JPH03247453A - 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】 投肯公互 本発明は、インクジェットヘッドに関し、例えば、各種
記録装置に適用されるものである。

丈米薮先 本発明に係る従来技術を記載した公知文献としては特開
昭６０−９０７７０号公報がある。この従来技術の構成
においては、圧電素子を厚み変位させる時に、その垂直
方向にも変位しようとする。

そのために、基板と圧電素子がユニモルフとして働き、
厚み（ｄａ３）変位とユニモルフ変位の合成による加圧
室の容積変化でのインク噴射となり、効率が低下すると
ともに、基板の変形のため各加圧室間で互いに干渉し、
インクの噴射が不安定になるという欠点があった。

また、圧電素子が厚み変位した時に、振動板あるいはス
リット内の弾性体及び加圧室の側壁を介して上板を押し
上げるために、加圧室内の実効容積変化の減少による効
率低下と各加圧室間で互いに干渉することによるインク
噴射の不安定さという欠点があった。

第６図及び第７図は従来例のインクジェットヘッドを示
す図で、図中、２１は剛性部材、２２は圧電素子、２３
はスリット、２４は電極、２５は加圧室、２６はノズル
、２７はインク供給部、２８は振動板、２９は基板であ
る。加圧室２５の巾Ｗｃは８０μ、加圧室間の壁の巾Ｗ
ｄは２０μで、加圧室２５は１００μピツチで配列され
ている。加圧室２５の深さＤｃは３０μである。

圧電素子２２は加圧室２５を覆い、上下に電極を有し、
スリット２３によって各加圧室に対応するように上部を
残して分割されている。振動板２８と圧電素子２２は振
動板２８の表面に設けられた電極２４に接着されている
。

圧電素子２２の各加圧室２５に対応する部分の巾ＷＰは
５０μ、長さＬｐは３００μ、電極間距離Ｌｅは３５０
μである。剛性部材２１は電極を介して圧電素子２２の
電極に積層されており、その両端がコの字型に曲がり、
厚さＬｇを有する。

この例ではＬｇは１閣である。この構成によれば、ヘッ
ドを高集積化するためには巾Ｗｐを小さくしなければな
らず、また圧電素子の加工性や駆動電圧を考慮すると、
圧電素子（＝加圧室）を長くしなければならず、ユニモ
ルフ変化が大きくなる。

第８図は、そのユニモルフ変形を示した図である。すな
わち、圧電素子の厚みを増す方向に電界を印加した場合
の変形例である。

また、第５図に示すように、従来は圧電素子と振動板の
ユニモルフ変位を利用してインク噴射していた。これは
ユニモルフ変位が容易に得られたからであるが、高集積
化に難があった。この時の圧電素子と振動板は薄くして
弾性を有する構造であった拳 本考案のように厚み変位を利用する場合は、圧電素子は
ある程度厚くして高電圧を印加しなければ（積層圧電素
子の場合は枚数を増す）必要な変位量が得られないため
、圧電素子の剛性がアップする。従って、それを保持す
る基板の剛性はそれ以上のものが要求される（ユニモル
フ変位を低減させるため）。

又、高集積化によって振動板や充填弾性体の実質剛性も
アップするため、上板や上板と基板の連結の剛性も増さ
なければ前述した不具合が生ずるという欠点があった。

■−−孜 本発明は、上述のごとき欠点を解決するためになされた
もので、基板の変形による加圧室間の干渉を防ぎ、効率
の良い安定したインクジェットヘッドを提供することを
目的としてなされたものである。

碧−一」炙 本発明は、上記目的を達成するために、（１）基板の上
面に圧電素子を積層し、該圧電素子に複数の平行なスリ
ットを形成して、該スリット間の各圧電素子の凸部に対
応して上面に複数の加圧室を形成し、該加圧室はノズル
とインク供給部に連結しており、前記圧電素子はスリッ
トの長手方向とアレイ方向に垂直な方向に電界をかける
ことにより、電界と同方向に厚み変位させてノズルより
インクを噴射させるインクジェットヘッドにおいて、前
記基板は、前記圧電素子に対して十分高い剛性を有する
こと、更には、（２）前記圧電素子と加圧室間に振動板
を設け、加圧室上面の上板は振動板に対して十分高い剛
性を有し、上板と基板を実質上剛体的に連結したこと、
更には、（３）前記各スリットに弾性体を充填し、加圧
室上面の上板は弾性体に対して十分高い剛性を有し、上
板と基板を実質上剛体的に連結したことを特徴としたも
のである。以下、本発明の実施例に基づいて説明する。

第１図及び第２図は１本発明によるインクジェットヘッ
ドの一実施例を説明するための構成図で、図中、１は基
板、２は圧電素子、３はスリット、４は圧電素子の凸部
、５は加圧室、８は振動板、９は上板、１０は弾性体、
１１は側壁である。

この第１図及び第２図は上板の変形側を示したもので、
この上板の変形は、全ての圧電素子を駆動した時、両持
梁等分布荷重の変形に近い。

■基板は圧電素子に対して、ヤング率で同等以上、厚さ
で５倍以上、好ましくは１０倍以上が望ましい。

■上板は振動板に対して、ヤング率で１０倍以上。

好ましくは５０倍以上、厚さで５０倍以上、好ましくは
１００倍以上が望ましい。

■充填剤はヤング率１００ｋｇｆ／ｍ”以下、上板はヤ
ング率５．ＯＯＯｋｇｆ／ａｎ”以上、好ましくは１０
，０００ｋｇｆ／閣２以上が望ましい。

Ｗ’／Ｌ３が２０以下、好ましくは１０以下が望ましい
。上板そのもののヤング率が小さく薄くても、その上面
に上記■を満足するような板を接合してもよい。上板と
圧電素子は接着接合でもよいが、第３図に示すように保
持部材１２を用いて基板と直接連結してもよい。

以下に実験の説明を行う。

■電圧素子の厚さＱ、３６ｍａ（６層Ｘ０．０６）電圧
素子の実効長１０ｍ（加圧液室より短かい）電圧素子の
ヤング率　約６，５００ｋｇｆ　／ＩＩｅ２基板の厚さ
　１ｍ＋ 基板の材質　ステンレス （ヤング率約２１．ＯＯＯｋｇｆ／ｍ”）Ｗｐ＝０．１
ｍ　　Ｗｓ＝０．０７ｍ Ｗ＋ｔ＝８ｍ 印加電圧４０Ｖ ■基板の厚さ　５■　　その他は■と同一面上板の厚さ
　１ｍ 上板の材質　ガラス Ｗｃ＝０．１２ｍ＋　　Ｄｃ＝０．０８ｍ■振動板の厚
さ０．０２５閣 振動板の材質　ポリイミド ■充填剤の材質　エポキシ樹脂 ■充填材の材質　シリコンゴム ■上板上面に厚さ５＋ｎ＋ａのステンレスを接合失駿ｌ
　片持梁変位の測定 前記■と■を第４図にようにベースに固定して、δ２を
測定駆動して圧電素子数は８個 ■のδ２＝０．５μｍ ■のδ２は測定不能（０，０５μｍ以下）失１ｙ インク噴射して、単独（１個だけ）ＩＩ！動したときと
、その周辺も同時に（全部で１６個）Ｉｔ！動したとき
の滴速度の差を評価 （イ）前記■、■、■からなるヘッド：同時駆動にて中
心部のノズルから噴射せず （ロ）前記■、■、■からなるヘッド：同時駆動にて中
心部のノズルから噴射せず （ハ）前記■、■、■からなるヘッド：全て噴射し、中
心部のノズルの滴速度は３０％（単独時の）以上に改善
された （二）前記■、■、■、■からなるヘッド＝８０％以上
に改善された 太敢且　８偏向時駆動時の中心の６３を測定（イ）およ
び（ロ）は、約０．１μｍで圧電素子の厚み変位に近い
。

（ニ）は測定不能（０，０５μｍ以下）麦−一米 以上の説明から明らかなように、本発明によると、基板
の剛性（圧電素子に対する）を十分に与えることにより
、ユニモル変形を低減させ、振動板や充填剤に対して上
板の実質剛性を増すことにより上板変形をおさえ、効率
の向上と相互干渉によるインク噴射特性の不安定さの低
減が達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明によるインクジェットの一
実施例を説明するための構成図、第３図は１本発明の他
の実施例を示す図、第４図は、実験を説明するための図
、第５図〜第７図は、従来例を示す図、第８図は、従来
例におけるユニモルフ変形を示す図である。 １・・・基板、２・・・圧電素子、３・・・スリット、
４・・・圧電素子の凸部、５・・・加圧室、８・・・振
動板、９・・・上板、１０・・・弾性体、１１・・・側
壁。 東 １ 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．基板の上面に圧電素子を積層し、該圧電素子に複数
   の平行なスリットを形成して、該スリット間の各圧電素
   子の凸部に対応して上面に複数の加圧室を形成し、該加
   圧室はノズルとインク供給部に連結しており、前記圧電
   素子はスリットの長手方向とアレイ方向に垂直な方向に
   電界をかけることにより、電界と同方向に厚み変位させ
   てノズルよりインクを噴射させるインクジェットヘッド
   において、前記基板は、前記圧電素子に対して十分高い
   剛性を有することを特徴とするインクジェットヘッド。