JP3298409B2 - インクジェット記録ヘッド - Google Patents
インクジェット記録ヘッドInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電部材の振動に
基づいてインクを飛翔させるインクジェット記録ヘッド
に関する。
基づいてインクを飛翔させるインクジェット記録ヘッド
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、複数のインクキャビティに収容さ
れているインクを対応する圧電部材の変形に基づいて加
圧することによりインク滴として飛翔させるインクジェ
ット記録ヘッドが提案されており、この種のインクジェ
ット記録ヘッドでは各圧電部材はその支持部材に接着剤
で固定されている。
れているインクを対応する圧電部材の変形に基づいて加
圧することによりインク滴として飛翔させるインクジェ
ット記録ヘッドが提案されており、この種のインクジェ
ット記録ヘッドでは各圧電部材はその支持部材に接着剤
で固定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、インクジェ
ット記録ヘッドでは、接着剤の特性（具体的には硬化弾
性率や厚み）によっては圧電部材の変形が隣接するイン
クキャビティに伝播して連動変形する現象すなわちクロ
ストークを生じるという問題があった。これにより、駆
動されていない圧電部材に対向するインクキャビティに
収容されているインクが吐出され、画像を損なうなどの
問題があった。
ット記録ヘッドでは、接着剤の特性（具体的には硬化弾
性率や厚み）によっては圧電部材の変形が隣接するイン
クキャビティに伝播して連動変形する現象すなわちクロ
ストークを生じるという問題があった。これにより、駆
動されていない圧電部材に対向するインクキャビティに
収容されているインクが吐出され、画像を損なうなどの
問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明に係るイ
ンクジェット記録ヘッドはクロストークを防止するため
になされたもので、基板上に圧電部材を固定するための
接着剤の弾性率を圧電部材と基板との間に形成される接
着層の厚みで割った値が約８×１０3（ｋｇｆ／ｍｍ3）
以上となるようにしたものである。
ンクジェット記録ヘッドはクロストークを防止するため
になされたもので、基板上に圧電部材を固定するための
接着剤の弾性率を圧電部材と基板との間に形成される接
着層の厚みで割った値が約８×１０3（ｋｇｆ／ｍｍ3）
以上となるようにしたものである。
【０００５】
【発明の効果】上記インクジェット記録ヘッドによれ
ば、圧電部材を動作して変形しても、この圧電部材の隣
接部分へ伝播する振動は僅かである。このため、圧電部
材を隣接して複数設けるとともに、各圧電部材に対向し
て複数のインクキャビティを設けた場合も、クロストー
クによりインクが不必要に吐出することがなく、画質の
安定化を図ることができる。
ば、圧電部材を動作して変形しても、この圧電部材の隣
接部分へ伝播する振動は僅かである。このため、圧電部
材を隣接して複数設けるとともに、各圧電部材に対向し
て複数のインクキャビティを設けた場合も、クロストー
クによりインクが不必要に吐出することがなく、画質の
安定化を図ることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について説明する。図１から図３は
本発明に係るインクジェット記録装置用マルチヘッドを
示している。マルチヘッド１０は大径インク滴吐出用ヘ
ッド部１２（以下「大径ヘッド部１２」という。）と小
径インク滴吐出用ヘッド部１４（以下「小径ヘッド部１
４」という。）からなり、これら大径ヘッド部１２と小
径ヘッド部１４は、チャンネルプレート１６、隔壁１
８、振動板２０、ベースプレート２２を重ねて一体的に
構成されている。
の好適な実施の形態について説明する。図１から図３は
本発明に係るインクジェット記録装置用マルチヘッドを
示している。マルチヘッド１０は大径インク滴吐出用ヘ
ッド部１２（以下「大径ヘッド部１２」という。）と小
径インク滴吐出用ヘッド部１４（以下「小径ヘッド部１
４」という。）からなり、これら大径ヘッド部１２と小
径ヘッド部１４は、チャンネルプレート１６、隔壁１
８、振動板２０、ベースプレート２２を重ねて一体的に
構成されている。
【０００７】チャンネルプレート１６は、金属又は合成
樹脂などからなり、隔壁１８との対向部（対向面）を電
鋳またはフォトリソグラフィー等により微細加工して、
大径ヘッド部１２と小径ヘッド部１４とのそれぞれに、
インク２４を収容する複数のインクキャビティ２６と、
