JP2000272121A - Ink jet head and ink jet recording apparatus - Google Patents

Ink jet head and ink jet recording apparatus

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JP2000272121A
JP2000272121A JP8136799A JP8136799A JP2000272121A JP 2000272121 A JP2000272121 A JP 2000272121A JP 8136799 A JP8136799 A JP 8136799A JP 8136799 A JP8136799 A JP 8136799A JP 2000272121 A JP2000272121 A JP 2000272121A
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JP
Japan
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ink
shape memory
ink jet
channel
wall
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Application number
JP8136799A
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Japanese (ja)
Inventor
Nan Tono
楠 東野
Masami Asano
雅己 浅野
Nobuhisa Ishida
暢久 石田
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a great volume change by deforming a second wall part on the basis of the deformation of a first wall part having a part formed of a shape memory material. SOLUTION: A shape memory substrate 20 is formed of a plate having a thickness of approximately 1-several μm of an optional shape alloy, e.g. TiNi alloy. The substrate 20 is bonded to another face of a channel plate 8 at a martensite phase (ordinary temperature) not higher than a transformation point. At this time, the substrate is extended to apply an initial distortion in a direction orthogonal to a longitudinal direction of ink channels 10. A predetermined voltage (pulse voltage) is impressed to an electrode corresponding to the selected ink channel 10, whereby a corresponding deformation wall 32 heats. When the deformation wall 32 reaches the transformation point, the substrate is transformed from the martensite phase to a mother phase (high temperature) and is deformed to a state before the initial distortion is applied. As a result of this, walls 12 at the side of ink channels are bent inside and the ink of the corresponding ink channel 10 is pressured and discharged from a nozzle.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘ
ッド、特に、インクを飛翔させて画像を形成するインク
ジェットプリンタなどに利用されるインクジェットヘッ
ドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet head, and more particularly to an ink jet head used for an ink jet printer for forming an image by flying ink.

【0002】[0002]

【従来の技術】特開平6−91865号公報に、形状記
憶合金を用いたインクジェットヘッドが開示されてい
る。このインクジェットヘッドは、図7及び図8に示す
ように、基板の表面を加工して複数の溝(すなわち、イ
ンク室51)が形成されている。インク室51は、第1
の規制層53と、この第1の規制層53の上に固定され
た第2の規制層52とからなる規制板54で覆われてい
る。ここで、第2の規制層52は形状記憶合金で形成さ
れている。また、形状記憶合金からなる第2の規制層5
2は、常温状態(マルテンサイト相)でインク室51の
外側に向かって湾曲している。
2. Description of the Related Art Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-91865 discloses an ink jet head using a shape memory alloy. In this inkjet head, as shown in FIGS. 7 and 8, a plurality of grooves (that is, ink chambers 51) are formed by processing the surface of the substrate. The ink chamber 51 is located in the first
The first regulating layer 53 is covered with a regulating plate 54 composed of a regulating layer 53 and a second regulating layer 52 fixed on the first regulating layer 53. Here, the second restriction layer 52 is formed of a shape memory alloy. Also, the second regulating layer 5 made of a shape memory alloy
2 is curved toward the outside of the ink chamber 51 in a normal temperature state (martensite phase).

【0003】このような構成を採用したインクジェット
ヘッドは、規制板54に電圧が印加されて加熱される
と、形状記憶合金からなる第2の規制層52がマルテン
サイト相から母相に変態し、図5において点線で示すよ
うに、湾曲した状態から平坦な状態に変形する。その結
果、インク室51に収容されているインクが、基板に形
成されたノズル57を介して飛翔する。
In an ink-jet head employing such a configuration, when a voltage is applied to the regulating plate 54 and heated, the second regulating layer 52 made of a shape memory alloy is transformed from a martensite phase to a parent phase, As shown by a dotted line in FIG. 5, the state changes from a curved state to a flat state. As a result, the ink contained in the ink chamber 51 flies through the nozzle 57 formed on the substrate.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、このインク
ジェットヘッドは以下の問題点を有する。 上述のように、形状記憶合金からなる第2の規制層
52は、常温(マルテンサイト相)で湾曲した形態をと
り、高温(母相)で平坦な形状となる。しかし、実際に
は、そのような形態の変態を形状記憶合金に記憶させる
のは容易でない。 形状記憶合金は、圧電素子に比べると大きな変形量
が得られる。例えば、圧電素子の変形量は約0.1〜
0.2%であるのに対し、形状記憶合金の変形量は最大
約5%にも達する。しかし、形状記憶合金からなる第2
の規制層#は、その周囲が基板に固定されて変形が規制
されているので、形状記憶合金の潜在的な変形能を有効
に活用できない。 形状記憶合金の変形に伴う容積変化は、形状記憶合
金の変形容積に限られ、インクの吐出に必要な容積変化
が得られない場合がある。
However, this ink jet head has the following problems. As described above, the second restriction layer 52 made of a shape memory alloy takes a curved shape at normal temperature (martensite phase) and has a flat shape at high temperature (mother phase). However, in practice, it is not easy to memorize such a transformation in a shape memory alloy. The shape memory alloy can obtain a larger deformation amount than the piezoelectric element. For example, the deformation amount of the piezoelectric element is about 0.1 to
In contrast to 0.2%, the deformation amount of the shape memory alloy reaches a maximum of about 5%. However, the second made of shape memory alloy
In the regulation layer #, the periphery thereof is fixed to the substrate and the deformation thereof is regulated, so that the potential deformability of the shape memory alloy cannot be effectively utilized. The change in volume due to the deformation of the shape memory alloy is limited to the deformation volume of the shape memory alloy, and the change in volume required for ink ejection may not be obtained in some cases.

