JPH05338146A - Ink jet head - Google Patents

Ink jet head

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Publication number
JPH05338146A
JPH05338146A JP15075092A JP15075092A JPH05338146A JP H05338146 A JPH05338146 A JP H05338146A JP 15075092 A JP15075092 A JP 15075092A JP 15075092 A JP15075092 A JP 15075092A JP H05338146 A JPH05338146 A JP H05338146A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric element
ink
substrate
nozzle
ink liquid
Prior art date
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Pending
Application number
JP15075092A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Fujishige
哲也 藤重
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
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Publication of JPH05338146A publication Critical patent/JPH05338146A/en
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To jet ink from a nozzle by driving a piezoelectric element effectively with a micro applying signal by a method wherein the piezoelectric element is fixed at both ends to two opposed wall surfaces in an ink liquid passage. CONSTITUTION:A piezoelectric element 101 is arranged by being fixed to opposed wall surfaces of a first substrate 102 and a second substrate 103 which compose an ink liquid passage 107.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、オンディマンド式イン
クジェットヘッドの圧電素子の配置方法を改良したイン
クジェットヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet head having an improved method of arranging piezoelectric elements in an on-demand ink jet head.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、インクジェットヘッドの圧電素子
を配置する方法として特開平1−128839の様な方
法があった。構成要素として圧電素子と弾性板からなる
振動ユニット、インク液流路、ノズルがある。圧電素子
と弾性板は結合されており、弾性板がインク液流路に対
向して配置され、その一端がノズルに対して反対側の圧
電素子固定部で片持ち梁になるように固定支持されて、
インク液流路に対して垂直方向に変位させるようになっ
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of disposing a piezoelectric element of an ink jet head, there is a method as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 1-128839. The constituent elements include a vibration unit including a piezoelectric element and an elastic plate, an ink liquid flow path, and a nozzle. The piezoelectric element and the elastic plate are connected to each other, and the elastic plate is arranged so as to face the ink liquid flow path, and one end of the elastic plate is fixed and supported so as to be a cantilever at the piezoelectric element fixing portion on the opposite side of the nozzle. hand,
It is adapted to be displaced in the direction perpendicular to the ink liquid flow path.

【0003】圧電素子に印字信号が印加されることによ
って振動ユニットが変位し、たわむことによって、イン
ク液流路の体積変化が起こり、ノズルよりインクが噴射
する。
When a print signal is applied to the piezoelectric element, the vibration unit is displaced and bends, causing a change in volume of the ink liquid flow path and ejecting ink from the nozzle.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来技
術では圧電素子への印加信号に対して圧電素子の変位量
は微小であり、ノズルからインクを噴射させるには、印
加信号を大きくしなければならず、効率が悪いという課
題があった。この様な欠点を解決するため、本発明では
微小な印加信号でより多くのインク液流路内の体積変化
を発生させる圧電素子の固定方法を提供する事を目的と
する。
However, in the above-mentioned conventional technique, the displacement amount of the piezoelectric element is small with respect to the signal applied to the piezoelectric element, and therefore, in order to eject ink from the nozzle, the applied signal must be increased. However, there was a problem that the efficiency was low. In order to solve such a drawback, it is an object of the present invention to provide a method for fixing a piezoelectric element that causes more volume change in an ink liquid flow path with a minute applied signal.

【0005】[0005]

【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、圧電素子を有し、圧電素子に印加される印字
信号に対応して生じる圧電素子の変位を圧力変位として
インク液に伝達して、ノズルよりインクを噴射させるよ
うにしたインクジェットヘッドにおいて、圧電素子をイ
ンク液流路内の対向する両壁面で固定したことを特徴と
する。
An ink jet head of the present invention has a piezoelectric element, and transfers the displacement of the piezoelectric element corresponding to a print signal applied to the piezoelectric element to the ink liquid as a pressure displacement, In an inkjet head in which ink is ejected from nozzles, the piezoelectric element is fixed on both wall surfaces facing each other in the ink liquid flow path.

【0006】[0006]

【作用】本発明の上記の構成によれば、圧電素子に微小
な印加信号を与えることにより、圧電素子を変位させ、
インク液流路内の体積変位させることによりノズルより
インクを噴射させ印字を行うものである。
According to the above configuration of the present invention, the piezoelectric element is displaced by applying a minute applied signal to the piezoelectric element,
Printing is performed by ejecting ink from nozzles by displacing the volume in the ink liquid flow path.

