JPH01186329A - インクジェットヘッド - Google Patents
インクジェットヘッドInfo
- Publication number
- JPH01186329A JPH01186329A JP1146788A JP1146788A JPH01186329A JP H01186329 A JPH01186329 A JP H01186329A JP 1146788 A JP1146788 A JP 1146788A JP 1146788 A JP1146788 A JP 1146788A JP H01186329 A JPH01186329 A JP H01186329A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- vibrator
- piezoelectric
- support part
- thin
- 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
Links
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シェツト方式の記録装置
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。
像を形成するプリンタ等インクシェツト方式の記録装置
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。（持分昭
和６０−８９．５３等）この構造では圧電変換器を構成
する振動子がノズル板と概ね直交する方向に変位するご
とく振動することと各ノズル間のインク流路が短い距離
で通じていることによりインク滴吐出効率および安定性
が窩くインク中にガス、ゴミ等の異物が混入した場合で
もこの影響を受けず正常動作が可能であるという特徴を
有する。更に振動子はノズル板と微小な空隙を保って配
された片持ち梁状または両持ち梁状の振動子が用いられ
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。（持分昭
和６０−８９．５３等）この構造では圧電変換器を構成
する振動子がノズル板と概ね直交する方向に変位するご
とく振動することと各ノズル間のインク流路が短い距離
で通じていることによりインク滴吐出効率および安定性
が窩くインク中にガス、ゴミ等の異物が混入した場合で
もこの影響を受けず正常動作が可能であるという特徴を
有する。更に振動子はノズル板と微小な空隙を保って配
された片持ち梁状または両持ち梁状の振動子が用いられ
ている。
上記従来技術の梁状振動子を用いたインクジェットヘッ
ドの構造では振動子支持部分の強固な固定が困難で特性
が安定しないという問題点を有していた。即ち振動子の
支持部分は支持部材に強固に固定されて支持されること
が安定した振動特性維持の面から望ましいがバイモルフ
構造であるために振動子への電圧印加に伴い支持部分に
曲がりが生ずる。そのため支持部分が浮き上がる、支持
部材を押し上げる等のために長期使用に伴いガタが生じ
るとともに隣接の振動子支持が不完全になる等の問題を
生じた。
ドの構造では振動子支持部分の強固な固定が困難で特性
が安定しないという問題点を有していた。即ち振動子の
支持部分は支持部材に強固に固定されて支持されること
が安定した振動特性維持の面から望ましいがバイモルフ
構造であるために振動子への電圧印加に伴い支持部分に
曲がりが生ずる。そのため支持部分が浮き上がる、支持
部材を押し上げる等のために長期使用に伴いガタが生じ
るとともに隣接の振動子支持が不完全になる等の問題を
生じた。
本発明の目的はこれらの問題点を解決して特性の安定し
た片持ち梁状振動子を用いたインクシェツトヘッドを実
現することにある。
た片持ち梁状振動子を用いたインクシェツトヘッドを実
現することにある。
本発明のインクジェットヘッドは複数のノズル開口を有
するノズル形成部材と電気機械変換器を有し、 該ノズル形成部材と該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、上記電気機械変換
器は、電気機械変換素子層と規制層を積層してなる梁状
振動子を有し、上記電気機械変換素子層は支持部分にお
いて上記規制層の反対面に上記電気機械変換素子層の変
形を規制する層を有することを特徴とする。
するノズル形成部材と電気機械変換器を有し、 該ノズル形成部材と該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、上記電気機械変換
器は、電気機械変換素子層と規制層を積層してなる梁状
振動子を有し、上記電気機械変換素子層は支持部分にお
