JPH02194960A - インクジェツトヘッド - Google Patents

インクジェツトヘッド

Info

Publication number
JPH02194960A
JPH02194960A JP1365189A JP1365189A JPH02194960A JP H02194960 A JPH02194960 A JP H02194960A JP 1365189 A JP1365189 A JP 1365189A JP 1365189 A JP1365189 A JP 1365189A JP H02194960 A JPH02194960 A JP H02194960A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibrator
thermal expansion
coefficient
elastic body
piezoelectric element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1365189A
Other languages
English (en)
Inventor
Shoji Hiruta
蛭田 昭司
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.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP1365189A priority Critical patent/JPH02194960A/ja
Publication of JPH02194960A publication Critical patent/JPH02194960A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • B41J2/14282Structure 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。

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、記録紙等の媒体上にイ
ンク像を形成するインクジェット方式の記録装置に関し
、更に詳細にはインクジェットプリンタヘッドに関する
〔従来の技術〕
複数のノズルを備えたノズル形成基板と、その背後にイ
ンクと直接接触して加圧する圧電変換器を配置したイン
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
電変換器に形成されている片持ちもしくは両持ち梁構造
である振動子がノズル基板に対してほぼ直角方向に変位
することで圧力を発生し、振動子とノズル板間のインク
を吐出させていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし上記従来技術のインクジェットヘッドの構造では
、振動子とノズル板との間隙寸法がインク吐出緒特性に
多大な影響を与えるが、現実問題として、振動子を構成
している圧電素子とN1等の金属を用いている弾性体と
の熱膨張率が大きく異り、製造時および使用時の温度変
化により振動子に内部歪が発生、あるいはバイメタル作
用による振動子のソリが生じ振動子とノズル板との間隙
寸法を変化させ、インク吐出緒特性に悪影響を与えると
いう問題を有する。
そこで本発明はこの様な問題点を解決するもので、従来
の金属と比べ圧電素子と極めて近似した熱膨張率が得易
い非金属を弾性体として使用する。
その目的とするところは、振動子とノズル板との間隙寸
法を高精度に確保することを提供するものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明によるインクジェットヘッドは、少なくとも1つ
以上ノズルを有するノズル基板と、これに1対1に対向
して独立に駆動可能な梁状振動子が配置された圧電変換
器との間隙、および該圧電変換器周辺にインクが充たさ
れ、前記梁状振動子を駆動することにより前記インクを
吐出させるインクジェットヘッドにおいて、前記圧電変
換器は圧電素子と弾性体との積層構造により形成されて
おり、該弾性体は非金属であり、 圧電素子の熱膨張率 と該弾性体の熱膨張率が、前記圧電素子の熱!11!張
率と極めて近似していることを特徴とする。
〔作用〕
本発明の上記構成によれば、圧電変換器の圧電素子に積
層する弾性体に、該圧電素子の熱膨張率と従来の金属に
比べて極めて近似している非金属を用いることにより、
温度変化による振動子のソリを最小にし、インク吐出緒
特性に多大な影響を与える前記振動子とノズル板との間
隙寸法を高精度に確保できる。
〔実施例〕
本発明の一実施例を、インクジェットプリンタに用いら
れるインクジェットヘッドの振動子が片持ち梁構造であ
るインクジェットヘッドの例を用い、図面にもとづいて
説明する。
第1図は、本発明におけるインクジェットヘッドの断面
図である。構造は複数のノズルを有する金属薄板から構
成されるノズル板5、間隙を形成するスペーサー6、そ
して駆動部である圧電変換器10を積層し固定する。ノ
ズル板の対面には圧電変換器周囲にインク17を保持す
るためのフレーム11を設け、その外側にインクの粘度
を下げるための加熱用ポジスタ12を設ける。
第2図は、圧電変換器の構成およびインク滴の吐出原理
の説明を行うための拡大断面図である。
圧電変換器10は、自由に変位可能な振動部である振動
子8と固定部分9から構成され、構造がPZTよりなる
圧電素子2の両面に電極3を有し、電極3のノズル側に
弾性体1を積層する。次にこの圧電変換器10によるイ
ンク滴の吐出原理を示す。圧電素子2の両面の電極3間
に電圧を印加すると圧電効果により圧電素子2は収縮し
圧電変換器10の振動部である振動子8の自由端がa方
向に変位する。一方弾性体1は高い剛性を有するため寸
法変化が規制され、この結果電圧を解除することで振動
子はb方向に曲がるごとく曲げモーメントが発生し、イ
ンク滴をノズル7より吐出する。
従って電圧を選択的に印加、解除することにより振動子
8の自由端は変形変位し、近傍のインクをノズル7から
吐出させる。
再び第2図を用い、本発明における圧電変換器の構成を
説明する。構成はPZTよりなる圧′IF1素子2の両
面に薄MAuメツキよりなる電極3を有する。そして電
極の片面に弾性体として従来の金属より圧電素子と極め
て近似した熱膨張率を得易く剛性率の比較的大きな非金
属を積層する0本実施例では、弾性体はPZTに極めて
近似した熱膨張率を持ちしかもヤング率も比較的大きい
ガラスセラミックを使用した。ここで振動子とノズル板
との間隙を高精度に確保することにおいて、インク吐出
緒特性が良好であるためには、振動子とノズル板との間
隙のバラツキおよび環境温度変化による振動子自由端の
動きを適切な範囲に抑えなければならない。
ここで本発明の振動子の自由端とノズル板との間隙バラ
ツキおよび温度依存性の実施例数例を示す。いずれの実
施例においても振動子は片持ち梁状で、ヘッドとして組
み込んだ状態の振動子30本の、間隙材であるスペーサ
ー厚との差としてバラツキ量を、また使用時環境温度変
化2°0℃(ポジスタ加熱100〜200℃)での振動
子の変位量を平均値で示す、振動子構成は下記の通りで
ある。
PZT厚み      tp=o、inmガラスセラミ
ック厚み t、@=0. 05mm振動子長さ    
  l=2.0mm〔実施例〕 (実施例1) 使用したガラスセラミックおよびPZT各々の熱膨張率
およびヤング率 ガラスセラミック 熱膨張率 αo= 15.  OX 10−’/℃ヤン
グ率 E a= 8.  OX 10 ”N / m 
li!ZT 熱膨張率 αp=18.0XIO−7/℃ヤング率 E
 p= 5. 5 X 10 ”N / m ’である
時、振動子の製造およびヘッド組立時に生ずる振動子自
由端とノズル板間との間隙バラツキは 間隙バラツキ  3.6μm であり、使用時環境での温度変化(20’C)による振
動子の変位で 環境温度依存性  0.4μm が確認された。
(実施例2) ガラスセラミック 熱膨張率 αo” 21.  OX 10−’/ ’C
ヤング率 E a= 8. 2 X 10 ”N / 
m ’ZT 熱膨張率 αp= 17.  OX 10−’/ ’C
ヤング率 Ep=5.3 X 10”N/m’である時 間隙バラツキ   4.1μm 環境温度依存性  0. 5μm (実施例3) ガラスセラミック 熱膨張率 αa= 25.  Ox 10−’/’Cヤ
ング率 Ea=8,0xlO”N7m”ZT 熱膨張率 αp= 17. 0 X 10−’/”Cヤ
ング率 E p= 5. 4 X 10 ”N / m
 ”である時 間隙バラツキ   6,5μm 環境温度依存性  0.9μm 以上の結果が示され、また印字品質は良好であった。次
に印字品質が劣っていたもの、あるいは印字不可能なも
のとなった比較例を示す。ここでの振動子についても上
記実施例の振動子と製造は同条件で行った。
(比較例1) ガラスセラミック 熱膨張率 a a= 30.  OX 10−’/ ”
Cヤング率 E@=7.9xlO”N7m”ZT 熱il張率 ヤング率 である時 間隙バラツキ 環境温度依存性 αp= 18.  OX 10−’/”CE p= 5
. 5 X 10 IIIN / m ”13、4μm 1・  5μm (比較例2) タングステン 熱膨張率 ヤング率 ZT 熱膨張率 ヤング率 である時 間隙バラツキ 環境温度依存性 (fp= 18. 0 X 10−’/’CE p= 
5.3 X 10 ”N / m ”(ZQ=45. 
0xlO−’/’C E@=4. 2xlO”N/ml! 19、8μm 2・ 3μm (比較例3) 透明石英ガラス 熱膨張率 αa = 5. 4 X 10−’/ ”C
ヤング率 E o= 7. 8 X 10 ”N / 
m ”PZT 熱膨張率 αp=18.  OX 10−’/”Cヤン
グ率 Ep=5.4xlO電@N / m ”である時 間隙バラツキ   11.7μm 環境温度依存性  0.8μm 以上、実施例より環境温度依存性についてはいずれも十
分微小であったが、振動子の自由端とノズル板との間隙
バラツキでは印字品質の劣るものでは非常に大きな値を
示した。
ここで振動子の自由端とノズル板との間隙バラツキ、お
よび環境20°C変化による振動子の変位置に及ぼす(
弾性体の熱膨張率)/(PZTの熱膨張率)の影響につ
いて第3図に示した。現状では印字品質が良好であるた
めには振動子とノズル板との間隙バラツキを7ミクロン
以内に抑えなければならない。そこで図3の(弾性体の
熱膨張率)/(PZTの熱膨張率)の範囲が限られ、約
圧電素子の熱膨張率 である事が必要条件となった。また上記熱膨張率百分率
範囲において良好な印字が得られ、本実施例で振動子と
ノズル板との間隙が十分管理できると確認した。
次に第4図を用い本実施例における圧電素子2と弾性体
1との接合方法について説明する0弾性体1に非金属を
用いたため圧電素子2と弾性体1との間に電極の挟み込
みが必要であるが、PZTの両面に薄層Auメツキ3を
施したものを、弾性体1上の低融点接合用ガラス13を
薄く焼き付けたところにのせ、荷重Cを加え、410℃
で加熱することにより電極3を挟み込んだ状態で接合で
きる。ただし外部に電極を引くため、弾性体1の一方を
圧電素子2より長くし、その部分に外部電極を引くため
圧電素子2の電極3と重なるように低融点ガラスと同じ
厚みにA、 uメツキ14を施し、電極どうし重なる部
分が容易に接続するよう半田15を付けた。
このように上記構造において、振動子とノズル板との間
隙は、圧電変換器に圧電素子と極めて近似した熱膨張率
を有する前記の弾性体を用い、圧電素子の熱膨張率 の範囲にあることで、インク吐出緒特性に対して安定し
た間隙寸法が得られ、高精度が確保された。
〔発明の効果〕
以上説明した様に本発明によれば、圧電変換器を構成す
る弾性体に、従来の金属と比べ圧電素子と極めて近似し
た熱膨張率が得易い非金属を弾性体として積層したため
、振動子の先端バラツキが抑えられ、しかも使用時の環
境温度変化における振動子の変位が微小に抑えられた。
従って振動子とノズル板との間隙寸法が高精度に管理・
確保でき、インク滴の吐出スピード、吐出様態、吐出量
といった緒特性が優れた印字品質の良いインクジェット
ヘッドを提供できるといった効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明におけるインクジェットヘッドの縦断
面図。 第2図は、本発明における圧電変換器の構成およびイン
クの吐出原理の説明図。 第3図は、本発明における振動子の、振動子の自由端と
ノズル板との間隙バラツキおよび環境20℃変化による
振動子の変位に及ぼす(弾性体の熱膨張率)/ (PZ
Tの熱膨張率)の影響を示す図。 第4図は、本発明における圧電変換器の製造法の説明図
。 1・・・弾性体のガラスセラミック 2・・・PZT 3・・・Au電極 8・・・振動子 10・・・圧電変換器 13・・・低融点接合用ガラス 15・・・半田 16・・・FPC 第3図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 少なくとも1つ以上ノズルを有するノズル基板と、これ
    に1対1に対向して独立に駆動可能な梁状振動子が配置
    された圧電変換器との間隙、および該圧電変換器周辺に
    インクが充たされ、前記梁状振動子を駆動することによ
    り前記インクを吐出させるインクジェットヘッドにおい
    て、前記圧電変換器は圧電素子と弾性体との積層構造に
    より形成されており、該弾性体は非金属であり、 弾性体の熱膨張率/圧電素子の熱膨張率=0.7〜1.
    5と該弾性体の熱膨張率が、前記圧電素子の熱膨張率と
    極めて近似していることを特徴とするインクジェットヘ
    ッド。
JP1365189A 1989-01-23 1989-01-23 インクジェツトヘッド Pending JPH02194960A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1365189A JPH02194960A (ja) 1989-01-23 1989-01-23 インクジェツトヘッド

