JP2841750B2

JP2841750B2 - オンデマンド型インクジェット印字ヘッド

Info

Publication number: JP2841750B2
Application number: JP2171562A
Authority: JP
Inventors: 強北原; 浩石井; 芳典宮澤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1989-07-03
Filing date: 1990-06-29
Publication date: 1998-12-24
Anticipated expiration: 2013-12-24
Also published as: JPH041057A; EP0408978A1; EP0408978B1; US5177504A; HK94597A; DE69018147T2; DE69018147D1

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、印字信号に対応してインク滴を発生させる
インクジェット印字ヘッドの構造、より詳しくはノズル
開口が上向きに設けられたインクジェット印字ヘッドに
おけるインクの供給技術に関する。

（従来の技術）オンデマンド型インクジェット印字ヘッドは、印字信
号が印加された時点で圧電素子を作動させてインクを液
滴としてノズル開口から記録用紙に飛翔させるもので、
常時インク噴霧を行って静電力により記録用紙に引付け
るものに比較してランニングコストが低く、しかも小型
化が図れるという利点があり、小型プリンタの印字ヘッ
ドとしても多用されている。

このようなオンデマンド型印字ヘッドは、プリンタに
対してノズル開口を水平方向に配置したものや、下向き
に配置したものや、さらには上向きに配置したもの等が
ある。これらのうち、ノズル開口を上向きに配置し、ノ
ズル開口の上方にセットされた記録用紙に印字する形式
のものは、印字ヘッドから漏れ出したインクを印字ヘッ
ド自体で回収することができるため、メンテナンスが容
易になるという利点がある。

このような、上向き配置を採るオンデマンド型インク
ジェット印字ヘッドは、日本実用新案公報第62−102539
号公報により公開されているが、これは、垂直方向に配
置されたノズルに連通するチャンバの一方の壁面を弾性
板で形成し、これに圧電素子を固着して構成されてい
る。この印字ヘッドによれば、印字信号を圧電素子に印
加することにより弾性板を変形させてノズルからインク
滴を上方に飛翔させることができる反面、チャンバの変
形によりインク滴を形成する関係上、１つのインク滴の
体積が大きくなって記録用紙の乾燥に時間が掛るという
不都合があった。

一方、１つのインク滴の体積を小さくするための手法
として、ノズル開口に対向させて片持梁状の振動板をイ
ンク内に配置し、振動板の弾性振動によりインクをノズ
ル開口から噴出させるものが、日本特許公告第60−8953
号公報に示されている。これによれば、振動板のサイズ
を小さくすることによりインク滴の体積を縮小させるこ
とが可能となる。

（発明が解決しようとする課題）ところで、このような日本特許公告第60−8953号公報
に示された印字ヘッドにあっては、ノズル開口と振動板
の間にインクが常時供給されていることが必要条件とな
るため、このような形式の印字ヘッドをそのノズル開口
を上向きにして配置すると、ノズルプレートと振動板と
の間にインクを供給することが極めて困難になるという
問題がある。

すなわち、ノズル開口から漏洩させることなく、ノズ
ルプレートと振動板の間にインクを供給しようとする
と、インクに負圧を作用させる必要があり、構造が複雑
になる。これを避けるためにはインク液面をノズルプレ
ートと同一高さに維持することが必要となり、継続的に
印字を行うためにはリザーブタンクの容量を可及的に大
きくして液面の低下速度を小さくすることが必要にな
る。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであっ
て、その目的とするところは、タンクのインクを有効に
利用できて、小型化を図ることができる片持梁状振動板
を使用した上向きタイプの印字ヘッドを提供することで
ある。

（課題を解決するための手段）このような問題を解決するために本発明においては、
複数のノズル開口が穿設されて前記ノズル開口を上側と
するように水平に配置されたノズルプレートと、一端が
基台に固定され、また他端が前記ノズル開口に対向し、
インクを毛細管力によりノズルプレートとの間で保持可
能な程度の間隙をもって水平に配置された振動部材と、
インクタンクから前記振動部材に毛細管力によりインク
を供給するインク供給部材を備えるようにした。

（作用）水平に配置された振動板とノズルプレート間にインク
供給手段によりインクタンクから毛細管力によりインク
を供給するから、インクタンクの液面レベルに関わりな
く安定してインクを供給することができ、またタンクの
液面レベルの急激な液面変動に対しても振動板とノズル
プレート間でインクを安定に保持することができる。

（実施例）そこで、以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づ
いて説明する。

第１図は本発明のインクジェットヘッドを使用した記
録装置の一例を示すものであって、図中符号２は、本発
明が特徴とするインクジェットヘッドで、ノズルプレー
ト４を水平にして、ノズル開口６、６、６…、８、８、
８…が紙送り方向に平行となるようキャリッジ９を介し
てガイド部材10、12に移動可能に設けられ、図示しない
駆動手段により往復動するようになっている。ガイド部
材10、12の上方には、これに対向させて記録用紙案内部
材14、16、18、20が設けられ、記録用紙22をガイド部材
10、12に直交させて案内するように構成されている。

