JPH08276583A - インク噴射装置及びその製造方法 - Google Patents
インク噴射装置及びその製造方法Info
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- JPH08276583A JPH08276583A JP7081057A JP8105795A JPH08276583A JP H08276583 A JPH08276583 A JP H08276583A JP 7081057 A JP7081057 A JP 7081057A JP 8105795 A JP8105795 A JP 8105795A JP H08276583 A JPH08276583 A JP H08276583A
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Abstract
分な速度及び体積のインク液滴を噴射することが可能
で、電気的接続の信頼性を高くすること。 【構成】 圧電材料で構成された側壁111及び116
を有するインク液室112と、前記側壁111及び11
6に電界を発生させる電極113及び114とを有し、
前記電極113及び114への電圧の印加により前記側
壁111及び116を変位させ、前記インク液室112
内のインクに圧力を与えてインクを噴射するインク噴射
装置201であって、メッキ法にて金属層213が電極
213及び214を覆うように形成される。この導電層
215により電極213と電極214とが確実に電気的
に接続される。
Description
るものである。
装置にとってかわり、その市場を大きく拡大しつつある
ノンインパクト方式の印字装置の中で、原理が最も単純
で、かつ多階調化やカラー化が容易であるものとして、
インクジェット方式の印字装置が上げられる。中でも印
字に使用するインク滴のみを噴射するドロップ・オン・
デマンド型が、噴射効率の良さ、ランニングコストの安
さなどから急速に普及している。
53−12138号公報に開示されているカイザー型、
あるいは特公昭61−59914号公報に開示されてい
るサーマルジェット型がその代表的な方式としてある。
このうち、前者は小型化が難しく、後者は高熱をインク
に加えるためにインクの耐熱性に対する要求が必要とさ
れ、それぞれに非常に困難な問題を抱えている。
方式として提案されたのが、特開昭63−247051
号公報、特開昭63−252750号公報及び特開平2
−150355号公報に開示されているせん断モード型
である。図2、図3、図4、図5及び図6に、それら従
来例の概略図を示す。
によって、従来例の構成を具体的に説明する。インク噴
射装置1は、アクチュエータプレート2とカバープレー
ト3とノズルプレート31(図4)とから構成されてい
る。アクチュエータプレート2は、強誘電性を有する圧
電材料、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系のセ
ラミックス材料等で形成され、矢印5方向に分極処理が
施されており、複数の溝15及び該溝15を隔てる側壁
11を有する。カバープレート3はセラミックス材料ま
たは樹脂材料等で形成される。前記アクチュエータプレ
ート2とカバープレート3とを、接着剤、例えばエポキ
シ系接着剤等からなる接合層4を介して接合すること
で、溝15は横方向に互いに間隔を有する複数のインク
液室12となる。インク液室12は長方形断面の細長い
形状であり、側壁11はインク液室12の全長にわたっ
て伸びている。側壁11の接合層4付近の側壁11上部
から側壁11中央部までの両表面には、駆動電圧印加用
の電極13が形成されている。インク液室12には、イ
ンク供給口21(図4)からマニホールド22(図4)
を通してインク81が導入される。
3によって、従来例の動作を説明する。該インク噴射装
置1において、所望の印字データに従って例えばインク
液室12bが選択されると、電極13cと13dに急速
に正の駆動電圧が印加され、電極13bと13eは接地
される。これにより側壁11aには矢印14aの方向の
駆動電界が、側壁11bには矢印14bの方向の駆動電
界が作用する。このとき駆動電界方向14a及び14b
と分極方向5とが直交しているため、側壁11a及び1
1bは、圧電厚みすべり効果によってインク液室12b
の内部方向に急速に変形する。この変形によってインク
液室12bの容積が減少してインク液室12b内部のイ
ンク81の圧力が急速に増大し、圧力波が発生して、イ