【0007】[0007]

【実施例】以下に本発明の実施例を一般的に引き打法と
呼ばれるインク噴射方式で説明する。なお、本発明の圧
電素子配置方法は圧電素子の変位を圧力変位としてイン
ク液(記録液)に伝達して、ノズルよりインクを噴射さ
せるようにしたインクジェットヘッドの構造を持つもの
に適用可能である。
EXAMPLE An example of the present invention will be described below by an ink jet method generally called a hitting method. The piezoelectric element arranging method of the present invention can be applied to one having an inkjet head structure in which the displacement of the piezoelectric element is transmitted to the ink liquid (recording liquid) as a pressure displacement to eject the ink from the nozzle. ..

【0008】図1は本発明の第一の実施例における断面
図であり、図2は側断面図である。図1を用いて構成を
示す。構成要素としてインク液流路107を形成する第
一基板102、及び第二基板103があり、インク液流
路107内にはインクが供給される供給口104、イン
クだまりとなるキャビティ部105、インクの噴射口に
なるノズル106がある。キャビティ部壁面二ヵ所10
5A、105Bには、キャビティ部壁面二カ所105
A,105Bの両端で十分固定出来るだけの厚みを持つ
圧電素子101が配置されている。また、圧電素子10
1の固定側端面二ヶ所に電極が配線されている。
FIG. 1 is a sectional view in a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side sectional view. The configuration is shown using FIG. There are a first substrate 102 and a second substrate 103 that form an ink liquid flow path 107 as components, and in the ink liquid flow path 107, a supply port 104 to which ink is supplied, a cavity portion 105 serving as an ink pool, and an ink. Of the nozzle 106. Cavity wall surface 2 places 10
5A and 105B have two cavity wall surfaces 105.
Piezoelectric elements 101 having a thickness sufficient to be fixed at both ends of A and 105B are arranged. In addition, the piezoelectric element 10
Electrodes are wired at two locations on the fixed side end surface of 1.

【0009】圧電素子101は円錐・円柱・角柱・角錘
状等からなり、本実施例では円柱状の圧電素子101を
用いている。圧電素子101は第一基板102の側面1
05Aと第二基板103の側面105Bに両端固定さ
れ、圧電素子101の固定側端面の片方の電極と電極1
08、及び圧電素子101のもう一方の電極と電極10
9がそれぞれ接触し、導通が取れるような構造になって
いる。第二基板103は弾性のある部材からなり、本実
施例ではポリカーボネイト、ポリサルフォン、薄ガラス
等である。
The piezoelectric element 101 has a conical shape, a cylindrical shape, a prismatic shape, a pyramidal shape or the like. In this embodiment, the cylindrical piezoelectric element 101 is used. The piezoelectric element 101 is the side surface 1 of the first substrate 102.
05A and the side surface 105B of the second substrate 103, both ends of which are fixed, and one electrode of the fixed side end surface of the piezoelectric element 101 and the electrode 1
08, and the other electrode of the piezoelectric element 101 and the electrode 10.
9 are in contact with each other so that conduction can be achieved. The second substrate 103 is made of an elastic member, and is polycarbonate, polysulfone, thin glass or the like in this embodiment.

【0010】また、第二基板103は、圧電素子101
の収縮・膨張を考え、常に第二基板103の弾性で圧電
素子101に圧力を与える様な構造に成っている。この
様な構造とする事で圧電素子101の収縮・膨張時に於
いて、常に圧電素子101が第一基板102及び、第二
基板103に接触し、両端固定の状態にする事ができ
る。圧電素子は第一基板及び、第二基板の圧力により固
定されているので基本的に従来の接着・溶着・融着等の
接合方法は必要ないが、これらの方法で接合する事によ
り更に信頼性の高い接合が可能である。
The second substrate 103 is a piezoelectric element 101.
In consideration of the contraction and expansion, the structure is such that the elasticity of the second substrate 103 constantly applies pressure to the piezoelectric element 101. With such a structure, when the piezoelectric element 101 contracts or expands, the piezoelectric element 101 is always in contact with the first substrate 102 and the second substrate 103, and both ends can be fixed. Since the piezoelectric element is fixed by the pressure of the first substrate and the second substrate, there is basically no need for conventional joining methods such as adhesion, welding, and fusion, but by using these methods, reliability can be improved. High bonding is possible.

