JPH07246706A - 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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- JPH07246706A JPH07246706A JP4007494A JP4007494A JPH07246706A JP H07246706 A JPH07246706 A JP H07246706A JP 4007494 A JP4007494 A JP 4007494A JP 4007494 A JP4007494 A JP 4007494A JP H07246706 A JPH07246706 A JP H07246706A
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- diaphragm
- ink
- substrate
- inkjet head
- nozzle
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Links
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Classifications
-
- 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
- B41J2/14314—Structure of ink jet print heads with electrostatically actuated membrane
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 薄い振動板に十分な剛性を付与したインクジ
ェットヘッドを提供する。 【構成】 ノズル4と、ノズルに連通するインク流路1
1と、流路の一部に形成された振動板5と、振動板に対
向して形成された電極21とを有し、振動板5と電極2
1との間に電気パルスを印加し、振動板5を静電気力に
より変形させ、ノズル4からインク液滴を吐出するイン
クジェットヘッドにおいて、振動板5の変形を一部規制
する支柱35を設けている。
ェットヘッドを提供する。 【構成】 ノズル4と、ノズルに連通するインク流路1
1と、流路の一部に形成された振動板5と、振動板に対
向して形成された電極21とを有し、振動板5と電極2
1との間に電気パルスを印加し、振動板5を静電気力に
より変形させ、ノズル4からインク液滴を吐出するイン
クジェットヘッドにおいて、振動板5の変形を一部規制
する支柱35を設けている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はインクジェットヘッド、
特にその振動板の剛性補強に関する。
特にその振動板の剛性補強に関する。
【0002】
【従来の技術】インクジェットヘッドにはアクチュエー
タに静電気による吸引力を利用したものが採用されてき
ており、例えば特開平2−289351号公報にはその
種のインクジェットヘッドが開示されている。このイン
クジェットヘッドは、ノズルと、ノズルに連通するイン
ク流路と、流路の一部に形成された振動板と、振動板に
対向して形成された電極とを有し、振動板と電極との間
に順方向の電気パルスを印加し、振動板を静電気力によ
り変形させ、ノズルからインク液滴を吐出するようにし
たものである。
タに静電気による吸引力を利用したものが採用されてき
ており、例えば特開平2−289351号公報にはその
種のインクジェットヘッドが開示されている。このイン
クジェットヘッドは、ノズルと、ノズルに連通するイン
ク流路と、流路の一部に形成された振動板と、振動板に
対向して形成された電極とを有し、振動板と電極との間
に順方向の電気パルスを印加し、振動板を静電気力によ
り変形させ、ノズルからインク液滴を吐出するようにし
たものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この振動板
が薄い場合には剛性が不足し、インク吐出に足る十分な
吐出力が得られない。このため、振動板を厚くすること
が考えられるが、厚い振動板を形成することは難しく、
厚みがバラツキ、印刷の品位及び信頼性が良くない、と
いう問題点があった。特にノズルの集積度を増して印字
の解像度を上げる場合には振動板を薄くする必要がある
ため、この問題点は顕著なものとなる。
が薄い場合には剛性が不足し、インク吐出に足る十分な
吐出力が得られない。このため、振動板を厚くすること
が考えられるが、厚い振動板を形成することは難しく、
厚みがバラツキ、印刷の品位及び信頼性が良くない、と
いう問題点があった。特にノズルの集積度を増して印字
の解像度を上げる場合には振動板を薄くする必要がある
ため、この問題点は顕著なものとなる。
【0004】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、薄い振動板に十分な剛性を付
与したインクジェットヘッドを提供することを目的とす
る。
めになされたものであり、薄い振動板に十分な剛性を付
与したインクジェットヘッドを提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係るインクジェ
ットヘッドは、ノズルと、ノズルに連通するインク流路
