効果】以上のように本発明は、ワイヤ状形状記
憶合金ピストンと前記形状記憶合金ピストンを内包する
シリンダよりなる液滴吐出装置を、オンデマンド型プリ
ンタヘッドのインク滴を吐出させる手段とすることによ
り、ピエゾ素子によるインクジェットヘッドに比べてノ
ズルの高密度化を可能とし、駆動電圧を数Ｖ程度にでき
るために駆動回路を簡素化することができ、かつ高粘度
のインクも吐出することができる優れたプリンタヘッド
を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の一実施例における液滴吐出装置
における静止状態のプリンタヘッド断面図（ｂ）同装置
における動作開始状態のプリンタヘッド断面図（ｃ）同
装置におけるインク吐出状態のプリンタヘッド断面図

【図２】同実施例の液滴吐出装置におけるプリンタヘッ
ド正面断面図

【図３】本発明の一実施例におけるの液滴吐出装置フル
マルチ型プリンタ概念図

【図４】従来のインクジェットヘッドの断面図

【符号の説明】

１　　形状記憶合金 ２　　ボディ ３　　通電電極Ａ ４　　通電電極Ｂ ５　　インク供給口 ６　　インク室 ７　　インク注入口 ８　　インク吐出口 ９　　インク １０　　画像信号 １１　　シリンダ室 １２　　フルマルチプリンタヘッド １３　　ローラ １４　　記録紙 ２１　　インク供給口 ２２　　圧力室 ２３　　インク吐出口 ２４　　圧電板 ２５　　金属板 ２６　　画像信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ワイヤ状形状記憶合金ピストンと、前
   記形状記憶合金ピストンを内包するボディと、ボディ末
   端に設けられた微小液滴吐出口より構成されるシリンダ
   と、前記形状記憶合金ピストンを通電加熱によりワイヤ
   長方向に収縮させてシリンダ内に被吐出用液体を注入し
   、続いて非通電状態における自然放熱及び注入された前
   記被吐出用液体による強制冷却により前記形状記憶合金
   ピストンを伸張させ、シリンダ内の被吐出用液体の圧力
   を高め、微小液滴吐出口より液滴を吐出させる圧力発生
   手段とを有する液滴吐出装置。