JP3384958B2 - インクジェット記録装置とその製造方法 - Google Patents
インクジェット記録装置とその製造方法Info
- Publication number
- JP3384958B2 JP3384958B2 JP29448697A JP29448697A JP3384958B2 JP 3384958 B2 JP3384958 B2 JP 3384958B2 JP 29448697 A JP29448697 A JP 29448697A JP 29448697 A JP29448697 A JP 29448697A JP 3384958 B2 JP3384958 B2 JP 3384958B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- ink
- applying
- chamber
- pressure chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
ンクなどの液体を吐出させ、記録紙やシート上に液体パ
ターンを形成することにより文字や図形を描くプリンタ
などに用いられるインクジェット記録装置及びその製造
方法に関するものである。
ンクジェット記録装置を用いたプリンタが、取り扱いが
簡単、印字性能がよい、低コストなどの理由から広く普
及している。このインクジェット記録装置には、熱エネ
ルギーによってインク中に気泡を発生させ、その気泡に
よる圧力波によりインク滴を吐出させるもの、静電力に
よりインク滴を吸引吐出させるもの、ピエゾ素子のよう
な振動子による圧力波を利用したもの等、種々の方式が
ある。
ば、インク吐出口に連通したインク供給室と、そのイン
ク供給室に連通した圧力室と、その圧力室に設けられ、
ピエゾ素子が接合された振動板等により構成されてい
る。従来、インクの吐出方向とピエゾ素子の振動方向は
同方向である。このような構成において、ピエゾ素子に
所定の電圧を印加すると、ピエゾ素子が伸縮することに
よって、ピエゾ素子と振動板が太鼓状の振動を起こして
圧力室内のインクが圧縮され、それによりインク吐出口
からインク液滴が吐出する。ところで、一般にピエゾ素
子の仕事量Wは、W∝Ep・d31 2(V/t)2νp(但
し、Ep:ピエゾ素子のヤング率、d31:ピエゾ素子の
圧電定数、V:ピエゾ素子に印加する電圧、t:ピエゾ
素子の厚さ、νp:ピエゾ素子の体積)の関係があり、ノ
ズルの密度を高くする(圧力室の幅を小さくする)とν
pが小さくなる。従って、インクを吐出させるのに必要
な仕事量を得るには、ピエゾ素子の厚さを薄くし、且つ
ピエゾ素子の耐電圧を高くする必要がある。しかし、従
来のインクジェットヘッドに用いられていたピエゾ素子
は厚膜もしくはバルクであり、ピエゾ素子の薄膜化と高
耐電圧化を両立させることが困難であった。よって、ピ
エゾ素子の体積を小さくすると、ピエゾ素子による振動
板の変位量が小さくなり、十分な吐出力が得られない。
そこで、仕事量Wを大きくしてこの変位量を大きくしよ
うとすると、マルチノズルヘッドの小型化、マルチノズ
ルの高密度化、さらにはヘッドの長尺化の実現が困難で
あり、ヘッドの小型化と高速記録化とを両立させること
が困難であった。具体的には、従来の厚膜もしくはバル
クのピエゾ素子では2〜3ノズル/mmのノズル密度が
限界であった。
ば、特願平6−273650に示されるように、ピエゾ
素子の振動方向をその振動方向に対して垂直な方向に振
動板を振動させる構成とし、ピエゾ素子により生じた小
さな振動を大きな振動に増幅して、同じサイズで変位量
を大きくする方法や、インク吐出口の対向する位置に対
向電極を設けて、その対向電極と圧力室のインクとの間
に所定の高電圧、例えば1.5kV程度を印加し、その
静電力によりインクを対向電極側(すなわち、シート等
の記録媒体側)に膨らませた状態とし、小さな圧力を印
加しただけでインクが吐出できるように構成したもの等
が提案されている。
ような従来のインクジェット記録装置では、対向電極に
電圧を印加してインクを小さな圧力で吐出しやすくして
いる場合は、インクが吐出口先端部へ前進した状態とな
り、インク吐出口の先端部からインクのタレを生じる。
また、インクのタレを防止するために吐出口先端部を金
属部材で構成すると(図2(a)参照、詳細は後述)、
インクの飛翔する速度が小さくなり、逆にインクの飛翔
する速度を大きくするために吐出口先端部を絶縁体で構
成すると(図2(b)参照、詳細は後述)、インクのタ
レを生じるという相反する関係があり、その結果、ノズ
ルの高密度化が困難、又、小型化によりマルチノズルヘ
ッドとした場合は、ノズル間のクロストークが生じると
いう課題がある。
の課題を考慮し、インク吐出口の先端部からのインクの
タレを防止でき、ノズルの高密度化が可能であり、ノズ
ル間のクロストークを抑制できるインクジェット記録装
置を提供することを目的とするものである。
