JPH03104646A - インクジェットヘッド - Google Patents
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- JPH03104646A JPH03104646A JP24273289A JP24273289A JPH03104646A JP H03104646 A JPH03104646 A JP H03104646A JP 24273289 A JP24273289 A JP 24273289A JP 24273289 A JP24273289 A JP 24273289A JP H03104646 A JPH03104646 A JP H03104646A
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Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
［産業上の利用分野］
本発明はインクジェットプリンタのインクジェットヘッ
ドに関する。
ドに関する。
【従来の技術］
従来のインクジェットヘッドは特公昭６０−８９５３号
公報のように、インク吐出手段として、厚さ数１００μ
ｍの矩形の圧電セラミック振動子と矩形の金属プレート
である支持体とを接着剤にて接合してバイメタル構造と
した振動体を使用し、前記圧電セラミック振動子の両平
面に設けられた電極に数１００Ｖの電圧のパルス信号を
印加、すなわち厚み方向に電界をかけ、前記圧電セラミ
ック振動子の厚み方向の印加電界に対して長手方向に伸
縮する振動モードを利用し、前記圧電セラミック振動子
が長手方向に縮むのに対して該振動体が厚み方向にたわ
み、該振動体の一回の振動に対して一滴のインクの吐出
を行なうヒいう手法がとられていた。 ［発明が解決しようとする課題］ しかし、前述の従来技術においては、圧電セラミック振
動子と金属プレートを接着剤を用いて張り合わせなけれ
ばならず、その接合が容易ではないため生産性を向上さ
せることが困難であり、前記圧電セラミック振動子自体
の厚みが数１００μｍあるため、該圧電セラミック振動
子を駆動する電圧も数ｉｏｏｖと大きな電圧を必要とし
、圧電セラミック振動子の駈動回路の負荷が大きく電力
効率も悪いという問題点を有していた。 そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の目的とするところは、振動体を構成するうえでの支持
体と振動子との接合を容易にし生産性を向上させるヒと
もに、圧電振動子を低電圧で駆動し、エネルギー効率を
改善させ、高速で高効率で安価なインクジェットヘッド
の提供にある。 ［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するため本発明のインクジェットヘッド
は、一つ以上の振動体と一つ以上のノズル孔を設けたノ
ズルプレートと、前記振動体を保持するための固定部材
とを有し、前記振動体が少なくとも圧電材料ヒ該圧電材
料に電圧を印加する電極と、前記圧電材料と接合し該圧
電材料の伸縮に伴いたわみを生じるような剛性の大きい
部材である支持体とを有し、一つ以上の前記圧電材料と
一つ以上の前記電極が交互に前記支持体の同一平面に形
成されていることを特徴とする。 又、前記圧電材料として薄膜状の圧電材料を用いること
を特徴とする。 又、前記電極としてブロック形状の電極を用いることを
特徴とする。 【イ乍用】 本発明の前記の構成によれば、薄膜振動子と該薄膜振動
子に電界を印加するための電極を前記支持体上に交互に
形成することにより、電極間距離を短くし低電圧で従来
の圧電セラミック振動子と同程度の伸縮性能が得られ、
電極を振動子の長手方向に直交して配置するので電界方
向と伸縮方向が同一の振動モードが利用でき、電気機械
結合係数が大きくなり高効率な振動体が得られる。 ［実施例］ 以下本発明のインクジェットヘッドの一実施例を図を用
いて説明する。 第１図は本発明におけるインクジェットヘッドの動作を
示す吐出部の断面図であって、１はＰＺＴ等の圧電材料
を用いた薄膜振動子、２はニッケルやモリブデン等のヤ
ング率が大きく密度の小さい金属材料あるいは絶縁体の
セラミック材料等を用いた支持体、３Ｘよ薄膜振動子１
と支持体２よりなる振動体、４は振動体３を片持ちぼり
構造にするための固定部材、５はノズルプレートで固定
