JP3623249B2 - インクジェットプリンタ用の記録ヘッド - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、インクジェットプリンタ用の記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電素子を用いたインクジェットプリンタ用の記録ヘッドにおいては、近年その小型化を図るため、例えば特開平４−３６６６４３号公報に見られるように、個々の薄板材のそれぞれに共通のインク供給部や圧力室あるいはノズルへ至るインク流路等を形成した上、これをノズルプレートの背面に順に積層して構成する、いわゆる積層型のものが採用されるようになってきた。
【０００３】
この種の記録ヘッドは、ヘッド自体を著しく小型に構成することができるばかりでなく、圧力室が大きなスペースを取るにも拘らず、ノズルに至るインク流路の長さを短くかつ均一にして記録速度を高めることができる反面、インク中に混入した微細な気泡が各薄板材に形成した流路の隅部に入り込んで滞留し、これがインクの吐出性能に悪影響を及ぼしかねないといった虞れを有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、インク流路中での気泡の滞留を可能な限り抑えることのできる新たな積層型の記録ヘッドを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明はかかる課題を達成するために、ノズル側の端部に形成された略円弧状部を有する圧力室から前記圧力室の領域の外側に位置する略円形のノズルに至るインク流路を、互いに積層した少なくとも３枚の薄板材に設けた略円形の通孔の連続により形成してなるインクジェットプリンタ用の記録ヘッドにおいて、前記各略円形の通孔は、その開口面積が前記圧力室から前記ノズルへゆくに従って順に小さく形成され、またその中心が、前記圧力室の円弧状部の中心と前記ノズルの中心とを結ぶ線上に位置するように順に位置をずらせて配置されている。
【０００６】
【実施例】
そこで以下に図示した実施例について説明する。
図１は、本発明の一実施例をなす記録ヘッドを断面で示した図であり、図２は、振動板を取外して示したその背面図であり、さらに図３は、一連のインク流路について示した図である。
【０００７】
はじめに、この積層型記録ヘッドの積層構成について説明すると、多数のノズル２を穿設したノズルプレート１は耐蝕性を有するステンレス鋼により形成され、この背面には、同じくステンレス鋼の薄板により形成されたスペーサ４、つまり第１の薄板材が接着剤３をもって一体的に積層されている。
【０００８】
このスペーサ４には、図示しないインク供給タンクに連通するリザーバー室５がノズル２の配列方向に沿って穿設され、また、ノズル２の配設位置にはノズル２の孔径よりも大径の第１の通孔６が穿設されている。
【０００９】
このスペーサ４の背面には、また同じくステンレス鋼よりなるインク供給プレート８、つまり第２の薄板材が接着剤７をもって添設され、ここには、リザーバー室５と連通するオリフィス９と、第１の通孔６に連通する第２の通孔１０が形成されている。
【００１０】
一方、このインク供給プレート８の背面に接着剤１１をもって添着された補強プレート１２、つまり第３の薄板材は、その背面に積層された圧力室プレート１６、つまり第４の薄板材とともにジルコニア等の焼結材により一体的に形成されていて、圧力室プレート１６の各圧力室１７‥‥を区画する隔壁１８が、圧電振動子２０の巾方向の撓み変形によって外方に変形するのを抑えるような機能が付与されている。
【００１１】
この補強プレート１２には、オリフィス９と圧力室１７とを結ぶインク供給孔１３と、圧力室１７と第２の通孔１０とを結ぶ第３の通孔１４が形成され、また、圧力室プレート１６には、圧電振動子２０の変位量から所要粒径のインク滴を吐出させることができる程度の大きさの圧力室１７が形成されていて、その一端は上記したインク供給孔１３に、他端はノズル２に至る第３の通孔１４に連通している。
【００１２】
また、この圧力室プレート１６の背面には、さらに圧力室１７を覆うようにして弾性率の高いジルコニア等からなる薄い振動板１９が一体的に積層され、さらにその背面には圧電振動子２０が一体的に添設されている。
【００１３】
つぎに、本発明の主要部をなすインクの流路構成について説明すると、圧力室１７からノズル２に至るインクの流路は、スペーサ４上の第１の通孔６と、インク供給プレート８上の第２の通孔１０と、補強プレート１２上の第３の通孔１４と、さらに圧力室１７のノズル先端部１７ａとによって、図３に見られるように、記録ヘッド本体の背面側に位置する圧力室１７から前面側のノズル２に向けてインクが水平方向から垂直方向へと滑らかに流れるよう大きな円弧を画くように構成されている。
