JPH0698751B2 - Energy conversion block for liquid jet recording head and liquid jet recording head using the energy conversion block - Google Patents

Energy conversion block for liquid jet recording head and liquid jet recording head using the energy conversion block

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JPH0698751B2
JPH0698751B2 JP60212682A JP21268285A JPH0698751B2 JP H0698751 B2 JPH0698751 B2 JP H0698751B2 JP 60212682 A JP60212682 A JP 60212682A JP 21268285 A JP21268285 A JP 21268285A JP H0698751 B2 JPH0698751 B2 JP H0698751B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は液体噴射記録ヘッド用エネルギー変換ブロック
及該エネルギー変換ブロックを用いた液体噴射記録ヘッ
ドに関するものである。The present invention relates to an energy conversion block for a liquid jet recording head and a liquid jet recording head using the energy conversion block.

［従来の技術］ 液体噴射記録ヘッドの１例として示す従来のグールド方
式の液体噴射記録ヘッドは第６図に示すような構造を採
用している。[Prior Art] A conventional Gould-type liquid jet recording head shown as an example of a liquid jet recording head has a structure as shown in FIG.

即ち、この液体噴射記録ヘッド（以下記録ヘッドと略称
する）はガラス等から形成されたチューブ（円筒状部
材、以下同様）１を有し、このチューブ１の先端は絞ら
れノズル1bとなり、最先端にはインク等の記録液体（以
下、インクと略称する）の液滴を吐出するオリフィス
（吐出口）1aが形成されている。このオリフィス1aは別
個のプレートに形成したものをチューブ１の先端に固定
した構造のものもある。That is, this liquid jet recording head (hereinafter abbreviated as recording head) has a tube (cylindrical member, the same hereinafter) 1 formed of glass or the like, and the tip of this tube 1 is squeezed to become a nozzle 1b, An orifice (ejection port) 1a for ejecting a droplet of a recording liquid such as ink (hereinafter, abbreviated as ink) is formed in the. There is also a structure in which the orifice 1a is formed on a separate plate and fixed to the tip of the tube 1.

このチューブ１の所定位置にはチューブ１全体を囲んで
電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換するエネル
ギー変換素子２が嵌合固定されている。At a predetermined position of the tube 1, an energy conversion element 2 that surrounds the entire tube 1 and converts electric energy into mechanical energy is fitted and fixed.

このエネルギー変換素子２は例えば圧電素子等から成
る。この圧電素子はその円筒状の外周面と内周面との間
に電圧を印加すると内容積が小さくなる方向へ変形し、
電圧を除去すると元に戻る性質を有する。The energy conversion element 2 is composed of, for example, a piezoelectric element or the like. When a voltage is applied between the cylindrical outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the piezoelectric element, the piezoelectric element deforms in the direction in which the internal volume decreases,
It has the property of returning to the original state when the voltage is removed.

このエネルギー変換素子２の外周側及び内周側は夫々リ
ード線３を介してパルス発生器４に接続されている。The outer peripheral side and the inner peripheral side of this energy conversion element 2 are connected to a pulse generator 4 via lead wires 3, respectively.

このパルス発生器４には記録指令に従ったパルス入力５
が印加され、所定のパルス電圧をエネルギー変換素子２
に与える。This pulse generator 4 has a pulse input 5 according to a recording command.
Is applied and a predetermined pulse voltage is applied to the energy conversion element 2
Give to.

このパルス電圧が与えられるとエネルギー変換素子２は
収縮し、ガラス等から形成された円筒状のチューブ１が
収縮しチューブ１の内部の圧力が増大し、オリフィス1a
からチューブ１内に供給されているインクの液滴６が吐
出され、図示していない記録媒体に対してドット記録を
行なう。When this pulse voltage is applied, the energy conversion element 2 contracts, the cylindrical tube 1 made of glass or the like contracts, the pressure inside the tube 1 increases, and the orifice 1a
The ink droplets 6 supplied to the inside of the tube 1 are ejected from the nozzle to perform dot recording on a recording medium (not shown).

