JPH0365349A - 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 本発明はインク小滴を画像信号に応じて吐出させ、記録
媒体上に文字や図形を印刷するオンデマンド型インクジ
ェットヘッドに関する。

従来の技術 従来よりオンデマンド型インクジェットヘッドにおける
インク吐出のための圧力発生手段の一つとしてピエゾ素
子が用いられていることは公知である。

例えば、その代表的なものに特公昭５３−１２１３８号
公報に開示された構造のものが知られている。

以下、第６図を参照して従来の圧電素子を用いたインク
ジェットヘッドについて説明する。

第６図（ａｌ、　（ｂ）において、２は圧力室で、一方
にはインク吐出口３、他方にはインク供給路１を有して
いる。圧力室２の壁面の一部は、圧電板４と金属板５が
貼りあわせたもので構成されている。

いま、インクを圧力室２内に満たした状態で圧電板４と
金属板５間に画像信号６を印加すると、同図（ａｌに示
すように圧電板４ど金属板５が圧力室２側に反り、急激
な体積変化を生じさせ、そのとき生じる圧力によりイン
ク吐出Ｄ３よりインクを吐出させる。

次に、圧電板４、金属板５間に吐出時とは逆方向の画像
信号６を印加１−ると、同図（１））に示すように圧電
板４と金属板５は反対方向に反り、圧力室２尚の圧力を
急激に減少させることにより、インク供給路Ｊよりイン
クを圧力室２内に強制的に供給する。同図ｆｂ）に示し
九動作の際に、インク吐出口３より圧力室２内に空気を
吸い込まないようにインク吐出口３の抵抗をインク供給
路１のそれより大きくした構造にしＣある。

なお、逆方向の画像信号の印加動作を省略し“〔も、同
図（ａｔの動作終Ｔ後圧電板４と金属板５は自ら有する
弾性によって元の位置に復帰する。このため、同図（ｈ
）の作用と同様の作用が程度の差はあるがなされる。

発明が解決しようとする課題 しかし、以上のような構成では圧電素子の変位量が極め
て小３与いためインクを安定に吐出さ−ぜ’　６ために
は圧電板の面積を最小でも２１１１ｍ角又は直径２ｍｍ
程度にしなければならず、構造が簡単であるが４ノズル
／　Ｉ］Ｔ［１１以上のノズル密度を有するコンパクト
化し、たマルチノズルヘノドの作製が難しいという問題
点があった。

また、圧電素子を駆動させるためには少なくども１００
Ｖ＠後の信号電圧が必要で、駆動回路のコスト負担が大
きかった。

本発明は、上記問題点を解決するもので、構造が簡単で
多数のノズルを高密度に配し、コンパクト１つ低電圧駆
動を可能とするインクジェットヘッドを提供するもので
ある。

課題ケ解決するための手段 氷見ＦＩＡは、圧力室の壁面の一部を構成する崖力発牛
用変位素子とＩ〜で、形状記憶合金部材と、弾性を有す
る加圧部材と、前記の両部材を結合する連結部材とから
成り、前記形状記憶合金部材に画像信号を印加し７、通
電加熱することにより前記目的を達成するものである。

作用 本発明は、上記構成により形状記憶合金部材に画像信号
を印加し発熱させ、塑性加工前の形状に戻す。この形状
記憶合金部材は連結部材によって弾性部材が結合されて
おり、形状記憶合金部材が加工前の形状に戻ろうどする
、すなわち曲がっていたものが真っ直ぐになろうとする
時、前記連結部材に結合されている弾性部拐に引張り力
による変位を生じる。

次に、信号印加終了後空気中への放熱やインクによる冷
却によって形状記憶合金部材Ｏ温度がツルテンサイド変
態点以下に下がると、連結部材を介して引っ張られてい
た弾性部材は自己復元力で元の位置に戻る。これらの一
連の過程において圧力室の壁面の一部を構成する弾性部
材又は形状記憶合金部材がインクに急激に圧力上昇を生
じさせインク滴を吐出させるものである。

実施例 第１図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）は、本発明の１実施
例におけるインクジェットヘッドの構成を示す模式図で
ある。図において、ボディ１０にインク供給口１、圧力
室２、インク吐出口３が形成されており、前記圧力室２
の一壁面を形成するように弾性部材９が接合されている
。

弾性部材９の上方には予めくの字状又は弓状に加工成形
されたＴｉ−Ｎｉ系の形状記憶合金部材７が両端を二つ
の支点に固定され、中央部において弾性部材９と連結部
材８によって結合されている。

今、第１図（ａｔのように圧力室２にインクが満たされ
た状態において、形状記憶合金部材７の両端に記録信号
６を印加すると、形状記憶合金部材７それ自身適度な電
気抵抗（約５０Ωｍ）を有するため、通電加熱により温
度上昇し、マルテンサイト変態点（この場合１００℃前
後）に達すると、第１図（ｂ）に示すように元の形状で
ある真っ直ぐの状態に戻ろうとし、連結部材８を介して
結合された弾性部材９を引っ張り上げ、圧力室２内に負
圧を生じてインク供給口１よりインクが供給される。

次に、時間の経過にしたがい形状記憶合金部材７が放熱
によりマルテンサイト変態点以下になると、第１図（ｃ
ｌのように弾性部材９の復元力により容易に変形させら
れ、且つ弾性部材９の復元力によって圧力室２に急激な
圧力上昇を生じ、インク吐出口３よりインク滴を吐出さ
せる。すなわち、第１図（ａｔ〜（ｃｌの過程を繰り返
すことによってインクジェットヘッドとして機能するも
のである。

形状記憶合金部材７はワイヤあるいはリボン状に形成さ
れ、圧力室２は細溝状に形成することが可能であり、し
たがって圧力室２を複数個配列することにより容易に高
密度化が図れる。また、駆動電圧は形状記憶合金部材７
の通電加熱を制御する程度でよく数１０Ｖ以下でよい。

第２図ｆａ）〜ｆｃ）は本発明の第２の実施例を示すも
ので、第３図は第２図（Ｃ）中のＡ−Ａ’線断面図であ
る。第１図における構成との相違点は形状記憶合金部材
７と弾性部材９がちょうど反対位置に配されていること
である。すなわち、形状記憶合金部材７が圧力室２の壁
面の一部を構成しているもので、この場合は形状記憶合
金部材７が自由に変位できるように両端のみしか固定し
ていないのでインク漏れを防止するために圧力室２に接
する長手方向は第３図に示すように軟質のシリコーン接
着剤又はポツティング剤等の高分子材によるシール部材
工１でシールしている。

第４図は本発明の第３の実施例を示すもので、第５図は
第４図（ｃｌ中のＢ−Ｂ’線断面図である。この基本構
成は第２図に示すものと同じであるが、形状記憶合金部
材７の初期状態が第２図に示すものと正反対になってお
り、かつ各ユニットを複数個配列したものである。

本構成においては形状記憶合金部材７も弾性部材８も、
第５図に示すような円形の断面形状を有するワイヤ又は
リボン状と成っており、数ｖ程度の電圧でピエゾ素子に
比較して極めて大きな変位がとれるため直径が５０〜２
００ミクロンのワイヤを並べることによって容易に高密
度マルチノズルヘッドの実現が可能となった。

発明の効果 以上のように、本発明によれば、インクを吐出するため
の圧力発生手段がピエゾ素子に比較して大幅に小型化で
きるためノズルの高密度化が可能となり、且つ駆動電圧
を数１０Ｖ以下にできるため駆動回路のコスト負担を大
幅に減らすことができるなどその効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ〜（Ｃ）は本発明の第１の実施例における
インクジェットヘッドの断面を示す模式図、第２図（ａ
）〜（ｃｌは本発明の第２の実施例におけるインク′１
４１　　図 の実施例におけるインクジェットヘッドの断面を示す模
式図、第５図は第４図（Ｃ１のＢ　−Ｂ’線断面図、第
６図（ａ）、　（ｂ）は従来のインクジェットヘッドの
断面を示す模式図である。 １・・・インク供給口、２・・・圧力室、３・・・イン
ク吐出口、６・・・画像信号、７・・・形状記憶合金部
材、８・・・連結部材、９・・・弾性部材。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）インクを収納し、インク吐出口に連通した圧力室
   と前記圧力室に隣接した圧力発生手段とを具備し、前記
   圧力発生手段は形状記憶合金部材と、弾性部材と、前記
   形状記憶合金部材と弾性部材とを結合する連結部材から
   成るインクジェットヘッド。
2. （２）形状記憶合金部材がワイヤ状である請求項１記載
   のインクジェットヘッド。
3. （３）形状記憶合金部材がリボン状である請求項１記載
   インクジェットヘッド。
4. （４）弾性部材がワイヤ状である請求項１記載のインク
   ジェットヘッド。
5. （５）弾性部材がリボン状である請求項１記載のインク
   ジェットヘッド。
6. （６）記録信号が形状記憶合金部材へ印加される請求項
   １記載のインクジェットヘッド。