部材４により振動体３とインクの吐出口であるノズル孔
６との距離が調整され、インクの吐出条件を最適値に設
定している。７はインク溜部で、インク溜部７は液体状
インクにより満たされている。 ８はノズル孔６より吐出されたインク滴で記録紙９まで
飛翔し記録紙９上に定着し、印字が行われ１０は振動子
の駈動装置でパルス信号により振動体を駆動している。 駆動パルスがハイレベル、すなわち、薄ＩＩ！振動子１
に電圧を印加することにより該薄膜振動子ｌに電荷が充
電され、該薄膜振動子１内部の電界強度に比例して該ｒ
ｉｌ膜振動Ｔ−】は長手方向１８に伸びる。該薄膜振動
子１が１８方向に伸びるのに伴い、前記薄膜振動子１，
と接合された支持体２は該薄膜振動子１との接合面が弓
っ張られ、結果的に振動体３は第】図内に点線で示した
ようにｌ９方向にたわみが生じる。 次に、振動体３がたわんだ状態で、駈動裂置１０のパル
ス信号をローレベルにすると、前記薄膜振動子１に充電
された電荷が放電され、前記薄膜振動子１は伸びた状態
から元の状態に戻ろうとする。支持体２は剛性の大きな
部材なので弾性エネルギーが蓄えられており、元の形状
に戻るとき復元力により強い圧力を発生させる。この圧
力によりインク溜部７内に満たされている液体状インク
はノズル孔６より押し出され、インク滴８が生成される
。このとき、振動子１に印加するパルス信号幅を、振動
体３の固有周期の２分の１に合わせるここにより、振動
体３の振幅が大きくなり強い圧力でインク滴を吐出する
ことができる。 第２図は本発明におけるインクジェットヘッドの振動体
の構成を示すための斜視図であって、１は薄膜振動子、
２は支持体、１２はポリイミド等の樹脂を用いた絶縁層
、１１は薄膜振動子１を挟むように交互に形成されたブ
ロック形状の交差指電極であり、ｌｌａは十電極、ｌｌ
ｂは一電極である。薄膜振動子ｌ及び電極１１ａ、ｌｌ
ｂの厚さは約２０μｍであり、振動子に印加する電圧は
２０〜３０Ｖで、従来の数１００Ｖで駆動していた矩形
圧電セラミック振動子と同程度の１８方向の伸縮が得ら
れる。さらに電極が交差指状になっているため、電界の
方向２０と伸縮の方向１８が一致した振動モードが利用
でき電気機械結合係数が大きく、加えられた電気エネル
ギーの機械エネルギーへの変換効率が改善される。 第３図は本発明における振動体の製造手順を示すための
図である。第３図（ａ）のごとく約１０μｍの厚さを持
つニッケルやモリブデン等のヤング車が高く密度の小さ
い金属材料あるいは絶縁体のセラミック材料を用いた支
持体２上に、第３図（ｂ）のように厚さ数μｍの絶縁層
１２と電極１１のための厚さ約２０μｍの金属層を形成
する。 次に第３図（Ｃ）のように金属層をエッチングによりパ
ターンニングして電極１１を形成し、その上に第３図（
ｄ）のようにＰＺＴ等の圧電材料をスパッタリングによ
り形成する。そして、余分にはみ出した圧電材料を研磨
し第３図（ｅ）のごとく振動体を形成する。 第４図は本発明におけるインクジェットヘッドの構造を
示す斜視図であって、３は振動体、４は振動体３を片持
ちぼり構造に固定するための固定部材で、振動体３を固
定部材４上に並列に複数個並べ高密度化を図っている。 ５はノズルプレートで、振動体３に対向するようにノズ
ル孔６が配置されている。１０は駆動装置で振動体３を
それぞれ独立に駆動できるよう、各振動体に一つづつ接
続されている。 第５図は第２の実施例を示すためのインクジェットヘッ
ドの断面図で、２１は薄膜振動子、２２はｙＩ腹振動子
２１の伸縮に応じてたわみ振動をする支持体、２３は絶
縁層、２４ａ、２４ｂは支持体２２を両持ちぼり構造と
するための固定部材、２５はノズルプレート、２６はノ
ズル孔である。 振動子２１に電界を掛け振動子２１を３０方向に伸ばす
と、それに伴い支持体２２の振動子２１との接合面が３
０方向に伸びる。この時、支持体２２の接合面の逆面ば
伸びないので、支持体２２と該支持体２２に接合された
絶縁層２３は第５図の点線のようにたわみを生じる。次
いで、電界を解くとたわみを生じていた支持体２２は元
の形状に戻ろうとし、支持体２２の復元力により３１方
向に圧力を発生し、該圧力によりインク滴２８がノズル
孔２６より吐出される。 ［発明の効果１ 以上述べたように本発明によれば、インクジェットヘッ
ドにおいて、電極の十極と一極を支持体上に交互に配置
し該電極間に薄膜振動子を形成したことにより、低電圧
