(57)【要約】      （修正有）【課題】  常温で高粘度インクを吐出可能なインクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】  吐出を指示する信号がスイッチングＩＣより送られ、アクチュエータが駆動されることによってインク流路部材１２がインク吐出方向に対して凹に撓みを持たせるようにされた状態では、回転エンコーダ２０を正転させるとインク流路部材１２は回転エンコーダ２０に近い方、すなわち両端から次第に吐出方向に凸へと撓み方向が変化する。この変化が両端から中央に近付くと、インク流路部材１２（あるいは梁部材１４）はある点で急峻な座屈反転を起こし、インク吐出方向へと急激に変形する。インク流路部材１２の長さ方向略中央にはノズル１６が設けられている。【選択図】        図３
2006130782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク滴を吐出するノズルと、
前記ノズルを含むインク流路部材と、
前記インク流路部材と接合もしくはインク流路部材を含む梁部材と、
前記梁部材に接合して設けられ、前記梁部材を撓ませる第１駆動手段と、
前記梁部材をインク滴吐出方向に凹から凸となるように変形させる第２駆動手段と、
を備え、
前記第２駆動手段が前記梁部材をインク滴吐出方向に凹から凸となるように変形させ、
前記第１駆動手段が前記梁部材を撓ませることで、前記第２駆動手段により前記梁部材を座屈反転変形させることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
前記梁部材はインク滴吐出方向に凸となるように予め初期撓みを与えられ、
前記第１駆動手段が前記梁部材をインク滴吐出方向に凹となるように撓ませることで、前記第２駆動手段が前記梁部材をインク滴吐出方向に凹から凸となるように座屈反転変形させることを特徴とする請求項１に記載されたインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
インク滴を吐出するノズルと、
前記ノズルを含むインク流路部材と、
前記インク流路部材と接合もしくはインク流路部材を含む梁部材と、
前記梁部材に接合して設けられ、前記梁部材を撓ませる第１駆動手段と、
前記梁部材をインク滴吐出方向に凹から凸となるように変形させる第２駆動手段と、
を備え、
前記第２駆動手段が前記梁部材をインク滴吐出方向に凹から凸となるように変形させ、
前記第１駆動手段が前記梁部材を撓ませることで、前記第２駆動手段により前記梁部材を座屈反転変形させないことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記梁部材はインク滴吐出方向に凹となるように予め初期撓みを与えられ、
前記第１駆動手段が前記梁部材をインク滴吐出方向に凸となるように撓ませることで、前記第２駆動手段が前記梁部材をインク滴吐出方向に凹から凸となるように変形させても座屈反転しないことを特徴とする請求項３に記載されたインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
前記第１駆動手段は、前記梁部材と電歪素子とを接合して形成された撓みアクチュエータであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載されたインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
前記第１駆動手段は、前記撓みアクチュエータを駆動するための電極層が前記梁部材を兼ねていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載されたインクジェット記録ヘッド。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘッドを使用したことを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在市販されている水性インクジェットプリンターは、概ね粘度５cps前後、高々１０cpsオーダの染料インクや顔料インクを採用している。媒体に着弾した際のインク滲み防止や、光学的な色濃度アップ、含水量低減による媒体の膨潤抑制／短時間乾燥、あるいは、そうした高品質インクをトータル設計するに当たり自由度が大きくとれる等の理由から、インク粘度を増加することによってプリント性能は向上できることが知られている。