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1365189A JPH02194960A (ja) 1989-01-23 1989-01-23 インクジェツトヘッド

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH02194960A true JPH02194960A (ja) 1990-08-01

Family

ID=11839126

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1365189A Pending JPH02194960A (ja) 1989-01-23 1989-01-23 インクジェツトヘッド

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH02194960A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001017779A3 (en) * 1999-09-03 2001-08-02 Marconi Corp Plc An ink jet print head

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001017779A3 (en) * 1999-09-03 2001-08-02 Marconi Corp Plc An ink jet print head
US6802585B1 (en) 1999-09-03 2004-10-12 Videojet Systems International, Inc. Print head ink temperature control device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2964618B2 (ja) インクジェットプリンタ用のヘッド
JPH06234218A (ja) 積層型インクジェット記録ヘッド、及びその製造方法
JPH0230543A (ja) インクジェットヘッド
JPH05301342A (ja) インクジェットプリンタ用ヘッド
JP3386119B2 (ja) 積層型インクジェット記録ヘッドの流路ユニット
JP2001260348A (ja) インクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置
JP3175269B2 (ja) インクジェット式印字ヘッド
JPH02194960A (ja) インクジェツトヘッド
JP2002086724A (ja) インクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置
JP2000141644A (ja) インクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置
JPH01235648A (ja) インクジェットヘッド
JP3412156B2 (ja) インクジェット記録ヘッド
JPH039846A (ja) インクジェットヘッド
JP3170943B2 (ja) インクジェットヘッド
JPH01291949A (ja) インクジェットヘッド
JPH01255549A (ja) インクジェットヘッド
JP3381791B2 (ja) 積層型インクジェット記録ヘッドの圧力発生ユニットの製造方法
JP3381790B2 (ja) 積層型インクジェット記録ヘッドの圧力発生ユニット
JPH01259955A (ja) インクジェットヘッド
JPH03239558A (ja) インクジェットヘッド
JP3741804B2 (ja) インクジェット式記録ヘッド
JPH0284341A (ja) インクジェットヘッド
JPH03240542A (ja) インクジェットヘッド
JPH02143861A (ja) インクジェットヘッド
JPH03190742A (ja) インクジェットヘッド