JPH02277640A - 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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Publication number
JPH02277640A
JPH02277640A JP9910389A JP9910389A JPH02277640A JP H02277640 A JPH02277640 A JP H02277640A JP 9910389 A JP9910389 A JP 9910389A JP 9910389 A JP9910389 A JP 9910389A JP H02277640 A JPH02277640 A JP H02277640A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nozzle forming
converter unit
ink
forming substrate
frame
Prior art date
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Pending
Application number
JP9910389A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshinori Miyazawa
芳典 宮澤
Masanori Oomae
大前 聖教
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP9910389A priority Critical patent/JPH02277640A/ja
Priority to EP90107376A priority patent/EP0398031A1/en
Priority to US07/511,259 priority patent/US5113204A/en
Publication of JPH02277640A publication Critical patent/JPH02277640A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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〕 本発明は常温で固体のインク(ホットメルトインク)を
溶融し液体状態で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、更に詳細には同装置に用いられるイン
クジェットプリンタヘッドに関する。
〔従来の技術〕
従来のホットメルトインクを用いたインクジェット記録
装置では紙種対応性が高く、休止時のインク蒸発がなく
目詰り等の発生がない装置が実現できるというメリット
を有する。この装置に用いられる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形成部
材、ヒータ、圧電変換器、インク槽を有し、上記ノズル
形成部材を圧電変換器等ヘッドを構成する部材と一体化
して構成された。(USP4631557.実用新案公
開公報 昭和56−41652) 〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術のインクジェットヘッドの構造では異なる
熱膨張率を有する構成部材がインク溶融のため必然的に
経験する温度変化によって熱応力を生じ構成部材が変形
して安定した特性確保上必要な精度確保が困難になった
り、さらには構成部材の損傷を生ずる等の高い信頼性が
実現できないという問題点を有していた。
本発明の目的は上記問題点を解決して温度変化に伴う熱
応力の発生を解消し、その結果安定した特性を実現し、
高い信頼性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複数のノズル開口を有
するノズル形成部材と圧電変換器と加熱手段を有し、 常温で固体のインクを上記加熱手段で加熱液化し、該ノ
ズル形成部材と該圧電変換器の間に該インクを充たし上
記圧電変換器によって吐出させる如く構成されたインク
ジェットヘッドにおいて、上記ノズル形成部材が、上記
圧電変換器または圧電変換器を支持する支持部材に対し
て押圧力を受けて相対変位可能に支承されていることを
特徴とする。
〔作用〕
本発明の上記構成ではノズル形成部材が他の部材に対し
て相対変位可能に支承されているため膨張、収縮が自在
であり熱応力が解放される。高い寸法精度が必要で、液
体インクを吐出させるため高温度に保持される上記ノズ
ル形成部材に熱応力が発生しないため寸法精度確保、応
力軽減が図れる。
〔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
にインク滴を噴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。
第2図に本発明の一実施例を示すインクジェットヘッド
の断面を示す。ベース材25、圧電変換器21、スペー
サ23、永久磁石28が予め固定されユニット化され変
換器ユニット31を構成し、さらに配!1127が施さ
れる。さらにヘッド内のインクを融解し融点以上の定温
に保つためヒータ26をフレーム20上に有する。ヒー
タ26は接着材を用いて固定される。ノズル形成基板2
2が補強板30と予め一体化された状態で上記の変換器
ユニット31上に位置決めされかつ相対変位可能に支承
さ、れる。即ち永久磁石28により吸引力を受けてベー
ス25に向けて押圧される。圧電変換器21はPZTよ
りなる圧電材層35の片面にAU薄層よりなる電極層3
3とこの反対面にNi薄層よりなる金属層34を有する
多層構造の振動子からなる。
第3図(a)、(b)に変換器ユニット31とその周辺
部の構成を示す。第2図と同一の部材には同一の番号を
付す。第3図(a)にその製造過程を示す。前述の振動
子を構成する多層板40とベース材25、スペーサ23
、永久磁石28を耐熱性を有する接着剤等で一体に接合
する。その後第3図(b)に示すようにダイシング加工
により複数の溝41をいれて各振動子42を形成してそ
れぞれ独立に駆動可能な複数の振動子を有する圧電変換
器21を構成する。溝41はベース材25まで及ぶ深さ
とすることで相互干渉のない複数個の片持ち梁状の振動
子が形成できる。ベース材25は電気接続される電極パ
ターン43が上面に施された絶縁体(ガラス、セラミッ
ク等)が用いられる。さらに外部の駆動回路と接続する
ために第2図に示すようにベース材上の電極パターン4
3と対向する位置に対応する配線パターンを有するフレ
キシブル基板の配線27が接合される。各振動子21と
も共通電位に保つための電極は上述の面と反対側の金属
層34の面にスペーサ23を接合する際に電気接続され
て配線される。
次に第3図および第2図を用いてヘッド本体への変換器
ユニットおよびその周辺部材の組み込み構造を説明する
。ノズル形成基板22は複数のノズル24を有するニッ
ケル薄板から構成されこの外形縁部を覆う同じくニッケ
ル板からなる補強部材3oが接合一体上されてノズル形
成基板ユニット29を構成する。変換器ユニット31は
フレーム20に対しフレーム上に立てられた一つの位置
決めピン(図示せず)と穴44で位置決めされ別の穴4
5を用いてねじ32によりねじ止めされて固定される。
さらに変換器ユニット31の上にノズル形成基板ユニッ
ト29をピン46.47を用いて相対位置を保って装着
する。ピン46.47に対応するノズル形成基板上の穴
の一方は長円形穴48であるため穴49を基準に一端で
位置決めされる。ニッケルは強磁性体であり永久磁石2
8により吸着されて所定位置にセットされる。またニッ
ケルはキュリー温度が350度と高く高温時でも磁性を
保持するため動作時も吸引力を失うことがない。
次に動作を説明する。印刷動作開始時はまずヒーター2
6に電力が供給されてヘッド内のインク33が溶融液化
する。本実施例の場合ワックスを主成分とした固体イン
クが用いられ吐出特性との関係から所望の粘度を有する
100ないし200”Cの所定温度に保持される。配線
27を介して振動子42の両側に形成された電極層33
と金属層34との間に電圧を印加することによりこの間
の圧電材層35が収縮し一方金属層34は収縮しないた
め曲げモーメントが生じ振動子42の先端は厚さ方向に
変位する。次にこの電圧を解除すると振動子の弾性的な
復元力により変位し発生する圧力でノズル24からイン
クが吐出する@上記説明から明らかなようにインクの吐
出動作時はヘッドを高温に加熱、保温するため常温との
間の温度差のため熱膨張率の異なる部材が一体化されて
いると熱応力が生ずる。上記本実施例の構成では熱応力
は下記のように解放される。アルミからなるフレーム2
0は膨張率が大きく変換器ユニット31は小さいが両部
材間の相互位置ずれ量は微小である。例えばねじ、ビン
間すなわち穴44.45間の距離が40mm、熱膨張率
がアルミ、では23E−6/” C(E−6は十の一6
乗を表すとする)、変換器ユニットとしてPZTO値を
用いるで1.8E−67” C1とすると温度差2oo
’ cの時両端で生ずる寸法差は170μmと計算され
る。この量が微小であるため一方をピンで位置決めされ
他方ねじ止めで行う本構成ではねじの弾性変形で吸収さ
れる。従って変換器ユニットには過度の外力が加えられ
ることなく変形も生じない。変換器ユニット内の熱応力
発生を低減するため変換器ユニット31を構成する各部
材はほぼ同一の熱膨張率を有することが望ましくこの観
点から材質を選択する必要がある。本実施例ではベース
材25をガラスまたはセラミック、圧力電気材をPZT
、金属層34を低熱膨張率金属であるインバー、スペー
サ23を同じくインバーで構成しているため上記条件を
満たしている。永久磁石は工高温保持力、適正な熱膨張
率を有する材質として焼結希土類磁石、フェライト磁石
等が用いられる。またシリコンゴム等軟質接着材で接合
してもよい。
一方振動子とノズル形成基板間はインク吐出特性確保の
上から微小な寸法を高精度に管理する必要がある。例え
ば本発明者らの実験によれば、0゜1mm厚の振動子を
用い、ノズル形成基板との間隙が、インク粘度に応じて
5ないし40μmの所定値にシン910μm程度に管理
する必要がある。
またインクの受ける流体抵抗を低減するためにノズル形
成基板は30ないし150μmの厚さである。ところが
上述のノズル形成基板の厚さの制約、スペースの制約等
から各部材の強度や寸法に限界があり上述のようなねじ
構造が取れない。そのため各部材にかかる外力がより正
確に管理され寸法変化のない方法で熱応力解放を行う必
要がある。
またノズル形成基板は微小なノズルを通常は多数個形成
する必要があるため、用いられる材質、加工方法に制約
がある。例えばニッケルの電鋳加工等が採用される。本
実施例の構造では変換器ユニット31とノズル形成基板
間は磁気吸引されて平均的圧力が加えられ吸引される。
両者が相互に相対変位可能であるため位置決めピンで相
互位置を保ちつつ応力が解放される。この構成ではニッ
ケルのように変換器ユニットと異なる熱膨張率を有する
材質を用いた場合でも、特性確保の上から高い精度に寸
法管理の必要なノズル形成基板と変換器ユニットを構成
する振動子との間の間隙が高精度に管理される。また補
強板で補強されて曲げ剛性が高いためノズル形成基板は
上述の過程で座屈や反り等を生ずることなく円滑に境界
面でスライドを生じる。
さらに別の実施例を第4図に示す。先の実施例と異なり
変換器ユニットとノズル形成基板はばね60による押圧
力を受けて相対変位可能に支承されている。従って永久
磁石を用いない。動作等は先の実施例と同様であり省略
する。
〔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温度変化に
より生ずる応力を開放する構造によって、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形成基板と振
動子の空隙が安定して保たれ、関係部材に大きな応力を
生ずることなく変形、破壊を防ぎ、その結果安定した特
性を実現し、高い信頼性が実現できるという効果を有す
る。
また相対滑りを許容する構成とすることにより熱応力発
生がないため材質選択の範囲が広く、加工性の良い材料
を用いることができるという効果も有する。さらに高温
動作が可能になりインク選択の範囲が拡がるという効果
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クジェットヘ
ッドの断面図。 第3図(a)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周辺部の製造工程を示す斜視図
、(b)は変換器ユニットの斜視図。 第4図は本発明による別の実施例を示すインクジェット
ヘッドの断面図。 21 圧電変換器 24 ノズル 25 ベース材 26 ヒータ 28 永久磁石 31 変換器ユニット 42 振動子 60 ばね 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=部他1名 76:づンク:/パ1・1μヘッド 第1図 24:/スル 26゛じ一タ 第3rIJ 第4図 (Q)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 複数のノズル開口を有するノズル形成部材と圧電変換器
    と加熱手段を有し、 常温で固体のインクを上記加熱手段で加熱液化し、該ノ
    ズル形成部材と該圧電変換器の間に該インクを充たし上
    記圧電変換器によつて吐出させる如く構成されたインク
    ジェットヘッドにおいて、上記ノズル形成部材が、上記
    圧電変換器または圧電変換器を支持する支持部材に対し
    て押圧力を受けて相対変位可能に支承されていることを
    特徴とするインクジェットヘッド。
JP9910389A 1989-04-19 1989-04-19 インクジェットヘッド Pending JPH02277640A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9910389A JPH02277640A (ja) 1989-04-19 1989-04-19 インクジェットヘッド
EP90107376A EP0398031A1 (en) 1989-04-19 1990-04-18 Ink jet head
US07/511,259 US5113204A (en) 1989-04-19 1990-04-19 Ink jet head

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9910389A JPH02277640A (ja) 1989-04-19 1989-04-19 インクジェットヘッド

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JPH02277640A true JPH02277640A (ja) 1990-11-14

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ID=14238507

Family Applications (1)

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JP9910389A Pending JPH02277640A (ja) 1989-04-19 1989-04-19 インクジェットヘッド

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JP (1) JPH02277640A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0550030A2 (en) * 1991-12-26 1993-07-07 Seiko Epson Corporation Ink jet recording head and process for forming same
JPH081935A (ja) * 1994-03-28 1996-01-09 Seiko Epson Corp インクジェツト式記録ヘツド
CN100384630C (zh) * 2004-03-23 2008-04-30 株式会社东芝 喷墨头

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JPH081935A (ja) * 1994-03-28 1996-01-09 Seiko Epson Corp インクジェツト式記録ヘツド
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