JPH03211058A - 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

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JPH03211058A
JPH03211058A JP511390A JP511390A JPH03211058A JP H03211058 A JPH03211058 A JP H03211058A JP 511390 A JP511390 A JP 511390A JP 511390 A JP511390 A JP 511390A JP H03211058 A JPH03211058 A JP H03211058A
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JP
Japan
Prior art keywords
intermediate plate
ink
substrate
diaphragm
base
Prior art date
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Pending
Application number
JP511390A
Other languages
English (en)
Inventor
Hirozo Matsumoto
浩造 松本
Naoto Fukazawa
直人 深沢
Aki Ikeda
池田 亜樹
Koji Yoshizawa
吉沢 孝二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP511390A priority Critical patent/JPH03211058A/ja
Publication of JPH03211058A publication Critical patent/JPH03211058A/ja
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
この発明は、中間板または振動板と基板とを静電接合し
て構成され、とくに中間板または振動板と基板との材料
を特定して高解像度化、小形化。 低コスト化を図ったインクジェット記録ヘッドに関する
【従来の技術】
従来、微細なノズル孔よりインクを噴射し、これを紙な
どの記録媒体上に付着させて記録を行うインクジェット
記録が知られている。そして、その原理の一つとしてオ
ン・デマンド型インクジェット記録ヘッドがある。 通常、この種の記録ヘッドでは、第4図の分解斜視図に
示すように、ステンレス鋼あるいはガラス等からなる基
板1に、インクノズル2)インク通路3a、3b、イン
ク加圧室4、インク供給路5などの溝がエツチングまた
は機械加工などの手段で形成され、その上に振動板(蓋
板)6を重ね接着や拡散接合することによりインク流路
が構成されている。さらに、インク加圧室4に対応する
振動板6の表面位置に、電気機械変換素子としての役割
をもつ圧電素子7が接着され、振動板6の一部にはイン
ク供給孔8が設けられでいる。 また、圧電素子7の上下面には電極が形成されており、
この電極に電気信号を印加すると、圧電素子7に歪みが
生じて振動板6が変位する。その結果、インク加圧室4
の容積が減少し、これによってインクノズル2からイン
ク滴が噴射されて記録が行われる。
【発明が解決しようとする課題】
第4図に示したインジェット記録ヘッドで良好な記録を
行うためには、記録ヘッドより吐出するインク滴を直径
100〜150μm程度にする必要があり、このために
はインクノズルの等価直径を50μm前後とし、かつそ
の寸法精度を極めて高くすることが必要となる。また当
然ながら、インクノズルの間隔(ピッチ)も高精度で維
持されなければならない。さらに、インク印字品質つま
り高解像度化の観点からは、インクノズルの間隔はでき
る限り狭いことが望ましい。 従来技術で述べたステンレス鋼あるいはガラスを基板に
用いると、加工技術などの制約からインクノズル間隔は
ほぼ250μm前後が限度で、これを基板の表、裏の各
面に千鳥状に配置しても、その解像度は180dpi 
(1インチ当りのドツト数)である。そして、インクノ
ズル数も通常は12本または24本である。また、基板
の材料は一般的には等方的であるので、エツチングなど
の加工方法ではインクノズルの寸法バラツキの低減に関
しても一定の限界があり、印字品質の阻害要因になる。 一方、基板と蓋板の接合についても、接着剤などがイン
クノズル内に入り、その断面積を変化させたり、詰らせ
たりするトラブルが発生し易い。 この発明の課題は、従来の技術がもつ以上の問題点を解
消し、高解像度化、小形化、低コスト化を図ったインク
ジェット記録ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明に係るインクジェッ
ト記録ヘッドは、 中間板の少なくとも一方の側、または振動板の一方の側
