JP3125299B2 - Recording head for inkjet printer - Google Patents
Recording head for inkjet printerInfo
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- JP3125299B2 JP3125299B2 JP23504490A JP23504490A JP3125299B2 JP 3125299 B2 JP3125299 B2 JP 3125299B2 JP 23504490 A JP23504490 A JP 23504490A JP 23504490 A JP23504490 A JP 23504490A JP 3125299 B2 JP3125299 B2 JP 3125299B2
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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
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/15—Moving nozzle or nozzle plate
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
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て記録媒体上に記録像
を書込むインクジェットプリンタ用の記録ヘッドに関す
る。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a recording head for an ink jet printer that writes a recording image on a recording medium by flying ink droplets.
(従来技術) ノズルを設けた基板の背面に若干の間隙をおいて圧電
変換部材を配設し、この圧電変換部材に電圧を印加して
変位させることにより、基板との間に介在するインクを
加圧してこれをノズルよりインク滴として吐出させるよ
うにしたオンデマンド型インクジェットプリンタに関し
てはすでに特公昭60−8957号公報に開示されている。(Prior Art) A piezoelectric conversion member is disposed with a slight gap on the back surface of a substrate provided with nozzles, and a voltage is applied to the piezoelectric conversion member to displace the piezoelectric conversion member, thereby removing ink interposed between the substrate and the piezoelectric conversion member. An on-demand type ink jet printer which pressurizes the ink and discharges it from a nozzle is already disclosed in Japanese Patent Publication No. 60-8957.
このような構造を備えたインクジェットプリンタは、
圧電変換部材によりインク室内のインクに圧力をかけて
これをノズルから吐出させるように構成した一般的なイ
ンクジェットプリンタに比べて、圧電変換部材がノズル
の近傍にあって、しかもノズルの軸線方向に変位させる
ような構成が採られているため、インクの流路を短くし
てその吐出効率及び吐出安定性を高くすることができ、
かつインク中に気泡やゴミが混入してもこれらの影響を
受けることなく正常に動作させることができるという利
点を有している。An inkjet printer with such a structure is
Compared to a general inkjet printer that applies pressure to the ink in the ink chamber by the piezoelectric conversion member and ejects the ink from the nozzle, the piezoelectric conversion member is located near the nozzle and is displaced in the axial direction of the nozzle. Is adopted, the flow path of the ink can be shortened to increase the discharge efficiency and the discharge stability,
In addition, there is an advantage that even if bubbles and dust are mixed in the ink, the ink can be normally operated without being affected by these.
ところで、このようなインクジェットプリンタは、圧
電変換部材と基板との間の隙間がインク滴の吐出速度や
吐出量あるいは吐出応答性を決める上で大きなファクタ
をなすが、圧電変換部材は一般に、ピエゾ等の圧電素子
と金属板との積層体として構成されている関係上、両者
の熱膨張係数の差により反りが発生するため、基板との
間の隙間を一定に保持することができず、これがため
に、温度によって印字の濃度等に変化が生じるといった
問題が発生するほか、圧電変換部材を薄く形成すること
がきわめて困難で、駆動電圧あるいは消費電流を下げる
上において限界をきたしていた。By the way, in such an ink-jet printer, the gap between the piezoelectric conversion member and the substrate plays a major factor in determining the ejection speed, the ejection amount, or the ejection response of the ink droplet. Because the piezoelectric element and the metal plate are configured as a laminate, warpage occurs due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the two, and the gap between the substrate and the substrate cannot be kept constant. In addition, in addition to the problem that the print density changes depending on the temperature, it is extremely difficult to form the piezoelectric conversion member thinly, which limits the reduction in driving voltage or current consumption.
(発明が解決しようとする課題) 本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、圧電変換部材をより薄型化する
ことができ、かつ基板との間の間隙を正確に維持するこ
とができるとともに、より低い電圧をもって駆動するこ
とのできる新たなインクジェットプリンタ用の記録ヘッ
ドを提供することにある。(Problems to be Solved by the Invention) The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to make a piezoelectric conversion member thinner and to provide a gap between the piezoelectric conversion member and a substrate. It is another object of the present invention to provide a new recording head for an ink jet printer that can maintain the image quality accurately and can be driven with a lower voltage.
