JP3241031B2 - 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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- JP3241031B2 JP3241031B2 JP2000017619A JP2000017619A JP3241031B2 JP 3241031 B2 JP3241031 B2 JP 3241031B2 JP 2000017619 A JP2000017619 A JP 2000017619A JP 2000017619 A JP2000017619 A JP 2000017619A JP 3241031 B2 JP3241031 B2 JP 3241031B2
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- JP
- Japan
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- elastic material
- ink
- jet head
- pressure generating
- insulating elastic
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】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。
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。
【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、特公昭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、特公昭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
た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、高印字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
た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、高印字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
−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。この圧力発生素子に
よれば電極間距離を非常に小さくすることができるの
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。
−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。この圧力発生素子に
よれば電極間距離を非常に小さくすることができるの
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】しかしながら、圧電材
料と導電材料を積層して焼成した圧力発生素子を用い
て、ノズル開口と前記圧力発生素子の自由端の間にイン
クを貯める間隔を形成してなるオンデマンド型インクジ
ェットヘッドに於いては、上記圧電材料が極めて薄く形
成されている為、電界強度が極めて大きく、電極間、ま
たは、インクの絶縁破壊が心配される。
料と導電材料を積層して焼成した圧力発生素子を用い
て、ノズル開口と前記圧力発生素子の自由端の間にイン
クを貯める間隔を形成してなるオンデマンド型インクジ
ェットヘッドに於いては、上記圧電材料が極めて薄く形
成されている為、電界強度が極めて大きく、電極間、ま
たは、インクの絶縁破壊が心配される。
【０００７】また、前記の従来技術では、インクキャビ
ティの広さは、一辺が数百μｍ程度である為、圧力発生
素子をインクキャビティ程度の大きさに切断加工した複
数の板を各インクキャビティごとに接着しなければなら
ない。このため接着の不均一さによる特性のばらつきが
大きい、接着部の剥離が起こり易い、インクキャビティ
と圧電体の板との位置合わせ精度が高くできない、圧電
体の切削加工時に内部歪が発生し、特性のばらつきを生
じ易い、構成部材の数が多くなり生産性が悪いという問
題があった。
ティの広さは、一辺が数百μｍ程度である為、圧力発生
素子をインクキャビティ程度の大きさに切断加工した複
数の板を各インクキャビティごとに接着しなければなら
ない。このため接着の不均一さによる特性のばらつきが
大きい、接着部の剥離が起こり易い、インクキャビティ
