JP2977925B2 - インクジェットヘッド - Google Patents
インクジェットヘッドInfo
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- JP2977925B2 JP2977925B2 JP6755991A JP6755991A JP2977925B2 JP 2977925 B2 JP2977925 B2 JP 2977925B2 JP 6755991 A JP6755991 A JP 6755991A JP 6755991 A JP6755991 A JP 6755991A JP 2977925 B2 JP2977925 B2 JP 2977925B2
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- JP
- Japan
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- plate
- pressure chamber
- ink
- thickness direction
- nozzle
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- 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.)
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はプリンタに関し、さらに
詳しくはインクジェットプリンタのヘッドに関する。
詳しくはインクジェットプリンタのヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の圧電式インクジェットプリンタヘ
ッドとしては、圧電素子のバイモルフによる撓みを利用
してインクを充填した圧力室の壁を変形させ、その時の
圧力室の圧力上昇によりインクを突出させるカイザー方
式、例えば特公昭57−20904号公報に記載されて
いる。
ッドとしては、圧電素子のバイモルフによる撓みを利用
してインクを充填した圧力室の壁を変形させ、その時の
圧力室の圧力上昇によりインクを突出させるカイザー方
式、例えば特公昭57−20904号公報に記載されて
いる。
【0003】また圧電素子の剪断モードによる変形を利
用して、インクを充填したチャンネルの隔壁を変形さ
せ、その時のチャンネルの圧力上昇によりインクを突出
させる剪断モード方式、例えば特開昭63−24705
1号公報に記載されている。
用して、インクを充填したチャンネルの隔壁を変形さ
せ、その時のチャンネルの圧力上昇によりインクを突出
させる剪断モード方式、例えば特開昭63−24705
1号公報に記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の方式ではそれぞれ問題がある。カイザー方式で
は圧力室を平面上に並べるためマルチノズルのノズルピ
ッチが大きくなりノズルに接続するインクの流路が必要
となり、そのためにインク吐出の抵抗が増し、圧力損失
が発生すると同時にヘッドが大型になる。
た従来の方式ではそれぞれ問題がある。カイザー方式で
は圧力室を平面上に並べるためマルチノズルのノズルピ
ッチが大きくなりノズルに接続するインクの流路が必要
となり、そのためにインク吐出の抵抗が増し、圧力損失
が発生すると同時にヘッドが大型になる。
【0005】また剪断モード方式では圧力室と隔壁を作
るため数十ミクロンの巾の切削等による溝加工が必要と
なり、コストアップにつながる。またインクを吐出させ
るためには隔壁自身が剪断モ−ドで変形する事になる
が、隔壁が隣の圧力室と共通なため隣接する圧力室同志
の圧力に干渉が起こる等の問題がある。また構造上隣接
ノズルから同時にインクを吐出させることができない。
本発明の目的は加工組み立てが容易なロ−コスト、小
型、高性能なインクジェットヘッドを提供するものであ
る。
るため数十ミクロンの巾の切削等による溝加工が必要と
なり、コストアップにつながる。またインクを吐出させ
るためには隔壁自身が剪断モ−ドで変形する事になる
が、隔壁が隣の圧力室と共通なため隣接する圧力室同志
の圧力に干渉が起こる等の問題がある。また構造上隣接
ノズルから同時にインクを吐出させることができない。
本発明の目的は加工組み立てが容易なロ−コスト、小
型、高性能なインクジェットヘッドを提供するものであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決させるた
め本発明のインクジェットヘッドは上基板及び下基板
と、該上下基板間に、厚み方向に開放する圧力室を有
し、かつ両面に駆動電極を配し、厚み方向に分極した板
状圧電体を配設し、該圧力室と結合してノズル孔を有す
るノズル板、およびインク供給手段を有し、前記駆動電
極に電圧を印加することによる前記板状圧電体の厚み方
向の変化により圧力室の容積を変化させることを特徴と
する。
