JPH07246703A - インクジェットヘッド - Google Patents

インクジェットヘッド

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JPH07246703A
JPH07246703A JP3873594A JP3873594A JPH07246703A JP H07246703 A JPH07246703 A JP H07246703A JP 3873594 A JP3873594 A JP 3873594A JP 3873594 A JP3873594 A JP 3873594A JP H07246703 A JPH07246703 A JP H07246703A
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JP
Japan
Prior art keywords
electrode
substrate
ink
nozzle
wiring pattern
Prior art date
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Pending
Application number
JP3873594A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiro Fujii
正寛 藤井
Keiichi Mukoyama
恵一 向山
Hiroyuki Maruyama
博幸 丸山
Tadaaki Ukata
忠明 羽片
Shuji Koeda
周史 小枝
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.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Publication of JPH07246703A publication Critical patent/JPH07246703A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14314Structure of ink jet print heads with electrostatically actuated membrane

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 配線の自由度を備えた配線パターンを有する
インクジェットヘッドを提供する。 【構成】 複数のノズルと、各ノズルに連通するインク
流路と、流路の一部に形成された振動板と、振動板に対
向して形成された個別電極21a〜21cとを有し、振
動板と電極間に順方向の電気パルスを印加し、振動板を
静電気力により変形させ、各ノズルからインク液滴を吐
出するインクジェットヘッドにおいて、振動板と個別電
極21a〜21cとによって形成される容量C1〜C3
と、個別電極に対応した配線パターンの抵抗R1〜R3
との積が、各振動板において一致するように、個別電極
21a〜21cの面積を設定した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はインクジェットヘッド、
特にその振動板の時定数に関する。
【0002】
【従来の技術】インクジェットヘッドにはアクチュエー
タに静電気による吸引力を利用したものが採用されてき
ており、例えば特開平2−289351号公報にはその
種のインクジェットヘッドが開示されている。このイン
クジェットヘッドにはマルチノズルが採用されている
が、各ノズルの電極に対応した配線パターンの幅又は長
さが異なっており、その振動板の時定数も異なったもの
となっている。各ノズルの振動板の時定数が異なってい
ると、動作タイミングもずれてしまい、インクの吐出に
バラツキを生じるという弊害があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このようなマルチノズ
ルを採用したインクジェットヘッドにおいて、不均一な
配線抵抗を均一なものとする手段として、特公昭5−1
0229号公報に開示されているものがある。この公報
においては、配線距離の短い配線を迂回させることによ
り配線パターンの抵抗値を均一にし、それによって各エ
ネルギ発生体に接続する配線抵抗を均一にしている。と
ころが、配線パターンの抵抗の不揃いを迂回によって補
償した場合には、配線パターンの面積が必然的に大きく
なり、配線の自由度がなくなるという問題点があった。
【0004】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、配線の自由度を備えた配線パ
ターンを有し、かつ、各振動板の時定数を均一にしたイ
ンクジェットヘッドを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の一つの態様によ
るインクジェットヘッドは、複数のノズルと、各ノズル
に連通するインク流路と、流路の一部に形成された振動
板と、振動板に対向して形成された電極とを有し、振動
板と電極間に電気パルスを印加し、振動板を静電気力に
より変形させ、各ノズルからインク液滴を吐出するイン
クジェットヘッドにおいて、振動板と電極とによって形
成される容量と、電極に対応した配線パターンの抵抗と
の積が、各振動板において一致するように、電極の面積
を設定している。本発明の他の態様によるインクジェッ
トヘッドは、振動板と電極とによって形成される容量
と、電極に対応した配線パターンの抵抗との積を、各振
動板において一致せさる際に、電極の面積だけでなく、
配線パターンの長さも考慮している。
【0006】
【作用】本発明においては、振動板と電極とによって形
成される容量と、電極に対応した配線パターンの抵抗と
の積が、各振動板において一致するように、電極の面積
を設定し、或いは、電極の面積だけでなく、配線パター
ンの長さも考慮している。このようにして、各ノズルの
振動板の時定数を一致させたので、インク吐出特性が均
一になっている。そして、時定数を一致させるのに主と
して電極の面積を調整するようにしたので、配線自体の
引き回しよって配線パターンの幅、長さ等を補正して抵
抗を調整する必要がなく、或いはあったとしも最小限で
すむため、配線パターンの面積を小さく押さえることが
できる。
【0007】
【実施例】図2は本発明の一実施例に係るインクジェッ
トヘッドの分解斜視図であり、一部断面図で示してあ
る。本実施例はインク液滴を基板の端部に設けたノズル
孔から吐出させるエッジイジュクトタイプの例を示すも
のであるが、基板の上面部に設けたノズル孔からインク
液滴を吐出させるフェイスイジュクトタイプのものでも
よい。図3は組み立てられたインクジェットヘッド全体
の断面側面図、図4は図3のA−A線矢視図である。本
実施例のインクジェットヘッド10は次に詳述する構造
を持つ3枚の基板1、2、3を重ねて接合した積層構造
となっている。
【0008】中間の第1の基板1は、シリコン基板であ
り、複数のノズル孔4を構成するように、基板1の表面
に一端より平行に等間隔で形成された複数のノズル溝1
1と、各々のノズル溝11に連通し、底壁を振動板5と
する吐出室6を構成することになる凹部12と、凹部1
2の後部に設けられたオリフィス7を構成することにな
るインク流入口のための細溝13と、各々の吐出室6に
インクを供給するための共通のインクキャビティ8を構
成することになる凹部14とを有する。また、振動板5
の下部には後述する電極を装着するため振動室9を構成
することになる凹部15が設けられている。
【0009】本実施例においては、振動板5とこれに対
向して配置される電極との対向間隔、即ちギャップ部1
6の長さG(図3参照、以下「ギャップ長」と記す。)
が、凹部15の深さと電極の厚さとの差になるように、
間隔保持手段を第1の基板1の下面に形成した振動室用
の凹部15により構成している。また、別の例として凹
部の形成は第2の基板2の上面でもよい。ここでは、凹
部15の深さをエッチングにより0.6μmとしてい
る。なお、ノズル溝11のピッチは0.72mmであ
り、その幅は70μmである。
【0010】また、第1の基板1への共通電極17の付
与については、半導体及び電極である金属の材料による
仕事関数の大小が重要であり、本実施例では共通電極材
料にはチタンを下付けとし白金、またはクロムを下付け
とし金を使用しているが、本実施例に限定されるもので
はなく、半導体及び電極材料の特性により別の組合わせ
でもよい。
【0011】第1の基板1の下面に接合される下側の第
2の基板にはホウ珪酸系ガラスを使用し、この第2の基
板2の接合によって振動室9を構成するとともに、第2
の基板2上の振動板5に対応する各々の位置に、金を
0.1μmスパッタし、振動板5とほぼ同じ形状に金パ
ターンを形成して個別電極21としている。個別電極2
1はリード部22及び端子部23を持つ。更に、電極端
子部23を除きパイレックススパッタ膜を全面に0.2
μm被覆して絶縁層24を形成し、インクジェットヘッ
ド駆動時の絶縁破壊、ショートを防止するための膜を形
成している。第1の基板1の上面に接合される上側の第
3の基板3は、第2の基板2と同じくホウ珪酸系ガラス
を用いている。この第3の基板3の接合によって、ノズ
ル孔4、吐出室6、オリフィス7及びインクキャビティ
8が構成される。そして、第3の基板3にはインクキャ
ビティ8に連通するインク供給口31が設けられる。イ
ンク供給口31は接続パイプ32及びチューブ33を介
して図示しないインクタンクに接続される。
【0012】次に、第1の基板1と第2の基板2を温度
270〜400℃、電圧500〜800Vの印加で陽極
接合し、また同条件で第1の基板1と第3の基板3を接
合し、図3のようにインクジェットヘッドを組み立て
る。陽極接合後に、振動板5と第2の基板2上の個別電
極21との間に形成されるギャップ長さGは、凹部15
の深さと個別電極21の厚さとの差であり、本実施例で
は0.5μmとしてある。また、振動板5と個別電極2
1上の絶縁層24との空隙間隔G1は0.3μmとなっ
ている。
【0013】上記のようにインクジェットヘッドを組み
立てた後は、共通電極17と個別電極21の端子部23
間にそれぞれ配線101により駆動回路102を接続
し、インクジェットプリンタを構成する。インク103
は、図示しないインクタンクよりインク供給口31を経
て第1の基板1の内部に供給され、インクキャビティ
8、吐出室6等を満たしている。そして、吐出室6のイ
ンクは、図3に示されるように、インクジェットヘッド
10の駆動時にノズル孔4よりインク液滴104となっ
て吐出され、記録紙105に印字される。
【0014】図1は図2及び図4に示された個別電極2
1a〜21cを抽出した説明図である。図示のように、
個別電極21a〜21cの長さを異なったものにして、
その面積に差異をもたせている。図示の例においては、
配線パターンの短い順に、個別電極21aの面積>個別
電極21bの面積>個別電極21cの面積となってい
る。従って、振動板5と個別電極21とによって形成さ
れる容量は面積に比例するので、各個別電極21a,2
1b,21cの容量C1,C2,C3も上記に対応して
異なったものとなる。
【0015】図5は振動板の個別電極の容量と配線パタ
ーンの抵抗とを示した等価回路図である。個別電極21
aの容量をC1、その配線パターンの抵抗をR1、個別
電極21bの容量をC2、その配線パターンの抵抗をR
2、個別電極21cの容量をC3、その配線パターンの
抵抗をR3としたとき、次式が成立するように容量C1
〜C3、即ち、各個別電極21a〜21cの面積を定め
ている。 C1・R1=C2・R2=C3・R3
【0016】図6は個別電極21a〜21c他の構成例
を示した説明図であり、本実施例においては個別電極2
1a〜21cの幅を変えることによって、その面積に差
異をもたせて、振動板5の時定数が均一になるように調
整している。
【0017】以上のように、本実施例においては、個別
電極21a〜21cの面積を調整したことにより各振動
板5の時定数が一致し、従って、各振動板5の変形速度
及び変形量は均一になり、各ノズルから吐出されるイン
クの量、吐出速度及びタイミングが均一になる。
【0018】ところで、上述の実施例においては、個別
電極21a〜21cの面積を差異を持たせる例について
説明したが、これに加えて、配線パターンの長さに差異
を持たせることにより、その時定数を一致させるように
してもよい。
【0019】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、各ノ
ズルの振動板の時定数を一致させたので、インク吐出特
性が均一なマルチノズルインクジェットが実現できる。
そして、時定数を一致させるのに主として電極の面積を
調整するようにしたので、配線自体の引き回しよって配
線パターンの幅、長さ等を補正して抵抗を調整する必要
がなく、或いはあったとしも最小限ですむため、配線パ
ターンの面積を小さく押さえることができ、装置の小形
化が可能になっている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るインクジェットヘッド
の個別電極を抽出した説明図である。
【図2】前記実施例のインクジェットヘッドの分解斜視
図である。
【図3】前記実施例のインクジェットヘッドの断面側面
図である。
【図4】図3のA−A線矢視図である。
【図5】図1の振動板の容量と配線パターンの抵抗とを
示した等価回路図である。
【図6】個別電極の他の構成例を示す説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B41J 2/015 B41J 3/04 103 Z (72)発明者 羽片 忠明 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 小枝 周史 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のノズルと、各ノズルに連通するイ
    ンク流路と、該流路の一部に形成された振動板と、該振
    動板に対向して形成された電極とを有し、前記振動板と
    前記電極間に電気パルスを印加し、前記振動板を静電気
    力により変形させ、前記各ノズルからインク液滴を吐出
    するインクジェットヘッドにおいて、 前記振動板と前記電極とによって形成される容量と、前
    記電極に対応した配線パターンの抵抗との積が、各振動
    板において一致するように、前記電極の面積を設定した
    ことを特徴とするインクジェットヘッド。
  2. 【請求項2】 複数のノズルと、各ノズルに連通するイ
    ンク流路と、該流路の一部に形成された振動板と、該振
    動板に対向して形成された電極とを有し、前記振動板と
    前記電極間に順方向の電気パルスを印加し、前記振動板
    を静電気力により変形させ、前記各ノズルからインク液
    滴を吐出するインクジェットヘッドにおいて、 前記振動板と前記電極とによって形成される容量と、前
    記電極に対応した配線パターンの抵抗との積が、各振動
    板において一致するように、前記電極の面積及び前記配
    線パターンの長さを設定したことを特徴とするインクジ
    ェットヘッド。
JP3873594A 1994-03-09 1994-03-09 インクジェットヘッド Pending JPH07246703A (ja)

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Cited By (4)

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