(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクが充填されるインクキャビティ及び、このインクキャビティに設けられたインク吐出ノズル及び、前記インクキャビティに連通されるとともにインクを供給するインクマニホールドを備えたキャビティプレートと、
前記インクキャビティに対面するエネルギー発生部を備えたカバープレートとを有し、
このエネルギー発生部により前記インクキャビティに加圧して前記インク吐出ノズルからインクを吐出させるインクジェットヘッドにおいて、
前記カバープレートの前記インクマニホールドに対面する部位に前記インクマニホールドの上方全面にわたって形成されたダンパ室と、
前記エネルギー発生部と前記インクキャビティとの間に挟持されるとともにその一部が前記インクマニホールドと前記ダンパ室とを区画する可撓材とを備え、
前記キャビティプレートと前記カバープレートとが前記可撓材を介して組み合わせられており、
この可撓材の前記インクマニホールドと前記ダンパ室とを区画する部分が、前記インクマニホールド側と前記ダンパ室側とのいずれにも変形可能であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載するインクジェットヘッドにおいて、
前記ダンパ室を外部に連通する大気連通孔を備えたことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載するインクジェットヘッドにおいて、
前記カバープレートの全体が圧電素子により形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク吐出ノズルからインクを吐出させて印刷記録するインクジェットヘッドに関し、更に詳細には、インクキャビティとエネルギー素子との間に挟持される可撓板に、インクマニホールドにおける圧力波の吸収機能を持たせることにより、反射圧力波の吐出インクへの影響による印刷記録の不均一を排除したインクジェットヘッド装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットヘッドは、概略、図３に示すように、キャビティプレート７１と圧電素子板７２とを振動板７３を介して組合せ、基台であるベース板７４に据え付けたものである。そして、キャビティプレート７１の一端にはノズル孔７５を形成したノズルプレート７８が備えられており、キャビティプレート７１の内部にはノズル孔７５に内側からインクを供給するキャビティ室７６が設けられている。
【０００３】
このキャビティ室７６及びノズル孔７５は、紙面の厚み方向に多チャンネル並列して設けられている。各キャビティ室７６は振動板７３を介して圧電素子板７２と対面しており、圧電素子板７２が振動したときにその振動により選択的に加圧されるようになっている。そしてキャビティプレート７１には、各キャビティ室７６への共通のインク供給経路であるインクマニホールド７７が形成されている。
【０００４】
このインクジェットヘッドで圧電素子板７２を駆動して振動させると（実際に振動させるのは７２ａの部分）、各キャビティ室７６が選択的に加圧されてその圧力が対応するノズル孔７５に伝播されてインク滴７９の吐出による印刷記録が行われる。しかしながらキャビティ室７６に加圧されたことによる圧力波は、ノズル孔７５へ向かう前進成分だけでなくインクマニホールド７７へ向かう後退成分もある。
【０００５】
そしてこの後退成分はインクマニホールド７７で反射され、前進成分より遅れてノズル孔７５に向かう。この反射波は、インクマニホールド７７が各キャビティ室７６に共通なため分散されるので、単独の反射波のみでノズル孔７５におけるインクの吐出を起こすには至らないが、本来の前進波による吐出で減少したインク量の回復速度に影響を与え、このため次回の吐出の際の吐出量や吐出速度が影響を受けることとなる。しかもその影響の度合は同時に駆動されたチャンネル数によって異なるので、吐出インクの量やスピードは毎回ばらつくことになり、印刷記録の品質低下の要因となる。
【０００６】
この対策として例えば特公平３−３０５０２号公報に記載されたもののように、インクマニホールドの壁面のうちキャビティ室と反対側（図３では矢印Ａで示す箇所）を可撓性膜材で構成したものがあった。これは、可撓性膜材の振動減衰作用により圧力波の後退成分を吸収し、反射波の生成を防止して上記弊害を排除しようとするものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記公報に記載されたインクジェットヘッドでは、インクマニホールドにおけるキャビティ室と反対側の壁面に可撓性膜材を配置しており、この可撓性膜材のインクマニホールドと反対側の面は大気に開放されている。従ってその部分は可撓性膜材だけでインクマニホールドの外形を区画しているので強度面で不安がある。また、この可撓性膜材は圧力波の吸収のみを目的とする単一機能のものであるので、機能に比して部品点数が多い。
【０００８】