と圧電体の板との位置合わせ精度が高くできない、圧電
体の切削加工時に内部歪が発生し、特性のばらつきを生
じ易い、構成部材の数が多くなり生産性が悪いという問
題があった。
【０００８】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。
ほど、あるいは、ノズルの密度を高くするほど顕著にな
る。
【０００９】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、高密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、高密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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本願発明のインクジェッ
トヘッドは、インク滴を吐出するノズルを複数備えたノ
ズル形成基板と、前記ノズルと連通するインク流路が形
成されたスペーサと、前記インク流路の一面に固定され
た第一の絶縁弾性材料と、前記第一の絶縁弾性材料を押
圧してインク滴を吐出する圧力を加える複数の圧力発生
素子と、前記圧力発生素子に電圧を印加する電圧印加手
段とを備えたインクジェットヘッドであって、前記圧力
発生素子は一端が基板に固定され、他端が圧力発生面と
して作用する積層型縦型振動子であり、前記積層型縦型
振動子は一端が側面まで延びる交差指状の電極が内部に
形成されると共に、前記交差指状の電極と接続する負電
極及び正電極が側面に形成され、前記交差指状電極、負
電極及び正電極を有する側面は第２の絶縁弾性材料によ
り被覆されていることを特徴とする。
トヘッドは、インク滴を吐出するノズルを複数備えたノ
ズル形成基板と、前記ノズルと連通するインク流路が形
成されたスペーサと、前記インク流路の一面に固定され
た第一の絶縁弾性材料と、前記第一の絶縁弾性材料を押
圧してインク滴を吐出する圧力を加える複数の圧力発生
素子と、前記圧力発生素子に電圧を印加する電圧印加手
段とを備えたインクジェットヘッドであって、前記圧力
発生素子は一端が基板に固定され、他端が圧力発生面と
して作用する積層型縦型振動子であり、前記積層型縦型
振動子は一端が側面まで延びる交差指状の電極が内部に
形成されると共に、前記交差指状の電極と接続する負電
極及び正電極が側面に形成され、前記交差指状電極、負
電極及び正電極を有する側面は第２の絶縁弾性材料によ
り被覆されていることを特徴とする。
【００１１】また、前記第一の絶縁弾性材料から、圧力
発生素子を固定するための接着層までの複数の側面部が
第二の絶縁弾性材料で覆われていることを特徴とする。
発生素子を固定するための接着層までの複数の側面部が
第二の絶縁弾性材料で覆われていることを特徴とする。
【００１２】また、前記第一の絶縁弾性材料は、前記第
二の絶縁弾性材料と弾性率が異なることを特徴とする。
二の絶縁弾性材料と弾性率が異なることを特徴とする。
【００１３】また、前記第一の絶縁弾性材料の弾性率が
前記第二の絶縁弾性材料の弾性率より高いことを特徴と
する。
前記第二の絶縁弾性材料の弾性率より高いことを特徴と
する。
【００１４】また、前記第一の絶縁弾性材料が、ノズル
開口面に対して凸状に形成されていることを特徴とす
る。
開口面に対して凸状に形成されていることを特徴とす
る。
【００１５】また、前記凸状に形成されている頂面が、
凹状に形成されていることを特徴とする。
凹状に形成されていることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】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。
を図面を参照して説明する。
【００１７】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斜視図、図２は、同イン
クジェットヘッド主要部の上面図（ａ）、及びＡ−Ａ断
面図（ｂ）である。
インクジェットヘッド主要部の斜視図、図２は、同イン
クジェットヘッド主要部の上面図（ａ）、及びＡ−Ａ断
面図（ｂ）である。
【００１８】これらの図に示すように、基板１２に備わ
る圧力発生素子１１は接着層１９にて固定されている。
上記圧力発生素子１１の圧力発生面１１ａと直角な側面
には、弾性率の低い絶縁低弾性材料１３が、厚さ１００
〜２００μｍ程度に被覆されている。
る圧力発生素子１１は接着層１９にて固定されている。
上記圧力発生素子１１の圧力発生面１１ａと直角な側面
には、弾性率の低い絶縁低弾性材料１３が、厚さ１００
〜２００μｍ程度に被覆されている。
【００１９】また、圧力発生面１１ａ上には弾性率の比