(課題を解決するための手段) すなわち、本発明はかかる課題を解決するために、イ
ンクを介在させる微小な間隙をおいて対向配設した2つ
の部材のうちの一方の部材をインク滴吐出用のノズルを
備えた部材とし、他方の部材を圧電材によりインクの加
圧部材として形成したインクジェットプリンタ用の記録
ヘッドであって、インク加圧部材の表面に、ノズルの部
分に位置するインクに対して加圧力を作用させる方向の
撓み変形を生じさせるような配置のもとに、正負一対の
櫛型電極を分極形成するようにしたものである。(Means for Solving the Problems) In other words, in order to solve the problems, the present invention employs one of two members disposed opposite to each other with a minute gap for interposing ink to discharge ink droplets. A recording head for an ink-jet printer in which a member provided with a nozzle is formed, and the other member is formed of a piezoelectric material as a pressurizing member for the ink, wherein the ink pressurizing member has a surface on which ink positioned at the nozzle portion is disposed. The pair of positive and negative comb-shaped electrodes are polarized under an arrangement in which bending deformation in a direction in which a pressing force is applied occurs.
(作用) このように構成したことにより、一対の櫛型電極に電
圧を印加すれば、圧電材よりなるインク加圧部材を直接
湾曲変形させ、2つの部材の間に位置するインクを加圧
してこれをノズルからインク滴として記録媒体上に吐出
させることができる。(Operation) With this configuration, when a voltage is applied to the pair of comb-shaped electrodes, the ink pressing member made of a piezoelectric material is directly curved and deformed, and the ink located between the two members is pressed. This can be ejected from a nozzle as an ink droplet onto a recording medium.
(実施例) そこで、以下に図示した実施例について説明する。(Embodiment) Therefore, an embodiment illustrated below will be described.
第1図は本発明の一実施例をなす記録ヘッドの要部を
拡大して示した図である。FIG. 1 is an enlarged view of a main part of a recording head according to an embodiment of the present invention.
この記録ヘッドは、第2図に示したようなインクジェ
ットプリンタに適用され、プラテン4の軸方向に走行し
て、プラテン4の矢印方向の回転によって搬送される記
録紙3の表面に所要の記録像を書込むように構成されて
いる。This recording head is applied to an ink jet printer as shown in FIG. 2, runs in the axial direction of the platen 4, and rotates the platen 4 in the direction of the arrow to record a required recording image on the surface of the recording paper 3. Is configured to be written.
この記録ヘッド10は、ノズルプレート11と、圧電材か
らなる振動子14とによって構成されており、ノズルプレ
ー11には、第1図の左上から右下へ向けて複数のノズル
12が形成されている。このノズルプレート11には、ノズ
ル12を挟むようにしてその両側に厚さが10〜20μmのギ
ャッププレート13、13が張付けられているが、これらを
ノズルプレート11と一体に形成することもできる。The recording head 10 includes a nozzle plate 11 and a vibrator 14 made of a piezoelectric material. A plurality of nozzles are provided on a nozzle plate 11 from the upper left to the lower right in FIG.
12 are formed. The nozzle plate 11 is provided with gap plates 13, 13 having a thickness of 10 to 20 μm on both sides of the nozzle plate 11 so as to sandwich the nozzle 12, but these may be formed integrally with the nozzle plate 11.
振動子14は、ノズルプレート11との間に流入したイン
クを印加してこれをノズル12から記録紙上に吐出させる
インク加圧部材で、この振動子14は、ノズルプレート11
との間に一定の間隙が形成されるように左右のギャップ
プレート13、13上に懸渡されている。この振動子14は、
ノズル12毎に独立して変形動作をすることができるよう
にノズル12のピッチに相当する例えば0.34mmの巾を有
し、かつ厚さが100μmの細巾の板体として構成されて
いる。これらはギャッププレート13、13上に個々に接合
されるが、広巾の振動子をギャッププレート13、13上に
接合した上、これをダイシングソーでカットするかある
いはフォトエッチングするかして、個々のノズル12に対
応する細巾の振動子14として分離するようにすることも
できる。The vibrator 14 is an ink pressurizing member that applies the ink flowing between the nozzle plate 11 and discharges the ink from the nozzle 12 onto the recording paper.
Are suspended on the left and right gap plates 13 so that a certain gap is formed between them. This vibrator 14
Each of the nozzles 12 is formed as a narrow plate having a width of, for example, 0.34 mm corresponding to the pitch of the nozzles 12 and a thickness of 100 μm so that the nozzles 12 can independently perform a deformation operation. These are individually bonded on the gap plates 13 and 13.A wide oscillator is bonded on the gap plates 13 and 13 and cut or cut by a dicing saw or photo-etched. It is also possible to separate them as narrow-width vibrators 14 corresponding to the nozzles 12.
これらの振動子14には、ノズルプレート11と反対側の
面14aに、正の櫛型電極17と負の櫛型電極18を互いに噛
合わせるようにした電極パターンが一体的に形成されて
いて、各電極17、18はそれぞれ電源に接続している。In these vibrators 14, an electrode pattern in which a positive comb electrode 17 and a negative comb electrode 18 are engaged with each other is integrally formed on a surface 14a opposite to the nozzle plate 11, Each of the electrodes 17, 18 is connected to a power source.
これらの櫛型電極17、18は、印加された電圧により振
動子14を変形させるもので、櫛型電極17、18の各歯の間
隔は、振動子14の板厚の1/2程度にするのが望ましい。
これらの櫛型電極17、18は、ノズル12の直上に位置する
中央の領域Lcにおいて両櫛型電極17、18の歯が振動子14
の長手方向に向けて延びるように、また、ギャッププレ
ート13、13によって支持された部分より内側の両端領域
Lsにおいては、両櫛型電極17、18の歯が振動子14の巾方
向に向けて延びるように形成されている。These comb-shaped electrodes 17, 18 deform the vibrator 14 by the applied voltage, and the interval between the teeth of the comb-shaped electrodes 17, 18 is set to about 1/2 of the thickness of the vibrator 14. It is desirable.
These comb-shaped electrodes 17 and 18 are arranged such that the teeth of the two comb-shaped electrodes 17 and 18 in the central region Lc located immediately above the nozzle 12
Both end regions extending in the longitudinal direction and inside the portion supported by the gap plates 13, 13
In Ls, the teeth of both comb electrodes 17 and 18 are formed so as to extend in the width direction of the vibrator 14.
このように形成された櫛型電極17、18の間に一方向の
パルス電圧を印加すると、中央の領域Lcにおいては、第
3図(a)に見られるように、両電極17、18間に矢印E
の向きの電界が発生し、それに伴って電界と平行な矢印
yの向き及び、電界と直角な矢印X、Zの向きにそれぞ
れ歪が発生する。そして、振動子14の長手方向(矢印X
方向)と幅方向(矢印Z方向)の歪に着目すると、電界
強度は電極パターンが形成された表面14aほど強いか
ら、振動子14の中央の領域Lcでは、表面14aが長手方向
と幅方向に収縮し、殊に、長手方向においては歪が大き
く現れる結果、その振動子14は、第3図(b)に示した
ように、ノズルプレート11と反対側の面14aが内側にな
るように湾曲する。When a unidirectional pulse voltage is applied between the comb-shaped electrodes 17 and 18 formed in this way, in the central region Lc, as shown in FIG. Arrow E
Is generated, and accordingly, distortion is generated in the direction of arrow y parallel to the electric field and in the directions of arrows X and Z perpendicular to the electric field. Then, in the longitudinal direction of the vibrator 14 (arrow X
Focusing on the strain in the direction) and the strain in the width direction (arrow Z direction), since the electric field strength is stronger on the surface 14a on which the electrode pattern is formed, in the central region Lc of the vibrator 14, the surface 14a is in the longitudinal direction and the width direction. As a result, the vibrator 14 is curved so that the surface 14a on the opposite side to the nozzle plate 11 is inside, as shown in FIG. 3 (b). I do.
他方、両端の領域Lsにおいては第4図(a)に見られ
るように、両電極17、18間に矢印Eの向きの電界が発生
すると、ここにも電界と平行な向きyの歪と直角な向き
x、zの歪がそれぞれ発生する。そして矢印y方向の歪
に着目すると電界強度は電極17、18が形成された表面14
aほど強いため、この表面14aには幅方向(矢印X方向)
と長手方向(矢印Z方向)に伸びが生じ、ここでも長手
方向の歪が大きく現れる結果、振動子14は、第4図
(b)に示したように、ギャッププレート13を支点とし
て下側に、つまりノズルプレート11とは反対側の表面14
aが凸になるように湾曲変形する。On the other hand, as shown in FIG. 4 (a), when an electric field in the direction of arrow E is generated between the two electrodes 17 and 18 in the regions Ls at both ends, the strain in the direction y parallel to the electric field also becomes perpendicular to the electric field. Distortions in the directions x and z occur. Focusing on the strain in the direction of the arrow y, the electric field strength is the surface 14 on which the electrodes 17 and 18 are formed.
a is stronger, so this surface 14a has a width direction (arrow X direction)
As a result, in the longitudinal direction (arrow Z direction), the longitudinal strain also appears large, and as a result, the vibrator 14 moves downward with the gap plate 13 as a fulcrum, as shown in FIG. I.e. the surface 14 opposite the nozzle plate 11
Curves and deforms so that a becomes convex.
このため、振動子14はこれら2つの作用により、第5
図(b)に示したように、中央の領域Lcにおいては表面
14aが凹になるように、両端の領域Lsにおいては表面14a
が凸になるようにそれぞれ変形する結果、振動子14は、
ノズルプレート11との間に介在するインクを加圧してこ
れをノズル12からインク滴として図示しない記録紙上に
飛翔させる。For this reason, the vibrator 14 has the fifth effect by these two actions.
As shown in FIG. 6B, the surface is not located in the central region Lc.
