JPH07156385A - 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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JPH07156385A
JPH07156385A JP30842393A JP30842393A JPH07156385A JP H07156385 A JPH07156385 A JP H07156385A JP 30842393 A JP30842393 A JP 30842393A JP 30842393 A JP30842393 A JP 30842393A JP H07156385 A JPH07156385 A JP H07156385A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nozzle
pressure chamber
ink
ink jet
plate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP30842393A
Other languages
English (en)
Inventor
Shuji Koike
修司 小池
Nobuhiko Onda
信彦 恩田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP30842393A priority Critical patent/JPH07156385A/ja
Publication of JPH07156385A publication Critical patent/JPH07156385A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 振動板をチタン材で形成したインクジェット
ヘッドに関し、インクジェットヘッドの寿命の確保及び
コストの低減を図ることができるインクリジェットヘッ
ドを提供することを目的とする。 【構成】 インク6の粒子を噴射する少なくとも1つの
ノズル9を有するノズル板12と、ノズル9に夫々対応す
る圧電体8と、チタン材で形成され、圧電体8の一端面
に接触する突起部15を有する振動板14と、ノズル板12及
び振動板14で対向面を構成し、ノズル9に夫々対応して
形成され、インク6を満たした圧力室13とを備え、圧電
体8に電圧を印加して電圧体8の電歪による変位により
振動板14を振動させて圧力室13内に圧力を発生し、圧力
によってノズル9からインク6の粒子を噴射する構成と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットプリン
タのインクジェットヘッドの振動板に係り、特に振動板
をチタン材で形成したインクジェットヘッドに関するも
のである。
【0002】近来、印字媒体にインクの微小粒子を直接
吹きつけて記録するインクジェットプリンタが、印字媒
体に対する制限がなく、且つ高速印字ができて、低騒音
であり、カラー化が容易であることから急速に普及しつ
つある。
【0003】このインクジェットプリンタのインクジェ
ットヘッドは、インクを満たした圧力室に振動板を介し
て圧電アクチュエータの電歪による変位によって圧力を
与えてノズルからインクを噴射してドット印字を形成す
るものである。
【0004】従って、振動板は撓みが繰り返されるた
め、亀裂等により寿命が短いので、長時間の使用に耐え
られる方法が望まれている。
【0005】
【従来の技術】図4にインクジェットプリンタの概要を
示す。図に示すように、インクジェットヘッド(以下印
字ヘッドという)1を搭載したキャリア2にガイドシャ
フト3が嵌合し、又キャリア2に送りねじ4が螺合し、
送りねじ4は図示省略したモータに連結されている。キ
ャリア2はプラテン5の前面に配置され、モータの正逆
回転により送りねじ4によってプラテン5に平行に矢印
A,B方向に移動する。
【0006】印字ヘッド1は、ヘッド部10及び加圧回路
部11から成り、ヘッド部10は、プラテン5に所定の間隙
を介して対向し、先端に後述する複数のノズル91〜9n
(例えば4列×12行で48個) を備えている。加圧回路部1
1は、印字データに基づいて選択的に駆動信号をヘッド
部10に送信する回路である。
【0007】従って、キャリア2が移動しながら、印字
ヘッド1はノズル91〜9nからインク6aを噴射して印字用
紙7にマトリックスドットによって印字を形成する。印
字用紙7は図示していない移動機構の駆動及びプラテン
