JPH09511465A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 インクジェット記録装置は、相対する位置にある第１面（９）及び第２面（１１）を持つ室板（７）と、前記室板の第１面と第２面との間に延在するスルーホールとして形成される圧力室（１３）であって、略平行な第１行と第２行（１５、１７）とに配される前記圧力室と、前記室板の前記面の一つに結合されるノズル板（３９）であって、前記圧力室（１３）の数と対応する多くのノズル開口（３７）を有し、前記各ノズル開口がインクの滴を放出するための前記圧力室の一つと連通する前記ノズル板と、前記各圧力室（１３）と関連する圧電アクチュエータ素子であって、動作方向を持ち圧電材料の少なくとも一つの層（２３）と電極層間に電圧の印加で前記動作方向に前記アクチュエータ素子の寸法が変化するように配される少なくとも二つの前記電極層（２５、２７）とを有し、前記動作方向に前記アクチュエータ素子の前記寸法が変化するとき前記圧力室が該容積を変化するように当該圧力室と共働する関係に配される前記アクチュエータ素子と、を含む記録ヘッド（１）を有する。前記記録ヘッド（１）はさらに、前記室板（７）の前記面（９、１１）に設けられたインク供給手段であって、前記圧力室（１３）の前記行（１５、１７）に略平行に延在する４個のダクト（１９）を有し、前記各圧力室がインク供給チャネル（２１）を介して前記インク供給手段と連通する。第１及び第２ダクト（１９）は前記室板（７）の第１面（９）に設けられ、第３及び第４ダクト（１９）は前記室板の第２面（１１）に設けられる。第１行（１５）の第２、第４、第６等々の圧力室（１３）は第１ダクトと連通し、第２行（１７）の第２、第４、第６等々の圧力室は第２ダクトと連通し、第１行の第１、第３、第５等々の圧力室は第３ダクトと連通し、第２行の第１、第３、第５等々の圧力室は第４ダクトと連通する。結果として、フルカラープリントが１個の記録ヘッド（１）だけで可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 インクジェット記録装置 技術分野 本発明は、相対する位置にある第１面及び第２面を持つ室板と、前記室板の第 １面と第２面との間に延在するスルーホールとして形成される圧力室であって、 略平行な第１行と第２行とに配される前記圧力室と、 前記室板の前記面の少なくとも一つに設けられたインク供給手段であって、前記 圧力室の前記行に略平行に延在するダクトとインク供給チャネルとを有し、前記 各圧力室が前記インク供給チャネルの一つを介して前記インク供給手段と連通す る前記インク供給手段と、 前記室板の前記面の一つに結合されるノズル板であって、前記圧力室の数と対応 する多くのノズル開口を有し、前記各ノズル開口がインクの滴を放出するための 前記圧力室の一つと連通する前記ノズル板と、 前記各圧力室と関連する圧電アクチュエータ素子であって、動作方向を持ち圧電 材料の少なくとも一つの層と電極層間に電圧の印加で前記動作方向に前記アクチ ュエータ素子の寸法が変化するように配される少なくとも二つの前記電極層とを 有し、前記動作方向に前記アクチュエータ素子の前記寸法が変化するとき前記圧 力室が該容積を変化するように当該圧力室と共働する関係に配される前記アクチ ュエータ素子と、 を有する記録ヘッドを含むインクジェット記録装置に関する。 背景技術 このような装置はヨーロッパ特許公告公報EP-B-145066号から既知である。当 該既知の装置の記録ヘッドは、２行の圧力室を持つ室板を有し、ダクトは前記室 板の面の一つに設けられる。ノズル板は、前記室板の面の一つに結合され、膜板 は対向面に結合される。圧電アクチュエータ素子は、前記膜板上に設けられ、こ れらアクチュエータ素子の各々は前記圧力室の一つと共働する。この記録ヘッド は、 とてもコンパクトであり信頼性がある。多色カラープリンタのためのインクジェ ット記録ヘッドが所望ならば、このような記録ヘッドの一つが、記録されるべき 各色に対して必要であろう。