JP3129090B2

JP3129090B2 - インクジェットヘッド

Info

Publication number: JP3129090B2
Application number: JP16826394A
Authority: JP
Inventors: 英孝桜井; 孝浩片倉; 強北原
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1994-07-20
Filing date: 1994-07-20
Publication date: 2001-01-29
Anticipated expiration: 2016-01-29
Also published as: JPH0825621A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、印字信号に応じてイン
ク滴を吐出して、記録紙等の記録媒体上にインク像を形
成するオンデマンド型インクジェットプリンタの記録ヘ
ッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】変位発生部の変位方向に圧力室の一面を
構成する弾性壁を変形させ、インク滴を圧力室に連通す
るノズルより吐出させるインクジェットヘッドでは、変
位発生部の変形量が非常に小さいため、必要な体積分の
インク滴を得るためには変位発生部の変位で変形する壁
の面積を広くしなければならない。

【０００３】このような圧力室を複数形成し、ノズルが
列状に配置されたマルチノズルインクジェットヘッドで
は、必要なインク滴量を確保しながらノズルの並び方向
の密度を高くするには、直線状に細長い圧力室を互いに
間隔をおいて平行に並べて配置する手法がとられる。こ
のような従来のインクジェットヘッドの構造は、特公昭
６３−２５９４２号公報に開示されている。

【０００４】このインクジェットヘッドは、細長く直線
状のチャンネル（圧力室）が剛性壁を隔てて互いに平行
に並べて配置されている。変位発生部を構成する圧電部
材の変位方向はチャンネルの一面を形成する膜状の弾性
壁に垂直で、その接続は各チャンネル当り１つ以上から
なる島状脚部を介して行われている。この島状脚部の役
割は、変位発生部の変位による弾性壁の変位面積をでき
るだけ広くし、必要な体積分のインク滴を得ることにあ
る。また他の役割として、変位発生部と弾性壁の接続を
容易にすることにある。

【０００５】島状脚部の連結されていない弾性壁の薄肉
部は、変位発生部の変位による弾性壁の変形が１つの圧
力室に集中し、他の圧力室の弾性壁に変形を及ぼさない
ように十分に剛性が低い必要がある。また、この薄肉部
は、弾性壁の変形に伴う圧力室内のインクの運動によっ
て生じる正負の圧力を適度に緩和し、大きな負圧による
キャビテ−ションによる気泡発生や大きな正圧による破
壊を防ぎ、インク滴の吐出を安定化する上で重要な役割
を果たしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】変位発生部の変位方向
に圧力室の弾性壁を変形させる従来のインクジェットヘ
ッドで、高速応答化及びノズル配列の高密度化を図っ
た。そこで、ノズル配列の高密度化を図り圧力室の幅を
狭くし長さを長くしていくと、変位発生素子の変位によ
る弾性壁の変位面積を大きくするために、島状脚部の幅
を広く長さを長くする必要が生じた。しかし、ここで以
下のような問題点が発生してしまう。

【０００７】（１）弾性壁の変形を１つの圧力室に集中
し、かつインクの運動によって生じる正負の圧力変動を
適度に緩和するのに必要な、薄肉部の剛性の低さを実現
するには、非常に薄い膜あるいは非常に弾性率の低い材
料で薄肉部を形成しなければならない。

【０００８】（２）しかし、ピンホ−ルの無い薄い膜を
形成することが難しい。

【０００９】（３）また、強度的に弱く、製造時あるい
はノズルの目詰まりの復帰動作時に、薄肉部が破損して
しまう。

【００１０】そこで、島状脚部を１つ以上に分割して広
い面積の薄肉部を設け、その部分に圧力変動を適度に緩
和させる機能をもたせることにより、薄肉部の厚さ及び
材料を変更することなく、ノズル配列の高密度化を達成
することが出来た。

【００１１】（４）しかし、高速応答化を図ると、動作
時における変位発生部の変位による薄肉部の繰り返し応
力が増大し、その応力は島状脚部先端の近傍に集中して
しまう。しかも、島状脚部を１つ以上に分割して薄肉部
の面積を広げても、応力の集中する島状脚部両端の先端
部形状が、従来では凸状の半円形状であるため、半円部
先端点に破断限界を超える応力が集中し、近傍する薄肉
部が破壊してしまう。このため、高速応答時の十分な耐
久性を確保することが難しい。