5の回転によって矢印C方向に行送りされる。
【0008】次に図5〜図7によりヘッド部10を説明す
る。図5はヘッド部を示す平面断面図、図6(a)及び(b)
は振動板を示す平面図及び側断面図、図7は圧電アクチ
ュエータを説明する斜視図である。
【0009】図5に示すように、ヘッド部10は、圧電ア
クチュエータ81〜8n、ノズル91〜9nが設けられたノズル
板12a、ノズル板12aと共にノズル91〜9nに夫々対応す
る圧力室131〜13nを形成する振動板141〜14nで構成され
ている。
【0010】圧力室131〜13nに対してノズル板12a及び
振動板141〜14nが対向した位置にあり、圧力室131〜13n
の周辺と対応する振動板141〜14nの周辺は接着剤18で接
着され、圧電アクチュエータ81〜8nが振動板141〜14nの
振動方向に伸縮するように配置されている。
【0011】また、振動板141〜14nは、ニッケル(Ni)
で電鋳法によって形成したもので、図6(a)及び(b)に示
すように、複数個が連結し、圧電アクチュエータ81〜8n
の先端に接触して、圧電アクチュエータ81〜8nの変位を
圧力室131〜13nに効率良く伝達させるための突起部151
〜15nが中央部に形成されている。図中、16は薄く形成
した振動部、17は他の圧力室との境界部(下面は圧力室
周辺に接着される部分)で厚く形成されており振動には
寄与しない。
【0012】電鋳法による突起部151 〜15n の形成は、
電極パターンを幾つか組み合わせてNiの成長を制御す
ることにより得られる。なお、振動板141〜14nをステン
レス鋼を圧延して形成する場合もある。
【0013】圧電アクチュエータ81(〜8n)は、図7に示
すように、セラミック板で形成された圧電素子80a,80b,
─を積層して、正負の極を夫々連結してリード線(図示
していない)を引き出して分極処理を施したものであ
る。圧電素子80a,80b,─に電圧を加えると、夫々の電歪
による変位が積層枚数だけ累積されて先端部の変位とな
る。
【0014】従って、圧電アクチュエータ81〜8nに選択
的に電圧を印加して、その先端の変位量により突起部15
1〜15nを押圧して振動板141〜14nを振動させることによ
って、インク6aが供給された圧力室131〜13nに圧力を加
えて、上記のようにノズル91〜9nからインク6aの粒子を
噴射する。
【0015】この場合に、振動板141〜14nに要求される
特性としては、耐インク特性として膨潤・収縮及び劣化
が無いこと、及び圧電アクチュエータ81〜8nの数μm以
下の変位を圧力室131〜13nに伝達するため、十分に撓む
ように非常に薄く(Niの場合の厚さ=5μm、ステン
レス鋼の場合の厚さ=10〜20μm程度が現状) 形成する
こと、更に、長時間の使用においても亀裂等が発生しな
いことが必要である。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】上記従来方法によれ
ば、振動板に使用するNiは、ヤング率(=21.9×1010
N/m2)が高いため圧延によって薄膜化がしにくいの
で、電鋳法によって形成しているが、電鋳法による振動
板の形成には時間とコストが掛かるばかりでなく、電鋳
後に非常に薄い金属膜を電極から剥がすことが難しく歩
留りが悪く、またステンレス鋼は、薄膜の強度が低い等
のために、ある程度厚くせざるを得ないが、硬いので圧
力が良く掛からず振動性能が低くなるという問題点があ
る。
【0017】本発明は、インクジェットヘッドの寿命の
確保及びコストの低減を図ることができるインクジェッ
トヘッドを提供することを目的としている。
【0018】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理図で
ある。図において、6はインク、9はノズル、12はイン
ク6の粒子を噴射する少なくとも1つのノズル9を有す
るノズル板、8はノズル9に夫々対応する複数の圧電
体、14はチタン材で形成され、圧電体8の一端面に接触
する突起部15を有する振動板、15は振動板14に設けられ
た突起部、13はノズル板12及び振動板14で対向面を構成
し、ノズル9に夫々対応して形成され、インク6を満た
した複数の圧力室である。
【0019】従って、圧電体8に電圧を印加して圧電体
8の電歪による変位により振動板14を振動させて圧力室
13内に圧力を発生し、圧力によってノズル9からインク
6の粒子を噴射するように構成されている。
【0020】
