JPH01267047A - Inkjet head - Google Patents

Inkjet head

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Publication number
JPH01267047A
JPH01267047A JP9620488A JP9620488A JPH01267047A JP H01267047 A JPH01267047 A JP H01267047A JP 9620488 A JP9620488 A JP 9620488A JP 9620488 A JP9620488 A JP 9620488A JP H01267047 A JPH01267047 A JP H01267047A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
inkjet head
piezoelectric transducer
nozzle plate
nozzle
Prior art date
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Pending
Application number
JP9620488A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsuyoshi Kitahara
強 北原
Masanao Matsuzawa
松澤 正尚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP9620488A priority Critical patent/JPH01267047A/en
Publication of JPH01267047A publication Critical patent/JPH01267047A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14282Structure of print heads with piezoelectric elements of cantilever type

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To stabilize the discharging property of ink drops and to enhance the manufacturing yield, by so arranging that a movable part of a center beam vibrator held by a predetermined space from a nozzle plate is vibrated in a direction orthogonal to said nozzle plate to press out ink in the vicinity of said nozzle plate and to let it fly as ink drops. CONSTITUTION:When a voltage is applied between a common electrode using a spacer 22 and a pattern electrode 26, a piezoelectric element 24 is contracted. On the other hand, since a layer 23 of Ni foil has a high modulus of elasticity, the change of size thereof is restricted. Therefore, such bending moment is consequently generated as to bend the element 24 to the side of the Ni foil 23. As a result, a piezoelectric converter 40 is deformed and shifted towards a nozzle plate and, the ink in the vicinity of the nozzle plate is discharged out of a nozzle opening 20. Therefore, it becomes possible to manage a small gap between the nozzle plate 21 and the piezoelectric converter 40 with high accuracy. The gap influences the characteristic of the inkjet head, and accordingly highly accurate size control of the gap brings about stabilization of the discharging property of ink drops of the inkjet head, while exerting great influence upon the manufacturing yield of the head. It is desirable that the gap is not larger than 100mum and not smaller than 5mum.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はインク滴を飛翔させ記録紙等の媒体上に、イン
ク像を形成するプリンタ等インクシェツト方式の記録装
置に関しさらに詳細には・インクシェツトプリンタヘッ
ドに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an ink sheet type recording apparatus such as a printer that forms an ink image on a medium such as a recording paper by flying ink droplets, and more specifically, Regarding printer heads.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のインクシェラ)・ヘッドの構成としては複数のノ
ズル[j旧」を有するノズル板とこの背後にインクと直
接接触する圧電変換器を有する構造が知られている。(
特公貼60−8953号公報)この構造−Cは圧電変換
器を構成する振動子がノズル板と概ね直行する方向に変
位することく振動することと各ノズル間のインク流路が
短い距1ij1fで通じていることによりインク滴吐出
効率および安定性が高くインク中にガス・コミ等異物か
混入した場合でもこの影響を受けず正常操作が可能であ
るという特徴を有する。更に振動Pはノズル板と微小な
空隙を保って配された片持ち梁状または両支持端を軟(
14造にした両持ち梁の振動子か用いられている。
A known structure of a conventional ink sheller head is a nozzle plate having a plurality of nozzles and a piezoelectric transducer behind the nozzle plate that is in direct contact with ink. (
(Japanese Patent Publication No. 60-8953) This structure-C is characterized in that the vibrator constituting the piezoelectric transducer vibrates by being displaced in a direction approximately perpendicular to the nozzle plate, and that the ink flow path between each nozzle is short. Because of this communication, the ink droplet ejection efficiency and stability are high, and even if foreign matter such as gas or dust gets mixed into the ink, it is not affected by this and normal operation is possible. Furthermore, the vibration P softens the cantilever shape or both supporting ends, which are arranged with a small gap between them and the nozzle plate.
A double-supported beam vibrator made of 14 structures is used.

〔発明か解決しようとする課題〕[Invention or problem to be solved]

上記従来技術の片持ち梁状振動子を用いたインクシェI
・ヘッドの構造ではl’N度確保が困難でインク滴吐出
特性が安定しない、製造歩留まりが低いという問題点を
有していた。即ちノズル板およびこれと対峙する振動子
可動部分との間隙はインク吐出特性に影響するため微小
な空隙を高精度に管理する必要がある。しかしながら片
持ち梁の場合支持部分に対して梁の長さが長いため支持
部分での支持方向の傾きか振動子先端では拡大され振動
子とノズル板との空隙に影響する。そのため特性が安定
せず製造歩留まりが低いという問題点をイイしていた。
Ink sheath I using the above conventional cantilever vibrator
- The head structure had problems in that it was difficult to ensure l'N degree, the ink droplet ejection characteristics were unstable, and the manufacturing yield was low. That is, since the gap between the nozzle plate and the movable part of the vibrator facing the nozzle plate affects the ink ejection characteristics, it is necessary to manage the minute gap with high precision. However, in the case of a cantilever beam, since the length of the beam is longer than the supporting portion, the inclination in the supporting direction at the supporting portion is expanded at the tip of the vibrator, which affects the gap between the vibrator and the nozzle plate. This overcomes the problem of unstable characteristics and low manufacturing yield.

