JPH03197047A - 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６ｏ−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て、前記圧電セラミック振動
子が長手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！Ｍ〕

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１００ｖ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駆動し、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い部材である支持体とを有
し、前記電極の電極と一極が前記圧電材料を挟むように
平行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。

［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
セラミック材料を用いた支持体、３は薄膜振動子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、
印字が行われる。

１０は振動子の駆動装置でパルス信号により振動体３を
駆動している。駆動パルスがハイレベル、すなわち、薄
Ｉ！振動子１に電界を印加することにより該薄膜振動子
１に電荷が充電され、該薄膜振動子１内部の電界強度に
比例して該薄膜振動子１は長手方向１８に縮む。該Ｗｉ
Ｍ振動子１が１８方向に縮むのに伴い、該薄膜振動子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ｌＯ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、り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は平行ブロック電極で、ｌｌａは十電極、ｌｌｂ
は一電極である。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ｉ
ｓ振動子ｌは１８方向に縮み、それに伴い支持体２の薄
膜振動子１との接合面も１８方向に縮み、その結果振動
体は１９方向にたわむ。薄膜振動子１及び電極１１の厚
さは約２０μｍであり、薄膜振動子１に印加する電圧は
、２０〜３０Ｖで従来の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。

第３図は本発明における振動体の製造工程を示すための
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）のように厚
さ数μｍの絶縁層１２と電ｆｉ１１のための厚さ約２０
μｍの金属層を形成する。次に第３図（Ｃ）のように金
属層をエツチングによりパターンニングして生電極１１
ａ、−電極１１ｂ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。

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、前記絶縁層１２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は薄膜振動子２
１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に電界を掛は振動子２１を３０方向に縮める
と、それに伴い支持体２２の振動子２１との接合面が３
０方向に縮む。この時、支持体２２の接合面の逆面は縮
まないので、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］ 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、薄膜振動子によ
る吐出手段を有したことにより、安価で高性能な振動体
が得られ、また、平行ブロック電極を用いて薄膜振動子
を該電極間に形成すれば低電圧駆動が可能となり、駆動
回路も安価にでき、高性能で高効率のインクジェットヘ
ッドが得られる。

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
の製造工程を示す図。

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 ・ノズルプレート ・ノズル孔 ・インク滴 ・記録紙 ・駆動装置 １ ・電極 以上

Claims (3)

【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−極が前記圧電材料をその側面
   から挟むように前記支持体上に平行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. （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. （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。