【０００３】
反面、高粘度インクを吐出するには、高出力な圧力発生機構が必要であり、コストやヘッドサイズ増加等の弊害を招く。従来からイジェクターにヒーターを別途設け、吐出時のインク粘度を強制的に下げる技術は公知である（例えば、特許文献１参照）が、インクを加熱する上記の方法はインク劣化や流路のダメージを早める根本課題があり、また使用できるインクも熱による劣化のないものに制限される。
【０００４】
このほか、インク吐出する際の逆方向へのインク流を梁状の弁によって抑制し、より高粘度なインクを吐出する技術（例えば、特許文献２参照）が開示されている。
【０００５】
大変形が得られる座屈曲がりを利用し、圧力発生機構自体をパワーアップする方法として、発熱体層との熱膨張差で変形するダイヤフラム状アクチュエータを使用した技術（例えば、特許文献３参照）、また、同様の構成で片持ち梁状のアクチュエータを使用した技術（例えば、特許文献４参照）が開示されている。
【０００６】
例えば図１０に示すインクジェット記録ヘッド１００はインク室１０６中のインク１０１をアクチュエータ１０２を図１０（ａ）から図１０（ｂ）のように変形させることによって急激に加圧し、ノズル１０４からインク滴１０８として吐出させる。
【０００７】
しかしながら、上記の従来技術でも、粘度１０cpsを大きく上回る５０〜１００cpsのような高粘度インクを、常温において安定吐出することは極めて困難である。
【０００８】
従来の方式で電歪素子を用いたインクジェット記録ヘッドはスイッチングＩＣに急激な立上／立下特性を備えた素子を用いる必要があったため、極めて高価なものとなっていた。本発明では梁の座屈曲げ方向反転を利用したインクジェット記録ヘッドにおいて、電歪素子によって予め梁に撓み変形を付与する／しないによって、インク吐出／非吐出、すなわち座屈曲げ反転の発生可否を、安価な素子を用いて制御する技術の提供を目的とする。
【特許文献１】特開２００３−２２０７０２号公報  （図１、第４頁〜第６頁）
【特許文献２】特開平９−３２７９１８号公報      （図１、第８頁〜第９頁）
【特許文献３】特開２００３−１１８１１４号公報  （図３、第４頁〜第５頁）
【特許文献４】特開２００３−３４７１０号公報  （図１３、第６頁〜第８頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記事実を考慮し、常温で高粘度インクを吐出可能なインクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、前記ノズルを含むインク流路部材と、前記インク流路部材と接合もしくはインク流路部材を含む梁部材と、前記梁部材に接合して設けられ、前記梁部材を撓ませる第１駆動手段と、前記梁部材をインク滴吐出方向に凹から凸となるように変形させる第２駆動手段と、を備え、前記第２駆動手段が前記梁部材をインク滴吐出方向に凹から凸となるように変形させ、前記第１駆動手段が前記梁部材を撓ませることで、前記第２駆動手段により前記梁部材を座屈反転変形させることを特徴とする。
【００１１】
上記構成の発明では、梁部材を撓ませる第２駆動手段と、座屈変形のＯＮ／ＯＦＦを切り替える第１駆動手段とを設けたことにより、少数の第２駆動手段で多数の梁部材を撓ませる構造として個々の吐出制御をそれぞれの第１駆動手段で行うことも可能なインクジェット記録ヘッドであり、かつ第１駆動手段の動作制御は緩慢な勾配でよいので、安価なスイッチング素子を使用できる。
【００１２】
