JPH04339657A - インクジェットヘッド - Google Patents
インクジェットヘッドInfo
- Publication number
- JPH04339657A JPH04339657A JP11330191A JP11330191A JPH04339657A JP H04339657 A JPH04339657 A JP H04339657A JP 11330191 A JP11330191 A JP 11330191A JP 11330191 A JP11330191 A JP 11330191A JP H04339657 A JPH04339657 A JP H04339657A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resonator
- ink
- inkjet head
- slit member
- bonding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
- Ink Jet (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は印写装置の記録ヘッドに
関し、詳しくは、液状のインクを選択的に吐出させ、記
録媒体上に記録を得る印写装置のインクジェットヘッド
に関する。
関し、詳しくは、液状のインクを選択的に吐出させ、記
録媒体上に記録を得る印写装置のインクジェットヘッド
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の液状のインクを吐出させて記録を
得るインクジェットヘッドとしては、図５（ａ）、図５
（ｂ）に示すようなインクジェット型のインクジェット
ヘッドがある。このタイプのインクジェットヘッドは、
バイモルフ型のピエゾ素子２１を振動させてインクを吐
出させている。図５（ａ）の様にインク室２２が収縮し
たときに、オリフィス２３よりインク滴２４を吐出させ
、図５（ｂ）の様にインク室２２が膨張したときには、
インクをインクタンク（図示せず）より補給して、次の
インク吐出の準備がなされるものである。図５（ａ）ま
たは図５（ｂ）の構成を１素子とし、数〜数十素子を並
べて配置する事でマルチヘッドを構成して、記録媒体上
の任意の位置にインクを付着させて記録を得ることがで
きる。
得るインクジェットヘッドとしては、図５（ａ）、図５
（ｂ）に示すようなインクジェット型のインクジェット
ヘッドがある。このタイプのインクジェットヘッドは、
バイモルフ型のピエゾ素子２１を振動させてインクを吐
出させている。図５（ａ）の様にインク室２２が収縮し
たときに、オリフィス２３よりインク滴２４を吐出させ
、図５（ｂ）の様にインク室２２が膨張したときには、
インクをインクタンク（図示せず）より補給して、次の
インク吐出の準備がなされるものである。図５（ａ）ま
たは図５（ｂ）の構成を１素子とし、数〜数十素子を並
べて配置する事でマルチヘッドを構成して、記録媒体上
の任意の位置にインクを付着させて記録を得ることがで
きる。
【０００３】またこのほかに、インク室に気泡を生じさ
せ、気泡の膨張する圧力によりインクを吐出させるタイ
プのヘッドもある。
せ、気泡の膨張する圧力によりインクを吐出させるタイ
プのヘッドもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したような印写装
置のインクジェットヘッドでは、ピエゾ素子の１回の振
動や、気泡の１回の膨張で吐出するインク粒子の大きさ
が、１００μｍ〜２００μｍ程度である。この粒径だと
文字情報の様な２値記録の場合では、１５０ｄｐｉ（ｄ
ｏｔ／ｉｎｃｈ）から３００ｄｐｉ程度の高解像度の記
録が可能である。しかし、写真や絵等の画像情報では濃
度情報が含まれる為、これを記録媒体上に表現するため
には、ディザマトリクス等の面積階調で表現する必要が
ある。従って、１つのデータを複数のインク粒子で表現
しなくてはならず、階調性を向上させると解像度が下が
るという問題が生ずる。このため高解像度と高階調性を
両立させることは困難であった。
置のインクジェットヘッドでは、ピエゾ素子の１回の振
動や、気泡の１回の膨張で吐出するインク粒子の大きさ
が、１００μｍ〜２００μｍ程度である。この粒径だと
文字情報の様な２値記録の場合では、１５０ｄｐｉ（ｄ
ｏｔ／ｉｎｃｈ）から３００ｄｐｉ程度の高解像度の記
録が可能である。しかし、写真や絵等の画像情報では濃
度情報が含まれる為、これを記録媒体上に表現するため
には、ディザマトリクス等の面積階調で表現する必要が
ある。従って、１つのデータを複数のインク粒子で表現
しなくてはならず、階調性を向上させると解像度が下が
るという問題が生ずる。このため高解像度と高階調性を
両立させることは困難であった。
【０００５】また各オリフィス２３ごとにピエゾ素子２
１を形成する必要があるために、形成に高精度と高い集
積化が必要である。従って、大型のライン状インクジェ
ットヘッドや、さらに高解像度インクジェットヘッドを
安価に製造することは非常に困難であった。
１を形成する必要があるために、形成に高精度と高い集
積化が必要である。従って、大型のライン状インクジェ
ットヘッドや、さらに高解像度インクジェットヘッドを
安価に製造することは非常に困難であった。
【０００６】本発明の目的は、インクジェットヘッドに
おいて、接合に対し均一な金属薄膜をろう材に用いて、
振動伝搬に対しての不均一要素がなく、音響的に接合さ
せる。一定の入力電圧に対しての、振動変位量が極めて
向上し、霧化効率の向上をはかり、さらに接合部に対し
て極めて高い精度を実現する。
おいて、接合に対し均一な金属薄膜をろう材に用いて、
振動伝搬に対しての不均一要素がなく、音響的に接合さ
せる。一定の入力電圧に対しての、振動変位量が極めて
向上し、霧化効率の向上をはかり、さらに接合部に対し
て極めて高い精度を実現する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
ヘッドは、両面に電極が形成された圧電体からなる共振
子と、前記共振子に平行で、共振子との間に間隙が生じ
るように形成されたスリット部材とを備え、前記間隙か
らインクを霧状に選択的に吐出させることにより記録を
行うインクジェットヘッドであって、前記共振子と前記
スリット部材との音響的接合に金属薄膜をろう材として
、ろう接で行うことを特徴としている。
ヘッドは、両面に電極が形成された圧電体からなる共振
子と、前記共振子に平行で、共振子との間に間隙が生じ
るように形成されたスリット部材とを備え、前記間隙か
らインクを霧状に選択的に吐出させることにより記録を
行うインクジェットヘッドであって、前記共振子と前記
スリット部材との音響的接合に金属薄膜をろう材として
、ろう接で行うことを特徴としている。
【０００８】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
る。
【０００９】図１、図２を用いて本発明の実施例のイン
クジェットヘッドのインク吐出の原理を説明する。
クジェットヘッドのインク吐出の原理を説明する。
【００１０】１は共振子で、図１に示すように圧電体３
の両面に、それぞれ駆動電極４、共通電極５をパターニ
ングした構造となっている。駆動電極４、共通電極５は
それぞれ駆動回路（図示せず）に接続されている。駆動
回路は圧電体３が厚さ方向の共振振動を起こすような周
波数の駆動信号を発生させる。圧電体３は厚さ方向に分
極されており、駆動電極４中のいずれかと共通電極５の
間に電界を加えることにより圧電体３を１０の部位で厚
さ方向に伸縮させることができる。
の両面に、それぞれ駆動電極４、共通電極５をパターニ
ングした構造となっている。駆動電極４、共通電極５は
それぞれ駆動回路（図示せず）に接続されている。駆動
回路は圧電体３が厚さ方向の共振振動を起こすような周
波数の駆動信号を発生させる。圧電体３は厚さ方向に分
極されており、駆動電極４中のいずれかと共通電極５の
間に電界を加えることにより圧電体３を１０の部位で厚
さ方向に伸縮させることができる。
【００１１】２はスリット部材で共振子１との間に数μ
ｍから十数μｍの間隙を形成し、その間隙がインク吐出
室７となる。インク吐出室７の厚さは十数μｍ以下であ
り、つねにインク供給室９のインクは毛管現象によりイ
ンク吐出室７のインク吐出口１１までインクで満たして
いる。インク吐出室７に充填されたインクには共振子１
が接している。この共振子１は駆動回路により厚さ方向
の共振振動を加えられ、その振動エネルギーがインクに
伝搬する。
ｍから十数μｍの間隙を形成し、その間隙がインク吐出
室７となる。インク吐出室７の厚さは十数μｍ以下であ
り、つねにインク供給室９のインクは毛管現象によりイ
ンク吐出室７のインク吐出口１１までインクで満たして
いる。インク吐出室７に充填されたインクには共振子１
が接している。この共振子１は駆動回路により厚さ方向
の共振振動を加えられ、その振動エネルギーがインクに
伝搬する。
【００１２】インクに伝搬した振動エネルギーは、最終
的にインク吐出口１１のインク界面に表面波を形成し、
共振子１に入力する電気的エネルギーが一定値を越えて
大きくなると、表面波からインク粒子が剥離する。そし
て、共振子１の振動周波数に応じた粒径をもつインク粒
子がＤの方向に吐出することになる。
的にインク吐出口１１のインク界面に表面波を形成し、
共振子１に入力する電気的エネルギーが一定値を越えて
大きくなると、表面波からインク粒子が剥離する。そし
て、共振子１の振動周波数に応じた粒径をもつインク粒
子がＤの方向に吐出することになる。
【００１３】本発明の実施例のインクジェットヘッドと
して、記録密度１００ｄｐｉインク吐出口数１２０個の
ライン型のインクジェットヘッドを試作した。
して、記録密度１００ｄｐｉインク吐出口数１２０個の
ライン型のインクジェットヘッドを試作した。
【００１４】本実施例では共振子１にＰＺＴセラミック
スを用い、スパッタリング法とフォトリソ工程によりド
ットピッチに合わせて駆動電極４と共通電極５を形成し
た。スリット部材２には共振子１とスリット部材２との
間隔を一定に保つためのギャップ部材６が各インク吐出
口ごとに形成されている。形成方法はスリット基材１２
にスパッタリング法により厚さ数〜数十μｍのアルミ薄
膜層を形成し、そのアルミ薄膜層をフォトリソ工程によ
りインク吐出口のピッチでエッチングを行い、インク吐
出室７を形成する。
スを用い、スパッタリング法とフォトリソ工程によりド
ットピッチに合わせて駆動電極４と共通電極５を形成し
た。スリット部材２には共振子１とスリット部材２との
間隔を一定に保つためのギャップ部材６が各インク吐出
口ごとに形成されている。形成方法はスリット基材１２
にスパッタリング法により厚さ数〜数十μｍのアルミ薄
膜層を形成し、そのアルミ薄膜層をフォトリソ工程によ
りインク吐出口のピッチでエッチングを行い、インク吐
出室７を形成する。
【００１５】ギャップ部材６を設けたスリット部材２を
共振子１に接合することにより、インク吐出室３、イン
ク吐出口１１、インク供給室９が形成され、インクジェ
ットヘッドを形成する。
共振子１に接合することにより、インク吐出室３、イン
ク吐出口１１、インク供給室９が形成され、インクジェ
ットヘッドを形成する。
【００１６】本実施例では上記工程により製造したヘッ
ドを用いて評価を行った本実施例に共振子として使用し
たＰＺＴセラミックスでは、約２．２ＭＨｚで厚さ方向
の共振振動が起こり、共振子１に入力する駆動電圧の振
幅が３０（ｖ）以上で、粒径１０μｍ以下の霧状のイン
ク粒子がインク吐出口から吐出された。実際にインク画
像を形成した場合、霧状のインクのために記録媒体状の
インクの被覆率の変化により印字濃度の極めてなめらか
な変化の様子が確認された。これは、従来のインクジェ
ットヘッドと違い、駆動電極４、共通電極５の間に電界
のかかっている間にインク吐出が連続的に行われるので
、この時間を制御する事により、インク吐出量の制御が
可能なためである。従って、本発明のインクジェットヘ
ッドを用いれば、個々の印字ドット濃度を変調可能であ
り、解像度を低下させることなく、画像情報等の階調情
報を含む情報の記録が可能となる。
ドを用いて評価を行った本実施例に共振子として使用し
たＰＺＴセラミックスでは、約２．２ＭＨｚで厚さ方向
の共振振動が起こり、共振子１に入力する駆動電圧の振
幅が３０（ｖ）以上で、粒径１０μｍ以下の霧状のイン
ク粒子がインク吐出口から吐出された。実際にインク画
像を形成した場合、霧状のインクのために記録媒体状の
インクの被覆率の変化により印字濃度の極めてなめらか
な変化の様子が確認された。これは、従来のインクジェ
ットヘッドと違い、駆動電極４、共通電極５の間に電界
のかかっている間にインク吐出が連続的に行われるので
