JPH05345417A - インクジェットヘッド - Google Patents
インクジェットヘッドInfo
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- JPH05345417A JPH05345417A JP4180604A JP18060492A JPH05345417A JP H05345417 A JPH05345417 A JP H05345417A JP 4180604 A JP4180604 A JP 4180604A JP 18060492 A JP18060492 A JP 18060492A JP H05345417 A JPH05345417 A JP H05345417A
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- JP
- Japan
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- adhesive layer
- adhesive
- piezoelectric ceramic
- ink
- modulus
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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
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/10—Finger type piezoelectric elements
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】インク滴をより高速に、低駆動電圧値で安定し
て吐出することを可能とする、インクジェットヘッドを
提供すること。 【構成】インク室５を形成する圧電セラミックス１とガ
ラス板４との間に介在する接着層３が、より弾力のある
伸縮自在の弾性体で構成される。
て吐出することを可能とする、インクジェットヘッドを
提供すること。 【構成】インク室５を形成する圧電セラミックス１とガ
ラス板４との間に介在する接着層３が、より弾力のある
伸縮自在の弾性体で構成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットヘッド
の構造及び製造方法に関する。
の構造及び製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェットプリンタは、ノズルから
インクを吐出し印字する方式のプリンタである。このた
め、ノズルから吐出されるインク滴は、より高速に、安
定している必要がある。そこで、より高速に、安定して
インク滴を吐出させるインクジェットヘッドが要望され
る。圧電セラミックスに電気信号を加えて圧電セラミッ
クスを変形させ、インク室の体積変化を励起して、イン
ク滴を選択的に吐出して記録媒体に記録を行うドロップ
・オン・デマンド型インクジェットヘッドには、図１
（ｃ）に示すシェアモード方式がある。図１（ｃ）に示
す通り、矢印方向に分極処理をした圧電セラミックス１
にインク室５の加工を行ない、インク室５内部の側面１
ｂ及び底面１ｃに駆動電極２を設ける。次に、圧電セラ
ミックス１の壁１ａの上部に均一に薄く接着剤３を塗布
して、上蓋としてガラス板４を貼り合わせて接着する。
図２に示す通り、圧電セラミックス１に、矢印方向の分
極処理方向に対して直角に設けた駆動電極２に電気信号
を加えることによって、圧電セラミックス１がすべり振
動を起こし、点線方向に変位する。この変位でインク室
５の体積変化が起こり、インクが吐出され印字される。
従来、図１、図２に示す接着層３の材料として、シール
性（インク室からの圧力損失を防ぐ）、耐インク性（イ
ンクの流路になる）、接着力などを考慮して、液晶パネ
ルの液晶封止用シール材として用いる熱硬化性エポキシ
樹脂系接着剤Ａが良く使用される。この接着層の特性と
しては比較的硬くて脆いものである。例えば、特開昭６
２−７３９５２号公報に示されている。
インクを吐出し印字する方式のプリンタである。このた
め、ノズルから吐出されるインク滴は、より高速に、安
定している必要がある。そこで、より高速に、安定して
インク滴を吐出させるインクジェットヘッドが要望され
る。圧電セラミックスに電気信号を加えて圧電セラミッ
クスを変形させ、インク室の体積変化を励起して、イン
ク滴を選択的に吐出して記録媒体に記録を行うドロップ
・オン・デマンド型インクジェットヘッドには、図１
（ｃ）に示すシェアモード方式がある。図１（ｃ）に示
す通り、矢印方向に分極処理をした圧電セラミックス１
にインク室５の加工を行ない、インク室５内部の側面１
ｂ及び底面１ｃに駆動電極２を設ける。次に、圧電セラ
ミックス１の壁１ａの上部に均一に薄く接着剤３を塗布
して、上蓋としてガラス板４を貼り合わせて接着する。
図２に示す通り、圧電セラミックス１に、矢印方向の分
