JP3064455B2 - 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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- JP3064455B2 JP3064455B2 JP3064864A JP6486491A JP3064455B2 JP 3064455 B2 JP3064455 B2 JP 3064455B2 JP 3064864 A JP3064864 A JP 3064864A JP 6486491 A JP6486491 A JP 6486491A JP 3064455 B2 JP3064455 B2 JP 3064455B2
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- Japan
- Prior art keywords
- ink
- resonator
- jet head
- ink jet
- inkjet head
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- Ink Jet (AREA)
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は印写装置のインクジェッ
トヘッドに関し、詳しくは、液状のインクを選択的に吐
出させ、記録媒体上に記録を得る印写装置のインクジェ
ットヘッドに関する。
トヘッドに関し、詳しくは、液状のインクを選択的に吐
出させ、記録媒体上に記録を得る印写装置のインクジェ
ットヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の液状のインクを吐出させて記録を
得るインクジェットヘッドとしては、図６（ａ）、図６
（ｂ）に示すようなインクジェット型のインクジェット
ヘッドがある。このタイプのインクジェットヘッドは、
バイモルフ型のピエゾ素子２１を振動させてインクを吐
出させている。図６（ａ）の様にインク室２２が収縮し
たときに、オリフィス２３よりインク滴２４を吐出さ
せ、図６（ｂ）の様にインク室２２が膨張したときに
は、インクをインクタンク（図示せず）より補給して、
次のインク吐出の準備がなされるものである。図６
（ａ）または図６（ｂ）の構成を１素子とし、数〜数十
素子を並べて配置する事でマルチヘッドを構成して、記
録媒体上の任意の位置にインクを付着させて記録を得る
ことができる。
得るインクジェットヘッドとしては、図６（ａ）、図６
（ｂ）に示すようなインクジェット型のインクジェット
ヘッドがある。このタイプのインクジェットヘッドは、
バイモルフ型のピエゾ素子２１を振動させてインクを吐
出させている。図６（ａ）の様にインク室２２が収縮し
たときに、オリフィス２３よりインク滴２４を吐出さ
せ、図６（ｂ）の様にインク室２２が膨張したときに
は、インクをインクタンク（図示せず）より補給して、
次のインク吐出の準備がなされるものである。図６
（ａ）または図６（ｂ）の構成を１素子とし、数〜数十
素子を並べて配置する事でマルチヘッドを構成して、記
録媒体上の任意の位置にインクを付着させて記録を得る
ことができる。
【０００３】またこのほかに、インク室に気泡を生じさ
せ、気泡の膨張する圧力によりインクを吐出させるタイ
プのヘッドもある。
せ、気泡の膨張する圧力によりインクを吐出させるタイ
プのヘッドもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したような印写装
置のインクジェットヘッドでは、ピエゾ素子の１回の振
動や、気泡の１回の膨張で吐出するインク粒子の大きさ
が、１００μｍ〜２００μｍ程度である。この粒径だと
文字情報の様な２値記録の場合では、１５０ｄｐｉから
３００ｄｐｉ程度の高解像度の記録が可能である。しか
し、写真や絵等の画像情報では濃度情報が含まれる為、
これを記録媒体上に表現するためには、ディザマトリク
ス等の面積階調で表現する必要がある。従って、１つの
データを複数のインク粒子で表現しなくてはならず、階
調性を向上させると解像度が下がるという問題が生ず
る。このため高解像度と高階調性を両立させることは困
難であった。
