JP3246905B2 - インクジェットプリンターの印字ヘッド - Google Patents
インクジェットプリンターの印字ヘッドInfo
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- JP3246905B2 JP3246905B2 JP32973099A JP32973099A JP3246905B2 JP 3246905 B2 JP3246905 B2 JP 3246905B2 JP 32973099 A JP32973099 A JP 32973099A JP 32973099 A JP32973099 A JP 32973099A JP 3246905 B2 JP3246905 B2 JP 3246905B2
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- Japan
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- ink
- pressure chamber
- print head
- spacer
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- 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
- B41J2202/10—Finger type piezoelectric elements
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプリンターに関し、
更に詳しくは圧電式インクジェットプリンターの印字ヘ
ッドに関する。
更に詳しくは圧電式インクジェットプリンターの印字ヘ
ッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の圧電式インクジェットプリンター
の印字ヘッドとしては、圧電素子のバイモルフによるた
わみを利用してインクを充填した圧力室の壁を変形さ
せ、圧力上昇によりインクを突出させるカイザー方式と
言われるものが例えば特公昭５７ー２０９０４号公報に
記載されている。
の印字ヘッドとしては、圧電素子のバイモルフによるた
わみを利用してインクを充填した圧力室の壁を変形さ
せ、圧力上昇によりインクを突出させるカイザー方式と
言われるものが例えば特公昭５７ー２０９０４号公報に
記載されている。
【０００３】また圧電素子のせん断モードによる変形を
利用して、インクを充填したチャンネル状の圧力室の隔
壁を変形させ、これによる圧力室の圧力上昇によりイン
クを突出させるせん断モード方式が例えば特開昭６３ー
２４７０５１号公報に記載されている。
利用して、インクを充填したチャンネル状の圧力室の隔
壁を変形させ、これによる圧力室の圧力上昇によりイン
クを突出させるせん断モード方式が例えば特開昭６３ー
２４７０５１号公報に記載されている。
【０００４】更に圧電素子の厚み方向の寸法変化による
変形を利用してインクを充填した圧力室の容積を変化さ
せ、これによる圧力室の圧力上昇によりインクを突出さ
せる厚み縦変形モード方式が例えば特願平２ー３０３９
５３５の願書に添付した明細書に記載されている。
変形を利用してインクを充填した圧力室の容積を変化さ
せ、これによる圧力室の圧力上昇によりインクを突出さ
せる厚み縦変形モード方式が例えば特願平２ー３０３９
５３５の願書に添付した明細書に記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のすべての方式に
おいて、インクの乾燥等による吐出不良の根絶、圧電素
子の駆動電圧の低減、噴射手段の微細化はそれぞれイン
クジェットプリンターの信頼性の向上、装置の簡素化・
軽量化、印字パタンの分解能の向上のために要求される
ところである。しかし従来の技術をもってしてはこれら
の要求を満足させることは決して容易ではない。その根
本的な理由は、圧電駆動手段は力は出せても変位は出し
にくいという性質がある一方でインクの圧力を噴射する
までに高めるにはインクの圧縮比を上げるためインクを
充填した圧力室をかなり変形させなければならないとこ
ろにあると考えられる。つまり従来技術においては本来
的に駆動電圧のインク圧力への変換係数が低く、また噴
射手段の微細化により変換係数は下がる傾向にあるとい
うことから前記の問題が発生していると考えられる。か
かる根本的な課題を解決するため本発明は圧電式インク
ジェットプリンターの印字ヘッドにおいて圧電素子の駆
動電圧を上げることなく圧力室に充填されたインクの圧
力を従来よりも上げることを目的とする。
おいて、インクの乾燥等による吐出不良の根絶、圧電素
子の駆動電圧の低減、噴射手段の微細化はそれぞれイン
クジェットプリンターの信頼性の向上、装置の簡素化・
軽量化、印字パタンの分解能の向上のために要求される
ところである。しかし従来の技術をもってしてはこれら
の要求を満足させることは決して容易ではない。その根
本的な理由は、圧電駆動手段は力は出せても変位は出し
にくいという性質がある一方でインクの圧力を噴射する
までに高めるにはインクの圧縮比を上げるためインクを
充填した圧力室をかなり変形させなければならないとこ
ろにあると考えられる。つまり従来技術においては本来
的に駆動電圧のインク圧力への変換係数が低く、また噴
射手段の微細化により変換係数は下がる傾向にあるとい
うことから前記の問題が発生していると考えられる。か
かる根本的な課題を解決するため本発明は圧電式インク
ジェットプリンターの印字ヘッドにおいて圧電素子の駆
動電圧を上げることなく圧力室に充填されたインクの圧
力を従来よりも上げることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明のインクジェットプリンターの印字ヘッドは圧
電素子の駆動により充填したインクに圧力を加える圧力
室、該圧力室に設けられまたは取付けられた噴射導孔手
段及び該圧力室にインクを供給するインク供給手段を有
する圧電式インクジェットプリンターの印字ヘッドにお
いて前記圧力室内にガラス、セラミックス等のインクよ
り圧縮率の小なる物質よりなるスペーサーを配してなる
ことを特徴とするものである。
に本発明のインクジェットプリンターの印字ヘッドは圧
電素子の駆動により充填したインクに圧力を加える圧力
室、該圧力室に設けられまたは取付けられた噴射導孔手
段及び該圧力室にインクを供給するインク供給手段を有
する圧電式インクジェットプリンターの印字ヘッドにお
いて前記圧力室内にガラス、セラミックス等のインクよ
り圧縮率の小なる物質よりなるスペーサーを配してなる
ことを特徴とするものである。
【０００７】（作用）本構成によれば圧力室内のスペー
サーの存在により該圧力室に充填されるインクの体積は
減少し、しかも圧電素子の駆動による圧力室の壁面の変
形を妨害しないように充填物体を配しておけば圧力室の
容積変化はそのものは従来と変わらないようにできる。
ところで、ガラス、セラミックス等の弾性係数の高い物
質の圧縮率はインクの１／１０から１／１００と低く、
圧力室の圧縮の際スペーサーの体積は縮小せず、インク
の体積のみが縮小するものと近似してもよい。従ってイ
ンクに着目すればその体積そのものは従来より減少して
いるにも拘らず、その体積の圧電駆動時における減少分
は、スペーサー体積の減少が無視できるため、従来と変
わらないことになり、この結果インクの体積変化率は従
前のものより増加する。ところで一般に液体が圧縮され
た場合には液体の体積変化率に比例した圧力が発生する
ので本発明の場合は圧電素子の駆動電圧を増加させるこ
となく従前に比し圧力室内のインクの圧力を高めること
ができる。また圧力室内の体積変化量を一定に保ったま
ま圧力が高くなるので副次的な効果としてインクの出入
りの応答性が速くなり高速印字に適するようになる。
サーの存在により該圧力室に充填されるインクの体積は
減少し、しかも圧電素子の駆動による圧力室の壁面の変
形を妨害しないように充填物体を配しておけば圧力室の
容積変化はそのものは従来と変わらないようにできる。
ところで、ガラス、セラミックス等の弾性係数の高い物
質の圧縮率はインクの１／１０から１／１００と低く、
圧力室の圧縮の際スペーサーの体積は縮小せず、インク
の体積のみが縮小するものと近似してもよい。従ってイ
ンクに着目すればその体積そのものは従来より減少して
いるにも拘らず、その体積の圧電駆動時における減少分
は、スペーサー体積の減少が無視できるため、従来と変
わらないことになり、この結果インクの体積変化率は従
前のものより増加する。ところで一般に液体が圧縮され
た場合には液体の体積変化率に比例した圧力が発生する
ので本発明の場合は圧電素子の駆動電圧を増加させるこ
となく従前に比し圧力室内のインクの圧力を高めること
ができる。また圧力室内の体積変化量を一定に保ったま
ま圧力が高くなるので副次的な効果としてインクの出入
りの応答性が速くなり高速印字に適するようになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】（実施例１）以下に本発明の第１
の実施例を図面に基づいて説明する。本実施例は圧電素
子のせん断モードによる変形を利用して圧力室の隔壁を
変形させる方式の印字ヘッドにおける本発明の１実施例
であり、図１，図２，図３及び図４に示す圧電性素材の
基板１に複数の圧力室を構成する溝３１，３２，３３及
び隔壁５１，５２が形成され、該隔壁の上端面は弾性部
材９を介して蓋６に結合されている。隔壁は図１の矢印
