JPH0538810A - インクジエツトヘツド - Google Patents
インクジエツトヘツドInfo
- Publication number
- JPH0538810A JPH0538810A JP19925391A JP19925391A JPH0538810A JP H0538810 A JPH0538810 A JP H0538810A JP 19925391 A JP19925391 A JP 19925391A JP 19925391 A JP19925391 A JP 19925391A JP H0538810 A JPH0538810 A JP H0538810A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric substrate
- ink
- nozzle
- electrodes
- ink jet
- 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.)
- Pending
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- Ink Jet (AREA)
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 インクミスト流を利用したインクジェットヘ
ッドの構成の簡素化と精度を向上させることによる効率
の向上。 【構成】 圧電体基板１の両面に形成され交差する電極
２、３を持ち、電極２、３の交差領域に対応するするよ
うにノズル７を設けたノズルプレート５を、ギャップ支
持材１４の均一な薄膜を介して接合する。
ッドの構成の簡素化と精度を向上させることによる効率
の向上。 【構成】 圧電体基板１の両面に形成され交差する電極
２、３を持ち、電極２、３の交差領域に対応するするよ
うにノズル７を設けたノズルプレート５を、ギャップ支
持材１４の均一な薄膜を介して接合する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は圧電体基板の振動を利用
してインク滴を霧化飛翔させ、記録媒体上に記録を行う
インクジェットヘッドに関する。
してインク滴を霧化飛翔させ、記録媒体上に記録を行う
インクジェットヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、インクミスト流を利用したインク
エジェクタについて種々の模索がなされるようになって
きた。
エジェクタについて種々の模索がなされるようになって
きた。
【０００３】特開昭６２−８５９４８号公報に開示され
た装置はその前駆をなすものである。これは超音波振動
により液体インクを霧化させると同時に帯電させ、電界
により記録媒体に付着させるというものである。
た装置はその前駆をなすものである。これは超音波振動
により液体インクを霧化させると同時に帯電させ、電界
により記録媒体に付着させるというものである。
【０００４】しかし上記従来例では、記録素子と同数の
独立分離した超音波発生手段を設けているので、装置が
大型になる、解像度を上げられないという問題を有して
いる。
独立分離した超音波発生手段を設けているので、装置が
大型になる、解像度を上げられないという問題を有して
いる。
【０００５】そこで前記のインクジェットヘッドの欠点
を解決するために、図６、７に示すようなインクミスト
を利用した新規インクジェットヘッドを開発した。
を解決するために、図６、７に示すようなインクミスト
を利用した新規インクジェットヘッドを開発した。
【０００６】図６、７において圧電体基板１の裏表に電
極２、３が一対の電極として形成されている。圧電体基
板１にはガイドプレート１１を介してノズルプレート５
が接合されており、そのギャップ空間１０には毛細管力
によりインク８が満たされている。この電極２、３によ
り形成される交差領域６に圧電体基板１の厚さで決まる
共振周波数で変位する電圧を印加する。圧電体基板１は
共振し、インク８中に超音波を発生させる。超音波はイ
ンク８中を伝搬し、交差領域６の真上のノズル７に満た
されたインク表面に表面波を発生させる。この表面波が
一定以上の振幅を超えて大きくなることによりノズル７
からインクが霧状に吐出する。
極２、３が一対の電極として形成されている。圧電体基
板１にはガイドプレート１１を介してノズルプレート５
が接合されており、そのギャップ空間１０には毛細管力
によりインク８が満たされている。この電極２、３によ
り形成される交差領域６に圧電体基板１の厚さで決まる
共振周波数で変位する電圧を印加する。圧電体基板１は
共振し、インク８中に超音波を発生させる。超音波はイ
ンク８中を伝搬し、交差領域６の真上のノズル７に満た
されたインク表面に表面波を発生させる。この表面波が
一定以上の振幅を超えて大きくなることによりノズル７
からインクが霧状に吐出する。
【０００７】このインクジェットヘッドは単一圧電体基
板上に電極を形成したのみの簡素な構成により、微小な
液粒を正確な向きに吐出制御することができると同時
に、マルチエレメント化して、高密度集積化、実装する
ことを容易に行うことが可能である。
板上に電極を形成したのみの簡素な構成により、微小な
液粒を正確な向きに吐出制御することができると同時
に、マルチエレメント化して、高密度集積化、実装する
ことを容易に行うことが可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前記のインクジェット
ヘッドでは、ノズルプレート５と圧電体基板１とのギャ
ップ長は加える共振周波数の半波長の正数倍のとき、最
も効率がよい。各ノズルの吐出水準を一定とし、低電圧
で安定した吐出を得るためにはギャップ長の正確な管理
が必要とされるので、ヘッド組立工程、および材料の加
工に高い精度が必要となる。本発明は、かかる問題を解
決すべくなされたものである。
ヘッドでは、ノズルプレート５と圧電体基板１とのギャ
ップ長は加える共振周波数の半波長の正数倍のとき、最
も効率がよい。各ノズルの吐出水準を一定とし、低電圧
で安定した吐出を得るためにはギャップ長の正確な管理
が必要とされるので、ヘッド組立工程、および材料の加
工に高い精度が必要となる。本発明は、かかる問題を解
決すべくなされたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
プリントヘッドは上記の課題を解決するために、圧電体
基板と、この圧電体基板の表面と裏面に配された少なく
とも１対の電極と、前記電極間にこの圧電体基板の共振
周波数に等しい周期で変化する電圧を選択的に印加する
駆動手段と、前記電極対の交差領域に相対峙するノズル
を設け、前記圧電体基板にギャップ材としての薄膜を介
して接合したノズルプレートと、前記圧電体基板とノズ
ルプレートとのギャップ空間に保持されたインクとを備
えることを特徴としている。
プリントヘッドは上記の課題を解決するために、圧電体
基板と、この圧電体基板の表面と裏面に配された少なく
とも１対の電極と、前記電極間にこの圧電体基板の共振
周波数に等しい周期で変化する電圧を選択的に印加する
駆動手段と、前記電極対の交差領域に相対峙するノズル
を設け、前記圧電体基板にギャップ材としての薄膜を介
して接合したノズルプレートと、前記圧電体基板とノズ
ルプレートとのギャップ空間に保持されたインクとを備
えることを特徴としている。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【００１１】図１は本発明の実施例のインクジェットヘ
ッドを示した図であり、図２は図１をその側面から見た
図、また図３はその斜視分解図である。１は圧電体基
板、２、３は圧電体基板１を駆動させるための一対の電
極である。圧電体基板としては圧電効果を持つ材料、Ｐ
ＺＴ、ＰＶＤＦ、水晶、ニオブ酸リチウム等が使用でき
る。本実施例では圧電体基板１として１ｍｍ厚のＰＺＴ
セラミクスを使用した。このＰＺＴの両面にスパッタリ
ングによりニクロム−金の電極層を設けた。この電極形
成法については蒸着、メッキによる方法も可能である。
その後、両面にフォトリソグラフにより駆動電極２、共
通電極３を形成した。電極形成後、表面に窒化珪素の層
をスパッタリングにより形成し、電極上に形成した層を
ドライエッチングにより剥離、ギャップ支持材１４とす
る。薄膜の材料は他に五酸化タンタル、酸化珪素等が可
能である。また方法としてはリフトオフによるものも可
能である。
ッドを示した図であり、図２は図１をその側面から見た
図、また図３はその斜視分解図である。１は圧電体基
板、２、３は圧電体基板１を駆動させるための一対の電
極である。圧電体基板としては圧電効果を持つ材料、Ｐ
ＺＴ、ＰＶＤＦ、水晶、ニオブ酸リチウム等が使用でき
る。本実施例では圧電体基板１として１ｍｍ厚のＰＺＴ
セラミクスを使用した。このＰＺＴの両面にスパッタリ
ングによりニクロム−金の電極層を設けた。この電極形
成法については蒸着、メッキによる方法も可能である。
その後、両面にフォトリソグラフにより駆動電極２、共
通電極３を形成した。電極形成後、表面に窒化珪素の層
をスパッタリングにより形成し、電極上に形成した層を
ドライエッチングにより剥離、ギャップ支持材１４とす
る。薄膜の材料は他に五酸化タンタル、酸化珪素等が可
能である。また方法としてはリフトオフによるものも可
能である。
【００１２】圧電基板１には電極２、３の交差領域６の
丁度上部にノズル７が合わさるようにノズルプレート５
が接合されている。ノズルプレート５はニッケル製で電
鋳メッキにより作製し、そのノズル７の断面形状は下方
に開いた形状とした。
丁度上部にノズル７が合わさるようにノズルプレート５
が接合されている。ノズルプレート５はニッケル製で電
鋳メッキにより作製し、そのノズル７の断面形状は下方
に開いた形状とした。
【００１３】８はノズルプレート５と圧電基板１との間
に表面張力で保持されるインクである。インク８は毛細
管力により、交差領域６の真上、即ちノズル７直下に導
かれる。
に表面張力で保持されるインクである。インク８は毛細
管力により、交差領域６の真上、即ちノズル７直下に導
かれる。
【００１４】今、共通電極３と駆動電極２に接続された
駆動回路（図示せず）により一定周期で変化する電圧を
電極２、３間に印加する。周期が圧電基板１の厚み方向
の縦振動の共振周波数の整数倍の周波数の逆数に近い
時、両面を解放端とする電極間の交差領域６に定在波振
動が生じる。上記振動により、交差領域６上に供給され
たインクが励振され、図の上方向への放射圧力と、イン
ク表面に生じた表面波振動の干渉により、各々の直径が
１μｍから５０μｍのインクミスト柱９となって交差部
より若干小さい面積から、ほぼ垂直に放射した。
駆動回路（図示せず）により一定周期で変化する電圧を
電極２、３間に印加する。周期が圧電基板１の厚み方向
の縦振動の共振周波数の整数倍の周波数の逆数に近い
時、両面を解放端とする電極間の交差領域６に定在波振
動が生じる。上記振動により、交差領域６上に供給され
たインクが励振され、図の上方向への放射圧力と、イン
ク表面に生じた表面波振動の干渉により、各々の直径が
１μｍから５０μｍのインクミスト柱９となって交差部
より若干小さい面積から、ほぼ垂直に放射した。
【００１５】図４はこのような原理をもとにラインプリ
ンタ用のインクジェットプリンタヘッドとして構成した
本発明の典型的な実施例を示した斜視分解図である。
ンタ用のインクジェットプリンタヘッドとして構成した
本発明の典型的な実施例を示した斜視分解図である。
【００１６】圧電体基板１には同様に駆動電極２、共通
電極３を形成し、薄膜により均一厚みのギャップ支持材
１４が形成されている。駆動電極２の電極幅は約１００
μｍ、電極間ピッチは１７０μｍとした。記録電極は１
２００本設け、各々の駆動電極２のピッチを１７０μm
とすることにより、解像度１５０dot/inchのラインヘッ
ドを形成することができた。
電極３を形成し、薄膜により均一厚みのギャップ支持材
１４が形成されている。駆動電極２の電極幅は約１００
μｍ、電極間ピッチは１７０μｍとした。記録電極は１
２００本設け、各々の駆動電極２のピッチを１７０μm
とすることにより、解像度１５０dot/inchのラインヘッ
ドを形成することができた。
【００１７】上記構成の圧電体基板１の共振周波数は約
１.８ＭＨｚであった。ノズルプレート５は厚さ３０μ
ｍの電鋳ニッケル板を用いた。またノズル内径は３０μ
ｍとした。
１.８ＭＨｚであった。ノズルプレート５は厚さ３０μ
ｍの電鋳ニッケル板を用いた。またノズル内径は３０μ
ｍとした。
【００１８】ギャップ支持材１４はノズルプレート５と
圧電体基板１とのギャップ空間１０を保持しつつ、イン
ク供給室１２によってインクを毛細管力によってノズル
７直下へと導くインク流路およびインクキャビティとな
る。薄膜厚さを５０μｍとしノズルプレート５を接合す
ることにより、ノズルプレート５と圧電基板１との距離
を５０μｍに保持することができた。１３は上記構成要
素を固定するための支持台であり、共振部分の下部は振
動の抑制を避けるため、固定を避け空間を設けてある。
圧電体基板１とのギャップ空間１０を保持しつつ、イン
ク供給室１２によってインクを毛細管力によってノズル
７直下へと導くインク流路およびインクキャビティとな
る。薄膜厚さを５０μｍとしノズルプレート５を接合す
ることにより、ノズルプレート５と圧電基板１との距離
を５０μｍに保持することができた。１３は上記構成要
素を固定するための支持台であり、共振部分の下部は振
動の抑制を避けるため、固定を避け空間を設けてある。
【００１９】インク７は毛細管力により矢印Ｂ方向へ吐
出部へと導かれる。インクは純水に染料を３重量％と５
重量％のジエチレングリコールを溶解分散したものを用
いた。インクの粘度は１．５ｃｐｓであった。また何種
かのインクで飛翔実験をしたところ、２５℃における粘
度が０．５ｃｐｓから８ｃｐｓ、比重が０．５ｇ／ｃｍ
3から３．０ｇ／ｃｍ3、表面張力が１０ｄｙｎｅｓ／ｃ
ｍから１００ｄｙｎｅｓ／ｃｍで良好な印字を得ること
ができた。
出部へと導かれる。インクは純水に染料を３重量％と５
重量％のジエチレングリコールを溶解分散したものを用
いた。インクの粘度は１．５ｃｐｓであった。また何種
かのインクで飛翔実験をしたところ、２５℃における粘
度が０．５ｃｐｓから８ｃｐｓ、比重が０．５ｇ／ｃｍ
3から３．０ｇ／ｃｍ3、表面張力が１０ｄｙｎｅｓ／ｃ
ｍから１００ｄｙｎｅｓ／ｃｍで良好な印字を得ること
ができた。
【００２０】尚、本実施例では総て駆動電極２側よりイ
ンクの吐出をする構造で説明したが、共通電極３側から
のインク吐出も可能である。
ンクの吐出をする構造で説明したが、共通電極３側から
のインク吐出も可能である。
【００２１】さらに、図５に示すようにギャップ支持材
１４を単なるスペーサーとして用い、インクキャビティ
のない構造とすることも可能である。
１４を単なるスペーサーとして用い、インクキャビティ
のない構造とすることも可能である。
【００２２】また、本実施例の構成は従来からの液滴吐
出型のインクジェットヘッドへの応用も可能である。
出型のインクジェットヘッドへの応用も可能である。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば圧電体基板の電極とノズ
ルプレートとのギャップ空間に保持されたインクをノズ
ルから霧化して吐出するインクジェットヘッドにおい
て、ギャップ距離の管理を薄膜で行うことにより、さら
にギャップ距離の精度を向上させる。それと共に部品数
を減らし組立の工程を簡素化できるという効果を有す
る。
ルプレートとのギャップ空間に保持されたインクをノズ
ルから霧化して吐出するインクジェットヘッドにおい
て、ギャップ距離の管理を薄膜で行うことにより、さら
にギャップ距離の精度を向上させる。それと共に部品数
を減らし組立の工程を簡素化できるという効果を有す
る。
【図１】本発明のインクジェットヘッドの概念を示す断
面図である。
面図である。
【図２】図１のインクジェットヘッドを側面から見た図
である。
である。
【図３】図１のインクジェットヘッドの斜視分解図であ
る。
る。
【図４】本発明のインクジェットヘッドの一実施例を示
す図である。
す図である。
【図５】本発明のインクジェットヘッドの他の実施例を
示す図である。
示す図である。
【図６】従来技術のインクジェットヘッドを示す図であ
る。
る。
【図７】図６のインクジェットヘッドの斜視分解図であ
る。
る。
１・・・圧電体基板 ２・・・駆動電極 ３・・・共通電極 ５・・・ノズルプレート ６・・・振動領域 ７・・・ノズル ８・・・インク ９・・・インクミスト柱 １０・・・ギャップ空間 １１・・・ガイドプレート １２・・・インク供給室 １４・・・ギャップ支持材
Claims (1)
- 【請求項１】 圧電体基板と、この圧電体基板の表面と
裏面に配された少なくとも１対の電極と、前記電極間に
この圧電体基板の共振周波数に等しい周期で変化する電
圧を選択的に印加する駆動手段と、前記電極対の交差領
域に相対峙するノズルを設け、前記圧電体基板にギャッ
プ材としての薄膜を介して接合したノズルプレートと、
前記圧電体基板とノズルプレートとのギャップ空間に保
持されたインクとを備えたことを特徴とするインクジェ
ットヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19925391A JPH0538810A (ja) | 1991-08-08 | 1991-08-08 | インクジエツトヘツド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19925391A JPH0538810A (ja) | 1991-08-08 | 1991-08-08 | インクジエツトヘツド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0538810A true JPH0538810A (ja) | 1993-02-19 |
Family
ID=16404713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19925391A Pending JPH0538810A (ja) | 1991-08-08 | 1991-08-08 | インクジエツトヘツド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0538810A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6196664B1 (en) | 1997-01-30 | 2001-03-06 | Nec Corporation | Ink droplet eject apparatus and method |
| US6328421B1 (en) | 1995-08-22 | 2001-12-11 | Nec Corporation | Fluid drop projecting head using taper-shaped chamber for generating a converging surface wave |
| US6450615B2 (en) | 1997-02-19 | 2002-09-17 | Nec Corporation | Ink jet printing apparatus and method using a pressure generating device to induce surface waves in an ink meniscus |
-
1991
- 1991-08-08 JP JP19925391A patent/JPH0538810A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6328421B1 (en) | 1995-08-22 | 2001-12-11 | Nec Corporation | Fluid drop projecting head using taper-shaped chamber for generating a converging surface wave |
| US6196664B1 (en) | 1997-01-30 | 2001-03-06 | Nec Corporation | Ink droplet eject apparatus and method |
| US6450615B2 (en) | 1997-02-19 | 2002-09-17 | Nec Corporation | Ink jet printing apparatus and method using a pressure generating device to induce surface waves in an ink meniscus |
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