JP2875242B2 - プリンタヘッドの記録液噴射装置及びその方法 - Google Patents
プリンタヘッドの記録液噴射装置及びその方法Info
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Description
【０００１】
【０００２】本発明はプリントヘッドの記録液噴射装置
に関するもので、より詳しくは薄膜形状記憶合金が相変
化する過程での変形により液室の圧力を調節するように
して、かつ薄膜形状記憶合金が大気圧より低い圧力によ
って引かれながら復元することにより、動作周波数が高
くなってプリント性能が向上し、小型化でき、製造工程
が簡単になるプリントヘッドの記録液噴射装置に関する
ものである。
に関するもので、より詳しくは薄膜形状記憶合金が相変
化する過程での変形により液室の圧力を調節するように
して、かつ薄膜形状記憶合金が大気圧より低い圧力によ
って引かれながら復元することにより、動作周波数が高
くなってプリント性能が向上し、小型化でき、製造工程
が簡単になるプリントヘッドの記録液噴射装置に関する
ものである。
【０００３】
【従来の技術】一般に広く用いられているプリントヘッ
ドはＤＯＤ（ドロップ・オン・デマンド）方式である。
このＤＯＤ方式は、記録液滴を帯電させたり偏向させる
必要がなく、高圧も不要であり、大気圧下で直ちに記録
液滴を噴射して容易にプリントすることができるため、
徐々に利用が増えている。代表的な噴射原理は、抵抗を
用いる加熱式噴射方法と圧電素子を用いる振動式噴射方
法がある。
ドはＤＯＤ（ドロップ・オン・デマンド）方式である。
このＤＯＤ方式は、記録液滴を帯電させたり偏向させる
必要がなく、高圧も不要であり、大気圧下で直ちに記録
液滴を噴射して容易にプリントすることができるため、
徐々に利用が増えている。代表的な噴射原理は、抵抗を
用いる加熱式噴射方法と圧電素子を用いる振動式噴射方
法がある。
【０００４】図１は加熱式噴射方法の原理を説明するた
めのものであり、記録液を内装するチャンバーａ１があ
り、このチャンバーａ１から被記録材に向かう噴射口ａ
２があり、この噴射口ａ２の反対側のチャンバーａ１の
底部には抵抗ａ３を埋設して、空気の膨張を起こす構成
にしている。したがって、抵抗により膨張した気泡は、
チャンバーａ１の内部の記録液を噴射口ａ２に押し出す
ものであり、記録液はその力で被記録材に向かって噴射
するものである。
めのものであり、記録液を内装するチャンバーａ１があ
り、このチャンバーａ１から被記録材に向かう噴射口ａ
２があり、この噴射口ａ２の反対側のチャンバーａ１の
底部には抵抗ａ３を埋設して、空気の膨張を起こす構成
にしている。したがって、抵抗により膨張した気泡は、
チャンバーａ１の内部の記録液を噴射口ａ２に押し出す
ものであり、記録液はその力で被記録材に向かって噴射
するものである。
【０００５】図２は圧電素子による振動式噴射方法の原
理を説明するためのものであり、記録液を内装している
チャンバーｂ１があり、このチャンバーｂ１から被記録
材に向かう噴射口ｂ２があり、噴射口の反対側の底部に
は圧電素子を埋設して、振動を起こすように構成してい
る。
理を説明するためのものであり、記録液を内装している
チャンバーｂ１があり、このチャンバーｂ１から被記録
材に向かう噴射口ｂ２があり、噴射口の反対側の底部に
は圧電素子を埋設して、振動を起こすように構成してい
る。
【０００６】このようにチャンバーｂ１の底部で圧電素
子ｂ３が振動すると、振動力により記録液を噴射口ｂ２
に押し出し、記録液はその振動力により被記録材に噴射
するものである。このように圧電素子の振動による噴射
方法は、熱を用いないので、記録液の選択幅が大きいと
いう利点がある。
子ｂ３が振動すると、振動力により記録液を噴射口ｂ２
に押し出し、記録液はその振動力により被記録材に噴射
するものである。このように圧電素子の振動による噴射
方法は、熱を用いないので、記録液の選択幅が大きいと
いう利点がある。
【０００７】また、従来のプリントヘッドには、記録液
を吐出するために形状記憶合金を使用するものもある。
特開昭５７−２０３１７７，特開昭６３−５７２５１，
特開平４−２４７６８０，特開平２−２６５７５２，特
開平２−３０８４６６，特開平３−６５３４９には、形
状記憶合金を使用したプリントヘッドの実施形態を開示
している。従来の実施形態には、相変態温度が異なり、
厚さが異なった形状記憶合金が、多数結合して曲げ変形
するように構成したものと、弾性部材と形状記憶合金の
結合により曲げ変形するように構成したもの等がある。
を吐出するために形状記憶合金を使用するものもある。
特開昭５７−２０３１７７，特開昭６３−５７２５１，
特開平４−２４７６８０，特開平２−２６５７５２，特
開平２−３０８４６６，特開平３−６５３４９には、形
状記憶合金を使用したプリントヘッドの実施形態を開示
している。従来の実施形態には、相変態温度が異なり、
厚さが異なった形状記憶合金が、多数結合して曲げ変形
するように構成したものと、弾性部材と形状記憶合金の
結合により曲げ変形するように構成したもの等がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記加
熱式噴射方法は、記録液を加熱するために化学的変化が
起こり、このような記録液が噴射口ａ２の内面に付着し
て目詰まりを起こす問題があり、かつ発熱抵抗体の寿命
が短く、水溶性記録液を使用しなければならないため、
文書の保存性が悪い。
熱式噴射方法は、記録液を加熱するために化学的変化が
起こり、このような記録液が噴射口ａ２の内面に付着し
て目詰まりを起こす問題があり、かつ発熱抵抗体の寿命
が短く、水溶性記録液を使用しなければならないため、
文書の保存性が悪い。
【０００９】また、前記圧電素子の振動による噴射方法
は、圧電素子の加工が難しく、特に圧電素子をチャンバ
ーｂ１の底部に取り付ける作業が難しいため、量産性が
低いという問題点がある。
は、圧電素子の加工が難しく、特に圧電素子をチャンバ
ーｂ１の底部に取り付ける作業が難しいため、量産性が
低いという問題点がある。
【００１０】また、従来の形状記憶合金を用いたプリン
トヘッドは、ヘッドサイズの小型化が難しく、ノズルの
密集度が低く解像度が悪く、また、製造が難しいので量
産性が低い。また、使用した形状記憶合金は薄膜ではな
く、厚さ５０μｍ以上の厚膜であったため、加熱時の電
力消費が大きく、冷却時間が長いために、動作周波数が
低下し、印刷速度が遅いので実用性が乏しい。
トヘッドは、ヘッドサイズの小型化が難しく、ノズルの
密集度が低く解像度が悪く、また、製造が難しいので量
産性が低い。また、使用した形状記憶合金は薄膜ではな
く、厚さ５０μｍ以上の厚膜であったため、加熱時の電
力消費が大きく、冷却時間が長いために、動作周波数が
低下し、印刷速度が遅いので実用性が乏しい。