め本発明のインクジェットヘッドは上基板及び下基板
と、該上下基板間に、厚み方向に開放する圧力室を有
し、かつ両面に駆動電極を配し、厚み方向に分極した板
状圧電体を配設し、該圧力室と結合してノズル孔を有す
るノズル板、およびインク供給手段を有し、前記駆動電
極に電圧を印加することによる前記板状圧電体の厚み方
向の変化により圧力室の容積を変化させることを特徴と
する。
【0007】また本発明のインクジェットヘッドは上基
板及び下基板と、該上下基板間に、厚み方向に開放する
圧力室を有し、かつ両面に駆動電極を配し、厚み方向に
分極した板状圧電体と隔壁板とを、交互に複数個順次積
層し、該圧力室と結合してノズル孔を有するノズル板、
およびインク供給手段を有し、前記駆動電極に電圧を印
加することによる前記板状圧電体の厚み方向の変化によ
り圧力室の容積を変化させることを特徴とする。
板及び下基板と、該上下基板間に、厚み方向に開放する
圧力室を有し、かつ両面に駆動電極を配し、厚み方向に
分極した板状圧電体と隔壁板とを、交互に複数個順次積
層し、該圧力室と結合してノズル孔を有するノズル板、
およびインク供給手段を有し、前記駆動電極に電圧を印
加することによる前記板状圧電体の厚み方向の変化によ
り圧力室の容積を変化させることを特徴とする。
【0008】
【作用】本構成によれば、インク供給手段より圧力室に
インクを充満させ、インクを吐出させるための圧力室の
加圧は板状圧電体の両面に配設した駆動電極に電圧を印
加することにより前記板状圧電体の厚みを減少させて圧
力室の容積を減少させることにより行う。
インクを充満させ、インクを吐出させるための圧力室の
加圧は板状圧電体の両面に配設した駆動電極に電圧を印
加することにより前記板状圧電体の厚みを減少させて圧
力室の容積を減少させることにより行う。
【0009】
【実施例】以下、本発明による一実施例の構成を図面に
基づいて説明する。図1は本発明によるインクジェット
ヘッドの分解斜視図であり、説明を簡単にするため3ノ
ズルの場合を例示している。電気機械変換特性を有する
板状圧電体20、40、60は圧力室20c、40c、
60cが厚み方向に開放するようにくり抜かれていて、
その一端はインク溜め20d、40d、60dを形成し
ている。また隔壁板30、50はインク溜め30d、5
0dが厚み方向に開放するようにくり抜かれている。そ
して板状圧電体20、40、60と隔壁板30、50は
交互に複数個順次積み重ねられ、インク溜め20d、3
0d、40d、50d、60d同志がそれぞれ対応する
ように積層配置して共通インク溜めを形成し、上基板8
0と下基板70に挟まれている。上基板80にはインク
供給孔81が設けられている。今インクがインク供給孔
81より供給されるとインクはインク溜め20d、40
d、60dより板状圧電体20、40、60の圧力室2
0c、40c、60cに供給される。圧力室20c、4
0c、60cの他端はノズル板10のノズル孔10a、
10b、10cに接続している。
基づいて説明する。図1は本発明によるインクジェット
ヘッドの分解斜視図であり、説明を簡単にするため3ノ
ズルの場合を例示している。電気機械変換特性を有する
板状圧電体20、40、60は圧力室20c、40c、
60cが厚み方向に開放するようにくり抜かれていて、
その一端はインク溜め20d、40d、60dを形成し
ている。また隔壁板30、50はインク溜め30d、5
0dが厚み方向に開放するようにくり抜かれている。そ
して板状圧電体20、40、60と隔壁板30、50は
交互に複数個順次積み重ねられ、インク溜め20d、3
0d、40d、50d、60d同志がそれぞれ対応する
ように積層配置して共通インク溜めを形成し、上基板8
0と下基板70に挟まれている。上基板80にはインク
供給孔81が設けられている。今インクがインク供給孔
81より供給されるとインクはインク溜め20d、40
d、60dより板状圧電体20、40、60の圧力室2
0c、40c、60cに供給される。圧力室20c、4
0c、60cの他端はノズル板10のノズル孔10a、
10b、10cに接続している。
【0010】板状圧電体20の周辺20h内には電極
(以下スルーホール電極と呼ぶ)201、202、20
3…が設けて有り、また隔壁板30の周辺30hにもス
ルーホール電極301、302、303…を形成してお
く。同様に下基板70の周辺70hにもスルーホール電
極701、702、703…を設け、該下基板70の外
側には電極引き出し用フレキシブル配線板90を設けそ
れぞれの電極をスルーホール電極を通して外部に引出し
ている。即ち第1番目の上側駆動電極20aはスルーホ
ール電極201を介して下側に電極移しされ、隔壁板3
0に設けたスルーホール電極301に接続し、順次下層
の対応するスルーホール電極401、501、601…
に接続し、最終的に最下面のフレキシブル配線板90の
外部リード電極端子901に接続される。ここで第1番
目の駆動電極20aはスルーホール電極201に接触し
ており、他のスルーホール電極202、203…にはさ
けるように駆動電極パターンを形成しておく。同様にし
て第2番目の上側駆動電極40aはスル−ホ−ル電極4
03を介してフレキシブル配線板90の外部リード電極
端子903に接続される。また第1番目下側駆動電極2
0b(図4参照)はスルーホール電極202を介して次
の隔壁板30のスルーホール電極302を通してフレキ
シブル配線板90の外部リード電極端子902に接続さ
れる。
(以下スルーホール電極と呼ぶ)201、202、20
3…が設けて有り、また隔壁板30の周辺30hにもス
ルーホール電極301、302、303…を形成してお
く。同様に下基板70の周辺70hにもスルーホール電
極701、702、703…を設け、該下基板70の外
側には電極引き出し用フレキシブル配線板90を設けそ
れぞれの電極をスルーホール電極を通して外部に引出し
ている。即ち第1番目の上側駆動電極20aはスルーホ
ール電極201を介して下側に電極移しされ、隔壁板3
0に設けたスルーホール電極301に接続し、順次下層
の対応するスルーホール電極401、501、601…
に接続し、最終的に最下面のフレキシブル配線板90の
外部リード電極端子901に接続される。ここで第1番
目の駆動電極20aはスルーホール電極201に接触し
ており、他のスルーホール電極202、203…にはさ
けるように駆動電極パターンを形成しておく。同様にし
て第2番目の上側駆動電極40aはスル−ホ−ル電極4
03を介してフレキシブル配線板90の外部リード電極
端子903に接続される。また第1番目下側駆動電極2
0b(図4参照)はスルーホール電極202を介して次
の隔壁板30のスルーホール電極302を通してフレキ
シブル配線板90の外部リード電極端子902に接続さ
れる。
【0011】図2は本発明による他の実施例を示す分解
斜視図であり、インク供給を別部材で行う方式である。
即ち圧力室120c、140c、160cはインク溜め
100d側からノズル孔10a、10b、10cまでつ
き通しになっており、板状圧電体120、140、16
0は二つに分かれている。そしてインク供給側にはイン
ク供給部材100が有りその溝がインク溜め100dを
形成し、その上部のインク供給孔100iからインクが
供給される。その他は図1と同じである。
斜視図であり、インク供給を別部材で行う方式である。
即ち圧力室120c、140c、160cはインク溜め
100d側からノズル孔10a、10b、10cまでつ
き通しになっており、板状圧電体120、140、16
0は二つに分かれている。そしてインク供給側にはイン
ク供給部材100が有りその溝がインク溜め100dを
形成し、その上部のインク供給孔100iからインクが
供給される。その他は図1と同じである。
【0012】図3は図1の部分組み立て斜視図であり、
ノズル板10は板状圧電体20、40、60と隔壁板3
0、50、70とを交互に積層して形成された圧力室2
0c、40c、60cに対応するノズル孔10a、10
b、10cを有しており、上基板80に設けたインク供
給孔81から各インク溜めにインクを供給する構成にな
っている
ノズル板10は板状圧電体20、40、60と隔壁板3
0、50、70とを交互に積層して形成された圧力室2
0c、40c、60cに対応するノズル孔10a、10
b、10cを有しており、上基板80に設けたインク供
給孔81から各インク溜めにインクを供給する構成にな
っている
【0013】図4は本発明によるインクジェットヘッド
の動作状態を説明するための圧力室部の変形状態を示す
部分拡大断面図であり、それぞれ板状圧電体20、4
0、60の両面には駆動電極20a、20b、40a、
40b、60a、60bが配設してあり、矢印20j、
40j、60jの如く分極してある
の動作状態を説明するための圧力室部の変形状態を示す
部分拡大断面図であり、それぞれ板状圧電体20、4
0、60の両面には駆動電極20a、20b、40a、
40b、60a、60bが配設してあり、矢印20j、
40j、60jの如く分極してある
【0014】今、板状圧電体20の両面の駆動電極20
a、20bにパルス電圧を加えて、矢印20jと反対方
向に電界を与えると板状圧電体20の厚みは減少し、面
方向は伸びる。この様子を点線で示す。パルス電圧を加
えることにより、圧力室20cの断面は実線25から点
線26に変わり断面積は減少する。その結果インクが充
満している圧力室20cの圧力が上がり、一部のインク
はインク溜20dに逆流するが、一部のインクはノズル
孔10aを通ってインク液滴20gとなって外部に吐出
する。
a、20bにパルス電圧を加えて、矢印20jと反対方
向に電界を与えると板状圧電体20の厚みは減少し、面
方向は伸びる。この様子を点線で示す。パルス電圧を加
えることにより、圧力室20cの断面は実線25から点
線26に変わり断面積は減少する。その結果インクが充
満している圧力室20cの圧力が上がり、一部のインク
はインク溜20dに逆流するが、一部のインクはノズル
