JPH01306256A - インクジェットヘッド - Google Patents

インクジェットヘッド

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JPH01306256A
JPH01306256A JP13788888A JP13788888A JPH01306256A JP H01306256 A JPH01306256 A JP H01306256A JP 13788888 A JP13788888 A JP 13788888A JP 13788888 A JP13788888 A JP 13788888A JP H01306256 A JPH01306256 A JP H01306256A
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JP
Japan
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nozzle
vibrator
ink
gap
forming substrate
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Pending
Application number
JP13788888A
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English (en)
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Hideki Morozumi
秀樹 両角
Koichi Higashimura
東村 公一
Shuji Yonekubo
米窪 周二
Masanao Matsuzawa
松澤 正尚
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Priority to US07/336,964 priority patent/US4962391A/en
Priority to DE89106516T priority patent/DE68907434T2/de
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Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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    • 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
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    • B41J2002/14475Structure thereof only for on-demand ink jet heads characterised by nozzle shapes or number of orifices per chamber

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。

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
〔従来の技術〕
複数のノズルを備えたノズル形成基板と、その背後にイ
ンクと直接接触してインクを加圧する圧電変換器を配置
したインクジェットヘッドは特公昭60−8953号公
報に開示されている。この構造のインクジェットヘッド
は、圧電変換器に形成されている振動子がノズル板に対
してほぼ直角方向に変位することと、ノズルのインク流
路が短いため、インク滴の吐出効率および吐出安定性が
高く、インク中に気泡、ゴミ等の異物が混入した場合で
も、その影響を受けずに正常な動作が可能であり、さら
には、振動子が片持ちもしくは両持ち梁構造である事に
より、電気機械変換効率が高く、低電圧で必要とする振
動子変位が得られるという特徴を有する。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、前述の従来技術では、振動子とノズル形成基板
との間隙の寸法が、インク滴の吐出速度・吐出量・吐出
応答性といった諸特性に影響することが判明していてい
るが、すべての特性を満足することは非常に困難で、各
特性間のトレードオフによって仕様を決定していた。す
なわち、インク滴の吐出速度を早く、吐出量を多くする
には、ノズル近傍に存在するインクの圧力が高まりやす
いように、ノズル形成基板とこれに対峙する振動子との
間隙を、微小なある一定の範囲に抑える必要があるのに
対し、この様な、微小間隙の下では、振動子とノズル形
成基板との間隙に存在するインクにより、振動子が変位
する際に大きな抵抗および慣性が付加され、過減衰もし
くは過減衰に近い状態で最終変位に到達する。従って、
長い時定数を有する減衰振動をしながら最終変位に到達
する場合に比べて、インク吐出圧力の最大値が小さく、
最大吐出圧力に到達するに要する時間も長くかかり、エ
ネルギ効率が低下する。さらには、インク吐出後に次の
インク吐出に備えて、ノズルメニスカスの復元に必要な
インクの供給が、振動子とノズル形成基板との間隙によ
って妨げられ、インク戻り時間が長くかかることにより
、応答性の低下や、周波数による吐出量の変動現象が生
じていた。
二のように、振動子とノズル形成基板との間隙は、イン
ク滴の吐出特性と振動子のエネルギ効率・吐出応答性等
は相反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、エネルギ
効率が高く、インク滴の吐出速度・吐出量・吐出応答性
といった諸特性を同時に達成し、優れたインクジェット
ヘッドを実現することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のインクジェットヘッドは、少なくとも1つ以上
のノズルを有するノズル形成基板と、前記ノズルに1対