【作用】振動板14にチタン材を使用することにより、所
望の厚さの薄膜を圧延によって形成することができるの
で、薄くても強度が高く、しかも歩留りの高い安価な振
動板14が得られ、インクジェットヘッドの寿命の確保及
びコストの低減を図ることができる。
【0021】
【実施例】図2及び図3により本発明の一実施例を説明
する。図2は本発明の実施例を示す平面断面図、図3は
実施例の振動板を示す構成図で、(a) は平面図、(b) は
側断面図である。全図を通じて同一符号は同一対象物を
示す。
【0022】図2の圧電アクチュエータ81〜8nは、図1
の圧電体8に対応している。図2及び図3に示すよう
に、ヘッド部10aの振動板141´〜14n´は、チタン材
(Ti:ヤング率11.8×1010N/m2)を圧延によって厚
さ10μm以下(好ましくは5μm) の薄膜に形成し、圧
延方向が圧力室131〜13nの長辺方向に対応して配置され
ている。
【0023】これは圧延方向とこれと直角方向でTiの
薄膜内の残留応力が異なり、圧延方向の剛性が僅か高
く、圧力室131〜13n(短辺100〜200μm程度×長辺1000
×2000μm) に対する振動板141´〜14n´の変位・変形
は縁部の距離が長い方が撓み易くなり疲労劣化を遅らせ
ることができる(もし、短辺方向を圧延方向としする
と、振動板141´〜14n´の変位・変形が損なわれ、疲労
劣化が促進される)ためである。
【0024】突起部151´〜15n´は、振動板141´〜14n
´の圧延方向に沿って夫々中央位置にプレス加工により
エンボス打ち出しされ、長さL2は圧力室131´〜13n´の
長辺L1の60%以内、幅L4は圧力室131´〜13n´の短辺L3
の60%以内に形成されている。図3に2点鎖線で示す範
囲aは、圧力室131´〜13n´の周辺に対応する範囲で、
図中、16aは振動部、17aは他の圧力室との境界部であ
る。
【0025】また、圧力室131〜13nの周辺に振動板141
´〜14n´の境界部17aで夫々接着剤18aで接着されて
いる。接着剤18aの材質は、硬化後のヤング率が108
109 N/m2 のもの、例えば、エポキシ樹脂、或いはシ
リコン樹脂等である。
【0026】これは、振動板141´〜14n´の長期使用に
よる劣化は圧力室131〜13nの周辺の固定部での変形にあ
り、この部分の固定が強固なほど変位による疲労が大き
くなるので、接着部の振動板141´〜14n´の変位に対し
て僅か追従する材質の接着剤が好ましいためである。
【0027】このような構成を有するので、振動板141
´〜14n´をヤング率11.8×1010N/m2のTi材を用い
ることにより、従来例で説明した、Ni(ヤング率21.9
×1010N/m2)よりもヤング率が小さいので圧延が容易
で、厚さ10μm以下に薄膜化することができる。従っ
て、時間とコストを著しく削減することができる。
【0028】また、Ti材の圧延方向を、圧力室131´
〜13n´の長辺方向に対して平行になるように配置した
ので、振動板141´〜14n´が撓み易くなり、疲労劣化が
軽減される。
【0029】また、振動板141´〜14n´の中央部に形成
した突起部151´〜15n´をプレス型でエンボス打ち出し
し、大きさを各辺の60%以内にしたので、圧電アクチュ
エータ81〜8nの変位に対して突起部151´〜15n´の形状
には変形が発生せず、振動板141´〜14n´の変位は突起
部151´〜15n´の周辺の薄膜の振動部16aで起こるの
で、圧電アクチュエータ81〜8nの変位が一層効率良く圧
力室131´〜13n´に伝達される。
【0030】また、硬化後の接着剤18aは、振動板141
´〜14n´の変位に対して僅か追従するので、変位によ
る疲労劣化が軽減される。このようにして、Ti材を圧
延で薄膜化して振動板141´〜14n´に使用し、且つ、圧
延処理と同時にプレス加工により突起部151´〜15n´を
形成することにより、長寿命で安価な振動板141´〜14n
´を短時間に形成することができ、また圧力室131´〜1
3n´との接着部のヤング率を規定することにより、振動
板141´〜14n´の劣化を防止することができ、更に長寿
命化が可能となる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、請
求項1では、振動板にチタン材を使用することにより、
所望の厚さの薄膜を圧延によって形成することができる
ので、薄くても強度が高く、しかも歩留りの高い安価な
振動板が得られ、インクジェットヘッドの寿命の確保及