第２図は、本発明のインクジェットヘッドの外観を示
すものであって、ヘッドフレーム24にカバー26を取外し
可能に取付けて構成され、ヘッドフレーム24に設けた案
内ピン28、30と、カバー26に設けた案内溝32、34により
カバー26をスライド可能に取付けて構成されている。ヘ
ッドフレーム24の底部にはホットメルトインクを加熱溶
融するためのヒータ36、38が設けられ、リード線40、4
2、44、46から電力を供給するようになっている。

第３図は、前述したインクジェットヘッドの第１実施
例を示すものであって、図中符号50により示されるヘッ
ドフレームは、上部が開放された容器として形成され
て、中央部を仕切板52よりリザーブタンク54と、収容室
56に分割され、下部の通孔58により両者が連通するよう
に構成されている。

ヘッドフレーム50は、その上部に上ケーシング60が取
付けられていて、リザーブタンク54に位置する部分に
は、ノズルプレート側にブラシ等のクリーナ61を持った
蓋62により密閉可能なインク投入口64が、また収容室56
に位置する部分には底部に開口66を有する筒状体68が設
けられている。筒状体68は、底部の開口66にシール部材
70を介してフィルタ72が設けられ、またインク滴発生手
段を組込んだホルダ74が収容されている。

ホルダー74は、下端がシール部材70に当接し、また上
部が上ケーシング60より上方に突出するサイズに構成さ
れていて、上ケーシング60よりも上部の壁面には温度検
出器76と、これからの信号により制御されるヒータ78が
設けられている。

図中符号80により示す部材は、インク供給板で、金属
やセラミックス等の耐熱性薄板を、インクを後述する振
動板まで毛細管力により吸上げることができる程度の間
隔81、例えば両側部では0.1ミリメートル程度、また中
央部では0.3ミリメートル程度の間隔を持たせて垂直で
かつ、後述する振動板の配列に平行となるように配置さ
れている（第５図参照）。これらインク供給板80、80、
80…の上端は、同一平面に位置するとともに、中央部に
はノズル開口の列に平行となるように凹部82が形成され
ている。図中符号84により示される部材は、背面板で、
両側部がインク供給板80の上部両端に合致するように固
定され、また中央部にはインク供給板80の凹部82に連通
する通孔86が穿設されている。この通孔86は、インクを
毛細管力の作用で保持できない程度のサイズに選択され
ている。

また、背面板84は、その両側端において後述する振動
板ブロックの窓との間にインクを吸上げるに足る毛細管
力を発生させる間隙90、92を形成できるサイズに選択さ
れている。

符号94により示される部材は、前述の振動板ブロック
で第６図に示したように中央部に矩形状の窓96が設けら
れ、両側に振動板98、98、98…と振動板100、100、100
…が先端が対向するようにして片持梁状に固定されてい
る。これら振動板98、100は、板バネを構成する金属や
セラミックスの弾性薄板102に、両面に印字信号が印加
される電極を設けた圧電素子板104を張り合せて構成さ
れている。これら振動板98、100は先端が毛細管力によ
りインクを保持することがない程度の間隔をもち、また
相隣る振動板との間にはインクを毛細管力により振動板
表面まで吸上げ可能な間隙106、107、好適には約80ミク
ロンメートルの間隔を持つように配列されている。

再び第４図に戻って、符号108により示される部材は
ノズルプレートで、振動板98、100の表面との間で毛細
管力によりインクを吸上げることができ、かつ印字可能
なようにインク滴を飛翔させ得る間隔、好適には10〜20
ミクロンメートルを維持するように振動板ブロック94に
シール部材99を介して枠101により固定され、振動板9
8、100の先端近傍と対向する部分にはインク滴を上方に
吐出させるためのノズル開口110、110、110…、112、11
2、112…が穿設されている。

このように構成された装置において、常温では固体状
ワックスを主成分として調製されたホットメルトインク
をインク投入口64からリザーブタンク54に投入して、ヒ
ータ36により80℃程度に加熱すると、インク塊は溶融し
て液状となり、仕切板52の下方の連通孔58から収容室56
に流入する。この収容室56もヒータ38により溶融温度に
加熱されているので、インクは液状を維持する。インク
は、筒状体68の底部に設けられているフィルタ72によ
り、夾雑物を取除かれてホルダ74内に流入する。ホルダ
74に流入したインクは、液面レベルからインク供給板8
0、80、80…により形成されている間隙81、81…を毛細
管力によりさらに上昇する。このようにして上ケーシン
グ60よりも上方に移動すると、補助ヒータ78からの熱を
受けて融点以上、沸点以下の温度、例えば100乃至200度
に加熱されて粘度を低下させられる。インク供給板80の
上端にまで到達すると、インク供給板80、80…の側部間
隙から振動板98、100の固定端側に流れ出す。これによ
り振動板98、100の配列方向に均等にインクが供給され
ることになる。次いで、インクはインク供給板80の側面
と振動板ブロック94の窓の間に形成されている間隙90、
92に回り込んで、この間隙を毛細管力で上昇し、振動板
98、100の固定端部側から背面板84の表面と振動板98、1
00の裏面との空間に毛細管力により進入し、順次振動板
98、100の自由端部側に移動して振動板98、100の先端で
メニスカス120、122を形成する（第７図）。