【0005】そこで、本発明は、形状記憶合金を利用し
たインクジェットヘッドで、形状記憶合金の形状記憶が
簡単で、形状記憶合金の変形能を十分に発揮でき、形状
記憶合金の変形により大きな容積変化を得ることができ
るインクジェットヘッドを提供することを目的とする。
Therefore, the present invention relates to an ink jet head using a shape memory alloy, in which the shape memory of the shape memory alloy is easy, the deformability of the shape memory alloy can be sufficiently exhibited, and a large volume change is caused by the deformation of the shape memory alloy. It is an object of the present invention to provide an ink jet head capable of obtaining the following.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】これらの目的を達成する
ために、本発明のインクジェットヘッドは、インクを収
容する空間の少なくとも一部が、第1の壁部分と該第1
の壁部分に隣接する第2の壁部分とで形成されている。
ここで、第1の壁部分は形状記憶材料からなる部分を有
する。そして、この形状記憶合金からなる部分の変形に
基づいて第2の壁部分が変形し、これにより空間内の容
積を減少させるようにしてある。
In order to achieve these objects, in an ink jet head according to the present invention, at least a part of a space for containing ink has a first wall portion and the first wall portion.
And a second wall portion adjacent to the second wall portion.
Here, the first wall portion has a portion made of a shape memory material. The second wall portion is deformed based on the deformation of the portion made of the shape memory alloy, thereby reducing the volume in the space.

【0007】本発明の他の形態のインクジェットヘッド
及びこのインクジェットヘッドを備えたインクジェット
記録装置は、上記空間と大気とを接続するノズルを有す
る。したがって、空間内の容積の減少によりインクが加
圧され、これによりノズルを介して大気にインクが吐出
する。
An ink jet head according to another embodiment of the present invention and an ink jet recording apparatus provided with the ink jet head have a nozzle for connecting the space with the atmosphere. Accordingly, the ink is pressurized due to the decrease in the volume in the space, and the ink is discharged to the atmosphere through the nozzle.

【0008】[0008]

【発明の効果】以上のように構成されたインクジェット
ヘッド及びインクジェット記録装置によれば、形状記憶
合金からなる部分を有する第1の壁部分が変形すると、
その変形と共に第2の壁部分が変形する。したがって、
単に第1の壁部分が変形する場合よりも、より多くの容
積変化を空間に与え、それによりインクをより強く加圧
できる。また、形状記憶材料からなる第1の壁の変形能
を十分に発揮できるインクジェットヘッドの構成が可能
である。そのため、形状記憶材料の変形によりインクを
強く加圧し、確実に吐出できる。
According to the ink jet head and the ink jet recording apparatus configured as described above, when the first wall portion having the portion made of the shape memory alloy is deformed,
With the deformation, the second wall portion is deformed. Therefore,
It provides more volume change to the space than if the first wall portion were simply deformed, thereby allowing the ink to be more strongly pressurized. In addition, a configuration of an ink jet head that can sufficiently exhibit the deformability of the first wall made of the shape memory material is possible. Therefore, the ink can be strongly pressurized by the deformation of the shape memory material and can be reliably ejected.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態を説明する。図1〜図4において、
本発明に係るインクジェットヘッド2は、概略、3つの
部材−チャンネルプレート8、ノズルプレート4、形状
記憶基板20−で構成されている。チャンネルプレート
8は、所定の厚みを有する板からなり、細長い分離スロ
ット14が所定の間隔をあけて平行に形成されている。
チャンネルプレート8にはまた、分離スロット14とこ
れに隣接する分離スロット14との間に、これらの分離
スロット14と平行にかつ分離スロット14に沿って別
のスロット(インクチャンネル10)が形成され、これ
により、各インクチャンネル10に対応して、そのイン
クチャンネル10を形作る一対の長手方向に伸びる薄い
側壁12が形成されている。なお、本実施形態では、一
つのチャンネルプレートには3つのインクチャンネル1
0しか形成されていないが、それ以上の数(例えば、数
百個)のインクチャンネル10を形成してもよい。これ
らインクチャンネル10の長手方向一端から所定の間隔
をあけて、チャンネルプレート8には共通インク室18
を形成する切り欠き22が形成されている。各インクチ
ャンネル10を共通インク室18に接続するために、チ
ャンネルプレート8の一方の表面には、各インクチャン
ネル10に対応した溝(インクインレット16)が形成
されている。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 to 4,
The inkjet head 2 according to the present invention generally includes three members—a channel plate 8, a nozzle plate 4, and a shape memory substrate 20—. The channel plate 8 is formed of a plate having a predetermined thickness, and has elongated separation slots 14 formed in parallel at predetermined intervals.
In the channel plate 8, another slot (ink channel 10) is formed between the separation slot 14 and the adjacent separation slot 14 in parallel with and along the separation slot 14. Thereby, a pair of longitudinally extending thin side walls 12 forming the ink channel 10 are formed corresponding to each ink channel 10. In this embodiment, three ink channels 1 are provided in one channel plate.
Although only 0 is formed, more (for example, several hundred) ink channels 10 may be formed. At a predetermined interval from one end in the longitudinal direction of these ink channels 10, a common ink chamber 18 is provided in the channel plate 8.
Is formed. In order to connect each ink channel 10 to the common ink chamber 18, a groove (ink inlet 16) corresponding to each ink channel 10 is formed on one surface of the channel plate 8.