1に対向して配置され独立に駆動可能な振動子が形成さ
れた圧電変換器と、前記ノズル形成基板と前記圧電変換
器との間隙および該圧電変換器の周辺にインクが充たさ
れたインクジェットヘッドにおいて、前記ノズル形成基
板の前記ノズルの入口近傍部分に、前期ノズル形成基板
の他の部分に対し、段差を設け台地を形成したことを特
徴とする。
〔作用〕
本発明の上記構成では、振動子を変形変位させてインク
を吐出するとき、ノズル形成基板と振動子可動部分の間
の、インクの抵抗および慣性が小さくなるため、振動子
の減衰時定数が長くなる。
また、インク滴吐出後のノズルメニスカスの復元に必要
なインク供給能力が高まる。
〔実施例〕
次に実施例に基づいて本発明を説明する。
第1図は、本発明におけるインクジェットヘッドを搭載
した記録装置の一実施例を説明するための斜視図である
。記録媒体1は送りローラ2.3の押圧によりプラテン
4に捲き回され、記録の進行に従い矢印5の方向に搬送
される。ガイド軸6゜7に案内されプラテン4の軸と平
行な方向に移動可能なキャリッジ8上には、独立にイン
ク滴を吐出制御可能な複数のノズルを有するインクジェ
ットヘッド9が搭載されており、矢印10の方向に走査
され各々のノズルから選択的にインク滴を吐出し記録媒
体1上にインク像を形成する。
第2図は、本発明における圧電変換器の構成を説明する
ための斜視図である。圧電変換器20は、切り込み23
によって分離された複数の振動子21と、固定部分22
から構成される。PZTよりなる圧電素子24の片面に
は、Au薄層よりなる信号電極25が、他面には、共通
電極26を兼ねるNi層よりなる金属板、固定部分22
には、Ni層よりなるスペーサ27が積層されている。
第3図(a)・(b)は、本発明におけるノズル形成基
板の形状を説明するための正面図、およびノズル部分の
A−A断面図である。ノズル形成基板30は、電鋳技術
により形成された複数のノズル31を有するNi薄板か
ら構成され、ノズル入ロ開ロ34近傍部分を帯状につな
いだ部分を列して、その他の部分はエツチング技術によ
り削り取り、段差を設けてノズル形成基板のノズル入口
開口34近傍に台地32を形成する。  。
第4図は、本発明におけるインクジェットヘッド9の構
造、およびインク滴吐出原理の説明を行。
うたぬの断面図である。フレーム40とサブフレーム4
10間に、ノズル形成基板30、圧電変換器20、弾性
シート42が積層されている。サブフレーム41にはイ
ンクリザーバ43が形成されており、インク(図示せず
)がノズル近傍に供給され充たされる。圧電素子24の
分極方向は、共通電極26と信号電極250間に電圧を
印加すると電界と直交方向に収縮するように置かれてい
る。
一方、共通電極26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信号電極25の側に曲がるごと
く曲げモーメントが発生し変形変位する。従って、待機
時に電圧を印加しておき、選択的に電圧を解除すること
により振動子21の自由端はノズル形成基板30の方向
に変形変位し近傍のインクをノズル31から吐出させる
。このとき、振動子21とノズル31との間隙aを、イ
ンク滴吐出特性の良好な寸法とし、振動子21とノズル
入口開口近傍の台地32以外の部分との間隙すを、aよ
り広くすることにより、振動子を減衰振動領域で振動さ
せ、かつインクの供給が円滑に行われる。
第5図(a)・(b)−第8図(a)−(b)は、本発
明におけるインクジェットヘッドに用いるノズル形成基
板の別の実施例を説明するためのノズル形成基板の正面
図、およびB−B −C−C・D−D −E−E断面図
である。第5図は、ノズル31人ロ開ロ34近傍部分の
台地32の形状を、円形とし第3図における帯状の台地
32の形状に比べ、インクの供給をより良くするためノ
ズルの全周方向から行うことを目的としたものである。
第6図(a)−(b)−第8図(a)・(b)は、第5
図の円形の台地に対し、ノズル中心から放射状に、台地
32以外の部分と同じ平面上にある溝33を設けたもの
であり、インクの供給をさらに改善したものである。特
に、第6図・第8図は、台地32の隣り合う部分には溝
33が設けられていないため各ノズル間の相互影響が軽
減できるという効果がある。
上記構造において、スペーサ27の厚み及び台地32の
高さを任意に設定することにより所望の間隙a、bが自
由に選択できる。すなわち、振動子52を減衰振動領域
で振動させ、かつインク滴吐出後のノズルメニスカスの
復元に必要なインクを供給するための間隙は、振動子の
固定端近傍の間隙すによって確保され、ノズル近傍のイ
ンクの圧力を高め、インク滴の吐出に必要な間隙は、自
由端近傍の間隙aによって確保される。これにより、エ
ネルギ効率が高く、インク滴の吐出速度・吐出量・吐出
応答性といった緒特性を同時に達成した優れたインクジ
ェットヘッドが得られた。
なお本実施例ではスペーサは圧電素子に一体に形成され
た金属薄板を用いているが別体の金属薄板をスペーサと
してノズル形成基板と圧電素子の間に挟み込んで固定す
るごとく構成することも可能である。また振動子には片
持ち梁状振動子を用いているが両持ち梁状振動子でも同
様な構成が可能である。
なお、上記実施例では、ノズルはノズル入口開口部面積
が出口開口部面積より広く断面がホーン形状をしている
が、このことは、ノズル形状について何ら制限を加える
ものではなく、本発明においては、ノズルにどのような
形状を採用してもよいことは発明の主旨上明白である。
〔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、ノズル
形成基板のノズル入口開口近傍部分が、他の部分に比べ
厚くなっており、振動子とノズル形成基板との間の間隙
が、ノズル入口開口近傍部分ではインク吐出に必要な微
小量が確保され、他の部分はインク吐出後のノズルメニ
スカスの復元に必要なインクの供給路が確保されインク
戻り時間が速くなるた−め、インク滴吐出速度・吐出量
を保ったまま応答性を向上することが可能となり、イン
ク滴の吐出速度・吐出量・吐出応答性・吐出安定性など
の緒特性が同時に向上した性能の優れたインクジェット
ヘッドが実現できる。また、本発明によれば、ノズル近
傍部分以外の場所では、振動子とノズル形成基板の間の
間隙を、振動子1が減衰振動を行うことのできる値とす
ることにより、振動子とノズル形成基板との間隙に存在
するインクの粘性によって消費されるエネルギロスが低
減し、駆動電圧の低下に寄与すると共に、振動子とノズ
ル形成基板との間隙の寸法のマージンが広がるという効
果も有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明におけるインクジェットヘッドを搭載
した記録装置の一実施例を説明するための斜視図。 第2図は、本発明におけるインクジェットヘッドの圧電
変換器の構成を説明するための斜視図。 第3図(a)・(b)は、本発明におけるインクジェッ
トヘッドのノズル形成基板の形状を説明するための正面
図、およびA−A断面図。 第4図は、本発明におけるインクジェットヘッドの構造
、およびインク滴の吐出原理を説明するための断面図。 第5図(a) ・(b)−第8図(a) ・(b)は、
本発明におけるインクジェットヘッドに用いるノズル形
成基板の、他の実施例を説明するためのノズル形成基板
の正面図、およびB−B −C−C−D−D−E−E断
面図。 1 記録媒体 9 インクジェットヘッド 21 振動子   24圧電素子 25 信号電極  26 共通電極 27 スペーサ  30 ノズル形成基板31 ノズル
   32 台地 33 溝     34 ノズル入口開口以上 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 第1面 第2図 30ノズ′ル丑を域墓オ反。 第8図 (a)         (b)30 ノズル
形成纂腐し 37、   30 .71 (Q) 第3図 第4図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも1つ以上のノズルを有するノズル形成
    基板と、前記ノズルに1対1に対向して配置され独立に
    駆動可能な振動子が形成された圧電変換器と、前記ノズ
    ル形成基板と前記圧電変換器との間隙および該圧電変換
    器の周辺にインクが充たされたインクジェットヘッドに
    おいて、前記ノズル形成基板の前記ノズルの入口近傍部
    分に、前期ノズル形成基板の他の部分に対し、段差を設
    け台地を形成したことを特徴とするインクジェットヘッ
    ド。
  2. (2)ノズル入口近傍部分の台地の形状は、ノズル入口
    開口より広い幅の帯状で、各ノズルが独立せずに、振動
    子と直交方向に形成されている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. (3)ノズル入口近傍部分の台地の形状は、各ノズルご
    とに独立しており、ノズル入口開口より大きいことを特
    徴とする請求項1記載のインクジェットヘッド。
  4. (4)ノズル入口近傍部分の台地の形状は、各ノズルご
    とに独立しており、ノズル入口開口より大きく、ノズル
    中心から放射状に、少なくとも1つ以上の溝が形成され
    ている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。
  5. (5)溝の深さは、ノズル入口近傍部分以外のノズル形
    成基板の面に一致することを特徴とする請求項4記載の
    インクジェットヘッド。
JP13788888A 1988-04-12 1988-06-03 インクジェットヘッド Pending JPH01306256A (ja)

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JP13788888A JPH01306256A (ja) 1988-06-03 1988-06-03 インクジェットヘッド
EP89106516A EP0337429B1 (en) 1988-04-12 1989-04-12 Ink jet head
US07/336,964 US4962391A (en) 1988-04-12 1989-04-12 Ink jet printer head
DE89106516T DE68907434T2 (de) 1988-04-12 1989-04-12 Tintenstrahlkopf.
HK71995A HK71995A (en) 1988-04-12 1995-05-11 Ink jet head

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JP13788888A JPH01306256A (ja) 1988-06-03 1988-06-03 インクジェットヘッド

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JP (1) JPH01306256A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1285762A3 (de) * 2001-08-10 2003-04-02 Tally Computerdrucker GmbH Tropfenerzeuger für Mikrotropfen, insbesondere Düsenkopf für Tintendrucker

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1285762A3 (de) * 2001-08-10 2003-04-02 Tally Computerdrucker GmbH Tropfenerzeuger für Mikrotropfen, insbesondere Düsenkopf für Tintendrucker

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