JPH11334066A - Ink jet recording head and method of manufacturing the same - Google Patents
Ink jet recording head and method of manufacturing the sameInfo
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- JPH11334066A JPH11334066A JP14148298A JP14148298A JPH11334066A JP H11334066 A JPH11334066 A JP H11334066A JP 14148298 A JP14148298 A JP 14148298A JP 14148298 A JP14148298 A JP 14148298A JP H11334066 A JPH11334066 A JP H11334066A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、ピエゾ素子を小型化・高密度化す
ると共に、ピエゾ変位量の分解能を高くして、高精細か
つ高速な記録を行うことができるインクジェット記録ヘ
ッド及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 オリフィスプレート10にインクを定量
するための定量オリフィス12aと希釈液を吐出するた
めの吐出オリフィス12bとが出口部を隣接させて設け
られ、これら定量オリフィス12a及び吐出オリフィス
12bに連通してインク用キャビティ14a及び希釈液
用キャビティ14bがそれぞれ形成されている。オリフ
ィスプレート10上にはPI等の有機樹脂からなる振動
板18が形成され、更にインク用キャビティ14a及び
希釈液用キャビティ14bに対応する振動板18上には
それぞれ定量用の単板型ピエゾ素子20a及び吐出用の
単板型ピエゾ素子20bが接着剤を介在させることなく
直接に形成されている。
(57) Abstract: The present invention relates to an ink jet recording head capable of performing high-definition and high-speed recording by reducing the size and density of a piezo element and increasing the resolution of a piezo displacement amount. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method thereof. SOLUTION: An orifice plate 10 is provided with a quantitative orifice 12a for quantitatively measuring ink and a discharge orifice 12b for discharging a diluting liquid with an outlet portion adjacent thereto, and communicates with the quantitative orifice 12a and the discharge orifice 12b. Thus, an ink cavity 14a and a diluent cavity 14b are formed. A vibrating plate 18 made of an organic resin such as PI is formed on the orifice plate 10, and a single-plate type piezo element 20a for quantitative measurement is further provided on the vibrating plate 18 corresponding to the ink cavity 14a and the diluent cavity 14b. Further, the single-plate type piezo element 20b for ejection is directly formed without interposing an adhesive.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録ヘッド及びその製造方法に関する。The present invention relates to an ink jet recording head and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のいわゆるオンデマンド型インクジ
ェット記録装置は、記録信号に応じてインク液滴をオリ
フィスから吐出して紙やフィルムなどの記録媒体に記録
するプリンタに使用するものであり、小型化、低コスト
化が可能なため、近年急速に普及しつつある。このオン
デマンド型インクジェット記録装置としては、種々のタ
イプが提案されてきた。例えばピエゾ素子(piezo
device;圧電素子)の変形によって液流路内に
圧力変化を発生させ、微小液滴を吐出させるものや、更
に一対の電極を設け、これによって微小液滴を偏向させ
て吐出するもの等が知られている。また、液流路内に配
設した発熱素子を急激に発熱させることによって気泡を
発生させ、その気泡の発生によって吐出オリフィスから
微小液滴を吐出させるもの等もある。2. Description of the Related Art A conventional so-called on-demand type ink jet recording apparatus is used for a printer which discharges ink droplets from an orifice in accordance with a recording signal and records the recording on a recording medium such as paper or film. In recent years, since it is possible to reduce the cost, it is rapidly spreading. Various types of this on-demand type ink jet recording apparatus have been proposed. For example, a piezo element (piezo element)
A device that generates a pressure change in the liquid flow path by deformation of a device (piezoelectric element) and discharges fine droplets, and a device that further provides a pair of electrodes and deflects and discharges fine droplets by using such a device are known. Have been. Further, there is also an example in which bubbles are generated by rapidly generating heat from a heating element disposed in a liquid flow path, and fine droplets are discharged from a discharge orifice by the generation of the bubbles.
【0003】ところで、近年、特にオフィスにおいて、
デスクトップパブリッシングと呼ばれるコンピュータを
用いた文書作成が盛んに行われるようになり、最近で
は、文字や図形だけでなく写真等のカラーの自然画像を
文字や図形と共に出力するという要求が増加してきてい
る。このように高品位な自然画像をプリントするために
は中間調の再現が重要である。こうした中間調を再現す
るためには、ピエゾ素子又は発熱素子に与える電圧やパ
ルス幅を変化させ、吐出する液滴サイズを制御すること
によって印字ドットの径を可変として階調を表現するも
のや、ドット径は変化させずに1画素を例えば4×4の
ドットからなるマトリクスによって構成し、このマトリ
クス単位でいわゆるデイザ法を用いて階調表現を行うも
の等がある。In recent years, especially in offices,
2. Description of the Related Art Document creation using a computer called desktop publishing has been actively performed, and recently, there has been an increasing demand to output not only characters and figures but also color natural images such as photographs together with characters and figures. In order to print such a high-quality natural image, it is important to reproduce halftones. In order to reproduce such a halftone, the gradation or the gradation is expressed by changing the diameter of the print dot by changing the voltage or pulse width applied to the piezo element or the heating element and controlling the size of the droplet to be ejected, For example, there is a type in which one pixel is constituted by a matrix composed of, for example, 4 × 4 dots without changing the dot diameter, and gradation is expressed in a matrix unit using a so-called dither method.
【0004】上述のピエゾ素子により微小液滴を吐出さ
せるタイプのインクジェット記録装置においては、使用
されるピエゾ素子として、積層型ピエゾ素子と考案者の
名前を取ってカイザー型と呼ばれる単板型ピエゾ素子と
がある。前者の積層型ピエゾ素子は、周波数特性・最大
出力などに優れているものの、高価となる欠点がある。
他方、後者のカイザー型と呼ばれる単板型ピエゾ素子
は、周波数特性・最大出力は共に積層型ピエゾ素子に劣
るものの、価格を安くすることができるという利点があ
る。In an ink jet recording apparatus of the type in which minute droplets are ejected by the above-mentioned piezo element, a single-plate type piezo element called a Kaiser type, which is named a piezo element, is called a laminated piezo element. There is. The former stacked piezo element is excellent in frequency characteristics, maximum output, and the like, but has a disadvantage of being expensive.
On the other hand, the latter single-plate type piezo element called a Kaiser type has an advantage that the price can be reduced although the frequency characteristics and the maximum output are both inferior to the laminated piezo element.
【0005】この単板型ピエゾ素子を用いたインクジェ
ット記録ヘッドには、従来から種々の製造方法が検討さ
れてきた。以下、その幾つかを例示する。[0005] Various manufacturing methods have been conventionally studied for the ink jet recording head using the single-plate type piezo element. Hereinafter, some of them will be exemplified.
【0006】(1) 焼成した単板ピエゾの両面に電極
を形成して作製した単板型ピエゾ素子を振動板に接着
し、更にダイシング加工により各キャビティに対応する
よう単板型ピエゾ素子に切り分ける方法である。この製
造方法についてもう少し詳しく説明すると、次のように
なる。(1) A single-plate piezo element manufactured by forming electrodes on both sides of a baked single-plate piezo is adhered to a diaphragm, and further divided by dicing into single-plate piezo elements corresponding to each cavity. Is the way. This manufacturing method will be described in more detail as follows.
【0007】先ず、振動板を1枚で覆えるようなサイズ
の単板ピエゾ、例えば圧電ブザーなどに使用されるよう
な単板ピエゾを焼成する。そして、この単板ピエゾの両
面にAu(金)蒸着等によってグランド用電極及び上部
電極を形成した後、分極処理を行い、圧電性が得られる
ようにする。こうして、振動板に対応するサイズの単板
型ピエゾ素子を作製する。First, a single-plate piezo having a size such that the vibration plate can be covered with one sheet, for example, a single-plate piezo used for a piezoelectric buzzer or the like is fired. Then, after a ground electrode and an upper electrode are formed on both surfaces of the single-plate piezo by Au (gold) evaporation or the like, a polarization process is performed to obtain piezoelectricity. Thus, a single-plate piezo element having a size corresponding to the diaphragm is manufactured.
【0008】続いて、この単板型ピエゾ素子を振動板に
接着する。この接着には主にエキボシ系の接着剤を使用
し、温度80℃〜100℃において30分ほどの時間を
かけて硬化させる。続いて、接着剤を介して振動板に接
着した単板型ピエゾ素子に対し、一般にダイサーとかダ
イシングマシンと呼ばれる加工機を用いてダイシング加
工を行う。即ち、振動板に対応するサイズの単板型ピエ
ゾ素子を所定のピッチで切り分け、各キャビティに対応
するサイズの単板型ピエゾ素子に分離する。Subsequently, the single-plate type piezo element is bonded to the diaphragm. For this bonding, an exfoliated adhesive is mainly used and cured at a temperature of 80 ° C. to 100 ° C. for about 30 minutes. Subsequently, the single-plate type piezo element bonded to the diaphragm via an adhesive is subjected to dicing using a processing machine generally called a dicer or a dicing machine. That is, a single-plate piezo element having a size corresponding to the diaphragm is cut at a predetermined pitch and separated into single-plate piezo elements having a size corresponding to each cavity.
【0009】なお、キャビティが存在しない部分に形成
される単板型ピエゾ素子は、振動板から態々剥がしたり
する手間をかけることなく、そのまま放置した状態にし
ておくのが通例である。The single-plate type piezo element formed in a portion where no cavity exists is generally left as it is without taking time and effort to peel off from the diaphragm.
【0010】(2) 印刷法により各キャビティに対応
する単板ピエゾをパターニングした後、焼成・分極処理
する方法である。この製造方法についてもう少し詳しく
説明すると、次のようになる。(2) In this method, a single-plate piezo corresponding to each cavity is patterned by a printing method, followed by firing and polarization. This manufacturing method will be described in more detail as follows.
【0011】先ず、所定の組成式に従って原料粉末、例
えばPZTの場合においてはPbO、ZrO2 、TiO
2 等の原料粉末を調合し、この調合した原料粉末を、本
焼成時における変形やひび割れなどの発生を防ぐため、
温度750℃〜950℃において仮焼成を行う。First, raw material powders such as PbO, ZrO 2 , TiO 2 in the case of PZT according to a predetermined composition formula
The raw material powders such as 2 are prepared, and the prepared raw material powder is used to prevent the occurrence of deformation, cracking, etc. during the main firing.
Preliminary firing is performed at a temperature of 750 ° C to 950 ° C.
【0012】続いて、この仮焼成を行ったものを微粉末
状に粉砕して、バインダと混合した後、印刷の手法を用
いて、グランド用電極を形成した振動板上に各キャビテ
ィに対応するサイズにパターニングする。そして、この
印刷法によるパターニングを行った後、1000℃〜1
300℃という高温において本焼成を行う。こうして、
振動板上に、グランド用電極を介して、各キャビティに
対応する単板ピエゾを形成する。Subsequently, the pre-baked product is pulverized into a fine powder and mixed with a binder, and then, using a printing technique, the respective cavities corresponding to the cavities are formed on the diaphragm on which the ground electrode is formed. Pattern to size. Then, after performing patterning by this printing method, 1000 ° C. to 1 ° C.
The main firing is performed at a high temperature of 300 ° C. Thus,
A single-plate piezo corresponding to each cavity is formed on the diaphragm via a ground electrode.
【0013】続いて、これらの各キャビティに対応する
単板ピエゾ上にそれぞれ上部電極を形成した後、分極処
理を行い、単板型ピエゾ素子を形成する。なお、この分
極処理は、温度60℃〜120℃の雰囲気中において1
〜5kV/mmの電界を加えて行う。時間は、長くても
30分程度である。Subsequently, after an upper electrode is formed on each of the single-plate piezos corresponding to each of the cavities, a polarization process is performed to form a single-plate piezo element. This polarization treatment is performed in an atmosphere at a temperature of 60 ° C to 120 ° C.
An electric field of 55 kV / mm is applied. The time is at most about 30 minutes.
【0014】(3) 各キャビティに対応する大きさの
単板型ピエゾ素子を作製した後、これらの単板型ピエゾ
素子を各キャビティに対応させて振動板に接着する方法
である。この製造方法についてもう少し詳しく説明する
と、次のようになる。上述の(1)の場合と同様にし
て、単板ピエゾを焼成し、この単板ピエゾの両面にグラ
ンド用電極及び上部電極を形成した後、分極処理を行
い、単板型ピエゾ素子を作製する。そして、この単板型
ピエゾ素子を各キャビティに対応するサイズに切断す
る。続いて、各キャビティに対応するサイズの単板型ピ
エゾ素子を、上述の(1)の場合と同様に接着剤を用い
て、それぞれ振動板上の所定の位置に接着する。(3) This is a method in which a single-plate type piezo element having a size corresponding to each cavity is manufactured, and these single-plate type piezo elements are bonded to the diaphragm in correspondence with each cavity. This manufacturing method will be described in more detail as follows. In the same manner as in the above (1), the single-plate piezo is baked, a ground electrode and an upper electrode are formed on both surfaces of the single-plate piezo, and then a polarization process is performed to produce a single-plate piezo element. . Then, the single-plate type piezo element is cut into a size corresponding to each cavity. Subsequently, a single-plate type piezo element having a size corresponding to each cavity is bonded to a predetermined position on the vibration plate using an adhesive in the same manner as in the above (1).
【0015】[0015]
【発明が解決しようとする課題】現在の記録技術におい
ては、高精細化・高速化が強く要求され、この要求に従
ってインクジェット記録ヘッドのオリフィスはその寸法
が微小になり、かつオリフィス密度が高くなる多オリフ
ィス化が進んでいる。特にキャリアジェット方式のイン
クジェット記録ヘッドにおいては、吐出オリフィスに加
えて定量オリフィスも形成する必要があるため、なおい
っそうの高密度化が必要となる。そして、オリフィスを
高密度化するということは、つまりキャビティを高密度
化することになるため、各キャビティに対応するピエゾ
素子に許容される寸法は小さくなり、必然的にピエゾ素
子も小型化して高密度に配置する必要が生じる。In the current recording technology, high definition and high speed are strongly required, and in accordance with this requirement, the size of the orifice of the ink jet recording head becomes minute and the orifice density becomes high. Orifices are being developed. In particular, in a carrier jet type ink jet recording head, since it is necessary to form a quantitative orifice in addition to the ejection orifice, further higher density is required. In addition, increasing the density of the orifice means increasing the density of the cavities, so that the dimensions allowed for the piezo elements corresponding to each cavity are reduced, and the piezo elements are inevitably reduced in size and increased in size. It is necessary to arrange the density.