インクは、振動板98、100の側部に形成されている間
隙106、107を毛細管力により上昇してノズルプレート10
8の裏面と振動板98、100の表面との間に進入し振動板9
8、100の先端でメニスカス124、126を形成する。

この状態で、図示しないホスト装置からの印字データ
信号を振動板98、100に印加すると、圧電素子板104は、
弾性薄板102の弾性力に抗して先端側を下方とするよう
に変形する。この状態で信号の印加が停止すると、圧電
素子板104による変形力を失い、弾性薄板102に蓄積され
ている付勢力によって先端部がノズルプレート108に向
けて急速に弾かれて振幅10ミクロンメートル程度で振動
する。これにより、振動板98、100とノズルプレート108
の間に存在するインクも弾かれてノズル開口110、110、
110…、112、112、112…からインク滴となって上方に飛
出し、記録用紙に到達して冷却固化されて記録用紙にド
ットを形成する。振動板98、100が元の位置に戻ると、
背面板84と振動板98、100との間に存在するインクは、
振動板98、100間の間隙106、107を上昇して、振動板9
8、100の固定端側からインクを満たしていき、インク滴
として外部に排出された不足分を補充することになる。
もとより、背面板84と振動板98、100との間のインク
は、連通しているので、速やかに補給されることにな
る。また、振動板98、100が同一平面上に位置している
ので、振動板の位置によるインクの供給遅れがなく、さ
らにはインク滴を発生しなかった領域からインク滴を発
生した領域へのインクの移動が発生するので、振動板9
8、100の間隙全体でもって背面板84の近傍に存在するイ
ンクの吸上げが行われることになる。

ところで、インク放出後、振動板98、100が元の位置
に戻る時には、振動板98、100の近傍が一時的に負圧に
なろうとするが、振動板98、100の先端のメニスカス12
4、126が空間128を通じて大気に連通しているから、ノ
ズル開口110、112のメニスカス124、126が破壊されるこ
となく、次のインク滴の形成に備えて毛細管力によりイ
ンクがノズルプレート108と振動板98、100の間に供給さ
れることになる。

この印字の過程で、振動板98、100と背面板84との間
に存在するインクに発生した気泡は振動板98、100の運
動により振動板98、100の先端側に押出され、メニスカ
ス120、122、124、126から空間128に排出される。この
空間128は、背面板84の通孔86を介してインク供給板8
0、80、80…の凹部82に連通し、振動板ブロック94の溝9
5から大気にも連通しているから、振動板近傍の圧力上
昇を招くことにはならない。

このようにして長時間の印刷によりリザーブタンク54
のインク液面が低下しても、インクの供給は、ノズル開
口110、112のメニスカス124、126と振動板98、100の先
端のメニスカス120、122、124、126の圧力により行われ
ていて、供給能力が一定しているから、ノズルプレート
108と振動板98、100の間にはインクが安定して供給され
ることになる。また印字過程において印字ヘッドに衝撃
が加わってリザーブタンク54や収容室136のインクの液
面が激しく変動したとしても、振動板98、100にはイン
ク供給板80、80、80…を介してインクが供給されている
ため、インク滴の飛翔能力に影響を及ぼすことにはなら
ない。

長時間の使用によりノズルプレート108の表面に紙繊
維や塵埃が付着したような場合には、蓋62をノズルプレ
ート側に移動させると、蓋62の先端に取付けられている
クリーナ61がノズルプレート108の表面を擦ることにな
るため、紙繊維や塵埃が除去されることになる。このク
リーニング過程において、クリーナ61の先端には塵埃、
紙繊維やさらには漏れ出したインク等が付着するが、ノ
ズルプレート108にはノズル開口しか穿設されておら
ず、したがってこれらがノズルプレート108より下方に
進入するようなことにはならない。

第８図は、本発明の第２実施例を示すものであって、
図中符号130は、ヘッドフレームで、仕切板132により下
部で連通させてリザーブタンク134と収容室136に分割さ
れ、上部に上ケーシング138が設けられ、また下部には
インクを溶融させるためのヒータ139が設けられてい
る。上ケーシング138のリザーブタンク134側には蓋140
により密封されるインク投入口141が設けられ、また収
容室136側には後述する背面ブロック150を収容するため
の窓142が設けられている。

図中符号144は、収容室136に配置されたホルダで、底
部の開口にフィルタ146が設けられていて内部には後述
するインク供給手段148を収容してホルダバネ147によ
り、インク供給手段148の上端を上ケーシング138に弾圧
するようになっている。

150は、前述の背面ブロックで、断面が逆「Ｔ」字状
に形成され、第９図に示したように上面、及び下面が平
行な平面150a、150bに、また側面には垂直面150c、150d
が、また中程に上面が水平な段差部150eを有するように
構成されている。背面ブロック150は、インク供給手段1
48の上端に当接し、かつ上ケーシング138の窓142、及び
振動板ブロック152の窓154と一定の間隙を保持するよう
に図示しない固定部材により固定されている。