また、従来技術に基づく両持ち梁振動子では、両支持端
近傍か軟構造であるため製造時における振動子とノズル
板間空隙管理か困難である、圧電素子との電気配線作業
が困難である、振動子を複数用いる構造を採用する場合
両持ぢ梁振動子片側の支持端を共通化した櫛歯構造をと
れないという問題点を有していた。
In addition, since the double-supported beam vibrator based on the conventional technology has a soft structure near both support ends, it is difficult to manage the gap between the vibrator and the nozzle plate during manufacturing, and electrical wiring work with the piezoelectric element is difficult. However, when adopting a structure using a plurality of vibrators, there was a problem in that a comb-teeth structure in which the support end on one side of the double-supported beam vibrator was shared was not possible.

本発明の目的はこれらの問題点を解決してインク滴吐出
特性の安定した製造歩留まりの高い両持ち梁状振動子を
用いたインクシェツトへ、ラドを実現することにある。
An object of the present invention is to solve these problems and to realize an ink sheet using a double-sided beam-shaped vibrator with stable ink droplet ejection characteristics and a high manufacturing yield.

また上記従来技術の片持ち梁状振動子を用いたインクジ
ェットヘッドの構造では、ホットメルトインクを用いる
と固層状態から液層状態またはその逆の相変態時ホラ1
ヘメルトインク内部に大きな内部応力が発生し、その結
果片持ち梁状振動子支持部にも大きな集中応力か発生ず
るという問題点を有していた。
In addition, in the structure of the inkjet head using the cantilever vibrator of the above-mentioned prior art, when hot melt ink is used, the phase transformation from a solid phase to a liquid phase or vice versa occurs.
There was a problem in that a large internal stress was generated inside the Hemelt ink, and as a result, a large concentrated stress was also generated in the cantilever vibrator support.

本発明の別の「1的はこの間5題点を吊′決して振動子
支持端への応力集中を守り和しノ′:信何1性の高いイ
ンクシェツト△、ラドを実現するこ−と(こある。
Another objective of the present invention is to solve the following five problems: 'Never prevent and balance stress concentration on the vibrator support end': To realize a highly reliable ink sheet △, rad. be.

〔課題を解決する/二めの手段〕[Solving the problem/Second method]

本発明のインクシ1ツI・ヘラI・は少なくとも1つ以
上のノズル開口を有するノズル形成部(」と、前記ノズ
ル間L]に対向して配置され、1層の圧電素子と少なく
ども1層以」−の笛部イー]との積層からなり、前記圧
電素子ど前記箔部材の積層部からなる一端を固定端とし
、前記箔部材のみからなる他端を固定端とする両持ち梁
構造をとる圧電変換器と、前記ノズル形成部材と[)0
記圧電変換器間の空隙と該圧電変換器の周辺を充たすイ
ンクと、選択的電気信号を伝1f9 シ前記圧電変換蒲
と接続された電気信号線とから構成されたことを特徴と
する。
The ink sheet I and the spatula I of the present invention are disposed facing a nozzle forming part (" and the nozzle gap L") having at least one or more nozzle openings, and have one layer of piezoelectric elements and at least one layer of piezoelectric elements. The piezoelectric element has a double-supported beam structure in which one end made of the laminated portion of the foil member is a fixed end, and the other end made of only the foil member is a fixed end. a piezoelectric transducer, the nozzle forming member and [)0
The piezoelectric transducer is characterized in that it is composed of ink filling the gap between the piezoelectric transducers and the periphery of the piezoelectric transducer, and an electric signal line connected to the piezoelectric transducer for transmitting a selective electric signal.

また、かかるインクシェラ1−ヘットに常温ては固相状
態であるホットヌル1〜インクど、該ホラ1−メル1〜
インクを固相状態から液相状態に変化させる発熱手段を
具備してもよい。
In addition, hot null 1 to ink, which is in a solid state at room temperature, is added to the ink sheller 1-head, and the hot null 1 to ink, which is in a solid state at room temperature, is added to the ink sheller 1-head.
A heat generating means for changing the ink from a solid state to a liquid state may be provided.