【００１４】
すなわち、スペーサ４、インク供給プレート８、補強プレート１２の各通孔６、１０、１４をほぼ同径の孔として形成し、さらに、第１の通孔６をノズル２の軸心と一致するよう位置させるとともに、第２の通孔１０の軸心を第３の通孔１４の軸心よりもリザーバー室５側に、圧力室１７のノズル側先端部１７ａを同じく第３の通孔１４の軸心よりもリザーバー室５側にそれぞれズラせて位置させることにより、圧力室１７側に続く通孔１４、１０、６が圧力室１７のノズル側先端部１７ａより外方へと順に位置するように構成したものである。
【００１５】
またさらに、この実施例においては、補強プレート１２に設けたインク供給孔１３の軸心をオフィリス９の軸心に一致するよう位置させるとともに、インク供給孔１３に連通する圧力室１７のオリフィス側後端部１７ｂをインク供給孔１３の軸心よりもノズル側にズラすこと、換言すれば、インク供給孔１３を圧力室１７のオリフィス側先端部１７ｂより外方にズラせることにより、インクがオリフィス９から緩やかな曲線を画いて圧力室１７内へ流入するように構成されている。
【００１６】
このように構成したことにより、圧力室１７からノズル２に至るインクの流れと、オリフィス９から圧力室１７に至るインクの流れは、図１に矢印で示したように緩やかな曲線状を呈し、また、この間の流路からはインクの淀み部分が可能な限り除かれることによって、インク中に混入した気泡は流路内に滞留することなく排出される。
【００１７】
図４は、上述したインクの流路構成をもとにレイアウトした記録ヘッドに関する本発明の他の実施例を示したものである。
【００１８】
この実施例におけるノズル流路ユニット３０は、ノズル２に通じる各通孔６、１０、１４の軸心を圧力室１７のノズル側先端より外方にズラせて位置させるとともに、隣接する各ノズル流路ユニット３０のノズル２とノズル２との間に、他方のノズル流路ユニット３０のノズル２が入り込むよう互い違いに対向配置するようにしたもので、このようにレイアウトすることによって、全体のノズル２‥‥を同一線Ｌ−Ｌ上に配列させるようにしたものである。
【００１９】
この実施例では、圧力室１７の先端部外方に各通孔６、１０、１４を位置させたことにより、圧力室１７の巾Ｗによって決められる各ノズル２‥‥の配列ピッチＰ間に、他方のノズル２‥‥を位置させて、その配列密度を２倍に高めることができる。
【００２０】
また、図５は、圧力プレート１６、つまり第４の薄板材に形成した各圧力室１７の配置等を変えることなく、これらの各圧力室１７をノズルプレート１に位置を変えて設けた各ノズル２に対応させて連通させることができるようにした本発明の実施例を示したものである。
【００２１】
すなわちこのものは、図５（ａ）（ｂ）に示したように、スペーサ４、供給プレート８及び補強プレート１２の各薄板材に形成する通孔６、１０、１４の位置を変えるだけで、共通の圧力室プレート１６上に形成した各圧力室１７を、相互に配設位置を異にするカラー画像形成用ノズルプレートとモノクロ画像形成用ノズルプレート上の各ノズルに連通し得るように構成して、その製造コストの低減を図るようにしたものである。
【００２２】
このものは、各薄板材４、８、１２に形成する通孔６、１０、１４の中心を、圧力室１７のノズル側先端部１７ａの中心とノズル２の中心とを結ぶ線Ａ−Ａ上に位置させることにより、圧力室の長手方向軸線上にノズルが位置していなくても、インクの淀みを生じさせることなくインク滴を一定の条件のもとで吐出させることができる。
【００２３】
また、上述した各実施例は、薄板材４、８、１２上の各通孔６、１０、１４をほぼ同じ径となしたものであるが、図５に示したように、各通孔６、１０、１４をノズル２に近づくほど小径に形成することも可能であって、このように形成することにより、インクの淀みや気泡の滞留をより少なくすることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、圧力室とノズルとを結ぶよう少なくとも３枚の薄板材に形成した各通孔を、その開口面積を、圧力室からノズルへゆくに従って順に小さく、かつ圧力室とノズルとを結ぶ線上に中心が位置して順に位置をずらせたので、圧力室からノズルへ至るインクの流路をインクの淀みが生じない緩やかな曲線として形成し、インクの流れを円滑に収束させてインク中に混入する気泡の滞留を抑えつつインク滴の吐出を長期にわたって良好に維持するとともに、薄板材相互の接合に際してこれらが面方向に多少ずれたような場合でも各通孔を確実に連通させた状態にすることができる。