と、流路の一部に形成された振動板と、振動板に対向し
て形成された電極とを有し、振動板と電極間に電気パル
スを印加し、振動板を静電気力により変形させ、ノズル
からインク液滴を吐出するインクジェットヘッドにおい
て、振動板の変形を一部規制する支柱を設けている。こ
の支柱は、振動板の外周以外の部分を支持し、例えば電
極ガラス基板又は流路基板に形成される。
ットヘッドは、ノズルと、ノズルに連通するインク流路
と、流路の一部に形成された振動板と、振動板に対向し
て形成された電極とを有し、振動板と電極間に電気パル
スを印加し、振動板を静電気力により変形させ、ノズル
からインク液滴を吐出するインクジェットヘッドにおい
て、振動板の変形を一部規制する支柱を設けている。こ
の支柱は、振動板の外周以外の部分を支持し、例えば電
極ガラス基板又は流路基板に形成される。
【0006】
【作用】本発明においては、振動板の変形を規制する支
柱が電極に設けられており、振動板が薄くてそれ自体で
は剛性が不足しているような場合であっても、支柱によ
りその変形が規制されるので、全体として、インク吐出
に足る十分な剛性力が付与されている。
柱が電極に設けられており、振動板が薄くてそれ自体で
は剛性が不足しているような場合であっても、支柱によ
りその変形が規制されるので、全体として、インク吐出
に足る十分な剛性力が付与されている。
【0007】
【実施例】図1は本発明の一実施例に係るインクジェッ
トヘッドの分解斜視図であり、一部断面図で示してあ
る。図2は図1のA部の拡大図、図3は図1の実施例の
インクジェットヘッドの断面側面図、図4は図1の実施
例のインクジェットヘッドの組立後の斜視図である。本
実施例はインク液滴を基板の端部に設けたノズル孔から
吐出させるエッジイジュクトタイプの例を示すものであ
るが、基板の上面部に設けたノズル孔からインク液滴を
吐出させるフェイスイジュクトタイプのものでもよい。
本実施例のインクジェットヘッド10は次に詳述する構
造を持つ3枚の基板1、2、3を重ねて接合した積層構
造となっている。
トヘッドの分解斜視図であり、一部断面図で示してあ
る。図2は図1のA部の拡大図、図3は図1の実施例の
インクジェットヘッドの断面側面図、図4は図1の実施
例のインクジェットヘッドの組立後の斜視図である。本
実施例はインク液滴を基板の端部に設けたノズル孔から
吐出させるエッジイジュクトタイプの例を示すものであ
るが、基板の上面部に設けたノズル孔からインク液滴を
吐出させるフェイスイジュクトタイプのものでもよい。
本実施例のインクジェットヘッド10は次に詳述する構
造を持つ3枚の基板1、2、3を重ねて接合した積層構
造となっている。
【0008】中間の第1の基板1は、シリコン基板であ
り、複数のノズル孔4を構成するように、基板1の表面
に一端より平行に等間隔で形成された複数のノズル溝1
1と、各々のノズル溝11に連通し、底壁を振動板5と
する吐出室6を構成することになる凹部12と、凹部1
2の後部に設けられたオリフィス7を構成することにな
るインク流入口のための細溝13と、各々の吐出室6に
インクを供給するための共通のインクキャビティ8を構
成することになる凹部14とを有する。そして、凹部1
4の後方にはインク流入口13aが設けられており、こ
れはノズル孔4よりも小さい寸法から構成されており、
インク内のごみがヘッド内に入るのを防止するフィルタ
としての機能も発揮する。
り、複数のノズル孔4を構成するように、基板1の表面
に一端より平行に等間隔で形成された複数のノズル溝1
1と、各々のノズル溝11に連通し、底壁を振動板5と
する吐出室6を構成することになる凹部12と、凹部1
2の後部に設けられたオリフィス7を構成することにな
るインク流入口のための細溝13と、各々の吐出室6に
インクを供給するための共通のインクキャビティ8を構
成することになる凹部14とを有する。そして、凹部1
4の後方にはインク流入口13aが設けられており、こ
れはノズル孔4よりも小さい寸法から構成されており、
インク内のごみがヘッド内に入るのを防止するフィルタ
としての機能も発揮する。
【0009】また、第1の基板1への共通電極17の付
与については、半導体及び電極である金属の材料による
仕事関数の大小が重要であり、本実施例では共通電極材
料にはチタンを下付けとし白金、またはクロムを下付け
とし金を使用しているが、本実施例に限定されるもので
はなく、半導体及び電極材料の特性により別の組合わせ
でもよい。なお、振動板5は、第1の基板1にボロンド
ープしてエッチストップさせることにより形成されてお
り、薄く均一な厚さのものが得られている。
与については、半導体及び電極である金属の材料による
仕事関数の大小が重要であり、本実施例では共通電極材
料にはチタンを下付けとし白金、またはクロムを下付け
とし金を使用しているが、本実施例に限定されるもので
はなく、半導体及び電極材料の特性により別の組合わせ
でもよい。なお、振動板5は、第1の基板1にボロンド
ープしてエッチストップさせることにより形成されてお
り、薄く均一な厚さのものが得られている。
【0010】また、図2に示すように、第1の基板1に
は、共通電極17を除く全面に厚さ0.1mm程度の酸
化膜24が形成され、これはインクジェットヘッドの駆
動時に振動板5と後述する個別電極21とが接触した場
合の絶縁破壊、ショート等を防止するための絶縁層とし
て機能する。
は、共通電極17を除く全面に厚さ0.1mm程度の酸