いて上記規制層の反対面に上記電気機械変換素子層の変
形を規制する層を有することを特徴とする。
本発明の上記構成では圧電変換器は振動子支持部分では
曲げモーメントが発生しないため支持部分固定状態が変
化せず安定した振動特性を維持することかできる。
曲げモーメントが発生しないため支持部分固定状態が変
化せず安定した振動特性を維持することかできる。
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
立にインク滴を噴出制御可能な複数のノズルを有しプラ
ナ ・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
。
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
立にインク滴を噴出制御可能な複数のノズルを有しプラ
ナ ・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１２．１３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。
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。
第２図にインクシェツトヘッドの断面を示す。
フレーム２６に圧電変換器３１とノズル板２７が弾性シ
ート２５を介して積層され固定ねじ３２．３３を用いて
固定される。ノズル板２７は複数のノズル２８を有する
金属薄板から構成される。圧電変換器３１は第３図に斜
視図を示す。ＰＺＴよりなる圧電素子３０の片面にＡｕ
薄層よりなる共通電極層５３を有し振動子支持部分ては
更にＮｉ薄層よりなるスペーサ層５１を積層して２層か
らなるベース層５８を形成する。池面にはＮｉ薄板 ′
よりなる規制層５４を有する。圧電変換器３１は切り込
み５６によって分離されて複数の振動子５２が構成され
る。再び第２図において振動子先端部の近傍と微小な空
隙ａを介してそれぞれに対応するノズル２８が対向する
ごとく配置される。規制層は電圧の選択的印加の為のパ
ターン電極も兼用し個別に配線２９が接続される。ベー
ス層厚さはノズル部空隙と同一の値を有しインク特性に
応じて１０〜１０゛０μｍに形成される。
ート２５を介して積層され固定ねじ３２．３３を用いて
固定される。ノズル板２７は複数のノズル２８を有する
金属薄板から構成される。圧電変換器３１は第３図に斜
視図を示す。ＰＺＴよりなる圧電素子３０の片面にＡｕ
薄層よりなる共通電極層５３を有し振動子支持部分ては
更にＮｉ薄層よりなるスペーサ層５１を積層して２層か
らなるベース層５８を形成する。池面にはＮｉ薄板 ′
よりなる規制層５４を有する。圧電変換器３１は切り込
み５６によって分離されて複数の振動子５２が構成され
る。再び第２図において振動子先端部の近傍と微小な空
隙ａを介してそれぞれに対応するノズル２８が対向する
ごとく配置される。規制層は電圧の選択的印加の為のパ
ターン電極も兼用し個別に配線２９が接続される。ベー
ス層厚さはノズル部空隙と同一の値を有しインク特性に
応じて１０〜１０゛０μｍに形成される。
次に動作について説明する。インクリザーバ２４からイ
ンク（図示せず）がノズル近傍に供給され充たされる。
ンク（図示せず）がノズル近傍に供給され充たされる。
共通電極５３と規制層５４の間に電圧を印加することで
圧電効果により圧電素子３０は収縮する。一方規制層５
４は高い引っ張り剛性を有する。引っ張り剛性は （引っ張り弾性係数）×（断面積） 又は （引っ張り弾性係数）×（層厚） で評価できる。規制層側は寸法変化が規制されるため共
通電極５３の側に曲がるごとく曲げモーメントが発生す
る。振動子５２の自由端はこの結果ノズル板の方向に変
形変位し近傍のインクをノズルから吐出させる。上記動
作のため圧電素子は０゜０５〜０．２ｍｍ、規制層は１
０〜１００μｍの厚さとし後者の引っ張り剛性が前者に
比較して規制の機能上十分大きくまた曲がり変形を妨げ
ない適正な値に設定する。本発明者等の実験によれば本
実施例の材料の組み合わせの場合は先端変位を確保する
ためには規制層の引っ張り剛性は圧電素子層の引っ張り
剛性の１／１０以上１０倍以下に設定する必要があった
。
圧電効果により圧電素子３０は収縮する。一方規制層５
４は高い引っ張り剛性を有する。引っ張り剛性は （引っ張り弾性係数）×（断面積） 又は （引っ張り弾性係数）×（層厚） で評価できる。規制層側は寸法変化が規制されるため共
通電極５３の側に曲がるごとく曲げモーメントが発生す
る。振動子５２の自由端はこの結果ノズル板の方向に変
形変位し近傍のインクをノズルから吐出させる。上記動
作のため圧電素子は０゜０５〜０．２ｍｍ、規制層は１
０〜１００μｍの厚さとし後者の引っ張り剛性が前者に
比較して規制の機能上十分大きくまた曲がり変形を妨げ
ない適正な値に設定する。本発明者等の実験によれば本
実施例の材料の組み合わせの場合は先端変位を確保する
ためには規制層の引っ張り剛性は圧電素子層の引っ張り
剛性の１／１０以上１０倍以下に設定する必要があった
。
一方支持部分においては圧電素子の両面には規制層５４
とベース層５８をそれぞれ有するが共通電極層は、ｔｏ
ｏｎｍ程度の厚さを有し薄く面も弾性係数が小さい。ス
ペーサ層とベース層はほぼ同じ厚さを有し共通電極層と
スペーサ層の引っ張り剛性の和であるベース層の引っ張
り剛性はほぼスペーサ層の引っ弓艮り剛性で決まるため
規制層の引っ張り剛性とほぼ等しい。従って圧電素子の
両面はほぼ同じ引っ張り剛性を持つ。圧電素子に電界が
作用し収縮した場合でも支持部分に曲げモーメントは発
生せず、力が加わることがなく、ガタ等の発生すること
はない。なおベース層と規制層の適正層厚さは３層の引
っ張り剛性、曲げ剛性の値に依存する。少なくともベー
ス層の引っ張り剛性は規制層の引っ張り剛性と同程度で
あることが望ましい。ベース層、規制層を同一材料同一
厚さて＋１り成することが更に望ましい。適正範囲の定
量的評価は困難であるが本実施例の構成ではベース層、
圧電素子層、規制層の引っ張り岡１ｊ性を１：１：１と
して所期の特性が得られており、ベース層と規制層の引
っ張り剛性比は１／１０ないし１０が必要と考えられる
。
とベース層５８をそれぞれ有するが共通電極層は、ｔｏ
ｏｎｍ程度の厚さを有し薄く面も弾性係数が小さい。ス
ペーサ層とベース層はほぼ同じ厚さを有し共通電極層と
スペーサ層の引っ張り剛性の和であるベース層の引っ張
り剛性はほぼスペーサ層の引っ弓艮り剛性で決まるため
規制層の引っ張り剛性とほぼ等しい。従って圧電素子の
両面はほぼ同じ引っ張り剛性を持つ。圧電素子に電界が
作用し収縮した場合でも支持部分に曲げモーメントは発
生せず、力が加わることがなく、ガタ等の発生すること
はない。なおベース層と規制層の適正層厚さは３層の引
っ張り剛性、曲げ剛性の値に依存する。少なくともベー
ス層の引っ張り剛性は規制層の引っ張り剛性と同程度で
あることが望ましい。ベース層、規制層を同一材料同一
厚さて＋１り成することが更に望ましい。適正範囲の定
量的評価は困難であるが本実施例の構成ではベース層、
圧電素子層、規制層の引っ張り岡１ｊ性を１：１：１と
して所期の特性が得られており、ベース層と規制層の引
っ張り剛性比は１／１０ないし１０が必要と考えられる
。
第４図には別の実施例の圧電変換器の斜視図を示す。前
の実施例とは両持ち梁構造であることが異なる。本実施
例では櫛歯状の圧電変換器の先端部分もノズル板に固定
されて用いられる。動作その他は先と同様であり説明を
省略する。
の実施例とは両持ち梁構造であることが異なる。本実施
例では櫛歯状の圧電変換器の先端部分もノズル板に固定
されて用いられる。動作その他は先と同様であり説明を
省略する。
また実施例は圧電素子を用いた振動子について説明した
が熱膨張、相変態等種々の方式の電気機械変換素子を用
いた電気機械変換器て構成することも可能である。
が熱膨張、相変態等種々の方式の電気機械変換素子を用
いた電気機械変換器て構成することも可能である。
以上述べたように本発明の上記構成によれば振動し支持
部分ては圧電素子（電気機械変換素子）は両面にほぼ同
じ引っ張り剛性を有する層を有するため支持部分に曲げ
モーメント従って曲がり変形が生ずることがなく支持部
分に力が加わらず特性の安定した片持ち梁状振動子を用
いたインクジェットヘッドを実現することができるとい
う効果を有する。
部分ては圧電素子（電気機械変換素子）は両面にほぼ同
じ引っ張り剛性を有する層を有するため支持部分に曲げ
モーメント従って曲がり変形が生ずることがなく支持部
分に力が加わらず特性の安定した片持ち梁状振動子を用
いたインクジェットヘッドを実現することができるとい
う効果を有する。
またスペーサ層がノズル板と振動子の間の空隙確保に用
いることができるという効果も有する。
いることができるという効果も有する。
さらに温度変化によって生ずる固定部の反りを防止する
という効果も有する。すなわち規制層と圧電素子（電気
機械変換素子）層とで熱膨張が異なる場合周囲温度変化
によって反りか生ずる。しかしながら圧電素子（電気機
械変換素子）層の両側に同一の熱Ｂｔｉ ＥＢ特性を有
する層を設けることにより反りの発生を防ぐことができ
るという効果を有する。
という効果も有する。すなわち規制層と圧電素子（電気
機械変換素子）層とで熱膨張が異なる場合周囲温度変化
によって反りか生ずる。しかしながら圧電素子（電気機
械変換素子）層の両側に同一の熱Ｂｔｉ ＥＢ特性を有
する層を設けることにより反りの発生を防ぐことができ
るという効果を有する。
第１図は本発明による一実施例を示すインクシェツトヘ
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シェツトヘ
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シェツトヘ
ッドの圧電変換器の斜視図。 第４図は本発明による別の実施例を示すインクシェツト
ヘッドの圧電変換器の斜視図。 １６ インクシェラＩ・ヘッド ２７ ノズル板 ２８ ノズル ３０ 圧電素子 ３１ 圧電変換器 ５１ スペーサ層 ５２ 振動子 ５３ 共通電極層 ５４ 規制層 ５８ ベース層 以上
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シェツトヘ
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シェツトヘ
ッドの圧電変換器の斜視図。 第４図は本発明による別の実施例を示すインクシェツト
ヘッドの圧電変換器の斜視図。 １６ インクシェラＩ・ヘッド ２７ ノズル板 ２８ ノズル ３０ 圧電素子 ３１ 圧電変換器 ５１ スペーサ層 ５２ 振動子 ５３ 共通電極層 ５４ 規制層 ５８ ベース層 以上
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 複数のノズル開口を有するノズル形成部材と電気機械変
換器を有し、 該ノズル形成部材と該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、上記電気機械変換
器は、電気機械変換素子層と規制層を積層してなる梁状
振動子を有し、上記電気機械変換素子層は支持部分にお
いて上記規制層の反対面に上記電気機械変換素子層の変
形を規制する層を有す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 |
|---|---|---|---|
| JP1146788A JPH01186329A (ja) | 1988-01-21 | 1988-01-21 | インクジェットヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1146788A JPH01186329A (ja) | 1988-01-21 | 1988-01-21 | インクジェットヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01186329A true JPH01186329A (ja) | 1989-07-25 |
Family
ID=11778881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1146788A Pending JPH01186329A (ja) | 1988-01-21 | 1988-01-21 | インクジェットヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01186329A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111016432A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-17 | 西安增材制造国家研究院有限公司 | 一种压电式打印头及其制作方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59159359A (ja) * | 1983-02-22 | 1984-09-08 | シ−メンス，アクチエンゲゼルシヤフト | 液滴動作式印字機構 |
-
1988
- 1988-01-21 JP JP1146788A patent/JPH01186329A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59159359A (ja) * | 1983-02-22 | 1984-09-08 | シ−メンス，アクチエンゲゼルシヤフト | 液滴動作式印字機構 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111016432A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-17 | 西安增材制造国家研究院有限公司 | 一种压电式打印头及其制作方法 |
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