ンク液体を収容する圧力室と、その圧力室に連通し、イ
ンク液体を吐出する吐出口と、圧力室に圧力を印加する
ための圧力印加手段とを備え、圧力印加手段は、圧力室
に形成された振動板と、その振動板を振動させ、チタン
酸ジルコン酸鉛系又はチタン酸バリウム系を主成分とし
たペロブスカイト構造を示す単結晶あるいは分極軸方向
に優先配向した多結晶のものを圧電部材とする圧電素子
とを有するものであって、吐出口の前面に配置された記
録媒体にインク液体を吐出するときは、少なくとも圧電
素子に所定の電圧を印加することを特徴とするインクジ
ェット記録装置である。
る第1の圧力室と、その第1の圧力室に圧力を印加する
ための第1の圧力印加手段を備え、その第1の圧力印加
手段は、前記圧力室に形成された振動板と、その振動板
を振動させ、チタン酸ジルコン酸鉛系又はチタン酸バリ
ウム系を主成分としたペロブスカイト構造を示す単結晶
あるいは分極軸方向に優先配向した多結晶のものを圧電
部材とする圧電素子とを有し、前記第1の圧力室に連通
し、前記インク液体を吐出する吐出口をそれぞれ有する
複数の第2の圧力室と、その複数の第2の圧力室に圧力
をそれぞれ印加するための第2の圧力印加手段とを備
え、その第2の圧力印加手段は、前記圧力室に形成され
た振動板と、その振動板を振動させ、チタン酸ジルコン
酸鉛系又はチタン酸バリウム系を主成分としたペロブス
カイト構造を示す単結晶あるいは分極軸方向に優先配向
した多結晶のものを圧電部材とする圧電素子とを有し、
前記第1の圧力印加手段による前記第1の圧力室への印
加圧力及び、前記第2の圧力印加手段による前記第2の
圧力室への印加圧力を調節することにより、前記吐出口
の前面に配置された記録媒体への前記インク液体の吐出
及び、吐出停止を制御することを特徴とするインクジェ
ット記録装置である。上記の構成のように、2つの圧力
印加手段による圧力の印加を独立して制御することによ
り、吐出口におけるインク液体の膨れが均一となる。ま
た、圧力印加手段の印加圧力のばらつきが大きくても影
響が少ない。その結果、ノズルヘッドの高密度化、多ノ
ズル化、小型化が容易になる。
持つ基板上に個別電極を形成し、その個別電極上に、チ
タン酸ジルコン酸鉛系又はチタン酸バリウム系を主成分
としたペロブスカイト構造を示す単結晶あるいは分極軸
方向に優先配向した多結晶の圧電部材を形成し、その圧
電部材上に共通電極を形成し、その共通電極上に振動板
を形成し、その振動板の上にインク液体を収容するため
の圧力室を形成し、前記基板をエツチングで除去するこ
とにより、前記圧力室に圧力を印加するための圧力印加
手段を作製することを特徴とするインクジェット記録装
置の製造方法である。
工程を用いることになるので、ノズルヘッドの高密度
化、多ノズル化、長尺化が可能になる。
を示す図面に基づいて説明する。 (第1の実施の形態)図1は、本発明にかかる第1の実
施の形態のインクジェット記録装置におけるノズルヘッ
ドの断面図である。
ドは、インクを吐出する吐出口2、その吐出口2に連通
し、インクを収容する圧力室1、その圧力室1に小穴1
6を介してインクを流入させる共通液室9、圧力室1に
圧力を印加するための圧電素子5及びその圧電素子5で
振動する振動板6から構成されている。尚、図1は断面
図であり、圧力室1は隔壁により分離された複数個が、
この断面と垂直方向に並んだ構成になっており、従っ
て、吐出口2も圧力室1と同数が同様に並んでいる。
又、共通液室9はそれら複数個の圧力室1の全てにわた
って設けられた1室で構成されている。上記の圧電素子
5及び振動板6が圧力印加手段を構成している。
b,7cの3層構造の圧力室構造体7と、感光性ガラス
7aの上に形成されたNi製の振動板6と、圧力室1に
インクを流入させるための小穴16を有するステンレス
製の供給側ノズル板8とから構成されている。吐出口2
は、絶縁性部材15に吐出口2の孔から半径方向に所定
の距離離れた部位に制御電極13が形成された吐出ノズ
ル板12、感光性ガラス7aの一端部、感光性ガラス7
cの一端部などにより構成され、共通液室9は、供給側
ノズル板8と、共通液室構造板9aと、インク供給口1
0を有するインク供給口平板11とから構成されてい
る。ここで、共通液室構造板9a及びインク供給口平板
11はステンレス製である。また、振動板6の上には圧
電素子5が形成され、その圧電素子5は、図示していな
いが、一方の電極となるAu 層、圧電部材であるPZT
層、もう一方の電極となるPt層から形成されている。
する位置にはインクを吐出させやすくするための対向電
極3が設けられ、この対向電極3と圧力室1内のインク
との間に電圧を印加するための電圧源4が接続され、ま
た、吐出口2の制御電極13と圧力室1内のインクとの
間に制御電圧を印加するための電圧源14が接続されて
いる。
ルヘッドの動作について、図面を参照しながら説明す
る。
すべて金属(導電体)の場合の従来例を示す図である。