【００１１】本発明は前記のような従来の種々の問題点
を解決するため、薄膜形状記憶合金の相変化過程で発生
する変形により液室の圧力が変化して、記録液を噴射す
るプリントヘッドをすでに出願した。先に出願したプリ
ントヘッドによると、薄膜形状記憶合金の発生力が増加
してノズルの目詰まりが減少し、かつ薄膜形状記憶合金
の変形量が大きいため、薄膜形状記憶合金を小型化して
ノズルの密集度を高めて高解像度にして、半導体工程を
用いて基板に薄膜形状記憶合金を取り付けることができ
るので、量産性が向上する。
を解決するため、薄膜形状記憶合金の相変化過程で発生
する変形により液室の圧力が変化して、記録液を噴射す
るプリントヘッドをすでに出願した。先に出願したプリ
ントヘッドによると、薄膜形状記憶合金の発生力が増加
してノズルの目詰まりが減少し、かつ薄膜形状記憶合金
の変形量が大きいため、薄膜形状記憶合金を小型化して
ノズルの密集度を高めて高解像度にして、半導体工程を
用いて基板に薄膜形状記憶合金を取り付けることができ
るので、量産性が向上する。
【００１２】本発明は、先に出願したプリントヘッドの
改善に関するものである。本発明の目的は、薄膜形状記
憶合金が冷却する過程で元の状態に復元するとき、大気
圧より低圧でその復元力が増加することにより、記録液
が噴射してから液室に補充する時間、つまり動作周波数
が高くなってプリント性能が向上するプリントヘッドの
記録液噴射装置を提供することにある。
改善に関するものである。本発明の目的は、薄膜形状記
憶合金が冷却する過程で元の状態に復元するとき、大気
圧より低圧でその復元力が増加することにより、記録液
が噴射してから液室に補充する時間、つまり動作周波数
が高くなってプリント性能が向上するプリントヘッドの
記録液噴射装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明によるプリントヘッドの記録液噴射装置は、
温度変化によって形状が変化する薄膜形状記憶合金と、
前記薄膜形状記憶合金の温度変化を発生させる電源供給
部と、前記薄膜形状記憶合金が上部に結合すると、大気
圧より低圧になって強制的に形状が変化する空間部を有
する基板と、前記基板の上部に結合して、前記薄膜形状
記憶合金の直上部に記録液を貯蔵するための液室を形成
しており、前記液室を取り囲む壁面の一方の側に前記記
録液が流入するように流路を形成した流路板と、前記流
路板上に設置して、前記薄膜形状記憶合金が形状変化す
るとき、前記記録液が液滴の形で噴射するように、前記
流路板の液室の面積より小さい面積のノズルを形成した
ノズルプレートとを備えた構成に特徴がある。
め、本発明によるプリントヘッドの記録液噴射装置は、
温度変化によって形状が変化する薄膜形状記憶合金と、
前記薄膜形状記憶合金の温度変化を発生させる電源供給
部と、前記薄膜形状記憶合金が上部に結合すると、大気
圧より低圧になって強制的に形状が変化する空間部を有
する基板と、前記基板の上部に結合して、前記薄膜形状
記憶合金の直上部に記録液を貯蔵するための液室を形成
しており、前記液室を取り囲む壁面の一方の側に前記記
録液が流入するように流路を形成した流路板と、前記流
路板上に設置して、前記薄膜形状記憶合金が形状変化す
るとき、前記記録液が液滴の形で噴射するように、前記
流路板の液室の面積より小さい面積のノズルを形成した
ノズルプレートとを備えた構成に特徴がある。
【００１４】本発明は、既存の圧電素子を用いた方式及
び加熱による空気膨張を用いた方式と、既存の形状記憶
合金を用いた方式との欠点を解決するため、半導体製造
工程を用いて基板上に薄膜形状記憶合金を形成し、基板
の一部をエッチングして、薄膜形状記憶合金が振動でき
る空間部を構成し、薄膜形状記憶合金の振動により液滴
を形成する記録液噴射装置である。
び加熱による空気膨張を用いた方式と、既存の形状記憶
合金を用いた方式との欠点を解決するため、半導体製造
工程を用いて基板上に薄膜形状記憶合金を形成し、基板
の一部をエッチングして、薄膜形状記憶合金が振動でき
る空間部を構成し、薄膜形状記憶合金の振動により液滴
を形成する記録液噴射装置である。
【００１５】本発明は、構造が簡単であり、半導体の薄
膜製造工程と基板のエッチング工程により作製した薄膜
形状記憶合金を備え、圧力差を用いて記録液を噴射する
に必要な変位を容易に実現できるので量産性が改善さ
れ、かつ圧力差の大きさを変えて必要な変位量を容易に
達成し、変位量を大きくすることもできるので薄膜形状
記憶合金の面積を小さくすることができる。したがっ
て、ヘッドの小型化が可能であり、ノズルの密集度を高
めて高解像度を達成することができる。
膜製造工程と基板のエッチング工程により作製した薄膜
形状記憶合金を備え、圧力差を用いて記録液を噴射する
に必要な変位を容易に実現できるので量産性が改善さ
れ、かつ圧力差の大きさを変えて必要な変位量を容易に
達成し、変位量を大きくすることもできるので薄膜形状
記憶合金の面積を小さくすることができる。したがっ
て、ヘッドの小型化が可能であり、ノズルの密集度を高
めて高解像度を達成することができる。
【００１６】薄膜形状記憶合金を用いるため、加熱時の
電力消費が大きく低減し、冷却時の冷却時間も非常に短
くなり、かつ記録液噴射後の残留圧縮応力により曲げ変
形した状態に復帰するとき、残留振動が発生しないの
で、安定した記録液噴射が行える。したがって、動作周
波数の増加、つまり印刷速度の向上を図ることができ
る。
電力消費が大きく低減し、冷却時の冷却時間も非常に短
くなり、かつ記録液噴射後の残留圧縮応力により曲げ変
形した状態に復帰するとき、残留振動が発生しないの
で、安定した記録液噴射が行える。したがって、動作周
波数の増加、つまり印刷速度の向上を図ることができ
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】図３は本発明の一実施形態による
噴射装置の分離斜視図であり、図４は本発明の一実施形
態の記録液の流れを示す斜視図である。本発明の噴射装
置は、解像度を高めるため、記録液２０が噴射するノズ
ル１９が縦と横に多数配列し、記録液２０を実質的に噴
射する薄膜形状記憶合金１２が各ノズル１９と１対１に
対応する。
噴射装置の分離斜視図であり、図４は本発明の一実施形
態の記録液の流れを示す斜視図である。本発明の噴射装
置は、解像度を高めるため、記録液２０が噴射するノズ
ル１９が縦と横に多数配列し、記録液２０を実質的に噴
射する薄膜形状記憶合金１２が各ノズル１９と１対１に
対応する。
【００１８】すなわち、基板１０の前後に上下方向に貫
通した空間部１１を多数形成し、基板１０の上部に結合
して各空間部１１を塞ぐ薄膜形状記憶合金１２を多数備
える。そして、基板１０の底面に、空間部１１を大気圧
より低圧にする圧力板１２ａを結合する。圧力板１２ａ
が結合すると、空間部１１の内部が大気圧より低くな
