JPH1191102A - 固体アクチュエータおよびインクジェットヘッド - Google Patents

固体アクチュエータおよびインクジェットヘッド

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JPH1191102A
JPH1191102A JP9259954A JP25995497A JPH1191102A JP H1191102 A JPH1191102 A JP H1191102A JP 9259954 A JP9259954 A JP 9259954A JP 25995497 A JP25995497 A JP 25995497A JP H1191102 A JPH1191102 A JP H1191102A
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JP
Japan
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ink
electrode
solid actuator
substrate
jet head
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Application number
JP9259954A
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English (en)
Inventor
Akihiko Takada
昭彦 高田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14209Structure of print heads with piezoelectric elements of finger type, chamber walls consisting integrally of piezoelectric material

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクの吐出ができなくなることを防止して
品質の向上を図る。 【解決手段】 固体アクチュエータによって形成された
基板2に、溝状のチャネル61〜65が形成されてい
る。これらチャネル61〜65の壁面には導電材によっ
て駆動回路に接続された電極611〜651が形成され
ている。チャネル62,64はインク室であって、ノズ
ル孔622,642が穿設され、共通のインクだめに接
続されている。そして、電極611〜651の表面に
は、空気中に放置することによって自然酸化膜71〜7
5が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電圧を印加するこ
とによって変形する固体アクチュエータに関し、特に、
固体アクチュエータの変形を利用してインクを噴射する
インクジェットヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、この種のインクジェットヘッド
は、電圧を印加することによって変形する固体アクチュ
エータによって基板を形成し、この基板にノズル孔が設
けられた複数のインク室を形成し、電圧を印加すること
によって基板が変形し、インク室が伸縮することによっ
て、ノズル孔からインクが噴射されるように構成されて
いる。図4は特開平4−343594号公報に開示され
たインクジェットヘッドの断面図である。これを同図に
基づいて説明すると、符号2で示すものは、圧電材によ
って形成された基板であって、上端から溝加工を施し開
口を有する溝状のチャネル61〜65を形成することに
よって、隔壁31〜36が形成されている。チャネル6
1〜65のそれぞれの壁面には、導電材によって電極6
11〜651が形成され、チャネル62,64の壁面に
はノズル孔622,642が形成され、これらチャネル
62,64はインクチャネルを形成し、チャネル61,
63,65はダミーチャネルを形成している。
【0003】これらチャネル61〜65の開口は、基板
2の上面に接着材5によって固定されたカバー4によっ
て覆われ、前記インクチャネル62,64はインク室を
形成しており、これらインク室62,64は、図示を省
略した共通のインクだめに接続され、インクが充填され
ている。このような構成において、図示を省略した駆動
回路によって電極621に電極611および電極631
に対し負の電位を付与し、基板1の隔壁32〜36等に
分極91〜97を付与し、基板1にあらかじめ部分的な
分極を付与すると、隔壁32,33は電気力線81,8
2と分極91,92との相互作用により伸縮モードの変
形を起こす。したがって、インク室62は、幅および高
さがともに縮小するので、断面積も縮小し、インク滴が
ノズル孔622から吐出する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したインクジェッ
トヘッドにおいては、選択的にノズル孔622からイン
クを吐出させ、ノズル孔642からはインクの吐出を規
制するために、電極621に電極611および電極63
1に対し負の電位を付与し、電極631,641,65
1の電位差が無いように電位を付与すると、電極621
は電極641に対し負の電位をもつこととなる。インク
室62とインク室64とは図示しない共通のインクだめ
を介して接続されている。このため、インク室64→イ
ンクだめ→インク室62に電界が発生し、電流のリーク
が発生する。したがって、継続してこの状態の電位を付
与し続けると、電極621および電極641においてイ
ンクの電気分解が起こり、気泡が発生しインク室62,
64内に充満し、このため、ノズル孔622,642か
らのインクの吐出ができなくなるといった問題があっ
た。
【0005】本発明は上記した従来の問題に鑑みなされ
たものであり、その目的とするところは、インクの吐出
ができなくなることを防止して品質の向上を図ったイン
クジェットヘッドを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明に係るインクジェットヘッドは、駆動回路か
ら電圧を印加することによって変形する固体アクチュエ
ータによって形成した基板と、この基板に並べられて形
成した溝状で開口を有する複数のインクチャネルと、こ
のインクチャネルの壁面に導電材によって形成され前記
駆動回路に接続される電極と、前記インクチャネルの開
口をカバー部材で覆うことによって形成されインクが充
填されるインク圧力室と、このインク圧力室の壁面に穿
孔されインクを噴射するノズル孔とを備え、前記電極の
表面に自然酸化膜を形成したものである。したがって、
電極の表面に自然酸化膜による絶縁層が形成されること
により、インクの電気分解が阻止される。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図1は本発明に係るインクジェット
ヘッドの断面図で、便宜上断面を表示するハッチングは
省略している。同図において、上述した図2に示す従来
技術において説明した同一または同等の部材については
同一の符号を付し詳細な説明は適宜省略する。本発明の
特徴とするところは、インクチャネル61〜65の内壁
面に、スパッタあるいは蒸着によってチタン、クロムの
膜を形成することによって電極611〜651を形成し
た後、基板2を空気中に放置することによって、電極6
11〜651上に酸化によって絶縁性の自然酸化膜71
〜75を形成した点にある。
【0008】このような構成とすることによって、選択
的にノズル孔622からインクを吐出させ、ノズル孔6
42からはインクの吐出を規制するために、上述した従
来技術と同様に電極621に電極611および電極63
1に対し負の電位を付与し、電極631,641,65
1の電位差が無いように電位を付与する。
【0009】ここで、電極621は電極641に対し負
の電位をもつこととなり、インク室62はインク室64
と図示を省略したインクだめを介して接続されている。
インク室62の電極621は、自然酸化膜72によって
インクと絶縁され、インク室64の電極641も、自然
酸化膜74によってインクと絶縁されている。したがっ
て、インク室64→インクだめ→インク室62に電界が
発生しても、電流のリークの発生が抑制される。したが
って、電極621および電極641においてインクの電
気分解が起こり、気泡が発生しインク室62,64内に
充満するようなことがない。このため、ノズル孔62
2,642からのインクの吐出ができなくなるといった
従来の問題も発生しない。
【0010】次に、電極611〜651と図示を省略し
た駆動回路との接続を説明する。電極611〜651と
図示を省略した駆動回路との間の接続は、ワイヤボンデ
ィングで行われる。すなわち、金ワイヤあるいはアルミ
ワイヤ等を、キャピラリまたはウェッジと呼ばれる工具
によって、超音波振動を与えながら電極611〜651
に押し付けることにより、表面の絶縁性の自然酸化膜7
1〜75を破壊しながら新生面を作成し、合金を形成す
ることにより電気的な接続がなされる。
【0011】ここで、電極611〜651のワイヤの接
続部位に、金あるいは、銅、ニッケル、はんだ等の導電
材をめっきあるいは蒸着またはスパッタによって形成
し、ワイヤの接続をはんだバンプあるいは導電性接着材
等によって容易に行うことができる。
【0012】図2は本発明に係る固体アクチェータをイ
ンチワーム式の微動装置に適用したモデル図である。同
図において、101は、回転子で図中時計、反時計方向
に回動自在に支持されている。111,112は駆動子
で、回転子101の外周に近接して対向配置され、回転
子101の外周に接離自在に支持され、対接することに
より摩擦力によって回転子101をクランプするように
構成されている。121,122は、固体アクチュエー
タ(圧電材)によって形成された支持子で、伸長するこ
とにより駆動子111,112が回転子101をクラン
プするように構成されている。131ないし134は、
固体アクチュエータ(圧電材)によって形成された移動
子で、伸長することにより、駆動子111,112を介
して回転子101に接線方向の外力を加えるように構成
されている。
【0013】これら支持子121,122および移動子
131ないし134の図示を省略した電極の表面には、
上述した第1の実施例と同様に自然酸化膜が形成されて
いる。140はヒンジで、支持子121,122および
移動子131ないし134が伸長した際に、直交してい
る他の支持子または移動子にせん断力が作用して破壊す
るのを防止するものである。
【0014】次に、このような構成の微動装置の動作を
図3に基づいて説明する。なお、同図において、伸長さ
せた支持子121,122および移動子131ないし1
34については、便宜上、黒塗りで表示している。同図
(a)において、移動子131,134を伸長させ、駆
動子111を右方に、駆動子112を左方にそれぞれ移
動させる。その状態で、同図(b)に示すように、支持
子121,122を伸長させると、駆動子111,11
2が回転子101の外周に対接し、回転子101がクラ
ンプされる。
【0015】次に、同図(c)に示すように、移動子1
32,133を伸長させ、同時に移動子131,134
を収縮させると、駆動子111が右方に、駆動子112
が左方に移動するので、回転子101は図中反時計方向
に微量だけ回動する。同図(d)において、支持子12
1,122を収縮させることにより、駆動子111,1
12が回転子101の外周から離間する。再び、移動子
131,134を伸長させ、駆動子111を右方に、駆
動子112を左方にそれぞれ移動させることにより、同
図(a)の状態に戻り、以下同じ動作を繰り返すことに
より、回転子101が反時計方向に回転する。
【0016】このように構成された微動装置を、宇宙空
間や低大気圧下あるいは深海で使用するときに、支持子
121,122および移動子131ないし134の電極
の表面に、自然酸化膜が形成され、絶縁性が確保されて
いることにより、宇宙空間や低大気圧下での空中放電が
防止され、深海においては海水を通じての電流のリーク
が防止される。
【0017】なお、本実施の形態では、圧電材によって
形成した固体アクチュエータをインクジェットヘッドの
基板やインチワーム式の微動装置に使用する例を挙げた
が、これに限定されず超音波モータ等に使用してもよ
く、固体アクチュエータ単体として使用しても同じよう
な作用効果が得られる。また、固体アクチュエータとし
て、圧電材を使用した例を挙げたが、これに限定され
ず、電歪材を使用してもよく、要は電圧を印加すること
よって変形する材料であればよい。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、信
頼性の高い絶縁膜を形成できるとともに、絶縁性材料の
コーティングのための工数の削減が図られる。
【0019】また、第2の発明によれば、電極と駆動回
路との接続が容易になる。
【0020】また、第7の発明によれば、気泡充満によ
るインクの吐出不能を防止でき、品質の向上が図られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るインクジェットヘッドの断面図
である。
【図2】 本発明に係る固体アクチュエータをインチワ
ーム式の微動装置に適用したモデル図である。
【図3】 本発明に係るインチワーム式の微動装置の動
作を説明するモデル図である。
【図4】 従来のインクジェットヘッドの断面図であ
る。
【符号の説明】
2…基板、31〜36…隔壁、4…カバー、62,64
…インク室、611〜651…電極、622,642…
ノズル孔、71〜75…自然酸化膜、81,82…電気
力線、91,92…分極、101…回転子、111,1
12…駆動子、121,122…支持子、131〜13
4…移動子。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 駆動回路から電極に電圧を印加すること
    によって変形する固体アクチュエータであって、前記電
    極を導電材で形成するとともに、表面に自然酸化膜を形
    成したことを特徴とする固体アクチュエータ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の固体アクチュエータにお
    いて、電極の駆動回路と接続する部位に導電材をめっき
    または蒸着あるいはスパッタによって形成したことを特
    徴とする固体アクチュエータ。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の固体アクチュエータにお
    いて、固体アクチュエータを圧電材によって形成したこ
    とを特徴とする固体アクチュエータ。
  4. 【請求項4】 請求項2記載の固体アクチュエータにお
    いて、固体アクチュエータを圧電材によって形成したこ
    とを特徴とする固体アクチュエータ。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の固体アクチュエータにお
    いて、固体アクチュエータを電歪材によって形成したこ
    とを特徴とする固体アクチュエータ。
  6. 【請求項6】 請求項2記載の固体アクチュエータにお
    いて、固体アクチュエータを電歪材によって形成したこ
    とを特徴とする固体アクチュエータ。
  7. 【請求項7】 駆動回路から電圧を印加することによっ
    て変形する固体アクチュエータによって形成した基板
    に、一端が開口した溝状の複数のインクチャネルを並べ
    て形成し、このインクチャネルの壁面に導電材によって
    形成され前記駆動回路に接続される電極と、前記インク
    チャネルの開口をカバー部材で覆うことによって形成さ
    れインクが充填されるインク圧力室と、このインク圧力
    室の壁面に穿孔されインクを噴射するノズル孔とを設
    け、前記電極の表面に自然酸化膜を形成したことを特徴
    とするインクジェットヘッド。
  8. 【請求項8】 請求項7記載のインクジェットヘッドに
    おいて、電極の駆動回路と接続する部位に導電材をめっ
    きまたは蒸着あるいはスパッタによって形成したことを
    特徴とするインクジェットヘッド。
  9. 【請求項9】 請求項7記載のインクジェットヘッドに
    おいて、基板を圧電材によって形成したことを特徴とす
    るインクジェットヘッド。
  10. 【請求項10】 請求項8記載のインクジェットヘッド
    において、基板を圧電材によって形成したことを特徴と
    するインクジェットヘッド。
  11. 【請求項11】 請求項7記載のインクジェットヘッド
    において、基板を電歪材によって形成したことを特徴と
    するインクジェットヘッド。
  12. 【請求項12】 請求項8記載のインクジェットヘッド
    において、基板を電歪材によって形成したことを特徴と
    するインクジェットヘッド。
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