JP2867405B2 - インクジェットヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、インク滴を飛翔させて記録媒体上に記録像
を形成するインクジェット方式の記録装置に関し、より
詳細にはその印字ヘッドに関する。

（従来技術） インクジェットヘッド式の印字ヘッドとして特公昭60
−8653号公報に開示されたものは、複数のノズル開口を
有するノズル板と、この背後にインクと直接接触する振
動子とによって構成されている。

このような構造を備えた印字ヘッドは、振動子がノズ
ル板と直交する方向に振動することと、ノズルに通じる
インク流路が短いためにインク滴吐出効率および安定性
が高く、しかもインク中にゴミ等の異物が混入した場合
でもこの影響を受けることなく正常に動作し得る利点を
有し、また、振動子がノズル板と微少な空隙を保って片
持ち梁状または両持ち梁状に保持されているため、電気
機械的な変換効率が高く、少ない電力で必要な変位が得
られる利点を有している。

しかしながら、反面において、この種の構造では、ノ
ズル板とこれに対向する振動子との間隙を高精度に保持
することと、多数の振動子の先端位置をそろえて製造す
ることが困難であるばかりでなく、振動子自身の振動に
よりベース材が共振したり、経時的な変形によりノズル
板と振動子との間隙が変動して振動子の特性が安定しな
いという問題を有している。

また、さらに、薄くかつ脆い圧電材を用いているた
め、多数の振動子並べて配線部材を接合するような場合
に、振動子に過大な力を作用させて破損させてしまうと
いった問題を有していた。

（発明が解決しようとする課題） 本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、製造が容易でしかも振動特性が
安定した新たなインクジェットヘッドを提供することに
ある。

（課題を解決するための手段） すなわち、本発明はかかる課題を達成するために、多
数のノズル開口を有するノズル形成部材との間にインク
が介在する間隙を設けて電圧手段を配設させる形式のイ
ンクジェットヘッドにおいて、ベース材に圧電素子材を
接合するとともに、この圧電素子材を、ベース材に達す
る深さの多数の切込み溝によりノズルに対応する個々の
振動子として分割形成するようにしたものである。

（実施例） そこで以下に本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明に係る印字ヘッドを備えたプリンタの
一例を示したもので、プラテン11と平行に配設したガイ
ド軸14、17に案内されて走行するキャリッジ15には、後
述する印字ヘッド16が搭載されていて、送りローラ12、
13によってプラテン11の周面に巻付けられた記録紙10の
面に所要の記録書込みを行なうように構成されている。

第２図は本発明の主要部をなす印字ヘッドを断面で示
したもので、印字ヘッド16のフレーム20には、そのベー
ス材25に、圧電変換器21とノズル形成部材22がスペーサ
23を介して一定の間隔を保持した状態で積層されてい
る。

この圧電変換器21は第３図（ａ）に示したように、PZ
Tよりなる圧電材層30の一面に金の薄膜よりなる電極層3
1を、他面にニッケルの薄膜よりなる金属層32をそれぞ
れ積層した圧電素子板33と、0.5mm以上の厚みを有する
剛性の大なるベース材34とによって構成され、さらに、
圧電素子板33の上に積層したスペーサ35を介してその上
に固定したノズル形成部材37とともにユニット化された
上、フレーム20に一体的に取付けられている。

これに対してベース材34は、加工上圧電素子板33とほ
ぼ同じ性質を有するアルミナ、ジルコニウムガラス、あ
るいはシリコーン等の絶縁材により形成され、ここに
は、圧電素子板33から切り出された各振動子21が片持ち
梁状に支持されるよう、これらの自由端部分には対応す
る窓孔45が設けられ、さらに、各振動子21の基端が固定
される側の上面には、これらと電気的な導通を図るため
の電極パターン38が設けられている。

一方、上記した圧電素子板33は、その一面に設けた金
属層32の一部を電極層31と接続を取るよう端面で回り込
ませており、電極層31と電極パターン38を接合させるよ
うにしてこの圧電素子板33を重合した上、共晶接合や導
電性接着剤を用いた接合、さらには有機接着剤を用いて
接着剤層を薄層化する等の電気的接続と機械的接合とを
同時に行う接着法を用いて、ベース一電圧素子接合体39
を構成する。

