JP2001063047A - インクジェットヘッド - Google Patents

インクジェットヘッド

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JP2001063047A
JP2001063047A JP24039899A JP24039899A JP2001063047A JP 2001063047 A JP2001063047 A JP 2001063047A JP 24039899 A JP24039899 A JP 24039899A JP 24039899 A JP24039899 A JP 24039899A JP 2001063047 A JP2001063047 A JP 2001063047A
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pressure chamber
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head
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Atsushi Takaura
淳 高浦
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Ricoh Co Ltd
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    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/05—Heads having a valve

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヘッドの駆動周波数に対応して流体抵抗値が
調整できる機構手段を提供し、ヘッドを高周波で駆動す
る際にも適正なるインク供給を確保できるようにするこ
とを目的とする。 【解決手段】 ヘッド筐体９の内部に並置形成された複
数の圧力室５の各々が、少なくとも、先端部に液滴噴射
ノズル８を備えた液滴噴射流路６と、共通液室１２から
圧力室５にインク供給する流体抵抗流路１１と連結され
ており、ピエゾ圧電素子２により振動板３を上下振動
し、圧力室５の内圧制御により、ノズル８からインク滴
を噴射させる。圧力室５を加圧する時に、同時に、流体
抵抗路１１の流路を挟めて流体抵抗値を大きくして逆流
を阻止し、加圧を解放した時は、流体抵抗路１１を広
げ、インクの供給をしやすくする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘ
ッド、より詳しくは、ピエゾ圧電素子を駆動体とするマ
ルチノズル型インクジェットヘッドにおける、ヘッドの
駆動周波数に対する流体抵抗値の調整手段、もしくは、
これを実現するためのヘッドの配置構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェットプリンタは、近年、印字
の高速化の要求に対応するため、駆動周波数の帯域が高
周波側に拡大する傾向にある。インクジェットプリンタ
のヘッドは、振動板を変位させて加圧室を加圧し或いは
液室内で気泡を成長させて圧力室を加圧してインク滴を
噴射させる第一の工程と、液滴噴射後に圧力室へインク
を供給する第二の工程を基礎としており、圧力室へのイ
ンク供給手段としては、通常、流体抵抗路と称される細
い流路を圧力液室と共通液室に接続し、インク滴噴射後
における圧力室内の圧力減少時に前記の流体抵抗路を介
して前記共通液室から前記圧力室へインクが供給される
仕組みが用いられている。なお、特開平８−１７４８２
４号公報には、圧力室が加圧された際における流体抵抗
路へのインクの逆流を防ぐために、流体抵抗路と圧力室
の接続部を圧力室側に振動するテーパ部とストレート部
により構成した例が示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述のごとき従来型の
インクジェットヘッドにおいては、流体抵抗部の形状を
固定した構成でも駆動周波数帯域内において圧力室への
インク供給を行うことができた。しかしながら、印字の
高速化を達成するために駆動周波数を更に高くしていく
と、特に、高周波領域において、圧力室へのインクの供
給が追いつかなくなる可能性がある。インクの供給が不
足すると、圧力室と連続して設けられた噴射ノズル管に
おけるインク表面（通常メニスカス面と称している）の
位置が下がり、正常な噴射が不可能になる。