多色カラー記録装置は三つの基本色（イエロー、シ アン、マゼンタ）と黒とを使用することが通常である。従って、４個のプリンタ ヘッドが既知の記録装置を多色プリンタに適するために必要だろう。これは装置 をほとんどコンパクトにはさせないだろう。 発明の開示 本発明の目的は、１個の記録ヘッドだけしか持ってないにもかかわらず、多色 記録に適したこの種のインクジェット記録装置を提供することである。この目的 を達成するために、本発明に従う装置は、インク供給手段が複数のダクトを有し 、当該各ダクトは副セットの圧力室と連通することを特徴とする。好ましくは、 複数の前記ダクトは、室板の第１面に設けられる第１及び第２ダクトと、前記室 板の第２面に設けられる第３及び第４ダクトとを有し、第１行の第２、第４、第 ６等々の圧力室は第１のダクトと連通し、第２行の第２、第４、第６等々の圧力 室は第２のダクトと連通し、第１行の第１、第３、第５等々の圧力室は第３ダク トと連通し、第２行の第１、第３、第５等々の圧力室は第４ダクトと連通する。 本発明による装置では、記録ヘッドは４個の異なるグループの圧力室を有し、各 グループは異なるダクトと接続される。各ダクトは上述のような４色のうちの一 つのインクを供給できる。あらかじめ決められた色のドットは、該色のインクを 有するダクトと接続された圧力室の選択された一つと共働してアクチュエータ素 子を動作させることにより、プリントできる。 本発明に従う装置の好ましい実施例は、前記室板の面の少なくとも一つに設け られるダクトと当該ダクトに関連するインク供給チャネルが前記室板の該面内に 窪みとして形成されることを特徴とする。当該窪みは前記圧力室を形成するスル ーホールとともに形成でき、製造工程の効率が増大する。 他の実施例は、前記室板の面の少なくとも一つに設けられるダクトと当該ダク トに関連するインク供給チャネルが前記室板の該面に結合される他の板内に窪み として形成されることを特徴とする。当該他の板はノズル板でよく、前記窪みは ノズル開口とともに設けられる。前記他の板は、前記ノズル板が結合される面と 対向して位置する前記室板の面に結合される背面板でもよい。 さらに他の実施例は、前記室板の面の少なくとも一つに設けられるダクトと当 該ダクトに関連するインク供給チャネルが前記室板の該面に結合される中間板内 に開口として形成されることを特徴とし、当該中間板は前記室板と他の板との間 に挟まれる。この実施例の利点は、前記中間板内の開口が、アクチュエータ素子 の動作時インクがダクトへ逆流することを防止するために隘路を形成する必要が あるインク供給チャネルに対して特に有利となる高い精度で製造できることであ る。 好ましくは、室板は、電極材料の層間に挟まれた圧電材料の少なくとも一つの 層を有する多層板として形成され、アクチュエータ素子は該板内の各圧力室に対 する室板内に形成され、当該アクチュエータ素子の動作方向は前記室板の厚さ方 向と一致する。これは非常にコンパクトな記録ヘッドとなる、なぜならばアクチ ュエータ素子が前記室板内に統合されるからである。しかしながら、分離したア クチュエータ素子の使用が好まれるならば、膜板が、ノズル板が結合される面に 対向する室板の面に結合されることを特徴とする実施例が可能であり、アクチュ エータ素子は各圧力室の場所で前記膜板に結合される。 本発明のこれら及び他の特徴はこれ以降述べられる実施例で明らかになるだろ う。 図面の簡単な説明 第１図は本発明に従うインクジェット記録装置の簡略化したブロック図であり 、第２図は第１図に示される装置のための記録ヘッドの第１実施例の（実寸では ない）断面図であり、第３Ａ図及び第３Ｂ図は第２図に示される記録ヘッドの室 板の第１及び第２面の可能なレイアウトを示し、第４図は第２図に示される記録 ヘッドのための室板を製造するのに適した板の断面図を示し、第５図は第４図に 示される板の電極層の可能なレイアウトを示し、第６図、第７図及び第８図は第 ２、第３及び第４実施例での第２図に類似したそれぞれの断面図である。 発明を実施するための最良の形態 全ての図を通じて同じ参照番号が、対応する素子に対して用いられる。