JPH0449047A - 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、インク滴を飛翔させ、記録紙等の記録媒体上
にインク像を形成するプリンタ等のインクジェット記録
装置に関し、さらに詳細には、インクジェットヘッドに
関する。

〔従来の技術〕

：ｒＩ数のノズルを有するノズル形成基板と、ノズルに
対向して配置された圧力発生部材からなる圧電変換素子
と、前記圧電変換素子と前記ノズル形成基板との間隙、
及び前記圧電変換素子の周辺を充たすインクとを備え、
印加電圧により前記圧電変換素子を変位させてインクを
ノズルから吐出させるオンデマンド型インクジェットヘ
ッドは、特公昭６０−８９５３号公報に開示されている
。

さらに従来の技術として、ガラス基板とガラス薄板との
間に複数のインクキャビティを形成し、！極を両面に形
成した圧電体の板をインクキャビティの面積程度に切断
加工したのち、各インクキャビティの上にガラス薄板を
はさんで接着したインクジェットヘッドがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記の従来技術では、インクキャビティ
の広さは、−辺が数百μｍ程度である為、圧力発生部材
をインクキャビティ程度の大きさに切断加工した複数の
板を各インクキャビティごとに接着しなければならない
。このため作業性が悪い。接着の不均一さによる特性の
ばらつきが大きい。接着部の剥離が起こり易い。インク
キャピテイと圧電体の板との位置合わせ精度が高くでき
ない。圧電体の切断加工時に内部歪が発生し、特性のば
らつきを生じ易い。構成部材の数が多くなり生産性が悪
いという問題があった。また、前記圧力発生部材は、ブ
ロック状に成型した圧電体から切り出している為、厚さ
が１００μｍ程度となってしまい、十分な変位を得るた
めには高い電圧を印加する必要があった。したがって、
駆動電圧を高く設定する必要があり、高価な駆動回路を
用いなくてはならないという問題点があった。

さらにこれらの問題点は、ノズルの数を多くするほど、
あるいは、ノズルの密度を高くするほど顕著になる。

そこで、本発明は、こうした問題を解決するもので、そ
の目的は、高密度化、高ノズル数に対応するとともに、
高精度で簡易組立が可能であり、さらには、動作効率が
高く、耐久性に優れたインクジェットヘッドを提供する
ことにある。

〔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、インクを吐出する複
数のノズルを備えたノズル形成基板と、前記インクに圧
力を加える圧力発生部材と、該圧力発生部材に圧力を発
生させるための電圧を印加する電圧印加手段とを有し、
前記圧力発生部材が、少なくとも２つ以上のノズルにま
たがる一枚の部材で構成されるとともに、前記電圧印加
手段が前記圧力発生部材の表面に設けた正負の交差状パ
ターンニング電極からなることを特徴とする。

また、前記交差状パターンニング電極の幅が異なること
を特徴とする。

〔作用〕

圧力発生部材が、複数のノズルにわたる一枚の部材にて
形成されており、各ノズルごとに対応する交差状パター
ンニング電極に電圧が印加されることによって、ノズル
に対応する部分ごとに選択的な機械歪となって変位する
。この変位によってノズルからインクを吐出させること
ができる。

電圧印加手段としての交差状パターンニング電極を圧力
発生部材の表面に設けであるので、電極側表面では、電
界が強く大きな変位を発生するが、電極側表面より厚さ
方向に遠ざかるにつれて、電界は弱くなり、変位が小さ
くなる。こうした原理によって、選択的な機械歪を同一
部材上で得ることができる。

さらに、交差状パターンニング電極の幅を変えることに
よって、圧力発生部材の変位方向に沿った、機械歪を発
生させることができ、効率よく綺麗な形状に変位させる
ことができる。

また、交差状パターンニング電極を圧力発生部材の表面
に設けたので、圧力発生部材の厚さを、従来の圧力発生
部材の厚さの半分以下にすることができる。したがって
、高密度化への対応が容易であると共に、印加電圧を低
下させることができる。

〔実施例〕

以下に本発明による一実施例の詳細を図面を参照して説
明する。

第１図は、本発明におけるインクジェットヘッドを搭載
したプリンタの斜視図である。１は本発明のインクジェ
ットヘッドであり、２はその電源ラインである。３は記
録紙、４はプラテンである。

プラテン４が図中矢印Ｐの方向に回転することにより、
記録紙３は図中矢印Ｍの方向に送られる。

この時インクジェットヘッド１は、図中矢印し−Ｒの方
向に移動しながら記録紙３の表面上にインク像を形成し
ていく。

第２図は、本発明の一実施例を示すインクジェットヘッ
ド主要部の斜視図、第３図（Ａ）、　（Ｂ）図は、同イ
ンクジェットヘッド主要部の上面図（Ａ）及びＢ−Ｂ断
面図（Ｂ）である。

これらの図に示すように、ノズル形成基板１１には、深
さ３０μｍ程度の凹状のインクキャビティ１２とインク
流路１３が形成されており、インクキャビティ１２の中
心には、ノズル１０が形成されている。ノズル形成基板
１１の上面に接着される圧力発生部材１４のノズルと反
対側の表面１４ａには、正電極１６と負電極１７とが交
互に配置され、５交差状パターンニング電極１５を構成
している。この交差状パターンニング電極１５は、メツ
キ或は、蒸着等によって構成することができる。

圧力発生部材１４は、その表面に構成されている交差状
パターンニング電極１５に電圧が印加されることによっ
て、第３図中（Ｂ）に示す点線状に変位する。こうして
、インク２０が蓄えられているインクキャビティ１２内
の圧力が高められ、ノズル１０からインク滴２１が吐出
する。

第４図は、第３図（Ｂ）の部分拡大図であり、第３図（
Ｂ）図中のＡ部、Ｂ部、０部の変形について、その詳細
を説明するものである。

第４図中Ａ部では、電極の幅が広く構成されており、図
中細線矢印に示すように、電界は厚さ方向に深く分布し
、圧電定数ｄ３１による変位が発生する。よって、図中
の太線矢印で示す様に電極表面近傍はど強い圧縮力が働
き凹状に湾曲する。

一方、第４図中Ｃ部では、電極の幅が狭く構成されてい
るため、電界は電極側表面近傍にのみ分布し圧電定数ｄ
３３による変位が発生する。よって、図中太線矢印に示
すように、電極表面近傍はど強い引っ張り力が発生し、
凸状に湾曲する。第４図中Ｂ部においては、圧縮力と引
っ張り力とが互いに打ち消しあう為、変位は発生しない
。　　　以上の原理によって、圧力発生部材１４は、第
４図中に示す点線状に変位を発生する。

一般に圧力発生部材の変位δは、（１）式に示すように
、長さＬの２乗と、電界強度Ｅに比例し、厚さＴに反比
例する。

δｃｃＬ２−Ｅ／Ｔ　　　　　　・・（１）また、　（
２）式に示すように、振動周期ωは、厚さＴに比例し、
長さしの２乗に反比例するという特徴を有している。

ωａｃＴ／Ｌ２　　　　　　・・・（２）よって、従来
の圧力発生部材に対して、本実施例による圧力発生部材
１４の厚さを薄く構成することによって、より低電圧で
必要とされる変位を得ることが可能である。

本実施例では、交差状パターンニング電極１５を圧力発
生部材１４の表面に設けることにより、圧力発生部材１
４を５０μｍ以下に構成することができ、必要とされる
変位を効果的に得ることが出来る。ちなみに、本実施例
のように、圧電材料層の厚さを５０μｍ程度にすること
によって、通常の２４Ｖタイプのドライバーを使用して
駆動させることが可能となり、生産コスト及び、ランニ
ングコストを非常に安くすることが出来る。

なお、本実施例にて、交差状パターンニング電極の形状
が同心円状に形成されているが、このことは交差状パタ
ーンニング電極の形状に何ら制限を加えるものではなく
、本発明において、交差状パターンニング電極がどのよ
うな形状で構成されていてもよいことは発明の主旨上明
白である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、圧力発生部材の表面に電圧印加手段で
ある交差状パターンニング電極を設けることによって、
複数のインクキャビティ上へ細かく切断された圧力発生
部材をそれぞれ接着する必要がなくなるため、製造工程
の簡略化、及び低コスト化が可能となる。さらには、高
精度、高品質化をも達成することが出来る。

さらに、電極の幅を適切な大きさに設定することによっ
て効率のよい変位を得ることが可能となる。

また、圧力発生部材の厚さを薄くすることができるので
、駆動電圧を低くすることが可能となり、飛躍的な低ラ
ンニングコスト化を実現することが出来る。

更には、必要とされるインクの吐出特性を、より小型化
したインクジェットヘッドを構成して得ることが出来る
ので、ドツトの高集積化も可能となり、印字品質に優れ
たグリンターを提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例を示すインクジェットヘ
ッドを搭載したプリンタの斜視図。 第２図は本発明による一実施例を示すインクジェットヘ
ッド主要部の斜視図。 第３図（Ａ）、　　（Ｂ）は同上インクジェットヘッド
主要部の上面図、及びＢ−Ｂ断面図。 第４図は第３図（Ｂ）の部分拡大断面図。 交差状パターンニング電極 正電極 負電極 インク インク滴 以上 インクジェットヘッド インクジェットヘッド電源ライン 記録紙 プラテン ノズル ノズル形成基板 インクキャビティ インク流路 圧力発生部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）インクを吐出する複数のノズルを備えたノズル形
   成基板と、前記インクに圧力を加える圧力発生部材と、
   該圧力発生部材に圧力を発生させるための電圧を印加す
   る電圧印加手段とを有し、前記圧力発生部材が少なくと
   も２つ以上のノズルにまたがる１枚の部材で構成される
   と共に前記電圧印加手段が、前記圧力発生部材の表面に
   設けた正負の交差状パターンニング電極から成ることを
   特徴とするインクジェットヘッド。
2. （２）前記交差状パターンニング電極の幅が異なること
   を特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。