JPH0470347A - 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】 狭兎分裏 本発明は、インクジェットヘッド、より詳細には、イン
ク流路を中空管としたインクジェットヘッドに関する。

従来致夏 インクジェットプリンタのインク噴射方法としていくつ
かの方式のものが提案されており、基本的な方式として
下記の方式が挙げられる。

（１）ガラス板や樹脂製の板にエツチングや、ダイマシ
ン等で溝形成を行い、この溝を流路とし、圧電素子を開
動して前記流路を押圧して挾めることで、流路に体積変
化を生じさせ、流路先端に設けられたノズル部よりイン
ク滴を噴射する。

（２）インク液中で圧電素子を振動させ、該圧電素子の
振動方向に形成されたインク流路のノズル部よりインク
滴を噴射する。

（３）インク流路の一部をヒートアップし、ヒートアッ
プ部のインクを瞬間的に沸騰させ、この時の体積膨張の
エネルギによりインク流路先端に設けられたノズルより
インク滴を噴射する。

以上に挙げた方式の中で、（１）に挙げた方式は、オン
デマンド型インクジェットプリンタと呼ばれるもので、
構造が単純であるとか、記録に必要なインク滴のみ噴射
するため不要なインクの回収の必要がない等の長所があ
るので多用されている。

第７図は５代表的なオンデマンド型インクジェットヘッ
ドのインクの流れ方向に垂直な断面図で、図において、
５０は基板、５１は長手方向（紙面に垂直）に各インク
流路に対応して設けられた圧電素子、５２は該圧電素子
の共通電極、５３は駆動電極、５４は各圧電素子間のク
ロストークを除くため各圧電素子５１の隣接間に充填さ
れる充填材、５５は剛性の大きい押え板、５６はインク
流路５７を有し、圧電素子５１と押え板５５との間に挾
持される流路板である。なお、インク流路５７と圧電素
子５１とは各々対向する位置関係をもっており、流路５
７の幅は圧電素子５１の幅より僅かに大きくしている。

以上の構成のインクジェットヘッドに、選択された流路
５７のインクを噴射する場合、圧電素子５１の共通電極
５２と。

駆動電極５３とに電圧を印加することにより、積層圧電
素子５１は厚み変形し、流路５７の体積を減少させて該
流路５７内のインクを圧送し、図示しないノズルよりイ
ンクを噴射する。従って、インク流路５７の液室体積は
、すべての流路で等しくないと、一定電圧で圧電素子を
開動してもインク噴射量が異なって均一な記録ができな
い。

流路板５６を、ガラス板や樹脂製の板にエツチングや、
ダイシングマシン等で流路５７の溝を形成した場合、該
流路板５６は積層圧電素子５１又は基板５０に接着され
ているが、この接着作業により形成された流路５７内に
接着剤がはみ出したり、接着の均一性が得られないなど
の問題が生じる。

また、マルチノズル構成としたインクジェットヘッド特
有の問題として、複数のノズルより同時にインクを噴射
させるとき、駆動された圧電素子により、流路板５６が
押し上げられ実質上の液室体積の変化量が少なくなり、
また、インク滴速度も遅くなるなどの問題が生じる。

次に、（３）に挙げたヒータを用いたサーマルジェット
方式のインクジェットヘッドでは、インク流路に急激な
応力と、該応力に伴なうひずみが加わるので、流路の保
護対策とか、電極部の絶縁処理等を施こさなければなら
ず、また加熱によりインク染料が焦げつくため保護層を
設け、インクに影響しないよう保護する必要がある等の
問題がある。

■−一」ガ 本発明は、上述のごとき問題点を解決するためになされ
たもので、圧電素子と押え板との間で押圧されるインク
の流路を樹脂等の軟質弾性材からなる中空管とすること
で圧電素子の絶縁処理を簡単に済ませ、またマルチノズ
ル構造とする場合は、前記中空管を微小口径の中空糸を
シート状に形成して必要寸法に切断組立できる等、ｆ＠
単で安価なインクジェットヘッドを提供することを目的
としてなされたである。