上述したような構造を有するグールド方式の記録ヘッド
を用いると、液滴の吐出の時間間隔は周波数にして約２
〜10KHzとなる。When the Gould recording head having the above-described structure is used, the time interval of droplet ejection is about 2 in terms of frequency.
It becomes ~ 10KHz.

一方、ユーザー側からは記録の高速化が要求されてお
り、これに応えるためには吐出用周波数を増大させる
か、ノズルの数を増大させ、マルチノズルヘッドとしな
ければならない。On the other hand, the user demands high-speed printing, and in order to meet this demand, the ejection frequency must be increased or the number of nozzles must be increased to form a multi-nozzle head.

［発明が解決しようとする課題］ ところで、マルチノズル化してドットピッチを高密度に
しようとすると、第６図に示すような記録ヘッド単体を
複数個配列しても夫々の記録ヘッドの位置精度を高精度
にするのは極めて困難である。[Problems to be Solved by the Invention] By the way, when an attempt is made to increase the dot pitch by using multiple nozzles, even if a plurality of recording heads alone are arranged as shown in FIG. 6, the positional accuracy of each recording head is improved. It is extremely difficult to achieve high precision.

また、グールド方式の記録ヘッドを複数個配列する場合
には夫々の記録ヘッドを構成するチューブにエネルギー
変換素子２を設けなければならず、部品点数が増加し、
組立て工程も増大するため、位置精度は高精度にしにく
く、量産性も低下し、コスト高になるという問題点があ
る。Further, when a plurality of Gould-type recording heads are arranged, the energy conversion element 2 must be provided in the tube that constitutes each recording head, and the number of parts increases,
Since the number of assembling steps is increased, it is difficult to make the positional accuracy high, mass productivity is lowered, and the cost is increased.

［課題を解決するための手段］ 本発明においては上述した課題を解決するために、実質
的に同一方向に開口した複数個の貫通孔が、列状に設け
られており、前記貫通孔の列に対して実質的に対称な形
状を有する一体構成のエネルギー変換素子と、前記各貫
通孔の内壁面に設けられた電極と、前記エネルギー変換
素子の外表面に設けられた電極とを有する液体噴射記録
ヘッド用エネルギー変換ブロックの構成を採用した。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above-mentioned problems in the present invention, a plurality of through holes that are opened in substantially the same direction are provided in a row, and the through holes are arranged in a row. A liquid jet having an integrally formed energy conversion element having a substantially symmetrical shape with respect to one another, an electrode provided on an inner wall surface of each through hole, and an electrode provided on an outer surface of the energy conversion element. The structure of the energy conversion block for the recording head was adopted.

また、このエネルギー変換ブロックと、インクを吐出す
るための吐出口を有し、前記貫通孔のそれぞれに配され
たチューブとを有する液体噴射記録ヘッドの構成を採用
した。Further, a configuration of a liquid jet recording head having this energy conversion block and a tube having an ejection port for ejecting ink and arranged in each of the through holes is adopted.

［作用］ このような構成を採用すると、エネルギー変換素子が１
個となり、このエネルギー変換素子自身が多数のチュー
ブの位置決め手段及び固定手段を兼ねることになり、高
密度に、かつ高精度にチューブを固定することができ、
正確なマルチノズルタイプの記録ヘッドを得ることがで
きる。[Operation] When such a configuration is adopted, the energy conversion element
This energy conversion element itself also serves as a positioning means and a fixing means for a large number of tubes, and it is possible to fix the tubes with high density and high precision,
An accurate multi-nozzle type recording head can be obtained.

又、エネルギー変換素子は貫通孔の列に実質的に対称な
形状を有しているため、圧力発生に偏りがなく、安定し
たインク吐出を行なわせることができる。Further, since the energy conversion element has a substantially symmetrical shape in the row of through holes, there is no bias in pressure generation, and stable ink ejection can be performed.

［実施例］ 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細を説明
する。[Examples] Hereinafter, details of the present invention will be described based on Examples shown in the drawings.