【００１２】そこで本発明の目的は、変位発生部の変位
による圧力室の容積変化の効率を高く確保しながら、島
状脚部の両端部近傍に存在する圧力吸収の為の薄肉部へ
の応力集中を緩和することで、印字品質に優れ、耐久性
の十分ある高速度、かつ高密度なインクジェットヘッド
を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
ヘッドは、薄肉部と、島状脚部とを備え、細長い圧力室
の一面を構成する弾性壁と変位発生部を島状脚部を介し
て接続し、変位発生部の伸縮方向に弾性壁を変形させ、
圧力室内のインクを圧力室に接続されたノズルよりイン
ク滴として吐出させるインクジェットヘッドにおいて、
島状脚部の長手方向端面は、少なくとも２つ以上の曲面
が波状に形成されていることを特徴とする。また、係る
インクジェットヘッドにおいて、１つの変位発生部に対
し複数の前記島状脚部が対応していることを特徴とす
る。また、係るインクジェットヘッドにおいて、複数の
島状脚部の配列方向両端側の島状脚部は、他の島状脚部
より面積が大きいことを特徴とする。また、本発明のイ
ンクジェットヘッドは、薄肉部と、島状脚部とを備え、
細長い圧力室の一面を構成する弾性壁と変位発生部を島
状脚部を介して接続し、変位発生部の伸縮方向に弾性壁
を変形させ、圧力室内のインクを圧力室に接続されたノ
ズルよりインク滴として吐出させるインクジェットヘッ
ドにおいて、島状脚部の長手方向中央部が幅狭となるよ
うに該島状脚部の幅方向端面が曲面で形成されているこ
とを特徴とする。また、係るインクジェットヘッドにお
いて、変位発生部と前記島状脚部とを、拡張部材を介し
て接続することを特徴とする。また、係るインクジェッ
トヘッドにおいて、拡張部材の長手方向の長さは変位発
生部の長手方向の長さより長く形成され、島状脚部の長
手方向の長さが拡張部材の長手方向の長さよりも長く形
成されていることを特徴とする。

【００１４】また、前記島状脚部の両端部にＲ部に挟ま
れる直線部を有することを特徴とする。

【００１５】更に、前記変位発生部と前記島状脚部と
を、拡張部材を介して接続することを特徴とする。

【００１６】更に、前記島状脚部の長手方向の長さが、
前記拡張部材の長さよりも長く、前記島状脚部の一部が
前記拡張部材と接しない自由部を有することに加え、前
記島状脚部の両端部に複数の連続したＲ部からなる曲線
形状を有することを特徴とする。

【００１７】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１８】図１は、本発明の実施例であるインクジェ
ットヘッドの構成を示す斜視図であり、各部分を分解し
内部構造が見えるように示してある。図２は、図１に示
した実施例の部分断面図である。図１に示すインクジェ
ットヘッドは、機能で分けると流路ユニットと変位発生
ユニットで構成されている。

【００１９】初めに流路ユニットを説明する。図１，図
２において、流路形成部材３には、圧力室５を形成する
細長い直線状の隔壁５１が、列状に等間隔に形成されて
おり、それぞれの隔壁の一端は、共通インク室４を形成
する窓４１に面している。流路ユニットは、この流路形
成部材３をノズル基板１と振動板７とで挟み込むように
して構成している。ノズル基板１にはノズル２，２，２
・・・が、圧力室５の一端に対応して形成されている。

【００２０】次に変位発生ユニットを説明する。インク
滴吐出の駆動源となる変位発生部２２は、図１のＸ方向
に列状に配置されている。図２に示すように、変位発生
部２２は、積層圧電素子２０と拡張部材１９で構成され
ている。積層圧電素子２０は、素子固定基板２１から梁
状に突き出すように長手方向の端部の一面を素子固定基
板２１に固着されている。拡張部材１９は、この積層圧
電素子２０の固着されていない先端に結合されている。
図２に示すように積層圧電素子２０は、梁状部分で互い
違いに交差する電極層２６、２７と圧電材料を積層した
活性部を有している。電極層２７は各変位発生部毎に個
別の電極として、電極層２６は変位発生部に共通の電極
として、図示していない外部の駆動回路へリ−ドフレ−
ム２５を経て接続している。変位発生部２２は、１つの
変位発生部２２が１つの圧力室５に対応するように、圧
力室５の間隔と同じに並べられる。本実施例では、平行
な２列のノズル２に対応した圧力室５に合わせて、変位
発生ユニットが２つ実装されている。