各インクキャビティ２６のインク２４を吐出するノズル
２８と、補給用インク２４を収容するインク供給室３０
と、各インクキャビティ２６をインク供給室３０に連結
するインクインレット３２が形成されている。大径ヘッ
ド部１２のノズル２８は小径ヘッド部１４のそれよりも
大径としてある。図１に示すように、大径ヘッド部１２
と小径ヘッド部１４のインクキャビティ２６は、これら
ヘッド部１２、１４が対向する方向に向かって延びる長
溝状にかつ平行に形成されている。また、インク供給室
３０は、インクキャビティ２６を挟んで中央線３４の反
対側に形成されており、図示しないインクタンクに接続
してある。
樹脂などからなり、隔壁１８との対向部（対向面）を電
鋳またはフォトリソグラフィー等により微細加工して、
大径ヘッド部１２と小径ヘッド部１４とのそれぞれに、
インク２４を収容する複数のインクキャビティ２６と、
各インクキャビティ２６のインク２４を吐出するノズル
２８と、補給用インク２４を収容するインク供給室３０
と、各インクキャビティ２６をインク供給室３０に連結
するインクインレット３２が形成されている。大径ヘッ
ド部１２のノズル２８は小径ヘッド部１４のそれよりも
大径としてある。図１に示すように、大径ヘッド部１２
と小径ヘッド部１４のインクキャビティ２６は、これら
ヘッド部１２、１４が対向する方向に向かって延びる長
溝状にかつ平行に形成されている。また、インク供給室
３０は、インクキャビティ２６を挟んで中央線３４の反
対側に形成されており、図示しないインクタンクに接続
してある。
【０００８】隔壁１８は導電材料からなる薄肉フィルム
が使用されており、チャンネルプレート１６と振動板２
０との間に固定されている。なお、隔壁１８はこれに所
定の張力が加わった状態で固定するのが望ましい。
が使用されており、チャンネルプレート１６と振動板２
０との間に固定されている。なお、隔壁１８はこれに所
定の張力が加わった状態で固定するのが望ましい。
【０００９】振動板２０は周知の圧電材料からなり、そ
の上面と下面にはそれぞれ共通電極、個別電極として利
用される金属層が設けてあり、隔壁１８とベースプレー
ト２２との間に固定されている。また、振動板２０は、
ベースプレート２２にまず接着剤５０（図２における拡
大断面図（ａ）参照）で固定した後、ダイシング加工
（図示せず）により縦方向溝５８と横方向溝６０を形成
して分断し、各インクキャビティ２６に対応する圧電部
材４２と、隣接する圧電部材４２の間に位置する仕切壁
４４と、これらを囲む壁４６に分離されている。また、
上記ダイシング加工により圧電部材４２の上下に設けた
金属層もそれぞれ縦方向溝５８と横方向溝６０により分
断され（図２の拡大断面図（ａ）、（ｂ）参照）、隔壁
１８に対向する金属層は導電性接着剤３６により隔壁１
８に接着されて共通電極３８とされており、ベースプレ
ート２２に対向する金属層が個別電極４０としてある。
個別電極４０は振動板２０の端部側面まで延長して設け
られており、ここで個別配線に接続されている。
の上面と下面にはそれぞれ共通電極、個別電極として利
用される金属層が設けてあり、隔壁１８とベースプレー
ト２２との間に固定されている。また、振動板２０は、
ベースプレート２２にまず接着剤５０（図２における拡
大断面図（ａ）参照）で固定した後、ダイシング加工
（図示せず）により縦方向溝５８と横方向溝６０を形成
して分断し、各インクキャビティ２６に対応する圧電部
材４２と、隣接する圧電部材４２の間に位置する仕切壁
４４と、これらを囲む壁４６に分離されている。また、
上記ダイシング加工により圧電部材４２の上下に設けた
金属層もそれぞれ縦方向溝５８と横方向溝６０により分
断され（図２の拡大断面図（ａ）、（ｂ）参照）、隔壁
１８に対向する金属層は導電性接着剤３６により隔壁１
８に接着されて共通電極３８とされており、ベースプレ
ート２２に対向する金属層が個別電極４０としてある。
個別電極４０は振動板２０の端部側面まで延長して設け
られており、ここで個別配線に接続されている。
【００１０】ベースプレート２２はセラミック、金属又
は合成樹脂等の剛体からなる。また、共通電極３８と個
別電極４０が対向する領域において、各圧電部材４２は
それぞれ分極処理されて活性化されている。
は合成樹脂等の剛体からなる。また、共通電極３８と個
別電極４０が対向する領域において、各圧電部材４２は
それぞれ分極処理されて活性化されている。
【００１１】上記構成のマルチヘッド１０では、図示し
ないインクタンクからインク供給室３０にインク２４が
供給される。また、インク供給室３０のインク２４は、
インクインレット３２を介して各インクキャビティ２６
に分配される。そして、印字信号制御回路（図示せず）
から共通電極３８と個別電極４０との間に所定の電圧
