JPH04163050A - 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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- JPH04163050A JPH04163050A JP28624090A JP28624090A JPH04163050A JP H04163050 A JPH04163050 A JP H04163050A JP 28624090 A JP28624090 A JP 28624090A JP 28624090 A JP28624090 A JP 28624090A JP H04163050 A JPH04163050 A JP H04163050A
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- pressure generating
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- elastic material
- inkjet head
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- Granted
Links
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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、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。
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
して配置される圧電材料と導電材料からなる圧力発生素
子と、前記圧力発生素子と前記ノズル形成基板との間隙
、及び前記圧力発生素子の周辺を充たすオンクとを備え
、印加電圧により前配圧力発生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。
して配置される圧電材料と導電材料からなる圧力発生素
子と、前記圧力発生素子と前記ノズル形成基板との間隙
、及び前記圧力発生素子の周辺を充たすオンクとを備え
、印加電圧により前配圧力発生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、ガラ又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
成した圧力発生素子の板をインクキャビティの面積程度
に切断加工した後、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。
間に複数のインクキャビティを形成し、電極を両面に形
成した圧力発生素子の板をインクキャビティの面積程度
に切断加工した後、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。
この様な形式の印字ヘッドに於いては、液滴の形成効率
、及び飛翔力が大きいことが望ましい。
、及び飛翔力が大きいことが望ましい。
しかしながら、圧力発生素子の単位長さ、及び単位電圧
当りの伸縮率は極めて小さいため、印字に要求される飛
翔力を得るためには、高印加電圧が必要となり駆動回路
や絶縁対策が複雑化するという問題を有している。
当りの伸縮率は極めて小さいため、印字に要求される飛
翔力を得るためには、高印加電圧が必要となり駆動回路
や絶縁対策が複雑化するという問題を有している。
この様な問題を解決するため、特開昭６３−２９５２６
９号公報に示されている様に圧電材料と導電材料とを交
互に積層したインクジェット印字ヘッド用の圧力発生素
子が提案されている。この圧力発生素子によれば電極間
距離を非常に小さくする事ができるので、駆動信号の電
圧を下げることができるという効果を有している。
９号公報に示されている様に圧電材料と導電材料とを交
互に積層したインクジェット印字ヘッド用の圧力発生素
子が提案されている。この圧力発生素子によれば電極間
距離を非常に小さくする事ができるので、駆動信号の電
圧を下げることができるという効果を有している。
しかしながら、圧電材料と導電材料を積層して焼成した
圧力発生素子を用いて、ノズル開口と前記圧力発生素子
の自由端の間にインクを貯める間隔を形成してなるオン
デマンド型インクジェットヘッドに於ては、上記圧電材
料が極めて薄く形成されている為、電界強度が極めて大
きく、電極間、または、インクの絶縁破壊が心配される
。
圧力発生素子を用いて、ノズル開口と前記圧力発生素子
の自由端の間にインクを貯める間隔を形成してなるオン
