JPH01255549A - インクジェットヘッド - Google Patents
インクジェットヘッドInfo
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- JPH01255549A JPH01255549A JP8430788A JP8430788A JPH01255549A JP H01255549 A JPH01255549 A JP H01255549A JP 8430788 A JP8430788 A JP 8430788A JP 8430788 A JP8430788 A JP 8430788A JP H01255549 A JPH01255549 A JP H01255549A
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- JP
- Japan
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- curvature
- nozzle
- piezoelectric transducer
- ink
- inkjet head
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- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
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- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters 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
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/14282—Structure of print heads with piezoelectric elements of cantilever type
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
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。
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ジェット方式の記録装置
に関しさらに詳細にはインクジェットプリンタヘッドに
関する。
像を形成するプリンタ等インクジェット方式の記録装置
に関しさらに詳細にはインクジェットプリンタヘッドに
関する。
従来のインクジェットヘッドの構造としては複数のノズ
ル開口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。（特公昭
６０−８９５３等）この構造ではインク滴吐出効率およ
び安定性が高くインク中に気泡、ゴミ等の異物が混入し
た場合でもこの影響を受けずに正常動作が可能であると
いう特徴を有する。振動子としては片持ち梁状振動子ま
たは両持ち梁状振動子が用いられている。この内片持ち
梁状振動子は曲げ剛性が小さく電気機械変換効率が高く
小さい応力で必要な振動子可動部分変位が得られる等の
利点を有する。さらに振動子とノズル板との間の間隙は
インク滴吐出特性に影響するため微小な間隙を保つよう
に構成されている。
ル開口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。（特公昭
６０−８９５３等）この構造ではインク滴吐出効率およ
び安定性が高くインク中に気泡、ゴミ等の異物が混入し
た場合でもこの影響を受けずに正常動作が可能であると
いう特徴を有する。振動子としては片持ち梁状振動子ま
たは両持ち梁状振動子が用いられている。この内片持ち
梁状振動子は曲げ剛性が小さく電気機械変換効率が高く
小さい応力で必要な振動子可動部分変位が得られる等の
利点を有する。さらに振動子とノズル板との間の間隙は
インク滴吐出特性に影響するため微小な間隙を保つよう
に構成されている。
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振動子はほぼ同一の線膨張係数を持
つ圧電素子と金属薄層が積層されノズル板とこれに対峙
する振動子可動部分との間の微小な間隙を確保するため
振動子支持端部分とノズル板との間にスペーサを挟持し
ていた。従って振動子を構成する圧電素子と金属薄層の
線膨張係数を合わせるため材料選択の幅が狭くなりスペ
ーサを挟持するため部品点数及び組立工数が増加すると
いう問題点を有していた。
トヘッドの構造では振動子はほぼ同一の線膨張係数を持
つ圧電素子と金属薄層が積層されノズル板とこれに対峙
する振動子可動部分との間の微小な間隙を確保するため
振動子支持端部分とノズル板との間にスペーサを挟持し
ていた。従って振動子を構成する圧電素子と金属薄層の
線膨張係数を合わせるため材料選択の幅が狭くなりスペ
ーサを挟持するため部品点数及び組立工数が増加すると
いう問題点を有していた。
本発明の目的はこれらの問題点を解決して材料選択の幅
が広く部品点数および組立工数の少ない片持ち梁状振動
子を用いたインクジェットヘッドを実現することにある
。
が広く部品点数および組立工数の少ない片持ち梁状振動
子を用いたインクジェットヘッドを実現することにある
。
本発明のインクジェットヘッドは少なくとも１つ以上の
ノズル開口を有するノズル形成部材と、前記ノズル開口
に１対１に対向して配置され一端を自由端とし他端を支
持端とする独立に駆動可能な圧電変換器を有し、前記ノ
ズル形成部材と前記圧電変換器の間にインクが充たされ
たインクジェットヘッドにおいて、前記圧電変換器は動
作温度においてある曲率の反りを有し前記圧電変換器の
反曲率半径側の支持端とする一端の接線と平行に前記ノ
ズル形成部材を配置し前記圧電変換器の反曲率半径側の
自由端とする他端近傍を前記ノズル開口と対向させたこ
とを特徴とする。
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１対１に対向して配置され一端を自由端とし他端を支
持端とする独立に駆動可能な圧電変換器を有し、前記ノ
ズル形成部材と前記圧電変換器の間にインクが充たされ
たインクジェットヘッドにおいて、前記圧電変換器は動
作温度においてある曲率の反りを有し前記圧電変換器の
反曲率半径側の支持端とする一端の接線と平行に前記ノ
ズル形成部材を配置し前記圧電変換器の反曲率半径側の
自由端とする他端近傍を前記ノズル開口と対向させたこ
とを特徴とする。
本発明の上記構成では、振動子を構成する部材の線膨張
係数をほぼ等しくする必要がなくスペーサ等の部材を必
要としないため材料の選択範囲が広く部品点数および組
立工数の少ないインクジェットヘッドが得られる。
係数をほぼ等しくする必要がなくスペーサ等の部材を必
要としないため材料の選択範囲が広く部品点数および組
立工数の少ないインクジェットヘッドが得られる。
次に実施例に基づいて本発明を説明する。第１図は本発
明の一実施例を示すプリンタの斜視図である。同図にお
いて記録紙１０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１４．１７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上にインクジェットヘッド１６が搭載されて構成
される。
明の一実施例を示すプリンタの斜視図である。同図にお
いて記録紙１０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１４．１７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上にインクジェットヘッド１６が搭載されて構成
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１０上に
インク像を形成する。記録紙１０はプラテン１１、送り
ローラ１２．１３の回転により走査方向と直交する副走
査方向に搬送され記録紙面上への印字が行われる。
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１０上に
インク像を形成する。記録紙１０はプラテン１１、送り
ローラ１２．１３の回転により走査方向と直交する副走
査方向に搬送され記録紙面上への印字が行われる。
第２図にインクジェットヘッドの断面図を示す。
フレーム２０とサブフレーム２１の間にノズル板２２、
圧電変換器２４、弾性シート２５を積層し固定ねじ２８
．２９を用いて固定する。ノズル板２２は複数のノズル
２３を有する金属薄板から構成される。サブフレーム２
１の背後にはヒータ用のポジスタ３１が取付けられてお
りインクジェットヘッド１６を動作温度まで加熱しイン
クリザーバ２６及び圧電変換器２４周辺のホットメルト
インク（図示せず）を溶解させる。第３図に圧電変換器
２４の斜視図を示す。圧電変換器２４は切り込み５６に
よって分離された複数の振動子５２と固定部分５８から
構成される。ＰＺＴよりなる圧電素子３０の片面にはＡ
ｕ薄層よりなる共通電極５３他而にはＮ ｉ ｆｉＪ層
よりなる信号電極５４を有する。圧電素子３０と信号電
極５４は低融点半田（融点１４０°Ｃ）を用いて１６０
°Ｃの雰囲気中で両者は平面になるＪ：うに接合される
。圧電素子３０と信号電極５４の線膨張係数は信号電極
を構成するＮｉＯ方が大きいため動作温度１１０’Ｃの
環境下ではバイメタル効果による曲げモーメントが発生
しｆ言号電極側に曲率（Ｒ−”）を持った反りを生ずる
。（第３図は反りを生じている状態を示す。
圧電変換器２４、弾性シート２５を積層し固定ねじ２８
．２９を用いて固定する。ノズル板２２は複数のノズル
２３を有する金属薄板から構成される。サブフレーム２
１の背後にはヒータ用のポジスタ３１が取付けられてお
りインクジェットヘッド１６を動作温度まで加熱しイン
クリザーバ２６及び圧電変換器２４周辺のホットメルト
インク（図示せず）を溶解させる。第３図に圧電変換器
２４の斜視図を示す。圧電変換器２４は切り込み５６に
よって分離された複数の振動子５２と固定部分５８から
構成される。ＰＺＴよりなる圧電素子３０の片面にはＡ
ｕ薄層よりなる共通電極５３他而にはＮ ｉ ｆｉＪ層
よりなる信号電極５４を有する。圧電素子３０と信号電
極５４は低融点半田（融点１４０°Ｃ）を用いて１６０
°Ｃの雰囲気中で両者は平面になるＪ：うに接合される
。圧電素子３０と信号電極５４の線膨張係数は信号電極
を構成するＮｉＯ方が大きいため動作温度１１０’Ｃの
環境下ではバイメタル効果による曲げモーメントが発生
しｆ言号電極側に曲率（Ｒ−”）を持った反りを生ずる
。（第３図は反りを生じている状態を示す。
）本実施例に用いた圧電素子とＮｉの線膨張係数はそれ
ぞれ１．８Ｘ１０−’に一’、１２．８Ｘ１０−１ｌｉ
（−１であり片持ち梁のスパンを３ｍｍとすると温度差
５０°Ｃで曲率Ｒ””＝６．Ｏｎ−”、曲率半径Ｒ＝１
６６．７ｍｍの反りが生じ先端で２７μｍの反りｙ（第
２図に示す。）が得られた。再び第２図において振動子
５２の反曲率半径側（振動子の曲率Ｒ−１を有する２面
のうち曲率半径Ｒの中心側の面の反対側）の支持端とす
る一端の接線がノズル板と平行になるようにノズル板と
密着固定し一方振動子５２の自由端とする一端の反曲率
半径側は反りによって生ずる自由端近傍の微小な間隙を
介してそれぞれに対応するノズル２３と対向するごとく
配置される。また振動子５２は固定端をフレーム２０と
サブフレーム２１の間に弾性シート２５を介して固定さ
れているためこのとき振動子５２の固定部分の反りはフ
レーム２０に押しつけられ平らに矯正される。従って振
動子には内部応力が生ずる。しかし振動子の固定端部分
の長さを短くして許容応力範囲に収まるように設計する
ことにより振動子の破損を防止している。信号電極５４
には個別に配線２７が接続され選択的電圧印加が行われ
る。次に第２図を用いて動作について説明する。インク
リザーバ２６からホットメルノ 圧を印加すると圧電効果により圧電素子３０は収縮する
。−力信号電極５４のＮｉ薄層は高い弾性率を有するた
め寸法変化が規制され共通電極５３の側に曲がるごとく
曲げモーメントが発生する。
ぞれ１．８Ｘ１０−’に一’、１２．８Ｘ１０−１ｌｉ
（−１であり片持ち梁のスパンを３ｍｍとすると温度差
５０°Ｃで曲率Ｒ””＝６．Ｏｎ−”、曲率半径Ｒ＝１
６６．７ｍｍの反りが生じ先端で２７μｍの反りｙ（第
２図に示す。）が得られた。再び第２図において振動子
５２の反曲率半径側（振動子の曲率Ｒ−１を有する２面
のうち曲率半径Ｒの中心側の面の反対側）の支持端とす
る一端の接線がノズル板と平行になるようにノズル板と
密着固定し一方振動子５２の自由端とする一端の反曲率
半径側は反りによって生ずる自由端近傍の微小な間隙を
介してそれぞれに対応するノズル２３と対向するごとく
配置される。また振動子５２は固定端をフレーム２０と
サブフレーム２１の間に弾性シート２５を介して固定さ
れているためこのとき振動子５２の固定部分の反りはフ
レーム２０に押しつけられ平らに矯正される。従って振
動子には内部応力が生ずる。しかし振動子の固定端部分
の長さを短くして許容応力範囲に収まるように設計する
ことにより振動子の破損を防止している。信号電極５４
には個別に配線２７が接続され選択的電圧印加が行われ
る。次に第２図を用いて動作について説明する。インク
リザーバ２６からホットメルノ 圧を印加すると圧電効果により圧電素子３０は収縮する
。−力信号電極５４のＮｉ薄層は高い弾性率を有するた
め寸法変化が規制され共通電極５３の側に曲がるごとく
曲げモーメントが発生する。
振動子５２の自由端はこの結果ノズル板の方向に変形変
位し近傍のインクをノズル２３から吐出させる。
位し近傍のインクをノズル２３から吐出させる。
上記構造において振動子５２は異なる線膨張係数を有す
る部材を接合することにより生ずるバイメタル効果によ
って自由端で反りｙが生ずるため振動子５２の固定端を
ノズル板２２に固定することによりインク吐出に必要な
ノズルと振動子自由端近傍の間隙が確保される。従って
従来ノズルと振動ｆの間隙を得るために用いていたスペ
ーサ等の部材は不要になる。また振動子に異なる線膨張
係数を持つ部材を積層してもホットメルトインクを用い
ることにより動作温度を一定に制御しているため環境温
度変化に対するバイメタル効果によ潰反り量の変動を防
止できる。
る部材を接合することにより生ずるバイメタル効果によ
って自由端で反りｙが生ずるため振動子５２の固定端を
ノズル板２２に固定することによりインク吐出に必要な
ノズルと振動子自由端近傍の間隙が確保される。従って
従来ノズルと振動ｆの間隙を得るために用いていたスペ
ーサ等の部材は不要になる。また振動子に異なる線膨張
係数を持つ部材を積層してもホットメルトインクを用い
ることにより動作温度を一定に制御しているため環境温
度変化に対するバイメタル効果によ潰反り量の変動を防
止できる。
以上述べたように本発明の上記構成によればノズルと振
動子自由端近傍との間隙を確保するためにスペーサ等の
部材を必要としないため部品点数及び組立工数の少ない
インクジェットヘッドを実現できるという効果を有する
。更に圧電変換器を構成する部材の線膨張係数を合わせ
る必要がないため材料の選択の範囲が広がるという効果
も有する。
動子自由端近傍との間隙を確保するためにスペーサ等の
部材を必要としないため部品点数及び組立工数の少ない
インクジェットヘッドを実現できるという効果を有する
。更に圧電変換器を構成する部材の線膨張係数を合わせ
る必要がないため材料の選択の範囲が広がるという効果
も有する。
第１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。 第２図は本発明による一実施例を示すインフジエラ］・
ヘッドの断面図。 第３図は本発明による一実施例を示すインクジェットヘ
ッドの圧電変換器の斜視図。 １６ インクジェットヘッド ２２ ノズル板 ２３ ノズル ３０ 圧電素子 ３１ ポジスタ ５２ 振動子 ５３ 共通電極 ５４ 信号電極 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 ７６！インク〉−はへｖｂ
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フジエラ］・
ヘッドの断面図。 第３図は本発明による一実施例を示すインクジェットヘ
ッドの圧電変換器の斜視図。 １６ インクジェットヘッド ２２ ノズル板 ２３ ノズル ３０ 圧電素子 ３１ ポジスタ ５２ 振動子 ５３ 共通電極 ５４ 信号電極 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 ７６！インク〉−はへｖｂ
Claims (4)
- （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１対１に対向して配置さ
れ一端を自由端とし他端を支持端とする独立に駆動可能
な圧電変換器を有し、前記ノズル形成部材と前記圧電変
換器の間にインクが充たされたインクジェットヘッドに
おいて、前記圧電変換器は動作温度においてある曲率の
反りを有し前記圧電変換器の反曲率半径側の支持端とす
る一端の接線と平行に前記ノズル形成部材を配置し前記
圧電変換器の反曲率半径側の自由端とする他端近傍を前
記ノズル開口と対向させたことを特徴とするインクジェ
ットヘッド。 - （２）前記圧電変換器は圧電素子と少なくとも１層以上
からなる金属薄層が接合され前記圧電素子の線膨張係数
は前記金属薄層の線膨張係数より小さいことを特徴とす
る請求項１記載のインクジェットヘッド。 - （３）前記圧電変換器を構成する複数の部材の接合温度
は前記動作温度より高いことを特徴とする請求項１記載
のインクジェットヘッド。 - （４）前記インクは常温では固相状態のホットメルトイ