の方向に分極され、溝３１，３２，３３の内面にはそれ
ぞれ電極４１，４２，４３が設けられている。圧力室を
構成する溝３１，３２，３３の一方の端に連結して図４
に示すようにインクを供給するための共通の溝８１が形
成され、ジョイント８２と連通して外部より圧力室にイ
ンクを供給する。前記圧力室の溝３１，３２，３３の他
方の端は基板１の一つの端面において開口しこの開口部
を塞ぐようにして基板１の前記の端面にノズル板６０が
取付られる。ノズル板６０には溝３１，３２，３３に対
応して噴射孔６１，６２，６３がそれぞれ設けられてい
る。各圧力室の内部にはガラスよりなるスペーサー９５
が若干のガタを生ずるような寸法のゆとりをもって配さ
れ、残りの隙間にはインクが充填される。スペーサー９
５は圧力室へのインクの出入りに従い壁面で規制される
範囲において移動でき、流体抵抗の増加を抑える作用を
するが、その端部は斜面となっており、壁面に当接した
時にインクの流路を塞がないようになっている。図１は
前記の電極４１，４２，４３に電圧が印加される前の状
態を示す。今電極４２に対し電極４１及び４２に正の電
圧を印加すると隔壁５１及び５２はそれぞれ図２に示す
如く紙面に平行な面において時計方向及び反時計方向の
せん断モードによる変形を起こす。この結果溝３２によ
り構成される圧力室９２の容積は減少し充填されたイン
クの圧力が高まりノズル板６０に設けられた噴射孔６２
よりインクを噴射する。
の実施例を図面に基づいて説明する。本実施例は圧電素
子のせん断モードによる変形を利用して圧力室の隔壁を
変形させる方式の印字ヘッドにおける本発明の１実施例
であり、図１，図２，図３及び図４に示す圧電性素材の
基板１に複数の圧力室を構成する溝３１，３２，３３及
び隔壁５１，５２が形成され、該隔壁の上端面は弾性部
材９を介して蓋６に結合されている。隔壁は図１の矢印
の方向に分極され、溝３１，３２，３３の内面にはそれ
ぞれ電極４１，４２，４３が設けられている。圧力室を
構成する溝３１，３２，３３の一方の端に連結して図４
に示すようにインクを供給するための共通の溝８１が形
成され、ジョイント８２と連通して外部より圧力室にイ
ンクを供給する。前記圧力室の溝３１，３２，３３の他
方の端は基板１の一つの端面において開口しこの開口部
を塞ぐようにして基板１の前記の端面にノズル板６０が
取付られる。ノズル板６０には溝３１，３２，３３に対
応して噴射孔６１，６２，６３がそれぞれ設けられてい
る。各圧力室の内部にはガラスよりなるスペーサー９５
が若干のガタを生ずるような寸法のゆとりをもって配さ
れ、残りの隙間にはインクが充填される。スペーサー９
５は圧力室へのインクの出入りに従い壁面で規制される
範囲において移動でき、流体抵抗の増加を抑える作用を
するが、その端部は斜面となっており、壁面に当接した
時にインクの流路を塞がないようになっている。図１は
前記の電極４１，４２，４３に電圧が印加される前の状
態を示す。今電極４２に対し電極４１及び４２に正の電
圧を印加すると隔壁５１及び５２はそれぞれ図２に示す
如く紙面に平行な面において時計方向及び反時計方向の
せん断モードによる変形を起こす。この結果溝３２によ
り構成される圧力室９２の容積は減少し充填されたイン
クの圧力が高まりノズル板６０に設けられた噴射孔６２
よりインクを噴射する。
【０００９】図２の変形により溝幅Ｘなる圧力室の隔壁
の上端がΔＸだけ変位した場合、圧力室の容積をＶ，容
積の変化をΔＶとすると、容積変化率ΔＶ／Ｖは ΔＶ／Ｖ＝ΔＸ／Ｘ （１） となる。インクの圧縮比Ｆは図１２に示す従来例の如く
圧力室内にスペーサー９５が存在しない場合は Ｆ＝ΔＶ／Ｖ （２） 本実施例のように圧力室内に体積Ｖ0 なるスペーサー９
５が存在する場合は、既に延べた理由により圧縮の際ス
ペーサーの体積Ｖ0 は変化しないとみなすと Ｆ＝ΔＶ／（ＶーＶ0 ） （３） となる。圧縮されたインクの圧力Ｐは圧縮比Ｆに比例
し、その体積弾性率をＢとすれば一般に Ｐ＝ＢＦ （４） で表される。（２），（３），（４）式より圧力室内に
充填物体が存在しない場合のインクの圧力Ｐ0 及び充填
物体が存在する場合の圧力Ｐ1 を求めその比をとると Ｐ1 ／Ｐ0 ＝Ｖ／（Ｖ−Ｖ0 ） （５） の関係が得られる。（５）式よりインクの圧力は充填物
体の存在により増加し、しかも充填物体の体積Ｖ0 が増
大するに従って増加することがわかる。本実施例におい
ては充填物体の体積Ｖ0 は圧力室の容積Ｖの２／３にな
っており、インクの圧力を従来に比し３倍に拡大する効
果が得られた。また圧力室内の体積変化量を一定に保っ
たまま圧力が高くなるので副次的な効果としてインクの
出入りの応答速度が従来の３倍に向上した。
の上端がΔＸだけ変位した場合、圧力室の容積をＶ，容
積の変化をΔＶとすると、容積変化率ΔＶ／Ｖは ΔＶ／Ｖ＝ΔＸ／Ｘ （１） となる。インクの圧縮比Ｆは図１２に示す従来例の如く
