JPH11348267A

JPH11348267A - インクジェットヘッド

Info

Publication number: JPH11348267A
Application number: JP16083598A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Yagi; 隆行八木; Yoshimasa Okamura; 好真岡村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-06-09
Filing date: 1998-06-09
Publication date: 1999-12-21

Abstract

(57)【要約】【課題】表面弾性波を利用したインクジェットヘッド
において、マルチ化した場合の制御回路への負担を軽減
し、かつ、インクのリフィル時間の遅延を抑える。【解決手段】圧電基板１の表面の一部位に、表面弾性
波を発生させるためのＩＤＴ２が設けられている。圧電
基板１の表面近傍には、圧電基板１の表面のＩＤＴ２か
ら離れた位置にインクを供給するためのキャピラリー６
が配置される。ＩＤＴ２とキャピラリー６との間には、
表面弾性波を吸収するための表面弾性波吸収部材４が、
圧電基板１の表面に対して接触及び離間するように移動
可能に設けられ、キャピラリー６により供給されたイン
ク７への表面弾性波の伝搬が制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタ、ファク
シミリ、複写機等の画像形成装置に関する出力手段のう
ち、特に、インクを微細化して被記録媒体に転移させて
画像を記録するインクジェットヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録方式としては、ノズ
ルに設けられたヒータの駆動によりインク中に気泡を形
成して、この気泡の成長に伴う圧力を利用してノズルか
らインクを吐出させる、いわゆるバブルジェット方式
や、ピエゾ圧電素子のバルクの電気機械変位を利用して
インクを吐出させる、いわゆるピエゾジェット方式が広
く用いられている。

【０００３】上記の方式によるインクジェットヘッド
は、一般的に微小なインク滴を形成するために、微細な
ノズルやヒータ、あるいはピエゾ圧電素子の加工を施し
て作製されるので、ノズルでのインクの目詰まりが起こ
り易い。また、バブルジェット方式ではインクがヒータ
上で焦げるおそれがあり、これを回避するために、使用
可能なインクの材質に制限がある。ピエゾジェット方式
では、ドライバの実装やノズルへの供給エネルギーの問
題から、高密度で長尺マルチ化したインクジェットヘッ
ドを作製することは困難である。

【０００４】一方、近年において、例えば、塩川等によ
り表面弾性波（surface acousticwave）のストリーミ
ング現象を利用した微小流体素子（電子情報通信学会技
術報告書、ＵＳ８９−５１、Ｐ４１−４６）、および表
面弾性波をインク中に放出しインクを飛翔させる液滴ジ
ェット装置（特開平２−２６９０５８号公報）が提案さ
れている。

【０００５】図９に、表面弾性波を利用した従来のイン
クジェット装置の概略図を示す。このインクジェット装
置は、圧電基板５０１上にＩＤＴ（交差指電極）５０２
を設けたものである。このＩＤＴ５０２に、数ＭＨｚか
ら数百ＭＨｚの高周波信号を発生する交流電気信号発生
器５０３と、交流電気信号を間欠にするパルス信号発生
器５０４とによる電気信号を入力すると、圧電基板５０
１に表面弾性波が励振され、表面弾性波の進行波にて伝
搬面上の液体５０７が飛翔する。

【０００６】このように、表面弾性波を利用したインク
ジェット装置は、ノズルが不要であるのでインク目詰ま
りがなく、しかもインクを加熱しないのでインクの焦げ
も発生しない。さらに、ピエゾ圧電素子のバルクの変位
を利用するものと比較して、弾性体の表面に集中した弾
性波エネルギーを高効率でインクに与えることができる
ため、入力パワーの点で有利となる。

【０００７】このような構成のインクジェット装置にて
マルチ化して記録速度を向上させるには、ＩＤＴの数を
増やし、かつ、交流電気信号発生器やパルス信号発生器
もＩＤＴと同じ数にする必要がある。しかし、数ＭＨｚ
から数百ＭＨｚの高周波信号に対応する交流電気信号発
生器やパルス信号発生器を１００〜１０００素子に対応
してマルチ化することは、回路を小型集積化する上で困
難であった。

【０００８】この問題を解決する方法として、インク導
入路へのインク流入を制御することによってインクの吐
出制御を実現し、制御回路に係わる負担を軽減するイン
クジェットヘッドが、特開平４−２９４１４６号公報に
開示されている。図１０に、このインクジェットヘッド
の概略図を示す。

【０００９】図１０において、ＩＤＴ５１２が設けられ
た圧電基板５１１の側面には、厚み方向に複数の溝が形
成された補助板５１３が密着され、これによりインク導
出路５１４が形成される。圧電基板５１１の下面には圧
電体支持部５１５が設けられ、この圧電体支持部５１５
に、複数のバイモルフ圧電体５１６が各インク導出路５
１４に対応して支持される。バイモルフ圧電体５１６
は、圧電体支持部５１５に片持ち梁状に支持され、その
自由端部はインク導出路５１４の下端を塞いでいる。

【００１０】圧電基板５１１は、不図示の支持手段によ
りインク上に支持されており、バイモルフ圧電体５１６
に電圧を印加してバイモルフ圧電体５１６を反り変形さ
せると、バイモルフ圧電体５１６と補助板５１３との間
に隙間が生じ、毛管現象によりこの隙間からインク導出
路５１４にインクが供給される。次いで、ＩＤＴ５１２
を駆動して表面弾性波を発生および伝搬させ、インクが
供給されたインク導出路５１４からインクを吐出させ
る。このような構成のインクジェットヘッドでは、表面
弾性波を発生させる手段は一つでよく、しかも高周波に
対応した回路をＩＤＴと同じ数だけ作製する必要がない
ため、小型集積化が可能である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、制御回
路に係わる負担を軽減するためにインク導出路へのイン
ク供給を制御したインクジェットヘッドでは、インク導
出路への毛管現象によるインク供給時間（リフィル時
間）が必要であり、他の方法に比べてリフィル時間が遅
延するため、記録速度を飛躍的に向上させることはでき
なかった。

【００１２】そこで本発明は、表面弾性波を利用しつつ
も、マルチ化した場合の制御回路への負担を軽減でき、
かつ、リフィル時間を遅延させないインクジェットヘッ
ドを提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のインクジェットヘッドは、表面弾性波を発生さ
せる手段と、前記表面弾性波を発生させる手段により発
生させた表面弾性波を伝搬させる伝搬面を有する表面弾
性波伝搬部材と、前記伝搬面にインクを供給するインク
供給手段と、前記インク供給手段と前記表面弾性波を発
生させる手段との間に前記伝搬面と対向配置され、前記
伝搬面に対して接触及び離間移動可能に設けられた表面
弾性波吸収部材とを有する。

【００１４】上記のとおり構成された本発明のインクジ
ェットヘッドでは、表面弾性波吸収部材を伝搬面から離
間させた状態で伝搬面上に表面弾性波を発生させると、
表面弾性波はインク供給手段により伝搬面上に供給され
たインクに伝搬し、インクが吐出する。一方、表面弾性
波吸収部材を伝搬面に接触させると、伝搬面上を伝搬し
てきた表面弾性波は表面弾性波吸収部材に吸収されるの
で、インクまでは伝搬せず、インクは吐出されない。こ
のように、本発明では、伝搬面に対して表面弾性波吸収
部材を動作させインクへの表面弾性波の伝搬を制御する
ことで、インクの吐出が制御される。

【００１５】また、表面弾性波吸収部材を上記のように
移動させるための駆動手段としては、電圧の印加により
変形する圧電体素子を備えるものや、磁力を利用して表
面弾性波吸収部材を移動させるものや、２つの電極間に
電圧を印加することで発生する静電引力を利用して表面
弾性波吸収部材を移動させるものを用いることができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００１７】（第１の実施形態）図１は、本発明の第１
の実施形態であるインクジェットヘッドの概略構成を示
す斜視図である。また、図２は、図１に示したインクジ
ェットヘッドを、ＩＤＴの中心線に沿って表面弾性波の
伝搬方向に切断した断面図である。

【００１８】図１に示すように、圧電性を有する圧電基
板１の表面の一部位には、表面弾性波を発生させるため
の交差指電極（以下、ＩＤＴという）２が設けられてお
り、圧電基板１の表面は、表面弾性波を伝搬する伝搬面
として用いられる。ＩＤＴ２には、数ＭＨｚ〜数百ＭＨ
ｚの高周波信号を発生する交流電気信号発生器３が接続
されている。また、圧電基板１の表面近傍の上方には、
圧電基板１の表面のＩＤＴ２から離れた位置にインク７
を供給するためのキャピラリー（毛管）６が配置されて
いる。

【００１９】圧電基板１としては、ＬｉＮｂＯ₃、Ｌｉ
ＴａＯ₃、水晶等の圧電体単結晶からなるものや、ＰＺ
Ｔ、ＰＬＺＴ等の圧電性セラミックスからなるものや、
ガラス、シリコンウェハ等の基体上にＺｎＯ、ＡｌＮ、
ＰＺＮ等の圧電体薄膜を形成したものなどが用いられ
る。

【００２０】ＩＤＴ２とキャピラリー６との間には、表
面弾性波を吸収するための表面弾性波吸収部材４が、駆
動手段５により、圧電基板１の表面に接触および離間す
るように移動可能に設けられている。

【００２１】表面弾性波吸収部材４は、表面弾性波が伝
搬する伝搬面に接触することが可能な面を有しているも
のであれば、金属、半導体、絶縁体等の如何なる材料を
用いてもよい。表面弾性波の振幅は１ｎｍ〜数十ｎｍと
小さく、表面弾性波吸収部材４が十分な表面接触を行う
には、その表面粗度が表面弾性波の振幅と同程度もしく
はそれ以下、または十分な接触面積を確保できるものが
好ましい。その中でも、表面弾性波吸収部材４として
は、樹脂、ゴム等のヤング率が小さく変形し易い高分子
材料を用いるのがより好ましい。これにより、駆動手段
５により伝搬面に接触させることにより表面弾性波吸収
部材４が変形するので、表面粗度にかかわらず、十分な
表面接触を行うことが可能となる。また、駆動手段４の
伝搬面側が、伝搬面に接触するように配置できるのであ
れば、その表面を表面弾性波吸収部材として用いること
も可能である。

【００２２】本実施形態のインクジェットヘッドでは、
交流電気信号発生器３による電気信号がＩＤＴ２に入力
され、これにより圧電基板１に表面弾性波を励振させ
る。この表面弾性波は、伝搬面すなわち圧電基板１の表
面を伝搬するが、この際、図２（ａ）に示すように、表
面弾性波吸収部材４を圧電基板１の表面から離間させて
おくことで、表面弾性波は圧電基板１の表面上のインク
７まで伝搬し、インク滴７ａを飛翔させる。一方、図２
（ｂ）に示すように、表面弾性波吸収部材４を圧電基板
１の表面に接触させておくと、圧電基板１の表面を伝搬
してきた表面弾性波は表面弾性波吸収部材４で吸収され
る。その結果、表面弾性波はインク７まで伝搬せず、イ
ンク７は飛翔しない。

【００２３】このように、表面弾性波の伝搬面への、表
面弾性波吸収部材４の接触および非接触によりインクへ
の表面弾性波の振動エネルギーの流入を制御することに
よりインク滴の吐出制御が行われる。

【００２４】表面弾性波吸収部材４の移動は、駆動手段
５で行われるが、以下に、この本発明で用いられる駆動
手段５の一例について図３を参照して説明する。

【００２５】図３に示すように、駆動手段５は、２つの
圧電体１３を３つの電極１２でサンドイッチしたバイモ
ルフ型圧電体素子１１と、このバイモルフ型圧電体素子
１１の一端部を支持する支持部材１０とを有する。バイ
モルフ型圧電体素子１１は、各電極１２に印加される電
圧を調整することにより、自由端である他端部がＺ軸方
向に変位することが可能である。バイモルフ型圧電体素
子１１の自由端の、圧電基板１との対向面には表面弾性
波吸収部材４が形成され、この表面弾性波吸収部材４は
その表面が圧電基板１上に空隙を介して配置されてい
る。

【００２６】バイモルフ型圧電体素子１１に電圧を印加
することによりバイモルフ型圧電体素子１１が屈曲し、
表面弾性波吸収部材４が圧電基板１に接触する。これに
より、ＩＤＴ２の駆動により圧電基板１の表面に発生し
た表面弾性波は表面弾性波吸収部材４に吸収され、イン
クへの表面弾性波の流入が阻止される。

【００２７】以下に、上述したインクジェットヘッドの
具体例について説明する。圧電基板１として、１２８°
Ｙ−ＸカットＬｉＮｂＯ₃を用いた。この圧電基板１上
に、真空蒸着法及びフォトリソグラフィプロセスにより
３００ｎｍの厚みのＡｌ薄膜からなる櫛形電極の形状を
有するＩＤＴ２を形成した。ＩＤＴ２は、交差幅は５ｍ
ｍとし、また、励振周波数を５０ＭＨｚに合わせた線幅
を確保した。なお、ＩＤＴ２の対数は２０とした。駆動
手段５を構成するバイモルフ型圧電体素子１１の圧電体
１３は、厚みが８０μｍ、幅が２００μｍ、長さ（支持
端から自由端までの長さ）が５ｍｍのものを用いた。表
面弾性波吸収部材４としては厚さが５０μｍのシリコー
ン樹脂からなるものを用い、接着剤によりバイモルフ型
圧電体素子１１の自由端部に接着した。また、表面弾性
波吸収部材４は、圧電基板１の表面から１μｍの空隙を
介して配置した。

【００２８】このようなインクジェットヘッドに、キャ
ピラリー６よりインク７を供給しつつ、交流電気信号発
生器３により励振周波数が５０ＭＨｚの１Ｗの電力をＩ
ＤＴ２に入力した。すると、圧電基板１の表面に表面弾
性波が励起し、インク７がインク滴７ａとなって飛翔し
た。一方、駆動手段５のバイモルフ型圧電体素子１１に
２０Ｖの電圧を印加し、表面弾性波吸収部材４を圧電基
板１の表面（伝搬面）に押し付けたところ、インク７の
飛翔は見られなかった。そして、バイモルフ型圧電体素
子１１への電圧の印加を停止したところ、再度、インク
滴７ａを飛翔させることができた。

【００２９】以上のように、本実施形態では、表面弾性
波吸収部材４の駆動により、圧電基板１の表面での表面
弾性波の伝搬を制御するので、ＩＤＴ２の制御回路への
負担を軽減して、すなわちヘッドのドライバ回路を大幅
に簡略化した構成でインク７の吐出を制御することがで
きるようになる。また、従来のようにインク導出路への
インク供給を制御する方法と比較して、インク導出路へ
の毛細管現象によるインク供給時間（リフィル時間）を
省くことができ、インクのリフィル時間の遅延を抑える
ことができる。

【００３０】（第２の実施形態）図４は、本発明の第２
の実施形態であるインクジェットヘッドの概略構成を示
す斜視図である。

【００３１】本実施形態では、駆動手段２５は、３つの
バイモルフ型圧電体素子３１を有する。各バイモルフ型
圧電体素子３１は、第１の実施形態で用いたものと同様
のものであり、１つの支持部材３０に並列に並べられて
支持されている。各バイモルフ型圧電体素子３１の自由
端部にはそれぞれ表面弾性波吸収部材２４が設けられて
いる。本実施形態では、バイモルフ型圧電体素子同士を
３００μｍ間隔で配列した。また、圧電基板２１の大き
さ及びＩＤＴ２２の大きさは、バイモルフ型圧電体素子
３１の配列に合わせて設定される。

【００３２】圧電基板２１の一側壁には、インク供給の
ためのキャピラリー２６を構成するガラス板２９が固定
されている。このガラス板２９には、圧電基板２１と対
面する部位に、バイモルフ型圧電体素子３１の配列ピッ
チと等しいピッチで、３つの溝が圧電基板２１の厚み方
向に沿って形成され、これら各溝と圧電基板２１とで形
成される空間により３つのキャピラリー２６が構成され
る。本実施形態では、溝の幅は１００μｍとした。

【００３３】圧電基板２１及びガラス板２９の下部に
は、内部にインクを収容したインク供給槽２８が取り付
けられている。インク供給槽２８のインクが収容された
部分はキャピラリー２６と連通しており、インク供給槽
２８に収容されたインクは、毛細管現象によりキャピラ
リ２６ー中を上昇し、圧電基板２１の表面である表面弾
性波の伝搬面に供給される。

【００３４】交流電気信号発生器２３により、励振周波
数が５０ＭＨｚの１Ｗの電力をＩＤＴ２２に入力する
と、圧電基板２１の表面に表面弾性波が励起し、インク
が液滴となって飛翔する。一方、駆動手段２５のバイモ
ルフ型圧電体素子３１に２０Ｖの電圧を印加し、表面弾
性波吸収部材２４を圧電基板２１の表面（伝搬面）に押
し付けたところ、インクの飛翔は見られなかった。そし
て、バイモルフ型圧電体素子３１への電圧の印加を停止
したところ、再度、液滴を飛翔させることができた。

