JPH01291949A - インクジェットヘッド - Google Patents
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- JPH01291949A JPH01291949A JP12257788A JP12257788A JPH01291949A JP H01291949 A JPH01291949 A JP H01291949A JP 12257788 A JP12257788 A JP 12257788A JP 12257788 A JP12257788 A JP 12257788A JP H01291949 A JPH01291949 A JP H01291949A
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- vibrator
- inkjet head
- piezoelectric transducer
- ink
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Classifications
-
- 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
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/14282—Structure of print heads with piezoelectric elements of cantilever type
Landscapes
- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明はインク演を飛翔させ記録紙等の媒体上にインク
像を形成するプリンタ等インクジェット方式の記録装置
に関しさらに詳細にはインクジェットプリンタヘッドに
関する。
像を形成するプリンタ等インクジェット方式の記録装置
に関しさらに詳細にはインクジェットプリンタヘッドに
関する。
従来のインクジェットヘッドの構造としては複数のノズ
ル開口を有するノズル板とこの背後にインクと直接接触
する圧電変換器を有する構造が知られている。（特公昭
６０−８９５３等）この構造ではインク滴吐出効率およ
び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動作が可能であると
いう特徴を有する。振動子としては片持ち梁状振動子ま
たは両持ち梁状振動子が用いられている。ここで振動子
を駆動する構成は第４図に示すものが考えられる。第４
図において圧電変換器２４を構成する圧電素子３０の片
側にはＡｕ薄層による信号電極５４が形成されもう一方
の側には共通電極５３および圧電素子の伸縮運動をその
直交方向の振動運動へ変換する機能を持つＮｉ薄層が形
成されている。
ル開口を有するノズル板とこの背後にインクと直接接触
する圧電変換器を有する構造が知られている。（特公昭
６０−８９５３等）この構造ではインク滴吐出効率およ
び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動作が可能であると
いう特徴を有する。振動子としては片持ち梁状振動子ま
たは両持ち梁状振動子が用いられている。ここで振動子
を駆動する構成は第４図に示すものが考えられる。第４
図において圧電変換器２４を構成する圧電素子３０の片
側にはＡｕ薄層による信号電極５４が形成されもう一方
の側には共通電極５３および圧電素子の伸縮運動をその
直交方向の振動運動へ変換する機能を持つＮｉ薄層が形
成されている。
上記技術のインクジェットヘッドの構造では圧電変換器
２４は切り込み５６によって分離されて櫛形構造となり
櫛の歯の部分に複数の梁状振動子が構成される。梁状振
動子片面に形成されている金属薄層（共通電極５３）と
圧電素子の線膨張係数が異なるとバイメタル効果が生じ
圧電変換器を構成する部材の接合温度とヘッドの使用温
度の間の温度差により圧電変換器に曲率Ｒ−”の反りが
生ずる。（第４図は接合時における状聾を示し反りは示
されていない。）従って梁状振動子の長手軸方向とその
直交方向の櫛の背の部分に反りが生じその際多数の振動
子が集積されて櫛の背の部分が長（なると櫛の背の部分
の反りが大きくなり組立時に反りを平に矯正すると圧電
変換器の破損や個々の振動子の反りのバラツキが太き（
なるという問題点を有していた。（信号電極５４のＡｕ
薄層は圧電変換器の厚みに比べて非常に薄いためこの影
響は無視できる。）またＮｉ薄層が圧電変換器の片側全
面に形成されているため個々の振動子の振動が隣の振動