【0011】次に本発明の第一の実施例の動作を図3か
ら図5を用いて説明する。圧電素子101は正(又は
負)の印加信号により図1のC方向に収縮し、第二基板
103を図3の如く変形させ、キャビティ部105の体
積を小さくする。圧電素子101に負(又は正)の印加
信号を与える事により図4の如く圧電素子101を膨張
させ、供給口104よりインク液をキャビティ部105
に供給する。再び、図5の如く印加信号を正(又は負)
にし圧電素子101を収縮させることにより、急激なキ
ャビティ部105の体積変化が生じノズル106よりイ
ンクが噴射する。この様な一連の動作でノズル106よ
りインクを噴射させるが、従来の技術である圧電素子の
変位のみでキャビティ部の体積変化を起こさせる手法に
比べ、圧電素子101の変位を第二基板103で増幅す
ることにより、より大きいキャビティ部105の内部体
積を変化させることができる。
Next, the operation of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The piezoelectric element 101 contracts in the C direction of FIG. 1 by a positive (or negative) applied signal, deforms the second substrate 103 as shown in FIG. 3, and reduces the volume of the cavity portion 105. By applying a negative (or positive) applied signal to the piezoelectric element 101, the piezoelectric element 101 is expanded as shown in FIG.
Supply to. Again, the applied signal should be positive (or negative) as shown in FIG.
By contracting the piezoelectric element 101, the volume of the cavity 105 is rapidly changed, and ink is ejected from the nozzle 106. Ink is ejected from the nozzle 106 by such a series of operations, but the displacement of the piezoelectric element 101 is changed by the second substrate 103 in comparison with the conventional technique of causing the volume change of the cavity only by the displacement of the piezoelectric element. The amplification can change the internal volume of the larger cavity 105.

【0012】次に第二の実施例を説明する。図6は第二
の実施例の断面図である。また、図7に第二の実施例の
側断面図を示す。構成要素は第二の実施例と同様であ
る。主な特徴として圧電素子の厚み方向の幅がキャビテ
ィ部高さに比べて十分薄い圧電素子601を用いてい
る。薄型の圧電素子601の両面は電極601A,60
1Bが形成されており、印加信号により圧電素子601
の長さ方向に膨張・収縮を行う。この圧電素子601は
固定状態で微小に湾曲しており、その両端はキャビティ
部605にもうけられた、系止部610、611で系止
されている。圧電素子601の電極601Bは第一基板
602の電極602Bと接触し導通が取れている。ま
た、圧電素子601の電極601Aは圧電素子突起部6
12において第二基板603の電極603Bと接触して
おり導通が取れている。
Next, a second embodiment will be described. FIG. 6 is a sectional view of the second embodiment. Further, FIG. 7 shows a side sectional view of the second embodiment. The constituent elements are the same as in the second embodiment. As a main feature, the piezoelectric element 601 is used whose width in the thickness direction of the piezoelectric element is sufficiently smaller than the height of the cavity portion. Both sides of the thin piezoelectric element 601 have electrodes 601A, 60
1B is formed, and the piezoelectric element 601 is formed by an applied signal.
Expands and contracts in the length direction. The piezoelectric element 601 is slightly curved in a fixed state, and both ends thereof are system-stopped by system stop parts 610 and 611 provided in the cavity part 605. The electrode 601B of the piezoelectric element 601 is in contact with the electrode 602B of the first substrate 602 to establish conduction. Further, the electrode 601A of the piezoelectric element 601 is the piezoelectric element projection 6
At 12, the electrode 603B of the second substrate 603 is in contact with the second substrate 603 to establish electrical continuity.

【0013】次に第二の実施例の動作原理を図8から図
10を用いて説明する。正(又は負)の印加信号を圧電
素子601に加える事により、圧電素子601は図6の
D方向に収縮する。第二基板603は第一の実施例と同
様に、圧電素子601の収縮・圧縮を考え、常に第二基
板603の弾性で圧電素子601に圧力を与える様な構
造になっているので、図8の様に変形し、キャビティ部
605の体積を小さくする。次に圧電素子601の印加
信号を負(又は正)にする事に図8のE方向に膨張する
が、圧電素子601の両端は第一基板602の系止部6
10、611に系止されているので、図9の如く圧電素
子601が変形し、キャビティ部605の体積を大きく
することにより、供給口604からインク液をキャビテ
ィ部605に供給する。再び、図10の如く印加信号を
正(又は負)にし圧電素子601を収縮させることによ
り、急激なキャビティ部605の体積変化が生じ、ノズ
ル606よりインクが噴射する。この様な一連の動作で
ノズル106よりインクを噴射させる。第一の実施例と
比べると圧電素子の厚みが薄いので、一般的に、より低
い印加信号で動作させる事が可能である。
Next, the operating principle of the second embodiment will be described with reference to FIGS. By applying a positive (or negative) applied signal to the piezoelectric element 601, the piezoelectric element 601 contracts in the D direction of FIG. Similar to the first embodiment, the second substrate 603 has a structure in which the elasticity of the second substrate 603 constantly applies pressure to the piezoelectric element 601 in consideration of contraction / compression of the piezoelectric element 601, so that the structure shown in FIG. And the volume of the cavity portion 605 is reduced. Next, when the applied signal of the piezoelectric element 601 is made negative (or positive), the piezoelectric element 601 expands in the direction E in FIG.
Since the piezoelectric element 601 is deformed as shown in FIG. 9 and the volume of the cavity portion 605 is increased, the ink liquid is supplied from the supply port 604 to the cavity portion 605. Again, by making the applied signal positive (or negative) and contracting the piezoelectric element 601, as shown in FIG. Ink is ejected from the nozzle 106 by such a series of operations. Since the piezoelectric element is thinner than that of the first embodiment, it is generally possible to operate with a lower applied signal.