で駆動できる安価な振動体が得られ、また、圧電材料と
電極を交互に配置したことにより、圧電材料へ印加され
る電界が圧電材料の振動方向と同一となり電気機械結合
係数の大きな振動モードが利用できるため、高速で高効
率で安価なインクジェットヘッドが得られるという効果
を有する。 第１図は本発明におけるインクジェットヘッドの動作を
示す断面図。 第２図は本発明におけるインクジェットヘッドの振動体
の構造を示す斜視図。 第３図は本発明におけるインクジェットヘッドの振動体
の製造手順を示す図。 第４図は本発明におけるインクジェットヘッドの構造を
示す斜視図。 第５図は本発明における第２の実施例を示す断面図。 ・薄膜振動子 ・支持体 ・振動体 ・固定部材 ・ノズルブレー ・ノズル孔 ・インク滴 ・記録紙 ・駆動裂置 ・電極 ト 以上
公報のように、インク吐出手段として、厚さ数１００μ
ｍの矩形の圧電セラミック振動子と矩形の金属プレート
である支持体とを接着剤にて接合してバイメタル構造と
した振動体を使用し、前記圧電セラミック振動子の両平
面に設けられた電極に数１００Ｖの電圧のパルス信号を
印加、すなわち厚み方向に電界をかけ、前記圧電セラミ
ック振動子の厚み方向の印加電界に対して長手方向に伸
縮する振動モードを利用し、前記圧電セラミック振動子
が長手方向に縮むのに対して該振動体が厚み方向にたわ
み、該振動体の一回の振動に対して一滴のインクの吐出
を行なうヒいう手法がとられていた。 ［発明が解決しようとする課題］ しかし、前述の従来技術においては、圧電セラミック振
動子と金属プレートを接着剤を用いて張り合わせなけれ
ばならず、その接合が容易ではないため生産性を向上さ
せることが困難であり、前記圧電セラミック振動子自体
の厚みが数１００μｍあるため、該圧電セラミック振動
子を駆動する電圧も数ｉｏｏｖと大きな電圧を必要とし
、圧電セラミック振動子の駈動回路の負荷が大きく電力
効率も悪いという問題点を有していた。 そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の目的とするところは、振動体を構成するうえでの支持
体と振動子との接合を容易にし生産性を向上させるヒと
もに、圧電振動子を低電圧で駆動し、エネルギー効率を
改善させ、高速で高効率で安価なインクジェットヘッド
の提供にある。 ［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するため本発明のインクジェットヘッド
は、一つ以上の振動体と一つ以上のノズル孔を設けたノ
ズルプレートと、前記振動体を保持するための固定部材
とを有し、前記振動体が少なくとも圧電材料ヒ該圧電材
料に電圧を印加する電極と、前記圧電材料と接合し該圧
電材料の伸縮に伴いたわみを生じるような剛性の大きい
部材である支持体とを有し、一つ以上の前記圧電材料と
一つ以上の前記電極が交互に前記支持体の同一平面に形
成されていることを特徴とする。 又、前記圧電材料として薄膜状の圧電材料を用いること
を特徴とする。 又、前記電極としてブロック形状の電極を用いることを
特徴とする。 【イ乍用】 本発明の前記の構成によれば、薄膜振動子と該薄膜振動
子に電界を印加するための電極を前記支持体上に交互に
形成することにより、電極間距離を短くし低電圧で従来
の圧電セラミック振動子と同程度の伸縮性能が得られ、
電極を振動子の長手方向に直交して配置するので電界方
向と伸縮方向が同一の振動モードが利用でき、電気機械
結合係数が大きくなり高効率な振動体が得られる。 ［実施例］ 以下本発明のインクジェットヘッドの一実施例を図を用
いて説明する。 第１図は本発明におけるインクジェットヘッドの動作を
示す吐出部の断面図であって、１はＰＺＴ等の圧電材料
を用いた薄膜振動子、２はニッケルやモリブデン等のヤ
ング率が大きく密度の小さい金属材料あるいは絶縁体の
セラミック材料等を用いた支持体、３Ｘよ薄膜振動子１
と支持体２よりなる振動体、４は振動体３を片持ちぼり
構造にするための固定部材、５はノズルプレートで固定
部材４により振動体３とインクの吐出口であるノズル孔
６との距離が調整され、インクの吐出条件を最適値に設
定している。７はインク溜部で、インク溜部７は液体状
インクにより満たされている。 ８はノズル孔６より吐出されたインク滴で記録紙９まで
飛翔し記録紙９上に定着し、印字が行われ１０は振動子
