JPH04355145A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は印写装置の記録ヘッドに
関し、詳しくは、インクを選択的に吐出させ、記録媒体
上に記録を得る印写装置のインクジェットヘッドに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の液状のインクを吐出させて記録を
得るインクジェットヘッドとしては、図５（ａ）、図５
（ｂ）に示すようなインクジェット型のインクジェット
ヘッドがある。このタイプのインクジェットヘッドは、
バイモルフ型のピエゾ素子２１を振動させてインクを吐
出させている。図５（ａ）の様にインク室２２が収縮し
たときに、オリフィス２３よりインク滴２４を吐出させ
、図５（ｂ）の様にインク室２２が膨張したときには、
インクをインクタンク（図示せず）より補給して、次の
インク吐出の準備がなされるものである。図５（ａ）、
または図５（ｂ）の構成を１素子とし、数〜数十素子を
並べて配置する事でマルチヘッドを構成して、記録媒体
上の任意の位置にインクを付着させて記録を得ることが
できる。

【０００３】またこのほかに、インク室に気泡を生じさ
せ、気泡の膨張する圧力によりインクを吐出させるタイ
プのヘッドもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したような印写装
置のインクジェットヘッドでは、ピエゾ素子の１回の振
動や、気泡の１回の膨張で吐出するインク粒子の大きさ
が、１００μｍ〜２００μｍ程度である。この粒径だと
文字情報の様な２値記録の場合では、１５０ｄｐｉ（ｄ
ｏｔ／ｉｎｃｈ）から３００ｄｐｉ程度の高解像度の記
録が可能である。しかし、写真や絵等の画像情報では濃
度情報が含まれる為、これを記録媒体上に表現するため
には、ディザマトリクス等の面積階調で表現する必要が
ある。従って、１つのデータを複数のインク粒子で表現
しなくてはならず、階調性を向上させると解像度が下が
るという問題が生ずる。このため高解像度と高階調性を
両立させることは困難であった。

【０００５】また各オリフィス２３ごとにピエゾ素子２
１を形成する必要があるために、形成に高精度と高い集
積化が必要である。従って、大型のライン状インクジェ
ットヘッドや、さらに高解像度インクジェットヘッドを
安価に製造することは非常に困難であった。

【０００６】従って、本発明の目的は、インク吐出端面
に凹部を設けることにより各吐出部の吐出量、吐出方向
の安定をはかることにある。

【０００７】

【課題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、両面に電極が形成された圧電体からなる共振
子と、前記共振子に平行で共振子との間に間隙が生じる
ように形成されたスリット部材と、を備え、前記共振子
端面からインクを霧状に選択的に吐出させることにより
記録を行うインクジェットヘッドであって、前記共振子
および前記スリット部材の吐出口側端面に凹部を設ける
ことを特徴とする。

【０００８】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

【０００９】図１、図２を用いて本発明の実施例のイン
クジェットヘッドのインク吐出の原理を説明する。

【００１０】１は共振子で、図１に示すように圧電体３
の両面に、それぞれ駆動電極４、共通電極５をパターニ
ングした構造となっている。駆動電極４、共通電極５は
それぞれ駆動回路（図示せず）に接続されている。駆動
回路は圧電体３を厚さ方向の共振振動を起こすような周
波数の駆動信号を発生させる。圧電体３は厚さ方向に分
極されており、駆動電極４中のいずれかと共通電極５の
間に電界を加えることにより圧電体３を１０の部位で厚
み方向に伸縮させることができる。

【００１１】２はスリット部材で共振子１との間に数μ
ｍから十数μｍ程度の間隙を形成し、その間隙がインク
吐出室７となる。インク吐出室７の厚さは数μｍから十
数μｍ程度であり、つねにインク供給室９のインクは毛
管現象によりインク吐出室７のインク吐出口１１までイ
ンクで満たし、さらに吐出口側端面の凹部１２、１３は
インクにより濡らされている。この共振子１は駆動回路
により厚さ方向の共振振動を加えられ、その振動エネル
ギーは吐出端面を濡らしているインクに伝搬する。

【００１２】インクに伝搬した振動エネルギーは、最終
的にインク吐出口１１、さらに共振子１スリット部材２
の吐出端面を濡らしているインク界面に表面波を形成し
、共振子１に入力する電気的エネルギーが一定値を越え
て大きくなると、表面波からインク粒子が剥離する。 そして、共振子１の振動周波数に応じた粒径をもつイン
ク粒子がＤ方向に吐出することになる。

【００１３】本発明の実施例のインクジェットヘッドと
して、記録密度１００ｄｐｉ、インク吐出口数１２０個
のライン型のインクジェットヘッドを試作した。

【００１４】本実施例では共振子１にＰＺＴセラミック
スを用い、ドットピッチに合わせて駆動電極４と共通電
極５を形成した。スリット部材２には共振子１とスリッ
ト部材２との間隔を一定に保つためのギャップ部材６が
各インク吐出口ごとに形成されている。ギャップ部材６
はインク吐出口のピッチで形成され、インク吐出室７を
形成している。

【００１５】共振子１とスリット部材２は、それぞれイ
ンク吐出端面のインク吐出口１１部に凹部１２、１３を
設けてある。ギャップ部材６を設けたスリット部材２を
共振子１に接着することにより、インク吐出室３、イン
ク吐出口１１、インク供給室９が形成され、インクジェ
ットヘッドを形成している。