り、その真空度によって薄膜形状記憶合金１２を強制的
に曲げ変形する。したがって、薄膜形状記憶合金１２の
曲げ変形速度（復元力）を増加させることで動作周波数
が高くなる。
通した空間部１１を多数形成し、基板１０の上部に結合
して各空間部１１を塞ぐ薄膜形状記憶合金１２を多数備
える。そして、基板１０の底面に、空間部１１を大気圧
より低圧にする圧力板１２ａを結合する。圧力板１２ａ
が結合すると、空間部１１の内部が大気圧より低くな
り、その真空度によって薄膜形状記憶合金１２を強制的
に曲げ変形する。したがって、薄膜形状記憶合金１２の
曲げ変形速度（復元力）を増加させることで動作周波数
が高くなる。
【００１９】また、基板１０の上部を覆う流路板１３を
備え、流路板１３には該薄膜形状記憶合金１２の各直上
部に記録液２０を収容する液室１４を形成する。また、
流路板１３の中央には記録液２０が流れる主流路１５を
備え、主流路１５と該液室１４は流路１６により相互に
連通する。また、基板１０の一方の側には流路板１３の
一方の側の主流路１５に連通する液注入口１７を備え、
記録液２０を主流路１５側に供給する。
備え、流路板１３には該薄膜形状記憶合金１２の各直上
部に記録液２０を収容する液室１４を形成する。また、
流路板１３の中央には記録液２０が流れる主流路１５を
備え、主流路１５と該液室１４は流路１６により相互に
連通する。また、基板１０の一方の側には流路板１３の
一方の側の主流路１５に連通する液注入口１７を備え、
記録液２０を主流路１５側に供給する。
【００２０】また、流路板１３の上部に結合するノズル
プレート１８を備え、ノズルプレート１８は流路板１３
に形成した各液室１４に対応するノズル１９を多数形成
する。また、各ノズル１９は該液室１４側に露出した薄
膜形状記憶合金１２に対応し、この薄膜形状記憶合金１
２が変形するとき、該液室１４の圧力が変化して記録液
２０を液滴状態で各ノズル１９を介して用紙に噴射す
る。薄膜形状記憶合金１２は温度変化によって連続的に
相変化し、この過程で変形による振動が起こり、記録液
２０が各ノズル１９を介して液滴として噴射する。
プレート１８を備え、ノズルプレート１８は流路板１３
に形成した各液室１４に対応するノズル１９を多数形成
する。また、各ノズル１９は該液室１４側に露出した薄
膜形状記憶合金１２に対応し、この薄膜形状記憶合金１
２が変形するとき、該液室１４の圧力が変化して記録液
２０を液滴状態で各ノズル１９を介して用紙に噴射す
る。薄膜形状記憶合金１２は温度変化によって連続的に
相変化し、この過程で変形による振動が起こり、記録液
２０が各ノズル１９を介して液滴として噴射する。
【００２１】図６の（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施
形態による噴射装置の側断面図であり、一つの薄膜形状
記憶合金を抜粋したものである。薄膜形状記憶合金１２
がノズル１９の反対側に膨らんだ初期状態で設定温度以
上に加熱すると、母相に変わりながら平らになろうとす
る。この際に、液室１４の内圧が増加して圧縮されると
同時に、記録液２０がノズル１９を介して噴射する。反
面、空間部１１は内部の振動度が増加した状態を維持す
る。
形態による噴射装置の側断面図であり、一つの薄膜形状
記憶合金を抜粋したものである。薄膜形状記憶合金１２
がノズル１９の反対側に膨らんだ初期状態で設定温度以
上に加熱すると、母相に変わりながら平らになろうとす
る。この際に、液室１４の内圧が増加して圧縮されると
同時に、記録液２０がノズル１９を介して噴射する。反
面、空間部１１は内部の振動度が増加した状態を維持す
る。
【００２２】また、薄膜形状記憶合金１２が設定温度以
下に下がると、圧力差により曲げ変形状態に復元され、
液室１４の内圧が低下して、ノズル１９の毛細管現象と
吸入力により記録液２０が液室１４の内部に流入する。
そして、復元中の薄膜形状記憶合金１２は、空間部１１
の真空度によって強制的に引かれてその復元力が増加す
ることにより、記録液２０の流入速度が早くなる。すな
わち、薄膜形状記憶合金１２が膨らんだ元の状態に変形
するとき、空間部１１の内部は元の大気圧より低圧を維
持するため、薄膜形状記憶合金１２を引くことになる。
結果的に、空間部１１の真空度が薄膜形状記憶合金１２
の復元力を大きくするので短時間に曲げ変形状態への復
元が可能であり、記録液の補充が素早く行われて記録液
を直ちに噴射することができるので、プリントヘッドの
動作速度が早くなる。
下に下がると、圧力差により曲げ変形状態に復元され、
液室１４の内圧が低下して、ノズル１９の毛細管現象と
吸入力により記録液２０が液室１４の内部に流入する。
そして、復元中の薄膜形状記憶合金１２は、空間部１１
の真空度によって強制的に引かれてその復元力が増加す
ることにより、記録液２０の流入速度が早くなる。すな
わち、薄膜形状記憶合金１２が膨らんだ元の状態に変形
するとき、空間部１１の内部は元の大気圧より低圧を維
持するため、薄膜形状記憶合金１２を引くことになる。
結果的に、空間部１１の真空度が薄膜形状記憶合金１２
の復元力を大きくするので短時間に曲げ変形状態への復
元が可能であり、記録液の補充が素早く行われて記録液
を直ちに噴射することができるので、プリントヘッドの
動作速度が早くなる。
【００２３】薄膜形状記憶合金１２は、図５の（ａ）に
示すように、電源供給部２１により加熱すると温度変化
が起こる。すなわち、薄膜形状記憶合金１２の両端に結
合した電極２１ａに電源供給部２１の電源を印加する
と、薄膜形状記憶合金１２は自己抵抗により発熱して温
度が上昇し母相に変わりながら平らになる。また、電源
供給部２１の電源を遮断すると、薄膜形状記憶合金１２
は自然冷却しながら、圧力差により元の膨らんだ状態に
復元する。また、図５の（ｂ）に示すように、電源供給
部２１から印加した電源により加熱するヒーター２１ｂ
を薄膜形状記憶合金１２の一方の側面に取り付けて薄膜
形状記憶合金１２を加熱することができる。
示すように、電源供給部２１により加熱すると温度変化
が起こる。すなわち、薄膜形状記憶合金１２の両端に結
合した電極２１ａに電源供給部２１の電源を印加する
と、薄膜形状記憶合金１２は自己抵抗により発熱して温
度が上昇し母相に変わりながら平らになる。また、電源
供給部２１の電源を遮断すると、薄膜形状記憶合金１２
は自然冷却しながら、圧力差により元の膨らんだ状態に
復元する。また、図５の（ｂ）に示すように、電源供給
部２１から印加した電源により加熱するヒーター２１ｂ
を薄膜形状記憶合金１２の一方の側面に取り付けて薄膜
形状記憶合金１２を加熱することができる。
【００２４】このような薄膜形状記憶合金１２として
は、温度によって相変化して変形を起こす形状記憶合金
を使用し、材質はチタンとニッケルが主成分であり、そ
の厚さは約０．３μｍ〜５μｍである。また、形状記憶