［第１実施例］ 第１図及び第２図は本発明の第１の実施例を説明するも
ので、図において符号７で示すものはブロックとして形
成された圧電素子等から成るエネルギー変換素子で、偏
平な板状に形成されている。[First Embodiment] FIGS. 1 and 2 explain a first embodiment of the present invention. In the drawings, reference numeral 7 indicates an energy conversion element composed of a piezoelectric element or the like formed as a block. , Is formed in a flat plate shape.

このエネルギー変換素子７には幅方向に横断して実質的
に同一方向に開口した複数個の貫通孔が所定ピッチで列
状に形成されており、このエネルギー変換素子７は、こ
の貫通孔の列に対して実質的に対称な形状を有する一体
構成の変換素子となっている。そして、その貫通孔の内
周面には電極8a〜8dが形成されている。The energy conversion element 7 is formed with a plurality of through holes that are opened in substantially the same direction across the width direction in a row at a predetermined pitch. The energy conversion element 7 has a row of through holes. The conversion element is an integrally configured element having a substantially symmetrical shape with respect to. Then, electrodes 8a to 8d are formed on the inner peripheral surface of the through hole.

この電極8a〜8dは印刷法あるいはメッキ法等の薄膜形成
手段によって形成される。The electrodes 8a to 8d are formed by a thin film forming means such as a printing method or a plating method.

また、エネルギー変換素子７の両側面には同じく薄膜形
成手段によって共通電極（GND）９が実質的に前記貫通
孔の貫通方向と同じ方向に形成されている。Further, a common electrode (GND) 9 is formed on both side surfaces of the energy conversion element 7 by the thin film forming means in substantially the same direction as the penetrating direction of the through hole.

これらの電極（導電層）は導電性接着剤によって形成し
ても良い。These electrodes (conductive layers) may be formed by a conductive adhesive.

このエネルギー変換素子７の電極が形成された透孔中に
はガラス等から形成されたチューブ10が嵌合固定され
る。A tube 10 made of glass or the like is fitted and fixed in the through hole in which the electrode of the energy conversion element 7 is formed.

符号10aで示すものはオリフィス（吐出口）、10bで示す
ものはノズルである。Reference numeral 10a indicates an orifice (discharge port), and reference numeral 10b indicates a nozzle.

各チューブ10の後端は共通のインク室11に接続されてい
る。The rear end of each tube 10 is connected to a common ink chamber 11.

エネルギー変換素子７とインク室11との間で、かつチュ
ーブ10,10間には相互の干渉を防止するためにゴム等の
弾性部材から成るダンパを挿入しても良い。A damper made of an elastic member such as rubber may be inserted between the energy conversion element 7 and the ink chamber 11 and between the tubes 10 and 10 to prevent mutual interference.

一方、符号12で示すものはパルス発生器で、このパルス
発生器12には記録指令に従ったパルス入力がなされる。On the other hand, the reference numeral 12 is a pulse generator, and a pulse is input to the pulse generator 12 according to a recording command.

各電極8a〜8dはリード線14を介してパルス発生器12に接
続され、共通電極９はリード線15を介してパルス発生器
12に接続されている。Each of the electrodes 8a to 8d is connected to a pulse generator 12 via a lead wire 14, and the common electrode 9 is connected to a pulse generator via a lead wire 15.
Connected to 12.

次に、以上のように構成された記録ヘッドの動作につい
て説明する。Next, the operation of the recording head configured as described above will be described.

記録指令に従ったパルス電圧が共通電極９と、電極8a〜
8dのいずれかの電極に印加されるとその選択された8a〜
8dのうちのいずれかの電極と、共通電極９の間において
エネルギー変換素子７の収縮が行なわれ、インクが供給
されているチューブ10が収縮し、インクの液滴がオリフ
ィス10aから吐出される。The pulse voltage according to the recording command is applied to the common electrode 9 and the electrodes 8a ...
When applied to any of the electrodes of 8d, the selected 8a ~
The energy conversion element 7 is contracted between any one of the electrodes 8d and the common electrode 9, the tube 10 to which ink is supplied contracts, and ink droplets are ejected from the orifice 10a.