（印字信号）が印加されると圧電部材４２が変形する。
また、圧電部材４２の変形は隔壁１８に伝えられ、これ
によりインクキャビティ２６内のインク２４が加圧され
て、インクノズル２８を介してインク滴が飛翔する。こ
こで、大径ヘッド部１２のノズル２８の径は小径ヘッド
部１４のノズル２８の径よりも大きくしてあるので、大
径ヘッド部１２から大径インク滴が飛翔し、小径ヘッド
部１４から小径インク滴が飛翔する。
ないインクタンクからインク供給室３０にインク２４が
供給される。また、インク供給室３０のインク２４は、
インクインレット３２を介して各インクキャビティ２６
に分配される。そして、印字信号制御回路（図示せず）
から共通電極３８と個別電極４０との間に所定の電圧
（印字信号）が印加されると圧電部材４２が変形する。
また、圧電部材４２の変形は隔壁１８に伝えられ、これ
によりインクキャビティ２６内のインク２４が加圧され
て、インクノズル２８を介してインク滴が飛翔する。こ
こで、大径ヘッド部１２のノズル２８の径は小径ヘッド
部１４のノズル２８の径よりも大きくしてあるので、大
径ヘッド部１２から大径インク滴が飛翔し、小径ヘッド
部１４から小径インク滴が飛翔する。
【００１２】次に、圧電部材とベースプレートとの間に
形成される接着剤層の弾性率と、厚みとを種々変化させ
て、圧電部材の変形とインクの飛翔状態とを調べた。測
定に使用した接着剤の種類、及びそれらの弾性率、厚
み、弾性率／厚み、および、変形率、画質の評価を図４
の表に示す。この表において、変形率とは、特定の一つ
の圧電部材を非動作状態に保ちつつ残るすべての圧電部
材を動作させたときの上記特定の圧電部材の連動変形量
（δ２）を、上記特定の一つ圧電部材を動作させると共
に当該圧電部材を除くすべての圧電部材を非動作とした
ときの上記特定の圧電部材の変形量（δ１）で割った値
（δ２／δ１）である。測定は、図１〜図３に示した装
置を用いて行った。ただし、圧電部材として、１層あた
りの厚みが３０μｍの圧電体を１５層積層した積層型圧
電部材を使用した。また、ベースプレートとしては、
３．５ｍｍ厚のＡｌ2Ｏ3セラミック板を使用した。圧電
部材上に設けられた両電極への印加電圧は５０Ｖ、パル
ス幅５０μｓｅｃとした。また、評価の基準は以下の通
りである。
形成される接着剤層の弾性率と、厚みとを種々変化させ
て、圧電部材の変形とインクの飛翔状態とを調べた。測
定に使用した接着剤の種類、及びそれらの弾性率、厚
み、弾性率／厚み、および、変形率、画質の評価を図４
の表に示す。この表において、変形率とは、特定の一つ
の圧電部材を非動作状態に保ちつつ残るすべての圧電部
材を動作させたときの上記特定の圧電部材の連動変形量
（δ２）を、上記特定の一つ圧電部材を動作させると共
に当該圧電部材を除くすべての圧電部材を非動作とした
ときの上記特定の圧電部材の変形量（δ１）で割った値
（δ２／δ１）である。測定は、図１〜図３に示した装
置を用いて行った。ただし、圧電部材として、１層あた
りの厚みが３０μｍの圧電体を１５層積層した積層型圧
電部材を使用した。また、ベースプレートとしては、
３．５ｍｍ厚のＡｌ2Ｏ3セラミック板を使用した。圧電
部材上に設けられた両電極への印加電圧は５０Ｖ、パル
ス幅５０μｓｅｃとした。また、評価の基準は以下の通
りである。
【００１３】
【表１】 評 価 ◎ ：クロストークが殆どなく良好な画質が得られる。 〃 ○ ：クロストークを僅かに生じるがインクの飛翔はなく良好な画質が 得られる。 〃 △ ：クロストークによる僅かなインクの飛翔はあるが問題のない画質 が得られる。 〃 × ：クロストークによるインクの飛翔により画質が低下する。
【００１４】上記表に示す結果より以下のことが判明し
た。接着剤の弾性率をその厚みで割った値（弾性率／厚
み）が約２．０×１０4（ｋｇｆ／ｍｍ3）以上のときは
クロストークが殆どなく、また約１．０×１０4〜２．
０×１０4（ｋｇｆ／ｍｍ3）のときはクロストークが若
干あってもインクが飛翔することがなく、これらの条件
では画質に悪影響を及ぼすことがない。また、変形率を
５％以下に抑えることができるので、ヘッドの寿命向上
に有利である。弾性率／厚みが約８×１０3（ｋｇｆ／
ｍｍ3）のときはクロストークによりインクが飛翔する
が実用上は問題がない。しかし、弾性率／厚みが約７×
１０3（ｋｇｆ／ｍｍ3）の場合にはクロストークによる
インク飛翔の影響が画質に現れる。
た。接着剤の弾性率をその厚みで割った値（弾性率／厚
み）が約２．０×１０4（ｋｇｆ／ｍｍ3）以上のときは
クロストークが殆どなく、また約１．０×１０4〜２．
０×１０4（ｋｇｆ／ｍｍ3）のときはクロストークが若
干あってもインクが飛翔することがなく、これらの条件
では画質に悪影響を及ぼすことがない。また、変形率を