子に洩れ悪影響を与えるという問題点も存していた。
２４は切り込み５６によって分離されて櫛形構造となり
櫛の歯の部分に複数の梁状振動子が構成される。梁状振
動子片面に形成されている金属薄層（共通電極５３）と
圧電素子の線膨張係数が異なるとバイメタル効果が生じ
圧電変換器を構成する部材の接合温度とヘッドの使用温
度の間の温度差により圧電変換器に曲率Ｒ−”の反りが
生ずる。（第４図は接合時における状聾を示し反りは示
されていない。）従って梁状振動子の長手軸方向とその
直交方向の櫛の背の部分に反りが生じその際多数の振動
子が集積されて櫛の背の部分が長（なると櫛の背の部分
の反りが大きくなり組立時に反りを平に矯正すると圧電
変換器の破損や個々の振動子の反りのバラツキが太き（
なるという問題点を有していた。（信号電極５４のＡｕ
薄層は圧電変換器の厚みに比べて非常に薄いためこの影
響は無視できる。）またＮｉ薄層が圧電変換器の片側全
面に形成されているため個々の振動子の振動が隣の振動
子に洩れ悪影響を与えるという問題点も存していた。
本発明の目的はこれらの問題点を解決して圧電変換器に
異なる線膨張係数を持つ部材を積層しても圧電変換器の
固定端の振動子連結部分の反りが小さく振動子が相互に
干渉しないインクジェットヘッドを実現することにある
。
異なる線膨張係数を持つ部材を積層しても圧電変換器の
固定端の振動子連結部分の反りが小さく振動子が相互に
干渉しないインクジェットヘッドを実現することにある
。
本発明のインクジェットヘッドはノズル間口を有するノ
ズル形成部材と、前記ノズル開口に１対１に対向して配
置され独立に駆動可能な圧電変換器を有し、前記ノズル
形成部材と前記圧電変換器の間にインクが充たされたイ
ンクジェットヘッドにおいて、圧電効果により振動運動
を行う梁状振動子が形成された前記圧電変換器は圧電素
子と金属薄層を接合することにより構成され、前記梁状
振動子は互いに平行に配置され、少なくとも１つの端部
で固定され、前記梁状振動子が前記端部で連結部分を介
して結合され、前記金屑薄層は前記梁状振動子と該梁状
振動子の固定部分に形成され前記連結部分には形成され
ないことを特徴とする。
ズル形成部材と、前記ノズル開口に１対１に対向して配
置され独立に駆動可能な圧電変換器を有し、前記ノズル
形成部材と前記圧電変換器の間にインクが充たされたイ
ンクジェットヘッドにおいて、圧電効果により振動運動
を行う梁状振動子が形成された前記圧電変換器は圧電素
子と金属薄層を接合することにより構成され、前記梁状
振動子は互いに平行に配置され、少なくとも１つの端部
で固定され、前記梁状振動子が前記端部で連結部分を介
して結合され、前記金屑薄層は前記梁状振動子と該梁状
振動子の固定部分に形成され前記連結部分には形成され
ないことを特徴とする。
本発明の上記構成では圧電変換器の両側に形成されてい
る金属薄層は櫛形形状の背の部分において梁状振動子の
延長部分にのみ形成され梁状振動子の連結部分には形成
されない。このため金屑薄層は不連続となりその幅は振
動子の長手軸方向の長さに比べて短いため圧電変換器の
梁状振動子の長手軸方向に直交する方向の反りは小さく
なる。
る金属薄層は櫛形形状の背の部分において梁状振動子の
延長部分にのみ形成され梁状振動子の連結部分には形成
されない。このため金屑薄層は不連続となりその幅は振
動子の長手軸方向の長さに比べて短いため圧電変換器の
梁状振動子の長手軸方向に直交する方向の反りは小さく
なる。
次に実施例に基づいて本発明を説明する。第１図は本発
明の一実施例を示すプリンタの斜視図である。同図にお
いて記録紙１０はプラテン１１に捲き回され送りローラ
１２．１３によって押圧される。ガイド軸１４．１７に
案内されプラテン軸に平行な方向に移動可能なキャリッ
ジ１５上にインクジェットヘッド１６が搭載されて構成
される。インクジェットヘッド１６は独立にインク滴を
吐出制御可能な複数のノズルを宵しプラテン軸方向に走
査され上記ノズルから選択的にインク滴を吐出し記録紙
１０上にインク像を形成する。記録紙１０はプラテン１
１、送りローラ１２．１３の回転により走査方向と直交
する副走査方向に搬送され記録紙面上への印字が行われ
る。
明の一実施例を示すプリンタの斜視図である。同図にお
いて記録紙１０はプラテン１１に捲き回され送りローラ
１２．１３によって押圧される。ガイド軸１４．１７に
案内されプラテン軸に平行な方向に移動可能なキャリッ
ジ１５上にインクジェットヘッド１６が搭載されて構成
される。インクジェットヘッド１６は独立にインク滴を
吐出制御可能な複数のノズルを宵しプラテン軸方向に走
査され上記ノズルから選択的にインク滴を吐出し記録紙