そして最後に、窓孔45の外縁に沿って切出すべき振動
子21と直交する向きに切り込み41を入れ、さらに、ノズ
ル36と対向することのない巾方向両端部分をベース材34
に接合させた状態のもとで、圧電素子板33からベース板
34の表面に達する深い切込み溝40を多数入れることによ
り、個々に分割された多数の梁状振動子21を切り出す。
これにより、切れ込み41と切込み溝40によって分割され
た個々の振動子21は、両側が保護された状態で相互に干
渉することなく、しかも、切り割られた電極パターン38
の上に基端が支持され、かつ自由端は、切れ込み41によ
り先端が揃えられた状態でベース材34の窓孔45内に位置
して、それぞれ特性が一定した片持ち梁状の振動子21と
して形成される。

なお、図中符号27はフレキシブル基板を示している。

したがって、フレキシブル基板27を介して選択された
１つもしくは複数の振動子21に電圧を印加すると、収縮
した圧電材層30は、収縮しない金属層32との間で弓状に
撓み、対向する部分のインクに圧力を加えてこのインク
をノズル36によりインク滴として吐出させる。

第４図は本発明の第２の実施例を示したものである。

この実施例は、互いに千鳥状に２列に穿設した多数の
ノズル52のそれぞれに、梁状の振動子21を対向して配列
させるように構成したもので、中央に窓孔45を設けた圧
電素子板33と同一素材よりなるベース板34の上面に電極
パターン38を形成するとともに、このベース板34の上に
圧電素子板33を接合する。

そして、２列のノズル52の間を通すようにしてこの圧
電素子板33の中央に切り込み42を入れた上、千鳥状に配
列した各ノズル52に合わせるようにして、多数の切込み
溝40をベース板34の表面に達する深さに、かつ各自由端
を個々のノズルに対応させるようにして、ベース板34の
両側から中央に向けて斜めに切込んで、多数の振動子21
を片持ち梁状に形成する。

なお、図中符号53は、圧電素子板33との間にインクが
介在する間隙を形成するための脚54を設けたノズル形成
部材を示している。

（効果） 以上述べたように本発明によれば、ベース材の上に圧
電材を接合した上、この上からベース材の表面に達する
多数の深い溝を切込むことによってベース材上に個々の
振動子を分割形成するようにしたので、他へ干渉するこ
とのない振動子をベース材上に多数形成することができ
るばかりでなく、圧電素子材をベース材上に設けたこと
により、共振現象や経時的な変形をなくし、長期にわた
って振動子の特性を一定に維持させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るインクジェットヘッドを備えたプ
リンタの一例を示す斜視図、第２図は本発明の一実施例
をなすインクジェットヘッドの断面図、第３図（ａ）、
（ｂ）は同上ヘッドの分解図と圧電変換器の組立斜視
図、第４図（ａ）（ｂ）は本発明の他の実施例を示すヘ
ッドの分解図と圧電変換器の組立て斜視図である。 21……振動子、25、34……ベース材 33……圧電素子板、38……電極パターン 40……切溝、37、53……ノズル形成部材

フロントページの続き (72)発明者 宮澤 久 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイ コーエプソン株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/045,2/055

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多数のノズル開口を有するノズル成形部材
   との間にインクが介在する間隙を設けて圧電手段を配設
   させたインクジェットヘッドにおいて、 ベース材に圧電素子材を接合するとともに、該圧電素子
   材を、上記ベース材に達する深さの多数の切込み溝によ
   り上記ノズルに対応する個々の振動子として分割形成し
   たことを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 【請求項２】上記ベース材の表面に導電性のパターンを
   成形して、該導電性パターン上に、上記圧電素子材を電
   気的に接続させた状態で接合させたことを特徴とする請
   求項１記載のインクジェットヘッド。
3. 【請求項３】上記ノズル開口と対向し合うことのない上
   記圧電素子材の巾方向両端部を、上記ベース材の表面に
   接合させたことを特徴とする請求項１記載のインクジェ
   ットヘッド。
4. 【請求項４】一端を上記ベース材に固定した上記振動子
   の他端を、上記ノズル開口に対向する自由端部分となし
   たことを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッ
   ド。