に感光性ガラスからなる基板が静電接合され、この基板
の前記中間板または振動板の側にインク溜めとインク加
圧室とインク噴射用ノズルとが連通ずる溝として形成さ
れ、 前記基板に静電結合されるのが前記中間板の場合には、
この中間板とは逆側の前記基板の表面で前記インク加圧
室に対応する箇所に圧電素子が固着され、 前記基板に静電結合されるのが前記振動板の場合には、
この振動板の前記基板とは逆側表面で前記インク加圧室
に対応する箇所に圧電素子が固着される。 中間板または振動板は、半導体からなること、アルカリ
亜鉛硼珪酸ガラスからなること、または基板とほぼ同じ
熱膨張係数をもつ金属またはその合金からなることがそ
れぞれ可能である。 中間板または振動板が金属またはその合金からなるとき
、金属はCr、Ta、Ti、Fe、Nb、Pt、V。 Pd、Be、Re、Rhの内のいずれかであることが可
能である。
【作用】
基板材料の感光性ガラスは、紫外線に感光し、加熱現像
処理によって結晶化する。この結晶化した部分は非常に
微細で酸に溶けやすいので、複雑なインク溜め、インク
加圧室、インク噴射ノズルの連通ずる溝を高精度に加工
可能である。 中間板または振動板としてSi、Ge、Ga Asなど
の半導体材料またはアルカリ亜鉛硼珪酸ガラスを選定す
れば、中間板または振動板と、基板とは静電結合、つま
り比較的低い温度での結合が可能である。 また、中間板または振動板として基板の感光性ガラスの
線膨張係数(8,4Xl0−6/ ’C)とほぼ同じ6
〜12X10−6/ ’Cの金属たとえばCr、Ta、
Ti。 Fe、Nb、Pt、V、Pd、Be、Re、Rhの内の
いずれか、またはその合金を選定すれば、中間板または
振動板と、基板とは静電結合、つまり比較的低い温度で
のさらに変形の少ない高精度な結合が可能である。
【実施例】
本発明に係るインクジェット記録ヘッドのいくつかの実
施例について以下に図面を参照しながら説明する。 第1図は第1実施例の断面図で、後述する第4゜第5の
各実施例の共通な断面図でもある。第1図において、基
板1は厚さ1mmの感光性ガラスからなり、その溝の加
工は次のようにおこなう。露光し、現像(熱処理)し、
10%ぶつ酸溶液でエツチングをする。なお、基板1の
各部の寸法は次のとおりである。 インクノズル: 45 X 45 X 300 μmイ
ンクノズル間隔: 105 p m (24Odpi相
当)インクノズル数:32個 インク加圧室: 1.2 X 3 Xo、15mm次に
、基板1の溝側の表面に振動板6として厚さ0.3 m
mのSi板を被せ、電圧650V、温度460°Cの条
件で静電接合する。その後、振動板6のインク加圧室4
に対応する位置に圧電素子7をエポキシ系の接着剤で貼
着する。圧電素子7の寸法は、1.2 X 3 xo、
15 (縦×横×厚さ)薗である。 このインクジェット記録ヘッドの動作は、圧電素子7に
ピーク電圧120■の矩形波パルスを印加しておこなう
。周波数が5kHzでも、記録ヘッドに要求される24
0dpiの良質な印字が可能であることが確認された。 第2図は第2実施例の断面図で、後述する第6の実施例
の共通な断面図でもある。第2図において、第1実施例
におけるのと同じ基板1と、中間板9として厚さ1mm
のSi板とを第1実施例におけるのと同じ条件で静電接
合する。その後、基板1の中間板9とは逆側表面でイン
ク加圧室4に対応する位置に圧電素子7をエポキシ系の
接着剤で貼着する。その結果、インク噴射特性は第1実
施例におけるのと同じであった。 第3図は第3実施例の断面図で、後述する第7の実施例
の共通な断面図でもある。第4図において、第2実施例
におけるのと同じ中間板9としての厚さ1mmのSi板
の各側に、基板11を第2実施例におけるのと同じ条件
で静電接合する。なお、基板11の各部の寸法は次のと
おりである。 インクノズル: 40 X 40 X 300 μmイ
ンクノズル間隔:141 μm インクノズル数=24個 インク加圧室: 1.2 X 3 Xo、15胴その後
、各基板11の中間板9とは逆側表面でインク加圧室4
に対応する位置に圧電素子7をエポキシ系の接着剤で貼
着する。その結果、インクノズル2が上下2段に千鳥状
に配置されるから合計のインクノズル数は48個になり
、解像度は300dpiになる。インク噴射特性は第1
.第2の各実施例におけるのと同じく良好である。 第4実施例はその断面が第1図に示される。第1図にお
いて、振動板16として厚さ0.2 mmのアルカリ硼
珪酸ガラスが第1実施例における振動板6の代わりに用
いられ、電圧110 V、温度380°Cの条件で基板
1と静電接合される。また、第2図におけるSt中間板
9の代わりに、アルカリ硼珪酸ガラスの中間板を用いる
こともできる。圧電素子7の貼着については、第1実施
例におけるのと同様である。ところで、振動板はアルカ
リ硼珪酸ガラス以外のガラス材料では良好な結果が得ら
れなかった。 次の第5.第6.第7の各実施例では、振動板または中
間板として、金属またはその合金が用いられる。ただし
、金属またはその合金は、感光性ガラスと静電接合可能
であること、熱膨張係数が感光性ガラスの8.4 Xl
0−’/ ’Cとほぼ同じ6〜12XiO″6/ ”C
であること、精密加工、平面仕上げの0 容易性、かつ経済性があること、などの条件を満足する
ものでなければならない。そのような金属は、Cr、T
a、Ti、Fe、Nb、Pt、V、Pd、Be、Re。 Rhの内のいずれかである。なお、Nb、 P t、 
Rhなどの耐酸化性に優れた金属またはその合金は、感
光性ガラスと大気中でも、電圧200〜500V。 温度450〜600“Cの条件で静電接合可能である。 Ta、Ti、Fe、Be等の酸化しやすい金属は、A 
r 。 N2などの不活性雰囲気中で静電接合可能である。 第5実施例は、その断面が第1図に示される。 第1図で、振動板26として厚さ0.1 mmのFe板
が第1実施例における振動板6の代わりに用いられ、電
圧250V、温度550°Cの条件で基板1と静電接合
される。圧電素子7の貼着については第1実施例におけ
るのと同様である。インク噴射特性は前記各実施例にお
けるのと同じく良好である。 第6実施例は、その断面が第2図に示される。 第2図で、中間板19として厚さ0.5 mmのFe板
が用いられ、電圧250V、温度550°Cの条件で基
板工と静電接合される。圧電素子7の貼着その他に1 ついては第2実施例におけるのと同様である。 第7実施例は、その断面が第3図に示される。 中間板19として厚さ0.5 mmのFe板が用いられ
、その各側に第3実施例におけるのと同じ基板工1を第
5.第6の各実施例におけるのと同じ条件で静電接合す
る。 その後、各基板11の中間板19とは逆側表面でインク
加圧室4に対応する位置に圧電素子7をエポキシ系の接
着剤で貼着する。その結果、インクノズル2が上下2段
に千鳥状に配置されるから合計のインクノズル数は48
個になり、解像度は300dpiになる。インク噴射特
性は前記各実施例におけるのと同じく良好である。
【発明の効果】
この発明によれば、従来の技術に比べ次のようなすぐれ
た効果がある。 (1)精密加工性に優れる感光性ガラスを基板とするか
ら溝加工が微細になり、また基板と振動板または中間板
とが静電接合されて変形が少なく、インクノズルの詰ま
りがなく、さらに振動板または2 中間板が金属ないしその合金の場合には基板の感光性ガ
ラスとほぼ同じ熱膨張係数のものが選定されて接合時と
使用時との温度差による熱歪みがさらに抑制されるから
、ノズルの高密度化、つまり高解像度化が図れる。 (2)前項に関連してインクジェット記録ヘッドの小形
化、低コスト化が図れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1.第4.第5の各実施例の共通な断面図、 第2図は第2.第6の各実施例の共通な断面図、第3図
は第3.第7の各実施例の共通な断面図、第4図は従来
例の分解斜視図である。 符号説明 1.11:基板、2:インクノズル、 4:インク加圧室、6.16,267振動板、4 C4

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)中間板の少なくとも一方の側または振動板の一方の
    側に感光性ガラスからなる基板が静電接合され、この基
    板の前記中間板または振動板の側にインク溜めとインク
    加圧室とインク噴射用ノズルとが連通する溝として形成
    され、前記基板に静電結合されるのが前記中間板の場合
    にはこの中間板とは逆側の前記基板の表面で前記インク
    加圧室に対応する箇所に圧電素子が固着され、前記基板
    に静電結合されるのが前記振動板の場合にはこの振動板
    の前記基板とは逆側表面で前記インク加圧室に対応する
    箇所に圧電素子が固着されることを特徴とするインクジ
    ェット記録ヘッド。 2)特許請求の範囲第1項記載の記録ヘッドにおいて、
    中間板または振動板は、半導体からなることを特徴とす
    るインクジェット記録ヘッド。 3)特許請求の範囲第1項記載の記録ヘッドにおいて、
    中間板または振動板は、アルカリ亜鉛硼珪酸ガラスから
    なることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。 4)特許請求の範囲第1項記載の記録ヘッドにおいて、
    中間板または振動板は、基板とほぼ同じ熱膨脹係数をも
    つ金属またはその合金からなることを特徴とするインク
    ジェット記録ヘッド。 5)特許請求の範囲第4項記載の記録ヘッドにおいて、
    金属はCr,Ta,Ti,Fe,Nb,Pt,V,Pd
    ,Be,Re,Rhの内のいずれかであることを特徴と
    するインクジェット記録ヘッド。
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