【0014】[0014]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ヘッ
ド内に配置された圧電素子を流路の対立する両壁面で固
定する事により、微小な印加信号で微小な印可信号でよ
り多くのインク液流路内の体積変化を発生させる事がで
き、効率よくインクをノズルから噴射させることが可能
となる。これにより、発明が解決しようとする課題であ
る、圧電素子への印加信号に対して圧電素子の変位量は
微小であり、ノズルからインクを噴射させるのに十分な
インク液流路内の体積変化を発生させるには、印加信号
を大きくしなければならず、効率が悪いという課題が解
決される。
As described above, according to the present invention, by fixing the piezoelectric element arranged in the head on the opposite wall surfaces of the flow path, it is possible to increase the number of minute applied signals with a minute applied signal. The volume change in the ink liquid flow path can be generated, and the ink can be efficiently ejected from the nozzle. As a result, the amount of displacement of the piezoelectric element with respect to the signal applied to the piezoelectric element, which is a problem to be solved by the invention, is small, and the volume change in the ink liquid flow path is sufficient to eject ink from the nozzle. In order to generate, the applied signal must be increased, and the problem of poor efficiency is solved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のインクジェットヘッドの第一の実施例
を示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of an inkjet head of the present invention.

【図2】本発明のインクジェットヘッドの第一の実施例
を示す側断面図。
FIG. 2 is a side sectional view showing the first embodiment of the inkjet head of the present invention.

【図3】本発明のインクジェットヘッドの第一の実施例
の動作を示す断面図。
FIG. 3 is a sectional view showing the operation of the first embodiment of the inkjet head of the present invention.

【図4】本発明のインクジェットヘッドの第一の実施例
の動作を示す断面図。
FIG. 4 is a sectional view showing the operation of the first embodiment of the inkjet head of the present invention.

【図5】本発明のインクジェットヘッドの第一の実施例
の動作を示す断面図。
FIG. 5 is a sectional view showing the operation of the first embodiment of the inkjet head of the present invention.

【図6】本発明のインクジェットヘッドの第二の実施例
を示す断面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the inkjet head of the present invention.

【図7】本発明のインクジェットヘッドの第二の実施例
を示す側断面図。
FIG. 7 is a side sectional view showing a second embodiment of the inkjet head of the present invention.

【図8】本発明のインクジェットヘッドの第二の実施例
の動作を示す断面図。
FIG. 8 is a sectional view showing the operation of the second embodiment of the inkjet head of the present invention.

【図9】本発明のインクジェットヘッドの第二の実施例
の動作を示す断面図。
FIG. 9 is a sectional view showing the operation of the second embodiment of the inkjet head of the present invention.

【図10】本発明のインクジェットヘッドの第二の実施
例の動作を示す断面図。
FIG. 10 is a sectional view showing the operation of the second embodiment of the inkjet head of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101,601 圧電素子 102,602 第一基板 103,603 第二基板 104,604 供給口 105,605 キャビティ部 105A,105B キャビティ部壁面 108,109 電極 602B,603B 電極 106,606 ノズル 107 インク液流路 601A,601B 電極 610,611 系止部 612 圧電素子突起部 101,601 Piezoelectric element 102,602 First substrate 103,603 Second substrate 104,604 Supply port 105,605 Cavity portion 105A, 105B Cavity portion wall surface 108,109 Electrode 602B, 603B Electrode 106,606 Nozzle 107 Ink liquid flow path 601A, 601B Electrodes 610, 611 System stop 612 Piezoelectric element protrusion

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧電素子を有し、圧電素子に印加される
印字信号に対応して生じる圧電素子の変位を圧力変位と
してインク液に伝達して、ノズルよりインクを噴射させ
るようにしたインクジェットヘッドにおいて、圧電素子
をインク液流路内の対向する両壁面で固定したことを特
徴とするインクジェットヘッド。
1. An ink jet head having a piezoelectric element, wherein displacement of the piezoelectric element generated in response to a print signal applied to the piezoelectric element is transmitted as pressure displacement to an ink liquid to eject ink from a nozzle. 2. An ink-jet head, wherein the piezoelectric element is fixed on both wall surfaces facing each other in the ink liquid flow path.
JP15075092A 1992-06-10 1992-06-10 Ink jet head Pending JPH05338146A (en)

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JP15075092A JPH05338146A (en) 1992-06-10 1992-06-10 Ink jet head

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