１０上にインク像を形成する。記録紙１０はプラテン１
１、送りローラ１２．１３の回転により走査方向と直交
する副走査方向に搬送され記録紙面上への印字が行われ
る。
ｍ２図に本発明におけるインクジェットヘッドの断面図
を示す。フレーム２０とサブフレーム２１０間にノズル
板２２、スペーサ５１、圧電変換器２４、弾性シート２
５を積層し固定ねじ２８．２９を用いて固定する。ノズ
ル板２２は複数のノズル２３を育する金属薄板から構成
される。サブフレーム２１の背後にはヒータ用のポジス
タ３１が取付けられておりインクジェットヘッド１６を
動作温度まで加熱しインクリザーバ２６及び圧電変換器
２４周辺のホットメルトインク（図示せず）を溶解させ
る。
を示す。フレーム２０とサブフレーム２１０間にノズル
板２２、スペーサ５１、圧電変換器２４、弾性シート２
５を積層し固定ねじ２８．２９を用いて固定する。ノズ
ル板２２は複数のノズル２３を育する金属薄板から構成
される。サブフレーム２１の背後にはヒータ用のポジス
タ３１が取付けられておりインクジェットヘッド１６を
動作温度まで加熱しインクリザーバ２６及び圧電変換器
２４周辺のホットメルトインク（図示せず）を溶解させ
る。
第３図に圧電変換器２４の斜視図を示す。圧電変換器２
４は切り込み５６によって分離された複数のＷｔ動子５
２と固定部分５８から構成される。
４は切り込み５６によって分離された複数のＷｔ動子５
２と固定部分５８から構成される。
ＰＺＴよりなる圧電素子３０の片面にはＡｕ薄層よりな
る信号′ＦＬ１４５４他面にはＮｉ薄層よりなる共通電
極５３を有する。信号電極５４のＡｕ薄層は蒸着または
スパッタ法により形成され圧電素子３０と共通型１！ｉ
５３は低融点半田（融点１４０℃）を用いて１６０℃
の雰囲気中で両者は平面になるように接合される。圧電
素子３０と共通電極５３の線膨張係数は電極を構成する
Ｎｉの方が大きいため動作温度１１０℃の環境下ではバ
イメタル効果による曲げモーメントが発生し共通ｆｆｉ
極側５３に曲率（Ｒ−’ ）を持った反りを生ずる。
る信号′ＦＬ１４５４他面にはＮｉ薄層よりなる共通電
極５３を有する。信号電極５４のＡｕ薄層は蒸着または
スパッタ法により形成され圧電素子３０と共通型１！ｉ
５３は低融点半田（融点１４０℃）を用いて１６０℃
の雰囲気中で両者は平面になるように接合される。圧電
素子３０と共通電極５３の線膨張係数は電極を構成する
Ｎｉの方が大きいため動作温度１１０℃の環境下ではバ
イメタル効果による曲げモーメントが発生し共通ｆｆｉ
極側５３に曲率（Ｒ−’ ）を持った反りを生ずる。
（第３図は反りを生じている状態を示す。）本実施例に
用いた圧電素子とＮｉＬ：１）線膨張係数はそれぞれ１
．８Ｘ１０−’ Ｋ−’ 、１２．８Ｘ１０−６に−１
であり片持ち梁のスパンを３ｍｍとすると温度差５０℃
で曲率Ｒ−’ ＝８．０ｍ−’ 、曲率半径Ｒ＝１６６
．７ｍｍの反りが生じ先端で２７μｍの反りｙ（第２図
に示す。）が生じた。また振動子と直交方向の反りは振
動子の幅を０．３ｍｍとしたとき振動子部分の反りが約
２μｍと非常に小さいため全体の反りもほとんど間層に
ならない程小さく抑えられた。
用いた圧電素子とＮｉＬ：１）線膨張係数はそれぞれ１
．８Ｘ１０−’ Ｋ−’ 、１２．８Ｘ１０−６に−１
であり片持ち梁のスパンを３ｍｍとすると温度差５０℃
で曲率Ｒ−’ ＝８．０ｍ−’ 、曲率半径Ｒ＝１６６
．７ｍｍの反りが生じ先端で２７μｍの反りｙ（第２図
に示す。）が生じた。また振動子と直交方向の反りは振
動子の幅を０．３ｍｍとしたとき振動子部分の反りが約
２μｍと非常に小さいため全体の反りもほとんど間層に
ならない程小さく抑えられた。
再びｔＪ２図において振動子５２０曲率半径側（振動子
の曲率Ｒ″″を有する２面のうち曲率半径Ｒの中心側の
面）の固定端とする一端の接線がノズル板２２と平行に
なるようにノズル板と密着固定し一方振動子５２の自由
端とする一端の曲率半径側は反りによって生ずる自由端
近傍の微小な間隙を介してそれぞれに対応するノズル２
３と対向するごとく配置される。また圧電変換器２４は
固定端をフレーム２０とサブフレーム２１の間にスペー
サ５１および弾性シート２５を介して固定されているた
めこのとき圧電変換器２４の固定部分の反りはスペーサ
５１を介してフレーム２０に押しつけられ平らに矯正さ
れる。従って振動子には内部応力が生ずる。しかし振動
子の固定端部分の長さを短くして許容応力範囲に収まる
ように設計することにより振動子の破損を防止している
。
の曲率Ｒ″″を有する２面のうち曲率半径Ｒの中心側の
面）の固定端とする一端の接線がノズル板２２と平行に
なるようにノズル板と密着固定し一方振動子５２の自由
