JPH02273242A - Ink jet head - Google Patents
Ink jet headInfo
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- JPH02273242A JPH02273242A JP9560689A JP9560689A JPH02273242A JP H02273242 A JPH02273242 A JP H02273242A JP 9560689 A JP9560689 A JP 9560689A JP 9560689 A JP9560689 A JP 9560689A JP H02273242 A JPH02273242 A JP H02273242A
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Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an inkjet 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 particularly to an inkjet printer head.
複数のノズルを有するノズル形成基板と、ノズルの各々
に対向して1対1に配置された圧力発生部材からなる圧
電変換器と、この圧電変換器とノズル形成基板との間隙
及び圧電変換器の周辺を充たすインクとを備え、印加電
圧により圧電変換器を変位させてインクをノズルから吐
出させるオンデマンド型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、圧電変換器がノズル形成基板
に対してほぼ直角方向に変位することと、ノズルメニス
カスのインク流路が短いため、インクの吐出効率および
吐出安定性が高く、インク中に気泡・ゴミ等の異物が混
入した場合でもこの影響を受けずに正常動作が可能であ
るという利点を有している。さらには、圧力発生部材が
片持ちもしくは両持ち梁構造であるため、電気機械変換
効率が高く、低電圧で必要とする圧力発生部材変位が得
られるという特長を有する。A piezoelectric transducer consisting of a nozzle forming substrate having a plurality of nozzles, a pressure generating member arranged one-to-one facing each nozzle, and a gap between the piezoelectric transducer and the nozzle forming substrate and a gap between the piezoelectric transducer and the nozzle forming substrate. Japanese Patent Publication No. 8953/1983 discloses an on-demand inkjet head that includes ink that fills the periphery of the head and that displaces a piezoelectric transducer using an applied voltage to eject ink from a nozzle. An inkjet head with this structure has high ink ejection efficiency and ejection stability because the piezoelectric transducer is displaced almost perpendicularly to the nozzle forming substrate and the ink flow path of the nozzle meniscus is short. It has the advantage that even if foreign matter such as air bubbles or dust gets mixed in, normal operation is possible without being affected by this. Furthermore, since the pressure generating member has a cantilevered or double-sided beam structure, the electromechanical conversion efficiency is high and the required pressure generating member displacement can be obtained with a low voltage.
しかし、前記の従来技術では、圧力発生部材の振動固有
周期、最大振動変位量がインク滴の周波数応答性、吐出
速度、吐出量といった緒特性に影響することが判明して
いるが、圧力発生部材を特定寸法にすることにより、す
べての特性を満足することは非常に困難で、各特性のト
レードオフによって仕様を決定していた。すなわちイン
ク突出間の時間を短くし、周波数応答性を高くするには
圧力発生部材の弾性を増し、固有振動周期を短くする必
要があるが、それにより圧力発生部材の振動最大変位量
が小さくなり、インク吐出速度、吐出量を低下させ、圧
力発生部材の寸法の決定を難しくすると言う問題点を有
していた。However, in the above-mentioned conventional technology, it has been found that the natural vibration period and maximum vibration displacement amount of the pressure generating member affect the characteristics such as the frequency response, ejection speed, and ejection amount of the ink droplet. It is extremely difficult to satisfy all the characteristics by making the dimensions specific, and specifications were determined by trade-offs between each characteristic. In other words, in order to shorten the time between ink ejections and increase frequency response, it is necessary to increase the elasticity of the pressure generating member and shorten the natural vibration period, but this reduces the maximum vibration displacement of the pressure generating member. However, this method has problems in that it reduces the ink ejection speed and ejection amount and makes it difficult to determine the dimensions of the pressure generating member.
そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の目的とするところは周波数応答性が優れていると同時
に、充分なインク吐出速度、吐出量を有するインクジェ
ットヘッドを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is intended to solve these problems, and its purpose is to provide an inkjet head that has excellent frequency response as well as sufficient ink ejection speed and amount.
〔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、複数のノズルを有す
るノズル形成基板と、前記ノズルの各々に1対1に対向
して配置されインクの中に浸されている圧力発生部材と
を備え、印加電圧により前記圧力発生部材を変位させ、
前記ノズル形成基板との間隙に存在するインクの圧力を
高め、前記ノズルから吐出させるインクジェットヘッド
において、前記圧力発生部材の前記ノズル形成基板に垂
直方向の厚みが一様でないことを特徴とする。[Means for Solving the Problems] An inkjet head of the present invention includes a nozzle forming substrate having a plurality of nozzles, and a pressure generating substrate disposed one-to-one facing each of the nozzles and immersed in ink. a member, the pressure generating member is displaced by an applied voltage,
The inkjet head increases the pressure of ink existing in a gap with the nozzle forming substrate and ejects it from the nozzle, characterized in that the thickness of the pressure generating member in a direction perpendicular to the nozzle forming substrate is not uniform.