ンク液室12bに連通するノズル32(図4)からイン
ク81の一部がインク液滴となって噴射される。また、
駆動電圧の印加を停止すると、側壁11a及び11bが
変形前の位置(図2参照)に戻るため、インク液室12
b内部のインク81の圧力が低下し、インク供給口21
(図4)からマニホールド22(図4)を通してインク
液室12b内にインク81が供給される。
ぎず、製品として具体化される場合には、まず駆動電圧
をインク液室12bの容積が増加する方向に印加し、先
にインク液室12bにインクを供給させた後に駆動電圧
の印加を停止して、側壁11a及び11bを変形前の位
置(図2参照)に戻してインクを噴射させることもあ
る。
インク液室に連通する2つのノズルから同時にインク液
滴を噴射することができないため、例えば、インク液室
12b及び12dに連通するノズルからインク液滴を噴
射した後、インク液室12cに連通するノズルからイン
ク液滴を噴射し、次に再びインク液室12b及び12d
に連通するノズルからインク液滴を噴射するというよう
に、インク液室12及びノズル32を複数のグループに
分割してインク液滴の噴射を行う。
4によって、従来例の構成及び製造法を説明する。分極
処理を施したアクチュエータプレート2に、薄い円板状
のダイヤモンドブレードを使用した研削加工等によっ
て、前記の形状のインク液室12を形成する平行な溝1
5を作製する。溝15はアクチュエータプレート2のほ
ぼ全域で同じ深さの平行な溝であるが、端面17に近づ
くにつれて徐々に浅くなり、端面17付近では浅く平行
な浅溝18となるよう作製される。この溝15及び浅溝
18の内面には、電極が真空蒸着やスパッタリング等に
よって形成される。この電極形成時には、側壁11の天
頂部にも電極が形成されるため、側壁11の両側の電極
を分離する必要があり、そのために側壁11の天頂部の
電極をラッピング等により除去している。それにより、
溝15の内面にはその側面の上半分のみに電極13が形
成され、浅溝18の内面にはその側面及び底面全体に電
極19が形成される。この電極19によって、溝15の
両側の側壁11に形成された電極13は電気的に接続さ
れている。
からなるカバープレート3に、研削または切削加工等に
よって、インク導入口21及びマニホールド22を作成
する。
加工側の面とカバープレート3のマニホールド22加工
側の面とを、エポキシ系接着剤等からなる接合層4(図
2)によって、各々の溝15が前記の形状のインク液室
12を形成するように接着する。次に、アクチュエータ
プレート2及びカバープレート3の端面16に、各イン
ク液室12の位置に対応した位置にノズル32が設けら
れたノズルプレート31を接着する。アクチュエータプ
レート2の溝15加工側と反対側の面には、各浅溝18
の位置に対応した位置に導電層のパターン42が設けら
れた基板41を、エポキシ系接着剤等によって接着す
る。
層のパターン42とを導線43で接続する。通常、この
ような接続には、周知のワイヤボンディングという手法
が用いられている。この導線43の直径は通常非常に小
さく機械的強度が小さいため、隣接する導線43どうし
の接触や断線、また大気中の水分や粉塵による腐食を防
ぐために、一般的にはエポキシ系などの樹脂を用いて保
護膜(図示せず)の形成(ポッティング)を行なう。そ
の保護膜は加熱硬化される。
って、従来例の制御部の構成を説明する。基板41に設
けられた導電層のパターン42は各々個々にLSIチッ
プ51に接続され、クロックライン52、データライン
53、電圧ライン54及びアースライン55もLSIチ
ップ51に接続されている。LSIチップ51は、クロ
ックライン52から供給された連続するクロックパルス
に基づいて、データライン53上に現れるデータから、
どのノズル32からインク液滴の噴射を行うべきかを判
断する。そして、LSIチップ51は、インクを噴射す
るインク液室12内の電極13に導通する導電層のパタ
ーン42に、電圧ライン54の電圧Vを印加する。ま
た、LSIチップ51は、前記インク液室12以外の電
極13に導通する導電層のパターン42にアースライン
55を接続する。
て、従来例の構成及び動作を説明する。インク噴射装置
1及びノズルプレート31は、図2、図3、図4及び図
5で説明した構成、動作をもつものである。インク噴射
装置1はキャリッジ62上に固定され、インク供給チュ
ーブ63はインク供給口21(図4)に連通し、LSI
チップ51(図5)はキャリッジ62に内蔵され、フレ