デマンド型インクジェットヘッドに於ては、上記圧電材
料が極めて薄く形成されている為、電界強度が極めて大
きく、電極間、または、インクの絶縁破壊が心配される
。
また、前記の従来技術では、インクキャビティの広さは
、−辺が数百μｍ程度である為、圧力発生素子をインク
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。このな
め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。
、−辺が数百μｍ程度である為、圧力発生素子をインク
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。このな
め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。
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□はど顕著になる。
は、ノズルの密度を高くする□はど顕著になる。
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共に、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。
の目的は、高密度化、高ノズル数に対応すると共に、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、インクを吐出する複
数のノズルを備えたノズル形成基板と、圧電材料と導電
材料を交互に積層してなり、前記インクに圧力を加える
圧力発生素子と、該圧力発生素子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し、前記圧力発
生素子が絶縁弾性材料にて被覆されていることを特徴と
する。
数のノズルを備えたノズル形成基板と、圧電材料と導電
材料を交互に積層してなり、前記インクに圧力を加える
圧力発生素子と、該圧力発生素子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し、前記圧力発
生素子が絶縁弾性材料にて被覆されていることを特徴と
する。
また、上記圧力発生素子の圧力発生面であるノズル対向
面の面積が上記圧力発生部材の全側面積に対して極めて
小さい時、圧力発生面を被覆する絶縁弾性材料と圧力発
生面と直角な方向の側面を被覆する絶縁弾性材料の弾性
率が異なることを特徴とする。
面の面積が上記圧力発生部材の全側面積に対して極めて
小さい時、圧力発生面を被覆する絶縁弾性材料と圧力発
生面と直角な方向の側面を被覆する絶縁弾性材料の弾性
率が異なることを特徴とする。
さらには、前記圧力発生素子の圧力発生面を被覆する絶
縁弾性材料がノズル開口面に対して凸状に形成されてい
る事を特徴とする。
縁弾性材料がノズル開口面に対して凸状に形成されてい
る事を特徴とする。
゛さらに、前記圧力発生素子の圧力発生面を被覆する絶
縁弾性材料のノズル開口に対向する圧力発生表面に凹部
を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
縁弾性材料のノズル開口に対向する圧力発生表面に凹部
を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
本発明の構成によれば、印加された電圧によって変位を
発生し、インクを吐出させる為の圧力を発生する圧力発
生素子が、絶縁弾性材料にて被覆されている。この為、
極めて高い電界強度がかがる圧力発生素子の電極間にお
ける絶縁破壊を抑制すると共に、圧力発生素子の振動時
に発生するノイズの消音効果、及び残留振動の抑制効果
がある。
発生し、インクを吐出させる為の圧力を発生する圧力発
生素子が、絶縁弾性材料にて被覆されている。この為、
極めて高い電界強度がかがる圧力発生素子の電極間にお
ける絶縁破壊を抑制すると共に、圧力発生素子の振動時
に発生するノイズの消音効果、及び残留振動の抑制効果
がある。
また、本発明の第２項によれば、上記圧力発生素子の圧
力発生面であるノズル対向面の面積が上記圧力発生素子
の全側面積に対して極めて小さい時、圧力発生面を被覆
する絶縁弾性材料と上記圧力発生面と直角方向の側面を
被覆する絶縁弾性材料の弾性率が異なった構成となる。
力発生面であるノズル対向面の面積が上記圧力発生素子
の全側面積に対して極めて小さい時、圧力発生面を被覆
する絶縁弾性材料と上記圧力発生面と直角方向の側面を
被覆する絶縁弾性材料の弾性率が異なった構成となる。
こうした構成にすることによって、ノズル対向面のみ硬
い弾性材料を用いて圧力発生面の高精度を実現すると共
に絶縁弾性材料の被覆によって妨げられる変位量を最小
限にとどめる事が出来る。
い弾性材料を用いて圧力発生面の高精度を実現すると共
に絶縁弾性材料の被覆によって妨げられる変位量を最小
限にとどめる事が出来る。
さらに、本発明の第３項によれば前記圧力発生素子の圧
力発生面を被覆する絶縁弾性材料がノズル開口面に対し
て凸状に形成されているので、圧力発生面とノズル形成
基板の間隔は、数十μｍに設定しても、その周囲は大き
な間隔にすることが出来る。こうした形状にすることに
よってインク等が十分に供給されるという効果を有する
。
力発生面を被覆する絶縁弾性材料がノズル開口面に対し
て凸状に形成されているので、圧力発生面とノズル形成
基板の間隔は、数十μｍに設定しても、その周囲は大き
な間隔にすることが出来る。こうした形状にすることに
よってインク等が十分に供給されるという効果を有する
。
また、本発明の第４項によれば、上記圧力発生面上に被
覆され、ノズル開口と対向する圧力発生表面上が凹状に
形成されているので、ノズル開口部の圧力を高めると共
に、クロストークを抑制し、安定したインクの吐出を実
現することが出来る。
覆され、ノズル開口と対向する圧力発生表面上が凹状に
形成されているので、ノズル開口部の圧力を高めると共
に、クロストークを抑制し、安定したインクの吐出を実
現することが出来る。
［実施例］
以下に本発明による実施例の詳細を図面を参照して説明
する。
する。
第１図は、本発明による第１の実施例を示すインクジェ
ットヘッド主要部の斜視図、第２図は、同インクジェッ
トヘッド主要部の上面図（ａ）、及びＡ−Ａ断面図（ｂ
）である。
ットヘッド主要部の斜視図、第２図は、同インクジェッ
トヘッド主要部の上面図（ａ）、及びＡ−Ａ断面図（ｂ
）である。
これらの図に示すように、基板１２に備わる圧力発生素
子１１は接着層１９にて固定されている。上記圧力発生
素子１１の圧力発生面１１ａと直角な側面には、弾性率
の低い絶縁低弾性材料１３が、厚さ１００〜２００μｍ
程度に被覆されている。
子１１は接着層１９にて固定されている。上記圧力発生
素子１１の圧力発生面１１ａと直角な側面には、弾性率
の低い絶縁低弾性材料１３が、厚さ１００〜２００μｍ
程度に被覆されている。
また、圧力発生面１１ａ上には弾性率の比較的高い絶縁
高弾性材料１４が凸状に形成されている。
高弾性材料１４が凸状に形成されている。
基板１２と複数のノズル開口１６を有するノズル形成基
板１５との間には、スペーサ２０が、両者の間の適切な
間隔を保つ為に構成されている。
板１５との間には、スペーサ２０が、両者の間の適切な
間隔を保つ為に構成されている。
また、圧力発生素子１１の交差指状電極に電圧を印加す
るために、負電極１７と正電極１８が上記圧力発生素子
１１の側面と底面に構成されている。
るために、負電極１７と正電極１８が上記圧力発生素子
１１の側面と底面に構成されている。
第３図は、本発明による第２の実施例を示すインクジェ
ットヘッド主要部の斜視図、第４図は、同インクジェッ
トヘッド主要部の上面図（ａ）、及びＡ−Ａ断面図（ｂ
）である。
ットヘッド主要部の斜視図、第４図は、同インクジェッ
トヘッド主要部の上面図（ａ）、及びＡ−Ａ断面図（ｂ
）である。
これらの図に示すように、基板１２に備わる圧力発生素
子１１は接着層１９にて固定されている。上記圧力発生
素子の圧力発生面と直角な側面には、弾性率の低い絶縁
低弾性材料１３が、厚さ１００〜２００μｍ程度に被覆
されている。
子１１は接着層１９にて固定されている。上記圧力発生
素子の圧力発生面と直角な側面には、弾性率の低い絶縁
低弾性材料１３が、厚さ１００〜２００μｍ程度に被覆
されている。
また、圧力発生面１１ａ上には弾性率の比較的高い絶縁
高弾性材料１４が凸状に形成されている。さらに、ノズ
ル開口１６と対向する圧力発生表面１４ａは凹状断面形
状を有するように形成されている。基板１２と複数のノ
ズルを有するノズル形成基板１５との間には、スペーサ
２０が、両者の間の適切な間隔を保つ為に構成されてい
る。
高弾性材料１４が凸状に形成されている。さらに、ノズ
ル開口１６と対向する圧力発生表面１４ａは凹状断面形
状を有するように形成されている。基板１２と複数のノ
ズルを有するノズル形成基板１５との間には、スペーサ
２０が、両者の間の適切な間隔を保つ為に構成されてい
る。
また、圧力発生素子１１の交差指状電極に電圧を印加す
るために、負電極１７と正電極１８が上記圧力発生素子
１１の側面と低面に構成されている。
るために、負電極１７と正電極１８が上記圧力発生素子
１１の側面と低面に構成されている。
第５図は、本発明におけるインクジェットヘッドを搭載
したシリアルプリンタの斜視図である。
したシリアル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はそのキ