【００２１】流路ユニットと変位発生ユニットは、ヘッ
ドフレ−ム１１によって相互に固定されている。ヘッド
フレ−ム１１には、インク供給管３１が圧入接着されて
いる。インクは図示していない外部のインクタンクより
インク供給管３１と振動板７にあるインク連絡口３３を
経て、流路ユニットの共通インク室４、更に圧力室５へ
と供給される。流路ユニットと変位発生素子ユニットの
関係を図２を用いて説明する。各圧力室５の一面を構成
する振動板７は弾性壁８として変形可能であり、圧力室
５と反対面に圧力室毎に島状脚部９を持つ。島状脚部９
は、１つの圧力室に対して１つ以上形成されており、各
々の島状脚部９の周囲をなす弾性壁８の部分は薄肉部と
なっている。圧力室５の細長い方向に１つ以上並んだ島
状脚部９と、変位発生部２２とは、拡張部材１９を介し
て接続される。拡張部材１９は、１つ以上の島状脚部９
の全てと接続するに十分な長さを持つ。次に、インク
滴を吐出させる動作について説明する。

【００２２】図示していない外部の駆動回路より、積層
圧電素子２０の個別電極２７と共通電極２６間に電圧が
印加されると、積層圧電素子２０の活性部は長手方向に
縮み、圧力室５の弾性壁８を下方にたわませ、圧力室５
の容積を拡大させる。圧力室５の容積の拡大によって、
インクが共通インク室４より供給流路６を経て、圧力室
５に供給される。引き続く時間で個別電極２７と共通電
極２６間の電圧印加が解除されると、積層圧電素子２０
の活性部は元の長さに伸び圧力室５の容積を縮小させ、
このとき発生する圧力を一旦弾性壁８に蓄圧する。この
圧力により圧力室５を満たすインクの一部を圧力室５に
連通するノズル２よりインク滴として吐出させる。

【００２３】本実施例のインクジェットヘッドは、圧力
室５は１４１μｍの間隔で、即ち１インチ当り１８０ノ
ズルの密度で列状に並べられており、図１に示すように
２列の圧力室によって１インチ当り３６０ノズルの密度
を有する構成である。従って、変位発生ユニットの変位
発生部２２のピッチも１４１μｍとなっている。積層圧
電素子２０と拡張部材１９とからなるこの変位発生部
は、ダイシングソ−を用いて１４１μｍのピッチの短冊
状に切断され、個々の変位発生部２２が形成される。切
断の方法として、他にワイヤ−ソ−を用いてもよい。

【００２４】本実施例の変位発生部２２では、用いた積
層圧電素子２０は、積層方向の厚さが０．５ｍｍ乃至１
ｍｍで、素子固定基板２１から張り出している部分の長
さが３ｍｍ乃至６ｍｍである。１４１μｍのピッチで並
べるために、並び方向の積層圧電素子の厚さは８０μｍ
で、凡そ６０μｍがダイシングソ−による切りしろにな
る。

【００２５】積層圧電素子２０の積層方向の厚さが厚い
ほど変位発生部２２の強度は上がり、素子固定基板２１
から張り出している部分の長さを長くでき、従って電圧
を印加したときの変位量を大きくすることが可能であ
る。しかし、積層方向の厚さを厚くすると、変位発生素
子２０の静電容量が大きくなり駆動回路に大きな電流を
流さなければならず、発熱や駆動回路の高集積化の点で
不都合が生じる。また、ダイシングソ−で切断するに
は、切りしろが６０μｍでは深く切断することが難し
く、切断時に積層圧電素子２０が破損したり、切断後の
積層圧電素子２０の幅の精度が低下する。本実施例で
は、積層圧電素子２０の先端に接合された拡張部材１９
によって島状脚部９と変位発生部２２を接続している。
拡張部材１９は、積層圧電素子２０の変位を、島状脚部
９及び弾性壁８を介した圧力室５へと伝えている。さら
に、拡張部材１９が圧力室５の長手方向に長く形成され
ていることにより、積層圧電素子２０の変位を１つ以上
の島状脚部９全てに伝える効果を持つ。