びコストの低減を図ることができる。
【0032】請求項2では、チタン材を圧延によって薄
膜化し、振動板を薄膜の圧延方向を圧力室の長辺方向に
対応させて形成することにより、振動板の疲労劣化を軽
減し、一層インクジェットヘッドの長寿命化を図ること
ができる。
【0033】請求項3では、振動板の圧力室の中央位置
に対応する位置に圧電体の方向へエンボス打ち出しで突
起部を形成し、圧力室の短辺及び長辺の寸法に対して、
夫々所定割合以下の寸法としたことにより、圧電体の変
位に対して突起部の形状には変形が発生せず、振動板の
変位は突起部の周辺部で起こるので、圧電体の変位を一
層効率良く圧力室に伝達することができる。
【0034】請求項4では、振動板の縁部を圧力室の周
辺部に接合する接着剤を、硬化後のヤング率が108
至109 N/m2 の範囲のものを使用することにより、
硬化後の接着剤は、振動板の変位に対して僅か追従する
ので、変位による疲労劣化が軽減し、更にインクジェッ
トヘッドの長寿命化を図ることができる。という効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の原理図
【図2】 本発明の実施例を示す平面断面図
【図3】 実施例の振動板を示す構成図
【図4】 インクジェットプリンタの概要を示す斜視図
【図5】 ヘッド部を示す平面断面図
【図6】 振動板を示す構成図
【図7】 圧電アクチュエータを説明する斜視図
【符号の説明】
1は印字ヘッド、 6,6a はインク、
8は圧電体、81〜8nは圧電アクチュエータ、
9,91 〜9nはノズル、12,12aはノズル板、
13,131〜13n,131´〜13n´は圧力室、14,141〜14
n,141´〜14n´は振動板、15,151〜15n,151´〜15n´は
突起部、 16,16aは振動部、17,17aは境
界部、 18,18aは接着材

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インク(6) の粒子を噴射する少なくとも
    1つのノズル(9) を有するノズル板(12)と、 該ノズル(9) に夫々対応する圧電体(8) と、 チタン材で形成され、該圧電体(8) の一端面に接触する
    突起部(15)を有する振動板(14)と、 該ノズル板(12)及び該振動板(14)で対向面を構成し、該
    ノズル(9) に夫々対応して形成され、該インク(6) を満
    たした圧力室(13)とを備え、 該圧電体(8) に電圧を印加して該電圧体(8) の電歪によ
    る変位により該振動板(14)を振動させて該圧力室(13)内
    に圧力を発生し、該圧力によって該ノズル(9)からイン
    ク(6) の粒子を噴射することを特徴とするインクジェッ
    トヘッド。
  2. 【請求項2】 前記振動板(14)は、前記チタン材を圧延
    によって薄膜に形成し、該薄膜の圧延方向を前記圧力室
    (13)の長辺方向に対応させて形成することを特徴とする
    請求項1のインクジェットヘッド。
  3. 【請求項3】 前記振動板(14)は、前記突起部(15)を該
    圧力室(13)の中央位置に対応する位置に前記圧電体(8)
    の方向へエンボス加工により形成し、 該圧力室(13)の短辺及び長辺の寸法に対して、夫々所定
    割合以下の寸法としたことを特徴とする請求項1或いは
    請求項2のインクジェットヘッド。
  4. 【請求項4】 前記振動板(14)の縁部を前記圧力室(13)
    の周辺部に接合する接着剤は、硬化後のヤング率が10
    8 乃至109 N/m2 の範囲のものであることを特徴と
    する請求項1、請求項2或いは請求項3のインクジェッ
    トヘッド。
JP30842393A 1993-12-09 1993-12-09 インクジェットヘッド Withdrawn JPH07156385A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997003834A1 (fr) * 1995-07-14 1997-02-06 Seiko Epson Corporation Tete laminee pour impression par jets d'encre, son procede de fabrication et imprimantes en etant equipees
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