圧力室内にスペーサー９５が存在しない場合は Ｆ＝ΔＶ／Ｖ （２） 本実施例のように圧力室内に体積Ｖ0 なるスペーサー９
５が存在する場合は、既に延べた理由により圧縮の際ス
ペーサーの体積Ｖ0 は変化しないとみなすと Ｆ＝ΔＶ／（ＶーＶ0 ） （３） となる。圧縮されたインクの圧力Ｐは圧縮比Ｆに比例
し、その体積弾性率をＢとすれば一般に Ｐ＝ＢＦ （４） で表される。（２），（３），（４）式より圧力室内に
充填物体が存在しない場合のインクの圧力Ｐ0 及び充填
物体が存在する場合の圧力Ｐ1 を求めその比をとると Ｐ1 ／Ｐ0 ＝Ｖ／（Ｖ−Ｖ0 ） （５） の関係が得られる。（５）式よりインクの圧力は充填物
体の存在により増加し、しかも充填物体の体積Ｖ0 が増
大するに従って増加することがわかる。本実施例におい
ては充填物体の体積Ｖ0 は圧力室の容積Ｖの２／３にな
っており、インクの圧力を従来に比し３倍に拡大する効
果が得られた。また圧力室内の体積変化量を一定に保っ
たまま圧力が高くなるので副次的な効果としてインクの
出入りの応答速度が従来の３倍に向上した。
【００１０】（実施例２）以下に本発明の第２の実施例
を図面に基づいて説明する。本実施例も第１の実施例と
同様に圧電素子のせん断モードによる変形を利用して圧
力室の隔壁を変形させる方式の印字ヘッドにおける本発
明の実施例であり、図１０及び図１１に示す圧電性素材
の基板５０１に複数の圧力室を構成する溝５３１，５３
２，５３３及び隔壁５５１，５５２が形成され、該隔壁
の上端面は弾性部材５０９を介して蓋５０６に結合され
ている。隔壁は図１０の矢印の方向に分極され、溝５３
１，５３２，５３３の内面にはそれぞれ電極５４１，５
４２，５４３が設けられている。圧力室を構成する溝５
３１，５３２，５３３の一方の端に連通して図１１に示
すようにインクを供給するための共通の溝５８１が形成
され外部より圧力室にインクを供給する。前記圧力室の
溝５３１，５３２，５３３の他方の端は基板５０１の一
つの端面において開口しこの開口部を塞ぐようにして基
板５０１の前記の端面にノズル板５６０が取付られる。
ノズル板５６０には溝５３１，５３２，５３３に対応し
て噴射孔５６１，５６２，５６３がそれぞれ設けられて
いる。各圧力室の内部にはガラスよりなる球状のスペー
サ５９５が若干のガタを生ずるような寸法のゆとりをも
って配され、残りの隙間にはインクが充填される。蓋５
０６にはストッパー５０３，５０４が設けられスペーサ
ー５９５を圧力室内に保持すると共に噴射孔を塞ぐこと
がないようにする。本例における具体的な寸法について
は溝幅をｈ，深さをｄとした時 ｄ＝６０〜２５０μｍ ｈ：ｄ＝２〜３ が好ましい。今電極５４２に対し電極５４１及び５４２
に正の電圧を印加すると隔壁５５１及び５５２はそれぞ
れ実施例１で説明したのと全く同様に紙面に平行な面に
おいて時計方向及び反時計方向のせん断モードによる変
形を起こす。この結果溝５３２により構成される圧力室
の容積は減少し充填されたインクの圧力が高まりノズル
板５６０に設けられた噴射孔５６２よりインクを噴射す
る。この際図１１において矢印の方向の流れに沿って圧
力が低下し圧力勾配を生ずので、スペサーはその両側面
の圧力差により矢印の方向に力を受けて流れに沿って移
動する。この結果インクはスペーサーが固着されている
いる場合のように、圧力室の壁とスペーサーの隙間を無
理に通過することなく、インクとスペーサーは一体とな
って流れるため流体抵抗の増大を防ぐことが出来る。な
おインクの噴出後駆動電圧が解除され隔壁の変形が復元
される時は圧力室の圧力は外圧に対して負の圧力となり
インクの流れは矢印とは逆方向となりスーペーサーも矢
印とは逆方向に移動する。本実施例においてもスペーサ
ー５９５の存在によりインクの圧縮比が高められ実施例
１と同様の原理によりインクの圧力を拡大するとともに
出入りの応答速度を向上させることが出来る。
を図面に基づいて説明する。本実施例も第１の実施例と
同様に圧電素子のせん断モードによる変形を利用して圧
力室の隔壁を変形させる方式の印字ヘッドにおける本発
明の実施例であり、図１０及び図１１に示す圧電性素材
の基板５０１に複数の圧力室を構成する溝５３１，５３
２，５３３及び隔壁５５１，５５２が形成され、該隔壁
の上端面は弾性部材５０９を介して蓋５０６に結合され
ている。隔壁は図１０の矢印の方向に分極され、溝５３
１，５３２，５３３の内面にはそれぞれ電極５４１，５
４２，５４３が設けられている。圧力室を構成する溝５
３１，５３２，５３３の一方の端に連通して図１１に示
すようにインクを供給するための共通の溝５８１が形成
され外部より圧力室にインクを供給する。前記圧力室の
溝５３１，５３２，５３３の他方の端は基板５０１の一
つの端面において開口しこの開口部を塞ぐようにして基