【０００４】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなさ
れたもので、ヘッドの駆動周波数に対応して流体抵抗値
が調整できる機構手段を提供し、ヘッドを高周波で駆動
する際にも適正なるインク供給を確保できるようにする
ことを目的とするものである。
【０００５】また、ヘッドの駆動に対応して流体抵抗値
が調整できる機構手段を提供し、ヘッドを高周波で駆動
する際にも適正なるインク供給を確保できるようにする
ことを目的とするものである。
【０００６】更には、インク滴の小滴化や、インク滴噴
射後のメニスカス残留振動を減衰させるために、ヘッド
の圧力室の内圧制御が複雑化された場合にも、前述の目
的が達成できるようにすることを目的とするものであ
る。
【０００７】更には、広い駆動周波数帯においても安定
した印字が可能なインクジェットプリンタを提供するこ
とを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ヘッ
ド筐体の内部に並置形成された複数の圧力室の各々が、
少なくとも、先端部に液滴噴射ノズルを備えた液滴噴射
流路と、共通液室から前記圧力室にインク供給する流体
抵抗流路と連結されて成り、前記圧力室の底面と振動
板、該振動板と積層型ピエゾ圧電素子を接合し、該ピエ
ゾ圧電素子の振動板接合面と対向側の面を固定基板と接
合し、前記ヘッド筐体の底面と前記固定基板をフレーム
により接合固定し、前記ピエゾ圧電素子により前記振動
板を上下動して前記圧力室の内圧を制御して前記ノズル
からインク滴を噴射させるインクジェットヘッドにおい
て、前記圧力室の側端に設けた前記流体抵抗流路部の底
面が前記振動板と接合されており、かつその下に前記ピ
エゾ圧電素子が接合された構成を有することを特徴とし
たものである。
【０００９】請求項２の発明は、ヘッド筐体の内部に並
置形成された複数の圧力室の各々が、少なくとも、先端
部に液滴噴射ノズルを備えた液滴噴射流路と、共通液室
から前記圧力室にインク供給する流体抵抗流路と連結さ
れて成り、前記圧力室の底面と振動板、該振動板と積層
型ピエゾ圧電素子を接合し、該ピエゾ圧電素子の振動板
接合面と対向側の面を固定基板と接合し、前記ヘッド筐
体の底面と前記固定基板をフレームにより接合固定し、
前記ピエゾ圧電素子により前記振動板を上下動して前記
圧力室の内圧を制御して前記ノズルからインク滴を噴射
させるインクジェットヘッドにおいて、前記圧力室の側
端に設けた流体抵抗流路部の底面を前記振動板と接合
し、かつその下に前記ピエゾ圧電素子を接合し、該ピエ
ゾ圧電素子の駆動に追従して前記流体抵抗流路部の抵抗
値を可変制御させることを特徴としたものである。
【００１０】請求項３の発明は、請求項１又は２に記載
の発明において、前記流体抵抗流路の抵抗値を変化させ
る可変手段を有する事を特徴としたものである。
【００１１】請求項４の発明は、ヘッド筐体の内部に並
置形成された複数の圧力室の各々が、少なくとも、先端
部に液滴噴射ノズルを備えた液滴噴射流路と、共通液室
から前記圧力室にインク供給する流体抵抗流路と連結さ
れて成り、前記圧力室の底面と振動板、該振動板と積層
型ピエゾ圧電素子を接合し、該ピエゾ圧電素子の振動板
接合面と対向側の面を固定基板と接合し、前記ヘッド筐
体の底面と前記固定基板をフレームにより接合固定し、
前記ピエゾ圧電素子により前記振動板を上下動して前記
圧力室の内圧を制御して前記ノズルからインク滴を噴射
させるインクジェットヘッドにおいて、前記圧力室の底
部と、前記流体抵抗流路の底面部の各々に対し、分離さ
れたピエゾ圧電素子を有することを特徴としたものであ
る。
【００１２】請求項５の発明は、ヘッド筐体の内部に並
置形成された複数の圧力室の各々が、少なくとも、先端
部に液滴噴射ノズルを備えた液滴噴射流路と、共通液室
から前記圧力室にインク供給する流体抵抗流路と連結さ
れて成り、前記圧力室の底面と振動板、該振動板と積層
型ピエゾ圧電素子を接合し、該ピエゾ圧電素子の振動板
接合面と対向側の面を固定基板と接合し、前記ヘッド筐
体の底面と前記固定基板をフレームにより接合固定し、
前記ピエゾ圧電素子により前記振動板を上下動して前記
圧力室の内圧を制御して前記ノズルからインク滴を噴射
させるインクジェットヘッドにおいて、圧力室底部と、
流体抵抗路の底面部の各々に対し、分離されたピエゾ圧
電素子を接合し、各々のピエゾ圧電素子の変位量ないし
変位の位相を独立に制御させることを特徴としたもので
ある。
【００１３】請求項６の発明は、ヘッド筐体の内部に並