【００２６】図３は、本発明の実施例であるインクジェ
ットヘッドの弾性壁８の構成を説明するために、変位発
生部２２側から見た部分斜視図である。変位発生部２２
は、圧電素子への電圧印加により、図３のＺ方向に伸縮
する。島状脚部９は、図示されていない細長い形状の圧
力室５に沿うように、圧力室毎に各々３箇所形成されて
いる。また、島状脚部９の周囲は薄肉部１０となってい
る。各パタ−ンは、圧力室５の配置に対応するように１
４１μｍの間隔で等間隔に列状に配置されている。

【００２７】変位発生部２２の伸縮に伴う圧力室５のお
よその体積変形量は、弾性壁８の壁面に垂直方向の移動
により排除される容積で与えられる。本実施例のインク
ジェットヘッドは圧力室５を細長く形成し、その一面を
構成し変位発生部２２の伸縮に応じて変形する弾性壁８
の面積を広く確保した構成である。これにより、高密度
で配置された圧力室５を変形させ、画素形成に必要なイ
ンク量をノズル２よりインク滴として吐出させることが
できる。本実施例では、圧力室５の一面を形成する弾性
壁８部分の幅は１００μｍで、弾性壁８の平均変形量は
およそ１．５μｍから２μｍである。圧力室５の長さを
１．５ｍｍから２ｍｍ程度とすることで、およそ０．２
ｍｍ³から０．４ｍｍ³の圧力室変形量を得ている。本実
施例では、図２に示したように積層圧電素子２０を変位
発生部２２の駆動源として用いており、駆動のための電
圧は３０Ｖ程度となるように変位発生部２２と圧力室５
等の形状を設定した。本実施例のインクジェットヘッド
では、島状脚部９の幅は３０μｍ乃至４０μｍで、弾性
壁８の中心軸に沿って３つ配置されている。島状脚部９
の間には５０μｍ乃至１００μｍの間隔が開けられてお
り、弾性壁８の薄肉部１０となっている。島状脚部９の
周囲に形成される薄肉部１０の、圧力室５の並び方向の
幅は、圧力室５の幅が１００μｍ、島状脚部９の幅が３
０μｍ乃至４０μｍであるから、３０μｍ乃至３５μｍ
となり非常に狭い。本実施例では振動板７上に弾性壁８
と島状脚部９をニッケルを用いた電鋳法（エレクトロフ
ォ−ミング）により一体で作成した。また、その他の振
動板７の作成方法として、樹脂フィルム（ＰＩ，ＰＰ
Ｓ，ＰＥＴ，ＰＥ）の薄膜に電鋳する方法、ＳＵＳ，Ｃ
ｕ，Ｎｉ等の金属箔に樹脂フィルムをラミネ−トし、金
属箔をエッチングする方法がある。

【００２８】圧力室５のインクに圧力が発生したときの
弾性壁８の薄肉部１０の変形量は、音響理論ではコンプ
ライアンスと呼ばれ、インクジェットヘッドのインク滴
吐出の安定性を決める上で重要なパラメタである。圧力
室５のコンプライアンスが大き過ぎると、変位発生部２
２によって圧力室５に及ぼされる圧力がコンプライアン
スによって吸収されてしまい、インクの応答が緩和さ
れ、その結果吐出するインク滴の速度が低下してしま
う。また、逆に圧力室５のコンプライアンスが小さすぎ
ると、圧力室５のインクに大きな正負の圧力が発生し、
大きな正負の圧力はノズル基板１や隣接する圧力室５と
の間の隔壁５１を変形させ、他の圧力室に影響を及ぼ
す。また、大きな負の圧力はインク中に溶解している気
体を再溶解しない気泡として圧力室中に残留させ、この
気泡による圧力吸収でインク滴が吐出しないという現象
を引き起こす。

【００２９】本実施例のように、弾性壁８が島状脚部９
と変位発生部２２を介して素子固定基板２１等に剛に固
定され、また、圧力室５がインクの流れ方向に細長く幅
が狭いインクジェットヘッドでは、島状脚部９の幅方向
の両側に形成されている弾性壁８の薄肉部１０のコンプ
ライアンスは非常に小さい。そこで、島状脚部９を複数
に分割したり、島状脚部９の形状を変更することによっ
て薄肉部１０の厚さ及び材料を変更することなくコンプ
ライアンスを確保し、初期的な印字品質及びインク滴の
吐出の安定性を確保している。更に、本実施例のように
ノズル基板１と変位発生部２２が圧力室５を挟んで対向
するように構成されている場合には、変位発生部２２の
変位で弾性壁８のたわみによる力がノズル基板１を変形
させ圧力室５同志の相互干渉が発生するために、インク
滴の吐出安定性を劣化させるという現象がある。ノズル
基板１は径の小さなノズル２を貫通させる必要から、厚
さを厚くして剛性を上げることが出来ない。このため、
圧力室５の中央部にコンプライアンスを付加することが
必要である。これに対して本実施例の弾性壁８は、島状
脚部９が分割されているため中央部周辺にコンプライア
ンス部２０２,２０３を形成することができ、たわみに
よって発生する力を小さくできる。しかし、高速応答時
における変位発生部の変位により、コンプライアンス部
２００の変位繰り返し応力が増大し、従来では凸状の半
円形状をしている各々の島状脚部９の両端部１００の先
端にその応力が集中し、薄肉部１０の破壊が発生してし
まう。

【００３０】これに対し、本実施例では１つ以上の島状
脚部９の両端部１００にＲ部に挟まれる直線部を設け
た。図７に示した第５の実施例を用いて詳しく説明する
が、これによって駆動による繰り返し応力の集中部分
が、従来の半円形先端の端点のみであったのに対し直線
部全体に広がることによって、薄肉部の最大応力を約２
割低減し、応力の集中を緩和することができる。これに
より、薄肉部の破壊を発生させることなく高速応答化を
図ることができる。

【００３１】更に、積層圧電素子２０と島状脚部９と
を、拡張部材１９を介して接続することにより、１つ以
上の島状脚部９全てに変位を伝えることが可能になる。
以上により高速応答時の薄肉部１０の破壊を防ぐことが
できる耐久性に優れ、印字品質及びインク滴吐出の安定
性を確保したインクジェットヘッドを提供することが可
能になった。

【００３２】次に、本発明の第２の実施例を図４を用い
て説明する。

【００３３】図４は、弾性壁８を変位発生部２２側から
見た平面図で、圧力室５の構成要素を平面に投影して示
してある。島状脚部９の形状は、平面形状以外は図３に
示した先の実施例同様、弾性壁８の薄肉部１０に対して
変位発生部２２側に凸状に形成されている。図４の弾性
壁８の薄肉部１０を除く斜線部及び隔壁部７０は同一で
あり、説明上分類表示した。弾性壁８の斜線部は、変位
発生部２２の変位による圧力変動が、他の圧力室５に影
響を及ぼさないように十分な剛性が必要であるため、厚
肉部となる。また、島状脚部９は、変位発生部２２と弾
性壁８との接続を容易にし、かつ、変位発生部２２の変
位を圧力室５に効率よく伝え、更に、耐久性を確保でき
る厚さが必要である。ノズル２の配列方向に隣り合う圧
力室５を隔てる隔壁５１は、隔壁部７０の位置で弾性壁
８と接続されている。これにより、島状脚部９と隔壁部
７０との間に形成されている弾性壁８の薄肉部１０のコ
ンプライアンスを大きく確保できる。隔壁部７０は、弾
性壁８同様の厚肉部であるが、薄肉で形成し各々の圧力
室５に対応して隔てられた薄肉部１０を連結させること
もできる。この場合、ヘッド組立時に部品間のズレが発
生しても、各圧力室毎のコンプライアンスをバランスよ
く、かつほぼ一定量確保できる。島状脚部９は、図３に
示した先の実施例同様３つに分割されており、変位発生
部２２の変位による圧力室５の圧力変動を適度に緩和す
るために必要なコンプライアンスを２１１,２１２,２１
３,２１４からなるコンプライアンス部２１０によって
確保できる。また、コンプライアンス部２１２,２１３
により圧力室５の中央部のコンプライアンスを大きく確
保して、先の実施例同様たわみの発生する力を小さくし
ている。更に、島状脚部９の両端部１１０に発生する繰
り返し応力の集中を緩和させるために、各々の島状脚部
９の両端部１１０を３つの突起部からなる連続したＲ部
形状に形成し、応力集中部を島状脚部９の両端毎に３箇
所に分散している。このように、応力の集中部分を３箇
所の突起部へ分散したことにより、応力の集中部分を直
線形状化した場合に達成される約２割の応力の緩和とほ
ぼ同等の効果が達成される。以上により、高速応答時の
薄肉部１０の破壊を防いでいる。

