JPS59164150A - インクジエツト記録ヘツド - Google Patents
インクジエツト記録ヘツドInfo
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- JPS59164150A JPS59164150A JP3763183A JP3763183A JPS59164150A JP S59164150 A JPS59164150 A JP S59164150A JP 3763183 A JP3763183 A JP 3763183A JP 3763183 A JP3763183 A JP 3763183A JP S59164150 A JPS59164150 A JP S59164150A
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- width
- piezoelectric element
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- recording head
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- CNQCVBJFEGMYDW-UHFFFAOYSA-N lawrencium atom Chemical compound [Lr] CNQCVBJFEGMYDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 15
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
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- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters 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
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/16—Production of nozzles
- B41J2/1607—Production of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/161—Production of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
-
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- B41J2/1618—Fixing the piezoelectric elements
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- B41J2/1626—Manufacturing processes etching
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はドロップオンデマンド型インクジェット記録ヘ
ッドに関する。
ッドに関する。
ドロップオンデマンド型インクジェットプリンタに使わ
れる記録ヘッドは第１図の断面図（ａ）、上面図（ｂ）
に示すノズル孔１０１とインク溜り１０５との間に圧力
発生室（以下圧力室と称する）１０４を有する噴射チャ
ンネル系統からなる基板１００にガラスセラミックない
しステンレス等の材質から成る薄平板状の可撓性の上部
プレート１０２を接合し、ジルコンチタン酸塩、チタン
酸バリウム等からなる圧電素子１０３を上部プレート１
０２上の圧力室１０４に対応した位置に接着材、拡散接
合などの手段によって接合した構成からなっている。
れる記録ヘッドは第１図の断面図（ａ）、上面図（ｂ）
に示すノズル孔１０１とインク溜り１０５との間に圧力
発生室（以下圧力室と称する）１０４を有する噴射チャ
ンネル系統からなる基板１００にガラスセラミックない
しステンレス等の材質から成る薄平板状の可撓性の上部
プレート１０２を接合し、ジルコンチタン酸塩、チタン
酸バリウム等からなる圧電素子１０３を上部プレート１
０２上の圧力室１０４に対応した位置に接着材、拡散接
合などの手段によって接合した構成からなっている。
また同様構成のものの変形としては同一出願人よシ出さ
れている特許ｍ５７−０７１９８３ 号明訓書「マルチ
ノズル印字ヘッド」がある。
れている特許ｍ５７−０７１９８３ 号明訓書「マルチ
ノズル印字ヘッド」がある。
さて、前記記録ヘッドの動作原理は電子計算機または通
信回線からの記録信号に従って圧電素子１０３に電気信
号を印加すると上部プレート１０２の圧力室１０４に対
応した部分が圧電素子１０３と上部プレート１０２との
バイメタル効果により瞬時に曲げ変形される。その結果
圧力室１０４の容積が瞬間的に減少し、インク供給管１
０６を介して外部より充填された圧力室１０４内のイン
クに圧力波を発生させる。その圧力波によりノズル孔１
０１からインク滴１０７を１個噴射するものである。
信回線からの記録信号に従って圧電素子１０３に電気信
号を印加すると上部プレート１０２の圧力室１０４に対
応した部分が圧電素子１０３と上部プレート１０２との
バイメタル効果により瞬時に曲げ変形される。その結果
圧力室１０４の容積が瞬間的に減少し、インク供給管１
０６を介して外部より充填された圧力室１０４内のイン
クに圧力波を発生させる。その圧力波によりノズル孔１
０１からインク滴１０７を１個噴射するものである。
ところで第１図（ｂ）中の断面Ａ−Ａを示した第２図に
おいて圧電素子１０３の幅す、は圧力室１０４の幅ｂｉ
との比、すなわちｂｐ／ｂ、が０７から０．９の間にあ
るとき最も変形量が大きく、従って本記録ヘッドはｂＩ
）／ｂｉ ＝ ０．７〜０．９の寸法で効率よく動作す
る。これは第３図に示す有限要素法によるモデルを使っ
て数値計算を行なった結果から明らかＫなったものであ
る。第３図は第２図の断面図のうち左半分の領域につい
て有限要素に分割したものであり、図中の点線３が計算
結果による変形曲線である。幅ｂｐをパラメータとして
変形量δを調べた結果、第４図に示すグラフとなり、変
形量δの最大点４がす、／ｂ、＝０．７〜０．９の範囲
にある。
おいて圧電素子１０３の幅す、は圧力室１０４の幅ｂｉ
との比、すなわちｂｐ／ｂ、が０７から０．９の間にあ
るとき最も変形量が大きく、従って本記録ヘッドはｂＩ
）／ｂｉ ＝ ０．７〜０．９の寸法で効率よく動作す
る。これは第３図に示す有限要素法によるモデルを使っ
て数値計算を行なった結果から明らかＫなったものであ
る。第３図は第２図の断面図のうち左半分の領域につい
て有限要素に分割したものであり、図中の点線３が計算
結果による変形曲線である。幅ｂｐをパラメータとして
変形量δを調べた結果、第４図に示すグラフとなり、変
形量δの最大点４がす、／ｂ、＝０．７〜０．９の範囲
にある。
厳密にはｂ ｐ ／ｂ ｉ の値は、圧力室の幅ｂｉ、
圧電素子の板厚ｔ９＋上部プレートの板厚ｔ１によって
異なるが、０．７から０．９の範囲にある。但し、圧電
素子１０３が圧力室１０４の中心に正確に接着された条
件の上のことである。圧電素子１０３が既位置よりわず
かにずれる、すなわち非対称の位置に接合されると変形
量δが低下し、インク滴の噴射効率が悪くなるという問
題があった。また前記圧電素子１０３を上部プレート１
０２に接合するとき、上記の位置に正確に接合すること
は治具などの使用をもって行なっても非常に困難であり
、工数の増大など製造上のコストは多大なものになると
いう問題があった。
圧電素子の板厚ｔ９＋上部プレートの板厚ｔ１によって
異なるが、０．７から０．９の範囲にある。但し、圧電
素子１０３が圧力室１０４の中心に正確に接着された条
件の上のことである。圧電素子１０３が既位置よりわず
かにずれる、すなわち非対称の位置に接合されると変形
量δが低下し、インク滴の噴射効率が悪くなるという問
題があった。また前記圧電素子１０３を上部プレート１
０２に接合するとき、上記の位置に正確に接合すること
は治具などの使用をもって行なっても非常に困難であり
、工数の増大など製造上のコストは多大なものになると
いう問題があった。
本発明の目的は簡単な構成により上部プレートと圧電素
子との接合位置ずれによる問題点を解決するとともにイ
ンク滴の噴射効率を向上させることにある。
子との接合位置ずれによる問題点を解決するとともにイ
ンク滴の噴射効率を向上させることにある。
本発明によればノズル孔と圧力発生室とを有してなる１
個または複数個の噴射チャンネ化系統が１つの共通イン
ク溜りに連通して構成され、記録時において前記圧力室
に対応した位置に設けられた電気機械変換器を変形させ
、前記ノズル孔よりインクを噴出させるドロップオンデ
マンド型インクジェット記録ヘッドにおいて、薄板と圧
電素子からなる電気機械変換器の薄板上に、圧電素子の
接合位置の周囲に前記圧力室の幅の５〜３０％の幅の溝
を有し、その溝に囲まれた位置に圧電素子を接合したこ
とを特徴とするインクジェット記録ヘッドが得られる。
個または複数個の噴射チャンネ化系統が１つの共通イン
ク溜りに連通して構成され、記録時において前記圧力室
に対応した位置に設けられた電気機械変換器を変形させ
、前記ノズル孔よりインクを噴出させるドロップオンデ
マンド型インクジェット記録ヘッドにおいて、薄板と圧
電素子からなる電気機械変換器の薄板上に、圧電素子の
接合位置の周囲に前記圧力室の幅の５〜３０％の幅の溝
を有し、その溝に囲まれた位置に圧電素子を接合したこ
とを特徴とするインクジェット記録ヘッドが得られる。
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第５図は本発明のインクジェット記録ヘッドの構成図で
あり、第６図は第５図中の断面Ｅ−Ｂを示す図である。
あり、第６図は第５図中の断面Ｅ−Ｂを示す図である。
さて、第５図の圧電素子１０３の接合位置において、前
記の幅ｂＢを残すように外周部をエツチングもしくは機
械加工などによシ溝５０１を設ける。第６図に示すよう
に圧電素子１０３の幅゛ｂ、′は前記の幅ｂｐに対して
、やや広くとるようにする。また幅ｂｐ′は前記圧力室
の幅ｂｉと同一であっても良い。もし、ｂ、’＝ｂ、
であれば圧電素子１０３の幅ｂｐ′のうち７０〜９０
−〇幅ｂｐが上部プレート１０２に接合されておシ、他
の部分は上部プレート１０２上の溝５０１の上にあって
浮いている。また、溝５０１の部分の板厚は他の部分゛
゛の板厚ｔｉに比べて薄くなっており、従って剛性が低
くなっている。これを第７図に示すように第３図と同様
に有限要素法によりモデル化し、数値計算を行なった結
果、圧電素子１０３の板厚ｔ、と上部プレート１０２の
