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JP2003025568A - 液滴吐出ヘッド - Google Patents

液滴吐出ヘッド

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Publication number
JP2003025568A
JP2003025568A JP2001214307A JP2001214307A JP2003025568A JP 2003025568 A JP2003025568 A JP 2003025568A JP 2001214307 A JP2001214307 A JP 2001214307A JP 2001214307 A JP2001214307 A JP 2001214307A JP 2003025568 A JP2003025568 A JP 2003025568A
Authority
JP
Japan
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piezoelectric element
protrusion
adhesive layer
pressure chamber
ink
Prior art date
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Granted
Application number
JP2001214307A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4165043B2 (ja
Inventor
Takashi Ota
孝 太田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP2001214307A priority Critical patent/JP4165043B2/ja
Publication of JP2003025568A publication Critical patent/JP2003025568A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4165043B2 publication Critical patent/JP4165043B2/ja
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  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低電圧で液滴を吐出することができる液滴吐
出ヘッドを提供する。 【解決手段】 本発明の液滴吐出ヘッドは、液体(1
1)を加圧する圧力室(2)と、圧力室(2)には、液
体(11)を液滴(12)として吐出する開口部(1
a)が設けられ、圧力室(2)上に設けられた振動板
(6)と、振動板(6)上に設けられた変位発生素子
(5)とを備えている。変位発生素子(5)と振動板
(6)とは、部分的に接合されている。圧力室(2)
は、変位発生素子(5)の発生する変位に基づいて生じ
る振動板(6)の撓み変形により、内部の圧力が変化す
る。液滴(12)は、圧力室(2)の圧力の変化に基づ
いて開口部(1a)から吐出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液滴吐出ヘッドに
関し、特に液体を加圧し、液滴を吐出する液滴吐出ヘッ
ドに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、液滴吐出ヘッドの実用例であるイ
ンクジェット記録ヘッドを用いたインクジェット記録装
置は、高画質印刷が可能であることから、パーソナルコ
ンピュータの普及に伴いその画像の出力装置として広く
使われるようになってきた。このようなインクジェット
記録装置は、より一層の高速化、小型化及び低コスト化
が要望されている。
【0003】一般的に、インクジェット記録ヘッドは、
インクを吐出するノズルと、そのノズルと連通し、イン
クを加圧する圧力室と、圧力室とインク供給口を通して
連通するインクプールとを有している。圧力室の一面
は、圧電素子が接合された振動板で構成されている。
【0004】圧電素子を用いたインクジェット記録ヘッ
ドを図55、図56に示す。図55は、従来のインクジ
ェット記録ヘッドを示す断面図である。図56は、従来
のインクジェット記録ヘッドのインク滴の吐出動作を示
す断面図である。
【0005】図55に示されるように、従来のインクジ
ェット記録ヘッド100は、ノズルプレート109と、
プレート108と、振動板106と、接着層107と、
圧電素子105とを備えている。
【0006】ノズルプレート109上には、プレート1
08が設けられている。プレート108上には、振動板
106が設けられている。プレート108とノズルプレ
ート109と振動板106は、インクを収容するための
圧力室102を形成し、圧力室102にはインク111
が充填されている。また、プレート108とノズルプレ
ート109と振動板106は、インクを収容するための
インクプール104を形成し、インクプール104には
インク113が充填されている。
【0007】プレート108には、インクプール104
と圧力室102とに連通し、インクプール104に収容
されたインク113を圧力室102にインク111とし
て補給/供給するための供給口103が形成されてい
る。ノズルプレート109には、圧力室102に連通
し、インク111をインク滴として吐出するためのノズ
ル101が形成されている。
【0008】圧電素子105は、分極処理により予めに
分極されている。この予めに分極された圧電素子105
は、印加される電圧に基づいて変形する。
【0009】ここで、圧電素子を構成する圧電材料は、
通常、初期状態(バージン材)では圧電性を示さない。
予めにある値以上の電界を外部から加えると(分極処
理)、圧電素子は、外部からの微小電界に応じて圧電効
果を示すようになる。このように、予めにある値以上の
電界を外部から加える処理のことを分極処理という。
【0010】振動板106上には、接着層107が設け
られている。接着層107上には、圧電素子105が接
合されている。圧電素子105は、下面全面に渡って接
着層107により振動板106と接合されている。
【0011】このような構成の従来例において、圧電素
子105をその厚さ方向に分極し、圧電素子105にそ
の分極方向と同一方向に電圧を印加すると、図56に示
されるように、圧電素子105は電圧の印加方向とは垂
直方向(図56の矢印c、d方向)に縮もうとし振動板
106の圧電素子105接合面を面内方向に圧縮する。
その結果、圧電素子105と振動板106は撓み変形を
起こす。
【0012】図56に示されるように、従来のインクジ
ェット記録ヘッド100では、圧電素子105が電圧の
印加に応じて運動/駆動したとき(撓んだとき)、圧電
素子105と振動板106は、接着層107に接合され
ているため、同じ曲率を有するように撓む。圧力室10
2は、圧電素子105の運動(振動板106の撓み)に
基づいて内部の圧力が変化し(体積変位し)、インク滴
112は、圧力室102の圧力の変化に基づいてノズル
101から吐出される。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】一般的に、インクジェ
ット記録ヘッドは、圧力室が複数である場合、小型化の
ために、圧力室の配置の高密度化が必要である。
【0014】高密度化のためには、圧力室の占有面積を
小さくする必要があるが、一般的に圧力室の占有面積を
小さくすると、インク吐出時の圧電素子の駆動による圧
力室の体積変位も小さくなってしまうため、十分な圧力
が加えられない。インクジェット記録ヘッド100で
は、圧力室102の配置における高密度化のためには、
圧力室102ができるだけ小さな占有面積で、所要の体
積変位ができるだけ大きくなるようなヘッド構成にする
必要がある。
【0015】このため、圧力室102の占有面積を大き
くすることなく、インク111を加圧するために圧力室
102の体積変位を大幅に向上することにより、圧力室
102の配置における高密度化を可能とすることが望ま
れる。
【0016】また、図56に示されるように、インクジ
ェット記録ヘッド100では、圧電素子105が下面全
面に渡って接着層107により振動板106と接合され
ているため、インク吐出時(駆動時)に、圧電素子10
5は電圧の印加に応じて振動板106と同じ曲率を有す
るように撓み変形を起こす。従って、電圧の印加に応じ
て圧電素子105に発生するエネルギーは、振動板10
6を撓ませることに費やされるのみならず、圧電素子1
05自身を撓ませることにも消費され、入力電圧に対す
る体積変位効率が悪いものになってしまっている。
【0017】また、インクジェット記録ヘッド100で
は、印加する電圧を上げて振動板106の体積変位を大
きくすることもある程度可能であるが、高電圧化に伴う
安全性やコストアップの問題もある。また圧電素子10
5の発生する歪もあるところで飽和するため、やたらと
電圧を高くしても体積変位はあまり上がらない。
【0018】このため、圧電素子105に発生するエネ
ルギーを高くすることなく、低い電圧で圧電素子105
を駆動させ、インク111を加圧するために圧力室10
2の体積変位を大幅に向上することにより、ヘッドの低
消費電力化、低電圧化を可能とすることが望まれる。
【0019】また、インク以外の液体にも適用できるこ
とが望まれる。
【0020】本発明の目的は、低電圧で液滴を吐出する
ことができる液滴吐出ヘッドを提供することにある。
【0021】本発明の他の目的は、液体を加圧するため
の圧力室の体積変位を大幅に向上する液滴吐出ヘッドを
提供することにある。
【0022】本発明の更に他の目的は、圧力室の配置に
おける高密度化、小型化を可能とする液滴吐出ヘッドを
提供することにある。
【0023】本発明の更に他の目的は、ヘッドの低消費
電力化、低電圧化を可能とする液滴吐出ヘッドを提供す
ることにある。
【0024】
【課題を解決するための手段】以下に、[発明の実施の
形態]で使用する番号・符号を用いて、課題を解決する
ための手段を説明する。これらの番号・符号は、[特許
請求の範囲]の記載と[発明の実施の形態]の記載との
対応関係を明らかにするために付加されたものである
が、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的
範囲の解釈に用いてはならない。
【0025】本発明の液滴吐出ヘッドは、液体(11)
を加圧する圧力室(2)と、圧力室(2)には、液体
(11)を液滴(12)として吐出する開口部(1a)
が設けられ、圧力室(2)上に設けられた振動板(6、
26、36、46、56、66)と、振動板(6、2
6、36、46、56、66)上に設けられた変位発生
素子(5、25、35、45、55、56)とを備えて
いる。変位発生素子(5、25、35、45、55、6
5)と振動板(6、26、36、46、56、66)と
は、部分的に接合されている。圧力室(2)は、変位発
生素子(5、25、35、45、55、65)の発生す
る変位に基づいて生じる振動板(6、26、36、4
6、56、66)の撓み変形により、内部の圧力が変化
する。液滴(12)は、圧力室(2)の圧力の変化に基
づいて開口部(1a)から吐出される。
【0026】本発明の液滴吐出ヘッドは、更に、変位発
生素子(5、25、35、55)と振動板(6、26、
36、56)とを部分的に接合する接着部(7、27、
37、57)を備えている。
【0027】変位発生素子(5)の形状は円である。接
着部(7)は、円の円周に沿うように設けられる。
【0028】変位発生素子(5)の形状は四角である。
接着部(7)は、四角の4辺のうちの少なくとも2辺に
沿うように設けられる。四角としては正方形、長方形が
例示される。
【0029】振動板(26)の表面には、溝(26a)
が形成されている。接着部(27)は、溝(26a)に
設けられる。接着部(27)と振動板(26)との上に
は、変位発生素子(25)が設けられる。
【0030】変位発生素子(25)の形状は円である。
接着部(27)と溝(26a)は、円の円周に沿うよう
に設けられる。
【0031】変位発生素子(25)の形状は四角であ
る。接着部(27)と溝(26a)は、四角の4辺のう
ちの少なくとも2辺に沿うように設けられる。四角とし
ては正方形、長方形が例示される。
【0032】振動板(36)の表面には、突起部(36
a)が形成されている。接着部(37)は、突起部(3
6a)上に設けられる。接着部(37)上には、変位発
生素子(35)が設けられる。
【0033】変位発生素子(55)には、突起部(55
e)が形成されている。接着部(57)上には、突起部
(55e)が設けられる。
【0034】変位発生素子(35、55)の形状は円で
ある。接着部(37、57)と突起部(36a、55
e)は、円の円周に沿うように設けられる。
【0035】変位発生素子(35、55)の形状は四角
である。接着部(37、57)と突起部(36a、55
e)は、四角の4辺のうちの少なくとも2辺に沿うよう
に設けられる。四角としては正方形、長方形が例示され
る。
【0036】振動板(46)の表面には、突起部(46
a)が形成されている。本発明の液滴吐出ヘッドは、更
に、変位発生素子(45)と突起部(46a)とを接合
する接着部(47)を備えている。
【0037】変位発生素子(65)には、突起部(65
e)が形成されている。本発明の液滴吐出ヘッドは、更
に、突起部(65e)と振動板(66)とを接合する接
着部(67)を備えている。
【0038】変位発生素子(45、65)の形状は円で
ある。突起部(46a、65e)は、円の円周に沿うよ
うに設けられる。
【0039】変位発生素子(45、65)の形状は四角
である。突起部(46a、65e)は、四角の4辺のう
ちの少なくとも2辺に沿うように設けられる。四角とし
ては正方形、長方形が例示される。
【0040】圧力室(2)の形状は、四角錐台である。
四角錐台の第1面(2a)には開口部が設けられる。四
角錐台の第1面(2a)より大きい第2面(2b)は、
振動板(6、26、36、46、56、66)によって
形成されている。変位発生素子(5、25、35、4
5、55、65)は、変位発生素子(5、25、35、
45、55、65)の発生する変位が第2面(2b)に
伝わるように圧力室(2)の上方に設けられる。
【0041】圧力室(2)の形状は、円錐台である。円
錐台の第1面(2a)には開口部(1a)が設けられ
る。円錐台の第1面(2a)より大きい第2面(2b)
は、振動板(6、26、36、46、56、66)によ
って形成されている。変位発生素子(5、25、35、
45、55、65)は、変位発生素子(5、25、3
5、45、55、65)の発生する変位が第2面(2
b)に伝わるように圧力室(2)の上方に設けられる。
【0042】本発明の液滴吐出ヘッドは、更に、液体
(13)を収容するプール(4)と、プール(4)と圧
力室(2)とに連通し、プール(4)に収容された液体
(13)を圧力室(2)に供給するための供給口(3)
とを備えている。
【0043】本発明の液滴吐出ヘッドは、インクジェッ
ト記録装置で使われる。また、本発明の液滴吐出ヘッド
は、有機ELディスプレイ製膜装置で使われる。また、
本発明の液滴吐出ヘッドは、液滴吐出ヘッドは、半田バ
ンプ形成装置で使われる。
【0044】
【発明の実施の形態】本発明による液滴吐出ヘッドは、
インクジェット記録装置、有機ELディスプレイ製膜装
置、半田バンプ形成装置等で使われる。添付図面を参照
して、本発明による液滴吐出ヘッドの実施の形態とし
て、インクジェット記録装置で使われるインクジェット
記録ヘッドを例にして説明する。本実施の形態に係るイ
ンクジェット記録ヘッドは、インクを収容した圧力室を
圧電素子で押圧することによってインク滴を記録用紙上
に吐出させる方式を採用している。
【0045】(実施の形態1)本実施の形態1に係るイ
ンクジェット記録ヘッド10について図1を参照しなが
ら説明する。図1は、本実施の形態1に係るインクジェ
ット記録ヘッドを示す断面図である。
【0046】図1に示されるように、インクジェット記
録ヘッド10は、ノズルプレート9と、プレート8と、
ノズルプレート9に平行に延びる振動板6と、接着層
7、7’と、圧電素子5とを備えている。
【0047】尚、ノズルプレート9の辺9aをX1方
向、X1方向と逆向き(X1方向を角度0とした場合、
角度180になる方向)のノズルプレート9の辺9aを
X2方向、辺9aに対して垂直上方方向(X1方向を角
度0とした場合、角度θに傾く方向)をY1方向、辺
9aに対して垂直下方方向(X1方向を角度0とした場
合、角度θに傾く方向)をY2方向とする。また、X
1方向を角度0とした場合、X1方向に対してY1方向
へ角度θに傾く方向をY3方向とし、角度θに傾く
方向をY4方向とし、角度θに傾く方向をY5方向と
し、角度θに傾く方向をY6方向とする。ここで、θ
=90°、θ=270°、(180°−θ)=θ
、(180°−θ)=θ、0°<θ<θ<θ
<θ<θ<θ<360°である。
【0048】ノズルプレート9上には、プレート8が設
けられ、接続されている。プレート8上には、振動板6
が設けられ、接続されている。
【0049】ノズルプレート9とプレート8と振動板6
は、ニッケル、ステンレスで例示される金属材料により
形成されている。尚、ノズルプレート9とプレート8と
振動板6は、金属材料に限らず、ポリイミドで例示され
る樹脂でもよく、また、シリコンを用いてもよい。この
場合、ノズルプレート9とプレート8と振動板6とに用
いられる材料の組合せは、上記の例において、自由でも
よいし、同じにしてもよい。ヘッドを設計する上での必
要条件に応じて適宜最適な組合せが選択される。
【0050】プレート8とノズルプレート9と振動板6
は、インクを収容し、加圧するための圧力室2を形成
し、圧力室2にはインク11が充填されている。圧力室
2は、底面部2aと上面部2bと側面部2c、2dとを
有する。ここで、圧力室2の形状が四角錐台であること
が好ましい(図2参照)。この場合、側面部2cと側面
部2dは互いに離れて形成される。また、圧力室2は、
側面部2cと側面部2dとを接続する図示せぬ側面部を
更に有することが好ましい。
【0051】図1に示されるように、底面部2aは、ノ
ズルプレート9に接する面である。上面部2bは、振動
板6に接する面である。側面部2cは、底面部2aから
Y4方向に上面部2bまで延び、プレート8を示す第1
プレート8aに接する面である。側面部2dは、底面部
2aからY3方向に上面部2bまで延び、プレート8を
示す第2プレート8bに接する面である。上面部2bの
X1方向の長さは、底面部2aのX1方向の長さよりも
長い。
【0052】また、プレート8とノズルプレート9と振
動板6は、インクを収容し、圧力室2に補給/供給する
ためのインクプール4を形成し、インクプール4にはイ
ンク13が充填されている。インクプール4は、底面部
4aと上面部4bと側面部4c、4dとを有する。ここ
で、インクプール4の形状が四角錐台であることが好ま
しい(図2参照)。この場合、側面部4cと側面部4d
は互いに離れて形成される。また、インクプール4は、
側面部4cと側面部4dとを接続する図示せぬ側面部を
更に有することが好ましい。
【0053】図1に示されるように、底面部4aは、ノ
ズルプレート9に接する面である。上面部4bは、振動
板6に接する面である。側面部4cは、底面部4aから
Y3方向に上面部4bまで延び、プレート8を示す第2
プレート8bに接する面である。側面部4dは、底面部
4aからY4方向に上面部4bまで延び、プレート8を
示す第3プレート8cに接する面である。上面部4bの
X1方向の長さは、底面部4aのX1方向の長さよりも
短い。
【0054】プレート8を示す第2プレート8bには、
インクプール4と圧力室2とに連通し、インクプール4
に収容されたインク13を圧力室2にインク11として
補給/供給するための供給口3が形成されている。供給
口3は、インクプール4の側面部4cから圧力室2の側
面部2dまで第2プレート8bをX2方向に貫通する穴
であり、入口3aと出口3bと上面部3cと底面部3d
とを有する。入口3aは、インクプール4の側面部4c
に貫通された穴の入口に対応する。出口3bは、圧力室
2の側面部2dに貫通された穴の出口に対応する。上面
部3cは、入口3aから出口3bまで延び、振動板6に
接する面である。底面部3dは、入口3aから出口3b
まで延び、第2プレート8bに接する面である。
【0055】ノズルプレート9には、圧力室2に連通
し、インク11をインク滴として吐出するためのノズル
1が形成されている。ノズル1は、圧力室2における底
面部2aと上面部2bとの中央部の軸線Lに沿って、圧
力室2の底面部2aの中央部からノズルプレート9(の
辺9a)までノズルプレート9をY2方向に貫通する開
口部であり、入口1aと出口1bと側面部1c、1dと
を有する。入口1aは、圧力室2の底面部2aの中央部
に貫通された開口部の入口に対応する。出口1bは、ノ
ズルプレート9(の辺9a)に貫通された開口部の出口
に対応し、インク11をインク滴として吐出する。側面
部1cは、出口1bからY4方向に入口1aまで延び、
ノズルプレート9に接する面である。側面部1dは、出
口1bからY3方向に入口1aまで延び、ノズルプレー
ト9に接する面である。入口1aのX1方向の長さは、
出口1bのX1方向の長さよりも長い。ここで、ノズル
1の形状が円錐台であることが好ましい(図2参照)。
この場合、側面部1cと側面部1dは一体で形成され
る。
【0056】圧電素子5は、上面部5aと底面部5bと
側面部5c、5dとを有する。上面部5a、底面部5b
のX1方向の長さWは、圧力室2の上面部2bのX1方
向の長さと同じである。また、上面部5aには正電極が
薄く形成され、底面部5bには負電極が薄く形成され、
圧電素子5は分極処理により予めに分極されている。こ
の予めに分極された圧電素子5は、上面部5aと底面部
5bとの間に印加される電圧に基づいて変形する。
【0057】圧電素子5を構成する圧電材料は、通常、
初期状態(バージン材)では圧電性を示さない。予めに
ある値以上の電界を外部から加えると(分極処理)、圧
電素子5は、外部からの微小電界に応じて圧電効果を示
すようになる。予めに、分極処理として、正電極である
上面部5aに設定値以上の正電圧、負電極である底面部
5bに負電圧(通常は接地)を印加することにより、圧
電素子5は、上面部5aに正電圧、底面部5bに負電圧
(通常は接地)が印加されたときに面内方向に縮むよう
に駆動される。
【0058】振動板6上には、圧電素子5と振動板6と
を部分的に接合させる接着層7、7’が設けられてい
る。接着層7と接着層7’は、振動板6上に設けられて
いる。接着層7は、軸線Lに対して垂直方向であるX1
方向に、軸線Lから距離s1だけ離れて設けられ、軸線
Lに対してX1方向の長さt1を有する。接着層7’
は、軸線Lに対して垂直方向であるX2方向に、軸線L
から距離s2だけ離れて設けられ、軸線Lに対してX2
方向の長さt2を有する。
【0059】ここで、距離s1は距離s2と同じであ
り、接着層7の軸線Lに対するX1方向の長さt1は、
接着層7’の軸線Lに対するX2方向の長さt2と同じ
であることが好ましい。また、長さW、距離s1、s
2、長さt1、t2の単位を統一(例えば、メートル)
した場合、(W/2)≧(s1+t1)、s1≧t1、
(W/2)≧(s2+t2)、s2≧t2とすることが
好ましい。
【0060】また、接着層7、7’は、導電性に優れた
接着性材料である。接着性材料としてはエポキシ系接着
剤が例示される。
【0061】接着層7、7’上には、圧電素子5が設け
られている。圧電素子5の底面部5bは、接着層7、
7’により、振動板6と部分的に接合される。
【0062】ここで、図2に示されるように、圧電素子
5が円形状である場合、圧電素子5は、軸線Lを中心と
する半径(W×(1/2))の円であることが好まし
い。この場合、(接着層7と接着層7’とを含む)接着
層は、圧電素子5の円の円周に沿うように設けられるこ
とが好ましい。更には、(接着層7と接着層7’とを含
む)接着層は、軸線Lを中心とする半径(s1+t1)
の円から、軸線Lを中心とする半径s1の円を除いた部
分(領域)に形成される形状であることが好ましい。ま
た、上述の接着層7と接着層7’は一体で形成されるこ
とが好ましい。
【0063】図1に示されるように、圧電素子5が上面
部5aと底面部5bとの間に印加される電圧に応じて面
内方向に運動/駆動したとき(縮んだとき)、圧電素子
5と振動板6は、接着層7、7’により部分的に接合さ
れているため、振動板6の圧電素子5接着面は面内方向
に圧縮される。その結果、振動板6には曲げモーメント
Mが作用することとなり、振動板6はY2方向に撓み変
形を起こす。この際に、圧電素子5と振動板6は、接着
層7、7’でのみ接合されているため、振動板6は、圧
電素子5の曲げ剛性に影響されることなく、それ自身の
曲げ剛性に従い振動板6に作用する曲げモーメントMに
応じて撓み変形を起こす。これにより、インクジェット
記録ヘッド10は、圧力室2の体積変位を大幅に向上す
ることにより、低電圧でインク11を加圧することがで
きる。
【0064】圧力室2は、圧電素子5の運動/駆動(振
動板6の撓み)に基づいて内部の圧力が変化する(体積
変位する)。上述のインク滴は、圧力室2の圧力の変化
に基づいてノズル1から吐出される。圧電素子5は、振
動板6を介して圧力室2を押圧することによってノズル
1からインク11をインク滴として吐出させる。このよ
うに、インクジェット記録ヘッド10は、圧力室2の体
積変位を大幅に向上することにより、圧力室2の配置に
おける高密度化、小型化を可能とし、低電圧でインク1
1を加圧することにより、ヘッドの低消費電力化、低電
圧化を可能とする。
【0065】次に、インクジェット記録ヘッド10のイ
ンク滴の吐出動作について図3を参照しながら説明す
る。図3は、本実施の形態1に係るインクジェット記録
ヘッドのインク滴の吐出動作を示す断面図である。
【0066】図3に示されるように、インクジェット記
録ヘッド10は、外部電源80と接続される。圧電素子
5の正電極である上面部5aには、外部電源80の正極
が接続され、振動板6には、外部電源80の負極が接続
される。圧電素子5の負電極である底面部5bと、振動
板6とが導電性の接着層7、7’に接合されているた
め、振動板6は負電極であり、通常、外部電源80によ
り接地されている。
【0067】圧電素子5の上面部5a(正電極)と振動
板6(負電極)との間には、外部電源80により電圧が
印加される。外部電源80により印加する電圧は、40
(V)未満が好ましく、例えば30(V)が好ましい。
【0068】ここで、図1に示されたインクジェット記
録ヘッド10は、外部電源80により電圧が印加されて
いない状態であり、この状態を静止状態と称す。また、
図3に示されたインクジェット記録ヘッド10は、外部
電源80により電圧が印加される状態であり、この状態
を動作状態と称す。
【0069】まず、静止状態において、圧電素子5への
電圧の印加として、圧電素子5の上面部5a(正電極)
と振動板6(負電極)との間に外部電源80により電圧
を印加したとき、圧電素子5は矢印a、bの向きに収縮
して(収縮動作)、接着層7、7’を介して、振動板6
の圧電素子5接着面を面内方向に圧縮する。その結果、
振動板6には曲げモーメントMが作用することとなり、
振動板6はY2方向に撓み変形を起こす(撓み変形動
作)。これにより、インクジェット記録ヘッド10は、
動作状態に移行する。
【0070】圧電素子5の収縮動作では、圧電素子5
が、圧電素子5の両端のうちの一方から軸線Lに向かっ
てX2方向に平行な矢印aの向きに収縮し、圧電素子5
の両端のうちの他方から軸線Lに向かってX1方向に平
行な矢印bの向きに収縮する。
【0071】次に、動作状態において、圧力室2では、
振動板6の撓み変形動作(圧力室2の上面部2bがY2
方向に撓むこと)による体積変位でもって圧力室2の中
のインク11が圧縮される。これにより、インクジェッ
ト記録ヘッド10は、圧力室2に連通したノズル1から
インク11をインク滴12として吐出することができ
る。
【0072】次いで、動作状態において、外部電源80
により、圧電素子5の上面部5a(正電極)と振動板6
(負電極)との間に印加されている電圧を0(V)にす
ると(圧電素子5への印加電圧を元に戻すと)、インク
ジェット記録ヘッド10は、静止状態に移行し、圧電素
子5及び振動板6は図1に示された元の状態に戻る(撓
み終了動作)。圧力室2では、ノズル1に形成されるイ
ンクのメニスカスの復元力(毛細管力)によって、圧力
室2の中に、インクプール4の中のインク13が供給口
3を通って補給/供給される。
【0073】このように、インクジェット記録ヘッド1
0では、圧電素子5と振動板6は、接着層7、7’によ
り部分的に接合されているため、圧電素子5と振動板6
は、異なった曲率を有することができ、圧電素子5自体
はあまり撓むことなく振動板6を大きく撓ますことが可
能となる。
【0074】例えば、圧電素子5は直径0.4mm、厚
さ30μm、振動板6は圧力室2の部位直径0.5m
m、厚さ10μm、接着層7、7’の厚さ5μmとした
場合、本発明の実施形態の方が従来例よりも約2倍の体
積変位を得ることができる。したがって、本発明の実施
形態を用いれば、圧力室2の占有面積を従来例(圧力室
102)の約1/2にすることができ、約2倍の高密度
化が達成できる。
【0075】以上の説明により、実施の形態1に係るイ
ンクジェット記録ヘッド10によれば、圧力室2の占有
面積を大きくすることなく、インク11を加圧するため
に圧力室2の体積変位を大幅に向上することにより、圧
力室2の配置における高密度化を可能とする。
【0076】また、実施の形態1に係るインクジェット
記録ヘッド10によれば、圧電素子5に発生するエネル
ギーを高くすることなく、低電圧で圧電素子5を駆動さ
せ、インク11を加圧するために圧力室2の体積変位を
大幅に向上することにより、液滴を吐出することがで
き、ヘッドの低消費電力化、低電圧化を可能とする。
【0077】また、実施の形態1に係るインクジェット
記録ヘッド10によれば、圧力室2の配置における高密
度化を可能とすることにより、ヘッドを大型化すること
なく多ノズル化ができ高速化が達成できる。
【0078】尚、実施の形態1に係るインクジェット記
録ヘッド10は、上述の説明に限定されるものではな
い。(接着層7と接着層7’とを含む)接着層は、図2
に示された形状に限定されず、図4に示されるように、
圧電素子5の円の円周に沿って所定の位置に設けられる
ことが好ましい。更には、(接着層7と接着層7’とを
含む)接着層は、軸線Lを中心とする半径(s1+t1
×(1/2))の円周上に、所定の距離、例えば軸線L
を中心に45度の間隔に部分的に形成される形状である
ことが好ましい。この場合、上述の接着層7と接着層
7’は互いに離れて形成されることが好ましい。
【0079】また、図4に示された圧電素子5は、円形
状であることに限定されず、図5に示されるように、正
方形状であってもよい。この場合、正方形状である圧電
素子5は、4辺のそれぞれの長さWを有し、2本の対角
線の交点が軸線Lに対応するように設けられ、4辺のう
ちの2辺がX1方向(又はX2方向)に平行に設けられ
ることが好ましい。また、(接着層7と接着層7’とを
含む)接着層は、圧電素子5の正方形の4辺のうちの少
なくとも2辺に沿うように設けられることが好ましい。
更には、(接着層7と接着層7’とを含む)接着層は、
4辺のそれぞれの長さ(s1+t1+s2+t2)を有
し、2本の対角線の交点が軸線Lに対応するように設け
られ、4辺のうちの2辺がX1方向(又はX2方向)に
平行に設けらた正方形から、4辺のそれぞれの長さ(s
1+s2)を有し、2本の対角線の交点が軸線Lに対応
するように設けられ、4辺のうちの2辺がX1方向(又
はX2方向)に平行に設けらた正方形を除いた部分(領
域)に形成される形状であることが好ましい。また、上
述の接着層7と接着層7’は一体で形成されることが好
ましい。
【0080】また、図5に示された圧電素子5が正方形
状である場合、(接着層7と接着層7’とを含む)接着
層は、圧電素子5の正方形の4辺のうちの少なくとも2
辺に沿って所定の位置に設けられることが好ましい。更
には、(接着層7と接着層7’とを含む)接着層は、図
5に示された形状に限定されず、図6に示されるよう
に、所定の距離、例えば軸線Lを中心に45度の間隔に
部分的に形成される形状であることが好ましい。この場
合、上述の接着層7と接着層7’は互いに離れて形成さ
れることが好ましい。
【0081】また、図5に示された圧電素子5は、正方
形状であることに限定されず、図7に示されるように、
長方形状であってもよい。この場合、長方形状である圧
電素子5は、4辺のうちの2辺が長さWを有する2辺よ
り長く、4辺のうちの長さWを有する2辺がX1方向
(又はX2方向)に平行に設けられることが好ましい。
また、(接着層7と接着層7’とを含む)接着層は、圧
電素子5の長方形の4辺のうちの長さWを有する2辺よ
り長い2辺に沿うように設けられることが好ましい。更
には、上述の接着層7と接着層7’はX1方向の同一平
面上の垂直方向に延びるように形成されることが好まし
い。この場合、上述の接着層7と接着層7’は互いに離
れて形成されることが好ましい。
【0082】また、図2に示された圧力室2、インクプ
ール4の形状は、図8に示されるように、四角錐台に限
定されず、円錐台でもよい。この場合、側面部2cと側
面部2dは一体で形成され、側面部4cと側面部4dは
一体で形成されることが好ましい。また、圧電素子5
は、軸線Lを中心とする半径(W×(1/2))の円で
あることが好ましい。また、(接着層7と接着層7’と
を含む)接着層は、圧電素子5の円の円周に沿うように
設けられることが好ましい。更には、(接着層7と接着
層7’とを含む)接着層は、軸線Lを中心とする半径
(s1+t1)の円から、軸線Lを中心とする半径s1
の円を除いた部分(領域)に形成される形状であること
が好ましい。また、上述の接着層7と接着層7’は一体
で形成されることが好ましい。
【0083】また、図8に示された圧力室2、インクプ
ール4の形状が円錐台である場合、(接着層7と接着層
7’とを含む)接着層は、図8に示された形状に限定さ
れず、図9に示されるように、圧電素子5の円の円周に
沿って所定の位置に設けられることが好ましい。更に
は、(接着層7と接着層7’とを含む)接着層は、軸線
Lを中心とする半径(s1+t1×(1/2))の円周
上に、所定の距離、例えば軸線Lを中心に45度の間隔
に部分的に形成される形状であることが好ましい。この
場合、上述の接着層7と接着層7’は互いに離れて形成
されることが好ましい。
【0084】また、実施の形態1に係るインクジェット
記録ヘッド10では、振動板6を介して圧力室2を押圧
する素子であれば、圧電素子5に限定しない。振動板6
を介して圧力室2を押圧する素子としては、電歪素子、
磁歪素子、形状記憶合金が例示される。この場合、圧電
素子5に代えて、電歪素子、磁歪素子、形状記憶合金の
いずれかがa、b方向に運動/駆動したとき、電歪素
子、磁歪素子、形状記憶合金のいずれかは、振動板6を
介して圧力室2を押圧することによって、圧力室2の内
部の圧力を変化させ、ノズル1からインク11をインク
滴12として吐出させることが好ましい。
【0085】(実施の形態2)本実施の形態2に係るイ
ンクジェット記録ヘッド20について図10を参照しな
がら説明する。図10は、本実施の形態2に係るインク
ジェット記録ヘッドを示す断面図である。
【0086】図10に示されるように、インクジェット
記録ヘッド20は、ノズルプレート9と、プレート8
と、ノズルプレート9に平行に延びる振動板26と、接
着層27、27’と、圧電素子25とを備えている。こ
こで、実施の形態2では、実施の形態1と重複する説明
は省略する。
【0087】プレート8上には、振動板6に代えて、振
動板26が設けられ、接続されている。
【0088】振動板26は、ニッケル、ステンレスで例
示される金属材料により形成されている。尚、振動板2
6は、金属材料に限らず、ポリイミドで例示される樹脂
でもよく、また、シリコンを用いてもよい。この場合、
ノズルプレート9とプレート8と振動板26とに用いら
れる材料の組合せは、上記の例において、自由でもよい
し、同じにしてもよい。ヘッドを設計する上での必要条
件に応じて適宜最適な組合せが選択される。
【0089】プレート8とノズルプレート9と振動板2
6は、インクを収容し、加圧するための圧力室2を形成
し、圧力室2にはインク11が充填されている。圧力室
2の上面部2bは、振動板26に接する面である。ここ
で、圧力室2の形状が四角錐台であることが好ましい
(図11参照)。この場合、側面部2cと側面部2dは
互いに離れて形成される。また、圧力室2は、側面部2
cと側面部2dとを接続する図示せぬ側面部を更に有す
ることが好ましい。
【0090】また、プレート8とノズルプレート9と振
動板26は、インクを収容し、圧力室2に補給/供給す
るためのインクプール4を形成し、インクプール4には
インク13が充填されている。インクプール4の上面部
4bは、振動板26に接する面である。ここで、インク
プール4の形状が四角錐台であることが好ましい(図1
1参照)。この場合、側面部4cと側面部4dは互いに
離れて形成される。また、インクプール4は、側面部4
cと側面部4dとを接続する図示せぬ側面部を更に有す
ることが好ましい。
【0091】プレート8を示す第2プレート8bには、
インクプール4と圧力室2とに連通し、インクプール4
に収容されたインク13を圧力室2にインク11として
補給/供給するための供給口3が形成されている。ここ
で、供給口3の上面部3cは、振動板26に接する面で
ある。
【0092】ノズルプレート9には、圧力室2に連通
し、インク11をインク滴として吐出するためのノズル
1が形成されている。ここで、ノズル1の形状が円錐台
であることが好ましい(図11参照)。この場合、側面
部1cと側面部1dは一体で形成される。
【0093】圧電素子25は、上面部25aと底面部2
5bと側面部25c、25dとを有する。圧電素子25
の上面部25a、底面部25bのX1方向の長さWは、
圧力室2の上面部2bのX1方向の長さと同じである。
また、上面部25aには正電極が薄く形成され、底面部
25bには負電極が薄く形成され、圧電素子25は分極
処理により予めに分極されている。この予めに分極され
た圧電素子25は、上面部25aと底面部25bとの間
に印加される電圧に基づいて変形する。
【0094】また、実施の形態1と同様に、予めに、分
極処理として、正電極である上面部25aに設定値以上
の正電圧、負電極である底面部25bに負電圧(通常は
接地)を印加することにより、圧電素子25は、上面部
25aに正電圧、底面部25bに負電圧(通常は接地)
が印加されたときに矢印a、b方向に縮むように駆動さ
れる。
【0095】振動板26には、振動板26の表面に設け
られた溝26a、26bが形成されている。溝26aに
は、圧電素子25と振動板26とを部分的に接合させる
接着層27が設けられ、溝26bには、圧電素子25と
振動板26とを部分的に接合させる接着層27’が設け
られている。溝26aは、軸線Lに対して垂直方向であ
るX1方向に、軸線Lから距離s1だけ離れて設けら
れ、軸線Lに対してX1方向の長さt1を有する。溝2
6bは、軸線Lに対して垂直方向であるX2方向に、軸
線Lから距離s2だけ離れて設けられ、軸線Lに対して
X2方向の長さt2を有する。接着層27は、X1方向
に、軸線Lから距離s1だけ離れて溝26aに設けら
れ、軸線Lに対してX1方向の長さt1を有する。接着
層7’は、X2方向に、軸線Lから距離s2だけ離れて
溝26bに設けられ、軸線Lに対してX2方向の長さt
2を有する。
【0096】ここで、距離s1は距離s2と同じであ
り、接着層27の軸線Lに対するX1方向の長さt1
は、接着層27’の軸線Lに対するX2方向の長さt2
と同じであることが好ましい。また、長さW、距離s
1、s2、長さt1、t2の単位を統一(例えば、メー
トル)した場合、(W/2)≧(s1+t1)、s1≧
t1、(W/2)≧(s2+t2)、s2≧t2とする
ことが好ましい。
【0097】また、接着層27、27’は、導電性に優
れた接着性材料である。接着性材料としてはエポキシ系
接着剤が例示される。
【0098】振動板26と接着層27、27’との上に
は圧電素子25が設けられている。圧電素子25の底面
部25bは、接着層27、27’により、振動板26と
部分的に接合される。
【0099】ここで、図11に示されるように、圧電素
子25が円形状である場合、圧電素子25は、軸線Lを
中心とする半径(W×(1/2))の円であることが好
ましい。この場合、(接着層27と接着層27’とを含
む)接着層、(溝26aと溝26bとを含む)溝は、圧
電素子25の円の円周に沿うように設けられることが好
ましい。更には、(接着層27と接着層27’とを含
む)接着層、(溝26aと溝26bとを含む)溝は、軸
線Lを中心とする半径(s1+t1)の円から、軸線L
を中心とする半径s1の円を除いた部分(領域)に形成
される形状であることが好ましい。上述の接着層27と
接着層27’は一体で形成されることが好ましい。上述
の溝26aと溝26bは一体で形成されることが好まし
い。
【0100】図10に示されるように、圧電素子25が
上面部25aと底面部25bとの間に印加される電圧に
応じて面内方向に運動/駆動したとき(縮んだとき)、
圧電素子25と振動板26は、接着層27、27’によ
り部分的に接合されているため、振動板26の圧電素子
25接着面は面内方向に圧縮される。その結果、振動板
26には曲げモーメントMが作用することとなり、振動
板26はY2方向に撓み変形を起こす。この際に、圧電
素子25と振動板26は、接着層27、27’でのみ接
合されているため、振動板26は、圧電素子25の曲げ
剛性に影響されることなく、それ自身の曲げ剛性に従い
振動板26に作用する曲げモーメントMに応じて撓み変
形を起こす。これにより、インクジェット記録ヘッド2
0は、圧力室2の体積変位を大幅に向上することによ
り、低電圧でインク11を加圧することができる。
【0101】圧力室2は、圧電素子25の運動/駆動
(振動板26の撓み)に基づいて内部の圧力が変化する
(体積変位する)。上述のインク滴は、圧力室2の圧力
の変化に基づいてノズル1から吐出される。圧電素子2
5は、振動板26を介して圧力室2を押圧することによ
ってノズル1からインク11をインク滴として吐出させ
る。このように、インクジェット記録ヘッド20は、圧
力室2の体積変位を大幅に向上することにより、圧力室
2の配置における高密度化、小型化を可能とし、低電圧
でインク11を加圧することにより、ヘッドの低消費電
力化、低電圧化を可能とする。
【0102】次に、インクジェット記録ヘッド20のイ
ンク滴の吐出動作について図12を参照しながら説明す
る。図12は、本実施の形態2に係るインクジェット記
録ヘッドのインク滴の吐出動作を示す断面図である。
【0103】図12に示されるように、インクジェット
記録ヘッド20は、外部電源80と接続される。圧電素
子25の正電極である上面部25aには、外部電源80
の正極が接続され、振動板26には、外部電源80の負
極が接続される。圧電素子25の負電極である底面部2
5bと、振動板26とが導電性の接着層27、27’に
接合されているため、振動板26は負電極であり、通
常、外部電源80により接地されている。
【0104】圧電素子25の上面部25a(正電極)と
振動板26(負電極)との間には、外部電源80により
電圧が印加される。外部電源80により印加する電圧
は、実施の形態1と同様に、40(V)未満が好まし
く、例えば30(V)が好ましい。
【0105】ここで、図10に示されたインクジェット
記録ヘッド20は、外部電源80により電圧が印加され
ていない状態であり、この状態を静止状態と称す。ま
た、図12に示されたインクジェット記録ヘッド20
は、外部電源80により電圧が印加される状態であり、
この状態を動作状態と称す。
【0106】まず、静止状態において、圧電素子25へ
の電圧の印加として、圧電素子25の上面部25a(正
電極)と振動板26(負電極)との間に外部電源80に
より電圧を印加したとき、圧電素子25は矢印a、bの
向きに収縮して(収縮動作)、接着層27、27’を介
して、振動板26の圧電素子25接着面を面内方向に圧
縮する。その結果、振動板26には曲げモーメントMが
作用することとなり、振動板26はY2方向に撓み変形
を起こす(撓み変形動作)。これにより、インクジェッ
ト記録ヘッド20は、動作状態に移行する。
【0107】圧電素子25の収縮動作では、圧電素子2
5が、圧電素子25の両端のうちの一方から軸線Lに向
かってX2方向に平行な矢印aの向きに収縮し、圧電素
子25の両端のうちの他方から軸線Lに向かってX1方
向に平行な矢印bの向きに収縮する。
【0108】次に、動作状態において、圧力室2では、
振動板26の撓み変形動作(圧力室2の上面部2bがY
2方向に撓むこと)による体積変位でもって圧力室2の
中のインク11が圧縮される。これにより、インクジェ
ット記録ヘッド20は、圧力室2に連通したノズル1か
らインク11をインク滴12として吐出することができ
る。
【0109】次いで、動作状態において、外部電源80
により、圧電素子25の上面部25a(正電極)と振動
板26(負電極)との間に印加されている電圧を0
(V)にすると(圧電素子25への印加電圧を元に戻す
と)、インクジェット記録ヘッド20は、静止状態に移
行し、圧電素子25及び振動板26は図10に示された
元の状態に戻る(撓み終了動作)。圧力室2では、ノズ
ル1に形成されるインクのメニスカスの復元力(毛細管
力)によって、圧力室2の中に、インクプール4の中の
インク13が供給口3を通って補給/供給される。
【0110】このように、インクジェット記録ヘッド2
0では、圧電素子25と振動板26は、接着層27、2
7’により部分的に接合されているため、圧電素子25
と振動板26は、異なった曲率を有することができ、圧
電素子25自体はあまり撓むことなく振動板26を大き
く撓ますことが可能となる。
【0111】以上の説明により、実施の形態2に係るイ
ンクジェット記録ヘッド20によれば、実施の形態1と
同様な効果が得られる。
【0112】尚、実施の形態2に係るインクジェット記
録ヘッド20は、上述の説明に限定されるものではな
い。(接着層27と接着層27’とを含む)接着層、
(溝26aと溝26bとを含む)溝は、図11に示され
た形状に限定されず、図13に示されるように、圧電素
子25の円の円周に沿って所定の位置に設けられること
が好ましい。更には、(接着層27と接着層27’とを
含む)接着層、(溝26aと溝26bとを含む)溝は、
軸線Lを中心とする半径(s1+t1×(1/2))の
円周上に、所定の距離、例えば軸線Lを中心に45度の
間隔に部分的に形成される形状であることが好ましい。
この場合、上述の接着層27と接着層27’は互いに離
れて形成されることが好ましい。上述の溝26aと溝2
6bは互いに離れて形成されることが好ましい。
【0113】また、図13に示された圧電素子25は、
円形状であることに限定されず、図14に示されるよう
に、正方形状であってもよい。この場合、正方形状であ
る圧電素子25は、4辺のそれぞれの長さWを有し、2
本の対角線の交点が軸線Lに対応するように設けられ、
4辺のうちの2辺がX1方向(又はX2方向)に平行に
設けられることが好ましい。また、(接着層27と接着
層27’とを含む)接着層、(溝26aと溝26bとを
含む)溝は、圧電素子25の正方形の4辺のうちの少な
くとも2辺に沿うように設けられることが好ましい。更
には、(接着層27と接着層27’とを含む)接着層、
(溝26aと溝26bとを含む)溝は、4辺のそれぞれ
の長さ(s1+t1+s2+t2)を有し、2本の対角
線の交点が軸線Lに対応するように設けられ、4辺のう
ちの2辺がX1方向(又はX2方向)に平行に設けらた
正方形から、4辺のそれぞれの長さ(s1+s2)を有
し、2本の対角線の交点が軸線Lに対応するように設け
られ、4辺のうちの2辺がX1方向(又はX2方向)に
平行に設けらた正方形を除いた部分(領域)に形成され
る形状であることが好ましい。また、上述の接着層27
と接着層27’は一体で形成されることが好ましい。上
述の溝26aと溝26bは一体で形成されることが好ま
しい。
【0114】また、図14に示された圧電素子25が正
方形状である場合、(接着層27と接着層27’とを含
む)接着層、(溝26aと溝26bとを含む)溝は、圧
電素子25の正方形の4辺のうちの少なくとも2辺に沿
って所定の位置に設けられることが好ましい。更には、
(接着層27と接着層27’とを含む)接着層、(溝2
6aと溝26bとを含む)溝は、図14に示された形状
に限定されず、図15に示されるように、所定の距離、
例えば軸線Lを中心に45度の間隔に部分的に形成され
る形状であることが好ましい。この場合、上述の接着層
27と接着層27’は互いに離れて形成されることが好
ましい。上述の溝26aと溝26bは互いに離れて形成
されることが好ましい。
【0115】また、図14に示された圧電素子25は、
正方形状であることに限定されず、図16に示されるよ
うに、長方形状であってもよい。この場合、長方形状で
ある圧電素子25は、4辺のうちの2辺が長さWを有す
る2辺より長く、4辺のうちの長さWを有する2辺がX
1方向(又はX2方向)に平行に設けられることが好ま
しい。また、(接着層27と接着層27’とを含む)接
着層、(溝26aと溝26bとを含む)溝は、圧電素子
25の長方形の4辺のうちの長さWを有する2辺より長
い2辺に沿うように設けられることが好ましい。更に
は、上述の接着層27と接着層27’、上述の溝26a
と溝26bは、X1方向の同一平面上の垂直方向に延び
るように形成されることが好ましい。この場合、上述の
接着層27と接着層27’は互いに離れて形成されるこ
とが好ましい。上述の溝26aと溝26bは互いに離れ
て形成されることが好ましい。
【0116】また、図11に示された圧力室2、インク
プール4の形状は、図17に示されるように、四角錐台
に限定されず、円錐台でもよい。この場合、側面部2c
と側面部2dは一体で形成され、側面部4cと側面部4
dは一体で形成されることが好ましい。また、圧電素子
25は、軸線Lを中心とする半径(W×(1/2))の
円であることが好ましい。また、(接着層27と接着層
27’とを含む)接着層、(溝26aと溝26bとを含
む)溝は、圧電素子25の円の円周に沿うように設けら
れることが好ましい。更には、(接着層27と接着層2
7’とを含む)接着層、(溝26aと溝26bとを含
む)溝は、軸線Lを中心とする半径(s1+t1)の円
から、軸線Lを中心とする半径s1の円を除いた部分
(領域)に形成される形状であることが好ましい。ま
た、上述の接着層7と接着層7’は一体で形成されるこ
とが好ましい。上述の溝26aと溝26bは一体で形成
されることが好ましい。
【0117】また、図17に示された圧力室2、インク
プール4の形状が円錐台である場合、(接着層27と接
着層27’とを含む)接着層、(溝26aと溝26bと
を含む)溝は、図17に示された形状に限定されず、図
18に示されるように、圧電素子25の円の円周に沿っ
て所定の位置に設けられることが好ましい。更には、
(接着層27と接着層27’とを含む)接着層、(溝2
6aと溝26bとを含む)溝は、軸線Lを中心とする半
径(s1+t1×(1/2))の円周上に、所定の距
離、例えば軸線Lを中心に45度の間隔に部分的に形成
される形状であってもよい。この場合、上述の接着層2
7と接着層27’は互いに離れて形成されることが好ま
しい。上述の溝26aと溝26bは互いに離れて形成さ
れることが好ましい。
【0118】また、実施の形態2に係るインクジェット
記録ヘッド20では、振動板26を介して圧力室2を押
圧する素子であれば、圧電素子25に限定しない。振動
板26を介して圧力室2を押圧する素子としては、電歪
素子、磁歪素子、形状記憶合金が例示される。この場
合、圧電素子25に代えて、電歪素子、磁歪素子、形状
記憶合金のいずれかがa、b方向に運動/駆動したと
き、電歪素子、磁歪素子、形状記憶合金のいずれかは、
振動板26を介して圧力室2を押圧することによって、
圧力室2の内部の圧力を変化させ、ノズル1からインク
11をインク滴として吐出させることが好ましい。
【0119】(実施の形態3)本実施の形態3に係るイ
ンクジェット記録ヘッド30について図19を参照しな
がら説明する。図19は、本実施の形態3に係るインク
ジェット記録ヘッドを示す断面図である。
【0120】図19に示されるように、インクジェット
記録ヘッド30は、ノズルプレート9と、プレート8
と、ノズルプレート9に平行に延びる振動板36と、接
着層37、37’と、圧電素子35とを備えている。こ
こで、実施の形態3では、実施の形態1と重複する説明
は省略する。
【0121】プレート8上には、振動板6に代えて、振
動板36が設けられ、接続されている。
【0122】振動板36は、ニッケル、ステンレスで例
示される金属材料により形成されている。尚、振動板3
6は、金属材料に限らず、ポリイミドで例示される樹脂
でもよく、また、シリコンを用いてもよい。この場合、
ノズルプレート9と第1プレート8aと第2プレート8
bと第3プレート8cと振動板36とに用いられる材料
の組合せは、上記の例において、自由でもよいし、同じ
にしてもよい。ヘッドを設計する上での必要条件に応じ
て適宜最適な組合せが選択される。
【0123】プレート8とノズルプレート9と振動板3
6は、インクを収容し、加圧するための圧力室2を形成
し、圧力室2にはインク11が充填されている。圧力室
2の上面部2bは、振動板36に接する面である。ここ
で、圧力室2の形状が四角錐台であることが好ましい
(図20参照)。この場合、側面部2cと側面部2dは
互いに離れて形成される。また、圧力室2は、側面部2
cと側面部2dとを接続する図示せぬ側面部を更に有す
ることが好ましい。
【0124】また、プレート8とノズルプレート9と振
動板36は、インクを収容し、圧力室2に補給/供給す
るためのインクプール4を形成し、インクプール4には
インク13が充填されている。インクプール4の上面部
4bは、振動板36に接する面である。ここで、インク
プール4の形状が四角錐台であることが好ましい(図2
0参照)。この場合、側面部4cと側面部4dは互いに
離れて形成される。また、インクプール4は、側面部4
cと側面部4dとを接続する図示せぬ側面部を更に有す
ることが好ましい。
【0125】プレート8を示す第2プレート8bには、
インクプール4と圧力室2とに連通し、インクプール4
に収容されたインク13を圧力室2にインク11として
補給/供給するための供給口3が形成されている。ここ
で、供給口3の上面部3cは、振動板36に接する面で
ある。
【0126】ノズルプレート9には、圧力室2に連通
し、インク11をインク滴として吐出するためのノズル
1が形成されている。ここで、ノズル1の形状が円錐台
であることが好ましい(図20参照)。この場合、側面
部1cと側面部1dは一体で形成される。
【0127】圧電素子35は、上面部35aと底面部3
5bと側面部35c、35dとを有する。圧電素子35
の上面部35a、底面部35bのX1方向の長さWは、
圧力室2の上面部2bのX1方向の長さと同じである。
また、上面部35aには正電極が薄く形成され、底面部
35bには負電極が薄く形成され、圧電素子35は分極
処理により予めに分極されている。この予めに分極され
た圧電素子35は、上面部35aと底面部35bとの間
に印加される電圧に基づいて変形する。
【0128】また、実施の形態1と同様に、予めに、分
極処理として、正電極である上面部35aに設定値以上
の正電圧、負電極である底面部35bに負電圧(通常は
接地)を印加することにより、圧電素子35は、上面部
35aに正電圧、底面部35bに負電圧(通常は接地)
が印加されたときに矢印a、b方向に縮むように駆動さ
れる。
【0129】振動板36には、振動板36の表面上に設
けられた突起部36a、36bが形成されている。突起
部36a上には、圧電素子35と振動板36とを部分的
に接合させる接着層37が設けられ、突起部36b上に
は、圧電素子35と振動板36とを部分的に接合させる
接着層37’が設けられている。突起部36aは、軸線
Lに対して垂直方向であるX1方向に、軸線Lから距離
s1だけ離れて設けられ、軸線Lに対してX1方向の長
さt1を有する。突起部36bは、軸線Lに対して垂直
方向であるX2方向に、軸線Lから距離s2だけ離れて
設けられ、軸線Lに対してX2方向の長さt2を有す
る。接着層37は、X1方向に、軸線Lから距離s1だ
け離れて突起部36aに設けられ、軸線Lに対してX1
方向の長さt1を有する。接着層37’は、X2方向
に、軸線Lから距離s2だけ離れて突起部36bに設け
られ、軸線Lに対してX2方向の長さt2を有する。
【0130】ここで、距離s1は距離s2と同じであ
り、接着層37の軸線Lに対するX1方向の長さ(突起
部36aの軸線Lに対するX1方向の長さ)t1は、接
着層37’の軸線Lに対するX2方向の長さ(突起部3
6bの軸線Lに対するX2方向の長さ)t2と同じであ
ることが好ましい。また、長さW、距離s1、s2、長
さt1、t2の単位を統一(例えば、メートル)した場
合、(W/2)≧(s1+t1)、s1≧t1、(W/
2)≧(s2+t2)、s2≧t2とすることが好まし
い。
【0131】また、接着層37、37’は、導電性に優
れた接着性材料である。接着性材料としてはエポキシ系
接着剤が例示される。
【0132】接着層37、37’上には、圧電素子35
が設けられている。圧電素子35の底面部35bは、接
着層37、37’により、振動板36と部分的に接合さ
れる。
【0133】ここで、図20に示されるように、圧電素
子35が円形状である場合、圧電素子35は、軸線Lを
中心とする半径(W×(1/2))の円であることが好
ましい。この場合、(接着層37と接着層37’とを含
む)接着層、(突起部36aと突起部36bとを含む)
突起部は、圧電素子35の円の円周に沿うように設けら
れることが好ましい。更には、(接着層37と接着層3
7’とを含む)接着層、(突起部36aと突起部36b
とを含む)突起部は、軸線Lを中心とする半径(s1+
t1)の円から、軸線Lを中心とする半径s1の円を除
いた部分(領域)に形成される形状であることが好まし
い。上述の接着層37と接着層37’は一体で形成され
ることが好ましい。上述の突起部36aと突起部36b
は一体で形成されることが好ましい。
【0134】図19に示されるように、圧電素子35が
上面部35aと底面部35bとの間に印加される電圧に
応じて面内方向に運動/駆動したとき(縮んだとき)、
圧電素子35と振動板36は、突起部36a、36bを
介して接着層37、37’により部分的に接合されてい
るため、振動板36の圧電素子35接着面は面内方向に
圧縮される。その結果、振動板36には曲げモーメント
Mが作用することとなり、振動板36はY2方向に撓み
変形を起こす。この際に、圧電素子35と振動板36
は、接着層37、37’でのみ接合されているため、振
動板36は、圧電素子35の曲げ剛性に影響されること
なく、それ自身の曲げ剛性に従い振動板36に作用する
曲げモーメントMに応じて撓み変形を起こす。これによ
り、インクジェット記録ヘッド30は、圧力室2の体積
変位を大幅に向上することにより、低電圧でインク11
を加圧することができる。
【0135】圧力室2は、圧電素子35の運動/駆動
(振動板36の撓み)に基づいて内部の圧力が変化する
(体積変位する)。上述のインク滴は、圧力室2の圧力
の変化に基づいてノズル1から吐出される。圧電素子3
5は、振動板36を介して圧力室2を押圧することによ
ってノズル1からインク11をインク滴として吐出させ
る。このように、インクジェット記録ヘッド30は、圧
力室2の体積変位を大幅に向上することにより、圧力室
2の配置における高密度化、小型化を可能とし、低電圧
でインク11を加圧することにより、ヘッドの低消費電
力化、低電圧化を可能とする。
【0136】次に、インクジェット記録ヘッド30のイ
ンク滴の吐出動作について図21を参照しながら説明す
る。図21は、本実施の形態3に係るインクジェット記
録ヘッドのインク滴の吐出動作を示す断面図である。
【0137】図21に示されるように、インクジェット
記録ヘッド30は、外部電源80と接続される。圧電素
子35の正電極である上面部35aには、外部電源80
の正極が接続され、振動板36には、外部電源80の負
極が接続される。圧電素子35の負電極である底面部3
5bと、振動板36(の突起部36a、突起部36b)
とが導電性の接着層37、37’に接合されているた
め、振動板36は負電極であり、通常、外部電源80に
より接地されている。
【0138】圧電素子35の上面部35a(正電極)と
振動板36(負電極)との間には、外部電源80により
電圧が印加される。外部電源80により印加する電圧
は、実施の形態1と同様に、40(V)未満が好まし
く、例えば30(V)が好ましい。
【0139】ここで、図19に示されたインクジェット
記録ヘッド30は、外部電源80により電圧が印加され
ていない状態であり、この状態を静止状態と称す。ま
た、図21に示されたインクジェット記録ヘッド30
は、外部電源80により電圧が印加される状態であり、
この状態を動作状態と称す。
【0140】まず、静止状態において、圧電素子35へ
の電圧の印加として、圧電素子35の上面部35a(正
電極)と振動板36(負電極)との間に外部電源80に
より電圧を印加したとき、圧電素子35は矢印a、bの
向きに収縮して(収縮動作)、接着層37、37’と突
起部36a、36bとを介して、振動板36の圧電素子
35接着面を面内方向に圧縮する。その結果、振動板3
6には曲げモーメントMが作用することとなり、振動板
36はY2方向に撓み変形を起こす(撓み変形動作)。
これにより、インクジェット記録ヘッド30は、動作状
態に移行する。
【0141】圧電素子35の収縮動作では、圧電素子3
5が、圧電素子35の両端のうちの一方から軸線Lに向
かってX2方向に平行な矢印aの向きに収縮し、圧電素
子35の両端のうちの他方から軸線Lに向かってX1方
向に平行な矢印bの向きに収縮する。
【0142】次に、動作状態において、圧力室2では、
振動板36の撓み変形動作(圧力室2の上面部2bがY
2方向に撓むこと)による体積変位でもって圧力室2の
中のインク11が圧縮される。これにより、インクジェ
ット記録ヘッド30は、圧力室2に連通したノズル1か
らインク11をインク滴12として吐出することができ
る。
【0143】次いで、動作状態において、外部電源80
により、圧電素子35の上面部35a(正電極)と振動
板36(負電極)との間に印加されている電圧を0
(V)にすると(圧電素子35への印加電圧を元に戻す
と)、インクジェット記録ヘッド30は、静止状態に移
行し、圧電素子35及び振動板36は図19に示された
元の状態に戻る(撓み終了動作)。圧力室2では、ノズ
ル1に形成されるインクのメニスカスの復元力(毛細管
力)によって、圧力室2の中に、インクプール4の中の
インク13が供給口3を通って補給/供給される。
【0144】このように、インクジェット記録ヘッド3
0では、圧電素子35と振動板36は、接着層37、3
7’により部分的に接合されているため、圧電素子35
と振動板36は、異なった曲率を有することができ、圧
電素子35自体はあまり撓むことなく振動板36を大き
く撓ますことが可能となる。
【0145】以上の説明により、実施の形態3に係るイ
ンクジェット記録ヘッド30によれば、実施の形態1と
同様な効果が得られる。
【0146】尚、実施の形態3に係るインクジェット記
録ヘッド30は、上述の説明に限定されるものではな
い。(接着層37と接着層37’とを含む)接着層、
(突起部36aと突起部36bとを含む)突起部は、図
20に示された形状に限定されず、図22に示されるよ
うに、圧電素子35の円の円周に沿って所定の位置に設
けられることが好ましい。更には、(接着層37と接着
層37’とを含む)接着層、(突起部36aと突起部3
6bとを含む)突起部は、軸線Lを中心とする半径(s
1+t1×(1/2))の円周上に、所定の距離、例え
ば軸線Lを中心に45度の間隔に部分的に形成される形
状であることが好ましい。。この場合、上述の接着層3
7と接着層37’は互いに離れて形成されることが好ま
しい。上述の突起部36aと突起部36bは互いに離れ
て形成されることが好ましい。
【0147】また、図22に示された圧電素子35は、
円形状であることに限定されず、図23に示されるよう
に、正方形状であってもよい。この場合、正方形状であ
る圧電素子35は、4辺のそれぞれの長さWを有し、2
本の対角線の交点が軸線Lに対応するように設けられ、
4辺のうちの2辺がX1方向(又はX2方向)に平行に
設けられることが好ましい。また、(接着層37と接着
層37’とを含む)接着層、(突起部36aと突起部3
6bとを含む)突起部は、圧電素子35の正方形の4辺
のうちの少なくとも2辺に沿うように設けられることが
好ましい。更には、(接着層37と接着層37’とを含
む)接着層、(突起部36aと突起部36bとを含む)
突起部は、4辺のそれぞれの長さ(s1+t1+s2+
t2)を有し、2本の対角線の交点が軸線Lに対応する
ように設けられ、4辺のうちの2辺がX1方向(又はX
2方向)に平行に設けらた正方形から、4辺のそれぞれ
の長さ(s1+s2)を有し、2本の対角線の交点が軸
線Lに対応するように設けられ、4辺のうちの2辺がX
1方向(又はX2方向)に平行に設けらた正方形を除い
た部分(領域)に形成される形状であることが好まし
い。また、上述の接着層37と接着層37’は一体で形
成されることが好ましい。上述の突起部36aと突起部
36bは一体で形成されることが好ましい。
【0148】また、図23に示された圧電素子35が正
方形状である場合、(接着層37と接着層37’とを含
む)接着層、(突起部36aと突起部36bとを含む)
突起部は、圧電素子35の正方形の4辺のうちの少なく
とも2辺に沿って所定の位置に設けられることが好まし
い。更には、(接着層37と接着層37’とを含む)接
着層、(突起部36aと突起部36bとを含む)突起部
は、図23に示された形状に限定されず、図24に示さ
れるように、所定の距離、例えば軸線Lを中心に45度
の間隔に部分的に形成される形状であることが好まし
い。この場合、上述の接着層37と接着層37’は互い
に離れて形成されることが好ましい。上述の突起部36
aと突起部36bは互いに離れて形成されることが好ま
しい。
【0149】また、図23に示された圧電素子35は、
正方形状であることに限定されず、図25に示されるよ
うに、長方形状であってもよい。この場合、長方形状で
ある圧電素子35は、4辺のうちの2辺が長さWを有す
る2辺より長く、4辺のうちの長さWを有する2辺がX
1方向(又はX2方向)に平行に設けられることが好ま
しい。また、(接着層37と接着層37’とを含む)接
着層、(突起部36aと突起部36bとを含む)突起部
は、圧電素子35の長方形の4辺のうちの長さWを有す
る2辺より長い2辺に沿うように設けられることが好ま
しい。更には、上述の接着層37と接着層37’、上述
の突起部36aと突起部36bは、X1方向の同一平面
上の垂直方向に延びるように形成されることが好まし
い。この場合、上述の接着層37と接着層37’は互い
に離れて形成されることが好ましい。上述の突起部36
aと突起部36bは互いに離れて形成されることが好ま
しい。
【0150】また、図20に示された圧力室2、インク
プール4の形状は、図26に示されるように、四角錐台
に限定されず、円錐台でもよい。この場合、側面部2c
と側面部2dは一体で形成され、側面部4cと側面部4
dは一体で形成されることが好ましい。また、圧電素子
35は、軸線Lを中心とする半径(W×(1/2))の
円であることが好ましい。また、(接着層37と接着層
37’とを含む)接着層、(突起部36aと突起部36
bとを含む)突起部は、圧電素子35の円の円周に沿う
ように設けられることが好ましい。更には、(接着層3
7と接着層37’とを含む)接着層、(突起部36aと
突起部36bとを含む)突起部は、軸線Lを中心とする
半径(s1+t1)の円から、軸線Lを中心とする半径
s1の円を除いた部分(領域)に形成される形状である
ことが好ましい。また、上述の接着層37と接着層3
7’は一体で形成されることが好ましい。上述の突起部
36aと突起部36bは一体で形成されることが好まし
い。
【0151】また、図26に示された圧力室2、インク
プール4の形状が円錐台である場合、(接着層37と接
着層37’とを含む)接着層、(突起部36aと突起部
36bとを含む)突起部は、図26に示された形状に限
定されず、図27に示されるように、圧電素子35の円
の円周に沿って所定の位置に設けられることが好まし
い。更には、(接着層37と接着層37’とを含む)接
着層、(突起部36aと突起部36bとを含む)突起部
は、軸線Lを中心とする半径(s1+t1×(1/
2))の円周上に、所定の距離、例えば軸線Lを中心に
45度の間隔に部分的に形成される形状であることが好
ましい。この場合、上述の接着層37と接着層37’は
互いに離れて形成されることが好ましい。上述の突起部
36aと突起部36bは互いに離れて形成されることが
好ましい。
【0152】また、実施の形態3に係るインクジェット
記録ヘッド30では、振動板36を介して圧力室2を押
圧する素子であれば、圧電素子35に限定しない。振動
板36を介して圧力室2を押圧する素子としては、電歪
素子、磁歪素子、形状記憶合金が例示される。この場
合、圧電素子35に代えて、電歪素子、磁歪素子、形状
記憶合金のいずれかがa、b方向に運動/駆動したと
き、電歪素子、磁歪素子、形状記憶合金のいずれかは、
振動板36を介して圧力室2を押圧することによって、
圧力室2の内部の圧力を変化させ、ノズル1からインク
11をインク滴として吐出させることが好ましい。
【0153】(実施の形態4)本実施の形態4に係るイ
ンクジェット記録ヘッド40について図28を参照しな
がら説明する。図28は、本実施の形態4に係るインク
ジェット記録ヘッドを示す断面図である。
【0154】図28に示されるように、インクジェット
記録ヘッド40は、ノズルプレート9と、プレート8
と、ノズルプレート9に平行に延びる振動板46と、接
着層47と、圧電素子45とを備えている。ここで、実
施の形態4では、実施の形態1と重複する説明は省略す
る。
【0155】プレート8上には、振動板6に代えて、振
動板46が設けられ、接続されている。
【0156】振動板46は、ニッケル、ステンレスで例
示される金属材料により形成されている。尚、振動板4
6は、金属材料に限らず、ポリイミドで例示される樹脂
でもよく、また、シリコンを用いてもよい。この場合、
ノズルプレート9と第1プレート8aと第2プレート8
bと第3プレート8cと振動板46とに用いられる材料
の組合せは、上記の例において、自由でもよいし、同じ
にしてもよい。ヘッドを設計する上での必要条件に応じ
て適宜最適な組合せが選択される。
【0157】プレート8とノズルプレート9と振動板4
6は、インクを収容し、加圧するための圧力室2を形成
し、圧力室2にはインク11が充填されている。圧力室
2の上面部2bは、振動板46に接する面である。ここ
で、圧力室2の形状が四角錐台であることが好ましい
(図29参照)。この場合、側面部2cと側面部2dは
互いに離れて形成される。また、圧力室2は、側面部2
cと側面部2dとを接続する図示せぬ側面部を更に有す
ることが好ましい。
【0158】また、プレート8とノズルプレート9と振
動板46は、インクを収容し、圧力室2に補給/供給す
るためのインクプール4を形成し、インクプール4には
インク13が充填されている。インクプール4の上面部
4bは、振動板46に接する面である。ここで、インク
プール4の形状が四角錐台であることが好ましい(図2
9参照)。この場合、側面部4cと側面部4dは互いに
離れて形成される。また、インクプール4は、側面部4
cと側面部4dとを接続する図示せぬ側面部を更に有す
ることが好ましい。
【0159】プレート8を示す第2プレート8bには、
インクプール4と圧力室2とに連通し、インクプール4
に収容されたインク13を圧力室2にインク11として
補給/供給するための供給口3が形成されている。ここ
で、供給口3の上面部3cは、振動板46に接する面で
ある。
【0160】ノズルプレート9には、圧力室2に連通
し、インク11をインク滴として吐出するためのノズル
1が形成されている。ここで、ノズル1の形状が円錐台
であることが好ましい(図29参照)。この場合、側面
部1cと側面部1dは一体で形成される。
【0161】圧電素子45は、上面部45aと底面部4
5bと側面部45c、45dとを有する。圧電素子45
の上面部45a、底面部45bのX1方向の長さWは、
圧力室2の上面部2bのX1方向の長さと同じである。
また、上面部45aには正電極が薄く形成され、底面部
45bには負電極が薄く形成され、圧電素子45は分極
処理により予めに分極されている。この予めに分極され
た圧電素子45は、上面部45aと底面部45bとの間
に印加される電圧に基づいて変形する。
【0162】また、実施の形態1と同様に、予めに、分
極処理として、正電極である上面部45aに設定値以上
の正電圧、負電極である底面部45bに負電圧(通常は
接地)を印加することにより、圧電素子45は、上面部
45aに正電圧、底面部45bに負電圧(通常は接地)
が印加されたときに矢印a、b方向に縮むように駆動さ
れる。
【0163】振動板46には、表面上に設けられた突起
部46a、46bが形成されている。突起部46a、4
6b上には、圧電素子45と振動板46とを部分的に接
合させる接着層47が設けられている。突起部46a
は、軸線Lに対して垂直方向であるX1方向に、軸線L
から距離s1だけ離れて設けられ、軸線Lに対してX1
方向の長さt1を有する。突起部46bは、軸線Lに対
して垂直方向であるX2方向に、軸線Lから距離s2だ
け離れて設けられ、軸線Lに対してX2方向の長さt2
を有する。
【0164】ここで、距離s1は距離s2と同じであ
り、突起部46aの軸線Lに対するX1方向の長さt1
は、突起部46bの軸線Lに対するX2方向の長さt2
と同じであることが好ましい。また、長さW、距離s
1、s2、長さt1、t2の単位を統一(例えば、メー
トル)した場合、(W/2)≧(s1+t1)、s1≧
t1、(W/2)≧(s2+t2)、s2≧t2とする
ことが好ましい。また、接着層47のX1方向の長さ
(接着層47における軸線Lに対するX1方向の長さ
と、軸線Lに対するX2方向の長さとの合計)は、(s
1+t1+s2+t2)以上であり、W以下であること
が好ましい。
【0165】また、接着層47は、導電性に優れた接着
性材料である。接着性材料としてはエポキシ系接着剤が
例示される。
【0166】接着層47上には、圧電素子45が設けら
れている。圧電素子45の底面部45bは、接着層47
により、振動板46と部分的に接合される。
【0167】ここで、図29に示されるように、圧電素
子45が円形状である場合、圧電素子45と接着層47
は、軸線Lを中心とする半径(W×(1/2))の円で
あることが好ましい。この場合、(突起部46aと突起
部46bとを含む)突起部は、圧電素子45の円の円周
に沿うように設けられることが好ましい。更には、(突
起部46aと突起部46bとを含む)突起部は、軸線L
を中心とする半径(s1+t1)の円から、軸線Lを中
心とする半径s1の円を除いた部分(領域)に形成され
る形状であることが好ましい。上述の突起部46aと突
起部46bは一体で形成されることが好ましい。
【0168】図28に示されるように、圧電素子45が
上面部45aと底面部45bとの間に印加される電圧に
応じて面内方向に運動/駆動したとき(縮んだとき)、
圧電素子45と振動板46は、突起部46a、46bを
介して接着層47により部分的に接合されているため、
振動板46の圧電素子45接着面は面内方向に圧縮され
る。その結果、振動板46には曲げモーメントMが作用
することとなり、振動板46はY2方向に撓み変形を起
こす。この際に、圧電素子45と振動板46は、突起部
46a、46bを介して接着層47でのみ接合されてい
るため、振動板6は、圧電素子5の曲げ剛性に影響され
ることなく、それ自身の曲げ剛性に従い振動板6に作用
する曲げモーメントMに応じて撓み変形を起こす。これ
により、インクジェット記録ヘッド40は、圧力室2の
体積変位を大幅に向上することにより、低電圧でインク
11を加圧することができる。
【0169】圧力室2は、圧電素子45の運動/駆動
(振動板46の撓み)に基づいて内部の圧力が変化する
(体積変位する)。上述のインク滴は、圧力室2の圧力
の変化に基づいてノズル1から吐出される。圧電素子4
5は、振動板46を介して圧力室2を押圧することによ
ってノズル1からインク11をインク滴として吐出させ
る。このように、インクジェット記録ヘッド40は、圧
力室2の体積変位を大幅に向上することにより、圧力室
2の配置における高密度化、小型化を可能とし、低電圧
でインク11を加圧することにより、ヘッドの低消費電
力化、低電圧化を可能とする。
【0170】以上の説明により、実施の形態4に係るイ
ンクジェット記録ヘッド40によれば、実施の形態1と
同様な効果が得られる。
【0171】次に、インクジェット記録ヘッド40のイ
ンク滴の吐出動作について図30をっ参照しながら説明
する。図30は、本実施の形態4に係るインクジェット
記録ヘッドのインク滴の吐出動作を示す断面図である。
【0172】図30に示されるように、インクジェット
記録ヘッド40は、外部電源80と接続される。圧電素
子45の正電極である上面部45aには、外部電源80
の正極が接続され、振動板46には、外部電源80の負
極が接続される。圧電素子45の負電極である底面部4
5bと、振動板46(突起部46a、突起部46b)と
が導電性の接着層47に接合されているため、振動板4
6は負電極であり、通常、外部電源80により接地され
ている。
【0173】圧電素子45の上面部45a(正電極)と
振動板46(負電極)との間には、外部電源80により
電圧が印加される。外部電源80により印加する電圧
は、実施の形態1と同様に、40(V)未満が好まし
く、例えば30(V)が好ましい。
【0174】ここで、図28に示されたインクジェット
記録ヘッド40は、外部電源80により電圧が印加され
ていない状態であり、この状態を静止状態と称す。ま
た、図30に示されたインクジェット記録ヘッド40
は、外部電源80により電圧が印加される状態であり、
この状態を動作状態と称す。
【0175】まず、静止状態において、圧電素子45へ
の電圧の印加として、圧電素子45の上面部45a(正
電極)と振動板46(負電極)との間に外部電源80に
より電圧を印加したとき、圧電素子45は矢印a、bの
向きに収縮して(収縮動作)、接着層47から突起部4
6a、46bを介して、振動板46の圧電素子45接着
面を面内方向に圧縮する。その結果、振動板46には曲
げモーメントMが作用することとなり、振動板46はY
2方向に撓み変形を起こす(撓み変形動作)。これによ
り、インクジェット記録ヘッド40は、動作状態に移行
する。
【0176】圧電素子45の収縮動作では、圧電素子4
5が、圧電素子45の両端のうちの一方から軸線Lに向
かってX2方向に平行な矢印aの向きに収縮し、圧電素
子45の両端のうちの他方から軸線Lに向かってX1方
向に平行な矢印bの向きに収縮する。
【0177】次に、動作状態において、圧力室2では、
振動板46の撓み変形動作(圧力室2の上面部2bがY
2方向に撓むこと)による体積変位でもって圧力室2の
中のインク11が圧縮される。これにより、インクジェ
ット記録ヘッド40は、圧力室2に連通したノズル1か
らインク11をインク滴12として吐出することができ
る。
【0178】次いで、動作状態において、外部電源80
により、圧電素子45の上面部45a(正電極)と振動
板46(負電極)との間に印加されている電圧を0
(V)にすると(圧電素子45への印加電圧を元に戻す
と)、インクジェット記録ヘッド40は、静止状態に移
行し、圧電素子45及び振動板46は図28に示された
元の状態に戻る(撓み終了動作)。圧力室2では、ノズ
ル1に形成されるインクのメニスカスの復元力(毛細管
力)によって、圧力室2の中に、インクプール4の中の
インク13が供給口3を通って補給/供給される。
【0179】このように、インクジェット記録ヘッド4
0では、圧電素子45と振動板46は、接着層47によ
り部分的に接合されているため、圧電素子45と振動板
46は、異なった曲率を有することができ、圧電素子4
5自体はあまり撓むことなく振動板46を大きく撓ます
ことが可能となる。
【0180】尚、実施の形態4に係るインクジェット記
録ヘッド40は、上述の説明に限定されるものではな
い。(突起部46aと突起部46bとを含む)突起部
は、図29に示された形状に限定されず、図31に示さ
れるように、圧電素子45の円の円周に沿って所定の位
置に設けられることが好ましい。更には、(突起部46
aと突起部46bとを含む)突起部は、軸線Lを中心と
する半径(s1+t1×(1/2))の円周上に、所定
の距離、例えば軸線Lを中心に45度の間隔に部分的に
形成される形状であることが好ましい。。この場合、上
述の突起部46aと突起部46bは互いに離れて形成さ
れることが好ましい。
【0181】また、図31に示された圧電素子45と接
着層47は、円形状であることに限定されず、図32に
示されるように、正方形状であってもよい。この場合、
正方形状である圧電素子45、接着層47は、4辺のそ
れぞれの長さWを有し、2本の対角線の交点が軸線Lに
対応するように設けられ、4辺のうちの2辺がX1方向
(又はX2方向)に平行に設けられることが好ましい。
また、(突起部46aと突起部46bとを含む)突起部
は、圧電素子45の正方形の4辺のうちの少なくとも2
辺に沿うように設けられることが好ましい。更には、
(突起部46aと突起部46bとを含む)突起部は、4
辺のそれぞれの長さ(s1+t1+s2+t2)を有
し、2本の対角線の交点が軸線Lに対応するように設け
られ、4辺のうちの2辺がX1方向(又はX2方向)に
平行に設けらた正方形から、4辺のそれぞれの長さ(s
1+s2)を有し、2本の対角線の交点が軸線Lに対応
するように設けられ、4辺のうちの2辺がX1方向(又
はX2方向)に平行に設けらた正方形を除いた部分(領
域)に形成される形状であることが好ましい。また、上
述の突起部46aと突起部46bは一体で形成されるこ
とが好ましい。
【0182】また、図32に示された圧電素子45と接
着層47とが正方形状である場合、(突起部46aと突
起部46bとを含む)突起部は、圧電素子45の正方形
の4辺のうちの少なくとも2辺に沿って所定の位置に設
けられることが好ましい。更には、(突起部46aと突
起部46bとを含む)突起部は、図32に示された形状
に限定されず、図33に示されるように、所定の距離、
例えば軸線Lを中心に45度の間隔に部分的に形成され
る形状であることが好ましい。この場合、上述の突起部
46aと突起部46bは互いに離れて形成されることが
好ましい。
【0183】また、図32に示された圧電素子45と接
着層47は、正方形状であることに限定されず、図34
に示されるように、長方形状であってもよい。この場
合、長方形状である圧電素子45、接着層47は、4辺
のうちの2辺が長さWを有する2辺より長く、4辺のう
ちの長さWを有する2辺がX1方向(又はX2方向)に
平行に設けられることが好ましい。また、(突起部46
aと突起部46bとを含む)突起部は、圧電素子45の
長方形の4辺のうちの長さWを有する2辺より長い2辺
に沿うように設けられることが好ましい。更には、上述
の突起部46aと突起部46bは、X1方向の同一平面
上の垂直方向に延びるように形成されることが好まし
い。この場合、上述の突起部46aと突起部46bは互
いに離れて形成されることが好ましい。
【0184】また、図29に示された圧力室2、インク
プール4の形状は、図35に示されるように、四角錐台
に限定されず、円錐台でもよい。この場合、側面部2c
と側面部2dは一体で形成され、側面部4cと側面部4
dは一体で形成されることが好ましい。また、圧電素子
45と接着層47は、軸線Lを中心とする半径(W×
(1/2))の円であることが好ましい。また、(突起
部46aと突起部46bとを含む)突起部は、圧電素子
45の円の円周に沿うように設けられることが好まし
い。更には、(突起部46aと突起部46bとを含む)
突起部は、軸線Lを中心とする半径(s1+t1)の円
から、軸線Lを中心とする半径s1の円を除いた部分
(領域)に形成される形状であることが好ましい。ま
た、上述の突起部46aと突起部46bは一体で形成さ
れることが好ましい。
【0185】また、図35に示された圧力室2、インク
プール4の形状が円錐台である場合、(突起部46aと
突起部46bとを含む)突起部は、図35に示された形
状に限定されず、図36に示されるように、圧電素子4
5の円の円周に沿って所定の位置に設けられることが好
ましい。更には、(突起部46aと突起部46bとを含
む)突起部は、軸線Lを中心とする半径(s1+t1×
(1/2))の円周上に、所定の距離、例えば軸線Lを
中心に45度の間隔に部分的に形成される形状であるこ
とが好ましい。この場合、上述の突起部46aと突起部
46bは互いに離れて形成されることが好ましい。
【0186】また、実施の形態4に係るインクジェット
記録ヘッド40では、振動板46を介して圧力室2を押
圧する素子であれば、圧電素子45に限定しない。振動
板46を介して圧力室2を押圧する素子としては、電歪
素子、磁歪素子、形状記憶合金が例示される。この場
合、圧電素子45に代えて、電歪素子、磁歪素子、形状
記憶合金のいずれかがa、b方向に運動/駆動したと
き、電歪素子、磁歪素子、形状記憶合金のいずれかは、
振動板46を介して圧力室2を押圧することによって、
圧力室2の内部の圧力を変化させ、ノズル1からインク
11をインク滴として吐出させることが好ましい。
【0187】(実施の形態5)本実施の形態5に係るイ
ンクジェット記録ヘッド50について図37を参照しな
がら説明する。図37は、本実施の形態5に係るインク
ジェット記録ヘッドを示す断面図である。
【0188】図37に示されるように、インクジェット
記録ヘッド50は、ノズルプレート9と、プレート8
と、ノズルプレート9に平行に延びる振動板56と、接
着層57、57’と、圧電素子55とを備えている。こ
こで、実施の形態5では、実施の形態1と重複する説明
は省略する。
【0189】プレート8上には、振動板6に代えて、振
動板56が設けられ、接続されている。
【0190】振動板56は、ニッケル、ステンレスで例
示される金属材料により形成されている。尚、振動板5
6は、金属材料に限らず、ポリイミドで例示される樹脂
でもよく、また、シリコンを用いてもよい。この場合、
ノズルプレート9と第1プレート8aと第2プレート8
bと第3プレート8cと振動板56とに用いられる材料
の組合せは、上記の例において、自由でもよいし、同じ
にしてもよい。ヘッドを設計する上での必要条件に応じ
て適宜最適な組合せが選択される。
【0191】プレート8とノズルプレート9と振動板5
6は、インクを収容し、加圧するための圧力室2を形成
し、圧力室2にはインク11が充填されている。圧力室
2の上面部2bは、振動板56に接する面である。ここ
で、圧力室2の形状が四角錐台であることが好ましい
(図38参照)。この場合、側面部2cと側面部2dは
互いに離れて形成される。また、圧力室2は、側面部2
cと側面部2dとを接続する図示せぬ側面部を更に有す
ることが好ましい。
【0192】また、プレート8とノズルプレート9と振
動板56は、インクを収容し、圧力室2に補給/供給す
るためのインクプール4を形成し、インクプール4には
インク13が充填されている。インクプール4の上面部
4bは、振動板56に接する面である。ここで、インク
プール4の形状が四角錐台であることが好ましい(図3
8参照)。この場合、側面部4cと側面部4dは互いに
離れて形成される。また、インクプール4は、側面部4
cと側面部4dとを接続する図示せぬ側面部を更に有す
ることが好ましい。
【0193】プレート8を示す第2プレート8bには、
インクプール4と圧力室2とに連通し、インクプール4
に収容されたインク13を圧力室2にインク11として
補給/供給するための供給口3が形成されている。ここ
で、供給口3の上面部3cは、振動板56に接する面で
ある。
【0194】ノズルプレート9には、圧力室2に連通
し、インク11をインク滴として吐出するためのノズル
1が形成されている。ここで、ノズル1の形状が円錐台
であることが好ましい(図38参照)。この場合、側面
部1cと側面部1dは一体で形成される。
【0195】圧電素子55は、上面部55aと底面部5
5bと側面部55c、55dと突起部55eと突起部5
5fとを有する。圧電素子55の上面部55a、底面部
55bのX1方向の長さWは、圧力室2の上面部2bの
X1方向の長さと同じである。また、上面部55aには
正電極が薄く形成され、底面部55bには負電極が薄く
形成され、圧電素子55は分極処理により予めに分極さ
れている。この予めに分極された圧電素子55は、上面
部55aと底面部55bとの間に印加される電圧に基づ
いて変形する。
【0196】また、実施の形態1と同様に、予めに、分
極処理として、正電極である上面部55aに設定値以上
の正電圧、負電極である底面部55bに負電圧(通常は
接地)を印加することにより、圧電素子55は、上面部
55aに正電圧、底面部55bに負電圧(通常は接地)
が印加されたときに矢印a、b方向に縮むように駆動さ
れる。
【0197】振動板56上には、圧電素子55と振動板
56とを部分的に接合させる接着層57、57’が設け
られている。接着層57は、軸線Lに対して垂直方向で
あるX1方向に、軸線Lから距離s1だけ離れて設けら
れ、軸線Lに対してX1方向の長さt1を有する。接着
層57’は、軸線Lに対して垂直方向であるX2方向
に、軸線Lから距離s2だけ離れて設けられ、軸線Lに
対してX2方向の長さt2を有する。
【0198】ここで、距離s1は距離s2と同じであ
り、接着層57の軸線Lに対するX1方向の長さt1
は、接着層57’の軸線Lに対するX2方向の長さt2
と同じであることが好ましい。また、長さW、距離s
1、s2、長さt1、t2の単位を統一(例えば、メー
トル)した場合、(W/2)≧(s1+t1)、s1≧
t1、(W/2)≧(s2+t2)、s2≧t2とする
ことが好ましい。
【0199】また、接着層57、57’は、導電性に優
れた接着性材料である。接着性材料としてはエポキシ系
接着剤が例示される。
【0200】接着層57、57’上には、圧電素子55
が設けられている。圧電素子55の底面部55bには、
底面部55b上に設けられた突起部55eと突起部55
fとが形成されている。突起部55eと突起部55f
は、底面部55bと同様に負電極として働く。突起部5
5eは接着層57上に接合され、突起部55fは接着層
57’上に接合されている。圧電素子55の底面部55
bは、接着層57、57’により、振動板56と部分的
に接合される。突起部55eは、軸線Lに対して垂直方
向であるX1方向に、軸線Lから距離s1だけ離れて設
けられ、軸線Lに対してX1方向の長さt1を有する。
突起部55fは、軸線Lに対して垂直方向であるX2方
向に、軸線Lから距離s2だけ離れて設けられ、軸線L
に対してX2方向の長さt2を有する。
【0201】ここで、図38に示されるように、圧電素
子55が円形状である場合、圧電素子55は、軸線Lを
中心とする半径(W×(1/2))の円であることが好
ましい。この場合、(接着層57と接着層57’とを含
む)接着層、(突起部55eと突起部55fとを含む)
突起部は、圧電素子55の円の円周に沿うように設けら
れることが好ましい。更には、(接着層57と接着層5
7’とを含む)接着層、(突起部55eと突起部55f
とを含む)突起部は、軸線Lを中心とする半径(s1+
t1)の円から、軸線Lを中心とする半径s1の円を除
いた部分(領域)に形成される形状であることが好まし
い。上述の接着層57と接着層57’は一体で形成され
ることが好ましい。上述の突起部55eと突起部55f
は一体で形成されることが好ましい。
【0202】図37に示されるように、圧電素子55が
上面部55aと底面部55bとの間に印加される電圧に
応じて面内方向に運動/駆動したとき(縮んだとき)、
圧電素子55と振動板56は、突起部55e、55fを
介して接着層57、57’により部分的に接合されてい
るため、振動板56の圧電素子55接着面は面内方向に
圧縮される。その結果、振動板56には曲げモーメント
Mが作用することとなり、振動板56はY2方向に撓み
変形を起こす。この際に、圧電素子55と振動板56
は、突起部55e、55fを介して接着層57、57’
でのみ接合されているため、振動板56は、圧電素子5
5の曲げ剛性に影響されることなく、それ自身の曲げ剛
性に従い振動板56に作用する曲げモーメントMに応じ
て撓み変形を起こす。これにより、インクジェット記録
ヘッド50は、圧力室2の体積変位を大幅に向上するこ
とにより、低電圧でインク11を加圧することができ
る。
【0203】圧力室2は、圧電素子55の運動/駆動
(振動板56の撓み)に基づいて内部の圧力が変化する
(体積変位する)。上述のインク滴は、圧力室2の圧力
の変化に基づいてノズル1から吐出される。圧電素子5
5は、振動板56を介して圧力室2を押圧することによ
ってノズル1からインク11をインク滴として吐出させ
る。このように、インクジェット記録ヘッド50は、圧
力室2の体積変位を大幅に向上することにより、圧力室
2の配置における高密度化、小型化を可能とし、低電圧
でインク11を加圧することにより、ヘッドの低消費電
力化、低電圧化を可能とする。
【0204】次に、インクジェット記録ヘッド50のイ
ンク滴の吐出動作について図39をっ参照しながら説明
する。図39は、本実施の形態5に係るインクジェット
記録ヘッドのインク滴の吐出動作を示す断面図である。
【0205】図39に示されるように、インクジェット
記録ヘッド50は、外部電源80と接続される。圧電素
子55の正電極である上面部55aには、外部電源80
の正極が接続され、振動板56には、外部電源80の負
極が接続される。圧電素子55の負電極である底面部5
5b(の突起部55e、突起部55f)と、振動板56
とが導電性の接着層57、57’に接合されているた
め、振動板56は負電極であり、通常、外部電源80に
より接地されている。
【0206】圧電素子55の上面部55a(正電極)と
振動板56(負電極)との間には、外部電源80により
電圧が印加される。外部電源80により印加する電圧
は、実施の形態1と同様に、40(V)未満が好まし
く、例えば30(V)が好ましい。
【0207】ここで、図37に示されたインクジェット
記録ヘッド50は、外部電源80により電圧が印加され
ていない状態であり、この状態を静止状態と称す。ま
た、図39に示されたインクジェット記録ヘッド50
は、外部電源80により電圧が印加される状態であり、
この状態を動作状態と称す。
【0208】まず、静止状態において、圧電素子55へ
の電圧の印加として、圧電素子55の上面部55a(正
電極)と振動板56(負電極)との間に外部電源80に
より電圧を印加したとき、圧電素子55は矢印a、bの
向きに収縮して(収縮動作)、突起部55e、55fと
接着層57、57’とを介して、振動板56の圧電素子
55接着面を面内方向に圧縮する。その結果、振動板5
6には曲げモーメントMが作用することとなり、振動板
56はY2方向に撓み変形を起こす(撓み変形動作)。
これにより、インクジェット記録ヘッド50は、動作状
態に移行する。
【0209】圧電素子55の収縮動作では、圧電素子5
5が、圧電素子55の両端のうちの一方から軸線Lに向
かってX2方向に平行な矢印aの向きに収縮し、圧電素
子55の両端のうちの他方から軸線Lに向かってX1方
向に平行な矢印bの向きに収縮する。
【0210】次に、動作状態において、圧力室2では、
振動板56の撓み変形動作(圧力室2の上面部2bがY
2方向に撓むこと)による体積変位でもって圧力室2の
中のインク11が圧縮される。これにより、インクジェ
ット記録ヘッド50は、圧力室2に連通したノズル1か
らインク11をインク滴12として吐出することができ
る。
【0211】次いで、動作状態において、外部電源80
により、圧電素子55の上面部55a(正電極)と振動
板56(負電極)との間に印加されている電圧を0
(V)にすると(圧電素子55への印加電圧を元に戻す
と)、インクジェット記録ヘッド50は、静止状態に移
行し、圧電素子55及び振動板56は図37に示された
元の状態に戻る(撓み終了動作)。圧力室2では、ノズ
ル1に形成されるインクのメニスカスの復元力(毛細管
力)によって、圧力室2の中に、インクプール4の中の
インク13が供給口3を通って補給/供給される。
【0212】このように、インクジェット記録ヘッド5
0では、圧電素子55と振動板56は、接着層57、5
7’により部分的に接合されているため、圧電素子55
と振動板56は、異なった曲率を有することができ、圧
電素子55自体はあまり撓むことなく振動板56を大き
く撓ますことが可能となる。
【0213】以上の説明により、実施の形態5に係るイ
ンクジェット記録ヘッド50によれば、実施の形態1と
同様な効果が得られる。
【0214】尚、実施の形態5に係るインクジェット記
録ヘッド50は、上述の説明に限定されるものではな
い。(接着層57と接着層57’とを含む)接着層、
(突起部55eと突起部55fとを含む)突起部は、図
38に示された形状に限定されず、図40に示されるよ
うに、圧電素子55の円の円周に沿って所定の位置に設
けられることが好ましい。更には、(接着層57と接着
層57’とを含む)接着層、(突起部55eと突起部5
5fとを含む)突起部は、軸線Lを中心とする半径(s
1+t1×(1/2))の円周上に、所定の距離、例え
ば軸線Lを中心に45度の間隔に部分的に形成される形
状であることが好ましい。この場合、上述の接着層57
と接着層57’は互いに離れて形成されることが好まし
い。上述の突起部55eと突起部55fは互いに離れて
形成されることが好ましい。
【0215】また、図40に示された圧電素子55は、
円形状であることに限定されず、図41に示されるよう
に、正方形状であってもよい。この場合、正方形状であ
る圧電素子55は、4辺のそれぞれの長さWを有し、2
本の対角線の交点が軸線Lに対応するように設けられ、
4辺のうちの2辺がX1方向(又はX2方向)に平行に
設けられることが好ましい。また、(接着層57と接着
層57’とを含む)接着層、(突起部55eと突起部5
5fとを含む)突起部は、圧電素子55の正方形の4辺
のうちの少なくとも2辺に沿うように設けられることが
好ましい。更には、(接着層57と接着層57’とを含
む)接着層、(突起部55eと突起部55fとを含む)
突起部は、4辺のそれぞれの長さ(s1+t1+s2+
t2)を有し、2本の対角線の交点が軸線Lに対応する
ように設けられ、4辺のうちの2辺がX1方向(又はX
2方向)に平行に設けらた正方形から、4辺のそれぞれ
の長さ(s1+s2)を有し、2本の対角線の交点が軸
線Lに対応するように設けられ、4辺のうちの2辺がX
1方向(又はX2方向)に平行に設けらた正方形を除い
た部分(領域)に形成される形状であることが好まし
い。また、上述の接着層57と接着層57’は一体で形
成されることが好ましい。上述の突起部55eと突起部
55fは一体で形成されることが好ましい。
【0216】また、図41に示された圧電素子55が正
方形状である場合、(接着層57と接着層57’とを含
む)接着層、(突起部55eと突起部55fとを含む)
突起部は、圧電素子55の正方形の4辺のうちの少なく
とも2辺に沿って所定の位置に設けられることが好まし
い。更には、(接着層57と接着層57’とを含む)接
着層、(突起部55eと突起部55fとを含む)突起部
は、図41に示された形状に限定されず、図42に示さ
れるように、所定の距離、例えば軸線Lを中心に45度
の間隔に部分的に形成される形状であることが好まし
い。この場合、上述の接着層57と接着層57’は互い
に離れて形成されることが好ましい。上述の突起部55
eと突起部55fは互いに離れて形成されることが好ま
しい。
【0217】また、図41に示された圧電素子55は、
正方形状であることに限定されず、図43に示されるよ
うに、長方形状であってもよい。この場合、長方形状で
ある圧電素子55は、4辺のうちの2辺が長さWを有す
る2辺より長く、4辺のうちの長さWを有する2辺がX
1方向(又はX2方向)に平行に設けられることが好ま
しい。また、(接着層57と接着層57’とを含む)接
着層、(突起部55eと突起部55fとを含む)突起部
は、圧電素子55の長方形の4辺のうちの長さWを有す
る2辺より長い2辺に沿うように設けられることが好ま
しい。更には、上述の接着層57と接着層57’、上述
の突起部55eと突起部55fは、X1方向の同一平面
上の垂直方向に延びるように形成されることが好まし
い。この場合、上述の接着層57と接着層57’は互い
に離れて形成されることが好ましい。上述の突起部55
eと突起部55fは互いに離れて形成されることが好ま
しい。
【0218】また、図38に示された圧力室2、インク
プール4の形状は、図44に示されるように、四角錐台
に限定されず、円錐台でもよい。この場合、側面部2c
と側面部2dは一体で形成され、側面部4cと側面部4
dは一体で形成されることが好ましい。また、圧電素子
55は、軸線Lを中心とする半径(W×(1/2))の
円であることが好ましい。また、(接着層57と接着層
57’とを含む)接着層、(突起部55eと突起部55
fとを含む)突起部は、圧電素子55の円の円周に沿う
ように設けられることが好ましい。更には、(接着層5
7と接着層57’とを含む)接着層、(突起部55eと
突起部55fとを含む)突起部は、軸線Lを中心とする
半径(s1+t1)の円から、軸線Lを中心とする半径
s1の円を除いた部分(領域)に形成される形状である
ことが好ましい。また、上述の接着層57と接着層5
7’は一体で形成されることが好ましい。上述の突起部
55eと突起部55fは一体で形成されることが好まし
い。
【0219】また、図44に示された圧力室2、インク
プール4の形状が円錐台である場合、(接着層57と接
着層57’とを含む)接着層、(突起部55eと突起部
55fとを含む)突起部は、図44に示された形状に限
定されず、図45に示されるように、圧電素子55の円
の円周に沿って所定の位置に設けられることが好まし
い。更には、(接着層57と接着層57’とを含む)接
着層、(突起部55eと突起部55fとを含む)突起部
は、軸線Lを中心とする半径(s1+t1×(1/
2))の円周上に、所定の距離、例えば軸線Lを中心に
45度の間隔に部分的に形成される形状であってもよ
い。この場合、上述の接着層57と接着層57’は互い
に離れて形成されることが好ましい。上述の突起部55
eと突起部55fは互いに離れて形成されることが好ま
しい。
【0220】また、実施の形態5に係るインクジェット
記録ヘッド50では、振動板56を介して圧力室2を押
圧する素子であれば、圧電素子55に限定しない。振動
板56を介して圧力室2を押圧する素子としては、電歪
素子、磁歪素子、形状記憶合金が例示される。この場
合、圧電素子55に代えて、電歪素子、磁歪素子、形状
記憶合金のいずれかがa、b方向に運動/駆動したと
き、電歪素子、磁歪素子、形状記憶合金のいずれかは、
振動板56を介して圧力室2を押圧することによって、
圧力室2の内部の圧力を変化させ、ノズル1からインク
11をインク滴として吐出させることが好ましい。
【0221】(実施の形態6)本実施の形態6に係るイ
ンクジェット記録ヘッド60について図46を参照しな
がら説明する。図46は、本実施の形態6に係るインク
ジェット記録ヘッドを示す断面図である。
【0222】図46に示されるように、インクジェット
記録ヘッド60は、ノズルプレート9と、プレート8
と、ノズルプレート9に平行に延びる振動板66と、接
着層67と、圧電素子65とを備えている。ここで、実
施の形態6では、実施の形態1と重複する説明は省略す
る。
【0223】プレート8上には、振動板6に代えて、振
動板66が設けられ、接続されている。
【0224】振動板66は、ニッケル、ステンレスで例
示される金属材料により形成されている。尚、振動板6
6は、金属材料に限らず、ポリイミドで例示される樹脂
でもよく、また、シリコンを用いてもよい。この場合、
ノズルプレート9と第1プレート8aと第2プレート8
bと第3プレート8cと振動板66とに用いられる材料
の組合せは、上記の例において、自由でもよいし、同じ
にしてもよい。ヘッドを設計する上での必要条件に応じ
て適宜最適な組合せが選択される。
【0225】プレート8とノズルプレート9と振動板6
6は、インクを収容し、加圧するための圧力室2を形成
し、圧力室2にはインク11が充填されている。圧力室
2の上面部2bは、振動板66に接する面である。ここ
で、圧力室2の形状が四角錐台であることが好ましい
(図47参照)。この場合、側面部2cと側面部2dは
互いに離れて形成される。また、圧力室2は、側面部2
cと側面部2dとを接続する図示せぬ側面部を更に有す
ることが好ましい。
【0226】また、プレート8とノズルプレート9と振
動板66は、インクを収容し、圧力室2に補給/供給す
るためのインクプール4を形成し、インクプール4には
インク13が充填されている。インクプール4の上面部
4bは、振動板66に接する面である。ここで、インク
プール4の形状が四角錐台であることが好ましい(図4
7参照)。この場合、側面部4cと側面部4dは互いに
離れて形成される。また、インクプール4は、側面部4
cと側面部4dとを接続する図示せぬ側面部を更に有す
ることが好ましい。
【0227】プレート8を示す第2プレート8bには、
インクプール4と圧力室2とに連通し、インクプール4
に収容されたインク13を圧力室2にインク11として
補給/供給するための供給口3が形成されている。ここ
で、供給口3の上面部3cは、振動板66に接する面で
ある。
【0228】ノズルプレート9には、圧力室2に連通
し、インク11をインク滴として吐出するためのノズル
1が形成されている。ここで、ノズル1の形状が円錐台
であることが好ましい(図47参照)。この場合、側面
部1cと側面部1dは一体で形成される。
【0229】圧電素子65は、上面部65aと底面部6
5bと側面部65c、65dと突起部65e、65fと
を有する。圧電素子65の上面部65a、底面部65b
のX1方向の長さWは、圧力室2の上面部2bのX1方
向の長さと同じである。また、上面部65aには正電極
が薄く形成され、底面部65bには負電極が薄く形成さ
れ、圧電素子65は分極処理により予めに分極されてい
る。この予めに分極された圧電素子65は、上面部65
aと底面部65bとの間に印加される電圧に基づいて変
形する。
【0230】また、実施の形態1と同様に、予めに、分
極処理として、正電極である上面部65aに設定値以上
の正電圧、負電極である底面部65bに負電圧(通常は
接地)を印加することにより、圧電素子65は、上面部
65aに正電圧、底面部65bに負電圧(通常は接地)
が印加されたときに矢印a、b方向に縮むように駆動さ
れる。
【0231】振動板66上には、圧電素子65と振動板
66とを部分的に接合させる接着層67が設けられてい
る。
【0232】接着層67上には、圧電素子65が設けら
れている。圧電素子65の底面部65bには、底面部6
5b上に設けられた突起部65e、65fとが形成され
ている。突起部65eと突起部65fは、底面部65b
と同様に負電極として働く。突起部65e、65fは接
着層67上に接合されている。圧電素子65の底面部6
5bは、接着層67により、振動板66と部分的に接合
される。突起部65eは、軸線Lに対して垂直方向であ
るX1方向に、軸線Lから距離s1だけ離れて設けら
れ、軸線Lに対してX1方向の長さt1を有する。突起
部65fは、軸線Lに対して垂直方向であるX2方向
に、軸線Lから距離s2だけ離れて設けられ、軸線Lに
対してX2方向の長さt2を有する。
【0233】ここで、距離s1は距離s2と同じであ
り、突起部65eの軸線Lに対するX1方向の長さt1
は、突起部65fの軸線Lに対するX2方向の長さt2
と同じであることが好ましい。また、長さW、距離s
1、s2、長さt1、t2の単位を統一(例えば、メー
トル)した場合、(W/2)≧(s1+t1)、s1≧
t1、(W/2)≧(s2+t2)、s2≧t2とする
ことが好ましい。また、接着層67のX1方向の長さ
(接着層67における軸線Lに対するX1方向の長さ
と、軸線Lに対するX2方向の長さとの合計)は、(s
1+t1+s2+t2)以上であり、W以下であること
が好ましい。
【0234】また、接着層67は、導電性に優れた接着
性材料である。接着性材料としてはエポキシ系接着剤が
例示される。
【0235】ここで、図47に示されるように、圧電素
子65が円形状である場合、圧電素子65と接着層67
は、軸線Lを中心とする半径(W×(1/2))の円で
あることが好ましい。この場合、(突起部65eと突起
部65fとを含む)突起部は、圧電素子65の円の円周
に沿うように設けられることが好ましい。更には、(突
起部65eと突起部65fとを含む)突起部は、軸線L
を中心とする半径(s1+t1)の円から、軸線Lを中
心とする半径s1の円を除いた部分(領域)に形成され
る形状であることが好ましい。上述の突起部65eと突
起部65fは一体で形成されることが好ましい。
【0236】圧電素子65が上面部65aと底面部65
bとの間に印加される電圧に応じてY2方向に運動/駆
動したとき(撓んだとき)、圧電素子65と振動板66
は、接着層67により部分的に接合されているため、曲
率を有するように、突起部65eと突起部65fとを軸
にして撓む。これにより、インクジェット記録ヘッド6
0は、圧力室2の体積変位を大幅に向上することによ
り、低電圧でインク11を加圧することができる。
【0237】図46に示されるように、圧電素子65が
上面部65aと底面部65bとの間に印加される電圧に
応じて面内方向に運動/駆動したとき(縮んだとき)、
圧電素子65と振動板66は、突起部65e、65fを
介して接着層67により部分的に接合されているため、
振動板66の圧電素子65接着面は面内方向に圧縮され
る。その結果、振動板66には曲げモーメントMが作用
することとなり、振動板56はY2方向に撓み変形を起
こす。この際に、圧電素子65と振動板66は、突起部
65e、65fを介して接着層67でのみ接合されてい
るため、振動板66は、圧電素子65の曲げ剛性に影響
されることなく、それ自身の曲げ剛性に従い振動板66
に作用する曲げモーメントMに応じて撓み変形を起こ
す。これにより、インクジェット記録ヘッド60は、圧
力室2の体積変位を大幅に向上することにより、低電圧
でインク11を加圧することができる。
【0238】圧力室2は、圧電素子65の運動/駆動
(振動板66の撓み)に基づいて内部の圧力が変化する
(体積変位する)。上述のインク滴は、圧力室2の圧力
の変化に基づいてノズル1から吐出される。圧電素子6
5は、振動板66を介して圧力室2を押圧することによ
ってノズル1からインク11をインク滴として吐出させ
る。このように、インクジェット記録ヘッド60は、圧
力室2の体積変位を大幅に向上することにより、圧力室
2の配置における高密度化、小型化を可能とし、低電圧
でインク11を加圧することにより、ヘッドの低消費電
力化、低電圧化を可能とする。
【0239】次に、インクジェット記録ヘッド60のイ
ンク滴の吐出動作について図48をっ参照しながら説明
する。図48は、本実施の形態6に係るインクジェット
記録ヘッドのインク滴の吐出動作を示す断面図である。
【0240】図48に示されるように、インクジェット
記録ヘッド60は、外部電源80と接続される。圧電素
子65の正電極である上面部65aには、外部電源80
の正極が接続され、振動板66には、外部電源80の負
極が接続される。圧電素子65の負電極である底面部6
5b(の突起部65e、突起部65f)と、振動板66
とが導電性の接着層67に接合されているため、振動板
66は負電極であり、通常、外部電源80により接地さ
れている。
【0241】圧電素子65の上面部65a(正電極)と
振動板66(負電極)との間には、外部電源80により
電圧が印加される。外部電源80により印加する電圧
は、実施の形態1と同様に、40(V)未満が好まし
く、例えば30(V)が好ましい。
【0242】ここで、図46に示されたインクジェット
記録ヘッド60は、外部電源80により電圧が印加され
ていない状態であり、この状態を静止状態と称す。ま
た、図48に示されたインクジェット記録ヘッド60
は、外部電源80により電圧が印加される状態であり、
この状態を動作状態と称す。
【0243】まず、静止状態において、圧電素子65へ
の電圧の印加として、圧電素子65の上面部65a(正
電極)と振動板66(負電極)との間に外部電源80に
より電圧を印加したとき、圧電素子65は矢印a、bの
向きに収縮して(収縮動作)、突起部65e、65fを
介して接着層67と共に、振動板66の圧電素子65接
着面を面内方向に圧縮する。その結果、振動板66には
曲げモーメントMが作用することとなり、振動板66は
Y2方向に撓み変形を起こす(撓み変形動作)。これに
より、インクジェット記録ヘッド60は、動作状態に移
行する。
【0244】圧電素子65の収縮動作では、圧電素子6
5が、圧電素子65の両端のうちの一方から軸線Lに向
かってX2方向に平行な矢印aの向きに収縮し、圧電素
子65の両端のうちの他方から軸線Lに向かってX1方
向に平行な矢印bの向きに収縮する。
【0245】次に、動作状態において、圧力室2では、
振動板66の撓み変形動作(圧力室2の上面部2bがY
2方向に撓むこと)による体積変位でもって圧力室2の
中のインク11が圧縮される。これにより、インクジェ
ット記録ヘッド60は、圧力室2に連通したノズル1か
らインク11をインク滴12として吐出することができ
る。
【0246】次いで、動作状態において、外部電源80
により、圧電素子65の上面部65a(正電極)と振動
板66(負電極)との間に印加されている電圧を0
(V)にすると(圧電素子65への印加電圧を元に戻す
と)、インクジェット記録ヘッド60は、静止状態に移
行し、圧電素子65及び振動板66は図46に示された
元の状態に戻る(撓み終了動作)。圧力室2では、ノズ
ル1に形成されるインクのメニスカスの復元力(毛細管
力)によって、圧力室2の中に、インクプール4の中の
インク13が供給口3を通って補給/供給される。
【0247】このように、インクジェット記録ヘッド6
0では、圧電素子65と振動板66は、接着層67によ
り部分的に接合されているため、圧電素子65と振動板
66は、異なった曲率を有することができ、圧電素子6
5自体はあまり撓むことなく振動板66を大きく撓ます
ことが可能となる。
【0248】以上の説明により、実施の形態6に係るイ
ンクジェット記録ヘッド60によれば、実施の形態1と
同様な効果が得られる。
【0249】尚、実施の形態6に係るインクジェット記
録ヘッド60は、上述の説明に限定されるものではな
い。(突起部65eと突起部65fとを含む)突起部
は、図47に示された形状に限定されず、図49に示さ
れるように、圧電素子65の円の円周に沿って所定の位
置に設けられることが好ましい。更には、(突起部65
eと突起部65fとを含む)突起部は、軸線Lを中心と
する半径(s1+t1×(1/2))の円周上に、所定
の距離、例えば軸線Lを中心に45度の間隔に部分的に
形成される形状であることが好ましい。この場合、上述
の突起部65eと突起部65fは互いに離れて形成され
ることが好ましい。
【0250】また、図49に示された圧電素子65と接
着層67は、円形状であることに限定されず、図51に
示されるように、正方形状であってもよい。この場合、
正方形状である圧電素子65、接着層67は、4辺のそ
れぞれの長さWを有し、2本の対角線の交点が軸線Lに
対応するように設けられ、4辺のうちの2辺がX1方向
(又はX2方向)に平行に設けられることが好ましい。
また、(突起部65eと突起部65fとを含む)突起部
は、圧電素子65の正方形の4辺のうちの少なくとも2
辺に沿うように設けられることが好ましい。更には、
(突起部65eと突起部65fとを含む)突起部は、4
辺のそれぞれの長さ(s1+t1+s2+t2)を有
し、2本の対角線の交点が軸線Lに対応するように設け
られ、4辺のうちの2辺がX1方向(又はX2方向)に
平行に設けらた正方形から、4辺のそれぞれの長さ(s
1+s2)を有し、2本の対角線の交点が軸線Lに対応
するように設けられ、4辺のうちの2辺がX1方向(又
はX2方向)に平行に設けらた正方形を除いた部分(領
域)に形成される形状であることが好ましい。また、上
述の突起部65eと突起部65fは一体で形成されるこ
とが好ましい。
【0251】また、図50に示された圧電素子65と接
着層67とが正方形状である場合、(突起部65eと突
起部65fとを含む)突起部は、圧電素子65の正方形
の4辺のうちの少なくとも2辺に沿って所定の位置に設
けられることが好ましい。更には、(突起部65eと突
起部65fとを含む)突起部は、図50に示された形状
に限定されず、図51に示されるように、所定の距離、
例えば軸線Lを中心に45度の間隔に部分的に形成され
る形状であることが好ましい。この場合、上述の突起部
65eと突起部65fは互いに離れて形成されることが
好ましい。
【0252】また、図50に示された圧電素子65と接
着層67は、正方形状であることに限定されず、図52
に示されるように、長方形状であってもよい。この場
合、長方形状である圧電素子65、接着層67は、4辺
のうちの2辺が長さWを有する2辺より長く、4辺のう
ちの長さWを有する2辺がX1方向(又はX2方向)に
平行に設けられることが好ましい。また、(突起部65
eと突起部65fとを含む)突起部は、圧電素子65の
長方形の4辺のうちの長さWを有する2辺より長い2辺
に沿うように設けられることが好ましい。更には、上述
の突起部65eと突起部65fは、X1方向の同一平面
上の垂直方向に延びるように形成されることが好まし
い。この場合、上述の突起部65eと突起部65fは互
いに離れて形成されることが好ましい。
【0253】また、図47に示された圧力室2、インク
プール4の形状は、図53に示されるように、四角錐台
に限定されず、円錐台でもよい。この場合、側面部2c
と側面部2dは一体で形成され、側面部4cと側面部4
dは一体で形成されることが好ましい。また、圧電素子
65と接着層67は、軸線Lを中心とする半径(W×
(1/2))の円であることが好ましい。また、(突起
部65eと突起部65fとを含む)突起部は、圧電素子
65の円の円周に沿うように設けられることが好まし
い。更には、(突起部65eと突起部65fとを含む)
突起部は、軸線Lを中心とする半径(s1+t1)の円
から、軸線Lを中心とする半径s1の円を除いた部分
(領域)に形成される形状であることが好ましい。ま
た、上述の突起部65eと突起部65fは一体で形成さ
れることが好ましい。
【0254】また、図53に示された圧力室2、インク
プール4の形状が円錐台である場合、(突起部65eと
突起部65fとを含む)突起部は、図53に示された形
状に限定されず、図54に示されるように、圧電素子6
5の円の円周に沿って所定の位置に設けられることが好
ましい。更には、(突起部65eと突起部65fとを含
む)突起部は、軸線Lを中心とする半径(s1+t1×
(1/2))の円周上に、所定の距離、例えば軸線Lを
中心に45度の間隔に部分的に形成される形状であるこ
とが好ましい。この場合、上述の突起部65eと突起部
65fは互いに離れて形成されることが好ましい。
【0255】また、実施の形態6に係るインクジェット
記録ヘッド60では、振動板66を介して圧力室2を押
圧する素子であれば、圧電素子65に限定しない。振動
板66を介して圧力室2を押圧する素子としては、電歪
素子、磁歪素子、形状記憶合金が例示される。この場
合、圧電素子65に代えて、電歪素子、磁歪素子、形状
記憶合金のいずれかがa、b方向に運動/駆動したと
き、電歪素子、磁歪素子、形状記憶合金のいずれかは、
振動板66を介して圧力室2を押圧することによって、
圧力室2の内部の圧力を変化させ、ノズル1からインク
11をインク滴として吐出させることが好ましい。
【0256】実施の形態1〜6において、インクジェッ
ト記録ヘッド10、20、30、40、50、60で
は、ノズル1は、ノズルプレート9に形成され、圧力室
2に直接連通しているが、これに限定されず、図示せぬ
管を介して圧力室2に連通してもよい。
【0257】また、本発明による液滴吐出ヘッドとし
て、実施の形態1〜6において、インク滴12を記録用
紙面上に吐出するインクジェット記録ヘッド10、2
0、30、40、50、60の場合について説明した
が、これに限定されるものではない。粘性の高い液体を
吐出するためには、高い圧力が必要とされるが、本発明
の場合、体積変位効率が高いため、容易に高い圧力が得
られる。例えば、水溶性の有機材料を所定のパターンに
従って基板上に付着させる有機ELディスプレイ製膜装
置にも好適に用いられる。また、溶融半田を基板上に吐
出させてバンプを形成する半田バンプ形成装置にも好適
に用いられる。
【0258】
【発明の効果】本発明の液滴吐出ヘッドは、低電圧で液
滴を吐出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本実施の形態1に係るインクジェット
記録ヘッドの構造を示す断面図である。
【図2】図2(a)は、本実施の形態1に係るインクジ
ェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図2(b)は、
図1に対応し、図2(a)のインクジェット記録ヘッド
の構造のX−X’断面を示す図である。
【図3】図3は、本実施の形態1に係るインクジェット
記録ヘッドのインク滴の吐出動作を示す断面図である。
【図4】図4(a)は、本実施の形態1に係るインクジ
ェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図4(b)は、
図1に対応し、図4(a)のインクジェット記録ヘッド
の構造のX−X’断面を示す図である。
【図5】図5(a)は、本実施の形態1に係るインクジ
ェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図5(b)は、
図1に対応し、図5(a)のインクジェット記録ヘッド
の構造のX−X’断面を示す図である。
【図6】図6(a)は、本実施の形態1に係るインクジ
ェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図6(b)は、
図1に対応し、図6(a)のインクジェット記録ヘッド
の構造のX−X’断面を示す図である。
【図7】図7(a)は、本実施の形態1に係るインクジ
ェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図7(b)は、
図1に対応し、図7(a)のインクジェット記録ヘッド
の構造のX−X’断面を示す図である。
【図8】図8(a)は、本実施の形態1に係るインクジ
ェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図8(b)は、
図1に対応し、図8(a)のインクジェット記録ヘッド
の構造のX−X’断面を示す図である。
【図9】図9(a)は、本実施の形態1に係るインクジ
ェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図9(b)は、
図1に対応し、図9(a)のインクジェット記録ヘッド
の構造のX−X’断面を示す図である。
【図10】図10は、本実施の形態2に係るインクジェ
ット記録ヘッドを示す断面図である。
【図11】図11(a)は、本実施の形態2に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図11
(b)は、図10に対応し、図11(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図12】図12は、本実施の形態2に係るインクジェ
ット記録ヘッドのインク滴の吐出動作を示す断面図であ
る。
【図13】図13(a)は、本実施の形態2に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図13
(b)は、図10に対応し、図13(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図14】図14(a)は、本実施の形態2に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図14
(b)は、図10に対応し、図14(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図15】図15(a)は、本実施の形態2に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図15
(b)は、図10に対応し、図15(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図16】図16(a)は、本実施の形態2に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図16
(b)は、図10に対応し、図16(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図17】図17(a)は、本実施の形態2に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図17
(b)は、図10に対応し、図17(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図18】図18(a)は、本実施の形態2に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図18
(b)は、図10に対応し、図18(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図19】図19は、本実施の形態3に係るインクジェ
ット記録ヘッドを示す断面図である。
【図20】図20(a)は、本実施の形態3に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図20
(b)は、図19に対応し、図20(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図21】図21は、本実施の形態3に係るインクジェ
ット記録ヘッドのインク滴の吐出動作を示す断面図であ
る。
【図22】図22(a)は、本実施の形態3に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図22
(b)は、図19に対応し、図22(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図23】図23(a)は、本実施の形態3に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図23
(b)は、図19に対応し、図23(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図24】図24(a)は、本実施の形態3に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図24
(b)は、図19に対応し、図24(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図25】図25(a)は、本実施の形態3に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図25
(b)は、図19に対応し、図25(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図26】図26(a)は、本実施の形態3に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図26
(b)は、図19に対応し、図26(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図27】図27(a)は、本実施の形態3に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図27
(b)は、図19に対応し、図27(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図28】図28は、本実施の形態4に係るインクジェ
ット記録ヘッドを示す断面図である。
【図29】図29(a)は、本実施の形態4に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図29
(b)は、図28に対応し、図29(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図30】図30は、本実施の形態4に係るインクジェ
ット記録ヘッドのインク滴の吐出動作を示す断面図であ
る。
【図31】図31(a)は、本実施の形態4に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図31
(b)は、図28に対応し、図31(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図32】図32(a)は、本実施の形態4に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図32
(b)は、図28に対応し、図32(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図33】図33(a)は、本実施の形態4に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図33
(b)は、図28に対応し、図33(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図34】図34(a)は、本実施の形態4に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図34
(b)は、図28に対応し、図34(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図35】図35(a)は、本実施の形態4に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図35
(b)は、図28に対応し、図35(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図36】図36(a)は、本実施の形態4に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図36
(b)は、図28に対応し、図36(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図37】図37は、本実施の形態5に係るインクジェ
ット記録ヘッドを示す断面図である。
【図38】図38(a)は、本実施の形態5に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図38
(b)は、図37に対応し、図38(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図39】図39は、本実施の形態5に係るインクジェ
ット記録ヘッドのインク滴の吐出動作を示す断面図であ
る。
【図40】図40(a)は、本実施の形態5に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図40
(b)は、図37に対応し、図40(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図41】図41(a)は、本実施の形態5に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図41
(b)は、図37に対応し、図41(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図42】図42(a)は、本実施の形態5に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図42
(b)は、図37に対応し、図42(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図43】図43(a)は、本実施の形態5に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図43
(b)は、図37に対応し、図43(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図44】図44(a)は、本実施の形態5に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図44
(b)は、図37に対応し、図44(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図45】図45(a)は、本実施の形態5に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図45
(b)は、図37に対応し、図45(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図46】図46は、本実施の形態6に係るインクジェ
ット記録ヘッドを示す断面図である。
【図47】図47(a)は、本実施の形態6に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図47
(b)は、図46に対応し、図47(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図48】図48は、本実施の形態6に係るインクジェ
ット記録ヘッドのインク滴の吐出動作を示す断面図であ
る。
【図49】図49(a)は、本実施の形態6に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図49
(b)は、図46に対応し、図49(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図50】図50(a)は、本実施の形態6に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図50
(b)は、図46に対応し、図50(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図51】図51(a)は、本実施の形態6に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図51
(b)は、図46に対応し、図51(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図52】図52(a)は、本実施の形態6に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図52
(b)は、図46に対応し、図52(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図53】図53(a)は、本実施の形態6に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図53
(b)は、図46に対応し、図53(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図54】図54(a)は、本実施の形態6に係るイン
クジェット記録ヘッドの構造を示す平面図、図54
(b)は、図46に対応し、図54(a)のインクジェ
ット記録ヘッドの構造のX−X’断面を示す図である。
【図55】図55は、従来のインクジェット記録ヘッド
を示す断面図である。
【図56】図56は、従来のインクジェット記録ヘッド
のインク滴の吐出動作を示す断面図である。
【符号の説明】
1 ノズル 1a 入口 1b 出口 1c、1d 側面部 2 圧力室 2a 底面部 2b 上面部 2c、2d 側面部 3 供給口 3a 入口 3b 出口 3c 上面部 3d 底面部 4 インクプール 4a 底面部 4b 上面部 4c、4d 側面部 5 圧電素子 5a 上面部 5b 底面部 5c、5d 側面部 6 振動板 7、7’ 接着層 8a 第1プレート 8b 第2プレート 8c 第3プレート 9 ノズルプレート 9a 辺 10 インクジェット記録ヘッド 11 インク 12 インク滴 13 インク 20 インクジェット記録ヘッド 25 圧電素子 25a 上面部 25b 底面部 25c、25d 側面部 26 振動板 26a、26b 溝 27、27’ 接着層 30 インクジェット記録ヘッド 35 圧電素子 35a 上面部 35b 底面部 35c、35d 側面部 36 振動板 36a、36b 突起部 37、37’ 接着層 40 インクジェット記録ヘッド 45 圧電素子 45a 上面部 45b 底面部 45c、45d 側面部 46 振動板 46a、46b 突起部 47 接着層 50 インクジェット記録ヘッド 55 圧電素子 55a 上面部 55b 底面部 55c、55d 側面部 55e、55f 突起部 56 振動板 57、57’ 接着層 60 インクジェット記録ヘッド 65 圧電素子 65a 上面部 65b 底面部 65c、65d 側面部 65e、65f 突起部 66 振動板 67 接着層 80 外部電源 100 インクジェット記録ヘッド 101 ノズル 102 圧力室 103 供給口 104 インクプール 105 圧電素子 106 振動板 107 接着層 108a 第1プレート 108b 第2プレート 108c 第3プレート 109 ノズルプレート 111 インク 112 インク滴 113 インク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B41J 2/055 H05B 33/14 A H05B 33/10 B41J 3/04 103A 33/14 Fターム(参考) 2C057 AF03 AF52 AG38 AG44 AG59 AG68 AP25 BA04 BA09 BA14 3K007 AB18 EB00 FA01 4F033 AA01 BA01 CA07 DA05 EA06 NA01 4F041 AA02 AB01 BA10 4F042 AA02 AB00 BA07 CB03 CB24

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液体を加圧する圧力室と、前記圧力室に
    は、前記液体を液滴として吐出する開口部が設けられ、 前記圧力室上に設けられた振動板と、 前記振動板上に設けられた変位発生素子とを備え、 前記変位発生素子と前記振動板とは、部分的に接合さ
    れ、 前記圧力室は、前記変位発生素子の発生する変位に基づ
    いて生じる前記振動板の撓み変形により、内部の圧力が
    変化し、 前記液滴は、前記圧力室の前記圧力の変化に基づいて前
    記開口部から吐出される液滴吐出ヘッド。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおい
    て、 更に、 前記変位発生素子と前記振動板とを部分的に接合する接
    着部を備えた液滴吐出ヘッド。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の液滴吐出ヘッドにおい
    て、 前記変位発生素子の形状は円であり、 前記接着部は、前記円の円周に沿うように設けられる液
    滴吐出ヘッド。
  4. 【請求項4】 請求項2に記載の液滴吐出ヘッドにおい
    て、 前記変位発生素子の形状は四角であり、 前記接着部は、前記四角の4辺のうちの少なくとも2辺
    に沿うように設けられる液滴吐出ヘッド。
  5. 【請求項5】 請求項2に記載の液滴吐出ヘッドにおい
    て、 前記振動板の表面には、溝が形成され、 前記接着部は、前記溝に設けられ、 前記接着部と前記振動板との上には、前記変位発生素子
    が設けられた液滴吐出ヘッド。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の液滴吐出ヘッドにおい
    て、 前記変位発生素子の形状は円であり、 前記接着部と前記溝は、前記円の円周に沿うように設け
    られる液滴吐出ヘッド。
  7. 【請求項7】 請求項5に記載の液滴吐出ヘッドにおい
    て、 前記変位発生素子の形状は四角であり、 前記接着部と前記溝は、前記四角の4辺のうちの少なく
    とも2辺に沿うように設けられる液滴吐出ヘッド。
  8. 【請求項8】 請求項2に記載の液滴吐出ヘッドにおい
    て、 前記振動板の表面には、突起部が形成され、 前記接着部は、前記突起部上に設けられ、 前記接着部上には、前記変位発生素子が設けられた液滴
    吐出ヘッド。
  9. 【請求項9】 請求項2に記載の液滴吐出ヘッドにおい
    て、 前記変位発生素子には、突起部が形成され、 前記接着部上には、前記突起部が設けられた液滴吐出ヘ
    ッド。
  10. 【請求項10】 請求項8又は9に記載の液滴吐出ヘッ
    ドにおいて、 前記変位発生素子の形状は円であり、 前記接着部と前記突起部は、前記円の円周に沿うように
    設けられる液滴吐出ヘッド。
  11. 【請求項11】 請求項8又は9に記載の液滴吐出ヘッ
    ドにおいて、 前記変位発生素子の形状は四角であり、 前記接着部と前記突起部は、前記四角の4辺のうちの少
    なくとも2辺に沿うように設けられる液滴吐出ヘッド。
  12. 【請求項12】 請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにお
    いて、 前記振動板の表面には、突起部が形成され、 更に、 前記変位発生素子と前記突起部とを接合する接着部を備
    えた液滴吐出ヘッド。
  13. 【請求項13】 請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにお
    いて、 前記変位発生素子には、突起部が形成され、 更に、 前記突起部と前記振動板とを接合する接着部を備えた液
    滴吐出ヘッド。
  14. 【請求項14】 請求項12又は13に記載の液滴吐出
    ヘッドにおいて、 前記変位発生素子の形状は円であり、 前記突起部は、前記円の円周に沿うように設けられる液
    滴吐出ヘッド。
  15. 【請求項15】 請求項12又は13に記載の液滴吐出
    ヘッドにおいて、 前記変位発生素子の形状は四角であり、 前記突起部は、前記四角の4辺のうちの少なくとも2辺
    に沿うように設けられる液滴吐出ヘッド。
  16. 【請求項16】 請求項3、4、6、7、10、11、
    14、15のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドにお
    いて、 前記圧力室の形状は、四角錐台であり、 前記四角錐台の第1面には前記開口部が設けられ、 前記四角錐台の前記第1面より大きい第2面は、前記振
    動板によって形成され、 前記変位発生素子は、前記変位発生素子の発生する変位
    が前記第2面に伝わるように前記圧力室の上方に設けら
    れる液滴吐出ヘッド。
  17. 【請求項17】 請求項3、6、10、14のいずれか
    一項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、 前記圧力室の形状は、円錐台であり、 前記円錐台の第1面には前記開口部が設けられ、 前記円錐台の前記第1面より大きい第2面は、前記振動
    板によって形成され、前記変位発生素子は、前記変位発
    生素子の発生する変位が前記第2面に伝わるように前記
    圧力室の上方に設けられる液滴吐出ヘッド。
  18. 【請求項18】 請求項1〜17のいずれか一項に記載
    の液滴吐出ヘッドにおいて、 更に、 前記液体を収容するプールと、 前記プールと前記圧力室とに連通し、前記プールに収容
    された前記液体を前記圧力室に供給するための供給口と
    を備えた液滴吐出ヘッド。
  19. 【請求項19】 請求項1〜18のいずれか一項に記載
    の液滴吐出ヘッドにおいて、 前記液滴吐出ヘッドは、インクジェット記録装置で使わ
    れる液滴吐出ヘッド。
  20. 【請求項20】 請求項1〜18のいずれか一項に記載
    の液滴吐出ヘッドにおいて、 前記液滴吐出ヘッドは、有機ELディスプレイ製膜装置
    で使われる液滴吐出ヘッド。
  21. 【請求項21】 請求項1〜18のいずれか一項に記載
    の液滴吐出ヘッドにおいて、 前記液滴吐出ヘッドは、半田バンプ形成装置で使われる
    液滴吐出ヘッド。
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