請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドは、前記梁部材はインク滴吐出方向に凸となるように予め初期撓みを与えられ、前記第１駆動手段が前記梁部材をインク滴吐出方向に凹となるように撓ませることで、前記第２駆動手段が前記梁部材をインク滴吐出方向に凹から凸となるように座屈反転変形させることを特徴とする。
【００１３】
上記構成の発明では、吐出方向に凸となるように初期撓みを与えられ、第１駆動手段が吐出方向に凹となるように撓ませた梁部材のみが、第２駆動手段による変形で座屈反転を起こし、ノズルからインク滴を慣性離脱させて吐出する方法を用いたので、第１駆動手段のＯＮ／ＯＦＦで安定して吐出制御可能なインクジェット記録ヘッドとできる。
【００１４】
請求項３に記載のインクジェット記録ヘッドは、インク滴を吐出するノズルと、前記ノズルを含むインク流路部材と、前記インク流路部材と接合もしくはインク流路部材を含む梁部材と、前記梁部材に接合して設けられ、前記梁部材を撓ませる第１駆動手段と、前記梁部材をインク滴吐出方向に凹から凸となるように変形させる第２駆動手段と、を備え、前記第２駆動手段が前記梁部材をインク滴吐出方向に凹から凸となるように変形させ、前記第１駆動手段が前記梁部材を撓ませることで、前記第２駆動手段により前記梁部材を座屈反転変形させないことを特徴とする。
【００１５】
上記構成の発明では、梁部材を撓ませる第２駆動手段と、座屈変形のＯＮ／ＯＦＦを切り替える第１駆動手段とを設けたことにより、少数の第２駆動手段で多数の梁部材を撓ませる構造として個々の吐出制御をそれぞれの第１駆動手段で行うことも可能なインクジェット記録ヘッドであり、かつ第１駆動手段の動作制御は極めて緩慢な勾配でよいので、安価なスイッチング素子を使用できる。
【００１６】
請求項４に記載のインクジェット記録ヘッドは、前記梁部材はインク滴吐出方向に凹となるように予め初期撓みを与えられ、前記第１駆動手段が前記梁部材をインク滴吐出方向に凸となるように撓ませることで、前記第２駆動手段が前記梁部材をインク滴吐出方向に凹から凸となるように変形させても座屈反転しないことを特徴とする。
【００１７】
上記構成の発明では、吐出方向に凹となるように初期撓みを与えられ、第１駆動手段が吐出方向に凸となるように撓ませない梁部材のみが、第２駆動手段による変形で座屈反転を起こし、ノズルからインク滴を慣性離脱させて吐出する方法を用いたので、第１駆動手段のＯＮ／ＯＦＦで安定して吐出制御可能なインクジェット記録ヘッドとできる。
【００１８】
請求項５に記載のインクジェット記録ヘッドは、前記第１駆動手段が、前記梁部材と電歪素子とを接合して形成された撓みアクチュエータであることを特徴とする。
【００１９】
上記構成の発明では、電歪素子を使用したことで大きな変位が得られ、吐出の有無を確実に制御できる。
【００２０】
請求項６に記載のインクジェット記録ヘッドは、前記撓みアクチュエータを駆動するための電極層が前記梁部材を兼ねていることを特徴とする。
【００２１】
上記構成の発明では、構造が単純であり加工工数が少ないインクジェット記録ヘッドとできる。
【００２２】
請求項７に記載のインクジェット記録装置は、請求項１乃至請求項６に記載のインクジェット記録ヘッドを使用したことを特徴とする。
【００２３】
上記構成の発明では、請求項１乃至は請求項６に記載のインクジェット記録ヘッドを使用しているので、高粘度のインクを記録媒体に吐出させることができ、従来のインクジェット記録装置と比較して、滲みのない優れた品質の記録を行うことができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は上記構成としたので、常温で高粘度インクを吐出可能なインクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置とすることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１には、本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドが示されている。
【００２６】
図１に示すようにインクジェット記録ヘッド１０は、内部にインク流路１３を備え長さ方向略中央にノズル１６を備えたインク流路部材１２と、インク流路部材１２を支持する梁部材１４とが接合され、両端を保持部材１８が支持する構造となっている。
【００２７】
梁部材１４にはピエゾ素子３０が接合され、さらにピエゾ素子３０には信号電極３２が形成され梁部材１４、ピエゾ素子３０、信号電極３２でアクチュエータ３６を構成している。梁部材１４はピエゾ素子３０の共通電極を兼ねており、梁部材１４と信号電極３２とでピエゾ素子３０を挟む構造となっている。信号電極３２の一方の端には電極パッド３３が設けられ、配線３４にて図示しないスイッチングＩＣと接続されている。このスイッチングＩＣからの信号によりピエゾ素子３０は駆動され、梁部材１４を撓ませる／撓ませないの制御が行われる。
【００２８】
インク流路部材１２は、インク吐出方向（図中上）および逆方向に撓み可能であり、インクプール２４から供給されインク流路１３を通ってノズル１６まで達したインクを慣性によって吐出方向にインク滴として吐出する。
【００２９】
ここで用いられるインクは前述のように、媒体に着弾した際のインク滲み防止や、光学的な色濃度アップ、含水量低減による媒体の膨潤抑制／短時間乾燥、あるいは、そうした高品質インクをトータル設計するに当たり自由度が大きくとれる等の理由から、インク粘度の極めて高い、具体的には粘度１０cpsを大きく上回るような（例えば５０〜１００cps）高粘度インクである。
【００３０】
保持部材１８は回転エンコーダ２０に設けられたアーム２２に固定され、回転エンコーダ２０の回転中心からアーム２２の長さ分だけオフセットされた位置にて両側から押圧され、あるいは曲げ方向に力が加えられインク吐出方向あるいは逆方向に梁部材１４と接合したインク流路部材１２を撓ませる。
【００３１】
保持部材１８は図１（ｂ）のように、保持部材１８に複数のインク流路部材１２が設けられた梯子状の構造であってもよい。
【００３２】
以下に実際の動作について説明する。
【００３３】
図２、図３には、本発明の第１実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの動作が示されている。
【００３４】
図２（ｂ）のようにインク流路部材１２が予めインク吐出方向（図中上）に撓みを持たせた状態であり、吐出を指示する信号がスイッチングＩＣより送られない場合はアクチュエータ３６が駆動されず、図２（ｃ）のように回転エンコーダ２０を矢印方向に回動させると、図２（ｃ）、図２（ｄ）のようにインク流路部材１２はインク吐出方向に撓むのみであって、撓み量が最大となる図２（ｄ）に至るまでインク流路部材１２は常にインク吐出方向に凸であり続ける。
【００３５】
すなわち図２（ｂ）から図２（ｄ）まで変位するまでの間にインク流路部材１２内部のインク１に吐出方向への十分な加速度が加わらないため、インク滴としてノズル１６から吐出されることはない（拡大図（ｅ））。
【００３６】
さらに図２（ｄ）で撓み量が最大となり回転エンコーダ２０が停止したのち、逆回転してインク流路部材１２を平坦にする（図２（ａ））ことでインク流路部材１２は初期位置図２（ｂ）へ復帰する。
【００３７】
一方、図３（ｂ）に示すように、吐出を指示する信号がスイッチングＩＣより送られ、アクチュエータ３６が駆動されることによってインク流路部材１２がインク吐出方向に対して凹（図中下）に撓みを持たせるようにされた状態では、図３（ｃ）のように回転エンコーダ２０を正転（図中矢印方向）させるとインク流路部材１２は回転エンコーダ２０に近い方、すなわち両端から次第に吐出方向（図中上）に凸へと撓み方向が変化する。
【００３８】
この変化が両端から中央に近付くと、インク流路部材１２（あるいは梁部材１４）はある点で急峻な座屈反転を起こし、インク吐出方向（図中上）へと急激に変形する（図３（ｄ）に中央部の変形を強調して記載）。
【００３９】
インク流路部材１２の長さ方向略中央にはノズル１６が設けられているため、ノズル１６まで達しているインク１はこの座屈反転によるインク流路部材１２の吐出方向への変形に伴い、ノズル１６からインク滴２として吐出される（拡大図（ｅ））。