第１図 は、本発明に従うインクジェット記録装置の主要部だけを示すブロック図である 。このような装置は、インクジェット記録ヘッド１、ペーパー移送機構３及び制 御ユニット５を有する。インクジェットプリンタ装置の一般的構造は、例えば米 国特許公報3946398号でわかるように従来技術として知られている。本発明によ る装置は、主に記録ヘッド１の構造が既知の装置と異なる。 第２図は、第１図の装置に対する記録ヘッド１の第１実施例の断面図を示す。 当該図は実寸ではないことに留意すべきである。明瞭のために、寸法がいくつか 誇張されている。前記記録ヘッド１は、第１面９と当該第１面と対向する第２面 １１とを持つ室板７を有する。圧力室１３は前記室板７内に形成され、各圧力室 は第１面９と第２面１１との間に延在するスルーホールからなる。圧力室１３は 、第３Ａ図及び第３Ｂ図でわかるように２個の略平行な行に配される。 第３Ａ図は第１面９を示し、第３Ｂ図は第２面１１を示す。第３Ａ図は、第２ 図の上からみた図である。前記圧力室１３は、当該図の左側の第１行１５と当該 図の右側の第１行と平行な第２行１７内に配される。各行の圧力室１３の数は、 とても多く、例えば２００である。第３Ｂ図は、第３Ａ図に示される前記室板を 第１行１５、第２行１７の方向に平行なラインの周りに１８０度回転することに より得られるであろう図である。従って、第３Ｂ図では、第１行１５は右側に示 され、第２行１７は左側に示される。前記室板７の端部１８は、第３Ａ図及び第 ３Ｂ図の下部に示される。前記室板７の第１面９及び第２面１１では、インク供 給手段はこれらの面内に窪みを形成することにより設けられる。これらの窪みは 、ダクト１９とインク供給チャネル２１との形式を持ち、各圧力室１３は前記イ ンク供給チャネルの一つによりダクトの一つと接続される。前記ダクト１９は、 圧力室１３の行１５、１７と略平行に延在する。前記室板７の第１面９には第１ 及び第２ダクト１９が設けられ、第２面１１には第３及び第４ダクト１９が設け られる。前記端部１８に最も近い圧力室を番号１で始めて、前記行１５及び１７ の各々の圧力室１３は番号付けされる。第１行１５での番号２、４、６等々を持 つ圧力室は第１ダクト１９と連通し、第２行１７での同じ数字を持つ圧力室は第 ２ ダクト１９と連通し、第３及び第４行内の番号１、３、５等々を持つ圧力室は第 ３及び第４ダクト１９とそれぞれ連通する。 第４図は、圧力室及びインク供給手段が設けられる前の第２図の記録ヘッドの 室板７の断面を示す。この室板は、電極層により交番される（好ましくは圧電セ ラミックの）圧電材料の複数の層２３を有する多層板として形成される。参照番 号２５、２７及び２９で示される三つのタイプの電極層がある。第５図は、第４ 図に示される室板を上から見た図である。第５図において、第１タイプの電極層 ２５と第２タイプの電極層２７とは点線で示され、第３タイプの電極層２９は一 点鎖線で示される。第４図及び第５図から、第１タイプの電極層２５は、長方形 の室板７の左端部から垂直中心線３１の左側へ延在することが明らかである。第 ２タイプの電極層２７は、前記室板の右側端部から前記垂直中心線３１の右側へ 延在し、第３タイプの電極層２９は第５図の頂端部から前記室板の略全体の長さ にわたって下方に延在する。第１及び第２のタイプの電極層２５、２７は前記室 板７の頂端部及び下端部まで延在せず、第３のタイプの電極層２９は該板の左側 及び右側端部まで延在しない。従って、（図示しない）電気的接続は、前記室板 ７の左側端部で第１のタイプの電極層２５に、右側端部で第２タイプの電極層２ ７に及び頂端部での第３タイプの電極層２９になされる。 第２図では、前記圧力室１３が前記室板７内に設けられた後で（例えばソーイ ング、湿式化学エッチング、粉末噴射又はレーザカッティング）、第１行１５の 圧力室１３は第１タイプの電極層２５と第３タイプの電極層２９とにより囲まれ 、第２行１７の圧力室は第２タイプの電極層２７と第３タイプの電極層２９とに より囲まれる。第３Ａ図及び第３Ｂ図において、スリット３３が前記室板７内に 設けられることがわかる。