JPH09300608A - 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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JPH09300608A
JPH09300608A JP8114654A JP11465496A JPH09300608A JP H09300608 A JPH09300608 A JP H09300608A JP 8114654 A JP8114654 A JP 8114654A JP 11465496 A JP11465496 A JP 11465496A JP H09300608 A JPH09300608 A JP H09300608A
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JP
Japan
Prior art keywords
partition
ink
partition wall
tensile force
recording head
Prior art date
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Pending
Application number
JP8114654A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideo Yasutomi
英雄 保富
Mochikiyo Osawa
以清 大澤
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.)
Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Minolta Co Ltd filed Critical Minolta Co Ltd
Priority to JP8114654A priority Critical patent/JPH09300608A/ja
Priority to US08/853,858 priority patent/US6145966A/en
Publication of JPH09300608A publication Critical patent/JPH09300608A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • B41J2/14274Structure of print heads with piezoelectric elements of stacked structure type, deformed by compression/extension and disposed on a diaphragm

Landscapes

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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期の使用によってもアクチュエータの振動
をインクに安定的で伝達できる隔壁とする。 【解決手段】 インク46を収容するインクキャビティ
34に隔壁28を介してアクチュエータ18を対向配置
し、アクチュエータの振動に基づいてインクを加圧して
飛翔させるインクジェット記録ヘッド10において、隔
壁は引張力(矢印30−30方向)が加えられており、
アクチュエータの振動に基づいて弾性変形領域で振動す
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録ヘッド、特に、インクキャビティに収容されているイ
ンクに隔壁を介してアクチュエータの振動を伝えること
によりインクを加圧して飛翔させるインクジェット記録
ヘッドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】インクジェット記録ヘッドとして、イン
クが収容されているインクキャビティに隔壁を介して圧
電アクチュエータを対向配置し、この圧電アクチュエー
タの振動に基づいて隔壁を振動することによりインクを
加圧して該インクに飛翔力を与えるものが知られてお
り、隔壁はインクキャビティを構成しているヘッド本体
に接着剤で接着され、この隔壁に対して接触又は非接触
で圧電アクチュエータが配置されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の上記
インクジェット記録ヘッドにおいては、圧電アクチュエ
ータの変形が隔壁に吸収されて圧力ロスを招き、圧電ア
クチュエータの変形を十分にインクの飛翔力に交換でき
ないことがあった。また、使用初期においては圧電アク
チュエータの振動を良好にインクに伝達できても、長時
間使用するうちに隔壁がクリープ変形してたるみを生
じ、その結果圧力ロスを招いたり、破断を生じるという
問題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記問
題点を解消するためになされたもので、インクを収容す
るインクキャビティに隔壁を介してアクチュエータを対
向配置し、アクチュエータの振動に基づいてインクを加
圧して飛翔させるインクジェット記録ヘッドにおいて、
上記隔壁に対して、アクチュエータの振動に伴う変形が
弾性変形領域内となるように引張力を加えたものであ
る。なお、引張力は、数2で表される隔壁の伸び率E
(%)が0.15〜3%となるように設定するのが好ま
しい。
【数2】 ただし、△Lは引張方向の隔壁の伸び、Lは引張力をか
ける前の引張方向の隔壁の長さを表す。
【0005】
【発明の効果】上記発明によれば、隔壁に引張力を加え
ているため、圧電アクチュエータの変形が隔壁に吸収さ
れて圧力ロスを招くということがない。また、引張力は
アクチュエータの振動に伴う変形が弾性変形領域内とな
るように加えられているので、長期の使用により若干の
変形が生じたとしてもそれは初期引張力の減少を招くだ
けでたるみを生じることはない。したがって、長期の使
用によってもアクチュエータの振動を損失無く隔壁及び
インクに伝達できるので、耐用期間中は安定したインク
飛翔力が得られる。その結果、印字されたドット径が一
定しており、安定した画質が得られる。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について説明する。図1、2はイン
クジェット記録ヘッド10の第1実施形態を示す。この
記録ヘッド10において、基板12は非圧電材料で形成
されており、この基板12の上に圧電振動部材14が設
けてある。圧電振動部材14は、圧電材料からなる板を
加工したもので、両側に支持部16(一方は図示せず)
を有し、これら支持部16の間に圧電アクチュエータ1
8と仕切壁20が所定幅の仕切溝22を隔てて交互に形
成されている。圧電アクチュエータ18は、図3(a)
に示すように、上面と下面にそれぞれ電極24を有し、
これらの電極24に挟まれた領域が分極処理されてお
り、電極24間に電圧を印加すると当該領域の圧電アク
チュエータ18が上下方向に変形するようにしてある。
【0007】図1、2に戻り、圧電振動部材14の上に
は隔壁28が設けてある。隔壁28は金属又は合成樹脂
からなる薄肉のシートで、圧電アクチュエータ18の長
軸と直交する方向、すなわち図2に示す矢印30−30
方向に初期引張力を加えた状態で、圧電振動部材14と
隔壁28上のヘッド本体32に接着剤で固定されてい
る。隔壁28に加える初期引張力は、圧電アクチュエー
タ18の変形に悪影響を与えないことがないように、ま
た圧電アクチュエータ18の変形に基づいて弾性変形領
域の範囲内で変形するように、さらに所定回数の繰り返
し応力に対して破断することがないように、材質と厚み
に応じて決定される。具体的には、下記数3で表される
隔壁の伸び率E(%)が0.15%以上となるように、
隔壁28に引張力を加えることが好ましい。
【数3】 ただし、式(1)において、△Lは引張方向の隔壁の伸
び、Lは引張力をかける前の引張方向の隔壁の長さを表
す。また、初期引張力の上限値は伸び率Eが3.0%以
下となるように設定することが好ましい。特に、隔壁2
8が金属の場合は伸び率Eが1.0%以下となるように
設定し、隔壁28が樹脂の場合は伸び率Eが3%以下と
なるように設定することが好ましい。隔壁28に初期引
張力を加える方法は種々考えられるが、例えば組立時に
隔壁28を図2に示すように矢印30−30方向に引っ
張っておき、この状態でチャンネルプレート32と圧電
アクチュエータ18とを接着する方法が好ましい。
【0008】チャンネルプレート32は非圧電材料から
なり、複数の溝状インクキャビティ34が等間隔に形成
されている。これらインクキャビティ34は、図2に示
すように、圧電アクチュエータ18と同一ピッチで形成
されており、各インクキャビティ34の幅は圧電アクチ
ュエータ18の幅よりも広くしてあり、圧電アクチュエ
ータ18の幅とその両側に設けられた仕切壁との空間部
の幅を合わせたものにほぼ等しくなるように設定してあ
る。そして、チャンネルプレート32は、各インクキャ
ビティ34が圧電アクチュエータ18に沿ってその真上
に配置されるように設けられており、隔壁28に接着剤
で接着固定されている。
【0009】チャンネルプレート32の上にはノズルプ
レート36が設けられ、インクキャビティ34上方を覆
っている。ノズルプレート36は接着剤によりチャンネ
ルプレート32上に固定されている。このノズルプレー
ト36は、各インクキャビティ34の一端側(図1の左
側)に対向する位置にノズル38を備えており、このノ
ズル38からインクが飛翔するようになっている。
【0010】記録ヘッド10の他端側(図1の右側)に
はインクタンク40が設けてある。このインクタンク4
0内のインク室42はインクインレット44を介してイ
ンクキャビティ34と連通しており、インク室42に収
容されているインク46がインクキャビティ34に供給
されるようになっている。
【0011】以上の構成を備えた記録ヘッド10では、
図示しない印字情報部から電極24に印字指令電圧が印
加されると、圧電アクチュエータ18が上下方向に変形
し、その変形に追随して隔壁28が動作することにより
インクキャビティ34内のインク46が加圧され、ノズ
ル38からインク滴48が飛翔する。また、印字指令信
号がオフされると、圧電アクチュエータ18は非変形状
態に復帰する。これにより、隔壁28も非変形状態に復
帰し、このときインクキャビティ34に生じる負圧によ
りインク室42からインクインレット44を介してイン
クキャビティ34にインク46が補充される。
【0012】上記記録ヘッド10では、長期に亘って繰
り返し圧電アクチュエータ18の変形力が隔壁28に作
用した場合にこの隔壁28に若干の変形が生じたとして
も隔壁28は組み立て時に所定の初期引張力が加えられ
ているので弛みを生じることがなく、引張力が作用した
状態を維持する。また、初期引張力の値は、隔壁28が
弾性変形領域の範囲で圧電アクチュエータ18の変形を
追随するようにしてあるので、長期に亘り繰り返し振動
しても隔壁28は破断することがない。
【0013】図4はインクジェット記録ヘッド110の
第2実施形態を示す。この記録ヘッド110では、圧電
アクチュエータ118の上端部が、支持部116および
仕切壁120の上端部よりも高い位置になるように設定
してあり、その上端部はインクキャビティ134内に入
り込んだ位置にある。この記録ヘッド110では、隔壁
128は、まずチャンネルプレート132の底面に張力
を加えない状態で接着剤で接着しておき、次に圧電振動
部材114を隔壁128の下面に接着剤で接着し、この
とき圧電アクチュエータ118の上端面でインクキャビ
ティ134に面している隔壁部分をインクキャビティ1
34に押し込むことにより初期引張力が付与される。こ
の構成によれば、組立性がよいという利点がある。
【0014】図5はインクジェット記録ヘッド210の
第3実施形態を示す。この記録ヘッド210は第2実施
形態の改良例で、圧電アクチュエータ218の両側にあ
る仕切壁220との間に設けられた仕切溝222が充填
材50で埋めてある。このようにすれば、圧電アクチュ
エータ218はその側方変形が拘束されることにより隔
壁228に向かう方向への変形量が大きくなり、インク
の飛翔効率が一層よくなる。なお、上述した構成の相違
以外の点においては、第2、3実施形態は第1実施形態
と実質的に同一であるので、同一部分については同一の
符号にそれぞれ100、200を加えた符号を付して説
明を省略する。
【0015】また、上記各実施形態に用いる圧電アクチ
ュエータ18は、図3(a)に示すように、上面と下面
にのみ電極24を有するものに限らず、図3(b)、
(c)に示すように、例えば、圧電振動部材を製造する
際に、圧電体内部に電極を埋め込んでおくなどの方法に
より作製した、電極24を交互に多層配置した積層型の
圧電アクチュエータであってもよい。
【0016】第2実施形態の記録ヘッドを用いて印字実
験を行い、初期引張歪み(伸び率E(%))と印字され
たインクのドット径(付着ドット径)との関係を求め
た。実験に使用した隔壁は、厚さ10μmのポリイミド
樹脂のシートである。圧電アクチュエータは図3(c)
に示す積層型(10層)を用い、電極間には電圧35
V、周期30μsecのパルス波信号を印加して連続的
にインクを吐出した。結果を図6に示す。この図に示す
ように、隔壁の初期伸び率が特に0.15〜3%の範囲
において付着ドット径のばらつきを少なくすることがで
きた。
【0017】同一の記録ヘッドを用いて連続印字実験を
行い、初期伸び率と記録ヘッドの寿命との関係を調べ
た。実験の結果、図7に示すように、隔壁伸び率におい
ては、ヘッド寿命を極めて長くする領域が存在し、さら
にそれを過ぎて隔壁伸び率が大きくなると急激にヘッド
寿命が低下することが判明した。特に、伸び率0.15
〜2.5%の範囲においては、ヘッド寿命が印字回数1
×108以上の高い値を記録した。なお、初期伸び率が
4%以上の場合は隔壁が実験途中で破断した。
【0018】各種の隔壁材料について実験し、各実施例
の記録ヘッドに関して好適な隔壁の初期歪み(初期伸び
率)を求めた。その結果、図8に示すように、金属類の
隔壁では初期伸び率を0.15〜1%、樹脂類の隔壁で
は初期伸び率を0.15〜3%に設定すべきことが判明
した。
【図面の簡単な説明】
【図1】 インクジェット記録ヘッドの第1実施形態を
示す縦断面図である。
【図2】 図1に示すインクジェット記録ヘッドのII
−II線に沿った横断面図である。
【図3】 圧電アクチュエータの電極配置例を示す断面
図である。
【図4】 インクジェット記録ヘッドの第2実施形態を
示す縦断面図である。
【図5】 インクジェット記録ヘッドの第3実施形態を
示す縦断面図である。
【図6】 隔壁伸び率と付着ドット径との関係を示す図
である。
【図7】 隔壁伸び率とヘッド寿命(印字回数)との関
係を示す図である。
【図8】 隔壁の材種と適正伸び率との関係を示す図で
ある。
【符号の説明】
10…記録ヘッド、12…基板、14…圧電振動部材、
18…圧電アクチュエータ、22…仕切溝、28…隔
壁、34…インクキャビティ、36…ノズルプレート、
38…ノズル、46…インク。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インクを収容するインクキャビティに隔
    壁を介してアクチュエータを対向配置し、アクチュエー
    タの振動に基づいて上記インクを加圧して飛翔させるイ
    ンクジェット記録ヘッドにおいて、上記隔壁に対して、
    アクチュエータの振動に伴う変形が弾性変形領域内とな
    るように引張力を加えたことを特徴とするインクジェッ
    ト記録ヘッド。
  2. 【請求項2】 上記引張力は数1で表わされる隔壁の伸
    び率E(%)が0.15〜3%となるように設定されて
    いる請求項1のインクジェット記録ヘッド。 【数1】 ただし、△Lは引張方向の隔壁の伸び、Lは引張力をか
    ける前の引張方向の隔壁の長さを表わす。
JP8114654A 1996-05-09 1996-05-09 インクジェット記録ヘッド Pending JPH09300608A (ja)

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JP8114654A JPH09300608A (ja) 1996-05-09 1996-05-09 インクジェット記録ヘッド
US08/853,858 US6145966A (en) 1996-05-09 1997-05-09 Ink jet recording head

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Date Code Title Description
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Effective date: 20040423