JPH02277644A - Ink jet head - Google Patents
Ink jet headInfo
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- JPH02277644A JPH02277644A JP9910889A JP9910889A JPH02277644A JP H02277644 A JPH02277644 A JP H02277644A JP 9910889 A JP9910889 A JP 9910889A JP 9910889 A JP9910889 A JP 9910889A JP H02277644 A JPH02277644 A JP H02277644A
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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6〇−8953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. 60-8953 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、吐出量といった諸特性に影響することが判明して
いるが、幅が均一な梁構造の圧力発生部材では圧力発生
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、幅が
均一な梁構造の圧力発生部材では、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, with the above-mentioned conventional technology, it has been found that the natural vibration period and maximum vibration displacement of the pressure generating member affect various characteristics such as the frequency response, ejection speed, and ejection amount of the ink droplet, but the width is uniform. It is extremely difficult to satisfy all the characteristics of a pressure generating member with a beam structure by making the pressure generating member a specific size, 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. As a result, the maximum vibration displacement of the pressure generating member becomes smaller, and the ink ejection speed and
This has the problem of reducing the discharge amount and making 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.
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平
行な方向の幅が一様でないことを特徴とする。The inkjet head of the present invention includes a nozzle forming substrate having a plurality of nozzles, and a pressure generating member disposed one-to-one opposed to each of the nozzles and immersed in ink. Displacing the pressure generating member,
In the inkjet head that increases the pressure of ink existing in a gap with the nozzle forming substrate and ejects it from the nozzle, the width of the pressure generating member in a direction parallel 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
形成基板に平行な方向の幅が一様でないため、前記圧力
発生部材の弾性を増し、がっ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 effect of the present invention, since the width of the pressure generating member in the direction parallel to the nozzle forming substrate is not uniform, the elasticity of the pressure generating member can be increased and the moment of inertia can be reduced. 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 shaft 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に列設された複数のノ
ズル14と対応する位置に複数の圧力発生部材13の各
先端が間隙りを保ち配置されるように、スペーサ17を
介してノズルプレート15に取付けられている。ノズル
出口直径Rは100μm以下、間隙りは50μm以下と
なるように構成されている。圧力発生部材13は圧電素
子12と金属板11の積層材からなり、その長さしは5
mm以下である。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13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を吐出し、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。圧力発生部材13
の断面A−Aの形状を根元部分を太く、先端部分が細く
なるように丁字形にすると(第3図)、圧力発生部材1
3の根元回りの慣性モーメントが減少し、かつ梁として
の弾性が向上するので圧力発生部材13の固有振動周期
が短くなる。従って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。圧力発生部材13は等モーメン
トで変形するので印加電圧16の最大値が一定であると
、断面A−Aでの圧力発生部材13の形状に関係なく圧
力発生部材13の先端の変位は一定で、インク吐出速度
、吐出量はほとんど変化しない。FIG. 2 is a sectional view of an inkjet head showing an embodiment of the present invention. The plurality of pressure generating members 13 are attached to the nozzle plate 15 via spacers 17 so that the respective tips of the plurality of pressure generating members 13 are arranged at positions corresponding to the plurality of nozzles 14 arranged in a row on the nozzle plate 15 while maintaining gaps. . The nozzle exit diameter R is configured to be 100 μm or less, and the gap is configured to be 50 μm or less. The pressure generating member 13 is made of a laminated material of a piezoelectric element 12 and a metal plate 11, and its length is 5.
mm or less. Nozzle plate 15 and casing 18
The space surrounded by is filled with ink 19. When the applied voltage 16 is applied to the pressure generating member 13, the pressure generating member 13 is displaced in the direction of the arrow 22, and an ink droplet 20 is ejected from the nozzle 14. By continuously applying the applied voltage 16, the pressure generating member 13' becomes a beam. The ink droplet 20 continues to be ejected from the nozzle 14 with horizontal vibration. Pressure generating member 13
If the shape of the cross section A-A is made into a T-shape so that the base part is thick and the tip part is thin (Fig. 3), the pressure generating member 1
Since the moment of inertia around the base of the pressure generating member 3 is reduced and the elasticity of the beam is improved, the natural vibration period of the pressure generating member 13 is shortened. Therefore, the ink ejection interval time can be shortened and the frequency response can be improved. Since the pressure generating member 13 deforms with equal moments, if the maximum value of the applied voltage 16 is constant, the displacement of the tip of the pressure generating member 13 is constant regardless of the shape of the pressure generating member 13 in the cross section A-A. The ink ejection speed and ejection amount hardly change.
第4図は本発明の実施例を示す圧力発生部材13の断面
A−Aの他の例である。本実施例では圧力発生部材13
の断面形状が台形であるため、根元の幅の広い部分で圧
力発生部材13の梁としての弾性は確保され、先端が細
くなっていることによって慣性モーメントが小さくなっ
ている。従って圧力発生部材13の梁振動の固有振動周
期を短くすることが可能で、インク吐出量時間が短くな
り、周波数応答性が向上する。また圧力発生部材13の
断面形状が台形であり、7字形のように不連続形でなく
端部が直線によって構成されているので、ダイシングカ
ット等によって圧力発生部材13を製造する際有利であ
る。FIG. 4 is another example of the cross section AA of the pressure generating member 13 showing the embodiment of the present invention. In this embodiment, the pressure generating member 13
Since the cross-sectional shape is trapezoidal, the elasticity of the pressure generating member 13 as a beam is ensured at the wide part at the base, and the moment of inertia is reduced by the tapered tip. Therefore, the natural vibration period of the beam vibration of the pressure generating member 13 can be shortened, the ink ejection amount time is shortened, and the frequency response is improved. Further, the cross-sectional shape of the pressure generating member 13 is trapezoidal, and the end portions are not discontinuous like the figure 7 shape, but are formed by straight lines, which is advantageous when manufacturing the pressure generating member 13 by dicing or the like.
以上述べたように、本発明のインクジェットヘッドは圧
力発生部材の幅が先端部はど細くなるよう構成したので
、圧力発生部材の幅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。その反面圧力発生部
材の根元部分を太くすることによって梁部材としての弾
性を大きくすることができるので固有振動周期が短くな
る。また印加電圧によって圧力発生部材は等モーメント
で変形するので、圧力発生部材の幅は変位に関係ない。As described above, since the inkjet head of the present invention is configured such that the width of the pressure generating member is narrower at the tip, the moment of inertia of the pressure generating member is smaller than that of a pressure generating member having a uniform width. Decrease. On the other hand, by making the root portion of the pressure generating member thicker, the elasticity of the beam member can be increased, so that the natural vibration period becomes shorter. Further, since the pressure generating member deforms with equal moments due to the applied voltage, the width of the pressure generating member has no relation to displacement.
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。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 in which the characteristics such as the ejection speed, ejection amount, and frequency response of ink droplets are improved at the same time. By installing an inkjet head with such excellent performance, it becomes possible to realize a high-performance recording device.
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 example, 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図は本発明によるインクジェットヘッドの断面図。
第3図、第4図は第2図に示した断面A−Aに沿う断面
図。
1 記録媒体
9 インクジェットヘッド
11 金属板 12 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 18
ケーシング19 インク 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1図
13、゛圧力至生郭夛
第3図
73゛圧力萄セ支1下47FIG. 1 is a perspective view of a printer equipped with an inkjet head showing one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view of an inkjet head according to the present invention. 3 and 4 are cross-sectional views taken along the cross-section A-A shown in FIG. 2. 1 Recording medium 9 Inkjet head 11 Metal plate 12 Piezoelectric element 13 Pressure generating member 14 Nozzle 15 Nozzle forming plate 16 Applied voltage 17 Spacer 18
Casing 19 Ink 20 Ink drops Applicant Seiko Epson Co., Ltd. Agent Patent attorney Kizobe Suzuki and one other person Figure 1 13, ゛Pressure to life relief Figure 3 73゛Pressure arm support 1 lower 47
Claims (1)
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
ノズル形成基板に平行な方向の幅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 width of the pressure generating member in a direction parallel to the nozzle forming substrate is not uniform. head.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9910889A JPH02277644A (en) | 1989-04-19 | 1989-04-19 | Ink jet head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9910889A JPH02277644A (en) | 1989-04-19 | 1989-04-19 | Ink jet head |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02277644A true JPH02277644A (en) | 1990-11-14 |
Family
ID=14238634
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9910889A Pending JPH02277644A (en) | 1989-04-19 | 1989-04-19 | Ink jet head |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02277644A (en) |
-
1989
- 1989-04-19 JP JP9910889A patent/JPH02277644A/en active Pending
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