ま/二、かかるインクシェラ1〜ヘツドを両持ぢ梁状圧
電変換器の圧′眠素子と箔部材よりなる積層部長さが前
記箔部材のみからなる積層部長さよりも長く設定し、ノ
ズル開口が両持ち梁状前記圧電変換器の前記箔部(才の
みからなる積層部の固定端よりに位置してもよい。
Second, the length of the laminated layer consisting of the piezoelectric transducer and the foil member is set to be longer than the length of the laminated layer consisting only of the foil member, and the nozzle opening is The piezoelectric transducer may be located closer to the fixed end of the laminated portion consisting of the foil portion of the piezoelectric transducer having a double-sided beam shape.

また、かかるインクシェラ1〜ヘツドをノズル形成部材
と圧電変換器との空隙がノズル開口において5ミクロン
メートル以」二]O○ミクロンメーI〜ル以下に設定し
てもよい。
Further, the gap between the nozzle forming member and the piezoelectric transducer of the ink sheller 1 to head may be set to 5 microns or more or less than 5 microns or less at the nozzle opening.

また、かかるインクシェッl〜ヘッドに圧電変換器の圧
電素子と箔部材の積層構造よりなる固定端に電気配線を
接続してもよい。
Further, electric wiring may be connected to the fixed end of the piezoelectric transducer having a laminated structure of a piezoelectric element and a foil member to the ink shell to the head.

また、かかるインクシェラI・ヘッドにインクを囲みイ
ンク室を形成するインク遮断部材と、前記インク室外部
に突出した圧電変換器の固定端に電気配線を有してもよ
い。
Further, the ink sheller I/head may include an ink blocking member that surrounds ink to form an ink chamber, and electrical wiring at the fixed end of the piezoelectric transducer that projects outside the ink chamber.

〔作用〕[Effect]

本発明の上記構成では、ノズル板とある空隙を保って設
けられた両持ぢ梁状振動子の可動部分がノズル板と直行
する方向に振動し近傍のインクを押し出しインク滴どし
て飛翔させる。
In the above configuration of the present invention, the movable part of the double-sided beam-shaped vibrator, which is provided with a certain gap between the nozzle plate and the nozzle plate, vibrates in a direction perpendicular to the nozzle plate, pushing out ink in the vicinity and causing ink droplets to fly. .

〔実施例〕〔Example〕

次に実施例に基づいて本発明を説明する。 Next, the present invention will be explained based on examples.

第1図は本発明の−・実施例を示すプリンタの斜視図あ
る。同図において記録紙]0はプラテン11に捲き回さ
れ送りローラ12,13によって押圧される。ガイド軸
1.4.17に案内されプラテン軸に平行な方向に移動
可能なキャリッジ15上にインクシェラ1−ヘッド16
が格載されて構成される。インクジェットヘッド16は
独立にインク滴を吐出制御可能な複数のノズルを有しプ
ラテン軸方向に走査され上記ノズルから選択的にインク
滴を吐出し記録紙]O上にインク像を形成する。
FIG. 1 is a perspective view of a printer showing an embodiment of the present invention. In the figure, recording paper [0] is wound around a platen 11 and pressed by feed rollers 12 and 13. An ink sheller 1-head 16 is mounted on a carriage 15 guided by a guide shaft 1.4.17 and movable in a direction parallel to the platen axis.
is listed and configured. The inkjet head 16 has a plurality of nozzles that can independently control the ejection of ink droplets, and is scanned in the platen axis direction and selectively ejects ink droplets from the nozzles to form an ink image on the recording paper.

記録紙10はプラテン11、送りローラ]−2,13の
回転により走査方向と直行する副走査方向に搬送され記
録紙面上への印字が行われる。
The recording paper 10 is conveyed in the sub-scanning direction perpendicular to the scanning direction by the rotation of the platen 11 and feed rollers ]-2 and 13, and printing is performed on the surface of the recording paper.

第2図は本発明の実施例を示すインクシェッl〜ヘッド
の断面図である。フレーム28とノズルプレー1〜21
の間にスペーサ22.32とシール部材27.31を積
層し、固定ネジ29,30を用いてインク室60を固定
形成する。圧電変換器40ばN]箔23とPZTよりな
る圧電素子24を接合することにより構成され、圧電素
子24とNl箔23よりなる積層部の一端を固定し、N
]−箔23のみからなる他端も固定した両持ち梁構造を
どる。インク室60内は記録用インク33て充たされて
おり圧電変換器40はインク33中に存在している。圧
電変換器40の片側にはパターン電極26がパターニン
グされている。圧電変換器40のパターン電極26を有
する片面には配線25か接続されている。ノズルIH2
1kl: 複数のノズル20を有する金属箔板から構成
される。また、スペーサ22.32はノズルプレート2
コと独立している必要性はなくノズルプー1〜2]−と
一体化した構造をもと)9得る。フレーム28は介備イ
ック室61を有しておりインク中へのゴミ、紙ケバ等の
侵入防止を目的としたフタ34を備えている。
FIG. 2 is a sectional view of an ink shell to a head showing an embodiment of the present invention. Frame 28 and nozzle plays 1 to 21
A spacer 22.32 and a sealing member 27.31 are stacked in between, and the ink chamber 60 is fixedly formed using fixing screws 29, 30. Piezoelectric transducer 40 is constructed by joining a foil 23 and a piezoelectric element 24 made of PZT, one end of the laminated part made of the piezoelectric element 24 and Nl foil 23 is fixed, and
] - Return to the double-supported beam structure with the other end also fixed, consisting of only the foil 23. The ink chamber 60 is filled with recording ink 33, and the piezoelectric transducer 40 is present in the ink 33. A patterned electrode 26 is patterned on one side of the piezoelectric transducer 40 . A wiring 25 is connected to one side of the piezoelectric transducer 40 having the pattern electrode 26. Nozzle IH2
1kl: Consists of a metal foil plate having a plurality of nozzles 20. In addition, the spacers 22 and 32 are connected to the nozzle plate 2.
There is no need for the nozzle pulleys to be independent from the nozzle pulleys 1 to 2. The frame 28 has a cleaning chamber 61 and a lid 34 for preventing dust, paper fluff, etc. from entering the ink.

次に動作について説明する。予備インク室6]からイン
クがノズル近傍に供給されて充たされる。
Next, the operation will be explained. Ink is supplied from the preliminary ink chamber 6 to the vicinity of the nozzle to fill it.

スペーサ22を用いた共通電極とパターン電極26の間
に電圧を印加することにより圧電素子24は収縮する。
By applying a voltage between the common electrode using the spacer 22 and the pattern electrode 26, the piezoelectric element 24 contracts.

一方N 1箔23の層は高い弾性率を有するため寸法変
化が規制されN1箔23側に曲がるごとく曲モーメン1
〜が発生ずる。圧電変換器40はこの結果ノズルプレ=
1・の方向に変形変位し近傍のインクをノズル冊口20
から吐出させる。
On the other hand, since the layer of N1 foil 23 has a high elastic modulus, dimensional changes are regulated and bending moment 1
~ will occur. As a result, the piezoelectric transducer 40 nozzle pre=
The nozzle is deformed in the direction of 1 and the ink in the vicinity is transferred to the book opening 20
Discharge from.

上記構成によると、ノズルプレー1・21と圧電変換器
40間に有する微小な空隙を高精度に管理することが可
能となる。前記空隙が広過きる場合、圧電変換器40の
変形に伴うインクの移動が抵抗なく行われ、ノズル開口
20近傍のインクにインク滴を吐出せしめる十分な圧力
の発生か期待てきない。逆に前記空隙が狭過きる場合、
圧電変換器40の変形に伴う運動を妨げようとするイン
クが持つ粘性抵抗が増大化し、発生圧力の立ち」二かり
時間が長時間化すると共に、インク滴吐出後ノズル開口
20内にインクか供給されるインク供給時間が長詩間化
するという問題を有する。従って前記空隙は・インクジ
ェットヘッドの特性を左右する重要な要因であり、前記
空隙の高精度な寸法管理がインクシェラI・ヘッドのイ
ンク湧叶出特性の安定化、製造歩留まりに重大な影響を
与える。また、実験上前記空隙の間隔は100ミクロン
メートル以下5ミクロンメー1−ルJメ−にがf4iま
しいことが分っている。
According to the above configuration, it becomes possible to manage the minute gap between the nozzle play 1/21 and the piezoelectric transducer 40 with high precision. If the gap is too wide, the ink will move without resistance due to the deformation of the piezoelectric transducer 40, and it cannot be expected that sufficient pressure will be generated to eject ink droplets to the ink near the nozzle opening 20. Conversely, if the void is too narrow,
The viscous resistance of the ink that tries to prevent the movement of the piezoelectric transducer 40 due to its deformation increases, and the time required for the pressure to rise increases, and the ink is supplied into the nozzle opening 20 after ejecting the ink droplet. There is a problem that the ink supply time becomes long. Therefore, the void is an important factor that affects the characteristics of the inkjet head, and highly accurate dimensional control of the void has a significant impact on stabilizing the ink gushing characteristics of the Ink Sheller I head and on the manufacturing yield. . Furthermore, it has been experimentally found that the spacing between the voids is preferably 100 micrometers or less and 5 micrometers or less.