【0016】このような観点からすると、上記従来の単
板型ピエゾ素子を用いたインクジェット記録ヘッドの製
造方法のうち、上記(3)に示した製造方法は、単板型
ピエゾ素子を小さく加工し、かつそれらを正確な位置に
接着するという煩雑な作業が必要となり、事実上オリフ
ィス密度を高くすることは困難である。従って、この方
法は、初期のインクジェット記録ヘッドにおいてしばし
ば用いられていたが、最近では殆ど使われなくなってい
る。From this point of view, of the above-mentioned conventional methods for manufacturing an ink jet recording head using a single-plate type piezo element, the manufacturing method shown in the above (3) involves processing the single-plate type piezo element to a smaller size. In addition, a complicated operation of bonding them to precise positions is required, and it is practically difficult to increase the orifice density. Therefore, this method was often used in early ink jet recording heads, but has recently become almost unused.
【0017】また、上記(1)に示した製造方法は、オ
リフィスピッチを340μm以下にしてピエゾ素子の小
型化を図ることも可能であるが、上記(3)に示した製
造方法と同様に接着工程が必要であり、接着のばらつき
によるピエゾ素子のピエゾ変位量のばらつきが特にキャ
リアジェット方式のインクジェット記録ヘッドにおいて
濃度のばらつきとして現れるために、非常に大きな問題
となる。これに加えて、接着層の厚みが実質的に振動板
の厚みの増大となり、その剛性を高める結果となるた
め、今後高速化を目指す際には無視するとができないも
のとなる。この他にも、ピエゾ素子には有害な鉛が含ま
れているため、必要の無いピエゾ素子が振動板上に残る
構造は、昨今重要視されている環境保護の観点から、好
ましくないという問題もある。In the manufacturing method shown in the above (1), it is possible to reduce the size of the piezo element by setting the orifice pitch to 340 μm or less, but the bonding is performed in the same manner as in the manufacturing method shown in the above (3). Since a process is required, the variation in the amount of piezo displacement of the piezo element due to the variation in adhesion appears as a variation in density particularly in a carrier jet type ink jet recording head, which is a very serious problem. In addition to this, the thickness of the adhesive layer substantially increases the thickness of the diaphragm, which results in an increase in its rigidity, which cannot be ignored when speeding up in the future. In addition, since the piezo element contains harmful lead, there is a problem that a structure in which an unnecessary piezo element remains on the diaphragm is not preferable from the viewpoint of environmental protection, which has been regarded as important recently. is there.
【0018】また、上記(2)に示した製造方法は、上
記(1)に示した製造方法の場合と同様に、オリフィス
ピッチを狭くしてピエゾ素子を小型化することは可能で
あるが、印刷法による単板ピエゾのパターニングの後、
焼成し、分極処理する必要がある。この焼成・分極処理
を行うには、例えば温度400℃において10〜20時
間をかけて有機バインダを燃焼(取り除く)必要があ
る。更にその後、焼成温度1000℃〜1300℃まで
昇温して焼結させなくてはならない。このため、振動板
の材質としてはPI(ポリイミド)等に代表される高温
に強い樹脂材料はおろか、Ni(ニッケル)製やSUS
(ステンレス スティール)製の振動板でさえ、上記の
ような降温プロセスにおいては使用することができなく
なるという問題がある。In the manufacturing method shown in (2), the piezo element can be made smaller by narrowing the orifice pitch, as in the case of the manufacturing method shown in (1). After patterning of single-plate piezo by printing method,
It needs to be fired and polarized. In order to perform the firing / polarizing treatment, it is necessary to burn (remove) the organic binder at, for example, a temperature of 400 ° C. for 10 to 20 hours. After that, the sintering temperature must be raised to 1000 ° C. to 1300 ° C. for sintering. For this reason, as a material of the diaphragm, let alone a resin material resistant to high temperature represented by PI (polyimide) or the like, a material made of Ni (nickel) or SUS is used.
There is a problem that even a diaphragm made of (stainless steel) cannot be used in the above-described cooling process.
【0019】実際には、単板ピエゾの組成を工夫して焼
成温度のより低いプロセスが可能となるようにして印刷
法を使用する例も有るようだが、前述のように単板型ピ
エゾ素子の出力は積層ピエソ素子のそれに比較して小さ
く、剛性の高い金属材料を用いた振動板は必然的に変位
量が小さくなってしまうという問題がある。ここでも特
にキャリアジェット方式のインクジェット記録ヘッドに
おける定量側の駆動に用いる場合には、単板型ピエゾ素
子に印加する電圧変化に対するピエゾ変位の変化量が小
さくなってしまう金属材料製の振動板は、高階調性を実
現するのに非常に不利になってしまう。Actually, there seems to be an example in which the printing method is used by devising the composition of the single-plate piezo so as to enable a process with a lower firing temperature. The output is smaller than that of the laminated piezo element, and there is a problem that a diaphragm using a metal material having high rigidity inevitably reduces the displacement. Also here, especially when used for driving on the fixed amount side in the ink jet recording head of the carrier jet system, the diaphragm made of a metal material in which the change amount of the piezo displacement with respect to the voltage change applied to the single-plate type piezo element becomes small, This is very disadvantageous for realizing high gradation.
【0020】上述したように、インクジェット記録ヘッ
ドによる記録は高精細化・高速化に対応していかなくて
はならず、オリフィスの高密度化やキャビティをはじめ
とするインク路の微細化は避けられない。キャビティの
高密度化は、単板型ピエゾ素子の小型化・高密度化につ
ながり、小さな単板型ピエゾ素子をばらつきなく高精度
に作製されることが必要となってくる。更に、所定の電
圧に対して所定のピエゾ変位量が再現性よく得られるよ
うな高分解能も必要となってくる。特にキャリアジェッ
ト方式のインクジェット記録ヘッドにおいては、2液混
合によるドット内階調を特徴とすることから、ピエゾ変
位量のばらつきは濃度のばらつきとなってしまうため、
この必要性は切実なものとなる。As described above, recording by the ink jet recording head must correspond to high definition and high speed, and high density of the orifice and miniaturization of the ink path including the cavity can be avoided. Absent. Increasing the density of the cavity leads to downsizing and increasing the density of the single-plate piezo element, and it is necessary to manufacture small single-plate piezo elements with high accuracy without variation. Further, a high resolution is required so that a predetermined piezo displacement can be obtained with high reproducibility for a predetermined voltage. In particular, in a carrier jet type ink jet recording head, since the in-dot gradation by mixing two liquids is characterized, the variation in the amount of piezo displacement becomes the variation in the density.
This need is acute.
【0021】そこで本発明は、上記事情を鑑みてなされ
たものであり、ピエゾ素子を小型化・高密度化すると共
に、ピエゾ変位量の分解能を高くして、高精細かつ高速
な記録を行うことができるインクジェット記録ヘッド及
びその製造方法を提供することを目的とする。Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and has been made to achieve high-definition and high-speed recording by reducing the size and density of a piezo element and increasing the resolution of a piezo displacement amount. It is an object of the present invention to provide an ink jet recording head capable of performing the above-mentioned and a method for manufacturing the same.
【0022】[0022]
【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の本発
明に係るインクジェット記録ヘッド及びその製造方法に
より達成される。即ち、請求項1に係るインクジェット
記録ヘッドは、オリフィスプレートに形成された吐出オ
リフィスと、この吐出オリフィスに連通するキャビティ
と、このキャビティに対応するピエゾ素子と、このピエ
ゾ素子の出力をキャビティ内のインクに伝えるための振
動板とを有し、吐出オリフィスからインクを吐出させて
印画対象物に飛ばすインクジェット記録ヘッドであっ
て、ピエゾ素子が振動板上に直接に形成されていること
を特徴とする。The above object is achieved by the following ink jet recording head and a method of manufacturing the same according to the present invention. That is, the ink jet recording head according to claim 1 includes an ejection orifice formed in an orifice plate, a cavity communicating with the ejection orifice, a piezo element corresponding to the cavity, and an output of the piezo element in an ink in the cavity. And a diaphragm for transmitting ink to an object to be printed by discharging ink from a discharge orifice, wherein a piezo element is formed directly on the diaphragm.
【0023】ここで、「ピエゾ素子」とは、単板ピエゾ
の両面にそれぞれ電極が形成され、圧電性が得られるよ
うにしたものをいう。また、「ピエゾ素子が振動板上に
直接に形成されている」とは、ピエゾ素子が振動板上に
例えば接着剤を介在させることなく直に接して形成され
ていることを意味する。このことは、以下の各請求項に
係るインクジェット記録ヘッドにおいても同様とする。Here, the term "piezo element" refers to an element in which electrodes are formed on both surfaces of a single-plate piezo so that piezoelectricity can be obtained. Further, "the piezo element is formed directly on the diaphragm" means that the piezo element is formed directly on the diaphragm without interposing, for example, an adhesive. This applies to the ink jet recording head according to each of the following claims.
【0024】このように請求項1に係るインクジェット
記録ヘッドにおいては、吐出オリフィスからインクを吐
出させるインクジェット記録ヘッドにおけるピエゾ素子
が振動板上に直接に形成され、間に接着剤が介在してい
ないことにより、従来のように接着剤によってピエゾ素
子が振動板上に接着されている場合と比較すると、接着
層の厚みが実質的に振動板の厚みの増大となってその剛
性を高める結果となることが防止されるため、高周波領
域における駆動が可能となり、インクジェット記録の高
速化が達成される。As described above, in the ink jet recording head according to the first aspect, the piezo element in the ink jet recording head that discharges ink from the discharge orifice is formed directly on the vibration plate, and no adhesive is interposed therebetween. As a result, compared with the case where the piezo element is adhered to the diaphragm with an adhesive as in the conventional case, the thickness of the adhesive layer substantially increases the thickness of the diaphragm, resulting in increasing the rigidity thereof. Therefore, driving in a high-frequency region becomes possible, and high-speed inkjet recording is achieved.
【0025】また、請求項2に係るインクジェット記録
ヘッドは、オリフィスプレートに形成された吐出オリフ
ィス及び定量オリフィスと、これらの吐出オリフィス及
び定量オリフィスにそれぞれ連通する第1及び第2のキ
ャビティと、これら第1及び第2のキャビティに対応す
るピエゾ素子と、これらのピエゾ素子の出力を第1及び
第2のキャビティ内のインク又は希釈液に伝えるための
振動板とを有し、吐出オリフィスからインクと希釈液と
の混合液を吐出させて印画対象物に飛ばすインクジェッ
ト記録ヘッドであって、ピエゾ素子が振動板上に直接に
形成されていることを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording head comprising: a discharge orifice and a fixed amount orifice formed in an orifice plate; first and second cavities respectively communicating with the discharge orifice and the fixed amount orifice; A piezo element corresponding to the first and second cavities; and a diaphragm for transmitting the output of these piezo elements to ink or a diluent in the first and second cavities. An ink jet recording head for discharging a mixed liquid with a liquid and flying the liquid onto an object to be printed, wherein a piezo element is formed directly on a diaphragm.
【0026】このように請求項2に係るインクジェット
記録ヘッドにおいては、吐出オリフィスからインクと希
釈液との混合液を吐出させるインクジェット記録ヘッド
におけるピエゾ素子が振動板上に直接に形成され、間に
接着剤が介在していないことにより、従来のように接着
剤によってピエゾ素子が振動板上に接着されている場合
と比較すると、上記請求項1に係るインクジェット記録
ヘッドの場合と同様に高周波領域における駆動が可能と
なってインクジェット記録の高速化が達成される。ま
た、これに加えて、接着のバラツキに起因するピエゾ変
位量のバラツキがなくなり、濃度のバラツキの発生が防
止されるため、濃度の分解能が高くなってインクジェッ
ト記録の高精細化も達成される。As described above, in the ink jet recording head according to the second aspect, the piezo element in the ink jet recording head for discharging the mixed liquid of the ink and the diluting liquid from the discharge orifice is formed directly on the diaphragm and adhered therebetween. As compared with the conventional case where the piezo element is adhered on the diaphragm by an adhesive due to the absence of the agent, the driving in the high frequency region is performed in the same manner as in the case of the ink jet recording head according to claim 1. And speeding up of inkjet recording is achieved. In addition to this, variations in the amount of piezo displacement caused by variations in adhesion are eliminated, and variations in density are prevented, so that the resolution of density is increased and higher definition of ink jet recording is achieved.
【0027】また、請求項3に係るインクジェット記録
ヘッドは、上記請求項1又は2に係るインクジェット記
録ヘッドにおいて、振動板が有機材料からなる構成とす
ることにより、従来の金属材料を用いた振動板の場合と
比較すると、振動板の剛性が小さくなることから、ピエ
ゾ素子のピエゾ変位量が大きくなるため、低消費電力化
が実現されると共に、ピエゾ素子のピエゾ変位量の分解
能が高くなるため、濃度の分解能が高くなってインクジ
ェット記録の高精細化が達成される。According to a third aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording head according to the first or second aspect, wherein the diaphragm is made of an organic material. As compared with the case of, since the rigidity of the diaphragm becomes smaller, the amount of piezo displacement of the piezo element becomes larger, so that low power consumption is realized, and the resolution of the amount of piezo displacement of the piezo element becomes higher. The resolution of the density is increased, and higher definition of the ink jet recording is achieved.