【００２５】
しかも、各通孔を、圧力室と、圧力室の長手方向の軸線上から外れて定置するノズルとを結ぶ線上に順に位置させたので、例えばカラー画像形成用とモノクロ画像形成用の各ノズルに連通するようにして記録ヘッドを安価に構成することができ、また、２つのノズル流路ユニットを互い違いに対向位置させて形成することにより、圧力室の巾の制約を排してノズルの配列密度を２倍に高めることを可能として、印字品質の高い画像を簡単な制御機構により容易に実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す記録ヘッドの断面図である。
【図２】振動板を除いて示した同上記録ヘッドの平面図である。
【図３】同上記録ヘッドのインク通孔部分を示した斜視図である。
【図４】本発明の他の実施例を示した平面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は、インク通孔部分についてのさらに別の実施例を示した図である。
【符号の説明】
１ ノズルプレート
２ ノズル
５ リザーバー室
６、１０、１４ 通孔
９ オリフィス
１３ インク供給孔
１７ 圧力室
１９ 振動板
２０ 圧電振動子
【産業上の利用分野】
本発明は、インクジェットプリンタ用の記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電素子を用いたインクジェットプリンタ用の記録ヘッドにおいては、近年その小型化を図るため、例えば特開平４−３６６６４３号公報に見られるように、個々の薄板材のそれぞれに共通のインク供給部や圧力室あるいはノズルへ至るインク流路等を形成した上、これをノズルプレートの背面に順に積層して構成する、いわゆる積層型のものが採用されるようになってきた。
【０００３】
この種の記録ヘッドは、ヘッド自体を著しく小型に構成することができるばかりでなく、圧力室が大きなスペースを取るにも拘らず、ノズルに至るインク流路の長さを短くかつ均一にして記録速度を高めることができる反面、インク中に混入した微細な気泡が各薄板材に形成した流路の隅部に入り込んで滞留し、これがインクの吐出性能に悪影響を及ぼしかねないといった虞れを有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、インク流路中での気泡の滞留を可能な限り抑えることのできる新たな積層型の記録ヘッドを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明はかかる課題を達成するために、ノズル側の端部に形成された略円弧状部を有する圧力室から前記圧力室の領域の外側に位置する略円形のノズルに至るインク流路を、互いに積層した少なくとも３枚の薄板材に設けた略円形の通孔の連続により形成してなるインクジェットプリンタ用の記録ヘッドにおいて、前記各略円形の通孔は、その開口面積が前記圧力室から前記ノズルへゆくに従って順に小さく形成され、またその中心が、前記圧力室の円弧状部の中心と前記ノズルの中心とを結ぶ線上に位置するように順に位置をずらせて配置されている。
【０００６】
【実施例】
そこで以下に図示した実施例について説明する。
図１は、本発明の一実施例をなす記録ヘッドを断面で示した図であり、図２は、振動板を取外して示したその背面図であり、さらに図３は、一連のインク流路について示した図である。
【０００７】
はじめに、この積層型記録ヘッドの積層構成について説明すると、多数のノズル２を穿設したノズルプレート１は耐蝕性を有するステンレス鋼により形成され、この背面には、同じくステンレス鋼の薄板により形成されたスペーサ４、つまり第１の薄板材が接着剤３をもって一体的に積層されている。
【０００８】
このスペーサ４には、図示しないインク供給タンクに連通するリザーバー室５がノズル２の配列方向に沿って穿設され、また、ノズル２の配設位置にはノズル２の孔径よりも大径の第１の通孔６が穿設されている。
【０００９】
このスペーサ４の背面には、また同じくステンレス鋼よりなるインク供給プレート８、つまり第２の薄板材が接着剤７をもって添設され、ここには、リザーバー室５と連通するオリフィス９と、第１の通孔６に連通する第２の通孔１０が形成されている。
【００１０】