【0010】このインクジェットヘッド2は、剛性の高
い材料で作るのが好ましく、例えば、ステンレス等の金
属、シリコン、ガラス、セラミックスなどからなる板が
利用可能である。分離スロット14、インクチャンネル
10、インクインレット16は、まずインクインレット
16を形成し、その後、エッチング等により分離スロッ
ト14、インクチャンネル10を形成するのが望まし
い。また、隣接するインクチャンネル10の間隔を狭く
して高密度(高解像度)のインクジェットヘッド2を作
るために、また高いアスペクト比(幅/高さ)の側壁を
形成するために、例えば、シリコン基板を用い、これを
異方性エッチングで分離スロット等を形成するのが好ま
しい。この場合、エッチングは2段階に分けて行い、一
方のエッチングで分離スロット14、インクチャンネル
10を形成し、他方のエッチングでインクインレット1
6を形成する。ただし、インクジェットヘッド2の加工
はエッチングに限るものでなく、例えば、サンドブラス
ト、ダイシング、RIE(リアクティブ・イオン・エッ
チング)などを用いてもよい。インクジェットヘッド2
を感光性ガラスで形成する場合、これらの方法以外に、
フォトリソグラフィを利用することもできる。
The ink jet head 2 is preferably made of a material having high rigidity. For example, a plate made of metal such as stainless steel, silicon, glass, ceramics or the like can be used. The separation slot 14, the ink channel 10, and the ink inlet 16 are preferably formed such that the ink inlet 16 is formed first, and then the separation slot 14, the ink channel 10 is formed by etching or the like. In order to form a high-density (high-resolution) inkjet head 2 by narrowing the interval between adjacent ink channels 10 and to form a side wall having a high aspect ratio (width / height), for example, a silicon substrate is used. It is preferable to form a separation slot or the like by anisotropic etching. In this case, the etching is performed in two stages, one of which forms the separation slot 14 and the ink channel 10 and the other of which forms the ink inlet 1.
6 is formed. However, the processing of the inkjet head 2 is not limited to etching, and for example, sand blasting, dicing, RIE (reactive ion etching), or the like may be used. Inkjet head 2
When forming with a photosensitive glass, besides these methods,
Photolithography can also be used.

【0011】ノズルプレート4は、インクインレット1
6が形成されているチャンネルプレート10の一表面を
覆う大きさと形を有する第1のプレート部分26と、こ
の第1のプレート部分26の一端縁から下方に伸びる第
2のプレート部分28を有する。第1のプレート部分2
6には、チャンネルプレート8に形成されたインクチャ
ンネル10と同一の間隔をあけて、また、これらインク
チャンネル10の長手方向とほぼ直交する方向の一つ又
は複数の線上に、各インクチャンネル10に対応して一
つづつ、ノズル6が形成されている。このノズルプレー
ト4は、図2、図3、図4に最も良く示すように、各ノ
ズル6を対応するインクチャンネル10に対向させた状
態で第1のプレート部分26をチャンネルプレート8の
一表面に載せ、第2のプレート部分28をチャンネルプ
レート8の一端側に位置させた状態(図2参照)で、例
えば接着剤によりチャンネルプレート8に接着する。
The nozzle plate 4 is provided with the ink inlet 1
A first plate portion 26 having a size and shape covering one surface of the channel plate 10 in which the channel plate 6 is formed, and a second plate portion 28 extending downward from one edge of the first plate portion 26. First plate part 2
6, each ink channel 10 is spaced at the same interval as the ink channels 10 formed on the channel plate 8, and on one or a plurality of lines in a direction substantially orthogonal to the longitudinal direction of the ink channels 10. The nozzles 6 are formed one by one correspondingly. The nozzle plate 4 has a first plate portion 26 on one surface of the channel plate 8 with each nozzle 6 facing the corresponding ink channel 10, as best shown in FIGS. With the second plate portion 28 placed on one end side of the channel plate 8 (see FIG. 2), the second plate portion 28 is adhered to the channel plate 8 by, for example, an adhesive.

