JPH0729425B2 - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

インクジェット記録ヘッド

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JPH0729425B2
JPH0729425B2 JP63114463A JP11446388A JPH0729425B2 JP H0729425 B2 JPH0729425 B2 JP H0729425B2 JP 63114463 A JP63114463 A JP 63114463A JP 11446388 A JP11446388 A JP 11446388A JP H0729425 B2 JPH0729425 B2 JP H0729425B2
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JP
Japan
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ink
plate
vibrating
piezoelectric element
recording head
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JP63114463A
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JPH01283153A (ja
Inventor
浩造 松本
真 西村
光祐 佐々木
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14233Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
この発明は、インク液を液滴状に射出して記録を行うイ
ンクジェット記録ヘッドに関し、特にインク射出の高速
化が可能なマルチノズルのインクジェット記録ヘッドに
関する。
【従来の技術】
従来、微細なノズルからインクを噴射し、紙などの記録
媒体上に付着させて記録を行うインクジェット記録ヘッ
ドが知られているが、その方式の一つにオンデマンド型
インクジェット記録ヘッドがある。 第6図はこの種のインクジェット記録ヘッドの従来構成
を示すもので、ステンレス鋼、ガラスなどからなる平板
状の基板1に、複数のインクノズル2、インク通路3、
インク加圧室4及びこれらに共通のインク供給部5をエ
ッチングあるいは機械加工などの手段で溝状に形成し、
その上に蓋板(振動板)6を重ねて接着や拡散接合など
の手段で固定することによりインク流路を形成してい
る。そして、振動板6の上のインク加圧室4に対応する
位置には電気機械変換素子としての役割を持つ圧電素子
7を接着し、さらに振動板6の一部にインク供給口8を
設けている。 圧電素子7の上面及び下面には電極を形成してあり、こ
の電極に駆動電圧を印加して圧電素子7に歪みを生じさ
せることにより、振動板6を変形させてインク加圧室4
の容積を減少させ、これによりインクノズル2からイン
ク滴を噴射させて記録を行う。 このオンデマンド型インクジェット記録ヘッドは、構造
が単純なために小型で安価であり、また騒音が低いなど
の優れた特長を備えている。
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この方式のインクジェット記録ヘッドで印字
速度を高速化し、解像度(ドット密度)を向上させるた
めには、多数のインクノズルを集積してマルチノズルヘ
ッドにする必要がある。ところが、インクノズルが多く
なると、これに対応してインク加圧室の集積密度も高く
なり、インク射出の安定性が低下してくるという問題が
あった。 この原因は、隣接するインク加圧室の振動が互いに他に
伝わり、駆動信号の印加されていないインクノズルから
インクが流出してインクノズル面の濡れの状態が変化し
たり、駆動信号の印加されているインク加圧室間の相互
干渉によってインクの射出状態が変化することにあると
考えられている。 そこで、この発明は、隣接するインク加圧室間での振動
伝播を抑制し、高速で安定したインク射出が可能なイン
クジェット記録ヘッドを提供することを目的とするもの
である。
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、複数のインク
加圧室が溝状に形成された平板状の基板上に振動板が積
層され、この振動板の前記インク加圧室に対応する位置
に圧電素子が配置されるインクジェット記録ヘッドにお
いて、振動板を弾性率が比較的低い材料で構成し、かつ
その上面に基板のインク加圧室に対応させて凹部を形成
するとともに、この振動板の上に弾性率が比較的高い板
材からなり、かつ前記凹部に合わせて波形状に凹部を形
成した振動部材を接合し、この振動部材の前記凹部の底