再び第2図に示す実施例に戻ると、この構成では製造時
一方の支持端に高剛性のN1箔23と圧電素子24の積
層部が設けられているため取付(す状態を高精度に管理
できる特徴がある。また、片持ち梁状振動子と比較して
片持ち梁状振動子の自由端に相当する部分が薄いN]−
箔23を介して固定されているため、単位印加電圧に対
するバイメタル効果による変形量を減少させることなく
固有振動周期を短縮化可能という特徴も有する。この特
徴により高い応答周波数を持つインクジェットヘッドを
実現できる。また圧電変換器40を構成するNi箔23
と圧電素子24からなる積層部とN1箔23のみからな
る積層部の長さ割合は、Ni箔23と圧電素子24から
なる積層部の方が長いことが望ましい。これは、N1箔
部が長いということが固有振動周期の増大と振動子取付
は位置1′N度の困難さを意味するからである。ノズル
開口20の位置は、圧電変換器40がバイメタル効果て
変形した場合の最大たわみを与える近傍に置かれること
が望ましい。従って本実施例では、ノズル開口20が、
N〕−箔23のみから成る積層部の固定端よりに位置し
ている。
Returning again to the embodiment shown in FIG. 2, in this configuration, since a laminated portion of the highly rigid N1 foil 23 and the piezoelectric element 24 is provided at one support end during manufacturing, the mounting condition can be controlled with high precision. In addition, the part corresponding to the free end of the cantilevered vibrator is thinner than the cantilevered vibrator.
Since it is fixed via the foil 23, it also has the feature that the natural vibration period can be shortened without reducing the amount of deformation due to the bimetal effect with respect to a unit applied voltage. This feature makes it possible to realize an inkjet head with a high response frequency. In addition, the Ni foil 23 constituting the piezoelectric transducer 40
It is desirable that the length ratio of the laminated portion consisting of the Ni foil 23 and the piezoelectric element 24 to the laminated portion consisting only of the N1 foil 23 is longer. This is because the longer N1 foil portion means an increase in the natural vibration period and difficulty in mounting the vibrator at a position of 1'N degrees. The position of the nozzle opening 20 is desirably placed in a vicinity that provides maximum deflection when the piezoelectric transducer 40 is deformed due to the bimetallic effect. Therefore, in this embodiment, the nozzle opening 20 is
N] - located closer to the fixed end of the laminated portion consisting only of foil 23.

第2図に示した本発明のインクジェットヘッドの実施例
においては、圧電変換器40への電気配線25がNj箔
23と圧電素子24からなる積層部の固定端上に設けら
れたことも一つの特徴である。、従来例では、支持端近
傍が軟構造であるため、電気配線25を接続する過程て
ノズルプレート21ど圧電変換器40間の微小な空隙寸
法に変化を来たす可能性がある。しかし、」二記実施例
では固定端上への配線であるため」二記問題は発生しな
い。
In the embodiment of the inkjet head of the present invention shown in FIG. 2, one of the features is that the electrical wiring 25 to the piezoelectric transducer 40 is provided on the fixed end of the laminated portion consisting of the Nj foil 23 and the piezoelectric element 24. It is a characteristic. In the conventional example, since the vicinity of the support end has a soft structure, there is a possibility that the size of the minute gap between the nozzle plate 21 and the piezoelectric transducer 40 changes during the process of connecting the electric wiring 25. However, in the second embodiment, since the wiring is on the fixed end, the second problem does not occur.

第3図も本発明によるインクジェットヘッドの実施例で
あり第2図に示した圧電変換器40をよ))詳細に説明
するたの斜視図である。この斜視図はノズルプレート2
1と圧電変換器40のみを表している。圧電変換器40
の各振動子は櫛歯状に切断され、前記各振動子がノズル
プレー1・21上に配置された複数のノズル開口に対向
するように設置されている。上記構成によればパターン
電極26への電気配線作業が容易で信頼性が高く歩留ま
りが高い両持ち梁状振動子を用いたインクジェットヘッ
ドを実現することができるという効果を有する。
FIG. 3 is also an embodiment of the inkjet head according to the present invention, and is a perspective view for explaining in detail the piezoelectric transducer 40 shown in FIG. 2. This perspective view shows nozzle plate 2.
1 and the piezoelectric transducer 40 are shown. Piezoelectric transducer 40
Each of the vibrators is cut into a comb-like shape, and each vibrator is installed so as to face a plurality of nozzle openings arranged on the nozzle plays 1 and 21. According to the above configuration, it is possible to realize an inkjet head using a double-sided beam-shaped vibrator, in which the electrical wiring work to the pattern electrode 26 is easy, the reliability is high, and the yield is high.

第4図、第5図共に本発明によるインクジェットヘッド
の他の実施例を示す断面図である。本実施例も圧電変換
器40をより詳細に説明するものであり圧電変換器40
両固定端のノズルプレート21からの高さが異なる例で
ある。従って圧電変換器40の構成部材の持つ線膨張係
数の相違により取付は作業時に圧電変換器40に曲がり
が発生した場合でも、前記固定端高さを圧電変換器40
の曲がりに応じて設計することにより、簡単に取付は作
業を実施できるのみならず、インク滴吐出特性に影響を
与える圧電変換器40とノズルプレ−1・21の位置精
度も容易に確保できる。
Both FIGS. 4 and 5 are sectional views showing other embodiments of the inkjet head according to the present invention. This embodiment also explains the piezoelectric transducer 40 in more detail.
This is an example in which the heights of both fixed ends from the nozzle plate 21 are different. Therefore, even if the piezoelectric transducer 40 bends during installation due to differences in linear expansion coefficients of the components of the piezoelectric transducer 40, the height of the fixed end of the piezoelectric transducer 40
By designing according to the curvature of the nozzle plate, not only can installation be performed easily, but also the positional accuracy of the piezoelectric transducer 40 and the nozzle plates 1 and 21, which affect the ink droplet ejection characteristics, can be easily ensured.

第6図も本発明によるインクジェットヘッドの他の実施
例を示す断面図である。この実施例は常温では固相状態
にあり摂氏80度から摂氏120度にかけて相変態し液
相状態になるホットメルトインク33を用いた例である
。この場合ノズルプレート21とフレーム28とシール
部材3]は熱伝導性か良好な材質で構成されている。発
熱部材35.36はフレーム28に取付けられている。
FIG. 6 is also a sectional view showing another embodiment of the inkjet head according to the present invention. This embodiment uses a hot melt ink 33 which is in a solid state at room temperature and undergoes a phase transformation from 80 degrees Celsius to 120 degrees Celsius to become a liquid state. In this case, the nozzle plate 21, the frame 28, and the seal member 3 are made of a material with good thermal conductivity. Heat generating members 35 and 36 are attached to the frame 28.

ホットメルトインク33が液相から固相に相変態する時
、体積収縮を伴い、その結果大きい内部応力を発生ずる
。その竹片持ち梁状振動子では固定端に大きい集中応力
が発生し破損につながる可能性がある。これに対して両
持ち梁状振動子では破壊につながる可能性が少ない。
When the hot melt ink 33 undergoes a phase transformation from a liquid phase to a solid phase, it undergoes volumetric contraction, resulting in the generation of large internal stress. In the bamboo cantilever vibrator, large concentrated stress occurs at the fixed end, which may lead to damage. On the other hand, a double-supported beam-shaped vibrator is less likely to lead to destruction.

また、第6図の実施例に示すように電気配線25をイン
ク室60の外部に突出した圧電変換器40の固定端に設
置することも可能である。この場合、電気配線25はフ
レーム28とノズルプレート21とから構成されたイン
ク遮断部材によりインク室60内のインク33と遮断さ
れている。上記構成によればインクジェットヘッドより
取り出される電気配線において特にホットメルトインク
33の相変態時の影響によるハガレ、断線の発生がない
、またホットメルI・インク33に限らずあらゆるイン
クに対して組成物中への電気配線構造杓からの溶剛Iが
なく、インク中への溶融杓析出によるノズル詰まりが発
生しないインクシェラ)〜・\ラドを実現てきるいう効
果を有する。、 第7図も本発明の他の実施例を示すインクシエツI〜プ
リンタの構成図である。記録紙10はプラテン]]に添
って取付けられており、フレーム28とノズルプレート
21と圧電変換器40て構成され、ガイド軸14.17
にガイドされ前記記録紙10に対向することく配置され
たインクジェットヘッドと前記インクジェットヘッドに
インクを供給するインク供給チューフ50とインクタン
ク51とから構成されている。ノズル開口20は圧電変
換器40のN1箔23のみの支持端tmに位置しており
、その結果インクジェットヘッドのノズル開口よりも上
部の構造が小型化可能になっている。
Furthermore, as shown in the embodiment of FIG. 6, it is also possible to install the electrical wiring 25 at the fixed end of the piezoelectric transducer 40 that projects outside the ink chamber 60. In this case, the electrical wiring 25 is cut off from the ink 33 in the ink chamber 60 by an ink cutoff member composed of the frame 28 and the nozzle plate 21. According to the above configuration, there is no occurrence of peeling or disconnection in the electrical wiring taken out from the inkjet head, especially due to the influence of the phase transformation of the hot melt ink 33, and the composition is compatible with all inks, not just the hot melt I ink 33. There is no melt I from the electric wiring structure ladle to the ink, and nozzle clogging due to melt precipitation in the ink does not occur. , FIG. 7 is also a block diagram of an ink sheet I printer showing another embodiment of the present invention. The recording paper 10 is attached along the platen], and is composed of a frame 28, a nozzle plate 21, and a piezoelectric transducer 40, and a guide shaft 14.17.
The inkjet head is guided by an inkjet head and is arranged to face the recording paper 10, an ink supply tube 50 that supplies ink to the inkjet head, and an ink tank 51. The nozzle opening 20 is located at the support end tm of only the N1 foil 23 of the piezoelectric transducer 40, and as a result, the structure above the nozzle opening of the inkjet head can be made smaller.

インク滴は、圧電変換器40を構成する圧電素子240
両側に結線されている信号線27.52と前記信号線2
7.52を介して圧電素子24に電圧を印加する駆動回
路53の動作により吐出される。前記記録紙10はイン
クジェットヘッドの上部においてローラ13とローラレ
バー54により押圧されている。従って上記実施例は記
録紙コーO上のローラ13接点からノズル開口に対向す
る位置まての寸法aを短くてきるという特徴を有する。
The ink droplet penetrates the piezoelectric element 240 that constitutes the piezoelectric transducer 40.
The signal line 27.52 and the signal line 2 connected on both sides
The liquid is ejected by the operation of the drive circuit 53 which applies a voltage to the piezoelectric element 24 via 7.52. The recording paper 10 is pressed by a roller 13 and a roller lever 54 above the inkjet head. Therefore, the above embodiment has the feature that the dimension a from the contact point of the roller 13 on the recording paper coat O to the position facing the nozzle opening can be shortened.

その結果単票紙使用時に印字不可能な上部空白領域を少
なくすることができる。
As a result, the upper blank area where printing is not possible when using cut paper can be reduced.

[発明の効果] 以上述べたように本発明の上記構成によればインク滴吐
出特性安定化のために高精度に管理する必要のあるノズ
ル板と振動子可動部分の空隙が適切に管理され低電圧で
の駆動が可能な特性の安定した製造歩留まりの高い両持
ぢ梁状振動子を用いたインクジェットヘッドを実現する
ことができるという効果を有する。
[Effects of the Invention] As described above, according to the above configuration of the present invention, the gap between the nozzle plate and the movable part of the vibrator, which needs to be managed with high precision in order to stabilize the ink droplet ejection characteristics, can be appropriately managed and reduced. This has the effect that it is possible to realize an inkjet head using a double-sided beam-shaped vibrator that has stable characteristics that can be driven by voltage and has a high manufacturing yield.

また本発明のF記構成によれば単位印加電圧に対するバ
イメタル効果による変形量を減少させることなく固有振
動周期を短縮化した両持ち梁状振動子を用いた高い応答
周波数を持つインクジェットヘッドを実現できる。
Further, according to the configuration F of the present invention, it is possible to realize an inkjet head with a high response frequency using a double-sided beam-shaped vibrator with a shortened natural vibration period without reducing the amount of deformation due to the bimetal effect with respect to a unit applied voltage. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による一実施例を示ずインクジェットヘ
ッドを具備したプリンタの斜視図第2図は本発明による
一実施例を示すインクジェットヘッドの断面図。 第3図、第4図、第5図は本発明による一実施例を示す
インクジェットヘッドの断面図。 第6図も本発明による一実施例を示すインクジェットヘ
ッドの断面図。 第7図は本発明による一実施例を示すインクジェットヘ
ッドを具備したプリンタの斜視図。 ]0 記録紙 13 ローラ 16 インクジェットヘッド 20 ノス゛月/開[二] 2] ノズルプレート 23  Ni箔 24 圧電素子 25   ηI気西己線 26 パターン電極 40 圧電変換器 以上 出願人  セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 鈴木喜三部 他1名 (」8)
FIG. 1 is a perspective view of a printer equipped with an inkjet head according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view of an inkjet head according to an embodiment of the present invention. FIG. 3, FIG. 4, and FIG. 5 are cross-sectional views of an inkjet head showing one embodiment of the present invention. FIG. 6 is also a sectional view of an inkjet head showing an embodiment according to the present invention. FIG. 7 is a perspective view of a printer equipped with an inkjet head showing one embodiment of the present invention. ] 0 Recording paper 13 Roller 16 Inkjet head 20 Nozzle plate 23 Ni foil 24 Piezoelectric element 25 ηI air line 26 Pattern electrode 40 Piezoelectric transducer and above Applicant Seiko Epson Co., Ltd. Agent Patent attorney Kisanbe Suzuki and 1 other person ('8)