【００１６】本実施例に共振子１として使用したＰＺＴ
セラミクスでは、約２．２ＭＨｚで厚さ方向の共振振動
が起こり、共振子１に入力する駆動電圧の振幅が３０（
Ｖ）以上で、粒径１０μｍ以下の霧状のインク粒子がイ
ンク吐出口から吐出された。実際にインク画像を形成し
た場合、吐出され付着するインクが霧状のために記録媒
体状のインクの被覆率の変化により印字濃度の極めてな
めらかな変化の様子が確認された。これは、従来のイン
クジェットヘッドと違い、駆動電極４、共通電極５の間
に電界のかかっている間にインク吐出が連続的に行われ
るので、この時間を制御する事により、インク吐出量の
制御が可能なためである。従って、本発明のインクジェ
ットヘッドを用いれば、個々の印字ドット濃度を変調可
能であり、解像度を低下させることなく、画像情報等の
階調情報を含む情報の記録が可能となる。

【００１７】さらに、高速印字に対しては即乾性が大き
な要素を占めるが、本発明のインクジェットヘッドでは
インクを粒径数μｍ程度の霧状にして記録媒体に付着さ
せるため、従来のインクジェットヘッドに比較してイン
ク体積に対する表面積が大きく、インク体積自体も極め
て小さいため、インクの沈着、溶媒成分の蒸発が速く、
即乾性が大幅に向上している。また、にじみも少なくな
るために優れた印字品質と紙対応性も実現している。

【００１８】さらに本発明では、共振子１とスリット部
材２の吐出端面にそれぞれ、凹部１２、１３を設けてい
る。以下にその効果を上げる。

【００１９】吐出端面が全く平板な場合、インクの表面
張力により、吐出端面はインクで濡れ、同様な吐出がみ
られる。しかし、平面であり、吐出端面の吐出部分に対
して一定容積のインク溜の様なものを特に設けていない
ので、各ノズルの吐出するインク量にばらつきが多く、
インク供給圧により微細粒径のインク霧が得られない場
合も多く見られた。

【００２０】上記凹部１２、１３はインク溜の役目をし
、吐出端面上に不均一に濡れているインクを凹部に集め
ることによりインクの供給を安定化し、吐出するインク
量の水準を各吐出部で一定としている。また、常に一定
のインクが溜まっているので、インク吐出の信号に対し
ての応答速度の向上が得られ、ひいては高速印字に対し
て大きな寄与となり、印加電圧に対しての霧化効率にも
向上がみられた。

【００２１】凹部１２、１３を設けなかった場合、イン
ク吐出口部分にある小さな欠け部分からの指向性のない
インクの吐出が数多く観察されていた。そこで、吐出端
面により大きな欠損部として、凹部１２、１３を設けて
やることにより、他の小さな欠損からの不安定な吐出は
見られなくなり、またインクの吐出方向の指向性に対し
ても大きな向上がみられた。

【００２２】さらに、図３では凹部１４をインク吐出部
分にのみ設けるのではなく、吐出端面全面に設けた場合
の他の実施例の共振子部分を示したものである。この実
施例では吐出部間の壁を除くことにより、吐移出端面に
濡れているインクはさらに均一となり、上記に示した吐
出インク量の各吐出部での均一性、応答速度、霧化効率
においてさらに向上が得られた。

【００２３】また、図４では振動端面に対して斜めにＶ
溝部１５を設けた他の実施例を示している。この実施例
では、振動端面エッジに対しインクが垂直方向に霧化す
ることを利用し、記録媒体（図示せず）との距離を適当
に保つことにより、Ｖ溝部１５を設けなかった場合は電
極幅と同程度であったドット径をさらに小さく、高密度
化することが可能である。よって、さらに高解像度の画
像を得ることができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、厚さエッジモードで共
振振動している共振子とスリット部材との間に、選択的
にインクを供給する事により、インクを霧状にして吐出
できるため、またインク吐出端面に凹部を設けることに
より各吐出部の吐出量、吐出方向の安定を得ることがで
き、高品質の画像を安定して得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェットヘッドの原理構成を示
す図である。

【図２】本発明のインクジェットヘッドの断面図である
。

【図３】本発明の他の実施例のインクジェットヘッドの
共振子部分の概略図である。

【図４】本発明の他の実施例のＶ溝を設けたインクジェ
ットヘッドの共振子部分の概略図である。

【図５】従来のインクジェットヘッドの原理を示す図で
ある。

【符号の説明】

１　　　　共振子 ２　　　　スリット部材 ３　　　　圧電体 ４　　　　駆動電極 ５　　　　共通電極 ６　　　　ギャップ材 ７　　　　インク吐出室 ８　　　　インク ９　　　　インク供給室 １０　　振動部位 １１　　インク吐出口 １２　　凹部（共振子側） １３　　凹部（スリット部材側） １４　　凹部（共振子吐出端面全面） １５　　Ｖ溝部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　両面に電極が形成された圧電体からな
   る共振子と、前記共振子に平行で共振子との間に間隙が
   生じるように形成されたスリット部材とを備え、前記共
   振子端面からインクを霧状に選択的に吐出させることに
   より記録を行うインクジェットヘッドであって、前記共
   振子および前記スリット部材の吐出口側端面に凹部を設
   けることを特徴とするインクジェットヘッド。