部に圧電素子を貼着するものとする。
【作 用】
隣接するインク加圧室に振動板を通して振動が伝わって
も、振動板は弾性率が低い材料で構成されているので振
動は途中で減衰し、インク射出に悪影響を及ぼさない。
一方、圧電素子の歪みは、弾性率の高い板材を介して振
動板の対応する部分に所要の変位を生じさせる。その場
合、振動部材に波形状の凹部が形成され、その底部に圧
電素子を貼着されているので、振動板の変位は一つのイ
ンク加圧室のみに限定され、隣接する加圧室間の相互干
渉が完全に防止される。すなわち、振動部材に波形状に
形成された凹部はその側壁部が振動方向(振動部材の平
板面に対して垂直な方向)に対して高い剛性を有するた
め、振動部分はその底部のみに拘束される。その結果、
ある一つの圧電素子に応動して変位する振動板の領域
は、対向する一つのインク加圧室の範囲に限定され、他
のインク加圧室に及ばない。 ところで、振動板は基本的に、複数の圧電素子を同時に
駆動したときでも記録ヘッドに反りが生じることのない
ようにヘッド全体の剛性を確保する一方で、圧電素子の
変形に追従できる可撓性を有するという2つの相反する
特性が要求される。そこで、いま低コスト化を図るため
に、記録ヘッドの主要構成部材である基板及び振動板の
材料として比較的弾性率の低いプラスチックを用いた場
合、振動部材を波形状に形成してその剛性を高めると、
この振動部材を接合した振動板の剛性も高くなり、上記
特性が合理的に満たされて記録ヘッド自体の剛性が高く
なる。 また、波形状の振動部材はその凹部の裏面の凸部を振動
板の凹部に合わせて接合されるので、振動部材の凹部に
貼着された圧電素子と振動板の凹部に対応する加圧室と
の位置合わせが正確となり、インク吐出効率が向上す
る。更に、圧電素子は波形状の振動部材の凹部に貼着さ
れるので、圧電素子貼着時の位置決めが容易で作業能率
が高まるとともに、圧電素子が凹部内に納まるまでのヘ
ッド表面の凹凸が少なくなる。
【実施例】
第1図はこの発明の実施例の分解斜視図、第2図はその
縦断面図、また第3図はその構成部材を積層一体化して
インクジェット記録ヘッドを構成した場合の縦断面図で
ある。 第1図〜第3図において、10はABS,アクリルなどのプラ
スチック材料から射出成形で作られた基板で、この基板
10の表面には複数のインクノズル11、インク通路12、イ
ンク加圧室13及びこれらに共通のインク供給部14が溝状
に形成されている。 15は振動板で、弾性率の低い材料、例えば基板10と同様
のプラスチック材料でやはり射出成形により作られてい
る。この振動板15にはインク加圧室13に対応させて位置
決め用としての凹部16が形成されている。基板10と振動
板15とは、第3図の状態に積層される際に、ABS樹脂を
溶剤で溶かしたドープセメントなどで接着される。 17は弾性率の高い材料、例えばステンレス鋼板などをプ
レス成形して作られた振動部材で、振動板15の凹部16に
合わせて図示の通り波形状に凹部17aが形成されてい
る。振動部材17は、凹部17aの裏面側の凸部を振動板15
の凹部16に挿入して振動板15に接着剤などで固定され
る。 18は短冊形の圧電素子で、振動部材17の凹部17aに挿入
され、その底部に接着剤などで貼着される。第3図に示
すように、圧電素子18の上部電極にはそれぞれリード線
19が接続され、振動部材17には共通リード線20が接続さ
れる。 このように構成された第3図のインクジェット記録ヘッ
ドにおいて、図示しない制御回路によってリード線19及
び共通リード線20を介して圧電素子18に電気信号が印加
されると、圧電素子18が伸縮し、それによって振動部材
17とこれに接着された振動板15とが一緒になって、イン
ク加圧室13の内方に変形し、インク加圧室13の容積を減
少させる。その結果、その容積減少分に相当するインク
液がインクノズル11から図示しない記録紙に液滴状に射
出される。 このとき、隣接するインク加圧室13間に、振動板15を通
して互いに振動が伝わるが、プラスチック材料の弾性率
は200〜500kg/mm2程度であり、金属とかガラスに比べる
と1桁ないしは2桁も低いため、振動はその途中で減衰
し、インク射出に悪影響を及ぼすような作用は生じな
い。 なお、振動板15の上に弾性率の高い振動部材17を接着し
た構造になっているため、振動部材17を介して振動が伝
播するのではないかと懸念されるが、振動板15自体が振
動を吸収し易いものである上、圧電素子18を振動部材17
の凹部17aの底部に貼着しているので、振動板15の変位
が一つの加圧室13のみに限定され、隣接する加圧室13間
での相互干渉は生じない。 第4図及び第5図はこの発明の別の実施例を示すもの
で、第4図は分解縦断面図、第5図はその構成部材を積
層一体化してインクジェット記録ヘッドを構成した状態