板５０１の前記の端面にノズル板５６０が取付られる。
ノズル板５６０には溝５３１，５３２，５３３に対応し
て噴射孔５６１，５６２，５６３がそれぞれ設けられて
いる。各圧力室の内部にはガラスよりなる球状のスペー
サ５９５が若干のガタを生ずるような寸法のゆとりをも
って配され、残りの隙間にはインクが充填される。蓋５
０６にはストッパー５０３，５０４が設けられスペーサ
ー５９５を圧力室内に保持すると共に噴射孔を塞ぐこと
がないようにする。本例における具体的な寸法について
は溝幅をｈ，深さをｄとした時 ｄ＝６０〜２５０μｍ ｈ：ｄ＝２〜３ が好ましい。今電極５４２に対し電極５４１及び５４２
に正の電圧を印加すると隔壁５５１及び５５２はそれぞ
れ実施例１で説明したのと全く同様に紙面に平行な面に
おいて時計方向及び反時計方向のせん断モードによる変
形を起こす。この結果溝５３２により構成される圧力室
の容積は減少し充填されたインクの圧力が高まりノズル
板５６０に設けられた噴射孔５６２よりインクを噴射す
る。この際図１１において矢印の方向の流れに沿って圧
力が低下し圧力勾配を生ずので、スペサーはその両側面
の圧力差により矢印の方向に力を受けて流れに沿って移
動する。この結果インクはスペーサーが固着されている
いる場合のように、圧力室の壁とスペーサーの隙間を無
理に通過することなく、インクとスペーサーは一体とな
って流れるため流体抵抗の増大を防ぐことが出来る。な
おインクの噴出後駆動電圧が解除され隔壁の変形が復元
される時は圧力室の圧力は外圧に対して負の圧力となり
インクの流れは矢印とは逆方向となりスーペーサーも矢
印とは逆方向に移動する。本実施例においてもスペーサ
ー５９５の存在によりインクの圧縮比が高められ実施例
１と同様の原理によりインクの圧力を拡大するとともに
出入りの応答速度を向上させることが出来る。
【００１１】（実施例３）次に本発明の第３の実施例に
つき説明する。本実施例は圧電素子の屈曲モードによる
たわみを利用してインクを充填した圧力室の壁を変形さ
せる方式の印字ヘッドにおける本発明の実施例である。
図５において基板２０１には圧力室を構成する溝２０６
がつけられ、これにより圧力室の底部及び側壁部が形成
される。側壁部のうち溝２０６の長手方向に直交する一
方の壁には噴射孔２０２が、他方の壁にはインクの導入
管２０５に連通する導入口２０３が設けられている。溝
２０６の中に溝よりも小さい寸法のセラミックスのビー
ズ状のスペーサー２０９を入れた後側壁部の上に弾性材
よりなる蓋２０４を被せ固着する。蓋２０４の外面に
は、一面に電極２１２を他面に電極２１３を有し厚み方
向に分極された板状の圧電素子２１１が接合される。圧
電素子２１１自体は電極２１２に対し電極２１３に正の
電圧を加えた時に長手方向に圧縮力を発生するが、これ
が蓋２０４の板に対しては中立軸のずれによりモーメン
トを発生し図６に示す如く蓋２０４は屈曲モードの変形
を行い圧力室の容積を減少させることにより内部に充填
されたインクの圧力を高め噴射孔２０２よりインクを噴
射する。本実施例においてもスペーサー２０９の存在に
よりインクの圧縮比が高められ実施例１と同様の原理に
よりインクの圧力を拡大するとともに出入りの応答速度
を向上させることが出来る。
つき説明する。本実施例は圧電素子の屈曲モードによる
たわみを利用してインクを充填した圧力室の壁を変形さ
せる方式の印字ヘッドにおける本発明の実施例である。
図５において基板２０１には圧力室を構成する溝２０６
がつけられ、これにより圧力室の底部及び側壁部が形成
される。側壁部のうち溝２０６の長手方向に直交する一
方の壁には噴射孔２０２が、他方の壁にはインクの導入
管２０５に連通する導入口２０３が設けられている。溝
２０６の中に溝よりも小さい寸法のセラミックスのビー
ズ状のスペーサー２０９を入れた後側壁部の上に弾性材
よりなる蓋２０４を被せ固着する。蓋２０４の外面に
は、一面に電極２１２を他面に電極２１３を有し厚み方
向に分極された板状の圧電素子２１１が接合される。圧
電素子２１１自体は電極２１２に対し電極２１３に正の
電圧を加えた時に長手方向に圧縮力を発生するが、これ
が蓋２０４の板に対しては中立軸のずれによりモーメン
トを発生し図６に示す如く蓋２０４は屈曲モードの変形
を行い圧力室の容積を減少させることにより内部に充填
されたインクの圧力を高め噴射孔２０２よりインクを噴
射する。本実施例においてもスペーサー２０９の存在に
よりインクの圧縮比が高められ実施例１と同様の原理に
よりインクの圧力を拡大するとともに出入りの応答速度
を向上させることが出来る。
【００１２】（実施例４）次に本発明の第４の実施例に
ついて説明する。本実施例は圧電素子の厚み方向の寸法
変化による変形を利用してインクを充填した圧力室の容
積を変化させる方式の印字ヘッドにおける本発明の実施