【0028】なお、上記請求項2に係る吐出オリフィス
からインクと希釈液との混合液を吐出させるインクジェ
ット記録ヘッドとしては、吐出オリフィスに連通する第
1のキャビティに希釈液が保持され、定量オリフィスに
連通する第2のキャビティにインクが保持され、定量オ
リフィスからインクを定量した後、吐出オリフィスから
希釈液を吐出させてインクと希釈液との混合液を印画対
象物に飛ばす方式のインクジェット記録ヘッド(通常、
キャリアジェット方式のインクジェット記録ヘッドと呼
ばれる)の他、吐出オリフィスに連通する第1のキャビ
ティにインクが保持され、定量オリフィスに連通する前
記第2のキャビティに希釈液が保持され、定量オリフィ
スから希釈液を定量した後、吐出オリフィスからインク
を吐出させてインクと希釈液との混合液を印画対象物に
飛ばす方式のインクジェット記録ヘッドがあり、いずれ
においても本発明が適用される。なお、前者の方式は、
淡色のドットの表現力に優れており、後者の方式は、シ
ャドウ部に関して十分なインク濃度を得ることができる
という利点がある。In the ink jet recording head for discharging a mixed liquid of ink and diluent from the discharge orifice according to the second aspect of the present invention, the diluent is held in the first cavity communicating with the discharge orifice, and the fixed orifice is formed. Ink is held in the communicating second cavity, and after quantifying the ink from the quantitative orifice, a diluting liquid is discharged from the discharge orifice to fly a mixed liquid of the ink and the diluting liquid onto the printing target ( Normal,
In addition to a carrier jet type ink jet recording head), ink is held in a first cavity communicating with a discharge orifice, and a diluent is held in the second cavity communicating with a quantitative orifice. There is an ink jet recording head of a system in which the ink is ejected from an ejection orifice and a mixed liquid of the ink and the diluting liquid is ejected to an object to be printed after quantifying the amount. In the former method,
The latter method is excellent in the expressiveness of light-colored dots, and the latter method has an advantage that a sufficient ink density can be obtained for the shadow portion.
【0029】また、請求項6に係るインクジェット記録
ヘッドの製造方法は、オリフィスプレートに形成された
吐出オリフィスと、この吐出オリフィスに連通するキャ
ビティと、このキャビティに対応するピエゾ素子と、こ
のピエゾ素子の出力をキャビティ内のインクに伝えるた
めの振動板とを有し、吐出オリフィスからインクを吐出
させて印画対象物に飛ばすインクジェット記録ヘッドの
製造方法であって、振動板上に第1の電極を介して超微
粒子堆積法により単板ピエゾを形成した後、その単板ピ
エゾ上に第2の電極を形成することを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an ink jet recording head, comprising: an ejection orifice formed in an orifice plate; a cavity communicating with the ejection orifice; a piezo element corresponding to the cavity; A diaphragm for transmitting an output to the ink in the cavity, and a method for manufacturing an ink jet recording head for discharging ink from a discharge orifice and flying it to an object to be printed, wherein the first electrode is provided on the vibration plate via a first electrode. After forming a single-plate piezo by ultra-fine particle deposition, a second electrode is formed on the single-plate piezo.
【0030】このように請求項6に係るインクジェット
記録ヘッドの製造方法においては、吐出オリフィスから
インクを吐出させるインクジェット記録ヘッドを作製す
る際に、振動板上に第1の電極を介して超微粒子堆積法
により単板ピエゾを形成し、その上に第2の電極を形成
することにより、単板ピエゾの両面にそれぞれ第1及び
第2の電極が形成されたピエゾ素子が振動板上に接着剤
を用いることなく直接に形成されるため、従来のように
接着剤によってピエゾ素子を振動板上に接着する場合と
比較すると、接着層の厚みが実質的に振動板の厚みの増
大となってその剛性を高める結果となることが防止され
るため、高周波領域における駆動が可能となってインク
ジェット記録の高速化が達成されるインクジェット記録
ヘッドが容易に作製される。Thus, in the method of manufacturing an ink jet recording head according to the sixth aspect, when manufacturing an ink jet recording head for discharging ink from a discharge orifice, ultrafine particles are deposited on the diaphragm via the first electrode. By forming a single-plate piezo by the method and forming a second electrode thereon, the piezo element having the first and second electrodes formed on both surfaces of the single-plate piezo respectively has an adhesive on the diaphragm. Since it is formed directly without using it, the thickness of the adhesive layer is substantially increased and the rigidity of the diaphragm is increased compared to the conventional case where the piezo element is adhered to the diaphragm with an adhesive. Can be driven easily in a high frequency range, and an ink jet recording head that can achieve high speed ink jet recording can be easily manufactured. It is.
【0031】また、請求項7に係るインクジェット記録
ヘッドの製造方法は、オリフィスプレートに形成された
吐出オリフィス及び定量オリフィスと、これらの吐出オ
リフィス及び定量オリフィスにそれぞれ連通する第1及
び第2のキャビティと、これら第1及び第2のキャビテ
ィに対応するピエゾ素子と、これらのピエゾ素子の出力
を第1及び第2のキャビティ内のインク又は希釈液に伝
えるための振動板とを有し、吐出オリフィスからインク
と希釈液との混合液を吐出させて印画対象物に飛ばすイ
ンクジェット記録ヘッドの製造方法であって、振動板上
に第1の電極を介して超微粒子堆積法により単板ピエゾ
を形成した後、この単板ピエゾ上に第2の電極を形成す
ることを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an ink jet recording head, comprising: a discharge orifice and a fixed amount orifice formed in an orifice plate; and first and second cavities respectively communicating with the discharge orifice and the fixed amount orifice. A piezo element corresponding to the first and second cavities, and a diaphragm for transmitting the output of the piezo element to ink or diluent in the first and second cavities. A method of manufacturing an ink jet recording head that discharges a mixed liquid of ink and a diluting liquid and jets the mixed liquid to an object to be printed, after forming a single-plate piezo on a vibration plate through a first electrode by an ultrafine particle deposition method. The second electrode is formed on the single-plate piezo.
【0032】このように請求項7に係るインクジェット
記録ヘッドの製造方法においては、吐出オリフィスから
インクと希釈液との混合液を吐出させるインクジェット
記録ヘッドを作製する際に、振動板上に第1の電極を介
して超微粒子堆積法により単板ピエゾを形成し、その上
に第2の電極を形成することにより、単板ピエゾの両面
にそれぞれ第1及び第2の電極が形成されたピエゾ素子
が振動板上に接着剤を用いることなく直接に形成される
ため、従来のように接着剤によってピエゾ素子を振動板
上に接着する場合と比較すると、上記請求項6に係るイ
ンクジェット記録ヘッドの製造方法の場合と同様に、高
周波領域における駆動が可能となってインクジェット記
録の高速化が達成される。これに加えて、接着のバラツ
キに起因するピエゾ変位量のバラツキがなくなり、濃度
のバラツキの発生が防止されるため、濃度の分解能が高
くなってインクジェット記録の高精細化が達成されるイ
ンクジェット記録ヘッドが容易に作製される。Thus, in the method of manufacturing an ink jet recording head according to the seventh aspect, when manufacturing an ink jet recording head for discharging a mixture of ink and a diluting liquid from a discharge orifice, the first liquid is placed on the diaphragm. A single-plate piezo is formed by an ultra-fine particle deposition method via an electrode, and a second electrode is formed thereon, whereby a piezo element having first and second electrodes formed on both surfaces of the single-plate piezo, respectively. 7. The method for manufacturing an ink jet recording head according to claim 6, wherein the piezo element is formed directly on the diaphragm without using an adhesive. As in the case of (1), driving in a high-frequency region becomes possible, and high-speed inkjet recording is achieved. In addition, variations in the amount of piezo displacement due to variations in adhesion are eliminated, and variations in density are prevented, so that the resolution of the density is increased and the inkjet recording head achieves higher definition of inkjet recording. Is easily produced.
【0033】また、請求項8に係るインクジェット記録
ヘッドの製造方法は、上記請求項6又は7に係るインク
ジェット記録ヘッドの製造方法において、超微粒子堆積
法により単板ピエゾを形成する際に、ピエゾ素子のパタ
ーンを開口部とするマスクを用いて、単板ピエゾを選択
的に形成する構成とすることにより、必要なピエゾ素子
のみが形成されることから、従来のようにキャビティが
存在しない部分にまで無駄なピエゾ素子が形成されてそ
のまま放置されることはなくなるため、インクジェット
記録ヘッドが廃棄された場合においても、有害な鉛を含
んでいるピエゾ素子が環境に与える悪影響は最小限に抑
制される。また、マスク上に堆積された単板ピエゾは回
収して再利用することが可能であるため、資源の節減と
有効利用に寄与し、コストも低減される。According to a method of manufacturing an ink jet recording head according to claim 8, in the method of manufacturing an ink jet recording head according to claim 6 or 7, when forming a single-plate piezo by an ultrafine particle deposition method, By using a mask with the pattern of the opening as an opening, a single-plate piezo is selectively formed, so that only necessary piezo elements are formed. Since the useless piezo elements are not formed and left as they are, even when the ink jet recording head is discarded, the adverse effect on the environment caused by the harmful lead-containing piezo elements is suppressed to a minimum. In addition, since the single-plate piezo deposited on the mask can be collected and reused, it contributes to resource saving and effective use, and also reduces costs.
【0034】また、請求項9に係るインクジェット記録
ヘッドの製造方法は、上記請求項6又は7に係るインク
ジェット記録ヘッドの製造方法において、振動板の材料
として有機材料を用いる構成とすることにより、振動板
の材料として金属材料を用いる従来の場合と比較する
と、振動板の剛性が小さくなることから、ピエゾ素子の
ピエゾ変位量が大きくなるため、低消費電力化が実現さ
れるインクジェット記録ヘッドが容易に作製される。ま
た、ピエゾ素子のピエゾ変位量の分解能も高くなるた
め、濃度の分解能が高くなってインクジェット記録の高
精細化が達成されるインクジェット記録ヘッドが容易に
作製される。According to a ninth aspect of the present invention, in the method of manufacturing an ink jet recording head according to the sixth or seventh aspect, an organic material is used as a material of the diaphragm. Compared to the conventional case using a metal material as the plate material, the rigidity of the diaphragm is reduced, and the piezo displacement amount of the piezo element is increased, so that an ink jet recording head that achieves low power consumption can be easily manufactured. It is made. In addition, since the resolution of the piezo displacement amount of the piezo element is also increased, the resolution of the density is increased, and an ink jet recording head capable of achieving higher definition of the ink jet recording is easily manufactured.
【0035】[0035]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施の形態を説明する。最初に、本発明の一実
施形態に係るキャリアジェット方式のカイザー型インク
ジェット記録ヘッドについて、図1及び図2を用いて説
明する。ここで、図1は本実施形態に係るキャリアジェ
ット方式のカイザー型インクジェット記録ヘッドを示す
概略斜視図であり、図2は図1に示すキャリアジェット
方式のカイザー型インクジェット記録ヘッドのA部を拡
大した斜視図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
An embodiment of the present invention will be described. First, a carrier jet type Kaiser type ink jet recording head according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is a schematic perspective view showing a carrier jet type Kaiser type ink jet recording head according to the present embodiment, and FIG. 2 is an enlarged view of a portion A of the carrier jet type Kaiser type ink jet recording head shown in FIG. It is a perspective view.
【0036】図1及び図2に示されるように、例えばP
EI(ポリエーテルイミド)製のオリフィスプレート1
0には、インクを定量するための定量オリフィス12a
と希釈液を吐出するための吐出オリフィス12bとが、
その出口部を互いに隣接して設けられている。ここで、
吐出オリフィス12bは、オリフィスプレート10底面
に対して垂直方向に開口されているのに対し、定量オリ
フィス12aの開口方向は、この吐出オリフィス12b
の開口方向に対して約30°の角度をなして傾斜してい
る。As shown in FIGS. 1 and 2, for example, P
Orifice plate 1 made of EI (polyetherimide)
0 is a metering orifice 12a for metering ink.
And a discharge orifice 12b for discharging the diluent,
The outlets are provided adjacent to each other. here,
The discharge orifice 12b is opened in a direction perpendicular to the bottom surface of the orifice plate 10, whereas the opening direction of the fixed amount orifice 12a is determined by the direction of the discharge orifice 12b.
Are inclined at an angle of about 30 ° with respect to the opening direction.
【0037】また、オリフィスプレート10には、イン
クを保持するインク用キャビティ14aが定量オリフィ
ス12aに連通して形成され、また希釈液を保持する希
釈液用キャビティ14bが吐出オリフィス12bに連通
して形成されている。更に、インク用キャビティ14a
にインクを供給するインク供給室16a及び希釈液用キ
ャビティ14bに希釈液を供給する希釈液供給室16b
がそれぞれ形成されている。In the orifice plate 10, an ink cavity 14a for holding ink is formed in communication with the fixed amount orifice 12a, and a diluent cavity 14b for holding diluent is formed in communication with the discharge orifice 12b. Have been. Further, the ink cavity 14a
Supply chamber 16a for supplying ink to the ink supply chamber 16a and a diluent supply chamber 16b for supplying diluent to the diluent cavity 14b
Are formed respectively.
【0038】また、オリフィスプレート10上には、例
えばPI(ポリイミド)等の有機樹脂からなる振動板1
8が形成されている。更に、インク用キャビティ14a
に対応する振動板18上には、定量用の単板型ピエゾ素
子20aが接着剤を介在させることなく直接に形成され
ており、希釈液用キャビティ14bに対応する振動板1
8上には、吐出用の単板型ピエゾ素子20bが接着剤を
介在させることなく直接に形成されている。On the orifice plate 10, a diaphragm 1 made of an organic resin such as PI (polyimide) is provided.
8 are formed. Further, the ink cavity 14a
A single-plate type piezo element 20a for quantitative measurement is directly formed on the diaphragm 18 corresponding to the diluting solution cavity 14b without interposing an adhesive.
A single-plate type piezo element 20b for ejection is directly formed on 8 without an adhesive.
【0039】これら定量用及び吐出用の単板型ピエゾ素
子20a、20bは、単板ピエゾと、この単板ピエゾと
振動板18とに挟まれている例えばAuからなるグラン
ド用電極と、単板ピエゾ上面に形成された例えばAuか
らなる上部電極とから構成され、これら単板ピエゾの両
面に設けられたグランド用電極及び上部電極に適当な電
圧を印加することにより、単板ピエゾの上部電極側が収
縮して、グランド用電極側、即ち振動板18側を凸とし
た曲げ方向に力が発生するようになっている。そして、
定量用及び吐出用の単板型ピエゾ素子20a、20bの
長手方向が電圧の印加により収縮する方向(いわゆるd
31方向)となるよう配置されている。The single-plate type piezo elements 20a and 20b for quantifying and discharging are composed of a single-plate piezo, a ground electrode made of, for example, Au sandwiched between the single-plate piezo and the diaphragm 18, and a single-plate piezo element. An upper electrode made of, for example, Au formed on the upper surface of the piezo, and an appropriate voltage is applied to the ground electrode and the upper electrode provided on both surfaces of the single piezo, so that the upper electrode side of the single piezo is By contracting, a force is generated in a bending direction in which the ground electrode side, that is, the diaphragm 18 side is convex. And
The direction in which the longitudinal direction of the single-plate type piezo elements 20a and 20b for quantification and discharge contracts when voltage is applied (so-called d
31 directions).
【0040】以上説明したように、本実施形態に係るキ
ャリアジェット方式のカイザー型インクジェット記録ヘ
ッドにおいては、定量用及び吐出用の単板型ピエゾ素子
20a、20bが振動板18上に接着剤を介在させるこ
となく直接に形成され、接着剤を用いることなく定量用
及び吐出用の単板型ピエゾ素子20a、20bと振動板
18とが結合されているため、従来のように接着剤によ
ってピエゾ素子が振動板上に接着されている場合と比較
すると接着層の厚みが実質的に振動板の厚みの増大とな
ってその剛性を高める結果となることが防止され、将来
更なる高周波数化を行う際に無視できなくなる接着層の
厚さをゼロにすることが可能になるため、高周波領域に
おける駆動が可能となってインクジェット記録の高速化
が達成される。また、接着のバラツキに起因するピエゾ
変位量のバラツキがなくなり、濃度のバラツキの発生が
防止されるため、濃度の分解能が高くなってインクジェ
ット記録の高精細化も達成される。As described above, in the Kaiser type ink jet recording head of the carrier jet type according to the present embodiment, the single-plate type piezo elements 20a and 20b for quantifying and discharging are provided with an adhesive on the diaphragm 18. Since the single-plate type piezo elements 20a and 20b for quantifying and discharging are combined with the diaphragm 18 without using an adhesive, the piezo elements are formed by an adhesive as in the related art. The thickness of the adhesive layer is prevented from substantially increasing the thickness of the diaphragm as compared with the case where it is adhered on the diaphragm, thereby preventing the rigidity thereof from being increased. In addition, since the thickness of the adhesive layer, which cannot be ignored, can be reduced to zero, driving in a high-frequency region becomes possible, and high-speed inkjet recording is achieved. In addition, since the variation in the amount of piezo displacement caused by the variation in the adhesion is eliminated and the variation in the density is prevented, the resolution of the density is increased, and the high-definition inkjet recording is achieved.
【0041】しかも、振動板18がPI等の有機樹脂か
らなっているため、従来の金属材料を用いた振動板の場
合と比較すると振動板18の剛性が小さくなることか
ら、定量用及び吐出用の単板型ピエゾ素子20a、20
bのピエゾ変位量が大きくなるため、低消費電力化が実
現される。また、定量用及び吐出用の単板型ピエゾ素子
20a、20bのピエゾ変位量の分解能も高くなるた
め、濃度の分解能が高くなってインクジェット記録の更
なる高精細化が達成される。Moreover, since the diaphragm 18 is made of an organic resin such as PI, the rigidity of the diaphragm 18 is smaller than that of a conventional diaphragm using a metal material. Single-plate type piezo elements 20a, 20
Since the amount of piezo displacement b becomes large, low power consumption is realized. Further, since the resolution of the piezo displacement amount of the single-plate type piezo elements 20a and 20b for quantification and ejection also increases, the resolution of the density increases, and further higher definition of the ink jet recording is achieved.
【0042】次に、本実施形態に係るキャリアジェット
方式のカイザー型インクジェット記録ヘッドの製造方法
を、図3(a)〜(d)及び図4を用いて説明する。こ
こで、図3(a)〜(d)は本実施形態に係るキャリア
ジェット方式のカイザー型インクジェット記録ヘッドの
製造方法を説明するための工程斜視図であり、図4は図
3(c)に示す工程を更に詳しく説明するための概念図
である。Next, a method for manufacturing the Kaiser type ink jet recording head of the carrier jet type according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 3 (a) to 3 (d) and FIG. Here, FIGS. 3A to 3D are process perspective views for describing a method of manufacturing the Kaiser type inkjet recording head of the carrier jet type according to the present embodiment, and FIG. 4 is a perspective view of FIG. FIG. 3 is a conceptual diagram for describing the steps shown in more detail.
【0043】先ず、図示はしないが、PEI製のオリフ
ィスプレート10に対してエキシマレーザ加工、射出成
型加工、又は機械加工を行い、インク用キャビティ14
a、希釈液用キャビティ14b、インク供給室16a、
及び希釈液供給室16bをそれぞれ形成する。その後、
エキシマレーザ加工により、定量オリフィス12a及び
吐出オリフィス12bを形成する。First, although not shown, the orifice plate 10 made of PEI is subjected to excimer laser processing, injection molding, or machining to form the ink cavity 14.
a, diluent cavity 14b, ink supply chamber 16a,
And a diluent supply chamber 16b. afterwards,
The quantitative orifice 12a and the discharge orifice 12b are formed by excimer laser processing.
【0044】続いて、オリフィスプレート10上に、P
I等の有機樹脂からなる振動板18を形成する。更に、
この振動板18全面に、定量用及び吐出用の単板型ピエ
ゾ素子20a、20bを構成する例えばAuからなるグ
ランド用電極(図示せず)を形成する。Subsequently, on the orifice plate 10, P
A diaphragm 18 made of an organic resin such as I is formed. Furthermore,
A ground electrode (not shown) made of, for example, Au, which constitutes the single-plate type piezo elements 20a and 20b for quantitative and discharge, is formed on the entire surface of the vibration plate 18.
【0045】次いで、図3(a)に示されるように、振
動板18全面に形成したグランド用電極(図示せず)上
に、例えばPIからなるマスク材22を接着する。この
マスク材22の厚さは、後に形成する単板ピエゾの厚さ
を100μmとするために、ここでは120μmとす
る。なお、本実施形態においては、マスク材22として
PIを使用しているが、次の工程において行うエキシマ
レーザを用いたアブレーション加工が可能なフィルム状
の材料であれば、PIに限らず他の材料でもかまわな
い。Next, as shown in FIG. 3A, a mask material 22 made of, for example, PI is bonded on a ground electrode (not shown) formed on the entire surface of the diaphragm 18. Here, the thickness of the mask material 22 is 120 μm so that the thickness of a single-plate piezo to be formed later is 100 μm. In the present embodiment, PI is used as the mask material 22. However, any material other than PI can be used as long as it is a film-like material that can be ablated using an excimer laser in the next step. But it doesn't matter.
【0046】次いで、図3(b)に示されるように、エ
キシマレーザ24を光源とするマスクイメージ法を用い
て、マスク材22のアブレーション加工を行い、単板型
ピエゾ素子のパターンの開口部26を形成する。なお、
このアブレーション加工においては、振動板18全面に
形成されたグランド用電極がAuを材料としていること
から、PIからなるマスク材22よりも加工され難く、
またアブレーション加工はほぼ0.1μm単位で加工深
さのコントロールが可能なため、下地のグランド用電極
に殆どダメージを与えることなく、マスク材22のパタ
ーニングを行うことができる。Next, as shown in FIG. 3 (b), the mask material 22 is ablated by using a mask image method using an excimer laser 24 as a light source, and the opening 26 of the pattern of the single-plate type piezo element is formed. To form In addition,
In this ablation process, since the ground electrode formed on the entire surface of the diaphragm 18 is made of Au, it is harder to process than the mask material 22 made of PI.
Since the ablation processing can control the processing depth in units of about 0.1 μm, the mask material 22 can be patterned without substantially damaging the underlying ground electrode.
【0047】次いで、図3(c)及び図4に示されるよ
うに、超微粒子堆積法を用いて単板ピエゾ28を形成す
る。この工程においては、先ず、材料となる超微粒子を
製作する。即ち、所定の組成式に従って原料粉末を調合
する。例えばPZTの場合、原料粉末としてPbO、Z
rO2 、TO2 等を用いる。そして、この調合された原
料粉末を例えば温度1000℃〜1300℃において本
焼成した後、直径が1mm程度のジルコニアセラミクス
製のボールなどと共にボールミル等により粉砕して、平
均粒径が数十nm〜数百nmの均一な大きさの超微粒子
粉にする。ここで、特にポイントとなるのは、超微粒子
粉に圧電性を示すペロブスカイト構造の本焼粉を用いる
ことである。Next, as shown in FIG. 3C and FIG. 4, a single-plate piezo 28 is formed by using an ultrafine particle deposition method. In this step, first, ultrafine particles to be a material are manufactured. That is, raw material powders are prepared according to a predetermined composition formula. For example, in the case of PZT, PbO, Z
rO 2 , TO 2 or the like is used. Then, the prepared raw material powder is subjected to main firing at a temperature of, for example, 1000 ° C. to 1300 ° C., and then pulverized with a ball made of zirconia ceramics having a diameter of about 1 mm by a ball mill or the like so that the average particle size is several tens nm to several tens of nm. Ultrafine powder with a uniform size of 100 nm. Here, a particularly important point is to use the main powder having a perovskite structure exhibiting piezoelectricity as the ultrafine powder.
【0048】こうして得られた超微粒子粉を不活性ガス
と混合し、微少なノズル30を通して数百m/secの
速度で噴射する。この方法は、通常、ガスデポジション
法と呼ばれる。振動板18全面に形成されたグランド用
電極上には、単板型ピエゾ素子のパターンの開口部26
を形成したマスク材22が接着されているため、このマ
スク材22のパターンがグランド用電極上に転写され、
インク用キャビティ14a及び希釈液用キャビティ14
bに対応する所望の位置に厚さ100μmの単板ピエゾ
28が形成される。そして、このようにして超微粒子堆
積法によって形成された単板ピエゾ28は、材料として
用いた本焼粉のペロブスカイト構造を維持していること
が確認されている。The thus obtained ultrafine powder is mixed with an inert gas and injected through a fine nozzle 30 at a speed of several hundred m / sec. This method is usually called a gas deposition method. On the ground electrode formed on the entire surface of the diaphragm 18, the opening 26 of the pattern of the single-plate type piezo element is formed.
Since the mask material 22 formed with is bonded, the pattern of the mask material 22 is transferred onto the ground electrode,
Ink cavity 14a and diluent cavity 14
A single-plate piezo 28 having a thickness of 100 μm is formed at a desired position corresponding to b. And it has been confirmed that the single-plate piezo 28 thus formed by the ultrafine particle deposition method maintains the perovskite structure of the main powder used as a material.
【0049】なお、このとき、グランド用電極上に高速
で吹き付けられた超微粒子は、その運動エネルギーが熱
エネルギーに変化することにより、グランド用電極−超
微粒子、超微粒子−超微粒子間の結合が促進され、堆積
されていくものと考えられているが、現在のところその
詳細なメカニズムは解明されていない。At this time, the ultrafine particles sprayed onto the ground electrode at a high speed change the kinetic energy to heat energy, so that the bonding between the ground electrode and the ultrafine particles and between the ultrafine particles and the ultrafine particles is changed. It is thought to be promoted and deposited, but its detailed mechanism has not been elucidated at present.
【0050】また、ここで用いるノズル30には、SU
S製やMo(モリブデン)製やジルコニアセラミクス製
などが用いられるが、電気の流れる材料については放電
加工により、セラミクス等は本焼成前に機械加工によ
り、ノズル穴加工が施される。そして、その後ノズル3
0の内面を滑らかにするために液体フォーミング加工に
より仕上げられている。The nozzle 30 used here has SU
S, Mo (molybdenum), zirconia ceramics, and the like are used. However, a material through which electricity flows is subjected to electrical discharge machining, and ceramics and the like are subjected to mechanical processing before main firing to perform nozzle hole processing. And then nozzle 3
0 is finished by liquid forming to smooth the inner surface.
【0051】次いで、図3(d)に示されるように、マ
スク材22を剥がす。その後、図示はしないが、単板ピ
エゾ28上にそれぞれ例えばAuからなる上部電極を形
成して、分極処理を行う。このようにして、インク用キ
ャビティ14a及び希釈液用キャビティ14bに対応す
る定量用の単板型ピエゾ素子20a及び吐出用の単板型
ピエゾ素子20bを振動板18上に直接に形成する。Next, as shown in FIG. 3D, the mask material 22 is peeled off. Thereafter, although not shown, an upper electrode made of, for example, Au is formed on each of the single-plate piezos 28, and polarization processing is performed. In this way, the single-plate type piezo element 20a for quantification and the single-plate type piezo element 20b for ejection corresponding to the ink cavity 14a and the diluent cavity 14b are formed directly on the diaphragm 18.
【0052】なお、このとき、超微粒子堆積法によって
形成された単板ピエゾ28は本焼粉のペロブスカイト構
造を維持しているため、単板ピエゾ28の高温処理を行
わなくとも、上部電極の形成と分極処理を行うだけで、
定量用の単板型ピエゾ素子20a及び吐出用の単板型ピ
エゾ素子20bはアクチュエータとして使用可能とな
る。このようにして、キャリアジェット方式のカイザー
型インクジェット記録ヘッドの主要部分を完成する。At this time, since the single-plate piezo 28 formed by the ultrafine particle deposition method maintains the perovskite structure of the calcined powder, the upper electrode can be formed without performing the high-temperature treatment of the single-plate piezo 28. And polarization processing,
The single-plate type piezo element 20a for quantification and the single-plate type piezo element 20b for ejection can be used as actuators. In this way, the main part of the Kaiser type inkjet recording head of the carrier jet system is completed.