152は、前述した振動板ブロックで、第10図に示した
ように中央部に矩形状の窓154の両側に振動板156、15
6、156…と振動板158、158、158…が先端を対向させて
片持梁状に固定されている。これら振動板156と158は、
板バネを構成する金属やセラミックスの弾性薄板160
に、両面に印字信号が印加される電極を設けた圧電素子
板162を張り合せて構成されている。これら振動板156、
158は、先端が毛細管力によりインクを保持しない程度
に大きな間隔を持ち、また相隣る振動板との間にはイン
クを毛細管力により振動板表面まで吸上げ可能な間隙16
4、166を持つように配列されている。

振動板ブロック152は、第11図に示したように底面152
aと背面ブロック150の段差部150e、150eとの間に毛細管
力によりインクを吸上げることができる程度の間隙16
8、及び窓154の側壁154aと背面ブロック150の側壁150
c、150cとの間にインクを毛細管力により吸上げること
ができる程度の間隙170を形成し、さらに上面150aと振
動板156、158との間にもインクを毛細管力により保持で
きる程度に間隔172を形成するようになっている。ま
た、振動板156、158の配列方向の少なくとも一方の側に
は大気に連通する溝153が設けられている。

再び第８図に戻って、図中符号174により示される部
材はノズルプレートで、振動板156、158の先端部に対向
する部分にはノズル開口176、176、176…、178、178、1
78…が穿設されていて裏面が振動板156、158の表面とイ
ンクを毛細管力により保持できる程度の間隙180を形成
するように振動板ブロック152に固定されている。

第12図（イ）（ロ）（ハ）は、それぞれ前述したイン
ク供給手段148を構成する部材で、セラミックスや金属
などの耐熱性薄板を材料にして構成されている。第12図
（イ）に示した第１の部材190は、両側部192、192に位
置決め用の基準孔194、194と組上げたときに固定用のボ
ルトが挿通されるボルト孔196、196、196…が穿設さ
れ、また中央部には上下方向に突部198、198が形成され
ている。両側部192、192から突部198、198の間には、こ
れらの中央部付近で水平方向の中心線に向う凹部を形成
する山形の切欠き200、202、204、206が設けられてい
る。

また第12図（ロ）に示した第２の部材210は、大略
「Ｅ」字状に形成されていて両側部212、212に位置決め
用の基準孔214、214、と、ボルト孔216、216、216…が
穿設され、また中央部には突部218が形成されている。
また両側部212、212から突部218の間には、第１の部材1
90の切欠き200、202とにより窓を形成する山形の切欠き
220、222が設けられている。さらに、組上げられたとき
背面ブロック150の底面150bとの間で、毛細管力を発揮
できる程度の間隙を形成する高さ0.1ミリメートル程度
の突部224、226が設けられている。

第12図（ハ）により示した第３の部材230は、前述し
た第２の部材210の天地を逆さまにしたもので、大略
「Ｅ」字状に形成されていて両側部232、232に位置決め
用の基準孔234、234と、ボルト孔236、236…が穿設さ
れ、また中央部には突部238が形成されている。また両
側部232、232から突部238の間には、第１の部材190の他
方面の切欠き204、206とにより窓を形成する山形の切欠
き240、242が設けられている。

これらの部材は、第13図（イ）に示したように第２の
部材210、第１の部材190、第３の部材230、第２の部材2
10というように順番に基準孔194、214、234により位置
合せして積層され、組上げた後に、ボルト孔196、216、
236にボルトを挿通して固定されてインク供給手段とし
て組立てられている。これにより第13図（ロ）、及び第
14図（II）（IV）に示したように第１の部材190の切欠
き200、202、204、206、第２の部材210の切欠き220、22
2、及び第３の部材230の切欠き240、242の頂歩が積層方
向に連通する窓250、252、254、256を形成することにな
る。

また、これらインク供給手段148の各レベルＩ乃至Ｖ
における断面では、第14図のＩ乃至Ｖに示したように、
窓250、252、254、256を介して各部材190、210、230の
切欠き200、202、204、206、220、222、240、242が連通
し、第15図に示したように上下方向のインク供給路25
8、258…を形成することになる。

このようにインク供給手段148は、切欠き部を有する
薄板を積層して構成されているから、空間率が大きくな
ってインク供給路が占める比率が大きくなるばかりでな
く、全体の質量を小さくして比熱を小さくできて、イン
ク溶融のための加熱時間を短縮することができる。

