JPH08267738A - インクジェット式記録ヘッド - Google Patents

インクジェット式記録ヘッド

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JPH08267738A
JPH08267738A JP9973095A JP9973095A JPH08267738A JP H08267738 A JPH08267738 A JP H08267738A JP 9973095 A JP9973095 A JP 9973095A JP 9973095 A JP9973095 A JP 9973095A JP H08267738 A JPH08267738 A JP H08267738A
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JP
Japan
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pressure generating
plate
chamber
generating chamber
drive electrode
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Pending
Application number
JP9973095A
Other languages
English (en)
Inventor
Minoru Usui
稔 碓井
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 圧電振動板の公差に関わりなく、ノズル開口
間の印字品質を一定に維持する。 【構成】 表面に駆動電極5を介装して圧電振動板3が
形成された弾性板2、圧力発生室を形成する圧力発生室
形成板8、圧力発生室と共通のインク室とを接続する流
路制限孔12を有する流路制限板11、圧力発生室に連
通する共通のインク室19、及び圧力発生室4に連通す
る連通孔21とを備えた共通のインク室形成板18、圧
力発生室に接続するノズル開口24を備えたノズルプレ
ート23とをそれぞれ順番に積層して一体に成形し、圧
電振動板3は、駆動電極5からオーバハングするように
形成され、また駆動電極5は、その幅W1を前記各圧力
発生室4の幅W2との比W1/W2が0.6≦W1/W
2≦0.7の範囲に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インク供給口を介して
共通のインク室とノズル開口とに連通する圧力発生室に
圧力発生手段を設け、共通のインク室からインクの供給
を受けながらインク滴を記録媒体に吐出させるインクジ
ェット式記録ヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、特開平6-40035号公報に示され
たように圧力発生室を構成している弾性板の一部領域に
圧電振動板を貼着し、圧電振動板のたわみ変位により圧
力室の容積を変化させてインク滴を発生させるインクジ
ェット式記録ヘッドは、圧力発生室の広い面積を変位さ
せることが可能なため、インク滴を安定して発生させる
ことができるという特徴を備えている。
【0003】このようなインクジェット式記録ヘッドに
は、例えば特開平6-260694号公報に見られるように、圧
力発生室の一方の壁面をなす弾性板の表面に、駆動電極
を形成し、これの表面に端部が駆動電極からオーバハン
グする大きさの圧電振動板を形成することにより駆動部
材が構成されている。
【0004】これによれば、圧電振動板の端面と弾性板
との機械的接続を無くして、圧電振動板を挟む上下の電
極間での短絡を防止するとともに、比較的精度を出しや
すい駆動極により振動面積を規定できる等の効果があ
り、量産時の歩留まりを向上することができる。その上
で、圧電振動板の幅を、弾性板の有効幅に対して0.5
乃至0.9に選択して圧電振動子による圧力発生室の容
量変化を可及的に大きくするように規定している。
【0005】しかしながら、振動板に形成する駆動電極
の公差如何によって同一の記録ヘッドを構成する各圧力
発生室から吐出されるインク滴の速度、及びインク滴の
体積が大幅に変動して、印字品質に大きなばらつきが生
じるという不都合がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこれらの問題
に鑑みてなされたものであって、その目的とするところ
は、振動板の有効幅や、これの表面に形成される駆動電
極の幅の公差に関わりなく、各ノズル開口から吐出され
るインク滴の速度、及びインク滴の体積を一定にするこ
とができる積層型インクジェット式記録ヘッドを提供す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、表面に駆動電極を介装して
圧電振動板が形成された弾性板、前記弾性板により一方
の面が封止されて圧力発生室を形成する圧力発生室形成
板、前記圧力発生室と共通のインク室とを接続する流路
制限孔を有する流路制限板、前記流路制限孔を介して前
記圧力発生室に連通する共通のインク室、及び前記圧力
発生室に連通する連通孔とを備えた共通のインク室形成
板、前記共通のインク室形成板の他面を封止するととも
に前記各連通孔を介して前記圧力発生室に接続するノズ
ル開口を備えたノズルプレートとをそれぞれ順番に積層
して一体に成形してなるインクジェット式記録ヘッドに
おいて、前記圧電振動板は、その幅方向が前記駆動電極
よりも大きく、前記駆動電極からオーバハングするよう
に形成され、また前記駆動電極は、その幅W1を前記各
圧力発生室の幅W2との比W1/W2が、0.6≦W1
/W2≦0.7となるように選択した。
【0008】
【作用】圧電振動子のたわみ変位の効率を落とすこと無
く、しかも駆動電極の公差による圧力発生室の容積変化
の変動率を最小限として、各ノズル開孔からのインク滴
の吐出速度、体積を一定に維持する。
【0009】
【実施例】そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例
に基づいて説明する。図1(イ)、(ロ)は、それぞれ
本発明の一実施例を圧力発生室近傍の構造を示す断面図
で、図1(イ)は、圧力発生室の長手方向における断面
構造を、また図1(ロ)は、圧力発生室の配列方向の断
面構造を示すものであって、図中符号2は弾性板で、厚
さ10μm程度の、酸化イットリウム、酸化セリウム、
及び酸化マグネシウム、及び酸化カルシウムの内の1つ
が混入された酸化ジルコニウムを主成分とする材料、い
わゆるジルコニアで構成されている。弾性板2の表面に
