JPH0679870A - インクジェットプリントヘッド及びインクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インク吐出特性を安定化させ、印字品位を向
上し、騒音の発生を防止し、ヘッドの寿命の低下を防止
すること。 【構成】 直線状の中心端部から放射状に並設した多数
の圧力室２ａ〜２ｎと、この各圧力室を囲み該圧力室に
連通する共通インク路３と、この共通インク路３にイン
クを供給するインク導入口とを形成した基板１と、前記
各圧力室１の前記直線状の中心端部に前記基板を貫通し
て形成されたノズル５と、前記基板の前記圧力室形成面
に取付け振動板６と、前記各圧力室２ａ〜２ｎに対応し
て前記振動板６に取付けた圧電素子７ａ〜７ｎと、前記
各圧力素子７ａ〜７ｎのそれぞれを信号発生源に接続す
るフレキシブルケーブル８とを備えた圧電形ヘッドユニ
ットを基台１０に組付けたインクジェットプリントヘッ
ドにおいて、前記ノズル５を含む前記中央端部に対応す
る前記振動板６の位置を支える支持部９ａを設けたこ
と。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばプリンタ、フ
ァックス、プロッタ、バーコードプリンタ、デジタルコ
ピー等に用いられるインクジェットプリントヘッド及び
インクジェットプリンタ、特にインクを細いノズルから
画像信号に応じて噴射させ、紙等の記録媒体に付着させ
て記録を得るインクジェットプリントヘッドに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来のインクジェットプリンタには大別
して、コンティニュアス型とオンデマンド型とがあり、
インクは水性と油性が使用される。

【０００３】コンティニュアス型はノズルから連続的に
インクを射出し、記録に不要なインクは回収再使用する
もので、ヘッドの応答性が高いが、インクの回収機構が
必要で、装置が複雑で高価である。

【０００４】これに対し、オンデマンド型は必要なとき
だけインク射出を行うもので、ヘッドの応答性は低い
が、装置が簡単で安価である。

【０００５】上記オンデマンド型には、静電力でノズル
からインクを引き出す静電引力形と、圧力室内のインク
を加圧し、ノズルからインクを押し出すインパルスジェ
ットと呼ばれる圧力パルス型とがある。

【０００６】この圧力パルス型には圧電型とバブル型と
があり、圧電型は圧電（電気ひずみ）素子によってイン
クを加圧するもので、圧力室を経てインク供給が行われ
る１室型と、圧力室とインク供給室の二つの室を有する
２室型とがある。

【０００７】そして、１室型には平面的な圧力室をもつ
カイザー型と、円筒型の圧力室をもつゾルタン型があ
る。また、２室型にはインクを直接ノズル近くに供給す
るステムメ型がある。

【０００８】図１０は上記カイザー型の圧電型ヘッドユ
ニットの基本原理図を示すもので、基板１０１の表面に
は、インク供給路１０２、圧力室１０３、ノズル１０４
が連続して形成されている。そして、基板１０１の表面
に振動板１０５を配設し、この振動板１０５の外面に、
圧力室１０３に対向して圧電素子１０６を設け、この圧
電素子１０６の表裏両面間に電圧を印加するように信号
発生源１０７が接続されている。また、上記インク供給
路１０２にはパイプ１０８を介してインク容器１０９が
接続されている。

【０００９】上記の構成において、信号発生源１０７か
ら圧電素子１０６に電圧を印加すると、圧電素子１０６
が振動板１０５をたわませ、圧力室１０３内のインク１
１０をノズル１０４からインク滴１１０ａとして記録媒
体１１１に射出させて記録する。

【００１０】そして、インク射出後、圧電素子１０６に
対する電圧印加が解除されると、振動板１０５が元の状
態に戻り、射出された分のインクがノズル毛細管力によ
りインク供給路１０２、パイプ１０８を通じてインク容
器１０９から補給されるものである。

【００１１】図１１は上記の圧電型ヘッドユニットを用
いた従来のインクジェットプリントヘッドを示す横断面
図であり、圧電型ヘッドユニットを基台１１２に載置
し、一端部の内周に押え片１１３を突設した押枠１１４
を基台１１２の周縁の段差１１２ａに係合させ、基台１
１２の穴１１５に通したねじ１１６を上記押枠１１４に
ねじ込んで該押枠を該基台に取付けるとともに、押え片
１１３によって圧電型ヘッドユニットの基板周縁部を基
台１１２に押圧固定する。また、圧電型ヘッドユニット
の圧電素子取付部全体を基台１１２の凹部１１２ｂに設
けた弾性体１１７で押えている。

【００１２】図１２は圧電型ヘッドユニットを用いた従
来の他のインクジェットプリントヘッドを示す横断面図
であり、円筒形の基台１１８の一端部内周面に形成され
た段部１１８ａに圧電型ヘッドユニットの基板１０１を
係合させ、基板１０１をネジ１１９で基台１１８に直接
取付け固定している。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記、図１１、図１２
に示す従来のインクジェットプリントヘッドは、ノズル
１０４に対向する振動板１０５の部分が支えられていな
いため、１つの圧電素子に電圧が印加されて該圧電素子
に対応する振動板１０５の部分がたわむと、このたわみ
により、上記圧電素子に隣接した電圧が印加されていな
い圧電素子に対応する振動板１０５の部分に不必要なた
わみを生じさせてインク滴を吐出させ、インク滴吐出が
不安定となり、印字品位が低下し、騒音を発生する等の
不都合があった。

【００１４】そこで、この不都合を解消するために、図
１１の場合、弾性体１１７による圧電素子への加圧を大
きくすることが考えられるが、加圧を大きくすると、イ
ンク吐出力の低下が生じ、吐出のエネルギ効果が低下す
る。また、振動板の不要な振動の共振でヘッドの寿命が
低下する等の問題点があった。

【００１５】この発明は上記のような問題点を解消する
ことを課題になされたもので、 ａ．インクの吐出特性を安定化させ、印字品位を向上さ
せる ｂ．騒音を低下させる ｃ．振動板の振動によるヘッド寿命の低下を防止する ことを実現することのできるインクジェットプリントヘ
ッド及びインクジェットプリンタを得ることを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明に係るインクジ
ェットプリントヘッドは、直線状の中心端部から放射状
に並設した複数の圧力室と、この各圧力室を囲み該圧力
室に連通する共通インク路と、この共通インク路にイン
クを供給するインク導入口とを形成した基板と、前記各
圧力室の前記直線状の中心端部に前記基板を貫通して形
成されたノズルと、前記基板の前記圧力室形成面に取付
け振動板と、前記各圧力室に対応して前記振動板の外面
にそれぞれ取付けた圧電素子とを備えた圧電形ヘッドユ
ニットを基台に組付けたインクジェットプリントヘッド
において、前記ノズルを含む前記中央端部に対応する前
記振動板の位置を支える支持部を設けたものである。

【００１７】

【作用】この発明におけるインクジェットプリントヘッ
ドは、ノズルを含む中央端部に対応する振動板の位置を
支える支持部を設けたことにより、電圧を印加された圧
電素子の変形による振動板のたわみが、上記圧電素子に
隣接する電圧の印加されない圧電素子に対応する振動板
の部分に伝わることを防ぎ、不必要なノズルからのイン
ク吐出を防止することができる。

【００１８】この結果、印字品位の向上を図り、騒音の
低下、振動によるヘッド寿命の低下を防ぐことができ
る。

【００１９】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の実施例を図面について説明
する。図１は圧電形ヘッドユニットの横断面図、図２は
振動板取外した基板の平面図である。

【００２０】図１、図２において、感光性ガラスを素材
とした基板１は、直線状の中心端部から放射状に並設し
た多数の圧力室２ａ〜２ｎ、この圧力室２ａ〜２ｎを囲
み該圧力室に連通する共通インク路３、この共通インク
路３にインクを供給するインク導入口４がエッチング加
工により形成されている。そして、各圧力室２ａ〜２ｎ
の直線状の中心端部に板厚方向に貫通してノズル５が形
成されている。このように、各圧力室２ａ〜２ｎが放射
状に形成しておくことにより、単一面積当りのノズル数
を増すことができる。