この実施例によれば、リザーブタンク134に投入され
たホットメルトインクは、ヒータ139により加熱溶融さ
れる。この時発生した気泡は、通気孔135から外部に排
出される。リザーブタンク134から収容室136に流れ込ん
だインクは、インク供給手段148を構成している第１、
第２の部材190、210の切欠き204、206、220、222により
形成された間隙（第14図Ｖ）を伝うようにして毛細管力
によってレベルIV（第13図ロ）まで上昇し、ここで第２
の部材210の切欠き220、222により形成された間隙を通
って（第14図IV）上昇する。この上昇の過程で、インク
に含まれている気泡が窓254、256に進入すると、第１の
部材190の切欠き204、206を形成している斜面204a、204
bの頂部、斜面206a、206bの頂部に捕捉され、窓254、25
6を水平方向に移動してホルダ144との間隙145から上部
空間139に排出され、上ケーシング138の通孔151から大
気に排出される。第２、第３の部材210、230の切欠き22
0、222、240、242により形成された間隙を通ってレベル
III（第13図ロ）まで上昇したインクは、第３の部材230
の切欠き240、242を通って（第14図II）上昇する。第１
及び第３の部材190、230の切欠き200、202、240、242に
より形成される間隙を上昇してレベルＩ（第13図ロ）に
上昇し、インク供給手段の上端に到達する。この上昇の
過程でインクに含まれている気泡が窓250、252に進入す
ると、第２の部材の切欠き220、222を形成している斜面
220a、220bの頂部、斜面222a、222bの頂部に捕捉され窓
250、252を水平方向に移動してホルダ144との間隙145か
ら上部空間139に排出され、上ケーシング138の通孔151
から大気に排出される。

このようにして、背面ブロック150の底面まで上昇し
たインクは、インク供給手段148を構成している第２の
部材の突部224、226と背面ブロック150の底面150bとで
形成された間隙に進入し、上ケーシング138の開口142と
の間に形成されている間隙167、及び振動板ブロック152
との間隙168を上昇し、振動板ブロック152の窓154と背
面ブロック150の間に形成されている間隙170を毛細管力
により上昇して、振動板156、158の先端側で背面ブロッ
ク150との間でメニスカスを形成することになる。イン
クは、ここからさらに背面ブロック150の上面150aと振
動板156、158で形成された間隙に進入し、振動板156、1
58の先端でノズルプレート174の間でメニスカスを形成
する。

この状態で、振動板156、158に印字信号が印加される
と、振動板156、158がノズルプレート174に向けて弾け
るので、振動板156、158とノズルプレート174の間に存
在するインクがノズル開口176、178からインク滴となっ
て上方に放出されることになる。インク放出後、振動板
が元の位置に戻る時には、振動156、158の近傍が一時的
に負圧になろうとするが、振動板156、158の先端のメニ
スカスが振動板156、158先端の空間181を通じて振動板
ブロック152の溝153を介して大気に連通しているから、
ノズル開口176、178のメニスカスが破壊されることな
く、次のインク滴の形成に備えて毛細管力によりインク
がノズルプレート174と振動板156、158の間に供給され
ることになる。

また、溶融、固化を繰返すホットメルトインクにあっ
ては固相と液相との間の相変化する際に気泡が発生し易
いが、インク供給板190、210、230により形成された水
平方向に連通する窓250、252、254、256により振動板15
6、158に到達する以前に供給流路から気泡が取除かれる
ので、印字を高い信頼性でもって行わせることができ
る。

このようにして長時間の印字によりリザーブタンク13
4の液面が規定位置より低下すると、インク検出器137か
らの信号が出て、インクの補給を促すことになる。

この実施例によれば、インク供給手段148と振動板15
6、158との間を背面ブロック150を用いて接続している
ため、背面ブロック150のサイズを変更したり、研摩し
たりすることによりインク供給経路である上ケーシング
138の窓142、振動板ブロック152の窓154との間隙を高い
精度で形成することができるばかりでなく、振動板15
6、158の固定端側からインクを供給できるため、インク
に発生した気泡が滞留するのを阻止することができる。

第16図は、本発明の第３実施例を示すものであって、
図中符号260は、インク供給手段148の上端に載置された
背面ブロックで、上ケーシング138の通孔142、振動板ブ
ロック152の窓154、及び振動板156、158の下面との間に
インクを吸上げることができる程度の間隙を形成すると
ともに、上面中央部には振動板の配列方向に溝262が設
けられており、振動板ブロック152の溝153（第17図）を
介して大気に連通するように構成されている。

この実施例によれば、インク供給手段148により背面
ブロック260まで吸上げられたインクは、振動板156、15
8と背面ブロックの上端面との間に進入し、振動板の先
端でメニスカスを形成し、また相隣る振動板156、156、
156…と振動板158、158、158…との間隙164、166の毛細
管力によりノズルプレート174に振動板156、156、156…
と振動板158、158、158との間隙に進入し、振動板156、
156、156…と振動板158、158、158…の先端でメニスカ
スを形成する。これにより相対向する振動板156と158と
で区画される領域には、背面ブロック260の溝262に連通
する空間266が形成されることになる。

この状態で、振動板156、158と背面ブロック260の
間、またはノズルプレート174と振動板156、158との間
に発生した気泡は、振動板156、158の運動により空間26
6に押出され、背面ブロック260の溝262から振動板ブロ
ック152の溝153を介して外部大気に排出されることにな
る。

第19図は、本発明の第４実施例を示すものであって、
図中符号270は、下面がインク供給手段148に当接する、
前述の背面ブロックで、振動板ブロック152の窓154に位
置する部分の上部には、同じく気泡抜き用の溝272が形
成され、またこの溝272と境を接するようにして、振動
板156、158の運動を阻害しない程度の高さを有する凸条
部274、276が形成されている。