【0012】このノズルプレート4は、上述したチャン
ネルプレート8と同様に、ステンレス等の金属、シリコ
ン、ガラス、セラミックスのいずれで形成してもよい。
また、ノズル6は、エッチング、サンドブラスト、フォ
トリソグラフィなど、材料に応じて適当な方法で形成す
る。
The nozzle plate 4 may be made of any of metals such as stainless steel, silicon, glass, and ceramics, similarly to the channel plate 8 described above.
The nozzle 6 is formed by an appropriate method such as etching, sandblasting, or photolithography depending on the material.

【0013】形状記憶基板20は、厚さ約1〜数μメー
トルの極めて薄い板で、任意の形状記憶合金、例えば、
TiNi合金、TiNiにPd又はCuを加えた合金、
Cu−Zn−Al合金で作られている。なお、SMA基
板20は金属で形成する必要はなく、金属以外、例え
ば、形状記憶樹脂、形状記憶繊維、またはそれらの複合
材料であってもよい。なお、TiNi合金はその組成に
より特性(特に変態温度)が異なり、例えばTiとNi
の組成比が50%−50%、その変態温度は70℃のも
のが好適に利用できる。なお、この組成のTiNi合金
の場合、最大歪は約5%、発生応力は約600MPaで
ある。
The shape memory substrate 20 is an extremely thin plate having a thickness of about 1 to several micrometers, and is made of any shape memory alloy, for example,
TiNi alloy, alloy obtained by adding Pd or Cu to TiNi,
It is made of Cu-Zn-Al alloy. The SMA substrate 20 does not need to be formed of metal, and may be formed of a material other than metal, such as a shape memory resin, a shape memory fiber, or a composite material thereof. Note that TiNi alloys have different characteristics (especially transformation temperature) depending on the composition.
A composition ratio of 50% to 50% and a transformation temperature of 70 ° C. can be suitably used. In the case of the TiNi alloy having this composition, the maximum strain is about 5% and the generated stress is about 600 MPa.

【0014】形状記憶基板20は、図2、図3、図4に
示すように、変態温度以下のマルテンサイト相(常温)
で、チャネルプレート8の他方の面に、適宜手段(例え
ば、接着剤)で接着される。このとき、図5(A)に示
すように、形状記憶基板20は、インクチャンネル10
の長手方向と直交する方向に引き伸ばし、これにより初
期歪を与えておく。次に、ダイシングにより、分離スロ
ット14に沿って形状記憶基板20に複数のスロットを
形成(図5(B))、各インクチャンネル10に対応し
た壁(変形壁32)を形成する(図5(C))。また、
図3に示すように、インクチャンネル10の両端に対応
する変形壁32の両端にそれぞれ電極30を設け、これ
らの電極30を駆動回路34に接続する。
As shown in FIGS. 2, 3 and 4, the shape memory substrate 20 has a martensite phase (normal temperature) lower than the transformation temperature.
Then, it is bonded to the other surface of the channel plate 8 by an appropriate means (for example, an adhesive). At this time, as shown in FIG. 5A, the shape memory substrate 20 is
Are stretched in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the first direction, thereby giving an initial strain. Next, a plurality of slots are formed in the shape memory substrate 20 along the separation slots 14 by dicing (FIG. 5B), and walls (deformed walls 32) corresponding to the respective ink channels 10 are formed (FIG. 5 (B)). C)). Also,
As shown in FIG. 3, electrodes 30 are provided at both ends of a deformed wall 32 corresponding to both ends of the ink channel 10, and these electrodes 30 are connected to a drive circuit 34.

【0015】このように構成されたインクジェットヘッ
ド2は、共通インク室18にインク36が供給される。
このインク36はさらに、各インクインレット16を介
して、対応するインクチャンネル10に供給されて充填
される。この状態から、選択されたインクチャンネル1
0に対応した一対の電極30に駆動回路34から所定の
電圧(パルス電圧)が印加されると、対応する変形壁3
2が抵抗となってこれが発熱する。そして、変形壁32
が変態温度に達すると、この変形壁32がマルテンサイ
ト相から母相に変態し、図5(D)に示すように、初期
歪の与えられる前の状態に変形する。その結果、変形壁
32の長手方向端部に固定されているインクチャンネル
側壁12が内側に向かって曲がり、対応するインクチャ
ンネル10のインク36が加圧され、これにより対応す
るノズル6からインク36が吐出する。次に、駆動回路
34による電圧印加が終了すると、変形壁32の発熱が
終わり、この変形壁32は常温状態になる。その結果、
変形壁32は、母相からマルテンサイト相に変態し、初
期歪の与えられた初期状態(図5(C)に示す状態)に
復帰する。このとき、インクチャンネル10に負圧が生
じ、その吸引力によりインクインレット16を介して共
通インク室18からインク36が補充される。
In the ink jet head 2 configured as described above, the ink 36 is supplied to the common ink chamber 18.
The ink 36 is further supplied to and filled in the corresponding ink channel 10 via each ink inlet 16. From this state, the selected ink channel 1
When a predetermined voltage (pulse voltage) is applied from the drive circuit 34 to the pair of electrodes 30 corresponding to 0, the corresponding deformed wall 3
2 acts as a resistor and generates heat. And the deformed wall 32
When the temperature reaches the transformation temperature, the deformed wall 32 transforms from the martensite phase to the parent phase, and as shown in FIG. 5D, deforms to a state before the initial strain is applied. As a result, the ink channel side wall 12 fixed to the longitudinal end of the deformed wall 32 bends inward, and the ink 36 of the corresponding ink channel 10 is pressurized, whereby the ink 36 is discharged from the corresponding nozzle 6. Discharge. Next, when the voltage application by the drive circuit 34 ends, the heat generation of the deformed wall 32 ends, and the deformed wall 32 is brought to a normal temperature state. as a result,
The deformed wall 32 transforms from the parent phase to the martensite phase, and returns to the initial state with the initial strain (the state shown in FIG. 5C). At this time, a negative pressure is generated in the ink channel 10, and the ink 36 is replenished from the common ink chamber 18 through the ink inlet 16 by the suction force.

【0016】このように、本発明に係るインクジェット
ヘッド2によれば、インクチャンネル10を形成してい
る変形壁32が変形するだけでなく、その両側に配置さ
れている側壁12が変形する。しかも、側壁12は、そ
の全体が、インクチャンネル10の内側に向かって変形
するため、インクチャンネル10の容積変化は非常に大
きい。つまり、形状記憶合金からなる変形壁32の変形
を、十分にインクチャンネル10の容積変化に利用でき
るので、画像形成に必要な量のインク36を確実に吐出
できる。
As described above, according to the ink jet head 2 of the present invention, not only the deformed wall 32 forming the ink channel 10 is deformed but also the side walls 12 disposed on both sides thereof. Moreover, since the entire side wall 12 is deformed toward the inside of the ink channel 10, the volume change of the ink channel 10 is very large. That is, the deformation of the deformable wall 32 made of the shape memory alloy can be sufficiently utilized for the change in the volume of the ink channel 10, so that the ink 36 in an amount necessary for image formation can be reliably discharged.

【0017】上記実施形態においては、変形壁32に電
圧印加し、変形壁32自身が発するジュール熱によりマ
ルテンサイト相から母相への変態を生じさせているが、
変態壁32にヒータで直接熱を与えるという構成でもよ
い。なお、発熱した変形壁32を出来るだけ速く初期状
態に復帰させるために、変形壁32を冷却する機構(空
冷機構、水冷機構のいずれでもよい。)を設けても良
い。また、変形壁32の温度を上昇させる際、変形壁3
2においてインクチャンネル側壁12との接合部以外の
部位が主として温度上昇するように、変形壁32上の通
電の配線やヒータの設置を適宜施せば、変形壁32とイ
ンクチャンネル側壁12との接合部にかかる応力及び応
力変化が小さくなり、結果としてインクジェットヘッド
2全体の物理的劣化を遅くすることができる。
In the above embodiment, a voltage is applied to the deformed wall 32 and the transformation from the martensite phase to the parent phase is caused by the Joule heat generated by the deformed wall 32 itself.
A configuration in which heat is directly applied to the transformation wall 32 by a heater may be used. In order to return the heated deformed wall 32 to the initial state as quickly as possible, a mechanism for cooling the deformed wall 32 (either an air cooling mechanism or a water cooling mechanism may be provided). When the temperature of the deformed wall 32 is increased, the deformed wall 3
2, if a current-carrying wiring or a heater is appropriately provided on the deformed wall 32 so that the temperature of the portion other than the joint portion with the ink channel side wall 12 mainly rises, the joint portion between the deformed wall 32 and the ink channel side wall 12 is formed. And a change in stress applied to the ink jet head 2 can be reduced, and as a result, physical deterioration of the entire inkjet head 2 can be delayed.

【0018】図6に、本発明のインクチャネル部10
の、別の実施形態を示す。それぞれは、インクチャネル
10の長手方向に関して中央部付近の、長手方向に垂直
な断面図である。図6(A)、(B)、(C)におい
て、チャネル10の右側にある支柱38は変形壁32の
形状が変化しても動かず撓まない構造にしてある。即
ち、インクチャネル10にて十分な容積変化が得られる
ならば、片側のインクチャネル側壁12のみが撓む構成
であってもよい。また、図6に示すように、変形壁3
2、支柱38は、曲面を有していてもよい。
FIG. 6 shows the ink channel section 10 of the present invention.
3 shows another embodiment of the present invention. Each is a cross-sectional view near the center of the ink channel 10 in the longitudinal direction and perpendicular to the longitudinal direction. 6 (A), 6 (B) and 6 (C), the column 38 on the right side of the channel 10 does not move and does not bend even if the shape of the deformed wall 32 changes. That is, if a sufficient change in volume can be obtained in the ink channel 10, only one ink channel side wall 12 may be bent. Also, as shown in FIG.
2. The support 38 may have a curved surface.

【0019】マルテンサイト相での形状記憶基板20の
初期歪を設定する方法は、多数存在する。例えば、形状
記憶基板20とインクチャネル側壁12の接合時に、両
者全体に熱を加え接合し、そしてインクジェットヘッド
2が通常稼動する環境での温度程度まで両者の温度を下
げると、初期歪が設定された状態となる。これは、形状
記憶基板20の材料とインクチャネル側壁12の材料と
の、熱膨張係数の差異を利用したものである。また、立
ち並ぶ複数のインクチャネル側壁12の垂直な方向にチ
ャネルプレート8全体を圧縮した上で形状記憶基板20
を接合するという手順や、インクチャネル側壁12を予
め何らかの外力により撓ませておいた上で形状記憶基板
20を接合するという手順によっても、初期歪が設定さ
れる。
There are many methods for setting the initial strain of the shape memory substrate 20 in the martensite phase. For example, when the shape memory substrate 20 and the ink channel side wall 12 are joined together by applying heat to the entirety, and the temperature is lowered to about the temperature in an environment where the inkjet head 2 normally operates, the initial strain is set. State. This utilizes the difference in the coefficient of thermal expansion between the material of the shape memory substrate 20 and the material of the ink channel side wall 12. Further, the entire channel plate 8 is compressed in a direction perpendicular to the plurality of ink channel side walls 12 arranged in a row, and the shape memory substrate 20 is compressed.
The initial strain is also set by the procedure of joining the shape memory substrates 20 or the procedure of joining the shape memory substrate 20 after bending the ink channel side wall 12 by some external force in advance.

【0020】図9はインクジェットヘッド2を組み入れ
たプリンタ100の一部を示す。このプリンタ100
は、底板102と、この底板102から略垂直に伸びて
対向する一対の支持壁104と、これらの支持壁104
を連結する前壁106を有する。前壁106の外側に
は、プリンタ100により印字されるシート(紙)Sを
収容する給紙トレイ108が設けてあり、この給紙トレ
イ108に収容されているシートSが、前壁106に形
成されている給紙口(図示せず)を介して、プリンタ1
00の内部に供給されるようにしてある。
FIG. 9 shows a part of a printer 100 incorporating the ink jet head 2. This printer 100
A bottom plate 102, a pair of support walls 104 extending substantially perpendicularly from the bottom plate 102 and facing each other;
And a front wall 106 connecting the Outside the front wall 106, a paper feed tray 108 for storing a sheet (paper) S to be printed by the printer 100 is provided, and the sheet S stored in the paper feed tray 108 is formed on the front wall 106. The printer 1 is connected via a paper feed port (not shown)
00 is supplied inside.

【0021】前壁106の内側では、一対の支持壁10
4に、前壁106と平行に上段ガイドレール112とそ
の下方に配置された下段ガイドレール114が支持され
ている。これらガイドレール112と114には、イン
クカートリッジ116が移動可能に支持されている。イ
ンクカートリッジ116をガイドレール112と114
に沿って往復移動させる走査機構118は、それぞれの
支持壁104の近傍で前壁106の内側に支持された一
対のプーリ120と、これらのプーリ120に巻回され
たベルト122と、いずれか一方のプーリ120を正逆
回転させるモータ(図示せず)とからなり、ベルト12
2の一部にインクカートリッジ11116が連結されて
いる。
Inside the front wall 106, a pair of support walls 10
4, an upper guide rail 112 parallel to the front wall 106 and a lower guide rail 114 disposed below the upper guide rail 112 are supported. On these guide rails 112 and 114, an ink cartridge 116 is movably supported. Insert the ink cartridge 116 into the guide rails 112 and 114
The scanning mechanism 118 that reciprocates along a pair of the pulleys 120 supports a pair of pulleys 120 supported inside the front wall 106 near the respective support walls 104 and a belt 122 wound around these pulleys 120. And a motor (not shown) for rotating the pulley 120 forward and reverse.
An ink cartridge 11116 is connected to a part of the second cartridge 2.

【0022】インクカートリッジ116は、本実施形態
では、その下面に上述したインクジェットヘッド10を
一個又は複数個備えている。インクカートリッジ116
の下方には、インクジェットヘッド10と間隔を置いて
シートガイド124が設けてある。このシートガイド1
24の前壁106側には、この前壁106の給紙口を通
じてプリンタ100の内部に送り込まれたシートSを矢
印126方向(搬送方向)に搬送する給紙ローラ128
が、給紙方向と直交する方向に配置されており、対向す
る支持壁104に回転自在に支持されている。また、給
紙方向に関してインクカートリッジ116の下流側に
は、シートガイド124に対してシートSを押し付ける
押圧ローラ130が給紙方向と直交する方向に配置され
ている。
In the present embodiment, the ink cartridge 116 has one or a plurality of the above-described ink jet heads 10 on its lower surface. Ink cartridge 116
A sheet guide 124 is provided below and at a distance from the inkjet head 10. This seat guide 1
24, a sheet feeding roller 128 for conveying the sheet S fed into the printer 100 through the sheet feeding port of the front wall 106 in the direction of arrow 126 (conveying direction).
Are arranged in a direction perpendicular to the paper feeding direction, and are rotatably supported by the opposing support wall 104. Further, on the downstream side of the ink cartridge 116 with respect to the sheet feeding direction, a pressing roller 130 for pressing the sheet S against the sheet guide 124 is arranged in a direction orthogonal to the sheet feeding direction.

【0023】給紙ローラ128は、その軸132に固定
したギヤ134と、このギヤ134の近傍で支持壁10
4に回転自在に支持されたギヤ136を介して、モータ
138に駆動連結されており、このモータ138の回転
に基づいて給紙ローラ128が回転してシートSを矢印
126方向に搬送するようにしてある。
The paper feed roller 128 has a gear 134 fixed to a shaft 132 and a support wall 10 near the gear 134.
4 is connected to a motor 138 via a gear 136 rotatably supported by the motor 4, and the sheet feed roller 128 rotates based on the rotation of the motor 138 to convey the sheet S in the direction of arrow 126. It is.

【0024】このように構成されたプリンタ100によ
る印字時、給紙トレイ108から送り出されたシートS
は前壁106の給紙口を通じてプリンタ100の内部に
送り込まれる。次に、シートSは、モータ138の駆動
に基づいて回転する給紙ローラ128により、シートガ
イド124に沿って矢印126方向に搬送される。ま
た、シートガイド124上を移動するシートSは押圧ロ
ーラ130によりシートガイド124に押し付けられ、
これによりシートSとインクヘッドヘッド10との間隔
が一定に保たれる。
At the time of printing by the printer 100 configured as described above, the sheet S sent from the paper feed tray 108 is printed.
Is fed into the printer 100 through the paper feed port of the front wall 106. Next, the sheet S is conveyed in the direction of arrow 126 along the sheet guide 124 by the sheet feeding roller 128 that rotates based on the driving of the motor 138. Further, the sheet S moving on the sheet guide 124 is pressed against the sheet guide 124 by the pressing roller 130,
Thereby, the interval between the sheet S and the ink head 10 is kept constant.

【0025】シートSの移動に同期して、インクカート
リッジ116は、ベルト122の回転によりガイドレー
ル112と114に沿って往復移動し、シートガイド1
24上を移動するシートSの部分に対して、インクジェ
ットヘッド10からインクを吐出して印字する。印字さ
れたシートSは図示しない排紙トレイ上に排出される。
In synchronization with the movement of the sheet S, the ink cartridge 116 reciprocates along the guide rails 112 and 114 by the rotation of the belt 122, and
The ink is ejected from the ink jet head 10 to the portion of the sheet S that moves on the top 24 and printing is performed. The printed sheet S is discharged onto a discharge tray (not shown).

【0026】(FEM解析による実証)インクジェット
ヘッドに以下の条件を備えさせ、該インクジェットヘッ
ドが実用に耐え得るか否か、FEM(Finite E
lement Method、有限要素法)解析による
実証を行った。 (1)実験条件 ・TiNi合金の組成比:50%−50%(TiNi合
金の変態温度、最大歪、発生応力:70℃、5%、60
0MPa) ・インクチャネル幅:50μm ・インクチャネル長さ:200μm ・インクチャネル側壁幅:10μm ・インクチャネル側壁高さ:100μm ・変形壁厚さ:1μm (2)確認すべき項目 通常のインクジェットヘッドにおいては、例えば一般的
な水系インクを用いて、一般的な大きさである径数十μ
mのドットを形成する場合、 ・約20ピコリットル(20×10-153)の、インク
チャネル部の変形容積 ・約0.3MPaの、インクチャネルとしてインクを押
す圧力 が、最低限必要である。これらの値は当業者に公知の技
術から算出される。 (3)解析結果 インクチャネル部の変形容積として20ピコリットル、
インクを押す圧力として1.8MPaあることが確認さ
れた。従って、インクジェットヘッドとして有効である
ことが理解できる。
(Demonstration by FEM analysis) An ink jet head was provided with the following conditions, and it was determined whether or not the ink jet head could withstand practical use by FEM (Finite E).
element method (finite element method) analysis. (1) Experimental conditions-Composition ratio of TiNi alloy: 50% -50% (transformation temperature, maximum strain, generated stress of TiNi alloy: 70 ° C, 5%, 60%
0 MPa)-Ink channel width: 50 µm-Ink channel length: 200 µm-Ink channel side wall width: 10 µm-Ink channel side wall height: 100 µm-Deformed wall thickness: 1 µm (2) Items to be checked For ordinary inkjet heads For example, using a general water-based ink, a diameter of several tens μ
When forming a dot of m, the deformation volume of the ink channel portion of about 20 picoliters (20 × 10 −15 m 3 ) is required. is there. These values are calculated from techniques known to those skilled in the art. (3) Analysis result The deformation volume of the ink channel portion was 20 picoliters,
It was confirmed that the pressure for pressing the ink was 1.8 MPa. Therefore, it can be understood that the ink jet head is effective.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の1つの実施形態のインクジェットヘ
ッドの分解斜視図(かつ部分透視図)である。
FIG. 1 is an exploded perspective view (and a partial perspective view) of an inkjet head according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1のインクジェットヘッドの側面図であ
る。
FIG. 2 is a side view of the inkjet head of FIG.

【図3】 図1のインクジェットヘッドの、断面を示し
た斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a cross section of the inkjet head of FIG. 1;

【図4】 図1のインクジェットヘッドの断面図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view of the inkjet head of FIG. 1;

【図5】 インクチャネルの形成と、動作を示す、図1
のインクジェットヘッドの一部の概略図である。
FIG. 5 shows the formation and operation of an ink channel, FIG.
FIG. 3 is a schematic view of a part of the inkjet head of FIG.

【図6】 本発明のいくつかの好ましい実施形態のイン
クジェットヘッドにおけるインクチャネル部の断面図で
ある。
FIG. 6 is a cross-sectional view of an ink channel portion in an inkjet head according to some preferred embodiments of the present invention.

【図7】 従来技術のインクジェットヘッドの断面図で
ある。
FIG. 7 is a sectional view of a conventional inkjet head.

【図8】 従来技術のインクジェットヘッドの平面図で
ある。
FIG. 8 is a plan view of a conventional inkjet head.

【図9】 本発明に係るインクジェットヘッドを組み入
れたプリンタの部分斜視図である。
FIG. 9 is a partial perspective view of a printer incorporating the ink jet head according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4・・・ノズルプレート 6・・・ノズル 8・・・チャネルプレート 10・・・インクチャネル 14・・・分離スロット 16・・・インクインレット 18・・・共通インク室 20・・・形状記憶基板 32・・・変形壁 36・・・インク DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 ... Nozzle plate 6 ... Nozzle 8 ... Channel plate 10 ... Ink channel 14 ... Separation slot 16 ... Ink inlet 18 ... Common ink chamber 20 ... Shape memory substrate 32 ... Deformed wall 36 ... Ink

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 暢久 大阪府大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 Fターム(参考) 2C057 AF51 AG12 AG43 BA04 BA15 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Nobuhisa Ishida 2-3-13 Azuchicho, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka F-term in Osaka International Building Minolta Co., Ltd. (reference) 2C057 AF51 AG12 AG43 BA04 BA15

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インクを収容する空間の少なくとも一部
が、第1の壁部分と該第1の壁部分に隣接する第2の壁
部分とで形成され、 上記第1の壁部分は形状記憶材料からなる部分を有し、 上記形状記憶材料からなる部分の変形に基づいて上記第
2の壁部分が変形し、これにより上記空間内の容積を減
少させるようにしたことを特徴とするインクジェットヘ
ッド。
At least a part of a space for accommodating ink is formed by a first wall portion and a second wall portion adjacent to the first wall portion, wherein the first wall portion is a shape memory. An ink jet head having a portion made of a material, wherein the second wall portion is deformed based on the deformation of the portion made of the shape memory material, thereby reducing the volume in the space. .
【請求項2】 上記空間と大気とを接続するノズルを有
し、上記空間内の容積の減少により上記インクを加圧
し、これによりノズルを介して大気にインクを吐出する
ようにしたことを特徴とする請求項1のインクジェット
ヘッド。
2. The ink jet printer according to claim 1, further comprising a nozzle for connecting the space to the atmosphere, wherein the ink is pressurized by reducing the volume in the space, thereby discharging the ink to the atmosphere via the nozzle. The ink jet head according to claim 1, wherein
【請求項3】 請求項2のインクジェットヘッドを備え
たことを特徴とするインクジェット記録装置。
3. An ink jet recording apparatus comprising the ink jet head according to claim 2.
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