JPH04290751A - Ink jet printer head - Google Patents
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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
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/10—Finger type piezoelectric elements
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットプリン
タヘッドに係わり、より詳細にはインクジェットプリン
タヘッドを構成する圧電アクチュエータ素子の構造及び
インクノズルプレート上のインク噴射孔の構成に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet printer head, and more particularly to the structure of a piezoelectric actuator element constituting the ink jet printer head and the structure of ink jet holes on an ink nozzle plate.
【0002】0002
【従来の技術】従来、圧電アクチュエータ素子の電圧印
加による変形をインクの噴射に利用したノンインパクト
式のインクジェットプリンタに於て、階調コントロール
手段を得る方法がいろいろ考えられていた。その中で最
も有効な手段の1つとして噴射されるインク滴の大きさ
を変化させると言う方法がある。その具体的な方法とし
て印加電圧の大きさなどを制御(つまり制御側のコント
ロールによるもの)しインク滴の大きさを変える方法、
インク噴射孔の大きさを変えることでインク滴の大きさ
を変える方法等が考えられ実践されてきた。2. Description of the Related Art Conventionally, various methods have been considered for obtaining gradation control means in non-impact type ink jet printers that utilize the deformation of piezoelectric actuator elements due to voltage application to eject ink. One of the most effective methods is to change the size of the ink droplets that are ejected. A specific method is to change the size of the ink droplet by controlling the magnitude of the applied voltage (that is, by controlling the control side).
Methods of changing the size of ink droplets by changing the size of ink ejection holes have been considered and put into practice.
【0003】0003
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、制御側
のコントロールによる方法ではインク噴射孔の大きさが
単一のときインク滴の大きさを変化させられる範囲が小
さいと言う問題点と、制御のための複雑な回路が必要と
なりコスト高となると言う問題点があった。[Problems to be Solved by the Invention] However, the method using control on the control side has the problem that when the size of the ink jet hole is the same, the range in which the size of the ink droplet can be changed is small, and the control method There was a problem in that it required a complicated circuit, resulting in high costs.
【0004】また、インク噴射孔の大きさを変えること
でインク滴の大きさを変える方法は階調コントロールの
手段としては非常に有効ではあるが、従来の圧電アクチ
ュエータ素子を利用したインクジェットプリンタヘッド
は1つ1つのインク噴射孔に対応して個別の圧電アクチ
ュエータ素子が使用されていたものが多く、インク噴射
孔の個数の増加と共にヘッドの大型化を余儀なくされて
いた。Furthermore, although the method of changing the size of ink droplets by changing the size of the ink ejection holes is very effective as a means of gradation control, conventional inkjet printer heads using piezoelectric actuator elements are In many cases, a separate piezoelectric actuator element is used for each ink ejection hole, and as the number of ink ejection holes increases, the size of the head has to be increased.
【0005】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、階調コントロール性に優れた、
小型でインク噴射孔の集積度に優れたインクジェットプ
リンタヘッドを提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has excellent gradation controllability.
An object of the present invention is to provide an inkjet printer head that is small and has excellent integration of ink ejection holes.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のインクジェットプリンタヘッドは、入力信号
に従って、せん断変形を起こす多数個の壁で形成される
多数個のインク溝を、少なくとも片面に形成した圧電シ
ートを積層した積層体により構成されている圧電アクチ
ュエータ素子と、該圧電アクチュエータ素子の積層方向
に平行に設けられた、少なくとも2組以上の異なった径
寸法で形成された多数個のインク噴射孔を有するインク
ノズルプレートを備えている。[Means for Solving the Problems] In order to achieve this object, the inkjet printer head of the present invention has a plurality of ink grooves formed by a plurality of walls that undergo shear deformation on at least one side according to an input signal. A piezoelectric actuator element constituted by a laminate formed by laminating piezoelectric sheets, and a large number of inks formed with at least two or more sets of different diameters, provided in parallel to the lamination direction of the piezoelectric actuator element. It is equipped with an ink nozzle plate having ejection holes.
