JP2001253070A - インクジェット式記録ヘッド - Google Patents

インクジェット式記録ヘッド

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JP2001253070A
JP2001253070A JP2000063830A JP2000063830A JP2001253070A JP 2001253070 A JP2001253070 A JP 2001253070A JP 2000063830 A JP2000063830 A JP 2000063830A JP 2000063830 A JP2000063830 A JP 2000063830A JP 2001253070 A JP2001253070 A JP 2001253070A
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JP
Japan
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pressure generating
generating chamber
piezoelectric element
recording head
width
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JP2000063830A
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English (en)
Inventor
Shiro Yazaki
崎 士 郎 矢
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/1437Back shooter

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インク吐出のエネルギ効率に優れるインクジ
ェット式記録ヘッドを提供すること。 【解決手段】 本発明のインクジェット式記録ヘッド1
0は、対向する上面11u及び下面11dを有すると共
に、全体に帯状で、一端側11aが他端側11b及び中
央部11cよりも幅広に形成された圧力発生室11を備
えている。圧力発生室11の少なくとも一端側11a及
び中央部11cの上面には、弾性板15を介して圧電素
子構造12が設けられている。圧力発生室11の一端側
11aの下面には、インク供給路13が連通し、圧力発
生室11の他端側には、ノズル開口14が形成されてい
る。圧電素子構造12は、圧力発生室11の一端側11
aの上面に設けられた部分が、圧力発生室11の中央部
11cの上面に設けられた部分よりも幅広である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット式
記録ヘッドに関し、とりわけ、インク吐出のエネルギ効
率に優れるインクジェット式記録ヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】図3(a)は、従来のインクジェット式
記録ヘッドの概略平面図であり、図3(b)は、図3
(a)のA−A線断面図である。図3(a)及び図3
(b)に示すように、従来の記録ヘッド50は、一定の
幅を有する断面が矩形の圧力発生室51と、圧力発生室
51の上面側に弾性板55を介して設けられた圧電素子
構造52と、圧力発生室51の一端側に連通するインク
供給路53と、圧力発生室51の他端側に形成されたノ
ズル開口54と、を備えている。
【0003】図3(a)及び図3(b)に示すような記
録ヘッド50では、圧電素子構造52の駆動による圧力
発生室51の変形に伴って、ノズル開口54からインク
滴が吐出される。これにより、記録紙等への記録(印
刷)が可能である。
【0004】また、圧電素子構造として薄膜PZTを利
用したインクジェット式記録ヘッドの製造方法が、特開
平5−286131号公報等に詳細に説明されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図3(a)及び図3
(b)に示すような従来の構造では、圧力発生室51の
変形によって、圧力発生室51内のインクが、ノズル開
口54の方向とインク供給路53の方向との両方に押し
出される。従って、ノズル開口54からのインクの吐出
量は、圧力発生室51の体積変化分の約50%程度であ
る。つまり、ノズル開口54から吐出する所望のインク
量に対して、圧力発生室51はその約2倍の体積変化が
必要である。このような態様は、エネルギ効率が良くな
い。
【0006】本発明は、このような点を考慮してなされ
たものであり、インク吐出のエネルギ効率に優れるイン
クジェット式記録ヘッドを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、対向する上面
及び下面を有すると共に、断面が略矩形で一端側が他端
側及び中央部よりも幅広に形成された圧力発生室と、圧
力発生室の少なくとも一端側及び中央部の上面に弾性板
を介して設けられ、上部電極、圧電体層及び下部電極を
有する圧電素子と、圧力発生室の一端側の下面に連通す
るインク供給路と、圧力発生室の他端側に形成されたノ
ズル開口と、を備え、圧電素子は、圧力発生室の一端側
の上面に設けられた部分が、圧力発生室の中央部の上面
に設けられた部分よりも幅広であることを特徴とするイ
ンクジェット式記録ヘッドである。
【0008】本発明によれば、圧力発生室及び圧電素子
の一端側がそれぞれ幅広に形成されているため、圧電素
子の駆動による圧力発生室の変形量が当該一端側におい
て大きく、結果的にインク供給路に逆流するインクの量
を低減することができる。