孔10aを通ってインク液滴20gとなって外部に吐出
する。
【0015】板状圧電体20、40、60…は圧電セラ
ミックのグリーンシートを用い、両面の駆動電極は印刷
等で作る。隔壁板30、50…も同材質の圧電セラミッ
クのグリーンシートを用いるが隔壁板30、50…は単
なる構造材なので分極する必要はない。それ等を交互に
積み重ねたのち両側に上基板80と下基板70を付け、
加圧焼結し、一体化することによりマルチノズルのイン
クジェットヘッドができる。
ミックのグリーンシートを用い、両面の駆動電極は印刷
等で作る。隔壁板30、50…も同材質の圧電セラミッ
クのグリーンシートを用いるが隔壁板30、50…は単
なる構造材なので分極する必要はない。それ等を交互に
積み重ねたのち両側に上基板80と下基板70を付け、
加圧焼結し、一体化することによりマルチノズルのイン
クジェットヘッドができる。
【0016】また本実施例では板状圧電体に圧電セラミ
ックを用いたが、有機高分子圧電フィルムを用いること
も可能である。
ックを用いたが、有機高分子圧電フィルムを用いること
も可能である。
【0017】つぎに一実施例の諸元について図5及び図
6に従って説明する。図5及び図6は圧力室近傍の部分
平面図及び側面図であり、インクジェットプリンタの解
像度を上げるにはマルチノズルヘッドのノズルピッチを
密にする必要がある。一般には1インチ当たり300ノ
ズル程度が用いられる。この場合ノズルピッチは約84
μmとなり、板状圧電体20と隔壁板30の厚みDはそ
れぞれ約42μmとなる。板状圧電体20の材質はPZ
Tで、縦モード(厚み方向)の圧電定数d33は d33=4×10- 10 m/V である。従って板状圧電体20の両面の駆動電極20
a、20bに25Vの電圧を加えると厚みの変化量δは
板状圧電体の厚みに関係なく δ=0.01μm となる。圧力室20cの幅をW、長さをLとすると圧力
室の容積変化量δPは δP=δ×W×L となる。いま幅を0.5mm、長さを20mmとすると δP=1×10- 4 mm3 となる。ノズル孔10eから吐出するインク液滴の直径
を30μmとすると、液滴の体積Qは Q=1.4×10- 5 mm3 ここで圧力室20の容積変化量δPとインク液滴の体積
Qとの比をとると δP/Q=7 となりインクの一部がインク溜め20dに逆流しても、
圧力室の容積変化は充分であることが分かる。またノズ
ル孔10aの直径は30μm程度が好ましい。
6に従って説明する。図5及び図6は圧力室近傍の部分
平面図及び側面図であり、インクジェットプリンタの解
像度を上げるにはマルチノズルヘッドのノズルピッチを
密にする必要がある。一般には1インチ当たり300ノ
ズル程度が用いられる。この場合ノズルピッチは約84
μmとなり、板状圧電体20と隔壁板30の厚みDはそ
れぞれ約42μmとなる。板状圧電体20の材質はPZ
Tで、縦モード(厚み方向)の圧電定数d33は d33=4×10- 10 m/V である。従って板状圧電体20の両面の駆動電極20
a、20bに25Vの電圧を加えると厚みの変化量δは
板状圧電体の厚みに関係なく δ=0.01μm となる。圧力室20cの幅をW、長さをLとすると圧力
室の容積変化量δPは δP=δ×W×L となる。いま幅を0.5mm、長さを20mmとすると δP=1×10- 4 mm3 となる。ノズル孔10eから吐出するインク液滴の直径
を30μmとすると、液滴の体積Qは Q=1.4×10- 5 mm3 ここで圧力室20の容積変化量δPとインク液滴の体積
Qとの比をとると δP/Q=7 となりインクの一部がインク溜め20dに逆流しても、
圧力室の容積変化は充分であることが分かる。またノズ
ル孔10aの直径は30μm程度が好ましい。
【0018】
【発明の効果】本発明によると上記した如く、従来のカ
イザ−方式と比較すると小型で圧力損失の少ない効率の
良い安価なヘッドができる。また剪断モ−ド方式と比較
すると駆動時の隔壁の積極的な変形がなく従って隣接圧
力同志の圧力干渉も無く、隣接ノズルの同時インク吐出
が可能となる。またグリ−ンシ−トによる多数個取りを
採用すると、圧力室を作るための切削加工も不要となり
特長あるヘッドが可能となる。
イザ−方式と比較すると小型で圧力損失の少ない効率の
良い安価なヘッドができる。また剪断モ−ド方式と比較
すると駆動時の隔壁の積極的な変形がなく従って隣接圧
力同志の圧力干渉も無く、隣接ノズルの同時インク吐出
が可能となる。またグリ−ンシ−トによる多数個取りを
採用すると、圧力室を作るための切削加工も不要となり
特長あるヘッドが可能となる。
【0019】
【図1】本発明の一実施例を示すインクジェットヘッド
の分解斜視図である。
の分解斜視図である。
【図2】本発明の他の実施例を示すインクジェットヘッ
ドの分解斜視図である。
ドの分解斜視図である。
【図3】図1の部分組み立て斜視図である。
【図4】本発明の動作状態を説明するための圧力室部の
変形状態を示す部分拡大断面図である。
変形状態を示す部分拡大断面図である。