置形成された複数の圧力室の各々が、少なくとも、先端
部に液滴噴射ノズルを備えた液滴噴射流路と、共通液室
から前記圧力室にインク供給する流体抵抗流路と連結さ
れて成り、前記圧力室の底面と振動板、該振動板と積層
型ピエゾ圧電素子を接合し、該ピエゾ圧電素子の振動板
接合面と対向側の面を固定基板と接合し、前記ヘッド筐
体の底面と前記固定基板をフレームにより接合固定し、
前記ピエゾ圧電素子により前記振動板を上下動して前記
圧力室の内圧を制御して前記ノズルからインク滴を噴射
させるインクジェットヘッドにおいて、前記圧力室の底
面部と、前記流体抵抗路部の底面部の各々に対し、分離
されたピエゾ圧電素子を接合し、各々のピエゾ圧電素子
の駆動周波数を独立に制御させることを特徴としたもの
である。
【００１４】請求項７の発明は、請求項１乃至６のいず
れかに該当するインクジェットヘッドを搭載したことを
特徴としたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】（請求項１）図１及び図２はそれ
ぞれ、請求項１の発明の実施例を説明するための要部断
面構成図（主走査方向断面構成図）で、図中、１は基
板、２は圧電素子（積層型）、３はＳＵＳ振動板（ただ
し、図１に示した例においてはダイヤフラム振動板）、
４はポリイミドフィルム、５は圧力室、６は液滴噴射流
路、７はノズル板、８は噴射ノズル、９はヘッド筐体、
１０はフレーム支持固定部材、１１は流体抵抗路、１２
は共通液室、１３は電極層で、本発明は、ヘッド筐体９
の内部に並置形成された複数の圧力室５の各々が、少な
くとも、先端部に液滴噴射ノズル８を備えた液滴噴射流
路６と、共通液室１２から圧力室５にインク供給する流
体抵抗流路１１と連結されて成り、圧力室５の底面と振
動板３、振動板３と積層型ピエゾ圧電素子２を接合し、
ピエゾ圧電素子の振動板接合面の対向面を固定基板１と
接合し、ヘッド筐体９の底面と固定基板１をフレームに
より接合固定し、ピエゾ圧電素子２により振動板３を上
下振動し、圧力室５の内圧制御により、ノズル８からイ
ンク滴を噴射させるインクジェットヘッドにおいて、流
体抵抗路１１の流体抵抗値を可変制御可能にするための
構成配置に関するものであり、その構成配置として、圧
力室５の側端に設けた流体抵抗路１１の底面を振動板３
と接合し、かつ、その下にピエゾ圧電素子を接合した構
成を有する、ことを特徴としたものである。
【００１６】上記の配置構成によって、ピエゾ圧電素子
２を所定の周波数で駆動させた場合に、ピエゾ圧電素子
２の駆動に追従して流体抵抗部１１の底部を上下動させ
ることができ、これに伴う流体抵抗部１１の構造的な伸
縮変形によって、駆動周波数に応じて流体抵抗値を変え
ることができる。すなわち、圧力室５を加圧する時に、
同時に、流体抵抗路１１の流路を挟めて流体抵抗値を大
きくして逆流を阻止し、加圧を解放した時は、流体抵抗
路１１を広げ、インクの供給をしやすくする。なお、図
１０は、従来のインクジェットヘッドの構造を、本発明
と対比して示す図で、従来のインクジェットヘッドにお
いては、図１０に示すように、ピエゾ圧電素子２は、加
圧室５の底部とのみ接合され、流体抵抗流路部１１には
接合されていない。
【００１７】（実施例１）流体抵抗路１１を囲む材料の
剛性を下げることで、ピエゾ圧電素子の駆動力に対する
流体抵抗値の変化率を向上することができる。例として
は、ドライフィルム等に代表される比較的剛性の低いも
のを選ぶことによって流体抵抗値の変化率を向上でき
る。具体的には、流体抵抗路１１の底部は振動板と接し
ているので、振動板３とし、図１に示すようにＳＵＳ等
に代表される剛性の高い金属材料を薄板状に構成したダ
イヤフラム振動板のほか、図２に示すように、これにポ
リイミドフィルム４を張り合わせた２層構成の薄板を用
いることもできる。この場合、ポリイミドフィルム４が
上層になるように配置することで、振動板３を振動させ
る際に生じる振動板３とその上部構造体の接合面にかか
る応力を剛性の低いポリイミドフィルム４によって吸収
し、振動板３と上部構造体のはがれを防止し、インクの
漏洩、液室部の圧力損失等の不具合発生を防止できる。
【００１８】図２に示した２層構成の振動板を用いた場
合、流体抵抗路１１の底部と対向して構成されるポリイ
ミドフィルム４はその下に接合した剛性の高いＳＵＳ板
（振動板）３と連動して上下に作動するので、ピエゾ圧
電素子２の駆動によって流体抵抗路１１の底部が上下に
作動し、流体抵抗値を可変とする効果は損なわれない。
また、図示の実施例では、流体抵抗部１１の共通液室１