極処理方向に対して直角に設けた駆動電極２に電気信号
を加えることによって、圧電セラミックス１がすべり振
動を起こし、点線方向に変位する。この変位でインク室
５の体積変化が起こり、インクが吐出され印字される。
従来、図１、図２に示す接着層３の材料として、シール
性（インク室からの圧力損失を防ぐ）、耐インク性（イ
ンクの流路になる）、接着力などを考慮して、液晶パネ
ルの液晶封止用シール材として用いる熱硬化性エポキシ
樹脂系接着剤Ａが良く使用される。この接着層の特性と
しては比較的硬くて脆いものである。例えば、特開昭６
２−７３９５２号公報に示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たヘッドの構造のままでは、接着層３が圧電セラミック
ス１のすべり振動の変位を多分に抑制していることがわ
かっている。従来、接着層３とし用いているエポキシ樹
脂系接着剤Ａの硬化物の物性は、引っ張り弾性率（ヤン
グ率） 2.0×109 N/m2 、動的粘弾性率 8.0×108 N/m2
、硬度は90度（Ｄスケール）、比較的剛性で脆いもの
である。接着層３により抑制される壁１ａの変位量は、
壁１ａの高さＸ（100 〜 200μｍ）及び剛性率Ｇｐ、接
着層３の厚みＹ（10μｍ）及び剛性率Ｇｓ（動的粘弾性
率）の比から近似的に見積もることができる。壁１ａが
満足に作動するには、ＧｐＹ／ＧｓＸは１未満であるべ
きであり、好ましくは0.1 未満である。エポキシ樹脂系
接着剤Ａを用いると、圧電セラミックス１の壁１ａの変
位量は、接着層３により約３割程度抑制され、壁１ａが
接着層３に固定されず自由に変位する場合と比較して、
約７割程度しか変位しなくなる。これは変位測定の実験
結果とかなり良く一致する。圧電セラミックス１の壁１
ａの変位の接着層３による抑制量が大きくなると、イン
ク室５の体積変化率が小さくなり、吐出されるインク滴
の吐出速度が減少する。また、駆動電圧値のバラツキも
大きくなり、印字の乱れが発生してしまい、効率よく、
より安定にインクを吐出させることが難しくなる。
たヘッドの構造のままでは、接着層３が圧電セラミック
ス１のすべり振動の変位を多分に抑制していることがわ
かっている。従来、接着層３とし用いているエポキシ樹
脂系接着剤Ａの硬化物の物性は、引っ張り弾性率（ヤン
グ率） 2.0×109 N/m2 、動的粘弾性率 8.0×108 N/m2
、硬度は90度（Ｄスケール）、比較的剛性で脆いもの
である。接着層３により抑制される壁１ａの変位量は、
壁１ａの高さＸ（100 〜 200μｍ）及び剛性率Ｇｐ、接
着層３の厚みＹ（10μｍ）及び剛性率Ｇｓ（動的粘弾性
率）の比から近似的に見積もることができる。壁１ａが
満足に作動するには、ＧｐＹ／ＧｓＸは１未満であるべ
きであり、好ましくは0.1 未満である。エポキシ樹脂系
接着剤Ａを用いると、圧電セラミックス１の壁１ａの変
位量は、接着層３により約３割程度抑制され、壁１ａが
接着層３に固定されず自由に変位する場合と比較して、
約７割程度しか変位しなくなる。これは変位測定の実験
結果とかなり良く一致する。圧電セラミックス１の壁１
ａの変位の接着層３による抑制量が大きくなると、イン
ク室５の体積変化率が小さくなり、吐出されるインク滴
の吐出速度が減少する。また、駆動電圧値のバラツキも
大きくなり、印字の乱れが発生してしまい、効率よく、
より安定にインクを吐出させることが難しくなる。
【０００４】この課題を解決するため、本発明の目的
は、インクジェットヘッドの接着層の材料の物性に注目
し、より弾性機能を特化した機能性接着剤を用い、イン
ク室から吐出するインク滴の吐出速度の増加、安定化を
目的とする。
は、インクジェットヘッドの接着層の材料の物性に注目
し、より弾性機能を特化した機能性接着剤を用い、イン
ク室から吐出するインク滴の吐出速度の増加、安定化を
目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
めに、本発明は、インク室を形成する圧電セラミックス
とガラス板との間に介在する接着層を、弾性率（ヤング
率） 3.5×106 N/m2、硬度30度（Ｄスケール）以下と
し、圧電セラミックスの壁の変位の抑制量を出来るだけ
小さくする。また、スクリーン印刷方法によりこの接着
層を形成する。
めに、本発明は、インク室を形成する圧電セラミックス
とガラス板との間に介在する接着層を、弾性率（ヤング
率） 3.5×106 N/m2、硬度30度（Ｄスケール）以下と
し、圧電セラミックスの壁の変位の抑制量を出来るだけ
小さくする。また、スクリーン印刷方法によりこの接着
層を形成する。
【０００６】
【作用】図２に示す通り、圧電セラミックス１の駆動電
極２に電圧を印可することにより、圧電セラミックス１
の壁１ａが点線方向にすべり振動する。このとき、圧電
セラミックス１とガラス板４との間に介在する接着層３
がより弾力のある伸縮自在の弾性接着剤であれば、圧電
セラミックス１の壁１ａ振動の抑制力が弱まり、より低