【００４０】
さらに図３（ｄ）で撓み量が最大となり回転エンコーダ２０が停止したのち、逆回転してインク流路部材１２を平坦にする（図３（ａ））ことでインク流路部材１２は初期位置へ復帰し、インク吐出方向において上に撓みを持った状態（図２（ｂ））に戻る。
【００４１】
この座屈反転による変形の速度は通常のアクチュエータなどによる変位と比較すれば非常に大きなものであり、本発明に採用した高粘度インクであっても十分にインク滴２として吐出することが可能である。
【００４２】
図３（ａ）から図３（ｄ）間のインク流路部材１２（梁部材１４）の変位とインク滴２の吐出の関係を図４に示す。
【００４３】
図４にはインク流路部材１２が座屈反転を起こす直前からインク滴を吐出した直後までのインクジェット記録ヘッド１０の動作、アクチュエータ３６に印加される電圧、回転エンコーダ２０の動作の時間による変化が示されている。
【００４４】
図４（ａ）で回転エンコーダ２０が逆転（インク流路部材１２を両端から引っ張る方向）駆動され、押圧によって変形したインク流路部材１２を伸ばし、初期状態に戻すことでインク流路部材１２は初期撓みを与えられた状態（この場合は吐出方向：図中上に凸）となる。
【００４５】
続いて図４（ｂ）で回転エンコーダ２０が一旦停止し、この前後のタイミングで吐出を指示する信号がスイッチングＩＣより送られ、アクチュエータ３６が駆動されるとインク流路部材１２は吐出方向に凹となる。この変形は印加電圧／時間変化のグラフに示されているように、例えば１Ｖ／μｓ以下程度の非常に緩やかな立ち上がり波形で駆動する。また、波形自体も急峻なピークを備える必要はなく、角になまりのある波形でよい。故に高価なスイッチングＩＣを用いる必要がない。
【００４６】
アクチュエータ３６による変形が終了し、インク流路部材１２が規定の撓み量となると図４（ｃ）のように回転エンコーダ２０が正転（インク流路部材１２を両端から押圧する方向）駆動され、インク流路部材１２は回転エンコーダ２０に近い方、すなわち両端から次第に吐出方向（図中上）に凸へと撓み方向が変化する。この時点でアクチュエータ３６はＯＦＦされるが、立ち下がり特性もまた緩やかな波形でよい。
【００４７】
インク流路部材１２の撓み変化が両端から中央に近付くと、インク流路部材１２（あるいは梁部材１４）はある点で急峻な座屈反転を起こし（図４（ｄ））、インク吐出方向（図中上）へと急激に変形する。
【００４８】
このときインク流路部材１２内部のインクは慣性のため等速度で吐出方向に進もうとするので、両者の速度差によりノズル１６からインク滴２が突出する。梁部材１４の変形が最大量となれば吐出方向への変位は停止するので、インク滴２のみがノズル１６から突出し（ｄ）、そのまま慣性に従ってインク滴２は吐出方向に撃ち出される。
【００４９】
ここで回転エンコーダ２０は停止し、次のサイクルに備える。この一連の動作は図４において、１サイクルあたり３Ｈｚ程度、アクチュエータ３６への信号電圧は最大４０V程度で駆動した例を説明したが、梁部材１４の座屈反転による変位は短い時間のあいだに起こるので、インクの粘性が高い本発明においても極めて良好な吐出性能が得られる。
【００５０】
具体的には、梁部材１４は２０μｍ厚のＳＵＳプレート、梁の長さは１０ｍｍ、インク流路部材１２は５０μｍ厚の樹脂フィルムを使用し、フォトリソ法で流路１３をパタニングした後、梁部材１４に積層接合する。流路１３のエッチング除去後の幅は５０μｍとする。次に、３０μｍ厚のフィルム状ピエゾ素子３０にスパッタ電極を形成し、梁部材１４に接合しダイシングで梁間分離を行った。
【００５１】
ノズル１６は２５μｍ厚のポリイミドフィルムにレーザ加工を利用してφ３０μｍの孔を穿孔加工する。フィルム間はエポキシ系接着剤を用いて接合し、さらに剛体で製作した保持部材１８にエポキシ系接着剤で接合した。回転エンコーダ２０と保持部材１８は回転エンコーダ２０の回転中心から２．５ｍｍオフセットさせた状態で接合し、インク滴２を吐出させる時（梁を座屈反転させる時）は回転エンコーダ２０を２０度回転させている。梁部材１４の中央部は、インク吐出方向に約１０ｍ/ｓの速度で、１ｍｍ程移動する。
【００５２】
上記の条件では、グリセリンの混合比を増加させて５０ｃｐｓ粘度に調整したインクを吐出させ、ストロボ法によってインク滴２の吐出を観察したところ、約２５μｍ径のインク滴となった。１００ｃｐｓ粘度のインクでは約２０μｍ径のインク滴２がノズル１６から吐出した。以上の実施例では、吐出周期は３Hzで駆動したが、１００ｃｐｓの方が少し小滴となった。
【００５３】
本発明は上記の構成により、従来技術では極めて困難であった常温で５０ｃｐｓ〜１００ｃｐｓの高粘度インクを、加熱することなくオンデマンド吐出することが可能となる。
【００５４】
従来から公知のピエゾ駆動や、サーマル駆動の吐出方式と異なり、アクチュエータ３６（第１駆動手段）は僅かな撓みを発生するのみであり、大きな変位を必要としない。また、緩かな勾配の電圧（例えば立上げ時間は２０μ秒以上）、波形の角になまりがあっても可であり、スイッチ素子にかかる負荷（瞬時電流／許容できる抵抗）を大幅に緩和できるので、部品コストを低減できる。
【００５５】
図５、図６には、本発明の第２実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの動作が示されている。
【００５６】
第２実施形態においては、スイッチングＩＣからアクチュエータ３６へ送られる信号はインク滴２を吐出しない、吐出不可を指示する信号であり、吐出不可を指示する信号がスイッチングＩＣより送られない場合、すなわちアクチュエータ３６が駆動されない場合のみインク滴２を吐出する。
【００５７】
図５（ｂ）のように、第１実施形態と異なり、インク流路部材１２が予め反インク吐出方向（図中下）に撓みを持たせた状態であり、吐出不可を指示する信号がスイッチングＩＣより送られない場合は、アクチュエータ３６が駆動されず、そのまま吐出方向に凹となる形状のまま回転エンコーダ２０による押圧・変形を受ける。
【００５８】
続いて図５（ｃ）のように回転エンコーダ２０が矢印方向に回転されると、インク流路部材１２は回転エンコーダ２０に近い方、すなわち両端から次第に吐出方向（図中上）に凸へと撓み方向が変化する。
【００５９】
この変化が両端から中央に近付くと、インク流路部材１２（あるいは梁部材１４）はある点で急峻な座屈反転を起こし、インク吐出方向（図中上）へと急激に変形する（図５（ｄ）に中央部の変形を強調して記載）。
【００６０】
インク流路部材１２の長さ方向略中央にはノズル１６が設けられているため、ノズル１６まで達しているインク１はこの座屈反転によるインク流路部材１２の吐出方向への変形に伴い、ノズル１６からインク滴２として吐出される（拡大図（ｅ））。
【００６１】
さらに図５（ｄ）で撓み量が最大となり回転エンコーダ２０が停止したのち、逆回転してインク流路部材１２を平坦にする（図５（ａ））ことでインク流路部材１２は初期位置図５（ｂ）へ復帰する。
【００６２】
一方、図６（ｂ）に示すように、吐出を指示する信号がスイッチングＩＣより送られ、アクチュエータ３６が駆動されることによってインク流路部材１２がインク吐出方向に対して凸（図中上）に撓みを持たせるようにされた状態では、図６（ｃ）のように回転エンコーダ２０を正転（図中矢印方向）させてもインク流路部材１２はインク吐出方向に撓むのみであって、撓み量が最大となる図６（ｄ）に至るまでインク流路部材１２は常にインク吐出方向に凸であり続ける。
【００６３】
すなわち図６（ｂ）から図６（ｄ）まで変位するまでの間にインク流路部材１２内部のインク１に吐出方向への十分な加速度が加わらないため、インク滴としてノズル１６から吐出されることはない（拡大図（ｅ））。
【００６４】
さらに図６（ｄ）で撓み量が最大となり回転エンコーダ２０が停止したのち、逆回転してインク流路部材１２を平坦にする（図６（ａ））ことでインク流路部材１２は初期位置図へ復帰し、インク吐出と反対方向に撓みを持った状態（図５（ｂ））に戻る。
【００６５】
第１実施形態と同様、この座屈反転による変形の速度は通常のアクチュエータなどによる変位と比較すれば非常に大きなものであり、本発明に採用した高粘度インクであっても十分にインク滴２として吐出することが可能である。
【００６６】
図７には、本発明の第３実施形態に係るインクジェット記録ヘッドが示されている。
【００６７】
図７に示すようにインクジェット記録ヘッド１１は、内部にインク流路１３を備え長さ方向略中央にノズル１６を備えたインク流路部材１２と、インク流路部材１２を支持する梁部材１４とが接合され、両端を保持部材１８が支持する構造となっている。
【００６８】
梁部材１４にはフィルム状の薄いピエゾ素子３０が接合され、さらにピエゾ素子３０には信号電極３２が接合され梁部材１４、ピエゾ素子３０、信号電極３２でアクチュエータ３６を構成している。梁部材１４はピエゾ素子３０の共通電極を兼ねており、梁部材１４と信号電極３２とでピエゾ素子３０を挟む構造となっている。信号電極３２の一方の端には電極パッド部３５が設けられ、配線３４にて図示しないスイッチングＩＣと接続されている。このスイッチングＩＣからの信号によりピエゾ素子３０は駆動され、梁部材１４を撓ませる／撓ませないの制御が行われる。
【００６９】
インク流路部材１２は、インク吐出方向（図中上）および逆方向に撓み可能であり、インクプール２４から供給されインク流路１３を通ってノズル１６まで達したインクを慣性によって吐出方向にインク滴として吐出する。インク流路１３からノズル１６までは共通電極３２、ピエゾ素子３０、梁部材１４を貫通する孔を設けて連通させている。
【００７０】
また、本実施形態においてはインク流路部材１２を吐出面の裏側に配し、ノズル１６が設けられた吐出面を強度の高い梁部材１４で面一に構成している。これにより、ヘッドメンテナンスなどの際に吐出面をワイピングしても、吐出面が強固な梁部材１４で構成されているのでインク流路１３やノズル１６が潰れにくく、外力に強いという特徴を備えている。
【００７１】
図８には、本発明の第４実施形態に係るインクジェット記録ヘッドが示されている。
【００７２】
図８に示すようにインクジェット記録ヘッド１５は、内部にインク流路１３を備え長さ方向略中央にノズル１６を備えたインク流路部材１２と、インク流路部材１２を支持する梁部材１４とが接合され、両端を保持部材１８が支持する構造となっている。
【００７３】
梁部材１４には長さ方向略中央までフィルム状の薄いピエゾ素子３０が接合され、さらにピエゾ素子３０には信号電極３２が接合され梁部材１４、ピエゾ素子３０、信号電極３２でアクチュエータ３６を構成している。梁部材１４はピエゾ素子３０の共通電極を兼ねており、梁部材１４と信号電極３２とでピエゾ素子３０を挟む構造となっている。信号電極３２の一方の端には電極パッド部３５が設けられ、配線３４にて図示しないスイッチングＩＣと接続されている。このスイッチングＩＣからの信号によりピエゾ素子３０は駆動され、梁部材１４を撓ませる／撓ませないの制御が行われる。
【００７４】
本実施形態においてはピエゾ素子３０に焼成したセラミックス状ピエゾ素子を用いる場合、大きな座屈曲がり変形に耐えられず、脆性破壊するため、梁の片端側のみにピエゾ素子３０を設けたことを特徴とする。
【００７５】
このときインク流路部材１２は低剛性であり、アクチュエータ３６は実質片持ち梁構造のピエゾ素子３０の挙動で撓み変形する。両端固定での撓み量と比べ、梁部材１４の片側に配置するため、変形量が大きく、座屈曲がり方向の反転可否（インク吐出する／しない）を確実に制御できるという特徴を備える。
【００７６】
また、個別電極３２は、スパッタ等の方法で形成した金属膜を採用する。ハンダ接合や、異方性導電接着剤などから選ばれる方法で、これにより第１実施例のような電極パッド３３を設けず、電極パッド部３５から直に配線３４の接続を取り出すことができる。
【００７７】
図９には、本発明に係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が示されている。
【００７８】
図９に示すようにインクジェット記録装置５０はヘッド支持部材５４を備え、本発明のインクジェット記録ヘッド１０ないしは１１がヘッド支持部材５４に保持される。ヘッド支持部材５４はインクジェット記録ヘッド１０あるいは１１を保持し、かつインク吐出動作を妨げない構造となっている。ヘッド支持部材５４の下には状記録媒体Ｐを載置し保持するテーブル５２が設けられている。
【００７９】
記録媒体Ｐをテーブル５２にセットして、テーブル５２を平面内でＸおよびＹ方向（図中白矢印）に移動させるとともに、インクジェット記録ヘッド１０ないしは１５を駆動し、高粘度インクのインク滴２を吐出する。前述のように高粘度インクを使用しているので記録媒体Ｐに着弾した際のインク滴２の滲みは防止でき、高品質な記録が行える。
【００８０】
尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
【００８１】
例えば、上記実施の形態では、アクチュエータはピエゾ素子３０と梁部材１４とからなっているが、ピエゾ素子３０のかわりに発熱抵抗体を利用し、熱膨張差で撓み変形するアクチュエータであっても良いし、静電力や磁力を利用したものであっても良い。或いは、その他の形態のアクチュエータであっても良い。
【００８２】
また、上記実施の形態では、ノズル１６とインク流路１３は、それぞれ別々の樹脂フィルムに形成して接着接合したが、これに限定されない。例えば、ノズル、インク供給路を一体に形成しても良い。或いは、さらに梁部材１４が一体の構造であっても良い。或いは、その他の形態であっても良い。
【００８３】
また、上記実施の形態では、インクジェット記録ヘッド１０ないしは１５を固定し、記録媒体Ｐを移動させながら記録を行うが、例えば、記録媒体Ｐを固定し、インクジェット記録ヘッド１０ないしは１５をキャリッジに搭載して搬送しながら記録を行っても良いし、双方を搬送しながら記録を行ってもよい。あるいは記録媒体Ｐをドラムに巻き付けて回転させる構造としてもよい。
【００８４】
また、本明細書におけるインクジェット記録とは、記録紙上への文字や画像の記録に限定されるものではない。すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、液状の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成したりするなど、工業用的に用いられる液滴噴射装置全般に対して本発明を利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す図である。
【図２】本発明の第１形態に係るインクジェット記録ヘッドの動作を示す図である。
【図３】本発明の第１形態に係るインクジェット記録ヘッドの動作を示す図である。
【図４】本発明の第１形態に係るインクジェット記録ヘッドの動作を示す図である。
【図５】本発明の第２形態に係るインクジェット記録ヘッドの動作を示す図である。
【図６】本発明の第２形態に係るインクジェット記録ヘッドの動作を示す図である。
【図７】本発明の第３形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す図である。
【図８】本発明の第４形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す図である。
【図９】本発明に係るインクジェット記録装置を示す図である。
【図１０】従来のインクジェット記録ヘッドを示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０    インクジェット記録ヘッド
１１    インクジェット記録ヘッド
１５    インクジェット記録ヘッド
１２    インク流路部材
１４    梁部材
１６    ノズル
１８    保持部材
２０    回転エンコーダ
３０    ピエゾ素子
５０    インクジェット記録装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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