JPH066378B2 - インクジェットヘッドにおけるノズル端面形成方法 - Google Patents
インクジェットヘッドにおけるノズル端面形成方法Info
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- JPH066378B2 JPH066378B2 JP28492287A JP28492287A JPH066378B2 JP H066378 B2 JPH066378 B2 JP H066378B2 JP 28492287 A JP28492287 A JP 28492287A JP 28492287 A JP28492287 A JP 28492287A JP H066378 B2 JPH066378 B2 JP H066378B2
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- Japan
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- ink
- nozzle
- head
- substrate
- chamber
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
- B41J2/14233—Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B41J2002/14379—Edge shooter
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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〕 本発明はインクジェットプリンタに用いられるドロップ
オンデマンド型のインクジェットヘッドにおけるノズル
端面形成方法に関する。
オンデマンド型のインクジェットヘッドにおけるノズル
端面形成方法に関する。
第5図(a)はドロップオンデマンド型インクジェット
プリンタに用いられるヘッドの基本的構成を示す平面図
で、第5図(b)は第5図(a)の断面図である。この
ドロップオンデマンド型インクジェットプリンタに用い
られるヘッドは第5図(a)および第5図(b)に示す
ように、インク滴27を噴射するノズル21とインク室
24との間に圧力室22を有する噴射チャンネル系統が
形成された基板20に、ガラスセラミックないしステン
レスなどの材質からなる可撓性の薄平板状の弾性板25
の拡散溶接等の手段により接合し、ジルコンチタン酸
塩、チタン酸バリウムなどの材質からなる電気機械変換
器、すなわち圧電素子26を弾性板25上の圧力室22
に対応した位置に接着した構成となっている。
プリンタに用いられるヘッドの基本的構成を示す平面図
で、第5図(b)は第5図(a)の断面図である。この
ドロップオンデマンド型インクジェットプリンタに用い
られるヘッドは第5図(a)および第5図(b)に示す
ように、インク滴27を噴射するノズル21とインク室
24との間に圧力室22を有する噴射チャンネル系統が
形成された基板20に、ガラスセラミックないしステン
レスなどの材質からなる可撓性の薄平板状の弾性板25
の拡散溶接等の手段により接合し、ジルコンチタン酸
塩、チタン酸バリウムなどの材質からなる電気機械変換
器、すなわち圧電素子26を弾性板25上の圧力室22
に対応した位置に接着した構成となっている。
さて、圧電素子26に記録信号に従った電気信号を印加
すると、弾性板25の圧力室22に対応した位置にある
部分が瞬時に曲げ変形され、圧力室22の容積が瞬間的
に減少し、圧力室22内のインクに圧力波が発生する。
この圧力波の伝搬により、ノズル21内のインクがイン
ク滴27となって飛翔するという原理である。実際にプ
リンタに搭載するインクジェットヘッドは、第6図に示
すように1つの基板20に前記噴射チャンネル系統を複
数個配列し、ヘッドの一部にノズルを集積したマルチノ
ズル構成から成っている。本ヘッドは、外部に設けられ
たインクタンク28からインク供給路29を介してイン
ク室24へインクが供給されるが、インクタンク28内
のインクに混入する異物などが本ヘッド内に入ってノズ