【００３４】図５は本発明の第３の実施例で、図４同
様、弾性壁８を変位発生部２２側から見た平面図で、島
状脚部９の平面形状以外は図３、図４に示した先の実施
例と同様である。

【００３５】先に述べたように、圧力室間の相互干渉を
低減するには、圧力室中央にコンプライアンスを付加
し、圧力室中央のインクの圧力を緩和することが最も効
果がある。そのため、本実施例では島状脚部９の４分割
により形成される中央部のコンプライアンス部２２２，
２２３，２２４の効果に加え、細長い圧力室５の中央部
で島状脚部９の幅を狭くすることで、島状脚部９と隔壁
部７０との間に形成される中央部のコンプライアンスを
大きくしている。また、圧力室５の両端部で島状脚部９
の幅を広くすることにより、変位発生部２２の変位によ
る圧力室５の容積変化を大きくしている。更に、各々の
島状脚部９の両端部１２０を２つの突起部からなる連続
したＲ部形状とし、繰り返し応力の集中部を島状脚部９
の両端毎に２箇所に分散することで、本発明である応力
の集中を緩和している。

【００３６】図６は本発明の第４の実施例で、図４同
様、弾性壁８を変位発生部２２側から見た平面図で、島
状脚部９の平面形状以外は図３、図４、図５に示した先
の実施例と同様である。

【００３７】図４に示した第２の実施例同様、隣り合う
圧力室５を隔てる隔壁５１は、隔壁部７０の位置で弾性
壁８と接続されている。これにより、島状脚部９と隔壁
部７０との間に形成されている弾性壁８の薄肉部１０の
コンプライアンスを大きく確保できる形状になってい
る。

【００３８】第４の実施例は、一体の島状脚部９を両端
部１３０で幅を広く、中央部で幅が狭くなるような滑ら
かな曲線で構成することで、中央部のコンプライアンス
部２３２を大きくすることと、両端の幅広部分で変位発
生部２２の変位による圧力室５の容積変化を大きくして
いる効果がある。更に、島状脚部９の両端部１３０にＲ
部に挟まれる直線部を設けることによって、薄肉部１０
の繰り返し応力の集中を緩和し、最大応力を約２割低減
できる。

【００３９】また、島状脚部９の両端の幅が広いこと
は、異種材料で弾性壁８と島状脚部９を形成する場合に
有効であり、エッチング等の物理化学的作用による不用
部分の除去で島状脚部９を形成する場合に、最も精度が
低くなる端部の精度を上げる上で効果がある。

【００４０】図７は本発明の第５の実施例で、図４同
様、弾性壁８を変位発生部２２側から見た平面図で、島
状脚部９の平面形状以外は図３、図４、図５、図６に示
した先の実施例と同様である。

【００４１】本実施例は、従来の島状脚部９について、
その両端部にＲ部の間に挟まれる直線部を設けることに
よって、本発明である島状脚部９の両端部１４０にかか
る繰り返し応力の集中を緩和し、高速応答時のインクジ
ェットヘッドの耐久性を向上させる効果がある。特に、
インクジェットヘッドのノズル配列密度を高密度化せず
にインクジェットヘッドの印字応答の高速化を行う際に
は、変位発生部２２の時間当りの駆動回数増加に伴う、
振動壁８の薄肉部１０の繰り返し応力増大,島状脚部９
の先端部１４０の中心点への応力集中伴う薄肉部破壊に
対して非常に効果がある。

【００４２】図８は本発明の第５の実施例に基づいて形
成されるヘッドを駆動させる際に、薄肉部１０にかかる
応力の長手方向への変化を示すグラフである。グラフに
示した薄肉部の長手方向座標１６０μｍは、後述する島
状脚部９の先端部に相当する。このグラフから、島状脚
部９の先端部にあたる薄肉部１０が応力集中の発生する
場所であることがわかる。

【００４３】本実施例のインクジェットヘッドは、島状
脚部９の配列方向の幅が５０μｍ，薄肉部２４０の厚さ
が２μｍ，薄肉部２４０の長手方向の長さが１６０μｍ
で構成される。島状脚部９の先端部１４０を、従来の半
円形状から３０μｍの直線部を設け、コ−ナ−をＲ１０
μｍからなる形状とすることにより、６ｋＨｚ（１６７
μｓｅｃ）の応答速度における計算から、薄肉部２４０
にかかる繰り返し応力の集中点における最大応力値をを
３２０ＭＰａから２６０ＭＰａへと約２割低減させるこ
とが可能になる。応答速度をさらに高速化すれば、この
差はより大きくなる。また、別の計算結果から、応力の
最大値が３００ＭＰａ以上では薄肉部は破断限界を超え
てしまうことがわかっており、応力の計算結果から従来
のＲ形状では高速応答化を達成できないことがわかる。

【００４４】図９は本発明の第６の実施例で、図３同様
弾性壁８を変位発生部２２側から見た部分斜視図であ
る。

【００４５】本実施例では、島状脚部９を３分割するこ
とにより、２５１,２５２,２５３,２５４からなるコン
プライアンス部を設けている。特に、コンプライアンス
部２５２,２５３により、圧力室５の中央部にコンプラ
イアンスを付加している。更に、ハッチングを施した島
状脚部９’が、拡張部材１９よりも長手方向に長く、自
由部となっていることにより、変位発生部２２の変位に
伴ってたわみ振動を発生する。この島状脚部９’のたわ
み振動はコンプライアンスとなるため、コンプライアン
スの付加に効果がある。

【００４６】しかし、島状脚部９’及び弾性壁８の薄肉
部１０がコンプライアンスとして振動するため、島状脚
部９の先端部１５０のうち、特に１５１,１５６にかか
る変位繰り返し応力の集中は増大し、耐久性を劣化させ
てしまう。そこで、従来半円形の凸形状であった島状脚
部９の先端部１５０を、複数の連続したＲ部からなる曲
線形状とすることで繰り返し応力の集中を緩和しなが
ら、コンプライアンスを付加することが可能になった。

【００４７】以上の実施例では、弾性壁８に島状脚部９
が形成され、この島状脚部９を介して弾性壁８と変位発
生部２２が接続しているが、島状脚部９を変位発生部２
２の先端に形成した後に膜状の弾性壁８と結合してもよ
い。しかし、この場合には島状脚部９と弾性壁８の間に
接着剤がはみ出ると弾性壁８の剛性を著しく変化するた
め、接合技術が難しい。また、以上の実施例では、変位
発生部２２の駆動源として積層圧電素子２０を用いてい
るが、駆動電圧が高くなるという点を除けば単層の圧電
素子でもよい。また、応答特性が満足されれば、他の素
子、例えば形状記憶合金や静電気アクチュエ−タ等も利
用できることは、本発明の作用からして明かである。

【００４８】

【発明の効果】本発明のインクジェットヘッドは、薄肉
部と、島状脚部とを備え、細長い圧力室の一面を構成す
る弾性壁と変位発生部を島状脚部を介して接続し、変位
発生部の伸縮方向に弾性壁を変形させ、圧力室内のイン
クを圧力室に接続されたノズルよりインク滴として吐出
させるインクジェットヘッドにおいて、島状脚部の長手
方向端面は、少なくとも２つ以上の曲面が波状に形成さ
れていることにより、従来、島状脚部において半円部先
端点に生じていた、破断限界を超える応力集中を緩和す
ることができることにより、印字品質に優れ、耐久性の
十分ある高速度、かつ高密度なインクジェットヘッドを
提供することができるという効果を有する。また、係る
インクジェットヘッドにおいて、１つの変位発生部に対
し複数の前記島状脚部が対応していることにより、繰り
返し応力の集中を緩和しながら、島状脚部間に適度なコ
ンプライアンスを付与することができ、印字品質に優
れ、耐久性の十分ある高速度、かつ高密度なインクジェ
ットヘッドを提供することができるという効果を有す
る。また、本発明のインクジェットヘッドは、薄肉部
と、島状脚部とを備え、細長い圧力室の一面を構成する
弾性壁と変位発生部を島状脚部を介して接続し、変位発
生部の伸縮方向に弾性壁を変形させ、圧力室内のインク
を圧力室に接続されたノズルよりインク滴として吐出さ
せるインクジェットヘッドにおいて、島状脚部の長手方
向中央部が幅狭となるように該島状脚部の幅方向端面が
曲面で形成されていることにより、島状脚部の中央部に
おいてはコンプライアンスを付与し、両端部の幅広部分
で変位発生部の変位による圧力室の容積変化を大きくす
ることができ印字品質に優れ、耐久性の十分ある高速
度、かつ高密度なインクジェットヘッドを提供すること
ができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す斜視図であ
る。

【図２】本発明の第１の実施例の部分断面図である。

【図３】本発明の第１の実施例の弾性壁と島状脚部の構
造を示す斜視図である。

【図４】本発明の第２の実施例の弾性壁と島状脚部の構
造を示す平面図である。

【図５】本発明の第３の実施例の弾性壁と島状脚部の構
造を示す平面図である。

【図６】本発明の第４の実施例の弾性壁と島状脚部の構
造を示す平面図である。

【図７】本発明の第５の実施例の弾性壁と島状脚部の構
造を示す平面図である。

【図８】本発明の第５の実施例の薄肉部にかかる応力の
変化を示す図である。

【図９】本発明の第６の実施例の弾性壁と島状脚部の構
造を示す斜視図である。

【符号の説明】

１‥‥ノズル基板２‥‥ノズル３‥‥流路形成部材４‥‥共通インク室５‥‥圧力室６‥‥供給流路７‥‥振動板８‥‥弾性壁９‥‥島状脚部１０‥‥薄肉部１１‥‥ヘッドフレ−ム１９‥‥拡張部材２０‥‥積層圧電素子２１‥‥素子固定基板２２‥‥変位発生部２５‥‥リ−ドフレ−ム２６‥‥共通電極２７‥‥個別電極３１‥‥インク供給管３３‥‥インク連絡口４１‥‥窓５１‥‥隔壁１００‥‥島状脚部先端２００‥‥コンプライアンス部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−23982（ＪＰ，Ａ) 特開平６−143573（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/055

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】薄肉部と、島状脚部とを備え、細長い圧
力室の一面を構成する弾性壁と変位発生部を島状脚部を
介して接続し、前記変位発生部の伸縮方向に前記弾性壁
を変形させ、前記圧力室内のインクを前記圧力室に接続
されたノズルよりインク滴として吐出させるインクジェ
ットヘッドにおいて、前記島状脚部の長手方向端面は、少なくとも２つ以上の
曲面が波状に形成されていることを特徴とするインクジ
ェットヘッド。
【請求項２】１つの変位発生部に対し複数の前記島状
脚部が対応してい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。
【請求項３】前記複数の島状脚部の配列方向両端側の
島状脚部は、他の島状脚部より面積が大きいことを特徴
とする請求項２記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】薄肉部と、島状脚部とを備え、細長い圧
力室の一面を構成する弾性壁と変位発生部を島状脚部を
介して接続し、前記変位発生部の伸縮方向に前記弾性壁
を変形させ、前記圧力室内のインクを前記圧力室に接続
されたノズルよりインク滴として吐出させるインクジェ
ットヘッドにおいて、前記島状脚部の長手方向中央部が幅狭となるように該島
状脚部の幅方向端面が曲面で形成されていることを特徴
とするインクジェットヘッド。
【請求項５】前記変位発生部と前記島状脚部とを、拡
張部材を介して接続することを特徴とする請求項１乃至
請求項４のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】前記拡張部材の長手方向の長さは前記変
位発生部の長手方向の長さより長く形成され、前記島状
脚部の長手方向の長さが前記拡張部材の長手方向の長さ
よりも長く形成されていることを特徴とする請求項５記
載のインクジェットヘッド。