端とする一端の曲率半径側は反りによって生ずる自由端
近傍の微小な間隙を介してそれぞれに対応するノズル２
３と対向するごとく配置される。また圧電変換器２４は
固定端をフレーム２０とサブフレーム２１の間にスペー
サ５１および弾性シート２５を介して固定されているた
めこのとき圧電変換器２４の固定部分の反りはスペーサ
５１を介してフレーム２０に押しつけられ平らに矯正さ
れる。従って振動子には内部応力が生ずる。しかし振動
子の固定端部分の長さを短くして許容応力範囲に収まる
ように設計することにより振動子の破損を防止している
。
信号電極５４には個別に配線２７が接続され選択的電圧
印加が行われる。また共通電極５３は各振動子毎に独立
しているがスペーサ５１にＮｉをフレーム２０にＡＩま
たはＺｎダイキャストを用いることにより相互接続され
電気的導通を得ている。
印加が行われる。また共通電極５３は各振動子毎に独立
しているがスペーサ５１にＮｉをフレーム２０にＡＩま
たはＺｎダイキャストを用いることにより相互接続され
電気的導通を得ている。
次に第２図を用いて動作について説明する。インクリザ
ーバ２６からホットメルトインク（図示せず）がノズル
近傍に供給され充たされる。ところで圧電素子３０の分
極方向は共通電極５３．！：信号電極５４の間に電圧を
印加すると電界と直交方向に収縮するように置かれてい
る。一方共通電極５３のＮｉ薄層は高い弾性率を有する
ため寸法変化が規制され信号電極５４の側に曲がるごと
く曲げモーメントが発生する。この結果振動子５２の自
由端はノズル板と反対の方向に変形変位する。
ーバ２６からホットメルトインク（図示せず）がノズル
近傍に供給され充たされる。ところで圧電素子３０の分
極方向は共通電極５３．！：信号電極５４の間に電圧を
印加すると電界と直交方向に収縮するように置かれてい
る。一方共通電極５３のＮｉ薄層は高い弾性率を有する
ため寸法変化が規制され信号電極５４の側に曲がるごと
く曲げモーメントが発生する。この結果振動子５２の自
由端はノズル板と反対の方向に変形変位する。
圧電変換器２４に定常的に印加されている電圧が選択的
に解除されると圧電変換器２４はノズル板２２の方向に
変形変位し近傍のインクをノズル２３から吐出させる。
に解除されると圧電変換器２４はノズル板２２の方向に
変形変位し近傍のインクをノズル２３から吐出させる。
なお本実施例では振動子には片持ち梁状振動子を用いて
いるが両持ち梁状振動子でも同様な構成が可能である。
いるが両持ち梁状振動子でも同様な構成が可能である。
以上述べたように本発明の上記構成によれば圧電変換器
に異なる線膨張係数を持つ部材を積層しても圧電変換器
２４０両側に形成されている信号電極５４および共通電
極５３の金属薄層は櫛形構造の背の部分において振動子
５２に対応する部分にのろ形成されその幅は振動子５２
のスパンに比べて短いため圧電変換器２４の振動子５２
の長手軸方向に直交する方向のバイメタル効果による反
りはほとんど無視できる。従って上記構成とすることに
より組立性および製造歩留まりが向上するという効果を
有する。また櫛形構造の背の部分において金属薄層は不
連続となることにより個々の振動子の振動が相互に干渉
しないため特性の相互干渉の少ないインクジェットヘッ
ドを実現できるという効果を有する。更に振動子に異な
る線膨張係数を持つ部材を積層してもホットメルトイン
クを用いることにより動作温度を一定に制御しているた
め環境温度変化に対するバイメタル効果により反り量の
変動を防止できるという効果も有する。
に異なる線膨張係数を持つ部材を積層しても圧電変換器
２４０両側に形成されている信号電極５４および共通電
極５３の金属薄層は櫛形構造の背の部分において振動子
５２に対応する部分にのろ形成されその幅は振動子５２
のスパンに比べて短いため圧電変換器２４の振動子５２
の長手軸方向に直交する方向のバイメタル効果による反
りはほとんど無視できる。従って上記構成とすることに
より組立性および製造歩留まりが向上するという効果を
有する。また櫛形構造の背の部分において金属薄層は不
連続となることにより個々の振動子の振動が相互に干渉
しないため特性の相互干渉の少ないインクジェットヘッ
ドを実現できるという効果を有する。更に振動子に異な
る線膨張係数を持つ部材を積層してもホットメルトイン
クを用いることにより動作温度を一定に制御しているた
め環境温度変化に対するバイメタル効果により反り量の
変動を防止できるという効果も有する。
第１図は本発明による一実施例を示すインクジェットヘ
ッドを具備したプリンタの斜視図。 第２図は本発明による一実施例を示すインクジェットヘ