【0007】[0007]
【作用】上記の構成を有する本発明のインクジェットプ
リンタヘッドに於て、圧電材料の壁は、その両側面に駆
動用電極が設けられることにより、入力信号に対応して
電圧のon−offが行われ壁の高さ方向の寸法変化を
伴わずにせん断変形を起こす。その際圧電材料の隣合う
壁で形成される多数個のインク溝は圧電材料の壁の変形
にともなって容積変化を起こし、インクの液圧変化の発
生にともなってインク噴射孔からのインク滴の噴射が行
われる。本発明のインクジェットプリンタヘッドでは多
数個の圧電材料の壁と、該圧電材料の隣合う壁で形成さ
れる多数個のインク溝を少なくとも片面に形成した圧電
シートを積層した積層体により形成されている圧電アク
チュエータ素子を利用しているため圧電材料の壁及びイ
ンク溝で形成されるインク流路(圧力チャンバー)が圧
電アクチュエータ素子の横方向及び積層方向にマトリク
ス状に配置されることとなる。横方向に配置されたイン
ク流路に対応するインクノズルプレート上のインク噴射
孔を1組のインク噴射孔群として実質上の1ラインのド
ット形成に利用することが出来る。また、積層方向に平
行に設けられたインクノズルプレート上のインク噴射孔
の径寸法が、少なくとも2組以上の異なった径寸法で形
成されているので、径寸法の異なったインク滴を噴射す
ることができる。[Operation] In the inkjet printer head of the present invention having the above configuration, the piezoelectric wall is provided with driving electrodes on both sides thereof, so that voltage is turned on and off in response to input signals. Shear deformation occurs without dimensional change in the height direction of the wall. At this time, the volume of the multiple ink grooves formed by adjacent walls of the piezoelectric material changes as the walls of the piezoelectric material deform, and as the ink fluid pressure changes, the ink droplets from the ink jet holes Injection takes place. The inkjet printer head of the present invention is formed of a laminate including a plurality of walls made of piezoelectric material and a piezoelectric sheet having at least one side formed with a plurality of ink grooves formed by adjacent walls of the piezoelectric material. Since a piezoelectric actuator element is used, ink flow paths (pressure chambers) formed by walls of piezoelectric material and ink grooves are arranged in a matrix in the lateral direction and stacking direction of the piezoelectric actuator element. The ink ejection holes on the ink nozzle plate corresponding to the ink flow paths arranged in the horizontal direction can be used as one ink ejection hole group to form substantially one line of dots. Furthermore, since the ink ejection holes on the ink nozzle plate provided parallel to the stacking direction are formed with at least two sets of different diameters, it is possible to eject ink droplets with different diameters. Can be done.
【0008】[0008]
【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment embodying the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0009】本実施例の圧電アクチュエータ素子の概略
正面図を図1に示し、インク噴射孔を備えたインクノズ
ルプレートの概略正面図を図2に示す。また、インクノ
ズルプレートと圧電アクチュエータ素子の位置関係を示
す概略構成図を図3に示す。FIG. 1 shows a schematic front view of the piezoelectric actuator element of this embodiment, and FIG. 2 shows a schematic front view of an ink nozzle plate provided with ink ejection holes. Further, FIG. 3 shows a schematic configuration diagram showing the positional relationship between the ink nozzle plate and the piezoelectric actuator element.
【0010】圧電アクチュエータ素子16は片面に多数
個の圧電材料の壁13と、該圧電材料の隣合う壁で形成
される多数個のインク溝14を形成した厚み0.6mm
の圧電シート11a、11b及び両面に多数個の圧電材
料の壁13と、該圧電材料の隣合う壁で形成される多数
個のインク溝14を形成した厚み0.8mmの圧電シー
ト12a、12bの積層体で構成されている。各圧電シ
ートに形成された圧電材料の壁及びインク溝は幅寸法0
.2mm、高さ寸法(深さ寸法)0.2mmである。
積層は各圧電シートに形成された圧電材料の壁の対向す
る上面同士を接着することで行われている。圧電材料の
壁の両側面には駆動用電極15が形成されている。積層
方向に対向する2つのインク溝によって形成されるイン
ク流路(圧力チャンバー)が縦・横マトリクス状に配置
されている。The piezoelectric actuator element 16 has a thickness of 0.6 mm and has a plurality of piezoelectric walls 13 on one side and a plurality of ink grooves 14 formed by adjacent walls of the piezoelectric material.