化膜24が形成され、これはインクジェットヘッドの駆
動時に振動板5と後述する個別電極21とが接触した場
合の絶縁破壊、ショート等を防止するための絶縁層とし
て機能する。
【0011】第1の基板1の下面に接合される下側の第
2の基板2にはホウ珪酸系ガラスを使用し、第2の基板
2の上面には振動室9を構成することになる、中央付近
に細長い支柱35を有する凹部15が設けられている。
なお、振動板5の厚み厚く形成することによりインク吐
出に必要な所定の剛性が得られる場合には、支柱35を
設けなくともよい。本実施例においては、振動板5とこ
れに対向して配置される電極との対向間隔、即ちギャッ
プ部16の長さG(図3参照、以下「ギャップ長」と記
す。)が、凹部15の深さと電極の厚さとの差になるよ
うに、間隔保持手段を第2の基板2の上面に形成した振
動室用の凹部15により構成している。また、別の例と
して凹部の形成は第1の基板1の下面でもよい。ここで
は、凹部15の深さをエッチングにより0.3μmとし
ている。なお、ノズル溝11のピッチは0.2mmであ
り、その幅は80μmである。
2の基板2にはホウ珪酸系ガラスを使用し、第2の基板
2の上面には振動室9を構成することになる、中央付近
に細長い支柱35を有する凹部15が設けられている。
なお、振動板5の厚み厚く形成することによりインク吐
出に必要な所定の剛性が得られる場合には、支柱35を
設けなくともよい。本実施例においては、振動板5とこ
れに対向して配置される電極との対向間隔、即ちギャッ
プ部16の長さG(図3参照、以下「ギャップ長」と記
す。)が、凹部15の深さと電極の厚さとの差になるよ
うに、間隔保持手段を第2の基板2の上面に形成した振
動室用の凹部15により構成している。また、別の例と
して凹部の形成は第1の基板1の下面でもよい。ここで
は、凹部15の深さをエッチングにより0.3μmとし
ている。なお、ノズル溝11のピッチは0.2mmであ
り、その幅は80μmである。
【0012】この第2の基板2を第1の基板1に接合す
ることによって振動室9を構成するとともに、第2の基
板2上の振動板5に対応する各々の位置に、金を0.1
μmスパッタし、支柱35を取り囲むように振動板5と
ほぼ同じ形状に金パターンを形成して個別電極21とし
ている。個別電極21はリード部22及び端子部23を
備えている。電極等21,22,23の材料は金の代わ
りにITO等の酸化導電膜でもよい。
ることによって振動室9を構成するとともに、第2の基
板2上の振動板5に対応する各々の位置に、金を0.1
μmスパッタし、支柱35を取り囲むように振動板5と
ほぼ同じ形状に金パターンを形成して個別電極21とし
ている。個別電極21はリード部22及び端子部23を
備えている。電極等21,22,23の材料は金の代わ
りにITO等の酸化導電膜でもよい。
【0013】第1の基板1の上面に接合される上側の第
3の基板3は、第2の基板2と同じくホウ珪酸系ガラス
を用いている。この第3の基板3の接合によって、ノズ
ル孔4、吐出室6、オリフィス7及びインクキャビティ
8が構成される。そして、このインクキャビティ8に
は、第1の基板1と第3の基板3とを接合するときにそ
の凹部がつぶれないように強度をもたせるために凸部3
6が設けられている。
3の基板3は、第2の基板2と同じくホウ珪酸系ガラス
を用いている。この第3の基板3の接合によって、ノズ
ル孔4、吐出室6、オリフィス7及びインクキャビティ
8が構成される。そして、このインクキャビティ8に
は、第1の基板1と第3の基板3とを接合するときにそ
の凹部がつぶれないように強度をもたせるために凸部3
6が設けられている。
【0014】次に、第1の基板1と第2の基板2を温度
270〜400℃、電圧500〜800Vの印加で陽極
接合し、また同条件で第1の基板1と第3の基板3とを
接合し、図3のようにインクジェットヘッドを組み立て
る。陽極接合後に、振動板5と第2の基板2上の個別電
極21との間に形成されるギャップ長Gは、上述のよう
に凹部15の深さと個別電極21の厚さとの差であり、
本実施例では0.2μmとしてある。
270〜400℃、電圧500〜800Vの印加で陽極
接合し、また同条件で第1の基板1と第3の基板3とを
接合し、図3のようにインクジェットヘッドを組み立て
る。陽極接合後に、振動板5と第2の基板2上の個別電
極21との間に形成されるギャップ長Gは、上述のよう
に凹部15の深さと個別電極21の厚さとの差であり、
本実施例では0.2μmとしてある。
【0015】上記のようにインクジェットヘッドを組み
立てた後は、図3又は図4に示されるように共通電極1
7と個別電極21の端子部23間にそれぞれ配線(FP
S:フレキシブル・プリント・サーキット)101によ
り駆動回路102を接続する。配線101と電極17,
23との接合手段として、本実施例においては異方性導
電膜を使用している。そして、振動室9には窒素ガスが
送入され、絶縁封止剤30により気密封止されている。
インク103は、図示しないインクタンクよりインク供
給管33、インクジェットヘッド後部に外嵌されたイン
ク供給容器32を経て、インク流入口13aより第1の
基板1の内部に供給され、インクキャビティ8、吐出室
6等を満たしている。そして、吐出室6のインクは、図
3に示されるように、インクジェットヘッド10の駆動
時にノズル孔4よりインク液滴104となって吐出さ
れ、記録紙105に印字される。
立てた後は、図3又は図4に示されるように共通電極1
7と個別電極21の端子部23間にそれぞれ配線(FP
S:フレキシブル・プリント・サーキット)101によ
り駆動回路102を接続する。配線101と電極17,
23との接合手段として、本実施例においては異方性導
電膜を使用している。そして、振動室9には窒素ガスが
送入され、絶縁封止剤30により気密封止されている。
インク103は、図示しないインクタンクよりインク供
給管33、インクジェットヘッド後部に外嵌されたイン
ク供給容器32を経て、インク流入口13aより第1の
基板1の内部に供給され、インクキャビティ8、吐出室
6等を満たしている。そして、吐出室6のインクは、図
3に示されるように、インクジェットヘッド10の駆動
時にノズル孔4よりインク液滴104となって吐出さ
れ、記録紙105に印字される。
【0016】図5は振動板5(梁)と歪みとの関係を示
した一般的な説明図であり、両端固定の等分荷重の梁の
歪みは次式に示される。
した一般的な説明図であり、両端固定の等分荷重の梁の
歪みは次式に示される。
【0017】
【数1】
【0018】図6及び図7は支柱の配置と歪みとの関係
を示した説明図であり、図6は支柱が1列で、図7は支
柱が2列の例である。インクの吐出量は歪みδの積分値
にて決まるが、図7の例(2列)においては特にδ2 に
最も依存する。従って、例えば図8に示すように、支柱
が2例の場合において、基板の接合がSだけずれたとし
ても、支柱が1列の場合(図6)に比べてインク吐出量
に対する影響は少ない。
を示した説明図であり、図6は支柱が1列で、図7は支
柱が2列の例である。インクの吐出量は歪みδの積分値
にて決まるが、図7の例(2列)においては特にδ2 に
最も依存する。従って、例えば図8に示すように、支柱
が2例の場合において、基板の接合がSだけずれたとし
ても、支柱が1列の場合(図6)に比べてインク吐出量
に対する影響は少ない。
【0019】図9は図1の実施例に示されるように、細
長い支柱を1個設けた場合の振動板5の歪み形状を示し
ており、図10は支柱を2列設け、各列の支柱を複数個
に分離した例を示している。ところで、上述の実施例は
支柱を電極ガラス基板2に形成した例を示したが、これ
を逆に、流路基板1に形成してもよく、図11はその例
を示す断面図である。なお、本発明において、支柱の形
状及びその配置は上述の実施例に示されたもに限定され
るものではなく、本発明の目的に応じて適宜変形できる
ことはいうまでもない。
長い支柱を1個設けた場合の振動板5の歪み形状を示し
ており、図10は支柱を2列設け、各列の支柱を複数個
に分離した例を示している。ところで、上述の実施例は
支柱を電極ガラス基板2に形成した例を示したが、これ
を逆に、流路基板1に形成してもよく、図11はその例
を示す断面図である。なお、本発明において、支柱の形
状及びその配置は上述の実施例に示されたもに限定され
るものではなく、本発明の目的に応じて適宜変形できる
ことはいうまでもない。
【0020】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、振動
板の変形を規制する支柱を設けたので、振動板の薄くて
剛性が不足しているような場合であっても、支柱により
その変形が規制されるので、全体として、インク吐出に
足る十分な剛性力が付与されている。従って、インク吐
出量、速度等のバラツキが少なく、かつドット抜けを起
こすおそれがなく、印刷の品質及び信頼性に優れたイン
クジェットヘッドが得られる。
板の変形を規制する支柱を設けたので、振動板の薄くて
剛性が不足しているような場合であっても、支柱により
その変形が規制されるので、全体として、インク吐出に
足る十分な剛性力が付与されている。従って、インク吐
出量、速度等のバラツキが少なく、かつドット抜けを起
こすおそれがなく、印刷の品質及び信頼性に優れたイン
クジェットヘッドが得られる。
【図1】本発明の一実施例に係るインクジェットヘッド
の分解斜視図である。
の分解斜視図である。
【図2】図1のA部拡大図である。
【図3】図1のインクジェットヘッドの断面側面図であ
る。
る。
【図4】図1の実施例のインクジェットヘッドの組立後
の斜視図である。
の斜視図である。
【図5】振動板(梁)と歪みとの関係を示した一般的な
説明図である。
説明図である。
【図6】支柱の配置(1列)と歪みとの関係を示した説
明図である。
明図である。
【図7】支柱の配置(2列)と歪みとの関係を示した説
明図である。
明図である。
【図8】図6の配置において、基板の接合がずれたとき
の歪みの説明図である。
の歪みの説明図である。
【図9】振動板の歪みの例(その1)を示す説明図であ
る。
る。
【図10】振動板の歪みの例(その2)を示す説明図で
ある。
ある。
【図11】支柱の他の配置例を示す断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B41J 2/015 B41J 3/04 103 Z (72)発明者 羽片 忠明 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 小枝 周史 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内
Claims (4)
- 【請求項1】 ノズルと、該ノズルに連通するインク流
路と、該流路の一部に形成された振動板と、該振動板に
対向して形成された電極とを有し、前記振動板と前記電
極との間に電気パルスを印加し、前記振動板を静電気力
により変形させ、前記各ノズルからインク液滴を吐出す
るインクジェットヘッドにおいて、 前記振動板の変形を一部規制する支柱を設けたことを特
徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項2】 前記支柱は、振動板の外周以外の部分を
支持するものである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。 - 【請求項3】 前記支柱は、電極ガラス基板により形成
されてなることを特徴とする請求項1又は2記載のイン
クジェットヘッド。 - 【請求項4】 前記支柱は、流路基板に形成されてなる
ことを特徴とする請求項1又は2記載のインクジェット
ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4007494A JPH07246706A (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | インクジェットヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4007494A JPH07246706A (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | インクジェットヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07246706A true JPH07246706A (ja) | 1995-09-26 |
Family
ID=12570783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4007494A Pending JPH07246706A (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | インクジェットヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07246706A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6322198B1 (en) | 1998-04-07 | 2001-11-27 | Minolta Co., Ltd. | Electrostatic inkjet head having spaced electrodes |
| US6394586B2 (en) | 2000-03-24 | 2002-05-28 | Ricoh Company, Ltd. | Liquid droplet discharging head and ink jet recording device |
| EP1226945A1 (en) * | 2001-01-24 | 2002-07-31 | Xerox Corporation | Electrostatically-actuated device |
| US7246888B2 (en) | 2001-12-27 | 2007-07-24 | Seiko Epson Corporation | Liquid jetting head and method of manufacturing the same |
| JP2009023333A (ja) * | 2007-06-19 | 2009-02-05 | Ricoh Co Ltd | 液体吐出ヘッド及び画像形成装置 |
-
1994
- 1994-03-10 JP JP4007494A patent/JPH07246706A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6322198B1 (en) | 1998-04-07 | 2001-11-27 | Minolta Co., Ltd. | Electrostatic inkjet head having spaced electrodes |
| US6394586B2 (en) | 2000-03-24 | 2002-05-28 | Ricoh Company, Ltd. | Liquid droplet discharging head and ink jet recording device |
| EP1226945A1 (en) * | 2001-01-24 | 2002-07-31 | Xerox Corporation | Electrostatically-actuated device |
| US7246888B2 (en) | 2001-12-27 | 2007-07-24 | Seiko Epson Corporation | Liquid jetting head and method of manufacturing the same |
| JP2009023333A (ja) * | 2007-06-19 | 2009-02-05 | Ricoh Co Ltd | 液体吐出ヘッド及び画像形成装置 |
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