【0009】好ましくは、圧力発生室の一端側の幅は、
他の部分の幅の1.2倍以上であり、圧電素子の一端側
の幅は、他の部分の幅の1.2倍以上である。
【0010】また、好ましくは、圧力発生室は、略一定
の深さを有しており、圧力発生室の一端側の上面は、圧
電素子の変形によって下方に圧力発生室の深さの1/2
以上変形する部分を有する。
【0011】また、好ましくは、圧力発生室の他端側及
び中央部は、略一定の幅となっており、圧電素子の他端
側及び中央部も、略一定の幅となっており、圧力発生室
の一端側は、中央部からテーパ状に幅広となっており、
圧電素子の一端側も、中央部からテーパ状に幅広となっ
ている。
【0012】また、好ましくは、幅広に形成された圧力
発生室の一端側の長さ及び幅広に形成された圧電素子の
一端側の長さは、圧力発生室全体の長さの0.2倍以下
である。
【0013】さらに、好ましくは、圧電素子の幅が変化
する部分の近傍において、少なくとも上部電極と圧電体
層とが下部電極よりそれぞれ細く形成されている。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。
【0015】図1(a)は、本発明によるインクジェッ
ト式記録ヘッドの第1の実施の形態の概略平面図であ
り、図1(b)は、図1(a)のA−A線断面図であ
る。図1(a)及び図1(b)に示すように、本発明の
第1の実施の形態のインクジェット式記録ヘッド10
は、対向する上面11u及び下面11dを有すると共
に、全体に帯状の圧力発生室11を備えている。圧力発
生室11は、一端側部分11aが、他端側部分11b及
び中央部11cよりも幅広に形成されている。
【0016】圧力発生室11の一端側11a、他端側1
1b及び中央部11cの上面には、弾性板15を介して
薄膜PZTで構成された圧電体層12aを有する圧電素
子構造12が形成されている。この場合、圧電体層12
aの上面側には上部電極12uが設けられ、圧電体層1
2aの下面側には下部電極12dが設けられ、圧電素子
構造12は積層された三層構造となっている。本実施の
形態の圧電素子構造12は、圧力発生室11の一端側1
1aの上面に設けられた部分が、圧力発生室11の中央
部11c及び他端部11bの上面に設けられた部分より
も幅広である。また、両電極12u及び12dは、図示
しない駆動回路に接続されている。
【0017】圧力発生室11の一端側11aの下面に
は、インク供給路13が連通している。一方、圧力発生
室11の他端側11bには、ノズル開口14が形成され
ている。
【0018】本実施の形態の場合、圧力発生室11の他
端側11b及び中央部11cの幅は、70μmで略一定
であり、圧力発生室11の一端側11aは中央部11c
からテーパ状に幅広となって、最大幅は100μmとな
っている。すなわち、圧力発生室11の一端側11a
は、他の部分の幅の1.2倍以上の部分を有している。
【0019】圧電素子構造12は、図1(a)に示すよ
うに、圧力発生室11の上面から一回り小さい大きさで
形成されているが、圧電素子構造12の他端側及び中央
部も、略一定の幅となっており、圧電素子構造12の一
端側も中央部からテーパ状に幅広となっている。その結
果、圧電素子構造12の一端側は、他の部分の幅の1.
2倍以上の部分を有している。
【0020】本実施の形態の場合、図1(a)に示すよ
うに、圧力発生室11は幅方向に対称であり、圧電素子
構造12も幅方向に対称である。
【0021】また、図1(b)に示すように、圧力発生
室11は略一定の深さを有している。この深さは、例え
ば1μm(=1000nm)である。圧力発生室11の
一端側11aの上面は、圧電素子構造12の変形によっ
て下方に変形するが、その変形量の最大値は圧力発生室
11の深さの1/2以上となっている。その最大の変形
量は、例えば600〜700nmである。この場合、圧
力発生室11の他端部11b及び中央部11cにおける
変形量は、400〜500nmである。
【0022】その他、インク供給路13には、図示しな
いインクカートリッジ等が連通しており、インクが絶え
ず供給されるようになっている。
【0023】次に、このような構成よりなる本実施の形
態の作用について説明する。
【0024】吐出前状態においては、インク供給路13
から供給されるインクによって圧力発生室11が充満さ
れており、ノズル開口14には、インクの表面張力によ
ってメニスカスが形成されている。
【0025】図示しない駆動回路と上部電極12u及び
下部電極12dとによって圧電体層12aが印加(駆
動)されると、圧電体層12aに圧電ひずみが発生し、
圧電素子構造12が撓んで、圧力発生室11を変形させ
る。
【0026】この時の変形の状態は、図1(b)に点線
で示すようになり、圧力発生室11の中央部11c及び
他端部11bにおける変形量が400〜500nmであ
るのに対し、圧力発生室11の一端側11aにおける変
形量は600〜700nmであって、圧力発生室11の
深さ1μm=1000nmの1/2以上である。このた
め、圧力発生室11の他端部11b及び中央部11c側
からインク供給路13方向へのインクの逆流を防止する
ことができる。
【0027】これにより、圧電体層12aの駆動によっ
て吐出されるインク量が従来構造の場合と比較して増大
するため、結果的にインク吐出のエネルギ効率が向上す
る。
【0028】以上のように、本実施の形態によれば、圧
力発生室11及び圧電体層12aの一端側の部分が幅広
に形成されているため、圧電体層12aの駆動による圧
力発生室11の変形量が当該一端側において大きく、イ
ンク供給路13に逆流するインクの量を低減することが
できる。この結果、インク吐出のエネルギ効率が向上す
る。
【0029】なお、本件発明者は、インク吐出のエネル
ギ効率を向上するには、幅広部の長さを圧力発生室の長
さの0.2倍以下とすることがより一層好適であること
を知見した。
【0030】次に、本発明の第2の実施の形態のインク
ジェット式記録ヘッドについて、図2(a)及び図2
(b)を用いて説明する。図2(a)は、第2の実施の
形態のインクジェット式記録ヘッドの概略平面図であ
り、図2(b)は図2(a)のA−A線断面図である。
【0031】図2(a)に示すように、本実施の形態の
インクジェット式記録ヘッド10は、少なくとも上部電
極12u及び圧電体層12aが、圧電素子構造12の幅
が変化する部分の近傍、すなわち、圧電素子構造12の
変形パターンが切替わる部分の近傍(図2(b)の点線
参照)においてそれぞれ細く形成されている他は、図1
(a)及び図1(b)に示す第1の実施の形態のインク
ジェット式記録ヘッドと略同様の構成である。第2の実
施の形態において、図1(a)及び図1(b)に示す第
1の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳
細な説明は省略する。
【0032】本実施の形態においては、圧電素子構造1
2の幅が変化する部分の近傍、すなわち、圧電素子構造
12が局所的に大きく変形する部分において、上部電極
12u及び圧電体層12aが細く形成されているため、
圧電素子構造12の変形による幅が変化する部分の損傷
が防止される。
【0033】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、圧力発
生室及び圧電素子の一端側の部分が幅広に形成されてい
るため、圧電素子の駆動による圧力発生室の変形量が当
該一端側において大きくなり、インク供給路に逆流する
インクの量を低減することができる。この結果、インク
吐出のエネルギ効率が著しく向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるインクジェット式記録ヘッドの第
1の実施の形態を示す概略図。
【図2】本発明によるインクジェット式記録ヘッドの第
2の実施の形態を示す概略図。
【図3】従来のインクジェット式記録ヘッドの概略図。
【符号の説明】
10 インクジェット式記録ヘッド 11 圧力発生室 11a 一端側部分 11b 他端側部分 11c 中央部 11u 上面 11d 下面 12 圧電素子構造 12a 圧電体層 12u 上部電極 12d 下部電極 13 インク供給路 14 ノズル開口 15 弾性板

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】対向する上面及び下面を有すると共に、断
    面が略矩形で一端側が他端側及び中央部よりも幅広に形
    成された圧力発生室と、 圧力発生室の少なくとも一端側及び中央部の上面に弾性
    板を介して設けられ、上部電極、圧電体層及び下部電極
    を有する圧電素子と、 圧力発生室の一端側の下面に連通するインク供給路と、 圧力発生室の他端側に形成されたノズル開口と、を備
    え、 圧電素子は、圧力発生室の一端側の上面に設けられた部
    分が、圧力発生室の中央部の上面に設けられた部分より
    も幅広であることを特徴とするインクジェット式記録ヘ
    ッド。
  2. 【請求項2】圧力発生室の一端側の幅は、他の部分の幅
    の1.2倍以上であることを特徴とする請求項1に記載
    のインクジェット式記録ヘッド。
  3. 【請求項3】圧電素子の一端側の幅は、他の部分の幅の
    1.2倍以上であることを特徴とする請求項1または2
    に記載のインクジェット式記録ヘッド。
  4. 【請求項4】圧力発生室は、略一定の深さを有してお
    り、 圧力発生室の一端側の上面は、圧電素子の変形によって
    下方に圧力発生室の深さの1/2以上変形する部分を有
    することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載
    のインクジェット式記録ヘッド。
  5. 【請求項5】圧力発生室の他端側及び中央部は、略一定
    の幅となっており、 圧電素子の他端側及び中央部も、略一定の幅となってお
    り、 圧力発生室の一端側は、中央部からテーパ状に幅広とな
    っており、 圧電素子の一端側も、中央部からテーパ状に幅広となっ
    ていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記
    載のインクジェット式記録ヘッ
  6. 【請求項6】幅広に形成された圧力発生室の一端側の長
    さ及び幅広に形成された圧電素子の一端側の長さは、圧
    力発生室全体の長さの0.2倍以下であることを特徴と
    する請求項1乃至5のいずれかに記載のインクジェット
    式記録ヘッド。
  7. 【請求項7】圧電素子の幅が変化する部分の近傍におい
    て、少なくとも上部電極と圧電体層とが下部電極よりそ
    れぞれ細く形成されていることを特徴とする請求項1乃
    至6のいずれかに記載のインクジェット式記録ヘッド。
JP2000063830A 2000-03-08 2000-03-08 インクジェット式記録ヘッド Withdrawn JP2001253070A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007055242A (ja) * 2005-07-27 2007-03-08 Brother Ind Ltd 液滴噴射装置及び液体移送装置
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