JP2000272120A - インクジェットヘッド及びラインインクジェットヘッド - Google Patents

インクジェットヘッド及びラインインクジェットヘッド

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JP2000272120A
JP2000272120A JP8033599A JP8033599A JP2000272120A JP 2000272120 A JP2000272120 A JP 2000272120A JP 8033599 A JP8033599 A JP 8033599A JP 8033599 A JP8033599 A JP 8033599A JP 2000272120 A JP2000272120 A JP 2000272120A
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JP
Japan
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air chamber
electrode
displacement plate
plate
jet head
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JP8033599A
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English (en)
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Tomohiro Makigaki
奉宏 牧垣
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】インクジェットヘッドにおいては、ヘッドの周
囲の気圧によってインク吐出性能が変化し印字や画像表
現が劣化するという問題があった。 【解決手段】上記課題を解決するために、液体を吐出す
るためのノズルと、ノズルと連通し液体を保持する圧力
室と、前記圧力室の液体に圧力を与える振動板と、振動
板の液体に接しない面側に設けた空気室と、前記空気室
と連通した第2の空気室を具備し、第2の空気室に形成
した変位板を駆動することにより第2の空気室の体積を
変化させる。変位板を駆動する電極面に段差を設けて、
気圧に応じた電圧を印可する事により、広範囲な気圧お
いても安定した印字のできるインクジェットヘッドを実
現した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はインクジェットプリ
ンタにおけるインクジェットヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】インクジェットプリンタのインクジェッ
トヘッドには、バブルジェットヘッドがあり、特開平4
−284255には、周囲の気圧を検知し、電気熱変換
体に印加する電圧波形を前記気圧に応じて変化させる液
体吐出装置が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記従来例
は、液体を加熱・発泡するインクジェットヘッドには有
効であるが、本発明に係る振動板の変位により発生する
液体の圧力振動を用いるインクジェットヘッドには効果
が少ない。
【0004】振動板の変位により発生する液体の圧力振
動を用いるインクジェットヘッドにおいては、振動板の
駆動に関し周囲の気圧が影響するため、例えば高地のよ
うに著しく気圧が通常と異なる環境では振動板を駆動す
る電圧波形の調整では吐出不良を抑制できないという課
題がある。
【0005】本発明の目的は、上記気圧変化を緩和し液
体吐出不良を防止することにより、より広範囲の環境気
圧に適した液体吐出装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の第1の特徴は、空気室と連通した第2の空気
室を有し、前記第2の空気室に設けた変位板と、前記第
2の空気室の前記変位板と対向する面に1個以上の段差
と、前記面に設けた1つの電極を有することにある。
【0007】上記課題を解決するための本発明の第2の
特徴は、第2の空気室に設けた変位板と、前記第2の空
気室の前記変位板と対向する面に設けた1個以上の段差
と、前記段差毎に独立して設けた電極を有することにあ
る。
【0008】上記課題を解決するための本発明の第3の
特徴は、第2の空気室に形成した変位板と、前記第2の
空気室の前記変位板と対向する面を前記変異板と非平行
に形成し、前記非平行な面に電極を設けたことにある。
【0009】上記課題を解決するための本発明の第4の
特徴は、前記第1から第3の特徴の一つ又は複数の特徴
を有するインクジェットヘッドを、複数個ノズル列が概
1列になるように配置したことにある。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を説明するに
先立ち、本発明に係るインクジェットヘッドの構造及び
動作原理の1例を図に従って説明する。
【0011】図1はインクジェットヘッドの外形図であ
る。本インクジェットヘッドは薄肉部111にノズル1
0を形成したノズル板11と、キャビティ板12と、配
線板13とから成っている。
【0012】図2は、図1中の矢印15の方向から見た
断面図である。キャビティ板12には一方がノズル10
と連通し、他方が供給口17と連通した圧力室16が形
成され、前記圧力室の別の一方には振動板18が一体に
形成されている。キャビティ板12及び振動板18は表
面が絶縁体で覆われた導体である。
【0013】振動板18の配線板13側には空気室22
が形成され、空気室22の振動板18に対向する位置に
電極19が設けてある。
【0014】電極19と振動板18に電圧を印加する
と、発生する静電吸引力により振動板18が撓み、前記
電圧の印加を停止すると前記撓みが復元するという振動
動作を行うと、圧力室16内の液体インク(以降インク
と略記する。)には圧力振動が発生する。前記圧力振動
により、ノズル10よりインクが押し出されてインク滴
20を吐出する。
【0015】例えば、図3に示すように、キャビティ板
12と配線板13に着目すると、空気室22が周囲の空
気と連通していない場合または連通しているが空気の流
動に対して大きな抵抗がある場合は、周囲の気圧が変化
すると振動板18は空気室内の気圧と周囲の気圧との差
圧によって撓みが発生する。
【0016】空気室22の気圧に対して周囲の気圧が低
い場合は振動板18が図の上方に撓み、空気室22の気
圧に対して周囲の気圧が高い場合は振動板18が図の下
方に撓むのは周知のことである。
【0017】前記撓みは、振動板18と電極19の距離
が変化することを意味しており、振動板18を駆動する
静電吸引力と密接に関連する。静電吸引力は電極間の距
離の二乗に反比例することはよく知られており、従って
前記撓みにより振動板18と電極19の間に発生する静
電吸引力は大きく変化することは自明である。
【0018】このように、振動板の変位により発生する
液体の圧力振動を用いるインクジェットヘッドにおいて
は、周囲の気圧が変化すると、インクを吐出する圧力振
動を発生する振動板18の静電吸引力が変化し、許容範
囲を超えるとインク吐出性能を悪化させることになる。
本発明は、前記課題を解決するものである。
【0019】<実施例1>次に、本発明の第1の実施の
形態を説明する。
【0020】図5(a)は断面を説明している。
【0021】空気室22と連通して第2の空気室25を
配線板13上に形成し、キャビティ板12の第2の空気
室25と接する部分に振動板18と同様に変位板26を
形成し、第2の空気室25内に変位板26と対向して電
極27を設けたものである。
【0022】電極27を設けた面には変位板26との距
離が異なるように階段状に段差が形成されている。
【0023】図5(b)は空気室と電極の平面配置を示
している。複数の空気室22及び電極19は、第2の空
気室25に連通している。第2の空気室25内の電極2
7は破線で示した段差を渡り一体となっている。
【0024】次いで、作用を説明する。図6に示すよう
に、変位板26と電極27の間に電圧を印加すると静電
吸引力が発生し、変位板26は電極27側に吸引され、
撓んだ結果、状態の破線の示すように変位板26と電
極27が最も近接した箇所が当接し、状態となる。次
に、印可している電圧を上げると次に近接した箇所が当
接し、状態となる。さらに印可している電圧を上げる
と状態となる。
【0025】図7に示すように、電圧印可前の状態か
ら、状態、状態、状態と変化するに従って、空気
室25内の容積は減少し、密閉された空気室25内の気
圧は上昇する。
【0026】また、状態から印可している電圧を下げ
ると、最も変位板26の撓みが大きい箇所より離脱が起
こり、状態となる。次いで印可している電圧を下げる
と、状態と変化し、さらに印可している電圧を下げる
と電圧印可前の状態へと変化する。
【0027】このように、状態から状態、状態、
電圧印可前の状態へと変化するに従って空気室25内の
気圧は低下する。このように、印可する電圧によって空
気室25内の気圧を変化させる事が出来る。
【0028】図6の矢印に示すように、外気の気圧が高
くなると空気室22内の気圧が相対的に外気より低くな
り、振動版18は破線のように撓む。この時、変位板2
6と電極27に電圧を印可し、状態又は状態又は状
態から振動板18の撓みが最小となる電圧を選定すれ
ば、振動板18の外気圧による撓みが最小限となりイン
ク吐出性能を維持できる。
【0029】<実施例2>次に、本発明の第2の実施の
形態について説明する。本実施の形態は、第1の実施の
形態に対し第2の空気室の気圧対応精度を向上したもの
である。
【0030】図8に示すように、第2の空気室25aの
変位板26と対抗する面を、変位板26と非平行に形成
し、前記面に電極27aを設ける。
【0031】このように構成すると、図8及び図9に示
すように、変位板26と電極27a間に印可する電圧が
所定の値を超えると状態のように変位板26の一部と
電極27aが当接を開始する。次に、前記電圧を徐々に
上げると前期電圧の上昇に伴って当接する部分が広が
り、状態から状態へと連続して変化する。
【0032】状態が状態から状態へと連続して変化
すると、空気室25a内の容積も連続して変化する。
【0033】このように、本実施例によれば外気圧の変
化に応じて空気室25a内の気圧を変化させることがで
きるため、より精度良く振動板18の撓みを制御する事
が出来、インク吐出性能の安定性が向上する。
【0034】<実施例3>次に、第3の実施の形態につ
いて説明する。
【0035】本実施の形態は、図4(a)に示すとお
り、空気室22と連通して第2の空気室25bを配線板
13上に形成し、キャビティ板12の第2の空気室25
と接する部分に振動板18と同様に変位板26b及び2
6cを形成し、第2の空気室25b内の変位板26bと
対向して電極27bを設け、変位板26cと対抗して電
極27cを設けたものである。
【0036】電極27b、27cが設けられた面は、電
極27bと変位板26bとの距離と、電極27cと変位
板26cとの距離とが異なるように階段状に段差が形成
されている。
【0037】図4(b)は空気室と電極の平面配置を示
している。複数の空気室22及び電極19は、第2の空
気室25bに連通し、第2の空気室25b内の電極27
b及び27cは破線で示した段差を堺に別電極となって
いる。
【0038】本実施例は第1の実施例と異なり、電極2
7b、27c個別に電圧を印可できることが特徴であ
る。
【0039】変位板と電極間に印可する電圧は、変位板
と電極が当接する一定電圧を印可し、外気圧の変化に応
じて印可する電極を切り替えることで空気室25b内の
気圧を変更できる。
【0040】本実施例によれば、印可電圧を変化させる
必要が無いので、回路コストを削減しながらインク吐出
を安定化できる。
【0041】<実施例4>次に、第4の実施の形態を説
明する。図1及び図2に説明した動作原理は同様である
が、本実施の形態は 構造が異なるので図10を用いて
構造を説明する。
【0042】図10(a)はインクジェットヘッドの平
面図である。本インクジェットヘッドは破線で示した内
部の圧力室16dと、側面に開口したノズル10dを1
列に配置している。以下、本インクジェットヘッドをヘ
ッド30と略記する。
【0043】図10(b)は、図10(a)中の矢印の
方向から見た断面図である。キャビティ板12dには圧
力室16が形成され、圧力室16の一方はノズル板11
dに形成したノズル10dと連通している。
【0044】圧力室16dの配線板13d側に振動板1
8dを形成し、空気室22dの振動板18dと対向する
面に電極19dを設けてある。
【0045】電極19dと振動板18dに電圧を印加す
ると、先述の通り圧力室16内のインクには圧力振動が
発生し、ノズル10dよりインクが押し出されてインク
滴20dを吐出する。
【0046】空気室22dと連通して第2の空気室25
dを設け、階段状の段差形状で電極27dを形成し、キ
ャビティ板12dの電極27dと対向する面に変位板2
6dを形成してある。図10(a)に示した変位板26
dと第2の空気室25d及び電極27dは概ね同じ平面
形状であり、複数の圧力室16dに対応した複数の空気
室22dが1つの第2の空気室25dに連通している。
【0047】ヘッド30の第2の空気室の構造は図10
(b)に示した実施例1に類似した構造以外に、実施例
2または実施例3と類似した構造であっても良い。
【0048】図11はラインヘッドの外形図である。ノ
ズル10dを1列に揃えて、複数のヘッド30を配置し
てある。このようにヘッド30を配置すると、ヘッドが
印字可能な印字幅を広げる事が出来、使用する紙幅に対
して同等以上の印字幅を得ることが出来るので、印字速
度の速いラインインクジェットヘッドを実現できる。
【0049】このようなラインインクジェットヘッドに
於いては、ノズル数は非常に多くなり、多数の空気室2
2dの外気圧の変化を緩和するには、第2の空気室はよ
り多くの容積変化を必要とする。本実施例に於いては、
第1の実施例に示した第2の空気室の構造を使用したこ
とによりこの課題を解決した。
【0050】
【発明の効果】本発明により得られる効果を列挙する。
【0051】(1)第2の空気室内の電極で段差を設け
たことにより、より広い圧力範囲で吐出不良の発生しな
いインクジェットヘッドを実現することができる。
【0052】(2)第2の空気室内の電極を、段差毎に
個別の電極としたことにより、回路コストを上昇させる
こと無く、広い圧力範囲で吐出不良の発生しないインク
ジェットヘッドを実現することができる。
【0053】(3)第2の空気室内の電極を変位板と非
平行に設けたことにより、より高精度に外部圧力に対応
でき、安定して吐出不良の発生しないインクジェットヘ
ッドを実現することができる。
【0054】このように、本発明によれば、例えば海抜
0メートル以下の低地から、海抜数千メートルの高地や
上空において安定した印字が可能なインクジェットプリ
ンタを提供することが出来る。
【0055】また、ノズル数の非常に多いラインインク
ジェットヘッドに於いても外気圧に対して安定した印字
が可能なインクジェットヘッドを提供することが出来
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のインクジェットヘッド外形説明図。
【図2】本発明のインクジェットヘッド断面説明図。
【図3】本発明のインクジェットヘッドの空気室断面説
明図。
【図4】本発明第3の実施の形態の配置説明図。
【図5】本発明第1の実施の形態の配置説明図。
【図6】本発明第1の実施の形態の動作説明図。
【図7】本発明第1の実施の形態の電圧印可説明図。
【図8】本発明第2の実施の形態の動作説明図。
【図9】本発明第2の実施の形態の電圧印可説明図。
【図10】本発明第4の実施の形態の構造説明図。
【図11】本発明第4の実施の形態の外形説明図。
【符号の説明】
10 ノズル 11 ノズル板 12 キャビティ板 13 配線板 15 矢印 16 圧力室 17 供給口 18 振動板 19 電極 20 インク滴 22 空気室 25 第2の空気室 26 変位板 27 電極

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】液体を吐出するためのノズルと、ノズルと
    連通し液体を保持する圧力室と、前記圧力室の液体に圧
    力を与える振動板と、振動板の液体に接しない面側に設
    けた空気室を有するインクジェットヘッドにおいて、前
    記空気室と連通した第2の空気室を有し、前記第2の空
    気室に設けた変位板と、前記第2の空気室の前記変位板
    と対向する面に1個以上の段差と、前記面に設けた1つ
    の電極を有することを特徴とするインクジェットヘッ
    ド。
  2. 【請求項2】液体を吐出するためのノズルと、ノズルと
    連通し液体を保持する圧力室と、前記圧力室の液体に圧
    力を与える振動板と、振動板の液体に接しない面側に設
    けた空気室を有するインクジェットヘッドにおいて、前
    記空気室と連通した第2の空気室を有し、前記第2の空
    気室に設けた変位板と、前記第2の空気室の前記変位板
    と対向する面に設けた1個以上の段差と、前記段差毎に
    独立して設けた電極を有することを特徴とするインクジ
    ェットヘッド。
  3. 【請求項3】液体を吐出するためのノズルと、ノズルと
    連通し液体を保持する圧力室と、前記圧力室の液体に圧
    力を与える振動板と、振動板の液体に接しない面側に設
    けた空気室を有するインクジェットヘッドにおいて、前
    記空気室と連通した第2の空気室を有し、前記第2の空
    気室に形成した変位板と、前記第2の空気室の前記変位
    板と対向する面を前記変異板と非平行に形成し、前記非
    平行な面に電極を設けたことを特徴とするインクジェッ
    トヘッド。
  4. 【請求項4】請求項1又は請求項2又は請求項3記載の
    インクジェットヘッドにおいて、複数の前記インクジェ
    ットヘッドを前記インクジェットヘッドのノズルが概1
    列となるように配置したことを特徴とするラインインク
    ジェットヘッド。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003097364A1 (en) 2002-05-20 2003-11-27 Ricoh Company, Ltd. Electrostatic actuator and liquid droplet ejecting head having stable operation characteristics against environmental changes
US7034981B2 (en) 2003-01-16 2006-04-25 Seiko Epson Corporation Optical modulator, display device and manufacturing method for same

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Effective date: 20060606