JPH08290569A - Ink jet recorder - Google Patents
Ink jet recorderInfo
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- JPH08290569A JPH08290569A JP9838095A JP9838095A JPH08290569A JP H08290569 A JPH08290569 A JP H08290569A JP 9838095 A JP9838095 A JP 9838095A JP 9838095 A JP9838095 A JP 9838095A JP H08290569 A JPH08290569 A JP H08290569A
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、画像信号に応じてイン
ク滴を飛翔させことにより、紙等の被記録媒体に記録す
るインクジェット記録装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording apparatus for recording on a recording medium such as paper by ejecting ink droplets according to an image signal.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、画像信号に応じて圧電体に電
圧を印加し、圧電体の変形に基づきインクを加圧してノ
ズルからインク滴を飛翔させることにより、紙等の被記
録媒体に記録するインクジェットヘッドがプリンタなど
の記録装置に用いられている。2. Description of the Related Art Conventionally, a voltage is applied to a piezoelectric body in response to an image signal, and ink is pressed based on the deformation of the piezoelectric body to eject ink droplets from a nozzle, thereby recording on a recording medium such as paper. Inkjet heads are used in recording devices such as printers.
【0003】上記インクジェットヘッドとして、例え
ば、金属フィルムを圧電材料で挟み込み、圧電材料の上
下面に電極層を形成したバイモルフ構成の円形振動板を
各インク室に配置し、上記電極層を介して電圧を印加し
て振動板を変形させ、この変形に基づきインク室に充填
されたインクを加圧噴射させるカイザー方式のインクジ
ェットヘッドがよく知られている(アメリカ特許第3,
946,398号)。As the ink jet head, for example, a circular diaphragm having a bimorph structure in which a metal film is sandwiched between piezoelectric materials and electrode layers are formed on the upper and lower surfaces of the piezoelectric material is arranged in each ink chamber, and a voltage is applied via the electrode layers. A Kaiser type inkjet head that applies a pressure to deform the vibration plate and ejects the ink filled in the ink chamber under pressure based on this deformation is well known (US Pat.
946, 398).
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記カ
イザー方式のインクジェットヘッドにおいて、バイモル
フ構成の円形振動板を作用させてインクを噴射するに
は、大きな作用面積を有する振動板を用いる必要がある
ため、インク室の高密度配置が困難であるのに加えて、
1のインク室から連続してインク噴射を行う場合、噴射
するインク滴径を安定したものにするするためには振動
板が元の状態に戻るまで待つ必要があるが、作用面積の
大きな円形振動板では減衰振動して復元するまでには時
間がかかり、応答性が悪いものになる。したがって、イ
ンク室を高密度に配置して多ノズル化したり、振動板に
高周波電圧を印加することによって、印字速度の高速化
を図るには構造的に適さないという問題があった。However, in the above-mentioned Kaiser type ink jet head, it is necessary to use a vibrating plate having a large operating area in order to cause the circular vibrating plate having a bimorph structure to act and eject ink. In addition to the difficulty of high-density arrangement of ink chambers,
When ejecting ink continuously from one ink chamber, it is necessary to wait until the diaphragm returns to its original state in order to stabilize the ejected ink droplet diameter, but circular vibration with a large operating area It takes a long time for the plate to undergo damped vibration and to be restored, resulting in poor responsiveness. Therefore, there is a problem in that the ink chambers are structurally unsuitable for increasing the printing speed by arranging the ink chambers at a high density to increase the number of nozzles or by applying a high frequency voltage to the diaphragm.
【0005】そこで、本発明は上記問題点を解決するた
めになされたもので、高密度配置の多ノズル化が容易
で、高周波応答性に優れたインクジェット記録装置を提
供することを目的とする。Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an ink jet recording apparatus which is easy to realize high density arrangement of multiple nozzles and has excellent high frequency response.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のインクジェット記録装置は、非圧電部材で
囲まれて形成され、それぞれが細長く延びた複数のイン
ク室と、上記インク室の長手方向一端側に設けられ、各
インク室に対応する複数のノズル部と、上記インク室の
長手方向他端側より各インク室内部に少なくとも一部分
が挿入され、その挿入部分が圧電体、または、圧電体に
連結された非圧電材で形成されるとともに上記インク室
の断面よりも僅かに小さい断面を有している加圧部材
と、上記加圧部材の圧電体に画像信号に応じて電圧を印
加する電圧印加手段とを備え、上記電圧印加手段により
上記圧電体に電圧を印加して変形させ、この変形に基づ
き上記加圧部材の挿入部分を上記ノズル部方向に変位さ
せることにより、インク室に充填されたインクを上記ノ
ズル部から噴射するようにしたものである。In order to achieve the above object, the ink jet recording apparatus of the present invention comprises a plurality of ink chambers each formed by being surrounded by a non-piezoelectric member, each of which is elongated and elongated, and the length of the ink chamber. A plurality of nozzle portions provided on one end side in the direction and corresponding to each ink chamber, and at least a portion is inserted into each ink chamber portion from the other end side in the longitudinal direction of the ink chamber, and the inserted portion is a piezoelectric body or a piezoelectric body. A pressure member formed of a non-piezoelectric material connected to the body and having a cross section slightly smaller than the cross section of the ink chamber, and a voltage is applied to the piezoelectric body of the pressure member according to an image signal. By applying a voltage to the piezoelectric body by the voltage applying means to deform the piezoelectric body and displacing the insertion portion of the pressing member toward the nozzle portion based on the deformation. The ink filled in the chamber is obtained so as to inject from the nozzle portion.
【0007】上記インク室は、第1の非圧電部材にそれ
ぞれ平行に延びる溝状凹部を形成し、この凹部形成面に
各凹部を覆う第2の非圧電部材を固定することにより各
凹部内部に形成されるが、抜き型を用いた射出成型また
は穿孔を施すことによって1の非圧電部材の内部を貫通
してインク室を形成してもよく、このようにすれば部品
数や組立工数を削減できる利点がある。In the ink chamber, groove-shaped recesses that extend in parallel to the first non-piezoelectric member are formed, and the second non-piezoelectric member that covers each recess is fixed to the recess forming surface so that the inside of each recess is fixed. Although it is formed, the ink chamber may be formed by penetrating the inside of one non-piezoelectric member by injection molding using a punching die or perforation. By doing so, the number of parts and the number of assembly steps are reduced. There are advantages.
【0008】上記ノズル部は、各インク室に対応して形
成されたノズル孔を有するノズルプレートでインク室の
長手方向一端側を覆って形成されるが、インク室の一端
側の断面を絞り込むことで上記ノズル部をインク室と一
体的に形成してもよい。The nozzle portion is formed by covering the one end side in the longitudinal direction of the ink chamber with a nozzle plate having a nozzle hole formed corresponding to each ink chamber, but narrowing the cross section on the one end side of the ink chamber. The nozzle portion may be formed integrally with the ink chamber.
【0009】上記加圧部材の圧電体は、インク室に対応
する以外の部分において連結部によってそれぞれ連結さ
れた、いわゆる櫛歯状に形成されているのが好ましい
が、各インク室ごとに分割された圧電体を用いることも
できる。It is preferable that the piezoelectric body of the pressure member is formed in a so-called comb tooth shape, which is connected to each other by a connecting portion at a portion other than that corresponding to the ink chamber, but is divided for each ink chamber. Piezoelectric materials can also be used.
【0010】[0010]
【作用】上記インクジェット記録装置では、電圧印加手
段により加圧部材の圧電体に電圧を印加すると、各イン
ク室への挿入部分が圧電体で形成されているときにはそ
の挿入部分自体が、また、上記挿入部分が非圧電材で形
成されているときには、この非圧電材が連結されている
圧電体が、インク室の長手方向に沿って伸び変形する。
この圧電体の変形に基づき上記挿入部分がノズル部方向
に急峻に変位し、この変位によってインク室に充填され
たインクが加圧され、ノズル部からインク滴となって飛
翔する。一方、加圧部材の圧電体への電圧印加を解除す
ると、圧電体の復元によってインク室内の挿入部分も元
の状態に戻る。このときにインク室内部に負圧が生じ、
これによりインク室にインクが補給されて次のインク飛
翔の準備ができる。In the above ink jet recording apparatus, when a voltage is applied to the piezoelectric body of the pressure member by the voltage applying means, when the inserted portion into each ink chamber is formed of the piezoelectric body, the inserted portion itself, and When the insertion portion is made of a non-piezoelectric material, the piezoelectric body connected to the non-piezoelectric material expands and deforms along the longitudinal direction of the ink chamber.
Based on this deformation of the piezoelectric body, the insertion portion is abruptly displaced toward the nozzle portion, and the displacement causes the ink filled in the ink chamber to be pressurized and fly as an ink droplet from the nozzle portion. On the other hand, when the voltage application to the piezoelectric body of the pressurizing member is released, the piezoelectric body is restored and the insertion portion in the ink chamber returns to the original state. At this time, negative pressure is generated in the ink chamber,
As a result, ink is replenished in the ink chamber, and preparation for the next ink flight is possible.
【0011】上記インク飛翔の際には、インク室内壁面
との間に僅かの隙間を隔てて挿入されている加圧部材に
よって、ピストンで押されるようにインクが加圧され、
かつ、その加圧方向とインクの飛翔方向とが同一方向で
あるため、上記挿入部分の小さな変位で効率のよい安定
したインク飛翔が得られる。また、上記挿入部分を非圧
電材で形成した場合には、上記非圧電材に連結された圧
電体がインク室外に配置されており、インクと直接接触
しないため、インクが浸透して低抵抗化することがな
い。When the ink is ejected, the pressure member, which is inserted with a slight clearance from the wall surface of the ink chamber, presses the ink so that it is pushed by the piston.
Moreover, since the pressurizing direction and the ink jetting direction are the same, efficient and stable ink jetting can be obtained with a small displacement of the insertion portion. Further, when the insertion portion is formed of a non-piezoelectric material, the piezoelectric body connected to the non-piezoelectric material is arranged outside the ink chamber and does not come into direct contact with the ink, so that the ink penetrates and the resistance is reduced. There is nothing to do.
【0012】さらに、上記加圧部材の圧電体をいわゆる
櫛歯状に形成したインクジェット記録装置では、各イン
ク室に対応した各圧電体の構造的強度が増加するととも
に、加工・組立面におけるハンドリングが容易になり、
組立ばらつきが小さくなって精度がよくなる。Further, in the ink jet recording apparatus in which the piezoelectric body of the pressure member is formed in a so-called comb shape, the structural strength of each piezoelectric body corresponding to each ink chamber is increased, and the handling in the processing / assembly surface is improved. Easy,
Assembling variation is reduced and accuracy is improved.
【0013】[0013]
【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照して説明する。図1は、本発明にかかるインクジェッ
ト記録装置1の全体構成を概略的に示したものである。
このインクジェット記録装置1は大別して、コネクタ2
aを備えた電源部2と、駆動系3と、メカコントローラ
4と、メモリ5と、コントローラ6と、インク供給部7
と、スキャンキャリッジ8と、給紙部9と、ケース10
と、操作パネル11とから構成されている。上記スキャ
ンキャリッジ8は通紙方向(矢印a方向)に直交する方
向(図1において紙面の表裏方向)にスキャン可能にな
っており、その内部にはブラック、シアン、マゼンタお
よびイエロの各色用に4つのインクジェットヘッド12
が通紙方向に沿い、かつインク吐出ノズルを下方に向け
て配置されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 schematically shows the overall configuration of an inkjet recording device 1 according to the present invention.
The inkjet recording apparatus 1 is roughly classified into a connector 2
a, a power supply unit 2, a drive system 3, a mechanical controller 4, a memory 5, a controller 6, and an ink supply unit 7.
, Scan carriage 8, paper feed unit 9, and case 10
And an operation panel 11. The scan carriage 8 is capable of scanning in a direction orthogonal to the paper passing direction (direction of arrow a) (front and back direction of the paper surface in FIG. 1), and inside the carriage 4 is provided for each color of black, cyan, magenta and yellow. Two inkjet heads 12
Are arranged along the sheet passing direction, and the ink discharge nozzles are directed downward.
【0014】上記インクジェットヘッド12は、図2に
示すように、第1の非圧電部材として、例えばアルミナ
などからなる天板20を備えている。この天板20の下
面には、複数の溝状凹部21がダイシング加工等により
形成されている。これら凹部21は天板20の幅方向
(図2において左右方向)に所定ピッチで、かつ天板2
0の長手方向(図2において奥行き方向)に亘って形成
されている。As shown in FIG. 2, the ink jet head 12 has a top plate 20 made of, for example, alumina as a first non-piezoelectric member. A plurality of groove-shaped recesses 21 are formed on the lower surface of the top plate 20 by dicing or the like. These recesses 21 are arranged at a predetermined pitch in the width direction of the top plate 20 (left and right direction in FIG. 2) and at the same time as the top plate 2.
It is formed over the longitudinal direction of 0 (the depth direction in FIG. 2).
【0015】上記天板20の凹部21形成面には、天板
20と同様に、例えばアルミナなどからなる第2の非圧
電部材としての基板24が接着等の方法で固定され、こ
の基板24と上記天板20とで四方を囲まれた上記凹部
21の内部に、それぞれ細長く延びた複数のインク室2
3が形成される。また、天板20と基板24との接合体
は、第2の基板25上に設置されている。As with the top plate 20, a substrate 24 as a second non-piezoelectric member made of, for example, alumina is fixed to the surface of the top plate 20 on which the recess 21 is formed by an adhesive or the like. A plurality of ink chambers 2 each elongated in the recess 21 surrounded by the top plate 20 on all sides.
3 is formed. Further, the joined body of the top plate 20 and the substrate 24 is installed on the second substrate 25.
【0016】天板20と基板24との接合体の前端面に
は、図3に示すように、例えば厚さ25〜200μm程
度のポリイミドフィルムからなるノズルプレート26が
固定されている。このノズルプレート26には、例えば
エキシマレーザなどによって複数のノズル孔27が各イ
ンク室23に対応して形成され、このピッチは例えば約
42.3〜254μm(画素密度:600〜100dp
i)程度である。また、上記ノズル孔27は、その断面
積がインク室23側で大きく、外部に面した側で小さく
なるように、テーパ状に形成されるのが好ましい。それ
は、インク飛翔後のインク補充の際に、ノズル孔27か
らインク室23内に空気が吸引されにくくする効果があ
ることによる。As shown in FIG. 3, a nozzle plate 26 made of, for example, a polyimide film having a thickness of 25 to 200 μm is fixed to the front end surface of the joined body of the top plate 20 and the substrate 24. A plurality of nozzle holes 27 are formed in the nozzle plate 26 by, for example, an excimer laser so as to correspond to the ink chambers 23, and the pitch thereof is, for example, about 42.3 to 254 μm (pixel density: 600 to 100 dp).
i) about the same. Further, the nozzle hole 27 is preferably formed in a tapered shape so that its cross-sectional area is large on the ink chamber 23 side and small on the side facing the outside. This is because it has the effect of making it difficult for air to be sucked from the nozzle holes 27 into the ink chamber 23 when the ink is replenished after the ink has flown.
【0017】上記天板20の各凹部21には、インク室
23に連通する複数のインク供給口22が形成されてお
り、これらのインク供給口22を覆うようにして、上部
に1つまたは複数のインクチューブ28を突設したイン
クマニホールド29が設けてある。A plurality of ink supply ports 22 communicating with the ink chambers 23 are formed in each of the recesses 21 of the top plate 20, and one or a plurality of ink supply ports 22 are provided on the upper portion so as to cover the ink supply ports 22. An ink manifold 29 is provided by protruding the ink tube 28 of FIG.
【0018】上記第2の基板25には、上記基板24と
の間に適当な間隔を置いて、上記基板24よりも僅かに
厚いプレート状の支持板30が設置され、この支持板3
0のインク室側上部に加圧部材31が接着等の方法で固
定されている。加圧部材31は、図4に示すように、い
わゆる櫛歯状に形成されており、各インク室23に対応
して形成された圧電体32と、各圧電体32の一端側を
それぞれ連結する連結部33とを有している。上記圧電
体32は、インク室23に沿う方向に細長い柱状体をな
しており、図3に示すように、その先端部分がインク室
23の長手方向の後端側より各インク室23にそれぞれ
挿入されている。インク室23の後端開口部に位置する
圧電体32の周囲は、例えばフルオロシリコンゴムなど
からなる封止材36で封止され、インク漏れが防止され
ている。On the second substrate 25, a plate-like support plate 30 slightly thicker than the substrate 24 is installed at an appropriate distance from the substrate 24, and the support plate 3 is provided.
The pressure member 31 is fixed to the upper part of the ink chamber side of No. 0 by an adhesive method or the like. As shown in FIG. 4, the pressure member 31 is formed in a so-called comb shape, and connects the piezoelectric bodies 32 formed corresponding to the ink chambers 23 and one end side of each piezoelectric body 32, respectively. And a connecting portion 33. The piezoelectric body 32 has a columnar shape elongated in the direction along the ink chamber 23. As shown in FIG. 3, the tip end portion is inserted into each ink chamber 23 from the rear end side in the longitudinal direction of the ink chamber 23. Has been done. The periphery of the piezoelectric body 32 located at the rear end opening of the ink chamber 23 is sealed with a sealing material 36 made of, for example, fluorosilicone rubber to prevent ink leakage.
【0019】上記圧電体32の挿入部分はインク室23
より僅かに小さい断面を有し、インク室23の内壁面と
の間隔が30μm以下になるように形成されるのが好ま
しい。これは、インクを加圧したときに上記挿入部分と
インク室23内壁面との間にインクが回り込むことによ
って、インク飛翔効率が低下するのを防止するためであ
る。また、上記圧電体32にあって常時インクと接触す
ることになる少なくとも上記挿入部分には、インク浸透
によって低抵抗化して実効電圧がかからなくなり、圧電
体の変形量、すなわち、挿入部分先端面の変位量が低下
するのを防止するため、例えば、ポリイミド樹脂をスピ
ンコート法で塗布し、180℃で1時間焼き付けるなど
によってオーバコート処理するのが好ましいが、耐イン
ク性の高い圧電材料を圧電体に用いた場合には、この処
理を省略してもよい。The portion where the piezoelectric body 32 is inserted is the ink chamber 23.
It is preferable that it is formed so as to have a slightly smaller cross section and have a distance of 30 μm or less from the inner wall surface of the ink chamber 23. This is to prevent the ink flying efficiency from decreasing due to the ink flowing around between the insertion portion and the inner wall surface of the ink chamber 23 when the ink is pressurized. In addition, at least the insertion portion of the piezoelectric body 32, which is constantly in contact with ink, has low resistance due to ink permeation and no effective voltage is applied, and the amount of deformation of the piezoelectric body, that is, the front end surface of the insertion portion. In order to prevent the displacement amount of the ink from decreasing, for example, it is preferable to apply a polyimide resin by a spin coating method and perform an overcoat treatment by baking at 180 ° C. for 1 hour. When used on the body, this process may be omitted.
【0020】上記各圧電体32の上面には個別電極34
が、また、圧電体32の下面には共通電極35がそれぞ
れ形成されている。各圧電体32の共通電極35は上記
連結部33の存在によって共通化され、この共通領域へ
の一か所の導通により各共通電極35はアースされる。
一方、上記各個別電極34は、上記支持板30上面に各
個別電極34に対応して形成されている引き出し配線3
7にワイヤボンディング等の方法で接続され、図示しな
いドライバーICを介して電圧印加手段であるコントロ
ーラ6(図1参照)に接続されている。これにより、コ
ントローラ6によって各圧電体32に画像信号に応じて
電圧が印加されるようになっている。また、圧電体32
は共通電極35から個別電極34に向かう方向に分極処
理が施されている。An individual electrode 34 is formed on the upper surface of each piezoelectric body 32.
However, common electrodes 35 are formed on the lower surface of the piezoelectric body 32, respectively. The common electrode 35 of each piezoelectric body 32 is made common by the existence of the connecting portion 33, and the common electrode 35 is grounded by conducting at one place to this common region.
On the other hand, the individual electrodes 34 are formed on the upper surface of the support plate 30 so as to correspond to the individual electrodes 34.
7 by a method such as wire bonding, and is connected to a controller 6 (see FIG. 1) which is a voltage applying means via a driver IC (not shown). As a result, the controller 6 applies a voltage to each piezoelectric body 32 in accordance with an image signal. In addition, the piezoelectric body 32
Is polarized in the direction from the common electrode 35 to the individual electrode 34.
【0021】上記加圧部材31は、例えばPZT圧電プ
レートの両面に、それぞれ個別電極34、共通電極35
となる電極層を、メッキ法によるAu/Ni膜、また
は、スパッタリングによるAu/(Ni,Cr)膜を厚
さ0.1〜10μm程度に形成し、これを上記支持板3
0に接着固定したのち、例えばダイシングソーで切削加
工することによって形成される。上記圧電体32の少な
くとも挿入部分は相互に分割されているが、上記連結部
33は切削深さを浅くすることによって形成される。The pressure member 31 is, for example, an individual electrode 34 and a common electrode 35 on both surfaces of a PZT piezoelectric plate, respectively.
As the electrode layer to be the above, an Au / Ni film formed by plating or an Au / (Ni, Cr) film formed by sputtering is formed to a thickness of about 0.1 to 10 μm.
After being fixed to 0 by adhesion, it is formed by cutting with a dicing saw, for example. At least the insertion portion of the piezoelectric body 32 is divided from each other, but the connecting portion 33 is formed by reducing the cutting depth.
【0022】続いて、上記構成からなるインクジェット
ヘッド12のインク噴射動作について説明する。インク
は、図3に示すように、インク供給部7(図1参照)か
らインクチューブ28に供給され、インク供給口22を
介して各インク室23に充填される。電圧印加手段であ
るコントローラ6により、図5(a)に示すような正極
性のパルス状電圧を上記圧電体32に印加すると、個別
電極34から共通電極35に向かう方向に電界が形成さ
れ、各圧電体32はいわゆる長さ方向振動モードにより
変形、振動する。Next, the ink jetting operation of the ink jet head 12 having the above structure will be described. As shown in FIG. 3, the ink is supplied from the ink supply unit 7 (see FIG. 1) to the ink tube 28, and is filled in each ink chamber 23 via the ink supply port 22. When a positive pulsed voltage as shown in FIG. 5A is applied to the piezoelectric body 32 by the controller 6 which is a voltage applying means, an electric field is formed in the direction from the individual electrode 34 to the common electrode 35, The piezoelectric body 32 deforms and vibrates in a so-called longitudinal vibration mode.
【0023】電圧が印加された上記圧電体32は、支持
板30に固定されている領域ではその変形が拘束される
傾向にあるため、図3中破線で示すように、主としてイ
ンク室23内に延びている挿入部分が急峻に伸び変形
し、その先端面がノズル孔27方向に変位する。この変
位によってインク室23に充填されたインクがピストン
で押されるように加圧され、これによりノズル孔27か
らインクが液滴状となって飛翔し、図示しない記録紙上
に付着する。なお、圧電体32の支持板30に対する固
定領域には個別電極34または共通電極35のいずれか
一方のみを形成して、この領域では変形が全く生じない
ようにしてもよい。Since the deformation of the piezoelectric body 32 to which the voltage is applied tends to be restrained in the region fixed to the support plate 30, as shown by the broken line in FIG. The extending insertion portion is sharply stretched and deformed, and the tip end surface is displaced in the direction of the nozzle hole 27. Due to this displacement, the ink filled in the ink chamber 23 is pressed so as to be pushed by the piston, whereby the ink flies in the form of liquid droplets from the nozzle holes 27 and adheres to the recording paper (not shown). Note that only one of the individual electrode 34 and the common electrode 35 may be formed in the fixed region of the piezoelectric body 32 with respect to the support plate 30 so that no deformation occurs in this region.
【0024】個別電極34ヘの電圧印加が解除され電界
が消滅すると、各圧電体32は元の状態に戻る。このと
き、インク室23の内部に負圧が生じ、インクマニホー
ルド29およびインク供給口22を介してインク室23
にインクが補給され、次のインク吐出の準備ができる。When the voltage application to the individual electrodes 34 is released and the electric field disappears, each piezoelectric body 32 returns to its original state. At this time, a negative pressure is generated inside the ink chamber 23, and the ink chamber 23 passes through the ink manifold 29 and the ink supply port 22.
Is replenished with ink and ready for the next ink ejection.
【0025】ただし、上記インク補給時に、図5(a)
に示すように電圧を瞬時にゼロにして圧電体32の弾性
に基づき復元させ、インク室23内にある挿入部分を急
峻に復元させると、ノズル孔27からインク室23内に
気泡が吸引され、次のパルス電圧の印加時に気泡が圧力
を吸収してインク飛翔を妨げるおそれがある。このた
め、上述したようにノズル孔27をテーパ状に形成する
とともに、図5(b)に示すように、圧電体32が復元
動作する際の電圧のパルス形状に傾斜をもたせ、圧電体
32の挿入部分が気泡の吸引が生じない範囲で最も速く
戻るようにして、これを防止する。However, when the ink is replenished, as shown in FIG.
When the voltage is instantly set to zero and the piezoelectric body 32 is restored on the basis of the elasticity of the piezoelectric body 32 as shown in (3) to rapidly restore the insertion portion in the ink chamber 23, bubbles are sucked into the ink chamber 23 from the nozzle hole 27, When the next pulse voltage is applied, the bubbles may absorb the pressure and hinder the flight of the ink. Therefore, the nozzle hole 27 is formed in a tapered shape as described above, and as shown in FIG. 5B, the pulse shape of the voltage when the piezoelectric body 32 performs the restoring operation is inclined so that the piezoelectric body 32 has a slope. This is prevented by allowing the insertion part to return most quickly within the range where bubble suction does not occur.
【0026】また、図5(a)に対して同一値でパルス
幅を変えたパルス電圧を印加し、各圧電体32の挿入部
分の変位量を制御すれば、飛翔するインク滴径を変える
ことができ、これにより記録紙上に付着するドット径を
変えられるので、中間調再現が容易になる。例えば、図
5(c)に示すように、パルス幅を小さくすると、ドッ
ト径も小さくなる。図5(d)に示すパルス電圧は、主
パルスに対して逆極性で小電圧の後パルスを印加したも
のである。この波形のパルス電圧を各圧電体32に印加
すれば、主パルスによってインク滴が飛翔した後にノズ
ル孔27から延びるインク柱を後パルスによって強制的
にインク室23に引き込むことができるので、サテライ
トノイズを軽減できる。図5(e)に示すパルス電圧
は、主パルスに対して同極性で小電圧の前パルスを印加
するもので、この波形のパルス電圧によれば主パルスの
電圧値を低く抑えることができ、これによってドライバ
ー負担が小さくなるため、ドライバーコストを低減でき
る。Further, the diameter of the flying ink droplet can be changed by applying a pulse voltage having the same value but a different pulse width to that of FIG. 5 (a) and controlling the displacement amount of the insertion portion of each piezoelectric body 32. This makes it possible to change the diameter of dots adhering to the recording paper, which facilitates reproduction of halftones. For example, as shown in FIG. 5C, when the pulse width is reduced, the dot diameter is also reduced. The pulse voltage shown in FIG. 5 (d) is obtained by applying a rear pulse of a small voltage with a polarity opposite to that of the main pulse. By applying the pulse voltage of this waveform to each piezoelectric body 32, the ink column extending from the nozzle hole 27 can be forcibly drawn into the ink chamber 23 by the rear pulse after the ink droplet is ejected by the main pulse, so that the satellite noise is generated. Can be reduced. The pulse voltage shown in FIG. 5 (e) applies a small-voltage front pulse having the same polarity as the main pulse, and the pulse voltage of this waveform can suppress the voltage value of the main pulse to a low level. As a result, the driver's burden is reduced and the driver cost can be reduced.
【0027】上記のようなインク噴射動作が画像信号に
応じて各インク室23毎に独立して行われることによ
り、1ライン分の画像が描かれ、これが記録紙の移動に
同期して繰り返されることで、画像信号に応じた画像が
記録紙上に描かれる。By performing the ink jetting operation as described above independently for each ink chamber 23 according to the image signal, an image for one line is drawn and this is repeated in synchronization with the movement of the recording paper. As a result, an image corresponding to the image signal is drawn on the recording paper.
【0028】以上に説明したように本実施例では、イン
ク室23よりも僅かに小さい断面を有する加圧部材31
の圧電体32が、インク室23の長手方向後端側よりイ
ンク室23内に挿入され、インク室23の長手方向前端
側に形成されたノズル孔27方向への上記挿入部分の変
位に基づいて、インク室23に充填されたインクがピス
トンで押されるように加圧され、インクの加圧方向と同
一方向にインクがノズル孔27より噴射するようになっ
ている。これにより、上記圧電体32の挿入部分につい
ての小さな変位で要求されるインク飛翔を得ることがで
き、インク飛翔効率を向上させることができる。その結
果、装置の低電圧駆動が可能になり、ドライバーICの
負担が小さくなるので、安価な低電圧用ICを使用する
ことでき、ドライバーコストを低減することができる。As described above, in this embodiment, the pressure member 31 having a cross section slightly smaller than the ink chamber 23.
The piezoelectric body 32 is inserted into the ink chamber 23 from the rear end side of the ink chamber 23 in the longitudinal direction, and based on the displacement of the insertion portion in the direction of the nozzle hole 27 formed in the front end side of the ink chamber 23 in the longitudinal direction. The ink filled in the ink chamber 23 is pressed by a piston so that the ink is ejected from the nozzle hole 27 in the same direction as the pressurizing direction of the ink. As a result, the required ink flight can be obtained with a small displacement of the inserted portion of the piezoelectric body 32, and the ink flight efficiency can be improved. As a result, the device can be driven at a low voltage, and the load on the driver IC is reduced. Therefore, an inexpensive low-voltage IC can be used, and the driver cost can be reduced.
【0029】また、本実施例の構成によれば、インク室
32用凹部21や加圧部材31の圧電体32は、ダイシ
ング加工等により比較的容易に高密度に形成できるのに
加え、インクを加圧する際の作用面、すなわち、上記圧
電体32の挿入部分先端面の面積も小さくて済むので、
高密度多ノズル化によって印字速度の高速化を図ること
ができる。さらに、本実施例では、圧電体に直接インク
が接触しないようにする大きな作用面積の薄膜を介して
インクを加圧する場合のように、薄膜の共振周波数を考
慮する必要がないので、高周波応答性に優れており、こ
れによっても印字速度の高速化の達成が容易となる。Further, according to the structure of the present embodiment, the concave portion 21 for the ink chamber 32 and the piezoelectric body 32 of the pressing member 31 can be formed with a relatively high density by a dicing process or the like, and in addition, the ink can be formed. Since the area of the action surface at the time of pressurizing, that is, the area of the tip surface of the insertion portion of the piezoelectric body 32 can be small,
It is possible to increase the printing speed by increasing the number of high density nozzles. Further, in the present embodiment, it is not necessary to consider the resonance frequency of the thin film as in the case of pressurizing the ink through a thin film having a large working area that prevents the ink from directly contacting the piezoelectric body, and therefore high frequency response It is also excellent, which also makes it easy to achieve a high printing speed.
【0030】加えて、上記各圧電体32を櫛歯状に形成
することで、各圧電体32の構造的強度が増し、装置の
耐久性、信頼性が向上するとともに、加工・組立面のハ
ンドリングが容易になり、組立バラツキが少なく精度が
高くなるので、歩留まりが良くなり製造コストを安価に
することができる。また、連結部33の存在によって各
圧電体27,28の作用部材26接触面に形成した共通
電極29も共通化されて導通するため、一か所の接続で
各圧電体32の共通電極35のアースが可能になり、接
続を容易に行うことができる利点もある。In addition, by forming each of the piezoelectric bodies 32 in a comb shape, the structural strength of each of the piezoelectric bodies 32 is increased, the durability and reliability of the device are improved, and the processing / assembly surface is handled. Since it is easy and the assembly variation is small and the accuracy is high, the yield is improved and the manufacturing cost can be reduced. In addition, since the common electrode 29 formed on the contact surface of the action member 26 of each piezoelectric body 27, 28 is made common by the existence of the connecting portion 33 and conducts, the common electrode 35 of each piezoelectric body 32 can be connected at one place. There is also an advantage that grounding is possible and connection can be easily performed.
【0031】ところで、上記実施例では、図5(a)〜
(e)に示すパルス電圧を印加して圧電体32の挿入部
分を図3中破線で示すように変位させたが、圧電体32
について分極処理を逆方向にするとともに、図5(f)
または(g)に示すような負極性のパルス電圧を印加し
ても、上記挿入部分について同様の変位を得ることがで
きる。なお、図5(g)のパルスの立ち上げ部を傾斜さ
せてある理由は、上記図5(b)の場合と同様である。By the way, in the above embodiment, FIG.
The pulse voltage shown in (e) was applied to displace the inserted portion of the piezoelectric body 32 as shown by the broken line in FIG.
5 (f) as well as reversing the polarization process for
Alternatively, even if a negative pulse voltage as shown in (g) is applied, the same displacement can be obtained in the insertion portion. The reason why the rising portion of the pulse in FIG. 5 (g) is inclined is the same as in the case of FIG. 5 (b).
【0032】次に、上記実施例の変形例について図6〜
8を参照して説明するが、特記する以外の部材および作
用効果は上記実施例と同一であるため説明を省略する。
上記実施例では単層の圧電体32を使用したが、図6に
示すように、公知のグリーンシート法により圧電材料を
2層以上のn層に積層し、内部に接着層を兼ねた個別電
極34および共通電極35を形成した積層型圧電体40
を使用すれば、単層の場合に比べて低電圧で同程度の変
位量を得ることができ、かつ、その変位の発生力も強く
なるため、低電圧駆動によるドライバーコストの低減を
図れるとともに、インク滴の飛翔安定性が向上する。な
お、図6において破線部は電極が形成されていないこと
を示すもので、個別電極34および共通電極35の双方
が形成されている領域が上記圧電体32の挿入部分に対
応する。Next, a modified example of the above embodiment will be described with reference to FIGS.
8 will be described with reference to FIG. 8, but members and functions and effects other than those described in particular are the same as those in the above-described embodiment, and thus the description thereof will be omitted.
Although the single-layer piezoelectric body 32 is used in the above embodiment, as shown in FIG. 6, the piezoelectric material is laminated into two or more n layers by a known green sheet method, and the individual electrode also serves as an adhesive layer inside. Multilayer piezoelectric body 40 in which 34 and common electrode 35 are formed
If you use, it is possible to obtain the same amount of displacement at a low voltage compared to the case of a single layer, and the generation force of the displacement becomes stronger, so it is possible to reduce the driver cost by low voltage driving and The flight stability of the droplet is improved. In FIG. 6, the broken line portion shows that no electrode is formed, and the region where both the individual electrode 34 and the common electrode 35 are formed corresponds to the insertion portion of the piezoelectric body 32.
【0033】また、上記加圧部材31に代えて、図7に
示すように、上記圧電体32の挿入部分に相当する部分
を、上記挿入部分と同一形状であって例えばセラミック
などからなる非圧電材41で形成し、インク室23の外
部に位置する上記非圧電材41の後端部に圧電体42を
連結した加圧部材43を用いれば、圧電体42へのイン
ク浸透がなく、上記圧電体32の挿入部分にオーバコー
ト処理を施した場合よりも、さらに圧電体42の安定
性、耐久性が向上する。さらに、上記インク供給口22
のインク室23側に、インク加圧時にはインク供給口2
2を閉鎖する一方、インク補給時には開放する逆止弁4
4を設ければ、加圧時のインクの逆流が防止され、これ
により圧力ロスを抑えることができ、インク飛翔効率を
一層向上させることができる。Further, instead of the pressing member 31, as shown in FIG. 7, a portion corresponding to the insertion portion of the piezoelectric body 32 has the same shape as the insertion portion and is made of non-piezoelectric material such as ceramic. If the pressure member 43 formed of the material 41 and having the piezoelectric body 42 connected to the rear end portion of the non-piezoelectric material 41 located outside the ink chamber 23 is used, ink does not penetrate into the piezoelectric body 42 and the piezoelectric body The stability and durability of the piezoelectric body 42 are further improved as compared with the case where the insertion portion of the body 32 is overcoated. Further, the ink supply port 22
Of the ink supply port 2 to the ink chamber 23 side of the
Check valve 4 that closes 2 while opening when replenishing ink
By providing No. 4, backflow of the ink at the time of pressurization is prevented, thereby suppressing the pressure loss and further improving the ink flying efficiency.
【0034】なお、上記実施例では、圧電体32にオー
バコート処理をしてインク浸透を防止したが、図8に示
すように、インク室23の後端開口部を薄膜状の隔壁4
5で覆って封止するとともに、加圧部材46の圧電体4
7の先端で隔壁45をインク室23内に僅かに押し込む
ようにしてもよい。この場合には、隔壁45の応答性を
考慮する必要があるが、圧電体47へのインク浸透を完
全に防止できる。In the above embodiment, the piezoelectric body 32 was overcoated to prevent ink permeation, but as shown in FIG. 8, the rear end opening of the ink chamber 23 is formed into a thin film partition wall 4.
The piezoelectric member 4 of the pressing member 46 is covered with 5 and sealed.
The partition wall 45 may be slightly pushed into the ink chamber 23 at the tip of 7. In this case, it is necessary to consider the response of the partition wall 45, but it is possible to completely prevent the ink from penetrating into the piezoelectric body 47.
【0035】次に、上記実施例のインクジェットヘッド
に使用できる材料等について説明する。圧電体の材料 上記圧電体32,40,42,47の材料としては、以
下に示す圧電材料を用いることができる。 (1) 圧電結晶 水晶(SiO2) ,ロッシェル塩(RS:NaKC4H
4O6・4H2O) 酒石酸エチレンジアミン(ETD:C6H14N2O6)
,酒石酸カリウム(DKT:K2C4H4O6・1/2H
2O) ,第2リン酸アンモニウム(ADP:NH4H2
PO4) ,プロブスカイト系結晶(ex.CaTi
O3,BaTiO3,PLZT) ,タングステンブロン
ズ系結晶(ex.NaxWO3 〔0.1<x<0.2
8〕) ,ニオブ酸バリウムナトリウム(Ba2NaN
b5O15) ,ニオブ酸カリウム鉛(Pb2KNb
5O15) ,ニオブ酸リチウム(LiNbO3) ,タン
タル酸リチウム(LiTaO3) ,さらに、塩素酸ソ
ーダ(NaClO3),電気石(Tourmalin
e), 閃亜鉛鉱(ZuS) ,硫酸リチウム(LiS
O4H2O) ,メタガリウム酸リチウム(LiGa
O2) ,ヨウ素酸リチウム(LiIO3) ,硫酸グリ
シン(TGS) ,ゲルマニウム酸ビスマス(Bi12G
eO20) ,ゲルマニウム酸リチウム(LiGeO3)
,チタニウム酸バリウム ,ゲルマニウム(Ba2G
e2TiO3) 等の結晶。Next, materials and the like that can be used for the ink jet head of the above embodiment will be described. Material of Piezoelectric Material As the material of the piezoelectric materials 32, 40, 42, 47, the following piezoelectric materials can be used. (1) Piezoelectric crystal Quartz (SiO 2 ), Rochelle salt (RS: NaKC 4 H
4 O 6・ 4H 2 O) Ethylenediamine tartrate (ETD: C 6 H 14 N 2 O 6 )
, Potassium tartrate (DKT: K 2 C 4 H 4 O 6 1 / 2H
2 O), diammonium phosphate (ADP: NH 4 H 2
PO 4 ), perovskite crystals (ex. CaTi
O 3 , BaTiO 3 , PLZT), tungsten bronze-based crystal (ex. Na x WO 3 [0.1 <x <0.2
8]), sodium barium niobate (Ba 2 NaN
b 5 O 15 ), potassium lead niobate (Pb 2 KNb
5 O 15 ), lithium niobate (LiNbO 3 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ), sodium chlorate (NaClO 3 ), tourmaline (Tourmalin)
e), zinc blende (ZuS), lithium sulfate (LiS)
O 4 H 2 O), lithium metagallate (LiGa
O 2 ), lithium iodate (LiIO 3 ), glycine sulfate (TGS), bismuth germanate (Bi 12 G)
eO 20 ), lithium germanate (LiGeO 3 )
, Barium titanate, germanium (Ba 2 G
Crystals such as e 2 TiO 3 ).
【0036】(2) 圧電半導体 ウルツ鉱 ,BeO ,ZnO ,CdS ,CdSe
,AlN。 (3) 圧電セラミックス チタニウム酸バリウム(BaTiO3) ,チタニウム
酸ジルコニウム酸鉛(PbTiO3・PbZrO3) ,
チタニウム酸鉛(PbTiO3) ,ニオブ酸バリウム
酸鉛((Ba−Pb)Nb2O6)。 (4) 上記(1)圧電結晶、(2)圧電性半導体、
(3)圧電セラミックス材料の粉をプラスチック類に分
散して成型したものでも良い。 (5) 圧電性高分子 ポリフッ化ビニリデンPVDF(−CH2−CF2−)n
,ポリフッ化ビニリデン/PZT ,ゴム/PZT
,トリフルオロエチレンとフッ化ビニリデンの共重合
体 ,シアン化ビニリデンと酢酸ビニルの共重合体 ,
ポリシエン化ビニリデン等。以上に挙げた圧電材料を分
極処理した後、圧電体として加工して用いるか、もしく
は圧電体として加工した後分極処理して用いてもよい。
また、必要に応じて積層化し、低電圧駆動できるように
してもよい。(2) Piezoelectric semiconductor Wurtzite, BeO, ZnO, CdS, CdSe
, AlN. (3) Piezoelectric ceramics Barium titanate (BaTiO 3 ), lead zirconate titanate (PbTiO 3 · PbZrO 3 ),
Titanium lead (PbTiO 3), niobate barium lead ((Ba-Pb) Nb 2 O 6). (4) The above (1) piezoelectric crystal, (2) piezoelectric semiconductor,
(3) The powder of the piezoelectric ceramic material may be dispersed and molded in plastics. (5) piezoelectric polymer polyvinylidene fluoride PVDF (-CH 2 -CF 2 -) n
, Polyvinylidene fluoride / PZT, rubber / PZT
, Copolymer of trifluoroethylene and vinylidene fluoride, copolymer of vinylidene cyanide and vinyl acetate,
Polyvinylidene, etc. The above-mentioned piezoelectric materials may be polarized and then processed as a piezoelectric body, or may be processed as a piezoelectric body and then polarized.
Further, they may be laminated as needed so that they can be driven at a low voltage.
【0037】圧電体のオーバコート処理 上記圧電体32のオーバコート処理は、次の(1)〜
(5)に挙げる方法で行うこともできる。 (1) プラスチック類の塗布 飽和ポリエステル樹脂 ,ポリアミド樹脂 ,ポリイミ
ド樹脂 ,アクリル樹脂 ,アラミド樹脂 ,エチレン
−酢酸ビニル樹脂 ,イオン架橋オレフィン共重合体
(アイオノマー) ,スチレン−ブタジェンブロック共
重合体 ,ポリアセタール ,ポリカーボネード ,塩
化ビニル−酢酸ビニル共重合体 ,セルロースエステル
,ポリイミド ,スチロール樹脂等の熱可塑性樹脂。 Overcoat Treatment of Piezoelectric Body The overcoat treatment of the piezoelectric body 32 is performed in the following (1) to
The method described in (5) can also be used. (1) Application of plastics Saturated polyester resin, polyamide resin, polyimide resin, acrylic resin, aramid resin, ethylene-vinyl acetate resin, ion-crosslinked olefin copolymer (ionomer), styrene-butadiene block copolymer, polyacetal, Thermoplastic resins such as polycarbonate, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, cellulose ester, polyimide and styrene resin.
【0038】エポキシ樹脂 ,フェノキシ樹脂 ,ウレ
タン樹脂 ,ナイロン類 ,シリコーン樹脂 ,フルオ
ロシリコン樹脂 ,フェノール樹脂 ,メラミン樹脂
,キシレン樹脂 ,アルキッド樹脂 ,熱硬化アクリ
ル樹脂等の熱硬化性樹脂。ポリビニルカルパゾール ,
ポリビニルピレン ,ポリビニルアントラセン,ポリビ
ニロール等の光導電性樹脂。Thermosetting resins such as epoxy resin, phenoxy resin, urethane resin, nylons, silicone resin, fluorosilicone resin, phenol resin, melamine resin, xylene resin, alkyd resin, and thermosetting acrylic resin. Polyvinyl carpazole,
Photoconductive resins such as polyvinyl pyrene, polyvinyl anthracene, and polyvinylol.
【0039】これらは単独で、または組み合わせて使用
することができる。その他、液晶ポリマー等のエンジニ
アプラスチック類、プラスチック類と粉末、ウィスカー
との混合物でも良い。感光性樹脂 ,厚膜用フォトレジ
スト樹脂等が使用可能である。ベークライト ,フッ素
系樹脂 ,ガラス・エポキシ樹脂(エポキシ中にガラス
フィラー混入)でもよい。これらは、塗布,ディップ,
スプレー法等、公知の液体塗布方法を用いればよい。上
記の中では特に、ポリイミド樹脂、アラミド樹脂、エポ
キシ樹脂、フェノキシ樹脂、フルオロシリコーン樹脂、
フッ素樹脂、ガラス・エポキシ樹脂の効果が優れてい
る。These can be used alone or in combination. In addition, engineering plastics such as liquid crystal polymer, a mixture of plastics and powder, and whiskers may be used. Photosensitive resin, thick film photoresist resin, etc. can be used. Bakelite, fluorocarbon resin, glass / epoxy resin (glass filler mixed in epoxy) may be used. These are coating, dipping,
A known liquid application method such as a spray method may be used. Among the above, in particular, polyimide resin, aramid resin, epoxy resin, phenoxy resin, fluorosilicone resin,
The effect of fluororesin and glass / epoxy resin is excellent.
【0040】(2) 酸化・窒化・硫化金属化合物等の
蒸着 酸化金属化合物(SiO2,SiO,CrO,Al2O3
等)や、窒化金属化合物(Si3N4,AlN等)や、硫
化金属化合物(ZnS等)、あるいはこれらの合金を、
真空蒸着やスパッタ等でコートする。また、上記(1)
のプラスチックを蒸着によって塗布してもよいし、パリ
レン樹脂蒸着してもよい。上記の中では、Al2O3、S
i3N4、パリレン樹脂の効果が優れている。(2) Vapor Deposition of Oxidizing / Nitriding / Sulfide Metal Compounds Metal oxide compounds (SiO 2 , SiO, CrO, Al 2 O 3
Etc.), metal nitride compounds (Si 3 N 4 , AlN, etc.), metal sulfide compounds (ZnS, etc.), or alloys thereof,
It is coated by vacuum deposition or sputtering. In addition, the above (1)
The above plastic may be applied by vapor deposition or parylene resin vapor deposition. Among the above, Al 2 O 3 , S
The effect of i 3 N 4 and parylene resin is excellent.
【0041】(3) 炭化水素化合物の塗布 炭化水素,酸素含有炭化水素,硫黄含有炭化水素を始め
とするIV属元素含有炭化水素 、窒素含有炭化水素,ケ
イ素含有炭化水素,フッ素含有炭化水素を始めとするハ
ロゲン含有炭化水素 、III属元素含有炭化水素を、P
−CVD(プラズマCVD)によって塗布し、オーバコ
ート処理する。あるいは、これらの混合気相下でP−C
VDにより塗布してもよい。上記の中ではフッ素含有炭
化水素の効果が優れている。なお、これらの膜は、圧電
体との接着性の相性にしたがって適宜、a−Si(アモ
ルファスシリコン),a−SiC,a−SiN等による
アンダーコートを設ける必要がある。 (4) 上記(1)のプラスチック類を、塗液状態で圧
電体プレート表面の塗布する代わりに、減圧下で圧電体
形成部に置換,含浸させて成形する。 (5) 圧電体プレートの表面を撥インク性の溶剤で表
面処理する。(3) Application of hydrocarbon compounds Hydrocarbons, oxygen-containing hydrocarbons, sulfur-containing hydrocarbons and other group IV element-containing hydrocarbons, nitrogen-containing hydrocarbons, silicon-containing hydrocarbons, fluorine-containing hydrocarbons, etc. Halogen-containing hydrocarbons, Group III element-containing hydrocarbons
-Apply by CVD (plasma CVD) and perform overcoat treatment. Alternatively, under these mixed gas phases, P-C
It may be applied by VD. Among the above, the effect of the fluorine-containing hydrocarbon is excellent. Note that these films need to be appropriately provided with an undercoat of a-Si (amorphous silicon), a-SiC, a-SiN, or the like according to the compatibility of the adhesiveness with the piezoelectric body. (4) Instead of coating the surface of the piezoelectric plate in the coating liquid state with the plastics of (1) above, the piezoelectric body forming portion is replaced and impregnated under reduced pressure for molding. (5) The surface of the piezoelectric plate is surface-treated with an ink repellent solvent.
【0042】以上の(1)〜(5)に挙げる方法で形成
したオーバコート膜を比較すると、次のような特徴が見
られる(ただし(3)はアンダーコート有りの場合)。 強度 : 強 (2),(3)>(1),(4)>(5) 弱 平滑性 : 良 (1),(4)>(2),(3),(5) 悪 接着性(耐振動性を含む) : 強 (1),(4)>(2),(3)>(5) 弱 耐久性(耐インク性を含む): 良 (1),(4)>(2),(3)>(5) 悪 その他、(5)は処理が簡便であり、(1)〜(4)の
後処理として利用することもできる。また、コスト面に
おいては、(1),(4)が特に安価である。なお、上
記(1)〜(5)に挙げる方法を、圧電体やインク種に
応じて適宜組み合わせて使用してもよい。When the overcoat films formed by the above methods (1) to (5) are compared with each other, the following characteristics are observed (however, (3) has an undercoat). Strength: Strong (2), (3)> (1), (4)> (5) Weak smoothness: Good (1), (4)> (2), (3), (5) Poor adhesion ( Vibration resistance included: Strong (1), (4)> (2), (3)> (5) Weak durability (including ink resistance): Good (1), (4)> (2) , (3)> (5) Bad Others, the processing of (5) is simple and can be used as the post-processing of (1) to (4). In terms of cost, (1) and (4) are particularly inexpensive. The methods (1) to (5) described above may be appropriately combined and used depending on the piezoelectric body and the ink type.
【0043】天板,基板,非圧電材の材料 天板20,基板24,25,非圧電材41に用いること
ができる材料として、次の(1)〜(4)に挙げるもの
がある。 (1) セラミックス Al2O3 ,SiC ,C ,BaTiO3 ,BiO3
・3SnO2 ,Pb(Zrx,Ti1-x)O3 ,ZnO
,SiO2 ,(1−x)Pb(Zrx,Ti1-x)O3
+(x)La2O3 ,Zn1-xMnxFe2O3 ,γ−F
e2O3 ,Sr・6Fe2O3 ,La1-xCaxCrO3
,SnO2 ,遷移金属酸化物 ,ZnO−Bi2O3
,半導体BaTiO3 ,β−Al2O3 ,安定化ジ
ルコニア,LaB6 ,B4C ,ダイヤモンド ,Ti
N ,TiC ,Si3N4 ,Y2O2S:Eu ,PL
ZT ,ThO2 ,−CaO・nSiO2 ,Ca
5(F,Cl)P3O12 ,TiO2 ,K2O・nAl2
O3。 Materials for Top Plate, Substrate, and Non-Piezoelectric Material Materials that can be used for the top plate 20, the substrates 24, 25, and the non-piezoelectric material 41 include the following (1) to (4). (1) Ceramics Al 2 O 3 , SiC, C, BaTiO 3 , BiO 3
.3SnO 2 , Pb (Zr x , Ti 1-x ) O 3 , ZnO
, SiO 2 , (1-x) Pb (Zr x , Ti 1-x ) O 3
+ (X) La 2 O 3 , Zn 1-x Mn x Fe 2 O 3 , γ-F
e 2 O 3 , Sr · 6Fe 2 O 3 , La 1-x Ca x CrO 3
, SnO 2 , transition metal oxides, ZnO-Bi 2 O 3
, Semiconductor BaTiO 3 , β-Al 2 O 3 , stabilized zirconia, LaB 6 , B 4 C, diamond, Ti
N, TiC, Si 3 N 4 , Y 2 O 2 S: Eu, PL
ZT, ThO 2, -CaO · nSiO 2, Ca
5 (F, Cl) P 3 O 12 , TiO 2 , K 2 O.nAl 2
O 3 .