ャリッジである。３はキャリッジ駆動軸、４はキャリッ
ジガイドである。プラテン５に巻取られている記録紙８
は、紙送りローラ７と紙押え６によって押さえられてい
る。紙送りローラ７が回転することによって記録紙８は
図中矢印Ａの方向に送られる。この時インクジェットヘ
ッドｌは、図中矢印Ｂの方向に移動しながら記録紙８の
表面上にインク像を形成していく。
ャリッジである。３はキャリッジ駆動軸、４はキャリッ
ジガイドである。プラテン５に巻取られている記録紙８
は、紙送りローラ７と紙押え６によって押さえられてい
る。紙送りローラ７が回転することによって記録紙８は
図中矢印Ａの方向に送られる。この時インクジェットヘ
ッドｌは、図中矢印Ｂの方向に移動しながら記録紙８の
表面上にインク像を形成していく。
一般に圧力発生素子の変位δは、（１）式に示すように
、長さしと、電界強度Ｅに比例する。
、長さしと、電界強度Ｅに比例する。
δＣＣＬ−Ｅ ・・・ （１）また、 （
２）式に示すように、発生力ｆも、電界強度Ｅに比例す
るという特徴を有している。
２）式に示すように、発生力ｆも、電界強度Ｅに比例す
るという特徴を有している。
ｆｃｃＥ ・・・ （２）第７図中（
ａ）、 （ｂ）に従来の圧力発生素子１１を用いたイ
ンクジェットヘッドの構造を示す。更に、第６図には本
発明によるインクジェットヘッドの構造を示す。
ａ）、 （ｂ）に従来の圧力発生素子１１を用いたイ
ンクジェットヘッドの構造を示す。更に、第６図には本
発明によるインクジェットヘッドの構造を示す。
従来、圧力発生部材２３は、厚い単層の圧電材料２１と
弾性板２２によって構成されていた。こうした構造では
、電界強度Ｅを上げるために印加電圧を高くしなければ
十分な変位、及び発生力を得ることが出来ず、駆動回路
のコストも高くならざるをえなかった。しかし、第６図
に示す圧力発生素子１１のような薄い圧電材料２１の層
を電極と交差指状に幾つもの層に構成した積層型の圧力
発生素子１１を用いることによって、低電圧駆動と高発
生力を実現することが出来る。
弾性板２２によって構成されていた。こうした構造では
、電界強度Ｅを上げるために印加電圧を高くしなければ
十分な変位、及び発生力を得ることが出来ず、駆動回路
のコストも高くならざるをえなかった。しかし、第６図
に示す圧力発生素子１１のような薄い圧電材料２１の層
を電極と交差指状に幾つもの層に構成した積層型の圧力
発生素子１１を用いることによって、低電圧駆動と高発
生力を実現することが出来る。
ちなみに、本実施例のように、圧電材料２１の厚さを数
十μｍ程度にすることによって、２４Ｖ程度の低電圧で
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。
十μｍ程度にすることによって、２４Ｖ程度の低電圧で
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。
本発明によれば、電界強度が極めて高い積層型圧力発生
素子を有効に利用する為に、その周囲を絶縁弾性材料に
て被覆することを特徴としている。こうした処置を施す
ことによって、上記圧力発生素子を満たすインクによる
絶縁破壊を抑制すると共に、圧力発生素子の振動時に発
生するノイズの消音効果、及び残留振動の抑制効果を有
し、効果的なインクジェットヘッドを構成する事が出来
る。
素子を有効に利用する為に、その周囲を絶縁弾性材料に
て被覆することを特徴としている。こうした処置を施す
ことによって、上記圧力発生素子を満たすインクによる
絶縁破壊を抑制すると共に、圧力発生素子の振動時に発
生するノイズの消音効果、及び残留振動の抑制効果を有
し、効果的なインクジェットヘッドを構成する事が出来
る。
また、圧力発生素子の変位方向とその面積に対応して絶
縁弾性材料の弾性率を変える事をも特徴としているので
変位効率を犠牲にしない効果的な上記被覆処理を施すこ
とが出来る。
縁弾性材料の弾性率を変える事をも特徴としているので
変位効率を犠牲にしない効果的な上記被覆処理を施すこ
とが出来る。
更に、ノズル形成基板に対向する圧力発生面上を被覆す
る絶縁弾性材料の形状を凸断面形状等にすることによっ
てインクの安定供給、安定吐出を実現することが出来る
。
る絶縁弾性材料の形状を凸断面形状等にすることによっ
てインクの安定供給、安定吐出を実現することが出来る
。
第１図は本発明による第１実施例を示すインクジェット
ヘッド主要部の斜視図。 第２図（ａ）、 （ｂ）は本発明による第１実施例を示
すインクジェットヘッド主要部の上面図、及びＡ−Ａ断
面図。 第３図は本発明による第２実施例を示すインクジェット
ヘッド主要部の斜視図。 第４図（ａ）、 （ｂ）は本発明による第２実施例を示
すインクジェットヘッド主要部の上面図、及びＡ−Ａ断
面図。 第５図は本発明によるインクジェットヘッドを搭載した
シリアルプリンタの斜視図。 第６図は、本発明による積層型圧力発生素子を用いたイ
ンクジェットヘッドの構造図。 第７図（ａ）、（ｂ）は、片持ち梁構造を有するインク
ジェットヘッドの構造図、ガラス薄板上に圧力発生部材
を張り付けたインクシェドヘッドの構造図。 ｌ インクジェットヘッド ２ キャリッジ ３ キャリッジ駆動軸 ４ キャリッジガイド ５ プラテン ６ 紙押え軸 ７ 紙送り軸 ８ 記録紙 １１ 圧力発生素子 １１ａ 圧力発生面 １２ 基板 １３ 絶縁低弾性材料 １４ 絶縁高弾性材料 １４ａ 圧力発生表面 １５ ノズル形成基板 １６ ノズル開口 １７ 負電極 １８ 正電極 １９ 接着層 ２０ スペーサ 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 鈴木喜三部他１名 第１図 （Ｃ７） Ｃｂ） ？、：２！’！１ ム、４３図 第５１１１ ！６０ （ａン ！Ｉ！１″７０
ヘッド主要部の斜視図。 第２図（ａ）、 （ｂ）は本発明による第１実施例を示
すインクジェットヘッド主要部の上面図、及びＡ−Ａ断
面図。 第３図は本発明による第２実施例を示すインクジェット
ヘッド主要部の斜視図。 第４図（ａ）、 （ｂ）は本発明による第２実施例を示
すインクジェットヘッド主要部の上面図、及びＡ−Ａ断
面図。 第５図は本発明によるインクジェットヘッドを搭載した
シリアルプリンタの斜視図。 第６図は、本発明による積層型圧力発生素子を用いたイ
ンクジェットヘッドの構造図。 第７図（ａ）、（ｂ）は、片持ち梁構造を有するインク
ジェットヘッドの構造図、ガラス薄板上に圧力発生部材
を張り付けたインクシェドヘッドの構造図。 ｌ インクジェットヘッド ２ キャリッジ ３ キャリッジ駆動軸 ４ キャリッジガイド ５ プラテン ６ 紙押え軸 ７ 紙送り軸 ８ 記録紙 １１ 圧力発生素子 １１ａ 圧力発生面 １２ 基板 １３ 絶縁低弾性材料 １４ 絶縁高弾性材料 １４ａ 圧力発生表面 １５ ノズル形成基板 １６ ノズル開口 １７ 負電極 １８ 正電極 １９ 接着層 ２０ スペーサ 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 鈴木喜三部他１名 第１図 （Ｃ７） Ｃｂ） ？、：２！’！１ ム、４３図 第５１１１ ！６０ （ａン ！Ｉ！１″７０
Claims (4)
- （１）インクを吐出する複数のノズルを備えたノズル形
成基板と、圧電材料と導電材料を交互に積層してなり、
前記インクに圧力を加える圧力発生素子と、該圧力発生
素子に圧力を発生させる為の電圧を印加する電圧印加手
段とを有し、前記圧力発生素子が絶縁弾性材料にて被覆
されていることを特徴とするインクジェットヘッド。 - （２）前記圧力発生素子の圧力発生面を被覆する前記絶
縁弾性材料と、圧力発生面と直角な方向を被覆する前記
絶縁弾性材料との弾性率が異な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）前記圧力発生素子の圧力発生面を被覆する前記絶
縁弾性材料が、ノズル開口面に対して凸状に形成されて
いる事を特徴とする請求項１、または、２記載のインク
ジェットヘッド。 - （４）前記圧力発生素子の圧力発生面を被覆する前記絶
縁弾性材料がノズル開口に対向する圧力発生表面に凹部
を有することを特徴とする請求項１、または、２、また
は、３記載のインクジェットヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28624090A JP3067195B2 (ja) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | インクジェットヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
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-
1990
- 1990-10-24 JP JP28624090A patent/JP3067195B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5764257A (en) * | 1991-12-26 | 1998-06-09 | Seiko Epson Corporation | Ink jet recording head |
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Also Published As
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