吐出口2と対向電極3との間に電圧源4により電圧が印
加された場合、電界分布はほぼ平行となってインクに対
する静電引力が小さくなり、インクの対向電極3側への
膨らみが小さく、インクの吐出口2先端からのタレはほ
とんど生じない。但し、この場合は、静電引力が小さく
なるためインクの飛び出す速度は遅くなる。
すべて絶縁体20で覆われた場合の従来例を示す図であ
る。吐出口2と対向電極3との間に電圧源4により電圧
が印加された場合、電界は吐出口2先端のインクに集中
するためインクに対する静電引力が大きくなり、インク
の飛び出す速度を速くできる。但し、この場合は、前述
とは逆に、インクを対向電極3側へ引く力が大きくなる
ので、インクが対向電極3側へ大きく膨らみ、吐出口2
先端部でインクのタレを生じる。
るノズルの場合を示し、前述の2つの従来例の場合の中
間的な作用を呈する。制御電極13と吐出口2先端のイ
ンクとの間に絶縁体15が存在するため、対向電極3と
インクとの間に電圧源4により電圧を印加した場合、電
界の集中が制御電極13側とインク側に分散されるた
め、インクに対する電界の集中は、その程度が図2
(b)の場合ほど大きくはなく、又、図2(a)の場合
ほど小さくない。その結果、インクの飛び出す速度をあ
る程度大きくできて、尚且つインクのタレも抑制でき
る。
クと制御電極13との間に電圧源4の電圧よりも小さい
逆の電圧を電圧源14により印加しているため、対向電
極3への電圧印加により生じたメニスカスを吐出口2の
途中でそのまま保持しておくことが可能となり、インク
のタレを防止することができる。また、この場合、制御
電極13の領域及び絶縁体15の領域を調節したり、電
圧源14の電圧を調節すれば、インクへの電界の集中の
程度、すなわち、インクの飛び出す速度、及び吐出口2
におけるインクの保持力等を制御できるので、最適な条
件が選択可能である。
電極3への電圧印加が行われていない状態(スイッチ3
1がオフ)を示し、インクと制御電極13との間に電圧
が印加されているのみである。この場合、対向電極3に
よるインクの膨れがなく、その印加電圧によりインクの
先端は吐出口2の途中の位置で保持されているため、吐
出口先端部からのインクのタレを生じない。
オンして電圧源4により、対向電極3とインクとの間に
電圧を印加すると、インクは静電引力によって対向電極
3側へ引っ張られ、メニスカスが生じて吐出口2から飛
び出しやすい状態になる。このとき、対向電極3に印加
される電圧は、インクが吐出口2から飛び出さない程度
の電圧、例えば、約1.5kV位である。その後、圧電
素子に電圧が加えられて圧力室に圧力が印加されると
(図示省略)、図5に示すように、吐出口2からインク
液滴32が飛び出し、対向電極3の静電引力に吸引され
て途中に配置されたシート30に付着する。この場合、
先に圧力室に圧力を印加し、その後に対向電極3へ電圧
を印加しても同様な動作になる。その後、圧力の印加を
停止し、スイッチ31をオフにして対向電極3への電圧
印加を停止すると、図3の状態に戻る。
クの吐出口2近傍に制御電極13を設けて、その制御電
極13と吐出口2のインクとの間に絶縁性を持たせてい
るので、電界がインクに集中し過ぎることもなく、又、
対向電極3による静電引力も余り小さくならずに、イン
クの吐出口2からのタレを防止でき、ノズル間のクロス
トークも抑制できる。以上のように、対向電極3とイン
クとの間の電界の集中が緩和されるため、クロストーク
の影響が少なくなるので、例えば図6に示すように、制
御電極を電極60により構成して共通とし、吐出口2を
複数個一列に配置して、電極60とそれぞれの吐出口2
との間を絶縁体61で取り囲むように構成すれば、多ノ
ズル化が容易になる。
を用いて吐出口2におけるインクの先端部をその位置に
保持することによりインクのタレを防止したが、更に、
インクを後述のような方法を用いて圧力室側へ後退させ
ることによりインクのタレを防止すれば、より効果的で
ある。例えば、図7(a)、あるいは図7(b)に示す
ように、吐出口2の先端部分から内側の所定の距離ま
で、更には吐出口2の先端部を、フッ素系膜でできた撥
水性を有する撥水膜70により被覆する構成としてもよ
い。この場合は、制御電極が無くてもインクが撥水膜7
0により圧力室側へ弾かれて後退し、タレ防止の効果が
得られる。このとき、制御電極13を併用することによ
り、インクの後退と同時にその後退位置での保持ができ
るので相乗効果によって、制御電極13に印加する電圧
が小さくてすみ、対向電極3への印加電圧の低下が小さ
くなるので、インクのタレを防止しながらインクの飛び
出す速度を大きくできる。
現するための別の一例を示す図である。図8に示す方法
は、圧力室1に負圧を印加することにより、吐出口2を
通じて大気圧でインクを圧力室1側へ後退させるもので
ある。この構成により、圧力室1に負圧が印加されるよ
うに、圧電素子5に電圧を印加すると、吐出口2のイン
クは圧力室1側へ後退する。このとき、インク流入口1
6からも負圧によりインクが流入しようとするが、吐出
口2の内径はインク流入口16の内径よりも大きく形成
されているため、インク流入口16からのインクの流入
は抑制される。前述の撥水膜を用いた場合と同様に、こ
の場合も、制御電極13が無くてもタレ防止の効果が得
られるが、制御電極13を併用することにより、インク
の後退とその後退位置での保持の相乗効果が期待でき
る。従って、前述の撥水膜を用いた方法と同様に、制御
電極13に印加する電圧が小さくてすみ、対向電極3へ
の印加電圧の低下が小さくなるので、インクのタレを防
止しながらインクの飛び出す速度を大きくできる。
に電圧を印加する構成としたが、これに限らず、制御電
極13をインクと同電位としても良いし、あるいは又、
インクから電気的に浮いた状態にしてもよい。これらの
場合も、対向電極3とインクとの間の電界の集中が緩和
されるので、前述と同様の効果が得られる。
に印加する電圧を対向電極3に印加する電圧に対して極
性を逆にしたが、これに限らず、同極性の電圧を印加し
てもよい。
電素子の製造方法について説明する図10は、上記第1
の実施の形態における圧電素子及び圧力室の製造方法を
説明する図である。
構造を持つ、例えばMgO 基板1001上に個別電極1
002となるPt層を形成し、その個別電極1002の
上に圧電材料のPZT結晶配向性層1003を形成す
る。このPZT結晶配向性層1003は、チタン酸ジル
コン酸鉛系又はチタン酸バリウム系を主成分としたペロ
ブスカイト構造を示す、PZT系の単結晶層あるいは分
極軸の揃った多結晶の結晶配向層であればよい。また、
十分な吐出力を得るためには、その層の膜厚は0.1μ
m以上とし、高密度化のために、その層の膜厚は10μ
m以下が望ましい。従って、ノズル密度に応じて、この
範囲で膜厚を設定すればよい。次にそのPZT結晶配向
性層1003の上に共通電極1005となるAu 層を形
成する。その共通電極1005の上にNi、Cr、あるい
は、ジルコニアからなる材料で共通振動板1004をス
パッタリングにより形成する。次に共通振動板1004
の上に圧力室の構造体を感光性ガラス1101(図11
参照)により形成し、最後にMgO 基板1001をリン
酸でエッチングを行い除去する。図11に上記の方法で
製作したものの断面図を示す。従来、例えば、特開平6
−040030に示されているような、スクリーン印刷
によって、圧電素子と個別電極とを製作すると高密度化
が困難であったが、本実施の形態に示すように、半導体
製造の工程を用いることにより、高密度化が可能で、図
12に示すような多ノズル化、ヘッドの長尺化を簡単に
実施できる。図12に示す多ノズルヘッドは、幅50m
mの間にノズルが200dpiの密度で形成されたヘッ
ドである。従って、2〜3ノズル/mmのノズル密度が
限界であったものが、本発明によれば、6あるいは7ノ
ズル/mm以上のノズル密度が容易に実現できる。な
お、MgO基板は、NaCl型の結晶構造を持つもので
あれば、他の材料でも適用可能である。
2の実施の形態における圧電素子及び圧力室の一部を示
す構成図である。
及び振動板902をSi 部材により一体として作製し、
その振動板902の上にスパッタリングによってPt 、
あるいはAu の共通電極903を形成する。次に、その
共通電極903の上に形成したSiO2904と圧電材料
のLiNbO3 905を直接接合する。更に、このLiNb
O3 905の上にAu の個別電極906を形成する。こ
こで、例えば、振動板902の厚さは10μm、SiO2
904の厚さは3000オンク゛ストロームであり、 また、Si
O2904とLiNbO3 905とを直接接合(信学技報
テクニカルレポートオブIEICE,US95−24,
EMD95−20,CPM95−32、1995−0
7、P31−38参照)したことにより、圧電効果が向
上する。なお、圧電材料としてLiNbO3の代わりに
LiTaO3を用いてもよい。 (第3の実施の形態)図13は、本発明にかかる第3の
実施の形態におけるノズルヘッドの平面図である。
電素子をインクを飛ばす方向に2段に設けてインクの飛
翔を制御する構成としている(以後、2段ピエゾ方式と
呼ぶ)。すなわち、インクが収納される圧力室が、第1
の圧力室としての共通液室1305とその共通液室13
05に連通する複数の第2の圧力室としての個別液室1
306とが櫛状に設けられ、複数の個別液室1306は
それぞれ隔壁1304により分離されている。また、個
別液室1306の一端には、それぞれノズル(吐出口)
1303が連通されている。また、共通液室1305と
個別液室1306との連絡部分1307は、他のノズル
1303、特に隣接するノズル1303のオン、オフに
よる影響を小さくするために狭くしぼられている。
体に圧力を印加するためのメニスカス生成用ピエゾ(以