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記載のインクジェットヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8430788A JPH01255549A (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | インクジェットヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8430788A JPH01255549A (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | インクジェットヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01255549A true JPH01255549A (ja) | 1989-10-12 |
Family
ID=13826835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8430788A Pending JPH01255549A (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | インクジェットヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01255549A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0443628A2 (en) * | 1990-02-23 | 1991-08-28 | Seiko Epson Corporation | Drop-on-demand ink-jet printing head |
| EP0678384A1 (en) * | 1990-02-23 | 1995-10-25 | Seiko Epson Corporation | Drop-on-demand ink-jet printing head |
| US6186619B1 (en) | 1990-02-23 | 2001-02-13 | Seiko Epson Corporation | Drop-on-demand ink-jet printing head |
-
1988
- 1988-04-06 JP JP8430788A patent/JPH01255549A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0443628A2 (en) * | 1990-02-23 | 1991-08-28 | Seiko Epson Corporation | Drop-on-demand ink-jet printing head |
| EP0655333A1 (en) * | 1990-02-23 | 1995-05-31 | Seiko Epson Corporation | Drop-on-demand ink-jet printing head |
| EP0655334A1 (en) * | 1990-02-23 | 1995-05-31 | Seiko Epson Corporation | Drop-on-demand ink-jet printing head |
| US5444471A (en) * | 1990-02-23 | 1995-08-22 | Seiko Epson Corporation | Drop-on-demand ink-jet printing head |
| EP0678384A1 (en) * | 1990-02-23 | 1995-10-25 | Seiko Epson Corporation | Drop-on-demand ink-jet printing head |
| US5600357A (en) * | 1990-02-23 | 1997-02-04 | Seiko Epson Corporation | Drop-on-demand ink-jet printing head |
| EP0873872A1 (en) * | 1990-02-23 | 1998-10-28 | Seiko Epson Corporation | Drop-on-demand ink-jet printing head |
| US5894317A (en) * | 1990-02-23 | 1999-04-13 | Seiko Epson Corporation | Drop-on-demand ink-jet printing head |
| US5910809A (en) * | 1990-02-23 | 1999-06-08 | Seiko Epson Corporation | Drop-on-demand ink-jet printing head |
| EP1055519A1 (en) * | 1990-02-23 | 2000-11-29 | Seiko Epson Corporation | Drop-on-demand ink-jet printing head |
| US6186619B1 (en) | 1990-02-23 | 2001-02-13 | Seiko Epson Corporation | Drop-on-demand ink-jet printing head |
| US6742875B2 (en) | 1990-02-23 | 2004-06-01 | Seiko Epson Corp | Drop-on-demand ink-jet printing head |
| US6942322B2 (en) | 1990-02-23 | 2005-09-13 | Seiko Epson Corporation | Drop-on-demand ink-jet printing head |
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