この実施例によれば、背面ブロック270と振動板156、
158の間に進入したインクは間隙が狭められた凸条部27
4、276と振動板156、158の間でメニスカスを作るため、
背面ブロック270の上端面と振動板156、158の間の間隙
長を大きくして、ここの流体抵抗を小さくすることが可
能となる。これにより、背面ブロック270の振動板156、
158との間におけるインク量を多くしてノズルプレート1
74と振動板156、158との間へのインク供給を円滑に行わ
せることができる。また、振動などの外乱が加わった場
合にも、狭められた凸条部274、276によりメニスカスが
破壊されるのを可及的に防止して信頼性の高い印字を行
うことができる。

第20図は、本発明の第５実施例を示すものであって、
図中符号280は、インク供給手段で、第22図に示したよ
うにホルダーに収容されたとき、中心に位置する骨格要
素282と、前述した第12図（イ）乃至（ハ）に示した第
１乃至第３の部材を積層して構成されている。骨格要素
282は、後述する背面ブロックの間隙よりも厚みの小さ
な板材を、中央部の柱部284の上端が両側部286、288の
上端より突出する長さに設定され、また中央部に接近さ
せて両側部286、288と同一高さとなり、また第１乃至第
３の部材190、210、230を積層したときに形成される窓2
50、252、254、256（第13図ロ）を塞がない位置に副柱2
90、292を設けて構成されている。

これら第１乃至第３の部材190、210、230（第12図イ
乃至ハ）の要素は、骨格要素282を中心に据えて両面に
前述したのと同様に第１、第２、第３の要素190、210、
230を順番に積層されてインク供給手段280として組立て
られている。

再び第20図に戻って図中符号290、292は、断面「Ｌ」
字状に形成された背面ブロック要素で、上ケーシング13
8の窓142と、振動板ブロック152の窓154に対向する面の
両端には、インクを毛細管力により吸上げることができ
る間隙294、296を形成するための突起290a、290b、292
a、292bが設けられている。また、これら背面ブロック
要素290、292は、上ケーシング138及び振動板ブロック1
52の窓142、154に収容されたとき、インクを毛細管力に
より保持できず、かつ骨格要素282の厚みよりも大きな
間隙298を確保できるサイズに選定されている。

インク供給手段280をホルダー144に収容して上ケーシ
ング138を被せ、上ケーシング138の窓142から背面ブロ
ック要素290、292を背合わせにしてインク供給手段280
の上端にセットする。この状態でピンセット状の拡開バ
ネ300、300を背面ブロック要素290、292の背面に挿入
し、次いで振動板ブロック152を被せる。これにより、
各背面ブロック要素290、292は、バネ300、300により上
ケーシング138、及び振動板ブロック152の窓142、154に
弾圧され、窓142、154の壁面との間で突起290a、290b、
292a、292bのサイズで決まる間隙294、296を形成すると
ともに、背面ブロック要素290、292の背側に大気開放口
に連通する間隙298を形成することになる。

この実施例によれば、背面ブロック要素290、292に形
成する突起290a、290b、292a、292bの高さを管理するこ
とにより、インク供給用の間隙を高い精度で形成するこ
とができて、自由度を大きくすることができる。また、
背面ブロック要素290、292の底面または上面を研摩する
ことにより振動板156、158との間隙を調整することが可
能となる。

振動板156、158と背面ブロック要素290、292との間に
存在するインク、及び振動板156、158とノズルプレート
174との間に存在するインクに発生した気泡は、振動板1
56、158の運動により振動板156、158の先端に追い出さ
れ、背面ブロック要素290、292の背面により形成されて
いる間隙298を介して振動板ブロック152の通孔153、153
から大気に排出されることになる。

第24図は、本発明の第６実施例を示すものであって、
図中符号310、312は、それぞれ背面ブロック要素で、背
面側にインクを毛細管力により吸上げるに足る間隙31
4、316を持たせるように壁面318、320が形成されてい
る。

この実施例によれば、各背面ブロック要素318と要素3
20の背側に拡開バネ322、322を挿入することにより、上
ケーシング138と振動子ブロック152の窓142、154の間に
突起310a、310b、312a、312bにより決まる間隙324、325
が形成され、また中央部には大気に連通する溝326が形
成されることになる。

したがってインク供給手段280により吸上げられてき
たインクは、背面ブロック要素310、312と上ケーシング
138、及び振動板ブロック152との間で形成されている間
隙と、背面ブロック318、320自体に形成されている間隙
314、316を伝って振動板156、158まで上昇し、壁面31
8、320の上端においてメニスカスを形成することにな
る。

これにより、インクは背面ブロック要素310、312と上
ケーシング138、及び振動板ブロック152との間で形成さ
れた流路だけでなく、背面ブロック要素318、320に形成
されている間隙314、316からもインクが振動板156、158
に供給されることになって、高速印字に必要なインク量
を供給することができる。