後、共通ピエゾと呼ぶ)1301が設けられ、もう一方
の個別液室1306の上部には、インクの飛翔を制御す
るためのインク飛翔・停止用ピエゾ(以後、個別ピエゾ
と呼ぶ)1302がそれぞれ設けられている。また、図
14に示すように、共通ピエゾ1301の下側には共通
振動板1401が形成され、個別ピエゾ1302の下側
には個別振動板1402が形成されている。従って、共
通液室1305への圧力印加と個別液室1306への圧
力印加とは、共通ピエゾ1301及び個別ピエゾ130
2によりそれぞれ別に独立して行うことができる。ここ
で、共通ピエゾ1301及び共通振動板1401が第1
の圧力印加手段を構成し、個別ピエゾ1302及び個別
振動板1402が第2の圧力印加手段を構成している。
における駆動方法は次の3通りの方式がある。 (a)共通ピエゾ1301による印加圧力を強とするこ
とによりインクを吐出する。このとき個別ピエゾ130
2による圧力の印加は行わず、共通ピエゾ1301のみ
によりインクの吐出を行う。インク吐出の停止は、個別
ピエゾ1302により負圧を印加することにより、共通
ピエゾ1301の印加圧力を弱めて行う。以後、これを
引き上げ方式と呼ぶ。 (b)共通ピエゾ1301による印加圧力を弱にしてお
き、インクを吐出するときは個別ピエゾ1302による
圧力印加を行い、共通ピエゾ1301と個別ピエゾ13
02の両者の印加圧力によりインクの吐出を行う。イン
ク吐出の停止は、個別ピエゾ1302による圧力印加を
やめることにより行う。従って、共通ピエゾ1301の
印加圧力が弱のときは、インクを吐出させるだけの圧力
はない。以後、これをバイアス方式と呼ぶ。 (c)前述のバイアス方式を改良した方式であり、共通
ピエゾ1301による印加圧力を弱にしておき、インク
を吐出するときは個別ピエゾ1302による圧力印加を
行い、共通ピエゾ1301と個別ピエゾ1302の両者
の印加圧力によりインクの吐出を行うことは同じであ
る。インク吐出の停止は、個別ピエゾ1302による圧
力印加を負圧の印加とすることにより行う。この場合
は、共通ピエゾ1301による印加圧力が負圧相当分キ
ャンセルされる。以後、これを改良型バイアス方式と呼
ぶ。
の(a)の引き上げ方式においては、同一の共通ピエゾ
1301により各ノズルにおけるメニスカスを形成する
ので、均一なメニスカスが形成でき、ドットが均一にな
る。また、インク吐出時は個別ピエゾ1302を用いな
いので、個別ピエゾ1302のばらつきの影響がなくド
ットが均一になる。更にインクの吐出制御を個別ピエゾ
1302により停止するのみであるので圧電パワーが小
さくてよく、個別ピエゾ1302を小型化できるため高
密度化が可能である。
共通ピエゾ1301による印加圧力がバイアスの状態を
作るので、この効果により個別ピエゾ1302の圧電パ
ワーを小さくできる。従って、個別ピエゾ1302を小
型化できるため高密度化が可能である。
ては、個別ピエゾ1302の制御による印加圧力の差が
吐出時と停止時とで大きくとれるので、共通ピエゾ13
01によるバイアスのばらつきが大きくても影響を受け
ない。
方式を用いることによって、均一なメニスカスが作りや
すく、個別ピエゾ1302の圧電パワーを小さくでき、
更にばらつきが大きくても良いため、高密度化が可能と
なる。また、共通ピエゾ1301及び個別ピエゾ130
2により、ともに最大の圧力印加を行えば、ヘッドクリ
ーニング時等における強力な吐出も可能である。 (第4の実施の形態)図15は、本発明にかかる第4の
実施の形態におけるノズルヘッドの断面図である。
室1506は振動板1501も含めてSi 部材で形成さ
れており、その振動板1501の部分の厚さは、例えば
100μmである。この振動板1501の上には圧電素
子の一方の電極である共通電極1503がAu により形
成され、その共通電極1503の上には圧電素子である
PZT1502が形成されている。更に、PZT150
2の上にはもう一方の電極である個別電極1504がA
u により形成されている。また、個別液室1506には
インクの吐出口であるノズル1505及びインクを供給
するためのインク供給口1507が設けられている。ま
た、PZT1502の厚さも、例えば100μmであ
る。
形態のように圧力室に圧力を印加して、その圧力でイン
クを飛翔させるものではなく、PZT1502に高周波
電圧、ここでは例えば、2〜3ボルト、10MHzの交
流電圧を印加し、それにより振動板1501が振動して
圧力波1508が生じ、その圧力波1508が個別液室
1506内のインク中をノズル1505の方向に向かっ
て進行し、その進行する圧力波1508の衝撃によって
インクを吐出させるものである。従って、本実施の形態
の構成を用いれば、上述したような数ボルト足らずの電
圧を印加するだけでインクをノズル1505から吐出さ
せることが可能になる。尚、その場合、圧力波1508
の進行方向は、できるだけノズル1505の方向へ進行
するように構成しておく必要がある。 (第5の実施の形態)図16は、本発明にかかる第5の
実施の形態におけるノズルヘッドの断面図である。
様に圧力波を利用するものである。図16において、厚
さ100μmのSi 部材で形成された振動板1601に
は、ノズル1606に対向する部分に凹面部1605が
形成されており、その凹面部1605が形成されたSi
部材の裏側には、圧電素子であるPZT1602が設け
られている。ここで、凹面部1605の形状は、ノズル
1606近傍が焦点位置となるような形状とすれば効果
的である。また、PZT1602の両表面には電圧印加
用の共通電極1603及び個別電極1604が形成され
ている。本実施の形態も前述の第4の実施の形態と同様
に、PZT1602に高周波電圧を印加して振動板16
01を振動させ、その時発生する圧力波1607の衝撃
によりインクをノズル1606から吐出させるものであ
る。
高周波電圧として、例えば、1ボルト、10MHzの交
流電圧を印加すると、振動板1601が振動して圧力波
1607が発生する。振動板1601には凹面部160
5が形成されているので、圧力波1607がその凹面部
1605の作用によりノズル1606近傍に収束し、圧
力波1607による吐出力が増してインクの吐出が、よ
り効果的に行われる。従って、前述の第4の実施の形態
より、更に、小さい電圧によりインクの吐出が可能とな
る。
は、PZTに印加する高周波電圧の周波数は10MHz
としたが、低い電圧でインクを飛び出させるだけの圧力
波が発生できれば、これに限定されるものではない。
は、圧電素子にPZTを用いたが、これに限らず、第2
の実施の形態で説明したLiNbO3 など、他の圧電材料
を用いてもよい。
発明によれば、ノズルの高密度化が可能であり、ノズル
間のクロストークを抑制できるという長所を有する。
ば、インク吐出口の先端部からのインクのタレを防止で
きるという利点がある。
ット記録装置におけるノズルヘッドの断面図である。
る電界分布の状態を示す図、同図(c)は、同第1の実
施の形態のノズルにおける電界分布の状態を示す図であ
る。
明する図である。
明する図である。
明する図である。
ズル化した例を示す図である。
おけるノズルに、撥水膜を形成した例を示す図である。
を実現するための一例を示す図である。
び圧力室の一部を示す構成図である。
力室の製造方法を説明する図である。
力室の一部を示す断面図である。
例を示す斜視図である。
ズルヘッドの平面図である。
断面図である。
ズルヘッドの断面図である。
ズルヘッドの断面図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 インク液体を収容する圧力室と、その圧
力室に連通し、前記インク液体を吐出する吐出口と、前
記圧力室に圧力を印加するための圧力印加手段とを備
え、 前記圧力印加手段は、前記圧力室に形成された振動板
と、その振動板を振動させ、チタン酸ジルコン酸鉛系又
はチタン酸バリウム系を主成分としたペロブスカイト構
造を示す単結晶あるいは分極軸方向に優先配向した多結
晶のものを圧電部材とする圧電素子とを有するものであ
って、前記吐出口の前面に配置された記録媒体に前記イ
ンク液体を吐出するときは、少なくとも前記圧電素子に
所定の電圧を印加することを特徴とするインクジェット
記録装置。 - 【請求項2】 インク液体を収容する第1の圧力室と、 その第1の圧力室に圧力を印加するための第1の圧力印
加手段を備え、 その第1の圧力印加手段は、前記圧力室に形成された振
動板と、その振動板を振動させ、チタン酸ジルコン酸鉛
系又はチタン酸バリウム系を主成分としたペロブスカイ
ト構造を示す単結晶あるいは分極軸方向に優先配向した
多結晶のものを圧電部材とする圧電素子とを有し、 前記第1の圧力室に連通し、前記インク液体を吐出する
吐出口をそれぞれ有する複数の第2の圧力室と、 その複数の第2の圧力室に圧力をそれぞれ印加するため
の第2の圧力印加手段とを備え、その第2の圧力印加手
段は、前記圧力室に形成された振動板と、その振動板を
振動させ、チタン酸ジルコン酸鉛系又はチタン酸バリウ
ム系を主成分としたペロブスカイト構造を示す単結晶あ
るいは分極軸方向に優先配向した多結晶のものを圧電部
材とする圧電素子とを有し、 前記第1の圧力印加手段による前記第1の圧力室への印
加圧力及び、前記第2の圧力印加手段による前記第2の
圧力室への印加圧力を調節することにより、前記吐出口
の前面に配置された記録媒体への前記インク液体の吐出
及び、吐出停止を制御することを特徴とするインクジェ
ット記録装置。 - 【請求項3】 前記圧力印加手段に用いる圧電部材の膜
厚が0.1μm以上10μm以下であることを特徴とす
る請求項1または2に記載のインクジェット記録装置。 - 【請求項4】 前記印加圧力の調節が、前記記録媒体に
前記インク液体を吐出するときは、前記第1の圧力印加
手段により前記第1の圧力室に所定圧力を印加し、前記
記録媒体へのインク液体の吐出を停止するときは、前記
第2の圧力印加手段により前記第2の圧力室へ前記所定
圧力とは逆方向の圧力を印加することを特徴とする請求
項2記載のインクジェット記録装置。 - 【請求項5】 前記印加圧力の調節が、前記記録媒体に
前記インク液体を吐出するときは、前記第1の圧力印加
手段により前記第1の圧力室に第1の圧力を印加すると
ともに、前記第2の圧力印加手段により前記第2の圧力
室へ第2の圧力を印加し、前記記録媒体への前記インク
液体の吐出を停止するときは、前記第1の圧力印加手段
による前記第1の圧力の印加を行ったまま、前記第2の
圧力印加手段による前記第2の圧力の印加を停止するこ
とを特徴とする請求項2記載のインクジェット記録装
置。 - 【請求項6】 前記印加圧力の調節が、前記記録媒体に
前記インク液体を吐出するときは、前記第1の圧力印加
手段により前記第1の圧力室に第1の圧力を印加すると
ともに、前記第2の圧力印加手段により前記第2の圧力
室へ第2の圧力を印加し、前記記録媒体への前記インク
液体の吐出を停止するときは、前記第1の圧力印加手段
による前記第1の圧力の印加を行ったまま、前記第2の
圧力印加手段により前記第2の圧力室へ前記第2の圧力
とは逆方向の第3の圧力を印加することを特徴とする請
求項2記載のインクジェット記録装置。 - 【請求項7】 前記吐出口に対向した位置に配置された
対向電極と、その対向電極とインク液体との間に所定電
圧を印加可能な電圧源と、前記吐出口近傍であって,吐
出口の孔から半径方向に所定距離離れた部位に配置さ
れ、前記電圧源により前記所定電圧が印加された時の電
界分布を変え得る制御電極とを備えたことを特徴とする
請求項1または2に記載のインクジェット記録装置。 - 【請求項8】 NaCl型の結晶構造を持つ基板上に個別電
極を形成し、その個別電極上に、チタン酸ジルコン酸鉛
系又はチタン酸バリウム系を主成分としたペロブスカイ
ト構造を示す単結晶あるいは分極軸方向に優先配向した
多結晶の圧電部材を形成し、その圧電部材上に共通電極
を形成し、その共通電極上に振動板を形 成し、その振動
板の上にインク液体を収容するための圧力室を形成し、
前記基板をエッチング法で除去することにより、前記圧
力室に圧力を印加するための圧力印加手段を作製するこ
とを特徴とするインクジェット記録装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29448697A JP3384958B2 (ja) | 1996-10-29 | 1997-10-27 | インクジェット記録装置とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8-286479 | 1996-10-29 | ||
JP28647996 | 1996-10-29 | ||
JP29448697A JP3384958B2 (ja) | 1996-10-29 | 1997-10-27 | インクジェット記録装置とその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10181016A JPH10181016A (ja) | 1998-07-07 |
JP3384958B2 true JP3384958B2 (ja) | 2003-03-10 |
Family
ID=26556339
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29448697A Expired - Fee Related JP3384958B2 (ja) | 1996-10-29 | 1997-10-27 | インクジェット記録装置とその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3384958B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6502928B1 (en) | 1998-07-29 | 2003-01-07 | Seiko Epson Corporation | Ink jet recording head and ink jet recording apparatus comprising the same |
JP4683772B2 (ja) | 2001-06-15 | 2011-05-18 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 発光装置の作製方法 |
US7497962B2 (en) | 2004-08-06 | 2009-03-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing liquid discharge head and method of manufacturing substrate for liquid discharge head |
JP4678410B2 (ja) * | 2008-02-12 | 2011-04-27 | セイコーエプソン株式会社 | ヘッドの製造方法及びプリンタの製造方法 |
JP6390092B2 (ja) * | 2013-12-04 | 2018-09-19 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置 |
JP2021140104A (ja) * | 2020-03-09 | 2021-09-16 | ブラザー工業株式会社 | 画像形成装置 |
-
1997
- 1997-10-27 JP JP29448697A patent/JP3384958B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10181016A (ja) | 1998-07-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100471793B1 (ko) | 잉크제트기록장치와그제조방법 | |
JPH05301342A (ja) | インクジェットプリンタ用ヘッド | |
JP2715001B2 (ja) | 2つのu字型チャンネル駆動装置を持つ高密度インクジェットプリンタヘッド | |
JP2000141647A (ja) | インクジェット記録装置 | |
JP3384958B2 (ja) | インクジェット記録装置とその製造方法 | |
JP2965513B2 (ja) | 記録素子および記録装置 | |
JP2010105300A (ja) | 液体吐出装置 | |
JPH1044398A (ja) | インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置 | |
JPH0538809A (ja) | インクジエツトヘツド | |
JP3432346B2 (ja) | 記録ヘッド | |
JP3064455B2 (ja) | インクジェットヘッド | |
JPH0557891A (ja) | インクジエツトプリントヘツド | |
JPH10278267A (ja) | インクジェット記録装置 | |
JP3740791B2 (ja) | 液滴形成装置および画像形成方法 | |
JP2000198226A (ja) | インクジェット印刷機 | |
JPH02297445A (ja) | インクジェットプリンタのインク吐出装置 | |
JP3213126B2 (ja) | インクジェット記録装置の印字ヘッド | |
JPH1120156A (ja) | インクジェット記録装置とその製造方法 | |
JPH10226068A (ja) | インクジェットヘッド | |
JP3449187B2 (ja) | インクジェット記録ヘッド | |
JP3438544B2 (ja) | インクジェット記録ヘッド | |
JPH1120162A (ja) | インクジェット記録装置 | |
JPH0557892A (ja) | インクジエツトプリントヘツド | |
JPH04294149A (ja) | インクジェットヘッド | |
JPH1134330A (ja) | インクジェット記録装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 5 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071227 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 6 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081227 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091227 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 7 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091227 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101227 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101227 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 9 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111227 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |