JP2000079683A - インクジェットヘッド - Google Patents
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Abstract
度化及び小型化が容易なインクジェットヘッド1を提供
する。 【解決手段】電界誘起歪みを駆動源として変形し圧力室
12のインクを吐出させる板状アクチュエータ14を備
えている。アクチュエータ14の変形する可動部分の厚
さを数μmとし、該可動部分の平面形状圧力室12の平
面形状)を小判形とする。圧力室12は複数列に並べ、
その端の列の外側に電気接点群37を設け、相隣る圧力
室12,12の間を通して各圧力室12のアクチュエー
タ14の個別電極に配線する。
Description
リンタに用いるインクジェットヘッドに関する。
ジェットヘッドの一例が記載されている。それは、イン
クが供給される複数の加圧室を備えている。各加圧室
は、その一面の壁が振動板によって形成されており、該
振動板を圧電素子によって歪ませることによって加圧室
容積を減少させ、該加圧室につながったノズルからイン
クを吐出させるようにしたものである。上記振動板には
補強板が重ねられ、該補強板に圧電素子が重ねられてお
り、該圧電素子の表面に個別電極(上部電極)が形成さ
れ、裏面に共通電極(下部電極)が形成されている。加
圧室の水平断面形状は細長い短冊状に形成されており、
このインクジェットヘッドでは細長い加圧室が横に並ん
でいる。また、このインクジェットヘッドは、加圧室を
形成するブロックとインク溜めやインク吐出ノズルを形
成するブロックとが接合されて形成されている。
ジェットヘッドの場合、階調性をもったインクの吐出を
行なうことができるように最大吐出量を多くしようとす
れば、圧力室のサイズがそれだけ大きくなり、ドットの
高密度化が図れず、また、ヘッド全体が大きくなるとい
う問題があった。また、圧力室形状が短冊形になされて
いるのはドットの密度をできるだけ高めるためである
が、短冊形の場合、圧力室を形成するブロックとインク
流路を形成するブロック、インク吐出ノズルを形成する
ブロックなどブロック同士を接合するために高い位置合
わせ精度が必要になり、歩留まりが低くなる。
である。
問題を、振動板の厚さ、変形量、振動板形状(圧力室の
振動板で覆われる開口部の形状)、圧力室の配置など種
々の観点から解決している。
を供給するための供給口とインクを吐出するための吐出
口とを有する複数の圧力室用凹部が形成されたヘッド本
体と、該ヘッド本体の各凹部を塞ぎ該凹部と共に圧力室
を構成するとともに電界誘起歪みを駆動源として変形し
該圧力室内のインクを吐出させる板状アクチュエータと
を備えているインクジェットヘッドにおいて、上記各圧
力室の最大吐出量V(pl)と上記圧力室用凹部の開口
面積に対応する上記アクチュエータの各可動部分の面積
A(μm2 )との比A/Vが10000以下となるよう
に、上記アクチュエータの可動部分の変形量が設定され
ていることを特徴とする。
の可動部分が圧力室内側へ1回の湾曲変形をすることに
よって該圧力室から吐出されるインクの最大量を意味す
る。
チュエータの可動部分が小面積であっても多くのインク
を吐出することができることを意味し、階調性をもった
インクの吐出制御に有利になり、また、この可動部分の
面積が小さくなる分、ドットの高密度化に有利になり、
ヘッドの小型化も図れる。
れているインクジェットヘッドにおいて、上記比A/V
=6000〜10000であることを特徴とする。
00となるような変形量が得られるアクチュエータの厚
さ、形状に関するものであり、それは、請求項1に記載
されているインクジェットヘッドにおいて、上記アクチ
ュエータの可動部分の厚さが8μm以下であり、該アク
チュエータの可動部分は長径Lと短径Sとの比L/Sが
1〜3の小判形に形成されていることを特徴とする。
さを8μm以下にしているから小さな面積でも大きな変
形量を得ることができ、アクチュエータの可動部分の形
状を小判形にしているから小さな面積でも大きな変形量
を得ることができるものである。
れているインクジェットヘッドにおいて、上記アクチュ
エータの可動部分の最大厚さが2〜8μmであることを
特徴とする。
項4に記載されているインクジェットヘッドにおいて、
上記アクチュエータは、上記ヘッド本体の各凹部を塞ぎ
該凹部と共に圧力室を構成する振動板と、当該複数の圧
力室に対して個別に設けられ該振動板の各圧力室を構成
する可動部分に接合され該可動部分を変形させて該圧力
室内のインクを吐出させる薄膜圧電素子と、これら圧電
素子に個別に設けられ各圧電素子に電圧を印加するため
の個別電極とを備え、上記振動板の可動部分の厚さが1
〜5μmであることを特徴とする。
る伸縮によって該圧電素子が接合されている振動板の可
動部分は湾曲変形し、そのことによって圧力室の容積が
変化して該圧力室のインクが吐出される。そして、この
振動板の可動部分の厚さが1〜5μmであるから、該可
動部分にその面積の割には大きな変形量を得ることがで
きる。
ための供給口とインクを吐出するための吐出口とを有す
る複数の圧力室用凹部が形成されたヘッド本体と、該ヘ
ッド本体の各凹部を塞ぎ該凹部と共に圧力室を構成する
とともに電界誘起歪みを駆動源として変形し該圧力室内
のインクを吐出させる板状アクチュエータとを備えてい
るインクジェットヘッドにおいて、上記複数の圧力室は
3列以上に並んで配設され、上記圧力室列のうちの端に
位置する圧力室列の外側に、上記アクチュエータの各圧
力室に対して個別に設けられた個別電極のための電気接
点群が設けられ、上記端の圧力室列より内側に位置する
圧力室の個別電極と上記電気接点群の対応する接点とを
結ぶ導体が、上記端の圧力室列における相隣る圧力室間
のヘッド表面側を複数本通っていることを特徴とする。
るようにすれば、ドット密度を高めることができる。し
かし、それらの個別電極の電気接点を各圧力室近傍に配
設するならば、圧力室まわりに接点スペースを確保する
必要から、該圧力室を密に配設することができなくな
り、インク吐出孔が広く分散することになるとともに、
ヘッドの大型化を招く。そこで、この発明では、相隣る
圧力室を隔てる隔壁の上側(ヘッド表面側)を配線スペ
ースとして利用することにより、電気接点を端の圧力室
列の外側に集めて該接点に対する配線を容易にするとと
もに、圧力室を密に配設できるようにしたものである。
ための供給口とインクを吐出するための吐出口とを有す
る複数の圧力室用凹部が形成されたヘッド本体と、該ヘ
ッド本体の各凹部を塞ぎ該凹部と共に圧力室を構成する
とともに電界誘起歪みを駆動源として変形し該圧力室内
のインクを吐出させる板状アクチュエータとを備えてい
るインクジェットヘッドにおいて、上記複数の圧力室は
複数列に並んで配設され、上記アクチュエータは、上記
ヘッド本体の各凹部を塞ぎ該凹部と共に圧力室を構成す
る振動板と、当該複数の圧力室に対して個別に設けられ
該振動板の各圧力室を構成する可動部分に接合され該可
動部分を変形させて該圧力室内のインクを吐出させる薄
膜圧電素子と、これら圧電素子に個別に設けられ各圧電
素子に電圧を印加するための個別電極とを備え、上記圧
電素子と個別電極とは、互いに重なった状態で上記振動
板表面に同一のパターンを描いて、該振動板の各圧力室
を構成する可動部分に該可動部分を変形させるための駆
動部を形成しているとともに、該駆動部から上記複数の
圧力室列のうちの端に位置する圧力室列の外側へ延びる
導体部を形成し、且つ上記端の圧力室列よりも内側に位
置する圧力室の駆動部から延びる導体部が該端の圧力室
列における相隣る圧力室間を通っていることを特徴とす
る。
面側を配線スペースとする場合、該スペースに絶縁層を
介して導体を配設し、該導体を圧力室の圧電素子に重ね
て接続することが考えられる。しかし、そのようにする
と、当該接続部に段差を生じ断線の原因となり易い。こ
の導体を薄膜にしようとすると特にその傾向が顕著にな
る。しかも、そのような接続配線は一般に難しい。
別電極とは、互いに重なった状態で振動板表面に同一の
パターンを描いて、該振動板の各圧力室を構成する可動
部分に該可動部分を歪ませるための駆動部を形成してい
るとともに、該駆動部から上記複数の圧力室列のうちの
端に位置する圧力室列の外側へ延びる導体部を形成し、
且つ上記端の圧力室列よりも内側に位置する圧力室の駆
動部から延びる導体部が該端の圧力室列の相隣る圧力室
間を通るようにしているものである。これにより、上記
段差を生じなくなるとともに、上記パターンの形成には
圧電素子及び個別電極材の膜を積層した状態に形成した
後に、同時にパターニングするという手法を採用するこ
とができるから、製造面でも有利になる。
ための供給口とインクを吐出するための吐出口とを有す
る複数の圧力室用凹部が形成されたヘッド本体と、該ヘ
ッド本体の各凹部を塞ぎ該凹部と共に圧力室を構成する
とともに電界誘起歪みを駆動源として変形し該圧力室内
のインクを吐出させる板状アクチュエータとを備えてい
るインクジェットヘッドにおいて、上記アクチュエータ
の各圧力室を構成する可動部分の厚さが8μm以下、上
記複数の圧力室は複数列に並びその列数が6〜10列、
並びに当該ヘッドの主走査方向に1パスで打つことがで
きる該主走査方向に直交する副走査方向のドット密度が
300dpi以上という3条件を満足することを特徴と
する。
け多くの圧力室を並べようとしても、所望の圧力室容積
を確保する必要上自ずとその並設個数に限界があり、ド
ット密度300dpi以上を実現するには圧力室を複数
の列に並べて配設する必要がある。しかし、圧力室の列
数が多くなるとそれだけヘッドの大型化を招く。この発
明は、圧力室の列数を6〜10にすれば、アクチュエー
タの可動部分の厚さを抑えることによって、ヘッドの大
型化を招くことなく300dpi以上の高ドット密度を
実現できることをとらえた点に特徴がある。
は、まずアクチュエータの可動部分の厚さを抑えること
によって、圧力室用凹部の開口面積(可動部分の面積)
が小さくても必要な吐出量を確保することができるよう
にしている。そして、可動部分の面積を小さくすること
によって1列で並ぶ圧力室数を多くすることができるよ
うにしている。ここに、ドット密度が例えば300dp
iから600dpiになると、単純計算で1列に倍の圧
力室を並べる必要を生ずるが、ドット密度が倍になると
各圧力室が吐出するインク吐出量を半分以下、場合によ
っては1/4以下に抑えることができ、上記可動部分の
面積も小さくなる。このため、1列で並ぶ圧力室数が多
くなり、圧力室列数を過度に増やす必要がない。
れているインクジェットヘッドにおいて、上記アクチュ
エータの最大厚さが2〜8μm、上記複数の圧力室は複
数列に並びその列数が6〜10列、並びにドット密度が
300〜1200dpiという3条件を満足することを
特徴とする。
求項9に記載されているインクジェットヘッドにおい
て、上記アクチュエータは、上記ヘッド本体の各凹部を
塞ぎ該凹部と共に圧力室を構成する振動板と、当該複数
の圧力室に対して個別に設けられ該振動板の各圧力室を
構成する可動部分に接合され該可動部分を変形させて該
圧力室内のインクを吐出させる薄膜圧電素子と、これら
圧電素子に個別に設けられ各圧電素子に電圧を印加する
ための個別電極とを備え、上記振動板の可動部分の厚さ
が1〜5μmであることを特徴とする。
求項9に記載されているインクジェットヘッドにおい
て、上記アクチュエータの可動部分は長径Lと短径Sと
の比L/Sが1〜3の小判形に形成されていることを特
徴とする。
判形であるから、必要なインク吐出量を小面積の可動部
分でも確保することができ、上記列数6〜10での30
0dpi以上のドット密度の確保に有利になる。また、
可動部分が比L/S=1〜3の小判形であるということ
は、圧力室の列数を多くしても主走査方向に圧力室が広
く散らばらないということであり、よって各圧力室の直
下にノズル(インク吐出孔)を設けても、ノズルが主走
査方向に広く散らばらないため、ドットを選択的に打つ
ための信号処理が容易になる。
載されているインクジェットヘッドにおいて、上記各圧
力室列の圧力室は隣の圧力室列の相隣る圧力室の間に対
応する部位に存するように千鳥状に配置されていること
を特徴とする。
るから該圧力室の配置が密になり、ヘッドの小型化に有
利になる。
求項9に記載されているインクジェットヘッドにおい
て、上記各圧力室の最大吐出量V(pl)と上記圧力室
用凹部の開口面積に対応する上記アクチュエータの各可
動部分の面積A(μm2 )との比A/Vが10000以
下であることを特徴とする。
って、可動部分の面積が小さい場合でもインク吐出量が
多いから、上記列数6〜10での300dpi以上のド
ット密度の確保に有利になり、また、ヘッドの小型化に
有利になる。
記載されているインクジェットヘッドにおいて、上記比
A/V=6000〜10000であることを特徴とす
る。
れば、電界誘起歪みを駆動源として変形し圧力室内のイ
ンクを吐出させる板状アクチュエータを備えているイン
クジェットヘッドにおいて、各圧力室の最大吐出量V
(pl)と上記アクチュエータの各圧力室を構成する可
動部分の面積A(μm2 )との比A/Vが10000以
下となるように、上記アクチュエータの可動部分の変形
量を設定したから、該可動部分が小面積であっても多く
のインクを吐出することができ、階調性をもったインク
の吐出制御、ドットの高密度化及びヘッドの小型化に有
利になる。
記載されているインクジェットヘッドにおいて、上記比
A/Vを6000〜10000としたから、請求項1に
係る発明と同様の効果が得られる。
は請求項2に記載されているインクジェットヘッドにお
いて、上記アクチュエータの可動部分の厚さを8μm以
下とし、該可動部分を長径Lと短径Sとの比L/Sが1
〜3の小判形に形成したから、小さな面積でも大きな変
形量を得ることができ、階調性をもったインクの吐出制
御、ドットの高密度化及びヘッドの小型化にさらに有利
になる。
記載されているインクジェットヘッドにおいて、上記ア
クチュエータの可動部分の最大厚さが2〜8μmである
から、請求項3に係る発明と同様の効果を得ることがで
きる。
は請求項4に記載されているインクジェットヘッドにお
いて、上記アクチュエータを構成する振動板の可動部分
の厚さを1〜5μmとしたから、請求項3又は請求項4
に係る発明と同様の効果を得ることができる。
みを駆動源として変形し圧力室内のインクを吐出させる
板状アクチュエータを備えているインクジェットヘッド
において、複数の圧力室を3列以上に並べ、該端の圧力
室列の外側に個別電極用の電気接点群を設け、該端の圧
力室列より内側に位置する圧力室の個別電極と上記電気
接点群の対応する接点とを結ぶ導体が、上記ヘッド本体
表面側の上記端の圧力室列の相隣る圧力室間を複数本通
るようにしたから、電気接点に対する配線が容易になる
とともに、圧力室を密に配設できるようになり、ドット
の高密度化及びヘッドの小型化に有利になる。
みを駆動源として変形し圧力室内のインクを吐出させる
板状アクチュエータを備えているインクジェットヘッド
において、複数の圧力室を複数列に並べ、上記アクチュ
エータを構成する薄膜圧電素子と個別電極とが、互いに
重なった状態で振動板表面に同一のパターンを描いて、
振動板の可動部分を歪ませる駆動部並びに該駆動部から
端の圧力室列の外側へ延びる導体部を形成し、且つ内側
の圧力室の駆動部から延びる導体部が端の圧力室列の相
隣る圧力室間を通るようにしたから、請求項5に係る発
明と同様に電気接点に対する配線が容易になるととも
に、ドットの高密度化及びヘッドの小型化に有利にな
り、しかも断線が避けられるとともに、製造面でも有利
になる。
みを駆動源として変形し圧力室内のインクを吐出させる
板状アクチュエータを備えているインクジェットヘッド
において、上記アクチュエータの可動部分の厚さが8μ
m以下、複数の圧力室が複数列に並びその列数が6〜1
0列、並びに当該ヘッドの主走査方向に1パスで打つこ
とができる該主走査方向に直交する副走査方向のドット
密度が300dpi以上という3条件を満足するもので
あるから、ヘッドの大型化を招くことなく300dpi
以上の高ドット密度を実現することができる。
記載されているインクジェットヘッドにおいて、上記ア
クチュエータの可動部分の最大厚さが2〜8μm、上記
複数の圧力室は複数列に並びその列数が6〜10列、並
びにドット密度が300〜1200dpiという3条件
を満足するものであるから、請求項8に係る発明と同様
の効果が得られる。
又は請求項9に記載されているインクジェットヘッドに
おいて、上記アクチュエータを構成する振動板の可動部
分の厚さが1〜5μmであるから、請求項7又は請求項
8に係る発明と同様の効果を得ることができる。
又は請求項9に記載されているインクジェットヘッドに
おいて、上記アクチュエータの可動部分は長径Lと短径
Sとの比L/Sが1〜3の小判形に形成されているか
ら、ドット密度の確保に有利になり、また、ヘッドの小
型化に有利になる。
1に記載されているインクジェットヘッドにおいて、各
圧力室列の圧力室は隣の圧力室列の相隣る圧力室の間に
対応する部位に存するように千鳥状に配置されているか
ら、ドット密度の確保に有利になり、また、ヘッドの小
型化に有利になる。
又は請求項9に記載されているインクジェットヘッドに
おいて、各圧力室の最大吐出量V(pl)と上記アクチ
ュエータの可動部分の面積A(μm2 )との比A/Vが
10000以下であるから、ドット密度の確保に有利に
なり、また、ヘッドの小型化に有利になる。
3に記載されているインクジェットヘッドにおいて、上
記比A/Vを6000〜10000としたから、請求項
12に係る発明と同様の効果を得ることができる。
に基づいて説明する。
て、1はインクジェットヘッドであり、キャリッジ2に
搭載されキャリッジ軸3に案内されながら駆動手段(図
示省略)により往復動するようになっている。このキャ
リッジ2とキャリッジ軸3とはインクジェットヘッド1
と記録紙7とを相対移動させる手段を構成している。こ
の相対移動方向Xがインクジェットヘッド1の主走査方
向である。
うに配置された対向電極であり、該インクジェットヘッ
ド1と対向電極4とには、インクジェットヘッド1側が
接地された状態で電源5によって所定の高電圧(例えば
−1.8KV)が印加されるようになっている。6は記
録紙7をキャリッジ軸3に対して垂直方向に搬送する記
録紙搬送装置であり、記録紙7はインクジェットヘッド
1と対向電極4との間を搬送される。この搬送方向Yが
上記主走査方向に直交する副走査方向となる。
述するノズル板と対向電極4との間に印加されるもので
あり、これにより、ノズル板から吐出するインク液滴が
正に帯電し、ノズル板と対向電極4との間の静電界によ
り、インク液滴は加速されながら記録紙7に飛翔するこ
とになる。
2以下に示されている。図2においに示すインクジェッ
トヘッド1において、11はインクを吐出させるための
多数の圧力室12が形成されたヘッド本体(基板)、1
3は各圧力室12のアクチュエータ14の圧電素子に電
圧を印加するためのICチップである。同例では多数の
圧力室12が副走査方向の8列に並んで配設されてい
る。
力室形成用の貫通孔を有する第1プレート15、インク
供給口16及びインク吐出口17を有する第2プレート
18、インク供給用流路19及びインク吐出用流路20
を形成するための第3及び第4の各プレート21,2
2、並びにインク吐出孔23を有する第5プレート(ノ
ズル板)24が上下に重ね接合されて構成されている。
すなわち、第1プレート15と第2プレート18とによ
ってインク供給口16とインク吐出口17とを底面に有
する圧力室用凹部25が形成され、第2〜第4プレート
18,21,22によって上記インク供給口16につな
がるインク供給用流路19及び上記インク吐出口17に
つながるインク吐出用流路20が形成され、該インク吐
出用流路20は第5プレート24のインク吐出孔23に
つながっている。そうして、上記第1プレート15の上
に上記圧力室用凹部25の開口を塞ぐようにアクチュエ
ータ14が設けられて、上記圧力室12が形成されてい
る。
4に具体的に示されている。それは、長径Lと短径Sと
の比L/Sが1〜3の小判形であり、長径Lが主走査方
向になるように設けられている。
うに、多数の圧力室用凹部25を覆うように設けられた
薄膜の振動板31と、該振動板31の各圧力室12を構
成する可動部分31aの上に重ねて接合された薄膜の圧
電素子32と、該圧電素子32の上に重ねて接合された
薄膜の個別電極33とによって構成されている。この場
合、振動板31はCr又はCr系材料によって形成され
た厚さ1〜5μmのものであり、全ての圧力室12のイ
ンク吐出に兼用される共通電極になっている。これに対
し、圧電素子32及び個別電極33は各圧力室12に個
別に設けられている。圧電素子32はPZTによって形
成されていて、その厚さは1〜7μmである。個別電極
33はPt又はPt系材料によって形成されていて、そ
の厚さは1μm以下、例えば0.1μmである。
等の具体的な配置は図6に示されている。同図は8列の
圧力室列のうちの図1における左側4列を示すものであ
り、いずれの圧力室12もその長径Lが列方向と直交す
るように設けられている。また、同図において左端に位
置する第1列の圧力室12の群に対して第2列目の各圧
力室12は第1列目の相隣る圧力室12,12の間に対
応する部位に配置されており、第2列目の圧力室12の
配置と第3列目の圧力室12の配置との関係、及び第3
列目の圧力室12の配置と第4列目の圧力室12の配置
との関係も、上記第1列目の圧力室12の配置と第2列
目の圧力室12の配置との関係と同じである。すなわ
ち、多数の圧力室12は複数の列に並べて且つ隣り合う
列の圧力室同士の位置がずれた千鳥状になるように配置
されている。
交する同一直線上に並ぶことはなく、互いに列方向に少
しずつずれている。これは、互いのドット位置を副走査
方向にずらすためである。
ける右側4列の圧力室12も千鳥状に配置されている
が、これら右側4列の圧力室12も互いに列方向に少し
ずつずれており且つ上記左側4列のいずれの圧力室12
との関係でも同一直線上に並ぶことがないように互いに
列方向にずれている。
圧電素子32及び個別電極33は、互いに重なった状態
で振動板31の表面に同一のパターンを描いて、該振動
板31の可動部分31aに該可動部分31aを変形させ
るための駆動部35を形成し、該駆動部35から上記左
端の圧力室列の外側へ延びる導体部36を形成し、さら
に、この左端圧力室列の外側に電気接点部37を形成し
ている。この場合、共通電極である振動板31と個別電
極33とは圧電素子32によって絶縁されていることに
なる。各電気接点部37はICチップ13の電極部(ボ
ンディングパッド)に導線38で接続されている(ワイ
ヤボンディング)。
に位置する各列の圧力室12の駆動部35から延びる導
体部36は、他の列の相隣る圧力室12,12の間又は
隣り合う列の圧力室12,12の間を通っている。
は、多数の圧力室12が複数列に且つ相隣る列の圧力室
が千鳥状になるように並べられて最も密になるように配
置されているとともに、相隣る圧力室12,12同士を
隔てる隔壁のヘッド表面側部分が導体部36の配設スペ
ースに利用されているものである。そして、端の圧力室
列の内側に3列の圧力室列が設けられているから、図5
に示すように、左端の圧力室列の相隣る圧力室12,1
2間には導体部36が3本通っている。
のパターンは、右側4列の圧力室12の場合も同じであ
り、この右側4列では導体部36が右端圧力室列の外側
に延びていて、右端の圧力室列の外側に電気接点群が設
けられている。
しながら説明する。図7は当該方法の各工程を工程順に
上から下に並べて描いたものである。
準備する工程を示す。基板41としては例えば厚さ20
mmのものを用いる。
記基板41の表面に形成する工程を示す。その形成はス
パッタリングによって行ない、Pt膜厚は例えば0.1
μmにする。
上記Pt膜42の表面に形成する工程を示す。その形成
はスパッタリングによって行ない、PZT膜厚は例えば
2〜3μmにする。
43に対する同時パターニング工程を示す。これは、上
記圧電素子32及び個別電極33のパターンを形成する
工程である。このパターニングは化学エッチング又はイ
オンミリングによって行なう。エッチング後に表面の平
坦化を行なう。
グ工程を示す。これは、上記パターニングによって除去
された部分を絶縁材(プラスチックス)44で埋めて個
別電極間を絶縁する工程である。このプラスチックスと
しては例えばポリイミドを用いる。
33及び絶縁材44の表面に振動板31を形成する工程
である。この形成はCrのスパッタリングによって行な
い、振動板厚は例えば2μmとする。
15を上記振動板31の表面に接合する工程を示す。こ
の接合は熱硬化性の接着剤を用いて行なう。また、この
接合の後に基板41を除去する。
動板31の厚さを2μm、圧電素子32の厚さを3μm
として、振動板31の小判形可動部分31aの長径L、
短径Sを種々に変えた場合の、比L/S、該可動部分3
1aの面積A(μm2 )と最大吐出量V(pl)との比
A/V、必要な圧力室深さ、その隔壁厚さ、必要な圧力
室列数(千鳥配置の列数)を示す。
きドット密度から定まり、また、ドット密度が高くなる
につれて該最大吐出量は小さくなる。さらに、最大吐出
量が少なくなれば、振動板31の可動部分31aの面積
も小さくて済むから、ドット密度が高くなるにつれて該
可動部分31aの長径L及び短径Sも小さくなってい
る。但し、この長径L及び短径Sは、その比L/Sが
「1」、「2」及び「3」の3通りにしている。
わっているが、これはその量のインクを応答性良く吐出
させるためである。つまり、吐出すべきインク量が多く
なれば、それに応じて圧力室12の容積を大きくしない
とインクが供給されなくなることから、圧力室を深くし
ているものである。また、圧力室12の深さが深くなる
とそれだけ圧力室隔壁の面積が大きくなってその剛性が
低下することから、一つの圧力室12のインクを吐出さ
せた際に隔壁が撓んで隣の圧力室12のインクが動くこ
とがないように、圧力室12が深いほど隔壁厚Tを厚く
している。
31の可動部分31aの短径S及び圧力室12の隔壁厚
Tから次式によって求めることができるが、小数点以下
の端数が出るため、実際には端数を切り上げた数とな
る。
12μm、可動部分(圧力室用凹部の開口形状)が短冊
形であるときを示す。
実施例のように薄いものである場合には比A/Vを小さ
くすることができ、特に比L/Sが1〜3のときに比A
/Vが小さくなることがわかる。また、ドット密度の高
低に拘わらず、そのときの圧力室12の列数を6〜10
にすることによって、ドット密度300〜1200dp
iを実現することができることがわかる。
/S=1〜3の小判形であれば、それが短冊形である場
合に比べて比A/Vを小さくしながら、圧力室12を密
に配置してヘッドの小型化を図ることができることが上
記表及び図6からわかる。特に小判形であるということ
は、圧力室12の列数を多くしても主走査方向に圧力室
12が広く散らばらないから、各圧力室12の直下にノ
ズル(インク吐出孔23)を設けても、ノズルが主走査
方向に広く散らばらないため、ドットを選択的に打つた
めの信号処理が容易になることがわかる。
いて、相隣る圧力室12,12の隔壁部分を個別電極3
3の配線スペースに利用したから、圧力室12が主走査
方向及び副走査方向に広く散らばることを避けることが
できているものである。また、このように、隔壁部分を
配線スペースに利用したから、電気接点を圧力室列郡の
外側に集めることができ、ICチップ13とのワイヤボ
ンディングに有利になっているものである。
ンク吐出孔23が各圧力室12の直下に設けられている
が、各列の圧力室12のインク吐出孔を集合させて副走
査方向に並べ、各圧力室12から対応する各インク吐出
孔にインク吐出流路を延設するようにしてもよい。
タの斜視図。
す斜視図。
チュエータの各々の一部を示す分解斜視図。
クチュエータの可動部分又は振動板の可動部分の形状で
もある。)を示す平面図。
に切断した断面図(図6のZ−Z断面図)。
成方法を工程順に断面図。
Claims (14)
- 【請求項1】 インクを供給するための供給口とインク
を吐出するための吐出口とを有する複数の圧力室用凹部
が形成されたヘッド本体と、該ヘッド本体の各凹部を塞
ぎ該凹部と共に圧力室を構成するとともに電界誘起歪み
を駆動源として変形し該圧力室内のインクを吐出させる
板状アクチュエータとを備えているインクジェットヘッ
ドにおいて、 上記各圧力室の最大吐出量V(pl)と上記圧力室用凹
部の開口面積に対応する上記アクチュエータの各可動部
分の面積A(μm2 )との比A/Vが10000以下と
なるように、上記アクチュエータの可動部分の変形量が
設定されていることを特徴とするインクジェットヘッ
ド。 - 【請求項2】 請求項1に記載されているインクジェッ
トヘッドにおいて、 上記比A/V=6000〜10000であることを特徴
とするインクジェットヘッド。 - 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載されている
インクジェットヘッドにおいて、 上記アクチュエータの可動部分の厚さが8μm以下であ
り、該アクチュエータの可動部分は長径Lと短径Sとの
比L/Sが1〜3の小判形に形成されていることを特徴
とするインクジェットヘッド。 - 【請求項4】 請求項3に記載されているインクジェッ
トヘッドにおいて、 上記アクチュエータの可動部分の最大厚さが2〜8μm
であることを特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項5】 請求項3又は請求項4に記載されている
インクジェットヘッドにおいて、 上記アクチュエータは、上記ヘッド本体の各凹部を塞ぎ
該凹部と共に圧力室を構成する振動板と、当該複数の圧
力室に対して個別に設けられ該振動板の各圧力室を構成
する可動部分に接合され該可動部分を変形させて該圧力
室内のインクを吐出させる薄膜圧電素子と、これら圧電
素子に個別に設けられ各圧電素子に電圧を印加するため
の個別電極とを備え、上記振動板の可動部分の厚さが1
〜5μmであることを特徴とするインクジェットヘッ
ド。 - 【請求項6】 インクを供給するための供給口とインク
を吐出するための吐出口とを有する複数の圧力室用凹部
が形成されたヘッド本体と、該ヘッド本体の各凹部を塞
ぎ該凹部と共に圧力室を構成するとともに電界誘起歪み
を駆動源として変形し該圧力室内のインクを吐出させる
板状アクチュエータとを備えているインクジェットヘッ
ドにおいて、 上記複数の圧力室は3列以上に並んで配設され、 上記圧力室列のうちの端に位置する圧力室列の外側に、
上記アクチュエータの各圧力室に対して個別に設けられ
た個別電極のための電気接点群が設けられ、 上記端の圧力室列より内側に位置する圧力室の個別電極
と上記電気接点群の対応する接点とを結ぶ導体が、上記
端の圧力室列における相隣る圧力室間のヘッド表面側を
複数本通っていることを特徴とするインクジェットヘッ
ド。 - 【請求項7】 インクを供給するための供給口とインク
を吐出するための吐出口とを有する複数の圧力室用凹部
が形成されたヘッド本体と、該ヘッド本体の各凹部を塞
ぎ該凹部と共に圧力室を構成するとともに電界誘起歪み
を駆動源として変形し該圧力室内のインクを吐出させる
板状アクチュエータとを備えているインクジェットヘッ
ドにおいて、 上記複数の圧力室は複数列に並んで配設され、 上記アクチュエータは、上記ヘッド本体の各凹部を塞ぎ
該凹部と共に圧力室を構成する振動板と、当該複数の圧
力室に対して個別に設けられ該振動板の各圧力室を構成
する可動部分に接合され該可動部分を変形させて該圧力
室内のインクを吐出させる薄膜圧電素子と、これら圧電
素子に個別に設けられ各圧電素子に電圧を印加するため
の個別電極とを備え、 上記圧電素子と個別電極とは、互いに重なった状態で上
記振動板表面に同一のパターンを描いて、該振動板の各
圧力室を構成する可動部分に該可動部分を変形させるた
めの駆動部を形成しているとともに、該駆動部から上記
複数の圧力室列のうちの端に位置する圧力室列の外側へ
延びる導体部を形成し、且つ上記端の圧力室列よりも内
側に位置する圧力室の駆動部から延びる導体部が該端の
圧力室列における相隣る圧力室間を通っていることを特
徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項8】 インクを供給するための供給口とインク
を吐出するための吐出口とを有する複数の圧力室用凹部
が形成されたヘッド本体と、該ヘッド本体の各凹部を塞
ぎ該凹部と共に圧力室を構成するとともに電界誘起歪み
を駆動源として変形し該圧力室内のインクを吐出させる
板状アクチュエータとを備えているインクジェットヘッ
ドにおいて、 上記アクチュエータの各圧力室を構成する可動部分の厚
さが8μm以下、上記複数の圧力室は複数列に並びその
列数が6〜10列、並びに当該ヘッドの主走査方向に1
パスで打つことができる該主走査方向に直交する副走査
方向のドット密度が300dpi以上という3条件を満
足することを特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項9】 請求項8に記載されているインクジェッ
トヘッドにおいて、 上記アクチュエータの最大厚さが2〜8μm、上記複数
の圧力室は複数列に並びその列数が6〜10列、並びに
ドット密度が300〜1200dpiという3条件を満
足することを特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項10】 請求項8又は請求項9に記載されてい
るインクジェットヘッドにおいて、 上記アクチュエータは、上記ヘッド本体の各凹部を塞ぎ
該凹部と共に圧力室を構成する振動板と、当該複数の圧
力室に対して個別に設けられ該振動板の各圧力室を構成
する可動部分に接合され該可動部分を変形させて該圧力
室内のインクを吐出させる薄膜圧電素子と、これら圧電
素子に個別に設けられ各圧電素子に電圧を印加するため
の個別電極とを備え、上記振動板の可動部分の厚さが1
〜5μmであることを特徴とするインクジェットヘッ
ド。 - 【請求項11】 請求項8又は請求項9に記載されてい
るインクジェットヘッドにおいて、 上記アクチュエータの可動部分は長径Lと短径Sとの比
L/Sが1〜3の小判形に形成されていることを特徴と
するインクジェットヘッド。 - 【請求項12】 請求項11に記載されているインクジ
ェットヘッドにおいて、 各圧力室列の圧力室は隣の圧力室列の相隣る圧力室の間
に対応する部位に存するように千鳥状に配置されている
ことを特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項13】 請求項8又は請求項9に記載されてい
るインクジェットヘッドにおいて、 上記各圧力室の最大吐出量V(pl)と上記圧力室用凹
部の開口面積に対応する上記アクチュエータの各可動部
分の面積A(μm2 )との比A/Vが10000以下で
あることを特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項14】 請求項13に記載されているインクジ
ェットヘッドにおいて、 上記比A/V=6000〜10000であることを特徴
とするインクジェットヘッド。
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