JPH0230543A - インクジェットヘッド - Google Patents

インクジェットヘッド

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JPH0230543A
JPH0230543A JP18240188A JP18240188A JPH0230543A JP H0230543 A JPH0230543 A JP H0230543A JP 18240188 A JP18240188 A JP 18240188A JP 18240188 A JP18240188 A JP 18240188A JP H0230543 A JPH0230543 A JP H0230543A
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JP
Japan
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pressure
pressure generating
inkjet head
ink
heat generating
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Pending
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JP18240188A
Other languages
English (en)
Inventor
Tsuyoshi Kitahara
強 北原
Haruhiko Koto
小藤　治彦
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
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Publication date
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Publication of JPH0230543A publication Critical patent/JPH0230543A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14427—Structure of ink jet print heads with thermal bend detached actuators

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】 ［産業上の利用分野コ 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
像を形成するプリンタ等インクジェット方式の記録方式
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。
〔従来の技術〕
従来のインクジェットヘッドの構成としては、特公昭５
３−１２１３８号公報番こ記載されているように、イン
ク室からノズルオリフィスに至るインク流路中に設置さ
れた圧力室の側壁に設けられた圧電変換器の動作により
圧力室内に圧力を発生させインク滴を飛翔させる方法、
及び特公昭６０８９５３号公報に記載されているように
、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で構成された振動子がノズ
ル板と概ね直行する方向に振動することによりインク滴
を飛翔させる方法が知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術の圧電変換器を用いたインクジェットヘッ
ドの構造では、圧電変換器を構成する圧電素子と箔部材
の積層構造部における寸法精度を確保することが困難で
ある、圧電素子の板厚を薄くすることにより駆動電圧を
下げることか可能となるが、それは生産技術上困難であ
るのみならず、熱応力等に起因する割れが発生しやすく
なるという問題点を有する。また、圧電素子は高価であ
り多数ノスルタイブのインクジェットヘッドを構成する
場合、歩留まりとの関係上、低価格化が困難であるとい
う問題点を有する。本発明の目的はこれらの問題を解決
して、製造歩留まりが良好な、低電圧で駆動可能な、イ
ンク滴吐出特性が安定したインクジェットヘッドを実現
することにある。
〔課題を解決するための手段〕 本発明のインクジェットヘッドは、少なくとも１つ以上
のノズル開口を有するノズル形成部材と、前記ノズル開
口に対応して配設された前記ノズル開口近傍の記録イン
クにインク滴としての飛翔が可能な圧力を発生させる圧
力発生手段とを備え、該圧力発生手段が熱歪を圧力に変
換する如く構成されることを特徴とする。
なお、圧力発生手段が少なくとも１層以上の板部材と該
板部材の片面に接合された発熱層との積層で構成しても
よい。
なお、圧力発生手段を１層の発熱部材で構成してもよい
。
なお、圧力発生手段を互いに独立して制御可能な２層以
上の発熱部材の積層で構成してもよい。
なお、圧力発生手段を線膨張率の異なる２種類以上の発
熱部材の積層で構成してもよい。
〔作用〕
本発明の上記構成では、圧力発生手段を構成する発熱手
段に選択的電気信号を印加することにより圧力発生手段
に曲げモーメントを発生させ変形させる。前記変形によ
りノズル開口近傍の記録インクに圧力が発生しインク滴
として飛翔する。
〔実施例〕
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に捲回され
送りローラ１２．１３によって押圧される。ガイド軸１
４．１７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有しプラテン
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１１、送りローラ１２．１３０回
転により走査方向と直行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。
第２図（ａ）は本発明の実施例を示すインクジェットヘ
ッドの断面図である。フレーム２７とノズル形成部材で
あるノズルプレート２１間に挟持されたスペーサ２２と
圧力発生部材４０がネジ２８．３０によって締結され、
記録インク３１て充たされたインク室が固定形成される
。記録インク３１中に存在している圧力発生部材４０は
ポリサルホンよりなる板部材である振動板２３とＴ　ａ
　ｘ　Ｓ　ｊ−は発熱層２６のより詳細な説明をするた
めに圧力発生部材４０の上面を現わしたものであり、発
熱層２６は片持ち梁先端部を除いて２分され、固定力発
生部材４０は複数のノズル開口２０が列状に配置された
ノズルプレート２１のノズル開口２０と対峙する如く設
置されている。また、圧力発生部材４０とノズルプレー
ト２１より成る微小な間隙はスペーサ２２により５μｍ
から５０μｍの間に高精度に管理されている。但し、ス
ペーサ２２は図の如く別体構造を取る必要はなくノズル
プレート２１及び振動板２３との一体構造をとることも
可能である。フレーム２７は予備インク室３２を有して
おり記録インク３］へのコミ、紙ケバ等の侵入防止を目
的としたフタ２９を備えている。
次に動作について説明する。予備インク室３２から記録
インク３１が供給されてノズルプレート２１と圧力発生
部材４０の間隙及び圧力発生部材４０の近傍を充たす。
一方、電気信号線２５．２４に電気信号が印加されると
第２図（ｂ）の矢印６０て示す方向に電流が流れ、発熱
層２６か発熱し急激に温度上昇する。発熱層２６に発生
した熱エネルギーは、隣接する記録インク３１と振動板
２３に伝導する。ここで、特に振動板２３の厚さ方向に
おける非定常的な熱伝導に注目すると、初期的には均等
な温度状態であった圧力発生部材４０において、発熱層
２６の発熱により圧力発生部材４０の内部に温度勾配が
発生すると伴に構成物質の持つ熱片張係数に起因する熱
応力が発生する。
より具体的にはポリサルホンより構成された振動板２３
の発熱Ｎ２６側がより高温となり熱膨張しようとする内
部応力が発生し、逆に発熱層２６とは反対側のノズルプ
レート２１側は熱伝達の時間的遅れにより前記発熱層２
６側と比較して低い温度状態を示し、前記熱膨張を抑止
しようとする内部応力が発生ずる。この現象により圧力
発生部材４０には、曲げモーメントが発生し一端が固定
されている為にノズルプレート２１側に変形変位し、ノ
ズル開口２０近傍の記録インク３１をノズル開口２０よ
りインク滴として飛翔させる。次に、電気信号線２４．
２５への通電を停止することにより、圧力発生部材４０
に与えられた熱エネルギーは記録インク３１中に放熱し
圧力発生部材４゜内部は初期状態と同様な均等な温度分
布を持つに至り、次回インク滴吐出のための準備を完了
する。
第３図も本発明の他の実施例を示したインクジェットヘ
ッドの断面図であり、第２図の実施例と比較して圧力発
生部材４０と電気信号線２４．２５の別の構成を現わし
ている。ノズル開口２０と微小な空隙を持って対峙する
圧力発生部材４０は１層の発熱部材より成り、パターン
電極３５．３４が片面に設けられたスペーザ２２．３３
上に両端が固定された両持ち梁構造を取る。圧力発生部
材４０が両持ち梁構造であり発熱部材より成る為に、高
精度に管理する必要のあるノズルプレート２］−と圧力
発生部材４０の微小な間隙を精度よく製造することが可
能となる。
また、複数のノズル開口２０を有するマルチノズルイン
クジェットヘッドを構成する場合、圧力発生部材４０を
櫛歯状（図示せず）に一体製造することが容易となり、
製造歩留まりの良好なインクジェットヘッドを得ること
が可能となる。また、本実施例において圧力発生部材４
０が１層の発熱部材と該発熱部材の周囲を覆うＮ１メツ
キ等の薄膜層より構成された場合には、上記効果のほか
に記録インク３１と発熱体の腐食防止の効果も有する。
次に第３図に示した実施例の動作について説明する。電
気信号線２４．２５に電圧が印加されると圧力発生部材
４０の長手方向に電流が流れ発熱部材が温度上昇する。
前記温度上昇により圧力発生部材４０に熱歪が発生し、
両端が固定端であるためノズルプレート２１方向に変形
変位し、ノズル開口２０近傍の記録インク３１をノズル
開口２０よりインク滴として飛翔させる。
第４図も本発明の他の実施例を示したインクジェットヘ
ッドの断面図であり、第２図の実施例と比較して圧力発
