JP2658541B2 - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

インクジェット記録ヘッド

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JP2658541B2
JP2658541B2 JP24790190A JP24790190A JP2658541B2 JP 2658541 B2 JP2658541 B2 JP 2658541B2 JP 24790190 A JP24790190 A JP 24790190A JP 24790190 A JP24790190 A JP 24790190A JP 2658541 B2 JP2658541 B2 JP 2658541B2
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recording head
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pressurizing chamber
ink
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毅 安原
浩造 松本
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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
この発明は、インク噴射用のノズルが、記録幅に対応
する長さだけ、直線に沿って等間隔に配列される静止形
のインクジェット記録ヘッドに関する。
【従来の技術】
従来、微細なノズルよりインクを噴射し、これを紙な
どの記録媒体上に付着させて記録を行うインクジェット
記録が知られている。そして、その原理の一つとしてオ
ン・デマンド型インクジェット記録ヘッドがある。 通常、この種の記録ヘッドでは、第7図の分解斜視図
に示すように、ステンレス鋼あるいはガラス等からなる
基板41に、インク溜め42、加圧室43、通路44、通路45、
ノズル46、からなる溝がエッチングまたは機械加工など
の手段で形成され、その上に振動板(蓋板)47を重ね接
着や拡散接合をすることにより、インク流路が構成され
ている。さらに、加圧室43に対応する振動板47の表面位
置に、電気機械変換素子としての圧電素子49が接着さ
れ、振動板47の一部にはインク供給用穴48が設けられて
いる。 また、圧電素子49の上下面には電極が形成されてお
り、この電極に電気信号を印加すると、圧電素子49に歪
みが生じて振動板47が変位する。その結果、加圧室43の
容積が減少し、これによってノズル46からインク滴が噴
射されて記録が行われる。
【発明が解決しようとする課題】
第7図に示したインクジェット記録ヘッドで良好な記
録を行うためには、記録ヘッドより吐出するインク滴を
直径100〜150μm程度にする必要があり、このためには
インクノズルの等価直径を50μm前後とし、かつその寸
法精度を極めて高くすることが必要となる。また当然な
がら、ノズルの間隔(ピッチ)も高精度で維持されなけ
ればならない。さらに、インク印字品質、つまり高解像
度化の観点からは、ノズルの間隔はできる限り狭いこと
が望ましい。 従来技術で述べたステンレス鋼あるいはガラスを基板
に用いると、加工技術などの制約からインクノズル間隔
はほぼ250μm前後が限度で、これを基板の表,裏の各
面に千鳥状に配置しても、その解像度は180dpi(1イン
チ当りのドット数)である。そして、インクノズル数も
通常は12本または24本である。 したがって、従来の記録ヘッドを搭載したインクジェ
ット・プリンタでは、その記録ヘッドを記録幅に対応す
る距離だけ、走行させる方式をとっている。この走行方
式のインクジェット・プリンタには、走行のための駆
動装置が必要である、走行させながらの印字であるか
ら、印字速度がある水準に制限される、走行から停止
させたときの慣性によって、空気を巻き込んでインク噴
射不能になるおそれがある、または噴射してもインクの
付着位置(印字位置)が正規位置からずれる、要するに
精度も含めた印字品質が低下する−などの問題がある。 この発明の課題は、従来の技術がもつ以上の問題点を
解消し、印字速度と印字品質の向上が図れる静止形のイ
ンクジェット記録ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、請求項1に係るインクジ
ェット記録ヘッドは、 一方の表面に、インク溜めにつながる通路、加圧室およ
びノズルを連通した形の溝部と、前記加圧室と並列的に
位置し、圧電素子が前記一方の表面と同一面になるよう
に収納,固着された凹部との組を備える第1の基板と; この第1基板で、前記の溝部と凹部とが互いにその位置
を交換した形をとる第2の基板と; の各同一複数個が交互に積層,接合され、その積層の方
向に係る寸法が記録幅に対応するように、また前記第1,
第2の各基板の、前記凹部の底面と、これに対向する他
方の表面との間の部分が振動板として機能するように構
成される。 請求項2に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項
1に記載の記録ヘッドにおいて、第1,第2の各基板が、
絶縁材料からなるとともに、 加圧室の底面に対向する他方の表面部分を含み、 この他方の表面に形成される第1の電極膜と、 凹部の底面を含み、一方の表面に形成される第2の電極
膜とを備え、 各圧電素子が、それが固着される前記第1,第2の各基板
のいずれかの前記第2電極膜と、その基板の一方の面に
接合される別の基板の前記第1電極膜とを引出導体にす
るように構成される。 請求項3に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項
1または2に記載の記録ヘッドにおいて、第1,第2の各
基板の通路に、共通なインク溜めが接続されてなる。 請求項4に係るインクジェット記録ヘッドは、一方の
表面の、インク溜めにつながる通路、加圧室およびノズ
ルを連通した形の溝部と、他方の表面の、前記加工室に
対応して位置する凹部との組合を有する基板と; この基板の一方の表面に接合される振動板と; この振動板の外側表面で、前記加圧室に対応する位置に
固着される圧電素子と; を備えるユニットの複数個が積層,接合され、その積層
の方向に係る寸法が記録幅に対応するように、また前記
各凹部にこれと隣り合う前記圧電素子が収容されるよう
に構成される。 請求項5に係るインクジェット記録ヘッドは、各表面
に、インク溜めにつながる通路、加圧室およびノズルを
連通した形の溝部をもつ基板と; この基板の各表面各々接合される振動板と; この各振動板の外側表面で、前記各加圧室に対応する位
置に固着される圧電素子と; を備えるユニットの複数個が積層,接合され、その積層
の方向に係る寸法が記録層に対応するように、また隣り
合う前記各圧電素子が接触しないような間隔を保持する
とともに、前記各ノズルが等間隔になるように構成され
る。
【作用】
請求項1ないし3のいずれかに係る記録ヘッドでは共
通的に、各ノズルが直線に沿って等間隔に配列され、記
録幅に対応する長さのノズル列の偶数個が、隣り合う各
列のノズルを半ピッチずつずらせて形成される。 請求項2に係る記録ヘッドでは特に、第1,第2の各電
極膜によって、圧電素子への電圧印加がおこなわれる。 請求項3に係る記録ヘッドでは、すべての各溝部へ共
通なインク溜めからインクが供給される。 請求項4または5に係る記録ヘッドでは共通的に、各
ノズルが直線に沿って等間隔に配列され、記録幅に対応
する長さのノズル列の一または二以上が、その各列のノ
ズル・ピッチを揃えて形成される。
【実施例】
本発明に係る記録ヘッドの実施例について、以下に図
面を参照しながら説明する。 第1図は本発明に係る第1の実施例を構成する一基板
の分解斜視図、第2図は同じくその別の基板の分解斜視
図である。第1図において、発明における第1基板に相
当する基板1には、その一方の表面に、加圧室3、通路
4、連通路5およびノズル6からなる溝部と、凹部7と
が形成される。なお、凹部7は加圧室3に並列配置され
る。この凹部7には、圧電素子10が、基板1の表面と同
一面になるように収納,固着される。なお、発明におけ
る第2基板に相当する、第2図に示す基板2は、基板1
において、溝部と凹部7との位置を交換しただけであ
る。 各基板1,2は、アクリル樹脂からなり、射出成形によ
って製作される。寸法は、厚さ×縦×横=0.14×25×25
(mm)である。 次に8,9は、発明における第1,第2の各電極膜に相当
し、スパッタ法によって各基板の表面に形成される、厚
さ:約3000Åの金の膜である。電極膜8は帯状で、加圧
室3の底面に対向する裏側の面の部分を含み手前側まで
伸びる。また電極膜9は帯状で、凹部7の底面の部分を
含み内周面をへて表側の面の向う側まで伸びる。この各
電極膜8,9は、詳しくは後述するように、圧電素子10の
各電極からの接続導体、つまり引出し線である。 各基板1,2が、第3図に示すように、交互に積層,接
合される。第3図は第1実施例の正面図、第4図は第1
実施例の平面図である。 第3図において、各基板1,2の厚さAが、ノズル・ピ
ッチつまり解像度を規定し、この場合の、A=0.14mm
は、解像度:180dpiに対応する。ところで、A4版の用紙
の場合には、記録幅が196mmであるから、各基板1,2の総
個数は、1390個だけ必要になる。第3図における二点鎖
線表示が各板1,2を交互に積層,接着して完成した基板
群の外形である。なお、各基板同士の接着は、メチルイ
ソプチルクトン溶剤により、また圧電素子の基板凹部へ
の貼着は、エポキシ系接着剤による。 この場合、L=196mmで、ノズル6は上,下2段の横
方向ラインに沿って、それぞれピッチ:0.14mmで千鳥状
に配列されることになる。第3図において、斜線ハンチ
ング表示の各圧電素子10の作用について述べる。たとえ
ば、図示の左側の基板2の圧電素子10は、その左側面と
接触する電極膜9と、図示の右側の方の基板1の左側面
の電極膜8とを介して印加され、図示の左側の方の基板
1の加圧室に対して作用し、インクを噴射させる。ま
た、図示の右側の方の基板1の圧電素子10は、その左側
面と接触する電極膜9と、図示の右側の方の基板2の左
側面の電極膜8とを介して印加され、図示の左側の方の
基板2の加圧室に対して作用し、インクを噴射させる。 次に、接着された基板群は、第4図に示すように、各
通路(第1図,第2図の通路4参照)が開口する、図の
上側に、蓋11を被せ、その内部に共通なインク溜め12を
形成する。そして、この蓋11に、インク容器13を接続管
14を介してつないで記録ヘッドが慣性される。なお、こ
の第1実施例において、印加電圧:120Vとすれば、周波
数3kHzまでインク噴射可能であることが確認された。 ところで、第1実施例では、各基板1,2に、それぞれ
溝部と凹部との1組が形成されるが、この組はさらに増
すことができる。この組数は、印字内容,印字速度,制
御の難易度などの各要素によって決められる。 第5図は第2の実施例の断面図である。第2実施例
は、基板21に、1個の溝部22(ノズル,加圧室,通路か
らなる)と、この加圧室に対応する位置に振動板24を介
して設けられる1個の圧電素子10と、凹部23との組を作
り、これを単位の記録ヘッドとする。この単位記録ヘッ
ドを所定の複数個、積層,接合して記録ヘッドを完成す
る。なお、圧質素子10は隣り合う凹部23に収容される形
になる。第2実施例は、横方向に1ラインのノズル列を
もち、そのノズル・ピッチは同図のBである。 第6図は第3の実施例の断面図である。第3実施例
は、基板31の各表面に1個の溝部32(ノズル,加圧室,
通路からなる)を作り、両側の各加圧室に対応する位置
に振動板34を介して圧電素子10を設け、これを単位の記
録ヘッドとする。この単位記録ヘッドを所定の複数個だ
け、間隔材35を介し、隣り合う圧電素子10が接触しない
ように、またノズルが等間隔になるように、所定の間隔
をとって積層,接合して記録ヘッドを完成する。第3実
施例は、横方向に1ラインのノズル列をもち、そのノズ
ル・ピッチは同図のCである。 第2,第3の各実施例では、その各ノズル・ピッチB,C
が、構造的に第1実施例におけるノズル・ピッチAより
若干大きくなる欠点はあるが、従来の記録ヘッドを基本
としているから、製造しやすく、信頼性が高い。 ところで、第2,第3の各実施例では、いずれも1ライ
ンのノズル列を備えるが、このライン数はさらに増すこ
とができる。このライン数が、印字内容,印字速度,制
御の難易度などの各要素によって決められる点は、第1
実施例の場合と同様である。
【発明の効果】
請求項1ないし3のいずれかに係る記録ヘッドでは共
通的に、直線に沿って等間隔に配列され、記録幅に対応
する長さのノズル列の複数個が、隣り合う各列のノズル
を半ピッチずつずらせて形成され、しかも各列のノズル
・ピッチを小さくできる。したがって、静止形であるこ
とによって、印字速度と印字品質の向上が図れ。 請求項2に係る記録ヘッドでは特に、第1,第2の各電
極膜によって、圧電素子への電圧印加がおこなわれるか
ら、構造が簡単で小形化が図れ、また組立作業が容易に
なる。 請求項3に係る記録ヘッドでは特に、すべての各溝部
へ共通なインク溜めからインクが供給されるから、構造
が簡単になり、組立作業が容易になるとともに、小形化
が図れる。 請求項4または5に係る記録ヘッドでは共通的に、直
線に沿って等間隔に配列され、記録幅に対応する長さの
ノズル列の一または二以上が、各列のノズル・ピッチを
揃えて形成されるから、静止形の構成によって、印字速
度と印字品質の向上が図れる。とくに請求項5に係る記
録ヘッドでは、各基板に2個のノズルが形成されるか
ら、基板の個数を請求項4に係るものに比べて半減させ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る第1実施例を構成する一基板の分
解斜視図、 第2図は同じくその別の基板の分解斜視図、 第3図は第1実施例の正面図、 第4図は第1実施例の平面図、 第5図は第2実施例の断面図、 第6図は第3実施例の断面図、 第7図は従来例の分解斜視図である。 符号説明 1,2,21,31:基板、3:加圧室、4:通路、5:連通路、6:ノズ
ル、7,23:凹部、8,9:電極膜、10:圧電素子、11:蓋、12:
インク溜め、13:インク容器、14:接続管、22,32:溝部、
24,34:振動板、35:間隔材。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一方の表面に、インク溜めにつながる通
    路、加圧室およびノズルを連通した形の溝部と、前記加
    圧室と並列的に位置し、圧電素子が前記一方の表面と同
    一面になるように収納,固着された凹部との組を備える
    第1の基板と; この第1基板で、前記の溝部と凹部とが互いにその位置
    を変換した形をとる第2の基板と; の各同一複数個が交互に積層,接合され、その積層の方
    向に係る寸法が記録幅に対応するように、また前記第1,
    第2の各基板の、前記凹部の底面と、これに対向する他
    方の表面との間の部分が振動板として機能するように構
    成されることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の記録ヘッドにおいて、第
    1,第2の各基板は、絶縁材料からなるとともに、加圧室
    の底面に対向する他方の表面部分を含み、この他方の表
    面に形成される第1の電極膜と、凹部の底面を含み、一
    方の表面に形成される第2の電極膜とを備え、各圧電素
    子は、それが固着される前記第1,第2の各基板のいずれ
    かの前記第2電極膜と、その基板の一方の面に接合され
    る別の基板の前記第1電極膜とを引出導体にするように
    構成されることを特徴とするインクジェット記録ヘッ
    ド。
  3. 【請求項3】請求項1または2に記載の記録ヘッドにお
    いて、第1,第2の各基板の通路に、共通なインク溜めが
    接続されてなることを特徴とするインクジェット記録ヘ
    ッド。
  4. 【請求項4】一方の表面の、インク溜めにつながる通
    路、加圧室およびノズルを連通した形の溝部と、他方の
    表面の、前記加圧室に対応して位置する凹部との組を有
    する基板と; この基板の一方の表面に接合される振動板と; この振動板の外側表面で、前記加圧室に対応する位置に
    固着される圧電素子と; を備えるユニットの複数個が積層,接合され、その積層
    の方向に係る寸法が記録幅に対応するように、また前記
    各凹部にこれと隣り合う前記圧電素子が収容されるよう
    に構成されることを特徴とするインクジェット記録ヘッ
    ド。
  5. 【請求項5】各表面に、インク溜めにつながる通路、加
    圧室およびノズルを連通した形の溝部を有する基板と; この基板の各表面に各々接合される振動板と; この各振動板の外側表面で、前記各加圧室に対応する位
    置に固着される圧電素子と; を備えるユニットの複数個が積層,接合され、その積層
    の方向に係る寸法が記録幅に対応するように、また隣り
    合う前記各圧電素子が接触しないような間隔を保持する
    とともに、前記各ノズルが等間隔になるように構成され
    ることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
JP24790190A 1990-09-18 1990-09-18 インクジェット記録ヘッド Expired - Lifetime JP2658541B2 (ja)

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JPH04126258A JPH04126258A (ja) 1992-04-27
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EP0928688A4 (en) 1997-07-03 2000-10-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd INK-JET RECORDING HEAD AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
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