JPH06270403A - 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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- JPH06270403A JPH06270403A JP6562693A JP6562693A JPH06270403A JP H06270403 A JPH06270403 A JP H06270403A JP 6562693 A JP6562693 A JP 6562693A JP 6562693 A JP6562693 A JP 6562693A JP H06270403 A JPH06270403 A JP H06270403A
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- piezoelectric element
- ink jet
- jet head
- ink
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
ルにおいてばらつきのない安定した吐出を実現すること
で、記録画像の品質の高いインクジェットヘッドを提供
することを目的とする。 【構成】 ノズルプレート1、流路形成部3及び圧電素
子9の変形を伝達する振動板4との積層によりインク流
路部は形成されている。圧電素子9の変形により振動板
4を介して対向配置された加圧室の容積変化により、該
加圧室に連通するノズル2からインク滴を吐出させるイ
ンクジェットヘッドであって、前記圧電素子9と振動板
4間を接着剤10及び複数の球状物11を介して接合し
ていることを特徴とする。
Description
記録媒体上に画像を形成するインクジェット記録装置に
関するものである。
の品質を上げるには、インク滴の飛翔力が大きいこと、
すべてのノズルにおいてばらつきのない安定した吐出で
あることが必要である。
し、ノズルに対向する端部を自由端として弾性振動板に
接合しするように構成したインクジェットヘッドが特開
昭60−90770号公報に報告されている。
動信号を印加して弾性振動板を変形させ、加圧室の容積
変化によるインクの動圧により、該加圧室より連通する
ノズルからインク滴を吐出させている。
振動板の圧電素子と加圧室隔壁との接合部以外の部分の
実質的なヤング率を変えることにより、隣接する圧力室
間の相互干渉を防ぎインク滴の吐出効率向上及び吐出安
定化を図る方法が報告されている。図6に示すインクジ
ェットヘッドにおいて、図中、15は隔壁、16は上
板、17は加圧室、4は振動板、18は電極、9は圧電
素子、19は溝、aはクリアランス部である。振動板4
には凹部があり、積層圧電素子9への電圧印加に伴う加
圧室17内方の変位により該加圧室17に連通する図示
せぬノズルよりインク滴を吐出する。振動板4に設けら
れた凹部は圧電素子9と隔壁15とのクリアランス部a
に設けられ、該クリアランス部aの実質上のヤング率を
変えることにより、隣接する加圧室間の相互干渉のない
インクジェットヘッドを実現している。
子と振動板との接合において、前記圧電素子の変形を確
実に振動板に伝達するには、十分な接着面積を確保する
ために接着剤量を多くする必要がある。接着層の厚みが
必要以上に大きいと、高分子樹脂よりなる接着層のヤン
グ率は圧電素子に比べて極めて小さいために、接着層が
圧電素子の変位を吸収してしまい、伝達効率が低下す
る。また、接着剤量が多いと接合時に接着剤がはみ出し
て、振動板の圧電素子の振動に対する応答を上げるため
に設けた凹部に達し、振動板の動きを阻害し、吐出安定
性が損なわれるといった問題がある。
るために本発明においては、圧電素子と振動板を介して
対向配置された加圧室を有する流路形成部とからなり、
前記圧電素子の変形による加圧室の容積変化により、該
加圧室に連通するノズルからインク滴を吐出させるイン
クジェットヘッドであって、前記圧電素子と振動板との
間に接着剤及び複数の球状物を有している接合層を設け
た圧電素子と振動板間を接着剤及び複数の球状物を介し
て接合する構成とした。
いて説明する。
トヘッドを示すものであって、図中符号1で示すノズル
プレートは後述する圧電素子9の配列形態に合わせて複
数のノズル2、2、2、…2´、2´、2´…が設けら
れており、流路形成部3及び圧電素子9の変形を伝達す
る振動板4との積層により実際のインク流路は形成され
ている。
ルフォンまたはポリエーテルサルフォンまたはポリカー
ボネートの射出成形により、あるいは感光性樹脂のフォ
トリソ加工により形成されている。圧電素子9に対向す
る領域には振動板4と協同して加圧室を形成する凹部5
aが設けられ、またノズルプレート1側にはインク供給
流路を形成する凹部5bが設けられ、さらに加圧室を形
成する凹部5aとノズル及びインク供給流路を形成する
凹部5bはそれぞれ通孔6a、6bにより連通させられ
ている。
凹部4a、4a´を形成して圧電素子9の振動に応答し
やすく形成されており、表面には外枠7と基台8a、8
bに固定された圧電素子9の一端面が後述する方法で固
定されている。
を示すものである。接着層10の中には粒径の一様な金
属球11が一列に配列して存在している。
約10万センチポアズのエポキシ接着剤に重量比率15
〜20%で混合攪拌する。これ以下では後述する接着層
部の実質上のヤング率が不十分であり、またそれ以上で
は信頼性のある圧電素子、振動板間の接着力が得られな
い。これを15μm厚のパターンマスク及びスキージに
より一様な15μmの接着層を形成する。
の振動板4との接合面が同一面状になるよう、基台8と
外枠7を固定した後、この接合同一面を前述の接着層に
一定圧で圧接して接着層を接合同一面に転写形成する。
ノズルプレート1、流路形成部3及び振動板4を積層し
て形成された流路セットの振動板4表面に一定荷重で前
述の外枠7と圧電素子9の接合同一面を接合する。
の各圧電素子9の両電極間に図4で示す電気信号を印加
する。印可信号ア部の充電により圧電素子9は電界と垂
直方向、本実施例では軸方向にゆっくりと収縮する。圧
電素子9の先端と接続固定された振動板4も圧電素子9
の方向に変位し、これに連なる振動板可動部を加圧室の
容積を拡大する方向に変位させる。これにより、インク
リザーバ部よりインクが加圧室内へ徐々に流れ込みイン
ク滴形成に備える。充電時にノズル先端より引き込まれ
たノズルメニスカスが定常状態に達するに必要な時間を
経た後、印可信号イ部の放電により圧電素子9は元の位
置に速やかに伸張する。振動板4及び振動板可動部を加
圧室の方向に変位させ加圧室内を圧縮する。加圧室内の
容積縮小により圧力を受けたインクは通孔6aを通って
ノズル2に到達してインク滴となって飛翔する。
て図3で示したとおり、金属球11が接着層10内に一
列に配列しており、金属球11のヤング率(2.11×
1011Pa)は接着剤のヤング率(2〜3×109P
a)に比べてかなり大きいために、接着層10としての
ヤング率を実質上大きくすることができた。これにより
圧電素子9の変位を振動板4に伝達する際、接着層10
に吸収されることなく効率よく伝達することができた。
具体的には本実施例では接着剤のみの場合に比べて同一
駆動条件で、吐出インク量及びインク滴の吐出スピード
を約10%向上させることができた。
ャップを規制する機能も果たすために、接着層10の厚
みを均一化でき接着状態のばらつきは少ない。また接着
層10をつぶしすぎて接着剤がはみだし、振動板4の圧
電素子9と当接する近傍に設けられた圧電素子9の振動
に対する応答を上げるための凹部4aに侵入し、その機
能を損なうこともない。これにより、ヘッド特性のばら
つきの少ない、安定した吐出特性を得ることができた。
き込みは、ノズルメニスカスのもつ毛細管力によりイン
クリザーバ部よりインクを引くことにより充填され、次
のインク滴形成に備えることになる。
振動板4と圧電素子9間の接着層10の中には粒径が規
定値以下の複数種の粒径の無機質の球、例えばガラスビ
ーズ12が配列して存在している。このガラスビーズ1
2は圧電素子4の接合表面の表面粗さの最大値(約3〜
5μm)に対して約2倍の粒径以下であり、具体的には
φ6〜10μm以下である。この時の粒径分布において
は、最大径の粒径のガラスビーズが10〜15%含まれ
ていることが、後述する圧電素子9と振動板4間のギャ
ップを規制する機能を確保する上で必要である。
のガラスビーズ12を粘度約10万センチポアズのエポ
キシ接着剤に重量比率25〜30%で混合攪拌する。こ
れ以下では後述する接着層部の実質上のヤング率が不十
分であり、またそれ以上では信頼性のある圧電素子、振
動板間の接着力が得られない。これを15μm厚のパタ
ーンマスク及びスキージにより一様な15μmの接着層
を形成する。
方法は前述の金属球を使用した場合と同様で、マスク及
びスキージにより一様な接着層を形成し、転写により接
着層を接着面に形成した後、流路形成部3とその振動板
4側表面で接合することで完成する。
で示したとおり、ガラスビーズ12が接着層10内にに
配列しており、ガラスビーズ12のヤング率(7〜8×
1010Pa)は接着剤のヤング率(2〜3×109P
a)に比べてかなり大きいために、接着層10としての
ヤング率を実質上大きくすることができる。本実施例で
は、ある規定値以下の複数種の粒径のガラスビーズを用
いたため、圧電素子9と振動板4との接着強度を確保し
た上で接着剤への混合率を高めることができた。したが
ってガラスビーズのヤング率は金属球のヤング率の約1
/2であるが、金属球を用いた場合とほぼ同等の効果が
得ることができた。本実施例によれば球状物のヤング率
が7×1010Pa以上あれば、圧電素子9の変位を振動
板4に伝達する際、接着層10に吸収されることなく効
率よく伝達することができた。具体的には本実施例では
接着剤のみの場合に比べて同一駆動条件で、吐出インク
量及びインク滴の吐出スピードを約10%向上させるこ
とができた。
間のギャップを規制する機能も果たすために、接着層1
0の厚みを均一化でき接着状態のばらつきが少ない。ま
た接着層10をつぶしすぎて接着剤がはみだし、振動板
4の圧電素子9と当接する近傍に設けられた圧電素子の
振動に対する応答を上げるためのを凹部4aに侵入し、
その機能を損なうこともない。
子と金属製の振動板であって、圧電素子の電極部が振動
板部に接合される構成の場合では、ガラスビーズによっ
て最大径のガラスビーズの粒径から圧電素子の接合表面
の表面粗さを引いた大きさに相当する接着層が確保され
るために、圧電素子と振動板間は確実に絶縁される。こ
れにより、インク中の導電率変化を計測してインク残量
を検出する手段を使用する時も、圧電素子に印加された
電気信号が振動板さらにはインクに電導しノイズとなっ
て悪影響を及ぼすこともない。また、振動板がインクと
接する状態で電気的に陽極となって、金属である振動板
が溶解して故障に陥るようなこともない。
圧電素子と振動板間を接着剤及び複数の球状物を介して
接合する構成としているので、圧電素子の変位を振動板
に伝達する際、接着層に吸収されることなく効率よく伝
達することができ、駆動電圧の低減、インク吐出特性の
安定化が図れる。
ップを規制する機能も果たすために、接着層の厚みを均
一化でき、接着状態のばらつきによる特性ばらつきのな
いインクジェットヘッドをつくることができる。
した斜視図である。
断面図である。
を示す断面図である。
号を示した説明図である。
動板との接合状態を示した断面図である。
明図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 圧電素子と振動板を介して対向配置され
た加圧室を有する流路形成部とからなり、前記圧電素子
の変形による加圧室の容積変化により、該加圧室に連通
するノズルからインク滴を吐出させるインクジェットヘ
ッドであって、前記圧電素子と振動板との間に接着剤及
び複数の球状物を有している接合層を設けたことを特徴
とするインクジェットヘッド。 - 【請求項2】 前記球状物のヤング率が7×1010Pa
以上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。 - 【請求項3】 前記球状物が金属球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。 - 【請求項4】 前記球状物が絶縁体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。 - 【請求項5】 前記接合層が前記圧電素子の接合表面の
表面粗さの最大値に対して概ね等しいかそれ以上の径を
有する球状物より構成されてい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。 - 【請求項6】 前記接合層が前記圧電素子の接合表面の
表面粗さの最大値に対して約2倍の粒径以下であって、
複数種の粒径より構成された球状物を有することを特徴
とする請求項1記載のインクジェットヘッド。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6562693A JP3213858B2 (ja) | 1993-03-24 | 1993-03-24 | インクジェットヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6562693A JP3213858B2 (ja) | 1993-03-24 | 1993-03-24 | インクジェットヘッド |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06270403A true JPH06270403A (ja) | 1994-09-27 |
JP3213858B2 JP3213858B2 (ja) | 2001-10-02 |
Family
ID=13292426
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6562693A Expired - Lifetime JP3213858B2 (ja) | 1993-03-24 | 1993-03-24 | インクジェットヘッド |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3213858B2 (ja) |
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-
1993
- 1993-03-24 JP JP6562693A patent/JP3213858B2/ja not_active Expired - Lifetime
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