piezoelectric sheets 11a, 11b and 0.8 mm thick piezoelectric sheets 12a, 12b, each having a large number of piezoelectric material walls 13 on both sides and a large number of ink grooves 14 formed by adjacent walls of the piezoelectric material. It is composed of a laminate. The piezoelectric material walls and ink grooves formed on each piezoelectric sheet have a width dimension of 0.
.. 2 mm, and the height dimension (depth dimension) is 0.2 mm. Lamination is performed by bonding the opposing top surfaces of the walls of piezoelectric material formed on each piezoelectric sheet. Drive electrodes 15 are formed on both sides of the piezoelectric material wall. Ink channels (pressure chambers) formed by two ink grooves facing each other in the stacking direction are arranged in a vertical and horizontal matrix.
【0011】図2に示したインクノズルプレート25は
圧電シート11a及び12aで形成されたインク流路の
位置関係に対応した径寸法0.03mmのインク噴射孔
21a、圧電シート12a及び12bで形成されたイン
ク流路の位置関係に対応した径寸法0.06mmのイン
ク噴射孔21b、圧電シート12b及び11bで形成さ
れたインク流路の位置関係に対応した径寸法0.12m
mのインク噴射孔21cを備えている。インク噴射孔2
1a、21b、21cは各々1つ間を隔てたインク流路
に対応したインク噴射孔の組に分けられ積層方向に必要
寸法だけオフセットされ各々のインク噴射孔群を形成し
ている。22a、22bはインク噴射孔21aの2つの
組を表し、23a、23bはインク噴射孔21bの2つ
の組を表し、24a、24bはインク噴射孔21cの2
つの組を表している。上記圧電アクチュエータ素子16
の前面にインクノズルプレート25がストリップシール
材を介して接着されインクジェットプリンタヘッドが構
成されている。The ink nozzle plate 25 shown in FIG. 2 is formed of an ink ejection hole 21a having a diameter of 0.03 mm corresponding to the positional relationship of the ink flow path formed by the piezoelectric sheets 11a and 12a, and piezoelectric sheets 12a and 12b. An ink jet hole 21b with a diameter of 0.06 mm corresponds to the positional relationship of the ink flow path formed by the piezoelectric sheets 12b and 11b, and a diameter of 0.12 m corresponds to the positional relationship of the ink flow path formed by the piezoelectric sheets 12b and 11b.
m ink ejection holes 21c. Ink injection hole 2
1a, 21b, and 21c are divided into groups of ink ejection holes corresponding to ink flow paths spaced apart by one, and are offset by a necessary dimension in the stacking direction to form each group of ink ejection holes. 22a and 22b represent two sets of ink jet holes 21a, 23a and 23b represent two sets of ink jet holes 21b, and 24a and 24b represent two sets of ink jet holes 21c.
It represents one group. The piezoelectric actuator element 16
An ink nozzle plate 25 is adhered to the front surface of the inkjet printer head through a strip sealing material.
