JPH1016209A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェトヘッドを小型化し、集積度を上
げた構成にする。 【解決手段】 弓なりに変位するモノモルフのピエゾ素
子３を、振動膜４上のインク室２の端部付近に最高変位
部がくるように配設して、ピエゾ素子３の変位を有効に
活用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業の属する技術分野】本発明は、ピエゾ素子の電気
−機械変換作用を用いてインク液滴を吐出するタイプの
インクジェットヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のインクジェットプリンタのヘッド
部は、図１に示すように、構造体６と振動膜４とでイン
ク室２およびインク流路５が構成されており、振動膜４
を介してインク室２の対向する位置に、弓なりに変位す
るモノモルフのピエゾ素子３が設けられている。

【０００３】インク室２にはインクが充填されており、
このインク室２の中央部に位置する振動膜４上のピエゾ
素子３を変形させることでインク液滴が吐出され、プリ
ント対象のターゲット（紙など）に印刷される。

【０００４】

【発明の解決しようとする課題】従来ヘッドは、図２に
示すようにインク室２の中央部を押してインクを吐出さ
せていた。そのため、インクの吐出量は、ピエゾ素子３
が弓なりに変位する最大変位点がインク室２の中央部に
来るので、インク吐出量は約三角形ＡＢＤの面積とイン
ク室２の横幅（図４のｂ）積で求められる体積になる。
このとき、三角形ＣＢＤの部分のインクは、ノズルと反
対方向にインクを動かすこととなるので、インク吐出量
に関係しない。

【０００５】上記構成のインクジェットヘッドにおいて
は、インク液滴の吐出に対してピエゾ素子の変位量の半
分しか吐出量に関係しないので、インク室を大きくせざ
るを得なかった。すなわち、上記構成では、ヘッドの小
型化、高集積化を図るべく開発を行っても限界があっ
た。

【０００６】そこで、本発明は従来のヘッドより大幅に
小型化したヘッドを作り、ヘッドの集積度を上げ、高精
細、高速印字を可能とすることを課題とする。

【０００７】

【課題を解決する手段】上記課題を解決するために、本
発明では、構造体と振動膜とでインク室およびインク流
路が構成されると共に、前記振動膜４を介してインク室
２の対向する位置に、弓なりに変位するモノモルフのピ
エゾ素子３が配設されており、該ピエゾ素子の電気−機
械変換作用を利用してインク液滴に圧力変動をあたえ、
インク液滴をノズルから吐出させて印刷するインクジェ
ットヘッドにおいて、前記インク室の端部付近にピエゾ
素子の最高変位部を置く構成とした。

【０００８】従来のヘッドのように、インク室２のほぼ
中央部にピエゾ素子３の弓なりの変位の中心を持ってき
ている場合には、インク室２の約半分の量だけがインク
液滴として吐出される。これに対し、上記した本発明の
構成のように、インク室２の隅のところにピエゾ素子３
の弓なり変位の中心を持って来れば、インクの吐出量を
最大約２倍にすることが可能である。つまりインクの押
し出す量を最大にすることが可能である。

【０００９】印刷に必要な１滴のインク量は印刷精度に
より一定であるので、インクの吐出量を最大約２倍にす
る本発明のヘッド構成であれば、インク室２の大きさを
約１／２にすることが可能になる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、インクジェットヘッドの
斜視図、図２は、インクジェットヘッドの断面図を示し
ている。

【００１１】インクジェットヘッドは、構造体６と振動
膜４とでインク室２およびインク流路５が構成されてお
り、前記振動膜４を介してインク室２の対向する位置
に、弓なりに変位するモノモルフのピエゾ素子３が配設
されている。

【００１２】インク液滴９はピエゾ素子３の変位によっ
てノズル１から吐出され、紙等１０に印刷固定される。

【００１３】ここで、図３に示すように、インク室２の
端部付近に最大変位するようにピエゾ素子３を配設する
と、インクの吐出量９はほぼ三角形Ａ’Ｂ’Ｄ’の面積
とインク室２の横幅（図４のｂ）になる。

【００１４】つまり、ピエゾ素子３の最大変位Ｂ’Ｃ’
が従来のピエゾ素子の最大変位ＢＤ（図２参照）と等し
く、かつインク室の幅ｂが同じ場合に、インク液滴９を
吐出させるインク室２の大きさは、従来のヘッドの半分
の大きさで同じ量のインク液滴が吐出することとなる。

【００１５】ここでインクの吐出量については、印刷精
度の要求で決まるもので、その必要量が一定の決まった
量であるので、ピエゾ素子３を同じ大きさにした場合
に、インク室２の端部の方を押すことで、従来のヘッド
に対しインク室２長さ方向を半分にすることが可能にな
る。

【００１６】また、インクの供給について考えると、イ
ンク室２の中央部を押す従来のヘッドの場合には、必要
なインク液滴９の２倍のインクを供給しないと次の吐出
を行えない。すなわち、インク室２中のインクはノズル
１から吐出して印刷に寄与するものと、インク室２から
インク流路５に逆流するものとに分割されるので、次の
吐出のためにインク室２に供給されるインク量は印刷に
寄与する分と逆流した分、つまり吐出したインク液滴の
２倍に相当する量が必要となる。これに対し、本発明の
ようにインク室２の端部を押す構造のヘッドの場合に
は、吐出したインク液滴９の量をインク室２に供給する
ことで、次のインク吐出を行うことができる。