ッドの断面図。 第３図は本発明による一実施例を示すインクジェットヘ
ッドの圧電変換器の斜視図。 第４図は従来技術によるインクジェットヘッドの圧電変
換器の斜視図。 １６・・・インクジェットヘッド ２２・・・ノズル板 ２３・・・ノズル ３０・・・圧電素子 ３１・・・ポジスタ ５１・・・スペーサ ５２・・・振動子 ５３・・・共通電極 ５４・・・信号電極 以 上 出願人 セイコーエブンン株式会社 代理人 弁理士 銘木 喜三部 他１名７６：イソクジ
二・シトヘッド 第１図 ２２：ノスルオ及 第２図
ッドを具備したプリンタの斜視図。 第２図は本発明による一実施例を示すインクジェットヘ
ッドの断面図。 第３図は本発明による一実施例を示すインクジェットヘ
ッドの圧電変換器の斜視図。 第４図は従来技術によるインクジェットヘッドの圧電変
換器の斜視図。 １６・・・インクジェットヘッド ２２・・・ノズル板 ２３・・・ノズル ３０・・・圧電素子 ３１・・・ポジスタ ５１・・・スペーサ ５２・・・振動子 ５３・・・共通電極 ５４・・・信号電極 以 上 出願人 セイコーエブンン株式会社 代理人 弁理士 銘木 喜三部 他１名７６：イソクジ
二・シトヘッド 第１図 ２２：ノスルオ及 第２図
Claims (4)
- （１）ノズル開口を有するノズル形成部材と、前記ノズ
ル開口に１対１に対向して配置され独立に駆動可能な圧
電変換器を有し、前記ノズル形成部材と前記圧電変換器
の間にインクが充たされたインクジェットヘッドにおい
て、 圧電効果により振動運動を行う梁状振動子が形成された
前記圧電変換器は圧電素子と金属薄層を接合することに
より構成され、前記梁状振動子は互いに平行に配置され
、少なくとも１つの端部で固定され、前記梁状振動子が
前記端部で連結部分を介して結合され、前記金属薄層は
前記梁状振動子と該梁状振動子の固定部分に形成され前
記連結部分には形成されないことを特徴とするインクジ
ェットヘッド。 - （２）圧電素子の線膨張係数は金属薄層の線膨張係数よ
り小さいことを特徴とする請求項１記載のインクジェッ
トヘッド。 - （３）圧電変換器を構成する複数の部材の接合温度は梁
状振動子の動作温度より高いことを特徴とする請求項２
記載のインクジェットヘッド。 - （４）インクは常温では固相状態のホットメルトインク
であり該ホットメルトインクを固相状態から液相状態に
変化させる手段を具備したことを特徴とする請求項１記
載のインクジェットヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12257788A JPH01291949A (ja) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | インクジェットヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12257788A JPH01291949A (ja) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | インクジェットヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01291949A true JPH01291949A (ja) | 1989-11-24 |
Family
ID=14839352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12257788A Pending JPH01291949A (ja) | 1988-05-19 | 1988-05-19 | インクジェットヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01291949A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109216537A (zh) * | 2018-09-03 | 2019-01-15 | 西安增材制造国家研究院有限公司 | 一种面向微型器件应用的体材压电陶瓷图形化加工方法 |
-
1988
- 1988-05-19 JP JP12257788A patent/JPH01291949A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109216537A (zh) * | 2018-09-03 | 2019-01-15 | 西安增材制造国家研究院有限公司 | 一种面向微型器件应用的体材压电陶瓷图形化加工方法 |
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