一方、振動板156、158と背面ブロック要素318、320と
の間の進入したインクに気泡が混入すると、この気泡は
振動板156、158の運動により振動板の先端に押出され、
背面ブロック要素310と312の背面に形成されている間隙
326を介して振動板ブロック152の溝264、264から大気に
排出されることになる。

第26図、第27図は、本発明の第７の実施例を示すもの
であって、図中符号330、332は、前述の第20、21図に示
したのと同様に断面「Ｌ」字状に形成された背面ブロッ
ク要素で、上ケーシング138の窓142と振動板ブロック15
2の窓154に対向する面の両端には、インクを毛細管力に
より吸上げることができる間隙334、336を形成するため
の突起330a、330b、332a、332bが設けられている。これ
ら背面ブロック要素330、332は、その背面側を拡開バネ
338、340により振動板ブロック152の窓142に押圧されて
収容されている。また、これら背面ブロック要素330、3
32は、その下面においてインク供給手段280の上端面280
aとの間、及び両側インク供給手段280との間にインクを
毛細管力により保持できる程度の間隙342、344を形成で
きるようなサイズになっている。

この実施例において、インク供給手段280の上端近傍
まで吸上げられたインクは、インク供給手段280の両端
部と背面ブロック要素330、332との間隙344、334から、
図中矢印Ａ、Ｂで示したように中央部側に向かうように
して間隙342を徐々に満たし、この過程で進入した気泡
を背面ブロック要素間の間隙346から大気に放出するこ
とになる。このようにインク供給手段280の上面がイン
ク層により覆われる結果、薄板の積層により構成されて
いるインク供給手段280から振動板156、156、156…、15
8、158、158…へのインクの供給能力を一様にするとと
もに、振動板へのインク供給能力を向上させることがで
きる。

すなわち、インク供給手段280の上端面をインク層で
覆うと、インク供給能力を30パーセント程度向上させる
ことができ、この結果ノズル開口を100孔程度設け、振
動板を10キロヘルツで駆動しても十分にインクを供給す
ることが可能となった。

第28図は、本発明の第８実施例を示すものであって、
図中符号350は、背面ブロック要素で、その背面及び両
側部においてインクを保持できる程度の間隙352、354を
形成するように構成されているとともに、中央部にはイ
ンクを保持できない程度のサイズの溝356が形成されて
いる。

この実施例によれば、インク供給手段280の上端面を
覆うインク層に気泡が混入した場合には、インク供給手
段280と背面ブロック要素350とにより形成されている間
隙を矢印Ａ、Ｂの方向に移動するインクにより気泡を溝
356に押出させ、この溝356と連通する振動板ブロック15
2の溝153を介して円滑に大気に放出させることができ
る。この結果、振動板150、152近傍への気泡の進入を防
止して、インク供給能力を安定化して信頼性の高い印字
ヘッドを実現することができる。

なお、上述の説明においては、ホットメルトタイプの
インクを使用した場合に例を採って説明したが、常温で
液状を呈するインクを使用しても同様な作用を奏するこ
とは明らかである。