【００１７】すなわち、インク液滴９の吐出後のインク
補充時間が半分になるので、次のインク吐出を行う時間
が短縮され、高速の印刷が可能になり、ひいてはプリン
タの高速化が可能になる。

【００１８】一方、上記構成にすると、インク流路５内
のインクにはインク吐出に使用できる程の大きな力が強
制的に加わることとなる。これを緩和するために、イン
ク流路５内に波消し８を設けて、インクにかかる押さえ
込むようにするとよい。

【００１９】この波消し８は、インク流路５の少なくと
も一側面を階段状に形成した構成となっているが、これ
に限定されるものではなく、壁面をギザギザにしたり、
インク流路５内に柱状のものを適当な間隔に立てても同
様の効果が得られる。なお、柱状のものの形状は、丸
型、四角型、台形型、三角形型、異型のものなどから選
択可能である。

【００２０】また、この波消し８にはインクの撹拌が自
動的に行えるという作用もある。これは現在インクジェ
ットヘッドに主に利用されている染料インクを耐候性に
優れた顔料インクに変えた場合に、顔料インクの凝集な
どが起こらないので、格段に顔料インクの使用に最適な
ヘッドとして使用できる。

【００２１】よって、波消し８はインクの鎮静化、ある
いは撹拌効果の観点からすれば、本発明の構成のみでな
く、一般的な構成のインク流路５であっても十分な効果
的を発揮する。しかし、本発明のピエゾ素子配置の構成
と組み合わせることによって、相乗効果を得られる。

【００２２】更に、上記構成に加え、インク室２とイン
ク流路５の連通部分に流路閉塞部を設けることによっ
て、インク液滴９の吐出速度を上げることができる。

【００２３】一例として、図３に示すように、振動膜４
に突起７を設けた場合、ピエゾ素子３の駆動によって振
動膜４が変位すると、突起７でインクを構造体６との間
で押さえ込み、インク室２とインク流路５を閉塞する。
よって、ピエゾ素子３がインク室２に与える圧力を有効
に活用でき、インク９の吐出速度を増すことが可能にな
る。

【００２４】なお、突起７の効果は、図５に示すよう
に、インク室２とインク流路５の連通部分をインク流路
５へ向かってピエゾ素子３の変位方向に深くなるような
斜面で構成でも同様に得られる。この場合、形状６ａの
斜面は流体ダイオードの作用をするので、インクはイン
ク室２に入りやすく、インク流路５側に出にくい構造と
なり、インクの吐出速度を上げる要因の１つとなり得
る。

【００２５】また、突起７は、先端が構造体６に対して
四角だけでなく、三角や半円等の形状を採用しても同様
の効果を得られる。また、本例では、構造体６を斜めに
したが、振動膜４側を同様に加工しても等価である。

【００２６】

【発明の効果】従来のヘッドより小型にできるので、ヘ
ッドの集合を密にできる。そのため、より高精細な印刷
ができるヘッドを、安価に提供することが可能となっ
た。

【００２７】小型で高精細のヘッドを登載し、該ヘッド
を動かして印刷する場合などには、ヘッドが軽量化して
いるので、駆動モータを小型化でき、紙の幅より印刷時
に出る分が小型ヘッドほどその量が少なくなる。すなわ
ち、ヘッドが横に移動しながら印刷する場合にヘッドの
横幅が大きいと１行印刷完了するのにヘッドは紙の印刷
幅に加えてヘッドの２倍動かさなければならないが、本
発明のような小型のヘッドにすればヘッドの横幅が小さ
くでき、より早く印刷することが可能になる。

【００２８】またインクをインク室に供給する時間も少
なくて済む（従来のヘッドの約半分）ために、印刷速度
は非常に速くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 インクジェットヘッドの斜視図

【図２】 従来のインクジェットヘッドの断面図

【図３】 本発明の一例を示すインクジェットヘッドの
断面図

【図４】 インクジェットヘッドの部分平面図

【図５】 本発明の他の例を示すインクジェットヘッド
の断面図

【符号の説明】

１はノズル、２はインク室、３はピエゾ素子、４は振動
膜、５はインク流路、６は構造体、７は突起、８は波消
し、９はインク液滴、１０は印刷用紙である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】構造体と振動膜とでインク室およびインク
   流路が構成されると共に、前記振動膜を介してインク室
   の対向する位置に、弓なりに変位するモノモルフのピエ
   ゾ素子が配設されており、該ピエゾ素子の電気−機械変
   換作用を利用してインク液滴に圧力変動をあたえ、イン
   ク液滴をノズルから吐出させて印刷するインクジェット
   ヘッドにおいて、 前記インク室の端部付近にピエゾ素子の最高変位部を置
   いたことを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 【請求項２】請求項１記載のインクジェットヘッドにお
   いて、 前記インク室の端部付近に流路閉塞部を設けたことを特
   徴とするインクジェットヘッド。
3. 【請求項３】請求項２記載のインクジェットヘッドにお
   いて、 前記流路閉塞部は振動膜に配設された突起で構成されて
   いることを特徴とするインクジェットヘッド。
4. 【請求項４】請求項２記載のインクジェットヘッドにお
   いて、 前記流路閉塞部はインク室とインク流路の連通部分をイ
   ンク流路へ向かってピエゾ素子の変位方向に深くなるよ
   うな斜面で構成されていることを特徴としたインクジェ
   ットヘッド。
5. 【請求項５】請求項１記載のインクジェットヘッドであ
   って、 前記インク流路の側面に階段状の波消しを設けたことを
   特徴とするインクジェットヘッド。