い駆動電圧値で、より高速に安定してインクを吐出す
る。
極２に電圧を印可することにより、圧電セラミックス１
の壁１ａが点線方向にすべり振動する。このとき、圧電
セラミックス１とガラス板４との間に介在する接着層３
がより弾力のある伸縮自在の弾性接着剤であれば、圧電
セラミックス１の壁１ａ振動の抑制力が弱まり、より低
い駆動電圧値で、より高速に安定してインクを吐出す
る。
【０００７】
【実施例】以下、本発明を図面を基に説明する。図１、
図２は、本発明による第１の実施例を示しており、図１
にインクジェットプリンタヘッドの構造を示す。図１
（ａ）に示すように、あらかじめ矢印方向に分極処理し
た圧電セラミックス１にダイシングソーなどで機械的に
溝加工して、壁１ａを形成し、壁１ａの側面１ｂ及び溝
の底面１ｃに駆動電極２として金膜を形成する。次に、
図１（ｂ）に示すように、壁１ａの上部に10μｍ程度の
スペーサを混入した接着剤３を均一に薄く塗布する。最
後に、図１（ｃ）に示すように、圧電セラミックス１の
上に接着剤３を介してガラス板４を貼り合わせ、インク
室５を形成する。図２にその動作原理を示す。図２に示
すように、圧電セラミックス１の壁１ａの駆動電極２に
電気信号を加えると、壁１ａが点線方向に変位（圧電体
のすべり振動が起こる）し、インク室５の体積変化が励
起され、電気信号に応じてインク室５内のインクが吐出
する。このとき壁１ａの変位により接着層３にはせん断
力が働く。このため、変位抑制量をできるだけ小さくし
て、効率よく、低い駆動電圧値でインク室５からインク
滴を吐出させるためには、接着層３はより弾性体である
ことが望まれる。本発明は、接着層３に弾性接着剤を用
いたことにある。図３は、接着層３に各種エポキシ系接
着剤を用いて弾性率（ヤング率）を変化させた場合のイ
ンク滴の吐出速度の相対的変化を示している。駆動電圧
のバラツキをなくし、印字の乱れを無くすには、インク
滴の吐出速度は 10m/s以上が必要になる。従来接着層３
に用いたエポキシ系接着剤Ａの硬化物性は、引っ張り弾
性率（ヤング率） 2.0×109 N/m2 、動的粘弾性率 8.0
×108 N/m2 、硬度90度（Ｄスケール）であり、印可電
圧60ｖで駆動してもインク滴の吐出速度は6.5m/sとなっ
て、バラツキも大きく、印字の乱れもひどかった。一
方、接着層３に弾性エポキシ系接着剤Ｂ（主剤はエポキ
シ樹脂、硬化剤はシリコーン樹脂）を用いたところ、駆
動電圧60ｖでインク滴の吐出速度は 11.5m/sとなって、
バラツキも小さく、印字の乱れも無くなる。この弾性エ
ポキシ系接着剤Ｂの硬化物性は、引っ張り弾性率（ヤン
グ率） 3.5×106 N/m2 、動的粘弾性率 3.0×107 N/m
2 、硬度30度（Ｄスケール）、である。接着層３（弾
性エポキシ系接着剤Ｂ）による圧電セラミックス１の壁
１ａの変位の抑制量は、近似的に見積もると自由変位量
の約２％でしかなく、壁１ａは接着層３に拘束されるこ
と無く変位している。壁１ａの高さ100 〜 200μｍ、接
着層３の厚み10μｍの範囲内で、壁１ａの接着層３によ
る変位抑制量を自由変位量の５％未満とするためには、
接着層３の動的粘弾性率は 7.5×107 N/m2 以下にな
る。
図２は、本発明による第１の実施例を示しており、図１
にインクジェットプリンタヘッドの構造を示す。図１
（ａ）に示すように、あらかじめ矢印方向に分極処理し
た圧電セラミックス１にダイシングソーなどで機械的に
溝加工して、壁１ａを形成し、壁１ａの側面１ｂ及び溝
の底面１ｃに駆動電極２として金膜を形成する。次に、
図１（ｂ）に示すように、壁１ａの上部に10μｍ程度の
スペーサを混入した接着剤３を均一に薄く塗布する。最
後に、図１（ｃ）に示すように、圧電セラミックス１の
上に接着剤３を介してガラス板４を貼り合わせ、インク
室５を形成する。図２にその動作原理を示す。図２に示
すように、圧電セラミックス１の壁１ａの駆動電極２に
電気信号を加えると、壁１ａが点線方向に変位（圧電体
のすべり振動が起こる）し、インク室５の体積変化が励
起され、電気信号に応じてインク室５内のインクが吐出
する。このとき壁１ａの変位により接着層３にはせん断
力が働く。このため、変位抑制量をできるだけ小さくし
て、効率よく、低い駆動電圧値でインク室５からインク
滴を吐出させるためには、接着層３はより弾性体である
ことが望まれる。本発明は、接着層３に弾性接着剤を用
いたことにある。図３は、接着層３に各種エポキシ系接
着剤を用いて弾性率（ヤング率）を変化させた場合のイ
ンク滴の吐出速度の相対的変化を示している。駆動電圧
のバラツキをなくし、印字の乱れを無くすには、インク
滴の吐出速度は 10m/s以上が必要になる。従来接着層３
に用いたエポキシ系接着剤Ａの硬化物性は、引っ張り弾
性率（ヤング率） 2.0×109 N/m2 、動的粘弾性率 8.0
×108 N/m2 、硬度90度（Ｄスケール）であり、印可電
圧60ｖで駆動してもインク滴の吐出速度は6.5m/sとなっ
て、バラツキも大きく、印字の乱れもひどかった。一
方、接着層３に弾性エポキシ系接着剤Ｂ（主剤はエポキ
シ樹脂、硬化剤はシリコーン樹脂）を用いたところ、駆
動電圧60ｖでインク滴の吐出速度は 11.5m/sとなって、
バラツキも小さく、印字の乱れも無くなる。この弾性エ
ポキシ系接着剤Ｂの硬化物性は、引っ張り弾性率（ヤン
グ率） 3.5×106 N/m2 、動的粘弾性率 3.0×107 N/m
2 、硬度30度（Ｄスケール）、である。接着層３（弾
性エポキシ系接着剤Ｂ）による圧電セラミックス１の壁
１ａの変位の抑制量は、近似的に見積もると自由変位量
の約２％でしかなく、壁１ａは接着層３に拘束されるこ
と無く変位している。壁１ａの高さ100 〜 200μｍ、接
着層３の厚み10μｍの範囲内で、壁１ａの接着層３によ
る変位抑制量を自由変位量の５％未満とするためには、
接着層３の動的粘弾性率は 7.5×107 N/m2 以下にな
る。
【０００８】次に、本発明では、接着剤の塗布方法とし
て、図１（ｂ）に示すようにファインピッチの圧電セラ
ミックス１の壁１ａの上面部に均一に薄く接着剤３を塗
布するために、スクリーン印刷方法を用いた。弾性エポ
キシ系接着剤Ｂは、製品形態が２液形であり、ポットラ
イフ（可使時間）があるため、スクリーン印刷方法には
不向きである。２液を混合後、硬化が開始して増粘する
ため、スクリーンマスクの目詰まりになって非常に作業
性が悪い。そこで、１液形のシリコーン系接着剤Ｃを接
着層３として用いた。この接着層３の硬化物性は、弾性
率（ヤング率）4.9×105 N/m2 、動的粘弾性率 1.6×1
05 N/m2 、硬度16度（Ａスケール）である。接着層３
による圧電セラミックス１の壁１ａの変位抑制量は自由
変位量の１％未満で、インク滴の吐出速度も 10m/s以上
でバラツキがなく安定しており、印字の乱れもない。ス
クリーン印刷方法も１液硬化形の接着剤を用いること
で、スクリーンマスクの目詰まりもなくなり、作業性が
良くなる。
て、図１（ｂ）に示すようにファインピッチの圧電セラ
ミックス１の壁１ａの上面部に均一に薄く接着剤３を塗
布するために、スクリーン印刷方法を用いた。弾性エポ
キシ系接着剤Ｂは、製品形態が２液形であり、ポットラ
イフ（可使時間）があるため、スクリーン印刷方法には
不向きである。２液を混合後、硬化が開始して増粘する
ため、スクリーンマスクの目詰まりになって非常に作業
性が悪い。そこで、１液形のシリコーン系接着剤Ｃを接
着層３として用いた。この接着層３の硬化物性は、弾性
率（ヤング率）4.9×105 N/m2 、動的粘弾性率 1.6×1
05 N/m2 、硬度16度（Ａスケール）である。接着層３
による圧電セラミックス１の壁１ａの変位抑制量は自由
変位量の１％未満で、インク滴の吐出速度も 10m/s以上
でバラツキがなく安定しており、印字の乱れもない。ス
クリーン印刷方法も１液硬化形の接着剤を用いること
で、スクリーンマスクの目詰まりもなくなり、作業性が
良くなる。
【０００９】
【発明の効果】以上、本発明のインクジェットヘッドに
よれば、圧電セラミックスの壁の変位を効率よくインク
に伝達するために、接着層の材料の物性として、弾性率
（ヤング率） 3.5×106 N/m2 以下の接着剤を用いたこ
とにより、インク滴の吐出速度が 10m/s以上となり、駆
動電圧値のバラツキも小さくなり、信頼性の高い良好な
印字を行える。
よれば、圧電セラミックスの壁の変位を効率よくインク
に伝達するために、接着層の材料の物性として、弾性率
（ヤング率） 3.5×106 N/m2 以下の接着剤を用いたこ
とにより、インク滴の吐出速度が 10m/s以上となり、駆
動電圧値のバラツキも小さくなり、信頼性の高い良好な
印字を行える。
【００１０】また、スクリーン印刷方法により、ファイ
ンピッチに接着剤を塗布することができ、接着層の形成
が容易に行なえる。
ンピッチに接着剤を塗布することができ、接着層の形成
が容易に行なえる。
【図１】本発明の一実施例を説明する断面図である。
【図２】本発明の一実施例の動作原理を説明する断面図
である。
である。
【図３】接着層３の弾性率と吐出するインク滴の速度と
の関係の説明図である。
の関係の説明図である。
１ 圧電セラミックス ２ 駆動電極 ３ 接着層 ４ ガラス板 ５ インク室
Claims (2)
- 【請求項１】 ドロップ・オン・デマンド型インクジェ
ットヘッドのインク室を形成する圧電セラミックスとガ
ラス板との間に介在する接着層が、弾性率（ヤング率）
3.5×106 N/m2 以下であることを特徴とするインクジ
ェトヘッド。 - 【請求項２】 接着層の形成方法に、１液硬化形の接着
剤のスクリーン印刷方法を用いたことを特徴とする請求