例である。図７及び図８に示すように板状圧電体３２
０，３４０，３６０は圧力室３２１，３４１，３６１及
びこれらにそれぞれ連通するインク溜め３２２，３４
２，３６２が厚み方向に解放するようにくり抜かれてい
る。また隔壁板３３０，３５０はインク溜め３３２，３
５２が厚み方向に解放するようにくり抜かれている。板
状圧電体３２０，３４０，３６０の両面にはそれぞれ電
極３２５と３２６，３４５と３４６，３６５と３６６が
取り付けられ、該板状圧電体は矢印の方向に分極され
る。次に板状圧電体３２０，３４０，３６０と隔壁板３
３０，３５０は圧力室３２１，３４１、３６１の内部に
その寸法よりも小さい寸法のセラミックスよりなるスペ
ーサー３９０を適度なガタが得られる状態で入れた状態
で交互に順次積み重ねられ、インク溜め３２２，３３
２，３４２，３５２，３６２同志がそれぞれ対応するよ
うに積層配置して接合され、共通インク溜めを形成し、
更にこれらを挟んで上基板３８０と下基板３７０が取付
けられる。上基板３８０にはインク供給孔３８１が設け
られここよりインクが供給され共通インク溜め及び各圧
力室にインクを充填する。圧力室３２１，３４１，３６
１のインク溜めと反対側の端にはそれぞれに対応した噴
射孔３１１，３１２，３１３を有するノズル板３１０が
取付られている。今、板状圧電体３２０に取り付けられ
た電極３２５に対し正の電圧を電極３２６に加え矢印で
示す分極の方向と反対方向に電界を与えると板状圧電体
３２０の厚みは減少し面方向は厚み方向の圧縮率の略１
／３の伸び率で伸び、図４に示すように圧力室３２１の
断面は実線３２７から点線３２８に変わり、厚み方向の
寸法の減少率が長手方向の寸法の増加率を上回るため断
面積は減少し、従って圧力室３２１の容積が減少する。
この結果、圧力室内３２１内に充填されたインクの圧力
が高められ噴射孔３１１よりインクが噴射する。本実施
例においてもスペーサー３９０の存在によりインクの圧
縮比を上げ実施例１と同様の原理により圧力室に充填さ
れたインクの圧力を拡大することが出来る。
ついて説明する。本実施例は圧電素子の厚み方向の寸法
変化による変形を利用してインクを充填した圧力室の容
積を変化させる方式の印字ヘッドにおける本発明の実施
例である。図７及び図８に示すように板状圧電体３２
０，３４０，３６０は圧力室３２１，３４１，３６１及
びこれらにそれぞれ連通するインク溜め３２２，３４
２，３６２が厚み方向に解放するようにくり抜かれてい
る。また隔壁板３３０，３５０はインク溜め３３２，３
５２が厚み方向に解放するようにくり抜かれている。板
状圧電体３２０，３４０，３６０の両面にはそれぞれ電
極３２５と３２６，３４５と３４６，３６５と３６６が
取り付けられ、該板状圧電体は矢印の方向に分極され
る。次に板状圧電体３２０，３４０，３６０と隔壁板３
３０，３５０は圧力室３２１，３４１、３６１の内部に
その寸法よりも小さい寸法のセラミックスよりなるスペ
ーサー３９０を適度なガタが得られる状態で入れた状態
で交互に順次積み重ねられ、インク溜め３２２，３３
２，３４２，３５２，３６２同志がそれぞれ対応するよ
うに積層配置して接合され、共通インク溜めを形成し、
更にこれらを挟んで上基板３８０と下基板３７０が取付
けられる。上基板３８０にはインク供給孔３８１が設け
られここよりインクが供給され共通インク溜め及び各圧
力室にインクを充填する。圧力室３２１，３４１，３６
１のインク溜めと反対側の端にはそれぞれに対応した噴
射孔３１１，３１２，３１３を有するノズル板３１０が
取付られている。今、板状圧電体３２０に取り付けられ
た電極３２５に対し正の電圧を電極３２６に加え矢印で
示す分極の方向と反対方向に電界を与えると板状圧電体
３２０の厚みは減少し面方向は厚み方向の圧縮率の略１
／３の伸び率で伸び、図４に示すように圧力室３２１の
断面は実線３２７から点線３２８に変わり、厚み方向の
寸法の減少率が長手方向の寸法の増加率を上回るため断
面積は減少し、従って圧力室３２１の容積が減少する。
この結果、圧力室内３２１内に充填されたインクの圧力
が高められ噴射孔３１１よりインクが噴射する。本実施
例においてもスペーサー３９０の存在によりインクの圧
縮比を上げ実施例１と同様の原理により圧力室に充填さ
れたインクの圧力を拡大することが出来る。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば圧電式インクジェットプ
リンターにおいて駆動電圧及び駆動手段の諸元を変える
ことなく、またはこれらとは独立に圧力室に充填された
インクの駆動時の圧力を従来に比し格段に高めることが
できる。またインクの出入りの応答性を上げることが出
来る。従って本発明によれば従来この種のプリンタに課
題とされてきたインクの吐出不良の防止、駆動電源の電
圧の低下、印字パタンの分解能を上げるための噴射手段
の解決が出来るようになり、また、より高速な印字が出
来るようになり、その利とするところ極めて大である。
リンターにおいて駆動電圧及び駆動手段の諸元を変える
ことなく、またはこれらとは独立に圧力室に充填された
インクの駆動時の圧力を従来に比し格段に高めることが
できる。またインクの出入りの応答性を上げることが出
来る。従って本発明によれば従来この種のプリンタに課
題とされてきたインクの吐出不良の防止、駆動電源の電
圧の低下、印字パタンの分解能を上げるための噴射手段
の解決が出来るようになり、また、より高速な印字が出
来るようになり、その利とするところ極めて大である。
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施例の構造を示す圧力室の長
手方向に垂直な断面図である。
手方向に垂直な断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例の動作を示す圧力室の長
手方向に垂直な断面図である。
手方向に垂直な断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例の構造を示す圧力室の長
手方向に平行な断面図である。
手方向に平行な断面図である。
【図４】本発明の第１の実施例の構造の一部を示す斜視
図である。
図である。
【図５】本発明の第２の実施例の構造を示す断面図であ
る。
る。
【図６】本発明の第２の実施例の動作を示す断面図であ
る。
る。
【図７】本発明の第３の実施例の構造を示す分解斜視図
である。
である。
【図８】本発明の第３の実施例の構造を示す断面図であ
る。
る。
【図９】本発明の第３の実施例の動作を示す説明図であ
る。
る。
【図１０】本発明の第２の実施例の構造を示す圧力室の
長手方向に垂直な断面図である。
長手方向に垂直な断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施例を示す圧力室の長手方
向に平行な断面図である。
向に平行な断面図である。
【図１２】従来例（本発明の第１の実施例に対応するも
の）の構造を示す断面図である。
の）の構造を示す断面図である。
１，５０１ 圧電性基板 ６，５０６，２０４ 蓋 ９，５０９ 弾性部材 ３１，３２，３３，５３１，５３２，５３３，２０６
溝 ４１，４２，４３，５４１，５４２，５４３，２１２，
２１３，３２５，３２６，３４５，３４６，３６５，３
６６ 電極 ５１，５２，５３，５１，５２，５３ 隔壁 ６０，５６０，３１０ ノズル板 ６１，６２，６３，５６１，５６２，５６３，２０２，
３１１，３１２，３１３ 噴射孔 ９５，５９５，２０９，３９０ スペーサー ２０１ 基板 ２０３ 導入孔 ２１１ 圧電素子 ３２０，３４０，３６０ 板状圧電体 ３２１，３４１，３６１ 圧力室 ３２２，３３２，３４２，３５２，３６０ インク溜め ３７０ 下基板 ３８０ 上基板
溝 ４１，４２，４３，５４１，５４２，５４３，２１２，
２１３，３２５，３２６，３４５，３４６，３６５，３
６６ 電極 ５１，５２，５３，５１，５２，５３ 隔壁 ６０，５６０，３１０ ノズル板 ６１，６２，６３，５６１，５６２，５６３，２０２，
３１１，３１２，３１３ 噴射孔 ９５，５９５，２０９，３９０ スペーサー ２０１ 基板 ２０３ 導入孔 ２１１ 圧電素子 ３２０，３４０，３６０ 板状圧電体 ３２１，３４１，３６１ 圧力室 ３２２，３３２，３４２，３５２，３６０ インク溜め ３７０ 下基板 ３８０ 上基板
Claims (11)
- 【請求項１】 圧電素子の駆動によりインクに圧力を加
える圧力室、該圧力室に取付けられまたは設けられた噴
射孔手段及び該圧力室にインクを供給するインク供給手
段を有する圧電式インクジェトプリンターの印字ヘッド
において、前記圧力室内にガラス、セラミックス等のイ
ンクより圧縮率の小なる物質よりなり、かつ、前記圧力
室の隔壁に対して若干のガタを生ずる寸法のスペーサー
を複数個、移動可能に配してなることを特徴とするイン
クジェットプリンターの印字ヘッド。 - 【請求項２】 前記圧力室は長方形溝の両端にそれぞれ
噴射孔とインク供給孔とを備えた構成を有し、前記長方
形溝に前記スペーサーが並んで配置されていることを特
徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンターの
印字ヘッド。 - 【請求項３】 前記スペーサーの体積が前記圧力室の容
積の略２／３になっていることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２に記載のインクジェットプリンターの印字
ヘッド。 - 【請求項４】 前記スペーサーが断面矩形状の方形体で
あり、前記スペーサーの前記噴射孔手段及び前記インク
供給手段に対向する面にはインク流路をふさぐことを防
止するための斜面が形成されていることを特徴とする請
求項１から請求項３のいずれか一項に記載のインクジェ
ットプリンターの印字ヘッド。 - 【請求項５】 前記スペーサーが前記長方形溝の幅より
若干小さい直径の球状スペーサーであることを特徴とす
る請求項２に記載のインクジェットプリンターの印字ヘ
ッド。 - 【請求項６】 前記球状スペーサーを前記長方形溝のな
かに複数個重ねて配置したことを特徴とする請求項５に
記載のインクジェットプリンターの印字ヘッド。 - 【請求項７】 前記長方形溝の端部近傍に、前記球状ス
ペーサーを圧力室内に保持すると共に噴射孔を塞ぐこと
を防止するためのストッパーが設けられていることを特
徴とする請求項５または請求項６に記載のインクジェッ
トプリンターの印字ヘッド。 - 【請求項８】 基板に圧力室及び該圧力室の側壁を形成
する溝を設け、該溝の長手方向に交わる一方の側壁には
噴射孔を、他方の側壁にはインクの導入管に連通する導
入口を設け、弾性板材よりなる前記圧力室の蓋を前記基
板の上面に取り付け、該蓋の外面に、厚み方向に分極し
両面に駆動電極を有する板状の圧電素子を取付け、前記
駆動電極に電圧を印加することによる前記蓋の屈曲モー
ドによる変形により圧力室の容積を変化させ、圧力室内
に充填したインクを噴射孔から射出する印字ヘッドにお
いて、前記圧力室内にガラス、セラミックス等のインク
より圧縮率の小なる物質よりなり、かつ、前記圧力室の
隔壁に対して若干のガタを生ずる寸法のスペーサーを複
数個、移動可能に配してなることを特徴とするインクジ
ェットプリンターの印字ヘッド。 - 【請求項９】 前記圧力室は長方形溝の両端にそれぞれ
噴射孔とインク供給孔とを備えた構成を有し、前記長方
形溝に前記スペーサーが並んで配置されていることを特
徴とする請求項８に記載のインクジェットプリンターの
印字ヘッド。 - 【請求項１０】 前記スペーサーの体積が前記圧力室の
容積の略２／３になっていることを特徴とする請求項８
または請求項９に記載のインクジェットプリンターの印
字ヘッド。 - 【請求項１１】 前記スペーサーの形状が球状であるこ
とを特徴とする請求項８または請求項９に記載のインク
ジェットプリンターの印字ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32973099A JP3246905B2 (ja) | 1999-11-19 | 1999-11-19 | インクジェットプリンターの印字ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32973099A JP3246905B2 (ja) | 1999-11-19 | 1999-11-19 | インクジェットプリンターの印字ヘッド |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19744591A Division JP3200446B2 (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | インクジェットプリンターの印字ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000117984A JP2000117984A (ja) | 2000-04-25 |
| JP3246905B2 true JP3246905B2 (ja) | 2002-01-15 |
Family
ID=18224644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32973099A Expired - Fee Related JP3246905B2 (ja) | 1999-11-19 | 1999-11-19 | インクジェットプリンターの印字ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3246905B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112497930B (zh) * | 2020-11-25 | 2022-01-25 | 合肥维信诺科技有限公司 | 喷墨打印装置及其操作方法 |
-
1999
- 1999-11-19 JP JP32973099A patent/JP3246905B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000117984A (ja) | 2000-04-25 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |