JPH04148934A - 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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- JPH04148934A JPH04148934A JP27238690A JP27238690A JPH04148934A JP H04148934 A JPH04148934 A JP H04148934A JP 27238690 A JP27238690 A JP 27238690A JP 27238690 A JP27238690 A JP 27238690A JP H04148934 A JPH04148934 A JP H04148934A
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- Japan
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- grooves
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- lid
- inkjet head
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- Pending
Links
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/10—Finger type piezoelectric elements
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。
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〕
本発明は、ドロップ・オン・デマンド（ＤＯＤ）型のイ
ンクジェット・プリンターヘッドに関するものである。
ンクジェット・プリンターヘッドに関するものである。
今日その市場を大きく拡大しつつあるノンインパクト・
プリンターの内で、原理が最も単純で、且つカラー印刷
に好適なものとしてインクジェット・プリンターがある
。層中的には始めに連続噴射型が現れ、間もなくドツト
を形成する時にのみインク液滴を吐出するいわゆるＤＯ
Ｄ型が中心となり現在に至っている。
プリンターの内で、原理が最も単純で、且つカラー印刷
に好適なものとしてインクジェット・プリンターがある
。層中的には始めに連続噴射型が現れ、間もなくドツト
を形成する時にのみインク液滴を吐出するいわゆるＤＯ
Ｄ型が中心となり現在に至っている。
ＤＯＤ型としては特公昭５３−１２１３８号公報に開示
されているカイザー型、あるいは、特公昭６１−５９９
１４号公報に開示されているザーマルジェット型がその
代表的な方式として有る。
されているカイザー型、あるいは、特公昭６１−５９９
１４号公報に開示されているザーマルジェット型がその
代表的な方式として有る。
このうち、前者は小型化が雛かしく、後者は高熱をイン
クに加えるためにインクが焦げ付くと言う、それぞれに
非常に困暉な問題を抱えている。
クに加えるためにインクが焦げ付くと言う、それぞれに
非常に困暉な問題を抱えている。
以」二のような欠陥を同時に解決する新たな方式として
、特開昭６３−２５２７５０号公報に開示されＣいるせ
ん断モートノ（すが提案された。構造及び動作原理を第
５図に示す。第５図（ａ）は非駆動時の断面構造図で、
ガラスあるいはセラミックスの基板５１上に隔壁５５ａ
ｂ、５５ｂｃ、５５ｃｄなどが接着層５８により等間隔
かつ平行に接着され、インク室兼インク流路の細長い溝
５２ａ、５Ｓ２ｂ、５２Ｃが多数形成される。そして、
溝５２ａ、５２ｂ ５２Ｃの一方の端は共通のインク
だめよりインクが供給できるようにしてあり、他方の端
には小さなノズル穴５３ａ、５３ｂ５６Ｃのあるノズル
板が接着されている。更に、前記隔壁は弾性部材５９に
よりガラスあるいはセラミックスの蓋５６に柔軟に接着
される。ここで、隔壁としては例えばＰＺＴ（チタン酸
ジルコン酸鉛）の様な圧電性素材を用い、矢印５７で示
されるように分極しておく。また、隔壁の側面全体には
電極５４ａ２．５４ｈ１．５４ｂ２．５４Ｃ１を形成す
る。
、特開昭６３−２５２７５０号公報に開示されＣいるせ
ん断モートノ（すが提案された。構造及び動作原理を第
５図に示す。第５図（ａ）は非駆動時の断面構造図で、
ガラスあるいはセラミックスの基板５１上に隔壁５５ａ
ｂ、５５ｂｃ、５５ｃｄなどが接着層５８により等間隔
かつ平行に接着され、インク室兼インク流路の細長い溝
５２ａ、５Ｓ２ｂ、５２Ｃが多数形成される。そして、
溝５２ａ、５２ｂ ５２Ｃの一方の端は共通のインク
だめよりインクが供給できるようにしてあり、他方の端
には小さなノズル穴５３ａ、５３ｂ５６Ｃのあるノズル
板が接着されている。更に、前記隔壁は弾性部材５９に
よりガラスあるいはセラミックスの蓋５６に柔軟に接着
される。ここで、隔壁としては例えばＰＺＴ（チタン酸
ジルコン酸鉛）の様な圧電性素材を用い、矢印５７で示
されるように分極しておく。また、隔壁の側面全体には
電極５４ａ２．５４ｈ１．５４ｂ２．５４Ｃ１を形成す
る。
第５図（ｂ）は駆動時の断面図で、第５図（ａ、）の電
極５４ａ２に電極５４ｂ１に対し〜十分大きな正の電位
を与えるならば隔壁５５ａｂはせん断モードの変形をお
こす。この時、通常は接着層５８に比べて弾性部材５９
の柔軟性が高いので、隔壁５５ａｂの変形は第５図（ｂ
）に示したようにおもに蓋５６に対する変位となって現
れる。同様の事を、隔壁５５１） Ｃ（通常５４ｂ１．
５４ｂ２は同電位とする）についても行えば、インク室
兼インク流路の溝５２ｂの断面積は図のように減少する
。溝内にインクを充填しておけば、この溝の体積減少に
よってインクの圧力は瞬間的に上昇し、インク滴がノズ
ル穴５５ｂより飛び出す。
極５４ａ２に電極５４ｂ１に対し〜十分大きな正の電位
を与えるならば隔壁５５ａｂはせん断モードの変形をお
こす。この時、通常は接着層５８に比べて弾性部材５９
の柔軟性が高いので、隔壁５５ａｂの変形は第５図（ｂ
）に示したようにおもに蓋５６に対する変位となって現
れる。同様の事を、隔壁５５１） Ｃ（通常５４ｂ１．
５４ｂ２は同電位とする）についても行えば、インク室
兼インク流路の溝５２ｂの断面積は図のように減少する
。溝内にインクを充填しておけば、この溝の体積減少に
よってインクの圧力は瞬間的に上昇し、インク滴がノズ
ル穴５５ｂより飛び出す。
以上の原理に基づき、十分に小さな間隔で溝を形成する
ならば、ザーマルジェット型と同等の小型化が容易で、
しかもカイザー型同様に高熱の問題が全くない。第６図
はこのようにして構成されたインクジェットヘッドの斜
視図で特開昭６３２５２７５０号公報において開示され
たものである。
ならば、ザーマルジェット型と同等の小型化が容易で、
しかもカイザー型同様に高熱の問題が全くない。第６図
はこのようにして構成されたインクジェットヘッドの斜
視図で特開昭６３２５２７５０号公報において開示され
たものである。
このヘッドは、インク室兼インク流路の細長い溝６２、
隔壁６５、ノズル板６０、ノズル穴６６から構成されて
いる。又、図において６１はインク滴である。
隔壁６５、ノズル板６０、ノズル穴６６から構成されて
いる。又、図において６１はインク滴である。
第５図（ｂ）において、前記の様に一般的には、隔吸の
せん断モードの変形は弾性部材５９側でおもに吸収され
る。しかしながら、接着層５８に生じる隔壁の重心移動
を阻止する方向の応力が、高解像度用のヘッドでは無祝
し得なくなる。その理由は以下の通りである。
せん断モードの変形は弾性部材５９側でおもに吸収され
る。しかしながら、接着層５８に生じる隔壁の重心移動
を阻止する方向の応力が、高解像度用のヘッドでは無祝
し得なくなる。その理由は以下の通りである。
例身−ば、現在主流となっている３００ｄｌｌｌｌ（ｄ
ｏｔｓ ｐｅｒ １ｎｃｈ ）の解像度のヘッドを想定
する。
ｏｔｓ ｐｅｒ １ｎｃｈ ）の解像度のヘッドを想定
する。
隔壁のピッチは約８０μｍで、隔壁幅は約４０μｍηど
なり、必然的に弾性部材５９の厚みは最大でも１０μｍ
程度が限度となる。一方、接着層は、まず絶縁性が要求
され、しかも隔壁の分極を保持するために圧電性素材の
ギュリー温度以下（通常１５０℃以下）での接着と言う
制約がある。このため、該接着層はエポキシ等の高分子
系に限定せざるを得ないが、厚みは数μｍになってしま
う。
なり、必然的に弾性部材５９の厚みは最大でも１０μｍ
程度が限度となる。一方、接着層は、まず絶縁性が要求
され、しかも隔壁の分極を保持するために圧電性素材の
ギュリー温度以下（通常１５０℃以下）での接着と言う
制約がある。このため、該接着層はエポキシ等の高分子
系に限定せざるを得ないが、厚みは数μｍになってしま
う。
この結果以下のような大きな問題を生じることになる。
（１）上記のごとく弾性部材５９に対する接着層５８の
厚みが無視できるほど薄くならないと、隔壁のせん断モ
ードの変形による応力で接着層も弾性部材に対して無視
できないレベルの変形を受ける事になる。この場合、接
着層の変形は第５図（ｂ）から分かるように、インク室
兼インク流路の溝５２ｂの断面積の減少を抑制するよう
に働く。この結果、接着層５８の変形分だけインク吐出
の駆動力が弱まることになる。
厚みが無視できるほど薄くならないと、隔壁のせん断モ
ードの変形による応力で接着層も弾性部材に対して無視
できないレベルの変形を受ける事になる。この場合、接
着層の変形は第５図（ｂ）から分かるように、インク室
兼インク流路の溝５２ｂの断面積の減少を抑制するよう
に働く。この結果、接着層５８の変形分だけインク吐出
の駆動力が弱まることになる。
（２） インク吐出の動作を高速で反復させようとし
た時、振動系としての隔壁のスチフネスの高さが必要で
あるが、これに対する弾性部材５９の寄与は小さく接着
層５８の硬さに支配される。しかしながら、高分子系の
接着剤では、十分なスチフネスは得られない。
た時、振動系としての隔壁のスチフネスの高さが必要で
あるが、これに対する弾性部材５９の寄与は小さく接着
層５８の硬さに支配される。しかしながら、高分子系の
接着剤では、十分なスチフネスは得られない。
このように、インク吐出力の低下と、吐出周波数の低下
が避けられず、プリンターとして動作させる際に、前者
により印刷の安定性が低下し、後渚により印刷スピード
が低下することになる。
が避けられず、プリンターとして動作させる際に、前者
により印刷の安定性が低下し、後渚により印刷スピード
が低下することになる。
本発明は、かかるプリンターにおける重要な機能の低下
を招来する事なく、せん断モード型のインクジェット・
プリンターを実用に供せんとするものである。
を招来する事なく、せん断モード型のインクジェット・
プリンターを実用に供せんとするものである。
−」二記目的を達成するため、本発明では基板と隔壁と
を一体に形成するものである。更に又、弾性部材をも用
いない構成により、駆動時の抵抗の減少を計るものであ
る。この結果、隔壁の変形をほぼ全てインク室兼インク
流路の溝の体積変化に用いることができ、しかも隔壁の
振動系と［２てのスチフネスを上げることができる。
を一体に形成するものである。更に又、弾性部材をも用
いない構成により、駆動時の抵抗の減少を計るものであ
る。この結果、隔壁の変形をほぼ全てインク室兼インク
流路の溝の体積変化に用いることができ、しかも隔壁の
振動系と［２てのスチフネスを上げることができる。
以下本発明による実施例を図面に基づいて説明する。第
１図（ａ）は第５図（ａ）に対応する本発明によるイン
クジェットヘッドの構成の一例で、圧電性素材の基板１
にインク室兼インク流路の溝２ａ、’）−ｂ、２０等を
直接に形成する事が本発明に係わる点である。溝の形成
は、例えばワイヤーノーを用いて行う。この結果、隔壁
５ａｂ ５ｂｃは基板１ど一体となり、駆動時の第１
図（ｂ）から明らかなように、従来例の第５図ｆｂ）の
接着層５８による既述１〜だ問題点が大幅に改善される
ものである。
１図（ａ）は第５図（ａ）に対応する本発明によるイン
クジェットヘッドの構成の一例で、圧電性素材の基板１
にインク室兼インク流路の溝２ａ、’）−ｂ、２０等を
直接に形成する事が本発明に係わる点である。溝の形成
は、例えばワイヤーノーを用いて行う。この結果、隔壁
５ａｂ ５ｂｃは基板１ど一体となり、駆動時の第１
図（ｂ）から明らかなように、従来例の第５図ｆｂ）の
接着層５８による既述１〜だ問題点が大幅に改善される
ものである。
尚、電極は第５図で説明した駆動の原理から明らかなよ
うに隔壁の側面全体に形成する必要があるのは勿論であ
るが、一つの溝内では底部にも形成１〜て４ａ４ｂ、４
ｃの様に一体とした。これは駆動時には、第５図での電
極５４ｂ１．５４ｂ２を通常は同電位にとるためであり
、かつ底部の電極自体が駆動に悪影響をあたえないから
である。もし、必要ならば第５図のように分離しても一
向に構わない。矢印７の方向に分極された隔壁５ａｂ、
５ｂ（Ｈに対する駆動原理は第５図で説明した通りであ
る。尚、ここでは、基板１はＰＺＴを用い、隔壁及び溝
はそれぞれ幅５０μｍ１深さ１３０μｍであり、電極は
すべて蒸着によるクロムと金の合計膜厚０．５μｍの積
層膜である。
うに隔壁の側面全体に形成する必要があるのは勿論であ
るが、一つの溝内では底部にも形成１〜て４ａ４ｂ、４
ｃの様に一体とした。これは駆動時には、第５図での電
極５４ｂ１．５４ｂ２を通常は同電位にとるためであり
、かつ底部の電極自体が駆動に悪影響をあたえないから
である。もし、必要ならば第５図のように分離しても一
向に構わない。矢印７の方向に分極された隔壁５ａｂ、
５ｂ（Ｈに対する駆動原理は第５図で説明した通りであ
る。尚、ここでは、基板１はＰＺＴを用い、隔壁及び溝
はそれぞれ幅５０μｍ１深さ１３０μｍであり、電極は
すべて蒸着によるクロムと金の合計膜厚０．５μｍの積
層膜である。
又、隔壁５ ａ ｂなどは、シリコンゴムよりなる厚さ
１０８ｍの弾性部材９によりアルミナ板の蓋６に柔軟に
接着されている。ノズル穴３ ａｓ ３ ｂｓ６Ｃはス
テンレス板のエツチングによる直径３５μｍの丸穴であ
る。
１０８ｍの弾性部材９によりアルミナ板の蓋６に柔軟に
接着されている。ノズル穴３ ａｓ ３ ｂｓ６Ｃはス
テンレス板のエツチングによる直径３５μｍの丸穴であ
る。
第２図（ａ）は本発明の異なる実施例で、第１図（ａ）
に於て弾性部材９が隔壁と蓋の間にのみ形成されている
のに対して、本発明では蓋の下面全体に弾性部材２９が
存在する。第１図（ａ）と同一の番号で示された部分は
、前記の説明と同様である。このような構造とすること
の主たる利点は、製造工程の簡易化に係わる問題で、第
１図のように精細な形状での弾性部材の形成に比べて、
大幅に工程メリットがある。第２図（ｂ）は駆動時の断
面図で、第１図（ｂ）に比べて僅かに弾性部材のコンプ
ライアンスが低下するが、実質的な問題はない。
に於て弾性部材９が隔壁と蓋の間にのみ形成されている
のに対して、本発明では蓋の下面全体に弾性部材２９が
存在する。第１図（ａ）と同一の番号で示された部分は
、前記の説明と同様である。このような構造とすること
の主たる利点は、製造工程の簡易化に係わる問題で、第
１図のように精細な形状での弾性部材の形成に比べて、
大幅に工程メリットがある。第２図（ｂ）は駆動時の断
面図で、第１図（ｂ）に比べて僅かに弾性部材のコンプ
ライアンスが低下するが、実質的な問題はない。
第３図（ａ）は本発明による異なる実施例で、ここでは
第１図（ａ）あるいは第２図（ａ）の構成での弾性部材
を用いる事なく、隔壁５ａｂ ５ｂｃなどの−Ｌ面と
蓋６とを接触のみで密着させるものである。
第１図（ａ）あるいは第２図（ａ）の構成での弾性部材
を用いる事なく、隔壁５ａｂ ５ｂｃなどの−Ｌ面と
蓋６とを接触のみで密着させるものである。
第１図（ａ）と同一の番号で示された部分は、前記の説
明と同様である。本発明の構造の意味は、これまでに述
べた弾性部材を用いないことで、第３図（ｂ）の駆動時
に、より少ない抵抗で隔壁５ａｂ。
明と同様である。本発明の構造の意味は、これまでに述
べた弾性部材を用いないことで、第３図（ｂ）の駆動時
に、より少ない抵抗で隔壁５ａｂ。
５ｂｃが変形しうる点にある。従って、第５図の従来例
に於て述べた欠点が、本発明に於て最大限に解決される
ものである。但し、本構造においては弾性部材という接
着層を有しないことから、蓋の下面と隔壁の上面の平坦
性を十分に確保して、この領域での溝間のインク漏れの
生じないことが重要である。
に於て述べた欠点が、本発明に於て最大限に解決される
ものである。但し、本構造においては弾性部材という接
着層を有しないことから、蓋の下面と隔壁の上面の平坦
性を十分に確保して、この領域での溝間のインク漏れの
生じないことが重要である。
第４図（ａ）は更に異なる本発明の実施例で、第３図（
ａ）の改良に属する。すなわち、本発明においては蓋乙
にストライプ状の凸部４６を設けるもので、この凸部間
に基板側の隔壁５ａｂ、５ｂ（、をはめ込む形となる。
ａ）の改良に属する。すなわち、本発明においては蓋乙
にストライプ状の凸部４６を設けるもので、この凸部間
に基板側の隔壁５ａｂ、５ｂ（、をはめ込む形となる。
第４図（ｂ）では駆動時での変形量を誇張して示しであ
るが、実際には横方向の変位量は約０１μｍしかなく、
事実上蓋の凸部と溝とのはめあい構造となる。従って、
第３図に比べてヘッド組立時及び駆動時の信頼性が増す
ことになる。
るが、実際には横方向の変位量は約０１μｍしかなく、
事実上蓋の凸部と溝とのはめあい構造となる。従って、
第３図に比べてヘッド組立時及び駆動時の信頼性が増す
ことになる。
以上、本発明の構造によれば、せん断モード型インクジ
ェット・プリンターにおけるインク吐出力と駆動周波数
の向上を計ることができて、結果的に高性能なインクジ
ェット・プリンターを得ることができるものである。
ェット・プリンターにおけるインク吐出力と駆動周波数
の向上を計ることができて、結果的に高性能なインクジ
ェット・プリンターを得ることができるものである。
第１図は本発明のせん断モード型インクジェットヘッド
の断面図、第２〜４図は本発明の別の構成を示すインク
ジェットヘッドの断面図、第５図は従来のせん断モード
型インクジェットヘッドの断面図、第６図は従来のイン
クジェットヘッドの斜視図である。 １・・・・・・基板、 ２ａ ２ｂ・・・・・・溝、 ３ａ、３ｂ・・・・・・ノズル穴、 ４ａ、４ｂ・・・・・・電極、 ５ａｂ１５ｂｃ・・・・・・隔壁、 ６・・・・・・蓋、 ９．２９・・・・・・弾性部材。 Ｃす 第２図 第３図 （ＣＩ） ｂ 第４図 ４６ ３ｂ ｊ ／ 第５図 （Ｑ）
の断面図、第２〜４図は本発明の別の構成を示すインク
ジェットヘッドの断面図、第５図は従来のせん断モード
型インクジェットヘッドの断面図、第６図は従来のイン
クジェットヘッドの斜視図である。 １・・・・・・基板、 ２ａ ２ｂ・・・・・・溝、 ３ａ、３ｂ・・・・・・ノズル穴、 ４ａ、４ｂ・・・・・・電極、 ５ａｂ１５ｂｃ・・・・・・隔壁、 ６・・・・・・蓋、 ９．２９・・・・・・弾性部材。 Ｃす 第２図 第３図 （ＣＩ） ｂ 第４図 ４６ ３ｂ ｊ ／ 第５図 （Ｑ）
Claims (5)
- （１）基板と、該基板上に配列され溝を形成する圧電物
質から成る隔壁と、前記溝の上部を覆う蓋とから構成さ
れ、前記溝は一方の端で共通インク溜めで連通し、他方
の端にノズルを有し、前記隔壁が電極を介して印加され
る電圧によりせん断モードの変位を起こし、前記溝内の
インクを前記ノズルより吐出せしめるせん断モードイン
クジェットヘッドにおいて、前記基板と前記隔壁を前記
圧電物質からなる材料を用いて一体に形成したことを特
徴とするインクジェットヘッド。 - （２）蓋と隔壁とが弾性部材により接着された構造であ
ることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッ
ド。 - （３）蓋と隔壁の上面とが密着された構造であることを
特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。 - （４）蓋の隔壁との密着面側に、溝の開口部において概
はめあい構造となるストライプ状の凸部を有することを
特徴とする請求項３記載のインクジェットヘッド。 - （５）電極を溝の側面とともに溝の底面にも設け一体と
したことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のイ
ンクジェットヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27238690A JPH04148934A (ja) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | インクジェットヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27238690A JPH04148934A (ja) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | インクジェットヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04148934A true JPH04148934A (ja) | 1992-05-21 |
Family
ID=17513163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27238690A Pending JPH04148934A (ja) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | インクジェットヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04148934A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1990
- 1990-10-12 JP JP27238690A patent/JPH04148934A/ja active Pending
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