の駈動装置でパルス信号により振動体を駆動している。 駆動パルスがハイレベル、すなわち、薄ＩＩ！振動子１
に電圧を印加することにより該薄膜振動子ｌに電荷が充
電され、該薄膜振動子１内部の電界強度に比例して該ｒ
ｉｌ膜振動Ｔ−】は長手方向１８に伸びる。該薄膜振動
子１が１８方向に伸びるのに伴い、前記薄膜振動子１，
と接合された支持体２は該薄膜振動子１との接合面が弓
っ張られ、結果的に振動体３は第】図内に点線で示した
ようにｌ９方向にたわみが生じる。 次に、振動体３がたわんだ状態で、駈動裂置１０のパル
ス信号をローレベルにすると、前記薄膜振動子１に充電
された電荷が放電され、前記薄膜振動子１は伸びた状態
から元の状態に戻ろうとする。支持体２は剛性の大きな
部材なので弾性エネルギーが蓄えられており、元の形状
に戻るとき復元力により強い圧力を発生させる。この圧
力によりインク溜部７内に満たされている液体状インク
はノズル孔６より押し出され、インク滴８が生成される
。このとき、振動子１に印加するパルス信号幅を、振動
体３の固有周期の２分の１に合わせるここにより、振動
体３の振幅が大きくなり強い圧力でインク滴を吐出する
ことができる。 第２図は本発明におけるインクジェットヘッドの振動体
の構成を示すための斜視図であって、１は薄膜振動子、
２は支持体、１２はポリイミド等の樹脂を用いた絶縁層
、１１は薄膜振動子１を挟むように交互に形成されたブ
ロック形状の交差指電極であり、ｌｌａは十電極、ｌｌ
ｂは一電極である。薄膜振動子ｌ及び電極１１ａ、ｌｌ
ｂの厚さは約２０μｍであり、振動子に印加する電圧は
２０〜３０Ｖで、従来の数１００Ｖで駆動していた矩形
圧電セラミック振動子と同程度の１８方向の伸縮が得ら
れる。さらに電極が交差指状になっているため、電界の
方向２０と伸縮の方向１８が一致した振動モードが利用
でき電気機械結合係数が大きく、加えられた電気エネル
ギーの機械エネルギーへの変換効率が改善される。 第３図は本発明における振動体の製造手順を示すための
図である。第３図（ａ）のごとく約１０μｍの厚さを持
つニッケルやモリブデン等のヤング車が高く密度の小さ
い金属材料あるいは絶縁体のセラミック材料を用いた支
持体２上に、第３図（ｂ）のように厚さ数μｍの絶縁層
１２と電極１１のための厚さ約２０μｍの金属層を形成
する。 次に第３図（Ｃ）のように金属層をエッチングによりパ
ターンニングして電極１１を形成し、その上に第３図（
ｄ）のようにＰＺＴ等の圧電材料をスパッタリングによ
り形成する。そして、余分にはみ出した圧電材料を研磨
し第３図（ｅ）のごとく振動体を形成する。 第４図は本発明におけるインクジェットヘッドの構造を
示す斜視図であって、３は振動体、４は振動体３を片持
ちぼり構造に固定するための固定部材で、振動体３を固
定部材４上に並列に複数個並べ高密度化を図っている。 ５はノズルプレートで、振動体３に対向するようにノズ
ル孔６が配置されている。１０は駆動装置で振動体３を
それぞれ独立に駆動できるよう、各振動体に一つづつ接
続されている。 第５図は第２の実施例を示すためのインクジェットヘッ
ドの断面図で、２１は薄膜振動子、２２はｙＩ腹振動子
２１の伸縮に応じてたわみ振動をする支持体、２３は絶
縁層、２４ａ、２４ｂは支持体２２を両持ちぼり構造と
するための固定部材、２５はノズルプレート、２６はノ
ズル孔である。 振動子２１に電界を掛け振動子２１を３０方向に伸ばす
と、それに伴い支持体２２の振動子２１との接合面が３
０方向に伸びる。この時、支持体２２の接合面の逆面ば
伸びないので、支持体２２と該支持体２２に接合された
絶縁層２３は第５図の点線のようにたわみを生じる。次
いで、電界を解くとたわみを生じていた支持体２２は元
の形状に戻ろうとし、支持体２２の復元力により３１方
向に圧力を発生し、該圧力によりインク滴２８がノズル
孔２６より吐出される。 ［発明の効果１ 以上述べたように本発明によれば、インクジェットヘッ
ドにおいて、電極の十極と一極を支持体上に交互に配置
し該電極間に薄膜振動子を形成したことにより、低電圧
で駆動できる安価な振動体が得られ、また、圧電材料と
電極を交互に配置したことにより、圧電材料へ印加され
る電界が圧電材料の振動方向と同一となり電気機械結合
係数の大きな振動モードが利用できるため、高速で高効
率で安価なインクジェットヘッドが得られるという効果
を有する。 第１図は本発明におけるインクジェットヘッドの動作を
