JP2952994B2 - インクジェットヘッド - Google Patents
インクジェットヘッドInfo
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- JP2952994B2 JP2952994B2 JP2218409A JP21840990A JP2952994B2 JP 2952994 B2 JP2952994 B2 JP 2952994B2 JP 2218409 A JP2218409 A JP 2218409A JP 21840990 A JP21840990 A JP 21840990A JP 2952994 B2 JP2952994 B2 JP 2952994B2
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- generating member
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- material layer
- ink jet
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- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 15
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 claims description 12
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 8
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
Landscapes
- 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〕 本発明はインク滴を飛翔させ記録紙等の記録媒体上に
インク像を形成するプリンタ等インクジェット記録装置
に関し、さらに詳細には、インクジェットヘッドに関す
る。
インク像を形成するプリンタ等インクジェット記録装置
に関し、さらに詳細には、インクジェットヘッドに関す
る。
複数のノズルを有するノズル形成基板と、ノズルに対
向して配置された圧力発生部材からなる圧電変換器と、
前記圧電変換器と前記ノズル形成基板との間隙、及び前
記圧電変換器の周辺を充たすインクとを備え、印加電圧
により前記圧電変換器を変位させてインクをノズルから
吐出させるオンデマンド型インクジェットヘッドは、特
公昭60−8953号公報に開示されている。
向して配置された圧力発生部材からなる圧電変換器と、
前記圧電変換器と前記ノズル形成基板との間隙、及び前
記圧電変換器の周辺を充たすインクとを備え、印加電圧
により前記圧電変換器を変位させてインクをノズルから
吐出させるオンデマンド型インクジェットヘッドは、特
公昭60−8953号公報に開示されている。
この構造のインクジェットヘッドは、圧電変換器がノ
ズル形成基板に対してほぼ直角方向に変位することと、
ノズルメニスカスのインク流路が短いため、インクの吐
出効率および吐出安定性が高く、インク中に気泡・ゴミ
等の異物が混入した場合でも、この影響を受けずに正常
に動作するという特徴を有している。
ズル形成基板に対してほぼ直角方向に変位することと、
ノズルメニスカスのインク流路が短いため、インクの吐
出効率および吐出安定性が高く、インク中に気泡・ゴミ
等の異物が混入した場合でも、この影響を受けずに正常
に動作するという特徴を有している。
しかしながら、上記の従来技術では、上記圧力発生部
材が、均一な断面形状を成す平板にて梁状に構成されて
いる為、圧力発生部材とノズルとの間隔を安定にするこ
とが出来ても、圧力発生部材が変位するとき、その支持
端のモーメントは、上記の圧力発生部材が発生するモー
メントとは逆の方向に曲がらなくてはならない為、発生
する変位は効果的に得られてはいなかった。そのため、
梁を長くする必要があり、ヘッドの寸法が大きくなって
しまうという欠点があった。また、印加電圧も高くしな
ければ、十分な変位を得ることができなかった。
材が、均一な断面形状を成す平板にて梁状に構成されて
いる為、圧力発生部材とノズルとの間隔を安定にするこ
とが出来ても、圧力発生部材が変位するとき、その支持
端のモーメントは、上記の圧力発生部材が発生するモー
メントとは逆の方向に曲がらなくてはならない為、発生
する変位は効果的に得られてはいなかった。そのため、
梁を長くする必要があり、ヘッドの寸法が大きくなって
しまうという欠点があった。また、印加電圧も高くしな
ければ、十分な変位を得ることができなかった。
そこで、本発明は、こうした問題を解決するもので、
その目的は、従来の特性と同等以上の性能を有しながら
も、より低電圧で必要とされる変位を得ることが可能で
あり、かつ小型化を実現しうる、低コストで、高性能な
インクジェットヘッドを提供ことにある。
その目的は、従来の特性と同等以上の性能を有しながら
も、より低電圧で必要とされる変位を得ることが可能で
あり、かつ小型化を実現しうる、低コストで、高性能な
インクジェットヘッドを提供ことにある。
本発明のインクジェットヘッドを構成するノズル形成
基板には、インクの吐出口となる複数のノズルが形成さ
れており、前記ノズル形成基板に貼合わされる圧力発生
部材は、弾性材料層と、圧電材料層とから成り、上記圧
力発生部材の支持されている両端近傍の圧電材料層と弾
性材料層との厚さ方向の構成関係と、上記圧力発生部材
の中央部近傍の圧電材料層と弾性材料層との厚さ方向の
構成関係とが、異っていることを特徴としている。
基板には、インクの吐出口となる複数のノズルが形成さ
れており、前記ノズル形成基板に貼合わされる圧力発生
部材は、弾性材料層と、圧電材料層とから成り、上記圧
力発生部材の支持されている両端近傍の圧電材料層と弾
性材料層との厚さ方向の構成関係と、上記圧力発生部材
の中央部近傍の圧電材料層と弾性材料層との厚さ方向の
構成関係とが、異っていることを特徴としている。
本発明は、上記のような構成としたので、上記圧力発
生部材の、支持端近傍と、中央部近傍において、梁は無
理なく変形する。こうする事によって、上記圧力発生部
材自体の動作効率を向上させると共に、振動特性をも向
上し、インクの吐出特性を飛躍的に向上させることがで
きる。こうして、従来の特性と同等以上の性能を有しな
がらも、より低電圧で必要とされる変位を得ることが可
能である。
生部材の、支持端近傍と、中央部近傍において、梁は無
理なく変形する。こうする事によって、上記圧力発生部
材自体の動作効率を向上させると共に、振動特性をも向
上し、インクの吐出特性を飛躍的に向上させることがで
きる。こうして、従来の特性と同等以上の性能を有しな
がらも、より低電圧で必要とされる変位を得ることが可
能である。
以下に本発明による実施例の詳細を図面を参照して説
明する。
明する。
第１図（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１実施例を示す
インクジェットヘッド主要部の上面図、及び断面図であ
る。
インクジェットヘッド主要部の上面図、及び断面図であ
る。
第１図（ａ）中に示すように、ノズル形成基板11に
は、ノズル10が、ｌ＝0.33mmの間隔にて配列されてい
る。
は、ノズル10が、ｌ＝0.33mmの間隔にて配列されてい
る。
第１図（ｂ）中に示すように、圧力発生部材12は、30
μｍ程度の厚さで、長手方向に対して凹型断面形状を有
する圧電材料層13と、厚い部分で15μｍ程度の厚さを有
し、薄い部分で５μｍ程度の厚さを有する弾性材料層14
aと14bとから成る。上記圧力発生部材12は長手方向に2m
m、幅0.2mmの両持ち梁構造を有している。また、圧力発
生部材12は梁の長手方向に対して２分の１程度の長さを
有するＡ部と厚さ方向に逆の構成関係をもつ両端のＢ部
から構成されている。
μｍ程度の厚さで、長手方向に対して凹型断面形状を有
する圧電材料層13と、厚い部分で15μｍ程度の厚さを有
し、薄い部分で５μｍ程度の厚さを有する弾性材料層14
aと14bとから成る。上記圧力発生部材12は長手方向に2m
m、幅0.2mmの両持ち梁構造を有している。また、圧力発
生部材12は梁の長手方向に対して２分の１程度の長さを
有するＡ部と厚さ方向に逆の構成関係をもつ両端のＢ部
から構成されている。
この様な構造にする事によって、電圧印加時にＡ部と
Ｂ部には、それぞれ逆のモーメントが発生し、図中矢印
に示すように反対方向の曲率を有して変位する。こうし
て両持ち梁構造を成す上記圧力発生部材12は無理なく効
果的に変位を発生する。
Ｂ部には、それぞれ逆のモーメントが発生し、図中矢印
に示すように反対方向の曲率を有して変位する。こうし
て両持ち梁構造を成す上記圧力発生部材12は無理なく効
果的に変位を発生する。
第２図（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２実施例を示す
インクジェットヘッド主要部の上面図、及び断面図であ
る。
インクジェットヘッド主要部の上面図、及び断面図であ
る。
第２図（ａ）中に示すように、ノズル形成基板11に
は、ノズル10が、ｌ＝0.33mmの間隔にて配列されてい
る。
は、ノズル10が、ｌ＝0.33mmの間隔にて配列されてい
る。
第２図（ｂ）中に示すように、圧力発生部材12は、30
μｍ程度の厚さで、長手方向に対して凹型断面形状を有
する圧電材料層13と、厚い部分で20μｍ程度の厚さを有
し、薄い部分で５μｍ程度の厚さを有する弾性材料層14
aと均一に30μｍ程度の厚さを持つ弾性材料層14bとから
構成されている。
μｍ程度の厚さで、長手方向に対して凹型断面形状を有
する圧電材料層13と、厚い部分で20μｍ程度の厚さを有
し、薄い部分で５μｍ程度の厚さを有する弾性材料層14
aと均一に30μｍ程度の厚さを持つ弾性材料層14bとから
構成されている。
この様な構造にする事によって、電圧印加時にＢ部は
図中矢印に示すようなモーメントを発生して、上記圧力
発生部材12は点線状に変位する。
図中矢印に示すようなモーメントを発生して、上記圧力
発生部材12は点線状に変位する。
第３図（ａ）、（ｂ）は、本発明の第３実施例を示す
インクジェットヘッド主要部の上面図、及び断面図であ
る。
インクジェットヘッド主要部の上面図、及び断面図であ
る。
第３図（ａ）中に示すように、ノズル形成基板11に
は、ノズル10が、ｌ＝0.33mmの間隔にて配列されてい
る。
は、ノズル10が、ｌ＝0.33mmの間隔にて配列されてい
る。
第３図（ｂ）中に示すように、圧力発生部材12は、30
μｍ程度の厚さで、長手方向に対して凸型断面形状を有
する圧電材料層13と、均一な厚さ30μｍ程度を有する弾
性材料層14aと、厚い部分で20μｍ程度の厚さを有し、
薄い部分で５μｍ程度の厚さを有する弾性材料層14bと
から成る。
μｍ程度の厚さで、長手方向に対して凸型断面形状を有
する圧電材料層13と、均一な厚さ30μｍ程度を有する弾
性材料層14aと、厚い部分で20μｍ程度の厚さを有し、
薄い部分で５μｍ程度の厚さを有する弾性材料層14bと
から成る。
この様な構造にする事によって、電圧印加時にＡ部は
図中矢印に示すようなモーメントを発生し、上記圧力発
生部材12は点線状に変位する。
図中矢印に示すようなモーメントを発生し、上記圧力発
生部材12は点線状に変位する。
また、上記の第１〜３の実施例では、圧電材料層13の
厚さを30μｍ程度にする事によって、通常の24Vタイプ
のドライバーを使用して駆動させる事が可能となり、生
産コストを非常に安くすることができる。
厚さを30μｍ程度にする事によって、通常の24Vタイプ
のドライバーを使用して駆動させる事が可能となり、生
産コストを非常に安くすることができる。
第４図は、本発明におけるインクジェットヘッドを搭
載したプリンタの斜視図である。１は本発明のインクジ
ェットヘッドであり、２はその電源ラインである。３は
記録媒体である記録紙、４はプラテンである。プラテン
４が図中矢印Ｐの方向に回転することにより、記録紙３
は図中矢印Ｍの方向に送られる。この時インクジェット
ヘッド１は、図中矢印Ｌ、Ｒの方向に移動しながら記録
紙３の表面上にインク像を形成していく。
載したプリンタの斜視図である。１は本発明のインクジ
ェットヘッドであり、２はその電源ラインである。３は
記録媒体である記録紙、４はプラテンである。プラテン
４が図中矢印Ｐの方向に回転することにより、記録紙３
は図中矢印Ｍの方向に送られる。この時インクジェット
ヘッド１は、図中矢印Ｌ、Ｒの方向に移動しながら記録
紙３の表面上にインク像を形成していく。
両持ち梁構造を持つ圧力発生部材の変位δは、（１）
式に示すように、長手方向の長さL0の２乗と、電界強度
Ｅに比例し、厚さＴに反比例する。
式に示すように、長手方向の長さL0の２乗と、電界強度
Ｅに比例し、厚さＴに反比例する。
δ∝L0 2・E/T ・・・（１） また、（２）式に示すように、振動周期ωは、厚さＴ
に比例し、長手方向の長さＬの２乗に反比例するという
特徴を有している。
に比例し、長手方向の長さＬの２乗に反比例するという
特徴を有している。
ω∝T/L0 2 ・・・（２） よって、従来の圧力発生部材に対して、本実施例によ
る圧力発生部材12の厚さを薄く構成することによって、
より低電圧で必要とされる変位を得ることが可能であ
る。
る圧力発生部材12の厚さを薄く構成することによって、
より低電圧で必要とされる変位を得ることが可能であ
る。
更に、厚さＴと、長手方向の長さL0の２乗との比が一
定であれば、同等の振動周期ωと変位δを得ることが出
来るので、従来の圧力発生部材に対して、本実施例によ
る圧力発生部材12の厚さを、薄くすることによって長手
方向の長さを短くしても同等のインク吐出特性を得るこ
とが可能である。
定であれば、同等の振動周期ωと変位δを得ることが出
来るので、従来の圧力発生部材に対して、本実施例によ
る圧力発生部材12の厚さを、薄くすることによって長手
方向の長さを短くしても同等のインク吐出特性を得るこ
とが可能である。
ノズルに関しては、本実施例では形状が円筒形である
が、このことはノズル形状に何ら制限を加えるものでは
なく、本発明において、ノズルがどのような形状をして
いてもよいことは発明の主旨上明白である。
が、このことはノズル形状に何ら制限を加えるものでは
なく、本発明において、ノズルがどのような形状をして
いてもよいことは発明の主旨上明白である。
本発明によって、以上説明したように、変形効率は向
上し、低電圧での駆動が可能となり、飛躍的な低ランニ
ングコスト化を実現することが出来る。ちなみに、前記
実施例に示したように、圧電材料層の厚さを30μｍ程度
にすることによって、通常の24Vタイプのドライバーを
使用して駆動させることが可能となり、生産コスト及
び、ランニングコストを非常に安くすることが出来る。
上し、低電圧での駆動が可能となり、飛躍的な低ランニ
ングコスト化を実現することが出来る。ちなみに、前記
実施例に示したように、圧電材料層の厚さを30μｍ程度
にすることによって、通常の24Vタイプのドライバーを
使用して駆動させることが可能となり、生産コスト及
び、ランニングコストを非常に安くすることが出来る。
更には、必要とされるインクの吐出特性を、より小型
化したインクジェットヘッドを構成して得ることが出来
るので、ドットの高集積化をも可能となり、印字品質に
優れたプリンターを提供することが出来る。
化したインクジェットヘッドを構成して得ることが出来
るので、ドットの高集積化をも可能となり、印字品質に
優れたプリンターを提供することが出来る。
第１図（ａ），（ｂ）は本発明による第１実施例を示す
インクジェットヘッド主要部の上面図、及び、断面図。 第２図（ａ），（ｂ）は本発明による第２実施例を示す
インクジェットヘッド主要部の上面図、及び、断面図。 第３図（ａ），（ｂ）は本発明による第３実施例を示す
インクジェットヘッド主要部の上面図、及び、断面図。 第４図は本発明による一実施例を示すインクジェットヘ
ッドを搭載したプリンタの斜視図。 １……インクジェットヘッド ２……インクジェットヘッド電源ライン ３……記録紙 ４……プラテン 10……ノズル 11……ノズル形成基板 12……圧力発生部材 13……圧電材料層 14……弾性材料層 15……スペーサ
インクジェットヘッド主要部の上面図、及び、断面図。 第２図（ａ），（ｂ）は本発明による第２実施例を示す
インクジェットヘッド主要部の上面図、及び、断面図。 第３図（ａ），（ｂ）は本発明による第３実施例を示す
インクジェットヘッド主要部の上面図、及び、断面図。 第４図は本発明による一実施例を示すインクジェットヘ
ッドを搭載したプリンタの斜視図。 １……インクジェットヘッド ２……インクジェットヘッド電源ライン ３……記録紙 ４……プラテン 10……ノズル 11……ノズル形成基板 12……圧力発生部材 13……圧電材料層 14……弾性材料層 15……スペーサ
Claims (4)
- 【請求項１】複数のノズル開口を有するノズル形成基板
と、このノズル形成基板に対向して配設された複数の圧
力発生部材とを有するインクジェットヘッドにおいて、 前記圧力発生部材が圧電材料層と弾性材料層からなり、
前記圧力発生部材の両端が支持されると共に、前記圧力
発生部材の支持端部と、前記圧力発生部材の中央部は逆
のモーメントが発生するよう形成されているインクジェ
ットヘッド。 - 【請求項２】前記圧電材料層の厚さが部分的に異なるこ
とを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッ
ド。 - 【請求項３】複数のノズル開口を有するノズル形成基板
と、このノズル形成基板に対向して配設された複数の圧
力発生部材とを有するインクジェットヘッドにおいて、 前記圧力発生部材が部分的に厚さの異なる圧電材料層と
部分的に厚さの異なる弾性材料層で構成され、前記部分
的に厚さの異なる圧電材料層が前記部分的に厚さの異な
る弾性材料層で挟まれて圧力発生部材を構成しているこ
とを特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項４】複数のノズル開口を有するノズル形成基板
と、このノズル形成基板に対向して配設された複数の圧
力発生部材とを有するインクジェットヘッドにおいて、 前記圧力発生部材が圧電材料層と弾性材料層からなり、
前記圧力発生部材内で異なるモーメントが働くように前
記圧電材料層の厚さを部分的に異ならせて構成させてい
ることを特徴とするインクジェットヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2218409A JP2952994B2 (ja) | 1990-08-20 | 1990-08-20 | インクジェットヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2218409A JP2952994B2 (ja) | 1990-08-20 | 1990-08-20 | インクジェットヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0499636A JPH0499636A (ja) | 1992-03-31 |
| JP2952994B2 true JP2952994B2 (ja) | 1999-09-27 |
Family
ID=16719462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2218409A Expired - Lifetime JP2952994B2 (ja) | 1990-08-20 | 1990-08-20 | インクジェットヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2952994B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7625073B2 (en) | 2005-06-16 | 2009-12-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid discharge head and recording device |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004140397A (ja) * | 1993-11-26 | 2004-05-13 | Ngk Insulators Ltd | 圧電／電歪膜型素子 |
| JP3043936B2 (ja) * | 1994-02-08 | 2000-05-22 | シャープ株式会社 | インクジェットヘッド |
| US7003857B1 (en) | 1995-11-24 | 2006-02-28 | Seiko Epson Corporation | Method of producing an ink-jet printing head |
| JP3460218B2 (ja) * | 1995-11-24 | 2003-10-27 | セイコーエプソン株式会社 | インクジェットプリンタヘッドおよびその製造方法 |
| US6306335B1 (en) | 1999-08-27 | 2001-10-23 | The Dow Chemical Company | Mullite bodies and methods of forming mullite bodies |
| JP3997485B2 (ja) * | 2003-09-26 | 2007-10-24 | ブラザー工業株式会社 | 液体移送装置 |
-
1990
- 1990-08-20 JP JP2218409A patent/JP2952994B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7625073B2 (en) | 2005-06-16 | 2009-12-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid discharge head and recording device |
| US8033653B2 (en) | 2005-06-16 | 2011-10-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid discharge head and recording device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0499636A (ja) | 1992-03-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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