JP3371909B2 - 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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- JP3371909B2 JP3371909B2 JP15941990A JP15941990A JP3371909B2 JP 3371909 B2 JP3371909 B2 JP 3371909B2 JP 15941990 A JP15941990 A JP 15941990A JP 15941990 A JP15941990 A JP 15941990A JP 3371909 B2 JP3371909 B2 JP 3371909B2
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- pressure generating
- ink
- pressure
- inkjet head
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔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。
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。
複数のノズルを有するノズル形成基板と、ノズルに対
向して配置された圧力発生部材からなる圧電変換素子
と、前記圧電変換素子と前記ノズル形成基板との間隙、
及び前記圧電変換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電変換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。
向して配置された圧力発生部材からなる圧電変換素子
と、前記圧電変換素子と前記ノズル形成基板との間隙、
及び前記圧電変換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電変換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。
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
形成した圧電体の板をインクキャビティの面積程度に切
断加工したのち、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。
の間に複数のインクキャビティを形成し、電極を両面に
形成した圧電体の板をインクキャビティの面積程度に切
断加工したのち、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。
しかしながら、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、圧力発生部
材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。このため作業性が悪い。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。圧電体の切断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。また、前記圧力発生部材は、
ブロック状に成型した圧電体から切り出している為、厚
さが100μｍ程度となってしまい、十分な変位を得るた
めには高い電圧を印加する必要があった。したがって、
駆動電圧を高く設定する必要があり、高価な駆動回路を
用いなくてはならないという問題点があった。
ィの広さは、一辺が数百μｍ程度である為、圧力発生部
材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。このため作業性が悪い。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。圧電体の切断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。また、前記圧力発生部材は、
ブロック状に成型した圧電体から切り出している為、厚
さが100μｍ程度となってしまい、十分な変位を得るた
めには高い電圧を印加する必要があった。したがって、
駆動電圧を高く設定する必要があり、高価な駆動回路を
用いなくてはならないという問題点があった。
さらにこれらの問題点は、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。
ど、あるいは、ノズルの密度を高くするほど顕著にな
る。
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とも
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。
その目的は、高密度化、高ノズル数に対応するととも
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。
本発明のインクジェットヘッドは、インク滴を吐出す
る複数のノズルを備えたノズル形成基板と、少なくとも
２つ以上の前記ノズルにまたがる１枚の部材で形成され
たインクに圧力を加える圧力発生部材と、該圧力発生部
材に圧力を発生させるための電圧を印加する電圧印加手
段とを有するインクジェットヘッドにおいて、 前記電圧印加手段は、前記圧力発生部材の一方の表面
に設けられた正負の交差状パターン電極の幅を変える事
により電界の強さを異ならせることを特徴とする。
る複数のノズルを備えたノズル形成基板と、少なくとも
２つ以上の前記ノズルにまたがる１枚の部材で形成され
たインクに圧力を加える圧力発生部材と、該圧力発生部
材に圧力を発生させるための電圧を印加する電圧印加手
段とを有するインクジェットヘッドにおいて、 前記電圧印加手段は、前記圧力発生部材の一方の表面
に設けられた正負の交差状パターン電極の幅を変える事
により電界の強さを異ならせることを特徴とする。
さらに好ましくは、前記正負の交差状パターン電極に
おける正の電極が、前記ノズルに対向する前記圧力発生
部材において最も幅が広いことを特徴とする。
おける正の電極が、前記ノズルに対向する前記圧力発生
部材において最も幅が広いことを特徴とする。
圧力発生部材が、複数のノズルにわたる一枚の部材に
て形成されており、各ノズルごとに対応する交差状パタ
ーンニング電極に電圧が印加されることによって、ノズ
ルに対応する部分ごとに選択的な機械歪となって変位す
る。この変位によってノズルからインクを吐出させるこ
とができる。
て形成されており、各ノズルごとに対応する交差状パタ
ーンニング電極に電圧が印加されることによって、ノズ
ルに対応する部分ごとに選択的な機械歪となって変位す
る。この変位によってノズルからインクを吐出させるこ
とができる。
電圧印加手段としての交差状パターンニング電極を圧
力発生部材の表面に設けてあるので、電極側表面では、
電界が強く大きな変位を発生するが、電極側表面より厚
さ方向に遠ざかるにつれて、電界は弱くなり、変位が小
さくなる。こうした原理によって、選択的な機械歪を同
一部材上で得ることができる。
力発生部材の表面に設けてあるので、電極側表面では、
電界が強く大きな変位を発生するが、電極側表面より厚
さ方向に遠ざかるにつれて、電界は弱くなり、変位が小
さくなる。こうした原理によって、選択的な機械歪を同
一部材上で得ることができる。
さらに、交差状パターンニング電極の幅を変えること
によって、圧力発生部材の変位方向に沿った、機械歪を
発生させることができ、効率よく綺麗な形状に変位させ
ることができる。
によって、圧力発生部材の変位方向に沿った、機械歪を
発生させることができ、効率よく綺麗な形状に変位させ
ることができる。
また、交差状パターンニング電極を圧力発生部材の表
面に設けたので、圧力発生部材の厚さを、従来の圧力発
生部材の厚さの半分以下にすることができる。したがっ
て、高密度化への対応が容易であると共に、印加電圧を
低下させることができる。
面に設けたので、圧力発生部材の厚さを、従来の圧力発
生部材の厚さの半分以下にすることができる。したがっ
て、高密度化への対応が容易であると共に、印加電圧を
低下させることができる。
以下に本発明による一実施例の詳細を図面を参照して
説明する。
説明する。
第１図は、本発明におけるインクジェットヘッドを搭
載した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はその電源ラインである。３は
記録紙、４はプラテンである。プラテン４が図中矢印Ｐ
の方向に回転することにより、記録紙３は図中矢印Ｍ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Ｌ−Ｒの方向に移動しながら記録紙３の表面上に
インク像を形成していく。
載した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はその電源ラインである。３は
記録紙、４はプラテンである。プラテン４が図中矢印Ｐ
の方向に回転することにより、記録紙３は図中矢印Ｍ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Ｌ−Ｒの方向に移動しながら記録紙３の表面上に
インク像を形成していく。
第２図は、本発明の一実施例を示すインクジェットヘ
ッド主要部の斜視図、第３図（Ａ）、（Ｂ）図は、同イ
ンクジェットヘッド主要部の上面図（Ａ）及びＢ−Ｂ断
面図（Ｂ）である。
ッド主要部の斜視図、第３図（Ａ）、（Ｂ）図は、同イ
ンクジェットヘッド主要部の上面図（Ａ）及びＢ−Ｂ断
面図（Ｂ）である。
これらの図に示すように、ノズル形成基板11には、深
さ30μｍ程度の凹状のインクキャビティ12とインク流路
13が形成されており、インクキャビティ12の中心には、
ノズル10が形成されている。ノズル形成基板11の上面に
接着される圧力発生部材14のノズルと反対側の表面14a
には、正電極16と負電極17とが交互に配置され、交差状
パターンニング電極15を構成している。この交差状パタ
ーンニング電極15は、メッキ或は、蒸着等によって構成
することができる。
さ30μｍ程度の凹状のインクキャビティ12とインク流路
13が形成されており、インクキャビティ12の中心には、
ノズル10が形成されている。ノズル形成基板11の上面に
接着される圧力発生部材14のノズルと反対側の表面14a
には、正電極16と負電極17とが交互に配置され、交差状
パターンニング電極15を構成している。この交差状パタ
ーンニング電極15は、メッキ或は、蒸着等によって構成
することができる。
圧力発生部材14は、その表面に構成されている交差状
パターンニング電極15に電圧が印加されることによっ
て、第３図中（Ｂ）に示す点線状に変位する。こうし
て、インク20が蓄えられているインクキャビティ12内の
圧力が高められ、ノズル10からインク滴21が吐出する。
パターンニング電極15に電圧が印加されることによっ
て、第３図中（Ｂ）に示す点線状に変位する。こうし
て、インク20が蓄えられているインクキャビティ12内の
圧力が高められ、ノズル10からインク滴21が吐出する。
第４図は、第３図（Ｂ）の部分拡大図であり、第３図
（Ｂ）図中のＡ部,B部、Ｃ部の変形について、その詳細
を説明するものである。
（Ｂ）図中のＡ部,B部、Ｃ部の変形について、その詳細
を説明するものである。
第４図中Ａ部では、電極の幅が広く構成されており、
図中細線矢印に示すように、電界は厚さ方向に深く分布
し、圧電定数d31による変位が発生する。よって、図中
の太線矢印で示す様に電極表面近傍ほど強い圧縮力が働
き凹状に湾曲する。
図中細線矢印に示すように、電界は厚さ方向に深く分布
し、圧電定数d31による変位が発生する。よって、図中
の太線矢印で示す様に電極表面近傍ほど強い圧縮力が働
き凹状に湾曲する。
一方、第４図中Ｃ部では、電極の幅が狭く構成されて
いるため、電界は電極側表面近傍にのみ分布し圧電定数
d33による変位が発生する。よって、図中太線矢印に示
すように、電極表面近傍ほど強い引っ張り力が発生し、
凸状に湾曲する。第４図中Ｂ部においては、圧縮力と引
っ張り力とが互いに打ち消しあう為、変位は発生しな
い。 以上 の原理によって、圧力発生部材14は、第４図中に示す点
線状に変位を発生する。
いるため、電界は電極側表面近傍にのみ分布し圧電定数
d33による変位が発生する。よって、図中太線矢印に示
すように、電極表面近傍ほど強い引っ張り力が発生し、
凸状に湾曲する。第４図中Ｂ部においては、圧縮力と引
っ張り力とが互いに打ち消しあう為、変位は発生しな
い。 以上 の原理によって、圧力発生部材14は、第４図中に示す点
線状に変位を発生する。
一般に圧力発生部材の変位δは、（１）式に示すよう
に、長さＬの２乗と、電界強度Ｅに比例し、厚さＴに反
比例する。
に、長さＬの２乗と、電界強度Ｅに比例し、厚さＴに反
比例する。
δ∝L2・E/T ……（１）
また、（２）式に示すように、振動周期ωは、厚さＴ
に比例し、長さＬの２乗に反比例するという特徴を有し
ている。
に比例し、長さＬの２乗に反比例するという特徴を有し
ている。
ω∝T/L2 ……（２）
よって、従来の圧力発生部材に対して、本実施例によ
る圧力発生部材14の厚さを薄く構成することによって、
より低電圧で必要とされる変位を得ることが可能であ
る。
る圧力発生部材14の厚さを薄く構成することによって、
より低電圧で必要とされる変位を得ることが可能であ
る。
本実施例では、交差状パターンニング電極15を圧力発
生部材14の表面に設けることにより、圧力発生部材14を
50μｍ以下に構成することができ、必要とされる変位を
効果的に得ることが出来る。ちなみに、本実施例のよう
に、圧電材料層の厚さを50μｍ程度にすることによっ
て、通常の24Vタイプのドライバーを使用して駆動させ
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。
生部材14の表面に設けることにより、圧力発生部材14を
50μｍ以下に構成することができ、必要とされる変位を
効果的に得ることが出来る。ちなみに、本実施例のよう
に、圧電材料層の厚さを50μｍ程度にすることによっ
て、通常の24Vタイプのドライバーを使用して駆動させ
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。
なお、本実施例にて、交差状パターンニング電極の形
状が同心円状に形成されているが、このことは交差状パ
ターンニング電極の形状に何ら制限を加えるものではな
く、本発明において、交差状パターンニング電極がどの
ような形状で構成されていてもよいことは発明の主旨上
明白である。
状が同心円状に形成されているが、このことは交差状パ
ターンニング電極の形状に何ら制限を加えるものではな
く、本発明において、交差状パターンニング電極がどの
ような形状で構成されていてもよいことは発明の主旨上
明白である。
本発明によれば、圧力発生部材の表面に電圧印加手段
である交差状パターンニング電極を設けることによっ
て、複数のインクキャビティ上へ細かく切断された圧力
発生部材をそれぞれ接着する必要がなくなるため、製造
工程の簡略化、及び低コスト化が可能となる。さらに
は、高精度、高品質化をも達成することが出来る。
である交差状パターンニング電極を設けることによっ
て、複数のインクキャビティ上へ細かく切断された圧力
発生部材をそれぞれ接着する必要がなくなるため、製造
工程の簡略化、及び低コスト化が可能となる。さらに
は、高精度、高品質化をも達成することが出来る。
さらに、電極の幅を適切な大きさに設定することによ
って効率のよい変位を得ることが可能となる。
って効率のよい変位を得ることが可能となる。
また、圧力発生部材の厚さを薄くすることができるの
で、駆動電圧を低くすることが可能となり、飛躍的な低
ランニングコスト化を実現することが出来る。