In the region Ls at both ends, the surface 14a is formed so that 14a is concave.
As a result, the vibrator 14 is deformed so that
The ink interposed between the nozzle plate 11 and the nozzle plate 11 is pressurized and ejected from the nozzles 12 as ink droplets onto recording paper (not shown).
この振動子14は、圧電素材のヤング率と振動子14自体
の寸法によって最大の振動周波数が決まってくるが、実
験によれば、6KHz程度の振動数をもってインクを吐出さ
せることができた。The maximum vibration frequency of the vibrator 14 is determined by the Young's modulus of the piezoelectric material and the dimensions of the vibrator 14 itself. According to experiments, ink could be ejected at a frequency of about 6 KHz.
なおこの実施例においては、振動子14の中央領域Lcと
両端の領域Lsにそれぞれ向きを異にした櫛型電極17、18
を形成したものであるが、中央の領域Lcにのみ櫛型電極
17、18を設けて振動子14を所要の向きに湾曲させるよう
にすることもできる。Note that, in this embodiment, the comb-shaped electrodes 17, 18 having different directions in the central region Lc and the two end regions Ls of the vibrator 14, respectively.
Is formed, but the comb-shaped electrode is formed only in the central region Lc.
17 and 18 may be provided so that the vibrator 14 is bent in a required direction.
第6図、第8図及び第9図は振動子をより効果的に変
形させるために、この両面に櫛型電極を形成した本発明
のさらに好ましい実施例について示したものである。FIGS. 6, 8 and 9 show a further preferred embodiment of the present invention in which comb-shaped electrodes are formed on both surfaces to more effectively deform the vibrator.
第6図に示した実施例は、第1図で示した実施例と同
様に、ノズルプレート21の両側に設けたギャッププレー
ト23、23の上に振動子24が懸渡された状態で固定されて
いる。In the embodiment shown in FIG. 6, similarly to the embodiment shown in FIG. 1, the vibrator 24 is fixed with the vibrator 24 suspended on the gap plates 23 provided on both sides of the nozzle plate 21. ing.
この振動子24のノズルプレート21と反対側の上面14a
には、第6図(a)に示したように、ノズル22の直上に
位置する中央部に、一対の櫛型電極27a、28aが振動子24
の長手方向に向けて互いに噛合うように形成されてお
り、またノズルプレート21と向い合う下面24bには、第
6図(b)に示したように、上面24aに設けた櫛型電極2
7a、28aと端部24cにおいて接続した一対の櫛型電極27
b、28bが形成されている。これらの櫛型電極27b、28b
は、上面24aの電極パターンとは逆に、両櫛型電極27b、
28bが、振動子24の両端部において互いに長手方向に向
けて噛合うようなパターンとして形成されている。The upper surface 14a of the vibrator 24 opposite to the nozzle plate 21
As shown in FIG. 6 (a), a pair of comb-shaped electrodes 27a and 28a
The lower surface 24b facing the nozzle plate 21 is formed on the lower surface 24b facing the nozzle plate 21 as shown in FIG. 6 (b).
A pair of comb-shaped electrodes 27 connected at 7a, 28a and end 24c
b and 28b are formed. These comb electrodes 27b and 28b
Is opposite to the electrode pattern on the upper surface 24a,
28b are formed as patterns that engage with each other in the longitudinal direction at both ends of the vibrator 24.
このように形成された両櫛型電極27、28の間に電圧を
印加すると、第3図においてすでに説明したように、上
面24aにおいては、中央部の櫛型電極27a、28aがこの面2
4aの中央部を収縮させるように作用し、また下面24bに
おいては、両端部に設けた櫛型電極27b、28bがこの面24
bの両端部を収縮させるように作用する。この結果、振
動子24は第7図に見られるように、中央分をノズル22に
向けて湾曲変形し、この部分のインクを加圧してこれを
ノズル22からインク滴として吐出させる。When a voltage is applied between the two comb electrodes 27 and 28 thus formed, the comb electrodes 27a and 28a at the center of the upper surface 24a are connected to this surface 2a as already described with reference to FIG.
4a acts to shrink the central portion, and on the lower surface 24b, comb-shaped electrodes 27b and 28b provided at both ends are formed on this surface 24b.
Acts to shrink both ends of b. As a result, as shown in FIG. 7, the vibrator 24 is curved and deformed toward the nozzle 22 at the center thereof, pressurizes the ink in this portion, and discharges the ink from the nozzle 22 as ink droplets.
一方、第8図に示した実施例は、正、負の櫛型電極3
7、38を振動子34の巾方向に対向させて分極形成したも
のである。すなわち、振動子34のノズルプレート31とは
反対側の上面34aにおいては両櫛型電極37a、38aを両端
部に形成し、ノズルプレート31と対向する下側の面34b
においては、第8図(a)に示したように、両櫛型電極
37a、38aを両端部に形成し、ノズルプレートと向い合う
下面34bにおいては、同図(b)に示したように、振動
子34の端部34cにおいて上面34の櫛型電極37a、37aと接
続した各櫛型電極37b、38bを中央部分に形成したもので
ある。On the other hand, the embodiment shown in FIG.
7 and 38 are formed in such a manner that they are polarized in the width direction of the vibrator 34. That is, on the upper surface 34a of the vibrator 34 opposite to the nozzle plate 31, both comb-shaped electrodes 37a and 38a are formed at both ends, and the lower surface 34b facing the nozzle plate 31
In FIG. 8, as shown in FIG.
37a, 38a are formed at both ends, and on the lower surface 34b facing the nozzle plate, as shown in FIG. 3B, connected to the comb-shaped electrodes 37a, 37a on the upper surface 34 at the end 34c of the vibrator 34. Each of the comb electrodes 37b and 38b is formed in the center.
この実施例も第7図において述べたと同様に上面34a
においては、両端部の櫛型電極37a、38aが振動子34の両
端部分の面34aを伸張させ、また下面34bにおいては、中
央部の櫛型電極37b、38bが振動子34の中央部分の面34b
を伸長させる結果、振動子34はノズル32側に湾曲する。In this embodiment, as described in FIG.
, The comb-shaped electrodes 37a and 38a at both ends extend the surfaces 34a at both ends of the vibrator 34, and the lower comb-shaped electrodes 37b and 38b at the center of the vibrator 34 at the lower surface 34b. 34b
As a result, the vibrator 34 curves toward the nozzle 32.
第9図は、この振動子を片持梁型となしてその両面に
櫛型電極を設けた実施例である。FIG. 9 shows an embodiment in which the vibrator is of a cantilever type and comb electrodes are provided on both surfaces thereof.
ノズルプレート41の一側に固定したギャッププレート
43には、自由端部分がノズル42を覆うようにして振動子
44の基端部が固定されている。この振動子44には、ノズ
ルプレート41の反対側の上面44aに正と負の対をなす櫛
型電極47a、48aが互いに巾方向に対向するように形成さ
れ、また、ノズルプレートと対向する側の下面44bに
は、同図(b)に示したように、端面14cにおいて上面4
4aの櫛型電極47a、48aと接続した各櫛型電極47b、48b
が、互いの歯を振動子44の長手方向に噛合わせるように
して形成されている。Gap plate fixed to one side of nozzle plate 41
43 has a vibrator with the free end covering nozzle 42
The base end of 44 is fixed. In this vibrator 44, positive and negative pairs of comb-shaped electrodes 47a and 48a are formed on the upper surface 44a on the opposite side of the nozzle plate 41 so as to oppose each other in the width direction. As shown in FIG. 4B, the lower surface 44b of the
Comb electrodes 47b, 48b connected to the comb electrodes 47a, 48a of 4a
However, the teeth are formed so as to mesh with each other in the longitudinal direction of the vibrator 44.
この実施例では、両櫛型電極47、48に電圧を印加する
と、第10図に示したように、上面44a側の両櫛型電極47
a、48aは、この面44aを伸張させるように作用し、下面4
4bの両櫛型電極47b、48bは、この面44bを収縮させるよ
うに作用する。この結果、振動子44は、自由端側をノズ
ル42に接近させるようにして撓み、ノズルプレート41と
の間に介在するインクを加圧してこれをインク滴として
ノズル42から吐出させる。In this embodiment, when a voltage is applied to both the comb electrodes 47 and 48, as shown in FIG. 10, both the comb electrodes 47 on the upper surface 44a side.
a, 48a act to extend this surface 44a,
The two comb electrodes 47b and 48b of 4b act to contract this surface 44b. As a result, the vibrator 44 bends so that the free end side approaches the nozzle 42, pressurizes the ink interposed between the vibrator 44 and the nozzle plate 41, and discharges the ink from the nozzle 42 as an ink droplet.
なお、この実施例では片持梁型振動子44の両面に櫛型
電極47、48を形成したものであるが、ノズルプレート41
と反対側の上面44aにのみ櫛型電極47、48を形成しても
上述したと同様の作用を起こさせることができる。In this embodiment, the comb electrodes 47 and 48 are formed on both surfaces of the cantilever type vibrator 44.
Even if the comb-shaped electrodes 47 and 48 are formed only on the upper surface 44a opposite to the above, the same operation as described above can be caused.
これに対して、第11図以降に示した実施例は、振動子
自体にノズルを形成して記録ヘッドをより簡素に、かつ
より薄型に構成したものである。On the other hand, in the embodiments shown in FIG. 11 and thereafter, a nozzle is formed on the vibrator itself to make the recording head simpler and thinner.