較的高い絶縁高弾性材料１４が凸状に形成されている。
較的高い絶縁高弾性材料１４が凸状に形成されている。
【００２０】基板１２と複数のノズル開口１６を有する
ノズル形成基板１５との間には、スペーサ２０が、両者
の間の適切な間隔を保つ為に構成されている。
ノズル形成基板１５との間には、スペーサ２０が、両者
の間の適切な間隔を保つ為に構成されている。
【００２１】また、圧力発生素子１１の交差指状電極に
電圧を印加するために、負電極１７と正電極１８が上記
圧力発生素子１１の側面と底面に構成されている。
電圧を印加するために、負電極１７と正電極１８が上記
圧力発生素子１１の側面と底面に構成されている。
【００２２】図３は、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の斜視図、図４は、同イン
クジェットヘッド主要部の上面図（ａ）、及びＡ−Ａ断
面図（ｂ）である。
インクジェットヘッド主要部の斜視図、図４は、同イン
クジェットヘッド主要部の上面図（ａ）、及びＡ−Ａ断
面図（ｂ）である。
【００２３】これらの図に示すように、基板１２に備わ
る圧力発生素子１１は接着層１９にて固定されている。
上記圧力発生素子の圧力発生面と直交する側面、詳細に
は正電極１８と負電極１７が形成された側面、及び正電
極１８と負電極１７で挟まれた側面で交差指状電極が露
出している面には、弾性率の低い絶縁低弾性材料１３
が、厚さ１００〜２００μｍ程度に被覆されている。
る圧力発生素子１１は接着層１９にて固定されている。
上記圧力発生素子の圧力発生面と直交する側面、詳細に
は正電極１８と負電極１７が形成された側面、及び正電
極１８と負電極１７で挟まれた側面で交差指状電極が露
出している面には、弾性率の低い絶縁低弾性材料１３
が、厚さ１００〜２００μｍ程度に被覆されている。
【００２４】また、圧力発生面１１ａ上には弾性率の比
較的高い絶縁高弾性材料１４が凸状に形成されている。
さらに、ノズル開口１６と対向する圧力発生表面１４ａ
は凹状断面形状を有するように形成されている。基板１
２と複数のノズルを有するノズル形成基板１５との間に
は、スペーサ２０が、両者の間の適切な間隔を保つ為構
成されている。
較的高い絶縁高弾性材料１４が凸状に形成されている。
さらに、ノズル開口１６と対向する圧力発生表面１４ａ
は凹状断面形状を有するように形成されている。基板１
２と複数のノズルを有するノズル形成基板１５との間に
は、スペーサ２０が、両者の間の適切な間隔を保つ為構
成されている。
【００２５】また、圧力発生素子１１の交差指状電極に
電圧を印加するために、負電極１７と正電極１８が上記
圧力発生素子１１の側面と底面に構成されている。
電圧を印加するために、負電極１７と正電極１８が上記
圧力発生素子１１の側面と底面に構成されている。
【００２６】図５は、本発明におけるインクジェットヘ
ッドを搭載したシリアルプリンタの斜視図である。１は
本発明のインクジェットヘッドであり、２はそのキャリ
ッジである。３はキャリッジ駆動軸、４はキャリッジガ
イドである。プラテンに巻取られている記録紙８は、紙
送りローラ７と紙押さえ６によって押さえられている。
紙送りローラ７が回転することによって記録紙８は図中
矢印Ａの方向に送られる。この時インクジェットヘッド
１は、図中矢印Ｂの方向に移動しながら記録紙８の表面
上にインク像を形成していく。
ッドを搭載したシリアルプリンタの斜視図である。１は
本発明のインクジェットヘッドであり、２はそのキャリ
ッジである。３はキャリッジ駆動軸、４はキャリッジガ
イドである。プラテンに巻取られている記録紙８は、紙
送りローラ７と紙押さえ６によって押さえられている。
紙送りローラ７が回転することによって記録紙８は図中
矢印Ａの方向に送られる。この時インクジェットヘッド
１は、図中矢印Ｂの方向に移動しながら記録紙８の表面
上にインク像を形成していく。
【００２７】一般に圧力発生素子の変位δは（１）式に
示すように、長さＬと、電界強度Ｅに比例する。
示すように、長さＬと、電界強度Ｅに比例する。
【００２８】
【数１】
【００２９】また、（２）式に示すように、発生力ｆ
も、電界強度Ｅに比例するという特徴を有している。
も、電界強度Ｅに比例するという特徴を有している。
【００３０】
【数２】
【００３１】図７中（ａ）,（ｂ）に従来の圧力発生素
子１１を用いたインクジェットヘッドの構造を示す。
子１１を用いたインクジェットヘッドの構造を示す。
【００３２】従来、圧力発生部材２３は、厚い単層の圧
電材料２１と弾性板２２によって構成されていた。こう
した構造では、電界強度Ｅを上げるために印加電圧を高
くしなければ十分な変位、及び発生力を得ることが出来
ず、駆動回路のコストも高くならざるをえなかった。し
かし、図６に示す圧力発生素子１１のような薄い圧電材
料２１の層を電極と交差指状に幾つもの層に構成した積
層型の圧力発生素子１１を用いることによって、低電圧
駆動と高発生力を実現することが出来る。
電材料２１と弾性板２２によって構成されていた。こう
した構造では、電界強度Ｅを上げるために印加電圧を高
くしなければ十分な変位、及び発生力を得ることが出来
ず、駆動回路のコストも高くならざるをえなかった。し
かし、図６に示す圧力発生素子１１のような薄い圧電材
料２１の層を電極と交差指状に幾つもの層に構成した積
層型の圧力発生素子１１を用いることによって、低電圧
駆動と高発生力を実現することが出来る。
【００３３】ちなみに、本実施例のように、圧電材料２
１の厚さを数十μｍ程度にすることによって、２４Ｖ程
度の低電圧で駆動させることが可能となり、生産コスト
及び、ランニングコストを非常に安くすることが出来
る。
１の厚さを数十μｍ程度にすることによって、２４Ｖ程
度の低電圧で駆動させることが可能となり、生産コスト
及び、ランニングコストを非常に安くすることが出来
る。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、電界強度が極めて高い
積層型圧力発生素子を有効に利用するために、圧力発生
素子の正電極と負電極が形成された側面、及び正電極と
負電極で挟まれた側面で交差指状電極が露出している面
が、絶縁弾性材料により被覆されていることを特徴とし
ている。こうした処理を施すことによって、上記圧力発
生素子の絶縁破壊を抑制すると共に、圧力発生素子の駆
動時に発生する駆動音の消音効果、および残留振動の抑
制効果を有するインクジェットヘッドを実現できる。
積層型圧力発生素子を有効に利用するために、圧力発生
素子の正電極と負電極が形成された側面、及び正電極と
負電極で挟まれた側面で交差指状電極が露出している面
が、絶縁弾性材料により被覆されていることを特徴とし
ている。こうした処理を施すことによって、上記圧力発
生素子の絶縁破壊を抑制すると共に、圧力発生素子の駆
動時に発生する駆動音の消音効果、および残留振動の抑
制効果を有するインクジェットヘッドを実現できる。
【００３５】また、圧力発生素子の変位方向とその面積
に対応して絶縁弾性材料の弾性率をかえることを特徴と
している。このことにより、変位効率を犠牲にしない効
果的な上記処理を施すことができる。
に対応して絶縁弾性材料の弾性率をかえることを特徴と
している。このことにより、変位効率を犠牲にしない効
果的な上記処理を施すことができる。
【００３６】さらに、前記圧力発生素子の圧力発生面側
に絶縁弾性材料で構成された部材が設けられ、該圧力発
生素子の圧力発生面側に絶縁弾性材料で構成された部材
が、ノズル開口面に対して凸状に形成されていること、
および前記圧力発生素子の圧力発生面側に絶縁弾性材料
で構成された部材がノズル開口に対向する面に凹部を有
することによりインクの安定供給、安定吐出を実現する
ことができる。
に絶縁弾性材料で構成された部材が設けられ、該圧力発
生素子の圧力発生面側に絶縁弾性材料で構成された部材
が、ノズル開口面に対して凸状に形成されていること、
および前記圧力発生素子の圧力発生面側に絶縁弾性材料
で構成された部材がノズル開口に対向する面に凹部を有
することによりインクの安定供給、安定吐出を実現する
ことができる。
【００３７】
【図１】本発明による第１実施例を示すインクジェット
ヘッド主要部の斜視図。
ヘッド主要部の斜視図。
【図２】（ａ）、（ｂ）は本発明による第１実施例を示
すインクジェットヘッド主要部の上面図、及びＡ−Ａ断
面図。
すインクジェットヘッド主要部の上面図、及びＡ−Ａ断
面図。
【図３】本発明による第２実施例を示すインクジェット
ヘッド主要部の斜視図。
ヘッド主要部の斜視図。
【図４】（ａ）、（ｂ）は本発明による第２実施例を示
すインクジェットヘッド主要部の上面図、及びＡ−Ａ断
面図。
すインクジェットヘッド主要部の上面図、及びＡ−Ａ断
面図。
【図５】本発明によるインクジェットヘッドを搭載した
シリアルプリンタの斜視図。
シリアルプリンタの斜視図。
【図６】本発明による積層型圧力発生素子を用いたイン
クジェットヘッドの構造図。
クジェットヘッドの構造図。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、方持ち梁構造を有するイン
クジェットヘッドの構造図、ガラス薄板上に圧力発生部
材を張り付けたインクジェットヘッドの構造図。
クジェットヘッドの構造図、ガラス薄板上に圧力発生部
材を張り付けたインクジェットヘッドの構造図。
１ インクジェットヘッド ２ キャリッジ ３ キャリッジ駆動軸 ４ キャリッジガイド ５ プラテン ６ 紙押え軸 ７ 紙送り軸 ８ 記録紙 １１ 圧力発生素子 １１ａ 圧力発生面 １２ 基板 １３ 絶縁低弾性材料 １４ 絶縁高弾性材料 １４ａ 圧力発生表面 １５ ノズル形成基板 １６ ノズル開口 １７ 負電極 １８ 正電極 １９ 接着層 ２０ スペーサ
Claims (6)
- 【請求項１】 インク滴を吐出するノズルを複数備えた
ノズル形成基板と、前記ノズルと連通するインク流路が
形成されたスペーサと、前記インク流路の一面に固定さ
れた第一の絶縁弾性材料と、前記第一の絶縁弾性材料を
押圧してインク滴を吐出する圧力を加える複数の圧力発
生素子と、前記圧力発生素子に電圧を印加する電圧印加
手段とを備えたインクジェットヘッドであって、 前記圧力発生素子は一端が基板に固定され、他端が圧力
発生面として作用する積層型縦型振動子であり、前記積
層型縦型振動子は一端が側面まで延びる交差指状の電極
が内部に形成されると共に、前記交差指状の電極と接続
する負電極及び正電極が側面に形成され、前記交差指状
電極、負電極及び正電極を有する側面は第二の絶縁弾性
材料に より被覆されていることを特徴とするインクジェ
ットヘッド。 - 【請求項２】 前記第一の絶縁弾性材料から、圧力発生
素子を固定するための接着層までの複数の側面部が第二
の絶縁弾性材料で覆われていることを特徴とする請求項
１に記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項３】 前記第一の絶縁弾性材料は、前記第二の
絶縁弾性材料と弾性率が異なることを特徴とする請求項
１又は請求項２に記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項４】 前記第一の絶縁弾性材料の弾性率が前記
第二の絶縁弾性材料の弾性率より高いことを特徴とする
請求項１から請求項３いずれか一項に記載のインクジェ
ットヘッド。 - 【請求項５】 前記第一の絶縁弾性材料が、ノズル開口
面に対して凸状に形成されていることを特徴とする請求
項１から請求項４いずれか一項に記載のインクジェット
ヘッド。 - 【請求項６】 前記凸状に形成されている頂面が、凹状
に形成されていることを特徴とする請求項５に記載のイ
ンクジェットヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000017619A JP3241031B2 (ja) | 1990-10-24 | 2000-01-26 | インクジェットヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000017619A JP3241031B2 (ja) | 1990-10-24 | 2000-01-26 | インクジェットヘッド |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28624090A Division JP3067195B2 (ja) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | インクジェットヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000198195A JP2000198195A (ja) | 2000-07-18 |
| JP3241031B2 true JP3241031B2 (ja) | 2001-12-25 |
Family
ID=18544593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000017619A Expired - Lifetime JP3241031B2 (ja) | 1990-10-24 | 2000-01-26 | インクジェットヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3241031B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7004570B2 (en) | 2002-06-27 | 2006-02-28 | Seiko Epson Corporation | Liquid ejecting head |
-
2000
- 2000-01-26 JP JP2000017619A patent/JP3241031B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000198195A (ja) | 2000-07-18 |
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