【図5】本発明の諸元について説明するための圧力室近
傍が部分的に断面図で示された部分平面図である。
傍が部分的に断面図で示された部分平面図である。
【図6】本発明の諸元について説明するための圧力室近
傍の部分側面図である。
傍の部分側面図である。
10 ノズル板 10a、10b、10c ノズル孔 20、40、60 板状圧電体 20a、20b、40a、40b、60a、60b 駆
動電極 20c、40c、60c 圧力室 30、50 隔壁板 70 下基板 80 上基板 81 インク供給孔
動電極 20c、40c、60c 圧力室 30、50 隔壁板 70 下基板 80 上基板 81 インク供給孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−176654(JP,A) 特開 平4−223174(JP,A) 特開 平4−224963(JP,A) 特開 昭60−180850(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41J 2/045 B41J 2/055
Claims (2)
- 【請求項1】 上基板及び下基板と、該上下基板間に、
厚み方向に開放する圧力室を有し、かつ両面に駆動電極
を配し、厚み方向に分極した板状圧電体を配設し、該圧
力室と結合してノズル孔を有するノズル板、およびイン
ク供給手段を有し、前記駆動電極に電圧を印加すること
による前記板状圧電体の厚み方向の変化により圧力室の
容積を変化させることを特徴とするインクジェットヘッ
ド。 - 【請求項2】 上基板及び下基板と、該上下基板間に、
厚み方向に開放する圧力室を有し、かつ両面に駆動電極
を配し、厚み方向に分極した板状圧電体と隔壁板とを、
交互に複数個順次積層し、該圧力室と結合してノズル孔
を有するノズル板、およびインク供給手段を有し、前記
駆動電極に電圧を印加することによる前記板状圧電体の
厚み方向の変化により圧力室の容積を変化させることを
特徴とするインクジェットヘッド。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6755991A JP2977925B2 (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | インクジェットヘッド |
DE69127258T DE69127258D1 (de) | 1990-11-13 | 1991-11-12 | Tintenstrahldruckkopf |
EP91310423A EP0486256B1 (en) | 1990-11-13 | 1991-11-12 | Printing head for ink-jet printer |
US07/791,280 US5289209A (en) | 1990-11-13 | 1991-11-13 | Printing head for ink-jet printer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6755991A JP2977925B2 (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | インクジェットヘッド |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04279351A JPH04279351A (ja) | 1992-10-05 |
JP2977925B2 true JP2977925B2 (ja) | 1999-11-15 |
Family
ID=13348441
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6755991A Expired - Lifetime JP2977925B2 (ja) | 1990-11-13 | 1991-03-08 | インクジェットヘッド |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2977925B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3267937B2 (ja) | 1998-09-04 | 2002-03-25 | 松下電器産業株式会社 | インクジェットヘッド |
JP2006076180A (ja) * | 2004-09-10 | 2006-03-23 | Ibiden Co Ltd | インクジェットプリンタヘッド |
-
1991
- 1991-03-08 JP JP6755991A patent/JP2977925B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04279351A (ja) | 1992-10-05 |
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