【0012】以下にその動作を説明する。圧電シート1
1、12は全て厚み方向に分極されている。該圧電シー
トの分極の向きは11aと12a、12aと12b、1
2bと11bで積層方向に各々対向する方向である。従
って、圧電材料の壁13の両側面に設けられた駆動用電
極15間に電界が印加されると分極方向と印加電界方向
が直交し壁の高さ寸法の変化を伴わずにせん断変形(厚
みすべり変形とも言う)を起こす。印加電界が除去(圧
電材料に蓄えられた電荷が放電される)されると圧電材
料の壁は元の状態に戻る。この際1つのインク流路に着
目すると容積の増減が起こることになりインク液の圧力
変化を発生しインク滴の噴射が起こる。しかしインク滴
の噴射が起こるインク流路の隣合うインク流路に着目す
るとその容積変化はインク滴の噴射が起こるインク流路
とは必然的に逆になる。従って隣合うインク流路の対応
したインク噴射孔からは同時にはインク滴の噴射は行え
ないことになる。この問題を実質的に解消する方法とし
てインク噴射孔を各々1つ間を隔てたインク流路に対応
したインク噴射孔の組に分け積層方向に必要寸法だけオ
フセットして形成している。つまり印字の際の紙送り方
向を積層方向と考えればインク噴射孔組22a、22b
は共に1ライン上のドット形成に利用できることになる
。本実施例の場合、インク噴射孔の実質的な1ライン上
のピッチ間隔は0.4mmとなり、かなり高集積化でき
る。The operation will be explained below. Piezoelectric sheet 1
1 and 12 are all polarized in the thickness direction. The polarization directions of the piezoelectric sheets are 11a and 12a, 12a and 12b, 1
2b and 11b are opposite directions in the stacking direction. Therefore, when an electric field is applied between the drive electrodes 15 provided on both sides of the piezoelectric wall 13, the polarization direction and the applied electric field direction are perpendicular to each other, causing shear deformation (thickness (also called slip deformation). When the applied electric field is removed (charge stored in the piezoelectric material is discharged), the walls of the piezoelectric material return to their original state. At this time, when focusing on one ink flow path, the volume increases and decreases, causing a change in the pressure of the ink liquid, and ink droplets are ejected. However, when focusing on an ink flow path adjacent to the ink flow path where ink droplets are ejected, the change in volume is necessarily opposite to that of the ink flow path where ink droplets are ejected. Therefore, ink droplets cannot be ejected from corresponding ink ejection holes in adjacent ink flow paths at the same time. As a method to substantially eliminate this problem, the ink ejection holes are divided into sets of ink ejection holes corresponding to ink flow paths separated by one space, and formed offset by a necessary dimension in the stacking direction. In other words, if we consider the paper feeding direction during printing as the stacking direction, the ink jet hole sets 22a and 22b
Both can be used to form dots on one line. In the case of this embodiment, the pitch interval of the ink ejection holes on one line is substantially 0.4 mm, allowing for considerably high integration.
【0013】本実施例のインクジェットプリンタヘッド
は厚み寸法2.8mmの間に高集積化された径寸法の異
なる3種のインク噴射孔の組を有していることになる。
従って印字に用いるドットの大きさを3種の大きさのド
ットから自由に選択することが出来る。これは階調コン
トロールに対して有効な手段となる。実際には印字され
たドットの大きさはインク噴射孔の大きさだけで正確に
コントロールできるものではない。本実施例の場合も制
御側の電圧や放電時間のコントロールなどが必要になる
。しかしながら制御側のコントロールもインク噴射孔の
3種の組毎22、23、24に対して行えばよいわけで
回路的にもそれ程複雑にはならずコストアップの幅も少
なくて済む。The inkjet printer head of this embodiment has a set of three types of ink ejection holes having different diameters that are highly integrated within a thickness of 2.8 mm. Therefore, the size of dots used for printing can be freely selected from three types of dot sizes. This is an effective means for tone control. In reality, the size of printed dots cannot be accurately controlled solely by the size of the ink ejection holes. In the case of this embodiment as well, it is necessary to control the voltage and discharge time on the control side. However, the control on the control side only needs to be performed for each of the three sets of ink ejection holes 22, 23, and 24, so the circuit is not so complicated and the cost increase is also small.