（発明の効果）以上説明したように本発明においては、複数のノズル
開口が穿設されてノズル開口を上側とするように水平に
配置されたノズルプレートと、一端が基台に固定され、
また他端がノズル開口に対向し、インクを毛細管力によ
りノズルプレートとの間で保持可能な程度の間隙をもっ
て水平に配置された振動部材と、インクタンクから振動
部材に毛細管力によりインクを供給するインク供給部材
を備えるようにしたので、インクの液面レベルからノズ
ルプレートまでインク供給手段の毛細管力によりインク
を液面レベルに関わりなく安定して供給することができ
るばかりでなく、インク液面の急激な変動がノズルプレ
ートと振動板の間に及ぶのを防止して安定した印字を保
証することができる。また、本発明においては振動部材
の固定端部から自由端部側にインクが移動するため、振
動部材近傍に発生した気泡を確実に大気に放出させて振
動部材への安定なインク供給を可能にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の印字ヘッドを用いた記録装置の一実
施例を示す要部の斜視図、第２図は、本発明の印字ヘッ
ドのケース構造を示す側面図、第３図は、本発明の印字
ヘッドの第１実施例を示す断面図、第４図は、第３図に
示した装置の振動板近傍の構造を拡大して示す断面図、
第５図は、インク供給板、背面板、及び振動板の位置関
係を示すためにノズルプレート、及び振動板の一部を取
除いて示す上面図、第６図は、振動板ブロック近傍の構
造を示すためにノズルプレートの一部を破断した斜視
図、第７図は、同上装置における振動板近傍のインクの
供給状態を示す断面図、第８図は、本発明の印字ヘッド
の第２実施例を示す断面図、第９図は、第８図に示した
装置の背面ブロックを拡大して示す側面図、第10図は、
第８図に示した装置の振動板ブロック近傍の構造を示す
ためにノズルプレートの一部を破断した斜視図、第11図
は、第８図に示した装置における振動板ブロック近傍の
インクの供給状態を示す断面図、第12図（イ）（ロ）
（ハ）は、それぞれ第８図に示した装置におけるインク
供給手段を構成する部材を示す正面図、第13図（イ）
（ロ）（ハ）は、それぞれ第12図（イ）乃至（ハ）に示
した部材により構成されたインク供給部材の側面図、正
面図、上面図、第14図（Ｉ）乃至（Ｖ）は、それぞれ第
13図（ロ）の線Ｉ−Ｉ乃至Ｖ−Ｖにおける断面の流路構
造を示す図、第15図は、第13図の線VI−VIにおける断面
の流路構造を示す図、第16図は、本発明の第３実施例を
示す装置の断面図、第17図は、第16図に示した装置の振
動板ブロック近傍の構造を、ノズルプレートの一部を破
断して示す斜視図、第18図は、第16図に示した装置の振
動板近傍のインク供給状態を示す断面図、第19図は、本
発明の第４実施例を振動板近傍のインクの供給状態でも
って示す断面図、第20図、第21図は、それぞれ本発明の
第５実施例を示す断面図と、振動板を取除いて示す振動
板ブロック表面における上面図、第22図は、第５実施例
に用いるインク供給手段を構成する骨格要素の一実施例
を示す正面図、第23図（イ）（ロ）（ハ）はそれぞれ第
５実施例にインク供給手段を示す正面図、側面図、及び
上面図、第24図、第25図は、それぞれ本発明の第６実施
例を振動板ブロック近傍の断面構造でもって示す図、及
び振動板を取除いて示す振動板ブロック表面における上
面図、第26図及び第27図は、それぞれ本発明の第７実施
例を振動板を取除いて示す振動板ブロック表面における
上面図と、背面ブロックとインク供給手段とを組合せた
状態での側面図、及び第28図は、本発明の第８実施例を
背面ブロックとインク供給手段とを組合せた状態で示す
側面図である。２……インクジェットヘッド４……ノズルプレート、６、８……ノズル開口 36、38……ヒータ、54……リザーブタンク 56……収容室、50……ヘッドフレーム 60……上ケーシング、72……フィルタ 80……インク供給板、84……背面板 90、92……間隙、94……振動板ブロック 98、100……振動板 108……ノズルプレート 110、112……ノズル開口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号特願平2−96001 (32)優先日平２(1990)４月11日 (33)優先権主張国日本（ＪＰ） (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/175

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のノズル開口が穿設されて前記ノズル
開口を上側とするように水平に配置されたノズルプレー
トと、一端が基台に固定され、また他端が前記ノズル開
口に対向し、インクを毛細管力によりノズルプレートと
の間で保持可能な程度の間隙をもって水平に配置された
振動部材と、インクタンクから前記振動部材に毛細管力
によりインクを供給するインク供給部材を備えてなるオ
ンデマンド型インクジェット印字ヘッド。
【請求項２】前記インク供給部材は、複数の板材を鉛直
方向に配列して相互間にインクを毛細管力により吸上げ
ることができる程度の間隙が形成して構成されている請
求項１のオンデマンド型インクジェット印字ヘッド。
【請求項３】インク供給手段の上端には、ノズル開口の
配列方向に溝を形成する背面板が配置され、振動部材近
辺のインク中に発生した気泡を前記溝を介して外部に排
出する請求項１のオンデマンド型インクジェット印字ヘ
ッド。
【請求項４】複数のノズル開口を穿設されて前記ノズル
開口を上側とするように水平に配置されたノズルプレー
トと、一端が基台に固定され、また他端が前記ノズル開
口に対向し、インクを毛細管力によりノズルプレートと
の間で保持可能な程度の間隙をもって水平に配置された
振動部材と、前記振動部材の下方にインクの毛細管力を
発生させるに足る間隙をおいて配置された背面ブロック
と、インクタンクから前記背面ブロックの底面に毛細管
力によりインクを供給するインク供給部材を備えてなる
オンデマンド型インクジェット印字ヘッド。
【請求項５】前記背面ブロックの前記振動部材自由端対
向部分には、前記振動部材との間に狭小部を形成するた
めの突部が設けられている請求項４のオンデマンド型イ
ンクジェット印字ヘッド。
【請求項６】前記インク供給手段は、積層されたとき積
層方向に直線状に連通する窓が、また積層方向に垂直な
方向にはインク供給路を形成する、それぞれ異なる形状
の凹部を備えた少なくとも３種類の薄板を積層し、前記
インク供給路が鉛直方向となるように配置して構成され
ている請求項４のオンデマンド型インクジェット印字ヘ
ッド。
【請求項７】前記背面ブロックは、その上端が、ノズル
開口の配列方向溝が形成され、振動部材近辺のインク中
に発生した気泡を前記溝を介して外部に排出する請求項
４のオンデマンド型インクジェット印字ヘッド。
【請求項８】前記背面ブロックは、対称な２つの要素か
らなり、対向面側に気泡排出用の間隙を形成するように
構成されている請求項４のオンデマンド型インクジェッ
ト印字ヘッド。
【請求項９】前記背面ブロックには第２のインク供給路
が形成されている請求項４のオンデマンド型インクジェ
ット印字ヘッド。