板厚ｔｉとの比、す々わちｔｐ／ｌｉ をパラメータ
にとれば、その変形量δは第８図のグラフのようになる
。図中の点線８ａは第２図に示す従来の電気機械変換器
による結果であり、実線８ｂは第６図に示す本発明の電
気機械変換器による結果である。
記の幅ｂＢを残すように外周部をエツチングもしくは機
械加工などによシ溝５０１を設ける。第６図に示すよう
に圧電素子１０３の幅゛ｂ、′は前記の幅ｂｐに対して
、やや広くとるようにする。また幅ｂｐ′は前記圧力室
の幅ｂｉと同一であっても良い。もし、ｂ、’＝ｂ、
であれば圧電素子１０３の幅ｂｐ′のうち７０〜９０
−〇幅ｂｐが上部プレート１０２に接合されておシ、他
の部分は上部プレート１０２上の溝５０１の上にあって
浮いている。また、溝５０１の部分の板厚は他の部分゛
゛の板厚ｔｉに比べて薄くなっており、従って剛性が低
くなっている。これを第７図に示すように第３図と同様
に有限要素法によりモデル化し、数値計算を行なった結
果、圧電素子１０３の板厚ｔ、と上部プレート１０２の
板厚ｔｉとの比、す々わちｔｐ／ｌｉ をパラメータ
にとれば、その変形量δは第８図のグラフのようになる
。図中の点線８ａは第２図に示す従来の電気機械変換器
による結果であり、実線８ｂは第６図に示す本発明の電
気機械変換器による結果である。
第８図かられかるように本発明のものは従来のものに比
べて変形量が約２．３倍（溝５０１の深さが上部プレー
トの板厚ｔ、の１／２で、ｂ、／ｂ、−〇、８の場合）
も大きくとれることが明らかとなった。また幅に関して
は圧電素子１０３の幅ｂｐ′に関係なく、溝５０１によ
って設定された接合部の幅ｂｐによって変形量が決定さ
れる。従って、圧電素子１０３が圧力室１０４に対して
ずれが生じても接合部の幅す、が確保されていれば変形
量に支障はないことは明らかである。実際の実験におい
ても、上記記載内容が判明し、この効果は多大なもので
あった。
べて変形量が約２．３倍（溝５０１の深さが上部プレー
トの板厚ｔ、の１／２で、ｂ、／ｂ、−〇、８の場合）
も大きくとれることが明らかとなった。また幅に関して
は圧電素子１０３の幅ｂｐ′に関係なく、溝５０１によ
って設定された接合部の幅ｂｐによって変形量が決定さ
れる。従って、圧電素子１０３が圧力室１０４に対して
ずれが生じても接合部の幅す、が確保されていれば変形
量に支障はないことは明らかである。実際の実験におい
ても、上記記載内容が判明し、この効果は多大なもので
あった。
以上に説明したように本発明のインクジェット記録ヘッ
ドは簡単な構成により、上部プレートに対する圧電素子
の接合位置ずれによる問題点を解決することが可能とな
るので接合位置決めに伴う製造工数を減少させることが
出来、さらに、インク滴の噴射効率の良いインクジェッ
ト記録ヘッドが実現でき、非常に有益性の高いものであ
る。
ドは簡単な構成により、上部プレートに対する圧電素子
の接合位置ずれによる問題点を解決することが可能とな
るので接合位置決めに伴う製造工数を減少させることが
出来、さらに、インク滴の噴射効率の良いインクジェッ
ト記録ヘッドが実現でき、非常に有益性の高いものであ
る。
第１図は、従来のインクジェット記録ヘッドの構成図で
（ａ）は側断面図、（ｂ）は上面図、第２図は従来のイ
ンクジェット記録ヘッドの電気機械変換器の断面図、第
３図は第２図の有限要素法モデル図、第４図は第３図の
モデルの計算結果のグラフ、第５図は本発明のインクジ
ェット記録ヘッドの構成図、第６図は本発明のインクジ
ェット記録ヘッドの電気機械変換器の断面図、第７図は
第６図の有限要素法モデル図、第８図は従来のものと本
発明のものとの計算結果のグラフである。図中において
、１０２は上部プレート、１０３は圧電素子、１０４は
圧力発生室、５０１は溝である。 （ｂ） 第３図 島 第 ４図 ｏ ｏ、ｓ ｏ７−ｏ、ｑｒ、。 ｂｐ／ｂＬ 第６図 第４図 ／ＵＩＪ−１００ 第８図 ｔＪｐ／ｌｒ
（ａ）は側断面図、（ｂ）は上面図、第２図は従来のイ
ンクジェット記録ヘッドの電気機械変換器の断面図、第
３図は第２図の有限要素法モデル図、第４図は第３図の
モデルの計算結果のグラフ、第５図は本発明のインクジ
ェット記録ヘッドの構成図、第６図は本発明のインクジ
ェット記録ヘッドの電気機械変換器の断面図、第７図は
第６図の有限要素法モデル図、第８図は従来のものと本
発明のものとの計算結果のグラフである。図中において
、１０２は上部プレート、１０３は圧電素子、１０４は
圧力発生室、５０１は溝である。 （ｂ） 第３図 島 第 ４図 ｏ ｏ、ｓ ｏ７−ｏ、ｑｒ、。 ｂｐ／ｂＬ 第６図 第４図 ／ＵＩＪ−１００ 第８図 ｔＪｐ／ｌｒ
Claims (1)
- ノズル孔と圧力発生室とを有してなる１個または複数個
の噴射チャンネル系統が１つの共通インク溜りに連通し
て構成され、記録時において前記圧力発生室に対応した
位置に設けられた電気機械変換器を変形させ、前記ノズ
ル孔よりインクを噴出させるドロップオンデマンド型イ
ンクジェット記録ヘッドにおいて、薄平板状のプレート
と圧電素子からなる電気機械変換器の前記プレート上に
、前記圧電素子の接合位置の周囲に前記圧力発生室の幅
の５〜３０％の幅の溝を有し、その溝に囲まれた位置に
圧電素子を接合したことを特徴とするインクジェット記
録ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3763183A JPS59164150A (ja) | 1983-03-08 | 1983-03-08 | インクジエツト記録ヘツド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3763183A JPS59164150A (ja) | 1983-03-08 | 1983-03-08 | インクジエツト記録ヘツド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59164150A true JPS59164150A (ja) | 1984-09-17 |
Family
ID=12502984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3763183A Pending JPS59164150A (ja) | 1983-03-08 | 1983-03-08 | インクジエツト記録ヘツド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59164150A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0800920A2 (en) * | 1996-04-10 | 1997-10-15 | Seiko Epson Corporation | Ink jet recording head |
| JPH1134321A (ja) * | 1997-07-17 | 1999-02-09 | Mita Ind Co Ltd | インクジェットヘッド |
| JP2008200907A (ja) * | 2007-02-16 | 2008-09-04 | Seiko Epson Corp | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 |
| US20100156241A1 (en) * | 2008-12-24 | 2010-06-24 | Ngk Insulators, Ltd. | Method for manufacturing composite substrate and composite substrate |
-
1983
- 1983-03-08 JP JP3763183A patent/JPS59164150A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0800920A2 (en) * | 1996-04-10 | 1997-10-15 | Seiko Epson Corporation | Ink jet recording head |
| EP0800920A3 (en) * | 1996-04-10 | 1998-08-05 | Seiko Epson Corporation | Ink jet recording head |
| EP1118467A2 (en) * | 1996-04-10 | 2001-07-25 | Seiko Epson Corporation | Ink jet recording head |
| EP1118467A3 (en) * | 1996-04-10 | 2001-10-24 | Seiko Epson Corporation | Ink jet recording head |
| USRE39474E1 (en) | 1996-04-10 | 2007-01-23 | Seiko Epson Corporation | Method of manufacturing an ink jet recording head having reduced stress concentration near the boundaries of the pressure generating chambers |
| JPH1134321A (ja) * | 1997-07-17 | 1999-02-09 | Mita Ind Co Ltd | インクジェットヘッド |
| JP2008200907A (ja) * | 2007-02-16 | 2008-09-04 | Seiko Epson Corp | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 |
| US20100156241A1 (en) * | 2008-12-24 | 2010-06-24 | Ngk Insulators, Ltd. | Method for manufacturing composite substrate and composite substrate |
| US8288918B2 (en) * | 2008-12-24 | 2012-10-16 | Ngk Insulators, Ltd. | Composite substrate and manufacturing method thereof |
| US8585847B2 (en) | 2008-12-24 | 2013-11-19 | Ngk Insulators, Ltd. | Composite substrate and manufacturing method thereof |
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