一方、このインク供給プレート８の背面に接着剤１１をもって添着された補強プレート１２、つまり第３の薄板材は、その背面に積層された圧力室プレート１６、つまり第４の薄板材とともにジルコニア等の焼結材により一体的に形成されていて、圧力室プレート１６の各圧力室１７‥‥を区画する隔壁１８が、圧電振動子２０の巾方向の撓み変形によって外方に変形するのを抑えるような機能が付与されている。
【００１１】
この補強プレート１２には、オリフィス９と圧力室１７とを結ぶインク供給孔１３と、圧力室１７と第２の通孔１０とを結ぶ第３の通孔１４が形成され、また、圧力室プレート１６には、圧電振動子２０の変位量から所要粒径のインク滴を吐出させることができる程度の大きさの圧力室１７が形成されていて、その一端は上記したインク供給孔１３に、他端はノズル２に至る第３の通孔１４に連通している。
【００１２】
また、この圧力室プレート１６の背面には、さらに圧力室１７を覆うようにして弾性率の高いジルコニア等からなる薄い振動板１９が一体的に積層され、さらにその背面には圧電振動子２０が一体的に添設されている。
【００１３】
つぎに、本発明の主要部をなすインクの流路構成について説明すると、圧力室１７からノズル２に至るインクの流路は、スペーサ４上の第１の通孔６と、インク供給プレート８上の第２の通孔１０と、補強プレート１２上の第３の通孔１４と、さらに圧力室１７のノズル先端部１７ａとによって、図３に見られるように、記録ヘッド本体の背面側に位置する圧力室１７から前面側のノズル２に向けてインクが水平方向から垂直方向へと滑らかに流れるよう大きな円弧を画くように構成されている。
【００１４】
すなわち、スペーサ４、インク供給プレート８、補強プレート１２の各通孔６、１０、１４をほぼ同径の孔として形成し、さらに、第１の通孔６をノズル２の軸心と一致するよう位置させるとともに、第２の通孔１０の軸心を第３の通孔１４の軸心よりもリザーバー室５側に、圧力室１７のノズル側先端部１７ａを同じく第３の通孔１４の軸心よりもリザーバー室５側にそれぞれズラせて位置させることにより、圧力室１７側に続く通孔１４、１０、６が圧力室１７のノズル側先端部１７ａより外方へと順に位置するように構成したものである。
【００１５】
またさらに、この実施例においては、補強プレート１２に設けたインク供給孔１３の軸心をオフィリス９の軸心に一致するよう位置させるとともに、インク供給孔１３に連通する圧力室１７のオリフィス側後端部１７ｂをインク供給孔１３の軸心よりもノズル側にズラすこと、換言すれば、インク供給孔１３を圧力室１７のオリフィス側先端部１７ｂより外方にズラせることにより、インクがオリフィス９から緩やかな曲線を画いて圧力室１７内へ流入するように構成されている。
【００１６】
このように構成したことにより、圧力室１７からノズル２に至るインクの流れと、オリフィス９から圧力室１７に至るインクの流れは、図１に矢印で示したように緩やかな曲線状を呈し、また、この間の流路からはインクの淀み部分が可能な限り除かれることによって、インク中に混入した気泡は流路内に滞留することなく排出される。
【００１７】
図４は、上述したインクの流路構成をもとにレイアウトした記録ヘッドに関する本発明の他の実施例を示したものである。
【００１８】
この実施例におけるノズル流路ユニット３０は、ノズル２に通じる各通孔６、１０、１４の軸心を圧力室１７のノズル側先端より外方にズラせて位置させるとともに、隣接する各ノズル流路ユニット３０のノズル２とノズル２との間に、他方のノズル流路ユニット３０のノズル２が入り込むよう互い違いに対向配置するようにしたもので、このようにレイアウトすることによって、全体のノズル２‥‥を同一線Ｌ−Ｌ上に配列させるようにしたものである。
【００１９】
この実施例では、圧力室１７の先端部外方に各通孔６、１０、１４を位置させたことにより、圧力室１７の巾Ｗによって決められる各ノズル２‥‥の配列ピッチＰ間に、他方のノズル２‥‥を位置させて、その配列密度を２倍に高めることができる。
【００２０】
また、図５は、圧力プレート１６、つまり第４の薄板材に形成した各圧力室１７の配置等を変えることなく、これらの各圧力室１７をノズルプレート１に位置を変えて設けた各ノズル２に対応させて連通させることができるようにした本発明の実施例を示したものである。
【００２１】
すなわちこのものは、図５（ａ）（ｂ）に示したように、スペーサ４、供給プレート８及び補強プレート１２の各薄板材に形成する通孔６、１０、１４の位置を変えるだけで、共通の圧力室プレート１６上に形成した各圧力室１７を、相互に配設位置を異にするカラー画像形成用ノズルプレートとモノクロ画像形成用ノズルプレート上の各ノズルに連通し得るように構成して、その製造コストの低減を図るようにしたものである。
【００２２】
このものは、各薄板材４、８、１２に形成する通孔６、１０、１４の中心を、圧力室１７のノズル側先端部１７ａの中心とノズル２の中心とを結ぶ線Ａ−Ａ上に位置させることにより、圧力室の長手方向軸線上にノズルが位置していなくても、インクの淀みを生じさせることなくインク滴を一定の条件のもとで吐出させることができる。
【００２３】
また、上述した各実施例は、薄板材４、８、１２上の各通孔６、１０、１４をほぼ同じ径となしたものであるが、図５に示したように、各通孔６、１０、１４をノズル２に近づくほど小径に形成することも可能であって、このように形成することにより、インクの淀みや気泡の滞留をより少なくすることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、圧力室とノズルとを結ぶよう少なくとも３枚の薄板材に形成した各通孔を、その開口面積を、圧力室からノズルへゆくに従って順に小さく、かつ圧力室とノズルとを結ぶ線上に中心が位置して順に位置をずらせたので、圧力室からノズルへ至るインクの流路をインクの淀みが生じない緩やかな曲線として形成し、インクの流れを円滑に収束させてインク中に混入する気泡の滞留を抑えつつインク滴の吐出を長期にわたって良好に維持するとともに、薄板材相互の接合に際してこれらが面方向に多少ずれたような場合でも各通孔を確実に連通させた状態にすることができる。
【００２５】
しかも、各通孔を、圧力室と、圧力室の長手方向の軸線上から外れて定置するノズルとを結ぶ線上に順に位置させたので、例えばカラー画像形成用とモノクロ画像形成用の各ノズルに連通するようにして記録ヘッドを安価に構成することができ、また、２つのノズル流路ユニットを互い違いに対向位置させて形成することにより、圧力室の巾の制約を排してノズルの配列密度を２倍に高めることを可能として、印字品質の高い画像を簡単な制御機構により容易に実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す記録ヘッドの断面図である。
【図２】振動板を除いて示した同上記録ヘッドの平面図である。
【図３】同上記録ヘッドのインク通孔部分を示した斜視図である。
【図４】本発明の他の実施例を示した平面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は、インク通孔部分についてのさらに別の実施例を示した図である。
【符号の説明】
１ ノズルプレート
２ ノズル
５ リザーバー室
６、１０、１４ 通孔
９ オリフィス
１３ インク供給孔
１７ 圧力室
１９ 振動板
２０ 圧電振動子
Claims (2)
- ノズル側の端部に形成された略円弧状部を有する圧力室から前記圧力室の領域の外側に位置する略円形のノズルに至るインク流路を、互いに積層した少なくとも３枚の薄板材に設けた略円形の通孔の連続により形成してなるインクジェットプリンタ用の記録ヘッドにおいて、
前記各略円形の通孔は、その開口面積が前記圧力室から前記ノズルへゆくに従って順に小さく形成され、またその中心が、前記圧力室の円弧状部の中心と前記ノズルの中心とを結ぶ線上に位置するように順に位置をずらせて配置されているインクジェットプリンタ用の記録ヘッド。 - 一方の圧力室から一方のノズルに至る前記インク流路に対して前記一方の圧力室と同一形状を有する他方の圧力室から他方のノズルに至るインク流路を対向して形成配列するとともに、一方のインク流路を構成する前記一方のノズルを他方のインク流路を構成する前記他方のノズルの間に位置させるよう互い違いに配列させたことを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタ用の記録ヘッド。
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| JP35168793A Expired - Fee Related JP3623249B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | インクジェットプリンタ用の記録ヘッド |
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1993
- 1993-12-28 JP JP35168793A patent/JP3623249B2/ja not_active Expired - Fee Related
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