は圧力発生室4に対向するように駆動電極5が印刷や蒸
着などにより形成されている。
【0010】3は、駆動電極5の表面に形成された圧電
振動板で、PZT等の圧電現象を示す材料を駆動電極5
の幅W1よりも若干大きくなるよう形成して、幅方向の
端部が駆動電極5からオーバハング状態となるように厚
さ20μm程度に構成されている。
【0011】一方、駆動電極5は、厚さ5μm程度の白
金、または白金系合金で構成されており、その幅W1が
圧力発生室4の有効幅W2の0.6以上、0.7以下、
つまり 0.6≦W1/W2≦0.7 となるように選択されている。
【0012】7は、スペーサで、圧力発生室4を形成す
るのに適した厚さ、例えば150μmのジルコニアなど
のセラミックス板に通孔を穿設して構成され、後述する
蓋体8と弾性板2により両面を封止されて圧力発生室4
を形成している。
【0013】8は、スペーサ7の他方の面を封止する前
述の蓋体で、圧力発生室4の一端側には後述する共通の
インク室19と圧力発生室4を接続する連通9が設けら
れ、また圧力発生室4の他端側にはノズル開口24と接
続する連通孔10が設けられている。
【0014】これら部材2、7、8は、共にセラミック
により一体にアクチュエータユニットとして構成されて
いる。
【0015】11は、上述のアクチュエータユニットの
固定部材としても機能するインク供給口形成板で、共通
のインク室19と連通するインク供給口12と、ノズル
開口24と圧力発生室4とを接続する連通孔13が形成
されている。
【0016】15は、後述する共通インク室構成板18
とインク供給口形成板11とを接合するための熱溶着フ
ィルムで、共通のインク室12に一致する通孔16とノ
ズル開口24と圧力発生室4とを接続する連通孔17が
設けられている。
【0017】18は、前述の共通のインク室形成板で、
共通のインク室19を形成するに適した厚み、例えば1
50μmのステンレス鋼やセラミックなどの耐蝕性を備
えた板材に、共通のインク室19の形状に対応する窓
と、ノズル開口24とを接続する連通孔16を穿設して
構成されている。
【0018】23はノズルプレートで、圧力発生室4の
一側寄りには各圧力発生室4に連通するノズル開口24
が穿設されいて、連通孔10、13、21を介して各圧
力発生室4とノズル開口24を連通させるように熱溶着
フィルム等の接着層25で共通のインク室形成板18に
接着されている。
【0019】この実施例において、圧電振動板3の駆動
電極5に駆動信号が印加されると、圧電振動板3は、駆
動電極5に対抗する領域が収縮して弾性板2を圧力発生
室4側を凸とするようにたわんで圧力発生室4を収縮さ
せる。これにより圧力発生室4のインクの一部が連通孔
10、13、21を経由してノズル開口24に至り、こ
こからインク滴として吐出する。
【0020】駆動信号の印加が停止すると、圧電振動板
3が元の状態に戻るから、圧力発生室4が膨張して流路
制限孔12を経由して共通のインク室19から圧力発生
室4にインクが流れ込み、次のインク滴吐出に備える。
【0021】ところで、弾性板2の厚み及び駆動信号の
電圧レベルを一定に維持する一方、駆動電極5の幅W1
と圧力発生室4の有効幅W2との比W1/W2を種々変
えて圧力発生室4の容積変化量を測定したところ、図2
に示したような結果となった。
【0022】すなわち、比W1/W2が0乃至0.6程
度までは圧電振動板3の変位に対する圧力発生室4の容
積変化量が徐々に大きくなり、比W1/W2が0.6を
越える当たりから徐々にその変化量が小さくなり、比W
1/W2が0.8で最高の値となり、以後、比W1/W
2が大きくなるにしたがって急激に容積変化量が低下す
ることが判明した。なお、図中符号Aで示す曲線は、圧
力発生室4を区画する側壁を剛体と仮定した場合の理論
的な値を示す。
【0023】ところで、製造時における公差を考える
と、駆動電極5は、その弾性板2への位置決めの精度、
及び幅W1の精度が±20μm程度である一方、圧力発
生室4の有効幅W2は約340μm程度で、その精度は
±15μm程度あるから、圧電振動板3の変位による圧
力発生室4の容積変化量が大きく稼げ、かつ比W1/W
2の値による圧力発生室4の変位量の変化率が小さい範
囲0.6乃至0.7を選択することにより、圧力発生室
4の間での変位量のバラつきを最小限に抑えつつ、しか
もノズル開口間でのインク滴の吐出量、及びインク滴の
吐出速度を一定に維持して印字品質の低下を防止するこ
とができる。
【0024】これに対して、駆動電極5の幅W1と圧力
発生室4の有効幅W2との比W1/W2を値0.8を跨
ぐ範囲、例えば0.7乃至0.9程度に選択すると、駆
動電極5のわずかな公差の相違により圧力発生室4の容
積変化の大きさが大きく異なるため、ノズル開口間での
インク滴の吐出量や、インク滴の吐出速度が大きくバラ
つき、印字品質の低下を招くことになる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
表面に駆動電極を介装して圧電振動板が形成された弾性
板、弾性板により一方の面が封止されて圧力発生室を形
成する圧力発生室形成板、圧力発生室と共通のインク室
とを接続する流路制限孔を有する流路制限板、流路制限
孔を介して圧力発生室に連通する共通のインク室、及び
圧力発生室に連通する連通孔とを備えた共通のインク室
形成板、共通のインク室形成板の他面を封止するととも
に各連通孔を介して圧力発生室に接続するノズル開口を
備えたノズルプレートとをそれぞれ順番に積層して一体
に成形してなるインクジェット式記録ヘッドにおいて、
圧電振動板は、その幅方向が駆動電極よりも大きく、駆
動電極からオーバハングするように形成され、また駆動
電極は、その幅W1を前記各圧力発生室の幅W2との比
W1/W2が0.6≦W1/W2≦0.7となるように
したので、圧電振動子のたわみ変位の効率を落とすこと
無く、しかも駆動電極の公差による圧力発生室の容積変
化の変動率を最小限として、各ノズル開孔からのインク
滴の吐出速度、体積を一定に維持して、歩留まりを高め
つつ維持品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】同図(イ)、(ロ)は、それぞれ本発明の一実
施例を、圧力発生室の長手方向に平行な断面、及び幅方
向の断面で示す図である。
【図2】駆動電極の幅W1と圧力発生室の有効幅W2と
の比と、圧力発生室の容積変化の効率との関係を示す線
図である。
【符号の説明】
2 振動板 3 圧電振動板 4 圧力発生室 5 駆動電極 19 共通のインク室 24 ノズル開口 W1 駆動電極の幅 W2 圧力発生室の有効幅

