JPS6027572B2 - インク液滴噴射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインク等の液滴を噴射して記録を行なう、いわ
ゆるインクジェットプリンタ装置に用いられるインク液
滴噴射装置に関するもので、特に多数の孔（ノズル）が
密に少なくとも１列に配列されたマルチノズルにおいて
、液滴径、噴射タイミングを均一にして噴射できるよう
にしたものである。

多数のノズルを少なくとも１列に並べ、これと直角に記
録紙を送ることにより印刷をおこなう従釆方法は特公昭
４１−１６９７３、持公昭４９−２８４＆侍開昭４８一
９６２２等‘こ示されている。

このようなマルチノズル方式による印刷においては印字
ヘッドの機械的動きがなく、かつ単位時間当りの噴射滴
数が多いために、高速な印字が可能である。

いずれの方式においても良好な印字品質を得るには噴射
されるインク滴の直径、噴射のタイミングがすべてのノ
ズルにわたって均一になされなくてはならない。しかし
ながら、高水圧により噴射する方式においては、ノズル
に超音波振動子による機械的振動を加え、インク内の疎
密波としてタイミングをとろうとしているため、超音波
の伝搬速度または時間を考慮すればインク満の直径、噴
射タイミングを均一におこなうことが難しいという欠点
がある。また圧力パルス型の方式においては各ノズルの
噴射口と圧力発生手段の間を複雑な配管により結合する
ため、製作が難しいという欠点がある。本発明の目的は
、主にマルチノズルインクジェットプリンタに使用され
るインク滴噴射装置において、インク滴の直径および噴
射タイミングの均一性を改良することおよび製作の容易
な装置を提供することである。

本発明は金属などの一枚の弾性板に、小片に分割した圧
電素子を接着して積層板とし、圧電素子に電圧を印加し
て積層板を変形させ、これを圧力上昇装置とした点に特
徴がある。

本発明は特関昭４８−９６２２にて示されたような、い
わゆる圧力パルス型のインクジェット装置に適用するこ
とができる。

まず従来の圧力パルス型インクジェット装置の構造を、
第１図を参照して簡単に説明する。液室は２つの部分、
すなわちノズル１に隣接しかつインクタンク（図示せず
）に連結される流入通路５と直接に結合している外方の
室２と、圧力上昇を生じさせる装置６に接する内方の室
３とに分割されている。これらの両方の室２，３はノズ
ルーと１直線上にある結合通路４を介して互いに結合さ
れている。本発明の一実施例を第２図で説明する。

外方の室２１は結合通路２３を介して内方の室２２と結
合されている。圧力発生装置２４は内方室２２を覆うス
テンレスなどの一枚の弾性板２５と、その上に分割して
接着された圧電素子２６ａ，ｂ，ｃ・・・より成る。圧
力発生装置２４の詳細を第３図で説明する。第３図ａは
圧力発生装置２４の平面図、ｂはそのＢ−Ｂ線断面図で
ある。各圧電素子２６ａ，ｂ，ｃ・・・矩形状弾性板の
長手方向に分割された多数の小片であり、各素子の最辺
Ｌは短辺Ａおよび厚さＴのそれぞれの３倍以上にするこ
とが必要である。長辺Ｌの寸法はインク噴射に必要な内
方の液室の容積および噴射ノズルの個数に応じてさめら
れる。圧電素子２６ａ，ｂ，ｃ・・・とこれらを接着さ
れた弾性板２５とよりなる圧力発生装置２４の周囲は、
液室を形成する基板２８に接着されている。圧電素子２
６ａ，ｂ，ｃ・・・に電圧が印加されると各圧電素子は
長辺Ｌの方向で収縮し、その両端が固定されているため
、第４図のように弾性板２５を液室へ向けて張り出させ
る。各氏電素子を単体でみれば、庄電素子２６ａ，２６
ｂ等はＬ方向へ収縮する一方短辺Ａ方向へもわずかに変
形する。しかしいまＡに対して大きく設定されており、
かつ弾性板２５はＡ方向では液室の両端を除いて固定さ
れていないから、積層板全体としては、短辺Ａ方向にわ
ずかに波打った状態となり、長辺Ｌ方向には湾曲するこ
ととなる。圧力発生装置２４から結合通路２３までの長
さは、上に述べた超音波の波長に比べて短いために、前
述した波打ち的な変形はインク液に対して不均一な圧力
を生じさせる原因とはならない。いずれにせよＡ方向で
の波打ちは軽微であり、液室設計の際の重要なファクタ
ーとはならない。第２図にもどって、内方室２２はノズ
ル２７に対向して設けられた結合通路２３の数に応じて
細長く形成されている。

ノズル２７をもつ外方の室２１に関して重要なことは、
内方室２２内のインクに圧力発生装置２４による圧力が
印加されず、インク満が噴射されない時、ノズル出口に
おいて負の静水圧がかかり、インクの液面（メニスカス
）が凹面となるようにされていることである。このため
一つの方法としては、インクタンクをノズル２７よりも
下方に配置することが考えられる。もし、メニスカスが
凹面でなり−すなわち正の静水圧が加わるようになって
いるとするとメニスカスは凸面となり、インクの非噴射
時に徐々にインクをにじみ出させることになる。にじみ
出たインクは放置すれば乾燥固化し、ノズルの目づまり
をひきおこしインクジェット装置の信頼性に重大な影響
を及ぼす。以上のとおり、本発明においては室２１，２
２中のインクに対して均一な圧力を与えることができる
ので、そこに連結されたすべてのノズル２７から直径の
等しいインク滴を一様なタイミングで噴射するとができ
る。

本発明を、高水圧をもちいて連続噴射する装置に適用し
て噴射の際にインクが液柱から液瓶に分離するタイミン
グの精度を向上させるのにもちいることもできる。

第５図はその実施例である。インクは関口４１の側から
外方室４５に入り、その反対側に設けられたノズル４２
から噴出する。室４５と直角に圧力発生装置４３と結合
通路（または内方室）４４が設けられている。圧力発生
装瞳４３は先の実施例で説明したと同様な構成と機能を
有し、外方室４５内のインクに周期的な圧力を加える。
この圧力は多数のノズル４２に通ずる通路すべてにわた
って一様に加えられるので、各ノズルから噴出されるイ
ンク満の分離を一様にして液滴の蓬を均一にすることが
でき、液滴に分離するタイミングの精度を向上させるこ
とができる。以上述べたように、本発明においてはノズ
ルに直接またはノズルに接続された外方室（インク通路
）の一部に直接圧力を加えることができるため、多数並
んだノズルから噴出されるインク満の大きさとタイミン
グを均一にできる。かつノズルやインク通路の長さを変
えても、圧力発生の均一性を損うことなくインク滴噴出
装置を容易に製造することができる。なお、本発明にお
いては圧函素子の代りに電歪、磁歪素子のように電気信
号の印加によって伸縮する素子が使用できることは明ら
かであり、本明細書中の圧電素子なる藷はこれらのすべ
てを含むものと解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従釆のインク液滴噴射装置の断面図、第２図は
本発明の一実施例の斜視図、第３図は本発明による圧力
発生手段の平面図と断面図、第４図は圧力上昇装置の湾
曲状態を示す側面図、第５図は本発明の他の実施例の斜
視図である。 ２１・・・外方室、２２・・・内方室、２３・・・結合
通路、２４・・・圧力上昇装置、２５・・・弾性板、２
６・・・圧電素子、２７…ノズル。 第１図 努２図 第３図 兼４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも１列に配列された複数のノズルと、前記
   の各ノズルに共通しな一室よりなり、かつインクタンク
   に連通された外方室と、前記外方室に連通された内方室
   と、前記内方室のインクに連続的に圧力変化を与え、こ
   れによつて各ノズルからインク滴を同時に噴射させる圧
   力発生装置とを具備したインク液滴噴射装置において、
   前記圧力発生装置が前記内方室の１部を構成し、かつ前
   記ノズルの配列方向にそつた長辺を有する矩形状弾性板
   と、前記矩形状弾性板の前記内方室の側とは反対の面に
   接着され、かつ前記矩形状弾性板の長手方向では小片に
   分割された複数の圧電素子とよりなることを特徴とする
   インク液滴噴射装置。 ２ 前記内方室は、各ノズルに共通な一室よりなること
   を特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載のインク液
   滴噴射装置。