置のインクジェットヘッドでは、ピエゾ素子の１回の振
動や、気泡の１回の膨張で吐出するインク粒子の大きさ
が、１００μｍ〜２００μｍ程度である。この粒径だと
文字情報の様な２値記録の場合では、１５０ｄｐｉから
３００ｄｐｉ程度の高解像度の記録が可能である。しか
し、写真や絵等の画像情報では濃度情報が含まれる為、
これを記録媒体上に表現するためには、ディザマトリク
ス等の面積階調で表現する必要がある。従って、１つの
データを複数のインク粒子で表現しなくてはならず、階
調性を向上させると解像度が下がるという問題が生ず
る。このため高解像度と高階調性を両立させることは困
難であった。
【０００５】また各オリフィス２３ごとにピエゾ素子２
１を形成する必要があるために、形成に高精度と高い集
積化が必要である。従って、大型のライン状インクジェ
ットヘッドや、さらに高解像度インクジェットヘッドを
安価に製造することは非常に困難であった。
１を形成する必要があるために、形成に高精度と高い集
積化が必要である。従って、大型のライン状インクジェ
ットヘッドや、さらに高解像度インクジェットヘッドを
安価に製造することは非常に困難であった。
【０００６】
【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、両面に電極が形成された圧電体からなる共振
子と、該共振子に平行で、前記共振子との間に間隙が生
じるように形成されたスリット部材と、前記電極に接続
され、前記圧電体内の電界を周期的に変動させ、共振子
を振動させる信号を発生する駆動回路を備え、前記間隙
からインクを霧状に選択的に吐出させることにより記録
を行うことを特徴とする。
ヘッドは、両面に電極が形成された圧電体からなる共振
子と、該共振子に平行で、前記共振子との間に間隙が生
じるように形成されたスリット部材と、前記電極に接続
され、前記圧電体内の電界を周期的に変動させ、共振子
を振動させる信号を発生する駆動回路を備え、前記間隙
からインクを霧状に選択的に吐出させることにより記録
を行うことを特徴とする。
【０００７】さらに、前記共振子のインク吐出端面から
前記各電極間に溝、あるいは切り込みを入れることを特
徴とする。
前記各電極間に溝、あるいは切り込みを入れることを特
徴とする。
【０００８】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
る。
【０００９】図１、図２を用いて本発明の実施例のイン
クジェットヘッドのインク吐出の原理を説明する。
クジェットヘッドのインク吐出の原理を説明する。
【００１０】１は共振子で、図１に示すように圧電体３
の両面に、それぞれ駆動電極４、共通電極５をパターニ
ングした構造となっている。駆動電極４、共通電極５は
それぞれ駆動回路（図示せず）に接続されている。駆動
回路は圧電体３を厚さ方向の共振振動を起こすような周
波数の駆動信号を発生させる。圧電体３は厚さ方向に分
極されており、駆動電極４中のいずれかと共通電極５の
間に電界を加えることにより圧電体３を１２の部位で厚
み方向に伸縮させることができる。
の両面に、それぞれ駆動電極４、共通電極５をパターニ
ングした構造となっている。駆動電極４、共通電極５は
それぞれ駆動回路（図示せず）に接続されている。駆動
回路は圧電体３を厚さ方向の共振振動を起こすような周
波数の駆動信号を発生させる。圧電体３は厚さ方向に分
極されており、駆動電極４中のいずれかと共通電極５の
間に電界を加えることにより圧電体３を１２の部位で厚
み方向に伸縮させることができる。
【００１１】２はスリット部材で共振子１との間に数μ
ｍから十数μｍの間隙を形成し、その間隙がインク吐出
室７となる。インク吐出室７の厚さは十数μｍ以下であ
り、つねにインク供給室９のインクは毛管現象によりイ
ンク吐出室７のインク吐出孔１１までインクで満たして
いる。インク吐出室７に充填されたインクには共振子１
が接している。この共振子１は駆動回路により厚さ方向
の共振振動を加えられ、その振動エネルギーがインクに
伝搬する。
ｍから十数μｍの間隙を形成し、その間隙がインク吐出
室７となる。インク吐出室７の厚さは十数μｍ以下であ
り、つねにインク供給室９のインクは毛管現象によりイ
ンク吐出室７のインク吐出孔１１までインクで満たして
いる。インク吐出室７に充填されたインクには共振子１
が接している。この共振子１は駆動回路により厚さ方向
の共振振動を加えられ、その振動エネルギーがインクに
伝搬する。
【００１２】インクに伝搬した振動エネルギーは、最終
的にインク吐出孔１１のインク界面に表面波を形成し、
共振子１に入力する電気的エネルギーが一定値を越えて
大きくなると、表面波からインク粒子が剥離する。そし
て、共振子１の振動周波数に応じた粒径をもつインク粒
子がＤ方向に吐出することになる。
的にインク吐出孔１１のインク界面に表面波を形成し、
共振子１に入力する電気的エネルギーが一定値を越えて
大きくなると、表面波からインク粒子が剥離する。そし
て、共振子１の振動周波数に応じた粒径をもつインク粒
子がＤ方向に吐出することになる。
【００１３】本発明の実施例のインクジェットヘッドと
して、記録密度１００ｄｐｉ（ｄｏｔ／ｉｎｃｈ）イン
ク吐出孔数１２０個のライン型のインクジェットヘッド
を作成した。
して、記録密度１００ｄｐｉ（ｄｏｔ／ｉｎｃｈ）イン
ク吐出孔数１２０個のライン型のインクジェットヘッド
を作成した。
【００１４】本実施例では共振子１にＰＺＴセラミック
スを用い、スパッタリング法とフォトリソ工程によりド
ットピッチに合わせて駆動電極４と共通電極５を形成し
た。スリット部材２には共振子１とスリット部材２との
間隔を一定に保つためのギャップ部材６が各インク吐出
孔ごとに形成されている。形成方法はスリット部材２に
スパッタリング法により厚さ数〜数十μｍのアルミ薄膜
層を形成させ、そのアルミ薄膜層をフォトリソ工程によ
りインク吐出孔のピッチでエッチングを行いインク吐出
室７を形成する。
スを用い、スパッタリング法とフォトリソ工程によりド
ットピッチに合わせて駆動電極４と共通電極５を形成し
た。スリット部材２には共振子１とスリット部材２との
間隔を一定に保つためのギャップ部材６が各インク吐出
孔ごとに形成されている。形成方法はスリット部材２に
スパッタリング法により厚さ数〜数十μｍのアルミ薄膜
層を形成させ、そのアルミ薄膜層をフォトリソ工程によ
りインク吐出孔のピッチでエッチングを行いインク吐出
室７を形成する。
【００１５】ギャップ部材６を設けたスリット部材２を
共振子１に接着することにより、インク吐出室３、イン
ク吐出孔１１、インク供給室９が形成され、インクジェ
ットヘッドを形成する。
共振子１に接着することにより、インク吐出室３、イン
ク吐出孔１１、インク供給室９が形成され、インクジェ
ットヘッドを形成する。
【００１６】本実施例では上記工程により製造したイン
クジェットヘッドを用いて評価を行った。本実施例に共
振子として使用したＰＺＴセラミクスでは、約２．２Ｍ
Ｈｚで厚さ方向の共振振動が起こり、共振子１に入力す
る駆動電圧の振幅が３０（ｖ）以上で、粒径１０μｍ以
下の霧状のインク粒子がインク吐出孔１１から吐出され
た。
クジェットヘッドを用いて評価を行った。本実施例に共
振子として使用したＰＺＴセラミクスでは、約２．２Ｍ
Ｈｚで厚さ方向の共振振動が起こり、共振子１に入力す
る駆動電圧の振幅が３０（ｖ）以上で、粒径１０μｍ以
下の霧状のインク粒子がインク吐出孔１１から吐出され
た。
【００１７】実際にインク画像を形成した場合、霧状の
インクのために記録媒体状のインクの被覆率の変化によ
り印字濃度の極めてなめらかな変化の様子が確認され
た。これは、従来のインクジェットヘッドと違い、駆動
電極４、共通電極５の間に電界のかかっている間にイン
ク吐出が連続的に行われるので、この時間を制御する事
により、インク吐出量の制御が可能なためである。従っ
て、本発明のインクジェットヘッドを用いれば、個々の
印字ドット濃度を変調可能であり、解像度を低下させる
ことなく、画像情報等の階調情報を含む情報の記録が可
能となる。
インクのために記録媒体状のインクの被覆率の変化によ
り印字濃度の極めてなめらかな変化の様子が確認され
た。これは、従来のインクジェットヘッドと違い、駆動
電極４、共通電極５の間に電界のかかっている間にイン
ク吐出が連続的に行われるので、この時間を制御する事
により、インク吐出量の制御が可能なためである。従っ
て、本発明のインクジェットヘッドを用いれば、個々の
印字ドット濃度を変調可能であり、解像度を低下させる
ことなく、画像情報等の階調情報を含む情報の記録が可
能となる。
【００１８】また、高速印字に対しては即乾性が大きな
要素を占めるが、本発明のインクジェットヘッドではイ
ンクを粒径数μｍの霧状にして記録媒体に付着させるた
め、紙への沈着が速く、従来のインクジェットヘッドに
比較してインク体積に対する表面積が大きいので、即乾
性が大幅に向上している。
要素を占めるが、本発明のインクジェットヘッドではイ
ンクを粒径数μｍの霧状にして記録媒体に付着させるた
め、紙への沈着が速く、従来のインクジェットヘッドに
比較してインク体積に対する表面積が大きいので、即乾
性が大幅に向上している。
【００１９】さらに、図３、図４を用いて、本発明の他
の実施例を説明する。図３、図４はそれぞれ、切り込み
１０を入れたもの、溝１３を入れたものの共振子部分の
構造と形状の概略を示したものである。ここではダイシ
ングソウを用い、上記と同じ構成で電極間に切り込み１
０と溝１３を入れ、共振子１とし、スリット部材２（図
示せず）と接着し、インクジェットヘッドとした。
の実施例を説明する。図３、図４はそれぞれ、切り込み
１０を入れたもの、溝１３を入れたものの共振子部分の
構造と形状の概略を示したものである。ここではダイシ
ングソウを用い、上記と同じ構成で電極間に切り込み１
０と溝１３を入れ、共振子１とし、スリット部材２（図
示せず）と接着し、インクジェットヘッドとした。
【００２０】図５は図中央の電極に電界をかけた場合
の、吐出孔端面の振動振幅を示したものであり、それぞ
れ、切り込みを入れたもの（曲線ａ）、溝を入れたもの
（曲線ｂ）、手を加えないもの（曲線ｃ）を示してい
る。
の、吐出孔端面の振動振幅を示したものであり、それぞ
れ、切り込みを入れたもの（曲線ａ）、溝を入れたもの
（曲線ｂ）、手を加えないもの（曲線ｃ）を示してい
る。
【００２１】切り込み、あるいは溝を入れることによ
り、振動部位に対する非振動部位の干渉が緩和されより
大きな伸縮振幅が得られている。０．６ｍｍのＰＺＴセ
ラミックスを圧電体に用いた場合、１０Ｖの電圧を加え
ての振幅はそれぞれ、手を加えないもので８ｎｍ、溝入
りで１２ｎｍ、切り込み入りで１５ｎｍとなった。ま
た、電極間に空間を設けることによりクロストークに対
しても大幅な改善が見られた。以上により、切り込みを
加えないものに比して、電圧に対するインク霧化の効率
が大きく向上した。
り、振動部位に対する非振動部位の干渉が緩和されより
大きな伸縮振幅が得られている。０．６ｍｍのＰＺＴセ
ラミックスを圧電体に用いた場合、１０Ｖの電圧を加え
ての振幅はそれぞれ、手を加えないもので８ｎｍ、溝入
りで１２ｎｍ、切り込み入りで１５ｎｍとなった。ま
た、電極間に空間を設けることによりクロストークに対
しても大幅な改善が見られた。以上により、切り込みを
加えないものに比して、電圧に対するインク霧化の効率
が大きく向上した。
【００２２】なお、共振子とスリット部材の間隙に選択
的にインクを供給し霧化する機構に対しても、上記の効
果が同様に認められた。
的にインクを供給し霧化する機構に対しても、上記の効
果が同様に認められた。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、厚さエッジモードで共
振振動している共振子とスリット部材との間に、選択的
にインクを供給する事により、インクをミスト状にして
吐出できるため、１ドット内での濃度変調が可能にな
り、解像度を低下することなく、画像情報を印写できる
インクジェットヘッドが実現できるという効果を有す
る。さらに本発明では各インク吐出室を容易に形成する
ことが可能であるため、安価で高密度なライン状ヘッド
も実現できるという効果も有する。
振振動している共振子とスリット部材との間に、選択的
にインクを供給する事により、インクをミスト状にして
吐出できるため、１ドット内での濃度変調が可能にな
り、解像度を低下することなく、画像情報を印写できる
インクジェットヘッドが実現できるという効果を有す
る。さらに本発明では各インク吐出室を容易に形成する
ことが可能であるため、安価で高密度なライン状ヘッド
も実現できるという効果も有する。
【００２４】さらに、本発明のインクジェットヘッドで
印写する事により、従来のインクジェットヘッドで印写
したものに比べて、インクの乾燥性が大幅に向上すると