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に駆動電極を介装して圧電振動板が
    形成された弾性板、 前記弾性板により一方の面が封止されて圧力発生室を形
    成する圧力発生室形成板、前記圧力発生室と共通のイン
    ク室とを接続する流路制限孔を有する流路制限板、前記
    流路制限孔を介して前記圧力発生室に連通する共通のイ
    ンク室、及び前記圧力発生室に連通する連通孔とを備え
    た共通のインク室形成板、前記共通のインク室形成板の
    他面を封止するとともに前記各連通孔を介して前記圧力
    発生室に接続するノズル開口を備えたノズルプレートと
    をそれぞれ順番に積層して一体に成形してなるインクジ
    ェット式記録ヘッドにおいて、 前記圧電振動板は、その幅方向が前記駆動電極よりも大
    きく、前記駆動電極からオーバハングするように形成さ
    れ、また前記駆動電極は、その幅W1を前記各圧力発生
    室の幅W2との比W1/W2が 0.6≦W1/W2≦0.7 となるように構成されている積層型インクジェット式記
    録ヘッド。
JP9973095A 1995-03-31 1995-03-31 インクジェット式記録ヘッド Pending JPH08267738A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7001560B2 (en) * 2000-07-03 2006-02-21 Cluster Technology Co., Ltd. Molding resin composition and method of molding
JP2018027710A (ja) * 2017-11-28 2018-02-22 セイコーエプソン株式会社 アクチュエーター、及び、センサー

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7001560B2 (en) * 2000-07-03 2006-02-21 Cluster Technology Co., Ltd. Molding resin composition and method of molding
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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Effective date: 20040303

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02