本発明は、従来のインクジェットヘッドの前記した問題点を解消するためになされたものであり、エネルギー素子からインクキャビティへの加圧を伝達する可撓材で圧力波の吸収をも行うようにして部品点数を減らすことを目的とし、更に好ましくは、圧力波吸収用の可撓材をインクジェットヘッドの内部に配置して強度面の不安を除去することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため請求項１に係る発明は、インクが充填されるインクキャビティ及びこのインクキャビティに設けられたインク吐出ノズル及び前記インクキャビティに連通されるとともにインクを供給するインクマニホールドを備えたキャビティプレートと、前記インクキャビティに対面するエネルギー発生部を備えたカバープレートとを有し、このエネルギー発生部により前記インクキャビティに加圧して前記インク吐出ノズルからインクを吐出させるインクジェットヘッドであって、前記カバープレートの前記インクマニホールドに対面する部位に前記インクマニホールドの上方全面にわたって形成されたダンパ室と、前記エネルギー発生部と前記インクキャビティとの間に挟持されるとともにその一部が前記インクマニホールドと前記ダンパ室とを区画する可撓材とを備え、前記キャビティプレートと前記カバープレートとが前記可撓材を介して組み合わせられており、この可撓材の前記インクマニホールドと前記ダンパ室とを区画する部分が、前記インクマニホールド側と前記ダンパ室側とのいずれにも変形可能であることを特徴とする。
【００１０】
このインクジェットヘッドでは、カバープレートのエネルギー発生部が駆動されると、キャビティプレートではインクで充填されたインクキャビティがエネルギー発生部により可撓材を介して加圧され、インクに圧力波が発生する。この圧力波の前進成分はインクキャビティからインク吐出ノズルに伝播し、インクを吐出させ印刷記録を行わせる。圧力波の後退成分は、インクキャビティからインクマニホールドに伝播し、可撓材の一部であってインクマニホールドとダンパ室とを区画する部分を変形させ、インクマニホールド側とダンパ室側とに振動させる。その振動により圧力波の後退成分は吸収され減衰し、反射波を生じない。また、可撓材のインクマニホールドとダンパ室とを区画する部分はカバープレートに覆われておりインクジェットヘッドの外形の一部をなさない。
【００１１】
このインクジェットヘッドでは、ダンパ室がインクマニホールドの上方全面にわたって形成されているので、可撓材の振動によるインクの圧力波の吸収効率が高い。
【００１２】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載するインクジェットヘッドであって、前記ダンパ室を外部に連通する大気連通孔を備えたことを特徴とする。
【００１３】
このインクジェットヘッドでは、大気連通孔を備えたので、可撓材のうちインクマニホールドとダンパ室とを区画する部分が振動してダンパ室の容積が変動しても、その圧力の変化がほとんどなく、インクの圧力波の後退成分がより速やかに減衰する。
【００１４】
また、請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載するインクジェットヘッドであって、前記カバープレートの全体が圧電素子により形成されていることを特徴とする。
【００１５】
このインクジェットヘッドでは、圧電素子により形成されたカバープレートの一部がエネルギー発生部として、可撓材を介してキャビティプレートのインクキャビティを加圧し、インクに圧力波を発生させる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１の断面図に示すように、本実施の形態に係るインクジェットヘッドは、概略、キャビティプレート１と圧電素子板２とを可撓性の振動板３を介して組合せ、基台であるベース板４に据え付けたものである。そして、キャビティプレート１の一端にはノズル孔５を形成したノズルプレート６が備えられており、キャビティプレート１の内部にはノズル孔５に内側からインクを供給するキャビティ室７が設けられている。
【００１７】
このキャビティ室７及びノズル孔５は、紙面の厚み方向に多チャンネル並列して設けられている。各キャビティ室７は振動板３を介して圧電素子板２と対面しており、圧電素子板２が振動したときにその振動により選択的に加圧されるようになっている。そしてキャビティプレート１には、各キャビティ室７への共通のインク供給経路であるインクマニホールド８が形成されている。
【００１８】
そして、圧電素子板２には、振動板３を介してインクマニホールド８に対面する箇所にダンパ室９が設けられており、この部分の振動板３はインクマニホールド８とダンパ室９とを区画している。そしてこのダンパ室９は、インクマニホールド８の上方全面にわたって設けられている。このため振動板３のうちインクマニホールド８とダンパ室９とを区画する部分は、図２に示すようにインクマニホールド８の側又はダンパ室９の側のいずれにも変形可能である。
【００１９】
また圧電素子板２には、ダンパ室９を外部に連通する通気孔１０が設けられている。かかる圧電素子板２は、ＰＺＴ等のピエゾ効果を有する素材で形成され、振動板３を介して各キャビティ室７に対面する箇所に電極が設けられ振動部２ａとされている。振動部２ａは、各キャビティ室７と同様に、紙面の厚み方向に多チャンネル並列して設けられ一対一で対応し、入力信号に応じて選択的に駆動されるようになっている。これにより各キャビティ室７を選択的に加圧できるようになっている。
【００２０】
かかるインクジェットヘッドにおいて、インクマニホールド８から各キャビティ室７にインクを供給して充填し、そして圧電素子板２に入力信号を印加して振動部２ａを振動させると、振動板３を介して、振動した振動部２ａに対応するキャビティ室７が加圧され、圧力波が発生する。この圧力波は、キャビティ室７から対応するノズル孔５へ伝播する前進成分と、逆にインクマニホールド８へ伝播する後退成分とを有している。
【００２１】
前進成分の圧力波が当該キャビティ室７からノズル孔５に達すると、そのノズル孔５からインク滴１１が吐出される。このインク滴１１が印刷用紙に付着してドットを形成することにより、印刷記録がなされる。なお、インク滴１１を吐出することにより当該キャビティ室７内のインク量が減少するが、インクマニホールド８からインクが補充されて次回の吐出に備える。また、キャビティ室７等内のインク中での圧力波の伝播速度、即ち音速は、およそ９００ｍ／ｓ程度である。
【００２２】
一方、後退成分の圧力波が当該キャビティ室７からインクマニホールド８に達すると、その圧力波により、振動板３のうちインクマニホールド８とダンパ室９とを区画する部分が変形する。振動板３の当該部分は前記のように、インクマニホールド８の側又はダンパ室９の側のいずれにも変形可能なので両側に振動し、後退成分の圧力波は吸収され減衰される。ここでダンパ室９が通気孔１０により外部に連通しているので、振動板３の振動により容積に変動が生じてもその圧力はほとんど変化しないことも、圧力波の減衰を助長している。従って後退成分の圧力波はインクマニホールド８において速やかに減衰するので、インクマニホールド８からキャビティ室７、更にノズル孔５へ向かう反射波が発生しない。
【００２３】
従って、前進成分の圧力波によりインク滴１１を吐出したキャビティ室７における、インクマニホールド８からのインクの補充は、反射波の影響を受けることなく行われる。このため、同時に吐出したチャンネル数等に左右されることなく、均一な吐出量及び吐出速度で毎回の吐出が行われる。
【００２４】
以上詳細に説明したように、本実施の形態にかかるインクジェットヘッドによれば、圧電素子板２にダンパ室９を設けて振動板３がインクマニホールド８の側又はダンパ室９の側のいずれにも変形できるようにしたので、圧電素子板２の振動部２ａが駆動されることにより対応するキャビティ室７に発生した圧力波のうち後退成分は、振動板３のうちインクマニホールド８及びダンパ室９に面する部分の振動により減衰され、反射波を生じない。このため、前進成分の圧力波によりインク滴１１の吐出を行ったキャビティ室７では、反射波の影響を受けることなく均一に、インク滴１１の吐出により減少したインク量の補充をインクマニホールド８から受けることができる。従って、同時に吐出したチャンネル数や前回の吐出からの間隔等に左右されずに毎回各チャネル均一な吐出量及び吐出速度でインク滴１１の吐出を行い、良好な印刷品質を得ることができるインクジェットヘッドが実現されている。
【００２５】
ここで、ダンパ室９に通気孔１０を設けて振動による圧力変動がほとんど生じないようにしたので、インクマニホールド８での圧力波の減衰が助長され、反射波の発生がより一層防止されており、均一な吐出の実現に貢献している。
【００２６】
また、インクマニホールド８の上方全面がダンパ室９とされているので、振動板３の振動によるインクの圧力波の吸収効率が高い。また、ダンパ室９を、圧電素子板２と振動板３との間に設けて振動板３のうちインクマニホールド８とダンパ室９とを区画する部分を覆ったので、振動板３がインクジェットヘッドの外形の一部をなすことがなく内部に配置されており、強度面での不安がない。
【００２７】
そして、この振動板３としては、圧電素子板２の振動部２ａの振動をキャビティ室７に伝達するものとして従来から使用されているものの一部を充てているので、部品点数が少なくて済む。
【００２８】
尚、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば前記実施の形態において、圧電素子板２の全体をＰＺＴ等のピエゾ効果を有する素材で形成したが、少なくとも振動部２ａが当該素材で形成されていれば足り、ダンパ室９を囲む部分等は通常のセラミックスや金属、樹脂等で形成してもかまわない。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明した通り請求項１に係る発明によれば、エネルギー素子からインクキャビティへの加圧を伝達する可撓材で圧力波の吸収をも行うようにして部品点数を減らしたインクジェットヘッドが提供されている。また、当該可撓材をインクジェットヘッドの内部に配置して強度面の不安を除去したインクジェットヘッドが提供されている。
【００３０】
また、ダンパ室がインクマニホールドの上方全面にわたって設けられているので、可撓材の振動による圧力波の吸収効率が高いインクジェットヘッドが提供されている。
【００３１】
特に、請求項２に係る発明によれば、ダンパ室を外部に連通する大気連通孔を備えたので、ダンパ室の圧力変動がほとんどなくより良好に圧力波の吸収ができるインクジェットヘッドが提供されている。
【００３２】
更に、請求項３に係る発明によれば、カバープレートが、エネルギー発生部のみならずダンパ室を覆う部分も含めてその全体が圧電素子で形成されているので、部品点数が少なく製造しやすいインクジェットヘッドが提供されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施の形態に係るインクジェットヘッドの構造を示す断面図である。
【図２】  図１のインクジェットヘッドにおける振動板の変形を示す断面図である。
【図３】  従来のインクジェットヘッドの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１    キャビティプレート
２    圧電素子板（カバープレート）
２ａ  振動部
３    振動板（可撓材）
５    ノズル孔（インク吐出ノズル）
７    キャビティ室（インクキャビティ）
８    インクマニホールド
９    ダンパ室
１０    通気孔
【図１】
0003680394.tif 000002
【図２】
0003680394.tif 000003
【図３】
0003680394.tif 000004