JP3087343B2 - 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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- JP3087343B2 JP3087343B2 JP03120398A JP12039891A JP3087343B2 JP 3087343 B2 JP3087343 B2 JP 3087343B2 JP 03120398 A JP03120398 A JP 03120398A JP 12039891 A JP12039891 A JP 12039891A JP 3087343 B2 JP3087343 B2 JP 3087343B2
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- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 17
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 claims description 15
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- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
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- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
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Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、インク滴を飛翔させ、
記録紙等の記録媒体上にインク像を形成するプリンタ等
のインクジェット記録装置に関し、さらに詳細には、イ
ンクジェットヘッドに関する。
記録紙等の記録媒体上にインク像を形成するプリンタ等
のインクジェット記録装置に関し、さらに詳細には、イ
ンクジェットヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】複数のノズルを有するノズル形成基板
と、ノズルに対向して配置される圧電材料と導電材料か
らなる圧力発生素子と、前記圧力発生素子と前記ノズル
形成基板との間隙、及び前記圧力発生素子の周辺を充た
すインクとを備え、印加電圧により前記圧力発生素子を
変位させてインクをノズルから吐出させるオンデマンド
型インクジェットヘッドは、特開昭６０−８９５３号公
報に開示されている。
と、ノズルに対向して配置される圧電材料と導電材料か
らなる圧力発生素子と、前記圧力発生素子と前記ノズル
形成基板との間隙、及び前記圧力発生素子の周辺を充た
すインクとを備え、印加電圧により前記圧力発生素子を
変位させてインクをノズルから吐出させるオンデマンド
型インクジェットヘッドは、特開昭６０−８９５３号公
報に開示されている。
【０００３】さらに従来の技術として、ガラス基板とガ
ラス薄板との間に複数のインクキャビティを形成し、電
極を両面に形成した圧力発生素子の板をインクキャビテ
ィの面積程度に切断加工した後、各インクキャビティの
上にガラス薄板をはさんで接着したインクジェットヘッ
ドがある。
ラス薄板との間に複数のインクキャビティを形成し、電
極を両面に形成した圧力発生素子の板をインクキャビテ
ィの面積程度に切断加工した後、各インクキャビティの
上にガラス薄板をはさんで接着したインクジェットヘッ
ドがある。
【０００４】この様な形式の印字ヘッドに於いては、液
滴の形成効率、及び飛翔力が大きいことが望ましい。し
かしながら、圧力発生素子の単位長さ、及び単位電圧当
りの伸縮率は極めて小さいため、印字に要求される飛翔
力を得るためには、高印加電圧が必要となり駆動回路や
絶縁対策が複雑化するという問題を有している。
滴の形成効率、及び飛翔力が大きいことが望ましい。し
かしながら、圧力発生素子の単位長さ、及び単位電圧当
りの伸縮率は極めて小さいため、印字に要求される飛翔
力を得るためには、高印加電圧が必要となり駆動回路や
絶縁対策が複雑化するという問題を有している。
【０００５】この様な問題を解決するため、特開昭６３
ー２９５２６９号公報に示されている様に圧電材料と導
電材料とを交互に積層したインクジェット印字ヘッド用
の圧力発生素子が提案されている。また、特開平１ー１
１５６３８号公報に、図６に示すような積層振動子を用
いたインクジェットヘッドが開示されている。このよう
な積層振動子を用いた圧力発生素子によれば電極間距離
を非常に小さくする事ができるので、駆動信号の電圧を
下げることができるという効果を有している。
ー２９５２６９号公報に示されている様に圧電材料と導
電材料とを交互に積層したインクジェット印字ヘッド用
の圧力発生素子が提案されている。また、特開平１ー１
１５６３８号公報に、図６に示すような積層振動子を用
いたインクジェットヘッドが開示されている。このよう
な積層振動子を用いた圧力発生素子によれば電極間距離
を非常に小さくする事ができるので、駆動信号の電圧を
下げることができるという効果を有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図４は、適正なインク
吐出量とインク吐出速度を得るために必要なノズル対向
面積をもたせた積層振動子からなる圧力発生素子１を用
いた時の構成図である。低電圧駆動を前提として圧電材
料層の厚さを数十μｍとする時、圧電材料層の数と厚さ
Ａが増加し、これに伴う自由容量値の増加によって、駆
動回路に流れる電流が増加してしまい、回路素子の高コ
スト化、圧力発生素子１の発熱といった問題が生じてし
まう。
吐出量とインク吐出速度を得るために必要なノズル対向
面積をもたせた積層振動子からなる圧力発生素子１を用
いた時の構成図である。低電圧駆動を前提として圧電材
料層の厚さを数十μｍとする時、圧電材料層の数と厚さ
Ａが増加し、これに伴う自由容量値の増加によって、駆
動回路に流れる電流が増加してしまい、回路素子の高コ
スト化、圧力発生素子１の発熱といった問題が生じてし
まう。
【０００７】そこで、図５の様に、圧力発生素子１の厚
さＡを薄くして、圧電材料層の数を減らした圧力発生素
子１にてヘッドを構成しようとすると、加工上困難であ
ると共に、適正なインク吐出量とインク吐出速度を得る
ために必要なノズル対向面積を得ることが困難になる。
これらの問題点は、ノズルの数を多くするほど、あるい
は、ノズルの密度を高くするほど顕著になる。
さＡを薄くして、圧電材料層の数を減らした圧力発生素
子１にてヘッドを構成しようとすると、加工上困難であ
ると共に、適正なインク吐出量とインク吐出速度を得る
ために必要なノズル対向面積を得ることが困難になる。
これらの問題点は、ノズルの数を多くするほど、あるい
は、ノズルの密度を高くするほど顕著になる。
【０００８】そこで、本発明は、こうした問題を解決す
るもので、その目的は、高密度化、高ノズル数に対応す
ると共に、高精度で簡易組立が可能であり、さらには、
動作効率が高く、耐久性に優れたインクジェットヘッド
を提供することにある。
るもので、その目的は、高密度化、高ノズル数に対応す
ると共に、高精度で簡易組立が可能であり、さらには、
動作効率が高く、耐久性に優れたインクジェットヘッド
を提供することにある。
【０００９】
【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、インクを吐出する複数のノズルを備えたノズ
ル形成基板と、導電材料層と圧電材料層を複数積層して
構成された圧力発生素子とを有するインクジェットヘッ
ドにおいて、前記圧力発生素子は、導電材料層、圧電材
料層及び絶縁弾性材料層を互いに積層方向に重なり合う
ように所定の順番で積層して構成されていることを特徴
とする。また、前記圧力発生素子は、導電材料層、圧電
材料層、導電材料層、絶縁弾性材料層の順番に積層して
構成されていることを特徴とする。また、隣り合う前記
圧電材料層間に導電材料層を介して前記絶縁弾性材料層
が積層して構成されていることを特徴とする。
ヘッドは、インクを吐出する複数のノズルを備えたノズ
ル形成基板と、導電材料層と圧電材料層を複数積層して
構成された圧力発生素子とを有するインクジェットヘッ
ドにおいて、前記圧力発生素子は、導電材料層、圧電材
料層及び絶縁弾性材料層を互いに積層方向に重なり合う
ように所定の順番で積層して構成されていることを特徴
とする。また、前記圧力発生素子は、導電材料層、圧電
材料層、導電材料層、絶縁弾性材料層の順番に積層して
構成されていることを特徴とする。また、隣り合う前記
圧電材料層間に導電材料層を介して前記絶縁弾性材料層
が積層して構成されていることを特徴とする。
【００１０】
【００１１】
【実施例】以下に本発明による実施例の詳細を図面を参
照して説明する。
照して説明する。
【００１２】図１は、本発明による第１の実施例を示す
インクジェットヘッド主要部の断面図、図２は、図１中
に示す圧力発生素子１の拡大斜視図である。
インクジェットヘッド主要部の断面図、図２は、図１中
に示す圧力発生素子１の拡大斜視図である。
【００１３】図１に示すように、ベース８に備わる圧力
発生素子１は、不活性部１ｂの周囲が、高弾性絶縁接着
剤６によって固定されている。また、活性部１ａの周囲
には低弾性絶縁部材５が充填されている。ノズル形成基
板２のノズル３に対向する圧力発生素子１の自由端面上
には、弾性フィルム４が貼られている。図２に示す圧電
材料層１Ａは、導電材料層１Ｃである正電極１０と負電
極１１を交互に積層している。
発生素子１は、不活性部１ｂの周囲が、高弾性絶縁接着
剤６によって固定されている。また、活性部１ａの周囲
には低弾性絶縁部材５が充填されている。ノズル形成基
板２のノズル３に対向する圧力発生素子１の自由端面上
には、弾性フィルム４が貼られている。図２に示す圧電
材料層１Ａは、導電材料層１Ｃである正電極１０と負電
極１１を交互に積層している。
【００１４】上記の構成にすることによって、電極に電
圧が印加されたとき、圧電材料層１Ａは電界方向に膨張
し、電界方向と垂直な方向には収縮する。本発明による
絶縁弾性材料層１Ｂはヤング率１０8 程度の低弾性電気
絶縁材料であり、圧電材料層１Ａと交互に積層されてい
る。
圧が印加されたとき、圧電材料層１Ａは電界方向に膨張
し、電界方向と垂直な方向には収縮する。本発明による
絶縁弾性材料層１Ｂはヤング率１０8 程度の低弾性電気
絶縁材料であり、圧電材料層１Ａと交互に積層されてい
る。
【００１５】こうした構造にすることによって、圧力発
生素子１の外寸、および圧電材料層１Ａをはさむ正電極
１０と負電極１１の間隔を変えることなく（電界強度を
一定に保ちながらも）圧電材料層１Ａの数を半分以下に
した圧力発生素子１を構成することができる。
生素子１の外寸、および圧電材料層１Ａをはさむ正電極
１０と負電極１１の間隔を変えることなく（電界強度を
一定に保ちながらも）圧電材料層１Ａの数を半分以下に
した圧力発生素子１を構成することができる。
【００１６】一般に、自由容量Ｃｆは（式１）に示すよ
うに、圧電材料の長さｌ、幅ｂ、層数ｎに比例し、圧電
材料層の厚さｔに反比例する。
うに、圧電材料の長さｌ、幅ｂ、層数ｎに比例し、圧電
材料層の厚さｔに反比例する。
【００１７】
【数１】
【００１８】また、圧力発生素子駆動回路に流れる電流
Ｉｐは、自由容量Ｃｆと印加電圧Ｖの積に比例する。
Ｉｐは、自由容量Ｃｆと印加電圧Ｖの積に比例する。
【００１９】
【数２】
【００２０】よって、絶縁弾性材料層１Ｂを圧電材料層
１Ａと交互に積層させることによって、圧力発生素子１
の厚さＡを変えることなく、圧力発生素子１中の圧電材
料層１Ａの数を減らすことができる。
１Ａと交互に積層させることによって、圧力発生素子１
の厚さＡを変えることなく、圧力発生素子１中の圧電材
料層１Ａの数を減らすことができる。
【００２１】さらに、圧力発生素子１を構成する圧電材
料層１Ａの厚さをｔ1、絶縁弾性材料層１Ｂの厚さをｔ
2、導電材料層１Ｃの厚さをｔ3とする時、積層方向に於
ける各構成材料層の厚さの総和関係が、Σｔ3＜Σｔ1≦
Σｔ2であると、圧力発生素子１の厚さＡを小さくする
ことなく、自由容量が半分以下の圧力発生素子１を構成
することができる。
料層１Ａの厚さをｔ1、絶縁弾性材料層１Ｂの厚さをｔ
2、導電材料層１Ｃの厚さをｔ3とする時、積層方向に於
ける各構成材料層の厚さの総和関係が、Σｔ3＜Σｔ1≦
Σｔ2であると、圧力発生素子１の厚さＡを小さくする
ことなく、自由容量が半分以下の圧力発生素子１を構成
することができる。
【００２２】図３は、本発明による第２の実施例を示す
圧力発生素子１の拡大斜視図である。 本実施例におい
ては、圧電材料層１Ａと、絶縁弾性材料層１Ｂが、導電
材料層１Ｂを介して単純に交互に積層するのでなく、構
造的に強度が必要な側面部のみに圧電材料層１Ａを構成
し、中央部にのみ絶縁弾性材料層１Ｂを配している。こ
うした構造にすることによって、第１の実施例で示した
ように、圧力発生素子１の大きさを変えることなく、圧
電材料層１Ａの数を半分以下にし、自由容量も半分以下
の圧力発生素子を構成することができる。さらには、第
１の実施例に比べ、集中的に絶縁弾性材料層１Ｂを配す
ることによって、この層の厚さが大きくなり、圧力発生
素子１の変位時に発生する絶縁弾性材料層１Ｂによる反
力を小さくすることもできる。
圧力発生素子１の拡大斜視図である。 本実施例におい
ては、圧電材料層１Ａと、絶縁弾性材料層１Ｂが、導電
材料層１Ｂを介して単純に交互に積層するのでなく、構
造的に強度が必要な側面部のみに圧電材料層１Ａを構成
し、中央部にのみ絶縁弾性材料層１Ｂを配している。こ
うした構造にすることによって、第１の実施例で示した
ように、圧力発生素子１の大きさを変えることなく、圧
電材料層１Ａの数を半分以下にし、自由容量も半分以下
の圧力発生素子を構成することができる。さらには、第
１の実施例に比べ、集中的に絶縁弾性材料層１Ｂを配す
ることによって、この層の厚さが大きくなり、圧力発生
素子１の変位時に発生する絶縁弾性材料層１Ｂによる反
力を小さくすることもできる。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、絶縁弾性材料層を圧電
材料層と交互に、あるいは部分的に積層させることによ
って、圧力発生素子の厚さをインク吐出量とインク吐出
速度から要求される大きさにしながらも、圧力発生素子
中の圧電材料層の数を半分以下に減らすことができる。
よって、圧力発生素子の自由容量が半分以下となり、駆
動電圧印加時に流れる電流値を効果的に抑えることがで
きる。こうして駆動回路素子の耐圧を下げることがで
き、低コスト化が可能となると共に、圧力発生素子の大
きさを小さくすることなくヘッドを構成できるので、楽
に加工出来るという利点も有している。
材料層と交互に、あるいは部分的に積層させることによ
って、圧力発生素子の厚さをインク吐出量とインク吐出
速度から要求される大きさにしながらも、圧力発生素子
中の圧電材料層の数を半分以下に減らすことができる。
よって、圧力発生素子の自由容量が半分以下となり、駆
動電圧印加時に流れる電流値を効果的に抑えることがで
きる。こうして駆動回路素子の耐圧を下げることがで
き、低コスト化が可能となると共に、圧力発生素子の大
きさを小さくすることなくヘッドを構成できるので、楽
に加工出来るという利点も有している。
【００２４】よって、本発明による低電圧、低電流駆動
が可能であり、かつ加工性に優れた圧力発生素子を用い
ることによって、低コスト、高性能インクジェットヘッ
ドを構成することができる。
が可能であり、かつ加工性に優れた圧力発生素子を用い
ることによって、低コスト、高性能インクジェットヘッ
ドを構成することができる。
【図１】本発明による第１の実施例を示すインクジェッ
トヘッド主要部の構造説明図である。
トヘッド主要部の構造説明図である。
【図２】本発明による第１の実施例を示すインクジェッ
トヘッド主要部を構成する圧力発生素子の構造説明図で
ある。
トヘッド主要部を構成する圧力発生素子の構造説明図で
ある。
【図３】本発明による第２の実施例を示すインクジェッ
トヘッド主要部を構成する圧力発生素子の構造説明図で
ある。
トヘッド主要部を構成する圧力発生素子の構造説明図で
ある。
【図４】従来の圧力発生素子を用いてインクジェットヘ
ッドを構成したときの構造説明図である。
ッドを構成したときの構造説明図である。
【図５】従来の圧力発生素子を用いてインクジェットヘ
ッドを構成したときの構造説明図である。
ッドを構成したときの構造説明図である。
【図６】従来例による積層振動子を用いたインクジェッ
トヘッド主要部の構造説明図である。
トヘッド主要部の構造説明図である。
１ 圧力発生素子 １Ａ 圧電材料層 １Ｂ 絶縁弾性材料層 １Ｃ 導電材料層 １ａ 活性部 １ｂ 不活性部 ２ ノズル形成基板 ３ ノズル ４ 弾性フィルム ５ 低弾性絶縁部材 ６ 高弾性絶縁接着剤 ７ インク供給路 ８ ベース ｔ1 圧電材料層の厚さ ｔ2 絶縁材料層の厚さ ｔ3 導電材料層の厚さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/055
Claims (3)
- 【請求項１】 インクを吐出する複数のノズルを備えた
ノズル形成基板と、導電材料層と圧電材料層を複数積層
して構成された圧力発生素子とを有するインクジェット
ヘッドにおいて、 前記圧力発生素子は、導電材料層、圧電材料層及び絶縁
弾性材料層を互いに積層方向に重なり合うように所定の
順番で積層して構成されているインクジェットヘッド。 - 【請求項２】 前記圧力発生素子は、導電材料層、圧電
材料層、導電材料層、絶縁弾性材料層の順番に積層して
構成されている請求項１記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項３】 隣り合う前記圧電材料層間に導電材料層
を介して前記絶縁弾性材料層が積層して構成されている
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 |
|---|---|---|---|
| JP03120398A JP3087343B2 (ja) | 1991-05-24 | 1991-05-24 | インクジェットヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03120398A JP3087343B2 (ja) | 1991-05-24 | 1991-05-24 | インクジェットヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04347644A JPH04347644A (ja) | 1992-12-02 |
| JP3087343B2 true JP3087343B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=14785225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03120398A Expired - Fee Related JP3087343B2 (ja) | 1991-05-24 | 1991-05-24 | インクジェットヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3087343B2 (ja) |
-
1991
- 1991-05-24 JP JP03120398A patent/JP3087343B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04347644A (ja) | 1992-12-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080714 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090714 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |