JPH0691865A

JPH0691865A - インクジェットヘッド

Info

Publication number: JPH0691865A
Application number: JP24767992A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Kondo; 宣裕近藤
Original assignee: Seikosha KK
Current assignee: Seikosha KK
Priority date: 1992-09-17
Filing date: 1992-09-17
Publication date: 1994-04-05

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、形状記憶合金を用いるインクジェ
ットヘッドの信頼性の向上と、小型化と、高密度化とを
目的とする。【構成】駆動回路５により、形状規制体３により上方
に撓んだ形状に規制されこの形状規制体３と形状記憶合
金２を積層固定してなる加圧振動体４を加熱する。これ
により形状記憶合金２が変態温度に達し、下方に撓んだ
形状に変化し、インク室１の容積を縮小させ内部のイン
ク液を加圧し、インク液をノズル７より射出させる。駆
動手段による加熱が途絶えると、加圧振動体４は形状規
制体３により加熱以前の形状に規制される。以上を繰り
返し行ない印字を行なうものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録装
置に用いられるインクジェットヘッドに係わり、特に、
複数のインク噴出ノズルを有するマルチノズルタイプの
インクジェットヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ドロップ・オン・デマンド型のインクジ
ェットプリンタの方式として、印字情報信号に応じて、
インク室に付設された加圧振動手段である圧電素子にパ
ルス電圧を印加し、上記圧電素子を変形させ、インク室
内のインク液圧を変化させて、インク室と連通するヘッ
ド先端のノズルから、インク液滴を噴出させて、対向す
る記録用紙等の記録媒体に印字をする方法が知られてい
る。

【０００３】この様な、マルチノズルタイプのインクジ
ェットプリンタでは、記録密度の向上と、ヘッドの小型
化が望まれている。

【０００４】ところが、圧電素子の電気−機械変換効率
が低い為に、圧電素子の大きさを小さくできず、高密度
で多数のノズル配置や、ヘッドの小型化が達成されてい
ない。

【０００５】現在、インクジェットヘッドの小型化と高
密度化を実現させるため、圧電素子を用いた加圧振動手
段に代る新たな加圧振動手段が試みられている。例え
ば、特開昭６３−５７２５１号公報に開示されたインク
ジェットヘッドのように、機械的な変形の大きい形状記
憶合金と、加熱手段との組合せによる加圧振動手段によ
って、加圧部の面積を縮小させて、高密度で小型のイン
クジェットヘッドを実現しようというものがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の様に
形状記憶合金を用いた場合は、変態温度以上に加熱され
て変形が無くなるのは安定しているが、冷却されて初期
の記憶された変形状態に戻る際の繰り返し安定性（変形
量）に問題がある。

【０００７】インクジェットヘッドの場合は、初期状態
の安定性は、インクの突出量や突出速度に影響を与える
為に、印字品質の低下を引き起こすことになる。

【０００８】本発明は、形状記憶合金を用いるインクジ
ェットヘッドの信頼性の向上と、小型化と、高密度化と
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は形状記憶合金
と、この形状記憶合金のマルテンサイト相での形状を規
制する規制手段とを積層して加圧振動手段を構成し、こ
の加圧振動手段をインク室に付設し加熱することによ
り、インク室と連通したノズルからインク液を射出する
よう構成することにより、上記目的を達成する。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例につ
いて説明する。

【００１１】図１は、図２に示される本例装置の平面図
におけるＡ−Ａ線での断面図であり、同図において、１
はインク室であり、長さ１００〜１００００μｍ、幅５
０〜５００μｍであり、インク液で満される。

【００１２】２は形状記憶合金であり、３は規制手段と
しての形状規制体であり、これらを積層固定することに
より加圧振動手段としての加圧振動体４を構成してい
る。

【００１３】上記形状記憶合金としては、例えば、Ｎi
−Ｔi 系合金や、Ｃu −Ｚn −Ａl系合金等を用いるこ
とができる。本例ではＮi −Ｔi 系合金を用いることと
する。

【００１４】このＮi −Ｔi 系合金の温度と硬さの温度
変化は次のとうりである。例えば、長さ４０ｍｍ、幅
０．３２ｍｍ、厚さ０．３２ｍｍの合金において、長さ
方向１．５ｍｍの変位量を得るのに必要とする押付力
は、マルテンサイト相である２０°Ｃでは約０．３５Ｎ
であるが、変態温度８０°Ｃとしてそれ以上の温度の母
相では、約１．９Ｎとなり、マルテンサイト相でのそれ
の５倍以上となる。

【００１５】また、変態温度は、合金の組成により可変
であり、例えば、５０ａｔ％Ｎi での変態温度は約８０
°Ｃであり、Ｎi の組成が０．１ａｔ％ずれると、１０
°Ｃ低くなる。

【００１６】以上のような特性のＮi −Ｔi 系合金より
なる形状記憶合金２の厚さは、５０〜１０００μｍ程
度、面積は、０．１〜１０ｍｍ² 程度であり、室温での
状態、いわゆるマルテンサイト相での形状は、図１に示
すように上方に撓んだ形状であり、変態温度を８０°Ｃ
とし、それより高い温度の母相では、図１の破線に示す
ように平面形となるように形成されている。

【００１７】形状規制体３は、変態温度以上の形状記憶
合金の変形を妨げず、変態温度以下では形状記憶合金を
初期状態の形状に規定するのに必要な、構成及び材料と
厚みが選ばれる。例えば、りん青銅やステンレス等の金
属薄板等が適しており、本例ではりん青銅の薄板を用い
ることとする。

【００１８】形状規制体３は、上記形状記憶合金２の変
態温度以下の形状（図１の例では、上方にたわんだ形
状）に成形されている。

【００１９】上記形状記憶合金２と形状規制体３を積層
し構成された加圧振動体４は、本例では、低温時（変態
温度以下）にインク室１の容積を拡大する方向に変形し
（図では、上方にたわみ）、加熱時にはインク室１の容
積を縮小するよう変形し上記インク室１の中のインク液
を加圧する。

【００２０】５は加熱手段としての駆動回路であり、制
御回路（図示せず。）よりの印字信号を受け、加圧振動
体４に１ＫＨz の矩形波を通電し、加圧振動体４を加熱
する。

【００２１】なお加熱方法は、ヒーターを形状記憶合金
ひとつひとつに設けても良いが、直接通電して加熱する
方が、ヒーターが不要である為に、コスト的にも、小型
・高密度化にも有利である。

【００２２】通電の場合、直流駆動でも良いが、寿命を
長くする為には、１ＫＨz 程度の矩形波を用いる方が良
い。

【００２３】６は供給手段としてのインク流路であり、
深さは１０〜１００μｍである。これはインク室１に連
通しおり、インク室１にインク液を供給する。

【００２４】７はノズルであり、直径１０〜１００μｍ
である。これはインク室に連通しており加圧振動体４に
より加圧されたインク液を射出する。

【００２５】インク室１、インク流路６、ノズル７等
は、プラスチックやガラスやセラミックや金属材料等
を、射出成形やエッチング等の手段で形成する。

【００２６】次に動作について、図１をを参照しながら
説明する。

【００２７】まず、インク流路６よりインク室１内にイ
ンク液が供給される。

【００２８】室温（変態温度８０°Ｃ以下）において、
形状記憶合金２は、形状規制体３の形状に規制され、所
定の形状（図１に示す、上方に撓んだ形状）を示し、加
圧振動体４は、インク室１の体積を拡大する方向にあ
る。

【００２９】次に印字情報信号に応じた駆動回路５は加
圧振動体４に１ＫＨz の矩形波を通電し、これを加熱す
る。この加熱により加圧振動体４が変態温度８０°Ｃよ
り高い温度に達すると、形状記憶合金２は、撓みの変形
をなくし平面状態となろうとし、一方形状規制体３はそ
れを妨げる方向に働くが、形状記憶合金２の回復力の方
が大きいため、形状記憶合金２は平面状態に近くなり、
加圧振動体４はインク室１の容積を縮小させインク液を
加圧し、その結果インク滴がノズル７より射出される。

【００３０】インク滴は、記録用紙と接触し吸収され
る。

【００３１】加熱が終了すると、形状記憶合金２はイン
クや周囲の材料と接触し、冷却されて、変態温度８０°
Ｃ以下になりその押付力が弱くなり、形状規制体３によ
って強制的に初期の形状に戻り、インク室の容積を拡大
する方向（図１では、上方に撓み）に戻り、素早く初期
状態となる。

【００３２】この繰り返しによって、記録媒体上に印字
が可能となる。

【００３３】なお、本発明のインクジェットヘッドで
は、形状記憶合金が、常温でインク室の容積を拡大する
方向に撓み、加熱され変態温度以上で、その撓みが無く
なりインクを加圧する方式であったが、それに限るもの
でなく、様々な変形が考えられる。

【００３４】例えば、常温にあってはインク室の容積を
拡大する方向すなわちここでは上方に撓ませ、かつ加熱
されることでインク室の容積を縮小する方向すなわちこ
こでは下方に撓ませることにより加圧することも可能で
あり、また常温にあっては平面形をなし、加熱されるこ
とでインク室の容積を縮小する方向、ここでは下方に撓
ませることにより加圧することも可能である。

【００３５】あるいは、常温ではインク室の容積を縮小
する方向に撓みをもたせ、加熱によりインク室の容積を
拡大する方向すなわち上方に撓むように構成しても同様
の効果が可能である。

【００３６】この場合、加熱時には形状記憶合金の押付
力が形状規制体のそれを上回り、インク室の容積を拡大
させる。加熱が途絶えると温度が下がり、形状記憶合金
はマルテンサイト相となり、形状規制体の押付力が形状
記憶合金のそれを上回り、形状規制体の押付力により、
加圧振動体はインク室の容積を縮小する方向に撓み、イ
ンク室内のインク液を加圧し、ノズルより射出する。

【００３７】ここで、インク室の最大容積となる形状は
形状記憶合金の母相により、規定され、最小容積となる
形状は形状規制体により規定されるので、どちらも安定
した形状となる。これにより、インク液の射出に要する
インク室の容積変化量は安定したものとなり、上記の例
と同様の効果を得ることが可能である。

【００３８】

【発明の効果】本発明において、加圧振動手段は、形状
記憶合金と規制手段を積層固定してなるものである。こ
のように形状記憶合金に、そのマルテンサイト相での形
状を規制する規制手段を積層固定することにより、マル
テンサイト相における形状維持が不安定となるという形
状記憶合金の欠点を補い、マルテンサイト相および母相
とも安定した形状維持を行なえるようにしたものであ
る。これらにより加圧振動手段によるインク液の加圧に
要する容積変化量は安定したものとなる。

【００３９】以上により、小型で、信頼性の高いインク
ジェットヘッドが実現可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のインクジェットヘッドの構
成を示す説明図。

【図２】図１の要部の平面図。

【符号の説明】

１インク室２形状記憶合金３規制手段４加圧振動手段５加熱手段６供給手段７ノズル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インク室と、インク室に付設された形状記憶合金と、この形状記憶合
金のマルテンサイト相での形状を規制する規制手段とを
積層してなる加圧振動手段と、上記加圧振動手段を加熱する加熱手段と、上記インク室と連通するノズルと、上記インク室にインク液を供給する供給手段とを具備す
るインクジェットヘッド。