この時のエネルギー変換素子７の収縮は選択された電極
の周囲に集中して生じ、隣接するチューブ側にはほとん
ど伝達しないか、伝達されても液滴を吐出する程度の力
には達しない。At this time, the contraction of the energy conversion element 7 is concentrated around the selected electrode and is hardly transmitted to the adjacent tube side, or even if transmitted, it does not reach a force enough to eject a droplet.

もちろん、全ての電極8a〜8dが選択された場合には全て
のオリフィス10aから液滴が吐出される。Of course, when all the electrodes 8a to 8d are selected, droplets are ejected from all the orifices 10a.

上述したような構造を採用すればエネルギー変換素子７
自身がチューブを位置決めする手段及び固定保持する手
段を兼ねているため、チューブが嵌合される貫通孔を高
精度に形成すれば極めて精度の高いマルチノズルタイプ
の記録ヘッドが得られる。又、エネルギー変換素子７は
貫通孔の列に実質的に対称な形状を有しているため、圧
力発生に偏りがなく、安定したインク吐出を行なわせる
ことができる。If the structure described above is adopted, the energy conversion element 7
Since it also serves as a means for positioning the tube and a means for fixing and holding the tube, if a through hole into which the tube is fitted is formed with high accuracy, a multi-nozzle type recording head with extremely high accuracy can be obtained. Further, since the energy conversion element 7 has a shape that is substantially symmetrical with respect to the row of through holes, there is no bias in pressure generation and stable ink ejection can be performed.

［第２実施例］ 第３図は本発明の第２の実施例を説明するもので、本実
施例の場合には第１の実施例のように同一の色のインク
を用いず、多色のインクを用いたマルチノズルタイプの
記録ヘッドを示している。[Second Embodiment] FIG. 3 illustrates a second embodiment of the present invention. In the case of the present embodiment, ink of the same color is not used as in the first embodiment, and multicolor ink is used. 7 shows a multi-nozzle type recording head using the above ink.

即ち、第３図において符号16〜19は夫々イエロー
（Ｙ），マゼンダ（Ｍ），シアン（Ｃ）及びブラック
（Ｂ）のインクを用いる記録ヘッドで、これらはスペー
サ20を介して一体化されている。That is, in FIG. 3, reference numerals 16 to 19 are recording heads using yellow (Y), magenta (M), cyan (C) and black (B) inks, respectively, and these are integrated via a spacer 20. There is.

各ヘッド16〜19は第１の実施例と同様に夫々のエネルギ
ー変換素子７を幅方向に貫通して形成された貫通孔の周
面に電極8a〜8dが形成され、夫々のエネルギー変換素子
７の両側面には共通電極９が形成されている。Similar to the first embodiment, each of the heads 16 to 19 has electrodes 8a to 8d formed on the peripheral surface of a through hole formed by penetrating the respective energy conversion element 7 in the width direction. A common electrode 9 is formed on both side surfaces of the.

また、電極8a〜8dが形成された貫通孔にはチューブが嵌
合固定されるが、このチューブは図示を省略してある。A tube is fitted and fixed in the through hole in which the electrodes 8a to 8d are formed, but this tube is not shown.

また、夫々のエネルギー変換素子７には符号19で示すブ
ラックのヘッドの部分に示すようにリード線21がプリン
ト配線等の手段によって形成されており、これらリード
線21の端子部分はフレキシブルケーブル22に対して半田
付けあるいはワイヤボンディングによって接続されてい
る。Further, lead wires 21 are formed on each energy conversion element 7 by means such as printed wiring as shown by a black head portion indicated by reference numeral 19, and terminal portions of these lead wires 21 are connected to the flexible cable 22. On the other hand, they are connected by soldering or wire bonding.

フレキシブルケーブル22の他端は図示を省略したパルス
発生器に接続されている。The other end of the flexible cable 22 is connected to a pulse generator (not shown).