【００２１】振動板６は例えば材質がガラスであり、基
板１の圧力室２ａ〜２ｎ、共通インク３、インク導入口
４の形成面にビス、接着等で取付けられる。

【００２２】ＰＺＴ等から成る圧電素子７ａ〜７ｎは圧
力室２ａ〜２ｎのそれぞれに対応する振動板６の位置に
取付けられ、その全体の取付け形状は図３に示すように
なっている。そして、各圧電素子７ａ〜７ｎには信号発
生源（図示せず）から信号電圧を印加するフレキシブル
ケーブル８が接続されている。

【００２３】図４は上記構成の圧電形ヘッドユニットを
用いて構成したこの発明のインクジェットプリントヘッ
ドの実施例１を示す横断面図であり、金属又は剛性の高
い樹脂製の基台９には圧電素子７ａ〜７ｎに対応する部
分に凹部１０が形成されており、これ以外の部分で振動
板６の周縁部および中央部を接着材１１で基台９に接着
固定している。

【００２４】次に作用について説明する。信号電圧が印
加された圧電素子のひずみによって該圧電素子に対応す
る部分の振動板６が変形し、この変形によって圧力室の
体積を変化させてノズル５からインクを噴出させる。こ
の場合、ノズル５に対応する振動板６の位置を支持部と
しての基台９の支持部９ａで支えているので、変形した
圧電素子に隣接する圧電素子の振動板部を不必要にたわ
ませることがない。

【００２５】そして、インク射出後、振動板６が元の状
態に戻ると、射出された分のインクがインク導入口４、
共通インク路３を介して圧力室入口２ａ−１〜２ｎ−１
から圧力室に補給される。

【００２６】実施例２．図５は実施例２の横断面図であ
り、筒状の第１基台１２に圧電形ヘッドユニットを取付
けた後、この第１基台１２の中央の穴１３に突部１４ａ
を係合させるように第２基台１４に重ね合せ、この第
１、第２基台１２，１４をネジ１５で一体的に取付け固
定し、ノズル５を含む前記基板中央部に対応する前記振
動板６の位置と突起１４ａの間にゴム等の弾性材１６を
介在させたもので、振動板６の不要振動をよりよく防止
することができる。

【００２７】実施例３．図６は実施例３の横断面図であ
り、前記実施例１の基台中央の突起９ａを欠除し、代り
に弾性材１７を介在させたもので、前記実施例２と同様
に振動板６の不要振動をよりよく防止することができ
る。

【００２８】図７，８，９には本発明に係るインクジェ
ットプリンタの全体的な構造が示されており、前述した
インクジェットプリントヘッドが内蔵されている。

【００２９】各図において、インクジェットプリンタは
ファクシミリ、プロッタあるいはバーコードプリンタと
して小型薄型とするためにフラットプラテン２０を含
み、図示していない記録紙は図９の矢印Ａで示されるよ
うにプラテン２０に向かって送り込まれる。記録紙の送
りを正しく行うため、フラットプラテン２０の前後には
それぞれフィードローラ２１，２２が設けられ、それぞ
れ対向するアイドルローラ２３，２４との間に記録紙を
挟んで所定量の送り作用を行うことができる。

【００３０】フラットプラテン２０の上方には一対のキ
ャリッジガイド２５，２６が設けられており、このキャ
リッジガイド２５，２６にキャリッジ２７が記録紙の行
方向に往復動移動可能に支持されている。このキャリッ
ジ２７には詳細には図示していないが、ステッピングモ
ータその他の駆動力によって記録紙に対して行方向の任
意位置に移動できるよう駆動系が接続されている。従っ
て、キャリッジ２７は図の矢印ＢＣで示される方向に往
復移動することができる。

【００３１】前記キャリッジ２７には前述した図１〜図
６に示されるインクジェットプリントヘッド１０が内蔵
されており、前述した一例又は複数列のノズル５がプラ
テン２０の上に導かれた記録紙に向かって対向配置され
ている。

【００３２】前記キャリッジ２７に内蔵されているイン
クジェットプリントヘッド１０にインクを供給するた
め、前記フラットプラテン２０の下方にはインクカート
リッジ２８が設けられており、インクカートリッジ２８
から前記プリントヘッド１０の導入口４に向かって必要
なインク供給が例えば可撓性のあるチューブを通して行
われる。

【００３３】また、インクジェットプリントヘッド１０
のノズルが非使用時にインク固化を起こさないように、
装置にはクリーニングユニット２９が設けられており、
非プリント時にはキャリッジ２７がプリントヘッド１０
をクリーニングユニット２９に向かって退避させてい
る。