これらスリットの各々は、２個の隣接する圧力室１３ 間に延在するので、各圧力室は前記室板７内に形成される分離フィンガ３５に位 置される。前記スリット３３は、行１５又は１７内の隣接する圧力室１３間の前 記電極層２５又は２７を中断するために、前記室板７に充分深く延在する。従っ て、各圧力室１３は、関連するフィンガ３５の自由端にある（図示しない）個別 端子と電気的に接続される該圧力室自体の第１又は第２タイプの電極層２５又は ２７により囲まれる。さらに、各圧力室１３は、第３タイプの多くの電極層２９ によ り囲まれ、第３タイプの全ての電極層は電気的に一緒に接続される。圧力室１３ を囲む電極層２５（又は２７）及び２９と圧電層２３とは、該圧力室と共働して 圧電アクチュエータ素子を形成する。各圧電アクチュエータ素子は、前記室板７ の厚さ方向と一致する動作方向（第２図及び第４図の垂直方向）を持つ。電圧が 第１電極層２５（又は第２電極層２７）と第３電極層２９との間に印加されると き、前記動作方向でのアクチュエータ素子の寸法は変化するので、関連する圧力 室１３の容積は変化する。前記圧力室１３が拡張するとき、インクが前記インク 供給チャネル２１を介して前記ダクト１９から前記圧力室へ流入する。前記圧力 室１３が収縮するとき、インクはノズル開口３７を介して前記圧力室から前記室 板７の第２面１１に結合されたノズル板３９に放出される。ベース板４１は、前 記室板７の第１面に結合されるので、前記圧力室１３は前記ノズル開口３７と前 記インク供給チャネル２１とを除いて覆われている。開口４３（点線で示される ）は、前記ダクト１９をインク貯留部（図示しない）に接続するため背面板４１ 内に設けられる。同様の開口（図示しない）がもちろん前記ノズル板３９内に設 けられてもよい。前記インク供給チャネル２１の寸法は、前記圧力室が収縮する とき前記ダクト１９へインクが逆流できないように選ばれる。前記記録ヘッド１ のこの動作は、未公開の特許出願（PHN15.079）に詳細に説明されている。前記 室板７が電極層２５、２７、２９の間に挟まれた相対的に多くの圧電層２３を持 つならば、アクチュエータ素子の寸法の大きな変化は、前記電極層間での相対的 に低い電圧で得られる。それにもかかわらず、二つの電極層間に挟まれる単一の 圧電層を有する室板を用いることも可能である。この場合、アクチュエータ素子 の寸法の所望の変化を得るために、高い電圧が必要だろう。 動作時、第１、第２、第３及び第４ダクト１９は、異なる色、例えば黒、イエ ロー、シアン及びマゼンタのインクで満たされる。第１行１５の偶数番号の圧力 室１３の一つと共働してアクチュエータ素子が動作するならば、黒インクの滴が 該圧力室のノズル開口３７から放出されるだろう。第２行１７の偶数番号の圧力 室１３の一つと共働してアクチュエータ素子が動作するならば、イエローインク の滴が該圧力室のノズル開口３７から放出されるだろう。同様に、第１行１５又 は第２行１７の奇数番号の圧力室１３と共働してアクチュエータ素子がそれぞれ 動作するならば、シアン又はマゼンタの滴がそれぞれ放出されるだろう。従って 、全てのカラープリントが第２図及び第３図に示される単一の記録ヘッド１で可 能である。 第６図は、記録ヘッド１の第２実施例の第２図と同様な断面を示す。この実施 例では、ダクト１９と関連インク供給チャネルとは、室板７の第１面９及び第２ 面１１それぞれに結合される中間板４５及び４７内に開口として形成される。室 板７、ノズル板３９及び背面板４１は、第２図に示された第１実施例に対応する 板と類似してもよい。前記中間板４５、４７は例えば金属板であり、ダクト１９ とインク供給チャネル２１とを形成する前記開口はエッチングにより形成される 。第１の中間板４５は、前記室板７と前記背面板４１との間に挟まれ、第２の中 間板４７は、前記室板と前記ノズル板３９との間に挟まれる。第１の中間板４５ 内の前記ダクト１９及び前記インク供給チャネル２１のレイアウトは、第３Ａ図 に示されたレイアウトと同じでもよく、第２中間板４７内のレイアウトは、第３ Ｂ図に示されたレイアウトと同じでもよい。結果として、第１中間板４５内のイ ンク供給チャネル２１だけが第６図で見える。 