いう効果も有する。
印写する事により、従来のインクジェットヘッドで印写
したものに比べて、インクの乾燥性が大幅に向上すると
いう効果も有する。
【図１】本発明の実施例のインクジェットヘッドの構造
を示す図である。
を示す図である。
【図２】本発明のインクジェットヘッドの断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の他の実施例のインクジェットヘッドの
概略図である。
概略図である。
【図４】本発明の他の実施例のインクジェットヘッドの
概略図である。
概略図である。
【図５】本実施例のインクジェットヘッドの吐出端面の
振動振幅を示す図である。
振動振幅を示す図である。
【図６】従来のインクジェットヘッドの原理を示す断面
図。
図。
１ 共振子 ２ スリット部材 ３ 圧電体 ４ 駆動電極 ５ 共通電極 ６ ギャップ部材 ７ インク吐出室 ８ インク ９ インク供給室 １０ 切り込み １１ インク吐出孔 １３ 溝
Claims (2)
- 【請求項１】 両面に電極が形成された圧電体からなる
共振子と、該共振子に平行で、前記共振子との間に間隙
が生じるように形成されたスリット部材と、前記電極に
接続され、前記圧電体内の電界を周期的に変動させ、共
振子を振動させる信号を発生する駆動回路を備え、前記
間隙からインクを霧状に選択的に吐出させることにより
記録を行うことを特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項２】 前記共振子のインク吐出端面から前記各
電極間に溝、あるいは切り込みを入れることを特徴とす
る請求項１記載のインクジェットヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3064864A JP3064455B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | インクジェットヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3064864A JP3064455B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | インクジェットヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04299148A JPH04299148A (ja) | 1992-10-22 |
| JP3064455B2 true JP3064455B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=13270460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3064864A Expired - Fee Related JP3064455B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | インクジェットヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3064455B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2842320B2 (ja) | 1995-08-22 | 1999-01-06 | 日本電気株式会社 | 液滴噴射装置および液滴噴射方法 |
| JP2861980B2 (ja) | 1997-01-30 | 1999-02-24 | 日本電気株式会社 | インク滴噴射装置 |
| DE19806807A1 (de) | 1997-02-19 | 1998-09-03 | Nec Corp | Tröpfchenausstoßvorrichtung |
-
1991
- 1991-03-28 JP JP3064864A patent/JP3064455B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04299148A (ja) | 1992-10-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |