JP3336615B2 - 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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- JP3336615B2 JP3336615B2 JP7414290A JP7414290A JP3336615B2 JP 3336615 B2 JP3336615 B2 JP 3336615B2 JP 7414290 A JP7414290 A JP 7414290A JP 7414290 A JP7414290 A JP 7414290A JP 3336615 B2 JP3336615 B2 JP 3336615B2
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- nozzle
- pressure generating
- forming substrate
- nozzle forming
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
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媒体上にイン
ク像を形成するプリンタ等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プリンタヘッドに関
する。
ク像を形成するプリンタ等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プリンタヘッドに関
する。
ノズルを持つノズル形成基板とそのノズルに対向して
１対１に配置された圧電変換器による圧力発生部材を持
ち、印加電圧により圧電変換器を変位させてノズル形成
基板との間にインクを挟み込み、圧力を発生させてノズ
ルよりインク滴を吐出させるオンデマンド型インクジェ
ットヘッドは特開昭60−8953号公報に開示されている。
この構造のインクジェットヘッドは、圧電変換器がノズ
ル形成基板にたいしてほぼ直角に変位すること、インク
の流路が短いためインクの吐出効率及び吐出安定性が高
く、インク中に気泡、ゴミ等の異物が混入した場合で
も、その影響を受けずに正常動作が可能であるという利
点を有している。
１対１に配置された圧電変換器による圧力発生部材を持
ち、印加電圧により圧電変換器を変位させてノズル形成
基板との間にインクを挟み込み、圧力を発生させてノズ
ルよりインク滴を吐出させるオンデマンド型インクジェ
ットヘッドは特開昭60−8953号公報に開示されている。
この構造のインクジェットヘッドは、圧電変換器がノズ
ル形成基板にたいしてほぼ直角に変位すること、インク
の流路が短いためインクの吐出効率及び吐出安定性が高
く、インク中に気泡、ゴミ等の異物が混入した場合で
も、その影響を受けずに正常動作が可能であるという利
点を有している。
しかし、かかるインクジェットヘッドで安定した吐出
特性を実現しようとすると、圧力発生部材端部とノズル
形成基板の距離（以下ギャップと呼ぶ）をミクロン単位
で厳密に管理する必要があった。しかし環境の温度変化
によってインクジェットを構成する部材は熱収縮し、こ
のギャップは容易に数ミクロン程度変化し、吐出特性が
周辺温度によって大きく変化するという問題を有してい
た。また従来、圧力発生部材を複数配置した場合、製造
上のばらつきによってギャップは各圧力発生部材で異な
り、これによっても吐出特性がばらつくという問題があ
った。
特性を実現しようとすると、圧力発生部材端部とノズル
形成基板の距離（以下ギャップと呼ぶ）をミクロン単位
で厳密に管理する必要があった。しかし環境の温度変化
によってインクジェットを構成する部材は熱収縮し、こ
のギャップは容易に数ミクロン程度変化し、吐出特性が
周辺温度によって大きく変化するという問題を有してい
た。また従来、圧力発生部材を複数配置した場合、製造
上のばらつきによってギャップは各圧力発生部材で異な
り、これによっても吐出特性がばらつくという問題があ
った。
そこで、本発明の目的は、周辺環境の温度が変化して
インクジェットヘッドを構成する部材が熱伸縮しても、
吐出特性が変化しないインクジェットヘッドを提供する
ことにある。
インクジェットヘッドを構成する部材が熱伸縮しても、
吐出特性が変化しないインクジェットヘッドを提供する
ことにある。
本発明の他の目的は、複数のノズルを配置しても、そ
れらのインク吐出特性がばらつかず均一な印字が可能な
インクジェットヘッドを提供することにある。
れらのインク吐出特性がばらつかず均一な印字が可能な
インクジェットヘッドを提供することにある。
上記問題を解決するために本発明のインクジェットヘ
ッドは、インク滴を吐出する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たインク滴を吐出す
るための圧力を発生させる圧電素子とを備えたインクジ
ェットヘッドにおいて、ノズル形成基板には、圧電素子
のノズル側端面を投影した領域内に形成されたインク室
と、インク室から領域外へ少なくとも２方向に延びる溝
部とが形成され、圧電素子は、インク滴の吐出待機状態
においてノズル形成基板と当接していることを特徴とす
る。
ッドは、インク滴を吐出する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たインク滴を吐出す
るための圧力を発生させる圧電素子とを備えたインクジ
ェットヘッドにおいて、ノズル形成基板には、圧電素子
のノズル側端面を投影した領域内に形成されたインク室
と、インク室から領域外へ少なくとも２方向に延びる溝
部とが形成され、圧電素子は、インク滴の吐出待機状態
においてノズル形成基板と当接していることを特徴とす
る。
上記のように構成されたインクジェットヘッドにおい
て、ノズル入り口部に供給されるインク量、インクの圧
力は溝の寸法によって決まるので、溝の寸法でドットの
量、速度と言った吐出特性を調整することができる。
て、ノズル入り口部に供給されるインク量、インクの圧
力は溝の寸法によって決まるので、溝の寸法でドットの
量、速度と言った吐出特性を調整することができる。
また圧力発生部材端面とノズル形成基板が磁力によっ
て密着しているため、インクジェットヘッドを構成する
各要素が温度変化によって伸縮しても圧力発生部材とノ
ズル形成基板の位置関係は変わらない。したがって環境
の温度変化によってインクジェットヘッドの吐出特性が
変化することがない。また圧力発生部材とノズル形成基
板が密着することによって、常にすべての圧力発生部材
とノズル形成基板が等しい位置にあることになる。した
がって吐出特性のばらつきが少なくなる。
て密着しているため、インクジェットヘッドを構成する
各要素が温度変化によって伸縮しても圧力発生部材とノ
ズル形成基板の位置関係は変わらない。したがって環境
の温度変化によってインクジェットヘッドの吐出特性が
変化することがない。また圧力発生部材とノズル形成基
板が密着することによって、常にすべての圧力発生部材
とノズル形成基板が等しい位置にあることになる。した
がって吐出特性のばらつきが少なくなる。
以下に本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。
第１図は本発明におけるインクジェットヘッドを搭載し
たプリンタの斜視図である。記録媒体１は送りローラー
2,3の挿圧によりプラテン４に引き回され、記録の進行
に従い矢印５の方向に搬送される。ガイド軸6,7に案内
されプラテン４の軸に平行な方向に移動可能なキャリッ
ジ８上には、複数のノズルを有するインクジェットヘッ
ド９が搭載されており、矢印10の方向に移動しつつ各々
のノズルからインク滴を吐出して記録媒体上にインク像
を形成する。
第１図は本発明におけるインクジェットヘッドを搭載し
たプリンタの斜視図である。記録媒体１は送りローラー
2,3の挿圧によりプラテン４に引き回され、記録の進行
に従い矢印５の方向に搬送される。ガイド軸6,7に案内
されプラテン４の軸に平行な方向に移動可能なキャリッ
ジ８上には、複数のノズルを有するインクジェットヘッ
ド９が搭載されており、矢印10の方向に移動しつつ各々
のノズルからインク滴を吐出して記録媒体上にインク像
を形成する。
第２図に本発明によるインクジェットヘッドの斜視図
を示す。圧力発生部材19は圧電素子21の電極20,22で挟
んだ多層構造になっている。圧力発生部材19の幅ｗは30
0±20μｍ、厚みｂは300±20μｍ、長さｌは１±0.05mm
である。また、圧力発生部材19は格子状に配置されてい
て、圧力発生部材19間の距離ｃは100±20μｍとなって
いる。圧力発生部材19は基板71上に接合され、電極20,2
2は基板71上の電極72,73と接合され電気的に導通してい
る。電極20,22間に電圧を印加することによって圧電素
子21がd33圧電逆効果によって矢印60の方向に伸縮す
る。これによって圧力発生部材端部70はノズル形成基板
31に向かって変位する。ノズル形成基板31にはノズル33
が形成されている。基板71とノズル形成基板31、ケーシ
ング23によって囲まれた部分にはインクが満たされてい
る。基板71はフェライト等の常磁性体、ノズル形成基板
31はNi等の強磁性体で構成されている。そのためノズル
形成基板31は基板71の方向（矢印41の方向）に吸引さ
れ、圧力発生部材端部70に密着する。このため圧力発生
部材端部70とノズル形成基板31の位置関係は複数の圧力
発生部材19,18,17で等しくなる。
を示す。圧力発生部材19は圧電素子21の電極20,22で挟
んだ多層構造になっている。圧力発生部材19の幅ｗは30
0±20μｍ、厚みｂは300±20μｍ、長さｌは１±0.05mm
である。また、圧力発生部材19は格子状に配置されてい
て、圧力発生部材19間の距離ｃは100±20μｍとなって
いる。圧力発生部材19は基板71上に接合され、電極20,2
2は基板71上の電極72,73と接合され電気的に導通してい
る。電極20,22間に電圧を印加することによって圧電素
子21がd33圧電逆効果によって矢印60の方向に伸縮す
る。これによって圧力発生部材端部70はノズル形成基板
31に向かって変位する。ノズル形成基板31にはノズル33
が形成されている。基板71とノズル形成基板31、ケーシ
ング23によって囲まれた部分にはインクが満たされてい
る。基板71はフェライト等の常磁性体、ノズル形成基板
31はNi等の強磁性体で構成されている。そのためノズル
形成基板31は基板71の方向（矢印41の方向）に吸引さ
れ、圧力発生部材端部70に密着する。このため圧力発生
部材端部70とノズル形成基板31の位置関係は複数の圧力
発生部材19,18,17で等しくなる。
第３図に本発明によるノズルと溝の正面図を示す。ま
た第４図には第３図のＺ−Ｚ平面での断面図を示す。ノ
ズル形成基板31はNiで構成されている。ノズル30はノズ
ル形成基板31を貫通し、圧力発生部材19が面する側のノ
ズル入り口部にはインク室36が設けられ、溝37が圧力発
生部材19でおおわれる部分（破線80で囲まれる部分）か
ら外まで配設されている。溝37の幅αは50±10μｍ、深
さt1は60±10μｍ。インク室36の直径d1は200±20μ
ｍ、ノズルの直径dnは20から50μｍで必要とされるイン
ク量に応じて加減される。
た第４図には第３図のＺ−Ｚ平面での断面図を示す。ノ
ズル形成基板31はNiで構成されている。ノズル30はノズ
ル形成基板31を貫通し、圧力発生部材19が面する側のノ
ズル入り口部にはインク室36が設けられ、溝37が圧力発
生部材19でおおわれる部分（破線80で囲まれる部分）か
ら外まで配設されている。溝37の幅αは50±10μｍ、深
さt1は60±10μｍ。インク室36の直径d1は200±20μ
ｍ、ノズルの直径dnは20から50μｍで必要とされるイン
ク量に応じて加減される。
第５図、第６図、第７図は本発明のインクジェットヘ
ッドの動作図である。ここでは、基板71はフェライト等
の常磁性体、ノズル形成基板31はNi等の強磁性体で構成
されている。そのため第５図に示すように、圧力発生部
材19に電界をかけない状態では、，ノズル形成基板31は
基板71の方向（矢印41の方向）に吸引され、圧力発生部
材端部70と密着する。
ッドの動作図である。ここでは、基板71はフェライト等
の常磁性体、ノズル形成基板31はNi等の強磁性体で構成
されている。そのため第５図に示すように、圧力発生部
材19に電界をかけない状態では、，ノズル形成基板31は
基板71の方向（矢印41の方向）に吸引され、圧力発生部
材端部70と密着する。
第６図に示すように充電スイッチ26を閉じて，電極2
0,22間に圧電素子21の分極方向とは逆に電界をかけると
圧電素子21はd33圧電逆効果によって矢印38の方向に収
縮する。このときノズル形成基板31は質量による慣性の
ため移動しない。そのため、圧力発生部材19とノズル形
成基板31の間には、ギャップh0が生ずる。これによっ
て、インク25が溝37を通って矢印40の方向にインク室36
に供給される。このとき溝37の幅α、深さt1の寸法でイ
ンクの流量が決まるが、これらの寸法をエッチング技術
でミクロン単位に管理をすることによって、この流量を
厳密に管理し、インクジェットヘッドが吐出するインク
吐出量を決めることができる。また圧力発生部材19がノ
ズル形成基板31に密着した状態から変位するため、変位
量h0は常に一定で、温度による部材の伸縮等の影響を受
けることがない。したがって溝37を通って流れるインク
量が安定する利点がある。
0,22間に圧電素子21の分極方向とは逆に電界をかけると
圧電素子21はd33圧電逆効果によって矢印38の方向に収
縮する。このときノズル形成基板31は質量による慣性の
ため移動しない。そのため、圧力発生部材19とノズル形
成基板31の間には、ギャップh0が生ずる。これによっ
て、インク25が溝37を通って矢印40の方向にインク室36
に供給される。このとき溝37の幅α、深さt1の寸法でイ
ンクの流量が決まるが、これらの寸法をエッチング技術
でミクロン単位に管理をすることによって、この流量を
厳密に管理し、インクジェットヘッドが吐出するインク
吐出量を決めることができる。また圧力発生部材19がノ
ズル形成基板31に密着した状態から変位するため、変位
量h0は常に一定で、温度による部材の伸縮等の影響を受
けることがない。したがって溝37を通って流れるインク
量が安定する利点がある。
第７図に示すように放電スイッチ27を閉じて電極20,2
2に蓄えられた電荷を放電すると、圧力発生部材19は矢
印39の方向に変位してインク滴28を吐出する。このとき
吐出する圧力は、圧力発生部材端部70とノズル形成基板
31の間のギャップと溝37の幅α、深さt1の寸法に依存す
る。吐出始めの状態では、圧力発生部材端部70とノズル
形成基板31が密着していることで圧力発生部材19等の温
度による伸縮に関係なく、ギャップの変化は常に一定で
ある。
2に蓄えられた電荷を放電すると、圧力発生部材19は矢
印39の方向に変位してインク滴28を吐出する。このとき
吐出する圧力は、圧力発生部材端部70とノズル形成基板
31の間のギャップと溝37の幅α、深さt1の寸法に依存す
る。吐出始めの状態では、圧力発生部材端部70とノズル
形成基板31が密着していることで圧力発生部材19等の温
度による伸縮に関係なく、ギャップの変化は常に一定で
ある。
本発明のインクジェットヘッドは、以上説明したよう
に圧電素子の一端面がノズル開口及びインク室と対向す
ると共に、インク室と連通する溝部が形成されているの
で、吐出効率及び応答性の向上を図れると共に、前記溝
部により吐出量、吐出速度を所望の特性にすることがで
きる。また、磁力によってノズル形成基板と圧力発生部
材の端面が密着しているために、環境温度が変化して
も、ノズル形成基板と圧力発生部材の位置関係が変わら
ず、吐出するインク滴の量や速度といった吐出特性が安
定する利点がある。本発明のインクジェットヘッドの適
用分野としてはオフィス用のフルカラープリンタ、シリ
アルプリンタ、ページプリンタ等が考えられるが、その
使用環境は様々であり、環境の温度に対して吐出特性が
安定していることは非常に重要である。
に圧電素子の一端面がノズル開口及びインク室と対向す
ると共に、インク室と連通する溝部が形成されているの
で、吐出効率及び応答性の向上を図れると共に、前記溝
部により吐出量、吐出速度を所望の特性にすることがで
きる。また、磁力によってノズル形成基板と圧力発生部
材の端面が密着しているために、環境温度が変化して
も、ノズル形成基板と圧力発生部材の位置関係が変わら
ず、吐出するインク滴の量や速度といった吐出特性が安
定する利点がある。本発明のインクジェットヘッドの適
用分野としてはオフィス用のフルカラープリンタ、シリ
アルプリンタ、ページプリンタ等が考えられるが、その
使用環境は様々であり、環境の温度に対して吐出特性が
安定していることは非常に重要である。
また圧力発生部材を複数配置した場合でも圧力発生部
材とノズル形成基板は初期状態で密着しているため、そ
れぞれの圧力発生部材の変位量h0にばらつきが少なく、
吐出特性が均一となる利点がある。特にインクジェット
ヘッドをフルカラープリンタに適用する場合などは複数
の色で複数のノズルと圧力発生部材を持つ必要があり、
吐出特性のばらつきが印画に濃淡の縞模様となって表れ
て問題になるが、このような場合に本発明は有効であ
る。
材とノズル形成基板は初期状態で密着しているため、そ
れぞれの圧力発生部材の変位量h0にばらつきが少なく、
吐出特性が均一となる利点がある。特にインクジェット
ヘッドをフルカラープリンタに適用する場合などは複数
の色で複数のノズルと圧力発生部材を持つ必要があり、
吐出特性のばらつきが印画に濃淡の縞模様となって表れ
て問題になるが、このような場合に本発明は有効であ
る。
またノズル形成基板の圧力発生部材側にノズル入口か
ら通じる溝が設けられているため、溝の幅、深さはエッ
チング技術でミクロン単位に制御することでインクジェ
ットヘッドの吐出量、吐出速度と言った吐出特性を細か
く変更し、希望する特性にすることが可能である。
ら通じる溝が設けられているため、溝の幅、深さはエッ
チング技術でミクロン単位に制御することでインクジェ
ットヘッドの吐出量、吐出速度と言った吐出特性を細か
く変更し、希望する特性にすることが可能である。
このように本発明によるインクジェットヘッドは環境
の温度変化に対して吐出特性が安定し、かつ複数配置し
ても特性が均一になり、様々なインク吐出特性を得るこ
とができるので、高速かつ安定した印画特性を持つイン
クジェットプリンタを様々な分野に供給することができ
る。
の温度変化に対して吐出特性が安定し、かつ複数配置し
ても特性が均一になり、様々なインク吐出特性を得るこ
とができるので、高速かつ安定した印画特性を持つイン
クジェットプリンタを様々な分野に供給することができ
る。
第１図は本発明による実施例を示すインクジェットプリ
ンタの斜視図。 第２図は本発明による実施例を示すインクジェットヘッ
ドの斜視図。 第３図は本発明による実施例を示すノズル形成基板の正
面図。 第４図は本発明による実施例を示すノズル形成基板の断
面図。 第５図、第６図、第７図は本発明による実施例を示すイ
ンクジェットヘッドの動作図。 １……記録媒体、2,3……送りローラー ４……プラテン、6,7……ガイド軸 ８……キャリッジ ９……インクジェットヘッド 17〜19……圧力発生部材 21……圧電素子、20,22……電極 23……ケーシング、24……電源 25……インク、26……充電スイッチ 27……放電スイッチ、28……インク滴 30……ノズル、31……ノズル形成基板 36……インク室、37……溝 71……基板、72……基板上電極 73……基板上電極
ンタの斜視図。 第２図は本発明による実施例を示すインクジェットヘッ
ドの斜視図。 第３図は本発明による実施例を示すノズル形成基板の正
面図。 第４図は本発明による実施例を示すノズル形成基板の断
面図。 第５図、第６図、第７図は本発明による実施例を示すイ
ンクジェットヘッドの動作図。 １……記録媒体、2,3……送りローラー ４……プラテン、6,7……ガイド軸 ８……キャリッジ ９……インクジェットヘッド 17〜19……圧力発生部材 21……圧電素子、20,22……電極 23……ケーシング、24……電源 25……インク、26……充電スイッチ 27……放電スイッチ、28……インク滴 30……ノズル、31……ノズル形成基板 36……インク室、37……溝 71……基板、72……基板上電極 73……基板上電極
Claims (1)
- 【請求項１】インク滴を吐出するノズルを有するノズル
形成基板と、前記ノズルに対向して配置されたインク滴
を吐出するための圧力を発生させる圧電素子とを備えた
インクジェットヘッドにおいて、 前記ノズル形成基板には、前記圧電素子のノズル側端面
を投影した領域内に形成されたインク室と、前記インク
室から前記領域外へ少なくとも２方向に延びる溝部とが
形成され、 前記圧電素子は、インク滴の吐出待機状態において前記
ノズル形成基板と当接している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 |
|---|---|---|---|
| JP7414290A JP3336615B2 (ja) | 1990-03-24 | 1990-03-24 | インクジェットヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7414290A JP3336615B2 (ja) | 1990-03-24 | 1990-03-24 | インクジェットヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03274156A JPH03274156A (ja) | 1991-12-05 |
| JP3336615B2 true JP3336615B2 (ja) | 2002-10-21 |
Family
ID=13538631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7414290A Expired - Fee Related JP3336615B2 (ja) | 1990-03-24 | 1990-03-24 | インクジェットヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3336615B2 (ja) |
-
1990
- 1990-03-24 JP JP7414290A patent/JP3336615B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03274156A (ja) | 1991-12-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 5 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070809 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
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| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 7 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090809 |
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