豊−一部 本発明は、上記目的を達成するために、記録媒体上にイ
ンク滴を噴射して記録を行なうインクジェットプリンタ
に使用されるインクジェットヘッドにおいて （１）アクチュエート手段としての圧電素子と、該圧電
素子上にその長手方向に取付けられた中空管と、該中空
管上に前記圧電素子と反対面に配設され圧電素子との間
で中空管を押える中空管押え板と、前記中空管の一端に
連通するインクを供給するインク供給室とからなり、前
記中空管の他の一端を大気開放し、前記圧電素子をアク
チュエートすることにより、前記中空管の開放端よりイ
ンり滴を噴射させること、 更には、（２）同一平面上に配列された複数個の圧電素
子と、該各々の圧電素子の長平方向に各々配設された中
空管と、前記圧電素子と反対面に配設され各々の圧電素
子との間で中空管を押える中空管押え板とからなり、該
中空管の一端をインク供給室に連通し、他端を大気開放
し、選択された前記圧電素子をアクチュエートすること
により前記中空管の大気開放端よりインク滴をマルチノ
ズルとして噴射したことを特徴とするマルチヘッドとす
ることであり、 更には、（３）前記（１）または（２）において、前記
中空管と樹脂製中空糸とするものであり。

更には、（４）前記（２）または（３）において、中空
管を中空糸としてマルチヘッド構造としたものであり。

更には、（５）前記（２）または（３）または（４）に
おいて、複数配列した中空糸の内、ｎ本（ｎは、１以上
の正の整数）おきにインクを供給可能とし、他の中空糸
にはインクを供給しない分離材としたものであり、 更には、（６）上記（２）または（３）または（４）に
おいて、複数配列した中空糸の内、該中空糸を中空でな
い糸の間にｎ本（ｎは、１以上の正の整数）おきに配列
したことを特徴としたものである。以下１本発明の実施
例に基づいて説明する。

第１図は、本発明のインクジェットヘッドの外観斜視図
、第２図は縦断面図で、図において１は剛性の高い材料
からなる基板、２は矢印Ｐ方向に分極され１図示しない
分極方向の電極に駆動電圧Ｅを印加したとき、分極方向
に電歪を生ずる圧電素子で、該圧電素子２としては厚み
方向の圧電定数の大きいＰＺＴ等が用いられ、更に、印
加電圧を下げて所定ひずみを得るために積層した圧電素
子が用いられる。３は圧電素子２の上部長手方向に配設
され一端３ａを大気開放した軟質弾性材からなる中空管
で、該中空管３は、実際には弾性率の小さい樹脂製、た
とえば、ナイロン、シリコンゴム、テフロン、ポリエチ
レン、軟質塩ビ等で製作された内径２０μｍ〜１００μ
ｍ中空糸で、素材のヤング率が１０００ｋｇ／ｍボ以下
のものが望ましい。その理由としては圧電素子２を駆動
して中空管３を押しつぶすのに必要な力が少くてすむか
らである。４は該中空管３を、前記圧電素子２と反対面
に配設された中空管３を圧電素子２とで押圧する押え板
、５は前記中空管３の他端３ｂに連通し、該中空管３に
インク７を供給するインクタンク、６は該インクタンク
５に外部よりインクを供給するインク供給パイプである
。

第３図は、以上の構成をもつインクジェットヘッドの動
作説明図で（ａ）図は、中空管３を圧電素子２と押え板
４との間に配設し、圧電素子２に駆動電圧を印加しない
状態、（ｂ）図は駆動電圧Ｅを印加した場合で、厚み方
向に変位量ｄだけ厚み変位して中空管３を押圧圧縮し、
インク７は、中空管３内を圧送され、中空管３の大気開
放端３ａより噴射される。変位量ｄは厚み変位で、圧電
定数ｄ３３．印加電圧Ｅおよび圧電素子２の厚さに比例
する。

第４図は、本発明の他の実施例におけるインク流路に垂
直な断面図で１図において１１は基板、２１は長平方向
に等しい幅の溝２４を設けこれにより圧電素子ピッチＱ
ＰＬＴで配列した押圧部２５を有する圧電素子、３１は
圧電素子２１の各々の押圧部２５上に配設された中空管
（前記の如く、中空管外径は極めて細いので以後中空管
を中空糸と呼ぶ）で各々の中空糸は圧電素子ピッチＱ　
ＰＺＴの間隔で配設されるものであるが、各々を同一材
料で、すだれ状に接続し、一体成形された板状とするこ
ともできる。図示のものは第１図における単一中空糸を
、マルチノズルヘッドに構成したもので、動作原理は同
一であり説明を省く。

第５図は、中空糸の他の実施例を示す斜視図で、３２は
インクタンク５１に連通しないダミーの中空糸、３３は
前記ダミー中空糸３２をｎ本（ｎは、１より大きい正の
整数）おきに並ベピッチ間隔が圧電素子ピッチ１２ｐｚ
ｔとなるようにし、一端３３ｂをインクタンクに連通し
他端３３ａよりインクを噴射する被駆動の中空糸である
。この中空糸は、被駆動の中空糸３３以外の駆動されな
い中空糸３２にはインクが供給されないようにし、押圧
部２５が駆動されたとき選択された中空糸以外の中空糸
からのインクが噴射しないようにした中空糸である。

第６図は、中空糸の他の実施例を示す斜視図で、３４は
中空糸でない糸、３５は被駆動の中空糸で。

中空糸でない糸３４をｎ本（ｎは、１以上の正の整数）
配列し、中空糸３５間の間隔が圧電素子ピッチＲＰＺＴ
となるように配列し一体成形したものである。中空でな
い糸３４をｎ本配することにより中空糸３５が動かない
ように固定する役目をすると共に、組立加工が簡単にで
きるようにしている。また、中空糸３５が押圧されイン
ク７を噴射するものであるから中空でない系３４の外径
は中空糸３５の外径よりも僅かに小さいことが望ましい
。すなわち、圧電素子２１と押え板４１との間に置かれ
るので中空でない糸３４の径が中空糸３５より径が大き
いか等しいと圧電素子２１を駆動したとき中空糸３５が
上方に持ち上げられるだけで変形せず開放端よりインク
が噴射しない。

夏−一来 以上の説明から明らかなように、本発明によると、絶縁
性の高い中空管（中空糸）を用いる事で圧電素子のＭＪ
Ｉ処理を簡単に済ませる事ができ。

又、マルチノズル構造とする場合、中空糸、又は、中空
糸と非中空糸をシート状に成形して置いて必要寸法に切
断し組み立てる事が出来るので、流路断面内に接着材が
流入することによる液滴量の変化することもなく組立も
容易となる。

又、中空糸そのものがノズルの役目も果たすので、別に
ノズルプレートをインク噴射面に接合する必要もなく、
簡単な構造で、且つノズルプレートを必要とする方式に
比べ簡単、安価に製造できると共に加圧部分から、吐出
面までの間に段差やくびれが無いのでインク中には入っ
た空気や、ゴミ等の吐出性もいいので信頼性を上げる事
が出来る等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のインクジェットヘッドの外観斜視図
、第２図は、縦断面図、第３図は、動作説明図、第４図
は１本発明の他の実施例を説明するための図、第５図は
５本発、明における中空糸の他の実施例の斜視図、第６
図は、本発明における中空糸の他の実施例の斜視図、第
７図は、オンデマンド型インクジェットプリンタのイン
ク流水方向に垂直なヘッド断面図である。 １．１１・・・基板、２．２１・・・圧電素子、３．３
１，３２，３３，３５・・・中空管（糸）、３４・・・
中空でない管（糸）、４・・・押え板、５．５１・・・
インクタンク。 第１図 第２図 第６図 （ａ） （ｂ） 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、記録媒体上にインク滴を噴射して記録を行うインク
   ジェットプリンタに使用されるインクジェットヘッドに
   おいて、アクチュエート手段としての圧電素子と、該圧
   電素子上に該圧電素子の長手方向に沿って取り付けられ
   た中空管と、該中空管上に前記圧電素子に対して反対の
   面に配設され、前記圧電素子との間で前記中空管を押え
   る中空管押え板と、前記中空管の一端に連通してインク
   を供結するインク供給室とからなり、前記中空管の他の
   一端を大気に開放し、前記圧電素子をアクチュエートす
   ることにより、前記中空管の開放端よりインク滴を噴射
   させることを特徴とするインクジェットヘッド。 ２、同一の平面上に配列された複数個の圧電素子と、該
   各々の圧電素子の長手方向に各々配設された中空管と、
   前記圧電素子と反対面に配設され各々の圧電素子との間
   で中空管を押える中空管押え板とからなり、該中空管の
   一端をインク供給室に連通し、他端を大気に開放し、前
   記圧電素子を選択してアクチュエートすることにより前
   記選択された電素子に対応する中空管の大気開放端より
   インク滴を噴射するようにしたことを特徴とするマルチ
   ノズル構造のインクジェットヘッド。