生部材４０及び電気信号線２４．２５の別の構成を現わ
している。本実施例の圧力発生部材４０も両端固定され
た両持ち梁構造を取り２種類の特性の異なる発熱部材３
６．３７の積層構造と成っている。ここて、前記特性と
しては、曲げ剛性の違い、定電圧に対する発熱量の違い
、線膨張係数の違い等が上げられる。また、圧力発生部
材４０が効率的な変形を行うために発熱部材３７は両固
定端距離よりも短く設定されていることが必要である。
本実施例の上記構成によれば圧力発生部材４０が両持ち
梁構造を取るために高精度に管理する必要のあるノズル
プレート２１と圧力発生部材４０の微小な間隙を精度良
く製造することが可能となる。特性の異なる２種類の発
熱部材を使用しているために圧力発生部材４０の変形に
おいては、第２図の実施例に示した、圧力発生部材４０
内部に温度勾配に伴う熱歪が発生し曲げモーメントによ
り変形する効果と、第３図の実施例に示した、両端固定
された圧力発生部材４０全体が熱膨張することにより変
形する効果とを合成した効果を有する為に、より低エネ
ルギーによる駆動が可能となる。
第５図も本発明の他の実施例であり、説明のために記録
インク流路のみを現わしている。記録インクはインク供
給口５５よりインクリザーバ５３に入る、インクリザー
バ５３にはノズル開口５０にそれぞれ１対１に対応して
設けられたインク流路への入口が設置されており、前記
記録インクはインク供給路５１、圧力発生室５２を経て
ノズル開口５０に到達する。前記記録インク流路は流路
形成部材の片面に形成された溝の上部にシート状部材を
接合することにより構成される。また前記流路形成部材
はポリサルホンの成型またはガラスをエツチングするこ
とにより構成される。圧力発生室５２のシート状部材上
部には発熱層５４が形成されており（説明のために１箇
所のみ図示）、発熱層５４に電気信号を印加する（配線
は図示せず）ことによりシート状部材と発熱層５４の積
層部が変形し圧力発生室５２に圧力が発生する、前記圧
力によりノズル開口近傍の記録インクがインク滴として
飛翔する。本実施例の上記構成によれば電気機械変換部
に圧電素子等の高価な材料を使用する必要がなく、圧力
発生室５２上部の発熱層５４形成手段としてもフォトリ
ソグラフィー、フォトニッティング等の技術を採用する
ことにより、圧電素子の接合と比較してより容易に安価
に良好なインクジェットヘッドを構成するという目的を
達成することが可能となる。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明の上記構成によれば、圧力発生
部材の形状精度が高精度に管理されインク滴吐出特性が
安定した、製造歩留まりの高い、低電圧で駆動可能な、
安価なインクジェットヘッドを実現することが可能とい
う効果を有する。また、ノズル開口間距離の短い高密度
に実装された（］２） 小型のマルチノズルインクジェットヘッドを容易に実現
することが可能という効果も有する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による一実施例を示すインクシェドヘッ
ドを具備したプリンタの斜視図。　第２図（ａ）、（ｂ
）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図も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４図も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５図も本発明による一実施例を示したインクジェット
ヘッドの記録インク流路を示した図。 １０　記録紙 １６　インクジェットヘッド ２０　ノズル開口 ２１　ノズルプレート ２４．２５　電気配線 ３１　記録インク ４０　圧力発生部材 以上 出願人　　セイコーエプソン株式会社 代理人　弁理士　鈴木喜三部　他１名

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）少なくとも１つ以上のノズル開口を有するノズル
    形成部材と、前記ノズル開口に対応して配設された前記
    ノズル開口近傍の記録インクにインク滴としての飛翔が
    可能な圧力を発生させる圧力発生手段とを備え、該圧力
    発生手段が熱歪を圧力に変換する如く構成されることを
    特徴とするインクジェットヘッド。
  2. （２）圧力発生手段が少なくとも１層以上の板部材と該
    板部材の片面に接合された発熱層との積層構造からなる
    ことを特徴とする請求項１のインクジェットヘッド。
  3. （３）圧力発生手段が１層の発熱部材で構成されること
    を特徴とする請求項１のインクジェットヘッド。
  4. （４）圧力発生手段が互いに独立して制御可能な２層以
    上の発熱部材の積層で構成されていることを特徴とする
    請求項１のインクジェットヘッド。
  5. （５）圧力発生手段が線膨張率の異なる２種類以上の発
    熱部材の積層で構成されていることを特徴とする請求項
    １のインクジェットヘッド。
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