【0044】(2) ガラス類 元素ガラス=Si ,Se ,Te ,As 水素結合ガラス=HPO3 ,H3PO4 ,SiO2 ,
B2O2 ,P2O5 ,GeO2 ,As2O3 酸化物ガラス=SbO3 ,Bi2O3 ,P2O3 ,V2
O5 ,Sb2O5 ,As2O3 ,So3 ,ZrO2 フッ化物ガラス=BeF2 ,塩化物ガラス=ZnCl2 硫化物ガラス=GeS2 ,As2S3 炭酸塩ガラス=K2CO3 ,MgCO3 硝酸塩ガラス=NaNO3 ,KNO3 ,AgNO3 硫酸塩ガラス=Na2S2O3 ,H2O ,Tl2SO
4 ,ミョウバン ケイ酸ガラス=SiO2 ケイ酸アルカリガラス=Na2O−CaO−SiO2 カリ石灰ガラス=K2O−CaO−SiO2 ソーダ石灰ガラス=Na2O−CaO−SiO2 鉛ガラス バリウムガラス ホウケイ酸ガラス。(2) Glasses Elemental glass = Si, Se, Te, As Hydrogen-bonded glass = HPO 3 , H 3 PO 4 , SiO 2 ,
B 2 O 2, P 2 O 5, GeO 2, As 2 O 3 oxide glass = SbO 3, Bi 2 O 3 , P 2 O 3, V 2
O 5 , Sb 2 O 5 , As 2 O 3 , So 3 , ZrO 2 Fluoride glass = BeF 2 , Chloride glass = ZnCl 2 Sulfide glass = GeS 2 , As 2 S 3 Carbonate glass = K 2 CO 3 , MgCO 3 nitrate glass = NaNO 3 , KNO 3 , AgNO 3 sulfate glass = Na 2 S 2 O 3 , H 2 O, Tl 2 SO
4, alum silicate glass = SiO 2 silicate alkali glass = Na 2 O-CaO-SiO 2 potash lime glass = K 2 O-CaO-SiO 2 soda = Na 2 O-CaO-SiO 2 lead glass, barium glass Borosilicate glass.
【0045】(3) プラスチック類 飽和ポリエステル樹脂 ,ポリアミド樹脂 ,ポリイミ
ド樹脂 ,アラミド樹脂 ,アクリル樹脂 ,エチレン
−酢酸ビニル樹脂 ,イオン架橋オレフィン共重合体
(アイオノマー) ,スチレン−ブタジェンブロック共
重合体 ,ポリアセタール ,ポリフェニレンサルファ
イド,ポリカーボネード ,塩化ビニル−酢酸ビニル共
重合体 ,セルロースエステル ,ポリイミド ,ポリ
サルフォン,スチロール樹脂等の熱可塑性樹脂。エポキ
シ樹脂 ,フェノキシ樹脂,ウレタン樹脂 ,ナイロン
樹脂 ,シリコーン樹脂 ,フェノール樹脂 ,メラミ
ン樹脂 ,キシレン樹脂 ,アルキッド樹脂 ,熱硬化
アクリル樹脂等の熱硬化性樹脂。ポリビニルカルパゾー
ル ,ポリビニルピレン ,ポリビニルアントラセン,
ポリビニロール等の光導電性樹脂。(3) Plastics Saturated polyester resin, polyamide resin, polyimide resin, aramid resin, acrylic resin, ethylene-vinyl acetate resin, ion-crosslinked olefin copolymer (ionomer), styrene-butadiene block copolymer, polyacetal Thermoplastic resins such as polyphenylene sulfide, polycarbonate, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, cellulose ester, polyimide, polysulfone, and styrene resin. Thermosetting resins such as epoxy resin, phenoxy resin, urethane resin, nylon resin, silicone resin, phenol resin, melamine resin, xylene resin, alkyd resin, thermosetting acrylic resin. Polyvinylcarbazole, polyvinylpyrene, polyvinylanthracene,
Photoconductive resin such as polyvinyl chloride.
【0046】上記(1)〜(3)に挙げるものは単独
で、または組み合わせて使用することができる。その
他、液晶ポリマー等のエンジニアプラスチック類、プラ
スチック類と粉末、ウィスカーやガラスフィラー等との
混合物でも良い。感光性樹脂、厚膜用フォトレジスト樹
脂等も使用可能であり、ベークライト、フッ素系樹脂、
ガラス・エポキシ樹脂(エポキシ中にガラスフィラー混
入)でもよい。The above items (1) to (3) can be used alone or in combination. In addition, engineered plastics such as liquid crystal polymer, a mixture of plastics and powder, whiskers, glass filler and the like may be used. Photosensitive resin, thick film photoresist resin, etc. can also be used. Bakelite, fluorine resin,
Glass / epoxy resin (glass filler mixed in epoxy) may be used.
【0047】(4) その他 ゴム、合成ゴムも使用できるほか、インク室に接する側
面を絶縁膜コートする場合は全ての金属が使用できる。
なお、上記天板20について、上記(1)〜(4)に挙
げる材料は、板状にした後に溝加工するか、もしくは型
成型したり、パターンエッチング、光硬化等を利用して
最初から天板20の形状に成型しても良い。(4) Others In addition to rubber and synthetic rubber, all metals can be used when the side surface in contact with the ink chamber is coated with an insulating film.
In addition, regarding the top plate 20, the materials listed in (1) to (4) above are processed from the beginning by using plate-shaped and then groove-forming or die-molding, pattern etching, photocuring, or the like. It may be molded into the shape of the plate 20.
【0048】接着剤の材料 インクジェットヘッドの組み立てに用いる接着剤として
は、次の(1)〜(4)に挙げるものが使用できる。た
だし、接着剤層を共通電極をアースする際の導体として
用いる場合には、当然に導電性を有する必要がある。 (1) エポキシ樹脂 ,フェノール樹脂 ,フェノキ
シ樹脂 ,アクリル系樹脂 ,フラン樹脂 ,ポリウレ
タン樹脂 ,ポリイミド樹脂 ,シリコーン樹脂等の熱
硬化性樹脂接着剤。 (2) ポリ酢酸ビニル ,ポリ塩化ビニル ,ビニル
アセタール ,ポリビニルアルコール ,ポリビニルブ
チラール等の熱可塑性樹脂接着剤。 (3) UV硬化樹脂接着剤。 (4) 嫌気性硬化型接着剤。 Adhesive Material As the adhesive used for assembling the ink jet head, the following adhesives (1) to (4) can be used. However, when the adhesive layer is used as a conductor when the common electrode is grounded, it naturally needs to have conductivity. (1) Thermosetting resin adhesives such as epoxy resin, phenol resin, phenoxy resin, acrylic resin, furan resin, polyurethane resin, polyimide resin, silicone resin. (2) Thermoplastic resin adhesives such as polyvinyl acetate, polyvinyl chloride, vinyl acetal, polyvinyl alcohol, and polyvinyl butyral. (3) UV curable resin adhesive. (4) Anaerobic curable adhesive.
【0049】封止材の材料 上記封止材36の材料としては、フルオロシリコンゴム
等のゴム類のほか、上記接着剤を使用することもでき
る。 Material of Sealing Material As the material of the sealing material 36, in addition to rubbers such as fluorosilicone rubber, the above adhesive can be used.
【0050】隔壁の材料 上記隔壁45の材料としては、以下に挙げるものを用い
ることができる。 (1)エポキシ樹脂 ,フェノキシ樹脂 ,ウレタン樹
脂 ,ナイロン類 ,シリコーン樹脂 ,フルオロシリ
コン樹脂 ,フェノール樹脂 ,メラミン樹脂,キシレ
ン樹脂 ,アルキッド樹脂 ,熱硬化アクリル樹脂等の
熱硬化性樹脂。上記の中では、エポキシ樹脂、フェノキ
シ樹脂、フルオロシリコーン樹脂が好適い用いられる。 Materials of Partition Wall As the material of the partition wall 45, the following materials can be used. (1) Thermosetting resins such as epoxy resin, phenoxy resin, urethane resin, nylons, silicone resin, fluorosilicone resin, phenol resin, melamine resin, xylene resin, alkyd resin, and thermosetting acrylic resin. Among the above, epoxy resin, phenoxy resin and fluorosilicone resin are preferably used.
【0051】(2) ポリエステル樹脂 ,ポリアミド
樹脂 ,アクリル樹脂 ,アラミド樹脂 ,エチレン−
酢酸ビニル樹脂 ,イオン架橋オレフィン共重合体(ア
イオノマー) ,スチレン−ブタジェンブロック共重合
体 ,ポリアセタール ,ポリフェニレンサルファイド
,ポリカーボネイト ,塩化ビニル−酢酸ビニル共重
合体 ,セルロースエステル ,ポリイミド ,スチロ
ール樹脂等の熱可塑性樹脂。上記の中では、アラミド樹
脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、エチレン−酢酸
ビニル樹脂が好適に用いられる。(2) Polyester resin, polyamide resin, acrylic resin, aramid resin, ethylene-
Thermoplastics of vinyl acetate resin, ion-crosslinked olefin copolymer (ionomer), styrene-butadiene block copolymer, polyacetal, polyphenylene sulfide, polycarbonate, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, cellulose ester, polyimide, styrene resin, etc. resin. Among the above, aramid resin, polyimide resin, polyamide resin, and ethylene-vinyl acetate resin are preferably used.
【0052】(3) 液晶ポリマ (4) 感光性樹脂 ,厚膜用フォトレジスト樹脂 (5) ゴム ,合成ゴム (6) ニッケル ,ステンレス ,チタン ,タング
ステン等の薄板 なお、上記(1)〜(5)に挙げた材料は、単体もしく
は組み合わせて用いてもよい。(3) Liquid crystal polymer (4) Photosensitive resin, thick film photoresist resin (5) Rubber, synthetic rubber (6) Thin plate of nickel, stainless steel, titanium, tungsten, etc. In addition, the above (1) to (5) The materials listed in () may be used alone or in combination.
【0053】以上の(1)〜(6)に挙げた材料の優劣
を比較すると、(1)〜(3)についてはほぼ同等であ
るが、 優 (1)〜(3)>(4)>(6)>(5) 劣 という特徴が見られる。さらに、材料の厚さは100μ
m以下、できれば50μm以下とするのが好ましい。Comparing the superiority and inferiority of the materials mentioned in (1) to (6) above, although it is almost the same in (1) to (3), excellent (1) to (3)>(4)>(6)> (5) Inferiority can be seen. Furthermore, the material thickness is 100μ
It is preferably m or less, and preferably 50 μm or less.
【0054】[0054]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のインクジェット記録装置では、インク室に充填された
インクを加圧部材によってピストンで押すように加圧
し、その加圧方向と同一方向にインク滴を飛翔させるの
で、上記加圧部材についての小さな変位で効率のよい安
定したインク飛翔を達成することができ、その結果、装
置の低電圧駆動が可能になり、ドライバーコストの低減
を図ることができる。As is apparent from the above description, in the ink jet recording apparatus of the present invention, the ink filled in the ink chamber is pressed by the pressure member so as to be pushed by the piston, and the pressure is applied in the same direction as the pressure direction. Since the ink droplets are ejected, it is possible to achieve efficient and stable ink ejection with a small displacement of the pressure member, and as a result, it is possible to drive the device at a low voltage and reduce the driver cost. You can
【0055】また、本発明の構成によれば、インク室
と、これに対応する加圧部材とを比較的容易に高密度に
形成することができるので、高密度多ノズル化による印
字速度の高速化を図れる。Further, according to the structure of the present invention, since the ink chambers and the pressure members corresponding thereto can be formed with a high density relatively easily, a high density and a large number of nozzles enables a high printing speed. Can be realized.
【0056】上記加圧部材の圧電体を櫛歯状に形成した
本発明にかかるインクジェット記録装置によれば、各圧
電体の構造的強度が増し、装置の耐久性、信頼性が向上
するとともに、加工・組立面のハンドリングが容易にな
り、組立バラツキが少なく精度が高くなるので、歩留ま
りが良くなり製造コストを安価にすることができる。According to the ink jet recording apparatus of the present invention in which the piezoelectric body of the pressing member is formed in a comb shape, the structural strength of each piezoelectric body is increased, the durability and reliability of the apparatus are improved, and Since the handling of the processing / assembly surface is easy, the assembly variation is small and the accuracy is high, the yield is improved and the manufacturing cost can be reduced.
【図1】 インクジェット記録装置の概略構成図であ
る。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an inkjet recording apparatus.
【図2】 インクジェットヘッドの幅方向断面図であ
る。FIG. 2 is a widthwise sectional view of an inkjet head.
【図3】 図2に示すインクジェットヘッドの長手方向
断面図である。3 is a longitudinal sectional view of the inkjet head shown in FIG.
【図4】 いわゆる櫛歯状に形成した加圧部材の斜視図
である。FIG. 4 is a perspective view of a pressing member formed in a so-called comb shape.
【図5】 加圧部材の圧電体に印加する電圧のパルス形
状を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a pulse shape of a voltage applied to the piezoelectric body of the pressing member.
【図6】 加圧部材に用いる積層型圧電体を示す側面図
である。FIG. 6 is a side view showing a laminated piezoelectric body used as a pressing member.
【図7】 加圧部材の挿入部分を非圧電材で形成した変
形例、およびインク供給口に逆止弁を設けた変形例を示
す図である。FIG. 7 is a diagram showing a modified example in which an insertion portion of a pressure member is formed of a non-piezoelectric material and a modified example in which a check valve is provided at an ink supply port.
【図8】 加圧部材が隔壁を介してインク室を加圧する
変形例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a modified example in which a pressure member pressurizes an ink chamber via a partition wall.
1…インクジェット記録装置、6…コントローラ(電圧
印加手段)、20…天板(非圧電部材)、21…凹部、
23…インク室、24…基板(非圧電部材)、25…第
2の基板、26…ノズルプレート、27…ノズル孔(ノ
ズル部)、31,43…加圧部材、32,42…圧電
体、41…非圧電部材。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ink jet recording device, 6 ... Controller (voltage application means), 20 ... Top plate (non-piezoelectric member), 21 ... Recessed part,
23 ... Ink chamber, 24 ... Substrate (non-piezoelectric member), 25 ... Second substrate, 26 ... Nozzle plate, 27 ... Nozzle hole (nozzle portion), 31, 43 ... Pressurizing member, 32, 42 ... Piezoelectric body, 41 ... Non-piezoelectric member.
Claims (2)
れが細長く延びた複数のインク室と、 上記インク室の長手方向一端側に設けられ、各インク室
に対応する複数のノズル部と、 上記インク室の長手方向他端側より各インク室内部に少
なくとも一部分が挿入され、その挿入部分が圧電体、ま
たは、圧電体に連結された非圧電材で形成されるととも
に上記インク室の断面よりも僅かに小さい断面を有して
いる加圧部材と、 上記加圧部材の圧電体に画像信号に応じて電圧を印加す
る電圧印加手段とを備え、 上記電圧印加手段により上記圧電体に電圧を印加して変
形させ、この変形に基づき上記加圧部材の挿入部分を上
記ノズル部方向に変位させることにより、インク室に充
填されたインクを上記ノズル部から噴射するようにした
インクジェット記録装置。1. A plurality of ink chambers which are formed by being surrounded by a non-piezoelectric member, each of which is elongated and elongated, and a plurality of nozzle portions which are provided on one end side in the longitudinal direction of the ink chambers and correspond to the respective ink chambers. At least a part is inserted into each ink chamber from the other end side in the longitudinal direction of the ink chamber, and the inserted portion is formed of a piezoelectric body or a non-piezoelectric material connected to the piezoelectric body, and from the cross section of the ink chamber. A pressure member having a slightly smaller cross section, and voltage applying means for applying a voltage to the piezoelectric body of the pressure member according to an image signal. The voltage applying means applies a voltage to the piezoelectric body. By applying and deforming the ink, the insertion portion of the pressure member is displaced in the direction of the nozzle portion based on this deformation, so that the ink filled in the ink chamber is ejected from the nozzle portion. Recording device.
する以外の部分で、それぞれ連結されて櫛歯状に形成さ
れている請求項1に記載のインクジェット記録装置。2. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein the piezoelectric body of the pressing member is connected to each other at a portion other than the portion corresponding to the ink chamber and is formed in a comb tooth shape.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9838095A JPH08290569A (en) | 1995-04-24 | 1995-04-24 | Ink jet recorder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9838095A JPH08290569A (en) | 1995-04-24 | 1995-04-24 | Ink jet recorder |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08290569A true JPH08290569A (en) | 1996-11-05 |
Family
ID=14218274
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9838095A Pending JPH08290569A (en) | 1995-04-24 | 1995-04-24 | Ink jet recorder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08290569A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10202862A (en) * | 1997-01-27 | 1998-08-04 | Minolta Co Ltd | Ink jet recording head |
US6547374B2 (en) | 2000-06-26 | 2003-04-15 | Toshiba Tec Kabushiki Kaisha | Ink jet printer head and method for manufacturing the same |
US6582057B2 (en) | 2001-10-22 | 2003-06-24 | Toshiba Tec Kabushiki Kaisha | Ink jet printer head and method for manufacturing the same |
-
1995
- 1995-04-24 JP JP9838095A patent/JPH08290569A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10202862A (en) * | 1997-01-27 | 1998-08-04 | Minolta Co Ltd | Ink jet recording head |
US6547374B2 (en) | 2000-06-26 | 2003-04-15 | Toshiba Tec Kabushiki Kaisha | Ink jet printer head and method for manufacturing the same |
US6582057B2 (en) | 2001-10-22 | 2003-06-24 | Toshiba Tec Kabushiki Kaisha | Ink jet printer head and method for manufacturing the same |
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