５％以下に抑えることができるので、ヘッドの寿命向上
に有利である。弾性率／厚みが約８×１０3（ｋｇｆ／
ｍｍ3）のときはクロストークによりインクが飛翔する
が実用上は問題がない。しかし、弾性率／厚みが約７×
１０3（ｋｇｆ／ｍｍ3）の場合にはクロストークによる
インク飛翔の影響が画質に現れる。
【００１５】なお、上記実施形態では、インクジェット
記録ヘッドとしてマルチヘッドを例にとって説明した
が、単一の大きさのインク滴を吐出するインクジェット
記録ヘッドにも本発明は当然に適用可能である。
記録ヘッドとしてマルチヘッドを例にとって説明した
が、単一の大きさのインク滴を吐出するインクジェット
記録ヘッドにも本発明は当然に適用可能である。
【００１６】また、圧電部材４２の上下にそれぞれ共通
電極３８と個別電極４０を設けたが、導電性の隔壁１８
を共通電極と兼用してもよいし、基板２２上に導電性層
を設け、さらに接着剤５０を導電性のものとすることに
より個別電極と兼用してもよい。この場合、電極を形成
する手間の分だけ振動板２０の製作が容易になるという
利点がある。
電極３８と個別電極４０を設けたが、導電性の隔壁１８
を共通電極と兼用してもよいし、基板２２上に導電性層
を設け、さらに接着剤５０を導電性のものとすることに
より個別電極と兼用してもよい。この場合、電極を形成
する手間の分だけ振動板２０の製作が容易になるという
利点がある。
【００１７】さらに、上記実施形態では、圧電部材４２
とその上下に設けた金属層３８、４０とで単層型の圧電
アクチュエータを構成したが、これに代えて、複数の圧
電部材の間に共通電極と個別電極を交互に介在させた積
層型圧電アクチュエータを使用してもよい。
とその上下に設けた金属層３８、４０とで単層型の圧電
アクチュエータを構成したが、これに代えて、複数の圧
電部材の間に共通電極と個別電極を交互に介在させた積
層型圧電アクチュエータを使用してもよい。
【００１８】さらにまた、各圧電部材４２の周囲の溝５
８、６０には、圧電部材４２の変形を無理に拘束しない
程度の軟質の充填材を充填してもよい。
８、６０には、圧電部材４２の変形を無理に拘束しない
程度の軟質の充填材を充填してもよい。
【００１９】そして、圧電部材４２はインク２４と非接
触としたが、圧電部材がインクに接触した形式のインク
ジェットヘッドにも本発明は適用可能である。ただし、
この場合は、圧電部材のインク接触面には、インクの浸
透を防止するための被覆を設けるのが望ましい。
触としたが、圧電部材がインクに接触した形式のインク
ジェットヘッドにも本発明は適用可能である。ただし、
この場合は、圧電部材のインク接触面には、インクの浸
透を防止するための被覆を設けるのが望ましい。
【００２０】また、大径ヘッド部１２と小径ヘッド部１
４におけるノズル２８の径を違えることによりそれぞれ
のヘッド部から異なる径のインク滴を飛翔させるように
したが、それぞれのヘッド部に印加する信号の電圧を違
えることによってもインク滴の大きさを違えるようにし
てもよい。
４におけるノズル２８の径を違えることによりそれぞれ
のヘッド部から異なる径のインク滴を飛翔させるように
したが、それぞれのヘッド部に印加する信号の電圧を違
えることによってもインク滴の大きさを違えるようにし
てもよい。
【００２１】さらに、インクキャビティ２６および圧電
部材４２の長さを、大径ヘッド部１２と小径ヘッド部１
４との間で異ならせるようにすると、大径ヘッド部およ
び小径ヘッド部から各々飛翔するインク滴の大きさによ
り大きな差をつけられるので、ドット径制御による階調
幅のダイナミックレンジをより広げられる。
部材４２の長さを、大径ヘッド部１２と小径ヘッド部１
４との間で異ならせるようにすると、大径ヘッド部およ
び小径ヘッド部から各々飛翔するインク滴の大きさによ
り大きな差をつけられるので、ドット径制御による階調
幅のダイナミックレンジをより広げられる。
【００２２】さらに、振動板と隔壁とを連結している接
着剤についても本発明を適用することにより更にクロス
トークによる連動変形及びそれに基づく不要なインクの
吐出を防止できる。
着剤についても本発明を適用することにより更にクロス
トークによる連動変形及びそれに基づく不要なインクの
吐出を防止できる。
【図１】 本発明に係るマルチヘッドの一部平面図であ
る。
る。
【図２】 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図、及び部分拡大断
面図である。
面図である。
【図３】 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】 圧電部材とベースプレートとの間に形成され
る接着剤層の弾性率と厚みとを種々変更したときの、圧