第11図はこの実施例の全体構成を示したもので、記録
ヘッド50は、基体51とその上に固定されたインク加圧部
材55とによって構成されている。FIG. 11 shows the overall configuration of this embodiment. The recording head 50 is composed of a base 51 and an ink pressing member 55 fixed thereon.
基体51は、ノズル52の配列方向に延びる断面E字形の
板状ブロックとして構成され、その両側には、インク加
圧部材55を支える凸条部51a、51aが形成され、またイン
クの収容溝51b、51bを介してインク加圧部材55上のノズ
ル52と対向する中央部分には、振動子54との間に例えば
10μm程度の間隙を形成するためのギャップ形成用台部
51cが一体的に形成されている。The base 51 is formed as a plate-like block having an E-shaped cross section extending in the direction in which the nozzles 52 are arranged. On both sides of the base 51, ridges 51a, 51a for supporting the ink pressurizing member 55 are formed. A central portion of the ink pressurizing member 55 facing the nozzle 52 via 51b,
Gap forming base for forming a gap of about 10 μm
51c is integrally formed.
これに対してインク加圧部材55は、スリット56によっ
て分離された複数の振動子54からなっていて、各振動子
54には、それぞれの長手方向中央部にノズル52が設けら
れている。On the other hand, the ink pressurizing member 55 includes a plurality of vibrators 54 separated by slits 56, and each vibrator 54
The nozzle 54 is provided with a nozzle 52 at the center in the longitudinal direction.
これらの振動子54には、第12図(a)に示したよう
に、インクと接触しない上面54aに個々の信号電極54cに
接続した正の櫛型電極57と、共通電極58cに接続した負
の櫛型電極58が形成されている。これらの櫛型電極57、
58は、互いに振動子54の両端から内側に向けて延ばした
1本もしくは複数本の櫛歯状電極をノズル52が形成され
た中央部分Lcでラップさせるように形成されている。As shown in FIG. 12 (a), these vibrators 54 include a positive comb-shaped electrode 57 connected to each signal electrode 54c on an upper surface 54a not in contact with ink, and a negative comb-shaped electrode connected to a common electrode 58c. Are formed. These comb electrodes 57,
Numeral 58 is formed so that one or a plurality of comb-shaped electrodes extending inward from both ends of the vibrator 54 are wrapped around the central portion Lc where the nozzle 52 is formed.
なお、図中符号59は、スリット56からインクが漏れ出
るのを防ぐためにインク加圧部材55の上面に添着させた
軟質樹脂材よりなるシール体で、このシール体59には、
ノズル52からのインクの吐出を妨げないための孔59aが
設けられている。Reference numeral 59 in the figure denotes a seal made of a soft resin material attached to the upper surface of the ink pressurizing member 55 in order to prevent the ink from leaking from the slit 56.
A hole 59a is provided so as not to hinder the ejection of ink from the nozzle 52.
この実施例では、共通電極58cと選択された1つまた
は複数の信号電極57c間に電圧を印加すると、これらに
接続した各櫛型電極57、58は、第13図に示したように、
選択された振動子54をギャップ形成用台部51cに向けて
湾曲させ、その部分のインクの圧力を高めてこれを振動
子54上のノズル52から記録紙面に向けて吐出させる。In this embodiment, when a voltage is applied between the common electrode 58c and the selected one or a plurality of signal electrodes 57c, the respective comb-shaped electrodes 57, 58 connected to the common electrode 58c, as shown in FIG.
The selected vibrator 54 is curved toward the gap forming base 51c, the pressure of the ink in that portion is increased, and the ink is ejected from the nozzle 52 on the vibrator 54 toward the recording paper.
第12図(b)は振動子上の電極パターンについての別
の実施例を示したものであって、ノズル62が位置する振
動子64の中央部分Lcを除いてその両端部に正の櫛型電極
67と負の櫛型電極68を互いに対向させて形成したもので
ある。FIG. 12 (b) shows another embodiment of the electrode pattern on the vibrator, and a positive comb shape is provided at both ends of the vibrator 64 except for the central portion Lc of the vibrator 64 where the nozzle 62 is located. electrode
67 and a negative comb-shaped electrode 68 are formed so as to face each other.
ところで、第11図に示した実施例は、ノズル52を備え
た各振動子54をそれぞれ独立して作動させるようにこれ
らをスリット56により分離させたものであるが、以下に
示す実施例は、単一のインク加圧部材を用いて、選択し
たノズル形成部分のみを変形させることができるように
したものである。By the way, the embodiment shown in FIG. 11 is such that the vibrators 54 provided with the nozzles 52 are separated by the slits 56 so as to operate independently of each other. Using a single ink pressurizing member, only the selected nozzle forming portion can be deformed.