また、フレキシブルケーブル22と共通電極９との間は、
図示を省略したリード線あるいはプリントパターンを介
して接続されている。In addition, between the flexible cable 22 and the common electrode 9,
Connection is made via a lead wire or a print pattern (not shown).

符号23で示すものはインク供給用のチューブで、図示し
ていないメインタンクからインク室11へ夫々の色のイン
クを供給する。Reference numeral 23 denotes an ink supply tube, which supplies ink of each color to the ink chamber 11 from a main tank (not shown).

上述したような多色のマルチノズルタイプの記録ヘッド
構造を採用しても、前述した実施例と同様の効果が得ら
れる。Even if the multi-color multi-nozzle type recording head structure as described above is adopted, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.

［第３実施例］ 第４図及び第５図は本発明の第３の実施例を説明するも
ので、エネルギー変換素子７の異なった構造例が示され
ている。[Third Embodiment] FIGS. 4 and 5 explain a third embodiment of the present invention, in which different structural examples of the energy conversion element 7 are shown.

第４図及び第５図において符号7aで示すものはエネルギ
ー変換素子７に形成された貫通孔で、この内周面に前述
した電極8a〜8dが夫々形成される。In FIGS. 4 and 5, reference numeral 7a is a through hole formed in the energy conversion element 7, and the above-mentioned electrodes 8a to 8d are formed on the inner peripheral surface thereof.

また、エネルギー変換素子７の両側面には夫々の貫通孔
7aを挟むようにして溝7bが形成されている。Also, through holes are provided on both side surfaces of the energy conversion element 7.
Grooves 7b are formed so as to sandwich 7a.

エネルギー変換素子７の構造を上述したようにすると、
選択された8a〜8dのうちの１つの電極にパルス電圧が印
加された場合に生じるエネルギー変換素子の収縮によっ
て発生するひずみを隣接する他の電極側へ伝達しないよ
うに逃すことができ、電気的エネルギーの機械的エネル
ギーへの変換効率を著しく向上させることができる。When the structure of the energy conversion element 7 is as described above,
The strain generated by the contraction of the energy conversion element that occurs when a pulse voltage is applied to one electrode of the selected 8a to 8d can be released so as not to be transmitted to the adjacent other electrode side, and the electrical The efficiency of converting energy into mechanical energy can be significantly improved.

なお、上述した各実施例においては夫々の記録ヘッドは
４本のチューブ（ノズル）を持つものとして例示した
が、その本数は何本でも良い。In each of the above-described embodiments, each recording head is illustrated as having four tubes (nozzles), but the number may be any number.

［効 果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、１つ
の共通の（一体構成の）エネルギー変換素子にインクを
吐出するチューブを固定した構造を採用しているため、
エネルギー変換素子自身がチューブを保持，固定する手
段と、位置決め手段とを兼ねた構造となっているため、
マルチノルズタイプの記録ヘッドを高密度で高精度に構
成することができ、部品点数を少なくし小型化できると
共に、大幅なコストダウンが実現できる。又、エネルギ
ー変換素子は貫通孔の列に実質的に対称な形状を有して
いるため、圧力発生に偏りがなく安定したインク吐出を
行なわせることができる。[Effect] As is clear from the above description, according to the present invention, the structure in which the tube for ejecting ink is fixed to one common (integrated) energy conversion element is adopted.
Since the energy conversion element itself has a structure that serves as both a means for holding and fixing the tube and a positioning means,
The multi-nolds type recording head can be configured with high density and high precision, the number of parts can be reduced and the size can be reduced, and a large cost reduction can be realized. Further, since the energy conversion element has a substantially symmetrical shape in the row of through holes, it is possible to perform stable ink ejection without uneven pressure generation.