ル21を詰まらせないように、インク供給路29の途中
に数〜数10μm程度の開孔率を持ったフィルタ30が
設けられている。この種のヘッドは、記録時における高
速性を確保するために、表裏に前記噴射チャンネル系統
を設け、1ヘッドあたりのノズル数を増やすのが通常で
ある。例えば、漢字プリンタとして使う場合、ノズル数
は24〜32ノズルである。
すると、弾性板25の圧力室22に対応した位置にある
部分が瞬時に曲げ変形され、圧力室22の容積が瞬間的
に減少し、圧力室22内のインクに圧力波が発生する。
この圧力波の伝搬により、ノズル21内のインクがイン
ク滴27となって飛翔するという原理である。実際にプ
リンタに搭載するインクジェットヘッドは、第6図に示
すように1つの基板20に前記噴射チャンネル系統を複
数個配列し、ヘッドの一部にノズルを集積したマルチノ
ズル構成から成っている。本ヘッドは、外部に設けられ
たインクタンク28からインク供給路29を介してイン
ク室24へインクが供給されるが、インクタンク28内
のインクに混入する異物などが本ヘッド内に入ってノズ
ル21を詰まらせないように、インク供給路29の途中
に数〜数10μm程度の開孔率を持ったフィルタ30が
設けられている。この種のヘッドは、記録時における高
速性を確保するために、表裏に前記噴射チャンネル系統
を設け、1ヘッドあたりのノズル数を増やすのが通常で
ある。例えば、漢字プリンタとして使う場合、ノズル数
は24〜32ノズルである。
従来、第6図に示したインクジェットヘッドにおいて
は、集積化されたノズルによって形成される2列のノズ
ル列を含むヘッドの端面31は、各ノズルから噴射され
るインク滴の飛翔方向を揃えるために、研磨され鏡面仕
上げにしている。このヘッドでインク滴を噴射すると、
第6図のB−B断面を表した第7図に示すように、イン
クの界面張力によりノズル端面31の一部が濡れるが、
そのインクの濡れ32の分布は不均一であり、インク滴
27の噴射時において、端面31上の濡れ32と吐出さ
れたノズルからのインクとの間の表面張力により、イン
ク滴27の飛翔方向が曲げられ、各ノズルより噴射され
るインク滴の噴射方向が均一でなくなる問題が生じ、記
録品質が悪くなるという問題がある。また、メニスカス
33の形状が著しく歪められ、第7図の左側に示すよう
に空洞34ができ、次に同図の右側に示すように、空洞
34がノズル21内に巻込まれて気泡35となり、それ
が噴射チャンネル系統内の残留振動により、高い確率で
圧力室へ引込まれる。その圧力室に引込まれた気泡35
は、周りのインクに比べると弾性係数が非常に小さいの
で、圧電素子26によるインパルスが気泡35の変形に
より吸収されてしまうため、圧力室内の圧力が上昇せ
ず、ノズルへの圧力波の伝播が行なわれなくなる。その
ため、インク滴の噴射が不可能となる問題が生じてい
た。これを解決するために、従来は端面31に、四ふっ
化エチレン樹脂(商品名:テフロン印加をコーティング
処理し、撥水性を持たせるようにしていたが、その撥水
性コーティング膜を形成するときに、そのコーティング
材がノズルの内部まで浸入しやすく、そのノズル内面に
まで形成されは撥水性のコーティング膜によってインク
がはじかれ、そのメニスカスの位置がヘッドの内部にま
で後退するため、不安定なインク滴の噴射が起こり、ま
た撥水性のコーティング材においても完全な撥水効果を
持つ材料は得られておらず、若干の濡れ現象が端面に起
こり、所望の効果は得られていない。これらの問題は、
インクジェットプリンタの記録品質、信頼性に係わる重
要な問題となっている。
は、集積化されたノズルによって形成される2列のノズ
ル列を含むヘッドの端面31は、各ノズルから噴射され
るインク滴の飛翔方向を揃えるために、研磨され鏡面仕
上げにしている。このヘッドでインク滴を噴射すると、
第6図のB−B断面を表した第7図に示すように、イン
クの界面張力によりノズル端面31の一部が濡れるが、
そのインクの濡れ32の分布は不均一であり、インク滴
27の噴射時において、端面31上の濡れ32と吐出さ
れたノズルからのインクとの間の表面張力により、イン
ク滴27の飛翔方向が曲げられ、各ノズルより噴射され
るインク滴の噴射方向が均一でなくなる問題が生じ、記
録品質が悪くなるという問題がある。また、メニスカス
33の形状が著しく歪められ、第7図の左側に示すよう
に空洞34ができ、次に同図の右側に示すように、空洞
34がノズル21内に巻込まれて気泡35となり、それ
が噴射チャンネル系統内の残留振動により、高い確率で
圧力室へ引込まれる。その圧力室に引込まれた気泡35
は、周りのインクに比べると弾性係数が非常に小さいの
で、圧電素子26によるインパルスが気泡35の変形に
より吸収されてしまうため、圧力室内の圧力が上昇せ
ず、ノズルへの圧力波の伝播が行なわれなくなる。その
ため、インク滴の噴射が不可能となる問題が生じてい
た。これを解決するために、従来は端面31に、四ふっ
化エチレン樹脂(商品名:テフロン印加をコーティング
処理し、撥水性を持たせるようにしていたが、その撥水
性コーティング膜を形成するときに、そのコーティング
材がノズルの内部まで浸入しやすく、そのノズル内面に
まで形成されは撥水性のコーティング膜によってインク
がはじかれ、そのメニスカスの位置がヘッドの内部にま
で後退するため、不安定なインク滴の噴射が起こり、ま
た撥水性のコーティング材においても完全な撥水効果を
持つ材料は得られておらず、若干の濡れ現象が端面に起
こり、所望の効果は得られていない。これらの問題は、
インクジェットプリンタの記録品質、信頼性に係わる重
要な問題となっている。
次にそれらの問題を解決するために本出願人よって開発
されたドロップオンデマンド型のインクジェットヘッド
について説明する。第3図(a)はこのインクジェット
ヘッドのノズル列の一部をインク滴噴射方向から見た正
面図で、第3図(b)は第3図(a)のA−A断面図で
ある、第3図(a)に示すようにノズル21を含む面に
は、幅b2を持つノズル21を中心に幅b1+b2+b
3で、かつb1=b3になるように溝10を設ける。さ
て、ヘッドを駆動させるときに端面11はインクで濡れ
てくるが、第3図(b)に示すように濡れ出たインクは
溝10に流れ出て、かつインクの表面張力、接触角のバ
ランスにより、薄いインク膜12となる。また、幅
b1,b3は小さいほどインク膜12を薄くすることがで
きる。従って、端面11はインクが拡散しやすくする
(濡れやすくする)ために親水性の面で形成されてい
る。その親水性の材料は、インクに対して接触角0°の
材料で、Ni,Ti,SiO2,TiO2等であり、それ
らの材料でヘッドを構成するかまたは、メッキ,蒸着,
スパッタリング等のコーティング手段により端面11上
に親水性の膜を形成する。なお、親水性のコーティング
材料がノズル内に浸入してもノズル内のメニスカスに悪
影響を与えることはなく、逆にメニスカスの安定化に寄
与する。また、上記の表面処理の他に、端面11を放電
加工,サンドブラスト,エッチング等による表面荒さの
Rmaxが2μm以下程度の梨地仕上処理を施すと、そ
の親水性は一層促進される。以上の構造においてインク
滴を噴射すると、第4図に示すように、端面11がノズ
ル21に対して対称であるので、インク滴27とノズル
21周りのインクとの表面張力のバランスがとられ、イ
ンク滴27の飛翔方向がノズル21の周りの端面11の
インクによって曲げられることがなく、メニスカスも歪
められることがなくて気泡の巻き込みが起こることはな
い。また端面11のインクの膜が薄いため、インク滴の
飛翔速度の低下などの影響がない。
されたドロップオンデマンド型のインクジェットヘッド
について説明する。第3図(a)はこのインクジェット
ヘッドのノズル列の一部をインク滴噴射方向から見た正
面図で、第3図(b)は第3図(a)のA−A断面図で
ある、第3図(a)に示すようにノズル21を含む面に
は、幅b2を持つノズル21を中心に幅b1+b2+b
3で、かつb1=b3になるように溝10を設ける。さ
て、ヘッドを駆動させるときに端面11はインクで濡れ
てくるが、第3図(b)に示すように濡れ出たインクは
溝10に流れ出て、かつインクの表面張力、接触角のバ
ランスにより、薄いインク膜12となる。また、幅
b1,b3は小さいほどインク膜12を薄くすることがで
きる。従って、端面11はインクが拡散しやすくする
(濡れやすくする)ために親水性の面で形成されてい
る。その親水性の材料は、インクに対して接触角0°の
材料で、Ni,Ti,SiO2,TiO2等であり、それ
らの材料でヘッドを構成するかまたは、メッキ,蒸着,
スパッタリング等のコーティング手段により端面11上
に親水性の膜を形成する。なお、親水性のコーティング
材料がノズル内に浸入してもノズル内のメニスカスに悪
影響を与えることはなく、逆にメニスカスの安定化に寄
与する。また、上記の表面処理の他に、端面11を放電
加工,サンドブラスト,エッチング等による表面荒さの
Rmaxが2μm以下程度の梨地仕上処理を施すと、そ
の親水性は一層促進される。以上の構造においてインク
滴を噴射すると、第4図に示すように、端面11がノズ
ル21に対して対称であるので、インク滴27とノズル
21周りのインクとの表面張力のバランスがとられ、イ
ンク滴27の飛翔方向がノズル21の周りの端面11の
インクによって曲げられることがなく、メニスカスも歪
められることがなくて気泡の巻き込みが起こることはな
い。また端面11のインクの膜が薄いため、インク滴の
飛翔速度の低下などの影響がない。
そこで、第3図に示す溝10を加工するとき、第6図に
示すような各基板を積層したのち、ノズル部の端面をワ
イヤ放電加工などの手段により平面に加工し、それから
機械加工(ワイヤ放電加工も含む)などによって溝10
を形成している。しかし、この従来の加工法では微細な
ノズルが溝10の加工屑などによって目詰まりを起こし
易く、歩留まりが非常に悪いという問題がある。
示すような各基板を積層したのち、ノズル部の端面をワ
イヤ放電加工などの手段により平面に加工し、それから
機械加工(ワイヤ放電加工も含む)などによって溝10
を形成している。しかし、この従来の加工法では微細な
ノズルが溝10の加工屑などによって目詰まりを起こし
易く、歩留まりが非常に悪いという問題がある。
本発明の目的は、ノズル端面に溝を有するドロップオン
デマンド型のインクジェットヘッドにおいて、溝加工に
おけるノズルの目詰まりを防止することのできるノズル
端面形成方法を提供することにある。
デマンド型のインクジェットヘッドにおいて、溝加工に
おけるノズルの目詰まりを防止することのできるノズル
端面形成方法を提供することにある。
本発明のインクジェットヘッドにおけるノズル端面形成
方法は、インク滴を噴射するノズルと、インクに圧力を
発生する圧力室と、この圧力室から前記ノズルへインク
を圧力伝播し輸送する導通路と、インクを外部から一時
的にヘッド内に蓄えるインク室と、インク室から前記圧
力室へインクを供給する供給路とで構成された複数個の
噴射チャンネル系統からなる第1の基板と、前記インク
室のみで構成された第2の基板と、前記圧力室内のイン
クに圧力を発生させるバイモルフ型圧電素子を含む弾性
板とで積層され、ヘッドの端の一部に集積されたノズル
を有し、かつ前記集積されたノズルにより形成されたノ
ズル列を含むヘッドの端面が、ノズル列を中心に対称な
面となるように溝を形成し、かつノズルを含む面を親水
性に表面処理されたドロップオンデマンド型インクジェ
ットヘッドにおいて、予め前記第2の基板に溝部を設け
たのち、各基板を積層し、溝部の中間において切断し、
この切断面に親水性の表面処理を施し、それをノズル端
面とすることにより構成される。
方法は、インク滴を噴射するノズルと、インクに圧力を
発生する圧力室と、この圧力室から前記ノズルへインク
を圧力伝播し輸送する導通路と、インクを外部から一時
的にヘッド内に蓄えるインク室と、インク室から前記圧
力室へインクを供給する供給路とで構成された複数個の
噴射チャンネル系統からなる第1の基板と、前記インク
室のみで構成された第2の基板と、前記圧力室内のイン
クに圧力を発生させるバイモルフ型圧電素子を含む弾性
板とで積層され、ヘッドの端の一部に集積されたノズル
を有し、かつ前記集積されたノズルにより形成されたノ
ズル列を含むヘッドの端面が、ノズル列を中心に対称な
面となるように溝を形成し、かつノズルを含む面を親水
性に表面処理されたドロップオンデマンド型インクジェ
ットヘッドにおいて、予め前記第2の基板に溝部を設け
たのち、各基板を積層し、溝部の中間において切断し、
この切断面に親水性の表面処理を施し、それをノズル端
面とすることにより構成される。
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第1図は本発明の一実施例を説明するためのインクジェ
ットヘッドの分解斜視図である。先ず、20aおよび2
0cの基板aおよび基板cのそれぞれにノズル21を含
む噴射チャンネル系統とインク室24aまたは24cと
をエッチングによって形成し、また20bの基板bにイ
ンク室24bを設けるが、この基板b20bのノズル面
となる位置に溝部13を機械加工,またはエッチング加
工によって設ける。そして、第2図にノズル部分の断面
を示すように各基板を積層し、拡散溶接によって一体化
する。そして、第2図のA−A線に沿って、ワイヤ放電
加工によって切断する。すると、切断後は第3図に示す
ように溝10を有するノズル端面が得られる。また、ワ
イヤ放電加工によって切断されるので、切断面はすでに
梨地状になっており、そのまま切断面に親水性の表面処
理を施せば良い。
ットヘッドの分解斜視図である。先ず、20aおよび2
0cの基板aおよび基板cのそれぞれにノズル21を含
む噴射チャンネル系統とインク室24aまたは24cと
をエッチングによって形成し、また20bの基板bにイ
ンク室24bを設けるが、この基板b20bのノズル面
となる位置に溝部13を機械加工,またはエッチング加
工によって設ける。そして、第2図にノズル部分の断面
を示すように各基板を積層し、拡散溶接によって一体化
する。そして、第2図のA−A線に沿って、ワイヤ放電
加工によって切断する。すると、切断後は第3図に示す
ように溝10を有するノズル端面が得られる。また、ワ
イヤ放電加工によって切断されるので、切断面はすでに
梨地状になっており、そのまま切断面に親水性の表面処
理を施せば良い。
また、二つの溝を共通にして溝を一つにしたものでは、
第1図の基板a20a、基板c20cの噴射チャンネル
系統が形成されている面とそれぞれの裏側の面に溝部1
3を設け、基板b20bを省略することにより、本発明
の目的は達成される。
第1図の基板a20a、基板c20cの噴射チャンネル
系統が形成されている面とそれぞれの裏側の面に溝部1
3を設け、基板b20bを省略することにより、本発明
の目的は達成される。
以上説明したように本発明によれば、ノズル列を含むヘ
ッドの端面がノズル列を中心に対称な面となるように溝
を形成し、かつノズルを含む面を親水性に表面処理する
場合に、溝加工時のノズルの目詰まりを殆んどなくする
ことができ、表面処理が容易にできて歩留まりの高い、
低コストなインクジェットヘッドが得られる効果があ
る。
ッドの端面がノズル列を中心に対称な面となるように溝
を形成し、かつノズルを含む面を親水性に表面処理する
場合に、溝加工時のノズルの目詰まりを殆んどなくする
ことができ、表面処理が容易にできて歩留まりの高い、
低コストなインクジェットヘッドが得られる効果があ
る。
第1図は本発明の一実施例を説明するためのインクジェ
ットヘッドの分解斜視図、第2図は第1図のヘッド部品
を積層したノズル部の断面図、第3図(a)は本出願人
によって開発されたインクジェットヘッドのノズル列の
一部をインク滴噴射方向から見た正面図、第3図(b)
は第3図(a)のA−A断面図、第4図は第3図A−A
断面図においてインク滴を噴射した様子を示す図、第5
図(a)はドロップオンデマンドインクジェットプリン
タに用いられるヘッドの基本的構成を示す図、第5図
(b)は第5図(a)の断面図、第6図はインクジェッ
トヘッドの従来の代表例を示す図、第7図は第6図のB
−Bの断面においてインク滴を噴射した様子を示す図で
ある。 10…溝、11…端面、13…溝部、20a…基板a、
20b…基板b、20c…基板c、21…ノズル。
ットヘッドの分解斜視図、第2図は第1図のヘッド部品
を積層したノズル部の断面図、第3図(a)は本出願人
によって開発されたインクジェットヘッドのノズル列の
一部をインク滴噴射方向から見た正面図、第3図(b)
は第3図(a)のA−A断面図、第4図は第3図A−A
断面図においてインク滴を噴射した様子を示す図、第5
図(a)はドロップオンデマンドインクジェットプリン
タに用いられるヘッドの基本的構成を示す図、第5図
(b)は第5図(a)の断面図、第6図はインクジェッ
トヘッドの従来の代表例を示す図、第7図は第6図のB
−Bの断面においてインク滴を噴射した様子を示す図で
ある。 10…溝、11…端面、13…溝部、20a…基板a、
20b…基板b、20c…基板c、21…ノズル。
Claims (1)
- 【請求項1】インク滴を噴射するノズルと、インクに圧
力を発生する圧力室と、この圧力室から前記ノズルへイ
ンクを圧力伝播し輸送する導通路と、インクを外部から
一時的にヘッド内に蓄えるインク室と、インク室から前
記圧力室へインクを供給する供給路とで構成された複数
個の噴射チャンネル系統からなる第1の基板と、前記イ
ンク室のみで構成された第2の基板と、前記圧力室内の
インクに圧力を発生させるバイモルフ型圧電素子を含む
弾性板とで積層され、ヘッドの端の一部に集積されたノ
ズルを有し、かつ前記集積されたノズルにより形成され
たノズル列を含むヘッドの端面が、ノズル列を中心に対
称な面となるように溝を形成し、かつノズルを含む面を
親水性に表面処理されたドロップオンデマンド型インク
ジェットヘッドにおいて、予め前記第2の基板に溝部を
設けたのち、各基板を積層し、溝部の中間において切断
し、この切断面に親水性の表面処理を施し、それをノズ
ル端面とすることを特徴とするインクジェットヘッドに
おけるノズル端面形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28492287A JPH066378B2 (ja) | 1987-11-10 | 1987-11-10 | インクジェットヘッドにおけるノズル端面形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28492287A JPH066378B2 (ja) | 1987-11-10 | 1987-11-10 | インクジェットヘッドにおけるノズル端面形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01125242A JPH01125242A (ja) | 1989-05-17 |
JPH066378B2 true JPH066378B2 (ja) | 1994-01-26 |
Family
ID=17684794
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28492287A Expired - Fee Related JPH066378B2 (ja) | 1987-11-10 | 1987-11-10 | インクジェットヘッドにおけるノズル端面形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH066378B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3139511B2 (ja) * | 1990-11-09 | 2001-03-05 | セイコーエプソン株式会社 | インクジェット記録ヘッド |
EP0764534A3 (en) * | 1995-09-19 | 1997-09-17 | Scitex Digital Printing Inc | Method of making a liquid cavity in an ink jet printhead |
JP4869657B2 (ja) * | 2004-08-23 | 2012-02-08 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 液滴吐出装置 |
JP6277731B2 (ja) * | 2014-01-17 | 2018-02-14 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置 |
-
1987
- 1987-11-10 JP JP28492287A patent/JPH066378B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH01125242A (ja) | 1989-05-17 |
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