合金で構成した薄膜形状記憶合金１２は、製造方法によ
って方向性を有する。図８〜図９は、本発明による１方
向薄膜形状記憶合金の製造方法を示す工程図及びブロッ
ク図であり、図３〜図６は、１方向薄膜形状記憶合金を
用いたものである。シリコンなどの材質で構成した基板
１０に薄膜形状記憶合金１２を蒸着させる段階１００を
備える。蒸着には主にスパッタ法とレーザーアブレーシ
ョン法を用いる。
は、温度によって相変化して変形を起こす形状記憶合金
を使用し、材質はチタンとニッケルが主成分であり、そ
の厚さは約０．３μｍ〜５μｍである。また、形状記憶
合金で構成した薄膜形状記憶合金１２は、製造方法によ
って方向性を有する。図８〜図９は、本発明による１方
向薄膜形状記憶合金の製造方法を示す工程図及びブロッ
ク図であり、図３〜図６は、１方向薄膜形状記憶合金を
用いたものである。シリコンなどの材質で構成した基板
１０に薄膜形状記憶合金１２を蒸着させる段階１００を
備える。蒸着には主にスパッタ法とレーザーアブレーシ
ョン法を用いる。
【００２５】そして、一定温度で一定時間熱処理して結
晶化させると、母相から平板形態になる段階１０１を備
える。以後、マルテンサイト終了温度（Ｍｆ）である約
４０℃〜７０℃に冷却しながら母相はマルテンサイトに
なる。
晶化させると、母相から平板形態になる段階１０１を備
える。以後、マルテンサイト終了温度（Ｍｆ）である約
４０℃〜７０℃に冷却しながら母相はマルテンサイトに
なる。
【００２６】また、薄膜形状記憶合金１２の直下部をエ
ッチングすると、シリコンウェーハで構成した基板１０
に空間部１１を形成し、薄膜形状記憶合金１２が外部に
露出する段階１０２を備え、以後、エッチングにより形
成した基板１０の底面に圧力板１２ａを付着させて、真
空状態で接合させると、空間部１１の内部が真空状態に
なる段階１０３を備える。
ッチングすると、シリコンウェーハで構成した基板１０
に空間部１１を形成し、薄膜形状記憶合金１２が外部に
露出する段階１０２を備え、以後、エッチングにより形
成した基板１０の底面に圧力板１２ａを付着させて、真
空状態で接合させると、空間部１１の内部が真空状態に
なる段階１０３を備える。
【００２７】そして、マルテンサイトで曲げ変形した薄
膜形状記憶合金１２を設定温度、つまり母相終了温度
（Ａｆ）である約５０℃〜９０℃に昇温すると母相に変
形して、図６の（ｃ）のように平らになり、記録液２０
を噴射する段階１０４を備える。また、薄膜形状記憶合
金１２を冷却してマルテンサイトになると、空間部１１
の真空度によって曲げ変形し、記録液２０を液室１４の
内部に補充する段階１０５と、薄膜形状記憶合金１２の
温度変化によって前記段階１０３，１０４を繰り返して
印刷する段階１０６を備える。
膜形状記憶合金１２を設定温度、つまり母相終了温度
（Ａｆ）である約５０℃〜９０℃に昇温すると母相に変
形して、図６の（ｃ）のように平らになり、記録液２０
を噴射する段階１０４を備える。また、薄膜形状記憶合
金１２を冷却してマルテンサイトになると、空間部１１
の真空度によって曲げ変形し、記録液２０を液室１４の
内部に補充する段階１０５と、薄膜形状記憶合金１２の
温度変化によって前記段階１０３，１０４を繰り返して
印刷する段階１０６を備える。
【００２８】図１０及び図１１は、本発明による２方向
薄膜形状記憶合金の製造方法を示す工程図及びブロック
図である。薄膜形状記憶合金１２をチャンバー２２の内
部で一定温度で一定時間熱処理して結晶化させると母相
になる段階２００を備える。以後、薄膜形状記憶合金１
２をマルテンサイト終了温度（Ｍｆ）である約４０℃〜
７０℃に冷却すると、母相がマルテンサイトに変化する
段階２０１を備える。また、マルテンサイトに、塑性滑
りが起こらない範囲内で、外力を加えて変形させる段階
２０２を備える。以後、薄膜形状記憶合金１２を母相終
了温度（Ａｆ）である５０℃〜９０℃に加熱すると母相
になりながら平らになる段階２０３を備える。
薄膜形状記憶合金の製造方法を示す工程図及びブロック
図である。薄膜形状記憶合金１２をチャンバー２２の内
部で一定温度で一定時間熱処理して結晶化させると母相
になる段階２００を備える。以後、薄膜形状記憶合金１
２をマルテンサイト終了温度（Ｍｆ）である約４０℃〜
７０℃に冷却すると、母相がマルテンサイトに変化する
段階２０１を備える。また、マルテンサイトに、塑性滑
りが起こらない範囲内で、外力を加えて変形させる段階
２０２を備える。以後、薄膜形状記憶合金１２を母相終
了温度（Ａｆ）である５０℃〜９０℃に加熱すると母相
になりながら平らになる段階２０３を備える。
【００２９】また、前記各段階２０１，２０２，２０３
を数回繰り返して薄膜形状記憶合金１２を学習させる段
階２０４を備え、その学習段階２０４で、薄膜形状記憶
合金１２をマルテンサイト終了温度（Ｍｆ）に下げたと
き、外力がなくても変形が発生する段階２０５を備え
る。また、エッチングにより形成した基板１０の底面に
圧力板１２ａを付着させ、真空状態で静電接合させる
と、空間部１１の内部が真空状態になる段階２０６を備
える。
を数回繰り返して薄膜形状記憶合金１２を学習させる段
階２０４を備え、その学習段階２０４で、薄膜形状記憶
合金１２をマルテンサイト終了温度（Ｍｆ）に下げたと
き、外力がなくても変形が発生する段階２０５を備え
る。また、エッチングにより形成した基板１０の底面に
圧力板１２ａを付着させ、真空状態で静電接合させる
と、空間部１１の内部が真空状態になる段階２０６を備
える。
【００３０】そして、薄膜形状記憶合金１２を母相終了
温度（Ａｆ）に加熱すると、薄膜形状記憶合金１２が平
らになって記録液２０が噴射する段階２０７を備える。
また、薄膜形状記憶合金１２を冷却してマルテンサイト
になると、自力及び真空度により曲げ変形して、記録液
２０を液室１４の内部に補充する段階２０８と、薄膜形
状記憶合金１２の温度変化により前記各段階２０７，２
０８を繰り返して、この過程で印刷する段階２０９を備
える。すなわち、薄膜形状記憶合金１２が温度変化によ
る２方向への往復運動を起こしながら記録液２０を噴射
する。また、２方向性の薄膜形状記憶合金は製造過程で
外力を加える程度によって曲げ変形量が決まるので、所
望の変位量を容易に実現することができる。
温度（Ａｆ）に加熱すると、薄膜形状記憶合金１２が平
らになって記録液２０が噴射する段階２０７を備える。
また、薄膜形状記憶合金１２を冷却してマルテンサイト
になると、自力及び真空度により曲げ変形して、記録液
２０を液室１４の内部に補充する段階２０８と、薄膜形
状記憶合金１２の温度変化により前記各段階２０７，２
０８を繰り返して、この過程で印刷する段階２０９を備
える。すなわち、薄膜形状記憶合金１２が温度変化によ
る２方向への往復運動を起こしながら記録液２０を噴射
する。また、２方向性の薄膜形状記憶合金は製造過程で
外力を加える程度によって曲げ変形量が決まるので、所