キシブルケーブル64は図5に示したクロックライン5
2、データライン53、電圧ライン54及びアースライ
ン55に対応している。キャリッジ62はスライダ66
に沿って矢印65方向に記録紙71の全幅にわたって往
復移動し、インク噴射装置61はキャリッジ62が移動
している時にプラテンローラ72に保持された記録紙7
1に対して、ノズルプレート31に設けられたノズル3
2(図4)からインク液滴を噴射し、記録紙71上にイ
ンク液滴を付着させる。
ンク液滴を噴射しているときは静止しているが、キャリ
ッジ62が所定動作を行う度に紙送りローラ73及び7
4によって矢印75方向に一定量ずつ移送される。これ
によって、インク噴射装置1は記録紙71の全面に所望
の文字や画像を形成することが可能となる。
されている他の従来例のインク噴射装置を図7及び図8
を用いて説明する。インク噴射装置101は、アクチュ
エータプレート102及び103とノズルプレート(図
示せず)とから構成されている。アクチュエータプレー
ト102は、強誘電性を有する圧電材料で形成され、矢
印105方向に分極処理が施されており、複数の溝11
5及び該溝115を隔てる側壁111を有する。側壁1
11の両側面及び天頂部の一部には、駆動電圧印加用の
電極113が形成されている。また、アクチュエータプ
レート103は、強誘電性を有する圧電材料で形成さ
れ、矢印106方向に分極処理が施されており、複数の
溝117及び該溝117を隔てる側壁116を有する。
側壁116の両側面及び天頂部の一部には、駆動電圧印
加用の電極114が形成されている。
111の天頂部とアクチュエータプレート103の側壁
116の天頂部とを、接着剤からなる接合層104を介
して接合することで、溝115及び117は横方向に互
いに間隔を有する複数のインク液室112となる。また
側壁111の天頂部に形成された電極113と側壁11
6の天頂部に形成された電極114とが接触し、導電関
係を形成する。インク液室112は長方形断面の細長い
形状であり、側壁111及び116はインク液室112
の全長にわたって伸びている。インク液室112には、
インク供給口(図示せず)からマニホールド(図示せ
ず)を通してインク181が導入される。電極113及
び114と駆動回路との電気的接続については説明を省
略する。
るインク液室112の両側の側壁111及び116の表
面の電極113及び114に駆動電圧を印加することに
より、側壁111及び116に駆動電界が作用する。こ
のとき駆動電界方向と分極方向105及び106とが直
交しているため、側壁111及び116は、圧電厚みす
べり効果によってインク液室112の内部方向に急速に
変形する。この変形によってインク液室112の容積が
減少してインク液室112内部のインク181の圧力が
急速に増大し、圧力波が発生して、インク液室112に
連通するノズル(図示せず)からインク181の一部が
インク液滴となって噴射される。また、駆動電圧の印加
を停止すると、側壁111及び116が変形前の位置に
戻るため、インク液室112内部のインク181の圧力
が低下し、インク供給口(図示せず)からマニホールド
(図示せず)を通してインク液室112内にインク18
1が供給される。
ぎず、製品として具体化される場合には、まず駆動電圧
をインク液室112の容積が増加する方向に印加し、先
にインク液室112にインクを供給させた後に駆動電圧
の印加を停止して、側壁111及び116を変形前の位
置に戻してインクを噴射させることもある。
ような従来のインク噴射装置1では、電極13に印加さ
れた駆動電圧により側壁11の上半分のみが圧電厚みす
べり変形し、下半分は上半分の変形により変位されるの
で、電極13に印加された電気エネルギーと比較して側
壁11の変形量が小さく、インク液室12の容積の減少
量が少ない。このため、噴射されるインク液滴の速度及
び体積がインク噴射装置1と対向する紙面上等に文字や
画像を形成するには、駆動電圧を高くしなければならな
かった。このため、駆動回路が複雑化、大型化するた
め、装置の低コスト化、小型化に限界があった。
置101では、電極113に印加された駆動電圧により
側壁111及び116の両方が駆動されるので、インク
噴射装置1の半分の駆動電圧でインク噴射装置1と同じ
インクの圧力を発生することができる。よって、駆動電
圧を噴射装置1より低くすることができる。
は、側壁111に形成された電極113と側壁116に
形成された電極114との電気的接続が、側壁111の