、この時間を制御する事により、インク吐出量の制御が
可能なためである。従って、本発明のインクジェットヘ
ッドを用いれば、個々の印字ドット濃度を変調可能であ
り、解像度を低下させることなく、画像情報等の階調情
報を含む情報の記録が可能となる。
【００１７】また、高速印字に対しては即乾性が大きな
要素を占めるが、本発明のインクジェットヘッドではイ
ンクを粒径数μｍの霧状にして記録媒体に付着させるた
め、紙への沈着が速く、従来のインクジェットヘッドに
比較してインク体積に対する表面積が大きいので、即乾
性が大幅に向上している。
要素を占めるが、本発明のインクジェットヘッドではイ
ンクを粒径数μｍの霧状にして記録媒体に付着させるた
め、紙への沈着が速く、従来のインクジェットヘッドに
比較してインク体積に対する表面積が大きいので、即乾
性が大幅に向上している。
【００１８】さらに、図３を用いて、本発明の実施例の
共振子１とスリット部材２の接合方法を説明する。本実
施例では共振子１とスリット部材２の接合に金属薄膜に
よるろう接を用いている。
共振子１とスリット部材２の接合方法を説明する。本実
施例では共振子１とスリット部材２の接合に金属薄膜に
よるろう接を用いている。
【００１９】共振子１の電極はニクロムと金のスパッタ
リングにより構成されるが、さらに、ニクロムと金のス
パッタを行いニクロム薄膜層１３、金薄膜層１４を形成
し、４層構造とする。また、スリット部材２に対しては
、さらにスズ薄膜層１５をスパッタリングにより形成す
る。共振子１とスリット部材２を重ね合わせ、２０ｋｇ
／ｃｍ２の圧力を接合面に対して均一に加え、窒素雰囲
気中で２５０℃に加熱、スズ薄膜層１５と金薄膜層１４
との共晶反応により、接合を行いインクジェットヘッド
とする。 図４はインクジェットヘッドの吐出端面の
振動変位を、ろう接を用いて接合を行った場合（ａ）、
ろう接を用いずエポキシ系の接着剤を用いた場合（ｂ）
でそれぞれ示したものである。
リングにより構成されるが、さらに、ニクロムと金のス
パッタを行いニクロム薄膜層１３、金薄膜層１４を形成
し、４層構造とする。また、スリット部材２に対しては
、さらにスズ薄膜層１５をスパッタリングにより形成す
る。共振子１とスリット部材２を重ね合わせ、２０ｋｇ
／ｃｍ２の圧力を接合面に対して均一に加え、窒素雰囲
気中で２５０℃に加熱、スズ薄膜層１５と金薄膜層１４
との共晶反応により、接合を行いインクジェットヘッド
とする。 図４はインクジェットヘッドの吐出端面の
振動変位を、ろう接を用いて接合を行った場合（ａ）、
ろう接を用いずエポキシ系の接着剤を用いた場合（ｂ）
でそれぞれ示したものである。
【００２０】エポキシ系の接着剤を用いた場合、接合層
に対して、空孔ができる、間隙距離に均一性がない、密
度が偏る等、振動伝搬に対して不均一な要素が数多く存
在していた。そのため、振動のエネルギー損失等の不都
合が生じ、振動伝搬に関しての接合、つまり、音響的な
接合がなされているとはいえなかった。
に対して、空孔ができる、間隙距離に均一性がない、密
度が偏る等、振動伝搬に対して不均一な要素が数多く存
在していた。そのため、振動のエネルギー損失等の不都
合が生じ、振動伝搬に関しての接合、つまり、音響的な
接合がなされているとはいえなかった。
【００２１】しかし、本実施例では、接合に対し均一な
金属薄膜をろう材に用いているため、上記に示すような
振動伝搬に対しての不均一要素がなく、音響的に接合さ
れているといえる。これにより、図４に示す通り、エポ
キシ系の接着剤で接合した場合と比較して一定の入力電
圧に対しての、振動変位量が極めて向上し、霧化効率の
向上につながっている。さらに接合層が薄く均質である
ため、接合部に対して極めて高い精度が実現され、高品
位で一定品質のインクジェットヘッドを安定して供給す
ることができる。
金属薄膜をろう材に用いているため、上記に示すような
振動伝搬に対しての不均一要素がなく、音響的に接合さ
れているといえる。これにより、図４に示す通り、エポ
キシ系の接着剤で接合した場合と比較して一定の入力電
圧に対しての、振動変位量が極めて向上し、霧化効率の
向上につながっている。さらに接合層が薄く均質である
ため、接合部に対して極めて高い精度が実現され、高品
位で一定品質のインクジェットヘッドを安定して供給す
ることができる。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、両面に電極が形成され
た圧電体からなる共振子と、前記共振子に平行で、共振
子との間に間隙が生じるように形成されたスリット部材
とを備えたインクジェットヘッドであって、前記共振子
と前記スリット部材との音響的接合に金属薄膜をろう材
として、ろう接で行うことを特徴としているため、接合
に対し均一な金属薄膜をろう材に用いて、振動伝搬に対
しての不均一要素がなく、音響的に接合させることが可
能になった。また、一定の入力電圧に対しての、振動変
位量が極めて向上し、霧化効率の向上した。さらに接合
層が薄く均質であるため、接合部に対して極めて高い精
度を実現するという効果を有する。
た圧電体からなる共振子と、前記共振子に平行で、共振
子との間に間隙が生じるように形成されたスリット部材
とを備えたインクジェットヘッドであって、前記共振子
と前記スリット部材との音響的接合に金属薄膜をろう材
として、ろう接で行うことを特徴としているため、接合
に対し均一な金属薄膜をろう材に用いて、振動伝搬に対
しての不均一要素がなく、音響的に接合させることが可
能になった。また、一定の入力電圧に対しての、振動変
位量が極めて向上し、霧化効率の向上した。さらに接合
層が薄く均質であるため、接合部に対して極めて高い精
度を実現するという効果を有する。
【図１】本発明の実施例のインクジェットヘッドの構造
を示す図である。
を示す図である。
【図２】本発明の実施例のインクジェットヘッドの断面
図である。
図である。
【図３】本発明の他の実施例のインクジェットヘッドの
接合面の概略図である。
接合面の概略図である。
【図４】本実施例のインクジェットヘッドの吐出端面の
振動振幅を示す図である。
振動振幅を示す図である。
【図５】従来のインクジェットヘッドの原理を示す図で
ある。
ある。
１ 共振子
２ スリット部材
３ 圧電体
４ 駆動電極
５ 共通電極
６ ギャップ材
７ インク吐出室
８ インク
９ インク供給室
１１ インク吐出口
Claims (1)
- 【請求項１】 両面に電極が形成された圧電体からな
る共振子と、前記共振子に平行で、共振子との間に間隙
が生じるように形成されたスリット部材とを備え、前記
間隙からインクを霧状に選択的に吐出させることにより
記録を行うインクジェットヘッドであって、前記共振子
と前記スリット部材との音響的接合に金属薄膜をろう材
として、ろう接で行う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 |
|---|---|---|---|
| JP11330191A JPH04339657A (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | インクジェットヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11330191A JPH04339657A (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | インクジェットヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04339657A true JPH04339657A (ja) | 1992-11-26 |
Family
ID=14608751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11330191A Pending JPH04339657A (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | インクジェットヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04339657A (ja) |
-
1991
- 1991-05-17 JP JP11330191A patent/JPH04339657A/ja active Pending
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