【００３５】以上により、各バイモルフ型圧電体素子３
１の駆動を個別に制御することで、インクの吐出をキャ
ピラリー２６ごとに制御することが可能な、マルチ化し
たインクジェットヘッドが提供される。しかも、各表面
弾性波吸収部材２４の駆動により表面弾性波の伝搬を制
御しているので、本実施形態のようにマルチ化した場合
であっても、交流電気信号発生器２３はキャピラリー２
６ごとに設ける必要がないので、制御回路への負担を軽
減することができる。

【００３６】なお、本実施形態では３つのバイモルフ型
圧電体素子３１を設けた例を示したが、その数は３つに
限られるものではなく、必要に応じて増減することがで
きる。

【００３７】（第３の実施形態）図５は、本発明の第３
の実施形態であるインクジェットヘッドの概略構成を示
す斜視図である。

【００３８】本実施形態もマルチ化したインクジェット
ヘッドであり、駆動手段４５としては、第２の実施形態
と同様に３つのバイモルフ型圧電体素子５１が並列に並
べられたものを用いている。

【００３９】本実施形態が第２の実施形態と異なるの
は、圧電基板４１上に、３つのＩＤＴ４２がバイモルフ
型圧電体素子５１の配列ピッチと同じピッチで並列に設
けられている点である。このようにバイモルフ型圧電体
素子５１に対応してバイモルフ型圧電体素子５１と同数
のＩＤＴ４２を設けたことにより、ガラス板４９に形成
する溝の幅を広くし、キャピラリー４６を共通にするこ
とが可能となっている。また、交流電気信号発生器４３
は、３つのＩＤＴ４２に共通に用いている。その他、圧
電基板４１及びガラス板２９の下部にインク供給槽４８
が設けられている点等は第２の実施形態と同様である。

【００４０】交流電気信号発生器４３により、励振周波
数が５０ＭＨｚの１Ｗの電力をＩＤＴ４２に入力する
と、圧電基板４１の表面に表面弾性波が励起し、キャピ
ラリー４６を通じて供給されたインクが、ＩＤＴ４２の
数に対応した液滴となって飛翔する。一方、駆動手段４
５のバイモルフ型圧電体素子５１に２０Ｖの電圧を印加
し、表面弾性波吸収部材４４を圧電基板４１の表面（伝
搬面）に押し付けたところ、インクの飛翔は見られなか
った。そして、バイモルフ型圧電体素子５１への電圧の
印加を停止したところ、再度、液滴を飛翔させることが
できた。

【００４１】以上により、インクの吐出をバイモルフ型
圧電体素子５１ごとに制御することが可能な、マルチ化
したインクジェットヘッドが提供される。しかも、各表
面弾性波吸収部材４４の駆動により表面弾性波の伝搬を
制御しているので、本実施形態のようにＩＤＴ４２をマ
ルチ化した場合であっても、交流電気信号発生器４３は
ＩＤＴ４２ごとに設ける必要がないので、制御回路への
負担を軽減することができる。

【００４２】（第４の実施形態）図６は、本発明の第４
の実施形態であるインクジェットヘッドの概略構成を示
す側面図である。

【００４３】本実施形態では、表面弾性波吸収部材６４
を変位させるための駆動手段６５の構成が上述した各実
施形態と異なっている。すなわち、駆動手段６５は、ス
タック型圧電体素子７１と、その上端を支持する支持部
材７０とで構成され、スタック型圧電体素子７１の下端
に表面弾性波吸収部材６４が固定されている。スタック
型圧電体素子７１は、圧電体７３と、圧電体７３を挟ん
で互いに積層となるように形成された２つの電極７４，
７５からなり、電極７４，７５に電圧を印加することに
より、ｚ軸方向に伸縮可能である。

【００４４】表面弾性波吸収部材６４は圧電基板６１上
に空隙を介して配置されており、スタック型圧電体素子
７１が伸びることにより表面弾性波吸収部材６４が圧電
基板６１の表面に接触する構成となっている。これによ
り、上述した各実施形態と同様に、圧電基板６１の表面
に励起した表面弾性波は表面弾性波吸収部材６４に吸収
され、インクへ表面弾性波が流入するのを阻止すること
ができる。

【００４５】なお、圧電基板６１、ＩＤＴ６２及びキャ
ピラリー（不図示）については、第１〜第３の実施形態
に示した構成、あるいはこれら各実施形態を組み合わせ
た構成とすることができる。

【００４６】本実施形態では、スタック型圧電体素子７
１として、１０組の積層電極対とＰＺＴ圧電体からな
り、表面弾性波の伝搬方向（ｙ軸方向）の長さが２００
μｍ、幅（ｘ軸方向の長さ）が３００μｍ、ｚ軸方向の
高さが８ｍｍのものを用いた。また、表面弾性波吸収部
材６４は、シリコーン樹脂からなる厚さが５μｍの部材
を用い、接着剤によりスタック型圧電体素子７１に接着
した。また、表面弾性波吸収部材６４は、圧電基板６１
の表面より０．５μｍ上に空隙を介して配置した。

【００４７】このように、スタック型圧電体素子７１を
用いることで、バイモルフ型圧電体素子に比べて変位は
小さいものの、発生力が大きくなるので、表面弾性波吸
収部材６４と圧電基板６１との密着力を向上させること
ができ、非吐出時にインクへ表面弾性波が流入するのを
より確実に阻止することができる。

【００４８】なお、本実施形態ではスタック型圧電体素
子７１の下端面に表面弾性波吸収部材６４を設けた例で
説明したが、スタック型圧電体素子７１の下端面（圧電
基板との対向面）が圧電基板６１の表面と正確に平行に
なるように配置することで、スタック型圧電体素子７１
そのものを表面弾性波吸収部材として用い、スタック型
圧電体素子７１のみでも表面弾性波を吸収することがで
きる。

【００４９】（第５の実施形態）図７は、本発明の第５
の実施形態であるインクジェットヘッドの概略構成を示
す側面図である。

【００５０】上述した各実施形態では、圧電体素子の変
形を利用して表面弾性波吸収部材を駆動した例を示した
が、本実施形態では、磁力を利用して表面弾性波吸収部
材を駆動する。

【００５１】図７に示すように、圧電基８１板の上方に
は、圧電基板８１との対向面に表面弾性波吸収部材８４
が設けられた磁石９２が、ばね９３を介して支持部材９
０に吊り下げられている。一方、圧電基板８１の下方に
は、電流電源９５に接続されたコイル９４が、圧電基板
８１を挟んで磁石９２と対向する位置に配置されてい
る。磁石９２としては、Ｆｅ、Ｎｉ、それらの合金から
なるセンダスト、パーマロイ、フェライト等の軟質磁性
体、あるいはＣｏ、ＣｏＮｉ、ＣｏＳｍ等の硬質磁性体
を用いることが可能である。

【００５２】本実施形態では、コイル９４に電流が流れ
ていない状態では、表面弾性波吸収部材８４は、表面弾
性波吸収部材８４及び磁石９２の重量によりばね９３の
ばね力とバランスをとって、圧電基板８１の表面から間
隙をおいて位置している。このときは、ＩＤＴ８２によ
り圧電基板８１の表面に励起した表面弾性波は圧電基板
８１の表面上を伝搬し、キャピラリー（不図示）から供
給されたインクに流入し、これによりインクがインク滴
となって飛翔する。

【００５３】一方、電流電源９５によりコイル９４に電
流を流すと、コイル９４に磁界が発生し、発生した磁界
により、磁石９２はばね９３のばね力に抗して圧電基板
８１に向かって変位し、表面弾性波吸収部材８４が圧電
基板８１の表面に接触する。これにより、圧電基板８１
の表面に励起した表面弾性波は表面弾性波吸収部材８４
に吸収され、インクは飛翔しない。そして、コイル９４
へ流す電流の向きを変えると、これにより生じる磁力及
びばね９３の復元力により磁石９２は圧電基板８１から
遠ざかる方向に変位し、表面弾性波吸収部材８４が圧電
基板８１から離れる。表面弾性波吸収部材８４が圧電基
板８１から離れると、インクへ表面弾性波が流入し、イ
ンクはインク滴となって飛翔する。

【００５４】以上のように、磁力を利用して表面弾性波
吸収部材８４を駆動しても、上述した各実施形態と同様
にインクの吐出を制御することができる。

【００５５】（第６の実施形態）図８は、本発明の第６
の実施形態であるインクジェットヘッドの概略構成を示
す側面図である。

【００５６】本実施形態は、電極間に生じる静電引力を
利用して表面弾性波吸収部材の駆動を行うものであり、
駆動手段として、固定電極と、表面弾性波の伝搬面に接
触可能な可動電極とを有するものを用いている。

【００５７】図８に示すように、固定電極となる導電性
の基板１１２上には、表面弾性波を伝搬する圧電薄膜１
０１が形成され、この圧電薄膜１０１上に、表面弾性波
を発生させるためのＩＤＴ１０２が形成されている。圧
電薄膜１０１の上方には、可動電極となる導電性のカン
チレバー１１３が、スペーサ１１４を介して支持部材１
１０により所定の間隙をおいて支持されている。基板１
１２とカンチレバー１１３とは、スイッチ１１５及び電
源１１６を介して接続されている。

【００５８】スイッチ１１５がオフのときには、ＩＤＴ
１０２により圧電薄膜１０１の表面に励起した表面弾性
波は圧電薄膜１０１の表面上を伝搬し、キャピラリー
（不図示）から供給されたインクに流入し、これにより
インクがインク滴となって飛翔する。

【００５９】一方、スイッチ１１５がオンされると、カ
ンチレバー１１３と基板１１２との間に静電引力が働
き、この静電引力によりカンチレバー１１３が変位して
先端部が圧電薄膜１０１の表面に接触する。これによ
り、圧電薄膜１０１の表面に励起した表面弾性波はカン
チレバー１１３の先端部に吸収され、インクは飛翔しな
い。つまり、本実施形態では、カンチレバー１１３その
ものを表面弾性波吸収部材として用いている。そして、
スイッチ１１５をオフにすると、カンチレバー１１３は
圧電薄膜１０１の表面から離れ、表面弾性波がインクに
流入し、インクはインク滴となって飛翔する。

【００６０】以上のように、静電引力を用いて表面弾性
波のインクへの流入を制御しても、上述した各実施形態
と同様にインクの吐出を制御することができる。

【００６１】以下に本実施形態で用いた駆動手段につい
て詳細に説明する。カンチレバー１１３は、マイクロメ
カニクス技術を用い、小型で共振周波数の高いものを作
製することが可能である。本実施形態では、メッキ法を
用いて作製した１μｍ厚のＮｉ薄膜からなるものを用い
た。このようなカンチレバー１１３は、Hirano等（T.Hi
rano, T. Furuhata, H. Fujita. "Dry Releasing of El
ectroplated Rotational and Overhanging Structure
s", Technical Digest, IEEE, Micro Electromechanica
l Systems Workshop, Fort Lauderdale, USA, 1993, pp
278-281）のカンチレバーの作製方法を用いて作製し
た。

【００６２】まず、支持部材１１０となるシリコン基板
上に、スペーサ１１４となるシリコン窒化膜を形成し、
この上にメッキ法及びフォトリソグラフィプロセスを用
いてＮｉ薄膜のカンチレバーパターンを形成し、次い
で、結晶異方性エッチングにて上記シリコン基板の裏面
をエッチングし、さらにシリコン窒化膜を除去し、上記
カンチレバーパターンをシリコン基板より開放しカンチ
レバー１１３を形成した。このとき、カンチレバー１１
３とシリコン基板との間のシリコン窒化膜は残り、スペ
ーサ１１４となる。

【００６３】一方、基板１１２はシリコン基板で構成
し、この表面にＺｎＯ膜をスパッタ法により２０μｍの
厚さで形成することにより圧電薄膜１０１を得た。そし
て、この圧電薄膜１０１上に、真空蒸着法及びフォトリ
ソグラフィプロセスを用いて、３００ｎｍの厚みのＡｌ
薄膜からなる櫛形電極の形状を有するＩＤＴ１０２を形
成した。ＩＤＴ１０２は、交差幅は５ｍｍとし、また、
励振周波数を５０ＭＨｚに合わせた線幅を確保した。な
お、ＩＤＴ１０２の対数は２０とした。カンチレバー１
１３は、ＺｎＯ薄膜の表面より０．５μｍの間隙をおい
て配置した。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように本発明のインクジェ
ットヘッドは、表面弾性波の伝搬面に対して接触及び離
間移動可能に設けられた表面弾性波吸収部材を有し、こ
の表面弾性波吸収部材の移動によりインクの吐出制御が
行われるので、マルチ化したヘッドにおいても表面弾性
波を発生させる手段の制御回路への負担を軽減でき、ド
ライバ回路を大幅に簡略化することができる。しかも、
インク導出路へのインク供給を制御する場合に比べて、
インクのリフィル時間の遅延を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態であるインクジェット
ヘッドの概略構成を示す斜視図である。

【図２】図１に示したインクジェットヘッドのインク吐
出動作を説明するための断面図である。

【図３】図１に示したインクジェットヘッドの、表面弾
性波吸収部材を駆動する駆動手段の一例の側面図であ
る。

【図４】本発明の第２の実施形態であるインクジェット
ヘッドの概略構成を示す斜視図である。

【図５】本発明の第３の実施形態であるインクジェット
ヘッドの概略構成を示す斜視図である。

【図６】本発明の第４の実施形態であるインクジェット
ヘッドの概略構成を示す側面図である。

【図７】本発明の第５の実施形態であるインクジェット
ヘッドの概略構成を示す側面図である。

【図８】本発明の第６の実施形態であるインクジェット
ヘッドの概略構成を示す側面図である。

【図９】表面弾性波を利用した従来のインクジェット装
置の一例の概略構成図である。

【図１０】表面弾性波を利用した従来のインクジェット
ヘッドの他の例の概略構成図である。

【符号の説明】

１，２１，４１，６１，８１圧電基板２，２２，４２，６２，８２，１０２交差指電極
（ＩＤＴ）３，２３，４３交流電気信号発生器４，２４，４４，６４，８４表面弾性波吸収部材５，２５，４５，６５駆動手段６，２６，４６キャピラリー（毛管）７インク１０，３０，７０，９０，１１０支持部材１１，３１バイモルフ型圧電体素子１２，７４，７５電極１３，７３圧電体２８，４８インク供給槽２９，４９ガラス板７１スタック型圧電体素子９２磁石９３ばね９４コイル９５電流電源１０１圧電薄膜１１２基板１１３カンチレバー１１４スペーサ１１５スイッチ１１６電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面弾性波を発生させる手段と、前記表面弾性波を発生させる手段により発生させた表面
弾性波を伝搬させる伝搬面を有する表面弾性波伝搬部材
と、前記伝搬面にインクを供給するインク供給手段と、前記インク供給手段と前記表面弾性波を発生させる手段
との間に前記伝搬面と対向配置され、前記伝搬面に対し
て接触及び離間移動可能に設けられた表面弾性波吸収部
材とを有するインクジェットヘッド。
【請求項２】前記表面弾性波吸収部材を移動させるた
めに、電圧の印加により変形する圧電体素子を備える駆
動手段を有する請求項１に記載のインクジェットヘッ
ド。
【請求項３】前記圧電体素子はバイモルフ型圧電体素
子である請求項２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】前記圧電体素子はスタック型圧電体素子
である請求項２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】磁力を利用して前記表面弾性波吸収部材
を移動させる駆動手段を有する請求項１に記載のインク
ジェットヘッド。
【請求項６】前記駆動手段は、ばね部材により支持さ
れて前記伝搬面に対向して配置され前記表面弾性波吸収
部材が設けられた磁石と、該磁石を前記ばね部材のばね
力に抗して前記伝搬面に接触移動させるような磁界を発
生させるために前記表面弾性波伝搬部材を間において前
記磁石と対向配置された磁界発生手段とを有する請求項
５に記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】２つの電極間に電圧を印加することで発
生する静電引力を利用して前記表面弾性波吸収部材を移
動させる駆動手段を有する請求項１に記載のインクジェ
ットヘッド。
【請求項８】前記駆動手段は、前記２つの電極とし
て、片持ち梁状に支持され前記伝搬面に対向して配置さ
れた可動電極と、該可動電極と電源を介して接続され前
記表面弾性波伝搬部材を間において前記可動電極と対向
配置された固定電極とを有する請求項７に記載のインク
ジェットヘッド。
【請求項９】前記可動電極の自由端部が前記表面弾性
波吸収部材を兼ねている請求項８に記載のインクジェッ
トヘッド。