天頂部と側壁116の天頂部とを接合することによって
行なわれているので、この接触による電気的接続では、
側壁111及び116の天頂部の表面粗さやうねりが大
きいと確実に接続されないなど、信頼性が低いという問
題点があった。さらに、側壁111の天頂部と側壁11
6の天頂部とを接着する接着剤のはみ出しによって、電
極113と電極114とが接続しないといった問題があ
った。また、電極113と114との接触面にインク1
81が入り込んで電気的接続を阻害したり、側壁111
及び116の駆動による振動により電極113と114
との接触面に摩耗が生じ、電気的接続が切れたりして、
インク液滴の噴射が使用途中で停止し、信頼性が低いと
いう問題点があった。
になされたものであり、低い駆動電圧で文字や画像を形
成するのに十分な速度及び体積のインク液滴を噴射する
ことが可能で、電気的結合の信頼性が高いインク噴射装
置及びその製造方法を提供することを目的とする。
に本発明の請求項1では、複数の第一溝と、前記第一溝
を隔て、少なくとも一部が圧電材料で構成された第一壁
とを有する第一アクチュエータプレートと、前記第一溝
に対応して設けられた複数の第二溝と、前記第二溝を隔
て、少なくとも一部が圧電材料で構成された第二壁とを
有する第二アクチュエータプレートと、前記第一壁の側
面に形成された第一電極と、前記第二壁の側面に形成さ
れた第二電極とを備え、前記第一アクチュエータプレー
トの第一壁の天頂部と前記第二アクチュエータプレート
の第二壁の天頂部とを接合して、前記第一溝及び第二溝
からなるインク液室を構成するインク噴射装置におい
て、メッキ法にて前記インク液室内に形成され、前記第
一電極及び前記第二電極に接続された第三電極を有す
る。
溝を隔て、少なくとも一部が圧電材料で構成された第一
壁とを有する第一アクチュエータプレートと、前記第一
溝に対応して設けられた複数の第二溝と、前記第二溝を
隔て、少なくとも一部が圧電材料で構成された第二壁と
を有する第二アクチュエータプレートと、前記第一壁の
側面に形成された第一電極と、前記第二壁の側面に形成
された第二電極とを備えたインク噴射装置の製造方法に
おいて、前記第一アクチュエータプレートの第一壁の天
頂部と前記第二アクチュエータプレートの第二壁の天頂
部とを接合して、前記第一溝及び第二溝からなるインク
液室を形成する工程と、前記インク液室内に金属物質を
導入して、前記第一電極及び前記第二電極に接続する第
三電極を形成する工程とからなることを特徴とする。
は、前記インク液室内に形成される第三電極が、前記第
一電極及び前記第二電極上にメッキ法にて形成されて、
前記第一電極と前記第二電極とが電気的に接続される。
では、まず、前記第一アクチュエータプレートの第一壁
の天頂部と前記第二アクチュエータプレートの第二壁の
天頂部とを接合し、次に、前記第一溝及び第二溝からな
るインク液室を形成する工程と、前記インク液室内に金
属物質を導入することによって、前記インク液室内の前
記第一電極及び前記第二電極上に第三電極が形成され、
前記第一電極と前記第二電極とが電気的に接続される。
参照して説明する。尚、従来技術と同一の部材には同一
の符号を付し、その説明を省略する。
す図1によって、本発明の一実施例の構成を具体的に説
明する。インク噴射装置201は、アクチュエータプレ
ート102及び103とノズルプレート(図示せず)と
から構成されている。アクチュエータプレート102
は、強誘電性を有する圧電材料で形成され、矢印105
(図7)方向に分極されており、複数の溝115及び該
溝115を隔てる側壁111を有する。側壁111の両
側面及び両側面と連続する天頂部の一部には、駆動電圧
印加用の電極113が形成されている。また、アクチュ
エータプレート103は、強誘電性を有する圧電材料で
形成され、矢印106(図7)方向に分極されており、
複数の溝117及び該溝117を隔てる側壁116を有
する。側壁116の両側面及び両側面と連続する天頂部
の一部には、駆動電圧印加用の電極114が形成されて
いる。
頂部の一部及び側壁116の天頂部の一部にパターニン
グ等によってレジスト層等を形成した後、ニッケル、ア
ルミニウム、金、カーボン等の導電材料の薄層を真空蒸
着、スパッタリング、メッキ、スクリーン印刷等で側壁
111及び116の全面に形成し、前記レジスト層を機
械的な剥離または化学的な溶解などによって除去するこ
とによって形成される。
壁111の天頂部とアクチュエータプレート103の側
壁116の天頂部とを、接着剤からなる接合層104を
介して接合することで、溝115及び117は横方向に
互いに間隔を有する複数のインク液室112となる。イ
ンク液室112は長方形断面の細長い形状であり、側壁
111及び116はインク液室112の全長にわたって
伸びている。
等の金属物質をインク液室112内に導入して、金属層
213を、電解メッキ、無電解メッキ等のメッキ法で、
電極113及び114を被覆するように形成する。これ
で、電極113と電極114とは、金属層213によっ
て電気的に接続される。
極113と電極114とが、それぞれを被覆するように
形成された金属層213によって導電関係を形成するの
で、側壁111及び116の天頂部の表面粗さやうねり
に関係なく確実な電気的接続が得られ、接合層104の
接着剤のはみ出しや、インク液室112内に導入された
インクにより電気的接続が阻害されたり、側壁111及
び116の駆動による振動による摩耗で電気的接続が切
れたりすることがなく、電気的接続の信頼性が著しく高
くなる。
よってインクを噴射するので、低い駆動電圧で文字や画
像を形成するのに十分な速度及び体積のインク液滴を噴
射することが可能である。
接していたが、各インク液室の間に空気が充填された空
気室を設けてもよい。この場合、全てのインク液室に連
通する2つのノズルから同時にインク液滴を噴射するこ
とができる。
の一部及び側壁116の天頂部の一部にレジスト層等を
形成した後、導電材料の薄層を側壁111及び116の
全面に形成し、前記レジスト層を機械的な剥離または化
学的な溶解などによって除去することによって、側壁1
11の両側面及び天頂部の一部に電極113、側壁11
6の両側面及び天頂部の一部に電極114を形成してい
たが、先に導電材料の薄層を側壁111及び116の全
面に形成した後、側壁111の天頂部及び側壁116の
天頂部を機械加工して、電極113及び114の一部を
除去してもよい。
及び両側面と連続する天頂部の一部に電極113、側壁
116の両側面及び両側面と連続する天頂部の一部に電
極114が形成されていたが、電極113及び114
は、それぞれ側壁111及び116の側面全体または側
面の一部に形成し、天頂部に形成されなくてもよい。
壁111及び116の側面の全面に形成されていたが、
側壁111及び116の側面の一部に形成されていても
よい。
113及び114を被覆していなかったが、接合層10
4が電極113及び114の一部を被覆した場合、溶剤
等によって被覆した接合層104を溶解して除去しても
よい。また、接合層104を形成する接着剤に金属等の
導電材料の粉末を添加することにより、被覆した接合層
104を除去せずに、被覆した接合層104の表面に金
属層213の形成を促進させてもよい。
6がそれぞれ1つの圧電材料の部材(アクチュエータプ
レート102及び103)で形成されていたが、分極方
向に平行に積層された複数の圧電材料の部材や、非圧電
材料と圧電材料とが分極方向に平行に積層された部材で
形成されていてもよい。
3個示していたが、50個、100個等いくつであって
もよい。
明によれば、前記第一アクチュエータプレートの第一壁
の天頂部と前記第二アクチュエータプレートの第二壁の
天頂部とを接合してインク液室を形成した後に、前記イ
ンク液室内にメッキ法にて第三電極が形成されるので、
前記第一電極と前記第二電極とが電気的に接続される。
よって、第一壁及び第二壁の天頂部の表面粗さやうね
り、接合のための接着剤等のはみ出しに関係なく確実な
電気的接続が得られ、インク液室内に導入されたインク
により電気的接続が阻害されたり、第一壁及び第二壁の
駆動による振動による摩耗で電気的接続が切れたりする
ことがなく、電気的接続の信頼性が著しく高くなる。ま
た、第一壁及び第二壁の変形によってインクを噴射する
ので、低い駆動電圧で文字や画像を形成するのに十分な
速度及び体積のインク液滴を噴射することが可能であ
る。
面図である。
ある。
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 複数の第一溝と、前記第一溝を隔て、少
なくとも一部が圧電材料で構成された第一壁とを有する
第一アクチュエータプレートと、 前記第一溝に対応して設けられた複数の第二溝と、前記
第二溝を隔て、少なくとも一部が圧電材料で構成された
第二壁とを有する第二アクチュエータプレートと、 前記第一壁の側面に形成された第一電極と、 前記第二壁の側面に形成された第二電極と、を備え、前
記第一アクチュエータプレートの第一壁の天頂部と前記
第二アクチュエータプレートの第二壁の天頂部とを接合
して、前記第一溝及び第二溝からなるインク液室を構成
するインク噴射装置において、 メッキ法にて前記インク液室内に形成され、前記第一電
極及び前記第二電極に接続された第三電極を有すること
を特徴とするインク噴射装置。 - 【請求項2】 複数の第一溝と、前記第一溝を隔て、少
なくとも一部が圧電材料で構成された第一壁とを有する
第一アクチュエータプレートと、 前記第一溝に対応して設けられた複数の第二溝と、前記
第二溝を隔て、少なくとも一部が圧電材料で構成された
第二壁とを有する第二アクチュエータプレートと、 前記第一壁の側面に形成された第一電極と、 前記第二壁の側面に形成された第二電極と、 を備えたインク噴射装置の製造方法において、前記第一
アクチュエータプレートの第一壁の天頂部と前記第二ア
クチュエータプレートの第二壁の天頂部とを接合して、
前記第一溝及び第二溝からなるインク液室を形成する工
程と、 前記インク液室内に金属物質を導入して、前記第一電極
及び前記第二電極に接続する第三電極を形成する工程と
からなることを特徴とするインク噴射装置の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8105795A JP3663660B2 (ja) | 1995-04-06 | 1995-04-06 | インク噴射装置及びその製造方法 |
US08/628,079 US5933169A (en) | 1995-04-06 | 1996-04-08 | Two actuator shear mode type ink jet print head with bridging electrode |
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JP8105795A JP3663660B2 (ja) | 1995-04-06 | 1995-04-06 | インク噴射装置及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH08276583A true JPH08276583A (ja) | 1996-10-22 |
JP3663660B2 JP3663660B2 (ja) | 2005-06-22 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8105795A Expired - Lifetime JP3663660B2 (ja) | 1995-04-06 | 1995-04-06 | インク噴射装置及びその製造方法 |
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JP (1) | JP3663660B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009006642A (ja) * | 2007-06-29 | 2009-01-15 | Konica Minolta Ij Technologies Inc | インクジェットヘッド |
JP2009107250A (ja) * | 2007-10-31 | 2009-05-21 | Sii Printek Inc | インクジェットヘッドとその製造方法、及びインクジェット記録装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS63247051A (ja) * | 1987-01-10 | 1988-10-13 | ザール リミテッド | パルス滴付着装置およびパルス滴付着装置の製造方法 |
JPH02150355A (ja) * | 1988-10-13 | 1990-06-08 | Am Internatl Inc | 高密度多重溝配列の電気パルス式液滴堆積装置 |
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-
1995
- 1995-04-06 JP JP8105795A patent/JP3663660B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JP3663660B2 (ja) | 2005-06-22 |
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