電部材の変形率と、画質の評価とを示す図表である。
る接着剤層の弾性率と厚みとを種々変更したときの、圧
電部材の変形率と、画質の評価とを示す図表である。
１０…マルチヘッド、１２…大径ヘッド部、１４…小径
ヘッド部、１６…チャンネルプレート、１８…隔壁、２
０…振動板、２２…ベースプレート、２４…インク、２
６…インクキャビティ、２８…ノズル、３０…インク供
給室、４２…圧電部材。
ヘッド部、１６…チャンネルプレート、１８…隔壁、２
０…振動板、２２…ベースプレート、２４…インク、２
６…インクキャビティ、２８…ノズル、３０…インク供
給室、４２…圧電部材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−314672（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−305155（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/055
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上に接着剤で固定されている圧電部
材の振動に基づきインクを加圧して飛翔させるインクジ
ェット記録ヘッドにおいて、上記接着剤の弾性率を上記
圧電部材と基板との間に形成される接着層の厚みで割っ
た値が８×１０3（ｋｇｆ／ｍｍ3）以上としてあるイン
クジェット記録ヘッド。 - 【請求項２】 上記接着剤の弾性率を上記接着剤層の厚
みで割った値が８×１０3〜５×１０5（ｋｇｆ／ｍ
ｍ3）である請求項１のインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項３】 上記接着剤の弾性率を上記接着剤層の厚
みで割った値が１×１０4〜５×１０5（ｋｇｆ／ｍ
ｍ3）である請求項２のインクジェット記録ヘッド。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13818796A JP3298409B2 (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | インクジェット記録ヘッド |
| US08/859,324 US6074047A (en) | 1996-05-21 | 1997-05-20 | Ink-jet recording head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13818796A JP3298409B2 (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | インクジェット記録ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09314829A JPH09314829A (ja) | 1997-12-09 |
| JP3298409B2 true JP3298409B2 (ja) | 2002-07-02 |
Family
ID=15216109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13818796A Expired - Fee Related JP3298409B2 (ja) | 1996-05-21 | 1996-05-31 | インクジェット記録ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3298409B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002292864A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-09 | Brother Ind Ltd | 液滴噴射装置および液滴噴射装置の製造方法 |
| JP5359129B2 (ja) * | 2008-09-01 | 2013-12-04 | 株式会社リコー | 圧電アクチュエータ、液体吐出ヘッド及び画像形成装置 |
| KR100987525B1 (ko) * | 2008-09-19 | 2010-10-13 | 삼성전기주식회사 | 잉크젯 헤드 |
-
1996
- 1996-05-31 JP JP13818796A patent/JP3298409B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09314829A (ja) | 1997-12-09 |
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