２寄りの部分にはピエゾ圧電素子２が接合されていない
が、これは、共通液室寄りまでピエゾ圧電素子２を接合
させてプルモードにすると共通液室１２の底部の振動板
も引き下げられて共通液室部の内圧が下がり、圧力室５
と共通液室１２の圧力差が少なくなることによるインク
供給効率の低下を阻止するようにしたものである。
【００１９】（請求項２）請求項２の発明は、ヘッド筐
体９内部に並置形成された複数の圧力室５の各々が、少
なくとも、先端部に液滴噴射ノズル８を備えた液滴噴射
流路６と、共通液室１２から圧力室５にインク供給する
流体抵抗路１１と連結されて成り、圧力室５の底面と振
動板３（又は、及びポリイミドフィルム４）、振動板と
積層型ピエゾ圧電素子２を接合し、ピエゾ圧電素子２の
振動板１１との接合面と対向側の面を固定基板１と接合
し、ヘッド筐体９の底面と固定基板１をフレーム１０に
より接合固定し、ピエゾ圧電素子により振動板３を上下
動して圧力室５の内圧を制御してノズル８からインク滴
を噴射させるインクジェットヘッドにおいては、前記圧
力室５へのインク供給手段として設けた流体抵抗路１１
の流体抵抗値を可変制御させるための手段であり、その
手段として、圧力室５側端に設けた流体抵抗部の底面を
振動板と接合し、かつ、その下にピエゾ圧電素子を接合
することにより、ピエゾ圧電素子の駆動に追従して流体
抵抗値を可変制御させることを特徴としたものである。
上記の手段によって、ピエゾ圧電素子の所定の周波数で
駆動させた場合に、ピエゾ圧電素子の駆動に追従して流
体抵抗部の底部を上下動させることができ、これに伴う
流体抵抗部の構造的な伸縮変形によって、駆動周波数に
応じて流体抵抗値を変えることができる。
【００２０】（実施例２）前記ピエゾ圧電素子の駆動形
態としては、振動板層３（又は、及びポリイミドフィル
ム４）を持ち上げるプッシュモードと振動板層３を引き
下げるプルモードがある。圧力室５にインクが充填され
ている状態を初期状態として説明すると、まず、第１の
工程としてプッシュモードによって圧力室を加圧する。
この時、振動板層３はピエゾ圧電素子２によって持ち上
げられることによって圧力室５内が加圧されるという従
来の効果に加えて、本発明の手段によれば、流体抵抗路
の間口が狭くなり抵抗値が増加するので、従来と比較し
て、圧力室５から流体抵抗路１１へのインクの逆流防止
効果を高くすることができる。これにより、圧力室５の
加圧効率も従来構成のヘッドよりも改善されるので、イ
ンクの噴射効率を改善できるという効果がある。第２の
工程としてプルモードによって圧力室５も減圧すること
によって圧力室側の圧力を共通液室１２の内圧よりも低
くすることによって、共通液室１２側から圧力室５側へ
インクが流れるようにする。このプルモード工程におい
て、流体抵抗部１１の間口が広がるので、従来構成のヘ
ッドよりも早くインクを圧力室に供給できる。
【００２１】（実施例３）前記実施例２における第２工
程のプルモードにおけるピエゾ圧電素子の引下げ量をヘ
ッドの駆動周波数によって変えることによって、各周波
数に対応して流体抵抗路１２の抵抗値を変えることがで
きる。一般に、駆動周波数が高くなるに従い、圧力室５
へのインク供給が追いつかなくなる傾向がある。この不
具合を解消する手段として、駆動周波数の増加に応じ
て、プルモードにおける流体抵抗値を下げるという手段
を取ることができる。すなわち、駆動周波数の増加に対
して、プルモードにおけるピエゾ圧電素子の引下げ量を
増加する方向でピエゾ圧電素子２の駆動を制御するよう
にする。図３及び図４における矢印Ａ，Ｂの長さは引き
下げ量を模式的に表したもの、図３は低周波駆動時プル
モードの引き下げ量Ａを、図４は高周波駆動時プルモー
ドの引き下げ量Ｂを示している。
【００２２】（請求項３）請求項３の発明は、流体抵抗
値をヘッドの駆動周波数に応じて可変制御するようにし
たインクジェットヘッドであり、そのヘッドと、請求項
２記載の流体抵抗値可変制御をピエゾ圧電素子の駆動周
波数を変えることによって行うようにしたことを特徴と
するものである。上述した請求項２の発明内容に関する
説明からこの請求項３で提案されるヘッドが、ヘッドの
駆動周波数に応じて流体抵抗値を可変制御し、ヘッドを
高周波で駆動させた場合に発生する圧力室部へのインク
供給不足の問題を解消することができるという、従来に
ない機能をもつことが理解できる。
【００２３】（実施例４）図５は、請求項３の発明の実
施例を説明するための要部概略構成図で、ヘッドは複数
の圧力室５が並べて配置されていて、各々の圧力室５に
対し、液滴噴射ノズル８に連通する流路６、圧力室５に
インクを充填する流体抵抗路１１、振動板３（又は及び
ポリイミドフィルム４）、振動板駆動素子（ピエゾ圧電
素子）２等が備わっている。各々の流体抵抗路１１は共
通液室１２に接続されている。各々のピエゾ圧電素子２
は独立した周波数で駆動制御できる。流体抵抗路１１の
底部はピエゾ圧電素子２の上下方向への駆動に伴い、流
路の間口が伸縮変形し、流体抵抗値がピエゾ圧電素子の
駆動によって可変制御できる。プッシュモード時には流
体抵抗路１１の間口は縮小されて流体抵抗値が大きくな
り、圧力室５からのインクの逆流が生じ難い状態になる
ので、圧力室の加圧効果が改善され、インク滴の噴射効
率が向上する。プルモードでは圧力室５の内圧が減少
し、共通液室１２の内圧より小さくなるため、流体抵抗
路１１を介して共通液室１２から圧力室５へインクが供
給される。この時、流体抵抗路１１はピエゾ圧電素子２
によって間口が広がり流体抵抗値が小さくなるのでイン
クを早く圧力室に充填できる。
【００２４】また、更にピエゾ圧電素子２の駆動周波数
が高い場合においては、前述のように、プルモード時の
引き下げ量を増大させることによって、流体抵抗値を更
に小さくして、流体抵抗路１１内のインクが流れやすく
なるようにし、共通液室１２から圧力室５へのインク充
填速度を上げることができる。このように、駆動周波数
に応じて流体抵抗値を変えることができるので、ヘッド
を高周波で駆動する際に圧力室５へのインク充填が間に
合わないという不具合点を解消することができる。従来
のヘッドでは流体抵抗値が一定であったため、駆動周波
数の帯域が広がった場合においては全ての駆動周波数帯
域において圧力室へのインクの充填が適正に行われるよ
うな流体抵抗路を設定することができず、このことが高
周波駆動ヘッドの実現、印字の高速化の実現の阻害要因
となっていたが、本発明によって上述の阻害要因を解決
することができる。
【００２５】（請求項４）請求項４の発明は、図６に示
すように、圧力室５に対する圧力制御と、流体抵抗部１
１の流体抵抗可変制御部を分離して構成配置させたこと
を特徴とするものであり、図示のように圧力室５の底部
に振動板層３（又は、及びポリイミドフィルム４）を介
して当接する領域と、流体抵抗部１１の底面に振動板層
３を介して当接する領域に対し、ピエゾ圧電素子を分離
して構成配置したもので、ピエゾ圧電素子２によって圧
力室部５の振動板を振動させ、ピエゾ圧電素子１４によ
って流体抵抗部１１の振動板を振動させるようにしたも
のである。圧力室部５への加減圧の調整のよって吐出さ
せるインク滴を小滴化させたり、あるいは、インク滴噴
射後のメニスカス面の残留振動を減退させる等の目的を
達成するためにはピエゾ圧電素子の駆動波形が複雑化
し、一回のインク滴吐出のために複数回のプル、プッシ
ュモードの駆動を行うことになる。
【００２６】上述のような複雑な吐出制御を行う場合に
は、図１，図２に示した構成配置では、圧力室部５の圧
力制御用のピエゾ圧電素子と流体抵抗部１１の抵抗値制
御用のピエゾ圧電素子を１つのピエゾ圧電素子で兼用し
ているため、流体抵抗値の調整タイミングが圧力室部の
圧力制御のタイミングと同期してしまうので、吐出が完
了する前に流体抵抗値が低下して圧力室にインクが流入
し、圧力室内のインク量が適正値を超えてしまう等の不
具合が生じる可能性がある。そこで、請求項４の発明で
は、図６に示すように、圧力室の内圧を制御するピエゾ
圧電素子２と流体抵抗値を制御するピエゾ圧電素子１４
を分離して構成配置させた。分離した各々のピエゾ素子
は独立に作動させることができるので、上述のような圧
力室部の内圧の複雑な制御によるインクの小滴化や、メ
ニスカス振動の減退などを実現すると同時に、インク滴
の吐出が行われる過程においては流体抵抗値を上げ、イ
ンク滴の吐出完了後には流体抵抗値を下げて圧力室への
インク供給効率を上げることができ、駆動周波数に応じ
て流体抵抗値を下げ、高周波駆動時にもインク供給を確
保できるという本発明の主旨を満たすことができる。
【００２７】なお、図６に示した実施例においては、加
圧室部２の底部には、Ｄ３３積層型のピエゾ圧電素子を
配設し、流体抵抗部１１の底部にはＤ３１積層型のピエ
ゾ圧電素子１４を配置しているが、これは、図６を見て
理解される通り、流体抵抗部１１の領域が狭いため、こ
の領域にＤ３３積層型ピエゾ圧電素子を構成することが
困難であることによるものである。
【００２８】（請求項５）請求項５の発明は、請求項４
の発明において、圧力室５の底部と、流体抵抗路１１の
底面部の各々に対して、分離して接合されたピエゾ圧電
素子２，１４の変位量ないし変位の位相を独立に制御さ
せるようにしたことを特徴とするもの、すなわち、圧力
室５に対する圧力制御と、流体抵抗路１１の流体抵抗可
変制御を分離して行うものである。圧力室部５への加減
圧の調整によって吐出させるインク滴を小滴化させた
り、あるいは、インク滴噴射後のメニスカス面の残留振
動を減衰させる等の目的を達成するためには、ピエゾ圧
電素子の駆動波形が複雑化し、一回のインク滴吐出のた
めに複数回のプル、プッシュモードの駆動を行うことに
なる。このような複雑な吐出制御を行う場合には、図
１，図２の発明では、圧力室部５の圧力制御用のピエゾ
素子と流体抵抗路が抵抗値制御用のピエゾ素子を兼用し
ているため、流体抵抗値の調整タイミングが圧力室部の
圧力制御のタイミングと同期してしまうので、吐出が完
了する前に流体抵抗値が低下して圧力室にインクが流入
し、圧力室内のインク量が適正値を超えてしまう等の不
具合が生じる可能性がある。
【００２９】請求項５の発明は、圧力室の内圧を制御す
るピエゾ素子と流体抵抗値を制御するピエゾ圧電素子を
分離し、各々を独立に駆動させるという手段によって上
述の不具合を解消するものである。分離した各々のピエ
ゾ素子は独立に作動させるという手段によって、上述し
たような圧力室部の内圧の複雑な制御によるインクの小
滴化や、メニスカス振動の減衰などを実現すると同時
に、インク滴の吐出が行われる過程においては流体抵抗
値を上げ、インク滴の吐出完了後には流体抵抗値を下げ
て圧力室へのインク供給効率を上げることができ、駆動
周波数に応じて流体抵抗値を下げ、高周波駆動時にもイ
ンク供給を確保できるという発明の主旨を満たすことが
できるようにしたものである。
【００３０】（請求項６）請求項６の発明は、流体抵抗
値をヘッドの駆動周波数に応じて可変制御するインクジ
ェットヘッドの提案であり、図７は、低周波駆動プルモ
ード時、図８は、高周波駆動プルモード時の動作説明
図、図９はノズルの並び方向の断面図で、ピエゾ圧電素
子１４に対する振動板引き下げ量は、矢印Ｂ１，Ｂ２に
示すように、高周波駆動時に大きく、特に、吐出させる
インク滴の小滴化や、インク滴吐出後のメニスカス残留
振動の抑制等を実現するために、圧力室に対するピエゾ
素子のプッシュ、プル駆動を一回の吐出周期において複
雑に合成して内圧を制御するような場合においても、流
体抵抗値をヘッドの駆動周波数に応じて可変制御し、高
周波駆動時に特に問題となる圧力室へのインク供給不足
を解消できるインクジェットヘッドの提案で、請求項４
記載の流体抵抗値をピエゾ圧電素子の駆動周波数によっ
て変えようとするものである。上述した請求項４および
請求項５の発明に関する説明から、請求項６で提案され
るヘッドが、ヘッドの駆動周波数に応じて流体抵抗値を
可変制御し、ヘッドを高周波で駆動させた場合に発生す
る圧力室部へのインク供給不足の問題を解消することが
できるという、従来にない機能をもつことが理解でき
る。
【００３１】（請求項７）請求項７の発明は、上述の請
求項請１乃至６のいずれかの構成配置もしくは手段を特
徴とするインクジェットヘッドを搭載したインクジェッ
トプリンタの提案である。このプリンタは、給紙部から
供給された印刷媒体上にインクジェットヘッドにてイン
ク滴を吐出させることによって画像もしくは文字を描画
するものであって、ヘッドは印刷媒体の搬送方向に対し
て直交する方向（主走査方向）への走査手段を与え、一
回の主走査の完了と共に印刷媒体を主走査方向と直交す
る方向（副走査方向）に微少量搬送、停止させ、再度ヘ
ッドを主走査させながらインク滴を吐出させて画像もし
くは文字を描画するという工程を繰り返し行うことで、
印刷媒体上に画像もしくは文字を描画するものである。
ヘッドの主走査方向の非印刷対象領域にはヘッドのキャ
ッピング、気泡排出機構を構成し、ヘッドの目詰まりを
防止させる等の処置が取られる。あるいは、ヘッドへの
インク供給用のインクタンクを設け、定期的にヘッド内
に設けたインクリザーバタンクへインクの供給を行うも
のである。
【００３２】また、プリンタはパソコン等の外部装置か
ら送信される、印刷すべき画像乃至文字情報を受信し、
かかる受信情報をドット情報に変換することによって、
多数のインク滴によるドットの集合体として画像乃至文
字を印刷媒体上に描画するものである。描画する画像情
報は画像処理ソフトウェアによって例えば文字の輪郭を
スムーズに修正したり、画像のコントラストを調整した
り、誤差分散手法によって画像のムラが目立ち難くなる
ような工夫を与えることができる。
【００３３】プリンタ本体に関する機構構成乃至その機
能は、上記の内容に限定されるものではないが、本発明
は、請求項１乃至６迄の説明において明らかなように、
本発明によるインクジェットプリンタは、特に、高周波
で駆動させた際にもこれに対応してヘッドの流体抵抗値
を滴正なる値に調整する機構手段をもって、ヘッドの液
室へのインク充填を速やかに行うことができるため、イ
ンク供給不足によるインク滴噴射特性の乱れを是正する
ことが可能であり、もって、広い駆動周波数帯域におい
て安定にインク滴を吐出させることができるので、印刷
媒体上ではインク滴の着弾位置のずれが少なくなり、描
画される画像の品質も改善されることになる。
【００３４】
【発明の効果】（請求項１乃至３の発明の作用効果）高
周波駆動対応インクジェットヘッドにおけるインク供給
問題を改善するように、高周波駆動型ヘッドのインク供
給路として重要な役割を担う流体抵抗路の流体抵抗値を
駆動周波数に応じて任意に調整するようにしたもので、
これによって、各々の駆動周波数に対して最適なる流体
抵抗値を与え、ヘッドの液室へのインク供給を安定に行
うことができ、もって、ヘッドの噴射特性の改善に寄与
するものである。これによって、高速印刷時にも従来よ
りも画像品質の高い印刷性能を有するインクジェットヘ
ッドの提供が可能になる。
【００３５】（請求項４乃至６の発明の作用効果）請求
項１乃至３の作用効果に加えて、液室の圧力調整機構と
流体抵抗路の抵抗値の調整機構を分離させることによ
り、インクの小滴化やメニスカス残留振動の抑制等、液
室圧力調整機構部が受けもつ機能と独立に流体抵抗値の
調整が可能であり、もって、より高機能かつ高周波駆動
対応ヘッドの特性、特に、液室へのインク供給の駆動周
波対応性を改善することができる。
【００３６】（請求項７の発明の作用効果）従来のイン
クジェットプリンタと比較して、特に広い駆動周波帯域
に対し、より安定性に優れた画像品質を得ることがで
き、特に高周波駆動時においてもインク供給の安定性が
向上し、今後の趨勢として重要性の高まる高速印刷のニ
ーズに対し、性能の優位なプリンタを供給できる。
【００３７】
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるインクジェットヘッドの一実施
例を説明するための要部（主走査方向）断面構成図であ
る。
【図２】 本発明によるインクジェットヘッドの他の実
施例を説明するための要部（主走査方向）断面構成図で
ある。
【図３】 図１又は図２に示したインクジェットヘッド
の低周波駆動時のプルモード状態を示す断面構成図であ
る。
【図４】 図１又は図２に示したインクジェットヘッド
の高周波駆動時のプルモード状態を示す断面構成図であ
る。
【図５】 １又は図２に示したインクジェットヘッドの
要部（副走査方向）断面構成図である。
【図６】 本発明によるインクジェットヘッドの他の実
施例を説明するための要部（主走査方向）断面図であ
る。
【図７】 図６に示したインクジェットヘッドの低周波
駆動時プルモードの状態を示す図である。
【図８】 図６に示したインクジェットヘッドの高周波
駆動時プルモードの状態を示す図である。
【図９】 図６に示したインクジェットヘッドの要部
（副走査方向）断面構成図である。
【図１０】 従来のインクジェットヘッドの要部（主走
査方向）断面構成図である。
【符号の説明】
１…基板、２…圧電素子（積層型）、３…ＳＵＳ振動板
（又はダイヤフラム振動板）、４…ポリイミドフィル
ム、５…圧力室、６…液滴噴射流路、７…ノズル板、８
…噴射ノズル、９…ヘッド筐体、１０…フレーム（支持
固定部材）、１１…流体抵抗路、１２…共通液室、１３
…電極層、１４…流体抵抗制御用ピエゾ圧電素子。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ヘッド筐体の内部に並置形成された複数
    の圧力室の各々が、少なくとも、先端部に液滴噴射ノズ
    ルを備えた液滴噴射流路と、共通液室から前記圧力室に
    インク供給する流体抵抗流路と連結されて成り、前記圧
    力室の底面と振動板、該振動板と積層型ピエゾ圧電素子
    を接合し、該ピエゾ圧電素子の振動板接合面と対向側の
    面を固定基板と接合し、前記ヘッド筐体の底面と前記固
    定基板をフレームにより接合固定し、前記ピエゾ圧電素
    子により前記振動板を上下動して前記圧力室の内圧を制
    御して前記ノズルからインク滴を噴射させるインクジェ
    ットヘッドにおいて、前記圧力室の側端に設けた前記流
    体抵抗流路部の底面が前記振動板と接合されており、か
    つ、その下に前記ピエゾ圧電素子が接合された構成を有
    することを特徴とするインクジェットヘッド。
  2. 【請求項２】 ヘッド筐体の内部に並置形成された複数
    の圧力室の各々が、少なくとも、先端部に液滴噴射ノズ
    ルを備えた液滴噴射流路と、共通液室から前記圧力室に
    インク供給する流体抵抗流路と連結されて成り、前記圧
    力室の底面と振動板、該振動板と積層型ピエゾ圧電素子
    を接合し、該ピエゾ圧電素子の振動板接合面と対向側の
    面を固定基板と接合し、前記ヘッド筐体の底面と前記固
    定基板をフレームにより接合固定し、前記ピエゾ圧電素
    子により前記振動板を上下動して前記圧力室の内圧を制
    御して前記ノズルからインク滴を噴射させるインクジェ
    ットヘッドにおいて、前記圧力室の側端に設けた流体抵
    抗流路部の底面を前記振動板と接合し、かつ、その下に
    前記ピエゾ圧電素子を接合し、該ピエゾ圧電素子の駆動
    に追従して前記流体抵抗流路部の抵抗値を可変制御させ
    ることを特徴とするインクジェットヘッド。
  3. 【請求項３】 前記流体抵抗流路部の抵抗値を変化させ
    る可変手段を有する事を特徴とする請求項１又は２に記
    載のインクジェットヘッド。
  4. 【請求項４】 ヘッド筐体の内部に並置形成された複数
    の圧力室の各々が、少なくとも、先端部に液滴噴射ノズ
    ルを備えた液滴噴射流路と、共通液室から前記圧力室に
    インク供給する流体抵抗流路と連結されて成り、前記圧
    力室の底面と振動板、該振動板と積層型ピエゾ圧電素子
    を接合し、該ピエゾ圧電素子の振動板接合面と対向側の
    面を固定基板と接合し、前記ヘッド筐体の底面と前記固
    定基板をフレームにより接合固定し、前記ピエゾ圧電素
    子により前記振動板を上下動して前記圧力室の内圧を制
    御して前記ノズルからインク滴を噴射させるインクジェ
    ットヘッドにおいて、前記圧力室の底面部と、前記流体
    抵抗流路部の底面部の各々に対し、それぞれ分離された
    ピエゾ圧電素子を有することを特徴とするインクジェッ
    トヘッド。
  5. 【請求項５】 ヘッド筐体の内部に並置形成された複数
    の圧力室の各々が、少なくとも、先端部に液滴噴射ノズ
    ルを備えた液滴噴射流路と、共通液室から前記圧力室に
    インク供給する流体抵抗流路と連結されて成り、前記圧
    力室の底面と振動板、該振動板と積層型ピエゾ圧電素子
    を接合し、該ピエゾ圧電素子の振動板接合面と対向側の
    面を固定基板と接合し、前記ヘッド筐体の底面と前記固
    定基板をフレームにより接合固定し、前記ピエゾ圧電素
    子により前記振動板を上下動して前記圧力室の内圧を制
    御して前記ノズルからインク滴を噴射させるインクジェ
    ットヘッドにおいて、前記圧力室の底面部と、前記流体
    抵抗路部の底面部の各々に対し、分離されたピエゾ圧電
    素子を接合し、各々のピエゾ圧電素子の変位量又は変位
    の位相を独立に制御させることを特徴とするインクジェ
    ットヘッド。
  6. 【請求項６】 ヘッド筐体の内部に並置形成された複数
    の圧力室の各々が、少なくとも、先端部に液滴噴射ノズ
    ルを備えた液滴噴射流路と、共通液室から前記圧力室に
    インク供給する流体抵抗流路と連結されて成り、前記圧
    力室の底面と振動板、該振動板と積層型ピエゾ圧電素子
    を接合し、該ピエゾ圧電素子の振動板接合面と対向側の
    面を固定基板と接合し、前記ヘッド筐体の底面と前記固
    定基板をフレームにより接合固定し、前記ピエゾ圧電素
    子により前記振動板を上下動して前記圧力室の内圧を制
    御して前記ノズルからインク滴を噴射させるインクジェ
    ットヘッドにおいて、前記圧力室の底面部と、前記流体
    抵抗路部の底面部の各々に対し、分離されたピエゾ圧電
    素子を接合し、各々のピエゾ圧電素子の駆動周波数を独
    立に制御させることを特徴とするインクジェットヘッ
    ド。
  7. 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれかに該当するイ
    ンクジェットヘッドを搭載したことを特徴とするインク
    ジェットプリンタ。
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