望の変位量を容易に実現することができる。
【００３１】２方向性を有する薄膜形状記憶合金１２
は、本発明の一実施形態である図６の場合にも適用でき
る。例えば、基板１０の一方の側に空間部１１を形成し
た後、学習した薄膜形状記憶合金１２を基板１０に結合
する。この際に、薄膜形状記憶合金１２が空間部１１を
覆った状態で基板１０の一方の側面に固定するようにす
ると、温度が変化するとき、薄膜形状記憶合金１２が空
間部１１を中心として変形して記録液２０を噴射するこ
とができる。そして、薄膜形状記憶合金１２が冷却によ
り元の状態に曲げ変形すると、自力と空間部１２ａの真
空度によって曲げ変形するので復元力が増加する。
は、本発明の一実施形態である図６の場合にも適用でき
る。例えば、基板１０の一方の側に空間部１１を形成し
た後、学習した薄膜形状記憶合金１２を基板１０に結合
する。この際に、薄膜形状記憶合金１２が空間部１１を
覆った状態で基板１０の一方の側面に固定するようにす
ると、温度が変化するとき、薄膜形状記憶合金１２が空
間部１１を中心として変形して記録液２０を噴射するこ
とができる。そして、薄膜形状記憶合金１２が冷却によ
り元の状態に曲げ変形すると、自力と空間部１２ａの真
空度によって曲げ変形するので復元力が増加する。
【００３２】また、本発明の薄膜形状記憶合金１２は温
度差によって、母相で平らになり、マルテンサイトで曲
げ変形するので、温度差を小さくするほどに薄膜形状記
憶合金１２の振動数（動作周波数）が増加する。したが
って、相変化の温度差を小さくするため、チタンとニッ
ケルの合金に銅を添加することができる。このようにチ
タンとニッケル及び銅を用いた形状記憶合金は相変化の
温度差を小さくすることにより、薄膜形状記憶合金１２
の振動数、つまり動作周波数を増加させて印刷速度を向
上させることができる。
度差によって、母相で平らになり、マルテンサイトで曲
げ変形するので、温度差を小さくするほどに薄膜形状記
憶合金１２の振動数（動作周波数）が増加する。したが
って、相変化の温度差を小さくするため、チタンとニッ
ケルの合金に銅を添加することができる。このようにチ
タンとニッケル及び銅を用いた形状記憶合金は相変化の
温度差を小さくすることにより、薄膜形状記憶合金１２
の振動数、つまり動作周波数を増加させて印刷速度を向
上させることができる。
【００３３】このように構成した本発明の薄膜記憶形状
合金によって、液滴を作ることができるかどうかについ
て解釈すると次のようになる。
合金によって、液滴を作ることができるかどうかについ
て解釈すると次のようになる。
【００３４】薄膜形状記憶合金により発生するエネルギ
ー密度（Ｗmax）は最大１０×１０６Ｊ／ｍ3であり、薄
膜形状記憶合金の体積（Ｖ）は２００×２００×１μｍ
3である場合、発生する液滴の直径が６０μｍだとする
と、次のように薄膜形状記憶合金の噴射可否が決定され
る。 Ｕ＝Ｕs＋Ｕk Ｕ＝πＲ2γ
ー密度（Ｗmax）は最大１０×１０６Ｊ／ｍ3であり、薄
膜形状記憶合金の体積（Ｖ）は２００×２００×１μｍ
3である場合、発生する液滴の直径が６０μｍだとする
と、次のように薄膜形状記憶合金の噴射可否が決定され
る。 Ｕ＝Ｕs＋Ｕk Ｕ＝πＲ2γ
【数１】 Ｕ＝所望記録液の液滴を発生させるに必要なエネルギー ＵS＝記録液の表面エネルギー ＵK＝記録液の運動エネルギー Ｒ＝液滴の直径 Ｖ＝記録液の速度 ρ＝記録液の密度（１０００ｋｇ／ｍ3） γ＝記録液の表面張力（０．０７３Ｎ／ｍ）
【００３４】所望液滴の速度が１０ｍ／ｓｅｃだとする
と、必要なエネルギー（Ｕ）は、 Ｕ＝２．０６×１０-10＋７．０７×１０-10＝９．１３
×１０-10Ｊ 薄膜形状記憶合金により発生する最大エネルギーは、
Ｗmax＝Ｗv・Ｖ （ただし、Ｗv：薄膜形状記憶合金の単位体積当たりに
発生することができるエネルギー Ｊ／ｍ3、Ｖ：薄膜
形状記憶合金の体積） Ｗmax＝（１０×１０6）・（２００×２００×１） ＝４×１０-7Ｊ
と、必要なエネルギー（Ｕ）は、 Ｕ＝２．０６×１０-10＋７．０７×１０-10＝９．１３
×１０-10Ｊ 薄膜形状記憶合金により発生する最大エネルギーは、
Ｗmax＝Ｗv・Ｖ （ただし、Ｗv：薄膜形状記憶合金の単位体積当たりに
発生することができるエネルギー Ｊ／ｍ3、Ｖ：薄膜
形状記憶合金の体積） Ｗmax＝（１０×１０6）・（２００×２００×１） ＝４×１０-7Ｊ
【００３５】液滴の直径が１００μｍである場合に、必
要なエネルギーは、Ｕ＝３．８５×１０-9Ｊである。
要なエネルギーは、Ｕ＝３．８５×１０-9Ｊである。
【００３６】したがって、Ｗmax》Ｕであるので、所望
大きさの液滴を実現することができる。すなわち、薄膜
形状記憶合金は、発生力が非常に大きいため、所望記録
液の液滴を容易に実現することができる。
大きさの液滴を実現することができる。すなわち、薄膜
形状記憶合金は、発生力が非常に大きいため、所望記録
液の液滴を容易に実現することができる。
【００３７】また、本発明の一実施形態の加熱時間と消
費エネルギーを解析すると次のようになる。薄膜形状記
憶合金１２に電源を印加して、抵抗により熱が発生する
ようにして、その熱により相変化が起こるようにして、
２５℃の薄膜形状記憶合金１２を加熱して７０℃、つま
り母相になるまでの加熱時間と消費エネルギーを求める
と次のようになる。 薄膜形状記憶合金の材質 ＝ＴｉＮｉ 薄膜形状記憶合金の長さ（ｌ） ＝４００μｍ 薄膜形状記憶合金の密度（ρs） ＝６４５０ｋｇ／ｍ3 温度変化量（ΔＴ） ＝７０−２５＝４５℃ 熱容量（Specific heat）（Ｃp） ＝２３０Ｊ／ｋｇ℃ 薄膜形状記憶合金の比抵抗（ρ） ＝８０μ・ｃｍ 印加電流（Ｉ） ＝１．０Ａ 薄膜形状記憶合金の幅（ｗ） ＝３００μｍ 薄膜形状記憶合金の高さ（ｔ） ＝１．０μｍ 加熱時間（ｔh）
費エネルギーを解析すると次のようになる。薄膜形状記
憶合金１２に電源を印加して、抵抗により熱が発生する
ようにして、その熱により相変化が起こるようにして、
２５℃の薄膜形状記憶合金１２を加熱して７０℃、つま
り母相になるまでの加熱時間と消費エネルギーを求める
と次のようになる。 薄膜形状記憶合金の材質 ＝ＴｉＮｉ 薄膜形状記憶合金の長さ（ｌ） ＝４００μｍ 薄膜形状記憶合金の密度（ρs） ＝６４５０ｋｇ／ｍ3 温度変化量（ΔＴ） ＝７０−２５＝４５℃ 熱容量（Specific heat）（Ｃp） ＝２３０Ｊ／ｋｇ℃ 薄膜形状記憶合金の比抵抗（ρ） ＝８０μ・ｃｍ 印加電流（Ｉ） ＝１．０Ａ 薄膜形状記憶合金の幅（ｗ） ＝３００μｍ 薄膜形状記憶合金の高さ（ｔ） ＝１．０μｍ 加熱時間（ｔh）
【数２】 薄膜形状記憶合金の抵抗（Ｒ） ＝ρ（１／ｗ・ｔ） ＝１．１Ω 消費電力（Ｉ2Ｒ） ＝１．１watt 液滴を発生させるに必要なエネルギーは、 加熱時間×消費電力 ＝８．１μＪ
【００３８】したがって、記録液２０を噴射して液滴を
発生させるために必要なエネルギーは約８．１μＪであ
り、従来の加熱方式の２０μＪより消費エネルギーが減
少している。
発生させるために必要なエネルギーは約８．１μＪであ
り、従来の加熱方式の２０μＪより消費エネルギーが減
少している。
【００３９】図１２は本発明の薄膜形状記憶合金の加熱
時間と温度との関係を示す線図であり、実験に用いた物
性値は次のようである。ただし、薄膜形状記憶合金１２
の厚さは１μｍであり、周囲温度は２５℃である。
時間と温度との関係を示す線図であり、実験に用いた物
性値は次のようである。ただし、薄膜形状記憶合金１２
の厚さは１μｍであり、周囲温度は２５℃である。
【表１】
【００４０】周囲温度が２５℃である場合、７０℃まで
加熱して母相に変えた後、３０℃まで冷却する時間は約
２００μｓｅｃであり、振動数に換算すると約５ｋＨｚ
となる。したがって、プリントヘッドの動作周波数は５
ｋＨｚ程度である。しかし、変形が完全に終わる温度
（マルテンサイト終了温度）が約４５℃であるので、３
０℃まで冷却するまで待つ必要がなく、その前に再加熱
して記録液２０を噴射し続けることができるので、５ｋ
Ｈｚ以上動作周波数を高めることができる。動作周波数
が高ければ印刷速度が向上する。
加熱して母相に変えた後、３０℃まで冷却する時間は約
２００μｓｅｃであり、振動数に換算すると約５ｋＨｚ
となる。したがって、プリントヘッドの動作周波数は５
ｋＨｚ程度である。しかし、変形が完全に終わる温度
（マルテンサイト終了温度）が約４５℃であるので、３
０℃まで冷却するまで待つ必要がなく、その前に再加熱
して記録液２０を噴射し続けることができるので、５ｋ
Ｈｚ以上動作周波数を高めることができる。動作周波数
が高ければ印刷速度が向上する。
【００４１】また、大気圧より低い圧力による薄膜形状
記憶合金の変位量の算出及び記録液の噴射時のエネルギ
ーの損失関係は次のようになる。圧力と変位との関係は
次のようになる。 薄膜形状記憶合金の大きさ：２００×２００μｍ2（ａ
＝ｂ＝２００μｍ） 薄膜形状記憶合金の材質：ＴｉＮｉ Ｐ：圧力差
記憶合金の変位量の算出及び記録液の噴射時のエネルギ
ーの損失関係は次のようになる。圧力と変位との関係は
次のようになる。 薄膜形状記憶合金の大きさ：２００×２００μｍ2（ａ
＝ｂ＝２００μｍ） 薄膜形状記憶合金の材質：ＴｉＮｉ Ｐ：圧力差
【数３】 ｆ（ν）＝１．９８−０．５８５ν ν：ポアソン比 Ｅδ：薄膜形状記憶合金のヤング率（３０ＧＰａ） Ｌ＝ａ／２：正四角形薄膜形状記憶合金の中心距離（１
００μｍ） δ：薄膜形状記憶合金の変位量 ｈm：薄膜形状記憶合金の厚さ（１．０μｍ） δ0：残留応力 ｃ：常数（３．４１）
００μｍ） δ：薄膜形状記憶合金の変位量 ｈm：薄膜形状記憶合金の厚さ（１．０μｍ） δ0：残留応力 ｃ：常数（３．４１）
【００４２】薄膜形状記憶合金の残留応力を無視し、薄
膜形状記憶合金に作用する圧力は、大気圧（１００ｋＰ
ａ）程度である。この圧力により薄膜形状記憶合金の変
形量は、前記の式を用いて計算すると、４．３μｍ程度
である。
膜形状記憶合金に作用する圧力は、大気圧（１００ｋＰ
ａ）程度である。この圧力により薄膜形状記憶合金の変
形量は、前記の式を用いて計算すると、４．３μｍ程度
である。
【００４３】薄膜形状記憶合金の変位が４．３μｍであ
るとき、体積変化（ΔＶ）は、 ΔＶ：（１／４）（Ｗ0・ａ2）＝４．３×１０-14ｍ3
るとき、体積変化（ΔＶ）は、 ΔＶ：（１／４）（Ｗ0・ａ2）＝４．３×１０-14ｍ3
【００４４】薄膜形状記憶合金が平らになるとき、圧力
差（大気圧）により消費したエネルギー（Ｗ）は、 Ｗ＝Ｐ・ΔＶ ＝４．３×１０-9Ｊ
差（大気圧）により消費したエネルギー（Ｗ）は、 Ｗ＝Ｐ・ΔＶ ＝４．３×１０-9Ｊ
【００４５】薄膜形状記憶合金（２００×２００×１μ
ｍ3）が発生することができる最大エネルギー（Ｗmax）
は、 Ｗmax＝Ｗv・Ｖ Ｗv：薄膜形状記憶合金の単位体積当たりに発生するこ
とができる最大エネルギー（１０×１０6Ｊ／ｍ3） Ｖ：薄膜形状記憶合金の体積 Ｗmax＝（１０×１０6）・（２００×２００×１） ＝４×１０-1Ｊ
ｍ3）が発生することができる最大エネルギー（Ｗmax）
は、 Ｗmax＝Ｗv・Ｖ Ｗv：薄膜形状記憶合金の単位体積当たりに発生するこ
とができる最大エネルギー（１０×１０6Ｊ／ｍ3） Ｖ：薄膜形状記憶合金の体積 Ｗmax＝（１０×１０6）・（２００×２００×１） ＝４×１０-1Ｊ
【００４６】薄膜形状記憶合金が発生することができる
最大エネルギーに対する、大気圧より低圧で消費したエ
ネルギーの比（Ｗ／Ｗmax）は１％である。したがっ
て、記録液を噴射することにおいて、圧力差によるエネ
ルギー損失は無視することができる。
最大エネルギーに対する、大気圧より低圧で消費したエ
ネルギーの比（Ｗ／Ｗmax）は１％である。したがっ
て、記録液を噴射することにおいて、圧力差によるエネ
ルギー損失は無視することができる。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
記録液を噴射させる薄膜形状記憶合金の温度が変化する
ことによって相変化が起こり、この過程で変形により記
録液が噴射する。また、基板に形成した空間部が圧力板
によって大気圧より低圧を維持することになる。したが
って、薄膜形状記憶合金が初期状態に復元するとき、そ
の真空度により復元力が強くなるので動作周波数が増加
し、かつ薄膜形状記憶合金は変位量が大きいため、基板
に形成した各空間部と流路板に形成した各液室を小さく
することができるので、プリントヘッドの全体サイズが
小さなって小型化できるので、ノズルの結集度を高めて
高解像度の達成に有効である。また、発生力が大きいた
め、記録液を押し出す力が増加してノズルの目詰まりが
減少して信頼性が向上し、かつ記録液の液滴サイズを十
分に小さくすることができるので高画質の達成に有効で
ある。また、駆動電圧は１０ボルト以下であるので駆動
回路の設計及び製作が容易であり、既存の半導体工程を
用いて薄膜形状記憶合金をシリコンウェーハで構成した
基板の表面に蒸着することができるので、量産性が向上
し、構造が簡単になる等の効果がある。
記録液を噴射させる薄膜形状記憶合金の温度が変化する
ことによって相変化が起こり、この過程で変形により記
録液が噴射する。また、基板に形成した空間部が圧力板
によって大気圧より低圧を維持することになる。したが
って、薄膜形状記憶合金が初期状態に復元するとき、そ
の真空度により復元力が強くなるので動作周波数が増加
し、かつ薄膜形状記憶合金は変位量が大きいため、基板
に形成した各空間部と流路板に形成した各液室を小さく
することができるので、プリントヘッドの全体サイズが
小さなって小型化できるので、ノズルの結集度を高めて
高解像度の達成に有効である。また、発生力が大きいた
め、記録液を押し出す力が増加してノズルの目詰まりが
減少して信頼性が向上し、かつ記録液の液滴サイズを十
分に小さくすることができるので高画質の達成に有効で
ある。また、駆動電圧は１０ボルト以下であるので駆動
回路の設計及び製作が容易であり、既存の半導体工程を
用いて薄膜形状記憶合金をシリコンウェーハで構成した
基板の表面に蒸着することができるので、量産性が向上
し、構造が簡単になる等の効果がある。
【図１】 従来の加熱式噴射装置の断面図である。
【図２】 従来の圧電素子式噴射装置の断面図である。
【図３】 本発明の一実施形態による噴射装置の分離斜
視図である。
視図である。
【図４】 本発明の一実施形態の記録液の流れを示す斜
視図である。
視図である。
【図５】 （ａ），（ｂ）は、本発明の一実施形態によ
る噴射装置の正断面図である。
る噴射装置の正断面図である。
【図６】 （ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、本発明
の一実施形態による噴射装置の動作過程を示す側断面図
である。
の一実施形態による噴射装置の動作過程を示す側断面図
である。
【図７】 本発明の薄膜形状記憶合金の相変化を示す線
図である。
図である。
【図８】 本発明による１方向薄膜形状記憶合金の製造
方法を示す工程図である。
方法を示す工程図である。
【図９】 本発明による１方向薄膜形状記憶合金の製造
方法を示すブロック図である。
方法を示すブロック図である。
【図１０】 本発明による２方向薄膜形状記憶合金の製
造方法を示す工程図である。
造方法を示す工程図である。
【図１１】 本発明による２方向薄膜形状記憶合金の製
造方法を示すブロック図である。
造方法を示すブロック図である。
【図１２】 本発明の薄膜形状記憶合金の加熱時間と温
度との関係を示す線図である。
度との関係を示す線図である。
【図１３】 本発明の薄膜形状記憶合金のサイズを示す
断面図である。
断面図である。
ａ１，ｂ１ チャンバー ａ２，ｂ２ 噴射口 ａ３ 抵抗 ｂ３ 圧電素子 １１ 空間部 １２ 薄膜形状記憶合金 １２ａ 圧力板 １３ 流路板 １４ 液室 １５ 主流路 １６ 流路 １７ 液注入口 １８ ノズルプレート １９ ノズル ２０ 記録液 ２１ 電源供給部 ２１ａ 電極 ２１ｂ ヒーター
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−91873（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−91865（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−168051（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−65349（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−202351（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−338457（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−87971（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−340963（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−128709（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/16
Claims (20)
- 【請求項１】 温度変化によって形状が変化する薄膜形
状記憶合金と、 前記薄膜形状記憶合金の温度を変化させる電源供給部
と、 前記薄膜形状記憶合金が上部に結合すると、大気圧より
低圧により強制的に形状が変化する空間部を有する基板
と、 前記基板の上部に結合して、前記薄膜形状記憶合金の直
上部に記録液を貯蔵するための液室を形成しており、前
記液室を取り囲む壁面の一方の側に前記記録液が流入す
るように流路を形成した流路板と、 前記流路板上に設置して、前記薄膜形状記憶合金が形状
変化するとき、前記記録液が液滴の形で噴射するよう
に、前記流路板の液室の面積より小さい面積のノズルを
形成したノズルプレートとを備えることを特徴とするプ
リントヘッドの記録液噴射装置。 - 【請求項２】 前記薄膜形状記憶合金がチタンとニッケ
ルを主成分とする形状記憶合金であることを特徴とする
請求項１記載のプリントヘッドの記録液噴射装置。 - 【請求項３】 前記薄膜形状記憶合金は、相変化の温度
差を小さくして動作周波数を高めるため、銅をさらに添
加した形状記憶合金であることを特徴とする請求項２記
載のプリントヘッドの記録液噴射装置。 - 【請求項４】 前記薄膜形状記憶合金が０．３μｍ〜５
μｍの厚さを有することを特徴とする請求項１記載のプ
リントヘッドの記録液噴射装置。 - 【請求項５】 前記電源供給部は、前記薄膜形状記憶合
金が自己抵抗により発熱するように、前記薄膜形状記憶
合金の両端に結合する電極を備えることを特徴とする請
求項１記載のプリントヘッドの記録液噴射装置。 - 【請求項６】 前記電源供給部が、前記薄膜形状記憶合
金の一方の側面に付着して、印加する電源により加熱す
るヒーターを備えることを特徴とする請求項１記載のプ
リントヘッドの記録液噴射装置。 - 【請求項７】 前記基板が、シリコン材質であることを
特徴とする請求項１記載のプリントヘッドの記録液噴射
装置。 - 【請求項８】 前記基板は、上下側に開放した空間部を
備え、前記空間部の上側に前記薄膜形状記憶合金を結合
して、前記空間部の下側に内部を大気圧より低い状態に
形成する圧力板を備えることを特徴とする請求項７記載
のプリントヘッドの記録液噴射装置。 - 【請求項９】 前記圧力板は、ポリマー材質であり、前
記基板との間に接着剤を入れて真空中で接着することを
特徴とする請求項８記載のプリントヘッドの記録液噴射
装置。 - 【請求項１０】 前記圧力板は、熱膨張係数及び各種特
性が前記シリコンに類似したガラス材であることを特徴
とする請求項９記載のプリントヘッドの記録液噴射装
置。 - 【請求項１１】 前記圧力板が、真空状態で前記基板に
静電接合することを特徴とする請求項９記載のプリント
ヘッドの記録液噴射装置。 - 【請求項１２】 前記薄膜形状記憶合金が前記空間部に
露出して実質的に形状変化する面積は、その幅（ｂ）が
１００μｍ〜５００μｍであり、その長さ（ａ）が１０
０μｍ〜３００μｍであることを特徴とする請求項８記
載のプリントヘッドの記録液噴射装置。 - 【請求項１３】 前記薄膜形状記憶合金は、母相終了温
度以上に加熱して母相に変化すると平板の形態になって
前記記録液が前記ノズルを介して噴射され、マルテンサ
イト終了温度以下に冷却してマルテンサイトに変化する
と空間部の真空度によって曲げ変形して前記記録液を前
記液室に補充することを特徴とする請求項１記載のプリ
ントヘッドの記録液噴射装置。 - 【請求項１４】 前記母相終了温度が約５０℃〜９０℃
であり、前記マルテンサイト終了温度が約４０℃〜７０
℃であることを特徴とする請求項１３記載のプリントヘ
ッドの記録液噴射装置。 - 【請求項１５】 前記母相に加熱してからマルテンサイ
トに冷却するまでの時間が約２００μｓｅｃ以下であ
り、動作周波数が５ｋＨｚ以上であることを特徴とする
請求項１３記載のプリントヘッドの記録液噴射装置。 - 【請求項１６】 前記薄膜形状記憶合金は、母相終了温
度以上に加熱して母相に変化すると平板の形態になって
前記記録液が前記ノズルを介して噴射され、マルテンサ
イト終了温度以下に冷却してマルテンサイトに変化する
と学習によって自己変形して、及び空間部の真空度によ
って曲げ変形して前記記録液が前記液室に補充すること
を特徴とする請求項１記載のプリントヘッドの記録液噴
射装置。 - 【請求項１７】 前記薄膜形状記憶合金がマルテンサイ
トであるとき、外力を数回加えて学習させた後、マルテ
ンサイト終了温度以下に冷却するとき、自ら所望の変位
を有することを特徴とする請求項１６記載のプリントヘ
ッドの記録液噴射装置。 - 【請求項１８】 前記母相終了温度が約５０℃〜９０℃
であり、前記マルテンサイト終了温度が約４０℃〜７０
℃であることを特徴とする請求項１６記載のプリントヘ
ッドの記録液噴射装置。 - 【請求項１９】 前記母相に加熱してからマルテンサイ
トに冷却するまでの時間が約２００μｓｅｃ以下であ
り、動作周波数は５ｋＨｚ以上であることを特徴とする
請求項１６記載のプリントヘッドの記録液噴射装置。 - 【請求項２０】 基板に薄膜形状記憶合金を蒸着する段
階と、 前記薄膜形状記憶合金を熱処理して結晶化させて、母相
で平らな状態を記憶する段階と、 前記基板をエッチングして、前記薄膜形状記憶合金の一
部が露出するようにする段階と、 前記薄膜形状記憶合金の露出部位が大気圧より低圧にな
るように真空状態を形成する段階と、 前記各段階により薄膜形状記憶合金が加熱して母相にな
ると、平らになって記録液が噴射され、前記薄膜形状記
憶合金が冷却してマルテンサイトになると、残留圧縮応
力及び真空の程度によって曲げ変形して記録液が液室の
内部に補充する段階とを備えることを特徴とするプリン
トヘッドの記録液噴射方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019970008267A KR100221458B1 (ko) | 1997-03-10 | 1997-03-10 | 프린트헤드의 기록액 분사장치 |
| KR1997-8267 | 1997-03-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10250077A JPH10250077A (ja) | 1998-09-22 |
| JP2875242B2 true JP2875242B2 (ja) | 1999-03-31 |
Family
ID=19499457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9327858A Expired - Fee Related JP2875242B2 (ja) | 1997-03-10 | 1997-11-28 | プリンタヘッドの記録液噴射装置及びその方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2875242B2 (ja) |
| KR (1) | KR100221458B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6347860B1 (en) | 1998-12-30 | 2002-02-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Printer head using shape memory alloy and method for manufacturing the same |
| US6527372B1 (en) | 1998-12-30 | 2003-03-04 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Method for optimizing driving input signal in an ink jet head using shape memory alloy |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008142980A1 (ja) * | 2007-05-11 | 2008-11-27 | National Institute For Materials Science | ２方向性形状記憶合金薄膜アクチュエータとそれに使用される形状記憶合金薄膜の製造方法 |
-
1997
- 1997-03-10 KR KR1019970008267A patent/KR100221458B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1997-11-28 JP JP9327858A patent/JP2875242B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6347860B1 (en) | 1998-12-30 | 2002-02-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Printer head using shape memory alloy and method for manufacturing the same |
| US6527372B1 (en) | 1998-12-30 | 2003-03-04 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Method for optimizing driving input signal in an ink jet head using shape memory alloy |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10250077A (ja) | 1998-09-22 |
| KR19980073143A (ko) | 1998-11-05 |
| KR100221458B1 (ko) | 1999-09-15 |
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