【0053】以上説明したように、本実施形態に係るキ
ャリアジェット方式のカイザー型インクジェット記録ヘ
ッドの製造方法においては、定量用及び吐出用の単板型
ピエゾ素子20a、20bを振動板18上に接着剤を介
在させることなく直接に形成し、接着剤を用いることな
く定量用及び吐出用の単板型ピエゾ素子20a、20b
と振動板18とを結合するため、従来のように接着剤に
よってピエゾ素子を振動板上に接着する場合と比較する
と接着層の厚みが実質的に振動板の厚みの増大となって
その剛性を高める結果となることを防止し、将来更なる
高周波数化を行う際に無視できなくなる接着層の厚さを
ゼロにすることが可能になるため、高周波領域における
駆動が可能となってインクジェット記録の高速化が達成
される。また、接着のバラツキに起因するピエゾ変位量
のバラツキがなくなり、濃度のバラツキの発生が防止さ
れるため、濃度の分解能が高くなってインクジェット記
録の高精細化も達成される。As described above, in the manufacturing method of the Kaiser type ink jet recording head of the carrier jet type according to the present embodiment, the single-plate type piezo elements 20a and 20b for the quantitative and the discharge are adhered on the diaphragm 18. Single-plate type piezo elements 20a, 20b formed directly without an intervening agent and used for quantitative and discharge without using an adhesive
And the diaphragm 18, the thickness of the adhesive layer is substantially increased as compared with the conventional case where the piezo element is adhered to the diaphragm with an adhesive, and the rigidity of the diaphragm is increased. In order to prevent the increase in the frequency, it is possible to reduce the thickness of the adhesive layer, which cannot be ignored when further increasing the frequency in the future, to zero. Speedup is achieved. In addition, since the variation in the amount of piezo displacement caused by the variation in the adhesion is eliminated and the variation in the density is prevented, the resolution of the density is increased, and the high-definition inkjet recording is achieved.
【0054】しかも、振動板18の材料にPI等の有機
樹脂を使用しているため、従来の金属材料を用いた振動
板の場合と比較すると振動板18の剛性が小さくなるこ
とから、定量用及び吐出用の単板型ピエゾ素子20a、
20bのピエゾ変位量が大きくなるため、低消費電力化
が実現される。また、定量用及び吐出用の単板型ピエゾ
素子20a、20bのピエゾ変位量の分解能も高くなる
ため、濃度の分解能が高くなってインクジェット記録の
更なる高精細化が達成される。Further, since an organic resin such as PI is used for the material of the diaphragm 18, the rigidity of the diaphragm 18 is smaller than that of a conventional diaphragm using a metal material. And a single-plate type piezo element 20a for ejection,
Since the amount of piezo displacement of 20b is large, low power consumption is realized. Further, since the resolution of the piezo displacement amount of the single-plate type piezo elements 20a and 20b for quantification and ejection also increases, the resolution of the density increases, and further higher definition of the ink jet recording is achieved.
【0055】次に、本実施形態に係るキャリアジェット
方式のカイザー型インクジェット記録ヘッドの駆動回路
を、図5を用いて説明する。ここで、図5は本実施形態
に係るキャリアジェット方式のカイザー型インクジェッ
ト記録ヘッドの駆動回路を示すブロック図である。Next, a drive circuit of the Kaiser type ink jet recording head of the carrier jet system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Here, FIG. 5 is a block diagram showing a drive circuit of the Kaiser type inkjet recording head of the carrier jet system according to the present embodiment.
【0056】図5に示されるように、デジタル中間調デ
ータが他ブロックからシリアルパラレル変換回路32に
供給され、このシリアルパラレル変換回路32から定量
用の単板型ピエゾ素子20aを制御するインク定量部制
御回路34及び吐出用の単板型ピエゾ素子20bを制御
する吐出部制御回路36にそれぞれ送られるようになっ
ている。As shown in FIG. 5, the digital halftone data is supplied from another block to the serial / parallel conversion circuit 32, and the serial / parallel conversion circuit 32 controls the single-plate type piezo element 20a for quantification. The signals are sent to a control circuit 34 and a discharge unit control circuit 36 that controls the single-plate piezo element 20b for discharge.
【0057】また、これらインク定量部制御回路34及
び吐出部制御回路36からは、定量用の単板型ピエゾ素
子20aからなるインク定量部38及び吐出用の単板型
ピエゾ素子20bからなる吐出部40にそれぞれ所定の
制御信号が送られるようになっている。The ink metering section control circuit 34 and the ejection section control circuit 36 provide an ink metering section 38 comprising a single-plate type piezo element 20a for quantification and an ejection section comprising a single-plate piezo element 20b for ejection. A predetermined control signal is sent to each of the control signals 40.
【0058】また、印字トリガが他ブロックからタイミ
ング制御回路42に出力され、このタイミング制御回路
42からインク定量部制御回路34及び吐出制御回路3
6にそれぞれ出力されるようになっている。Further, a print trigger is output from another block to the timing control circuit 42, and the timing control circuit 42 sends the print trigger to the ink quantitative control circuit 34 and the ejection control circuit 3.
6 respectively.
【0059】いま、シリアルパラレル変換回路32から
送られてきたデジタル中間調データが所定のしきい値以
下の場合、インク定量部制御回路34及び吐出制御回路
36は所定の制御信号をインク定量部38及び吐出部4
0に送らず、インクの定量及びインクと希釈液との混合
液の吐出は行われない。If the digital halftone data sent from the serial / parallel conversion circuit 32 is equal to or smaller than a predetermined threshold value, the ink quantification unit control circuit 34 and the ejection control circuit 36 output a predetermined control signal to the ink quantification unit 38. And discharge section 4
It is not sent to 0, and the fixed amount of the ink and the discharge of the mixed liquid of the ink and the diluent are not performed.
【0060】また、シリアルパラレル変換回路32から
送られてきたデジタル中間調データが所定のしきい値を
超え、かつ印字タイミングになると、他ブロックから出
力された印字トリガをタイミング制御回路42が検出
し、所定のタイミングでインク定量部制御回路34及び
吐出制御回路36にそれぞれインク定量部コントロール
信号及び吐出コントロール信号を出力する。このとき、
インク定量部制御回路34及び吐出制御回路36はイン
ク定量部38及び吐出部40にそれぞれ定量用の単板型
ピエゾ素子20a及び吐出用の単板型ピエゾ素子20b
の駆動電圧を印加させる所定の制御信号を送る。こうし
て、インクの定量及びインクと希釈液との混合液の吐出
が行われる。When the digital halftone data sent from the serial / parallel conversion circuit 32 exceeds a predetermined threshold value and the print timing comes, the timing control circuit 42 detects a print trigger output from another block. At a predetermined timing, the control section 34 outputs an ink control section control signal and an ejection control signal to the ink control section control circuit 34 and the ejection control circuit 36, respectively. At this time,
The ink metering unit control circuit 34 and the ejection control circuit 36 provide the ink metering unit 38 and the ejection unit 40 with a single-plate type piezo element 20a for quantification and a single-plate type piezo element 20b for ejection, respectively.
A predetermined control signal for applying the drive voltage is transmitted. In this way, the quantitative determination of the ink and the ejection of the mixed liquid of the ink and the diluting liquid are performed.
【0061】次に、本実施形態に係るキャリアジェット
方式のカイザー型インクジェット記録ヘッドの動作を、
図1、図2及び図6を用いて説明する。ここで、図6は
本実施形態に係るキャリアジェット方式のカイザー型イ
ンクジェット記録ヘッドの単板型ピエゾ素子への駆動電
圧の印加タイミングチャートである。なお、図6におい
ては、横軸を時間とし、縦軸を定量用及び吐出用の単板
型ピエゾ素子への駆動電圧とする。また、図中の数字は
時間(単位:μsec)を表す。Next, the operation of the carrier jet type Kaiser type ink jet recording head according to this embodiment will be described.
This will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 6 is a timing chart of the application of the drive voltage to the single-plate piezo element of the Kaiser-type inkjet recording head of the carrier jet system according to the present embodiment. In FIG. 6, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents drive voltage to the single-plate type piezo elements for quantitative and discharge. The numbers in the figure represent time (unit: μsec).
【0062】図1、図2において、インクはインクタン
ク(図示せず)から供給パイプ(図示せず)を通ってイ
ンク供給室16aに送られ、更にインク用キャビティ1
4aに供給されて、インク用キャビティ14a及び定量
オリフィス12aに充填される。また、希釈液は希釈液
タンク(図示せず)から供給パイプ(図示せず)を通っ
て希釈液供給室16bに送られ、更に希釈液用キャビテ
ィ14bに供給されて、希釈液用キャビティ14b及び
吐出オリフィス12bに充填される。1 and 2, ink is sent from an ink tank (not shown) to a supply chamber 16a through a supply pipe (not shown).
4a, and is filled into the ink cavity 14a and the metering orifice 12a. Further, the diluent is sent from a diluent tank (not shown) to a diluent supply chamber 16b through a supply pipe (not shown), and further supplied to a diluent cavity 14b. The discharge orifice 12b is filled.
【0063】そして、このキャリアジェット方式のカイ
ザー型インクジェット記録ヘッドを用いて印刷を行うに
は、以下のようにすればよい。即ち、図6に示されるよ
うに、先ず、図中の(A)で示す時点においては、定量
用及び吐出用の単板型ピエゾ素子20a、20bの駆動
電圧を共に0〔V〕としておく。Printing can be performed using the Kaiser type ink jet recording head of the carrier jet system as follows. That is, as shown in FIG. 6, first, at the time indicated by (A) in the figure, the driving voltages of the single-plate type piezo elements 20a and 20b for quantitative and discharge are both set to 0 [V].
【0064】次いで、図中の(B)で示す時点におい
て、定量用の単板型ピエゾ素子20aに駆動電圧を印加
し、その駆動電圧を徐々に上げて、図中の(D)で示す
時点までに50〔μsec〕かけて20〔V〕まで上げ
る。すると、定量用の単板型ピエゾ素子20aが振動板
18側を凸に屈曲し、インク用キャビティ14aを押し
てその体積を減少させる。そのため、図中の(B)で示
す時点と図中の(D)で示す時点の間にある図中の
(C)で示す時点において、定量オリフィス12aから
インクが押し出される。Next, at the time shown by (B) in the figure, a driving voltage is applied to the single-plate type piezo element 20a for quantitative measurement, and the driving voltage is gradually increased, and the time shown by (D) in the figure is obtained. Up to 20 [V] over 50 [μsec]. Then, the single-plate type piezo element 20a for quantitative measurement is bent so that the diaphragm 18 side is convex, and presses the ink cavity 14a to reduce its volume. Therefore, at the time point shown by (C) in the figure between the time point shown by (B) in the figure and the time point shown by (D) in the figure, the ink is pushed out from the quantitative orifice 12a.
【0065】そして、図中の(D)で示す時点から図中
の(E)で示す時点までの50〔μsec〕の間、この
状態で保持する。すると、定量オリフィス12aと吐出
オリフィス12bとはその出口部が互いに隣接している
ことから、図中の(E)で示す時点において、定量オリ
フィス12aから押し出されたインクと吐出オリフィス
12bの出口部の希釈液とが互いに接触し、表面張力に
よって結合した状態になる。Then, this state is maintained for 50 [μsec] from the time point indicated by (D) in the figure to the time point indicated by (E) in the figure. Then, since the outlets of the fixed quantity orifice 12a and the discharge orifice 12b are adjacent to each other, at the time shown by (E) in the drawing, the ink pushed out of the fixed quantity orifice 12a and the outlet of the discharge orifice 12b. The diluent comes into contact with each other and becomes bound by surface tension.
【0066】続いて、図中の(E)で示す時点から定量
用の単板型ピエゾ素子20aの駆動電圧を徐々に元の値
まで下降させていく。すると、定量用の単板型ピエゾ素
子20aは平らに戻ろうとするため、インク用キャビテ
ィ14aの体積が増大して、インクは定量オリフィス1
2aに引き込まれ始める。Subsequently, the drive voltage of the single-plate type piezo element 20a for quantification is gradually lowered to the original value from the time point indicated by (E) in the figure. Then, since the single-plate type piezo element 20a for quantification attempts to return to a flat state, the volume of the ink cavity 14a increases, and the ink is supplied to the quantification orifice 1a.
2a begins to be drawn into.
【0067】そして、図中の(E)で示す時点よりも遅
い時点である図中の(F)で示す時点から図中の(G)
で示す時点まで5〔μsec〕かけて、吐出用の単板型
ピエゾ素子20bの駆動電圧を0〔V〕から24〔V〕
まで上げる。すると、吐出用の単板型ピエゾ素子20b
が振動板18側を凸に屈曲し、希釈液用キャビティ14
bを押してその体積を減少させる。その結果、図中の
(F)で示す時点において、希釈液が吐出オリフィス1
2bより押し出され始め、これと接触しているインクの
一部も共に押し出され始める。Then, from the time point indicated by (F) in the figure, which is a time point later than the time point indicated by (E) in the figure, to (G) in the figure.
The drive voltage of the single-plate piezo element 20b for ejection is changed from 0 [V] to 24 [V] over 5 [μsec] until the time point indicated by.
Up to Then, the single-plate type piezo element 20b for ejection
Is bent so that the diaphragm 18 side is convex, and the diluent cavity 14
Press b to decrease its volume. As a result, at the point shown by (F) in the figure, the diluent
The ink is pushed out from 2b, and a part of the ink in contact with the ink starts to be pushed out together.
【0068】そして、図中の(G)で示す時点から図中
の(I)で示す時点までの12〔μsec〕の間、この
状態で保持する。すると、図中の(G)で示す時点と図
中の(I)で示す時点の間である図中の(H)で示す時
点において、希釈液はインクと共に吐出オリフィス12
bから更に押し出された状態となる。この時、定量用の
単板型ピエゾ素子20aの駆動電圧は下降を続けている
ため、インクは希釈液と接触している部分を残存させる
ようにして定量オリフィス12a内に引き込まれてい
く。This state is maintained for 12 [μsec] from the time point indicated by (G) in the figure to the time point indicated by (I) in the figure. Then, at the time point shown by (H) in the figure between the time point shown by (G) in the figure and the time point shown by (I) in the figure, the diluting liquid is discharged together with the ink into the ejection orifice 12
b is further extruded. At this time, since the drive voltage of the single-plate type piezo element 20a for quantification continues to decrease, the ink is drawn into the quantification orifice 12a so as to leave a portion in contact with the diluent.