の縦断面図である。 第4図及び第5図において、21はノズル板で、このノズ
ル板21にはインクノズル22が形成されている。23は基板
としてのキャビティ板で、このキャビティ板23には中央
部にインク加圧室24が貫通して形成され、さらにその左
右に溝状のインク供給通路25が形成されている。これら
インクノズル22、インク加圧室24及びインク供給通路25
は、図の紙面の前後方向に並べて複数設けられている。 26は振動板で、この振動板26の下面には各インク供給通
路25に共通の溝状のインク供給路27がインク供給通路25
に直交するように形成され、また上面にはインク加圧室
24に対応させて凹部28が形成されている。 ノズル板21、キャビティ板23及び振動板26は、いずれも
弾性率の低いプラスチックを用い、射出成形などの方法
で作られている。 29は弾性率の高いステンレス鋼板で作られた振動部材
で、振動板26の凹部28に合わせて、凹部29aがプレス成
形により連続的に形成されている。30は圧電素子であ
る。 上記各構成部材は、第5図に示すように積層され、接着
により一体化される。31は圧電素子30の上部電極に接続
されたリード線、32は振動部材29に接続された共通リー
ド線である。リード線31,32を介して圧電素子30に電気
振動板が印加されると、インクノズル22からインク滴が
射出される。そのときの動作及び作用は第3図の場合と
同様であるので省略する。
【発明の効果】
この発明は、振動吸収特性に優れた弾性率の低い材料で
構成した振動板の上に弾性率の高い板材からなる振動部
材を接合し、その上に圧電素子を貼着するようにしたの
で、隣接するインク加圧室間での振動の伝播が抑制さ
れ、駆動信号が印加されていないインク加圧室からイン
クが流出したり、駆動信号が印加されているインク加圧
室間の相互干渉によりインク射出状態が影響受けたりす
ることがない。 しかも、振動部材には波形状の凹部を形成し、その底部
に圧電素子を貼着したので、振動板の変位は一つの加圧
室のみに限定され、隣接する加圧室間の相互干渉が完全
に防止される。また、波形状の振動部材は剛性が高いの
で振動板を弾性率の低い材料で構成してもこれらを接合
した構造体の剛性を高く保つことが可能となり、ひいて
はヘッド全体に十分な剛性を持たせることができる。 更に、波形状の振動部材はその凹部の裏面の凸部を振動
板の凹部に合わせて接合するので、圧電素子と加圧室と
の位置合わせが正確となりインク吐出効率が向上する。
更に、圧電素子は波形状の振動部材の凹部に貼着される
ので、圧電素子貼着時の位置決めが容易で作業能率が高
まるとともに、圧電素子が凹部内に納まるのでヘッド表
面の凹凸が少なくなり、ヘッドを積層する場合の組立構
造が簡単になる。 したがって、この発明によれば、高速かつ安定的なイン
ク射出を実現することが可能となるとともに、弾性率の
低い材料としてプラスチックを使用することで、加工、
組立の両面で製作が容易となり、インクジェット記録ヘ
ッドを安価に提供することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例の分解斜視図、第2図は第1
図の縦断面図、第3図は第2図の構成部材を積層一体化
した状態の縦断面図、第4図はこの発明の別の実施例の
分解縦断面図、第5図は第4図の構成部材を積層一体化
した状態の縦断面図、第6図は従来例の分解斜視図であ
る。 10:基板、13:インク加圧室、15:振動板、17:振動部材、
18:圧電素子、21:ノズル板、23:キャビティ板、24:イン
ク加圧室、26:振動板、29:振動部材、30:圧電素子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のインク加圧室が溝状に形成された平
    板状の基板上に振動板が積層され、この振動板の前記イ
    ンク加圧室に対応する位置に圧電素子が配置されるイン
    クジェット記録ヘッドにおいて、振動板を弾性率が比較
    的低い材料で構成し、かつその上面に基板のインク加圧
    室に対応させて凹部を形成するとともに、この振動板の
    上に弾性率が比較的高い板材からなり、かつ前記凹部に
    合わせて波形状に凹部を形成した振動部材を接合し、こ
    の振動部材の前記凹部の底部に圧電素子を貼着したこと
    を特徴とするインクジェット記録ヘッド。
JP63114463A 1988-05-11 1988-05-11 インクジェット記録ヘッド Expired - Lifetime JPH0729425B2 (ja)

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JPH01283153A JPH01283153A (ja) 1989-11-14
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