JPH03104648A - インクジェットヘッド - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 【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。 【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１Ｉ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
を印加し、前記圧電セラミック振動子の厚み方向の電界
に対して長芋方向に伸縮する振動モードを利用して、前
記圧電セラミック振動子が長子方向に伸びるの対して前
記振動体が厚み方向にたわみ、前記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という手法がとら
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
子を駈動する電圧も数】００■と大きな電圧を必要とし
、圧電セラミック振動子の駆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とと
もに、圧電振動子を低電圧で駈動し、振動体の駆動効率
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］ 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、前記電極の十極と一極が前記圧電材料の片面に形成
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。 ［実施例］ 以下本発明のインクジェットヘッドの実施例を図を用い
て説明する。 第ｌ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等の圧電セラ
ミック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
縁体の圧電材料を用いた支持体、３は薄膜振動子ｌ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＃ｆ１９まで飛翔し記録紙９上に定着
し、印字が行われる。 １０は振動子の駆動装置でパルス信号により振動子３を
駆動している。駆動パルスがハイレベル、すなわち、Ｆ
ｓ８振動子１に電界を印加することにより該薄Ｐ１振動
子１に電荷が充電され、該薄膜振動子１内部の電界強度
に比例して該薄ＪＩＮ振動子１は長手方向１日に縮む。 該薄ｍｉ動子１が１８方向に縮むのに伴い、該簿ｆ！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
面が引っ張られ、結果的に振動体３は第１図内に点線で
示したように１９方向にたわむ。 次に、振動体３がたわんだ状態で、駆動装置ＩＯ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には弾性エネル
ギーが蓄えられてぃるので、元の形状に戻ろうとすると
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のパルス幅を
、振動体３の固有周期の２分の１に合わせることにより
、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、】７はボ１ノイミド等の樹脂を用いた絶縁
層、１１は電極で、ｌｌａが＋電極、ｌｌｂが一電極で
ある。電極に電圧を印加すると薄膜振動子１には２０方
向の電界が掛かりその電界強度に比例して薄！！振動子
１は１８方向に収縮し、それに伴い支持体２の薄膜振動
子１との接合面も１８方向に収縮し、その結果振動体は
１９方向にたわむ。十電極１１ａと一電極１ｌｂの距離
は数１０μｍとなるようにパターンニングされ、振動子
に印加する電圧は、２０〜３０Ｖで従来の矩形ＰＺＴ振
動子と同程度の１８方向の伸縮が得られる。 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率が高く密度の小さ
い部材を用いた支持体２上に、第３図（ｂ）のように数
μｍの厚さを有するポリイミド等の樹脂を用いた絶縁層
１７およびＰＺＴ等の圧電材料をスパッタリングにより
薄Ｉ！振動子１として約２０μｍの厚さに形成する。そ
の上に第３図（Ｃ）のように電極１ｌのための金属層を
形成し、該金属層をエッチングによりパターンニングし
て第３図（ｄ）のごとく振動体３を形成する。 前記支持体２をニッケル等の金属材料の代わりにアルミ
ナ等のセラミック材料を用いれば、前記絶縁［１７は不
用となりさらに製造工程が簡略化される。 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は駈動装置で複数の振動体
をそれぞれ独立に駈動できるよう、各振動体に一つづつ
接続されている。 第５図は本発明における別の実施例を示すための図で、
電極１５が薄膜振動子１２および支持体１３により挟ま
れるように形成されている。第５図（ａ）のごとく約ｌ
Ｏμｍの厚さを持つニッケルやモリブデン等のヤング率
が高く密度の小さい部材を用いた支持体１３上に、第５
図（ｂ）のように数μｍのポリイミド等の樹脂を用いた
絶縁層１４を形成しその上に電極１５のための数μｍ金
属層を形成する。次に第５図（ｅ）のごとく金屈層をエ
ッチングによりパターンニングして十電極１５ａと一電
極１５ｂを形成する。そして第５図（ｄ）のごとく前記
電ｔｍｌ５を覆うように約２０μｍの厚さに振動子１２
である圧電材料層を形成し振動体１６を形成する。第１
図において振動体３の代わりに振動体１６を用いても同
様なインクジェットヘッドが得られる。 第６図は本発明におけるインクジェットヘッドの別の実
施例を示すための断面図で、２１はｆＪｉ膜振動子、２
２は薄膜振動子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２ｌに電界を掛け
振動子２１を３０方向に収縮させると、それに伴い支持
体２２の振動子２１との接合面が３０方向に収縮する。 この時、支持体２２の接合面の逆面ば収縮しないので、
支持体２２．と該支持体２２に接合された絶縁［２３は
第６図の点線のようにたわみを生じる。 ついで、蓄えられた電荷を放電するとたわみを生してい
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］ 以上述べたように本発明によれば、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、電極を圧電材料
の片側に形成し、前記圧電材料としてＮ膜振動子を用い
たことにより、製造工程が簡略され安価で高性能な振動
体が得られ、また、平行に形成された前記電極の十極と
一極との距離を短くすれば低電圧騒動が可能となり、駆
動回路も安価にでき、高性能で高効率のインクジェッ１
・ヘッドが得られる。

【図面の簡単な説明】

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図は本発明番こ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綱造示
す斜視図。 第５図は本発明における第２の実施例を示す振動体の製
造手順の図。 第６図は本発明における第３の実施例を示すインクジェ
ットヘッドの断面図。 ・薄膜振動子 ・支持体 ・振動体 ・固定部材 ・ノズルプレート ・ノズル孔 ・インク滴 ・記録紙 ・駆動装置 ・電極 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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、前記電極の＋極と−極が前記圧電材料の片面に該
   圧電材料の長手方向に平行して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。