で、駆動電圧を低くすることが可能となり、飛躍的な低
ランニングコスト化を実現することが出来る。
更には、必要とされるインクの吐出特性を、より小型
化したインクジェットヘッドを構成して得ることが出来
るので、ドットの高集積化も可能となり、印字品質に優
れたプリンターを提供することが出来る。
化したインクジェットヘッドを構成して得ることが出来
るので、ドットの高集積化も可能となり、印字品質に優
れたプリンターを提供することが出来る。
第１図は本発明による一実施例を示すインクジェットヘ
ッドを搭載したプリンタの斜視図。 第２図は本発明による一実施例を示すインクジェットヘ
ッド主要部の斜視図。 第３図（Ａ），（Ｂ）は同上インクジェットヘッド主要
部の上面図、及びＢ−Ｂ断面図。 第４図は第３図（Ｂ）の部分拡大断面図。 １……インクジェットヘッド ２……インクジェットヘッド電源ライン ３……記録紙 ４……プラテン 10……ノズル 11……ノズル形成基板 12……インクキャビティ 13……インク流路 14……圧力発生部材 15……交差状パターンニング電極 16……正電極 17……負電極 20……インク 21……インク滴
ッドを搭載したプリンタの斜視図。 第２図は本発明による一実施例を示すインクジェットヘ
ッド主要部の斜視図。 第３図（Ａ），（Ｂ）は同上インクジェットヘッド主要
部の上面図、及びＢ−Ｂ断面図。 第４図は第３図（Ｂ）の部分拡大断面図。 １……インクジェットヘッド ２……インクジェットヘッド電源ライン ３……記録紙 ４……プラテン 10……ノズル 11……ノズル形成基板 12……インクキャビティ 13……インク流路 14……圧力発生部材 15……交差状パターンニング電極 16……正電極 17……負電極 20……インク 21……インク滴
Claims (2)
- 【請求項１】インク滴を吐出する複数のノズルを備えた
ノズル形成基板と、少なくとも２つ以上の前記ノズルに
またがる１枚の部材で形成されたインクに圧力を加える
圧力発生部材と、該圧力発生部材に圧力を発生させるた
めの電圧を印加する電圧印加手段とを有するインクジェ
ットヘッドにおいて、 前記電圧印加手段は、前記圧力発生部材の一方の表面に
設けられた正負の交差状パターン電極の幅を変える事に
より電界の強さを異ならせることを特徴とするインクジ
ェットヘッド。 - 【請求項２】前記正負の交差状パターン電極における正
の電極が、前記ノズルに対向する前記圧力発生部材にお
いて最も幅が広い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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15941990A JP3371909B2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | インクジェットヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15941990A JP3371909B2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | インクジェットヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0449047A JPH0449047A (ja) | 1992-02-18 |
| JP3371909B2 true JP3371909B2 (ja) | 2003-01-27 |
Family
ID=15693333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15941990A Expired - Fee Related JP3371909B2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | インクジェットヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3371909B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4123035A1 (de) * | 1991-07-12 | 1993-01-21 | Walter E Spaeth | Verfahren zum richten von dreidimensional gebogenen werkstuecken und hierzu gehoerende richtstation |
-
1990
- 1990-06-18 JP JP15941990A patent/JP3371909B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0449047A (ja) | 1992-02-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081122 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 7 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091122 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |