JPS6036175A - インクジエツトヘツド - Google Patents

インクジエツトヘツド

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JPS6036175A
JPS6036175A JP14619083A JP14619083A JPS6036175A JP S6036175 A JPS6036175 A JP S6036175A JP 14619083 A JP14619083 A JP 14619083A JP 14619083 A JP14619083 A JP 14619083A JP S6036175 A JPS6036175 A JP S6036175A
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JP
Japan
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ink
piezoelectric polymer
inkjet head
piezoelectric
polymer
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JP14619083A
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English (en)
Inventor
Satoru Yamamuro
山室 哲
Kyuhachiro Iwasaki
岩崎 久八郎
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

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】 九飯欠1 本発明は、インク室のインクを加圧してインク滴を噴射
するインクシェツトヘット、よりtt’fMllには、
インク室のインクを加圧する加圧部r−として、圧゛1
に性高分子を用いたインクジェットヘットに関する。
【1丑J インクジェットヘット そのためのインクジェットヘッドも種々提案されており
、代表的なりのに,セラミック市歪M(を開いたインフ
ジエラ1ヘツドがあるが、このヘットは,インク加圧部
の面積が人きくすなわち−し歪素子が大きく、ブルチ化
に限界があった。その他に、電界又は磁界の作用を利用
したインクシェツトヘッド或いはバブルによるインクジ
エノトヘツト笠も提案されているが、前者は比較的高電
圧を要するため、駆動回路の小型化に限界があり、後者
は熱パルスによって気泡の発生を繰り返すため、耐久性
の点で問題があった。面して、インクジェットヘットは
、印写信号に応じてインク室の体積を減少させてつまり
インク室のインクを加圧してインク滴を噴射させるもの
であり、当然のことながら、その加圧f段として圧電性
品分Fを使用することができる。この圧電性高分子−に
は、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ヒニル、ポリ塩
化ビニル、フッ化ビニリデンー−二フフ化エチレンのノ
(重合体(Poly−VDF・’rrFE)、あルイハ
、PVDF/PZT、ゴム/PZT、ポリアセタール/
ゴム/PZT、エポキシ/PZTなとの高分子複合物圧
電性体などがあるが、これらの圧電性高分子は、 (a)、i’T撓性があり曲面加r性がよい。
(b)、薄膜化音大面積が容易である。
(C)、軽い。
なとのすぐれた特徴をもっている。
これに対して、無4jJ!、圧電体は固く、力学的変化
に脆い。
止−一」 本発明は、L述のごとき実情に鑑みでなされたもので、
特に、インクジェットヘットに圧゛重性高分子を効果的
に用いて、小型化、マルチ化が容易で、大面積の薄膜形
1表が可能で、早産性に優れたインクジェットヘットを
提供することを目的としてなされたものである。
(−一差 本発明の構成について、以下、実施例に)、(づいて説
明する。
支wi この実施例は、インク室のインクを加圧してインク滴を
噴射するインクジェットヘットて、加圧素子に圧電性高
分子−、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)を
用い、該用電P1高分子ヲハイモルフ構造としたイング
ジエツl ヘア 1・を実現したものである。
圧電性高分子膜は、nり血に垂直に印加した市場により
面内の一方向へ伸縮する。この振幅は微小な変位だが、
八イモルフ構造をとることにょ1す104倍程度に拡大
し得る.本発明は、この圧電性高分子/へイモルフの非
常に大きい振幅をインクジェットヘットに応用したもの
である。
最初に、1:記バイモルフ構造のインクジェットヘッド
の動作原理について第1図を参照しながら説明する。
第1図において、lはインク室、2はインク加圧素イ(
バイモルフ圧電性高分子)、3はインク滴で,インク室
l内のインクを加圧してインク滴を噴射させるには、イ
ンクを加圧したときの実効変位量がインク滴の体積に略
等しくなければ簸らない。すなわち、今ここに給5oμ
mX50JLmのノズルからインク滴を噴射させた場合
、0 3 ■・=晋・X(アー) (ルー°)に略等しい実効変位
量が要求されることになる。このように、この方式にお
いては、かがる実効変位量を得ることが鍵となるので、
ここにその変位量について9出する。
第1図において、0.OAおよびABはそれぞれ,バイ
モルフが湾曲したときの曲率中心、111+ ”8半径
および弦をあられず。また、Oから弦ABに垂線をドし
たとき、その底をHとし,直線OHと弧ABとの交点を
Pとする。バイモルフに゛電圧を印加すると、−・力が
縮み他方が伸びるか、弧ABは中立線と云って、伸縮の
ない線である。例えば、ここでは9gmの厚さのポリフ
ッ化ヒこリデン(PVDF)膜を2枚貼り合わせたバイ
モルフの場合について考える。この貼り合わせるための
エポキシ層については、lpm以下にすることができる
にのバイモルフに電圧を印加すると,一方が縮み他方が
伸びるので、一方の端を1M定すると,他の自由端は曲
がりにより変位し、その曲率半径Hの逆数と印加電圧V
との関係は、■=0のときの初期曲率を無限大(完全に
水1・)とすれば、 二(cm−’)=5.87X10−”V(volt)R ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1)で
与えられる。
上述の様に、本発明は、電圧駆動によるインク室凸の曲
率変化を利用してインクを加圧し、インク滴を噴射させ
るものである。
ここで、実効変位量ΔVaffは、APBHAで囲まれ
た変位面積ΔSと、第2図のように湾曲したときのPV
DFフィルムの弦ABに対する垂直方向の長さ文と)、
インクを□噴射させるときの実効効率ηとの積、すなわ
ち、ΔVeff−ηtΔS―文であられせる。従って ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)な
る関係が実現したときに、インクが噴射する。
実効変位酸ΔVeffを算出するにあたっては、まず、
変位面績ΔSの算出が必要なのでそれを計算することに
する。ここでわかりやすくするため、第3図のように、
曲率中心を原点とした(X、Y)座標を考える。今バイ
モルフの中\′/:線である弧ABの長さをC9弦AB
の長さをa、また、湾曲の中心部の変位PHの長さをb
とすれば、・・・・・・・・・(3) である。従って、−に肥太(1)、(3)、(4)より
、一定の中立線の長さCをもったバイモルフに駆動電圧
■をかければ、弦ABの長さa、そして変位面積ムSが
まる。次に、このΔSを(2)式に代入して、ここにバ
イモルフの特定の中(r線の長さCと駆動電圧Vに対す
るインク加圧時のインク噴射条、性を、η、交の関係と
して決定できる。
例 例えば、c==1707Lm、1oOVoltの場合、
効率ηと長さ文との関係は表1に示すとおりである。こ
のとき、変位したときの7曳イモル)の弦の長さは、a
 = 1811.H9g−であり、これは中(t、 6
1 )riさ170gmに対し、わずか0.001 p
−m短縮しただけであり、A、B端は固定してよも1゜
ま゛た、バイモルフの中心部の変位はb=(i、21B
mである。
表1 第4図乃至第7図は、厚さ9ルmのPVDFI漠を2枚
貼り合わせたバイモルフの種々の中ずl線の長さCと、
効率ηと長さ文の積η文を、各印加゛電圧に対してプロ
ットしたものである。
表2は、Mtj記、<イ、モルフPVDFの種々の中を
線の長さCと印加i+i: sr: vに対する、曲率
゛1(を撃R2中心部の変位す、弦の長さa、および、
効率ηと長さ文との積η文の植゛を、それぞれリス1し
たものであるが、この表からもCとaとはほとんどかわ
らず、従って、バイモルフの両端をきっちり同定してよ
いことかわかる。
第8図は、本発明の他の実施例を説明するための要部構
成図(ヘッド部刺視図)1第9図は、第8図のD部の詳
細図で、図中、11はインク加110室、12はインク
噴射ノズル、13はインク供給部で、この実施例は、バ
イモルフ圧電+1高分子を用いてマルチノズルのインフ
ジエラ!・ヘラ18を構成したもので、この場合は、第
8図に示すH−電性高分子−の横振動方向すなわち第9
図に示されるAB力方向マルチノズルの並び方向と同じ
にする。
次に、上記4イモルフ構造をした圧′Iし性高分子−の
伸縮方向をマルチノズルの並び方向と同じとなるように
設置する理由について説明する。
第8図において、高解像度の印字をおこなうマルチノズ
ルのインクシェツトヘッドでは、インクの流れに垂直方
向のインク加圧室の幅を大さくはとれない。例えば、8
ピッl−/ m mの解像度をもつインクジェット・\
ラドでは、・次元アレイの一1ルチノズルの場合1;I
約70ルmの幅、ちとり状アレイのマルチノズルの場合
は約170gmの幅。
また四段配列のマルチノズルの場合は約40 CI 、
Lmの幅しかとれない。このような、微細加1−を伴な
うインク加圧室においては第8図に示されるように、圧
電性高分子の伸縮方向がマルチノズルの並び方向と同じ
となるように設置しなければならない。ここで、今、約
400gmの幅をもつインク加圧室の場合を例にとりあ
げ、八イモルフ構造をした圧電性高分子の伸縮方向が、
[a]マルチノズルの並び方向と同し場合と、[blマ
ルチノズルの並び方向と垂直の場合とにおいて、インク
滴を噴射するのに必要な変位効率の観点から比較検6・
1する。
第10図の各部斂値は、−1−記[al 、[blの場
合において、インク滴を噴射するのに必要な変位醗を充
たすように前記表2から設ijL I:の数個を代入し
たもので、(a)図は、八イモルフ構造をした圧電性、
高分子−の伸縮方向がマルチノズルの並び方向と同じ場
合、(b)図は、垂直の場合である(ただし、図中の1
2はノズル、13はインク供給路を表わす)。而して、
[al(場合は、PVDFの伸縮方向と市直な方向(A
A’ )の長さを自由にとれるのに:に−1+、、[b
lの場合はインク加圧室の幅できまってしまう。ここで
、電圧を印加し、PVD Fの横振り1効果(d3+ 
)により縦変位(ΔR)をおこすとき、第1O図の(a
)、(b)はそれぞれ第11図の(a) 、(b)のよ
うになり(ただし、(a)の場合、印加電圧20Vol
t、効率η約14%、(b)の場合、印加電圧10Va
lt、効−1!−η約12%)、この115の縦変位の
断面図は、それぞれi12図(a) 、(1+)ノよう
になる。第11図(a)の場合はAA’ を充分長くと
れるため、第12図(a)のような縦変位(ΔR= b
)をとれる長さもまた充分にある。それにひきかえ第1
1図(b)の場合はAA’が極めて短いために第12図
(b)のように縦変位(Δn<b)を充分にできず、従
って変位効果を著しく低ドすることになる。こうした傾
向はちどり足状アレイのマルチノズルをもち幅約170
μmのインク加圧室の場合、また 次元アレイのマルチ
ノズルをもつ幅約70p、mのインク加圧室の場合にお
いては更に著しいものなる。
このように、インク加圧室の幅を極めて狭< Lかとれ
ないような高解像度の印字を行なうインクジェットヘッ
ドでは、バイモルフ構造をした圧電性高分子−の伸縮方
向をマルチノズルの並びの方向と同じとなるように設置
することが要求される。
支及l」 この実施例は、圧電性高分子にPZTとPVDFとの複
合物等、圧電性高分子複合物圧電性を用いるようにした
もので、以下、その理由について説明する。PZTは極
めて大きい圧電率を有するが、固く力学的変化にもろい
という欠点がある。
しかしながら、PZTとPVDF、コL、、エホキシ等
の高分子化合物とを複合すると、1撓性があり、蒔膜化
、大面積化が容易な大きい圧電率をもった高分子複合物
圧電体を得ることができる。従って上述のごとき、イン
クジェットヘッドで用いられる圧電性高分子に、このよ
うな大きい圧電率をもった高分子複合物圧電体を使用す
ることによって、インク噴射に必要な高い変位効率を得
ることができる。
効−一一一果 以−1−の説明から明らかなように、本発明によると、
小型化、マルチ化が容易で、しかも、加IP1がよく、
量産性に優れたインフジエラI・ヘットを提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の−・実施例を説明するための要部構
成図、第2図及び第3図は、本発明の動作原理を説明す
るための線図、第4図乃全第7図は種々の中を線の長さ
Cと効率ηと長さ文の積η文の関係を各印加電圧に対し
てプロットした図、第8図は、本発明の他の実施例を説
明するための要部構成図、第9図は、第8図のD部の詳
細図、第10図は、パイモルフ圧電性高分子の伸縮方向
とマルチノズルの並び方向との関係を説IJIするため
の図、第11図は、圧電性品分−r−の伸縮効果により
縦変位を起した11′Fの図、第12図は、縦変位の断
面図である。 l・・・インク室、2・・・パイモルフ圧電性高分子材
料、3・・・インク滴、it・・・インク加圧室、12
・・・インク噴射ノズル、13・・・インク供給部。 第 4 図 C(7*m) ’(’+ 5 図 C(pm) 第6図 C(7Jm) 箕7図 C(mm)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、インク室のインクを加圧してインク滴を噴射す
    るインクジェットヘッドにおいて、加圧部子に圧電性高
    分子−を用い、該圧電性高分子−をバイモルフ構造とし
    たことを特徴とするインクジェットヘッド。
  2. (2)、インク室のインクを加圧してインクを噴射する
    マルチノズルインクジェットヘッドであって、加圧素子
    に圧電性高分子を用い、該圧電性高分子奢バイモルフ構
    造としたインクジェットヘッドにおいて、前記圧電性高
    分子の伸縮方向かマルチノズルの並び方向と同じとなる
    ように設置されていることを特徴とするインクジェット
    ヘッド。
  3. (3)、インク室のインクを加圧してインク滴を噴射す
    るインクジェットヘッドであって、加圧素子に圧゛准性
    高分−rを用い、該圧電性高分子をバイモルフ構造とし
    たインクジェットヘッドにおいて、前記圧電性高分子に
    ポリフッ化ビニリデノ(PVDF)とジルコン・チタン
    酸鉛(PZT)との複合物、PVDF/PZT等高分子
    複合物等高分子用合物圧電体特徴とするインクジェット
    ヘット。
JP14619083A 1983-07-27 1983-08-10 インクジエツトヘツド Pending JPS6036175A (ja)

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US06/634,543 US4588998A (en) 1983-07-27 1984-07-26 Ink jet head having curved ink
DE19843427850 DE3427850A1 (de) 1983-07-27 1984-07-27 Farbstrahlkopf
US06/832,571 US4700203A (en) 1983-07-27 1986-02-24 Ink jet head for compressing ink to eject drops of ink

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2341141A (en) * 1998-04-30 2000-03-08 Hewlett Packard Co Inkjet printhead having an electrostrictive polymer actuator

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2341141A (en) * 1998-04-30 2000-03-08 Hewlett Packard Co Inkjet printhead having an electrostrictive polymer actuator
US6126273A (en) * 1998-04-30 2000-10-03 Hewlett-Packard Co. Inkjet printer printhead which eliminates unpredictable ink nucleation variations
GB2341141B (en) * 1998-04-30 2001-12-05 Hewlett Packard Co Method and apparatus for the expulsion of ink from an inkjet printhead with an electrostrictive polymer actuator
US6640402B1 (en) 1998-04-30 2003-11-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method of manufacturing an ink actuator

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