本発明の作用によれば、前記圧力発生部材の前記ノズル
形成基板に垂直方向の厚みが一様でないため、前記圧力
発生部材の弾性をほとんど減少させることなく慣性モー
メントを小さくできる、従って圧力発生部材の最大振動
変位量を減少させることなく振動固有周期が短くなる。According to the effects of the present invention, since the thickness of the pressure generating member in the direction perpendicular to the nozzle forming substrate is not uniform, the moment of inertia can be reduced without substantially reducing the elasticity of the pressure generating member. The vibration natural period becomes shorter without reducing the maximum vibration displacement amount.
以下本発明の詳細を実施例により図面を参照して説明す
る。The details of the present invention will be explained below using examples with reference to the drawings.
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
たプリンタの斜視図であって、記録媒体1は送りローラ
ー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の軸に平行な方向に移動可能なキ
ャリッジ8上には、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の方向に移動し
つつ各々のノズルからインク滴を吐出して記録媒体上に
インク像を形成する。FIG. 1 is a perspective view of a printer equipped with an inkjet head according to the present invention, in which a recording medium 1 is wound around a platen 4 by pressure from feed rollers 2 and 3, and is conveyed in the direction of an arrow 5 as recording progresses. Ru. Guide shafts 6, 7
An inkjet head 9 having a plurality of nozzles is mounted on a carriage 8 that is guided by a carriage 8 and movable in a direction parallel to the axis of the platen 4, and as it moves in the direction of an arrow 10, ink droplets are ejected from each nozzle. The ink is ejected to form an ink image on a recording medium.
第2図は本発明の実施例を示すインクジェットヘッド断
面図である。ノズルプレート15に列汐された複数のノ
ズル14と対応する位置に複数の圧力発生部材13の各
先端が適当な間隙を保ち配置されるように、スペーサ1
7を介してノズルプレート15に取付けられている。圧
力発生部材13は圧電素子12と金属板11の積層材か
らなる。FIG. 2 is a sectional view of an inkjet head showing an embodiment of the present invention. The spacer 1 is arranged so that each tip of the plurality of pressure generating members 13 is arranged at a position corresponding to the plurality of nozzles 14 arranged in a row on the nozzle plate 15 with an appropriate gap.
It is attached to the nozzle plate 15 via 7. The pressure generating member 13 is made of a laminated material of a piezoelectric element 12 and a metal plate 11.
ノズルプレート15とケーシング18によって囲まれる
空間にはインク19が満たされている。圧力発生部材1
3に印加電圧16が印加すると、圧力発生部材13は矢
印22側に変位し、ノズル14からインク滴20を吐出
する。印加電圧16を連続印加することにより圧力発生
部材13は梁の横振動をしてインク滴20をノズル14
から吐出し続けるが、この際、梁状の圧力発生部材13
の先端部分21の圧電素子12が削除され慣性モーメン
トが減少しているため、圧力発生部材13の固有振動周
期が短くなり、インク吐出間隔時間を短くでき、周波数
応答性が高くなる。削除されている圧電素子12は先端
部分のみなので圧力発生部材13が等モーメントで変形
する場合、先端変位にはほとんど影響なく、インク吐出
速度、吐出量はほとんど変化しない。A space surrounded by the nozzle plate 15 and the casing 18 is filled with ink 19. Pressure generating member 1
When an applied voltage 16 is applied to 3, the pressure generating member 13 is displaced to the arrow 22 side, and an ink droplet 20 is ejected from the nozzle 14. By continuously applying the applied voltage 16, the pressure generating member 13 causes the beam to vibrate transversely and directs the ink droplet 20 to the nozzle 14.
However, at this time, the beam-shaped pressure generating member 13
Since the piezoelectric element 12 at the tip portion 21 is removed and the moment of inertia is reduced, the natural vibration period of the pressure generating member 13 is shortened, the ink ejection interval time can be shortened, and the frequency response is increased. Since the piezoelectric element 12 that has been removed is only at the tip, when the pressure generating member 13 is deformed with equal moments, the displacement of the tip is hardly affected and the ink ejection speed and ejection amount hardly change.
第3図は本発明の実施例を示すインクジェットヘッド断
面図である。第3図において第2図と共通する構成要素
には同じ番号付けがなされている。FIG. 3 is a sectional view of an inkjet head showing an embodiment of the present invention. In FIG. 3, components common to those in FIG. 2 are given the same numbering.
本実施例では圧力発生部材13の圧電素子12が第2図
に示した実施例より厚くなっているために、圧力発生部
材13の梁としての弾性は大きくなり固有振動周期をよ
り短くすることが可能である。In this embodiment, since the piezoelectric element 12 of the pressure generating member 13 is thicker than the embodiment shown in FIG. 2, the elasticity of the pressure generating member 13 as a beam is increased, making it possible to shorten the natural vibration period. It is possible.
第4図は本発明の実施例を示すインクジェットヘッド断
面図である。第4図において第2図と共通する構成要素
には同じ番号付けがなされている。FIG. 4 is a sectional view of an inkjet head showing an embodiment of the present invention. In FIG. 4, components common to those in FIG. 2 are given the same numbering.
本実施例では圧力発生部材13の圧電素子12の厚みが
圧力発生部材13の根元で厚く、先端方向はど薄くなっ
ているため、圧力発生部材13の弾性は根元の厚い部分
で確保される反面、先端部が薄くなっているため慣性モ
ーメントは極力小さくなる。従って圧力発生部材13の
固有振動周期をより短くすることができる。In this embodiment, the thickness of the piezoelectric element 12 of the pressure generating member 13 is thick at the root of the pressure generating member 13 and becomes thinner toward the tip, so that the elasticity of the pressure generating member 13 is ensured at the thick portion of the root. , since the tip is thin, the moment of inertia is minimized. Therefore, the natural vibration period of the pressure generating member 13 can be made shorter.
第5図は本発明の実施例を示すインクジェットヘッド断
面図である。第5図において第2図と共通する構成要素
には同じ番号付けがなされている。FIG. 5 is a sectional view of an inkjet head showing an embodiment of the present invention. Components in FIG. 5 that are common to those in FIG. 2 are given the same numbering.
本実施例では圧力発生部材13の圧電素子12の厚みが
圧力発生部材13の根元で厚く、先端方向はど薄く、か
つ圧力発生部材13の根元付近に集中しているため、第
4図に示した実施例に比べて慣性モーメントをさらに小
さくできる。従って圧力発生部材13の固有振動周期を
より短くすることができる。これによりインク滴吐出間
の時間を短くし、周波数応答性を高くすることができる
のである。さらには圧電素子12が圧力発生部材13の
根元付近に集中しているために曲げモーメントが根元に
集中し振動最大変位を十分にとることができる。従って
インク吐出速度、吐出量ともに確保できる。In this embodiment, the thickness of the piezoelectric element 12 of the pressure generating member 13 is thick at the root of the pressure generating member 13, thinner toward the tip, and concentrated near the root of the pressure generating member 13, as shown in FIG. The moment of inertia can be further reduced compared to the embodiment described above. Therefore, the natural vibration period of the pressure generating member 13 can be made shorter. This makes it possible to shorten the time between ejecting ink droplets and improve frequency response. Furthermore, since the piezoelectric element 12 is concentrated near the root of the pressure generating member 13, the bending moment is concentrated at the root, and the maximum vibration displacement can be sufficiently achieved. Therefore, both the ink ejection speed and the ejection amount can be ensured.
以上述べたように、本発明のインクジェットヘッドは圧
力発生部材を構成する圧電素子の厚みが先端はど薄くな
るよう構成したので、圧電素子の厚みが一様であるもの
に比べて圧力発生部材の慣性モーメントが減少する。そ
の反面弾性がほとんど変化しないので、最大振動変位量
を損なうことなしに固有振動周期が短くなる。従ってイ
ンク吐出速度、吐出量を損なうことなく周波数応答性が
高まる効果が得られる。こうして本発明により、インク
滴の吐出速度、吐出量、周波数応答性などの緒特性が同
時に向上したインクジェットヘッドを提供できる。こう
した性能の優れたインクジェットヘッドを搭載すること
により、高性能の記録装置を実現することが可能になる
。また本発明によれば、圧力発生部材先端部の圧電素子
を削除したので圧力発生部材を構成する圧電素子が必要
最小限まで削除され、コストダウンが可能である。As described above, the inkjet head of the present invention is configured such that the thickness of the piezoelectric element constituting the pressure generating member is thinner at the tip. Moment of inertia decreases. On the other hand, since the elasticity hardly changes, the natural vibration period can be shortened without impairing the maximum vibration displacement. Therefore, the effect of increasing the frequency response can be obtained without impairing the ink ejection speed and ejection amount. In this way, the present invention can provide an inkjet head that simultaneously improves the characteristics such as the ejection speed, ejection amount, and frequency response of ink droplets. By installing an inkjet head with such excellent performance, it becomes possible to realize a high-performance recording device. Further, according to the present invention, since the piezoelectric element at the tip of the pressure generating member is eliminated, the piezoelectric element constituting the pressure generating member can be eliminated to the minimum necessary, and costs can be reduced.
なお、本実施例では圧力発生部材に片持ち梁状圧力発生
部材を用いているが、両持ち梁状圧力発生部材でも同様
な構成が可能である。またノズルに関しても、本実施例
では形状がホーン形であるが、このことはノズル形状に
何ら制限を加えるものではなく、本発明においてはノズ
ルがどのような形状をしていてもよいことは発明の主旨
上明白である。In this embodiment, a cantilever-shaped pressure generating member is used as the pressure generating member, but a similar configuration is possible with a double-sided beam-shaped pressure generating member. Also, regarding the nozzle, although the shape is horn-shaped in this embodiment, this does not impose any restrictions on the nozzle shape, and it is within the scope of the present invention that the nozzle may have any shape. It is clear from the gist of
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
ッドを搭載したプリンタの斜視図。
第2図、第3図、第4図及び第5図は本発明によるイン
クジェットヘッドの断面図。
1:記録媒体
9: インクジェットヘッド
11:金属板 12二圧電素子13: 圧
力発生部材 14.′ノズル15: ノズル形
成プレート 16・ 印加電圧17:スペーサー
19、インク
18二ケーシング
20、゛ インク滴
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3図
第2図
第4RFIG. 1 is a perspective view of a printer equipped with an inkjet head showing one embodiment of the present invention. FIG. 2, FIG. 3, FIG. 4, and FIG. 5 are cross-sectional views of an inkjet head according to the present invention. 1: Recording medium 9: Inkjet head 11: Metal plate 12 Two piezoelectric elements 13: Pressure generating member 14. ' Nozzle 15: Nozzle forming plate 16, Applied voltage 17: Spacer 19, Ink 18, Two casings 20, ' More than ink droplets Applicant Seiko Epson Co., Ltd. Agent Patent attorney Kizobe Suzuki and one other person Figure 3 Figure 2 4R
Claims (1)
の各々に1対1に対向して配置されインクの中に浸され
ている圧力発生部材とを備え、印加電圧により前記圧力
発生部材を変位させ、前記ノズル形成基板との間隙に存
在するインクの圧力を高め、前記ノズルから吐出させる
インクジェットヘッドにおいて、前記圧力発生部材の前
記ノズル形成基板に垂直方向の厚みが一様でないことを
特徴とするインクジェットヘッド。A nozzle forming substrate having a plurality of nozzles, and a pressure generating member disposed one-to-one facing each of the nozzles and immersed in ink, the pressure generating member being displaced by an applied voltage, An inkjet head that increases the pressure of ink existing in a gap with the nozzle forming substrate and ejects it from the nozzle, wherein the thickness of the pressure generating member in a direction perpendicular to the nozzle forming substrate is not uniform. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9560689A JPH02273242A (en) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | Ink jet head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP9560689A JPH02273242A (en) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | Ink jet head |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02273242A true JPH02273242A (en) | 1990-11-07 |
Family
ID=14142214
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9560689A Pending JPH02273242A (en) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | Ink jet head |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02273242A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020152116A (en) * | 2013-05-10 | 2020-09-24 | マシューズ リソーシズ、インコーポレイテッド | Cantilevered micro-valve and inkjet printer using that valve |
US11186084B2 (en) | 2018-05-11 | 2021-11-30 | Matthews International Corporation | Electrode structures for micro-valves for use in jetting assemblies |
US11479041B2 (en) | 2018-05-11 | 2022-10-25 | Matthews International Corporation | Systems and methods for sealing micro-valves for use in jetting assemblies |
US11639057B2 (en) | 2018-05-11 | 2023-05-02 | Matthews International Corporation | Methods of fabricating micro-valves and jetting assemblies including such micro-valves |
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US11794476B2 (en) | 2018-05-11 | 2023-10-24 | Matthews International Corporation | Micro-valves for use in jetting assemblies |
-
1989
- 1989-04-14 JP JP9560689A patent/JPH02273242A/en active Pending
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