第14図はその実施例を示したもので、基体71両側の支
持凸条部71a、71aに固定されたインク加圧部材75は、単
一の圧電材よりなる板体で形成されていて、ここには、
基体71中央のギャップ形成用台部71cに沿って複数のノ
ズル72…が形成され、またインクと接触しないこの上面
75aには、各信号電極77cに接続した正の環状櫛型電極77
と、共通電極78cに接続した負の環状櫛型電極78がそれ
ぞれのノズル72を取囲むようにして同心円状に形成され
ている。FIG. 14 shows an embodiment of the present invention, in which the ink pressing member 75 fixed to the supporting ridges 71a on both sides of the base 71 is formed of a plate made of a single piezoelectric material. here,
A plurality of nozzles 72 are formed along a gap forming base 71c at the center of the base 71, and the upper surface thereof does not come into contact with ink.
75a has a positive annular comb-shaped electrode 77 connected to each signal electrode 77c.
The negative annular comb-shaped electrode 78 connected to the common electrode 78c is formed concentrically so as to surround each nozzle 72.
そして選択された1つもしくは複数の信号電極77cと
共通電極78cに電圧を印加すると、両環状櫛型電極77、7
8は、同図(b)に示したように、対応するノズル72を
囲む領域Lcをギャップ形成用台部71c側に撓ませ、その
部分のインクを加圧してこれをノズル72からインク滴と
して吐出させる。Then, when a voltage is applied to the selected one or more signal electrodes 77c and the common electrode 78c, the two annular comb-shaped electrodes 77, 7
8, as shown in FIG. 8B, the area Lc surrounding the corresponding nozzle 72 is bent toward the gap forming base 71 c, the ink in that part is pressurized, and this is formed as an ink droplet from the nozzle 72. Discharge.
(効果) 以上述べたように本発明によれば、微小な間隙をおい
て対向配設した一方の部材を圧電材により形成してその
表面に正負一対の櫛型電極を設け、これに電圧を印加し
て、個々のノズルと対応する部分のインクに加圧力を作
用させる方向に撓み変形を生じさせるようにしたので、
インクの加圧体を単一の部分により構成することを可能
にし、かつ、電極を一方の面にのみ形成することを可能
として、ヘッド自体をより簡素に、より小型に構成し得
るとともに、熱等により生じる変形をなくし、他方の部
材との間の間隙を常に一定に維持して、均一なインク滴
の吐出を可能となして印字品質をより高めることができ
る。しかも、インク加圧体としての圧電材そのものを変
形させる構成を採ることにより、より低い電圧、より僅
かな電流による駆動を可能として、記録書込みに要する
電力を大巾に削減することができる。(Effects) As described above, according to the present invention, one of the members disposed opposite to each other with a small gap is formed of a piezoelectric material, and a pair of positive and negative comb-shaped electrodes is provided on the surface thereof. When applied, the ink is deformed in the direction in which the pressure is applied to the ink corresponding to the individual nozzles, so that the ink is deformed.
The pressurized body of the ink can be constituted by a single part, and the electrode can be formed only on one surface, so that the head itself can be constituted simpler and smaller, and the heat can be reduced. And the like, and the gap between the other member is always kept constant, thereby enabling uniform ejection of ink droplets and further improving print quality. Moreover, by adopting a configuration in which the piezoelectric material itself as the ink pressurizing body is deformed, it is possible to drive with a lower voltage and a smaller current, and the power required for recording and writing can be greatly reduced.
第1図は要部を分解して示した本発明の典型的な記録ヘ
ッドの斜視図、第2図はこの記録ヘッドを備えたインク
ジェットプリンタの一例を示した図、第3図(a)
(b)はこの振動板の中央部分で生じる変形の前後の状
態を示した図、第4図(a)(b)はこの振動板の両端
部分で生じる変形の前後の状態を示した図、第5図
(a)(b)はこの振動板によるインクの吐出動作を示
した図、第6図(a)は本発明の第2の実施例をなす記
録ヘッドの要部を示した図で、同図(b)はその振動板
の背面を示した図、第7図はこの振動板によるインク吐
出動作を示した図、第8図(a)は本発明の第3の実施
例をなす記録ヘッドの要部を示した図で、同図(b)は
その振動板の背面を示した図、第9図(a)は本発明の
第4の実施例をなす記録ヘッドの要部を示した図で、同
図(b)はその振動板の背面を示した図、第10図はこの
振動板によるインクの吐出動作を示した図、第11図は分
解して示した本発明の第5の実施例をなす記録ヘッドの
斜視図、第12図(a)(b)はその振動板上に形成する
それぞれの電極パターンを示した図、第13図はこの振動
板によるインクの吐出動作を示した図、第14図(a)
(b)は本発明のさらに別の実施例をなす記録ヘッド
と、そのインク吐出動作を示した図である。 11、21、31、41……ノズルプレート 13、23、43……ギャッププレート 14、24、34、44……振動子 17、27、37、47、18、28、38、48……櫛型電極 51、71……基体、52、72……ノズル 54、64……振動子 55、75……インク加圧部材 57、67、77、58、68、78……櫛型電極FIG. 1 is a perspective view of a typical recording head of the present invention in which main parts are disassembled, FIG. 2 is a diagram showing an example of an ink jet printer having this recording head, and FIG.