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)少なくとも1つ以上のノズル開口を有するノズル
形成部材と、前記ノズル開口に対向して配置され、1層
の圧電素子と少なくとも1層以上の箔部材との積層から
なり、前記圧電素子と前記箔部材の積層部からなる一端
を固定端とし、前記箔部材のみからなる他端を固定端と
する両持ち梁構造をとる圧電変換器と、前記ノズル形成
部材と前記圧電変換器間の空隙と該圧電変換器の周辺を
充たすインクと、選択的電気信号を伝搬し前記圧電変換
器と接続された電気信号線とを備えたことを特徴とする
インクジェットヘッド。
(1) Consisting of a nozzle forming member having at least one or more nozzle openings, and a laminated layer of one layer of piezoelectric element and at least one or more layer of foil member arranged opposite to the nozzle opening, the piezoelectric element and A piezoelectric transducer having a double-supported beam structure in which one end made of the laminated portion of the foil member is a fixed end and the other end made only of the foil member is a fixed end, and a gap between the nozzle forming member and the piezoelectric transducer. An inkjet head comprising: an ink filling the periphery of the piezoelectric transducer; and an electrical signal line that propagates a selective electrical signal and is connected to the piezoelectric transducer.
(2)前記インクは常温で固相状態であるホットメルト
インクであり、該ホットメルトインクを固相状態から液
相状態に変化させる発熱手段を具備したことを特徴とす
る請求項1のインクジェットヘッド。
(2) The inkjet head according to claim 1, wherein the ink is a hot melt ink that is in a solid state at room temperature, and is equipped with a heat generating means for changing the hot melt ink from a solid state to a liquid state. .
(3)両持ち梁状圧電変換器の圧電素子と箔部材よりな
る積層部長さが前記箔部材のみからなる積層部長さより
も長く、ノズル開口が両持ち梁状前記圧電変換器の前記
箔部材のみからなる積層部の固定端よりに位置したこと
を特徴とする請求項1のインクジェットヘッド。
(3) The laminated length of the piezoelectric element and foil member of the double-sided beam-shaped piezoelectric transducer is longer than the laminated length of the foil member only, and the nozzle opening is formed only of the foil member of the double-sided beam-shaped piezoelectric transducer. 2. The inkjet head according to claim 1, wherein the inkjet head is located closer to the fixed end of the laminated portion.
(4)ノズル形成部材と圧電変換器との空隙がノズル開
口において5ミクロンメートル以上100ミクロンメー
トル以下としたことを特徴とする請求項1のインクジェ
ットヘッド。
(4) The inkjet head according to claim 1, wherein the gap between the nozzle forming member and the piezoelectric transducer is 5 micrometers or more and 100 micrometers or less at the nozzle opening.
(5)圧電変換器において圧電素子と箔部材の積層構造
よりなる固定端に電気配線を接続したことを特徴とする
請求項1のインクジェットヘッド。
(5) The inkjet head according to claim 1, wherein electrical wiring is connected to a fixed end of the piezoelectric transducer which is made of a laminated structure of a piezoelectric element and a foil member.
(6)インクを囲みインク室を形成するインク遮断部材
と、前記インク室外部に突出した圧電変換器の固定端に
電気配線を有したことを特徴とする請求項1または2の
インクジェットヘッド。
(6) The inkjet head according to claim 1 or 2, further comprising an ink blocking member that surrounds the ink to form an ink chamber, and an electric wiring at a fixed end of the piezoelectric transducer that projects outside the ink chamber.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5666141A (en) * 1993-07-13 1997-09-09 Sharp Kabushiki Kaisha Ink jet head and a method of manufacturing thereof
CN108624971A (en) * 2018-05-07 2018-10-09 京东方科技集团股份有限公司 Micro fluidic device and preparation method thereof

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