記録ヘッド１の第３の実施例の断面が第７図に示される。この実施例において 、ダクト１９とインク供給チャネル２１とは、ノズル板３９及び背面板４１内に 窪みとして形成される。なぜならば、前記ダクト１９及び前記インク供給チャネ ル２１のレイアウトは、第３Ａ図と第３Ｂ図とに示されるレイアウトと同じであ るからであり、前記背面板４１内に設けられるインク供給チャネルだけが第７図 に見える。前記ノズル板３９及び前記背面板４１内の窪みは、前記室板７の第２ 面１１と第１面９とにそれぞれ結合されるこれらの板の面に設けられる。 第８図は、記録ヘッド１の第４実施例の断面を示す。この実施例では、室板７ は、金属又は適切なプラスチック材料の不活性の（圧電でない）材料でできてい てもよい。第２図に示される第１実施例と同様に、圧力室１３、ダクト１９及び インク供給チャネル２１は、前記室板７内に設けられる。前記ダクト１９及びイ ンク供給チャネル２１のレイアウトは、第１実施例と同じでもよい。前記室板７ の第２面１１のインク供給チャネル２１だけが、第８図で見える。前述の実施例 のように、ノズル板３９は、前記室板７の第２面１１に結合される。膜板４９は 、 前記室板７の第１面９に結合される。当該膜板４９は、薄い金属板でもよい。各 圧力室１３の場所で、アクチュエータ素子５１は、前記膜板４９に結合される。 前記アクチュエータ素子５１が、ヨーロッパ特許公開公報EP-A-516188号に開示 されているように２個の電極層間に挟まれた圧電材料の一つ又はそれ以上の層を 有する。膜板４９は、前記室板７の第２面１１に面する金属層と当該金属層の頂 部の圧電層とを有することも可能である。各圧力室１３の場所で、拡張された厚 さの領域が前記圧電層に形成され、当該領域は電極層（図示しない）を持つ他方 の側で覆われる。このような構造は、ヨーロッパ特許公告公報EP-B-145066号に 詳細に述べられる。全てのバリエーションで、アクチュエータ素子５１の電極層 の一部は、膜板４９の金属部分を介して第１端子５３と共通に接続され、前記電 極層の残存部は第２端子５５と接続される。一つの第２端子５５が各アクチュエ ータ素子５１に対して設けられるので、各アクチュエータ素子は前述の実施例の ように個別に動作できる。従って、フルカラープリンタが第８図に示される記録 ヘッドで可能である。 今まで述べた実施例の他に本発明の他の実施例が可能であることは、当業者に は明らかである。例えば、第６図に示される中間板４５、４７と組み合わせて第 ８図に示される不活性の室板７を使うことは可能である。例えば、室板の第１面 ９とノズル板３９又は前記ノズル板と前記室板の第２面１１との間に設けられる 中間板４７内の窪みとして、ダクト１９とインク供給チャネル２１とを形成する ことも可能である。既述の特徴の他の組み合わせは、同じようにまた可能である 。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 （９、１１）に設けられたインク供給手段であって、前 記圧力室（１３）の前記行（１５、１７）に略平行に延 在する４個のダクト（１９）を有し、前記各圧力室がイ ンク供給チャネル（２１）を介して前記インク供給手段 と連通する。第１及び第２ダクト（１９）は前記室板 （７）の第１面（９）に設けられ、第３及び第４ダクト （１９）は前記室板の第２面（１１）に設けられる。第 １行（１５）の第２、第４、第６等々の圧力室（１３） は第１ダクトと連通し、第２行（１７）の第２、第４、 第６等々の圧力室は第２ダクトと連通し、第１行の第 １、第３、第５等々の圧力室は第３ダクトと連通し、第 ２行の第１、第３、第５等々の圧力室は第４ダクトと連 通する。結果として、フルカラープリントが１個の記録 ヘッド（１）だけで可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．相対する位置にある第１面（９）及び第２面（１１）を持つ室板（７）と、 前記室板の第１面と第２面との間に延在するスルーホールとして形成される圧力 室（１３）であって、略平行な第１行と第２行（１５、１７）とに配される前記 圧力室と、 前記室板の前記面の少なくとも一つに設けられたインク供給手段であって、前記 圧力室の前記行に略平行に延在するダクト（１９）とインク供給チャネル（２１ ）とを有し、前記各圧力室が前記インク供給チャネルの一つを介して前記インク 供給手段と連通する前記インク供給手段と、 前記室板の前記面の一つに結合されるノズル板（３９）であって、前記圧力室の 数と対応する多くのノズル開口（３７）を有し、前記各ノズル開口がインクの滴 を放出するための前記圧力室の一つと連通する前記ノズル板と、 前記各圧力室と関連する圧電アクチュエータ素子であって、動作方向を持ち圧電 材料の少なくとも一つの層（２３）と電極層間に電圧の印加で前記動作方向に前 記アクチュエータ素子の寸法が変化するように配される少なくとも二つの前記電 極層（２５、２７）とを有し、前記動作方向に前記アクチュエータ素子の前記寸 法が変化するとき前記圧力室が該容積を変化するように当該圧力室と共働する関 係に配される前記アクチュエータ素子と、 を有する記録ヘッド（１）を含むインクジェット記録装置において、 前記インク供給手段が複数の前記ダクト（１９）を有し、前記各ダクトが副セッ トの前記圧力室（１３）と連通することを特徴とするインクジェット記録装置。 ２．請求項１に記載のインクジェット記録装置において、前記複数のダクトは前 記室板（７）の第１面（９）に設けられる第１及び第２ダクト（１９）と前記室 板の第２面（１１）に設けられる第３及び第４ダクト（１９）とを有し、第１行 （１５）の第２、第４、第６等々の圧力室（１３）は第１ダクトと連通し、第２ 行（１７）の第２、第４、第６等々の圧力室は第２ダクトと連通し、第１行の第 １、第３、第５等々の圧力室は第３ダクトと連通し、第２行の第１、第３、第５ 等々の圧力室は第４ダクトと連通することを特徴とするインクジェット記録装置 。 ３．請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置において、前記ダクト（１ ９）と前記室板（７）の前記面（９、１１）の少なくとも一つに設けられる前記 関連インク供給チャネル（２１）とは、前記室板の該面内に窪みとして形成され ることを特徴とするインクジェット記録装置。 ４．請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置において、前記ダクト（１ ９）と前記室板（７）の前記面（９、１１）の少なくとも一つに設けられる前記 関連インク供給チャネル（２１）とは、前記室板の該面に結合される他の板（３ ９、４１）内に窪みとして形成されることを特徴とするインクジェット記録装置 。 ５．請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置において、前記ダクト（１ ９）と前記室板（７）の前記面（９、１１）の少なくとも一つに設けられる前記 関連インク供給チャネル（２１）とは、前記室板の該面に結合される中間板（４ ５、４７）内に開口として形成され、前記中間板は前記室板と他の板（３９、４ １）とに挟まれることを特徴とするインクジェット記録装置。 ６．請求項１乃至５の何れか１項に記載のインクジェット記録装置において、前 記室板（７）は電極材料の層（２５、２７、２９）間に挟まれた圧電材料の少な くとも一つの層（２３）を有する多層板として形成され、前記アクチュエータ素 子は該板内の各圧力室（１３）に対する前記室板内に形成され、前記アクチュエ ータ素子の前記動作方向は前記室板の前記厚さ方向と一致することを特徴とする インクジェット記録装置。 ７．請求項１乃至５の何れか１項に記載のインクジェット記録装置において、膜 板（４９）は前記ノズル板（３９）が結合される前記面（１１）と対向する前記 室板（７）の前記面（９）に結合され、アクチュエータ素子（５１）は前記各圧 力室（１３）の場所で前記膜板に結合されることを特徴とするインクジェット記 録装置。 ８．請求項１乃至７の何れか１項に記載されたインクジェット記録装置のための 記録ヘッド。