【００３４】前述したページ送り及びクリーニングユニ
ット２９に所望の駆動力を与えるため、図７に示される
ように、インクジェットプリントにはフィードモータ３
０が設けられ、また前述したキャリッジ２７を駆動する
ためにキャリッジ駆動モータ３１が設けられ、それぞれ
図示していない伝達機構を介してフィードローラ２１，
２２及びキャリッジ２７の駆動が行われている。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ノズ
ルを含む基板中央部に対応する振動板の位置に支持部を
設けたので、電圧を印加された圧電素子の変形による振
動板のたわみが、上記圧電素子に隣接する電圧の印加さ
れない圧電素子に対応する振動板の部分に伝わることを
防ぎ、不必要なノズルからのインク吐出を防止すること
ができる。

【００３６】この結果、インク滴の吐出方向、吐出スピ
ードの安定性、サテライト等のインク吐出特性が改善さ
れ、印字品位が向上する、騒音が低下する、ヘッドの寿
命が向上する等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧電型ヘッドユニットの横断面図である。

【図２】図１の圧電型ヘッドユニットの構成要素である
基板を示す平面図である。

【図３】図１の圧電型ヘッドユニットの構成要素である
圧電素子の配設状態を示す平面図である。

【図４】図１の圧電型ヘッドユニットを基台に組付けた
この発明の実施例１を示す横断面図である。

【図５】図１の圧電型ヘッドユニットを基台に組付けた
この発明の実施例２を示す横断面図である。

【図６】図１の圧電型ヘッドユニットを基台に組付けた
この発明の実施例３を示す横断面図である。

【図７】本発明に係るプリントヘッドが内蔵されたイン
クジェットプリンタの要部平面図である。

【図８】図７に示したインクジェットプリンタの要部正
面図である。

【図９】図７，８に示した本発明に係るインクジェット
プリンタの要部側面図である。

【図１０】圧電型ヘッドユニットの原理説明図である。

【図１１】図１０の圧電型ヘッドユニットを基台に組付
けた従来のインクジェットプリントヘッドの横断面図で
ある。

【図１２】図１０の圧電型ヘッドユニットを基台に組付
けた従来の他のインクジェットプリントヘッドの横断面
図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ａ〜２ｎ 圧力室 ３ 共通インク室 ４ インク導入口 ５ ノズル ６ 振動板 ７ａ〜７ｎ 圧電素子 ８ フレキシブルケーブル ９ 基台 ９ａ 支持部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直線状の中心端部から放射状に並設した
   複数の圧力室と、この各圧力室を囲み該圧力室に連通す
   る共通インク路と、この共通インク路にインクを供給す
   るインク導入口とを形成した基板と、 前記各圧力室の前記直線状の中心端部に前記基板を貫通
   して形成されたノズルと、 前記基板の前記圧力室形成面に取付け振動板と、 前記各圧力室に対応して前記振動板の外面にそれぞれ取
   付けた圧電素子と、を備えた圧電形ヘッドユニットを基
   台に組付けたインクジェットプリントヘッドにおいて、 前記ノズルを含む前記中央端部に対応する前記振動板の
   位置を支える支持部を設けたことを特徴とするインクジ
   ェットプリントヘッド。
2. 【請求項２】 記録紙を保持するプラテンに対して行方
   向に往復移動可能なキャリッジを含み、前記キャリッジ
   にはインクジェットプリントヘッドが設けられ、 前記インクジェットプリントヘッドは、 直線状の中心端部から放射状に並設した複数の圧力室
   と、この各圧力室を囲み該圧力室に連通する共通インク
   路と、この共通インク路にインクを供給するインク導入
   口とを形成した基板と、 前記各圧力室の前記直線状の中心端部に前記基板を貫通
   して形成されたノズルと、 前記基板の前記圧力室形成面に取付け振動板と、 前記各圧力室に対応して前記振動板の外面にそれぞれ取
   付けた圧電素子と、を備えた圧電形ヘッドユニットを基
   台に組付け、 前記ノズルを含む前記中央端部に対応する前記振動板の
   位置を支える支持部を設けたことを特徴とするインクジ
   ェットプリンタ。