JPH0396352A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はインク滴を飛翔させ記録紙等の記録媒体上にイ
ンク像を形成するプリンタ等インクジェット記録装置に
関し、さらに詳細には、インクジェットヘッドに関する
。

〔従来の技術〕

複数のノズルを有するノズル形成基板と、ノズルに対向
して配置された圧力発生部材からなる圧電変換器と、前
記圧電変換器と前記ノズル形成基板との間隙、及び前記
圧電変換器の周辺を充たすインクとを備え、印加電圧に
より前記圧電変換器を変位させてインクをノズルから吐
出させるオンデマンド型インクジェットヘッドは、特公
昭６０−８９５３号公報に開示されている。

この構造のインクジェヅトヘッドは、圧電変換器がノズ
ル形成基板に対してほぼ直角方向に変位することと、ノ
ズルメニスカスのインク流路が短いため、インクの吐出
効率および吐出安定性が高く、インク中に気泡・ゴミ等
の異物が混入した場合でもこの影響を受けずに正常動作
が可能であるという特徴を有している。

また、前記圧力発生部材が両持ち支持の場合、ノズルと
圧力発生部材との間隔が安定し、インク吐出特性が安定
するという利点を有している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記の従来技術では、前記圧力発生部材
が、均一な厚さにて梁状に構成される為、前記圧力発生
部材とノズルとの間隔を安定にすることが出来ても、前
記圧力発生部材の変位を、効果的に得ることが出来ない
。そのため、梁を長くする必要があり、ヘッドが大きく
なってしまうという欠点があった。また、印加電圧も高
くする必要があった。

そこで、本発明は、こうした問題を解決するもので、そ
の目的は、従来の特性と同等以上の性能を有しながらも
、より低電圧で必要とされる変位を得ることが可能であ
り、かつ小型化を実現しろる、低コストで、高性能なイ
ンクジェットヘッドを提供ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のインクジェットヘッドを構成するノズル形成基
板には、インクの吐出口となる複数のノズルが形成され
ており、前記ノズル形成基板に貼合わされる圧力発生部
材は、圧電材料層と、弾性材料層とから成り、前記弾性
材料層が積層されており、厚さの２倍以上異なる部分を
有している。

更に前記圧力発生部材は、５０μｍ以下の厚さ，で構成
されている。こうした構造にすることによって、前記圧
力発生部材自体の動作効率を向上させると共に、振動特
性をも向上し、インクの吐出特性を飛躍的に向上させる
ことが出来る。

〔作用〕

本発明の作用によれば、従来の特性と同等以上の性能を
有しながらも、より低電圧で必要とされる変位を得るこ
とが可能であり、かつ小型化を実現しろる、低コストで
、高性能なインクジェットヘッドを提供することができ
る。

〔実施例〕

以下に本発明による一実施例の詳細を図面を参照して説
明する。

第１図は、本発明におけるインクジェットヘッドを搭載
したプリンタの斜視図である。１は本発明のインクジェ
ットヘッドであり、２はその電源ラインである。３は記
録紙、４はプラテンである。

プラテン４が図中矢印Ｐの方向に回転することにより、
記録紙３は図中矢印Ｍの方向に送られる。

この時インクジェットヘッド１は、図中矢印し、Ｒの方
向に移動しながら記録紙３の表面上にインク像を形成し
ていく。

第２図（ａ）、　（ｂ）は、それぞれ、本発明の一実施
例を示すインクジェットヘッド主要部の上面図、及び断
面図である。

第２図（ａ）中に示すように、ノズル形成基板１１には
、ノズル１０が０．３３ｍｍの間隔にて配列され、凹状
溝部１６に備わる楕円状くぼみ部１７の低面に形成され
ている。

第２図（ｂ）中に示すように、圧力発生部材１２は、３
０μｍ程度の、均一な厚さを有する圧電材料層１３と、
厚い部分で１５μｍ程度の厚さを有し、中央の薄い部分
で２μｍ程度の厚さを有する弾性材料層１４とがら成り
、長手力向に２ｍｍ、幅０．２ｍｍの両持ち梁構造を有
している。弾性材料Ｍｌ４は、長手方向にたいして、２
倍以上厚さの異なる凹部１８を形成している。この凹部
１８は、梁の中心部に０．７ｍｍ程度の長さを有してい
る。　　この様な構造にすることによって、梁中央の凹
部１８は、その薄さ分だけ曲がり易くなり、圧力発生部
材１２の振動特性を向上させている。

また、第２図（ｂ）中に示されるように、ノズル形成基
板１１は深さ１０μｍ程度の凹状溝部１６と楕円状くぼ
み部１７にインク３ｏを蓄えている。

両持ち梁構造を持つ圧力発生部材の変位δは、（１）式
に示すように、長手方向の長さＬの２乗と、電界強度Ｅ
に比例し、厚さＴに反比例する。

δｃｃＬ２・Ｅ／Ｔ　　　　・・・（１）また、　（２
）式に示すように、振動周期ωは、厚さＴに比例し、長
手方向の長さＬの２乗に反比例するという特徴を有して
いる。

ωｃｃＴ／Ｌ２　　　　　　・・・（２）よって、従来
の圧力発生部材に対して、本実施例による圧力発生部材
１２の厚さを薄く構成することによって、より低電圧で
必要とされる変位を得ることが可能である。

更に、厚さＴと、長手方向の長さＬの２乗との比が一定
であれば、同等の振動周期ωと変位δを得ることが出来
るので、従来の圧力発生部材に対して、本実施例による
圧力発生部材１２の厚さを、薄くすることによって長手
方向の長さを短くしても同等のインク吐出特性を得るこ
とが可能である。

圧力発生部材１２は、電圧が印加されることによって、
第２図（ｂ）中に示す破線状に湾曲し、インク３０は、
インク滴３１となって、インク吐出口１５から吐出する
。

第３図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ）は、本発明の−実施
例を示すインクジェットヘッドの製造工程について示し
た斜視図である。

第３図（ａ）中に示す耐熱性のレジスト２ｏは、ノズル
形成基板１１の凹状溝部１６と、その低面に形成される
楕円状くぼみ部ｌ７と、一ノズル１０とを埋めている。

第３図（ｂ）では、圧電材料層１３が３０μｍ程度の厚
さにに蒸着され、その後、弾性材料層１４を１５μｍ程
度の厚さにメッキした状態を示している。

第３図（Ｃ）では、凹部１８を形成するために、弾性材
料Ｗ１１４の中央部をエッジングし、中央部分の弾性材
料層ｌ４を取をさク、再び数μｍ程度の弾性材料による
メッキを施している。

その後、圧力発生部材１２を独立させるため、第３図（
ｂ）中にて破線で示した部分をカットして取り除いてい
る。

最後に、ノズル形成基板１１の凹状溝部１６及び、楕円
状くぼみ部１７とノズル１ｏを埋めている耐熱性のレジ
スト２ｏを、溶剤により洗浄し除去している。

こうして、本発明によるインクジェットヘッドは、一貫
した工程にて、複数のユニットを同時に製造することが
可能となる。

本実施例では、圧力発生部材１２４５０μｍ以下に構成
することを特徴とするので、必要とされる変位を効果的
に得ることが出来る。

第４図は、本発明の別の一実施例を示すインクジェット
ヘッドの斜視図である。

ノズル形成基板ｌ１は、深さ１０Ａ！ｒｒ１程度の凹状
溝部１６を有しその低面の楕円状くぼみ部１７には、ノ
ズル１０が０．３３ｍｍの間隔にて配列されている。

圧力発生部材１２は、３０μｍ程度の均一な厚さを有す
る圧電材料層１３と、中央の凸部１９にて１５μｍ程度
の厚さを有し、薄い部分では２μｍ程度の厚さを有する
弾性材料Ｍｌ４とから成り、長手方向に２ｍｍ、幅０．
２ｍｍの両持ち梁構造を有している。この凸部ｌ９は、
梁の中心部に０．７ｍｍ程度の長さを有している。

第２図及び、第３図に示した前記実施例では、弾性材料
Ｊｉｌ４が凹部ｌ８を有するため、その中央が薄く、曲
がり易い構造をしているのに対し、本実施例では、弾性
材料層ｌ４に凸部１９を有するため、両端が薄く、曲が
り易い構造を有している。よって、本実施例に於いても
、梁の振動特性を効果的に得ることを可能にしている。

また、製造工程についても、第３図に示した方法と同様
に、複数のインクジェットヘッドを同時に成型すること
が出来る。

〔発明の効果〕

本発明によって、以上説明したように、変形効率は向上
し、低電圧での駆動が可能となり、飛躍的な低ランニン
グコスト化を実現することが出来る。

更には、必要とされるインクの吐出特性を、より小型化
したインクジェットヘッドを構成して得ることが出来る
ので、ドットの高集積化をも可能となり、印字品質に優
れたプリンターを提供することが出来る。

更に、第３図に示した工程により、複数の前記インクジ
ェットヘッドを、同時に製造することが可能となり、生
産工程及び生産コストは、飛躍的に減少するという特徴
を有する。

また、本実施例による圧力発生部材は、両持ち梁構造で
あるので、薄膜で構成しても強度的に安定するという特
徴を有する。

更に、ノズルに関しては、本実施例では形状が円筒形で
あるが、このことはノズル形状に何．ら制限を加えるも
のではなく、本発明において、ノズルがどのような形状
をしていてもよいことは発明の主旨上明白である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例を示すインクジェットヘ
ッドを搭載したプリンタの斜視図。 第２図（ａ）、　（ｂ）は、それぞれ本発明の一実施例
を示すインクジェットヘッド主要部の上面図、　及び、
　断面図。 第３図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ）は本発明の一実施例
を示すインクジェットヘッドの製造工程を示した斜視図
。 第４図は本発明による別の一実施例を示すインクジェッ
トヘッドの斜視図。 １　インクジェットヘッド ２　インクジェットヘッド電源ライン ３　記録紙 ４　プラテン １０　ノズル １エ　ノズル形成基板 １２　圧力発生素子 １３　圧電材料層 １　４ １５ １６ １　７ １　８ １９ ２　０ 弾性材料層 インク吐出口 凹状溝部 楕円状くぼみ部 凹部 凸部 耐熱性レジスト １：イソクシ；グトヘ．／ド ３　０ ３１ インク インク滴 以上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）インクを飛翔させて記録媒体上にインク像を形成
   するインクジェットヘッドに於て、該インクジェットヘ
   ッドが、インク吐出口としての複数のノズルを備えたノ
   ズル形成基板と、飛翔媒体としての前記インクに圧力を
   加える圧力発生部材と、 該圧力発生部材に圧力を発生させるための電圧を印加す
   る電圧印加手段とを有し、 前記圧力発生部材が、圧電材料と厚みの２倍以上異なる
   部分を有する弾性材料とを構成要素に持った梁状部材で
   あり、前記圧力発生部材の長手方向の両端が支持されて
   いることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. （２）前記圧力発生部材の厚さが、５０μｍ以下である
   ことを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド
   。