JPH03108552A

JPH03108552A - インクジェットヘッド

Info

Publication number: JPH03108552A
Application number: JP24754389A
Authority: JP
Inventors: Minoru Usui; 稔碓井; Noriko Oyama; 大山　紀子
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1989-09-22
Filing date: 1989-09-22
Publication date: 1991-05-08

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＃ｉ紙等の媒体上にイ
ンク像を形成するプリンタなど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プリンタヘッ
ドに関する。

［従来の技術］ＰＺＴ等の圧力部材と金属板、セラミックとの積層材と
で構成された梁状部材の長手方向の両端が支持されてい
る圧力発生部材と、飛翔媒体であるインクとこのインク
の吐出口であるノズルとを有し、印加電圧により圧力発
生器から圧力を発生させ、インクをノズルから突出させ
るオンデマンド型のインクジェットヘッドは、特公昭６
０−８９５３号に開示されている。この構造のインクジ
ェットヘッドは、インク吐出が必要なときのみ圧力発生
器が作動しインク吐出をさせるため、ランニングコスト
が安いこと、ノズルの複数化が容易なこと、又両端を固
定しているためにギャップが従来の技術では、圧力発生
部材に於いて、弾性板、及び圧電材料は、各部分の幅が
常に同一であった。それゆえに、変位が効果的に得られ
なく、それに準じて、インク滴の突出速度１．突出量、
突出応答性と云った緒特性にも影響が生じてしまい、変
位を高めようとすると梁を長くしなければならないとい
う問題点を有している。

そこで、本発明は従来のこのような問題点を解決するた
め、圧力発生部材の変位を高め、十分なインク滴の突出
速度、突出量を確保しつつ、周波数応答性・突出安定性
に優れたインクジェットヘッドを提供することにある。

また、従来の圧力発生部材はバルクで作られていたため
に、圧電材料が厚いので、変位が効果的に得られなかっ
た。また、変位を効果的に得ようとすると梁を長くしな
ければならず、ヘッド自体が大型化してしまうという問
題点を有していた。

そこで、本発明は従来のこのような問題点を解決するた
め、圧電部材を薄膜化し、変位が効果的（こ得られ、か
つ、小型化した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、インクを飛翔させ記
録媒体上にインク像を形成するインクジェットヘッドに
於て、該インクジェトヘッドが、前記インク吐出口としてのノ
ズルと、飛翔媒体としての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、圧電材料と、幅が該圧電材料の幅の１／２以下
となる部分を有する弾性材料とを構成要素に持った梁状
部材であり、前記圧力発生部材の長手方向の両端が支持
されていることを特徴とする。さらには、圧電材料の厚
さが５０μｍ以下であることを特徴とする。

さらには、前記圧力発生部材が前記ノズルに対向して配
置されていることを特徴とする。さらには、前記ノズル
と圧力発生部材が複数、１対１に対応して配置されてい
ることを特徴とする。

［作用］本発明の上記構成によれば、圧力発生部材の弾性材料が
、幅が圧電材料の幅の１７２以下となる部分を有するた
め、圧力発生部材の変位を効果的に得られるようにし、
十分なインク滴の突出速度、突出量を確保しつつ、周波
数応答性・突出安定性に優れたインクジェットヘッドを
提供するができる。

さらに、圧力発生部材を薄膜により形成することによっ
て、梁を短くすることができ、印加電圧を低下させるこ
とができる。それによって、小型化、低コスト化させる
ことができる。

［実施例］以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の一実施例のインクジェットヘッドを用
いたプリンタの概略斜視図である。１００は本発明のイ
ンクジェットヘッドで、１０１はその電源ラインである
。２００は記録紙、３００はプラテンである。プラテン
３００が図中矢印Ｐの方向に回転することにより、記録
紙２００は図中矢印Ｍの方向に送られる。このときイン
クジェットヘッド１００は図中矢印り、　　Ｈの方向に
移動しながら記録紙２００上にインク像を形成していく
。

第２図（ａ）、　（ｂ）は、本発明の一実施例のインク
ジェットヘッドの主要部の断面図、及び上面図である。

第２図（ａ）中に示すように、圧力発生部材１２は、１
５μｍ程度の厚さを有する弾性材料１４と、３０μｍ程
度の厚さを有する圧電材料１３とからなり、長手方向に
２ｍｍの両持ち梁の構造をしている。ノズル１０は凹状
溝部１６に備わる楕円状くぼみ部１７の底面に形成され
ている。

第２図（ｂ）中に示すように、ノズル形成基板１１には
、ノズル１０が０゜３３ｍｍの間隔にて配列されている
。弾性材料１４の幅は中央の広い部分１４ａで２５０μ
ｍの幅を持ち、両端の細い部分１４ｂでは、３０μｍの
幅を持つ。尚、１４ａと１４ｂ間は、応力集中が発生し
ないようにコーナ一部分にアールを設はテーパーをつけ
である。

また、圧電材料１３は２５０μｍの幅を持つ。弾性材料
１４の１４ａの部分は、梁の中心部に１．５ｍｍ程度の
長さを有している。

このように、弾性材料のノズル近傍部の幅を広く、取り
付は部の幅を狭くすることによって圧力発生部材の変位
を効果的に得ることができる。

また、第２図（ａ）中に示されるように、ノズル形成基
板１１は深さ１０μｍ程度の凹状溝部１６と楕円状くぼ
み部１７にインク３０を蓄えている。

両持ち梁構造を持つ圧力発生部の変位δは、　（１）式
に示すように、長手方向の長さしの２乗と、電界強度Ｅ
に比例し、厚さＴに反比例する。

δｃｃ１２Ｅ／ｌ　　・・・・（１）また、　（２）式に示すように、振動周期ωは、厚さＴ
に比例し、長手方向の長さしの２乗に反比例するという
特徴を有している。

ωｃｃＴ／Ｌ２　　　・・・・（２）よって、従来の圧力発生部に対して、本実施例による圧
力発生部材１２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。

更に、厚さＴと、長手方向の長さしの２乗との比が一定
であれば、同等の振動周期ωと変位δを得ることができ
るので、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１２の厚さを、薄くすることによって長手
方向の長さを短くしても同等のインク吐出特性を得るこ
とが可能である。

本実施例では、圧電材料１３を５０μｍ以下に構成する
ことを特徴とするので、必要とされる変位を効果的に得
ることができる。

第３図（ａ）〜（Ｃ）は、本発明の一実施例を示すイン
クジェットヘッドの製造工程について示した斜視図であ
る。

第３図（ａ）に示す耐熱性のレジスト２０は、ノズル形
成基板１１の凹状溝部１６と、その低面に形成される楕
円状くぼみ部１７と、ノズル１０とを埋めている。

第３図（ｂ）では、圧電材料１３層を３０μｍ程度の厚
さに蒸着し、弾性材料１４層が１５μｍ程度の厚さに蒸
着あるいはメツキされた状態を示している。

第３図（Ｃ）では、弾性材料１４層の取り付は部分１４
ｂを細くするために、弾性材料１４層の余分な部分を、
エツチングによって取りさる。

その後、圧力発生部材１２のそれぞれを独立させるため
に、第３図（ｂ）中の１８ａ部分をカットして取り除き
、第３図（Ｃ）のように、それぞれの圧力発生部材１２
間に溝１８ｂを作る。

最後に、ノズル形成基板１１の凹状溝部１６及び、楕円
状くぼみ部１７とノズル１１０を埋めている耐熱性のレ
ジスト２０を、溶剤により洗浄し除去している。

こうして、本発明によるインクジェットヘッドは、−貫
した工程にて、複数のユニットを同時に製造することが
可能になる。

第４図は、本発明の第二の一実施例を示すインクジェッ
トヘッドの斜視図である。圧力発生部材１２は、１５μ
ｍ程度の厚さを有する弾性材料１４と、３０μｍ程度の
厚さを有する圧電材料１３とからなり、長手方向２ｍｍ
の両持ち梁の構造をしている。弾性材料１４の幅は両端
の広い部分１４ｄで２５０μｍの幅を持ち、中央の狭い
部分１４Ｃでは、３０μｍの幅を持つ。また、圧電材料
１３は２５０μｍの幅を持つ。弾性材料１４の、幅の狭
い部分１４ｃは、梁の中心部に０．７ｍｍ程度の長さを
有している。広い部分１４ｄと狭い部分１４ｃとの間に
は応力集中を防ぐためにコーナ一部分にアールを設はテ
ーパーをつけである。

このようにすることによっても、圧力発生部材１２の変
位を効果的に得ることができる。

また製造方法は、先に述べた第一の実施例と同じである
。

［発明の効果］以上述べてきたように、本発明のインクジェットヘッド
は、幅が圧電材料の幅の１／２以下となる部分を弾性材
料が有するため、効率よく圧力発生部材の変位を得るこ
とができ、十分なインク滴の突出速度、突出量を確保し
つつ、周波数応答性・突出安定性に優れたインクジェッ
トヘッドを提供することができる。また、薄膜を用いて
圧力発生部を作成することによって、梁を短くすること
ができ、それによって、印加電圧を低下させることがで
き、小型化、高集積化が可能になり、性能を向上させか
つ、低コスト化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のインクジェットヘッドを用
いたプリンタの概略斜視図。第２図（ａ）、　（ｂ）は本発明の一実施例のインクジ
ェットヘッドの主要部の断面図、及び上面図。第３図（ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施例を示すインク
ジェットヘッドの製造工程について示した斜視図。第４図は本発明の第二の一実施例を示すインクジェット
ヘラ０００１０００００１２３４０ドの斜視図。・・・・インフジエラ・　・・・電源ライン・・・・記録紙・・・・プラテン・・・・ノズル・・・・ノズル形成基板・・・・圧力発生部材・・・・圧電材料・・・・弾性材料・・・・レジストトヘツ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）インクを飛翔させ記録媒体上にインク像を形成す
るインクジェットヘッドに於て、該インクジェトヘッド
が、前記インク吐出口としてのノズルと、飛翔媒体とし
ての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、圧電材料と、
幅が該圧電材料の幅の１／２以下となる部分を有する弾
性材料とを構成要素に持った梁状部材であり、前記圧力
発生部材の長手方向の両端が支持されていることを特徴
とするインクジェットヘッド。
（２）前記圧電材料の厚さが５０μｍ以下であることを
特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
（３）前記圧力発生部材が前記ノズルに対向して配置さ
れてい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。
（４）前記ノズルと前記圧力発生部材が複数配置されて
おり、かつ、該ノズルと該圧力発生部材が、１対１に対
応して配置されてい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。