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

第１図及び第２図は本発明の第１の実施例を説明する記
録ヘッドの正面図及び側面図、第３図は本発明の第２の
実施例を説明する記録ヘッドの斜視図、第４図及び第５
図は本発明の第３の実施例を説明するエネルギー変換素
子の正面図及び側面図、第６図は従来構造を説明する記
録ヘッドの斜視図である。 ７……エネルギー変換素子 7b……溝、8a〜8d……電極 ９……共通電極、10……チューブ1 and 2 are a front view and a side view of a recording head for explaining a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a perspective view of a recording head for explaining a second embodiment of the present invention. 4 and 5
FIG. 6 is a front view and a side view of an energy conversion element for explaining a third embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a perspective view of a recording head for explaining a conventional structure. 7 ... Energy conversion element 7b ... Groove, 8a-8d ... Electrode 9 ... Common electrode, 10 ... Tube

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】実質的に同一方向に開口した複数個の貫通
孔が、列状に設けられており、前記貫通孔の列に対して
実質的に対称な形状を有する一体構成のエネルギー変換
素子と、 前記各貫通孔の内壁面に設けられた電極と、 前記エネルギー変換素子の外表面に設けられた電極と を有することを特徴とする液体噴射記録ヘッド用エネル
ギー変換ブロック。1. An energy conversion element having an integral structure in which a plurality of through holes opened in substantially the same direction are provided in a row and having a substantially symmetrical shape with respect to the row of the through holes. And an electrode provided on the inner wall surface of each through hole, and an electrode provided on the outer surface of the energy conversion element. 【請求項２】前記エネルギー変換素子の外表面に設けら
れた電極は、前記貫通孔の貫通方向と実質的に同じ方向
に配されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載の液体噴射記録ヘッド用エネルギー変換ブロッ
ク。2. The electrode according to claim 1, wherein the electrode provided on the outer surface of the energy conversion element is arranged in substantially the same direction as the penetrating direction of the through hole. Energy conversion block for liquid jet recording heads. 【請求項３】実質的に同一方向に開口した複数個の貫通
孔が、列状に設けられており、前記貫通孔の列に対して
実質的に対称な形状を有する一体構成のエネルギー変換
素子と、前記各貫通孔の内壁面に設けられた電極と、前
記エネルギー変換素子の外表面に設けられた電極とを有
する液体噴射記録ヘッド用エネルギー変換ブロックと、 インクを吐出するための吐出口を有し、前記貫通孔のそ
れぞれに配されたチューブとを有することを特徴とする
エネルギー変換ブロックを用いた液体噴射記録ヘッド。3. An energy conversion element having an integral structure, wherein a plurality of through holes opened in substantially the same direction are provided in a row and have a shape substantially symmetrical with respect to the row of the through holes. An energy conversion block for a liquid jet recording head having an electrode provided on the inner wall surface of each of the through holes and an electrode provided on the outer surface of the energy conversion element, and an ejection port for ejecting ink. And a tube disposed in each of the through holes, the liquid jet recording head using the energy conversion block. 【請求項４】前記貫通孔の内壁面に設けられた電極は、
導電性接着剤であることを特徴とする特許請求の範囲第
３項に記載のエネルギー変換ブロックを用いた液体噴射
記録ヘッド。4. The electrode provided on the inner wall surface of the through hole,
A liquid jet recording head using the energy conversion block according to claim 3, which is a conductive adhesive. 【請求項５】前記液体噴射記録ヘッド用エネルギー変換
ブロックをインクの色に対応して複数配列し、それぞれ
の貫通孔にインクを吐出するための吐出口を有するチュ
ーブを配していることを特徴とする特許請求の範囲第３
項または第４項に記載のエネルギー変換ブロックを用い
た液体噴射記録ヘッド。5. An energy conversion block for the liquid jet recording head is arranged in a plurality corresponding to the color of ink, and a tube having an ejection port for ejecting ink is arranged in each through hole. Claim 3 to be
And a liquid jet recording head using the energy conversion block according to item 4.
JP60212682A 1985-09-27 1985-09-27 Energy conversion block for liquid jet recording head and liquid jet recording head using the energy conversion block Expired - Lifetime JPH0698751B2 (en)

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