項１記載のインクジェットヘッドの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18060492A JP3236669B2 (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | インクジェットヘッド及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18060492A JP3236669B2 (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | インクジェットヘッド及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05345417A true JPH05345417A (ja) | 1993-12-27 |
| JP3236669B2 JP3236669B2 (ja) | 2001-12-10 |
Family
ID=16086159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18060492A Expired - Fee Related JP3236669B2 (ja) | 1992-06-16 | 1992-06-16 | インクジェットヘッド及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3236669B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0939276A (ja) * | 1995-08-03 | 1997-02-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | カラーインクジェット記録装置 |
| US20170100935A1 (en) * | 2015-10-08 | 2017-04-13 | Ricoh Company, Ltd. | Liquid discharge head, liquid discharge device, and liquid discharge apparatus |
| CN107020805A (zh) * | 2016-02-02 | 2017-08-08 | 株式会社理光 | 油墨排出装置和油墨排出方法 |
| CN112246568A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-01-22 | 海鹰企业集团有限责任公司 | 一种新型流量计探头晶片涂胶方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6768883B2 (en) | 2002-08-29 | 2004-07-27 | Xerox Corporation | Interactive required stock fault recovery methodology |
-
1992
- 1992-06-16 JP JP18060492A patent/JP3236669B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0939276A (ja) * | 1995-08-03 | 1997-02-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | カラーインクジェット記録装置 |
| US20170100935A1 (en) * | 2015-10-08 | 2017-04-13 | Ricoh Company, Ltd. | Liquid discharge head, liquid discharge device, and liquid discharge apparatus |
| US9962939B2 (en) * | 2015-10-08 | 2018-05-08 | Ricoh Company, Ltd. | Liquid discharge head, liquid discharge device, and liquid discharge apparatus |
| CN107020805A (zh) * | 2016-02-02 | 2017-08-08 | 株式会社理光 | 油墨排出装置和油墨排出方法 |
| CN109177492A (zh) * | 2016-02-02 | 2019-01-11 | 株式会社理光 | 油墨排出装置和油墨排出方法 |
| CN109177492B (zh) * | 2016-02-02 | 2020-09-11 | 株式会社理光 | 油墨排出装置和油墨排出方法 |
| CN112246568A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-01-22 | 海鹰企业集团有限责任公司 | 一种新型流量计探头晶片涂胶方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3236669B2 (ja) | 2001-12-10 |
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