FIG. 4B is a diagram showing a state before and after deformation occurring at a central portion of the diaphragm, and FIGS. 4A and 4B are diagrams showing a state before and after deformation occurring at both ends of the diaphragm. FIGS. 5 (a) and 5 (b) are diagrams showing an ink discharging operation by the diaphragm, and FIG. 6 (a) is a diagram showing a main part of a recording head according to a second embodiment of the present invention. FIG. 7B is a diagram showing the back surface of the diaphragm, FIG. 7 is a diagram showing an ink discharge operation by the diaphragm, and FIG. 8A is a third embodiment of the present invention. FIG. 9B is a diagram showing a main part of the recording head. FIG. 9B is a diagram showing the back surface of the diaphragm, and FIG. (B) is a diagram showing the back surface of the diaphragm, FIG. 10 is a diagram showing the ink ejection operation by the diaphragm, and FIG. 11 is an exploded view of the present invention. No. FIG. 12 (a) and (b) are views showing respective electrode patterns formed on the diaphragm, and FIG. 13 is an ink discharging operation by the diaphragm. Fig. 14 (a)
FIG. 9B is a diagram illustrating a recording head according to still another embodiment of the present invention and an ink discharging operation thereof. 11, 21, 31, 41 ... Nozzle plate 13, 23, 43 ... Gap plate 14, 24, 34, 44 ... Vibrator 17, 27, 37, 47, 18, 28, 38, 48 ... Comb type Electrodes 51, 71 ... Base, 52, 72 ... Nozzles 54, 64 ... Vibrators 55, 75 ... Ink pressing members 57, 67, 77, 58, 68, 78 ... Comb electrodes
フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平1−234894 (32)優先日 平成1年9月11日(1989.9.11) (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平1−241154 (32)優先日 平成1年9月18日(1989.9.18) (33)優先権主張国 日本(JP) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/045 B41J 2/055 Continued on front page (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 1-234894 (32) Priority date September 11, 1999 (September 11, 1989) (33) Country claiming priority Japan (JP) (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 1-241154 (32) Priority date September 18, 2001 (September 18, 1989) (33) Priority claiming country Japan (JP) (58) Field surveyed (Int.Cl) . 7, DB name) B41J 2/045 B41J 2/055
Claims (2)
向配設した2つの部材のうちの一方の部材をインク滴吐
出用のノズルを備えた部材とし、他方の部材を圧電材に
よりインクの加圧部材として形成したインクジェットプ
リンタ用の記録ヘッドにおいて、 前記インク加圧部材の表面に、個々の前記ノズルと対応
する部分のインクに対し加圧力を作用させる方向の撓み
変形を生じさせるような配置のもとに、正負一対の櫛型
電極を分極形成したことを特徴とするインクジェットプ
リンタ用の記録ヘッド。1. One of two members opposed to each other in a minute gap for interposing ink is a member provided with a nozzle for discharging ink droplets, and the other member is pressurized by a piezoelectric material to pressurize the ink. In a recording head for an ink-jet printer formed as a member, the surface of the ink pressurizing member may be arranged so as to cause bending deformation in a direction in which a pressure is applied to ink in a portion corresponding to each of the nozzles. A recording head for an ink jet printer, wherein a pair of positive and negative comb-shaped electrodes are formed by polarization.
向配設した2つの部材のうちの一方の部材を圧電材によ
りインク滴吐出用のノズルを備えたインクの加圧部材と
して形成したインクジェットプリンタ用の記録ヘッドに
おいて、 前記加圧部材の表面に、個々の前記ノズルと対応する部
分のインクに対し加圧力を作用させる方向の撓み変形を
生じさせるような配置のもとに、正負一対の櫛型電極を
分極形成したことを特徴とするインクジェットプリンタ
用の記録ヘッド。2. An ink jet printer in which one of two members disposed opposite to each other in a minute gap through which ink is interposed is formed of a piezoelectric material as an ink pressurizing member having a nozzle for discharging ink droplets. In a recording head, a pair of positive and negative comb-shaped members are arranged on the surface of the pressure member so as to cause bending deformation in a direction in which a pressure is applied to ink in a portion corresponding to each of the nozzles. A recording head for an ink jet printer, wherein electrodes are formed by polarization.
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