示す断面図。 第２図は本発明におけるインクジェットヘッドの振動体
の構造を示す斜視図。 第３図は本発明におけるインクジェットヘッドの振動体
の製造手順を示す図。 第４図は本発明におけるインクジェットヘッドの構造を
示す斜視図。 第５図は本発明における第２の実施例を示す断面図。 ・薄膜振動子 ・支持体 ・振動体 ・固定部材 ・ノズルブレー ・ノズル孔 ・インク滴 ・記録紙 ・駆動裂置 ・電極 ト 以上
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）インクジェットプリンタのインクジェットヘッド
において、該インクジェットヘッドが一つ以上の振動体
と一つ以上のノズル孔を設けたノズルプレートと、前記
振動体を保持するための固定部材とを有し、前記振動体
が少なくとも圧電材料と該圧電材料に電圧を印加する電
極と、前記圧電材料と接合し該圧電材料の伸縮に伴いた
わみを生じるような剛性の大きな部材である支持体とを
有し、一つ以上の前記圧電材料と一つ以上の前記電極が
交互に前記支持体の同一平面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。（２）前記圧電材料と
して薄膜状の圧電材料を用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。 （３）前記電極としてブロック形状の電極を用いること
を特徴とする請求項２記載のインクジェットヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24273289A JPH03104646A (ja) | 1989-09-19 | 1989-09-19 | インクジェットヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24273289A JPH03104646A (ja) | 1989-09-19 | 1989-09-19 | インクジェットヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03104646A true JPH03104646A (ja) | 1991-05-01 |
Family
ID=17093426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24273289A Pending JPH03104646A (ja) | 1989-09-19 | 1989-09-19 | インクジェットヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03104646A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9006509B2 (en) | 2003-07-18 | 2015-04-14 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Absorbent article with high quality ink jet image produced at line speed |
-
1989
- 1989-09-19 JP JP24273289A patent/JPH03104646A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9006509B2 (en) | 2003-07-18 | 2015-04-14 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Absorbent article with high quality ink jet image produced at line speed |
| US9901492B2 (en) | 2003-07-18 | 2018-02-27 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Absorbent article with high quality ink jet image produced at line speed |
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