JPS63125343A - 記録ヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、インク等を被記録媒体に向けて噴射し、文字
５画像等を形成するプリンタの記録ヘッドに関するもの
である。

〔従来の技術〕

第７図は従来の記録ヘッドの一例を示す。プリント信号
が圧電素子駆動回路８に入力されると、プリント信号に
対応する電圧がリード線７を介して圧電素子ビに印加さ
れる。圧電素子１′は圧力室５内の圧力を変化させ、イ
ンクチューブ９を介して供給されるインクを、被記録媒
体１１に向けて噴出し、文字１画像等を形成する。

このインクの吐出方式は一般にステムメ方式と呼ばれて
いる。このステムメ方式以外にも、インクの吐出方式に
はインクの噴出方向と直交する方向に圧電素子を振動さ
せるいわゆるサイロニクス方式、グールド方式といった
方式があるが、ステムメ方式のようにインクの噴出方向
と同一方向に圧電素子を振動させる方式は、エネルギの
伝達効効率が高いという特長があった。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来の記録ヘッドにあっては、圧電素子
の大きさが記録ヘッドの大きさを規定するので、装置の
小型化には不適であり、特に２本以上のノズルを持つ所
謂マルチ記録ヘッドにおいては、大きな問題点となって
いた。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上述の従来の問題点に鑑み、小型で、インク噴
射の応答性の良い記録ヘッドを提供することを目的とす
る。

そのため本発明記録ヘッドでは、インク噴射駆動媒体と
して積層型の圧電素子を有することを特徴とする。

（作　用） 以上の構成によれば、インク噴射駆動媒体として積層型
の圧電素子を設けたことにより、大きな発生応力を確保
できる。これにより、インク噴射駆動媒体の小型化、ひ
いては記録ヘッド全体の小型化が可能となる。

（実　施　例〕 以下、図面に示す実施例に基づき本発明の詳細な説明す
る。

第１図は本発明記録ヘッドの一実施例を示す。

符号１で示すものは、圧電素子を何層にも重ね合わせて
形成した、電気機械変換素子としての積層型アクチュエ
ータであり、記録ヘッドを構成する構造体としてのバイ
ブ３に内挿されている。積層型アクチュエータｌの圧電
素子の積層されている方向、すなわち変位（膨張）量の
最も大きい方向の一端は、エポキシ系の接着材等を介し
て固定板２に固定されている。この積層型アクチュエー
タ１と圧電素子駆動回路８とは、リード線７により接続
されている。またノズル４をバイブ３に適切に設けて、
図中矢印で示す方向にインク滴が噴射されるようにする
。固定板２）バイブ３およびノズル４とによって囲まれ
た部分は圧力室５を形成する。バイブ３の側面にはイン
ク流入路６が配設され、インク流入路６に接続されたイ
ンクチューブ９を介して、インクが圧力室５内に供給さ
れる。

積層型アクチュエータ１と、外壁としてのバイブ３との
間には、例えばシリコン系の弾性接着剤を充填すること
によって形成した弾性部材１０が固着されている。積層
型アクチュエータ１の矢印方向への膨張に伴うインク噴
射と同時に、アクチュエータｌは矢印方向と直交する方
向に収縮するので、弾性部材１０のインクに接する面は
凹状に収縮する。従って、この部分において減圧が生じ
、これによって圧力室５のインク吸入が行なわれる。ま
た、このとき、積層型アクチュエータ１が矢印方向に突
出して変位すると、その突出部分がインク吸入口付近に
位置するので、この部分が弁として作用し、これにより
圧力室５からインクチューブ９へ逆流するインクの量が
減少する。

すなわちかかる作用の効果を最大ならしめるように、本
例においてインク流入路６は積層型アクチュエータ１の
前面とほぼ同一面上に配設される。

かかる構成において、プリント信号に応じ、圧電素子駆
動回路８が積層型アクチュエータ１に電圧を印加すると
、積層型アクチュエータ１は矢印方向に膨張し、圧力室
５内を加圧し、インクを噴射する。この膨張と同時に、
積層型アクチュエータ１は矢印方向と直交する方向に収
縮するので、インクチューブ９を介して圧力室５にはイ
ンクが流入する。

第２図は、本発明の他の実施例を示し、ここで第１図と
同様に構成される各部については対応箇所に同一符号を
付しである。本例では、第１図で示す実施例の如き弾性
部材を設けていない。また、インク流入路６を積層型ア
クチュエータ１の固定された部位付近に配設しである。

このため、インクはパイプ３と積層型アクチュエータ１
との間を満たし、パイプの内部全体が圧力室となる。

かかる構成においても、第１図で示す実施例と同様に、
インクが噴射されたとき積層型アクチュエータ１はイン
ク噴射方向と直交する方向に収縮するので、圧力室５へ
のインクの吸入が行なわれる。

本例では、インク流入路６の位置を、パイプ端部とした
ので、パイプ側面の中途にインク流入路を設けるための
穴加工等を必要とせず、記録ヘッドを容易に製作し得る
構成をなしている。

第３図および第４図は本発明記録ヘッドのさらに他の二
実施例を示す。これら例では、パイプ３の側面に回復用
流出路１２を配設し、プリント中、装置の運搬中、ある
いは長期未使用後等において、圧力室５内に空気の泡等
が混入した場合、回復用流出路ｌｚ側にインク流出を行
わせることにより、圧力室５内にインクが満たされた状
態に速やかに回復できるように構成したものである。

すなわち、インク噴出動作が正常でない場合、ノズル４
および回復用流出路１２からインクが流出させるべく、
インク流入路６から加圧するか、あるいは回復用流出路
１２およびノズル４を同時に減圧するような動作を行な
うことにより、インク噴射不良時の回復動作を速やかに
行なうことができる。

なお、上述の各実施例における積層型アクチュエータ１
としては、例えば日本電気社製の「積層圧電アクチュエ
ータ素子」を用いることができる。

そしてこの積層型アクチュエータのインクと接する面に
ＳｉＯ□等を付着させ、これによって、化学的な耐イン
ク性を向上して、積層型アクチュエータをインクから保
護すると共に、小さな空気の泡、塵埃等を付き難くする
こともできる。また、５ｉ０２の代りに金属めっき等を
施すことも可能である。一方、用いるインク組成によっ
て耐インク性を考慮しなくともよいものであれば、この
ような保護膜の形成は不要であり、積層型アクチュエー
タの作動に支障はない。

一般に、バイモルフ型の圧電素子に比べ、積層型のアク
チュエータは小型であり、さらに同量のエネルギを発生
するのに、印加する電圧が小さくてよいことが知られて
いる。

すなわち、上記各実施例においては、積層型アクチュエ
ータを設けたことにより、従来約１２０■の印加電圧が
必要とされていたものを、６０Ｖ以下とすることかてぎ
た。また印加する電圧の大きさは、積層型アクチュエー
タの駆動部の表面積（インク噴射方向と垂直な端面の表
面積）、積層枚数、積層された各素子の厚さにも依存す
るため、さらに印加電圧を下げることも可能である。

例えば、本実施例において、積層型アクチュエータの駆
動部の表面積を約３ｍｍ２　としたとき、直径約６０μ
ｍのインク摘を噴射させるのに、積層型アクチュエータ
のインク噴射方向の変位は約１μｍで十分である。この
ことは、圧力室の体積を従来に較べて十分に小型化でき
、装置の小型化が可能となるばかりではなく、インク噴
射の周波数応答特性の向上、すなわち積層型アクチュエ
ータの可動部の有効な質量と、圧力室内のインクの質量
の合計が小さくなったことによるこの系の周波数応答特
性の向上に多大な貢献をしている。

以上のような各実施例を用いて、例えば次のような駆動
が可能である。

第５図（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、プリント人力
信号の波形および圧電素子駆動回路８の出力波形を示す
。すなわち、電圧値Ｖ、、Ｖ２゜Ｖ３および時間１．．
１２を適切に制御することにより、噴射されるインク滴
の大きさを制御し、階調を表現できる。

なお、以上の説明では、単色のインクに対応した単体の
記録ヘッドについて述べたが、本発明は、複数の記録ヘ
ットを配置した所謂マルチ記録ヘッドにも極めて有効か
つ容易に適用できる。

第６図（Ａ）および（Ｂ）は、このようなマルチ記録ヘ
ッドの一構成例を示す。ここで、各記録ヘッドは第３図
示の構成を採用するとともに、流出路１２にはサブタン
ク１３を連通させである。かかる構成の記録ヘッドを、
例えば、イエロー、マゼンダ、シアンおよびブラックの
４色に対応させて４個設ければ、フルカラーのインク噴
射を行なうことができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、イン
ク噴射駆動媒体として積層型の圧電素子を用いたので、
記録ヘッド装置の小型化が可能となる。また、これによ
り、記録ヘッドのマルチ化に大きく貢献できる。さらに
、インク噴射時におけるアクチュエータ・インク系の周
波数応答特性が向上する。

加えて、駆動電圧を小さくすることが可能となるので、
その結果圧電素子駆動回路も小型化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明記録ヘッドの第１の実施例を示す断面図
、 第２図は本発明記録ヘッドの第２の実施例を示す断面図
、 第３図は本発明記録ヘッドの第３の実施例を示す断面図
、 第４図は本発明記録ヘッドの第４の実施例を示す断面図
、 第５図（Ａ）および（Ｂ）は本発明に依る各実施例にお
ける圧電素子駆動回路の入出力信号の一例を示す波形図
、 第６図（八）および（Ｂ）はそれぞれ本発明の第３実施
例を適用したマルチ記録ヘッドの一構成例を示す側断面
図および正面図、 第７図は従来の記録ヘッドの一例を示す断面図である。 ｌ・・・積層型アクチュエータ、 ２・・・固定板、 ３・・・パイプ、 ４・・・ノズル、 ５・・・圧力室、 ６・・・流入路、 ７・・・リード線、 ８・・・圧電素子駆動回路、 ９・・・インクチューブ、 １０・・・弾性部材、 １１・・・被記録媒体、 １２・・・流出路、 １３・・・サブタンク。 第１図 第２図 本鉤明ｅ乙録へ・ドｆ午面図 第３図 本発明官乙録ヘプト酊面目口 第４図 り電〕１÷７馬区す力回影トのλ出カイ８５＞友！杉図
第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）インク噴射駆動媒体として積層型の圧電素子を有す
   ることを特徴とする記録ヘッド。 ２）特許請求範囲第１項記載の記録ヘッドにおいて、前
   記積層型の圧電素子を、噴射に係るインクに対し噴射の
   ための圧力を作用させる圧力室に、積層の方向を噴射の
   方向と一致させて設けたことを特徴とする記録ヘッド。 ３）特許請求範囲第１項または第２項記載の記録ヘッド
   において、前記圧力室にインクを導入するためのインク
   流入路を、前記積層型の圧電素子の前記噴射方向の先端
   部付近に設けたことを特徴とする記録ヘッド。 ４）特許請求範囲第１項または第２項記載の記録ヘッド
   において、前記圧力室にインクを導入するためのインク
   流入路を、前記積層型の圧電素子の前記噴射方向の後端
   部付近に設けたことを特徴とする記録ヘッド。