【0069】次いで、図中の(I)で示す時点から吐出
用の単板型ピエゾ素子20bの駆動電圧を徐々に下降さ
せていく。すると、吐出用の単板型ピエゾ素子20bが
平らに戻り始め、希釈液用キャビティ14bの体積が増
大していく。その結果、図中の(I)よりも若干後の時
点である図中の(J)で示す時点において、インクと希
釈液とが混合した混合液と希釈液との間にくびれが発生
し始める。なお、この時点において、定量用の単板型ピ
エゾ素子20aの駆動電圧は元の0〔V〕に戻り、この
後はこの状態が保持される。Next, the drive voltage of the single-plate piezo element 20b for discharging is gradually lowered from the time point (I) in the figure. Then, the single-plate type piezo element 20b for ejection starts to return flat, and the volume of the diluent cavity 14b increases. As a result, at the time point indicated by (J) in the figure, which is slightly later than the time point (I) in the figure, constriction starts to occur between the mixed liquid in which the ink and the diluting liquid are mixed and the diluting liquid. . At this time, the driving voltage of the single-plate type piezo element 20a for quantification returns to the original value of 0 [V], and this state is maintained thereafter.
【0070】そして、図中の(J)で示す時点よりも後
の時点である図中の(K)で示す時点においては、イン
クと希釈液との混合液が希釈液から引きちぎれ、吐出オ
リフィス12bから吐出される一方、希釈液は吐出オリ
フィス12b内に引き込まれる。At the time point (K) in the figure, which is later than the time point (J) in the figure, the mixture of the ink and the diluent is torn off from the diluent, and the discharge orifice 12b While the diluent is drawn into the discharge orifice 12b.
【0071】更に、図中の(K)で示す時点よりも後の
時点である図中の(L)で示す時点において、吐出用の
単板型ピエゾ素子20bの駆動電圧は元の0〔V〕に戻
る。ここで、図中の(I)で示す時点から図中の(L)
で示す時点までの時間は100〔μsec〕である。こ
の時点においては、混合液は球体をなして被記録材に向
けて飛翔を続けており、その後、被記録材に被着して記
録がなされる。Further, at a time point indicated by (L) in the figure, which is a time point after the time point indicated by (K) in the figure, the driving voltage of the single-plate type piezo element 20b for ejection is changed to the original 0 [V]. Return to]. Here, from the time indicated by (I) in the figure, (L) in the figure
The time up to the point indicated by is 100 [μsec]. At this time, the mixed liquid continues to fly in the form of a sphere toward the recording material, and thereafter, is adhered to the recording material and recording is performed.
【0072】なお、図中の(J)で示す時点から図中の
(L)で示す時点までの間においてインクは毛細管力に
よって定量オリフィス12a内に徐々に充填されてい
き、図中の(L)で示す時点においては、定量オリフィ
ス12aの先端部まで充填される。但し、図中の(L)
で示す時点においては、インクの先端は若干振動して盛
り上がりを形成する。The ink is gradually filled into the quantitative orifice 12a by the capillary force from the time indicated by (J) in the figure to the time indicated by (L) in the figure. At the time point indicated by (), the filling is performed up to the tip of the quantitative orifice 12a. However, (L) in the figure
At the point indicated by, the tip of the ink slightly vibrates to form a swell.
【0073】そして、図中の(L)で示す時点よりも後
の図中の(M)で示す時点においては、希釈液がインク
と同様に毛細管力により吐出オリフィス12b内に充填
されてくるが、その先端部は慣性により若干振動して盛
り上がりを形成する。なお、この時点においては、イン
クの振動は収まっている。また、図中の(M)で示す時
点よりも後の図中の(N)で示す時点においては、希釈
液の振動も収まり待機状態に戻る。At the time indicated by (M) in the figure after the time indicated by (L) in the figure, the diluent is filled into the discharge orifice 12b by capillary force like the ink. The tip portion vibrates slightly due to inertia to form a swell. At this point, the vibration of the ink has stopped. Further, at the time point indicated by (N) in the figure after the time point indicated by (M) in the figure, the vibration of the diluent also stops and returns to the standby state.
【0074】なお、ここでは、吐出周期を1〔mse
c〕、即ち周波数を1〔kHz〕として、この1〔ms
ec〕の間にインクの定量と、インクと希釈液との混合
と、混合液滴の吐出を行っている。そして、吐出用の単
板型ピエゾ素子20bの最大駆動電圧を24〔V〕と
し、定量用の単板型ピエゾ素子20aの最大駆動電圧を
20〔V〕としている。Here, the discharge cycle is set to 1 [msec].
c], that is, assuming that the frequency is 1 [kHz], this 1 [ms]
ec], the amount of the ink, the mixing of the ink and the diluent, and the ejection of the mixed droplets are performed. The maximum driving voltage of the single-plate piezo element 20b for discharging is set to 24 [V], and the maximum driving voltage of the single-plate piezo element 20a for quantification is set to 20 [V].
【0075】そして、印刷を行うには、上記の動作を繰
返せばよいが、濃度階調を表現するためにはドット毎に
インク濃度を変化させる必要がある。即ち、定量時の定
量用の単板型ピエゾ素子20aの駆動電圧を低くして、
定量されるインクの量を減少させ、低濃度のドットを形
成する必要がある。この場合のキャリアジェット方式の
カイザー型インクジェット記録ヘッドの動作を、図中の
(N)で示す時点以降に示す。即ち、図中の(N)で示
す時点以降に、上記の図中の(B)で示す時点以降に示
した場合と同様のタイミングにおいて、定量用の単板型
ピエゾ素子20aに駆動電圧を印加し、更に吐出用の単
板型ピエゾ素子20bに駆動電圧を印加する。但し、上
記の場合、定量時における定量用の単板型ピエゾ素子2
0aの駆動電圧が20〔V〕であったのに対して、この
場合には8〔V〕と低くなっている点が異なる。To perform printing, the above operation may be repeated. However, in order to express density gradation, it is necessary to change the ink density for each dot. That is, the driving voltage of the single-plate type piezo element 20a for quantification at the time of quantification is reduced,
It is necessary to reduce the amount of ink to be quantified and to form low density dots. The operation of the Kaiser-type inkjet recording head of the carrier jet type in this case will be described after the point indicated by (N) in the figure. That is, after the time indicated by (N) in the figure, the drive voltage is applied to the single-plate type piezo element 20a for quantification at the same timing as that after the time shown by (B) in the figure. Then, a drive voltage is applied to the single-plate piezo element 20b for ejection. However, in the above case, the single-plate type piezo element 2
The difference is that the drive voltage of 0a is 20 [V], whereas in this case it is as low as 8 [V].
【0076】このように、上記の場合と同様のタイミン
グにおいて定量用及び吐出用の単板型ピエゾ素子20
a、20bに駆動電圧を印加すると共に、定量時におけ
る定量用の単板型ピエゾ素子20aの駆動電圧を上記の
場合の20〔V〕から8〔V〕に低減することにより、
定量されるインクの量を減少させて、低濃度のドットを
形成する。こうして、濃度階調を表現する。なお、定量
時における定量用の単板型ピエゾ素子20aの駆動電圧
を増減する代わりに、駆動パルスの幅を増減しても同様
の効果が得られる。As described above, at the same timing as in the above case, the single-plate type piezo elements 20 for quantitative and discharge are used.
By applying a drive voltage to the a and 20b and reducing the drive voltage of the single-plate piezo element 20a for quantification during quantification from 20 [V] in the above case to 8 [V],
The amount of ink quantified is reduced to form low density dots. Thus, the density gradation is expressed. The same effect can be obtained by increasing or decreasing the width of the drive pulse instead of increasing or decreasing the drive voltage of the single-plate type piezo element 20a for quantitative determination.
【0077】以上説明したように、本実施形態に係るキ
ャリアジェット方式のカイザー型インクジェット記録ヘ
ッドにおいては、インクを押し出す定量オリフィス12
aと希釈液を吐出する吐出オリフィス12bを別々に有
しているため、吐出待機時においてはインクと希釈液と
が接触することがなく、両者は確実に分離された状態と
なっている。また、混合液の吐出動作においても、定量
オリフィス12aと吐出オリフィス12bとの間におい
てインク及び希釈液の不要な流れ込みが生じることはな
い。また、定量オリフィス12aの出口部と吐出オリフ
ィス12bの出口部とが互いに隣接して形成されている
ことから、インクを定量オリフィス12aから吐出オリ
フィス12bに向けて滲み出させる際に、インクが吐出
オリフィス12bに安定して供給される。As described above, in the Kaiser type ink jet recording head of the carrier jet system according to the present embodiment, the fixed orifice 12 for extruding the ink is used.
a and the discharge orifice 12b for discharging the diluting liquid are separately provided, so that the ink and the diluting liquid do not come into contact with each other at the time of standby for discharging, and the two are reliably separated from each other. Also, in the mixed liquid discharging operation, unnecessary flow of the ink and the diluting liquid does not occur between the fixed amount orifice 12a and the discharging orifice 12b. Further, since the outlet of the fixed amount orifice 12a and the outlet of the discharge orifice 12b are formed adjacent to each other, when the ink is oozed from the fixed amount orifice 12a toward the discharge orifice 12b, the ink is discharged from the discharge orifice 12b. 12b is supplied stably.
【0078】次に、本実施形態に係るキャリアジェット
方式のカイザー型インクジェット記録ヘッドが搭載され
たインクジェット記録装置を、図7及び図8を用いて説
明する。ここで、図7は本実施形態に係るキャリアジェ
ット方式のカイザー型インクジェット記録ヘッドが搭載
されたシリアル型のインクジェット記録装置を示す概略
図であり、図8は本実施形態に係るキャリアジェット方
式のカイザー型インクジェット記録ヘッドが搭載された
ライン型のインクジェット記録装置を示す概略図であ
る。Next, an ink jet recording apparatus equipped with a Kaiser type ink jet recording head of the carrier jet system according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. Here, FIG. 7 is a schematic diagram showing a serial type inkjet recording apparatus equipped with a carrier jet type Kaiser type inkjet recording head according to the present embodiment, and FIG. 8 is a carrier jet type Kaiser according to the present embodiment. 1 is a schematic view showing a line type ink jet recording apparatus equipped with a liquid type ink jet recording head.
【0079】先ず、シリアル型のインクジェット記録装
置においては、図7に示されるように、被印刷物として
のプリント紙44が、ドラム軸方向に平行に設けられた
紙圧着ローラ46によってドラム48に圧着保持されて
いる。そして、このドラム48の外周には、送りネジ5
0がドラム軸方向に平行に設けられている。また、この
送りネジ50には、本実施形態に係るキャリアジェット
方式のカイザー型インクジェット記録ヘッド52が保持
されている。そして、このキャリアジェット方式のカイ
ザー型インクジェット記録ヘッド52は送りネジ50の
回転により図中に矢印で示すようにドラム軸方向に移動
するようになっている。First, in the serial type ink jet recording apparatus, as shown in FIG. 7, a printing paper 44 as a printing material is pressed and held on a drum 48 by a paper pressing roller 46 provided in parallel with the drum axis direction. Have been. A feed screw 5 is provided on the outer periphery of the drum 48.
0 is provided in parallel with the drum axis direction. The feed screw 50 holds the Kaiser type inkjet recording head 52 of the carrier jet type according to the present embodiment. The Kaiser-type inkjet recording head 52 of the carrier jet system is adapted to move in the drum axis direction by the rotation of the feed screw 50 as indicated by the arrow in the drawing.
【0080】また、ドラム48はプーリ54、ベルト5
6、プーリ58を介してモータ60に接続され、このモ
ータ60の回転に伴ってドラム48が回転駆動するよう
になっている。更に、駆動制御部としてのヘッドドライ
ブ回路/ヘッド送り制御回路/ドラム回転制御回路62
は、それぞれキャリアジェット方式のカイザー型インク
ジェット記録ヘッド52、送りネジ50、及びモータ6
0に接続されている。The drum 48 includes a pulley 54 and a belt 5
6, connected to a motor 60 via a pulley 58, and the rotation of the motor 60 causes the drum 48 to rotate. Further, a head drive circuit / head feed control circuit / drum rotation control circuit 62 as a drive control unit
Are respectively a carrier jet type Kaiser type ink jet recording head 52, a feed screw 50, and a motor 6
Connected to 0.
【0081】いま、他のブロックから印画データ及び制
御信号がヘッドドライブ回路/ヘッド送り制御回路/ド
ラム回転制御回路62に送られてくると、これらの印画
データ及び制御信号に基づいて、ヘッドドライブ回路/
ヘッド送り制御回路/ドラム回転制御回路62から所定
の駆動信号が発せられ、それぞれキャリアジェット方式
のカイザー型インクジェット記録ヘッド52、送りネジ
50、及びモータ60を駆動する。即ち、キャリアジェ
ット方式のカイザー型インクジェット記録ヘッド52が
紙圧着ローラ46によってドラム48に圧着保持されて
いるプリント紙44上に印字を行うと共に、送りネジ5
0が回転し、この送りネジ50の回転に伴ってキャリア
ジェット方式のカイザー型インクジェット記録ヘッド5
2がドラム軸方向に移動する。Now, when print data and a control signal are sent from another block to the head drive circuit / head feed control circuit / drum rotation control circuit 62, the head drive circuit and the control signal are sent to the head drive circuit based on the print data and the control signal. /
A predetermined drive signal is issued from the head feed control circuit / drum rotation control circuit 62 to drive the Kaiser type inkjet recording head 52 of the carrier jet system, the feed screw 50, and the motor 60, respectively. That is, the Kaiser-type inkjet recording head 52 of the carrier jet system prints on the printing paper 44 pressed and held on the drum 48 by the paper pressing roller 46, and the feed screw 5.
The rotation of the feed screw 50 causes the Kaiser-type inkjet recording head 5 of the carrier jet system to rotate.
2 moves in the drum axis direction.
【0082】こうして、キャリアジェット方式のカイザ
ー型インクジェット記録ヘッド52が移動して1行分の
印字が終了すると、モータ60が回転し、このモータ6
0の回転に伴ってドラム48が1行分だけ回転する。そ
して、キャリアジェット方式のカイザー型インクジェッ
ト記録ヘッド52による次の行の印字に移る。なお、キ
ャリアジェット方式のカイザー型インクジェット記録ヘ
ッド52の移動は、同一方向だけの場合と往復方向の場
合とがある。When the Kaiser-type ink jet recording head 52 of the carrier jet system is moved and printing for one line is completed, the motor 60 rotates and the motor 6 rotates.
With the rotation of 0, the drum 48 rotates by one line. Then, the process proceeds to the printing of the next line by the Kaiser type inkjet recording head 52 of the carrier jet system. The Kaiser-type inkjet recording head 52 of the carrier jet system may be moved only in the same direction or in a reciprocating direction.
【0083】次いで、ライン型のインクジェット記録装
置においては、図8に示されるように、被印刷物として
のプリント紙44が、ドラム軸方向に平行に設けられた
紙圧着ローラ46によってドラム48に圧着保持されて
いる。但し、このドラム48の外周には、上記図7に示
す送りネジ50及びキャリアジェット方式のカイザー型
インクジェット記録ヘッド52の代わりに、多数のキャ
リアジェット方式のカイザー型インクジェット記録ヘッ
ドがライン状に配置されたラインヘッド64がドラム軸
方向に固定して設けられている。Next, in the line type ink jet recording apparatus, as shown in FIG. 8, a printing paper 44 as a printing material is pressed and held on a drum 48 by a paper pressing roller 46 provided in parallel with the drum axis direction. Have been. However, instead of the feed screw 50 and the carrier jet type Kaiser type ink jet recording head 52 shown in FIG. 7, a large number of carrier jet type Kaiser type ink jet recording heads are arranged on the outer periphery of the drum 48 in a line shape. Line head 64 is provided fixed in the drum axis direction.
【0084】また、上記図7に示す場合と同様に、ドラ
ム48はプーリ54、ベルト56、プーリ58を介して
モータ60に接続され、このモータ60の回転に伴って
ドラム48回転駆動するようになっている。更に、駆動
制御部としてのヘッドドライブ回路/ドラム回転制御回
路66は、それぞれラインヘッド64及びモータ60に
接続されている。As in the case shown in FIG. 7, the drum 48 is connected to a motor 60 via a pulley 54, a belt 56, and a pulley 58, so that the drum 48 rotates with the rotation of the motor 60. Has become. Further, a head drive circuit / drum rotation control circuit 66 as a drive control unit is connected to the line head 64 and the motor 60, respectively.
【0085】いま、他のブロックから印画データ及び制
御信号がヘッドドライブ回路/ドラム回転制御回路66
に送られてくると、これらの印画データ及び制御信号に
基づいて、ヘッドドライブ回路/ドラム回転制御回路6
6から所定の駆動信号が発せられ、それぞれラインヘッ
ド64及びモータ60を駆動する。即ち、ラインヘッド
64が、紙圧着ローラ46によってドラム48に圧着保
持されているプリント紙44上に1行分の印字を同時に
行う。この1行分の印字が終了すると、モータ60が回
転し、このモータ60の回転に伴ってドラム48が1行
分だけ回転する。そして、ラインヘッド64による次の
行の印字に移る。なお、この場合、全ラインを一括して
印字したり、複数ブロックに分割したり、1行おきに交
互に印字する方法も考えられる。Now, print data and control signals from other blocks are transferred to the head drive circuit / drum rotation control circuit 66.
Is sent to the head drive circuit / drum rotation control circuit 6 based on the print data and the control signal.
A predetermined drive signal is issued from 6 to drive the line head 64 and the motor 60, respectively. That is, the line head 64 simultaneously prints one line on the printing paper 44 pressed and held on the drum 48 by the paper pressing roller 46. When the printing for one line is completed, the motor 60 rotates, and the rotation of the motor 60 causes the drum 48 to rotate by one line. Then, the process proceeds to the printing of the next line by the line head 64. In this case, a method of printing all lines at once, dividing the data into a plurality of blocks, or alternately printing every other line is also conceivable.
【0086】次に、本実施形態に係るキャリアジェット
方式のカイザー型インクジェット記録ヘッドが搭載され
たインクジェット記録装置の印字及び制御系を、図9を
用いて説明する。ここで、図9は本実施形態に係るキャ
リアジェット方式のカイザー型インクジェット記録ヘッ
ドが搭載されたインクジェット記録装置の印字及び制御
系を示すブロック図である。Next, a printing and control system of an ink jet recording apparatus equipped with a carrier jet type Kaiser type ink jet recording head according to this embodiment will be described with reference to FIG. Here, FIG. 9 is a block diagram showing a printing and control system of an ink jet recording apparatus equipped with a carrier jet type Kaiser type ink jet recording head according to the present embodiment.
【0087】図9に示されるように、印画データ及びこ
れ以外の操作部信号や外部制御信号等の制御信号は信号
処理制御回路68に入力されるようになっている。そし
て、信号処理制御回路68に入力された印画データは、
印字順番に揃えられ、ヘッドドライブ回路70を介して
ヘッド72に送られるようになっている。このヘッド7
2には、階調信号や吐出信号も入力される。As shown in FIG. 9, control signals such as print data and other operation section signals and external control signals are input to a signal processing control circuit 68. The print data input to the signal processing control circuit 68 is
The print order is adjusted, and the print order is sent to the head 72 via the head drive circuit 70. This head 7
A gradation signal and a discharge signal are also input to 2.
【0088】なお、印字順番はヘッド72や印字部の構
成で異なり、また印画データの入力順番との関係もある
ため、必要に応じてラインバッファメモリや1画面メモ
リなどのメモリ74に一旦記録してから取り出される場
合もある。Note that the printing order differs depending on the configuration of the head 72 and the printing unit, and also has a relationship with the input order of print data. Therefore, the printing order is temporarily recorded in a memory 74 such as a line buffer memory or a one-screen memory as necessary. Sometimes it is taken out.
【0089】また、マルチヘッドでオリフィス数が非常
に多い場合には、ヘッド72にIC(集積回路)を搭載
してヘッド72に接続する配線数を減少するようにされ
ている。また、信号処理制御回路68には補正回路76
が接続されており、印字の濃度を調整するγ補正、カラ
ーの場合の色補正、各ヘッドのばらつき補正などを行う
ようになっている。この補正回路76には予め決められ
た補正データをROMマップ型式によって格納してお
き、外部条件、例えばオリフィス番号や温度や入力信号
などに応じて取り出すようにされているのが一般的であ
る。When the number of orifices is very large in the multi-head, an IC (integrated circuit) is mounted on the head 72 to reduce the number of wirings connected to the head 72. The signal processing control circuit 68 includes a correction circuit 76.
Are connected to perform gamma correction for adjusting print density, color correction for color printing, variation correction for each head, and the like. Generally, predetermined correction data is stored in the correction circuit 76 in the form of a ROM map, and is taken out according to external conditions such as an orifice number, a temperature, and an input signal.
【0090】また、信号処理制御回路68はCPU(中
央処理装置)やDSP(ディジタル信号処理)構成とし
てソフトウエアで処理されるのが一般的であり、ここで
処理された信号は各種制御部78に送られるようになっ
ている。この各種制御部78においては、ドラム及び送
りネジを回転駆動するモータの駆動、同期、ヘッドのク
ーニング、プリント紙の供給、排出などの制御が行われ
る。The signal processing control circuit 68 is generally processed by software in the form of a CPU (Central Processing Unit) or DSP (Digital Signal Processing). To be sent to In the various control units 78, control such as driving of a motor for rotating and driving a drum and a feed screw, synchronization, cooling of a head, supply and discharge of print paper, and the like are performed.
【0091】[0091]
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明に係
るインクジェット記録ヘッド及びその製造方法によれ
ば、次のような効果を奏することができる。即ち、請求
項1に係るインクジェット記録ヘッドによれば、吐出オ
リフィスからインクを吐出させるインクジェット記録ヘ
ッドにおいて、ピエゾ素子が振動板上に直接に形成さ
れ、間に接着剤が介在していないことにより、接着層の
厚みが実質的に振動板の厚みの増大となってその剛性を
高める結果となることが防止されるため、高周波領域に
おける駆動が可能となり、インクジェット記録の高速化
を達成することができる。As described above, according to the ink jet recording head and the method of manufacturing the same of the present invention, the following effects can be obtained. That is, according to the ink jet recording head according to the first aspect, in the ink jet recording head that discharges ink from the discharge orifice, the piezo element is formed directly on the vibration plate, and no adhesive is interposed therebetween. Since it is possible to prevent the thickness of the adhesive layer from substantially increasing the thickness of the diaphragm and increasing the rigidity thereof, it is possible to drive in a high-frequency region and achieve high-speed inkjet recording. .
【0092】また、請求項2に係るインクジェット記録
ヘッドによれば、吐出オリフィスからインクと希釈液と
の混合液を吐出させるインクジェット記録ヘッドにおい
て、ピエゾ素子が振動板上に直接に形成され、間に接着
剤が介在していないことにより、上記請求項1に係るイ
ンクジェット記録ヘッドの場合と同様に、高周波領域に
おける駆動が可能となってインクジェット記録の高速化
が達成されることに加え、接着のバラツキに起因するピ
エゾ変位量のバラツキがなくなり、濃度のバラツキの発
生が防止されるため、濃度の分解能が高くなり、インク
ジェット記録の高精細化を達成することもできる。According to the ink jet recording head of the second aspect, in the ink jet recording head for discharging a mixture of ink and a diluting liquid from the discharge orifice, the piezo element is formed directly on the diaphragm, and The absence of the adhesive makes it possible to drive in a high-frequency region and achieve high-speed ink-jet recording, as well as variations in adhesion, as in the case of the ink-jet recording head according to claim 1. This eliminates variations in the amount of piezo displacement caused by the above, and prevents variations in the density, thereby increasing the resolution of the density and achieving high-definition inkjet recording.
【0093】また、請求項3に係るインクジェット記録
ヘッドによれば、振動板が有機材料からなることによ
り、振動板の剛性が小さくなることから、ピエゾ素子の
ピエゾ変位量が大きくなるため、低消費電力化を実現す
ることができると共に、ピエゾ素子のピエゾ変位量の分
解能が高くなるため、濃度の分解能が高くなって、イン
クジェット記録の高精細化を達成することもできる。According to the ink jet recording head of the third aspect, since the diaphragm is made of an organic material, the rigidity of the diaphragm is reduced, and the amount of piezo displacement of the piezo element is increased. Power consumption can be realized, and the resolution of the piezo displacement amount of the piezo element is increased. Therefore, the resolution of the density is increased, and high definition of the ink jet recording can be achieved.
【0094】また、請求項6に係るインクジェット記録
ヘッドの製造方法によれば、吐出オリフィスからインク
を吐出させるインクジェット記録ヘッドを作製する際
に、振動板上に第1の電極を介して超微粒子堆積法によ
り単板ピエゾを形成し、その上に第2の電極を形成する
ことにより、ピエゾ素子が振動板上に接着剤を用いるこ
となく直接に形成されることから、接着層の厚みが実質
的に振動板の厚みの増大となってその剛性を高める結果
となることが防止されるため、高周波領域における駆動
が可能となってインクジェット記録の高速化が達成され
るインクジェット記録ヘッドを容易に作製することがで
きる。According to the method of manufacturing an ink jet recording head according to the sixth aspect, when manufacturing an ink jet recording head for discharging ink from a discharge orifice, ultra fine particles are deposited on the diaphragm via the first electrode. By forming a single-plate piezo by the method and forming a second electrode thereon, the piezo element is formed directly on the diaphragm without using an adhesive, so that the thickness of the adhesive layer is substantially reduced. It is possible to easily manufacture an ink jet recording head which can be driven in a high frequency region and achieve high speed ink jet recording, since the thickness of the diaphragm is prevented from being increased to increase the rigidity of the diaphragm. be able to.
【0095】また、請求項7に係るインクジェット記録
ヘッドの製造方法によれば、吐出オリフィスからインク
と希釈液との混合液を吐出させるインクジェット記録ヘ
ッドを作製する際に、振動板上に第1の電極を介して超
微粒子堆積法により単板ピエゾを形成し、その上に第2
の電極を形成することにより、ピエゾ素子が振動板上に
接着剤を用いることなく直接に形成されることから、上
記請求項6に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法
の場合と同様に、高周波領域における駆動が可能となっ
てインクジェット記録の高速化が達成されることに加
え、接着のバラツキに起因するピエゾ変位量のバラツキ
がなくなり、濃度のバラツキの発生が防止されるため、
濃度の分解能が高くなってインクジェット記録の高精細
化が達成されるインクジェット記録ヘッドを容易に作製
することができる。According to the method of manufacturing an ink jet recording head according to the seventh aspect, when manufacturing an ink jet recording head for discharging a mixed liquid of ink and a diluting liquid from a discharge orifice, a first liquid jet head is provided on a diaphragm. A single-plate piezo is formed by an ultra-fine particle deposition method through an electrode, and a second piezo is formed thereon.
Since the piezo element is formed directly on the diaphragm without using an adhesive by forming the electrodes described above, similar to the method of manufacturing an ink jet recording head according to claim 6, the piezo element is formed in a high frequency region. In addition to being able to drive and achieving high-speed ink jet recording, variations in the amount of piezo displacement due to variations in bonding are eliminated, and variations in density are prevented from occurring.
It is possible to easily manufacture an ink jet recording head in which the resolution of the density is increased and high definition of the ink jet recording is achieved.
【0096】また、請求項8に係るインクジェット記録
ヘッドの製造方法によれば、超微粒子堆積法により単板
ピエゾを形成する際に、ピエゾ素子のパターンを開口部
とするマスクを用いて単板ピエゾを選択的に形成するこ
とにより、必要なピエゾ素子のみが形成されることか
ら、無駄なピエゾ素子が形成されてそのまま放置される
ことはなくなるため、インクジェット記録ヘッドが廃棄
された場合にも、有害な鉛を含んでいるピエゾ素子が環
境に与える悪影響は最小限に抑制することができる。ま
た、マスク上に堆積された単板ピエゾは回収して再利用
することが可能であるため、資源の節減と有効利用に寄
与し、コストを低減することもできる。According to the method of manufacturing an ink jet recording head according to the eighth aspect, when a single-plate piezo is formed by ultra-fine particle deposition, a single-plate piezo is formed by using a mask having a pattern of a piezo element as an opening. By selectively forming, only necessary piezo elements are formed, so that useless piezo elements are not formed and left unattended, so that even when the inkjet recording head is discarded, it is harmful. The adverse effect on the environment of the piezo element containing the lead can be minimized. In addition, since the single-plate piezo deposited on the mask can be collected and reused, it contributes to resource saving and effective use, and can reduce cost.
【0097】また、請求項9に係るインクジェット記録
ヘッドの製造方法によれば、振動板の材料として有機材
料を用いることにより、振動板の剛性が小さくなること
から、ピエゾ素子のピエゾ変位量が大きくなるため、低
消費電力化が実現されると共に、ピエゾ素子のピエゾ変
位量の分解能も高くなるため、濃度の分解能が高くなっ
てインクジェット記録の高精細化が達成されるインクジ
ェット記録ヘッドを容易に作製することができる。According to the method of manufacturing an ink jet recording head according to the ninth aspect, since the rigidity of the diaphragm is reduced by using an organic material as the material of the diaphragm, the amount of piezo displacement of the piezo element is increased. Therefore, low power consumption is realized, and the resolution of the piezo displacement of the piezo element is also increased, so that the resolution of the density is increased and the inkjet recording head that achieves high definition of the inkjet recording is easily manufactured. can do.
【図1】本発明の一実施形態に係るキャリアジェット方
式のカイザー型インクジェット記録ヘッドを示す概略斜
視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view showing a Kaiser-type inkjet recording head of a carrier jet system according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1に示すキャリアジェット方式のカイザー型
インクジェット記録ヘッドの一部拡大図である。FIG. 2 is a partially enlarged view of the Kaiser type inkjet recording head of the carrier jet type shown in FIG.
【図3】(a)〜(d)は本発明の一実施形態に係るキ
ャリアジェット方式のカイザー型インクジェット記録ヘ
ッドの製造方法を説明するための工程斜視図である。FIGS. 3A to 3D are process perspective views for explaining a method of manufacturing a carrier jet type Kaiser type ink jet recording head according to an embodiment of the present invention.
【図4】図3(c)に示すキャリアジェット方式のカイ
ザー型インクジェット記録ヘッドの製造工程を更に詳し
く説明するための概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining in more detail a manufacturing process of the Kaiser type inkjet recording head of the carrier jet type shown in FIG. 3 (c).
【図5】本発明の一実施形態に係るキャリアジェット方
式のカイザー型インクジェット記録ヘッドの駆動回路を
示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram illustrating a drive circuit of a Kaiser-type inkjet recording head of a carrier jet system according to an embodiment of the present invention.
【図6】本発明の一実施形態に係るキャリアジェット方
式のカイザー型インクジェット記録ヘッドの単板型ピエ
ゾ素子への駆動電圧の印加タイミングチャートである。FIG. 6 is a timing chart for applying a drive voltage to a single-plate piezo element of a Kaiser-type inkjet recording head of a carrier jet system according to an embodiment of the present invention.
【図7】本発明の一実施形態に係るキャリアジェット方
式のカイザー型インクジェット記録ヘッドが搭載されて
いるシリアル型のインクジェット記録装置を示す概略図
である。FIG. 7 is a schematic diagram showing a serial type ink jet recording apparatus equipped with a Kaiser type ink jet recording head of a carrier jet type according to an embodiment of the present invention.
【図8】本発明の一実施形態に係るキャリアジェット方
式のカイザー型インクジェット記録ヘッドが搭載されて
いるライン型のインクジェット記録装置を示す概略図で
ある。FIG. 8 is a schematic view showing a line type ink jet recording apparatus equipped with a Kaiser type ink jet recording head of a carrier jet system according to an embodiment of the present invention.
【図9】本発明の一実施形態に係るキャリアジェット方
式のカイザー型インクジェット記録ヘッドが搭載されて
いるインクジェット記録装置の印字及び制御系を示すブ
ロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing a printing and control system of an ink jet recording apparatus equipped with a Kaiser type ink jet recording head of a carrier jet system according to an embodiment of the present invention.
10…オリフィスプレート、12a…定量オリフィス、
12b…吐出オリフィス、14a…インク用キャビテ
ィ、14b…希釈液用キャビティ、16a…インク供給
室、16b…希釈液供給室、18…振動板、20a…定
量用の単板型ピエゾ素子、20b…吐出用の単板型ピエ
ゾ素子、22…マスク材、24…エキシマレーザ、26
…開口部、28…単板ピエゾ、30…ノズル、32…シ
リアルパラレル変換回路、34…インク定量部制御回
路、36…吐出部制御回路、38…インク定量部、40
…吐出部、42…タイミング制御回路、44…プリント
紙、46…紙圧着ローラ、48…ドラム、50…送りネ
ジ、52…キャリアジェット方式のカイザー型インクジ
ェット記録ヘッド、54…プーリ、56…ベルト、58
…プーリ、60…モータ、62…ヘッドドライブ回路/
ヘッド送り制御回路/ドラム回転制御回路、64…ライ
ンヘッド、66…ヘッドドライブ回路/ドラム回転制御
回路、68…信号処理制御回路、70…ヘッドドライブ
回路、72…ヘッド、74…メモリ、76…補正回路、
78…各種制御部。10: orifice plate, 12a: fixed amount orifice,
12b: discharge orifice, 14a: ink cavity, 14b: diluent cavity, 16a: ink supply chamber, 16b: diluent supply chamber, 18: diaphragm, 20a: single-plate type piezo element for quantification, 20b: discharge Single-plate type piezo element, 22 ... mask material, 24 ... excimer laser, 26
... Opening part, 28 ... Single-plate piezo, 30 ... Nozzle, 32 ... Serial / parallel conversion circuit, 34 ... Ink metering part control circuit, 36 ... Ejection part control circuit, 38 ... Ink metering part
... Discharge unit, 42 ... Timing control circuit, 44 ... Print paper, 46 ... Paper pressure roller, 48 ... Drum, 50 ... Feed screw, 52 ... Carrier jet type Kaiser type ink jet recording head, 54 ... Pulley, 56 ... Belt 58
... pulley, 60 ... motor, 62 ... head drive circuit /
Head feed control circuit / drum rotation control circuit, 64: line head, 66: head drive circuit / drum rotation control circuit, 68: signal processing control circuit, 70: head drive circuit, 72: head, 74: memory, 76: correction circuit,
78 various control units.
Claims (9)
リフィスと、前記吐出オリフィスに連通するキャビティ
と、前記キャビティに対応するピエゾ素子と、前記ピエ
ゾ素子の出力を前記キャビティ内のインクに伝えるため
の振動板とを有し、前記吐出オリフィスからインクを吐
出させて印画対象物に飛ばすインクジェット記録ヘッド
であって、 前記ピエゾ素子が、前記振動板上に直接に形成されてい
ることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。1. A discharge orifice formed in an orifice plate, a cavity communicating with the discharge orifice, a piezo element corresponding to the cavity, and a diaphragm for transmitting an output of the piezo element to ink in the cavity. An ink jet recording head for ejecting ink from the ejection orifice and flying it to a printing object, wherein the piezo element is formed directly on the diaphragm. .
リフィス及び定量オリフィスと、前記吐出オリフィス及
び前記定量オリフィスにそれぞれ連通する第1及び第2
のキャビティと、前記第1及び第2のキャビティに対応
するピエゾ素子と、前記ピエゾ素子の出力を前記第1及
び第2のキャビティ内のインク又は希釈液に伝えるため
の振動板とを有し、前記吐出オリフィスからインクと希
釈液との混合液を吐出させて印画対象物に飛ばすインク
ジェット記録ヘッドであって、 前記ピエゾ素子が、前記振動板上に直接に形成されてい
ることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。2. A discharge orifice and a fixed amount orifice formed in an orifice plate, and first and second communication ports respectively connected to the discharge orifice and the fixed amount orifice.
A cavity, a piezo element corresponding to the first and second cavities, and a diaphragm for transmitting the output of the piezo element to ink or diluent in the first and second cavities, An inkjet recording head for ejecting a mixture of ink and a diluent from the ejection orifice and flying the mixture onto an object to be printed, wherein the piezo element is formed directly on the diaphragm. Recording head.
録ヘッドにおいて、 前記振動板が、有機材料からなることを特徴とするイン
クジェット記録ヘッド。3. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the diaphragm is made of an organic material.
ドにおいて、 前記吐出オリフィスに連通する前記第1のキャビティに
希釈液が保持され、 前記定量オリフィスに連通する前記第2のキャビティに
インクが保持され、 前記定量オリフィスからインクを定量した後、前記吐出
オリフィスから希釈液を吐出させて、インクと希釈液と
の混合液を印画対象物に飛ばすことを特徴とするインク
ジェット記録ヘッド。4. The ink jet recording head according to claim 2, wherein a diluent is held in the first cavity communicating with the discharge orifice, and ink is held in the second cavity communicating with the fixed amount orifice. An ink jet recording head, characterized in that after quantifying the ink from the quantification orifice, a diluting liquid is discharged from the discharge orifice, and a mixed liquid of the ink and the diluting liquid is blown to a printing target.
ドにおいて、 前記吐出オリフィスに連通する前記第1のキャビティに
インクが保持され、 前記定量オリフィスに連通する前記第2のキャビティに
希釈液が保持され、 前記定量オリフィスから希釈液を定量した後、前記吐出
オリフィスからインクを吐出させて、インクと希釈液と
の混合液を印画対象物に飛ばすことを特徴とするインク
ジェット記録ヘッド。5. The ink jet recording head according to claim 2, wherein ink is held in the first cavity communicating with the ejection orifice, and diluent is held in the second cavity communicating with the fixed amount orifice. An ink jet recording head, characterized in that after a diluting liquid is quantified from the quantifying orifice, ink is ejected from the ejection orifice, and a mixed liquid of the ink and the diluting liquid is blown to an object to be printed.
リフィスと、前記吐出オリフィスに連通するキャビティ
と、前記キャビティに対応するピエゾ素子と、前記ピエ
ゾ素子の出力を前記キャビティ内のインクに伝えるため
の振動板とを有し、前記吐出オリフィスからインクを吐
出させて印画対象物に飛ばすインクジェット記録ヘッド
の製造方法であって、 前記振動板上に、第1の電極を介して、超微粒子堆積法
により単板ピエゾを形成した後、前記単板ピエゾ上に第
2の電極を形成することを特徴とするインクジェット記
録ヘッドの製造方法。6. A discharge orifice formed in an orifice plate, a cavity communicating with the discharge orifice, a piezo element corresponding to the cavity, and a diaphragm for transmitting an output of the piezo element to ink in the cavity. A method of manufacturing an ink jet recording head for discharging ink from the discharge orifice and flying the object to be printed, comprising: a single plate on the vibrating plate via a first electrode by an ultrafine particle deposition method A method for manufacturing an ink jet recording head, comprising forming a second electrode on the single-plate piezo after forming the piezo.
リフィス及び定量オリフィスと、前記吐出オリフィス及
び前記定量オリフィスにそれぞれ連通する第1及び第2
のキャビティと、前記第1及び第2のキャビティに対応
するピエゾ素子と、前記ピエゾ素子の出力を前記第1及
び第2のキャビティ内のインク又は希釈液に伝えるため
の振動板とを有し、前記吐出オリフィスからインクと希
釈液との混合液を吐出させて印画対象物に飛ばすインク
ジェット記録ヘッドの製造方法であって、 前記振動板上に、第1の電極を介して、超微粒子堆積法
により単板ピエゾを形成した後、前記単板ピエゾ上に第
2の電極を形成することを特徴とするインクジェット記
録ヘッドの製造方法。7. A discharge orifice and a fixed amount orifice formed in an orifice plate, and first and second communication ports respectively connected to the discharge orifice and the fixed amount orifice.
A cavity, a piezo element corresponding to the first and second cavities, and a diaphragm for transmitting the output of the piezo element to ink or diluent in the first and second cavities, What is claimed is: 1. A method for manufacturing an ink jet recording head for discharging a mixed liquid of an ink and a diluting liquid from an ejection orifice and flying the mixed liquid on an object to be printed, comprising: a first electrode on the diaphragm; A method of manufacturing an ink jet recording head, comprising: forming a single-plate piezo, and then forming a second electrode on the single-plate piezo.
録ヘッドの製造方法において、 超微粒子堆積法により単板ピエゾを形成する際に、前記
ピエゾ素子のパターンを開口部とするマスクを用いて、
前記単板ピエゾを選択的に形成することを特徴とするイ
ンクジェット記録ヘッドの製造方法。8. The method for manufacturing an ink jet recording head according to claim 6, wherein, when forming a single-plate piezo by an ultrafine particle deposition method, using a mask having openings of the pattern of the piezo element.
A method for manufacturing an ink jet recording head, wherein the single-plate piezo is selectively formed.
録ヘッドの製造方法において、 前記振動板の材料として、有機材料を用いることを特徴
とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。9. The method of manufacturing an ink jet recording head according to claim 6, wherein an organic material is used as a material of the vibration plate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14148298A JPH11334066A (en) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | Ink jet recording head and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14148298A JPH11334066A (en) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | Ink jet recording head and method of manufacturing the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11334066A true JPH11334066A (en) | 1999-12-07 |
Family
ID=15292937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14148298A Pending JPH11334066A (en) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | Ink jet recording head and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11334066A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7229160B2 (en) | 2003-07-15 | 2007-06-12 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid delivering apparatus and method of producing the same |
| US7510740B2 (en) | 2002-12-19 | 2009-03-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for making piezoelectric element |
| JP2013184479A (en) * | 2012-03-05 | 2013-09-19 | Xerox Corp | Print head transducer dicing directly on diaphragm |
-
1998
- 1998-05-22 JP JP14148298A patent/JPH11334066A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7510740B2 (en) | 2002-12-19 | 2009-03-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for making piezoelectric element |
| US7229160B2 (en) | 2003-07-15 | 2007-06-12 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid delivering apparatus and method of producing the same |
| JP2013184479A (en) * | 2012-03-05 | 2013-09-19 | Xerox Corp | Print head transducer dicing directly on diaphragm |
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