【0014】[0014]
【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のインクジェットプリンタヘッドはヘッドを構成す
る圧電アクチュエータ素子が、入力信号に従って、せん
断変形を起こす多数個の圧電材料の壁と、該圧電材料の
隣合う壁で形成される多数個のインク溝を少なくとも片
面に形成した圧電シートを3枚以上積層した積層体によ
り構成されているので、前記インク溝で形成されるイン
ク流路の集積度が高く、ヘッドの小型化が可能である。As is clear from the above explanation, in the inkjet printer head of the present invention, the piezoelectric actuator element constituting the head has a plurality of walls of piezoelectric material that undergoes shear deformation according to an input signal, and Since it is composed of a laminate made up of three or more piezoelectric sheets each having a large number of ink grooves formed by adjacent walls of the material formed on at least one side, the degree of integration of the ink channels formed by the ink grooves is The head can be made smaller.
【0015】また積層方向に平行に設けられたインクノ
ズルプレート上のインク噴射孔の径寸法が、少なくとも
2組以上の異なった径寸法で形成されているので、径寸
法の異なったインク滴を噴射することができ階調性に優
れたインクジェットプリンタヘッドを供給することが出
来る。Furthermore, since the diameters of the ink jetting holes on the ink nozzle plate provided parallel to the stacking direction are formed with at least two sets of different diameters, ink droplets with different diameters can be jetted. It is possible to supply an inkjet printer head with excellent gradation.
【図1】本実施例の圧電アクチュエータ素子の構成を示
す概略正面図である。FIG. 1 is a schematic front view showing the configuration of a piezoelectric actuator element of this embodiment.
【図2】本実施例のインクノズルプレートの構成を示す
概略正面図である。FIG. 2 is a schematic front view showing the configuration of the ink nozzle plate of this embodiment.
【図3】本実施例のインクジェットプリンタヘッドの概
略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an inkjet printer head of this embodiment.
11 圧電シート 12 圧電シート 13 圧電材料の壁 14 インク溝 16 圧電アクチュエータ素子 21 インク噴射孔 25 インクノズルプレート 11 Piezoelectric sheet 12 Piezoelectric sheet 13 Piezoelectric material wall 14 Ink groove 16 Piezoelectric actuator element 21 Ink injection hole 25 Ink nozzle plate
Claims (1)
射に利用したインクジェットプリンタヘッドに於て、入
力信号に従って、せん断変形を起こす多数個の壁で区画
形成される多数個のインク溝を、積層する面のうち少な
くとも一方の面に形成した圧電シートを3枚以上積層し
た積層体により形成された圧電アクチュエータ素子と、
積層方向に平行に設けられ、且つ、インク噴射孔の径寸
法が、少なくとも2組以上の異なった径寸法で形成され
たインクノズルプレートとから構成されていることを特
徴とするインクジェットプリンタヘッド。Claim 1: In an inkjet printer head that utilizes shear deformation of a piezoelectric material to eject ink droplets, a number of ink grooves defined by a number of walls that undergo shear deformation are laminated in accordance with an input signal. a piezoelectric actuator element formed of a laminate in which three or more piezoelectric sheets are stacked on at least one of the surfaces;
An inkjet printer head comprising an ink nozzle plate which is arranged parallel to a stacking direction and has at least two sets of ink ejection holes having different diameters.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5467091A JPH04290751A (en) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | Ink jet printer head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5467091A JPH04290751A (en) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | Ink jet printer head |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04290751A true JPH04290751A (en) | 1992-10-15 |
Family
ID=12977217
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5467091A Pending JPH04290751A (en) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | Ink jet printer head |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04290751A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7168786B2 (en) | 2003-11-26 | 2007-01-30 | Seiko Epson Corporation | Ink-jetting recording apparatus and liquid ejecting apparatus |
JP2012006181A (en) * | 2010-06-22 | 2012-01-12 | Konica Minolta Ij Technologies Inc | Liquid jet device |
-
1991
- 1991-03-19 JP JP5467091A patent/JPH04290751A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7168786B2 (en) | 2003-11-26 | 2007-01-30 | Seiko Epson Corporation | Ink-jetting recording apparatus and liquid ejecting apparatus |
JP2012006181A (en) * | 2010-06-22 | 2012-01-12 | Konica Minolta Ij Technologies Inc | Liquid jet device |
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